JPS637950Y2 - - Google Patents

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JPS637950Y2
JPS637950Y2 JP3440782U JP3440782U JPS637950Y2 JP S637950 Y2 JPS637950 Y2 JP S637950Y2 JP 3440782 U JP3440782 U JP 3440782U JP 3440782 U JP3440782 U JP 3440782U JP S637950 Y2 JPS637950 Y2 JP S637950Y2
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JP
Japan
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light
reflected light
defocus
irradiated object
lens system
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JP3440782U
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JPS58140522U (en
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えば回転するデイスク上の同心円若
しくは螺旋状のトラツクに光源からの光を微小な
光スポツトとして照射し、ピツトの連続として情
報を記録し、同様に、記録された情報を再生する
光学的情報記録、再生装置に於ける光スポツトと
媒体との焦点はずれを検出する焦点検出装置に関
するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention irradiates concentric circles or spiral tracks on a rotating disk with light from a light source as minute light spots, records information as a series of pits, and records information in the same manner. The present invention relates to a focus detection device for detecting out-of-focus between a light spot and a medium in an optical information recording and reproducing device for reproducing recorded information.

近年、デイスク状の記録媒体(以下媒体と略記
する)の上に、同心円若しくは螺旋状に微小なピ
ツトの連続として記録された情報を光学的に再生
する技術が進み、ビデオ・デイスク、オーデイ
オ・デイスク等として実用化されてきている。ま
た同様の技術を応用し、単に再生のみならず記録
も行い、フアイル・メモリ等に利用する光デイス
ク・メモリ装置の開発も進んでいる。これらの装
置では記録、再生に用いるレーザ光の収束ビーム
径、記録ピツトの大きさを1〜2μm以下と非常に
小さくして高密度な情報の記録、再生を可能とし
ている。そのため光スポツトを媒体上に常に合焦
点状態で照射させるためのサーボ機構が不可欠で
あり、非常に重要である。
In recent years, the technology of optically reproducing information recorded as a series of minute pits in a concentric or spiral pattern on a disk-shaped recording medium (hereinafter referred to as the medium) has progressed, and this has been put to practical use as video disks, audio disks, etc. In addition, the development of optical disk memory devices that use the same technology to record as well as reproduce information and are used as file memories, etc. is also progressing. In these devices, the convergent beam diameter of the laser light used for recording and reproduction and the size of the recording pits are made very small, at 1 to 2 μm or less, making it possible to record and reproduce information at high density. For this reason, a servo mechanism is indispensable and very important for constantly irradiating the medium with a light spot in focus.

この焦点ずれを検出するための方法としては従
来代表的なものとして次の3つの方法が考えられ
ている。
Conventionally, the following three methods have been considered as typical methods for detecting this defocus.

1 非点収差法 2 非対称法 3 臨界角法 1)は媒体からの反射光の光路中にレンズと同
筒レンズを連続して挿入し反射光に非点収差を与
え、2つの焦点の間に4分割デイテクタを置いて
フオーカスずれによるデイテクタ上でのパターン
の変化を検出するものである。また21は媒体か
らの反射光をレンズにより収束し、その収束され
るビームの途中をナイフエツジ等により非対称的
にマスクし、収束点近傍に置いた2分割デイテク
タによりフオーカスずれを検出するものである。
これらの方法は、充分実用的なものであり既に
種々の装置に応用されてはいるが、本質的にレン
ズを用いて反射光を収束する必要が有るため、部
品数が多くなり、又、レンズの焦点距離の分だけ
の光路長を必要とするため小型化に適していな
い。
1. Astigmatism method 2. Asymmetry method 3. Critical angle method 1) inserts a lens and a cylindrical lens in succession into the optical path of the reflected light from the medium to give astigmatism to the reflected light. A four-part detector is placed to detect changes in the pattern on the detector due to focus shift. Reference numeral 21 converges the reflected light from the medium using a lens, asymmetrically masks the middle of the converged beam with a knife edge, etc., and detects a focus shift using a two-split detector placed near the convergence point.
Although these methods are sufficiently practical and have already been applied to various devices, they essentially require the use of a lens to converge the reflected light, resulting in a large number of parts and the need for lenses. It is not suitable for miniaturization because it requires an optical path length equal to the focal length of .

