JPS6224443A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPS6224443A
JPS6224443A JP14681386A JP14681386A JPS6224443A JP S6224443 A JPS6224443 A JP S6224443A JP 14681386 A JP14681386 A JP 14681386A JP 14681386 A JP14681386 A JP 14681386A JP S6224443 A JPS6224443 A JP S6224443A
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JP
Japan
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light
reflected
incident
rays
reflecting surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP14681386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Musha
武者 徹
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6224443A publication Critical patent/JPS6224443A/en
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Abstract

PURPOSE:To constitute a small optical system by providing a detecting prism having a single reflecting surface set so as to become approximately a critical angle with respect to the optical axis of a reflected light beam. CONSTITUTION:The reflecting surface 11 is set to a critical angle or slightly smaller than said angle with respect to an incident rays of light (parallel flux) in the focused state. When a disk 6 is displaced in directions (a) and (b) to deviate from the focused state, the light and dark states against a paper surface including a central rays of light are reverse each other with a vertical surface as a boundary, because reflecting intensity on the reflecting surface 11 is sharply changed due to a slight change in the incident angle. On the other hand, rays of light are reflected uniformly in the focused state, and therefore such light and dark never appears. A photodetector 12 detects the luminous energy distribution of the reflected rays of light from the reflecting surface 11 and is constructed with two light receiving areas 12A and 12B available from splitting an area with a central rays of light (optical axis) as a boundary.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば記録媒体上に螺旋或いは同心円状に記
録された情報トランクに対物レンズを経て読み取り光ス
ポットを集束して情報を読み取る装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for reading information by focusing a reading light spot through an objective lens onto an information trunk recorded in a spiral or concentric manner on a recording medium, for example.

上述した情報読み取り装置は従来より既知であり、情報
トラックを有する記録媒体には、例えばビデオディスク
と呼ばれているものがある。
The above-mentioned information reading device is conventionally known, and examples of recording media having information tracks include those called video discs.

このビデオディスクには情報トラックに符号化されたビ
デオ信号や音声信号が、光学的透過特性、反射特性、位
相特性などの光学的情報として記録されている。ビデオ
ディスクに記録された情報は、これを高速で回転させな
からレーザ光源から放射されるレーザ光を対物レンズを
経て情報トランク上に集束させ、情報トラックによって
変調された透過光または反射光を検出して読み取ってい
る。このような記録媒体の特長の一つは、情報の記録密
度が非常に高いことであり、そのため各情報トラックの
幅が極めて狭いと共に、順次の情報トラック間の間隔も
非常に狭くなっている。このように幅もピッチも狭い情
報トランクから元の情報を正確に読み取るためには、対
物レンズをビデオディスク面に対して常に合焦状態とな
るようにして、ディスク面上での光スポットの径を小さ
くする必要がある。このためかかる光学的読み取り装置
においては、対物レンズのディスク面に対する焦点はず
れを検出し、この焦点はずれ信号に基いて対物レンズを
その先軸方向に変位させるフォー力ソシング制御が行な
われている。
On this video disc, video signals and audio signals encoded in information tracks are recorded as optical information such as optical transmission characteristics, reflection characteristics, and phase characteristics. Information recorded on a video disc is recorded on a video disc by rotating it at high speed, focusing the laser light emitted from a laser light source onto the information trunk through an objective lens, and detecting the transmitted or reflected light modulated by the information track. and reading it. One of the features of such recording media is that the information recording density is very high, so that the width of each information track is very narrow and the spacing between successive information tracks is also very narrow. In order to accurately read the original information from an information trunk with such a narrow width and pitch, the objective lens must always be in focus on the video disc surface, and the diameter of the light spot on the disc surface must be adjusted. needs to be made smaller. For this reason, in such an optical reading device, a force sowing control is performed in which the out-of-focus of the objective lens with respect to the disk surface is detected and the objective lens is displaced in the direction of its front axis based on this out-of-focus signal.

