NL8003659A

NL8003659A - METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A FOCUSING ERROR FROM AN OBJECTIVE FLANGE

Info

Publication number: NL8003659A
Application number: NL8003659A
Authority: NL
Original assignee: Olympus Optical Co
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1980-12-30
Also published as: NL192406C; FR2459991A1; DE3023779A1; FR2459991B1; NL192406B; GB2057218B; DE3023779C2; GB2057218A

Description

i N.O. 29211 1 ' Werkwijze en inrichting voor het detecteren van een focus- ' seringsfout van een objectieflens.N.O. 29211 1 "Method and apparatus for detecting a focusing error of an objective lens.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het detecteren van een focusseringstoestand van een objec-tieflens met betrekking tot een voorwerp waarop een lichtvlek moet worden gefocusseerd door de objectieflens en op 5 een inrichting voor het uitvoeren van zulk een werkwijze voor het detecteren ’-an een focusseringstoestand.The invention relates to a method for detecting a focusing condition of an objective lens with respect to an object on which a light spot is to be focused by the objective lens and to an apparatus for carrying out such a method for detecting an a focusing state.

Zulk een detectiewerkwijze en inrichting worden met voordeel toegepast in een inrichting, waarbij een aftastende lichtvlek door een objectieflens op een of meer infor-10 matiesporen wordt geprojecteerd, die spiraalvormig of concentrisch op een schijfvormig registratiemedium zijn geregistreerd om een langs het spoor geregistreerde informatie uit te lezen.Such a detection method and apparatus are advantageously used in an apparatus in which a scanning light spot is projected through an objective lens onto one or more information tracks which are recorded spirally or concentrically on a disc-shaped recording medium to output information recorded along the track. read.

Een inrichting voor het reproduceren of opnemen van 15 een informatie uit het hierboven genoemde registratiemedium, wordt het registratiemedium gewoonlijk beeldschijf genoemd, waarin gecodeerde beeld- en geluidssignalen zijn geregistreerd als optische informatie, zoals optische transmissie, reflectie, en fase-eigenschappen. Terwijl de beeld-20 schijf wordt geroteerd met een hoge snelheid, zoals 30 omwentelingen per seconde, dat wil zeggen 1800 toeren per minuut, wordt een laserbundel uitgezonden door een laserbron zoals een helium-neon gas-laser, als een lichtvlek of lichtpunt op de sporen van de schijf gefocusseerd en de op-25 tische informatie wordt uitgelezen. Een van de belangrijke eigenschappen van zulk een registratiemedium is een zeer hoge dichtheid van de geregistreerde informatie en aldus is de breedte van het informatiespoor zeer smal evenals de ruimte tussen opeenvolgende sporen. Bij een bepaalde beeld-30 schijf beschreven in bijvoorbeeld "Philips Technical Review" Volume 33i 1973 ar. 7, bedraagt de steek van de sporen slechts tot 2^um. Derhalve moet de diameter van de lichtvlek dienovereenkomstig klein zijn, zoals 1 tot 2^um. Teneinde de geregistreerde informatie op de juiste wijze uit 33 zulke sporen af te nemen, die een kleine breedte en steek-maat hebben, moet een fout in de afstand tussen de objectieflens en de sporen, dat wil zeggen een focusseringsfout,An apparatus for reproducing or recording an information from the above-mentioned recording medium, the recording medium is commonly referred to as an image disc, in which encoded picture and sound signals are recorded as optical information, such as optical transmission, reflection, and phase properties. While the image-20 disc is rotated at a high speed, such as 30 revolutions per second, i.e. 1800 revolutions per minute, a laser beam is emitted from a laser source such as a helium-neon gas laser, as a light spot or light spot on the tracks of the disc are focused and the optical information is read. One of the important features of such a recording medium is a very high density of the recorded information and thus the width of the information track is very narrow as is the space between successive tracks. For a particular image 30 disc described in, for example, "Philips Technical Review" Volume 33i 1973 ar. 7, the pitch of the tracks is only up to 2 µm. Therefore, the diameter of the light spot should be correspondingly small, such as 1 to 2 µm. In order to properly extract the recorded information from 33 such tracks, which have a small width and pitch, an error in the distance between the objective lens and the tracks, i.e., a focusing error, must be

ennu<;Qennu <; Q

2 ' zo klein moge lijk worden gehouden om een zo klein mogelijke , r vlekdiameter te verkrijgen.2 'should be kept as small as possible to obtain the smallest possible spot diameter.

Hiervoor is de inrichting voorzien van een stelsel voor het besturen van de focussering, waarbij de grootte 5 en richting van een gedefocusseerde toestand van de objectief lens ten aanzien van het schijf oppervlak worden gede·?* tecteerd om een focusseringsfoutsignaal op te wekken, waarbij de objectieflens in de richting van de optische as van de objectieflens wordt bewogen volgens het gedetecteerde 10 focusseringsfoutsignaal.For this purpose, the apparatus is provided with a focusing control system, detecting the magnitude and direction of a defocused state of the objective lens with respect to the disc surface to generate a focusing error signal, the objective lens in the direction of the optical axis of the objective lens is moved according to the detected focus error signal.

In figuur 1 is een bekend stelsel voor het detecteren van de focussering in een optische reproductie inrichting schematisch geïllustreerd. Een lichtbron 1 wordt gevormd door een laser en zendt licht uit dat lineair is gepolari-15 seerd in een vlak van de tekening van figuur 1. Het licht wordt gericht of gecollimeerd door een collimatorlens 2 tot een evenwijdige lichtbundel die daarna door een pola-risatieprisma 3 en een plaat 4 van een kwart golflengte wordt doorgelaten. De lichtbundel wordt voorts door een 20 objectieflens 5 als een lichtpunt gefocusseerd op een schijf 6 die voorzien is van een of meer informatiesporen van een kanteelvormige groefconstructie. Daarna wordt het licht gereflecteerd door het informatiespoor en valt in op het polarisatieprisma 3 via de objectieflens 5 en de 25 plaat 4 van een kwart golflengte. Het licht dat op het prisma 3 invalt wordt in een richting loodrecht op het vlak van de tekening gepolariseerd, omdat het licht de plaat 4 van een kwart golflengte twee maal heeft gepasseerd en aldus thans wordt gereflecteerd door het polari-30 satieprisma 3· De lichtflux gereflecteerd door het polarisatieprisma 3 wordt geconvergeerd door een condensorlens 7 en een cilindrische lens 8. Aangezien de cilindrische lens 8 slechts in een richting kan focusseren, varieert zoals in figuur 1 is getoond de vorm van de gefocuseeerde 35 bundel die door de condensorlens 7 en de cilindrische lens 8 wordt gevormd, ten opzichte van een toestand in focussering in onderling loodrechte richtingen, wanneer de schijf 6 op en neer beweegt. In de bekende inrichting wordt deze vormvariatie gedetecteerd door een lichtdetector 40 (niet getoond), gedeeld in vier secties en geplaatst op een 800 3 6 59 * *· 3 ' brandpuntsvlak van het lensstelsel 7, 8 om een focusse- * ringsfoutsignaal op te wekken. Het aldus gedetecteerde foutsignaal wordt toegevoerd aan een focusseringsmechanisme zoals een beweegbaar spoelmechanisme om de objectieflens 5 5 in axiale richting te bewegen.In Fig. 1, a known system for detecting the focus in an optical reproduction device is schematically illustrated. A light source 1 is formed by a laser and emits light that is linearly polarized in a plane of the drawing of Figure 1. The light is directed or collimated by a collimator lens 2 into a parallel light beam which is then passed through a polarization prism 3 and a quarter wavelength plate 4 is passed. The light beam is further focused by an objective lens 5 as a light point on a disc 6 provided with one or more information tracks of a crenellated groove construction. Thereafter, the light is reflected by the information track and incident on the polarization prism 3 via the objective lens 5 and the quarter-wavelength plate 4. The light incident on the prism 3 is polarized in a direction perpendicular to the plane of the drawing, because the light has twice passed the plate 4 of a quarter wavelength and is thus now reflected by the polarization prism 3 · The light flux reflected by the polarization prism 3 is converged by a condenser lens 7 and a cylindrical lens 8. Since the cylindrical lens 8 can only focus in one direction, as shown in Figure 1, the shape of the focused beam passing through the condenser lens 7 and the cylindrical lens 8 is formed, relative to a state in focusing in mutually perpendicular directions, when the disk 6 moves up and down. In the known device, this shape variation is detected by a light detector 40 (not shown), divided into four sections and placed on an 800 3 6 59 * * 3 'focal plane of the lens system 7, 8 to generate a focusing error signal. . The error signal thus detected is applied to a focusing mechanism such as a movable coil mechanism to move the objective lens 5 in an axial direction.

Aangezien in het bekende stelsel van een focusserings-detectie een relatief lange optische weg nodig is om de lichtbundel na reflectie door het polarisatieprisma 3 te focusseren, is er een nadeel dat een optisch stelsel waar-10 schijnlek groot van afmeting wordt. Aangezien voorts de lichtdetector met vier secties nauwkeurig in drie axiale richtingen moet worden georienteerd, dat wil zeggen in de richting van de optische as en in twee orthogonale richtingen loodrecht op de optische as, is de positionering 15 van de lichtdetector tamelijk kritisch en vereist veel arbeidstijd. Aangezien een dynamisch gebied waarin het nauwkeurige facusseringsfoutsignaal als gevolg van deformatie van de gefocusseerde bundel kan worden verkregen, relatief klein is, zou bovendien elk focusseringsfoutsignaal niet 20 kunnen worden opgewekt, indien de schijf slechts met een relatief kleine afstand afwijkt van een bepaalde positie.Since in the known system of a focus detection a relatively long optical path is required to focus the light beam after reflection through the polarization prism 3, there is a drawback that an optical system which appears to be large in size. Furthermore, since the four-section light detector must be accurately oriented in three axial directions, i.e. in the direction of the optical axis and in two orthogonal directions perpendicular to the optical axis, the positioning of the light detector is quite critical and requires a lot of working time . In addition, since a dynamic area in which the accurate facetting error signal can be obtained due to deformation of the focused beam is relatively small, any focusing error signal could not be generated if the disc deviates from a particular position only by a relatively small distance.

Bij de inrichting voor het afleiden van de informatie die in het informatiespoor .is geregistreerd, is het eveneens nodig de spoorbesturing zodanig uit te voeren, dat 25 het lichtpunt steeds het spoor nauwkeurig kan aftasten of volgen. Er zijn twee spoorbesturingsmethoden bekend, dat wil zeggen een slingermethode en een methode met drie bundels. Bij de slingermethode wordt het lichtpunt over het spoor enigszins in trilling gebracht door de vibratie van 30 de objectieflens of een spiegel die is aangebracht tussen de lichtbron en de objectief lens. Bij de methode met drie bundels worden drie bundels tegelijkertijd geprojecteerd op de schijf, waarbij de bundels enigszins op onderlinge afstand liggen in de richting van het spoor en in een rich-35 ting loodrecht op het spoor. Deze methode is beter dan de slingermethode, omdat de lichtbundels niet mechanisch in trilling behoeven te worden gebracht. Bij de inrichting voor het detecteren van het fucusseringsfoutsignaal verdient het dus de voorkeur dat het sporingsfoutsignaal kan 40 worden gedetecteerd door middel van de methode met de drie onn x fi so 4 bundels · . De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een werk wijze voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal van een objectieflens met betrekking tot een voorwerp 5 waarop een lichtpunt moet worden gefocusseerd, welke methode een extreem hoge gevoeligheid heeft ten aanzien van focusseringsdetectie.In the device for deriving the information recorded in the information track, it is also necessary to design the track control in such a way that the light point can always accurately scan or follow the track. Two track control methods are known, i.e. a pendulum method and a three-beam method. In the pendulum method, the light point across the track is slightly vibrated by the vibration of the objective lens or a mirror disposed between the light source and the objective lens. In the three beam method, three beams are simultaneously projected onto the disk, the beams being spaced slightly in the direction of the track and in a direction perpendicular to the track. This method is better than the pendulum method, because the light beams do not have to be vibrated mechanically. Thus, in the focus error signal detecting device, it is preferable that the tracking error signal can be detected by the three on x x so 4 beam method. The object of the invention is to provide a method for detecting a focusing error signal from an objective lens with respect to an object 5 to be focused on a light point, which method has an extremely high sensitivity with regard to focus detection.

