JPS608534B2 - 自動焦点合せ光学装置 - Google Patents
自動焦点合せ光学装置Info
- Publication number
- JPS608534B2 JPS608534B2 JP51093999A JP9399976A JPS608534B2 JP S608534 B2 JPS608534 B2 JP S608534B2 JP 51093999 A JP51093999 A JP 51093999A JP 9399976 A JP9399976 A JP 9399976A JP S608534 B2 JPS608534 B2 JP S608534B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- defocus
- objective lens
- spot
- disk
- light
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光源よりの光東を１ぶれ程度のスポットに
集東照射し、被照射物体上に記録された情報を読み取る
光ビデオディスク装置に用いられる自動焦点合せ光学装
置に関する。
集東照射し、被照射物体上に記録された情報を読み取る
光ビデオディスク装置に用いられる自動焦点合せ光学装
置に関する。
情報読み取り装置において、正確に情報を読み取るため
には、集東スポットの焦点位置を正しく被照射物体上に
維持する必要がある。
には、集東スポットの焦点位置を正しく被照射物体上に
維持する必要がある。
例えば、この情報読み取り装置として、光ピデオディス
ク再生装置を例にとれば、従来読み取りスポットの焦点
位置のずれを検出し、正しくスポットをディスク面上に
維持する方式として、特関昭５０−９９５６１、及び特
開昭５０一１０４５３９にあるように、照射スポットの
ディスクからの反射光を光検出面に導く光路に非点収差
光学素子を挿入し、この光検出面における光点の形を検
出して、焦点位置を制御する方式が提案されている。
ク再生装置を例にとれば、従来読み取りスポットの焦点
位置のずれを検出し、正しくスポットをディスク面上に
維持する方式として、特関昭５０−９９５６１、及び特
開昭５０一１０４５３９にあるように、照射スポットの
ディスクからの反射光を光検出面に導く光路に非点収差
光学素子を挿入し、この光検出面における光点の形を検
出して、焦点位置を制御する方式が提案されている。
以下さらに、この方式の原理を第１図と第２図を用いて
説明する。
説明する。
第１図に示す如く、光源１（例えば、レーザ光源）から
出た光東は半透明鏡２（例えば、ハーフプリズム）を通
って、対物レンズ３によって、情報の記録されたディス
ク面（第１図には省略してある）上に１仏の程度のスポ
ット４に絞られる。ディスクからの反射光東は半透明鏡
２によって分けられシリンドリカルレンズ５によって一
方向にだけ集光される。今、光東の中心を示す光軸６，
６′に対して互いに垂直な二軸をとり、それぞれ×軸７
、Ｙ軸８とする。
出た光東は半透明鏡２（例えば、ハーフプリズム）を通
って、対物レンズ３によって、情報の記録されたディス
ク面（第１図には省略してある）上に１仏の程度のスポ
ット４に絞られる。ディスクからの反射光東は半透明鏡
２によって分けられシリンドリカルレンズ５によって一
方向にだけ集光される。今、光東の中心を示す光軸６，
６′に対して互いに垂直な二軸をとり、それぞれ×軸７
、Ｙ軸８とする。
シリンドリカルレンズ５の集光作用のある方向をＹ軸と
すると、ディスク面からの反射光東はシリンドリカルレ
ンズ５の集光作用のあるＹ軸方向にのみ集光され、×軸
方向の光東は対物レンズ３の結像位置Ｂに集光される。
Ｙ軸方向の光東の結像位置Ａはシリンドリカルレンズ５
！こ入射する光東の集光位置Ｂとシリンドリカルレンズ
５の焦点距離ｆによって決まる。以上から位置Ａには×
鍬方向に伸びて〜Ｙ軸方向に縮んだスポット９が形成さ
れ、位置Ｂには逆にＸ軸方向に縮んで、Ｙ軸方向に伸び
たスポットＩＱが形成される。
すると、ディスク面からの反射光東はシリンドリカルレ
ンズ５の集光作用のあるＹ軸方向にのみ集光され、×軸
方向の光東は対物レンズ３の結像位置Ｂに集光される。
Ｙ軸方向の光東の結像位置Ａはシリンドリカルレンズ５
！こ入射する光東の集光位置Ｂとシリンドリカルレンズ
５の焦点距離ｆによって決まる。以上から位置Ａには×
鍬方向に伸びて〜Ｙ軸方向に縮んだスポット９が形成さ