第1図は従来の光学的読み取り装置における焦点検出装
置を説明するための線図である。レーザ光源1から放射
された光(紙面内に直線偏光している)はコリメートレ
ンズ2によって平行光とされ、偏光膜を有する偏光プリ
ズム3、A波長板4および対物レンズ5を経て情報トラ
ンクを含むディスク6上に集束される。この光束は凹凸
のビット形状を持つ情報トラックにより反射され、対物
レンズ5およびA波長板4を経て偏光プリズム3に入射
する。偏光プリズム3に入射する反射光は、A波長板4
の作用により紙面に対し垂直方向に偏光されているから
、この光は偏光プリズム3で反射される。この偏光プリ
ズム3で反射された光束を集光レンズ7および円筒レン
ズ8により集束させる。こ\で円筒レンズ8は一軸方向
にのみ集束作用を持つから、集光レンズ7および円筒レ
ンズ8による集束ビームの形状は、ディスク6の位置が
上下にずれると、情報トラックに正しく集束された状態
(合焦位置)を境として直交した方向に変形する。従来
は、この形状変化を例えば四分割した光検出器(図示せ
ず)により検出して焦点誤差信号を得、この信号により
フォー力ッシング制御を行なっている。
FIG. 1 is a diagram for explaining a focus detection device in a conventional optical reading device. Light emitted from a laser light source 1 (linearly polarized in the plane of the paper) is made into parallel light by a collimating lens 2, and passes through a polarizing prism 3 having a polarizing film, an A wavelength plate 4, and an objective lens 5, and contains an information trunk. It is focused onto the disk 6. This light beam is reflected by the information track having a concave and convex bit shape, and enters the polarizing prism 3 via the objective lens 5 and the A-wave plate 4. The reflected light incident on the polarizing prism 3 passes through the A wavelength plate 4
Since the light is polarized in a direction perpendicular to the plane of the paper due to the action of , this light is reflected by the polarizing prism 3. The light beam reflected by the polarizing prism 3 is focused by a condenser lens 7 and a cylindrical lens 8. Here, since the cylindrical lens 8 has a focusing effect only in one axis direction, the shape of the focused beam by the condensing lens 7 and the cylindrical lens 8 will change to a state in which it is correctly focused on the information track if the position of the disk 6 is shifted up or down. Deforms in a direction perpendicular to the (focus position) as a boundary. Conventionally, this shape change is detected by, for example, a quarter-divided photodetector (not shown) to obtain a focus error signal, and this signal is used to perform force focusing control.

しかし、上述した従来の焦点検出方式においては、偏光
プリズム3を反射した後に焦点を結ばせるための光路長
を必要とするため、光学系が大形になる欠点がある。ま
た焦点誤差信号を得る光検出器は、光軸方向とこれと直
交する平面内での方向との二輪方向に正確に配置する必
要があるため、その位置調整が難しい欠点がある。更に
、集光ビームの形状変化による誤差信号が得られる領域
が狭いため、合焦状態から離れ過ぎると信号が得られな
い欠点がある。更に従来技術として” Fokussi
erungin einer Anor−dnung 
 zum  Au5lesen  eines  op
tischen  Aufzei−chnungstr
igers ”   Neves  aus  der
  TechnikNr、6 vom15. Deze
m’ber 1977 1−2頁があり、これには直角
プリズムを用いたフォー力ッシング検出装置が説明され
ている。かかる装置は装置が大型化となり光路も複雑と
なる欠点がある。
However, the above-described conventional focus detection method requires an optical path length for focusing after reflection from the polarizing prism 3, which has the disadvantage that the optical system becomes large. Furthermore, since the photodetector that obtains the focus error signal needs to be placed accurately in the direction of the two wheels, that is, the direction of the optical axis and the direction in a plane orthogonal thereto, there is a drawback that it is difficult to adjust its position. Furthermore, since the area in which an error signal can be obtained due to changes in the shape of the focused beam is narrow, there is a drawback that no signal can be obtained if the beam is too far away from the focused state. Furthermore, as a conventional technology, "Fokussi
erungin einer Anor-dnung
zum Au5lesen eines op
tischen Aufzei-chnungstr.
igers ” Neves aus der
TechnikNr, 6 vom15. Deze
m'ber 1977, pages 1-2, which describes a forcing detection device using a right-angle prism. Such a device has the disadvantage that the device becomes large and the optical path becomes complicated.

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、光学系を小形
に構成できると共に、焦点誤差信号を得る光学検出器の
配置が容易で、しかも常に正確に焦点状態を検出できる
焦点検出装置を堤供せんとするにある。
It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned drawbacks, to provide a focus detection device that can have a compact optical system, facilitate the placement of an optical detector for obtaining a focus error signal, and always accurately detect the focus state. It is in the offering.

