KR880004297Y1 - Optical sensor for focusing control - Google Patents

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KR880004297Y1
KR880004297Y1 KR2019880011117U KR880011117U KR880004297Y1 KR 880004297 Y1 KR880004297 Y1 KR 880004297Y1 KR 2019880011117 U KR2019880011117 U KR 2019880011117U KR 880011117 U KR880011117 U KR 880011117U KR 880004297 Y1 KR880004297 Y1 KR 880004297Y1
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비에르 라꼬뜨 쟝
휘쇼 베르나르
뜨루드 질리에
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똥송-세에스에프
쟈끄 보아르
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Abstract

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Description

집속제어용 광학 감지기Focusing optical sensor

제1도는 본 고안에 따른 감지기의 광학 계통도.1 is an optical schematic diagram of a sensor according to the present invention.

제2도느 수신 및 집속 제어 장치의 계통도.Schematic diagram of the receiving and focusing control device of the second degree.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 프리즘 8 : 광스포트1: Prism 8: Light spot

31, 32, 33, 34 : 사각형 셀 37 : 차동 증폭기31, 32, 33, 34: square cell 37: differential amplifier

38 : 측정기구 L : 집속렌즈38: measuring mechanism L: focusing lens

P1: 메모리 평면P 1 : memory plane

본 고안은 어떤 표면상에서 광학 시스템의 집속 오차를 표시하는 신호를 전달하는 광학 감지기에 관한 것이다. 이 신호들은 광학 시스템의 렌즈-영상 거리를 제어하는데 이용되어 정확한 집속이 이루어지게 한다.The present invention relates to an optical sensor that carries a signal indicative of the focusing error of an optical system on a surface. These signals are used to control the lens-image distance of the optical system to ensure accurate focusing.

본 고안은 이동성 기록매체, 특히 비디오 디스크상의 정보를 광학적으로 판독하는데 응용된다.The present invention is applied to optically reading information on a removable recording medium, especially a video disc.

상기와 같은 응용에 있어, 광학 집속 시스템의 필드 심도는 1미크론 정도이므로, 광학 시스템의 렌즈-영상 거리에 관련되며, 기록매체의 작동에 의해 생긴 오차를 반드시 보정해야 한다.In such an application, since the field depth of the optical focusing system is on the order of 1 micron, it is related to the lens-imaging distance of the optical system, and the error caused by the operation of the recording medium must be corrected.

미합중국 특허 제4,079,247호에는, 반사된 비임이 집속 렌즈를 통과한 후에 원통형 렌즈에 의해 비점수차성 비임을 얻기 위해서 기록매체로 부터 반사된 광학 비임부분을 이용하는 기술이 공지되어 있다. 사각형을 형성하는 4개의 병렬 셀은, 집속이 정확한 경우에 원형광 스포트가 나타나는 거의 원에 대응하는 평면에 배치되어 있다.In US Pat. No. 4,079,247, a technique is known in which an optical beam portion reflected from a recording medium is used to obtain an astigmatism beam by a cylindrical lens after the reflected beam passes through the focusing lens. Four parallel cells forming a quadrangle are arranged in a plane corresponding to a substantially circular circle in which circular light spots appear when the focus is correct.

비집속의 경우, 상기 스포트는 변형되며, 이것은 4개의 셀의 신호에 의해 검출된다. 그리고 검출된 신호는 증폭이 되어 렌즈-영상 거리를 조절하기 위해 제어 모터를 작동시키는 오차신호가 된다.In the case of non-focusing, the spot is deformed, which is detected by the signals of four cells. The detected signal is amplified to become an error signal for operating the control motor to adjust the lens-image distance.

상기 특허에서는, 판독 신호도 역시 셀에 의해 전달되 신호로부터 얻어질 수 있다. 본 고안은 기록매체로부터 반사된 비임의 비점수차 및 반사를 만들기 위해 시스템이 프리즘으로 구성된 단일 광학 소자의 형태로 설계되어 있다는 점에서 간단하게 설명된 종래 기술보다 많은 장점을 제공한다.In this patent, a read signal can also be obtained from the signal carried by the cell. The present invention provides many advantages over the prior art described briefly in that the system is designed in the form of a single optical element consisting of a prism to create astigmatism and reflection of the beam reflected from the recording medium.