れ、位置Ｂには逆にＸ軸方向に縮んで、Ｙ軸方向に伸び
たスポットＩＱが形成される。
また位置Ａと８の間、ＣにはＸ軸方向、Ｙ軸方向共に等
しい舷りをもつ最少のスポット１１が存在する。このＣ
点に第２図に示す如きＬ受光面が４分割された光検出器
ＩＱＩを、その分割線がＸ−Ｙ平面内で、Ｘ「 Ｙ軸に
４５ｏの角度をなすように配鷹する。
しい舷りをもつ最少のスポット１１が存在する。このＣ
点に第２図に示す如きＬ受光面が４分割された光検出器
ＩＱＩを、その分割線がＸ−Ｙ平面内で、Ｘ「 Ｙ軸に
４５ｏの角度をなすように配鷹する。
スポット年が「ディスク面上にある場合には、光検出器
１８軍上ではＬ各受光面口軍；Ｂ２９ Ｄ３，Ｄ鶴首こ
対して「等しく反射スポット翼８２が当っているが「デ
ィスクの上下振れによって「 スポット鶴がディスク面
上からずれた場合にはもディスクの光軸万向の上下振れ
に対応してもスポット再８３＄ 軍蟹亀のように分布し
も光険母器上でアンバランスな分布になる。これを第２
図に示すように受光面Ｄ母；町蓋の和と８３Ｇ Ｑ母の
和との差をとることによってｔ焦点ずれ量と方向を検出
し「焦点ずれを制御する信号としている。しかし、一般
的にこの方法による焦点ずれ信号検出方式は「通常の光
学系の配置「及びシリンドリカルレンズの選定をすると
逆作動領域があらわれて「実質的な焦点ずれ制御範囲が
非常に狭くなってしまうという問題点があらわれる。
１８軍上ではＬ各受光面口軍；Ｂ２９ Ｄ３，Ｄ鶴首こ
対して「等しく反射スポット翼８２が当っているが「デ
ィスクの上下振れによって「 スポット鶴がディスク面
上からずれた場合にはもディスクの光軸万向の上下振れ
に対応してもスポット再８３＄ 軍蟹亀のように分布し
も光険母器上でアンバランスな分布になる。これを第２
図に示すように受光面Ｄ母；町蓋の和と８３Ｇ Ｑ母の
和との差をとることによってｔ焦点ずれ量と方向を検出
し「焦点ずれを制御する信号としている。しかし、一般
的にこの方法による焦点ずれ信号検出方式は「通常の光
学系の配置「及びシリンドリカルレンズの選定をすると
逆作動領域があらわれて「実質的な焦点ずれ制御範囲が
非常に狭くなってしまうという問題点があらわれる。
代表的な焦点検出特生を第３図に示す。Ｓ′この特性曲
線を見ると「正の焦点ずれ方向（ディスクが対物レンズ
に近づく方向）では制御範囲はｉｏｏムｗ程度とれる。
しかし、負の方向では「焦点ずれが町点より小さければ
制御系によって０点に引き込まれるが、焦点ずれが○点
よりわずかでも大きくなるとＤ点から大きく離れた負の
点に引き込まれてしまう逆作動領域がある。制御範囲と
しては正の方向に１００舷肌程度、負の方向に３０舷肌
程度しかとれない。一般に〜光ビデオ亀ディスク再生装
置における焦点ずれは、Ｐｈｉｌｊｐｓ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ 茂ｖにｗＶｏｌ．３３「１９７３「ＮＯ．７「
ＰＩ９０に述べる如く、最大５００〃のが見込まれる。
線を見ると「正の焦点ずれ方向（ディスクが対物レンズ
に近づく方向）では制御範囲はｉｏｏムｗ程度とれる。
しかし、負の方向では「焦点ずれが町点より小さければ
制御系によって０点に引き込まれるが、焦点ずれが○点
よりわずかでも大きくなるとＤ点から大きく離れた負の
点に引き込まれてしまう逆作動領域がある。制御範囲と
しては正の方向に１００舷肌程度、負の方向に３０舷肌
程度しかとれない。一般に〜光ビデオ亀ディスク再生装
置における焦点ずれは、Ｐｈｉｌｊｐｓ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ 茂ｖにｗＶｏｌ．３３「１９７３「ＮＯ．７「
ＰＩ９０に述べる如く、最大５００〃のが見込まれる。
そこで、焦点ずれ制御範囲としては実用的に３００ぷ肌
程度が必要となる。しかし、通常の光学系の配置を行な
うと、前述の如く負の方向の制御範囲が３０仏肌、正の
方向に１００ぷ仇程度となって上述の条件を流すことが
できない。この場合の対物レンズの前側「後側の焦点距
離は７．２２側「後側焦点面から結像面までの距離は１
７９．４肌、シリンドリカルレンズの設定位置は結像面
から対物レンズ側に４仇帆の距離である。
程度が必要となる。しかし、通常の光学系の配置を行な
うと、前述の如く負の方向の制御範囲が３０仏肌、正の
方向に１００ぷ仇程度となって上述の条件を流すことが
できない。この場合の対物レンズの前側「後側の焦点距
離は７．２２側「後側焦点面から結像面までの距離は１