本発明の焦点検出装置は、光源から放射された光を集束
させて被照射物体に照射する対物レンズと、前記対物レ
ンズと光検出器との間で前記反射光の少く共一部の光束
を入射するように配置され、前記反射光の光軸または入
射する反射光束中の一つの光線に対してはy臨界角とな
るように設定した単一の反射面を有する検出プリズムと
を具え、この検出プリズムの反射面で変調を受けた光束
の光量分布の変化を前記光検出器により前記対物レンズ
の前記被照射物体に対する焦点誤差信号を得るように構
成したことを特徴とするものである。
The focus detection device of the present invention includes an objective lens that focuses light emitted from a light source and irradiates the object to be irradiated, and a light beam that shares a small portion of the reflected light between the objective lens and a photodetector. a detection prism having a single reflecting surface set to have a y-critical angle with respect to the optical axis of the reflected light or one ray in the incident reflected light beam; The present invention is characterized in that the photodetector is configured to obtain a focus error signal of the objective lens with respect to the irradiated object based on changes in the light intensity distribution of the light beam modulated by the reflective surface of the detection prism.

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第2図は本発明による焦点検出装置を実施する光学的読
み取り装置の一例の要部の構成を示す線図である。本例
に示す光学的読み取り装置は、ディスク6の反射光を偏
光プリズム3で反射させる迄は第1図に示す光学的読み
取り装置と同じ構成なので、第1図に示す符号と同一符
号は同一光学部材を表わす。本例では偏光プリズム3で
反射した光束を検出プリズム1oに入射し、その反射面
11により反射される光束を検出器12で受光する。反
射面11は、合焦状態での入射光線(平行光束)に対し
て臨界角もしくはそれよりもやや小さめとなるように設
定する。もし臨界角に丁度設定されれば、合焦状態では
偏光プリズム3で反射された全光線は反射面11で全反
射され(実際には反射面の状態が完全ではないので図示
n方向に幾分の光が透過するン、ディスク6が合焦状態
からa方向にずれると偏光プリズム3で反射された光束
は反射面11に対して最大all”altで示す傾き成
分を持つ光線束となる。またディスク6が合焦状態から
b方向にずれると、反射面11への入射光線は1)il
〜bi、で示す傾き成分を持つ光線束となる。すなわち
、ディスク6が合焦状態からずれると、反射面11への
入射光線は光軸上の中心光線(一点鎖線)を除いて臨界
角の前後で連続的に変化する。したがって、ディスク6
がaおよびb方向に変位して合焦状態からずれると、反
射面11での反射強度が第3図に示すように臨界角近傍
では僅かな入射角の変化で急激に変化するから、中心光
線を含む紙面に対し垂直な面を境として明暗の状態がそ
れぞれ逆になる。これに対し、合焦状態では、−1に全
反射されるから、このような明暗は現われない。光検出
器12は、このような反射面11からの反射光の光量分
布を検出するもので、第2図中に平面図をも示すように
、中心光線(光軸)を境に二分割した二つの受光領域1
2A、12Bをもって構成する。なお、第3図は検出プ
リズム10の屈折率が1.50で、P偏光およびS偏光
におけるそれぞれの反射強度RpおよびRsを示したも
のである。なお偏光していない光に対する反射強度は、
これらの中間(Rp +Rs)/2となる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of essential parts of an example of an optical reading device implementing the focus detection device according to the present invention. The optical reading device shown in this example has the same configuration as the optical reading device shown in FIG. 1 until the reflected light from the disk 6 is reflected by the polarizing prism 3. Represents a member. In this example, the light beam reflected by the polarizing prism 3 is incident on the detection prism 1o, and the light beam reflected by the reflecting surface 11 is received by the detector 12. The reflective surface 11 is set so as to form a critical angle or a little smaller than a critical angle with respect to an incident light beam (parallel light beam) in a focused state. If the critical angle is set exactly, in the focused state, all the rays reflected by the polarizing prism 3 will be totally reflected by the reflecting surface 11 (actually, since the condition of the reflecting surface is not perfect, it will be slightly shifted in the n direction shown in the figure). When the disk 6 is shifted from the focused state in the direction a, the light beam reflected by the polarizing prism 3 becomes a light beam having a maximum tilt component of all''alt with respect to the reflecting surface 11. When the disc 6 deviates from the focused state in the b direction, the incident light beam on the reflective surface 11 becomes 1) il
The result is a beam of light having an inclination component represented by ~bi. That is, when the disk 6 is out of focus, the incident light rays on the reflective surface 11 change continuously around the critical angle, except for the central ray (dotted chain line) on the optical axis. Therefore, disk 6
is displaced in directions a and b and out of focus, the intensity of reflection at the reflecting surface 11 changes rapidly with a slight change in the angle of incidence near the critical angle, as shown in FIG. The brightness and darkness are reversed across a plane perpendicular to the plane containing the paper. On the other hand, in the focused state, the light is totally reflected at -1, so such brightness and darkness do not appear. The photodetector 12 detects the light intensity distribution of the reflected light from the reflecting surface 11, and is divided into two parts with the central ray (optical axis) as the border, as shown in the plan view in FIG. Two light receiving areas 1
It consists of 2A and 12B. Note that FIG. 3 shows the reflection intensities Rp and Rs of P-polarized light and S-polarized light, respectively, when the refractive index of the detection prism 10 is 1.50. The reflection intensity for unpolarized light is
The intermediate value between these is (Rp +Rs)/2.

