JPS6159201A - トラッキング誤差検出装置 - Google Patents

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、光軸とは垂直な方向における被検出物と光学
系との相対的な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、光デイスク上の
記録トラックに光学系を追随させる為のトラッキング・
サーボが必要であるが、その為にはまずトラッキング誤
差つまり記録トラックに直角な方向における記録トラッ
クと光学系との相対的な変位とこの変位の向きとを検出
する必要がある。

トラッキング誤差を検出する方法としては、プッシュプ
ル法が、最も単純で且つ有効な為に広く用いられている
。このプッシュプル法では、第１図に示す様に、光ディ
スクからの反射光を検出する為の光検出器１が２個の光
検出部１ａ、ｌｂから成っている。

ビット列から成る記録トラックに対して照射光のスポッ
トがもし左側へずれていれば、光検出器１上における反
射光のスポット２ば、第１図に示す様に、左側が暗く右
側が明るい。従って、光検出器１ａと１ｂとの夫々の出
力の差を求めれば、トラッキング誤差を検出することが
できる。

しかし、この様な方法では、反射光のスポット２に対し
て光検出器ｌが位置ずれしていてスポット２の光検出部
ｌａ上の部分と光検出器ｌｂ上の部分とが等面積でなけ
れば、トラッキング誤差信号に直流成分が生じて、トラ
ッキング誤差を精度良く検出することができない。

この為に両者を極めて正確に位置決めする必要があるが
、これは容易ではない。しかも、両者の位置ずれは経年
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光軸とは垂直な方向にお
ける被検出物と光学系との相対的な変位とこの変位の向
きと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、被検出物からの光束を入射位置に対応させて
第１及び第２の光束部に分ＦｉｌｆするΔぐログラムが
記録されている記録媒体と、前記第１及び第２の光束部
を検出する第１及び第２の光検出器とを夫々具備し、光
軸に垂直な方向での前記被検出物と前記ホログラムとの
相対的な変位によってこのホログラムへ入射する前記光
束の強度分布を変化させ、この強度分布の変化によって
前記第１及び第２の光束部の強度を変化させ、この強度
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２図〜第５図を参照しながら説明する。

第２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１１から射出されたコヒーレント
な光１２は、ビームスプリンタ１３を透過し、レンズ１
４によって光ディスク１５の記録面上へ収束される。

光ディスク１５の記録面で反射された光１２は、−再び
レンズ１４へ入射する。このレンズ１４によって収束さ
れビームスプリッタ１３によって反射された光１２は、
ホログラムが記録されている写真乾板等の記録媒体１６
へ入射し、この記録媒体１Ｇを介して、光検出器１へ入
射する。

記録媒体１６上のホログラムは、２回に分けて記録され
た第（の部分と第２の部分とから成っている。第１の部
分は、第３図Ａに示ず様に光エフａと１７ｂとの干渉に
よって記録されたものであり、第２の部分は、第４図Ａ
に示す様に光１７ａと１７（−との干渉によって記録さ
れたものである。

光１７ａは、第１図に示した様に光ディスク１５の記録
面で反射されて記録媒体１６へ入射する光１２の入射角
に相当する角度で、第１図における記録媒体１６の光１
２の入射面とは反対側の面へビームスプリンタ２１を介
して入射する光である。

光１７ｂは、レンズ２２、シー１−状の絞り２３及びビ
ームスプリッタ２１を介して記録媒体１６へ入射する光
である。絞り２３には第３図Ｂに示す様に半円形の開口
２３ａが設けられており、この開口２３ａを通過した光
１７ｂが記録媒体１６の例えば左半分にのみ入射する様
に、レンズ２２及び絞り２３が配置されている。また、
光１７ｂを使用する記録時にはこの先１７ｂが入射しな
い記録媒体１６の例えば右半分へは光１７ａも入射しな
い様に、記録媒体Ｉ６とビームスプリ・ツタ２１との間
に遮蔽部材２４が配されている。従って、ホログラムの
うちで開口２３ａと相似の半円形を成す第１の部分は、
光１７ａと１７ｂとの干渉によって記録媒体１６の左半
分にのみ記録される。

光１７ｃは、レンズ２５、シート状の絞り２６及びビー
ムスプリンタ２１を介して記録媒体１６へ入射する光で
ある。絞り２６には第４図Ｂに示す様に開口２３ａとは
反対向きの半円形の開口２６ａが設けられており、この
開口２６ａを通過した光１７ｃが記録媒体１６の例えば
右半分にのみ入射する様に、レンズ２５及び絞り２Ｇが
配置されている。また、光１７ｃを使用する記録時には
この光１７ｃが入射しない記録媒体１６の例えば左半分
へは光１７ａも入射しない様に、記録媒体１６とビーム
スプリッタ２１との間に遮蔽部材２７が配されている。

従って、ホログラムのうらで開口２６ａと相似の半円形
を成す第２の部分は、光１７ａと１７Ｃとの干渉によっ
て記録媒体１６の右半分にのみ記録される。

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１７ａ、１７ｂ、１７ｃの強
度と露光時間との選択によって、再生光の利用率を１０
０％とすることも可能である。