７９．４肌、シリンドリカルレンズの設定位置は結像面
から対物レンズ側に４仇帆の距離である。
本発明はｔ非点収差光学素子を用いた焦点ずれ検出方式
において、光学系の配置を限定することによって「従来
の問題点を解決し、焦点ずれ制御信号の検出範囲がビデ
オ・ディスクの自動焦点合せ方式として十分な値をもつ
ような光学系の構成を与えるものである。以下〜本発明
の基本概念をまず説明する。
において、光学系の配置を限定することによって「従来
の問題点を解決し、焦点ずれ制御信号の検出範囲がビデ
オ・ディスクの自動焦点合せ方式として十分な値をもつ
ような光学系の構成を与えるものである。以下〜本発明
の基本概念をまず説明する。
従来の問題点で述べた如くｔ焦点ずれ制御信号の検出範
囲は食の焦点ずれ方向では逆作動点ｔＤ点によって限定
されるが、正の焦点ずれ方向（ディスクが対物レンズに
近づく（方向）では逆作動が生じないため「光検出面に
入射する光量がスポットの拡大とともに減少し制御信号
が小さくなることによっても検出範囲が決まっている。
正の焦点ずれ方向では「焦点ずれに対するスポット分布
の変化の大きさが負の焦点ずれ方向のそれより小さい。
よって「 スポット分布が大きくなって、制御信号がづ
・さくなるときの焦点ずれ量はｔ正の焦点ずれ方向の方
が負のそれより大きくなる。このことから「負の検出範
囲を決めている、Ｄ点を焦点ずれ量−１００舷舵程度に
すれば、正も負両焦点ずれ方向合せた検出範囲は３００
山肌程度とることができる。
囲は食の焦点ずれ方向では逆作動点ｔＤ点によって限定
されるが、正の焦点ずれ方向（ディスクが対物レンズに
近づく（方向）では逆作動が生じないため「光検出面に
入射する光量がスポットの拡大とともに減少し制御信号
が小さくなることによっても検出範囲が決まっている。
正の焦点ずれ方向では「焦点ずれに対するスポット分布
の変化の大きさが負の焦点ずれ方向のそれより小さい。
よって「 スポット分布が大きくなって、制御信号がづ
・さくなるときの焦点ずれ量はｔ正の焦点ずれ方向の方
が負のそれより大きくなる。このことから「負の検出範
囲を決めている、Ｄ点を焦点ずれ量−１００舷舵程度に
すれば、正も負両焦点ずれ方向合せた検出範囲は３００
山肌程度とることができる。
次に「逆作動点、Ｄ点が生ずる原因を第４図を用いて述
べる。第亀図は第ｉ図から焦点ずれ検出の光学系を取り
だしたものである。２０は反射光線を示しトＸ麹方向の
光線の振舞いは実線で示し、Ｙ鞠方向の光線の振舞いは
点線２１で示してある。
べる。第亀図は第ｉ図から焦点ずれ検出の光学系を取り
だしたものである。２０は反射光線を示しトＸ麹方向の
光線の振舞いは実線で示し、Ｙ鞠方向の光線の振舞いは
点線２１で示してある。
ディスク上のスポット亀が正しい焦点位置から負の方向
（ディスクから触れる方向）にずれていくとへ対物レン
ズ３の結像位置Ｂは対物レンズに近づくと同時にシリン
ドリカルレンズによる合成結像位置Ａも対物レンズに近
づくが、ＡはＢより対物レンズ側にある。しかし、Ｂが
シリンドリカルレンズのところまで来ると「ＡＩとＢが
−致することによって、光検出面Ｃ上で×藤方向のスポ
ットの分布とＹ軸方向のスポットの分布が同じになり、
よって、第２図を用いて得られる焦点ずれ制御信号は零
となる。さらに、ディスク上のスポット４が対物レンズ
から離れる方向にずれるとＡとＢＩの位置関係が逆転す
る。すなわち、制御信号では符号が逆転する。これが逆
作動の生ずる原因である。さらに、Ｄ点における焦点ず
れ量を幾何光学を用いて求める。
（ディスクから触れる方向）にずれていくとへ対物レン
ズ３の結像位置Ｂは対物レンズに近づくと同時にシリン
ドリカルレンズによる合成結像位置Ａも対物レンズに近
づくが、ＡはＢより対物レンズ側にある。しかし、Ｂが
シリンドリカルレンズのところまで来ると「ＡＩとＢが
−致することによって、光検出面Ｃ上で×藤方向のスポ
ットの分布とＹ軸方向のスポットの分布が同じになり、
よって、第２図を用いて得られる焦点ずれ制御信号は零
となる。さらに、ディスク上のスポット４が対物レンズ
から離れる方向にずれるとＡとＢＩの位置関係が逆転す
る。すなわち、制御信号では符号が逆転する。これが逆
作動の生ずる原因である。さらに、Ｄ点における焦点ず
れ量を幾何光学を用いて求める。
第４図において、対物レンズ３の前側焦点面をＦ、後側
のそれをＦ１、また前側主面をＵ、後側のそれをＵＩと
する。対物レンズ３の前側、後側の焦点距離をそれぞれ
