JPS6120227A - 光学式変位検出装置 - Google Patents

光学式変位検出装置

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JPS6120227A
JPS6120227A JP59139491A JP13949184A JPS6120227A JP S6120227 A JPS6120227 A JP S6120227A JP 59139491 A JP59139491 A JP 59139491A JP 13949184 A JP13949184 A JP 13949184A JP S6120227 A JPS6120227 A JP S6120227A
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JP
Japan
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light
hologram
displacement
photodetector
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP59139491A
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English (en)
Inventor
Hideki Toshikage
敏蔭 英樹
Yu Oki
大木 祐
Chiaki Kojima
千秋 小島
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS6120227A publication Critical patent/JPS6120227A/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光軸方向における被検出物の変位とこの変位
の向きとを光学的に検出する為の光学式変位検出装置に
関するものである。
背景技術とその問題点 例えば光デイスクプレーヤにおいては、光ディスクと光
学系とを所定の距離に保持する為のフォーカス・サーボ
が必要であるが、その為にはまずフォーカス誤差つまり
光ディスクの記録面の光軸方向における所定位置からの
変位とこの変位の向きとを検出する必要がある。
フォーカス誤差を検出する方法としては、非点収差法や
ナイフ・エツジ法等の種々の方法が従来から知られてい
る。ところが、従来の方法は、何れも光検出器への入射
角を変化させることによって光検出器上でのスポットの
形状を変化させ、この形状の変化で光検出器の出力を変
化させ、これによってフォーカス誤差を検出している。
しかし、この様に入射角の変化を光検出器によって直接
に検出する方法では、光検出器の僅かな位置ずれによっ
てもフォーカス誤差信号が出力されるので、精度の高い
フォーカス誤差信号を得ることは容易でない。一方、光
検出器に入射する光束の径を大きくすれば光検出器の位
置ずれによる精度の低下を少なくすることができるが、
その場合には感度の低いフォーカス誤差信号しか得るこ
とができない。
発明の目的 本発明は、上述の問題点に鑑み、精度及び感度良く変位
を検出することができる光学式変位検出装置を提供する
ことを目的としている。
発明の概要 本発明は、第1及び第2のホログラムが表面に対して互
いに異なる角度で入射する光によって記録されている記
録媒体と、前記第1及び第2のホログラムによって収束
される被検出物からの光を検出する第1及び第2の光検
出器とを夫々具備し、光軸方向での前記被検出物の変位
による前記第1及び第2のホログラムへの入射角の変化
によってこれらのホログラムからの夫々の収束光と透過
光との比率を変化させ、これらの比率の変化によって前
記変位とこの変位の向きとを検出する様にした光学式変
位検出装置に係るものである。
実施例 以下、光デイスクプレーヤに適用した本発明の一実施例
を第1図〜第5図を参照しながら説明する。
第1図は、本実施例の構成を示している。レーザダイオ
ード等の半導体レーザ1から射出されたコヒーレントな
光2は、ビームスプリンタ3を透過し、レンズ4によっ
て光ディスク5の記録面上へ収束される。
光ディスク・5の記録面で反射された光2は、再びレン
ズ4へ入射する。このレンズ4によって収束されビーム
スプリンタ3によって反射された光2は、ホログラムが
記録されている写真乾板等の記録媒体6へ入射し、この
記録媒体6を介して、光検出器7へ入射する。
光検出器7は、配置位置によってその形状や面積を種々
に変更することができるが、本実施例では第2図に示す
様に正方形板を対角線方向へ夫々2分した4個の光検出
部7a〜7dから成っている。
記録媒体6に記録されているホログラムは、二重露光さ
れた第1及び第2のホログラムから成っている。第1の
ホログラムは、第3図Aに示す様に光11aとllbと
の干渉によって記録されたものであり、第2のホログラ
ムは、第4図Aに示ず様に光12aと12bとの干渉に
よって記録されたものである。
光11aは、第1図に示した光2の収束点Fの位置をレ
ンズ4から2の距離とすると2−ΔZ(Δ2は光ディス
ク5の変位限界)の距離に位置する光ディスク5の記録
面で反射されて記録媒体6へ入射する光2の入射角に相
