JPS6243254B2 - - Google Patents

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JPS6243254B2
JPS6243254B2 JP401378A JP401378A JPS6243254B2 JP S6243254 B2 JPS6243254 B2 JP S6243254B2 JP 401378 A JP401378 A JP 401378A JP 401378 A JP401378 A JP 401378A JP S6243254 B2 JPS6243254 B2 JP S6243254B2
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JP
Japan
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semiconductor laser
output
laser device
light
disk
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JP401378A
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Japanese (ja)
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JPS5497055A (en
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Kazuo Okada
Mitsushige Kondo
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光の焦点を対象物上に自動的に結ば
せる自動焦点合わせ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic focusing device that automatically focuses light on an object.

第1図は従来の自動焦点合わせ装置の一例を示
す構成図で、図において、1はヘリウム・ネオン
ガスレーザなどのレーザ光源、2はレーザ光束、
3は対物レンズ、4はその上に光束2の焦点を結
ぶべき対象物、5はビームスプリツタ、6は集束
レンズ、7はピンホール、8は光検知器、9はピ
ンホール7を光軸方向に振動させる振動器、10
は上述の光学系が載置されたテーブル、11は振
動器9を励振する発振器、12は光検知器8の出
力を発振器11の出力を基準として位相検波する
位相検波器、13は位相検波器12の出力でテー
ブル10を駆動するアクチユエータである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional automatic focusing device. In the figure, 1 is a laser light source such as a helium/neon gas laser, 2 is a laser beam,
3 is an objective lens, 4 is an object on which the beam 2 is to be focused, 5 is a beam splitter, 6 is a focusing lens, 7 is a pinhole, 8 is a photodetector, 9 is the optical axis of the pinhole 7 A vibrator that vibrates in the direction, 10
11 is an oscillator that excites the vibrator 9; 12 is a phase detector that detects the phase of the output of the photodetector 8 with reference to the output of the oscillator 11; and 13 is a phase detector. This is an actuator that drives the table 10 with 12 outputs.

この装置では、レーザ光源1から出たレーザ光
束2は対物レンズ3によつて対象物4の表面に集
光される。対象物4の表面から反射された光は対
物レンズ3によつて再び集光され、ビームスプリ
ツタ5により入射光路から分離され、集束レンズ
6に向い、更に集光されて光スポツトを作つた後
に、光検知器8に入射する。集束レンズ6の焦点
位置には上記光スポツトとほぼ同径のピンホール
7が設けられ、発振器11によつて励振される振
動器9によつて、光軸方向に周波数fで振動す
る。このピンホール7を通過した光を受けた光検
知器8の出力は発振器11の出力を基準として位
相検波器12によつて位相検波され、この検波出
力はアクチユエータ13に供給され、テーブル1
0を図示矢印A方向に駆動する。すなわち、対象
物4の表面が対物レンズ3の焦点にあると、集光
レンズ6の焦点はピンホール7の振動中心にあ
り、光検知器8からは周波数2fの信号が得られ、
位相検波器12の出力は零である。ところが、対
象物4の表面が対物レンズ3の焦点位置からずれ
ると、集光レンズ6による光スポツトの位置もピ
ンホール7の振動中心からずれ、それに伴なつて
光検知器8からの出力には周波数fの成分が現わ
れる。そして、その位相は対象物4の表面の対物
レンズ3の焦点位置からのずれの方向に対応す
る。従つて、この光検知器8の出力を位相検波し
た位相検波器12の出力でアクチユエータ13を
介してテーブル10を図示矢印Aの方向に駆動し
て、対物レンズ3の焦点を対象物4の表面に自動
的に合わすことができる。
In this device, a laser beam 2 emitted from a laser light source 1 is focused onto the surface of an object 4 by an objective lens 3. The light reflected from the surface of the object 4 is again focused by the objective lens 3, separated from the incident optical path by the beam splitter 5, directed to the focusing lens 6, and then further focused to form a light spot. , enters the photodetector 8. A pinhole 7 having approximately the same diameter as the optical spot is provided at the focal point of the focusing lens 6, and is vibrated in the optical axis direction at a frequency f by a vibrator 9 excited by an oscillator 11. The output of the photodetector 8 that receives the light that has passed through the pinhole 7 is phase-detected by the phase detector 12 using the output of the oscillator 11 as a reference, and this detected output is supplied to the actuator 13 and the table 1
0 in the direction of arrow A in the figure. That is, when the surface of the object 4 is at the focus of the objective lens 3, the focus of the condenser lens 6 is at the vibration center of the pinhole 7, and a signal with a frequency of 2f is obtained from the photodetector 8.
The output of phase detector 12 is zero. However, when the surface of the object 4 deviates from the focal position of the objective lens 3, the position of the light spot formed by the condenser lens 6 also deviates from the vibration center of the pinhole 7, and accordingly, the output from the photodetector 8 changes. A component of frequency f appears. The phase corresponds to the direction of deviation of the surface of the object 4 from the focal position of the objective lens 3. Therefore, the table 10 is driven in the direction of arrow A in the figure by the output of the phase detector 12 which phase-detects the output of the photodetector 8, and the focus of the objective lens 3 is focused on the surface of the object 4. can be automatically adjusted.

