JPS61139936A - Focus detecting device - Google Patents

Focus detecting device

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JPS61139936A
JPS61139936A JP26007984A JP26007984A JPS61139936A JP S61139936 A JPS61139936 A JP S61139936A JP 26007984 A JP26007984 A JP 26007984A JP 26007984 A JP26007984 A JP 26007984A JP S61139936 A JPS61139936 A JP S61139936A
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JP
Japan
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light
cylindrical lens
lens
focus detection
focus
Prior art date
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Pending
Application number
JP26007984A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiyouhei Kobayashi
章兵 小林
Tetsuo Komino
小美野 鉄男
Yoichi Sugimoto
洋一 杉本
Takashi Hamaoka
浜岡 隆
Koichi Shizuma
四十方 晃一
Takeaki Nakamura
剛明 中村
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To detect with a high sensitivity a focal state extending over a wide range, and to enlarge a degree of freedom for arranging a photodetector by constituting an optical element for giving an astigmatism, of two cylindrical lenses for refracting a light in each orthogonal direction. CONSTITUTION:A laser luminous flux is made incident on a recording medium 26 through a polarized prism 22, a 1/4 wavelength plate 24 and an objective lens 25, and its reflected light is led to a photodetector 29. By a diverging action of a cylindrical concave lens 28 for diverging a light in the direction on the paper surface, a focus is formed on a focal plane F1, and by a focusing action of a cylindrical convex lens 27 for focusing a light in the direction vertical to the paper surface, a focus is formed on a focal plane F2. Accordingly, by selecting a refractive power of the lenses 27, 28, an astigmatism being a distance of the focal planes F1, F2 can be set optionally, the sensitivity for detecting a focus is raised, the dynamic range can be widened, and the degree of freedom for arranging and constituting the photodetector 29 can be enlarged.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、ビデオディスク、コンパクトディスク、光学
式データディスクなどの光学式記録媒体上で記録ビーム
または再生ビームを正しく焦点を結ぶように集束して投
射させるための焦点検出装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention focuses and projects a recording beam or a reproduction beam onto an optical recording medium such as a video disc, a compact disc, or an optical data disc so that it is properly focused. This invention relates to a focus detection device for.

(従来の技術) 従来、光学式記録媒体に光ビームを正しく集束させるた
めには、記録媒体上での光ビームの集束状態を検出して
フォーカシングエラーを検出し、これに応じて対物レン
ズと記録媒体との間の距離を調整する必要がある。この
焦点調整を正しく行なうためには先ず焦点状態を正しく
検出する必要がある。従来、種々の焦点検出方法が提案
されているが、その一つに光ビームに非点収差を与える
光学素子、例えばシリンドリカルレンズを用い、光ビー
ムのスポット形状が焦点状態に応じて変化するのを受光
器により検出する所謂非点収差方式第1図は特開昭53
−39123号公報に開示されている非点収差方式の焦
点検出装置を示すものである。
(Prior Art) Conventionally, in order to correctly focus a light beam on an optical recording medium, the focusing state of the light beam on the recording medium is detected to detect a focusing error, and the objective lens and the recording medium are adjusted accordingly. It is necessary to adjust the distance between the media and the media. In order to perform this focus adjustment correctly, it is first necessary to correctly detect the focus state. Conventionally, various focus detection methods have been proposed, one of which uses an optical element that imparts astigmatism to the light beam, such as a cylindrical lens, to detect changes in the spot shape of the light beam depending on the focal state. The so-called astigmatism method, which is detected by a light receiver, is shown in Fig.
This figure shows an astigmatic focus detection device disclosed in Japanese Patent No. 39123.

レーザ光8!1から放射されるレーザビームをコリメー
タレンズ2により平行ビームとした後、ビームスブラタ
3を経て対物レンズ4に入射させる。
A laser beam emitted from the laser beam 8!1 is made into a parallel beam by a collimator lens 2, and is then made incident on an objective lens 4 via a beam blurter 3.

