JPS6233659B2 - - Google Patents

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JPS6233659B2
JPS6233659B2 JP10890877A JP10890877A JPS6233659B2 JP S6233659 B2 JPS6233659 B2 JP S6233659B2 JP 10890877 A JP10890877 A JP 10890877A JP 10890877 A JP10890877 A JP 10890877A JP S6233659 B2 JPS6233659 B2 JP S6233659B2
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JP
Japan
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light beam
light
disk surface
image
astigmatism
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Application number
JP10890877A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS5443005A (en
Inventor
Kenichi Ooikami
Shohei Nagai
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Priority to US05/940,660 priority patent/US4223348A/en
Publication of JPS5443005A publication Critical patent/JPS5443005A/en
Publication of JPS6233659B2 publication Critical patent/JPS6233659B2/ja
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は撮影、読取り等の対象となる物体と光
学系との距離を測定して焦点調節を行なう装置、
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for adjusting focus by measuring the distance between an object to be photographed, read, etc. and an optical system;
It is about the method.

例えばビデオデイスク録画又は再生装置におい
ては録画用光束あるいは読出し用光束をデイスク
面に集束させる必要がある。このためには上記光
束をデイスク面に集束させるための光学系の焦点
を常にデイスク面に合わせること、すなわち自動
焦点調節を行なわせることが必要となる。従来よ
りこのような動作のための自動焦点調節装置は
種々考案されているが、1つの方法として焦点調
節用の光束をデイスク面で反射させ、反射像の形
を検出するようにして、さらにこの光学系に故意
に非点収差を持たせ反射像の形がデイスク面位置
の変化に伴なつて変わるのを利用して焦点調節を
行なうものがある。例えば特開昭50―10539号公
報、特開昭51―141651号公報、アイ,イー,イ
ー,イー,シカゴ スプリング コンフアレンス
オン コンシユマー エレクトロニクス
(IEEE Chicago Spring Conference On
Consumer Electronics)予講にシリンドリカル
レンズを用いて非点収差を発生させるようにした
自動焦点調節装置について記載されている。これ
等の原理を第1図について説明する。
For example, in a video disk recording or reproducing device, it is necessary to focus a recording light beam or a reading light beam on the disk surface. For this purpose, it is necessary to always focus the optical system on the disk surface for converging the above-mentioned light beam onto the disk surface, that is, to perform automatic focus adjustment. Various automatic focus adjustment devices have been devised for this type of operation, but one method is to reflect the light beam for focus adjustment on a disk surface and detect the shape of the reflected image. Some optical systems intentionally provide astigmatism to adjust the focus by utilizing the fact that the shape of the reflected image changes as the position of the disk surface changes. For example, JP-A-50-10539, JP-A-51-141651, IEEE Chicago Spring Conference On Consumer Electronics,
Consumer Electronics) describes an automatic focusing device that uses a cylindrical lens to generate astigmatism. These principles will be explained with reference to FIG.

光源1からの光をハーフミラー2、対物レンズ
3を通してデイスク面4に読出しビームとして集
束させたい時、その反射光をシリンドリカルレン
ズ5を通して非点収差をもたせて検出器6上に集
束させる。上述したようにデイスク面4の位置が
変化すると検出器6上の像の形が上記非点収差の
ために変わるので、これを検出すればデイスク面
4の位置変化を検出することができる。以下これ
についてもう少し詳しく述べる。
When it is desired to focus light from a light source 1 on a disk surface 4 as a reading beam through a half mirror 2 and an objective lens 3, the reflected light is focused on a detector 6 through a cylindrical lens 5 with astigmatism. As described above, when the position of the disk surface 4 changes, the shape of the image on the detector 6 changes due to the astigmatism, so if this is detected, the change in the position of the disk surface 4 can be detected. I will discuss this in more detail below.