De uitvinding heeft voorts ten doel te voorzien in een werkwijze voor het detecteren van de focussering, die gemak-10 kelijk door middel van een compact optisch systeem kan worden uitgevoerd.Another object of the invention is to provide a method for detecting the focusing, which can be easily carried out by means of a compact optical system.

Volgens de uitvinding omvat een werkwijze voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal van een objectieflens met betrekking tot een voorwerp waarop een licht-15 punt moet worden gevormd door middel van de genoemde objectieflens, het focusseren van licht uitgezonden door een lichtbron op het voorwerp; het toevoeren van tenminste een gedeelte van een lichtflux dat door het voorwerp wordt gereflecteerd, aan een optisch orgaan dat een reflectie-20 oppervlak omvat dat hoofdzakelijk is ingesteld onder een kritische hoek ten opzichte van een lichtstraal in de gereflecteerde lichtflux in een toestand van in focussering; het detecteren van een variatie van de lichtdistributie van de lichtflux gereflecteerd door het genoemde reflectie-25 oppervlak, of een variatie in de hoeveelheid van de gereflecteerde lichtflux en een lichtflux die door het reflec-tie-oppervlak wordt doorgelaten,om het focusseringsfoutsignaal op te wekken.According to the invention, a method of detecting a focusing error signal from an objective lens with respect to an object on which a light point is to be formed by means of said objective lens comprises focusing light emitted from a light source on the object; supplying at least a portion of a light flux reflected from the object to an optical member comprising a reflection surface which is set substantially at a critical angle to a light beam in the reflected light flux in a focusing state ; detecting a variation of the light distribution of the light flux reflected by said reflection surface, or a variation in the amount of the reflected light flux and a light flux transmitted through the reflection surface, to generate the focusing error signal .

De uitvinding heeft ook nog ten doel te voorzien in 30 een inrichting voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal van een objectieflens met betrekking tot een voorwerp waarop een lichtvlek moet worden gefocusseerd door middel van de objectieflens, welke inrichting het focusseringsfoutsignaal met een zeer hoge gevoeligheid kan 35 detecteren en qua afmeting klein kan worden gehouden.en licht in gewicht.Another object of the invention is to provide a device for detecting a focusing error signal from an objective lens with respect to an object on which a light spot is to be focused by means of the objective lens, which device can provide the focusing error signal with a very high sensitivity. detect and can be kept small in size and light in weight.

De uitvinding heeft verder nog ten doel te voorzien in een inrichting voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal, waarbij een lichtdetector gemakkelijk in posi-40 tie kan worden gebracht zonder moeilijke instelling en op- 800 3 6 59 5 é i lening.A further object of the invention is to provide a device for detecting a focusing error signal, wherein a light detector can be easily placed in position without difficult adjustment and expense.

.T Een inrichting voor het detecteren van een focusse ringsf outsignaal van een objectieflens met betrekking tot een voorwerp waarop een lichtbundel uitgezonden door een 5 lichtbron,als een lichtvlek moet worden gefocusseerd door middel van de genoemde objectieflens omvat volgens de uitvinding een bundelsplitselement aangebracht tussen de lichtbron en de objectieflens om de lichtbundel te richten, die wordt uitg*zonden door een lichtbron naar de objectieflens 10 en om een lichtflux te richten, die wordt gereflecteerd door het voorwerp in een richting die afwijkt van die van de lichtbron; een detectieprisma dat' zodanig is opgesteld, dat dit tenminste een deel van de door het voorwerp gereflecteerde lichtflux opneemt, welk prisma een reflectie-15 oppervlak omvat dat hoofdzakelijk is ingesteld onder een kritische hoek ten opzichte van een lichtstraal in de gereflecteerde lichtflux die op het reflecterende oppervlak invalt; een licht detecterend middel met tenminste twee licht-opnemende gebieden die een lichtflux kan opnemen die 20 door het reflectie-oppervlak wordt gereflecteerd, of licht-fluxen die worden gereflecteerd door en doorgelaten door het reflectie-oppervlak, teneinde respectievelijk signalen te produceren, die de hoeveelheden van lichtfluxen voorstellen die invallen op de lichtopnemende gebieden; en een 25 schakeling voor het opnemen van de uitgangssignalen uit het licht detecterende middel om een verschilsignaal als het focusseringsfoutsignaal te vormen.A device for detecting a focusing signal from an objective lens with respect to an object on which a light beam emitted from a light source, as a light spot is to be focused by means of said objective lens, according to the invention comprises a beam splitting element arranged between the light source and the objective lens to direct the light beam emitted from a light source to the objective lens 10 and to direct a light flux reflected from the object in a direction different from that of the light source; a detection prism arranged to receive at least a portion of the light flux reflected by the object, the prism comprising a reflection surface which is set substantially at a critical angle to a light beam in the reflected light flux emitted on the reflecting surface incident; a light detecting means having at least two light-absorbing regions which can record a light flux reflected from the reflection surface, or light fluxes reflected from and transmitted through the reflection surface, to produce signals, respectively, which represent amounts of light fluxes incident on the light receiving areas; and a circuit for recording the output signals from the light detecting means to form a difference signal as the focusing error signal.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het detecteren van een sporingsfoutsignaal als-30 mede een focusseringsfoutsignaal. De uitvinding heeft ook nog ten doel te voorzien in een inrichting voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal en een sporingsfoutsignaal door middel van de methode met drie bundels, alsmede de slingermethode.The invention also relates to a device for detecting a tracking error signal as well as a focusing error signal. Another object of the invention is to provide a device for detecting a focusing error signal and a tracking error signal by the three-beam method, as well as the oscillation method.

35 Een inrichting voor het detecteren van een focusserings- foutsignaal van een objectieflens met betrekking tot een schijfvormig registratiemedium dat voorzien is van tenminste een spiraalvormig of concentrisch informatiespoor, waarop een door een lichtbron uit te zenden lichtbundel als een 40 lichtvlek moet worden gefocusseerd, en voor het detecteren 0*' 6 van een sporingsfoutsignaal van de objectieflens met be- trekking tot bet informatiespoor, omvat volgens de uitvinding een bundelsplitselement aangebracht tussen lichtbron en objectieflens om de lichtbundel te richten, die 5 door de lichtbron naar de objectieflens wordt uitgezonden en om een lichtflux te richten, die door het registratiemedium wordt gereflecteerd in een richting die afwijkt van die van de lichtbron; een detectieprisma dat tenminste een deel van de lichtflux kan opnemen, die door het registra-10 tiemedium wordt gereflecteerd, en dat een reflectie-opper-vlak omvat, dat hoofdzakelijk is ingesteld onder een kritische hoek ten opzichte van een centrale lichtstraal van de lichtflux die op het reflectie-oppervlak invalt; een lens voor het convergeren van de lichtflux die op het reflectie-15 oppervlak invalt; een lichtdetecterend middel met tenminste twee licht-opnemende gebieden die hoofdzake lijk in een brandpunt van een lichtflux liggen, die door het reflectie-oppervlak worden gereflecteerd, waarbij de licht-opnemende gebieden zijn verdeeld langs een vlak dat een 20 centrale lichtstraal van de lichtflux bevat, die door het reflectie-oppervlak wordt gereflecteerd, en dat loodrecht staat op een invalvlak; en een schakeling voor het opnemen van een uitgangssignaal uit de licht-opnemende gebieden, teneinde een verschilsignaal als het focusseringsfout-25 signaal te vormen en om het sporingsfoutsignaal te vormen.An apparatus for detecting a focusing error signal from an objective lens with respect to a disc-shaped recording medium having at least one spiral or concentric information track, on which a light beam to be emitted by a light source is to be focused as a light spot, and detecting 0 * 6 of a tracking error signal from the objective lens with respect to the information track, according to the invention comprises a beam splitting element disposed between the light source and the objective lens to direct the light beam, which is emitted from the light source to the objective lens and to directing light flux, which is reflected by the recording medium in a direction different from that of the light source; a detection prism capable of absorbing at least a portion of the light flux reflected from the recording medium and comprising a reflection surface which is set substantially at a critical angle to a central light beam of the light flux incident on the reflection surface; a lens for converging the light flux incident on the reflection surface; a light detecting means having at least two light-absorbing areas substantially in a focus of a light flux, which are reflected by the reflecting surface, the light-absorbing areas being distributed along a plane containing a central light beam of the light flux , which is reflected by the reflection surface, and which is perpendicular to an incident plane; and a circuit for recording an output signal from the light recording regions, to form a difference signal as the focus error signal and to form the tracking error signal.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening tonen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show in the drawing:

Figuur 1 een schematisch aanzicht van een optisch stelsel van een optische reproductie-inrichting met een 50 bekend focusseringsdetectiestelsel;Figure 1 is a schematic view of an optical system of an optical reproducing device with a known focus detection system;

Figuur 2 een uitvoeringsvorm van een focusseringsde-tectie-inrichting volgens de uitvinding;Figure 2 shows an embodiment of a focusing detection device according to the invention;

Figuur 5 een grafiek van de intensiteit van gereflecteerd licht met een invalhoek nabij een kritische hoek; 55 figuren 4A, 4B en 4C grafieken van uitgangssignalen uit de lichtdetectorgebieden en een focusseringsfoutsignaal;Figure 5 is a graph of the reflected light intensity with an incident angle near a critical angle; Figs. 4A, 4B and 4C graphs of output signals from the light detector areas and a focusing error signal;

Figuur 5 een andere uitvoeringsvorm van de fócusse-ringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding;Figure 5 shows another embodiment of the focus detection device according to the invention;

Figuren 6, 7» 8 en 9 andere uitvoeringsvormen van 40 de focusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding; 800 3 6 59 7 ψ· »Figures 6, 7, 8 and 9 other embodiments of the focus detection device according to the invention; 800 3 6 59 7 ψ · »

Figuur 10 weer een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding . ;Figure 10 is yet another embodiment of the device according to the invention. ;

Figuren 11A, 11B, en 11C schematische aanzichten voor de verklaring van de werking van de inrichting volgens 5 figuur 10 ;Figures 11A, 11B, and 11C are schematic views for explaining the operation of the device of Figure 10;

Figuur 12 een schema van een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens figuur 10 ;Figure 12 shows a diagram of a modified embodiment of the device according to Figure 10;

Figuur 13 een schematisch aanzicht van een andere uitvoeringsvorm ' van de inrichting volgens de uitvinding 10 voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal en een sporingsfoutsignaal door middel van een methode met drie bundels;Figure 13 is a schematic view of another embodiment of the device according to the invention for detecting a focusing error signal and a tracking error signal by a three-beam method;

Figuren 14A, 14B en 14C schematische aanzichten voor het verklaren van de werking van de inrichting vol-15 gens figuur 13; enFigures 14A, 14B and 14C are schematic views for explaining the operation of the device according to Figure 13; and

Figuren 15 en 16 schematisch aanzichten van een andere uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectie-inrich-ting volgens de uitvinding.Figures 15 and 16 are schematic views of another embodiment of the focus detection device according to the invention.