第2図において、ディスク6がa方向に変位したときは
、反射面11に入射する光のうち中心光線より図におい
て下側の光束は、一番外側の入射光線ai+を筆頭とし
てすべての入射光線の入射角は臨界角よりも小さくなる
。したがって、この部分では通過光が存在し、一番外側
の透過光線aL+からn迄を含む光線束が透過する。こ
の透過した分だけ、一番外側の反射光線a−から中心光
線迄を含む反射光線束の強度は弱められる。反射面11
に入射する光のうち、中心光線より図において上側の光
束は、一番外側の入射光線a、!を筆頭としてすべての
入射光線の入射角は9n界角よりも大きくなる。したが
って、この部分では透過光が存在せず、入射した全ての
光線が、一番外側の反射光vAartから中心光線迄を
含む光束に含まれて反射する。したがって、この場合に
は、光検出器12上での光量分布は、受光領域12Aが
暗くなり、受光領域12Bが明るくなる。検出プリズム
10の反射面11が完全に臨界角に設定されていれば、
第3図からもわかるように明るいまま変化しないが、臨
界角よりもやや小さめに設定されていれば受光領域12
Bは明るく変化する。しかし、第3図で示すようにRp
、 Rsの光量変化は理論的には臨界角で無限大となる
ために合焦付近での感度としては完全に臨界角に設定し
たときが一番高い。更にまた、9p界角よりも大きめに
設定されていれば光量の変化しない不怒帯が生じること
になる。
In FIG. 2, when the disk 6 is displaced in the direction a, among the light incident on the reflective surface 11, the light beam below the center ray in the figure is composed of all the incident rays, starting with the outermost incident ray ai+. The angle of incidence of is smaller than the critical angle. Therefore, in this portion, there is transmitted light, and a bundle of light rays including the outermost transmitted light rays aL+ to n is transmitted. The intensity of the reflected ray bundle including the outermost reflected ray a- to the center ray is weakened by the transmitted amount. Reflective surface 11
Of the light incident on , the light flux above the center ray in the figure is the outermost incident ray a,! The angle of incidence of all incident rays, starting with , is larger than the 9n boundary angle. Therefore, there is no transmitted light in this part, and all the incident light rays are reflected as being included in the light flux including the outermost reflected light vAart to the center ray. Therefore, in this case, in the light amount distribution on the photodetector 12, the light receiving area 12A becomes dark and the light receiving area 12B becomes bright. If the reflective surface 11 of the detection prism 10 is set at a perfect critical angle,
As can be seen from Figure 3, it remains bright and does not change, but if it is set slightly smaller than the critical angle, the light receiving area 12
B changes brightly. However, as shown in Figure 3, Rp
, Rs theoretically becomes infinite at the critical angle, so the sensitivity near focus is highest when set completely at the critical angle. Furthermore, if the angle of field is set to be larger than the 9p field angle, a zone will occur where the amount of light does not change.