第2図では第1図で示す光学系2,3,5を1
つの凸レンズとして描いてあるが、このような非
点収差をもつた光学系にデイスク面からの反射光
束10が入射すると周知のようにこの光束は一点
に集束することなく子午像面11、及び球欠像面
12においてそれぞれ線分状の断面をもつ光束と
なる。又これ等の面の前後では光束の断面は楕円
状となる。これ等の様子を第3図に示す。第3図
においては破線で示す各面における光束の断面図
を右側に示している。子午像面11、球欠像面1
2においては光束の断面が線分状になつているこ
とがわかる。もちろん実際には他の収差等のため
に必らずしも線分になるとは限らない。又これ等
の両面の中間では光束の断面がほぼ円状になる面
13がある。この面13を以後最良結像面と呼ぶ
ことにする。ここでもし第1図において光学系
2,3,5とデイスク面4との距離が変化すると
デイスク面からの反射光10の拡がりが変わり、
上述の各面の位置が移動する。そこで例えばデイ
スク面4が光学系2,3,5に対して規定の位置
すなわちデイスク面の光像が点になる位置にある
時における最良結像面13に検出器6を置くよう
にすると、デイスク面4が規定の位置にある時は
検出器6上の像はほぼ円状になり、デイスク面4
の位置がずれると検出器6上の像の形が第3図に
示したように変化する。そこでこの変化を捕えて
常に円状の像を得るように光学系を操作すればデ
イスク面は常に光学系に対して規定の位置にある
ことになる。
In Figure 2, the optical systems 2, 3, and 5 shown in Figure 1 are
Although it is depicted as two convex lenses, as is well known, when the reflected light beam 10 from the disk surface enters an optical system with such astigmatism, this light beam does not converge to one point, but instead focuses on the meridian plane 11 and the sphere. At the image-defective plane 12, the light beams each have a linear cross section. Further, the cross section of the light beam before and after these surfaces becomes elliptical. These situations are shown in Figure 3. In FIG. 3, a cross-sectional view of the light beam on each surface indicated by broken lines is shown on the right side. Meridian image plane 11, spherical image plane 1
In No. 2, it can be seen that the cross section of the light beam has a line segment shape. Of course, in reality, it does not necessarily become a line segment due to other aberrations and the like. Further, in the middle of these two surfaces, there is a surface 13 in which the cross section of the light beam is approximately circular. This plane 13 will hereinafter be referred to as the best imaging plane. Here, if the distance between the optical systems 2, 3, 5 and the disk surface 4 changes in FIG. 1, the spread of the reflected light 10 from the disk surface changes,
The positions of each of the above-mentioned surfaces move. Therefore, for example, if the detector 6 is placed at the best imaging plane 13 when the disk surface 4 is at a prescribed position with respect to the optical systems 2, 3, and 5, that is, at a position where the optical image of the disk surface is a point, the disk When the surface 4 is at the specified position, the image on the detector 6 is approximately circular, and the image on the disk surface 4 is approximately circular.
When the position of the detector 6 shifts, the shape of the image on the detector 6 changes as shown in FIG. Therefore, if the optical system is operated so as to capture this change and always obtain a circular image, the disk surface will always be at a specified position with respect to the optical system.

