KR850002997Y1 - 대물렌즈의 집속 조건 검출장치 - Google Patents

Abstract

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Description

대물렌즈의 집속 조건 검출장치

제1도는 공지된 초점검출 시스템을 갖는 광학포착장치의 광학 시스템을 설명하는 개략도.

제2도는 출원인에 의해 제안된 초점 검출장치의 1실시예를 도시하는 개략도.

제3도는 임계각에 가까운 입사각을 갖는 반사광의 강도를 나타내는 그래프.

제4도는 본 고안에 따른 집속 오차신호 검출장치의 1실시예를 설명하는 개략도.

제5a도 및 제5b도는 제4도의 장치의 작동을 설명하는 개략도.

제6도는 본 고안에 따른 집속 오차신호를 검출장치의 변형된 실시예를 나타내는 개략도.

제7도는 제6도의 장치의 신호 처리 회로를 도시하는 회로도.

제8도, 제9도 및 제10도는 본 고안에 따른 접속 오차신호 검출장치의 다른 실시예를 설명하는 개략도.

제11a도 및 제11b도는 제10도의 장치의 작동을 설명하는 설명도.

제12도, 제13도, 제14도, 제15도, 제16도 및 제17도는 본 고안에 따른 초점검출장치의 변형된 실시예의 개략도.

본 고안은 대물렌즈에 의해 광점이 접속되는 물체에 대한 대물렌즈의 접속 조건을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 초점 검출장치에 주사광점이 대물렌즈에 의해 트랙을 따라 기록된 정보를 판독하기 위해 디스크 형상의 기록매체상에 동심 또는 나선형 장치에 유리하게 적용된다.

상술한 기록 매체로부터 정보를 포착 또는 재생하기 위한 장치의 1실시예에서, 기록 매체는 코우드화된 비디오 및 오디오 신호는 광학전송, 반사 및 위상 성질과 같은 광학 정보로서 기록되는 비디오 디스크로 불리운다. 비디오 디스크가 초당 30회전, 즉 1800rpm과 같은 고속으로 회전되지만, 헬륨-네온가스 레이저와 같은 레이저 광원으로부터 방출된 레이저비임은 광점과 같은 디스크의 트랙상에 집속되며 광학정보는이것으로부터 판독된다. 이런기록 매체의 주요한 성질은 기록된 정보의 고밀도이며 따라서 정 트랙의 폭이 대단히 좁으며 연속 트랙의 간격도 대단히 좁다. 전형적인 비디오 디스크에서 트랙의 피치는 단지 2㎛다. 따라서, 아주 좁은 폭과 피치를 갖는 이런 트랙으로부터 기록된 정보를 정확히 포착하기 위해 대물렌즈와 트랙사이의 거리의 오차, 즉 집속오차는 광점직경을 가능한한 적게 하기 위해 가능한한 감소되어야 한다.

이를 위해서, 상기 장치는 디스크 표면에 대한 대물렌즈의 집속 조건의 방향과 양이 검출되어 집속오차 신호를 발생하며 대물렌즈가 검출된 집속 오차 신호에 따라 대물렌즈의 광학축 방향으로 이동되는 집속제어 시스템을 구비한다.

제1도는 광학 포착 장치의 공지된 초점검출 시스템 설명하는 개략도다. 광원(1)은 레이저로 구성되며 도면의 지면내로 선형 편광되는 광선을 방출한다. 광선은 조준렌즈(2)에 의해 평행광 비임으로 조준되어 편광프리즘(3)과 사분의 일파장판(4)을 통해 송출된다. 광비임은 또한 광점으로서 대물렌즈(5)에 의해 톱날모양피트 구조의 1개 이상의 정보 트랙을 갖는 디스크(6)상에 집속된다. 그리고, 광선은 정보 트랙에 의해 반사되며 대물렌즈(5) 및 1/4λ판 (사분의 일 파장판)(4)에 의해 편광 프리즘(3)상에 주입 磯 프리즘(4)상에 주입된 광선은 도면에 수직인 방향으로 편광되기 때문에, 그것은 사분의 일 파장판(4)을 통해 2회 송출된 편광 프리즘(3)에 의해 반사된다. 편광프리즘(3)에 의해 반사된 광속은 집광렌즈(7) 및 원통형 렌즈(8)에 의해 수렴된다. 원통형 렌즈(8)가 1방향으로만 집속력을 가지므로, 집광렌즈(7) 및 원통형 렌즈(8)에 의해 형성된 집속된 비임의 형상은 제1도와 같이 집속된 조건에 대해상호 직각방향으로 변화하며, 그때 디스크(6)는 상하로 이동한다. 공지된 장치에서, 이 형상의 변화는 4개의 부분으로 분할되며 집속오차신호를 발생하기 위해 렌즈시스템(7),(8)의 초점면에 배치된 광검출기도(시하지 않음)에 의해 검출된다. 이렇게 검출된 집속오차신호는 대물렌즈(5)를 그 축방향으로 이동하기 위해 가동 코일기구와 같은 집속 기구에 공급된다.