これに対し、ディスク6がb方向に変位したときは、反
射面11への入射光線の傾きの関係が上述したa方向の
場合と逆になり、したがって光検出器12のα■域12
A、12Bの明暗の関係が逆になる。この場合の反射面
11における反射光および透過光をそれぞれ符号brl
+tlr!およびbrZで示す。
On the other hand, when the disk 6 is displaced in the b direction, the relationship of the inclination of the incident light beam to the reflective surface 11 is opposite to that in the a direction described above, and therefore the α■ area 12 of the photodetector 12
The brightness relationship of A and 12B is reversed. In this case, the reflected light and the transmitted light on the reflecting surface 11 are each denoted by the symbol brl.
+tlr! and brZ.

なお、合焦状態では光検出器12の受光領域12A、1
2Bへの入射光量はそれぞれ等しくなる。
Note that in the focused state, the light receiving areas 12A, 1 of the photodetector 12
The amounts of light incident on 2B are equal.

したがって、各受光領域12A、12Bの出力の差を検
出することにより、その量および極性からずれの量およ
び方向を表わす焦点誤差信号を得ることができ、この信
号に基いて対物レンズ5を光軸方向に移動制御するフォ
ーカッレンズ制御を行なうことができると共に、受光領
域12A、12Bの出力の和からディスク6に記録され
たピット対応信号を検出することができる。しかも合焦
状態では反射面11での透過成分が殆んどないから、光
量の損失が極めて少ないと共に、合焦から外れた場合に
は、中心光線を境にいずれか一方の側の光束が全反射さ
れ、他方の側の光束の反射強度が極端に減少するから受
光領域12A、12Bにおける光量差が著しくなる。し
たがって、十分正確に焦点検出を行なうことができる。
Therefore, by detecting the difference between the outputs of the respective light receiving areas 12A and 12B, a focus error signal representing the amount and direction of deviation can be obtained from the amount and polarity, and based on this signal, the objective lens 5 is moved along the optical axis. Focus lens control for controlling movement in the direction can be performed, and a signal corresponding to a pit recorded on the disc 6 can be detected from the sum of the outputs of the light receiving areas 12A and 12B. Moreover, in the in-focus state, there is almost no transmitted component on the reflective surface 11, so the loss of light quantity is extremely small, and when the focus is out of focus, the light beam on either side of the center ray is completely absorbed. Since the reflected light beam is reflected and the reflected intensity of the light beam on the other side is extremely reduced, the difference in light amount between the light receiving areas 12A and 12B becomes significant. Therefore, focus detection can be performed with sufficient accuracy.

例えば対物レンズ5としてNA=0.5 、  f 、
 3鰭のものを使うとすれば、ディスク6が1μm変化
したときの反射面11に対する入射角の変化は検出プリ
ズム10の屈折率を1.50として、一番変化量の大き
い光線(一番外側の光線)に対して0.015°程度と
なり、光量は充分に変化する。
For example, as the objective lens 5, NA=0.5, f,
If a three-fin type is used, the change in the angle of incidence on the reflecting surface 11 when the disc 6 changes by 1 μm is determined by the light ray with the largest change (the outermost one), assuming that the refractive index of the detection prism 10 is 1.50. The angle is approximately 0.015° with respect to the light ray), and the amount of light changes sufficiently.

またディスク6が0.2龍程度a方向にずれた場合の焦
点位置はf=3mとして、対物レンズ5からディスク6
側に19.5n離れた位置となり光検出器12上に照射
されるビーム径は大きくなる。逆にb方向に0.2N程
度ずれた場合の焦点位置は、対物レンズ5からディスク
6と逆側に25.5n離れた位置となり、光検出器12
はこれよりも近くに配置しなければならない。しかしこ
の条件(光検出器12が対物レンズ5から25.5鰭の
位置にあるという条件)の下でディスク6がb方向に0
.2鶴以上離れたとしても、対物レンズ5は更にディス
ク6から離れる方向に制御されるので、何ら細工を施さ
なくてもディスク6との衝突を避けることができる。
In addition, when the disk 6 is shifted by about 0.2 degrees in the a direction, the focal position is f=3 m, and from the objective lens 5 to the disk 6
Since the position is 19.5n away from the photodetector 12, the diameter of the beam irradiated onto the photodetector 12 becomes large. On the other hand, if the focus position is shifted by about 0.2N in the b direction, the focal position will be 25.5n away from the objective lens 5 on the opposite side of the disk 6, and the photodetector 12
must be placed closer than this. However, under this condition (the condition that the photodetector 12 is located at a position of 25.5 fins from the objective lens 5), the disk 6 is 0 in the b direction.
.. Even if the distance is two cranes or more, the objective lens 5 is controlled further away from the disk 6, so collision with the disk 6 can be avoided without any modification.