또한 종래의 기술에 비해서, 본 고안의 설계는 광학 감지기의 구조를 간단하게 한다. 간단히 말하면, 본 고안은 이동가능한 기록매체상에 광학 비임을 집속시키기 위해 렌즈L의 위치를 제어하는 역활을 하는 광학 감지기에 관한 것으로, 상기 매체로 부터 반사된 비임의 일부는 상기 렌즈를 다시 통과하고, 상기 반사된 비임이 비점수차를 갖도록 하는 광학 소자를 통과하게 된다. 4개의 병렬 셀은 상기 비점수차성 비임의 원의 평면에 배치되어 있다. 본 고안의 특징은 상기 광학 소자가 프리즘이고, 렌즈-영상 거리를 보정하기 위한 오차 신호가 4개의 셀에 의해 전달된 신호들로 부터 얻어진다는 것이다.In addition, compared with the prior art, the design of the present invention simplifies the structure of the optical sensor. In short, the present invention relates to an optical sensor which serves to control the position of the lens L to focus the optical beam on a removable record carrier, wherein a portion of the beam reflected from the medium passes back through the lens and The reflected beam passes through the optical element such that the reflected beam has astigmatism. Four parallel cells are arranged in the plane of the circle of the astigmatism beam. A feature of the present invention is that the optical element is a prism and that an error signal for correcting the lens-image distance is obtained from the signals transmitted by the four cells.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 특징들에 대해서 상세하게 기술하기로 한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 레이저인 것이 바람직한 광학 소스(2)는 대물렌즈()에 의해 S1에서 집속되는 평행 비임을 전달한다. 지점S1으로 부터 나오는 발산 비임은 프리즘(1)상에 입사된다. 프리즘(1)의 주요 단면의 삼각 정점은 문자 A, B및 C로 표시되어 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the features of the present invention. As shown in Fig. 1, the optical source 2, which is preferably a laser, is an objective lens ( To transmit the parallel beam focused at S 1 . The diverging beam emerging from the point S 1 is incident on the prism 1. The triangular vertices of the main cross section of the prism 1 are indicated by the letters A, B and C.

제1도는 프리즘의 주요 단면내에 배치된 축방향 광선 및 2개의 단부 광선과, 상기 프리즘 상에 상기 광선의 입사점 M1, M2및 M3를 도시한다. 비임의 일부는 평면 AB로부터 반사되어 지점 S2에서 S1지점의 영상을 형성하는 집속 렌즈 L상에 입사된다. 양호한 판독을 위하여 지점 S2는 메로리 평면 P1에 배치되어야 한다. 이 경우에, 메모리 평면 P1으로부터 반사된 비임은 렌즈 L을 다시 통과할 때 오토콜리메이트(autocollimate)된다. 오토콜리메이트된 비임 성분은 평면 AB로부터 반사되고, 필요에 따라 판독용으로 이용될 수 있다. 상기 정보 판독 시스템은 종래의 기술에서 공지되어 있기 때문에 도면에 도시하지 않았다.1 shows axial light rays and two end light beams disposed within the main cross section of the prism and the incidence points M 1 , M 2 and M 3 of the light beams on the prism. Part of the beam is incident on focusing lens L, which is reflected from plane AB to form an image of point S 1 at point S 2 . For good reading the point S 2 should be placed in the memory plane P 1 . In this case, the beam reflected from the memory plane P 1 is autocollimated when it passes through the lens L again. The autocolated beam component is reflected from the plane AB and can be used for reading as needed. The information reading system is not shown in the drawings because it is known in the prior art.