공지된 초점검출 시스템에 있어서, 상대적으로 긴 광도가 편광프리즘(3)에 의해 반사된 후 광 비임을 집속하는 것을 요하기 때문에 광학 시스템이 크기가 대형이 되기 쉬운 결점이 있다. 또한 4개의 부분을 갖는 광 검출기가 정확하게 3개의 축방향에서 즉 광축방향과 광축에 수직한 2개의 직 교방향에서 배치되야 하기 때문에 광 검출기를 위치시키는 조정이 상당히 중요하며 시간의 소모를 요한다. 또한 정확한 집속 오차신호가 집속 비임의 변형에 의해 구해질 수 있는 동적 범위가 상대적으로 작기 때문에 주어진 위치에서 상대적으로 작은 거리만큼 디스크가 편이하면 접속오차 신호가 전혀 발생될 수 없다.

본 고안은 상기 결점을 해소할 수 있고 광점이 집속될 물체에 관해 대물렌즈의 집속 오차신호를 검출할 수 있는 장치를 제공하며 이 장치는 초점검출을 위해 대단히 고감도를 갖는다. 이 방법에 따라 광점이 상기 대물렌즈의 수단에 의해 형성될 물체에 관해 대물렌즈의 집속 오차신호를 검출하기 위해 하기 과정이 행하여 진다. 광원에서 방출된 광을 물체에 집속하고 적어도 물체로부터 반사된 광속의 일부분을 상기 광속의 부분을 반사하는 광학표면을 포함하는 광학 부재로 입사하며 상기 광학 부재가 상기 광 표면에 의해 반사되고 투과된 후 상기 광속이 입사하는 재질의 굴절률보다 더큰 굴절률을 갖는 물질로 제직되어 상기 광학 표면에 의해 반사된 광속의 적어도 일부분의 광량의 분포에 있어서의 변화를 검출하여 집속 오차신호를 발생한다.