ところで、上述のような従来装置では、ピンホ
ール7自体を振動させることは必ずしも必要では
なく、対物レンズ3もしくは集光レンズ6を振動
させてもよいが、いずれにしてもピンホール7を
必要とし、このピンホールの直径は数十μ程度が
適当であり、これを光スポツトの中央に設置する
のは非常に困難である。しかも、その設定は外部
振動などによつて経時変化を生じるおそれがあ
り、装置の動作誤差の原因になつていた。特にビ
デオデイスク再生装置のように低価格が要求さ
れ、使用環境が一定しない装置には適用し難い。
By the way, in the conventional device as described above, it is not necessarily necessary to vibrate the pinhole 7 itself, and the objective lens 3 or the condensing lens 6 may be vibrated, but in any case, the pinhole 7 is necessary. The appropriate diameter of this pinhole is approximately several tens of microns, and it is extremely difficult to place it in the center of the light spot. Furthermore, there is a risk that the settings may change over time due to external vibrations, etc., causing errors in the operation of the device. In particular, it is difficult to apply this method to devices such as video disc playback devices, which require low cost and whose usage environment is not constant.

この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、レーザ光源として半導体レーザ装置を用い
ることによつて、従来装置におけるようなピンホ
ールを用いることなく、安定な自動焦点合わせ装
置を提供せんとするものである。
This invention was made in view of the above points, and by using a semiconductor laser device as a laser light source, it is possible to provide a stable automatic focusing device without using a pinhole as in conventional devices. That is.

第2図はこの発明の一実施例を示す構成図で、
図において、14はレーザダイオードなどの半導
体レーザ装置、15はそのpn接合部からなる発
光部である。こゝで対象物4としては、映像信号
などが光学的に記録されたビデオデイスクを対象
としている。16はビデオデイスクから読み出さ
れた信号の処理回路である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of this invention.
In the figure, 14 is a semiconductor laser device such as a laser diode, and 15 is a light emitting section consisting of a pn junction thereof. Here, the object 4 is a video disk on which video signals and the like are optically recorded. 16 is a processing circuit for signals read out from the video disk.

半導体レーザ装置14を出たレーザ光2は対物
レンズ3によつてビデオデイスク4の表面に集光
される。そして、ビデオデイスク4の表面で反射
された光は対物レンズ3で再び集光され、光路を
逆行して半導体レーザ装置14のpn接合からな
る発光路15へ入射する。この入射光によつて半
導体レーザ装置14の出力が変化する。そして、
この出力の変化を半導体レーザ装置14の後背部
に置かれた光検知器8によつて検知して信号処理
回路16で処理して映像再生などを行うのであ
る。
Laser light 2 emitted from semiconductor laser device 14 is focused onto the surface of video disk 4 by objective lens 3 . Then, the light reflected from the surface of the video disk 4 is again focused by the objective lens 3, travels the optical path backwards, and enters the light emitting path 15 consisting of a pn junction of the semiconductor laser device 14. The output of the semiconductor laser device 14 changes depending on this incident light. and,
This change in output is detected by a photodetector 8 placed at the rear of the semiconductor laser device 14, and processed by a signal processing circuit 16 for video reproduction.