記録媒体１６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１７ａ、１７ｂ、１７ｃと再
生光である光１２とは通常は異なる波長のものが使用さ
れる。例えば、光１２の波長が０．８μｍ近傍の帯域で
あるのに対して、光１７ａ、１７ｂ、１７ｃ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１６の中心を原点とすると共にこの
記録媒体１６に垂直な方向を２軸方向とする直交座標を
とり、光１７ｂまたは１７Ｃが記録媒体１６がら空気中
のみを逆に進んで収束する点の座標を（ｘ’＋　ｙ＋＋
　ｚｒ　）　、光Ｚａの光源の座標を（ｐ＋、ｑ＋＋ｒ
＋　）とし、第１図の光２が記録媒体１６上のホログラ
ムによって収束される点の座標を（Ｘｚ＋）’ｚ＋ｚｚ
　）　、ホログラムを車に透過してレンズ１４のみの作
用によって収束される点の座標を（ｐｚ、　ｑｚ、　ｒ
ｚ　）とし、また記録光である光１７ａ、１７ｂ、１７
ｃの波長をλ１、再生光である光１２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３図Ａ及び第４図Ａに示した様に記録媒体１
６上のホログラムをオン・アクシス・ボログラムとする
と、光１７ｂまたは１７Ｇが記録媒体１６から空気中の
みを逆にすすんで収束する点の位置つまり第２図の光検
出器ｌの記録媒体１６に対する位置関係を■弐のみから
決定することができる。

記録媒体１６には上述の様にして光１７ａ。

１７ｂ及び１７ｃ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。

なお、ホログラム記録時に、ビームスプリッタ２１の代
わりに鏡等を用いてもよい。

記録媒体１６上のホログラムが以上の様にして記録され
ていると、第２図に示す様に光ディスク１５の記録面で
反射された光１２の光束のうちで記録媒体１６上のホロ
グラムの第１の部分へ入射した光束部は、この第１の部
分によって収束されて光１７ｂとは逆に進む断面が半円
形の光束部となる。また、光１２の光束のうちでホログ
ラムの第２の部分へ入射した光束部は、この第２の部分
によって収束されて光１７ｃとは逆に進む断面が半円形
の光束部となる。

この結果、光１２が光ディスクＩ５上のピント以外の位
置を照射している場合には、光検出器Ｉ上には、第１図
に示した様に単一の円形のスポット２は形成されず、第
５図に示す様に半円形の第１のスポット３１と第２のス
ポット３２とが互いに分離されて形成される。

また、第１図の場合と同様に記録トランクに対して光Ｉ
２のスボ−／　トがもし左側へずれていれば、光ディス
ク１５によって反射された光１２の光束のうちでホログ
ラムの第２の部分へ入射する光束部が強く第１の部分へ
入射する光束部が弱いので、スポット３２が明るく、逆
にスボフｌ−３１が暗い。

従って、第１図について述べたのと同様に、本実施例に
おいても光検出部１ａとｌｂとの夫々の出力の差を求め
れば、トラッキング誤差を検出することができる。

なお、以上の実施例では光検出器１上に形成されるスポ
ット３１．３２の形状を円を２等分した半円形としたが
、スボソ）３１．３２が半円形以外の他の形状を有して
いてもよく、例えば第６図に示す様に互いに直交する略
長方形を成していてもよい。

この第６図に示されている記録媒体１６には、第３図及
び第４図に示した方法における過程と同様の過程でホロ
グラムが記録されている６そｔてこの記録に用いられる
絞り３３．３４には、第７図Ａ、Ｂに示す様な略長方形
の開口３３ａ、３４ａが形成されている。これらの開口
３３ａ、３４ａは、記録媒体１６の記録材料にもよるが
、単なる透孔ではない場合があり、例えば光散乱材料（
スリガラス、シリコン等）によってこれらの開口３３ａ
、３４ａが形成されている場合がある。

また、上記の実施例では記録媒体１６に記録するホログ
ラムをオン・アクシス・ホログラムとしたが、オフ・ア
クシス・ホログラムとすることによって、例えば上記の
トラッキング用の光束をフォーカス用の光束とは異なる
方向へ分離し、両者が互いに影響し合わない様にするこ
とができる。

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
、被検出物からの光束をホログラムへの入射位置に対応
させて第１及び第２の光束部に分離し、分離したこれら
第１及び第２の光束部を第１及び第２の光検出器で夫々
検出する様にしているので、これら第１及び第２の光検
出器が第１及び第２の光束部の離間距離まで位置ずれし
ていても、光軸とは垂直な方向における被検出物と光学
系との相対的な変位とこの変位の向きとをｔ＋７度良く
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一従来例において光検出器上に形成さ
れているスポットを示す概略的な平面図、第２図は本発
明の一実施例を示す概略的な側面図、第３図及び第４図
は第２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
た実施例において光検出器上に形成されているスポット
を示す概略的な平面図、第６図は本発明の一変形例を示
す概略的な斜視図、第７図は第６図に示した変形例で使
用されているホログラムの記録に用いられる絞りを示す
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、 １・・・・・−−−−−・−・−・光検出器Ｉａ、　Ｉ
ｂ　−−−−−〜・−光検出部１２−・・−・・・・・
−・・・・光 １５−・・−・−・・・−・−・−・・−光ディスク１
６・・−・−・−・−−−−−−・記録媒体３１．３２
−・−・−スポット である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検出物からの光束を入射位置に対応させて第１及び第
   ２の光束部に分離するホログラムが記録されている記録
   媒体と、前記第１及び第２の光束部を検出する第１及び
   第２の光検出器とを夫々具備し、光軸に垂直な方向での
   前記被検出物と前記ホログラムとの相対的な変位によっ
   てこのホログラムへ入射する前記光束の強度分布を変化
   させ、この強度分布の変化によって前記第１及び第２の
   光束部の強度を変化させ、この強度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。