対物レンズ4はこのレーザビームを集束して光学式記録
媒体5上にスポットとして投射する。記録媒体5で反射
されたビーム1.は対物レンズ4により集光された侵、
ビームスプリッタ3で反射され、焦点検出系へ導かれる
。この焦点検出系は全方向に亘って均一な集束作用を有
する凸レンズ6と、一方向にのみ集束作用を有する凸シ
リンドリカルレンズ7と、受光器8とを具えている。こ
のような凸レンズ6と凸シリンドリカルレンズ7との組
合せにより、焦点検出系を通過した光ビームは焦点状態
に応じてスポットの形状が変化したものとなる。すなわ
ち、凸レンズ6のみの集束作用による焦平面F+ と凸
レンズ6および凸シリンドリカルレンズ7の双方の集束
作用による焦平面F2との中間に受光器8を配置した場
合、記録媒体5上に正しく光ビームが集束され□る場合
には、円形スポットが受光器に入射するが、焦点がずれ
るのに伴って楕円状のスポットとなる。この楕円の長軸
は前ビンと侵ビンの状態で90°方向が異なる。したが
って、例えば受光器8に4分割した受光領域を設けるこ
とにより受光器に投射されるビームのスポット形状を検
出することができ、これにより記録媒体5上のビームス
ポットの焦点状態を検出することかできる。
The objective lens 4 focuses this laser beam and projects it onto the optical recording medium 5 as a spot. Beam 1 reflected by recording medium 5. is the light beam focused by the objective lens 4,
It is reflected by the beam splitter 3 and guided to the focus detection system. This focus detection system includes a convex lens 6 having a uniform focusing effect in all directions, a convex cylindrical lens 7 having a focusing effect only in one direction, and a light receiver 8. Due to the combination of the convex lens 6 and the convex cylindrical lens 7, the shape of the spot of the light beam that has passed through the focus detection system changes depending on the focus state. That is, if the light receiver 8 is placed between the focal plane F+ due to the focusing effect of only the convex lens 6 and the focal plane F2 due to the focusing effect of both the convex lens 6 and the convex cylindrical lens 7, the light beam will not be correctly directed onto the recording medium 5. When the light is focused □, a circular spot enters the light receiver, but as the focus shifts, it becomes an elliptical spot. The major axes of this ellipse differ in direction by 90° between the front bin and the encroachment state. Therefore, for example, by providing a light receiving area divided into four parts in the light receiver 8, the spot shape of the beam projected onto the light receiver can be detected, and thereby the focal state of the beam spot on the recording medium 5 can be detected. can.

上述した従来の焦点検出装置においては、凸レンズおよ
び凸シリンドリカルレンズといった集束光学系のみを介
して受光器に光ビームを入射させているため、一般に受
光器上でのスポット径は小さくなり、検出感度が小さい
欠点がある。すなわち、集光された光ビームによって形
成される小さなスポットの形状の微小な変化を正確に検
出することは困難であるので、検出感度が低いという欠
点がある。また両レンズ共に集束作用を有しているため
、凸レンズによる焦点面F1と、凸レンズおよび凸シリ
ンドリカルレンズの合成焦点面F2どの間隔、すなわち
非点隔差が短かく、ダイナミックレンジが狭いという欠
点がある。さらに受光器の配置にも自由度が小さく、設
計上不都合となる欠点もある。
In the conventional focus detection device described above, the light beam is incident on the photoreceiver only through a focusing optical system such as a convex lens and a convex cylindrical lens, so the spot diameter on the photoreceiver is generally small and the detection sensitivity is low. There is a small drawback. That is, since it is difficult to accurately detect minute changes in the shape of a small spot formed by a focused light beam, there is a drawback that detection sensitivity is low. Furthermore, since both lenses have a focusing effect, the distance between the focal plane F1 of the convex lens and the composite focal plane F2 of the convex lens and the convex cylindrical lens, that is, the astigmatism difference, is short and the dynamic range is narrow. Furthermore, there is also a drawback that the degree of freedom in the arrangement of the light receiver is small, which is inconvenient in terms of design.

上述した従来の焦点検出装置において、光スポットが記
録媒体の情報トラックの幅方向に見て正しく入射されて
いないとき、すなわちトラッキングエラーがあるときや
、情報トラックを構成するビットの深さが正しく 1/
4波長となっていない場合には、受光器に投射されるス
ポット光分布形状に影響を与えるとともに光分布強度に
も影響を与えることがある。すなわち、トラッキングエ
ラーとフォーカシングエラーとの間でクロストークが生
じ、正しい焦点検出ができなくなる。このような欠点を
除去するために、例えば特公昭53−37722号公報
や同54−41883号公報には、非点収差を発生する
光学素子を、その軸が情報トラックの方向に対してほぼ
45°の角度を成すように配置することが提案されてい
る。
In the conventional focus detection device described above, when the light spot is not correctly incident in the width direction of the information track of the recording medium, that is, when there is a tracking error, or when the depth of the bits making up the information track is incorrect. /
If the number of wavelengths is not four, it may affect the distribution shape of the spot light projected onto the light receiver and may also affect the intensity of the light distribution. That is, crosstalk occurs between the tracking error and the focusing error, making it impossible to perform correct focus detection. In order to eliminate such drawbacks, for example, Japanese Patent Publications No. 53-37722 and No. 54-41883 disclose an optical element that generates astigmatism, the axis of which is approximately 45 degrees with respect to the direction of the information track. It has been proposed to arrange them so that they form an angle of .

第2図は特公昭53−37722号公報に開示されてい
る従来の焦点検出装置を示す線図である。レーザ光11
jjllから放射された光ビームをビームスプリッタ1
2を経て、対物レンズ12に入射させ、さらに、対物レ
ンズにより集束して光学式記録媒体14上に投射する。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional focus detection device disclosed in Japanese Patent Publication No. 53-37722. Laser light 11
The light beam emitted from jjll is sent to beam splitter 1.
2, the light enters the objective lens 12, and is further focused by the objective lens and projected onto the optical recording medium 14.