これに対し、上記の欠点を除去するため反射光
を収束せずにフオーカスずれを検出するのが3)
の臨界角法である。この臨界角法について図面に
より説明する。第1図は臨界角法による焦点検出
方法の1実施例を説明するための図である。ここ
では説明の便のため半導体レーザを用いた例につ
いて示した。半導体レーザ1からの直線偏光した
レーザ2はコリメータ・レンズ3により平行光化
され、偏光ビーム・スプリツタ4、λ/4波長板
5を通り円偏光化され対物レンズ6によりデイス
ク状媒体7上に収束される。デイスク状媒体7か
らの反射光は再び対物レンズ6、λ/4波長板5
を通り、入射時とは直交した偏光状態に変換され
るため偏光ビーム・スプリツタ4により反射光8
として取り出される。ここでデイスク状媒体7が
合焦点状態にある時、反射面9aを反射光8とほ
ぼ臨界角を為すように設定したプリズム9を光路
中に挿入しておく。デイスク状媒体7が合焦点状
態の場合には反射光8は反射面9aにほぼ一様に
臨界角で入射するため、反射面9aによる全反射
光10の光強度分布はほぼ一様となる。この状態
でデイスク状媒体7がデフオーカス状態になる
と、反射光8はデフオーカス量に応じた収束状態
となり反射面9aに入射する。従つて第1図中の
反射光8の中心軸8aの上側の光線では入射角が
臨界角より小さくなるための光線の一部は屈折し
てプリズム9を透過する。一方反射光8のうち中
心軸8aの下側の光線では反射面9aへの入射角
は臨界角より更に大きくなるため総て全反射され
る。従つて全反射光10の光強度分布は第1図中
で右側が明るく、左側が暗くなる。デイスク状媒
体7が逆に合焦点状態より対物レンズ6側へ近づ
いた場合には上述の場合と逆に全反射光10の光
強度分布は右側が暗く、左側が明るくなることに
なる。
On the other hand, in order to eliminate the above drawback, 3) detects the focus shift without converging the reflected light.
This is the critical angle method. This critical angle method will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a focus detection method using the critical angle method. Here, for convenience of explanation, an example using a semiconductor laser is shown. A linearly polarized laser 2 from a semiconductor laser 1 is collimated by a collimator lens 3, passes through a polarizing beam splitter 4, a λ/4 wavelength plate 5, becomes circularly polarized, and is focused onto a disk-shaped medium 7 by an objective lens 6. be done. The reflected light from the disk-shaped medium 7 is again passed through the objective lens 6 and the λ/4 wavelength plate 5.
The reflected light 8 is converted into a polarization state orthogonal to the incident state by the polarization beam splitter 4.
is extracted as. Here, when the disk-shaped medium 7 is in a focused state, a prism 9 is inserted into the optical path so that its reflecting surface 9a forms a substantially critical angle with the reflected light 8. When the disk-shaped medium 7 is in a focused state, the reflected light 8 is almost uniformly incident on the reflective surface 9a at a critical angle, so that the light intensity distribution of the totally reflected light 10 by the reflective surface 9a is almost uniform. When the disk-shaped medium 7 enters a defocus state in this state, the reflected light 8 enters a convergence state according to the amount of defocus and enters the reflection surface 9a. Therefore, in the light rays above the central axis 8a of the reflected light 8 in FIG. On the other hand, of the reflected light 8, the light rays below the central axis 8a are totally reflected because the angle of incidence on the reflecting surface 9a is even larger than the critical angle. Therefore, the light intensity distribution of the totally reflected light 10 in FIG. 1 is bright on the right side and dark on the left side. Conversely, when the disk-shaped medium 7 approaches the objective lens 6 side from the focused state, the light intensity distribution of the totally reflected light 10 will be dark on the right side and bright on the left side, contrary to the above case.

従つて、全反射光10の光強度分布の変化を例
えば左右に2分割された2分割デイテクタにより
検知すればこれより焦点ずれを検知できる訳であ
る。このように臨界角法は収束レンズを全く必要
とせず平行光のままで焦点ずれが検出出来るとい
う大きな利点を有しているが、検出の感度を向上
されるためには反射回数を増す必要がありそのた
めにはプリズムの個数又は長さを増すことにより
結果的には全体の形状が大きくなつてしまうとい
う欠点がある。
Therefore, if a change in the light intensity distribution of the totally reflected light 10 is detected using, for example, a two-divided detector divided into left and right halves, a defocus can be detected from this. In this way, the critical angle method has the great advantage of being able to detect defocus using parallel light without requiring any converging lenses, but in order to improve detection sensitivity, it is necessary to increase the number of reflections. However, this has the drawback that increasing the number or length of the prisms results in an increase in the overall size.

本考案の目的は上記のような欠点を除去し、収
束レンズを必要とせずかつ感度を高くしたままで
系全体を小型にする事が可能な焦点ずれ検出装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a defocus detection device that does not require a converging lens and allows the entire system to be made compact while maintaining high sensitivity.