In figuur 2 is een optische reproductie-inrichting 20 schematisch getoond, waarin een uitvoeringsvorm van de fo-cusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding is geïnstalleerd. In deze uitvoeringsvorm is het optische stelsel voor het projecteren van een aftastende lichtvlek op een registratiemedium hetzelfde als dat getoond is in 25 figuur 1. Een lineair gepolariseerde lichtbundel uitgezonden door een laserlichtbron 1, wordt gecollimeerd door een collimatorlens 2 tot een evenwijdige lichtbundel en passeert door een polarisatieprisma 3 en een plaat 4 van een kwart golflengte. Daarna valt de evenwijdige lichtbundel op een 50 objectieflens 5 en wordt gefocusseerd op een informatie-spoor van een schijf 6 als een lichtvlek. De door de schijf 6 gereflecteerde lichtbundel wordt optisch gemoduleerd volgens informatie geregistreerd in het spoor, en wordt gereflecteerd door het polarisatieprisma 3· De constructie 35 en werking van het optische stelsel voor zover toegelicht, zijn geheel dezelfde als die van het bekende optische stelsel getoond in figuur 1. De door het polarisatieprisma 3 gereflecteerde lichtflux valt in op een detectieprisma 10 met een reflectie-oppervlak 11 en de door het oppervlak 11 40 gereflecteerde lichtflux wordt ontvangen door een licht- 800 36 59 8 detector 12. Volgens de uitvinding is het reflectie-opper-vlak 11 zodanig ten opzichte van het invallende licht opgesteld, dat onder een toestand van in focussering dit oppervlak een bepaalde hoek ten opzichte van het invallen-5 de licht (evenwijdige lichtflux) maakt, welke hoek gelijk is aan een kritische hoek, of enigszins kleiner is dan de kritische hoek. Thans wordt voorlopig aangenomen, dat het reflectie-oppervlak 11 is ingesteld op de kritische hoek.Figure 2 shows schematically an optical reproduction device 20 in which an embodiment of the focusing detection device according to the invention is installed. In this embodiment, the optical system for projecting a scanning light spot onto a recording medium is the same as that shown in Figure 1. A linearly polarized light beam emitted from a laser light source 1 is collimated by a collimator lens 2 into a parallel light beam and passes through a polarization prism 3 and a plate 4 of a quarter wavelength. Thereafter, the parallel light beam falls on a 50 objective lens 5 and is focused on an information track of a disc 6 as a light spot. The light beam reflected by the disk 6 is optically modulated according to information recorded in the track, and is reflected by the polarization prism 3 · The structure and operation of the optical system, as explained, are entirely the same as those of the known optical system shown in figure 1. The light flux reflected by the polarization prism 3 is incident on a detection prism 10 with a reflection surface 11 and the light flux reflected by the surface 11 40 is received by a light detector 12. According to the invention, the reflection surface 11 arranged such with respect to the incident light, that under a state of in focus this surface makes a certain angle with respect to the incident light (parallel light flux), which angle is equal to a critical angle, or slightly less than the critical angle. It is now provisionally assumed that the reflection surface 11 is set at the critical angle.

In de toestand van infocussering wordt de gehele,door het 10 polarisatieprisma 3 gereflecteerde lichtflux totaal gereflecteerd door het reflectieoppervlak 11. In de praktijk wordt een kleine hoeveelheid licht doorgelaten in een richting n getoond in figuur 2 als gevolg van de onvolkomenheid van een oppervlaktoestand van het reflectieoppervlak 15 11· Echter kan zulk een kleine hoeveelheid doorgelaten licht worden verwaarloosd. Indien de schijf 6 afwijkt van de toestand van infocussering in een richting a in figuur 2 en de afstand tussen de objectieflens 5 en <ie schijf 6 wordt verkort, is het door het polarisatieprisma 3 gereflecteerde 20 licht niet langer de evenwijdige bundel, maar is veranderd in een divergerende lichtbundel met de buitenste lichtstralen a^ en a^* Indien de schijf 6 in een tegengestelde richting b is verschoven wordt daarentegen de evenwijdige lichtbundel gewijzigd in een convergerende lichtbundel met 25 de buitenste lichtstralen en b^2« Zoals uit figuur 2 blijkt hebben de lichtstralen tussen een optische invalas 0Pi en de buitenste lichtstraal a^ invalhoeken die kleiner zijn dan de kritische hoek en worden aldus door het reflectieoppervlak 11 tenminste gedeeltelijk doorgelaten. In 30 afwijking daarvan hebben lichtstralen tussen de optische as OP^ en de buitenste lichtstraal a^ invalhoeken die groter zijn dan de kritische hoek en worden aldus totaal gereflecteerd door het oppervlak 11. In het geval van een afwijking van de schijf 6 in de richting b wordt de hierboven genoemde 35 relatie omgekeerd en lichtstralen onder een vlak waarin de optische inval-as OP. ligt en dat loodrecht staat op al· het vlak van de tekening van figuur 2, dat wil zeggen een invalvlak, worden totaal gereflecteerd door het reflectieoppervlak 11 en lichtstralen boven het genoemde vlak wor-40 den tenminste gedeeltelijk doorgelaten door het reflectie- 800 3 6 59 9 oppervlak 11. Indien de schijf 6 afwijkt van de positie van infocussering variëren zoals hierboven is toegelicht de invalhoeken van de lichtstralen^èf het reflectieoppervlak 11 invallen, op een continue wijze om de kritische hoek met 5 uitzondering van de middelste lichtstraal die langs de optische as OP^ verloopt. Derhalve varieert wanneer de schijf 6 afwijkt van de positie van in-focussering hetzij in de richting a of b, de intensiteit van het door het reflec-tieop’*ervlak 11 gereflecteerde licht abrupt nabij de kri-10 tische hoek en volgens de hierboven genoemde variatie in de invalhoeken. In dit geval variëren de richtingen van de variaties van de lichtintensiteiten aan beide zijden van het genoemde vlak dat loodrecht staat op het vlak van inval en dat de optische inval-as OP^ bevat, op onderling 15 tegengestelde wijze. In afwijking daarvan wordt in de toestand van infocussering de lichtflux die op het detectie-prisma 10 invalt, totaal gereflecteerd door het reflectie-oppervlak 11 en aldus valt de uniforme lichtflux in op de lichtdetector 12. De lichtdetector 12 is zodanig geconstru-20 eerd, dat de ten opzichte van het genoemde vlak onderste en bovenste lichtfluxen gescheiden worden ontvangen door afzonderlijke gebieden 12A respectievelijk 12B. Dat wil zeggen dat de lichtdetector 12 is verdeeld langs een vlak dat loodrecht staat op het vlak van inval en een optische as 25 0Pr van het gereflecteerde licht bevat.In the state of infocusing, the entire light flux reflected by the polarization prism 3 is totally reflected by the reflection surface 11. In practice, a small amount of light is transmitted in a direction n shown in Figure 2 due to the imperfection of a surface condition of the reflection surface 15 11 · However, such a small amount of transmitted light can be neglected. If the disk 6 deviates from the state of infocusing in a direction a in Figure 2 and the distance between the objective lens 5 and the disk 6 is shortened, the light reflected by the polarization prism 3 is no longer the parallel beam, but has changed in a diverging light beam with the outer light beams a ^ and a ^ * If the disc 6 has shifted in an opposite direction b, on the other hand, the parallel light beam is changed into a converging light beam with the outer light beams and b ^ 2 «As can be seen from figure 2 the light rays between an optical incident axis 0Pi and the outer light ray alpha have incident angles which are smaller than the critical angle and are thus at least partially transmitted through the reflection surface 11. In deviation therefrom, light rays between the optical axis OP ^ and the outer light beam a ^ have incident angles greater than the critical angle and thus are totally reflected by the surface 11. In the case of a deviation of the disk 6 in the direction b the above-mentioned relationship is reversed and rays of light fall under a plane in which the optical incident axis OP. and which is perpendicular to all the plane of the drawing of Figure 2, i.e. an incident plane, are totally reflected by the reflection surface 11 and light rays above the said plane are at least partially transmitted by the reflection 800 3 6 59 9 surface 11. If the disc 6 deviates from the position of infocusing, as explained above, the incidence angles of the light rays ^ or the reflection surface 11 incident, in a continuous manner around the critical angle with the exception of the center light beam passing along the optical axis OP ^ expires. Therefore, when the disc 6 deviates from the in-focusing position either in a or b direction, the intensity of the light reflected by the reflecting surface 11 varies abruptly near the critical angle and according to the above-mentioned variation in the angles of approach. In this case, the directions of the variations of the light intensities on both sides of said plane which is perpendicular to the plane of incidence and which contains the optical incident axis OP1 vary in opposite directions. In deviation therefrom, in the state of infocusing, the light flux incident on the detection prism 10 is totally reflected by the reflection surface 11, and thus the uniform light flux incident on the light detector 12. The light detector 12 is constructed such that that the lower and upper light fluxes with respect to said plane are received separately by separate regions 12A and 12B, respectively. That is, the light detector 12 is distributed along a plane perpendicular to the incident plane and contains an optical axis 25Pr of the reflected light.

figuur 3 toont een grafiek van de variatie van een intensiteit van gereflecteerd licht als functie . van de invalhoek nabij de kritische hoek. De curven R^ en Rg geven de lichtintensiteiten aan voor P- respectievelijk S-gepolari-. 30 seerde lichtstralen. De curven worden verkregen, wanneer het detectieprisma 10 is vervaardigd van een materiaal met een . brekingsindex van 1,5· Opgemerkt wordt, dat een intensiteit van een niet-gepolariseerde lichtstraal gelijk is aan een tussenwaarde van: 35 R^ + R_ P " s 2Figure 3 shows a graph of the variation of an reflected light intensity as a function. from the angle of attack near the critical angle. Curves R ^ and Rg indicate the light intensities for P- and S-polari- respectively. 30 light beams. The curves are obtained when the detection prism 10 is made of a material having a. refractive index of 1.5 · It is noted that an intensity of a non-polarized light beam is equal to an intermediate value of: 35 R ^ + R_ P "s 2

Uit figuur 2 blijkt dat indien de schijf 6 afwijkt in de richting a, de lichtstralen van de onderste helft van 4-0 de invallende lichtflux invalhoeken hebben die kleiner zijn 10 dan de kritische hoek. Derhalve wordt tenminste een gedeelte van de onderste helft van de lichtflux doorgelaten door het reflectieoppervlak 11 en de hoeveelheid licht die invalt op het licht-opnemende gebied 12A wordt verminderd.Figure 2 shows that if the disc 6 deviates in the direction a, the light rays of the lower half of 4-0 have the incident light flux incident angles smaller than the critical angle. Therefore, at least a portion of the lower half of the light flux is transmitted through the reflection surface 11 and the amount of light incident on the light receiving area 12A is reduced.

5 De bovenste helft van de invallende lichtflux heeft daarentegen de invalhoeken die groter zijn dan de kritische hoek en worden aldus totaal gereflecteerd door het oppervlak 11. Derhalve wordt de hoeveelheid licht niet gewijzigd, die invalt op het licht-opnemende gebied 12B. Indien de schijf 10 6 darentegen in de richting b afwijkt, neemt de hoeveelheid licht af, dat op het gebied 12B invalt, maar de hoeveelheid licht dat invalt op het gebied 12A, wordt niet gewijzigd. Op deze wijze is het mogelijk de uitgangssignalen uit de gebieden 12A en 12B te verkrijgen, zoals in de figuren 4A 15 respectievelijk 4B geïllustreerd. Een focusseringsfout- signaal kan worden verkregen aan de uitgang 14 van een dif-ferentiaalversterker 13 als een verschilsignaal van deze signalen uitbde gebieden 12A en 12B, welk verschilsignaal in figuur 4C is getoond.The upper half of the incident light flux, on the other hand, has the incident angles greater than the critical angle and thus are totally reflected by the surface 11. Therefore, the amount of light incident on the light-receiving area 12B is not changed. By contrast, if the disc 106 deviates in the direction b, the amount of light incident on the area 12B decreases, but the amount of light incident on the area 12A is not changed. In this manner, it is possible to obtain the output signals from regions 12A and 12B, as illustrated in Figures 4A and 4B, respectively. A focusing error signal can be obtained at the output 14 of a differential amplifier 13 as a difference signal from these signals in expended areas 12A and 12B, which difference signal is shown in Figure 4C.