記録媒体14には情報トラック14aが形成されており
、ビームスポットにより情報トラックを走査して情報読
出しを行なうものである。記録媒体14で反射された光
を対物しくズ13で集光し、ビームスプリッタ12で反
射して焦点検出装置へ導くものである。この焦点検出装
置は一方向にのみ集束作用を有する凸シリンドリカルレ
ンズ15を具えている。この凸シリンドリカルレンズ1
5の集束作用を有する方向に垂直な方向に延在する軸1
5aを対物レンズ13により形成される情報トラック1
4aの像の方向Tに対してほぼ45°を成すように傾斜
させている。また、第2図では示していないが、互いに
直交する軸線によって4分割された受光領域を有する受
光器を、焦平面F1とF2の中間に、その一方の分割軸
線の方向が情報トラック像の方向Tと一致するように配
置する。このように構成すると、例えば記録媒体14上
におけるビームスポットが情報トラック14aの幅方向
にずれた場合でも、光強度分布のアンバランスは分割線
の方向に生ずるため、互いに対向する受光領域の出力の
和の差として焦点検出信号をとるとアンバランスによる
成分は相殺除去され、焦点検出信号中にはアンバランス
による変動分は混入しないことになる。
An information track 14a is formed on the recording medium 14, and the information is read by scanning the information track with a beam spot. The light reflected by the recording medium 14 is collected by the objective lens 13, reflected by the beam splitter 12, and guided to the focus detection device. This focus detection device includes a convex cylindrical lens 15 that has a focusing action in only one direction. This convex cylindrical lens 1
an axis 1 extending in a direction perpendicular to the focusing direction of 5;
5a is the information track 1 formed by the objective lens 13.
It is inclined at approximately 45° with respect to the direction T of the image 4a. Although not shown in FIG. 2, a light receiver having a light receiving area divided into four by mutually orthogonal axes is placed between the focal planes F1 and F2 so that the direction of one of the divided axes is the direction of the information track image. Place it so that it matches T. With this configuration, for example, even if the beam spot on the recording medium 14 is shifted in the width direction of the information track 14a, an imbalance in the light intensity distribution will occur in the direction of the dividing line, so the output of the light receiving areas facing each other will be When the focus detection signal is taken as the difference between the sums, the component due to unbalance is canceled out and the fluctuation due to unbalance is not mixed into the focus detection signal.

第2図に示す上述した従来の焦点検出装置においても、
非点収差を与える光学素子は凸シリンドリカルレンズで
構成されているため、非点隔差が小さく、検出感度が低
いとともにダイナミックレンジが狭いという欠点がある
。さらに、一方の焦 一平面F1は対物レンズ13の焦
点距離のみによって一義的に決められてしまうので設計
の自由度が一層小さいという欠点がある。
In the above-described conventional focus detection device shown in FIG.
Since the optical element that provides astigmatism is composed of a convex cylindrical lens, it has the drawbacks of a small astigmatism difference, low detection sensitivity, and a narrow dynamic range. Furthermore, since one focal plane F1 is uniquely determined only by the focal length of the objective lens 13, there is a drawback that the degree of freedom in design is even smaller.

(発明の目的) 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、トラッ
キングエラーによるクロストークを除去しつつ、広いダ
イナミックレンジに亘って焦点状態を高感度で検出する
ことができ、しかも受光器の構成および配置に関する自
由度を大きくすることができる焦点検出装置を提供しよ
うとするものである。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, eliminate crosstalk due to tracking errors, detect the focus state with high sensitivity over a wide dynamic range, and furthermore, An object of the present invention is to provide a focus detection device that can increase the degree of freedom regarding the structure and arrangement of the device.

(発明の概要) 本発明は、光源から放射される光ビームを光学式記録媒
体に照射し、記録媒体からの反射光または透過光を非点
収差を与える光学素子を経て受光器に入射させるように
した焦点検出装置において、前記非点収差を与える光学
素子を、第1の方向にのみ屈折力を有する第1のシリン
ドリカルレンズ面と、前記第1の方向に対して直交する
第2の方向にのみ屈折力を有する第2のシリンドリカル
レンズ面との組合せを以って構成したことを特徴とする
ものである。
(Summary of the Invention) The present invention irradiates an optical recording medium with a light beam emitted from a light source, and causes reflected light or transmitted light from the recording medium to enter a light receiver through an optical element that provides astigmatism. In the focus detection device, the optical element giving the astigmatism is arranged between a first cylindrical lens surface having refractive power only in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. This lens is characterized in that it is constructed in combination with a second cylindrical lens surface having refractive power.

(実施例) 第3図Aは、本発明による焦点検出装置の一実施例の構
成を示す線図である。レーザ光源21から放射されるレ
ーザビームを偏光プリズム22.コリメータレンズ23
および1/4波長板24を経て対物レンズ25に入射さ
せ、対物レンズにより集束して光学式記録媒体26上に
スポットとして投射する。
(Embodiment) FIG. 3A is a diagram showing the configuration of an embodiment of a focus detection device according to the present invention. A laser beam emitted from a laser light source 21 is passed through a polarizing prism 22 . Collimator lens 23
The light is then incident on an objective lens 25 through a quarter-wave plate 24, focused by the objective lens, and projected onto an optical recording medium 26 as a spot.

