JPS6120228A - 光学式変位検出装置 - Google Patents

光学式変位検出装置

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JPS6120228A
JPS6120228A JP59139492A JP13949284A JPS6120228A JP S6120228 A JPS6120228 A JP S6120228A JP 59139492 A JP59139492 A JP 59139492A JP 13949284 A JP13949284 A JP 13949284A JP S6120228 A JPS6120228 A JP S6120228A
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JP
Japan
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light
hologram
photodetector
transmitted light
changed
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Pending
Application number
JP59139492A
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English (en)
Inventor
Hideki Toshikage
敏蔭 英樹
Yutaka Oki
裕 大木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS6120228A publication Critical patent/JPS6120228A/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、被検出物の変位を光学的に検出するための光
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。しかも、
この様な位置ずれは経年変化によっても生じる可能性が
ある。
発明の目的 本発明は、この様な問題点に鑑み、光検出器がそれ程正
確に位置決めされていなくても被検出物の変位を精度良
く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、所定の角度で入射する光を回折させるホログ
ラムと、このホログラムからの回折光を検出する第1の
光検出器と、前記ホログラムからの直接透過光を検出す
る第2の光検出器と、この第2の光検出器へ入射する前
記直接透過光を制限する絞りとを夫々具備し、前記ホロ
グラムへ入射する光の角度を被検出物の変位によって変
化させ、前記第1及び第2の光検出器の夫々の検出出力
を前記変化に対、応させて変化させることによって前記
変位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第1〜第
3実施例を第1図〜第15図を参照しながら説明する。
第1図は、第1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と絞り7とを通過して、光検出器8へ入射する
絞り7は、第2図に示す様に、円板に円形の開ロアaが
同心状に形成されているものである。光検出器8は、第
3図に示す様に、同心状を成す第1及び第2の光検出部
8a及び8bから成っており、光検出部8aは光検出部
8bに比べて充分に小さい。また記録媒体6上のホログ
ラムは、第4図に示す様に、光11aとllbとの干渉
によって記録されたものである。
光11aは、第1図に示した光2の収束点F(レンズ4
から21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ッタ12を介して入射する
光である。
光11bは、レンズ13及びビームスプリッタ12を介
してθよりも大きい角度で記録媒体6へ入射する光であ
る。
ホログラムはその記録方式によって幾つかに分類される
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、11b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、
入射角が同しでも出射角が互いに異なるので、同一の収
束点を得ようとする場合には、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が記録媒体6から空気中のみを逆に進んで収
束する点の座標を(xl。
yl、zI)、光11aの光源の座標を(1)+、Q+
rI)とし、第1図の光2が記録媒体6上のホロダラム
によって収束される点の座標を(X2+yZ+22)、
ホログラムを単に透過してレンズ4のみの作用によって
収束される点の座標を(p2、qz。
rz)とし、また記録光である光11a、llb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、と表される。
そして、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8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によっ
て回折枢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。
なお、ホログラム記録時に、ビームスプリンタ12の代
わりに鏡等を用いてもよい。
記録媒体6上のホログラムが以上の様にして記録されて
いると、第1図に示す様に光ディスク5の記録面で反射
されて記録媒体6上のホログラムへ入射した光2は、こ
のホログラムを単に透過して光11aとは逆に進む光つ
まり直接透過光と、このホログラムによって収束されて
光11bとは逆に進む光つまり回折光とに分離される。
そして、光ディスク5の記録面が上記の収束点Fに位置
しており光2が角度θ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、直接透過光に対する
回折光の比率が最も高い。
光2がホログラムへ入射する角度は、レンズの結像公式
からも明らかなように、光ディスク5の記録面とレンズ
4との距離によって変化する。従って、もし第1図にお
いて絞り7がなければ、回折光を検出する光検出部8a
からは第5図に示す出力が得られ、直接透過光を検出す
る光検出部8bからは第6図に示す出力が得られる。
なお、既述の如く光検出部8aが光検出部8bに比べて
充分に小さいので、光検出部8aへ入射する直接透過光
の影響は無視することができる。
ところで、ホログラムに対する光2の入射角が変化した
場合、回折光については、強度が変化するのみで、第7
図及び第8図に示す様にホログラムからの出射角は変化
しない。これに対して、直接透過光については、強度が
変化する他に、第7図及び第8図に示す様にホログラム
からの出射角も変化する。
この結果、ホログラムからの直接透過光の出射角が変化
して絞り7上におけるスポット半径r。
が開ロアaの半径r、よりも大きくなると、直接透過光
はrB”/rA”の割合でしか開ロアaを通過しない。
従って、回折光の総てを通過させ且つr、2/rA2が
急激に変化する様に開ロアaの大きさを選定しておくと
、第1図に示した様に記録媒体6と光検出器8との間に
絞り7が配されていても、光検出部8aからは第5図と
同様に二次関数的な出力が得られるが、光検出部8bか
らは第9図に示す様な単調関数的な出力を得ることがで
きる。
以上の様な第1実施例では、第5図に示した光検出部8
aの出力によって光ディスク5の記録面の光軸方向にお
ける所定位置からの変位を検出することができ、第9図
に示した光検出部8bの出力によって変位の方向を検出
することができる。
なお、開ロアaは、円形に限定されるものではなく、星
形や楕円形等の他の形状であってもよい。
また、トラッキング・サーボには、ブツシュ・プル法を
用いることが考えられる。
第10図及び第11図は、本発明の第2実施例における
光検出部8a及び8bの夫々の検出出力を示している。
この第2実施例は、光ディスク5の記録面がレンズ4か
らZ、−ΔZlの距離に位置するときに光検出部8aの
出力つまり回折光の強度が最も強くなる様にホログラム
が記録されていることを除いて、既述の第1実施例と実
質的に同様の構成であってよい。
第12図は第10図に示す出力に第11図に示す出力を
加算した信号であり、この信号をフォーカス誤差信号と
することができる。また、第12図とは反対に、第10
図に示した出力から第11図に示した出力を減算してフ
ォーカス誤差信号を形成することもできる。
第13図は、本発明の第3実施例の構成の一部を示して
いる。この第3実施例は、記録媒体6に記録されている
ホログラムがオフ・アクシス・ホログラムであることを
除いて、既述の第1及び第2実施例と実質的に同様の構
成であってよい。
従って、この第3実施例の絞り14には、回折光を通過
させる為の開口14aと直接透過光の通過を制限する為
の開口14bとが、第14図に示す様に形成されている
。また、光検出器15は、第15図に示す様な回折光を
検出する為の光検出部15aと直接透過光を検出する為
の光検出部15bとを有している。
そして、当然のことながら、これらの開口14aと14
b同士及び光検出部15aと15b同士とは共に同心状
とはなっていない。
この第3実施例の様にオフ・アクシス・ホログラムを使
用すれば、光検出部15aが直接透過光の影響を全く受
けなくなると共に、格子定数を小さくすることができて
角度選択性を強くすることができるので、フォーカス誤
差信号を更に高感度で検出することができる。
なお、以上の何れの実施例でもレンズ4を使用している
が、記録媒体6上のホログラムにレンズの機能を持たせ
て、記録媒体6をレンズ4の代わりに使用してもよい。
この場合、半導体レーザ1からの光2は記録媒体6を介
して光デイスク5上に収束し、光ディスク5で反射した
光2は記録媒体6によって光検出器8に収束される。
また、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
のではなく、光検出器がホログラムからの回折光及び直
接透過光の強弱自体を検出することによって、被検出物
の変位を検出する様にしているので、光検出器がそれ程
正確に配置されていなくても、精度の良い検出を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す概略的な側面図、第
2図は第1図に示した第1実施例で使用されている絞り
を示す概略的な平面図、第3図は第1図に示した第1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4図は第1図に示した第1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
4図に示したホログラムからの回折光の強度を示すグラ
フ、第6図は第4図に示したホログラムからの直接透過
光の強度を示すグラフ、第7図及び第8図は第4図に示
したホログラムからの回折光及び直接透過光と第2図に
示した絞りとの関係を示す概略的な側面図、第9図は第
1図に示した第1実施例における光検出器の直接透過光
の検出出力を示すグラフ、第10図は本発明の第2実施
例における光検出器の回折光の検出出力を示すグラフ、
第11図は第2実施例における光検出器の直接透過光の
検出出力を示すグラフ、第12図は第10図に示した検
出出力と第11図に示した検出出力との和信号を示すグ
ラフ、第13図は本発明の第3実施例の要部を示す概略
的な側面図、第14図は第13図に示した第3実施例で
使用されている絞りを示す概略的な平面図、第15図は
第13図に示した第3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である。 なお図面に用いられた符号において、 2− 光 5    ・・・光ディスク 6     記録媒体 7 ′F    絞り 7 a−−−−−開口 8 −   光検出器 8a、8b 光検出部 11a、、llb 光 14     絞り 14b    開口 15    光検出器 15a、15b −光検出部 である。 第1図 第9図 第10図 ΔZl 第11図 第12図 LI