当する角度θ、で、第1図における記録媒体6の光2の
入射面とは反対側の面へビームスプリンタ13を介して
入射する光である。光11bは、レンズ14、シート状
の絞り15及びビームスプリンタ13を介して記録媒体
6へ入射する光である。
絞り15には第3図Bに示す様に楕円形の開口15aが
設けられており、この為に、光11bによる記録媒体6
上のスポットは楕円形である。従って、光11aとll
bとの干渉によって記録される第1のホログラムも、開
口15aと相似の楕円形である。
光12aは、レンズ4から2+Δ2の距離に位置する光
ディスク5の記録面で反射されて記録媒体6へ入射する
光2の入射角に相当する角度θ2で、第1図における記
録媒体6の光2の入射面とは反対側の面へビームスプリ
ッタ13を介して入射する光である。レンズの結像公式
からも明らかな様に、角度θ2は上記の角度θ、よりも
大きい。
光12bは、レンズ14、シート状の絞り16及びビー
ムスプリンタ13を介して記録媒体6へ入射する光であ
る。
絞り16には第4図Bに示す様に開口15aとは直角な
方向へ長い楕円形の開口16aが設けられており、この
為に、光12bによる記録媒体6上のスポットは楕円形
である。従って、光12aと12bとの干渉によって記
録される第2のホログラムも、開口16aと相似の楕円
形である。
なお、上述の開口部15a、16aは、透孔でな(とも
よく、例えば光を散乱させる様な部材から成っていても
よい。
ホログラムはその記録方式によってくいくつかに分類さ
れるが、本実施例では位相ホログラムを使用している。
位相ホログラムは位゛相変調によって再生光を回折させ
るものであり、本実施例ではこの回折によって光を収束
させる様にしている。
そして、位相ホログラムでは、記録媒体6に対する記録
光である光11a、llb、12a112bの強度と露
光時間との選択によって、再生光の利用率を100%と
することも可能である。
記録媒体6としては通常は既述の如く写真乾板等が用い
られているが、位相ホログラムでは上記の利用率に応じ
てその媒体の材質が適宜選択される。そして、通常の写
真乾板で用いられる銀塩に比してより高い利用率を得る
為には、ゼラチンが媒体として用いられる。
ゼラチンを媒体として用いた場合には、感光材の材質に
もよるが、記録光である光11a、11b、12a、1
2bと再生光である光2とは通常は異なる波長のものが
使用される。例えば、光2の波長が、0.8μm近傍の
帯域であるのに対して、光11a、llb、12a、1
2bの波長はこの帯域よりも短波長の帯域である。
波長が互いに異なる光をホログラムへ入射させた場合、
入射角が同じでも出射角が互いに異なるので、同一の収
束点を得る為には、波長が互いに異なる光に対しては入
射角も異ならせる必要がある。
ところで、記録媒体6の中心を原点とすると共にこの記
録媒体6に垂直な方向を2軸方向とする直交座標をとり
、光11bまたは12bが記録媒体6がら空気中のみを
逆に進んで収束する点の座標を(X+ 、 )l+ 、
 Z+ ) 、光11aまたは12aの光源の座標を(
P+、Q+、rlとし、第1図の光2が記録媒体6上の
ホログラムによって収束される点の座標を(χ2.y2
.Z2)、ホログラムを単に透過してレンズ4の作用に
よってのみ収束される点の座標を(Pz、Qz、rz)
とし、また記録光である光11a、llb、12a、1
2bの波長をλ1、再生光である光2の波長をλ2とし
た場合、記録後におけるホログラムの引伸し倍率をmと
すると、ホログラムの結像公式は、−−−−−−−−■ −−−−−−−−−−−−−−−■ −=−−−−−−−−−−−−−−− そして、第3図及び第4図に示した様に記録媒体6上の
ホログラムをオン・アクシス・ホログラムとすると、光
11bまたは12bが記録媒体6がら空気中のみを逆に
進んで収束する点の位置つまり第1図の光検出器7の記
録媒体6に対する位置関係を0式のみから決定すること
ができる。
記録媒体6には上述の様にして光11a、11b及び1
2a、12bによって回折格子であるホログラムが記録
されるが、回折光の強度は回折格子に対する光の入射角
に応じて変化し、ブラッグ角条件に一致したときに最高
の回折効率が得られる。
つまり、第1図に示す様に光ディスク5の記録面で反射
された光2が記録媒体6へ入射すると、第1のホログラ
ムについては、この第1のホログラムを単に透過して光
11aとは逆に進む光とこの第1のホログラムによって
収束されて光11bとは逆に進む断面が楕円形の光とに
分離され、第2のホログラムについては、この第2のホ
ログラムを単に透過して光12aとは逆に進む光とこの
第2のホログラムによって収束されて光12bとは逆に
進む断面が楕円形の光とに分離される。
第1のホログラムについては、光ディスク5の記録面が
レンズ4から2−Δ2の距離に位置しており光2が角度
θ1で記録媒体6へ入射するときに、ホログラムの角度
選択性によって、透過光に対する収束光の比率が最も高
い。これに対して、第2のホログラムについては、光デ
ィスク5の記録画がレンズ4から2+Δ2の距離に位置
しており光2が角度θ2で記録媒体6へ入射するときに
、透過光に対する収束光の比率が最も高い。
そして、第2図に示す様に、第1のホログラムによる収
束光のスポット21を光検出部7a及び7bによって検