なお、第2図では検出プリズムlOの屈折率を。In addition, in Fig. 2, the refractive index of the detection prism lO is shown.

v7として、反射光線を入射光線に対して90’方向を
変えるようにしたが、これよりも大きい屈折率をもつ材
料を使えば、方向の変化を90°よりも小さくすること
ができる。
As v7, the direction of the reflected light beam is changed by 90' with respect to the incident light beam, but if a material with a refractive index larger than this is used, the change in direction can be made smaller than 90°.

第4図は本発明による焦点検出装置を実施する光学的読
み取り装置の他の例の要部の構成を示す線図である。本
例では、偏光プリズム3での反射光束の一部を検出プリ
ズム1oに入射させると共に、その反射面11において
合焦時に反射光と透過光とが所定の割合で存在するよう
にし、これらをそれぞれ光検出器15.16で受光する
ようにしたもので、その他の構成は第2図と同様である
。このため、反射面11を反射光束中の一つの光線0に
対して臨界角もしくはやや小さめとなるように設置する
。このようにすれば、ディスク6がa方向およびb方向
に変位して合焦状態からずれると、それに応じて光検出
器15゜16に出力差が現われるから、第2図と同様、
この出力差の量および極性からずれの量および方向を表
わす焦点誤差信号を得ることができる。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of main parts of another example of an optical reading device implementing the focus detection device according to the present invention. In this example, a part of the light beam reflected by the polarizing prism 3 is made incident on the detection prism 1o, and reflected light and transmitted light are made to exist at a predetermined ratio at the time of focusing on the reflecting surface 11. The light is received by photodetectors 15 and 16, and the other configuration is the same as that in FIG. 2. For this reason, the reflecting surface 11 is installed so as to form a critical angle or a slightly smaller angle with respect to one ray 0 in the reflected light beam. In this way, when the disk 6 is displaced in the a direction and the b direction and is out of focus, a corresponding difference in output will appear on the photodetectors 15 and 16, so as in FIG.
A focus error signal representing the amount and direction of deviation can be obtained from the amount and polarity of this output difference.

なお、この場合には、合焦時において、光検出器15.
16に入射する光量が所定の割合になればよいから、デ
ィスク6からの反射光束は必ずしも平行光束とする必要
はなく、収束光束或いは発散光束としてもよい。また、
ピット対応信号は光検出器15.16の出力の和、或い
は偏光プリズム3の反射光のうち、検出プリズム10に
入射しない部分の光束を検出して得ることができる。
In this case, at the time of focusing, the photodetector 15.
Since it is sufficient that the amount of light incident on the disk 16 is a predetermined ratio, the reflected light beam from the disk 6 does not necessarily have to be a parallel light beam, but may be a convergent light beam or a diverging light beam. Also,
The pit-corresponding signal can be obtained by detecting the sum of the outputs of the photodetectors 15 and 16 or by detecting the portion of the light beam that does not enter the detection prism 10 out of the reflected light from the polarizing prism 3.

上述した本発明によれば、上述した従来の円筒レンズを
使った焦点検出装置のような微小なスポットを形成し、
そこに4分割された光検出器の中心を合わせるという面
倒な調整がいらないと共に、ビームを絞る必要がないの
で大きい光束の状態で光検出器に入射させることができ
るから、光学的な調整も極めて容易となる。しかも2軸
に調整する必要がないから、光検出器と検出プリズムと
を機械的に位置たしして両者を一体として紙面内に回転
調整して取り付けることもできる。更に微小なスボ−/
 )を形成するための光路長が必要でないから、装置全
体を軽量かつコンパクトに構成することができ、したが
って対物レンズを光軸方向およびこれと直交しかつ情報
トラックと直交する方向に移動制御する2次元ドライバ
ーの中に光学系全体を組み込むこともできる。また、一
般に光学系を小形化する場合には、対物レンズのレンズ
構成枚数(図では1枚構成としであるが、実際には複数
枚構成である)を減らし、球面収差のみを考慮するよう
にしている。このような場合には軸外の光線を使わない
ことが要求され、平行光束を対物レンズに入射させる必
要がある。したがって本発明のように、平行光束の状態
で合焦が検知され\ば光学系の小形化に極めて有効であ
る。
According to the present invention described above, a minute spot is formed like the conventional focus detection device using a cylindrical lens described above,
There is no need for the troublesome adjustment of aligning the center of the four-split photodetector, and since there is no need to narrow down the beam, a large luminous flux can be input to the photodetector, making optical adjustment extremely easy. It becomes easier. Moreover, since there is no need for adjustment in two axes, the photodetector and the detection prism can be mechanically positioned and attached as a unit by rotation adjustment within the plane of the paper. even smaller subo/
), the entire device can be constructed to be lightweight and compact.Therefore, the movement of the objective lens in the direction of the optical axis and in the direction orthogonal to this and orthogonal to the information track is controlled. It is also possible to incorporate the entire optical system into the dimensional driver. Additionally, when downsizing an optical system, the number of lenses in the objective lens (the figure shows one lens, but in reality it has multiple lenses) is generally reduced, and only spherical aberration is considered. ing. In such cases, it is required not to use off-axis light rays, and it is necessary to make parallel light beams incident on the objective lens. Therefore, as in the present invention, if focusing is detected in the state of parallel light beams, it is extremely effective in downsizing the optical system.