20 Volgens de uitvinding kan het reflectieoppervlak 11 worden ingesteld onder een hoek die enigszins kleiner is dan de kritische hoek. Wanneer in dit geval de schijf 6 in de richting a afwijkt wordt de hoeveelheid licht die op het gebied 12B invalt, eerst vergroot en wordt daarna con-25 stant, terwijl de hoeveelheid licht'die op het gebied 12A invalt, abrubt wordt verkleind. Indien de schijf 6 daarentegen in de richting b afwijkt, neemt de hoeveelheid licht dat op het gebied 12A invalt, eerst toe en wordt daarna constant, terwijl de hoeveelheid licht dat op het gebied 50 12B invalt, afneemt.According to the invention, the reflection surface 11 can be adjusted at an angle slightly smaller than the critical angle. In this case, when the disc 6 deviates in the direction a, the amount of light incident on the region 12B is first increased and then becomes constant, while the amount of light incident on the region 12A is abruptly decreased. On the other hand, if the disk 6 deviates in the direction b, the amount of light incident on the region 12A first increases and then becomes constant, while the amount of light incident on the region 12A decreases.

Door detectie van een verschil in uitgangssignalen uit de licht-opnemende gebieden 12A en 12B is het op deze wijze mogelijk het focusseringsfoutsignaal te verkrijgen met een amplitude die evenredig is aan de grootte van de af-55 wijking van de toestand van infocussering en een polariteit kan worden verkregen, die een richting van de afwijking ten opzichte van de toestand van infocussering voorstelt. Het aldus verkregen focusseringsfoutsignaal wordt gebruikt om een focusseringsbesturingsinrichting te beïnvloeden voor 40 het aandrijven van de objectief lens 5 in de richting van 800 36 59 11 zijn optische as. Voorts is het mogelijk een informatiesig-naai dat overeenkomt met de in het informatiespoor geregistreerde groefinformatie af te leiden op een uitgang 16 van een optelinrichting 15» die een somsignaal opwekt uit 5 de uitgangssignalen van de gebieden 12A en 1233. Aangezien voorts in de toestand van infocussering het licht nauwelijks door het reflectieoppervlak 11 wordt doorgelaten, is een verlies van licht zeer klein en in de toestand van uit-focussering wordt de helft van de lichtflux ten opzichte 10 van de centrale lichtstraal totaal gereflecteerd, maar een hoeveelheid licht van de andere helft van de lichtflux die door het oppervlak 11 wordt gereflecteerd, daalt in grote mate, waarbij het verschil in hoeveelheid licht dat invalt op de gebieden 12A en 12B groot wordt. Daardoor kan 15 de zeer nauwkeurige focusseringsdetectie worden uitgevoerd met een zeer hoge gevoeligheid.By detecting a difference in output signals from the light-recording regions 12A and 12B, it is possible in this way to obtain the focusing error signal with an amplitude proportional to the magnitude of the deviation from the infocus state and a polarity can be representing a direction of the deviation from the state of infusion. The focusing error signal thus obtained is used to affect a focusing controller for driving the objective lens 5 in the direction of 800 36 59 11 its optical axis. Furthermore, it is possible to derive an information signal corresponding to the groove information recorded in the information track to an output 16 of an adder 15 which generates a sum signal from the output signals of regions 12A and 1233. Since, furthermore, in the state of infocusing the light is barely transmitted through the reflection surface 11, a loss of light is very small and in the off-focus state, half of the light flux with respect to the central light beam is totally reflected, but an amount of light from the other half of the light flux reflected from the surface 11 decreases to a great extent, the difference in the amount of light incident on the areas 12A and 12B becoming large. Therefore, the very accurate focus detection can be performed with a very high sensitivity.

Wanneer bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van de objectief lens 5 met een nummerieke opening NA=0,5 en een brandpuntsafstand f=3 mm, en van het detectieprisma 10 20 met een brekingsindex n«1,5, en wanneer de schijf 6 afwijkt met ongeveer 1 ^um, is de variatie van een invalhoek voor de buitenste lichtstraal die onderworpen wordt aan de grootste variatie in invalhoek, ’ongeveer 0,015° , hetgeen een variatie van voldoende grootte in lichthoeveelheid kan 25 veroorzaken, dat invalt op de detectorgebieden 12A en 12B. Wanneer de schijf 6 in de richting a met een afstand van ongeveer 0,2 mm afwijkt, wordt een virtueel beeld op 19,5 mm afstand van de objectieflens 5 gevormd op de zijde van de schijf 6 met betrekking tot de lens 5 en de diameter 30 van de lichtbundel die op detector 12 invalt, wordt vergroot. Anderzijds, wanneer de schijf 6 in de richting b afwijkt met dezelfde afstand van 0,2 mm, wordt een werkelijk beeld gevormd op een afstand van 25,5 mm van de objectieflens 5 op de zijde tegenover de schijf 6. Het verdient der-35 halve de voorkeur de detector 12 zo dicht mogelijk bij de objectieflens 5 op te stellen. Indien echter de detector 12 op een afstand van 25,5 mm van de objectieflens 5 wordt opgesteld, wordt het heldere en donkere patroon van licht dat invalt op de detector 12, omgekeerd, wanneer de schijf 40 6 in de richting b afwijkt met een afstand groter dan 0,2 mm 800 3659 12 en de hoeveelheden van licht dat invalt op de gebieden 12A en 12B, worden verlaagd respectievelijk verhoogd. Derhalve moet het focusseringssignaal afgeleid onder zulk een toestand, de objectieflens 5 naar het prisma 3 bewegen en 3 aldus beweegt de objectief lens 5 verder van de schijf 6 af. Derhalve kan een ongewenst botsen van de objectieflens 5 tegen de schijf 6 op doelmatige wijze worden vermeden zondereen bijzonder veiligheidsmechanisme moet worden toegepast.For example, when using the objective lens 5 with a numerical aperture NA = 0.5 and a focal length f = 3 mm, and the detection prism 10 20 with a refractive index n <1.5, and when the disc 6 deviates by approximately 1 µm, the variation of an angle of incidence for the outer light beam subjected to the largest variation in angle of incidence is about 0.015 °, which may cause a variation of sufficient magnitude in amount of light to incident on the detector areas 12A and 12B. When the disc 6 deviates in the direction a by a distance of about 0.2 mm, a virtual image 19.5 mm away from the objective lens 5 is formed on the side of the disc 6 with respect to the lens 5 and the diameter 30 of the light beam incident on detector 12 is enlarged. On the other hand, when the disc 6 deviates in the direction b by the same distance of 0.2 mm, an actual image is formed at a distance of 25.5 mm from the objective lens 5 on the side opposite the disc 6. It deserves half preferred to place detector 12 as close as possible to the objective lens 5. However, if the detector 12 is positioned at a distance of 25.5 mm from the objective lens 5, the bright and dark pattern of light incident on the detector 12 is reversed when the disc 40 6 deviates in the direction b by a distance greater than 0.2 mm 800 3659 12 and the amounts of light incident on regions 12A and 12B are decreased and increased, respectively. Therefore, the focus signal derived under such a state must move the objective lens 5 towards the prism 3 and thus the objective lens 5 moves further away from the disc 6. Therefore, an unwanted impact of the objective lens 5 against the disc 6 can be effectively avoided without a special safety mechanism having to be used.

10 Bij de uitvoeringsvorm getoond in figuur 2, is de brekingsindex van het detectieprisma 10 gelijk aan 'Πΐ en aldus wijkt het licht dat door het oppervlak 11 van het detectieprisma 10 wordt gereflecteerd, met 90° van het invallende licht af. Indii$ prisma 10 is vervaardigd van 15 een materiaal met een brekingsindex groter dan kan het gereflecteerde licht een hoek met het invallende licht insluiten, die kleiner is dan 90°.In the embodiment shown in Figure 2, the refractive index of the detection prism 10 is equal to 'and thus the light reflected from the surface 11 of the detection prism 10 deviates by 90 ° from the incident light. Indi prism 10 is made of a material with a refractive index greater than the reflected light can enclose an angle with the incident light less than 90 °.

Figuur 5 toont een andere uitvoeringsvorm van de optische leesinrichting voor het uitvoeren van de werkwijze 20 volgens de uitvinding voor het detecteren van de focusse-ringstoestand. Bij deze uitvoeringsvorm valt een gedeelte van de door een polarisatieprisma 3 gereflecteerde licht-flux in op een detectieprisma 10 met een reflectieopper-25 vlak 11 dat zodanig is ingesteld dat in de toestand van infocussering zowel gereflecteerde als doorgelaten licht-fluxen met een bepaalde verhouding worden voortgebracht.Figure 5 shows another embodiment of the optical reading device for carrying out the method 20 according to the invention for detecting the focusing state. In this embodiment, a portion of the light flux reflected by a polarization prism 3 is incident on a detection prism 10 having a reflection surface 11 which is adjusted such that in the state of infusion, both reflected and transmitted light fluxes are of a certain ratio. spawned.

Het gereflecteerde licht wordt door een eerste lichtdetector 17 ontvangen en het doorgelaten of gebroken licht wordt 30 door een tweede lichtdetector 18 ontvangen. De constructie van het resterende deel van deze inrichting is gelijk aan dat van de inrichting geïllustreerd in figuur 2. Hiervoor is het reflectieoppervlak 11 zodanig opgesteld, dat het oppervlak 11 een hoek ten opzichte van een bepaalde licht-35 straal in de gereflecteerde lichtflux maakt, welke hoek gelijk is aan een kritische hoek. Wanneer de schijf 6 hetzij in de richting a of b afwijkt, zijn de grootten van uitgangssignalen uit de detectoren 17 en 18 ongebalanceerd, teneinde een focusseringsfoutsignaal voort te brengen met een 40 amplitude en een polariteit die een grootte respectievelijk een richting van de afwijking weerspiegelt. Opgemerkt wordt, 8003659 »· fc 13 dat aangezien het in de betreffende uitvoeringsvorm voldoende is dat de hoeveelheden van lichtfluxen die op de detectoren 17 en 18 invallen, de bepaalde verhouding hebben, het niet steeds noodzakelijk is dat de door de schijf 6 5 gereflecteerde lichtflux een evenwijdige lichtflux is, maar kan divergeren of convergeren. De informatiesignalen die overeenkomen met de groefconstructie van het informatie-spoor kunnen worden afgeleid als een somsignaal uit de uitgangssignalen van de detectoren 17 en 18, of kunnen 10 volgens een andere uitvoeringsvorm worden afgeleid uit een. afzonderlijke lichtdetector 19 <lie zodanig is ingericht, dat deze een gedeelte van de lichtflux opneemt, die door het polarisatieprisma 3 wordt gereflecteerd en niet het detectieprisma 10 binnenkomt.The reflected light is received by a first light detector 17 and the transmitted or refracted light is received by a second light detector 18. The construction of the remaining part of this device is the same as that of the device illustrated in figure 2. For this, the reflection surface 11 is arranged such that the surface 11 makes an angle with respect to a given light beam in the reflected light flux, which angle is equal to a critical angle. When the disc 6 deviates in either direction a or b, the magnitudes of output signals from detectors 17 and 18 are unbalanced to produce a focusing error signal of 40 amplitude and polarity reflecting a magnitude and direction of the deviation, respectively. It should be noted, 8003659 »fc 13 that since it is sufficient in the particular embodiment that the amounts of light fluxes incident on detectors 17 and 18 are of the given ratio, it is not always necessary that the light flux reflected by the disc 6 is a parallel light flux, but may diverge or converge. The information signals corresponding to the groove construction of the information track can be derived as a sum signal from the output signals of detectors 17 and 18, or in another embodiment can be derived from a. individual light detector 19 is arranged to receive a portion of the light flux that is reflected by the polarization prism 3 and does not enter the detection prism 10.