記録媒体26で反射される光を対物レンズ25により集
光した後、1/4波長板24およびコリメータレンズ2
2に入射させる。この光は1/4波長板24を    
 12回透過しているので偏光プリズム22により反射
され、焦点検出装置へ導かれる。本例の焦点検出装置は
第1の方向(第3A図の紙面と垂直な方向)にのみ集束
作用を有するシリンドリカルレンズ21と、前記第1の
方向に対して垂直な第2の方向(第3図Aの紙面内の方
向)にのみ発散作用を有する凹シリンドリカルレンズ2
8と、受光器29とを以って構成する。
After the light reflected by the recording medium 26 is focused by the objective lens 25, the 1/4 wavelength plate 24 and the collimator lens 2
2. This light passes through the 1/4 wavelength plate 24.
Since it has passed through 12 times, it is reflected by the polarizing prism 22 and guided to the focus detection device. The focus detection device of this example includes a cylindrical lens 21 that has a focusing action only in a first direction (a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 3A), and a cylindrical lens 21 that has a focusing action in a second direction (a third Concave cylindrical lens 2 that has a diverging effect only in the direction in the plane of the paper in Figure A)
8 and a light receiver 29.

第3図Bは、第3図Aと同じ方向から見た図であり、こ
の方向では偏光プリズム22から反射される集束さむた
光ビームは凸シリンドリカルレンズ27のレンズ作用を
受けないが、凹シリンドリカルレンズ28の発散作用を
受け、遠方の焦平面F1で焦点を結ぶことになる。第3
図Cは、第3図Bとは90’異なる方向から見た図であ
り、この方向では集束された光ビームは凸シリンドリカ
ルレンズ27の集束作用を受けるが、凹シリンドリカル
レンズ28のレンズ作用を受けないので、近いところに
位置する焦平面F2で焦点を結ぶことになる。したがっ
て凸シリンドリカルレンズ27および凹シリンドリカル
レンズ28の屈折力を適当に選択することにより、焦平
面F1とF2どの距離、すなわら非点隔差を任意に設定
することができる。したがって従来の焦点検出装置に比
べ検出感度を高くし、ダイナミックレンジを広くするこ
とができるとともに受光器29の配置および構成の自由
度を大きくすることができ、個々の装置に要求される条
件に応じて最適の設計を行なうことができる。
FIG. 3B is a view seen from the same direction as FIG. 3A; in this direction, the focused beam of light reflected from the polarizing prism 22 is not subjected to the lens action of the convex cylindrical lens 27, but the concave cylindrical lens Under the diverging effect of the lens 28, the light is focused at the distant focal plane F1. Third
Figure C is a view seen from a direction 90' different from Figure 3B; in this direction, the focused light beam is subjected to the focusing action of the convex cylindrical lens 27, but is not affected by the lens action of the concave cylindrical lens 28. Therefore, the focal plane F2 is located nearby. Therefore, by appropriately selecting the refractive powers of the convex cylindrical lens 27 and the concave cylindrical lens 28, the distance between the focal planes F1 and F2, that is, the astigmatism difference can be arbitrarily set. Therefore, compared to conventional focus detection devices, it is possible to increase the detection sensitivity and widen the dynamic range, and also to increase the degree of freedom in the arrangement and configuration of the light receiver 29, depending on the conditions required for each device. Optimum design can be achieved by

また、受光器29は4分割された受光領域を有するもの
であり、対向する受光領域の出力の和の差を求めること
により合焦状態で零となり、焦点ずれの方向および大き
ざに応じて極性および振幅が変化する焦点検出信号が得
られる。この焦点検出信号により、例えば対物レンズ駆
動装置(図示せず)を駆動して対物レンズ25をその先
軸方向に変位させることにより、光ビームスポットを記
録媒体26上に常に正しく集束させることができる。
In addition, the light receiver 29 has a light receiving area divided into four parts, and by calculating the difference in the sum of the outputs of the opposing light receiving areas, the output becomes zero in the focused state, and the polarity is determined depending on the direction and size of the defocus. and a focus detection signal whose amplitude changes. By using this focus detection signal, for example, by driving an objective lens driving device (not shown) to displace the objective lens 25 in its front axis direction, the light beam spot can always be correctly focused on the recording medium 26. .

