JPH077518B2 - 自動焦点調整装置 - Google Patents

自動焦点調整装置

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JPH077518B2
JPH077518B2 JP63216640A JP21664088A JPH077518B2 JP H077518 B2 JPH077518 B2 JP H077518B2 JP 63216640 A JP63216640 A JP 63216640A JP 21664088 A JP21664088 A JP 21664088A JP H077518 B2 JPH077518 B2 JP H077518B2
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JP
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light
photodetector
divided
beams
photodetectors
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JP63216640A
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彰洋 坂口
陽一 斉藤
完治 西井
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオディスク等のように情報記録媒体上に
記録された情報を光学的に読み取る光学的再生装置、あ
るいは情報記録媒体上に情報を光学的に記録、再生およ
び消去しようとする装置であって、特に情報記録媒体よ
りの反射光を利用して各種サーボをかけるためのサーボ
信号および再生信号を得るための光学系に特徴を有する
光学的記録再生装置に用いられる自動焦点調整装置に関
するものである。
従来の技術 一般に、ビデオディスクや光学的記録再生装置において
は、情報を高密度に記録,再生するために、ディスク上
のトラックは、例えばその幅が0.6μm、そのピッチが
1.6μmと微細なスパイラルあるいは同心円の形状とな
っている。前記ディスクにはφ1μm以下に絞り込まれ
た微小スポット光が照射され、その反射光からディスク
上の情報が読み出されている。
かかる装置においては、少くとも2つのサーボ技術が必
要である。1つはでディスクの回転に伴い回転方向と垂
直な方向にディスクが面ブレをおこすが、前記面ブレに
対し前記φ1μm以下に絞られた微小スポット光が常に
ディスク上に照射できるように光学系を追従させるサー
ボで、このサーボはフォーカスサーボと呼ばれている。
他方はディスクの回転に伴い前記トラックが偏心等によ
りディスクの半径方向に移動するが、これに対し常に前
記微小スポット光が前記トラック上を照射するように光
学系を追従させるサーボで、このサーボはトラッキング
サーボと呼ばれている。
前記フォーカスおよびトラッキングサーボを行うための
サーボ信号(誤差信号)はディスクの反射光より得てお
り、具体的な光学系としては例えば第3図,第4図,第
6図,第7図に示すような光学系が提案されている。
第6図(a)はその光学系の正面図、第6図(b)は同
側面図を示す。第6図において、ディスク7よりの反射
光は凸レンズ8により結像される。前記結像する光路中
に分割プリズム12を傾けて置くと、前記分割プリズムの
上面12aより得られる第1の反射光と、下面12bより得ら
れる第2の反射光は分離して各々光検出器13に導かれ
る。ここで前記分割プリズムは例えば1枚のガラス板か
らなり、上面12aの光反射率をRa,光透過率をTaまた下面
12bの光反射率をRbとした時、以下の第(1)式に示す
様な関係になるように各光反射率,光透過率は選べば前
記第1の反射光の強さと、前記第2の反射光の強さは等
しくなる。
Ra=Ta2×Rb ……(1) 前記第1,第2の反射光の結像位置は、第6図に示すよう
に、前記分割プリズムで生ずる光路差の分だけP1,P2
X方向にズレた位置となる。前記両結像位置P1とP2のほ
ぼ中央の位置に光入射方向から見れば6分割された検出
面13a〜13fを有する光検出器13が置かれており、分割さ
れた光検出器13の検出面13e,13bより幅が広く、かつお
互いの直径がほぼ等しい光スポット14,15が光検出器13
に照射されている。6分割された光検出器13の検出面13
a〜13fの出力電流をIa〜Ifとすると、フォーカス誤差信
号FEは第(2)式より、 FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie) ……(2) あるいは、 FE=Ib-Ie となる。