제2도는 본 출원인에 의해 제안된 상기 초점검출 방법을 개선한 광학 포착장치를 도시한 개략도이다. 이 장치에서 주사광점을 기록 매체상에 투사하는 광학 시스템은 제1도에 보인 것과 동일하다. 레이저 광원 1에서 방출된 선형 편광 광비임은 조준렌즈 2에 의해 평행광 비임으로 조준되고 편광 프리즘(3)과 1/4λ판(4)을 관통한다. 그러므로 평행 광 비임은 대물렌즈(5)에 입사되고 작은 광점으로 디스크(6)의 정보 트랙에 접속된다. 디스크(6)에 의해 사반된광 비임은 트랙에 기록된 정보에 따라 광학적으로 변 떫퓔편광프리즘(3)에 의해 반사된다. 현재까지 설명된 광학 시스템의 것과 완전히 동일하다. 편광프리즘(3)에 의해 반사된 광속은 반사면(11)을 갖는 검출 프리즘(10)에 입사하고 이 표면(11)에 의해 반사된 광속은 광검출기(12)에 의해 수취된다. 반사면(11)은 입사광에 관해 배치되므로 초점이 맞지 않는 조건하에서 입사각이 임계각과 같거자 또는 임계각보다 다소 적거나 더 크게 되는 입사광에 관해 주어진 각도를 만든다. 당분간 반사면(11)이 임계각에 설정되었다 가가정한다. 초점이 맞지 않는 조건에서 편광 프리즘(3)에 의해 전반사된 광속은 반사면(11)에 의해 반사된다. 실질적으로 작은 광량이 반사면(11)의 불완전한 표면조건에 의해 제2도에 보인 방향 n으로 투과된다. 토한 작은 투과 광량은 무시될 수 있다. 만약 디스크(6)가 제2도의 방향 a에서 집속 조건에서 편이하고 대물렌즈(5)와 디스크(6)사이의 거리가 짧게 되면, 편광프리즘(3)에 의해 반사된 광은 이미 평행 비임이 아니며 아주 먼 광선 ai₁과 ai₂를 포함하는 수렴비임으로 변화된다. 반면 디스크(6)가 반대방향 b에서 편이하면 평행광비임은 아주 먼광선 bi₁과 bi₂를 포함하는 値킥ㅊ炷湛막변한다. 제2도에 보인 바와 같이 입사광축 OP_i에서 아주 먼광선 ai₁까지의 광선은 임계각보다 더 작은 입사각을 가지므로 적어도 부분적으로 반사면(11)을 통해 투과된다. 이와 대조적으로 광축 OP_i와 아주 먼 광선 ai₂사이의 광선이 임계각보다 더 큰 입사각을 갖고 표면(11)에 의해 반사된다. 방향 b의 디스크(6)의 편이의 경우, 상기 관계는 역으로 되며 광선은 입사광축 OP_i를 내포하고 제2도의 도면의 평면 즉 입사면에 수직한 평면 이하의 광선은 전부 반사면(11)로 반사되며 상기 평면 위의 광선은 반사면(11)을 통해 적어도 부분적으로 투과된다. 상기 설명과 같이 디스크(6)가 집속 위치에서 편이하면 반사면(11)을 입사하는 광선의 입사각이 광축 OP_i를 따라 지나가는 중심광선을 제외한 임계각에 관해 연속적인 방식으로 변한다.

그러므로 디스크(6)가 방향 a 또는 b에서 접속 위치로부터 편이하면 반사면(11)로 반사된 광의 밀도는 입사각에서 상술의 변화에 따라 임계각 부근에 급작스럽게 변한다. 이 경우에 입사면에 수직하고 입사광축 OP_i를 내포하는 상기 평면의 양측의 광밀도의 변화감도는 서로 반대방식으로 변한다. 그 반면 집속조건에서 검출 프리즘(10)에 입사한 광속은 전부 반사면(11)에 의해 반사되고 불균일한 광속이 광검출기(12)에 입사한다. 광검출기(12)는 상기 평면에 관해 하부와 상부 광속이 분리영역(12A)와 (12B)로 각각 입사되도록 구성되 있다. 즉 광검출기(12)는 입사면에 수직하며 반사광의 광축 OP_r을 포함하는 평면을 따라 분리된다.

제3도는 임계각에 가까운 입사각에 따라서 반사광의 강도변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 곡선 R_P및 R_S는 각기 p 및 s편광의 광원강도를 지시한다. 그 곡선들은 검출프리즘(10)이 1.50의 굴절률을 갖는 물질로 제조될때 얻어진다. 비편광된 광선의 강도는 R_P+R_S/2의 중간치와 동등하다.

제2도에서 디스크(6)가 a방향에서 편이한다면, 입사광속의 하반부의 광선은 임계각보다 더 작은 입사각을 갖는다. 그러므로 적어도 하반부 광속의 일부는 반사면(11)을 통해 투과되고 광 수취지역(12A)에 입사된 광량은 감소된다. 입사광속의 상반부는 임계각보다 더 큰 입사각을 갖고 면(11)으로 전부 반사된다. 그러므로 광 수취지역(12B)에 입사한 광량은 변하지 않는다. 그 반면 디스크(6)가 방향 b에서 편이한다 면 영역(12B)에 입사한 광량은 감소되고 영역(12A)에 입사한 광량은 변하지 않는다. 이런 방식으로 영역(12A)와 (12B)출력신호는 반대 방식으로 변한다. 접속오차신호는 차동 증폭기(13)의 출력(14)에서 영역(12A)와 (12B)의 신호들의 차신호로 구해질 수 있다.