第4図A〜Cは本発明の焦点検出装置の他の実施例を示
すものであり、本例は凸シリンドリカルレンズ27と凹
シリンドリカルレンズ28との配置を逆にしたものであ
る。本例でも第4図Bに示すように、凸シリンドリカル
レンズ27の集束作用を有する方向から見た場合には、
集束されて入射して来る光ビームは、凹シリンドリカル
レンズ28による発散作用を受けるが、凸シリンドリカ
ルレンズ27による集束作用は受けないので遠方の焦点
面F1で焦点を結び、第4図Cに示すように、凹シリン
ドリカルレンズ28の発散作用を有する方向から見た場
合には、入射光ビームは凸シリンドリカルレンズ28の
発散作用を受けないが゛、凸シリンドリカルレンズ27
による集束作用を受けるため近傍の焦平面F2で焦点を
結ぶことになる。したがって第4図Aに示すように、4
分割した受光領域298〜29dを有する受光器29を
焦平面F、とF2との中間に配置し、受光領域29aお
よび290の出力の和と一1受光領1ii 29bおよ
び29dの出力の和との差をとることにより焦点状態を
検出することができる。
FIGS. 4A to 4C show another embodiment of the focus detection device of the present invention, in which the convex cylindrical lens 27 and the concave cylindrical lens 28 are arranged in reverse. In this example as well, as shown in FIG. 4B, when viewed from the direction in which the convex cylindrical lens 27 has a focusing effect,
The focused light beam that enters is subjected to a diverging effect by the concave cylindrical lens 28, but not to a converging effect by the convex cylindrical lens 27, and is focused at the distant focal plane F1, as shown in FIG. 4C. When viewed from the direction in which the concave cylindrical lens 28 has a diverging effect, the incident light beam is not affected by the diverging effect of the convex cylindrical lens 28;
Since the focal plane F2 is focused by the focal plane F2, the focal plane F2 is in the vicinity of the focal plane F2. Therefore, as shown in Figure 4A, 4
A light receiver 29 having divided light receiving areas 298 to 29d is placed between the focal planes F and F2, and the sum of the outputs of the light receiving areas 29a and 290 and the sum of the outputs of the first light receiving areas 1ii 29b and 29d are calculated. By taking the difference, the focus state can be detected.

第5図A−Cは本発明による焦点検出装置のざらに他の
実施例を示すものである。本例では第5図Aに示すよう
に第1の方向D1にのみ発散作用を有する第1の凹シリ
ンドリカルレンズ31と、第1の方向り、に対して垂直
な第2の方向D2にのみ発散作用を有する第2の凹シリ
ンドリカルレンズ32とを配置する。第2の方向D2に
見ると、第5図Bに示すように入射光束は、第1の凹シ
リンドリカルレンズ31の発散作用のみを受けて遠方の
焦平面F1で焦点を結び、第1の方向D1に見た場合に
は、第5図Cに示すように第2の凹シリンドリカルレン
ズ32の発散作用のみを受けて近傍の焦平面E2に焦点
を結ぶことになる。したがって、これら焦平面F、とF
2の中間に4分割された受光領域33a〜33dを有す
る受光器33を配置することにより焦点状態を検出する
ことができる。
FIGS. 5A to 5C schematically show other embodiments of the focus detection device according to the present invention. In this example, as shown in FIG. 5A, the first concave cylindrical lens 31 has a diverging effect only in the first direction D1, and the first concave cylindrical lens 31 has a diverging effect only in the second direction D2 perpendicular to the first direction. A second concave cylindrical lens 32 having a function is arranged. When viewed in the second direction D2, the incident light beam receives only the diverging action of the first concave cylindrical lens 31 and focuses at the distant focal plane F1, as shown in FIG. When viewed from above, as shown in FIG. 5C, it is focused on the nearby focal plane E2 only by the divergent action of the second concave cylindrical lens 32. Therefore, these focal planes F, and F
By arranging the light receiver 33 having four divided light receiving areas 33a to 33d in the middle of the two, the focus state can be detected.

本例では、第1および第2の凹シリンドリカルレンズ3
1および32の屈折力は互いに等しくすることができ、
この場合には、焦平面F1とF2の間隔・、すなわち非
点隔差はこれら凹シリンドリカルレンズ31および32
の間隔に等しくなる。また、第1凹シリンドリカルレン
ズ31の屈折力を第2凹シリンドリカルレンズ32の屈
折力よりも大きくすると、焦平面F1は一層遠方となり
、焦平面F2は一層近傍となるので非点隔差は一層大き
くなる。
In this example, the first and second concave cylindrical lenses 3
The refractive powers of 1 and 32 can be equal to each other,
In this case, the distance between the focal planes F1 and F2, that is, the astigmatism difference, is the difference between these concave cylindrical lenses 31 and 32.
is equal to the interval of Furthermore, when the refractive power of the first concave cylindrical lens 31 is made larger than the refractive power of the second concave cylindrical lens 32, the focal plane F1 becomes further away and the focal plane F2 becomes closer, so that the astigmatism difference becomes even larger. .

本例のように第1および第2のレンズを共に凹シリンド
リカルレンズとすると、一般に受光器は一層遠方に配置
されることになるので、特に3本の光ビームを用いて情
報の読取、焦点の検出およびトラッキング状態の検出を
行なう場合に受光器の配置位置に余裕が生じ、設計が容
易となる。
If both the first and second lenses are concave cylindrical lenses as in this example, the light receiver will generally be placed further away, so three light beams will be used to read information and focus. When performing detection and tracking state detection, there is a margin in the arrangement position of the light receiver, which facilitates the design.