前記誤差信号が得られる原理については以下に述べる。
第7図はフォーカス誤差信号を得る方法についてのみ説
明するために第7図を簡略化した図であり、第6図と同
様の構成要素については同一の付号を付している。第7
図において、第7図(a)は絞りレンズ6とディスク7
面が所望の距離より近づきすぎた場合、第7図(b)は
丁度所望の距離、すなわちディスク面上に丁度入射光が
フォーカスされた場合(以下これをフォーカス位置にあ
ると呼ぶ)、第7図cは前記所望の距離より長くなった
場合をそれぞれ示している。
まず、第7図(a)に示したように、絞りレンズ6とデ
ィスク7とが前記所望の距離より近づきすぎると、凸レ
ンズ8により絞られる反射光の結像位置P1,P2は光検出
器13より遠くなる。従ってこの場合、光検出器上の前記
第1の反射光の光スポット14の直径より前記第2の反射
光の光スポット15の直径が小さくなり、光検出器13の検
出面13a,13c,13eに受光される光量より光検出器13の検
出面13b,13d,13fに受光される光量の方が多くなる。逆
に第7図(c)に示すように絞りレンズ6とディスク7
とが前記所望の距離より遠ざかると、前記光スポット14
の直径より前記光スポット15の直径の方が大きくなり、
検出面13b,13d,13fに受光される光量より検出面13a,13
c,13eに受光される光量の方が多くなる。
また第7図(b)に示すようにフォーカス位置にある場
合、前記両光スポット14と15の径がほぼ等しくなり、検
出面13b,13d,13fに受光される光量と、検出面13a,13c,1
3eに受光される光量とは等しくなる。従って第(2)式
に示す各光検出器の出力電流の差をとればフォーカス誤
差信号FEが得られ、 Ia+Ic+Ie=Ib+Id+Ifとなるようにサーボをかければ
フォーカスサーボが実現できる。
第6図の構成において、例えば温度変動、ショック等の
環境条件の変化により、 (1) 光検出器13がY,Z方向に変位する。
(2) 凸レンズ8へ入射する平行光が一点鎖線にて示
す様に角度θだけずれる。
(3) 光源1(第6図)がY,Z方向に変位する。
等の光学部品の変位,光軸移動が生じると、前記両光ス
ポット14,15はY,Z方向に移動するが、両光スポット間の
距離lが前記変位より十分大きければ、第(2)式に示
す FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie) にはお互いキャンセルされて何等の影響はでない。前記
キャンセルの1例を両光スポット14,15がZ方向にずれ
た場合で説明する。例えば両光スポットが+Z方向にズ
レると各検出面13a,13dに受光される光量は増え、検出
面13b,13eおよび13c,13fに受光される光量は減る。両光
スポットの形状は全く同じなので FE={(Ib-α)+(Id+β)(If-γ)} −{(Ie-α)+(Ia+β)+(Ic-γ)} =(Ib+Id+If)‐(Ie+Ia+Ic) となりFE変動(フォーカス位置の変化)は生じない。
FE=Ib-Ieの時も同じ原理となる。
また各光検出器の出力信号Ia〜Ifに含まれるノイズ信号
Na〜Nfにおいて、光軸中心に近い光を受け出力するNb,N
eと、光軸中心より離れた光を受け出力するNa,Ndおよび
Nc,Nfとは前述の様に周波数特性は異なる。しかし両光
スポット14,15は強度的に2分しただけで形状は全く等
しいため、Na=Nd,Nb=Ne,Nc=Nfとなり、フォーカス誤
差信号FEにはノイズがお互いにキャンセルされ前記FE信
号のS/Nは非常に良くなる。
またトラッキング誤差信号TEの検出は TE=(13a+13f)‐(13c+13d) となる、これは光ヘッドの対物レンズ6aから出射した光
ビームはディスクのトラックに照射される。この時発生
する1次光が光検出器上で第8図に示す方向にあらわれ
る。
したがってトラッキング誤差信号TEを検出することがで
きる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、フォーカスズレを
発生する場合がある。つまり光検出器上の2つのビーム
のセンタが、光検出器のセンタから平行にずれた時、つ
まり光検出器の調整を追込むことができなくなった時対
物レンズからの出射ビームがディスクトラックにオント
ラックしていれば、ジャストフォーカスであるが、たと
えば検索をするとき、ディスクのトラックを横断するこ
とになる。その時ディスクのトラックを横断する周期に
周期して1次光の明暗が発生し、これが原因でフォーカ