반사면(11)은 임계각보다 다소 작은 각도로 설정될 수 있다. 그런 경우에 디스크(6)가 방향 a에서 편이한다면 영역(12B)에 입사한 광량은 우선 증가되며 그후 일정하게 되며 영역(12A)에 입사한 광량은 급히 감소된다. 그 반면 디스크(6)가 방향 b에서 편이하면 영역(122A)에 입사한 광량은 우선 증가되고 그 후 일정하게 되며 영역(12B)에 입사한 광량은 급히 감소된다.

광수취 지역(12A)와 (12B)의 출력 신호의 차를 검출하므로서 집속 조건의 편일량에 비례하는 크기를 갖고 집속조건에 관해, 편이 방향을 나타내는 극성을 갖는 집속 오차신호를 갖는 것이 가능하다. 그러므로 구한 집속오차신호는 광축 방향에서 대물렌즈를 구동하는 집속 제어를 하게 사용된다. 또한영역(12A)와 (12B)의 출력 신호의 합신호를 발생하는 가산기(15)의 출력(16)에 정보트랙에 기록된 정보에 대응하는 정보 신호를 유도하는 것도 가능하다. 또한 집속 조건에서 광은 반사면(11)을 통해 투과되지 않기 때문에 광 손실은 대단히 적으며 재집속조건에서 중심 광선에 광해 광속의 절반이 모두 반사되나 면(11)에 의해 반사된 다른 절반의 광속량은 상당히 감소되지만 영역(12A)와 (12B)에 입사한 광량의 차는 크게 된다. 그러므로 대단히 정확한 초점검출이 고감도로 될 수 있다.

예를들어 조리개수 NA=0.5와 초점거리 f=3mm를 갖는 대물렌즈와 반사를 n=1.50을 갖는 검출프리즘(10)을 이용하고 디스크(6)가 약 1m만큼 편이한다면, 입사각에서 가장 큰 변화를 갖는 가장 먼 광선의 입사각의 변화는 검출 영역(12A)와 (12B)에 입사하는 광량의 충분히 변화를 야기할 수 있는 약 0.015°이다.

제2도의 장치에서, 광검출기(12)의 2개의 광수취지역(12A) 및 (12B)는 반사면(11)에 의해 반사된 광속을 수취한다. 반사면(11)을 투과한 광속을 수취하기 위해 2개의 광수의 지역을 배치하거나 또는 반사면에 의해 반사 또는 투과된 광속을 수취하기 위해 2개의 지역을 배치할 수도 있다.

상술한 집속 오차신호 검출장치는 디스크가 비초점위치에서 벗어날때 반사면에 주입하는 광선의 입사각이 변화하는 사실에 기초를 둔 것이다. 그러나, 광축을 포함하는 중앙 지역에서 입사각은 단지 변화 하며, 주변지역에 입사각은 크게 변화한다. 따라서 광검출기에 주입하는 광의 강도 변화는 주변 지역에서의 것과 비교하면 중앙지역에서 적어진다. 광학 포착장치에는 정보 트랙과 빔 점 사이의 상대적인 이동에 기인한 소위 트래킹 오차도 발생된다. 트래킹오차가 발생할때, 디스크(6)에 의해 반사된 광량도 玖이 변화는 광 수취지역에 의해 검출된다. 따라서, 소음도 집속 오차신호에 도입되며, 집속 오차 신호의 신호대 소음 배율도 감소한다. 특히, 반사광속의 중앙지역에서, 집속 오차에 대한 정보는 적으며 초점 검출상의 트래킹 오차의 영향은 상당히 증진된다. 따라서, 집속 오차 검출의 정도는 상당히 감소될 것이다. 또한, 디스크(6)에 기록된 정보도 광검출기(!2)에 의해 재생되므로, 재생된 정보신호는 집속 오차에 기인하여 소음에 놓이며 신호대 소음 비율은 집속 오차에 의해 감소된다.

본 고안의 목적은 임계각에 전반사를 이용하는 장치의 이점을 얻을 수 있고 상기 결점을 해소할수 있고 고감도하에서 소음없이 집속 오차신호를 얻을 수 있는 집속 오차신호검출의 신규하고 유용한 장치를 제공하는 것이다.