Ｆ、ＦＩとする。ここで以下の符号は慣例に従って光線
の進行方向を（第２図ではＬ右側）正にとる。よってＦ
＜岬１＞０となる。またディスク面上に焦点位置があっ
たときのスポット位置４のＦ（対物レンズ３の前側焦点
面）からの距離をろ（＜０）とすると、ニュートンの結
像式から、点４の結像点Ｂとの間には「Ｚ×（Ｌ，十Ｌ
２）＝Ｆ×ＦＩ……………０１の関係がある。
のそれをＦ１、また前側主面をＵ、後側のそれをＵＩと
する。対物レンズ３の前側、後側の焦点距離をそれぞれ
Ｆ、ＦＩとする。ここで以下の符号は慣例に従って光線
の進行方向を（第２図ではＬ右側）正にとる。よってＦ
＜岬１＞０となる。またディスク面上に焦点位置があっ
たときのスポット位置４のＦ（対物レンズ３の前側焦点
面）からの距離をろ（＜０）とすると、ニュートンの結
像式から、点４の結像点Ｂとの間には「Ｚ×（Ｌ，十Ｌ
２）＝Ｆ×ＦＩ……………０１の関係がある。
但し、対物レンズの本来の結像位置からシリンドリカル
レンズまでの距離をＬ２「Ｆ′（対物レンズ３の後側焦
点面）からシリンドリカルレンズまでの距離をＬとする
。今、逆作動点、Ｄ点はディスクが正しい焦点位置から
△（く０）ずれて、対物レンズの結像位置がシリンドリ
カルレソズまで来た状態であるとする。
レンズまでの距離をＬ２「Ｆ′（対物レンズ３の後側焦
点面）からシリンドリカルレンズまでの距離をＬとする
。今、逆作動点、Ｄ点はディスクが正しい焦点位置から
△（く０）ずれて、対物レンズの結像位置がシリンドリ
カルレソズまで来た状態であるとする。
そのとき、ディスク面によって反射された光線は、第４
図においてはしるから２×△だけずれた点から出て来た
ように見える。ここで再び、ニュートンの結像式を用い
ると、（乙十２×△）×Ｌ，：Ｆ×ＦＩ……………■の
関係が得られる。
図においてはしるから２×△だけずれた点から出て来た
ように見える。ここで再び、ニュートンの結像式を用い
ると、（乙十２×△）×Ｌ，：Ｆ×ＦＩ……………■の
関係が得られる。
｛１｝式と（２｝式から
△＝享Ｘ左羊葺き寺峯．…………イ３’
が求められる。
この【３’式を用いて、対物レンズ３の焦点距離Ｆ、Ｆ
Ｉと結像面までの距離Ｌ＋Ｌ２が与えられればＬ２に対
する負の検出範囲△が求まる。
Ｉと結像面までの距離Ｌ＋Ｌ２が与えられればＬ２に対
する負の検出範囲△が求まる。
以下本発明による効果を実施例を用いて説明する。具体
的に対物レンズとして、ビデオディスク用の２９音の対
物レンズを例にとると、ＦＩ＝−Ｆ＝？．２２肋、Ｌ，
十Ｌ２＝１７９．４側である。この値を用いて、Ｌ２と
△の関係を表わしたのが、第５図である。前述の如く、
焦点ずれの制御信号としては、負の検出範囲に１００ム
の程度必要であるから、点線の上部に曲線が含まれるよ
うなＬ２の位置にシリンドリカルレンズを設定してやれ
ばよい。
的に対物レンズとして、ビデオディスク用の２９音の対
物レンズを例にとると、ＦＩ＝−Ｆ＝？．２２肋、Ｌ，
十Ｌ２＝１７９．４側である。この値を用いて、Ｌ２と
△の関係を表わしたのが、第５図である。前述の如く、
焦点ずれの制御信号としては、負の検出範囲に１００ム
の程度必要であるから、点線の上部に曲線が含まれるよ
うなＬ２の位置にシリンドリカルレンズを設定してやれ
ばよい。
第５図よりしは７３肋以上がよいことになる。そこで、
一例としてＬ２；８０脚にシリンドリカルレンズ（凸）
を設定して「その制御信号を実測した結果を第６図に示
す。
一例としてＬ２；８０脚にシリンドリカルレンズ（凸）
を設定して「その制御信号を実測した結果を第６図に示
す。
この図よりＤ点は−１１３ｗのとなっており焦点検出範
囲は大体３００だのを満足している。以上述べてきたよ
うに、対物レンズの特性が決定すれば、糊式に述べた△
の大きさが１００〃肌以上になるように、シリンドリカ
ルレンズの設定位置を決めることによって、非点収菱光
学素子を用いた自動焦点合せ方式における焦点ずれ制御
信号の検出範囲をビデオ・ディスクに適用するのに十分
な値にすることができる。
囲は大体３００だのを満足している。以上述べてきたよ
うに、対物レンズの特性が決定すれば、糊式に述べた△
の大きさが１００〃肌以上になるように、シリンドリカ
ルレンズの設定位置を決めることによって、非点収菱光
学素子を用いた自動焦点合せ方式における焦点ずれ制御
信号の検出範囲をビデオ・ディスクに適用するのに十分
な値にすることができる。
第１図は焦点ずれ検出の原理図、第２図は焦点ずれ制御
信号を発生する構成図、第３図は本発明の設定条件を満