スズレが発生し、ひどい時には目的番地を検索できなく
なる。
従来この問題をなくすため光検出器の調整の微調整を行
ない、そのため調整にかなりの時間と労力を要してい
た。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光ヘッドは、情報
記録媒体のトラックによって生ずる1次回折光を有する
情報記録媒体からの反射ビームを第1ビームと第2ビー
ムと第3ビームに立体的に分割する分割プリズムと、第
1、第2、第3ビームを電気信号に変換する第1から第
3の光検出器と、第2の光検出器と第3の光検出器によ
りフォーカスサーボを行う制御装置と、第1の光検出器
の出力信号によりトラッキングサーボを行う第2の制御
装置とを有し、第2の光検出器と第3の光検出器を第2
ビームと第3ビームとの光路中の両ビームの結像位置の
中間に配置するとともに、第2、3の光検出器上には第
2、3の光ビームを第2、3の光ビームのトラック方向
と直交する方向に分割するように受光領域を設け、分割
領域は同一方向の2本以上で、かつ第2、第3の光検出
器の分割線がほぼ連続した線分で区切られ、かつ第2と
第3の光検出器を一体に構成したことを特徴とするもの
である。
作用 本発明は、上記した構成により、フォーカス誤差信号検
出時、トラッキング誤差信号である1次光の強度に関係
なくフォーカス用光検出器を調整できることができ、調
整工数を短縮できるとともに、ディスク上の目的番地を
検索する時も、安定した動作で引込むことができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図は本発明の一実施例における光学的記録再生装置
の光学系の要部正面図、要部平面図および要部側面図、
第2図は分割プリズムを示すものである。
尚、各図において、第1図,第2図と同一部には同番号
を付し説明を省略する。
第2図において、分割プリズム19の反射面には、それぞ
れ別のコーティングをした。つまり反射面19aの反射率R
aを約70%、反射面19bの反射率Rbを約50%、反射面19c
の反射率を約100%に設定した。この分割プリズムを用
いた本実施例の光ヘッドについて説明する。
第1図は本実施例の光学系の概略正面図、平面図、側面
図を示すものである。第1図において、半導体レーザ1
を出た光はコリメートレンズ2、ビーム整形用プリズム
16を介して偏光ビームスプリッタ17に入射される。偏光
ビームスプリッタ17に入射されたレーザ光は反射され、
λ/4板、対物レンズ6aを介しディスク7に照射される。
ディスク7からの反射光は同経路を通り全反射プリズム
4で全反射され、単レンズ8を介して、分割プリズム19
に入射される。分割プリズムは入射光量P0をトラッキン
グ誤差信号検出用のビームP1と、フォーカス誤差信号検
出用のビームP2,P3に分割する。フォーカス誤差信号検
出用のビームP2,P3は下記に示す方向で検出する。つま
り、ディスクのトラック方向に平行に生ずる1次光を有
する反射ビームを第1の反射面19aで透過させて第1ビ
ームとし、第1の反射面19aで反射されたビームを第2
の反射面19bで透過させて第2ビームとし、第2の反射
面19bで反射されたビームを第3の反射面19cでディスク
の溝方向に対して90°曲げてディスク側に反射する第3
ビームとするように分割し、この第2ビームと第3ビー
ムに対して、両ビームの結像位置の中間に光検出器13を
設定することによりフォーカス誤差信号を検出する。
検出方法は、 FE=(Ib+Id+If)‐(Ia+Ic+Ie) あるいは、 FE=Ib-Ie となる。
このとき、第2ビーム、第3ビームのセンタが、光検出
器13のセンタからずれた時でも、溝横断信号である1次
回折光の方向が従来方式に対して90°違うため、1次折
光の影響をうけることなく、フォーカス誤差信号を検出
することができる。
またトラッキング誤差信号TEは光検出器20の受光素子20
g,20hから得られる電流Ig,Ihより TE=Ig-Ih となる。このようにトラッキング誤差信号を別の光検出
器20で検出するようにしたので、調整を飛躍的に向上さ
せることができる。
以上のように本実施例によれば、光検出器の調整を高精
度に完成させることができ、かつ量産性に富んだ光学的
記録再生装置の光ヘッドを得ることができる。
発明の効果 以上のように、本発明は、フォーカス誤差検出時の1次
回折光の向きを従来方式に対して90°曲げることと、FE
信号検出とTE信号検出を分離することにより、光学的記
録再生装置の光学系調整を簡便化することができ、かつ
ディスク上の目的番地検索を安定させることができ、そ