このような光像の変化を捕える検出器6として
は例えば第4図に示すようなものが考えられる。
この検出器6は4つの受光領域A〜Dをもつもの
で、各領域に入射する光量を別々に検出するもの
である。検出器6の中心を光学系の光軸と一致さ
せておけばデイスク面がレンズに対して一方にず
れていると第4図a、他方にずれていると第4図
cに示すように楕円形像ができ、A,C領域と
B,D領域とに照射される光量に差が生じる。デ
イスク面が規定の位置にある時は円形の像が形成
され、A,C領域とB,D領域とに照射される光
量はほぼ等しくなる。第5図に検出器6の出力信
号を処理する回路のブロツク図を示す。検出器6
の受光領域A〜Dの出力をそれぞれ同じA〜Dで
表わす。信号A,Cは増幅器21に入り、A+C
に対応する出力が増幅器21から得られる。同様
に信号B,Dは増幅器22で加算されB+Dに対
応する出力が得られる。これらの信号は差動増幅
器23に供給され、差動増幅器23の出力は(A
+C)−(B+D)を表わすものとなる。この出力
をレンズ駆動部24に供給する。レンズ3が駆動
されてデイスク面4との距離を変えると検出器6
上の像が第4図に示すように変化し、差動増幅器
23の出力(A+C)−(B+D)は第4図aの状
態では正、cの状態では負、bの状態では零とな
る。したがつて第5図に示す系には帰還がかか
り、これが負帰還となるように構成すればレンズ
駆動部24はデイスク面4が規定の位置にきて、
検出器の位置に最良結像面13がきた時、すなわ
ち第4図bの状態で停止する。又所望により差動
増幅器23にオフセツトを設けて(A+C)−(B
+D)がある一定のレベルになつた時にレンズ駆
動を停止させるようにすることもできる。
As a detector 6 for detecting such a change in the optical image, for example, one as shown in FIG. 4 can be considered.
This detector 6 has four light receiving areas A to D and separately detects the amount of light incident on each area. If the center of the detector 6 is aligned with the optical axis of the optical system, it will become an ellipse as shown in Figure 4a if the disk surface is shifted in one direction with respect to the lens, and as shown in Figure 4c if it is shifted in the other direction. A shaped image is formed, and a difference occurs in the amount of light irradiated to areas A, C and areas B, D. When the disk surface is at a specified position, a circular image is formed, and the amounts of light irradiated to areas A and C and areas B and D are approximately equal. FIG. 5 shows a block diagram of a circuit for processing the output signal of the detector 6. Detector 6
The outputs of the light receiving areas A to D are respectively represented by the same numbers A to D. Signals A and C enter the amplifier 21, and A+C
An output corresponding to is obtained from the amplifier 21. Similarly, signals B and D are added by an amplifier 22 to obtain an output corresponding to B+D. These signals are supplied to the differential amplifier 23, and the output of the differential amplifier 23 is (A
+C)-(B+D). This output is supplied to the lens driving section 24. When the lens 3 is driven to change the distance from the disk surface 4, the detector 6
The image above changes as shown in Figure 4, and the output (A+C) - (B+D) of the differential amplifier 23 becomes positive in the state a of Figure 4, negative in the state c, and zero in the state b. . Therefore, feedback is applied to the system shown in FIG. 5, and if this is configured to be negative feedback, the lens driving section 24 will cause the disk surface 4 to come to a specified position.
When the best image forming plane 13 comes to the position of the detector, that is, it stops in the state shown in FIG. 4b. Further, if desired, an offset may be provided in the differential amplifier 23 to obtain (A+C)-(B
It is also possible to stop the lens drive when +D) reaches a certain level.

第6図に(A+C)−(B+D)の値とレンズ3
とデイスク面4の距離との関係を示す。
Figure 6 shows the value of (A+C)-(B+D) and lens 3.
The relationship between and the distance of the disk surface 4 is shown.

このようにしてデイスク面を常に光学系に対し
て規定の位置に置き、デイスク面に光束を集束さ
せることができる。しかしこのような従来の構成
では非点収差を発生させるためにシリンドリカル
レンズを用いているため、それだけ大形となり、
高価となる欠点がある。
In this way, the disk surface can always be placed at a prescribed position with respect to the optical system, and the light beam can be focused on the disk surface. However, this conventional configuration uses a cylindrical lens to generate astigmatism, which increases the size of the lens.
It has the disadvantage of being expensive.

本発明の目的は、上述の欠点を取除き小形で安
価な構成の自動焦点調節装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an automatic focusing device which eliminates the above-mentioned drawbacks and is compact and inexpensive.

本発明は、光源と、受光素子と、前記光源から
の投射光束を反射物体上に集束させ、その反射光
束を上記受光素子上に再集束させる光学系と、非
点収差発生手段とを有する自動焦点調節装置にお
いて、前記非点収差発生手段をホログラムで構成
したことを特徴とするものである。さらに光像が
あまり小さいと上記検出器6の不感帯に光像が入
つてしまいかえつて検出感度が低くなつてしまう
欠点がある。そこで上記文献にもあるように焦点
調節のダイナミツクレンジをデイスク側で±30〜
50μ程度に拡げて、焦点調節の感度を落とさざる
を得なかつた。(参考のために述べるとビデオデ
イスク信号読み取りのためには20×の対物レンズ
を用いた場合、焦点はずれは±2μ程度に収める
必要がある)。
The present invention provides an automatic system comprising a light source, a light receiving element, an optical system that focuses a projected light beam from the light source onto a reflecting object and refocuses the reflected light beam onto the light receiving element, and an astigmatism generating means. The focus adjustment device is characterized in that the astigmatism generating means is constituted by a hologram. Furthermore, if the optical image is too small, the optical image will enter the dead zone of the detector 6, resulting in a lower detection sensitivity. Therefore, as stated in the above literature, the dynamic range of focus adjustment is set to ±30~ on the disk side.
I had no choice but to widen the lens to about 50μ and reduce the sensitivity of the focus adjustment. (For reference, when using a 20x objective lens to read a video disc signal, the focus needs to be within ±2μ).