본 고안에 따라 광점이 상기 때문렌즈의 수단에 의해 형성될 수 있는 물체에 관해 대물렌즈의 집속 오차신호를 검출하는 방법이 광원에서 물체까지 방출된 집속광과 물체에서 광속의 일부를 반사하는 광학면을 품는 광학부재로 반사된 광속의 일부를 입사하며 상기 광학 부재가 상기 광학면에 의해 반사되고 투과된 후 광속이 들어가는 물질의 굴절률 보다 더 큰 굴절률을 갖는 물질로 제작되고, 상기 광학면에 의해 반사된 광속의 일부의 광량의 분포의 변화를 광검출기로 검출하여 집속 오차신호를 발생하는 구비한다. 본 고안에 따라 광원에서 방출된 광빔이 대물렌즈의 수단에 의해 광점으로 집속될 수 있는 물체에 관해 대물렌즈의 집속 오차신호를 검출하는 방법이 광원에서 대물렌즈까지 방출된 비임을 인도하고 물체에서 반사된 광속을 물체에서 광원까지 다른 방향으로 인도하는 대물렌즈와 광원사이에 배치된 비임 분산소자, 상기 물체에서 반사된 광속의 일부를 수취하고 광속의 상기 부분은 반사하는 광학면을 포함하는 광학부재, 상기 광학부재는 반사된 후 상기 광학면을 관통한 후 광속의 들어가는 물질의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는 물질로 ╂滂퓔 상기 릴레이 렌즈를 관통하는 광속의 일부를 수취하게 배치된 적어도 두개의 광속취영역을 갖고 광수취 지역에 입사한 광량을 나타내는 출력신호를 발생하는 광검출 수단 및 광검출 수단의 출력신호를 입력하여 차신호를 형성하며, 집속 오차신호를 발생하는 회로를 구비한다.

제4도는 본 고안에 따른 집속 오차신호 검출장치의 1실시예를 설명하는 개략도다. 레이저 광원(21)으로부터 방출된 P편광 비임은 조준렌즈(22)에 의해 평행 광비임으로 변환된다. 평행 광비임은 편광프리즘(23), 1/4λ판 (24) 및 대물렌즈 (25)에 의해 소광점과 같은 비디오 디스크(26)상에 투사된다. 디스크(26)에 의해 반사된 광은 대물렌즈(25)에 의해 집속되며, 1/4λ판(24)에 의해 S평광으로 변환된다. 평광은 평광프리즘(23)에 의해 반사되며 검출 프리즘(27)에 입사된다. 프리즘(27)은 집속 조건으로 평행광속에 대해 임계각으로 설정된 반사면(27a)을 가진다. 본 실시예에 따라서, 광검출기(28)는 주변지역에서 광속을 수취하도록 서로 이가된 2개의 별개의 수광지역(28A)을 가진다. 제2도를 참고로 상술한 바와같이, 집속 오차신호는 2개의 수광지역(28A) 및 (28B)으로 부터의 출력사이의 차이로서 차동증폭기(29)에 의해 얻어진다.

지금 반사면(27a)은 집속 조건으로 평행광속에 대해 임계각으로 설정된다고 가정된다. 제5a도는 집속조건으로 반사면(27a)에 주입하는 비임점P를 나타낸다. 제5b도는 디스크(26)가 집속조건에서 벗어날때 위치 A,B,B',C 및 C'에서 반사광속량의 변화를 나타낸다. 제5b도의 실선은 디스크(26)가 a방향으로 벗어날때 수광지역(28A) 및 (28B)에 입사하는 광속의 변화를 나타내고 점선은 디스크가 b방향으로 벗어날때 입사광의 변화를 나타낸다. 제5b도와 같이, 광측상의 A위치에서, 입사광은 디스크(26)가 a 또는 b방 袖막벗어나더라도 변화하지 않고 일정하다. 이와 반대로, 광측으로부터 이간된 점 B 및 B'에서 광량은 디스크의 편차에 따라 어느정도 감소하며, 광측으로부터 멀리 이간된 점 C 및 C'에서 광량은 상당히 감소된다. 본 고안은 그런 사실을 기초로 하며, 집속오차 검출은 고감도 및 정도로 별개의수광지역(28A) 및 (28B)에 의해 주변지역에서 광속을 선택적으로 수취함으로써 수행된다.