の実用的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における光学的記録再生装置
の要部正面図,同平面図,同側面図、第2図は同装置の
分割プリズムの概略図、第3図は従来例の要部正面図,
同側面図、第4図は同概略側面図、第5図はその検出面
の正面図、第6図は従来例の正面図,同側面図、第7図
はその概略側面図、第8図はその概略図である。 1……半導体レーザ、2……コリメートレンズ、4……
全反射プリズム、5……λ/4板、6……対物レンズ、7
……ディスク、8……単凸レンズ、12……分割プリズ
ム、13……光検出器、16……ビーム整形用プリズム、17
……偏光ビームスプリッタ、19……分割プリズム、20…
…光検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−224144(JP,A) 特開 昭61−258339(JP,A) 実開 昭60−169721(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源(1)から発光された光ビームを情報
    記録媒体(7)に集束する対物レンズ(6a)と、前記情
    報記録媒体のトラックによって生ずる1次回折光を有す
    る前記情報記録媒体からの反射ビームを反射光の進行方
    向に透過する第1ビームと進行方向と垂直な第2ビーム
    とに分割した後、第2のビームを第1と第2の双方のビ
    ームに直角な方向の第3のビームに分割し、さらに第3
    のビームを第2のビームと略平行にするための反射面を
    含めた複数の反射面を有する分割プリズム(19a,19b,19
    c)と、第1、第2、第3ビームを電気信号に変換する
    第1、第2、第3の光検出器(13、20)と、第2の光検
    出器と第3の光検出器によりフォーカスサーボを行う制
    御装置と、第1の光検出器の出力信号によりトラッキン
    グサーボを行う第2の制御装置とを有し、前記第2の光
    検出器と前記第3の光検出器を前記第2ビームと前記第
    3ビームとの光路中の両ビームの結像位置の中間に配置
    するとともに、前記第2、3の光検出器上には前記第
    2、3の光ビームを前記第2、3の光ビームのトラック
    方向と直交する方向に分割するように受光領域を設け、
    分割領域は同一方向の2本以上で、かつ第2、第3の光
    検出器の分割線がほぼ連続した線分で区切られ、かつ第
    2と第3の光検出器(13)を一体に構成したことを特徴
    とする自動焦点調整装置。
  2. 【請求項2】前記情報記録媒体のトラックによって生ず
    る1次回折光を有する反射ビームの全出力の略50%を第
    1ビームに分割し、略25%を第2ビームに分割し、略25
    %を第3ビームに分割する分割プリズムを有する請求項
    1に記載された自動焦点調整装置
JP63216640A 1988-08-31 1988-08-31 自動焦点調整装置 Expired - Lifetime JPH077518B2 (ja)

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JP63216640A JPH077518B2 (ja) 1988-08-31 1988-08-31 自動焦点調整装置

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JP63216640A JPH077518B2 (ja) 1988-08-31 1988-08-31 自動焦点調整装置

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JPH0264922A JPH0264922A (ja) 1990-03-05
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JP2594903B2 (ja) * 1985-03-29 1997-03-26 株式会社日立製作所 焦点誤差検出装置
JPS60169721U (ja) * 1985-03-22 1985-11-11 三菱電機株式会社 光学式情報再生装置

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JPH0264922A (ja) 1990-03-05

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