15 Bij de bekende focusseringsdetectie-inrichting met een cylindrische lens moet een fijne vlek worden gevormd en het midden van een lichtdetector dat in vier secties is verdeeld, moet worden opgelijnd met de fijne vlek. In afwijking daarvan is zulk een omslachtige instelling volgens de uit-20 vinding niet nodig. Aangezien voorts de lichtbundel niet noodzakelijkerwijze moet worden vernauwd, maar op de detector kan invallen als een lichtflux met een grote diameter, kan een optisch oplijnen en instellen zeer gemakkelijk worden uitgevoerd. Aangezien bovendien het optische stelsel 25 niet behoeft te worden ingesteld ten opzichte van twee orthogonale assen, kunnen het detectieprisma en de lichtdetector mechanisch ingesteld worden opgenomen in een één geheel vormend lichaam en de samenstelling kan draaibaar worden opgesteld in het vlak van de tekening van de figuren 30 2 en 5· By de inrichting volgens de uitvinding kan aange zien de fijne vlek niet op de detector wordt gevormd, de optische weg worden verkort en aldus kan de gehele inrichting qua afmeting klein worden gemaakt en een licht gewicht hebben. Dit heeft tot gevolg, dat de gehele optische in-35 richting kan worden geïnstalleerd in een twee-dimensionale aandrijf inrichting voor het aandrijven van de objectieflens in een richting evenwijdig aan de objectieflens en in een richting loodrecht op de optische as, alsmede het infor-matiespoor. In zulk een stelsel is het gewenst een zo klein 40 mogelijk objectief, lens te gebruiken. Hiervoor wordt het 800 3 6 59 14 aantal lenselementen van de objectieflens (in de tekening , is de objectieflens duidelijkheidshalve geïllustreerd als een enkelvoudig lenselement, maar in de praktijk bestaat deze uit een aantal lenselementen) verkleind en moet slechts 5 een sferische aberratie in beschouwing worden genomen. Onder zulk een omstandigheid worden bij voorkeur geen buiten de as verlopende lichtstralen gebruikt en een evenwijdige lichtflux moet worden gebruikt. Volgens de uitvinding kan aan zulke eisen op voordelige wijze worden voldaan door 10 detectie van de toestand van infocussering met de evenwijdige lichtflux. Deze maatregel draagt bij aan het in grote mate miniaturiseren van het optische stelsel. Dit kan eveneens worden toegepast op een objectieflens bestaande uit een asferische lens. Bij de hierboven toegelichte uit-15 voeringsvormen is het optische stelsel voorts zodanig ingericht, dat de groeven van het spiraalvormige of concentrische informatiespoor van het registratiemedium worden bewogen in het vlak van de tekeningen, loodrecht waarop het reflectieoppervlak van het detectieprisma is geörien-20 teerd. Zelfs indien de lichtvlek door het spoor heendringt en. een variatie in lichtdistributie tot stand brengt, wordt het focusseringsfoutsignaal in het geheel niet nadelig beïnvloed, omdat de variatie van lichtdistributie verschijnt in de richting loodrecht op het vlak van de tekeningen en 25 ’ zulk een variatie in het verschilsignaal wordt geëlimineerd.In the prior art cylindrical lens focus detecting device, a fine spot must be formed and the center of a light detector divided into four sections must be aligned with the fine spot. In deviation therefrom, such a cumbersome adjustment according to the invention is not necessary. Furthermore, since the light beam need not necessarily be narrowed, but the detector can incident as a large diameter light flux, optical alignment and adjustment can be performed very easily. In addition, since the optical system 25 does not need to be adjusted relative to two orthogonal axes, the detection prism and the light detector can be mechanically incorporated into a unitary body and the assembly can be rotatably disposed in the plane of the drawing of the figures. 2 and 5 By the device according to the invention, since the fine spot is not formed on the detector, the optical path can be shortened and thus the whole device can be made small in size and light in weight. As a result, the entire optical direction can be installed in a two-dimensional driving device for driving the objective lens in a direction parallel to the objective lens and in a direction perpendicular to the optical axis, as well as the information. matiespoor. In such a system it is desirable to use as small an objective lens as possible. For this purpose, the 800 3 6 59 14 number of lens elements of the objective lens (in the drawing, the objective lens is illustrated as a single lens element for clarity, but in practice it consists of a number of lens elements) and only 5 spherical aberration should be considered taken. Under such a condition, off-axis light rays are preferably not used and parallel light flux is to be used. According to the invention, such requirements can be met in an advantageous manner by detecting the state of infusion with the parallel light flux. This measure contributes to a large miniaturization of the optical system. This can also be applied to an objective lens consisting of an aspherical lens. In the embodiments explained above, the optical system is further arranged such that the grooves of the spiral or concentric information track of the recording medium are moved in the plane of the drawings, perpendicular to which the reflection surface of the detection prism is oriented. Even if the light spot penetrates through the track and. effecting a variation in light distribution, the focusing error signal is not affected at all, because the variation of light distribution appears in the direction perpendicular to the plane of the drawings and such variation in the difference signal is eliminated.

Opgemerkt wordt, dat de uitvinding niet is beperkt tot de hierboven toegelichte uitvoeringsvormen, maar op diverse wijzen kan worden gemodificeerd. Bijvoorbeeld valt 30 bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 S-gepolariseerd licht in op het reflectieoppervlak 11 van het detectieprisma 10, maar ook P-gepolariseerd licht kan op het reflectieoppervlak 11 invallen door het inbrengen van een element 20 met een rotatiepolarisatie van 90°, zoals in figuur 6 35 is getoond. In dit geval verandert de intensiteit van gereflecteerd licht extreem abrupt nabij de kritische hoek en aldus kan de gevoeligheid van de fucusseringsfoutdetectie verder worden vergroot. üet is eveneens mogellk het P-ge-polariseerde licht zonder het rotatie-polarisatie-element 40 20 te verkrijgen. Bijvoorbeeld kan het detectieprisma 10 over 800 3 6 59 15 90° worden verdraaid om de invalas OP^ in figuur 2 ten opzichte van het polarisatieprisma 3, of kan het door het polarisatieprisma 3 doorgelaten licht het detectieprisma 10 hinnenkomen zoals getoond is in figuur 7· In liet laatste 5 geval wordt het invallende licht uit een laserlichtbron 1 gereflecteerd door het polarisatieprisma 3· Teneinde de detectiegevoeligheid nog verder te vergroten kan de licht-flux worden ingebracht in een langgerekt detectieprisma 10' getoond in figuur 8, en kan verscheidene malen worden 10 gereflecteerd in het detectieprisma 10’. Bij deze uitvoeringsvorm wordt de hoeveelheid licht die door de prisma-oppervlakken 11' totaal worden gereflecteerd, in het geheel niet gewijzigd, echter wordt de hoeveelheid licht die door de reflectieoppervlakken 11' worden gereflecteerd, vergroot 15 met een macht van de reflectietijden. Derhalve kan de gevoeligheid met de macht van de reflectietijden worden verhoogd. Bij een in figuur 9 getoonde uitvoeringsvorm kunnen voorts de posities van een polarisatieprisma 3 en een detectieprisma 10 worden verwisseld. Bij deze uitvoeringsvorm 20 wordt een lichtbundel uitgezonden door een lichtbron 1, door het polarisatieprisma 3 gereflecteerd en valt in op het detectieprisma 10 als een S-gepolariseerde bundel. Aangezien een reflectieoppervlak 11 van het detectieprisma 10 ten opzichte van de invallende lichtbundel onder een 25 kritische hoek is ingesteld, valt de lichtbundel op een plaat 4 van een kwart golflengte en een objectieflens 5 zonder lichtverlies. De door een voorwerp 6 gereflecteerde lichtbundel passeert door de objectieflens 5 en de plaat 4 van een kwart golflengte en valt in°Set detectieprisma 30 10 als een P-gepolariseerde lichtbundel. Derhalve is de detectiegevoeligheid voor de focusseringsfout extreem hoger gemaakt. Yoorts kunnen de werkwijze voor focusserings-detectie getoond in de figuren 6 tot en met 9 op doelmatige wijze worden toegepast op *de uitvoeringsvorm getoond in 35 figuur 5· Bij de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm heeft eenvoudigheidshalve het detectieprisma een brekingsindex van ψ2~, maar kan elke gewenste brekingsindex hebben voor zover het reflectieoppervlak is ingesteld onder of nabij de kritische hoek. Yoorts wordt bij dë hierboven toege-40 lichte uitvoeringsvormen gebruik gemaakt van gepolariseerd 16 licht, maar volgens de uitvinding kan niet-gepolariseerd - licht eveneens worden gebruikt. Bij de in figuur 5 getoonde uitvoeringsvorm is het voldoende dat het reflectieoppervlak 11 van het detectieprisma ten opzichte van een enkele 5 lichtstraal uit de lichtflux die op het oppervlak 11 invalt, wordt ingesteld onder een hoek die gelijk is aan de * kritische hoek of enigszins kleiner is dan de kritische hoek. Derhalve kan hetzij een divergerende of convergerende lichtbundel worden toegepast in plaats van de evenwijdige 10 lichtbundel. Voorts kan het polarisatieprisma 3 worden vervangen door een halve spiegel. Voorts wordt opgemerkt, dat de uitvinding niet is beperkt tot de hierboven toegelichte optische uitleesinrichting voor een beeldschijf, maar eveneens kan worden toegepast voor focusseringsde-15 tectie in diverse optische instrumenten.It is noted that the invention is not limited to the embodiments explained above, but can be modified in various ways. For example, in the embodiment of Figure 2, S-polarized light is incident on the reflection surface 11 of the detection prism 10, but P-polarized light can also incident on the reflection surface 11 by inserting an element 20 with a rotation polarization of 90 °, such as in Figure 6 35 is shown. In this case, the reflected light intensity changes extremely abruptly near the critical angle and thus the sensitivity of the focus error detection can be further increased. It is also possible to obtain the P-polarized light without the rotation-polarizing element 40. For example, the detection prism 10 can be rotated by 800 3 6 59 15 90 ° about the incidence axis OP ^ in Figure 2 relative to the polarization prism 3, or the light transmitted through the polarization prism 3 can enter the detection prism 10 as shown in Figure 7 In the latter case, the incident light from a laser light source 1 is reflected by the polarization prism 3 · In order to further increase the detection sensitivity, the light flux can be introduced into an elongated detection prism 10 'shown in Figure 8, and can be repeated several times. reflected in the detection prism 10 '. In this embodiment, the amount of light reflected from the prism surfaces 11 'totally is not changed at all, however, the amount of light reflected from the reflection surfaces 11' is increased by a power of the reflection times. Therefore, the sensitivity can be increased with the power of the reflection times. In an embodiment shown in figure 9, the positions of a polarization prism 3 and a detection prism 10 can further be exchanged. In this embodiment 20, a light beam is emitted from a light source 1, reflected by the polarization prism 3, and incident on the detection prism 10 as an S-polarized beam. Since a reflection surface 11 of the detection prism 10 is set at a critical angle relative to the incident light beam, the light beam falls on a plate 4 of a quarter wavelength and an objective lens 5 without loss of light. The light beam reflected by an object 6 passes through the objective lens 5 and the quarter-wavelength plate 4 and falls into Set detection prism 10 as a P-polarized light beam. Therefore, the detection sensitivity for the focusing error has been made extremely higher. Yes, the focus detection method shown in Figures 6 to 9 can be effectively applied to the embodiment shown in Figure 5. In the embodiment shown in the drawings, for the sake of simplicity, the detection prism has a refractive index of ψ2 ~, but can have any desired refractive index as long as the reflection surface is set at or near the critical angle. The above-described light embodiments use polarized 16 light, but according to the invention non-polarized light can also be used. In the embodiment shown in Figure 5, it is sufficient that the reflection surface 11 of the detection prism is adjusted relative to a single light beam from the light flux incident on the surface 11 at an angle equal to the * critical angle or slightly smaller is then the critical angle. Therefore, either a diverging or converging light beam can be used instead of the parallel light beam. Furthermore, the polarization prism 3 can be replaced by a half mirror. It is further noted that the invention is not limited to the above-described image disc optical reader, but can also be used for focus detection in various optical instruments.