これは対物レンズとして非球面レンズなどを使った時に
も同様である。更に上述した実施例に示すように記録媒
体上に螺旋あるいは同心円形状の情報トランクを形成し
たビデオディスクの光学的読み取り装置の場合には、紙
面内方向にビットが移動するように光学系を配置すれば
トラックを横切ったときの光量分布の変化によって焦点
誤差信号が影響されることもない。
This also applies when an aspherical lens or the like is used as the objective lens. Furthermore, in the case of an optical reading device for a video disc in which a spiral or concentric information trunk is formed on the recording medium as shown in the above-described embodiment, the optical system must be arranged so that the bit moves in the direction of the plane of the paper. For example, the focus error signal is not affected by changes in the light amount distribution when crossing the track.

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形または変更が可能である0例えば、第2
図においては検出プリズム10の反射面11にS偏光を
入射させるようにしたが、第5図に示すように、偏光プ
リズム3と検出プリズム10との間に90゛ 回転子1
8を介在させて、検出プリズム10への入射光束をP偏
光とすることができる。このようにすれば、第3図から
明らかなように、9R界角近傍において反射強度の変化
が急峻となるから、検出感度を更に高めることができる
。また、このように検出プリズム10にP偏光を入射さ
せるには、90’回転子を使わなくても、偏光プリズム
3と検出プリズム10との関係を第2図に示す状態から
90°、紙面垂直方向に回転して配置してもよいし、第
6図に示すように偏光プリズム3の透過光が検出プリズ
ム10に入射するようにしてもよい。更に、検出感度を
高めるには第7図に示すように、長尺の検出プリズム1
0′内で多数回反射させて感度を反射回数束だけ高める
こともできる。更にまた、第゛8図に示すように、偏光
プリズム3と検出プリズム10との関係を逆転させても
よい。
It should be noted that the present invention is not limited only to the above-mentioned example, and can be modified or changed in many ways.
In the figure, the S-polarized light is incident on the reflective surface 11 of the detection prism 10, but as shown in FIG.
8, the light flux incident on the detection prism 10 can be made into P-polarized light. In this way, as is clear from FIG. 3, the change in reflection intensity becomes steep near the 9R field angle, so the detection sensitivity can be further increased. Furthermore, in order to make the P-polarized light incident on the detection prism 10 in this way, the relationship between the polarization prism 3 and the detection prism 10 can be adjusted by 90 degrees from the state shown in FIG. The polarizing prism 3 may be rotated in the direction shown in FIG. Furthermore, in order to increase the detection sensitivity, as shown in Figure 7, a long detection prism 1 is used.
It is also possible to increase the sensitivity by the number of reflections by causing multiple reflections within 0'. Furthermore, as shown in FIG. 8, the relationship between the polarizing prism 3 and the detection prism 10 may be reversed.

更にまた、第5図〜第8図に示す構成は、第4図に示す
焦点検出装置の場合にも有効に適用することができる。
Furthermore, the configurations shown in FIGS. 5 to 8 can be effectively applied to the focus detection device shown in FIG. 4.