第6図A−Cは本発明の焦点検出装置のさらに他の例の
構成を示す縮図である。本例ではレーザ光源41から放
射される光ビームをコリメータレンズ42により平行と
した後、ビームスプリッタ43を経て対物レンズ44に
入射させる。対物レンズ44により集束した光ビームを
スポットとして光学式記録媒体45上に入射させ、その
反射光を対物レンズ44により集光した後、ビームスプ
リッタ43で反射せ、焦点検出装置へ導く。本例では焦
点検出装置は第1の方向D+  (第6図Aの紙面内の
方向)にのみ集束作用を有する第1の凸シリンドリカル
レンズ46と、第1の方向D1と直交する第2の方向D
2  (第6図Aの紙面に垂直な方向)にのみ集束作用
を有する第2の凸シリンドリカルレンズ41と、受光器
48とを具えている。第2の方向D2に見た場合には第
6図Bに示すように光ビームは第1の凸シリンドリカル
レンズ46の集束作用のみを受け、近傍の焦平面F+で
焦点を結び、第1の方向D1に見た場合には第6図Cに
示すように第2の凸シリンドリカルレンズ47の集束作
用のみを受けるため遠方の焦平面F2で焦点を結ぶこと
になる。したがって、これら焦平面F+およびF2の中
間に4分割した受光領域を有する受光器48を配置する
ことにより焦点状態を検出するこ−とができる。
FIGS. 6A to 6C are miniature diagrams showing the configuration of still another example of the focus detection device of the present invention. In this example, a light beam emitted from a laser light source 41 is made parallel by a collimator lens 42 and then enters an objective lens 44 via a beam splitter 43. The light beam focused by the objective lens 44 is made incident on the optical recording medium 45 as a spot, and the reflected light is focused by the objective lens 44, reflected by the beam splitter 43, and guided to the focus detection device. In this example, the focus detection device includes a first convex cylindrical lens 46 that has a focusing action only in a first direction D+ (a direction in the paper plane of FIG. 6A), and a second direction that is orthogonal to the first direction D1. D
2 (in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 6A), a second convex cylindrical lens 41 having a focusing action only, and a light receiver 48 are provided. When viewed in the second direction D2, as shown in FIG. 6B, the light beam receives only the focusing action of the first convex cylindrical lens 46, focuses at the nearby focal plane F+, and moves in the first direction. When viewed from D1, as shown in FIG. 6C, it receives only the focusing action of the second convex cylindrical lens 47, so that it is focused at the distant focal plane F2. Therefore, the focal state can be detected by arranging the light receiver 48 having a light receiving area divided into four parts between the focal planes F+ and F2.

本例でも第1および第2の凸シリンドリカルレンズ46
および47の屈折力を等しくした場合には、焦平面F1
とF2の間隔である非点隔差は両シリンドリカルレンズ
の間隔に等しくなる。また、第1の凸シリンドリカルレ
ンズ46の屈折力を第2の凸シリンドリカルレンズ47
の屈折力よりも大きくすることによって焦平面F1は一
層近傍となり、反対に焦平面F2は一層遠方となるので
、非点隔差は一層大きくなる。したがって、これら凸シ
リンドリカルレンズ46.47の配置および屈折力を適
当に選定することにより、焦平面F+ 、F2の位置お
よび非点隔差の大きさを任意に設定することができる。
In this example, the first and second convex cylindrical lenses 46
When the refractive powers of and 47 are made equal, the focal plane F1
The astigmatism difference, which is the distance between F2 and F2, is equal to the distance between both cylindrical lenses. Further, the refractive power of the first convex cylindrical lens 46 is changed to the second convex cylindrical lens 47.
By making the refractive power larger than the refractive power of F1, the focal plane F1 becomes closer, and conversely, the focal plane F2 becomes further distant, so that the astigmatism difference becomes larger. Therefore, by appropriately selecting the arrangement and refractive power of these convex cylindrical lenses 46 and 47, the positions of the focal planes F+ and F2 and the magnitude of the astigmatism difference can be set arbitrarily.

上述した実施例では、第1の方向にのみ発散または集束
作用を有する屈折面と、第1の方向と直交する第2の方
向にのみ発散または集束作用を有する屈折面とはそれぞ
れ別個のシリンドリカルレンズとして形成したが、これ
らを単一のレンズ体として構成することもできる。
In the embodiment described above, the refractive surface having a diverging or converging action only in the first direction and the refractive surface having a diverging or converging action only in the second direction orthogonal to the first direction are separate cylindrical lenses. However, they can also be constructed as a single lens body.

第7図A〜Cは上述した単一のレンズ体として構成した
非点収差光学系を示すものであり、第7図Aは第1の方
向D1にのみ発散作用を有する凹シリンドリカルレンズ
面51aと第2の方向D2にのみ集束作用を有する凸シ
リンドリカルレンズ面51bとを有する単一レンズ体5
1を示すものである。
7A to 7C show the astigmatism optical system configured as a single lens body as described above, and FIG. 7A shows a concave cylindrical lens surface 51a having a diverging effect only in the first direction D1. A single lens body 5 having a convex cylindrical lens surface 51b having a focusing action only in the second direction D2
1.

第7図Bに示す単一レンズ体52は、第1の方向D1に
のみ発散作用を有する凹シリンドリカルレンズ面52a
と、第2の方向D2にのみ同じく発散作用を有する凹シ
リンドリカルレンズ面5.2bとを有するものである。
The single lens body 52 shown in FIG. 7B has a concave cylindrical lens surface 52a that has a diverging effect only in the first direction D1.
and a concave cylindrical lens surface 5.2b that also has a diverging effect only in the second direction D2.