足しないときの焦点ずれ制御信号を示す図、第４図は対
物レンズとシリンドリカルレンズの結像関係を示す図、
第５図は負の検出範囲とシリンドリカルレンズの設定位
置の関係を示す図、第６図は本発明の−つの実施例を示
す図である。 努／鰹 多２図 労う図 孫ム図 多ふ図 笑う図
信号を発生する構成図、第３図は本発明の設定条件を満
足しないときの焦点ずれ制御信号を示す図、第４図は対
物レンズとシリンドリカルレンズの結像関係を示す図、
第５図は負の検出範囲とシリンドリカルレンズの設定位
置の関係を示す図、第６図は本発明の−つの実施例を示
す図である。 努／鰹 多２図 労う図 孫ム図 多ふ図 笑う図
Claims (1)
- １ 光スポツトの焦点ずれを検出するために、光学系の
中に一方向性光学素子を配置し、観測面上でのスポツト
変形より焦点ずれを検出する装置において、集束用対物
レンズの後側焦点面から一方向性光学素子までの距離を
Ｌ＿１、上記対物レンズの結像面と上記一方向性光学素
子の距離をＬ＿２、上記対物レンズの焦点距離を前側で
Ｆ、後側でＦ＾１としたとき、次式｜１／２×（Ｆ×Ｆ
＾１×Ｌ＿２）／（（Ｌ＿１＋Ｌ＿２）×Ｌ＿１）｜＞
１００μｍをほぼ満足するように上記対物レンズ及び上
記一方向性光学素子を配置したことを特徴とする自動焦
点合せ光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51093999A JPS608534B2 (ja) | 1976-08-09 | 1976-08-09 | 自動焦点合せ光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51093999A JPS608534B2 (ja) | 1976-08-09 | 1976-08-09 | 自動焦点合せ光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5319805A JPS5319805A (en) | 1978-02-23 |
| JPS608534B2 true JPS608534B2 (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=14098092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51093999A Expired JPS608534B2 (ja) | 1976-08-09 | 1976-08-09 | 自動焦点合せ光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS608534B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5459108A (en) * | 1977-10-20 | 1979-05-12 | Tdk Corp | Magnetic recording medium |
| JPS6040094B2 (ja) * | 1978-06-16 | 1985-09-09 | パイオニアビデオ株式会社 | 光学式情報読取装置のフォ−カスサ−ボ装置 |
| JPS55927A (en) * | 1978-06-16 | 1980-01-07 | Pioneer Video Corp | Focus servo unit of optical information reader |
| US4458144A (en) * | 1981-06-30 | 1984-07-03 | Storage Technology Corporation | Apparatus for reading information stored in a track pattern on a radiation reflecting record |
| JPH0758116B2 (ja) * | 1986-07-25 | 1995-06-21 | 日本ピラ−工業株式会社 | 管継手 |
-
1976
- 1976-08-09 JP JP51093999A patent/JPS608534B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5319805A (en) | 1978-02-23 |
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