제6도는 본 고안에 따른 초점 검출 장치의 다른 실시예를 도시하는 개략도다. 본 실시예에서 집속 오차신호는 제4도는 전기 실시예에서와 같은 방식으로 얻어질 수 있다. 즉, 반사면(27A)에 의해 반사된 주변광속은 광축에 대해 서로 대향하는 2개의 수광지역(28A) 및 (28B)에 의해 별개로 수취된다. 본 실시예에서 집광렌즈(31)는 광측에 대해 중앙 광속을 집속하기 위해 광축상에 배치되며, 2개의 수광지역(30A) 및 (30B)을 갖는 제2광검출기(30)는 집광렌즈(31)의 초점면에 배치된다. 2개 지역(30A) 및 (30B)는 광축을 통과하는 면을 따라 분할되며 디스크(26)의 정보 트랙에 접선방향이다. 이런 구조에서, 트래킴 오차신호는 지역(30A) 및 (30B)의 출력으로부터 유도될 수 있다.

제7도는 광검출기(28) 및 (30)으로부터의 출력을 처리하기 위한 1실시예를 도시하는 회로도다. 이 실시예에서, 집속 오차 신호는 제1광검출기(28)의 2개의 수광지역(28A) 및 (28B)으로부터의 출력사이의 차이로서 제1차동 증폭기(29)로부터 얻을 수 있다. 트래킹오차신호는 제2광 검출기(30)의 2개의 수광지역(30A) 및 (30B)사이의 차이를 발생하기 위한 제2차동 증폭기(32)로 부터 유도될 수 있다. 또한 수광지역(30A) 및 (30B)로부터 출력의 합계를 형성하기 위해 가산기(33)를 구비함으로써, 정보 신호를 얻을 있다. 제6도와 같이, 주변량은 제1광검출기(28)에 입사되며, 따라서 트래킹 오차에 의해 거의 영향받지않는 집속 오차신호를 얻을 수 있다. 그리고, 제2광검출기(30)가 중심광을 독점적으로 수취하므로, 집속 오차에 거의 영향을 받지 않는 정보신호와 트래킹 오차신호를 얻을 수 있다.

제8도는 제6도의 실시예의 변형을 설명하는 개략도다. 제6도의 실시예에서, 제1 및 2광 검출기(28) 및 (30)는 동일면 내에 배치되며, 제8도의 실시예에서 집광렌즈(31)와 제2광 검출기(30)는 제1광 검출기(28)뒤에 배치된다.

제9도는 본 고안에 따른 초점오차 검출 장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에는, 주변지역에 배치된 별개의 편광 필름(34A) 및 (34B)을 갖는 편광프리즘(34)이 사용된다. 따라서, 단지 주변광속만이 편광필름에 의해 반사면(27a)을 향해 반사된다. 면(27a)에 의해 반사된 광속은 2개의 별도 수광지역(28A) 및 (28B)에 의해 수치된다. 중심광속은 편광프리즘(34)을 투과하며, 집광렌즈(22)에 의해 광원(21)에 입사된다. 이 실시예에서, 광원(21)은 반도체 레이저 광원에 의해 반도체 레이저 장치(21)에 입사하는 광량은 디스크(26)에 기록된 정보에 따라 변화하며, 따라서 반도체 레이저 장치에 걸친 전압도 반도체 레이저 장치의 자기 연결효과에 기인하여 상승해서 변화한다. 따라서 신호 처리회로(35)에 의해 전압의 변화를 검출함으로써, 정보 신호를 얻을 수 있다.

제10도는 본 고안에 따른 초검검출 장치의 또 다른 실시예를 설명하는 개략도다. 본 실시예에서, 제1광 검출기(36)는 그 2개의 별도 수광지역(36A) 및 (36B)가 반사면(27a)에 의해 굴절된 주변광속을 수취하도록 배치된다. 따라서 수광지역(36A) 및 (36B)의 출력사이의 차이를 검출함으로써, 집속 오차신호를 얻을 수 있다. 동시에 중심광속은 반사면(27a)의 중압부에 의해 반사되며, 반사광속은 집광렌즈(31)에 의해 접속된 후 제2광 검출기(30)의 2개의 수광지역(30A) 및 (30B)의 출력으로부터 얻을 수 있다.