기록매체로부터 반사된 비임의 허촛점 S2가 도면상에 표시되어 있다. 상기 촛점 S2는 프리즘의 평면 AR에 대해서 지점 S1과 대칭이다. 기록매체로부터 반사된 비임의 한 성분은 평면 AR를 통해 프리즘(1)내로 입사되고 다른 성분은 이로부터 반사된다. 프리즘(1)을 통해 전달된 성분은 평면 AC를 통과한다. 도면에는 3개의 광선 M1N1M2N3및 M3N2가 도시되어 있다. 평면 AC를 통해 나오는 비임은 비점수차를 가지며, 상기 형태의 비임은 주요단면에 수직인 제1촛점 라인 t와 상기 단면에 있는 제2촛점 라인S를 따라 진행한다. 원에 대응하는 평면 T는 선 t및 s로 부터 동일한 거리에 배치되어있다. 병렬 셀은 중심 광선에 수직인 상기 평면 T내에 배치되어 있다. 제1도 촛점 S2에 대해 변위된 메모리 평면 P2를 도시한다. 이 경우에, 반사된 비임은 더 이상 오토콜리메이트되지 않고, 평면 T내에 발광 스포트가 변형된다. 제2도는 상술한 미합중국 특허 제4,079,247호에 기술된 장치와 비슷한 집속 제어 장치를 개략적으로 도시한 것이다.The focal point S 2 of the beam reflected from the recording medium is indicated on the figure. The focal point S 2 is symmetric with the point S 1 with respect to the plane AR of the prism. One component of the beam reflected from the record carrier is incident into the prism 1 through plane AR and the other component is reflected therefrom. The components delivered through the prism 1 pass through plane AC. Three rays M 1 N 1 M 2 N 3 and M 3 N 2 are shown in the figure. The beam exiting through plane AC has astigmatism, and the beam of this type runs along a first focal line t perpendicular to the main cross section and a second focal line S in the cross section. The plane T corresponding to the circle is arranged at the same distance from lines t and s. Parallel cells are arranged in the plane T that is perpendicular to the center ray. FIG. 1 shows the memory plane P 2 displaced with respect to focus S 2 . In this case, the reflected beam is no longer autocollimated and the light emission spot in the plane T is deformed. 2 schematically shows a focusing control device similar to the device described in US Pat. No. 4,079,247 described above.

사각형 셀(31, 32, 33, 34)은 보다 큰 사각형을 형성하기 위해 나란히 배치되어 있다. 상기 큰 사각형의 대각선(12)은 프리즘(1)의 주요 단면내에 배치되어 있다. 메모리 평면상에서 렌즈L의 완전한 집속이 이루어지는 경우 발광 스포트(8)는 원형으로 된다. 렌즈 L이 비집속 상태인 경우에, 상기 스포트(81) 스포트(82)는, 촛점 S2가 메모리 평면의 앞에 또는 위에 배치되는 가에 따라서 도면에 점선으로 도시한 바와 같이 대각선(11 또는 12)을 따라 기다랗게 된다 대각선 대향 셀(31, 32)에 의해 전달된 신호는 회로(35)에서 가산되고, 셀(32, 33)에 의해 전달된 신호는 회로(36)에서 가산된다. 회로(35, 36)의 출력 신호는 보전신호 S를 전달하는 차동 증폭기(37)에 인가된다.Rectangular cells 31, 32, 33, 34 are arranged side by side to form larger squares. The large rectangular diagonal line 12 is arranged in the main cross section of the prism 1. When complete focusing of the lens L is achieved on the memory plane, the light emitting spot 8 is circular. In the case where the lens L is in the non-focused state, the spot 81 spot 82 has a diagonal line 11 or 12 as shown by the dotted line in the figure depending on whether the focus S 2 is placed in front of or above the memory plane. The signal transmitted by the diagonally opposing cells 31 and 32 is added in the circuit 35 and the signal transmitted by the cells 32 and 33 is added in the circuit 36. The output signals of the circuits 35 and 36 are applied to the differential amplifier 37 carrying the maintenance signal S.

상기 신호 S의 값은 측정기구(38)로 부터 판독될수 있다. 마지막으로 상기 신호 S는 렌즈 L로 부터 영상까지의 거리를 조절하기 위해 제어 모터에 인가된다. 제2도의 화살표는 신호 S의 부호에 따라 변하는 렌즈L의 2개의 이동방향을 도시한 것이다.The value of the signal S can be read from the measuring instrument 38. Finally, the signal S is applied to the control motor to adjust the distance from the lens L to the image. Arrows in FIG. 2 show two moving directions of the lens L which change in accordance with the sign of the signal S. FIG.

시스템의 최적 동작은, 예를 들어, 비점수차 거리 ts(체1도에 도시된)의 값을 셋트시켜 이루어 진다. 프리즘(1)의 평면 AB상에서 입사각은 통상 45"로 채택된다.The optimal operation of the system is, for example, by setting the value of the astigmatism distance ts (shown in Figure 1). The angle of incidence on the plane AB of the prism 1 is usually adopted as 45 ".