本考案による焦点ずれ検出装置は、光源と前記
光源から射出された光を被照射物体上に収束する
レンズ系と前記レンズ系の途中に挿入され前記被
照射物体からの反射光を取り出すためのスプリツ
ターと、前記スプリツタにより取り出される前記
被照射物体からの反射光の中心光軸を含む面内で
前記中心光軸について対称な位置に所定の角度だ
け同一方向に入射面を傾けて設置した少なくとも
1対の受光角制限を有する導波素子と前記導波素
子の出射光を受光する少なくとも1対の光検知器
とから成り前記少なくとも1対の光検知器の差動
出力より前記レンズ系の前記被照射物体への焦点
ずれを検出するように構成した事を特徴とするも
のである。
The defocus detection device according to the present invention includes a light source, a lens system that converges the light emitted from the light source onto an irradiated object, and a splitter that is inserted in the middle of the lens system and extracts reflected light from the irradiated object. and at least one pair of lenses installed at symmetrical positions with respect to the central optical axis within a plane including the central optical axis of the reflected light from the irradiated object extracted by the splitter, with their incident surfaces tilted in the same direction by a predetermined angle. The illumination target of the lens system is composed of a waveguide element having a light receiving angle limit of This device is characterized by being configured to detect out-of-focus on an object.

以下本考案につき図面を用いて詳細に説明す
る。第2図は本考案による焦点ずれ検出装置の1
例を示す図である。ここでも説明の便のため半導
体レーザを用いたデイスク状媒体の記録・再生装
置を例にとつた。
The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings. Figure 2 shows one of the defocus detection devices according to the present invention.
It is a figure which shows an example. Again, for convenience of explanation, a disk-shaped medium recording/reproducing device using a semiconductor laser is taken as an example.

半導体レーザ1からの直線偏光したレーザ光2
はコリメータ・レンズ3により平行光化され、偏
光ビーム・スプリツタ4、λ/4波長板5を通り
円偏光化され対物レンズ6によりデイスク状媒体
7上へ微少スポツトとして照射される。デイスク
状媒体7により反射されたレーザ光は再び対物レ
ンズ6、λ/4波長板5を通り入射時と直交した
直線偏光状態に変換されるため偏光ビーム・スプ
リツタ4により反射光8として取り出される。こ
こで、反射光8の中心軸8aを含む面内で中心軸
に対して対称な位置に入射端面を同じ方向に傾け
て1対の導波素子20a,20bを設置する。こ
こでは導波素子としてステツプ・インデツクス型
のマルチモードフアイバを用いた。ここでこのよ
うな導波素子の光の導波機構につき説明する。
Linearly polarized laser light 2 from semiconductor laser 1
is collimated by a collimator lens 3, passes through a polarizing beam splitter 4 and a λ/4 wavelength plate 5, becomes circularly polarized, and is irradiated onto a disk-shaped medium 7 as a minute spot by an objective lens 6. The laser beam reflected by the disk-shaped medium 7 passes through the objective lens 6 and the λ/4 wavelength plate 5 again, and is converted into a linearly polarized state perpendicular to that at the time of incidence, so that it is extracted as reflected light 8 by the polarizing beam splitter 4. Here, a pair of waveguide elements 20a and 20b are installed at symmetrical positions with respect to the central axis within a plane including the central axis 8a of the reflected light 8, with their incident end faces tilted in the same direction. Here, a step-index type multimode fiber was used as the waveguide element. Here, the optical waveguide mechanism of such a waveguide element will be explained.

第3図は導波素子の光の導波機構を一次元で模
式的に示したものである。導波素子はコア31の
まわりをコア31より屈折率の低い媒質から成る
クラツド32を囲んだもので端面から入射した光
33はコア・クラツドの界面での全反射により導
波される。
FIG. 3 schematically shows the optical waveguide mechanism of the waveguide element in one dimension. The waveguide element has a core 31 surrounded by a cladding 32 made of a medium with a refractive index lower than that of the core 31, and light 33 incident from the end face is guided by total reflection at the core-cladding interface.

コア31の屈折率をn1、クラツド32の屈折率
をn2とすると sinθM=√2 12 2 を満足する入射角θMの光はコア、クラツド界面で
ほぼ臨界角入射となりθ>θMの光は導波されな
い。従つてθ=θMに設定すると導波素子は臨界角
設定された多数の反射面の連続したものと等価に
なる。従つて先に説明した臨界角法の場合と同様
の原理で焦点ずれの検出が可能となる。つまり光
導波素子20a,20bの出力をそれぞれ光検知
器(図示せず)で受光しその差動出力をとれば焦
点ずれに対応した信号が得られる。しかも本装置
によれば導波素子20a,20bの形状が小さい
ことから形状が非常に小さいままで全反射の回数
を非常に多くすることが出来るので小型でしかも
高検出感度のものが得られる。また光フアイバを
用いた場合にはその可撓性、軽量性から系の配置
の自在性、軽量性も得ることが出来る。
If the refractive index of the core 31 is n 1 and the refractive index of the cladding 32 is n 2 , then light with an incident angle θ M that satisfies sinθ M = √ 2 12 2 will be approximately at the critical angle of incidence at the interface between the core and the cladding, and θ> Light at θ M is not guided. Therefore, by setting θ=θ M , the waveguide element becomes equivalent to a series of many reflecting surfaces with critical angles set. Therefore, defocus can be detected using the same principle as in the critical angle method described above. That is, if the outputs of the optical waveguide elements 20a and 20b are received by photodetectors (not shown) and their differential outputs are obtained, a signal corresponding to the defocus can be obtained. Moreover, according to the present device, since the shape of the waveguide elements 20a and 20b is small, the number of total reflections can be greatly increased while the shape remains very small, so that a small device with high detection sensitivity can be obtained. Furthermore, when optical fibers are used, the flexibility and light weight of the optical fibers allow for flexibility in the arrangement of the system and light weight.