さらに別の構成としてデイスク面に集束させる
光束にすでに非点収差をもたせるやり方も考えら
れるが、この場合は収差のためにデイスク面上に
集束された光像に拡がりが生じてしまい、この光
束を読出し用に使う際の欠点となる。
Another possible configuration is to have astigmatism already present in the light beam that is focused on the disk surface, but in this case, the aberration causes the light image that is focused on the disk surface to diverge, and this light beam is This is a drawback when used for reading.

本発明の目的は簡単な構成で、上述の欠点を取
除き焦点調節精度が高く、高品位の読出し、ある
いは録画ビームが得られ、さらに検出器の位置に
融通性があつて調整が容易な自動焦点調節方法を
提供することにある。
The object of the present invention is to provide a simple construction, which eliminates the above-mentioned drawbacks, provides high focus adjustment precision, provides a high-quality readout or recording beam, and provides flexible and easy-to-adjust detector position automatically. The object of the present invention is to provide a focusing method.

本発明方法は物体光束を非点収差をもつ光学系
を通して非点収差をもつて集束させ、その子午像
面と球欠像面の中間の最良結像面を焦平面とする
リレーレンズを通して感光体に適当な入射角θを
もつて入射させ干渉させ、この干渉縞を感光体に
記録することにより、ホログラム板を作成した
後、上記ホログラム板に参照光束を入射させるこ
とにより、非点収差を伴つて再生された一次回折
光束をリレーレンズによつて非点隔差△lをもつ
て集束させた後、この最良結像面とビデオデイス
ク面とをほぼ共役な位置にもつ対物レンズを通し
てビデオデイスク面上に小さな非点隔差をもつて
焦点調節用光束として集束させ、一方上記ホログ
ラム板から非点収差を伴わないで再生された0次
回折光束を上記リレーレンズ、対物レンズを通し
てビデオデイスク面上の上記焦点調節用光束と重
ならない位置にビデオ信号読取光束として集束さ
せ、さらにビデオデイスク面で反射した焦点調節
用光束を再び上記対物レンズ、リレーレンズを通
して非常に大きな非点隔差をもつ光束として焦点
検出用の受光素子に入射させて自動焦点調節を行
なうことを特徴とするものである。
The method of the present invention focuses an object beam with astigmatism through an optical system having astigmatism, and passes the object beam through a relay lens whose focal plane is the best image plane between the meridian image plane and the spherical image plane, and then passes the object beam through a photoreceptor. A hologram plate is created by making the light beam incident on the hologram plate at an appropriate angle of incidence θ and causing interference and recording the interference fringes on a photoreceptor. The first-order diffracted light beam is focused by a relay lens with an astigmatism difference △l, and then passed through an objective lens that has the best image formation plane and the video disk surface at a nearly conjugate position onto the video disk surface. The 0th-order diffracted light beam reproduced from the hologram plate without astigmatism is focused on the focal point on the video disk surface through the relay lens and the objective lens. It is focused as a video signal reading light beam at a position that does not overlap with the adjustment light beam, and the focus adjustment light beam reflected on the video disk surface is again passed through the objective lens and relay lens as a light beam with a very large astigmatism difference for focus detection. The feature is that automatic focus adjustment is performed by making the light enter a light receiving element.