さて、発振器11は振動器9を励振し、半導体
レーザ装置14を光軸方向に一定周波数fで振動
させる。いま、デイスク4の表面上に発光部15
がちようど結像する位置関係にあるときはデイス
ク4表面からの発射光は発光部15へ殆んど全部
入射するが、デイスク4の表面が対物レンズ3に
よる焦点位置から外れたときは、発光部15に結
像する反射像の大きさが大きくなり、発光部15
からはみだし、有効入射光が減少する。これによ
つて、半導体レーザ装置14を光軸方向に振動さ
せると、従来装置における振動ピンホールと同等
の効果が期待できる。すなわち、光検知器8の出
力は、デイスク4の表面が対物レンズ3による焦
点位置にあるときは周波数2f成分を有し、上記焦
点位置からずれたときは周波数f成分を有するよ
うになるが、この周波数f成分の位相は、上述の
焦点位置からのずれの方向によつて反転する。こ
れを発振器11の出力を基準として位相検波器1
2で位相検波し、この検波出力によつて、アクチ
ユエータ13を介して対物レンズ3を図示矢印A
の方向に移動させて、焦点を対象物であるデイス
ク4の表面に自動的に合わせることができる。
Now, the oscillator 11 excites the vibrator 9 to vibrate the semiconductor laser device 14 at a constant frequency f in the optical axis direction. Now, the light emitting section 15 is placed on the surface of the disk 4.
When the position is such that an image is formed, almost all of the light emitted from the surface of the disk 4 enters the light emitting section 15, but when the surface of the disk 4 is out of focus by the objective lens 3, no light is emitted. The size of the reflected image formed on the light emitting portion 15 becomes larger.
The effective incident light is reduced. By this means, when the semiconductor laser device 14 is vibrated in the optical axis direction, an effect equivalent to that of a vibrating pinhole in a conventional device can be expected. That is, the output of the photodetector 8 has a frequency 2f component when the surface of the disk 4 is at the focal position of the objective lens 3, and has a frequency f component when it deviates from the focal position. The phase of this frequency f component is reversed depending on the direction of deviation from the focal point position. The phase detector 1 uses the output of the oscillator 11 as a reference.
2 performs phase detection, and the detected output moves the objective lens 3 via the actuator 13 in the direction indicated by the arrow A.
The focus can be automatically adjusted to the surface of the disk 4, which is the object.

上記実施例では半導体レーザ装置の後方輻射光
を検知するようにしたが、ビームスプリツタを用
いて前方輻射光を検知するようにしてもよい。
In the above embodiment, the backward radiated light of the semiconductor laser device is detected, but the forward radiated light may be detected using a beam splitter.

以上詳述したように、この本発明による自動焦
点合わせ装置では光源に半導体レーザ装置を用
い、その発光部への対象物からの反射光の帰還に
よつて出力光が変化するのを利用し、この半導体
レーザ装置を光軸方向に振動させることによつ
て、従来装置におけるピンホールを必要とせず、
これと同等の機能を果たすことができ、従つて、
ピンホールの微調整の要もなく、光学系の調整は
極めて容易である。
As described in detail above, the automatic focusing device according to the present invention uses a semiconductor laser device as a light source, and utilizes the fact that the output light changes due to the return of the reflected light from the object to the light emitting part. By vibrating this semiconductor laser device in the optical axis direction, there is no need for a pinhole in conventional devices.
It can perform the same function as this, and therefore,
There is no need for fine adjustment of the pinhole, and the adjustment of the optical system is extremely easy.