本実施例では光導波素子として光フアイバを用
いたが、この他に通常のプレーナ・ガイド等を用
いる事も可能で更にはたれらのアレイバンドル化
したものでもよく、この場合には光検知器への入
射光量を高めることが出来る。
In this example, an optical fiber was used as the optical waveguide element, but it is also possible to use an ordinary planar guide or the like, or an array bundle of these may be used.In this case, a photodetector The amount of incident light can be increased.

また本実施例では光源からの光を一旦平行光化
する構成を示したが、本考案の適用がこの構成に
限られないのは言う迄もない。
Furthermore, although this embodiment has shown a configuration in which the light from the light source is once parallelized, it goes without saying that the application of the present invention is not limited to this configuration.

以上詳細に説明したように本考案による焦点ず
れ検出装置によれば反射光を収束する必要が無
く、高検出感度でかつ系全体の小型化が可能な焦
点ずれ検出装置が得られる。
As described above in detail, the defocus detection device according to the present invention does not require convergence of reflected light, and can provide a defocus detection device with high detection sensitivity and miniaturization of the entire system.

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

第1図は従来の焦点ずれ検出装置を示す図、第
2図は本発明による焦点ずれ検出装置の一実施例
を示す図、第3図は導波素子の導波機構を説明す
るための図である。 図に於て、1は半導体レーザ、2,8,10,
33はレーザ光、3,6はレンズ、4は偏光ビー
ム・スプリツタ、5はλ/4波長板、7はデイス
ク状媒体、8aは光軸、9はプリズム、9aは反
射面、31はコア、32はクラツド、20a,2
0bは導波素子である。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional defocus detection device, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the defocus detection device according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining a waveguide mechanism of a waveguide element. It is. In the figure, 1 is a semiconductor laser, 2, 8, 10,
33 is a laser beam, 3 and 6 are lenses, 4 is a polarizing beam splitter, 5 is a λ/4 wavelength plate, 7 is a disk-shaped medium, 8a is an optical axis, 9 is a prism, 9a is a reflective surface, 31 is a core, 32 is Clad, 20a, 2
0b is a waveguide element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 光源と、前記光源から射出された光を被照射物
体上に集束するレンズ系と、前記レンズ系の途中
に挿入され前記被照射物体からの反射光を取り出
すための光分割素子と、前記光分割素子により取
り出される前記被照射物体からの反射光の中心光
軸を含む面内で前記中心光軸について対称な位置
に所定の角度だけ同一方向に入射面を傾けて設置
した少なくとも1対の受光角制限を有する導波素
子と、前記導波素子の出射光を受光する少なくと
も1対の光検知器とから成り、前記少なくとも1
対の光検知器の差動出力より前記レンズ系の前記
被照射物体への焦点ずれを検出するように構成し
た事を特徴とする焦点ずれ検出装置。
a light source, a lens system that focuses the light emitted from the light source onto the irradiated object, a light splitting element inserted in the middle of the lens system to extract the reflected light from the irradiated object, and the light splitting element. At least one pair of light receiving angles installed at symmetrical positions with respect to the central optical axis within a plane including the central optical axis of the reflected light from the irradiated object extracted by the element, with the incident surfaces tilted in the same direction by a predetermined angle. a waveguide element having a limit; and at least one pair of photodetectors that receive light emitted from the waveguide element;
A defocus detection device characterized in that the defocus detection device is configured to detect a defocus of the lens system toward the irradiated object based on differential outputs of a pair of photodetectors.
JP3440782U 1982-03-11 1982-03-11 Defocus detection device Granted JPS58140522U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3440782U JPS58140522U (en) 1982-03-11 1982-03-11 Defocus detection device

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JP3440782U JPS58140522U (en) 1982-03-11 1982-03-11 Defocus detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58140522U JPS58140522U (en) 1983-09-21
JPS637950Y2 true JPS637950Y2 (en) 1988-03-09

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ID=30045890

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3440782U Granted JPS58140522U (en) 1982-03-11 1982-03-11 Defocus detection device

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JPS58140522U (en) 1983-09-21

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