以下図面につき本発明を詳細に説明する。 The invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第7図は本発明方法を実施するビデオデイスク
再生装置の一実施例の構成を示す線図である。こ
の実施例においては後述する方法で作成したホロ
グラム40をレーザ光41を用いて再生して非点
収差をもつ焦点調節用のほぼ平行な光束42(例
えば+1次回折光)と非点収差をもたない読出し
用平行光束43(0次回折光)とを別々に作る。
焦点調節用光束42はハーフミラー44で反射し
てリレーレンズ45に入射する。リレーレンズ4
5はこの入射光をリレーレンズ像側焦平面46に
集束させる。上述のように焦点調節用光束42は
非点収差をもつているのでこの集束は非点隔差△
lを伴なつて行なわれるが、この最良結像面がリ
レーレンズ焦平面46に一致するように焦点調節
用光束42は作られている。なおこれについては
後述する。この光束はさらにトラツキングミラー
47で反射して対物レンズ48を通りビデオデイ
スク面49に達するが、予じめ上記リレーレンズ
像側焦平面46とビデオデイスク面49を対物レ
ンズ48に関してほぼ共役な位置に置いておけば
上記光束はビデオデイスク面49に集束すること
になる。もちろんこの集束光も非点隔差を伴な
い、ビデオデイスク面の光像は円状、楕円状もし
くは線分状となる。この集束の非点隔差は対物レ
ンズ48の縦倍率をαとすると△l/αとなる。
本実施例ではα=400,△l=1.6mmとした。さら
にビデオデイスク面49で反射した光束は対物レ
ンズ48で再びリレーレンズ像側焦平面46付近
で集束し、ここでの光束の断面は円状、楕円状も
しくは線分状である。さらにこの光束はリレーレ
ンズ45を通過し、上記焦平面46における断面
に応じた断面をもつほぼ平行な光束すなわち非常
に大きな非点隔差をもつ光束となり、ハーフミラ
ー44を通過して焦点検出用素子50に入射す
る。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a video disc playback apparatus that implements the method of the present invention. In this embodiment, a hologram 40 created by the method described later is reproduced using a laser beam 41, and a nearly parallel light beam 42 (for example, +1st-order diffracted light) for focus adjustment having astigmatism is reproduced. A readout parallel light beam 43 (0th order diffracted light) is separately generated.
The focusing light beam 42 is reflected by a half mirror 44 and enters a relay lens 45 . relay lens 4
5 focuses this incident light onto a focal plane 46 on the image side of the relay lens. As mentioned above, since the focusing light beam 42 has astigmatism, this focusing is caused by the astigmatism difference △
However, the focusing light beam 42 is created so that the best imaging plane coincides with the relay lens focal plane 46. This will be described later. This light beam is further reflected by the tracking mirror 47 and passes through the objective lens 48 to reach the video disk surface 49. However, the relay lens image-side focal plane 46 and the video disk surface 49 are placed in advance at a substantially conjugate position with respect to the objective lens 48. If the light beam is placed on the video disk surface 49, the light beam will be focused on the video disk surface 49. Of course, this focused light also involves an astigmatism difference, and the optical image on the video disk surface becomes circular, elliptical, or line segment-shaped. The astigmatism difference of this focusing is Δl/α, where α is the vertical magnification of the objective lens 48.
In this example, α=400 and Δl=1.6 mm. Further, the light beam reflected by the video disk surface 49 is again focused by the objective lens 48 near the focal plane 46 on the image side of the relay lens, and the cross section of the light beam here is circular, elliptical, or linear. Furthermore, this light flux passes through the relay lens 45, becomes a substantially parallel light flux with a cross section corresponding to the cross section at the focal plane 46, that is, a light flux with a very large astigmatism difference, passes through the half mirror 44, and is passed through the focus detection element. 50.