제11a도 및 제11b도는 디스크(26)가 집속 조건으로부터 벗어날때 수광지역(36A) 및 (36B)에 입사하는 광량의 변화를 설명하는 제5a도 및 제5b도와 유사한 도면이다. 제11b도와 같이 큰 변화는 광학축상의 A점으로부터 면 B 및 C점에서 발생된다. 제1광검출기(36)가 큰 변화를 나타내는 주변광속을 수취하기 위해 배치되므로 초점오차는 고감도로 검출될 수 있다. 이를 위해서, 제1광 검출기(36)는 그 중심부에서 광차폐부(36C)를 갖는다.

제12도는 본 고안에 따른 초점 검출장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에는 임게각으로 설정된 대향하는 반사면(37a) 및 (27b)을 갖는 신장된 검출프리즘(37)이 사용된다. 반도체 레이저광원(21)으로 부터 방출된 레이저 비임은 조준렌즈(22)에 의해 평행 비임으로 변환되다. 평행비임은 다수회 검출프리즘(37)에서 전반사된 후 대물렌즈 (25)에 의해 디스크(26)상에 투사한다. 디스크에 의해 반사된 광은 대물렌즈(25)에 의해 집속되며, 검출 프리즘(37)에 입사한다. 광은 반사면(37a) 및 (37b)에 의해 다수회 전반사된 후 조준렌즈(22)에 의해 반도체 레이저광원(21)에 입사한다. 디스크(26)에 의해 반사된 주변광속은 반사면(37a) 및 (37b)에 의해 굴절되며 다수의 별도의 수광지역(38A) 내지(38H)에 의해 수취된다. 검출 프리즘(37)의 수회에 걸친 전반사중, 반사광량은 변화하지 않지만, 굴절광량은 지수적으로 증가한다. 따라서, 지역(38A)내지 (38D)로부터의 출력의 제1합계는 제1가산기(39A)에 의해 발생되며 제2가산기에 의해 지역(38E)내지 (38A)로부터의 출력의 제2합계가 형성된 후 이 제1 및 제2합계 사이의 차이가 차동증폭기(40)에 의해 발생한다. 그리고 집속 오차 신호는 균히 고감도로 차동 증폭기(40)로부터 얻을 수 있다.

제13도는 본 고안에 따른 초점 검출장치의 또 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 검출프리즘은 주변부에 임계각으로 설정된 2개의 별개의 전반사면(27a) 및 (27a')와 중심부에 반사거울(27b)를 갖는다. 제1광 검출기의 2개의 분리된 수광지역(28A) 및 (28B)은 각기 반사면(27a) 및 (27d)에 의해 전반사된 주변 광속을 수취하기 위해 배치된다. 중앙거울(27b)에 의해 반사된 중앙광속은 집속 오차없이 정보 신호가 얻어지는 제2광 검출기(41)에 의해 수취된다.

상술한 실시예에서, 평행광속 집속 조건으로 전반사면(27a)에 입사된다. 본 발명에 따라서, 확산 또는 수렴속광은 집속조건이라도 반사면(27a)에 입사된다. 확산광속이 집속조건으로 반사면에 입사할때, 오목렌즈(42)는 제14a도와 같이 검출 프리즘(27)과 빔 분할 소자(23)사이에 삽입된다. 수렴 광속이 반사면(27a) 입사할때, 오목렌즈(43)는 제14b도와 같이 검출프리즘(27)의 전면에 배치된다. 이 오목렌즈(43)는 부분블록 및 오목렌즈의 복합렌즈로 대체되기도 한다. 양 실시예에서, 확산 또는 수렴광속은 평행광속으로 변환되며, 변환된 평행광속은 반사면(27a)에 입사한다. 따라서, 집속 오차신호는 주변광속을 수취하는 분리된 수광지역(28A) 및 (28B)에 의해 얻는다.