Bij. een optische reproductie-inrichting voor het reproduceren van informatie uit een registratiemedium, zoals een beeldschijf, is het niet slechts noodzakelijk een focus-seringsbesturing uit te voeren om een lichtbundel op de 20 schijf te focusseren, maar ook een sporingbesturing uit te voeren om nauwkeurig een informatiespoor af te tasten of te volgen. Aangezien de evenwijdige lichtflux of nagenoeg evenwijdige lichtflux bij de hierboven toegelichte uitvoeringsvormen invalt op de lichtdetector, kunnen drie bun-25 dels voor de werkwijze met drie bundels voor het afleiden van het sporingsfoutsignaal niet afzonderlijk worden gevormd, echter kan de sporingsfout worden gedetecteerd door andere methoden, zoals een slingermethode waarbij een enkele lichtvlek in trilling wordt gebracht over het informatiespoor.Bee. an optical reproducing device for reproducing information from a recording medium, such as an image disc, it is necessary not only to perform a focus-lilac control to focus a light beam on the disk, but also to perform a tracking control to accurately scan or follow the information track. Since the parallel light flux or substantially parallel light flux incident on the light detector in the above embodiments, three beams for the three beam method of deriving the tracking error signal cannot be formed separately, however, the tracking error can be detected by other methods , such as a pendulum method in which a single light spot is vibrated across the information track.

50 Derhalve is de ontwerpvrijheid enigszins beperkt.50 Therefore, the design freedom is somewhat limited.

Volgens een ander aspect van de uitvinding kan dit probleem op doelmatige wijze worden opgelost, terwijl de diverse voordelen van de hierboven toegelichte uitvoeringsvormen nog steeds kunnen worden verkregen zoals zij zijn.According to another aspect of the invention, this problem can be effectively solved, while the various advantages of the embodiments explained above can still be obtained as they are.

35 Hiervoor valt volgens de uitvinding de lichtflux die door het voorwerp, dat wil zeggen de schijf, wordt gereflecteerd, in als een convergerende lichtflux op het reflectieoppervlak dat hoofdzakelijk is ingesteld onder de kritische hoek ten opzichte van een centrale lichtstraal in de in-40 vallende lichtflux en de lichtdetector is wezenlijk opge- 8003659 17 steld in een brandpunt van de convergerende lichtflux gereflecteerd door het reflectieoppervlak, welke detector tenminste twee licht-opnemende gebieden heeft, die zijn verdeeld langs een grensvlak waarin een optische as ligt 5 en dat loodrecht staat op een vlak van inval voor het reflectieoppervlak·For this, according to the invention, the light flux reflected by the object, ie the disc, falls as a converging light flux on the reflection surface which is mainly set at the critical angle with respect to a central light beam in the incident-40 light flux and the light detector is disposed essentially 8003659 17 in a focus of the converging light flux reflected by the reflection surface, which detector has at least two light-receiving regions distributed along an interface in which an optical axis lies 5 and is perpendicular to a plane of incidence for the reflection surface

Figuur 10 toont een schematisch aanzicht van een optische reproductie-inrichting omvattende een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding voor het de-Ίθ tecteren van de focusserings- en sporingsfout. Een laser-lichtbron 21 zendt een lichtbundel uit, die lineair is gepolariseerd in een vlak loodrecht op het vlak van de tekening. De lichtbundel uitgezonden door de lichtbron 21 is in zekere mate gedivergeerd door een lens 22 en valt in 15 op een polarisatieprisma 23 met een polarisatieoppervlak 23A. De divergerende lichtbundel wordt gereflecteerd door het polarisatieoppervlak 23A en wordt gericht via een plaat 24 van een kwart golflengte naar een objactieflens 25. De lens 25 convergeert de lichtbundel en projecteert 20 een lichtvlek op een registratiemedium 26, zoals een beeld-schijf. ^et door de schijf 26 gereflecteerde licht wordt weer geconvergeerd door de objectieflens 25 en valt in op het polarisatieprisma 23 "via de plaat 24 van een kwart golflengte. Aangezien het licht twee maal door de plaat 24 25 wordt doorgelaten, is de polarisatierichting van het licht met 90° gedraaid en het licht dat op het polarisatieoppervlak 23A invalt, wordt in een vlak gepolariseerd dat evenwijdig verloopt aan het vlak van de tekening en wordt aldus doorgelaten door het polarisatieoppervlak 23A. Zoals in 30 figuur 10 is getoond is op het polarisatieprisma 23 een detectieprisma 27 met een reflectieoppervlak 27A aangebracht. Het reflectieoppervlak 27A is hoofdzakelijk onder een kritische hoek ten opzichte van een centrale lichtstraal van de invallende lichtflux ingesteld. In deze uitvoeringsvorm 35 valt de gehele lichtflux die door het polarisatieprisma 23 wordt doorgelaten, in op het prisma 27, zodat de centrale lichtstraal ligt langs een optische invalas 0P^. Derhalve is het reflectieoppervlak 27A wezenlijk opgesteld onder de kritische hoek ten opzichte van de optische as 0P^. 40 Bij deze constructie vallen alle lichtstralen van een licht- 8003659 18 flux, die aan de linkerzijde van een grensvlak liggen, dat de optische as OP^ bevat en loodrecht staat op een vlak van inval, in op het reflectieoppervlak 27 A onder invalhoeken die groter zijn dan de kritische hoek en aldus worden 5 de lichtstralen totaal gereflecteerd door dit oppervlak 27A. Anderzijds vallen alle lichtstralen van een lichtflux die aan de rechterzijde van het grensvlak liggen, in op het reflectieoppervlak 27A onder hoeken die kleiner zijn dan de kritische hoek en aldus worden deze lichtstralen nage-10 ' noeg doorgelaten door het reflectieoppervlak 27A. Bij de betreffende uitvoeringsvorm wordt bij voorkeur de hoeveelheid van het gereflecteerde liöht dat zich aan de rechter zijde van het grensvlak bevindt, zoveel mogelijk verlaagd en aldus is een verdere verbetering mogelijk door verhogen van 15 het aantal reflecties in het detectieprisma 10, zoals hierboven aan de hand van figuur 8 is toegelicht. Een lichtdetector 28 met twee licht-opnemende gebieden 28A en 28B is zodanig opgesteld, dat daardoor de lichtflux wordt ontvangen, die door het reflectieoppervlak 27A wordt gereflec-20 teerd. De gebieden 28A en 28B zijn onderverdeeld langs een vlak dat loodrecht staat op het vlak van inval en een uitgaande optische as OP^ omvat.Figure 10 shows a schematic view of an optical reproduction device comprising an embodiment of the device according to the invention for detecting the focusing and tracking error. A laser light source 21 emits a light beam that is linearly polarized in a plane perpendicular to the plane of the drawing. The light beam emitted from the light source 21 is diverged to some extent by a lens 22 and incident on a polarization prism 23 with a polarization surface 23A. The diverging light beam is reflected by the polarization surface 23A and is directed through a quarter-wavelength plate 24 to an objective lens 25. The lens 25 converges the light beam and projects a light spot onto a recording medium 26, such as an image disc. The light reflected from the disk 26 is again converged by the objective lens 25 and is incident on the polarization prism 23 "through the quarter wavelength plate 24. Since the light is transmitted twice through the plate 24, the polarization direction of the light rotated by 90 ° and the light incident on the polarization surface 23A is polarized in a plane parallel to the plane of the drawing and thus transmitted through the polarization surface 23A As shown in Figure 10 on the polarization prism 23 a detection prism 27 having a reflection surface 27A, the reflection surface 27A is set substantially at a critical angle to a central light beam of the incident light flux In this embodiment, the entire light flux transmitted through the polarization prism 23 is incident on the prism 27, so that the central light beam lies along an optical incident axis 0P1. Therefore, it is reflective surface 27A is disposed substantially at the critical angle to the optical axis 0P1. 40 In this construction, all light rays of a light 8003659 18 flux, which lie on the left side of an interface, which contains the optical axis OP ^ and is perpendicular to an incident plane, are incident on the reflection surface 27 A at incident angles that are greater are then the critical angle and thus the light rays are totally reflected by this surface 27A. On the other hand, all light rays of a light flux that are on the right side of the interface are incident on the reflection surface 27A at angles smaller than the critical angle and thus these light rays are substantially transmitted through the reflection surface 27A. In the particular embodiment, preferably, the amount of the reflected light located on the right side of the interface is reduced as much as possible and thus further improvement is possible by increasing the number of reflections in the detection prism 10, as above illustrated in Figure 8. A light detector 28 with two light receiving areas 28A and 28B is arranged to receive the light flux reflected from the reflection surface 27A. Areas 28A and 28B are divided along a plane perpendicular to the incident plane and including an output optical axis OP1.

Thans zal de werking van de inrichting volgens figuur 10 worden toegelicht aan de hand van de figuren 11A tot 25 en met 11C. Piguur 11A toont een toestand in focussering, die behoort bij een optische weg aangegeven door getrokken lijnen in figuur 10. Wanneer de lichtvlek op juiste wijze op het registratiemedium 26 is gefocusseerd, wordt een beeld van de lichtvlek op de detectorgebieden 28A en 28B gevormd. 30 Aangezien de grens van deze gebieden 28A en 28B op de optische as 0Pr liggen, vallen zoals hierboven is beschreven hoofdzakelijk dezelfde hoeveelheden lichtfluxen in op de gebieden 28A en 28B die wezenlijk dezelfde uitgangssignalen leveren. Wanneer een verschil tussen deze uitgangssignalen 35 door een differentiaalversterker 29 wordt gevormd, verschijnt derhalve een uitgangssignaal nul op een uitgangs-klem 30. In deze toestand kan de inrichting vaststellen dat de toestand van infocussering is bereikt.The operation of the device according to figure 10 will now be explained with reference to figures 11A to 25 and 11C inclusive. Pigure 11A shows a state in focus associated with an optical path indicated by solid lines in Figure 10. When the light spot is properly focused on the recording medium 26, an image of the light spot on the detector areas 28A and 28B is formed. Since the boundary of these regions 28A and 28B are on the optical axis 0Pr, as described above, substantially the same amounts of light fluxes incident on the regions 28A and 28B which provide substantially the same output signals. Therefore, when a difference between these output signals 35 is formed by a differential amplifier 29, an output signal zero appears on an output terminal 30. In this state, the device can determine that the state of infocusing has been reached.

Indien thans de schijf 26 in een richting b afwijkt tot 40 in een positie d, wordt het beeld van de lichtvlek aan de 8003659 19 voorzijde van de lichtdetector 28 gevormd, zoals in figuur 10 met gestippelde lijnen is geïllustreerd. Derhalve valt een grote hoeveelheid licht in op het detectorgehied 28A, maar een zeer kleine hoeveelheid licht die zich bevindt 5 aan de rechter zijde van de optische invalas OP^ en die wordt gereflecteerd door het reflectieoppervlak 27A, in op het detectorgebied 28B. Aldus heeft het focusserings-foutsignaal uit de differentiaalversterker 29 een grote amplitude met een positie polariteit.At present, if the disk 26 deviates in a direction b to 40 in a position d, the image of the light spot on the front of the light detector 28 8003659 19 is formed, as illustrated in dotted lines in Figure 10. Therefore, a large amount of light enters the detector area 28A, but a very small amount of light located on the right side of the optical incidence axis OP1 and reflected by the reflection surface 27A enters the detector area 28B. Thus, the focus error signal from the differential amplifier 29 has a large amplitude with a position polarity.