更にまた、上述した例では検出プリズムの屈折率を便宜
上aとして例示したが、これは臨界角近辺に設定すれば
よいのでその条件さえ満たせば任意の屈折率のものを使
用することができる。更にまた上述した例では偏光して
いる光を使用するものについて説明したが、偏光してい
ない光を使用する場合でも本発明を有効に通用すること
ができる。更にまた、第4図においては、反射面11は
検出プリズム10に入射する反射光線のうちの1・つの
光線に対して臨界角、もしくはこれよりもやや小さめと
なればよいから、その入射光線は平行光束に限らず、集
束または発散光束でもよい、更にまた、上述した例では
、いずれも偏光プリズム3を用いたがハーフミラ−を用
いることもできる。更にまた、本発明は上述したビデオ
ディスクにおける光学的読み取り装置の他、種々の光学
機器の焦点検出に適用することかで−きる。
Furthermore, in the above example, the refractive index of the detection prism was exemplified as a for convenience, but since this can be set near the critical angle, any refractive index can be used as long as that condition is met. Furthermore, although the above-described example uses polarized light, the present invention can be effectively applied even when non-polarized light is used. Furthermore, in FIG. 4, the reflective surface 11 only needs to form a critical angle with respect to one of the reflected light rays incident on the detection prism 10, or slightly smaller than this, so that the incident light ray is The light beam is not limited to a parallel light beam, but may be a converging or diverging light beam.Furthermore, although the polarizing prism 3 is used in each of the above examples, a half mirror may also be used. Furthermore, the present invention can be applied to focus detection of various optical devices in addition to the above-mentioned optical reading device for video discs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の焦点検出装置に適用する光学的読み取り
装置の構成を示す線図、第2°図は本発明による焦点検
出装置を実施する光学的読み取り装置の要部の一例の構
成を示す線図、第3図は臨界角近傍での反射強度の一例
を示す線図、第4図は本発明による焦点検出装置を実施
する光学的読み取り装置の他の例の要部の構成を示す線
図、第5図、第6図、第7図および第8図はそれぞれ本
発明による焦点検出装置を実施する光学的読み取り装置
の更に他の例の要部の構成を示す線図である。 1−・−レーザ光線、  2−・−コリメートレンズ、
3−  偏光プリズム、4−’A波長板、5−・対物レ
ンズ、  6−・・・ディスク、10.10’・−・・
・検出プリズム、11−・−反射面、12.15.16
−・光検出器、18−・−90゛回転子。 第1図 b 第4図 第5図 テ4又り6ガ〈i〜デ辱丁光東 第8図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical reading device applied to a conventional focus detection device, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an example of the main part of an optical reading device implementing the focus detection device according to the present invention. 3 is a line diagram showing an example of the reflection intensity near the critical angle, and FIG. 4 is a line diagram showing the configuration of the main part of another example of an optical reading device implementing the focus detection device according to the present invention. 5, 6, 7, and 8 are diagrams each showing the configuration of a main part of still another example of an optical reading device implementing the focus detection device according to the present invention. 1-.-Laser beam, 2-.-Collimating lens,
3- Polarizing prism, 4-'A wavelength plate, 5--Objective lens, 6-... Disc, 10.10'...
・Detection prism, 11-...-Reflection surface, 12.15.16
-・Photodetector, 18-・-90゛ rotor. Fig. 1 b Fig. 4 Fig. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光源から放射された光を、集束させて被照射物体に照射
する対物レンズと、前記対物レンズと光検出器との間で
前記反射光の少く共一部の光束を入射するように配置さ
れ、前記反射光の光軸または入射する反射光束中の一つ
の光線に対してほゞ臨界角となるように設定した単一の
反射面を有する検出プリズムとを具え、この検出プリズ
ムの反射面で変調を受けた光束の光量分布の変化を前記
光検出器により前記対物レンズの前記被照射物体に対す
る焦点誤差信号を得るように構成したことを特徴とする
焦点検出装置。
an objective lens that focuses the light emitted from the light source and irradiates the object to be irradiated; and an objective lens arranged so that a small portion of the reflected light is incident between the objective lens and the photodetector, and a detection prism having a single reflective surface set at a substantially critical angle with respect to the optical axis of the reflected light or one ray in the incident reflected light beam, and the detection prism is modulated by the reflective surface of the detection prism. A focus detection device characterized in that the focus detection device is configured to use the photodetector to obtain a focus error signal of the objective lens with respect to the irradiated object based on a change in the light intensity distribution of the received light beam.
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