상술한 실시예에서, 검출 프리즘은 간단하게의 굴절률을 가지며, 반사면이 임게각 또는 그 부근에 설정되는한 임의의 굴절률을 갖는다. 예를들면보다 높은 굴절률을 갖는 물질이 사용된다. 이런 경우에, 임게각으로 설정된 반사면에 의해 반사된 광속이 확실히 동일한 프리즘면을 통해 검출프리즘으로 부터 방사할 수 있도록, 프리즘(44)의 정점은 제15도와 같은 적당한 치수 1을 갖는 포면(44b)를 형성하기위해절단된다. 제15도에서, 출구면(44c)과 입구면(44d)은 135°-2 θc (θc는 임게각)와 동등한 각 α를 갖는다. 그리고 반사면(44a)에 의해 반사된 광속은 거기에 수직하게 출구면(44c)로 부터 방사한다. 이런구조는 광검출기의 위치를 용이하게 조절할 수 있게 한다.

제16도는 신장된 검출 프리즘(37)이 사용되며, 광이프리즘내에서 다수회 전반사되는 제12도의 실시예의 변형이다. 이 변형에서, 1/4λ판(24)를 투과한 광속은 편광프리즘(23)에 의해 반사된 후 임계각으로 설정된 평행 반사면(37a) 및 (37b)를 갖는 검출 프리즘(37)에 입사한다. 반사면(37a) 및 (37b)사이에 다수회 전반사된 주변광속은 분리된 수광지역(28A) 및 (28B)에 의해 수취된다. 반사광속을 검출함으로써, 검출감도가 더욱 증가 된다.

제17도는 광속이 다수회 전반사되는 검출 프리즘의 또 다른 실시예를 도시한다. 이실시예의 검출프리즘(45)은보다 큰 굴절률을 감는 물질로 제조되며, 임계각으로 설정된 전반사면(45a) 및 (45b)를 가진다. 또한 이 실시예에서, 반사면(45a)와 (45b)에 의해 반사된 주변광속은 2개의 분리된 수광지역(28A)와 (28B)에 의해 수취된다.

그리고, 상기 실시예에서 편광이 사용되지만 비평광도 사용된다. 제4도의 실시예에서, 입게각과 동등한 또는 그보다 약간 작은 각도로 면(27a)에 주입하는 광속중 단일 광설에 대해 검출 프리즘(27)과 반사면(27a)이 배치되기에 충분하다. 따라서, 평행광 빔 대신에 확산 또는 수렴 광빔이 사용되기도 한다. 그리고 편광프리즘(23)도 절반거울에 의해 대체된다. 또한 제4도의 실시예에서, S 편광은 검출 프리즘(27)의 반사면(27a)에 주입하지만, 평광은 제6도와 같이 90°회전편광소자(20)를 삽입함으로써 반사면(27a)에 주입한다. 이 경우에, 제3도에 도시한 바와 같이 반사광의 강도는 임게각 근처에서 급격히 변화하며, 따라서 집속 오차검출의 감도는 더욱 증가될 수 있다.

본 고안은 비디오 디스크용 상술한 광학적 판독장치에의 적용에 국한되지 않고, 각종 광학기구의 초점 검출 장치에도 적용될 수 있다. 그리고 상술한 실시예에서 광학부재는 적당한 굴절률은 갖는 검출프리즘으로 구성되지만, 평면 유리판과 같은 다른 임의의 부재로 구성되기도 한다.

Claims (1)

1. 광원으로부터 방출된 광비임을 대물렌즈에 지향시키고 피조사 물체에서 반사된 광속을 광원으로의 방향과 다른 방향으로 지향시키기 위하여 광원과 대물렌즈 사이에 비임 분사 소자를 배치하고, 상기 물체로부터 반사된 광속의 최소한 일부를 수취하여 상기 광속의 일부를 반사 및 굴절하는 광학면을 가지며 상기 광학면을 통해 굴절 전달된 광속이 입사되는 물질보다 더높은 굴절율을 가진 광학부재를 설치하고 광검출수단으로부터의 출력 신호들을 수취하여 차신호를 집속 오차 신호로 형성하기 위 회로를 구비하여, 광원에서의 광비임을 대물렌즈에 의해 광점으로 집광되는 피조사 물체에 대한 대물렌즈의 집속 오차 신호를 검출하는 장치에 있어서, 수광영역들에 충돌하는 광량 분포의 변화를 나타내는 출력신호를 발생하도록 상기 광학면에 의해 반사 및 굴절 투과된 주변 광속들만을 수취하도록 배열된 최소한 뒤 개의 수광영역들은 가진 광검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 대물렌즈의 집속조건 검출장치.