10 Anderzijds wordt indien de schijf 26 in een richting a tot in de positie e in figuur 10 afwijkt, het beeld van de lichtvlek achter de detector 28 gevormd, zoals gestippeld is getoond. In dit geval valt een grote hoeveelheid licht in op het gebied 28B, maar ontvangt het gebied 28A slechts 15 een verwaarloosbare kleine hoeveelheid licht. Derhalve verschijnt op de uitgangsklem 30 het focusseringsfoutsig-naal met een grote amplitude en met een negatieve polariteit.On the other hand, if the disk 26 deviates in a direction a to the position e in Figure 10, the image of the light spot behind the detector 28 is formed, as shown in dotted lines. In this case, a large amount of light enters the area 28B, but the area 28A receives only a negligibly small amount of light. Therefore, the output terminal 30 shows the focus error signal with a large amplitude and a negative polarity.

Op deze wijze 'kan het focusseringsf out signaal van de 20 objectieflens 25 met betrekking tot het registratiemedium 26 worden opgewekt met een zeer hoge gevoeligheid. Dit focusseringsfoutsignaal kan worden toegevoerd aan een servo mechanisme voor het verplaatsen van de objectieflens 25 in de richting van zijn optische as, teneinde steeds de 25 lichtvlek op het registratiemedium 26 te focusseren.In this way, the focus error signal from the objective lens 25 with respect to the recording medium 26 can be generated with a very high sensitivity. This focusing error signal can be applied to a servo mechanism for moving the objective lens 25 in the direction of its optical axis so as to always focus the light spot on the recording medium 26.

Bij deze uitvoeringsvorm worden de uitgangssignalen uit de detectorgebieden 28A en 28B toegevoerd aan een op-telinrichting 31 die op een uitgangsklem 32 een infomna-tiesignaal voortbrengt.In this embodiment, the output signals from the detector regions 28A and 28B are applied to an adder 31 which produces an information signal on an output terminal 32.

30 Voorts is het bij deze uitvoeringsvorm moge lijk om door het in kleine mate in trilling brengen van de lichtvlek over het informatiespoor door het doen trillen van de objectieflens 25, of een reflectiespiegel aangebracht in een optische weg, het sporingsfoutsignaal af te leiden uit het 35 informatiesignaal. Aangezien in dit geval het beeld van de lichtvlek in een richting evenwijdig aan het grensvlak van een detector 28 vibreert, zal het focusseringsfoutsignaal in het geheel niet kunnen worden beïnvloed. Opgemerkt wordt, dat de slingermethode voor het verkrijgen van het 40 sporingsfoutsignaal eveneens kan worden toegepast in de uit- 800 3 6 59 20 * voeringsvormen geïllustreerd in de figuren 2, 5 tot en met 9.Furthermore, in this embodiment, it is possible to derive the tracking error signal from the optical signal by vibrating the light spot over the information track by vibrating the objective lens 25 or a reflection mirror arranged in an optical path. information signal. In this case, since the image of the light spot vibrates in a direction parallel to the interface of a detector 28, the focusing error signal cannot be affected at all. It is noted that the oscillation method for obtaining the tracking error signal can also be used in the embodiments illustrated in Figures 2, 5 to 9.

Figuur 12 toont een variant van de uitvoeringsvorm volgens figuur 10 en soortgelijke elementen zijn aangeduid met 5 dezelfde verwijzing snummers die in figuur 10 zijn gebruikt.Figure 12 shows a variant of the embodiment according to Figure 10 and similar elements are indicated by the same reference numbers used in Figure 10.

Bij deze uitvoeringsvorm is op een reflectieoppervlak 27AIn this embodiment, on a reflection surface is 27A

van een detectieprisma 27 een prisma aangebracht met daar- hecht- tussen een dunne laag van lucht of middel · De prisma's 27 en 33 zijn vervaardigd van optisch materiaal met de-10 zelfde brekingsindex. Voorts is een lichtdetector 34- zodanig ingericht, dat deze een lichtflux kan ontvangen die door het reflectieoppervlak 27A en het prisma 33 wordt doorgelaten. Bij deze uitvoeringsvorm kan het sporings-foutsignaal worden verkregen hetzij volgens de slingermetho-15 de als de methode met drie bundels. In het geval van de slingermethode kan de detector 34- een enkel licht-opnemend gebied hebben, maar in het geval van de methode met drie bundels moet de detector 34- twee opneemgebieden hebben, die twee beelden van lichtbundels kunnen ontvangen, die op een 20 onderlinge afstand liggen in de breedterichting van het informatiespoor, en het sporingsfoutsignaal kan worden afgeleid als een verschil tussen uitgangssignalen van deze twee licht-opnemende gebieden van de detector 34-.of a detection prism 27 a prism arranged with a thin layer of air or medium therebetween. The prisms 27 and 33 are made of optical material with the same refractive index. Furthermore, a light detector 34- is arranged to receive a light flux transmitted through the reflection surface 27A and the prism 33. In this embodiment, the tracking error signal can be obtained either according to the pendulum method as the three-beam method. In the case of the wobble method, the detector 34- can have a single light-receiving area, but in the case of the three-beam method, the detector 34- must have two recording areas, which can receive two images of light beams, which can be are spaced in the width direction of the information track, and the tracking error signal can be derived as a difference between output signals from these two light recording areas of the detector 34-.

Figuur 13 toont nog een andere uitvoeringsvorm van de 25 optische reproductie-inrichting, waarbij gebruik wordt gemaakt van de methode met drie bundels voor het verkrijgen van het sporingsfoutsignaal.Figure 13 shows yet another embodiment of the optical reproducing apparatus using the three-beam method to obtain the tracking error signal.

In figuur 13 zijn soortgelijke elementen van dezelfde verwijzingsnummers voorzien als in figuur 10. teneinde drie 30 bundels op te wekken wordt het licht dat door een lichtbron 21 wordt uitgezonden, gericht door een buigingsrooster 37 aangebracht in een evenwijdige lichtflux tussen de lenzen 35 en 36. De stralen van de orde 0 en van de orde +1, die uit het rooster 37 treden, worden gebruikt als de 35 drie bundels en worden geprojecteerd op een beeldschijf 26 als drie lichtvlekken door middel van een polarisatieprisma 23, een plaat 24 van een kwart golflengte en een objectief-lens 25. De door de schijf 26 gereflecteerde lichtbundels worden geconvergeerd door de objectieflens 25 en vallen in 40 op een lichtdetector 38 via de plaat 24 van een kwart 80036 59 21 golflengte, liet polarisatieprisma 23 en een detectieprisma 27 met een reflectieoppervlak 27A. Bij deze uitvoeringsvorm is eveneens het reflectieoppervlak 27A zodanig ingesteld, dat slechts helften van de lichtfluxen aan een 5 zijde van een grensvlak dat een optische invalas OP^ "bevat, invallen op de detector 38.In Figure 13, similar elements are given the same reference numerals as in Figure 10. In order to generate three beams, the light emitted from a light source 21 is directed through a diffraction grating 37 in a parallel light flux between the lenses 35 and 36. The rays of order 0 and of order +1, which exit from the grating 37, are used as the three beams and are projected on an image disk 26 as three spots of light by means of a polarization prism 23, a plate 24 of a quarter wavelength and an objective lens 25. The light beams reflected by the disk 26 are converged by the objective lens 25 and incident on a light detector 38 via the plate 24 of a quarter 80036 59 21 wavelength, polarization prism 23 and a detection prism 27 having a reflection surface 27A. In this embodiment, the reflection surface 27A is also adjusted such that only halves of the light fluxes on one side of an interface containing an optical incident axis OP2 "" incident on the detector 38.

Thans zal de werking van de inrichting worden toegelicht aan de hand van de figuren 14A tot en met 140. Zoals in figuur 14A is getoond, omvat de lichtdetector 38 vier 10 licht-opnemende gebieden 38A tot en met 38D. De centrale bundel valt in op de gebieden 38A en 38B, die zijn verdeeld in een richting van het informatiespoor, terwijl de linker en rechter bundels invallen op de gebieden 380 respectievelijk 38D, welke gebieden zijn verdeeld in de breedterich-13 ting van het informatiespoor.The operation of the device will now be elucidated with reference to Figures 14A to 140. As shown in Figure 14A, the light detector 38 comprises four light recording areas 38A to 38D. The central beam is incident on regions 38A and 38B which are distributed in one direction of the information track, while the left and right beams incident on regions 380 and 38D, respectively, which regions are divided in the width direction of the information track.

Figuur 14A toont een juiste toestand, waarbij noch een focusseringsfout noch een sporingsfout bestaat. In zulk een toestand verschijnt geen focusseringsfoutsignaal op een uitgang van de differentiaalversterker 39, die een verschil 20 opwekt tussen uitgangssignalen van de detectorgebieden 38A en 38B. Het informatiesignaal kan worden opgewekt door een optelinrichting 40 die de som van de uitgangssignalen van deze gebieden 38A en 38B vormt. Toorts levert een differentiaalversterker 41, die een verschil opwekt tussen uit-25 gangssignalen van de detectorgebieden 380 en 38D, geen sporingsfoutsignaal.Figure 14A shows a correct state where neither a focusing error nor a tracking error exists. In such a state, no focusing error signal appears on an output of the differential amplifier 39, which generates a difference between output signals of the detector regions 38A and 38B. The information signal can be generated by an adder 40 which forms the sum of the output signals of these regions 38A and 38B. Torch provides a differential amplifier 41, which generates a difference between output signals from detector areas 380 and 38D, no tracking error signal.

Wanneer de beeldschijf 26 in de richting b in figuur 13 afwijkt en de lichtvlekken in breedterichting van het informatiespoor afwijken, levert de differentiaalversterker 30 39 een positief focusseringsfoutsignaal en de differentiaal versterker 41 wekt een negatief sporingsfoutsignaal op zoals getoond is in figuur 14B.When the image disk 26 deviates in direction b in Figure 13 and the light spots deviate in width direction from the information track, differential amplifier 30 39 produces a positive focusing error signal and differential amplifier 41 generates a negative tracking error signal as shown in Figure 14B.

Wanneer de beeldschijf 26 in de tegengestelde richting a afwijkt en de vlekken in de tegengestelde richting aan 35 die van figuur 14B afwijken, levert de differentiaalversterker 39 een negatief focusseringsfoutsignaal op en de differentiaalversterker 41 een positief gporingsfoutsignaal, zoals in figuur 140 is geïllustreerd. Op deze wijze kunnen het focusseringsfoutsignaal, het sporingsfoutsignaal en 40 'het informatiesignaal op effectieve wijze worden afgeleid 8003659 22 met een zeer hoge gevoeligheid.When the image disk 26 deviates in the opposite direction a and the spots in the opposite direction 35 deviate from Figure 14B, the differential amplifier 39 produces a negative focusing error signal and the differential amplifier 41 a positive tracking error signal, as illustrated in Figure 140. In this way, the focus error signal, the tracking error signal and 40 'the information signal can be effectively derived 8003659 22 with a very high sensitivity.

Figuur 15 illustreert nog een andere uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectieinrichting volgens de uitvinding .Figure 15 illustrates yet another embodiment of the focus detection device according to the invention.