프린즘의 각도는 r는 반사된 비임의 집속 지점 S2와 거리 E=M. A를 아는 경우에 계산될수 있으며, 한편 상기 각 r를 선택하고 그 다음 거리 E가 결정될 수 있다. 평면 굴절 표면을 통과한 비점수차성 비임에 대해서 실행되는 계산은 모든 기하 광학의 논문에 기술되어 잇다. 렌즈의 집속 제어용으로 사용되는 상술한 신규의 광학 감지기는 광학 메모리 및 특히 비디오 디스크 판독용으로 사용된다.The angle of the prism is r is the distance to the focal point S 2 of the reflected beam and the distance E = M. It can be calculated if A is known, while choosing each r and then the distance E can be determined. Calculations performed on astigmatism beams through planar refraction surfaces are described in the paper of all geometric optics. The novel optical sensors described above used for focusing control of lenses are used for optical memory and especially for reading video discs.

Claims (5)

비임이 집속되는 지점(S2)상의 이동가능한 매체의 반사 표면(P1)쪽으로 대물렌즈(L)를 통해 진행하는 광학비임의 집속을 제어하며, 상기 표면(P1)에 의해 반사된 상기 비임의 일부를 비점수차 형태로 만드는 광학소자를 구비하며, 평면(T)에서 스포트를 검출하여 상기 스포트의 확장의 방향 및 정도를 표시하는 전기 신호를 발생하기 위해 비점수차성 비임을 수광하는 광전 검출기(31, 32, 33, 34)를 구비하고 상기 신호는 또한 상기 매체의 표면(P1)상에서 상기 비임의 비집속 정도 및 방향을 표시하며, 상기 매체의 표면(P1)상에 비임을 집속시키기 위해 상기 광전 검출기에 의해 발생된 상기 신호에 의해 제어장치(39)가 제어되는 집속 제어용 광학 감지기에 있어서, 비임은 비점수차 형태로 만드는 광학 소자(1)는 대물렌즈(L)쪽으로 향하여 비임을 반사시키기 위한 제1평면(AB)을 구비하며, 상기 제1평면(AB)은 또한 매체의 표면(P1)상에서의 반사된 비임을 수광하고, 상기 광학 소자(1)는 비점수차형 비임을 발생하는 제2평면(AC)을 구비하는 것을 특징으로 하는 집속 제어용 광학 감지기.Controls the focusing of the optical beam propagating through the objective lens L toward the reflective surface P 1 of the movable medium on the point S 2 where the beam is focused, the beam reflected by the surface P 1 A photoelectric detector having an optical element for making a portion of the astigmatism asymmetric, and receiving an astigmatism beam to detect an spot on a plane T and generate an electrical signal indicating the direction and degree of expansion of the spot ( 31, 32, 33, 34 and the signal also indicates the degree and direction of non-focusing of the beam on the surface P 1 of the medium and focuses the beam on the surface P 1 of the medium. In the optical sensor for focusing control in which the control device 39 is controlled by the signal generated by the photoelectric detector, the optical element 1 whose beam is in the form of astigmatism reflects the beam toward the objective lens L. Shiki And a first plane AB for receiving the reflected beam on the surface P 1 of the medium, wherein the optical element 1 generates an astigmatism beam. An optical detector for focusing control, comprising a second plane (AC). 제1항에 있어서, 상기 광학 소자(1)는 프리즘인 것을 특징으로 하는 집속제어용 광학 감지기.The optical sensor for focusing control according to claim 1, wherein the optical element (1) is a prism. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 비임은 레이저 비임인 것을 특징으로 하는 집속제어용 광학 감지기.The optical sensor for focusing control according to claim 1 or 2, wherein the optical beam is a laser beam. 제3항에 있어서, 상기 광전 검출기는 광전 셀이며, 대각선 대향 셀로부터의 신호는 가산이 되며, 각 합산신호(35, 36)는 제어 신호를 형성하기 위해 감산이 되는 (37에서)것을 특징으로 하는 집속제어용 광학 감지기.4. The photoelectric detector according to claim 3, characterized in that the photoelectric detector is a photoelectric cell, signals from diagonally opposing cells are added, and each summation signal (35, 36) is subtracted (at 37) to form a control signal. Optical sensor for focusing control. 제4항에 있어서, 판독신호는 광전 셀에 의해 전달된 신호로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 집속제어용 광학 감지기.The optical sensor for focus control according to claim 4, wherein the read signal is obtained from a signal transmitted by the photoelectric cell.
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