さらに、前方輻射光を検知するようにすれば、
後方輻射光を検知するものに比べて、対象物から
の反射光が再び半導体レーザ装置へ入射する際、
反射光が半導体レーザチツプによりけられて直接
光検知器へ入射することはなく、半導体レーザ装
置の出力パワーの変化のみを検知することができ
るので、後方出射光を用いる場合よりも、より正
確な自動焦点合せが可能になるという特有の効果
を有する。
Furthermore, if forward radiation light is detected,
Compared to those that detect backward radiation, when the reflected light from the object enters the semiconductor laser device again,
The reflected light is not rejected by the semiconductor laser chip and directly enters the photodetector, and only changes in the output power of the semiconductor laser device can be detected, allowing for more accurate automatic detection than when using backward emitted light. This has the unique effect of enabling focusing.

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

第1図は従来の自動焦点合わせ装置の一例を示
す構成図、第2図はこの本発明の一実施例を示す
構成図である。 図において、14は半導体レーザ装置、15は
発光部、2はレーザ光束、3は対物レンズ、4は
対象物、8は光検知器、9は振動器、11は発振
器、12は位相検波器、13はアクチユエータで
ある。なお、図中同一符号は同一もしくは相当部
分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a conventional automatic focusing device, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 14 is a semiconductor laser device, 15 is a light emitting unit, 2 is a laser beam, 3 is an objective lens, 4 is an object, 8 is a photodetector, 9 is an oscillator, 11 is an oscillator, 12 is a phase detector, 13 is an actuator. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体レーザ装置、この半導体レーザ装置か
らの出射光をデイスク上に集光しその反射光を上
記半導体レーザ装置の発光部へ帰還させる光学
系、上記半導体レーザ装置を上記光学系の光軸の
方向に所定振動数で振動させる振動器、上記振動
器を励振する発振器、上記反射光の強度変化に基
づいて変化する上記半導体レーザ装置のデイスク
側出射光の出力強度を検知する光検知器、この光
検知器の出力を上記発振器の出力を基準として位
相検波する位相検波器、及び上記位相検波器の出
力に応じて上記光学系を調整して焦点位置を上記
デイスク表面に一致させるアクチユエータを備え
た自動焦点合わせ装置。
1. A semiconductor laser device, an optical system that focuses emitted light from the semiconductor laser device onto a disk and returns the reflected light to a light emitting section of the semiconductor laser device, and a direction of the optical axis of the optical system that directs the semiconductor laser device. a vibrator that vibrates at a predetermined frequency; an oscillator that excites the vibrator; a photodetector that detects the output intensity of the disk-side emitted light of the semiconductor laser device that changes based on changes in the intensity of the reflected light; A phase detector that detects the phase of the output of the detector with reference to the output of the oscillator, and an actuator that adjusts the optical system according to the output of the phase detector so that the focal position matches the surface of the disk. Focusing device.
JP401378A 1977-12-16 1978-01-17 Automatic focusing device Granted JPS5497055A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP401378A JPS5497055A (en) 1978-01-17 1978-01-17 Automatic focusing device
NL7812058A NL186121C (en) 1977-12-16 1978-12-12 AUTOMATIC FOCUSING DEVICE.
PCT/JP1978/000052 WO1979000400A1 (en) 1977-12-16 1978-12-13 Automatic focusing system
DE7979900037T DE2862256D1 (en) 1977-12-16 1978-12-13 Automatic focusing system
EP79900037A EP0007902B1 (en) 1977-12-16 1979-07-16 Automatic focusing system

Applications Claiming Priority (1)

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JPS5497055A JPS5497055A (en) 1979-07-31
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63261539A (en) * 1987-04-20 1988-10-28 Mitsubishi Electric Corp Focus detecting device
KR20070053294A (en) * 2004-08-23 2007-05-23 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Focus control for a medium scanning system

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JPS5497055A (en) 1979-07-31

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