5 Bij deze uitvoeringsvorm is een collimatorlens 51 aan gebracht tussen een polarisatieprisma 3 en een objectief-lens 5, zodat een evenwijdige lichtflux invalt op de objectief lens 5· Aldus passeert een door de schijf 6 gereflecteerde lichtbundel het polarisatieprisma 3 als een conver-10 gerende lichtbundel. De convergerende lichtbundel die het polarisatieprisma 3 verlaat, wordt daarna omgezet in een evenwijdige bundel door middel van een concave lens 52 en de evenwijdige bundel wordt gericht op een detectieprisma 10 en een lichtdetector 12. In het algemeen verdient het 15 de voorkeur een grote werkafstand van de objectiefelens 5 toe te passen. Hiervoor moet de nummerieke opening van de objectieflens 5 groot zijn en dit heeft tot gevolg, dat de evenwijdige lichtbundel die de objectieflens 5 verlaat, een grote diameter kan hebben. Indien aldus de combinatie van 20 de collimatorlens 51 en de concave lens 52 wordt weggelaten, zal de evenwijdige lichtbundel met de grote diameter invallen op het detectieprisma 10 en de detector 12. Derhalve zouden deze elementen 10 en 12 grote afmetingen hebben.In this embodiment, a collimator lens 51 is disposed between a polarization prism 3 and an objective lens 5, so that a parallel light flux is incident on the objective lens 5. Thus, a light beam reflected by the disc 6 passes the polarization prism 3 as a converging beam of light. The converging light beam leaving the polarization prism 3 is then converted into a parallel beam by means of a concave lens 52 and the parallel beam is focused on a detection prism 10 and a light detector 12. Generally, it is preferable to have a large working distance of apply the objective lens 5. For this, the numerical aperture of the objective lens 5 must be large and this has the consequence that the parallel light beam leaving the objective lens 5 can have a large diameter. Thus, if the combination of the collimator lens 51 and the concave lens 52 is omitted, the large diameter parallel light beam will incident on the detection prism 10 and the detector 12. Therefore, these elements 10 and 12 would be large in size.

In afwijking daarvan kunnen bij de uitvoeringsvorm volgens 25 figuur 15 aangezien de combinatie van de cillimatorlens 51 en de concave lens 52 de evenwijdige lichtbundel van kleinere diameter voortbrengt, het detectieprisma 10 en de detector 12 van een kleine afmeting zijn.In deviation therefrom, in the embodiment of Figure 15, since the combination of the barrel lens 51 and the concave lens 52 produces the smaller diameter parallel light beam, the detection prism 10 and the detector 12 may be of a small size.

Figuur 16 toont nog een andere uitvoeringsvorm van de 30 focusseringsdetectie inrichting volgens de uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm is een convexe lens 53 aangebracht tussen een lichtbron 1 en een polarisatieprisma 3 en een concave lens 54- is ingevoegd tussen het polarisatieprisma 3 en een detectieprisma 10. -½. deze constructie valt een 35 divergerende lichtbundel in op de objectieflens 5 van het polarisatieprisma 3 ai en een convergerende lichtbundel valt in op de concave lens 54- en wordt omgezet in een evenwijdige lichtbundel. Op deze wijze kan wezenlijk hetzelfde voordeel van de uitvoeringsvorm van figuur 15 worden be- 4-0 reikt.Figure 16 shows yet another embodiment of the focus detection device according to the invention. In this embodiment, a convex lens 53 is disposed between a light source 1 and a polarization prism 3 and a concave lens 54- is inserted between the polarization prism 3 and a detection prism 10. -½. this construction incurs a diverging light beam on the objective lens 5 of the polarization prism 3 ai and a converging light beam incident on the concave lens 54- and is converted into a parallel light beam. In this way, substantially the same advantage of the embodiment of Figure 15 can be achieved 4-0.

800 3659 23800 3659 23

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven toegelichte uitvoeringsvormen, maar binnen het kader van de uitvinding zijn diverse varianten moge lijk.The invention is not limited to the above-described embodiments, but various variants are possible within the scope of the invention.

800 3 6 59800 3 6 59

Claims

Method for detecting a focusing error of an objective lens with respect to an object on which a light spot is to be formed by means of said objective lens, characterized by focusing light emitted from a light source to the object, the supplying at least a portion of a light flux reflected by the object to an optical member comprising a reflection surface 10 to be adjusted substantially at a critical angle to a light beam in the reflected light flux at an infusion state; and detecting a variation of light distribution of the light flux reflected from the reflection surface, or a variation in the sizes of the reflected light flux and a light flux transmitted through the reflection surface, to generate the focus error signal.

2. A method according to claim 1, characterized in that a light flux reflected from the reflection surface lies on one side of an interface comprising said light beam and which is perpendicular to an incident plane, and a light flux which is reflected by the reflection surface and located on the other side of the interface are received separately.

3. Method according to claim 1, characterized in that a light reflected by the reflection surface and a light flux transmitted through the reflection surface are received separately.

4. A method according to claim 2, characterized in that the light flux reflected by the object incident on the reflection surface as a parallel light flux in the state of infocusing and in that the reflection surface is set substantially below the. critical angle with respect to a central light beam running along an optical axis.

5. A method according to claim 1, characterized in that the light flux reflected by the object is incident on the reflection surface as a diverging light flux in the state of infusion.

6. A method according to claim 1, characterized in that the light flux reflected by the object is incident on the reflection surface as a converging light flux in the state of infocusing.

7. A method according to claim 1, characterized in that the light flux incident on the reflection surface is an F-polarized light flux.

8. Method according to claim 1, characterized in that the light flux reflected by the object is reflected several times by the reflection surface.

9. Device for detecting a focusing error of an objective lens with respect to an object on which a light beam emitted by a light source is to be focused as a light spot by said objective lens, characterized by a beam splitting element arranged between the light source and the objective lens for directing the light beam emitted by the light source to the objective lens and for directing a light flux reflected by the object in a direction different from the direction to the light source; a detection prism arranged to receive at least a portion of the light flux reflected by the object and comprising a reflection surface which is set substantially at a critical angle to a light beam of the reflected light flux incident on the reflection surface; a light detecting means having at least two light receiving regions for receiving a light flux reflected from the reflection surface, or light fluxes reflected by and transmitted through the reflection surface to generate respective output signals, which are the magnitudes of light fluxes proposals that fill in the light-absorbing areas; and a circuit for receiving the output signals from the light detecting means to form a difference signal as a focus error signal.

Device according to claim 9i, characterized in that the light-absorbing regions are arranged for separately recording a light flux that is reflected by the reflection surface and which lies on one side of an interface that the optical axis and is perpendicular to a plane of incidence, and a light flux reflected from the reflection surface is on the other side of said interface.

11. Device as claimed in claim 9, characterized in that the light-receiving regions are arranged for separately recording a light flux reflected by the reflection surface and a light flux transmitted through the reflection surface.

12. Device as claimed in claim 9, characterized in that the beam splitting element is formed by a polarization prism and that a polarized light flux is incident on the reflection surface.

Device according to claim 12, characterized in that a half-wavelength plate is arranged between the polarization prism and the objective lens.

14. Device as claimed in claim 12, characterized in that the polarized light flux is a P-polarized light flux.

15. Device according to claim 9, characterized in that a collimator lens is arranged between the light source and the objective lens to allow a parallel light flux to fall on the reflection surface.

16. Device as claimed in claim 15, characterized in that the detection prism is arranged such that the reflection surface is set essentially at the critical angle with respect to a central light beam of the parallel light flux.

Device according to claim 13, characterized in that the detection prism is arranged between the polarization prism and the light detecting means to receive at least a part of the light flux reflected by the polarization prism and the light emitted by the light source , is transmitted through the polarization prism.

18. Device according to claim 13, characterized in that the detection prism is applied between the polarization prism and the light detecting means to absorb at least a part of the light flux transmitted through the polarization prism and that it passes through the polarization prism. light source emitted light is reflected by the polarization prism.

19. Device as claimed in claim 13, characterized in that the detection prism is arranged between the polarization prism and the objective lens, wherein the light emitted by the light source is reflected by the polarization prism and is then totally reflected by the reflection surface, and wherein the the object reflected light flux is reflected by the reflection surface and then passed through the polarization prism.

20. Device as claimed in claim 17, characterized in that an element of 90 ° rotation is arranged between the polarization prism and the detection prism such that the P-polarized light flux falls on the reflection surface.

21. Device according to claim 13, characterized in that the detection prism is arranged between the polarization prism and the objective lens, whereby the light emitted by the light source is transmitted through the polarization prism and is then completely reflected by the reflection surface, and wherein the light flux reflected from the object is reflected by the reflection surface and then by the polarization prism.

22. Device according to claim 9, characterized in that a converging lens is arranged between the light source and the objective lens, so that a diverging light flux is incident on the reflection surface.

23. Device according to claim 9, characterized in that a diverging lens is arranged between the light source and the objective lens, so that a converging light flux is incident on the reflection surface.

24. Device as claimed in claim 9, characterized in that the detection prism has a length 40 such that the light flux is reflected a number of times by the reflection surface.

Device according to claim 17 or 18, characterized in that a collimator lens is arranged between the polarization prism and the objective lens to direct a parallel beam of light onto the objective lens, and in that a concave lens is arranged between the polarization prism and the detection prism. convert incident converging light beam into parallel light beam.

26. Device according to claim 17 or 18, characterized in that a convex lens is arranged between the light source and the polarization prism to direct the converging light beam on the objective lens, and that a concave lens is arranged between the polarization prism and the detection prism to convert the converging incident light beam into the parallel light beam.

27. Device according to claim 9, characterized in that the device further comprises a lens for converging the light flux incident on the reflection surface and in that the two light-absorbing regions of the light detecting means are mainly in a focus of the converging light flux are arranged and distributed along an interface which contains a central light beam of said light flux and is perpendicular to a plane of incidence of the reflection surface, which light-receiving regions the light flux reflected by the reflection surface and / or the light flux transmitted through the reflection surface receive.

28. Device according to claim 27, characterized in that the lens for converging the light flux incident on the reflection surface is formed by a diverging lens arranged in an optical path between the light source and the objective lens.

Device according to claim 27, characterized in that the device further comprises an auxiliary prism with a surface facing the reflection surface with an intermediate thin layer of air or adhesive, which prism is made of a material with the same refractive index as that of the detection prism, 40 wherein the light detecting means further comprises 800 36 59 an auxiliary light detector adapted to record a light flux transmitted through the reflection surface and the auxiliary prism.

30. An apparatus according to claim 9 or 27, characterized in that for detecting a tracking error signal from the objective lens with respect to a recording medium comprising at least one information track, on which the light beam emitted by the light source is to be focused as a light spot The device further comprises a means for vibrating the light spot over the information track, said circuit consisting of an adder for generating a sum signal of the output signals from the light recording areas as an information 15 signal and a circuit for deriving the tracking error signal from the information signal #

31. An apparatus according to claim 27, characterized in that for detecting a tracking error signal from the objective lens with respect to a recording medium comprising at least one information track on which the light beam emitted by the light source is to be focused as a light spot. the device further comprises means for generating three light spots on the information track, the auxiliary light detector receiving the light flux transmitted through the reflection surface and the auxiliary prism consisting of two auxiliary areas for receiving light, which are directed in the direction of the information track are divided, and the circuit consists of a differential amplifier to generate a difference signal between output signals from the two auxiliary areas of the auxiliary light detector as the tracking error signal.

32. An apparatus according to claim 27, 1 and characterized in that for detecting a tracking error signal from the objective lens with respect to a recording medium containing at least one information track, on which the light beam emitted by the light source is to be focused as a light spot, the device further comprises means for generating three light-planes 40 on the information track, the three light spots 8003659 being spaced apart in a direction of the information track, as well as in the width direction of the information track, said light detecting means further includes two light receiving auxiliary areas disposed on respective sides of the first-mentioned light-receiving areas viewed in the direction of the plane along which the first-mentioned light-receiving areas are divided, the circuit consisting of a differential amplifier for generating a difference signal 10 between output signals of the two auxiliary areas, so as to form the tracking error signal. ************** 8003659