また、第7図Cに示す単一レンズ体53は、第1の方向
D1およびπ2の方向D2においてのみそれぞれ集束作
用を有する凸シリンドリカルレンズ面53aおよび53
bを有するものである。これらの単一レンズ体51.5
2および53は、それぞれ上述した第3図と第4図、第
5図および第6図に示した焦点検出装置に用いることが
できるものである。このような単一レンズ体を用いると
構成はコンパクトとなり、焦点検出装置全体の小形化に
有利である。
In addition, the single lens body 53 shown in FIG.
b. These single lens bodies 51.5
2 and 53 can be used in the focus detection devices shown in FIGS. 3, 4, 5, and 6, respectively, described above. The use of such a single lens body results in a compact configuration, which is advantageous in downsizing the entire focus detection device.

第8図は本発明の焦点検出装置のさらに他の実施例を示
す図である。本例ではレーザ光源61から放射される光
ビームをビームスプリッタ62および対物レンズ63を
経て光学式記録媒体64にスポットとして投射する。記
録媒体64には情報トラック64aが形成されており、
この情報トラックによる変調を受けて反射された光ビー
ムを対物レンズ63、よ、□50.1−6ユア’Jy*
62t’!as    ’出装置に導く。本例では焦点
検出装置は第7図Aに示したような単一レンズ体65を
具えており、この単一レンズ体は第1の方向D1にのみ
発散作用を有する凹シリンドリカルレンズ面65aと、
第1の方向D1に対して垂直な第2の方向D2にのみ集
束作用を有する凸シリンドリカルレンズ面65bとを有
している。そしてこの単一レンズ体65は第1および第
2の方向D1およびD2がともに対物レンズ63により
形成される情報トラック64aの像の方向Tに対してほ
ぼ45°の角度を成すように配置する。また、受光器6
6は分割線の一方が情報トラック像の方向Tと一致する
ように配置する。このように構成すると、第2図に示し
た従来の焦点検出装置と同様に、ビームスポットが情報
トラック64aの幅方向に変位したり、情報トラックを
構成するビットの深さが1/4波長からずれていても、
それらによる光分布形状および光分缶強度の影響は情報
トラック像の方向Tに現われ、この方向に分割線を有す
る受光器においては焦点検出誤差とはならず、検出精度
を向上することができる。
FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the focus detection device of the present invention. In this example, a light beam emitted from a laser light source 61 is projected as a spot onto an optical recording medium 64 via a beam splitter 62 and an objective lens 63. An information track 64a is formed on the recording medium 64,
The light beam modulated by this information track and reflected is sent to the objective lens 63, □50.1-6 Your'Jy*
62t'! as' lead to the output device. In this example, the focus detection device includes a single lens body 65 as shown in FIG.
It has a convex cylindrical lens surface 65b that has a focusing action only in a second direction D2 perpendicular to the first direction D1. The single lens body 65 is arranged such that the first and second directions D1 and D2 both form an angle of approximately 45° with respect to the direction T of the image of the information track 64a formed by the objective lens 63. In addition, the light receiver 6
6 is arranged so that one of the dividing lines coincides with the direction T of the information track image. With this configuration, the beam spot may be displaced in the width direction of the information track 64a, and the depth of the bits forming the information track may vary from 1/4 wavelength to Even if it's off,
The effects of these on the light distribution shape and the light splitting intensity appear in the direction T of the information track image, and in a light receiver having a dividing line in this direction, no focus detection error occurs, and detection accuracy can be improved.

なお、第8図においては、記録媒体64上の情報トラッ
ク64aは直線として示したが、円形状の情報トラック
の場合には、情報トラックの像の方向Tは円形トラック
の接線方向とすればよい。
In FIG. 8, the information track 64a on the recording medium 64 is shown as a straight line, but in the case of a circular information track, the direction T of the image of the information track may be the tangential direction of the circular track. .

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変更や変形が可能である。例えば上述した例で
は、光学式記録媒体は反射形のものとしたが透過形の記
録媒体にも適用できることは勿論である。さらに上述し
た例では、受光器は焦平面F+ とF2の中間に配置し
たが、それ以外の位置に配置することもできる。また、
2個の受光器を焦平面F1およびF2に配置したり、焦
平面F1とF2の中間の位置を中心として対称に配置す
ることもできる。さらに、第8図に示した実施例におい
て、非点収差を与える光学系として2個のシリンドリカ
ルレンズを用いることもできる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified and modified in many ways. For example, in the above-mentioned example, the optical recording medium is a reflective type, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a transmissive type recording medium. Furthermore, in the example described above, the photoreceiver is placed midway between the focal planes F+ and F2, but it can also be placed at other positions. Also,
It is also possible to arrange two light receivers at the focal planes F1 and F2, or to arrange them symmetrically about a position midway between the focal planes F1 and F2. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 8, two cylindrical lenses can also be used as an optical system that provides astigmatism.

(発明の効果) 上述したように本発明によれば、第1の方向にのみ集束
または発散作用を有するシリンドリカルレンズ面と、゛
第1の方向に垂直な第2の方向にのみ集束または発散作
用を有するシリンドリカルレンズ面との組合せを以って
非点収差を発生させるように構成したから、非点隔差を
大きくすることができ、検出導度を向上することができ
るとともにダイナミックレンジを広げることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the cylindrical lens surface has a converging or diverging effect only in the first direction, and the cylindrical lens surface has a converging or diverging effect only in the second direction perpendicular to the first direction. Since the structure is configured to generate astigmatism in combination with a cylindrical lens surface having can.