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定の角度で入射する光を回折させるホログラムと、こ
    のホログラムからの回折光を検出する第1の光検出器と
    、前記ホログラムからの直接透過光を検出する第2の光
    検出器と、この第2の光検出器へ入射する前記直接透過
    光を制限する絞りとを夫々具備し、前記ホログラムへ入
    射する光の角度を被検出物の変位によって変化させ、前
    記第1及び第2の光検出器の夫々の検出出力を前記変化
    に対応させて変化させることによって前記変位を検出す
    る様にした光学式変位検出装置。
JP59139492A 1984-07-05 1984-07-05 光学式変位検出装置 Pending JPS6120228A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH025230A (ja) * 1988-06-23 1990-01-10 Sharp Corp 光学式情報再生装置
WO2006035362A2 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Servo branch of optical disc drive comprising a switchable diaphragm and a device for beam deflection, and methods for measuring beam landing and spherical aberration

Cited By (3)

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JPH025230A (ja) * 1988-06-23 1990-01-10 Sharp Corp 光学式情報再生装置
WO2006035362A2 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Servo branch of optical disc drive comprising a switchable diaphragm and a device for beam deflection, and methods for measuring beam landing and spherical aberration
WO2006035362A3 (en) * 2004-09-27 2006-09-21 Koninkl Philips Electronics Nv Servo branch of optical disc drive comprising a switchable diaphragm and a device for beam deflection, and methods for measuring beam landing and spherical aberration

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