出し、第2のホログラムによる収束光のスポット22を
光検出部7c、及び7dによって検出することができる
様に、光検出器7はスボソ1−21及び22の収束点の
近傍に配置されている。従って、光検出部7a及び7b
からは第5図の曲線S1で示される出力が得られ、光検
出部7c及び7dからは第5図の曲線S2で示される出
力が得られる。
なお、ホログラム記録時に、ビームスプリッタ13の代
わりに鏡等を用いてもよい。
以上の様な本実施例では、光2の収束点Fが光ディスク
5の記録面上に位置しているとき、つまり光ディスク5
の記録面がレンズ4から2の距離に位置しているときに
、曲!’s+ で示されている出力と曲線S2で示され
ている出力との差がゼロになる。従って、この差の絶対
値で光ディスク5の変位を検出することができ、またこ
の差の符号で変位の向きを検出することができるので、
これらの結果に基づいてフォーカス調節を行うことがで
きる。
なお、以上の実施例では光ディスク5がレンズ4から2
−Δ2及びZ+Δ2の夫々の距離に位置する場合に対応
させて第1及び第2のホログラムを二重露光によって記
録したが、2−Δ2及び2の夫々の距離に位置する場合
、Z及び2+Δ2の夫々の距離に位置する場合に対応さ
せて第1及び第2のホログラムを記録しても、フォーカ
ス調節を行うことができる。
また、上記の実施例では第1及び第2のホログラムによ
って収束される夫々の光の収束点を同一としたが、これ
らの収束点を光軸方向へ互いに分離させてもよい。この
分離の為には、第6図に示す様に、絞り15または16
を貼付したがガラス板23をレンズ14とビームスプリ
ンタ13との間に介在させるのみでよい。
そして、分離された収束点の中間に光検出器7を位置さ
せれば、2つの収束点に対する光検出器7の位置ずれが
平均化されるので、位置ずれによる検出精度の低下を少
なくすることができる。
また、上記の実施例では記録媒体6に記録する第1及び
第2のホログラムを互いに直角な方向へ長い楕円形とし
たが、これら第1及び第2のホログラムは楕円形以外で
も例えば円とこの円に外接する環の様に互いに異なるパ
ターンであればよい。
また、光検出器7がホログラムによる収束光のみを受光
してホログラムからの透過光の影響を受けない様にする
為には、光11aとllb同士及び光12aと12b同
士を同軸状とはせずに、夫夫の光軸を互いに傾斜させて
、オフ・アクシス・ホログラムとすればよい。
また、上記の実施例ではレンズ4を使用したが、第1及
び第2のホログラムに加えてレンズ作用を有するホログ
ラムを記録媒体6上に多重露光し、この記録媒体6をレ
ンズ4の代わりに用いてもよい。
なお、以上においては、本発明を光デイスクプレーヤに
適用した実施例について説明したが、本発明が光デイス
クプレーヤ以外にも適用可能であることは勿論である。
発明の効果 上述の如く、本発明による光学式変位検出装置によれば
、光検出器によって入射角の変化を直接に検出している
のではな(、光検出器がホログラムからの収束光の強弱
自体を検出することによって、光軸方向における被検出
物の変位とこの変位の向きとを検出する様にしているの
で、光検出器へ入射する光束の径を小さくしても光検出
器の位置ずれによって出力される変位検出信号が少なく
、精度及び感度良く変位を検出することができる。
しかも、互いに異なる角度で入射する光を第1及び第2
のホログラムによって互いに分離したり或いは分離交差
したりする様に収束させることができるので、これらの
収束光同士の影響を少なくできて、更に精度及び感度良
く変位を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略的な側面図、第2
図は第1図に示した実施例で使用されている光検出器を
示す概略的な平面図、第3図及び第4図は第1図に示し
た実施例で使用されているホログラムの記録方法を示す
概略的な側面図、第5図は第2図に示した光検出器の出
力を示すグラフ、第6図は第1図に示した実施例の変形
例を示す概略的な側面図である。 なお図面に用いられた符号において、 2へ光 5−−=  −光ディスク ロ −−−記録媒体 7−    光検出器 78〜7d  −’−−光検出部 11a、12a −光 2L22 −  スポット である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1及び第2のホログラムが表面に対して互いに異な
    る角度で入射する光によって記録されている記録媒体と
    、前記第1及び第2のホログラムによって収束される被
    検出物からの光を検出する第1及び第2の光検出器とを
    夫々具備し、光軸方向での前記被検出物の変位による前
    記第1及び第2のホログラムへの入射角の変化によって
    これらのホログラムからの夫々の収束光と透過光との比
    率を変化させ、これらの比率の変化によって前記変位と
    この変位の向きとを検出する様にした光学式変位検出装
    置。
JP59139491A 1984-07-05 1984-07-05 光学式変位検出装置 Pending JPS6120227A (ja)

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