また、2個の焦平面の位置を任意に設定することができ
るので、受光器の構成および配置上の自由度が大きくな
り、個々の装置に対して最適の設計を容易に行なうこと
ができる。また、前記の屈折作用を有する方向を情報ト
ラックの像の方向に対して45′の角度を成すように配
置し、受光領域の分割線の一方を情報トラックの像の方
向に一致させれば光スポットの情報トラックを構成する
ビットの幅方向のずれやビットの深さの変動に対しても
影IIされずに高精度の焦点検出を行なうことができる
Furthermore, since the positions of the two focal planes can be arbitrarily set, the degree of freedom in the configuration and arrangement of the light receiver is increased, and the optimum design for each device can be easily achieved. In addition, if the direction having the refraction effect is arranged at an angle of 45' with respect to the direction of the image of the information track, and one of the division lines of the light receiving area is aligned with the direction of the image of the information track, the light Highly accurate focus detection can be performed without being affected by deviations in the width direction of the bits constituting the information track of the spot or variations in the depth of the bits.

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

第1図および第2図は従来の焦点検出装置の構成を示す
線図、 第3図A−Cは本発明の焦点検出装置の一実施例の構成
を示す線図、 第4図A−Cは本発明の焦点検出装置の他の実施例の構
成を示す縮図、 第5図A〜Cは本発明の焦点検出装置のざらに他の実施
例の構成を示す線図、 第6図A−Cは本発明の焦点検出装置のざらに他の実施
例の構成を示す線図、 第7図A−Cは本発明の焦点検出装置に用いる非点収差
光学系の三つの例の構成を示す斜視図、第8図は本発明
の焦点検出装置のさらに他の実施例の構成を示す線図で
ある。 21、41.61.・・・光源 22・・・偏光プリズ
ム23、42・・・コリメータレンズ 24・・・1/4波長板 25、44.63・・・対物レンズ 26、45.64・・・記録媒体 27、46.47・・・凸シリンドリカルレンズ28、
31.32・・・凹シリンドリカルレンズ29、33.
66・・・受光器 F+ 、F2・・・焦平面 43、62・・・ビームスプリッタ 51、52.53・・・単一レンズ体 64a・・・情報トラック 特許出願人   オリンパス光学工業株式会社第1図 第4図 A 第5図 第6図 第7図 A       B
1 and 2 are diagrams showing the configuration of a conventional focus detection device, FIGS. 3A-C are diagrams showing the configuration of an embodiment of the focus detection device of the present invention, and FIGS. 4A-C 5A to 5C are diagrams roughly showing the configuration of other embodiments of the focus detection device of the present invention; FIGS. 6A- C is a diagram roughly showing the configuration of another embodiment of the focus detection device of the present invention, and FIGS. 7A to C show the configuration of three examples of astigmatism optical systems used in the focus detection device of the present invention. The perspective view and FIG. 8 are diagrams showing the configuration of still another embodiment of the focus detection device of the present invention. 21, 41.61. ...Light source 22...Polarizing prism 23, 42...Collimator lens 24...1/4 wavelength plate 25, 44.63...Objective lens 26, 45.64...Recording medium 27, 46 .47...Convex cylindrical lens 28,
31.32... Concave cylindrical lens 29, 33.
66...Receiver F+, F2...Focal plane 43, 62...Beam splitter 51, 52.53...Single lens body 64a...Information track patent applicant Olympus Optical Industry Co., Ltd. No. 1 Figure 4A Figure 5 Figure 6 Figure 7A B

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、光源から放射される光ビームを光学式記録媒体に照
射し、記録媒体からの反射光または透過光を非点収差を
与える光学素子を経て受光器に入射させるようにした焦
点検出装置において、前記非点収差を与える光学素子を
、第1の方向にのみ屈折力を有する第1のシリンドリカ
ルレンズ面と、前記第1の方向に対して直交する第2の
方向にのみ屈折力を有する第2のシリンドリカルレンズ
面との組合せを以って構成したことを特徴とする焦点検
出装置。
1. A focus detection device in which a light beam emitted from a light source is irradiated onto an optical recording medium, and reflected light or transmitted light from the recording medium is made to enter a light receiver through an optical element that provides astigmatism, The optical element giving the astigmatism includes a first cylindrical lens surface having refractive power only in a first direction, and a second cylindrical lens surface having refractive power only in a second direction orthogonal to the first direction. What is claimed is: 1. A focus detection device comprising: a combination of a cylindrical lens surface and a cylindrical lens surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167018A (en) * 1997-10-06 2000-12-26 Fujitsu Limited Optical information storage apparatus having cylindrical lens for eliminating astigmatism generated by polarization beam splitter and newly generating astigmatism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167018A (en) * 1997-10-06 2000-12-26 Fujitsu Limited Optical information storage apparatus having cylindrical lens for eliminating astigmatism generated by polarization beam splitter and newly generating astigmatism

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