上述した従来例と同様な理由で、ビデオデイス
ク49と光学系すなわち対物レンズ48等との距
離が変化するとビデオデイスク面49上の光像の
形が変わり、それに応じて焦点検出用素子50に
入射する光束の断面も変化するので、これを利用
して焦点調節を行なうことができる。もう少し具
体的に述べるならば、上記読出し用光束43がリ
レーレンズによつて焦束する位置はもちろんリレ
ーレンズ像側焦平面46であるが、上述したよう
に焦点調節光束42の最良結像面はこれに一致す
る。同様にデイスク面49付近においても読出し
用光束43が集束する面は、焦点調節用光束42
の最良結像面と一致する。(なお上述したように
焦点調節用光束は例えば1次回折光であり、読み
出し光束43とは僅かな角度をもつているため、
デイスク面の2つの光点は僅かにずれていて、重
なり合うことはなく読出しに支障はない。)した
がつてデイスク面49を常に上記最良結像面にお
くようにすればデイスク上に読出し用光束43を
集束させることができることになる。デイスク面
49が最良結像面にある時はデイスク面49に焦
点調節用光束42によつて作られる光像は円状で
あり、その時リレーレンズ45像側焦平面46に
おける焦点調節用光束42の断面も円状となる。
リレーレンズ45によつて焦点検出素子50側に
つくられる光束は、上述したようにリレーレンズ
像側焦平面における断面とほぼ同じ形の断面をも
つ、ほぼ平行な光束(正確には非点隔差が非常に
大きな光束)となるので、焦点検出用素子50に
できる光像はこの場合ほぼ円状となる。デイスク
面49が上記所望の位置から外れると、当然デイ
スク面49上に焦点調節用光束42によつて作ら
れる光像の形も変化し、これに伴つて検出素子5
0上の像の形も第4図で示したように変化するの
で、これを従来例と同様に利用することができ
る。もちろんこの場合読出し用光束43は別の受
光素子で作つたビデオ信号読出し用素子51で受
光してビデオ信号読出しに使用する。
For the same reason as in the conventional example described above, when the distance between the video disk 49 and the optical system, that is, the objective lens 48, etc. changes, the shape of the light image on the video disk surface 49 changes, and accordingly, the light is incident on the focus detection element 50. Since the cross section of the light beam also changes, this can be used to adjust the focus. To be more specific, the position where the reading light beam 43 is focused by the relay lens is of course the relay lens image side focal plane 46, but as mentioned above, the best imaging plane of the focusing light beam 42 is matches this. Similarly, near the disk surface 49, the surface on which the readout light beam 43 is focused is the focusing light beam 42.
coincides with the best imaging plane of (As mentioned above, the focusing light beam is, for example, first-order diffracted light, and has a slight angle with the readout light beam 43, so
The two light spots on the disk surface are slightly shifted and do not overlap, so there is no problem with reading. ) Therefore, if the disk surface 49 is always placed on the above-mentioned best imaging plane, the readout light beam 43 can be focused on the disk. When the disk surface 49 is at the best image formation plane, the optical image formed by the focusing light beam 42 on the disk surface 49 is circular, and at that time, the light image formed by the focusing light beam 42 on the image side focal plane 46 of the relay lens 45 is circular. The cross section is also circular.
As described above, the light flux generated by the relay lens 45 on the focus detection element 50 side is a substantially parallel light flux (more precisely, the astigmatism difference is In this case, the light image formed on the focus detection element 50 has a substantially circular shape. When the disk surface 49 deviates from the above-mentioned desired position, the shape of the optical image created by the focusing light beam 42 on the disk surface 49 naturally changes, and accordingly, the detection element 5
Since the shape of the image on 0 also changes as shown in FIG. 4, this can be utilized in the same way as in the conventional example. Of course, in this case, the readout light beam 43 is received by a video signal readout element 51 made of another light receiving element and used for video signal readout.

上述したような2つの光束を発生するホログラ
ムは次に述べるようにして作成することができ
る。第8図は上記ホログラム40の作成の様子を
示す線図である。まず図示しないコリメータレン
ズで平行光束とした物体光束60をレンズ61、
シリンドリカルレンズ62で構成した非点収差を
もつ光学系を通して集束させる。この時の非点隔
差は△lとなるように上記光学系61,62を構
成する。この時の最良結像面63がリレーレンズ
64(上記のリレーレンズ45と同じ焦点距離f
をもつものとする)の焦点面にくるようにリレー
レンズ64を配置し、光束をほぼ平行としてハー
フミラー65を通して感光体66に入射角θで入
射させる。同時に図示しないコリメータレンズで
平行光束とした参照光束67をハーフミラー65
を介して感光体66に垂直に入射させる。物体光
束60と参照光束67が重畳されている空間中
に、両者による干渉縞が形成される。上記空間中
に置かれた感光体66上にはこの干渉縞が光の強
弱の形で照射される。感光体66としては、たと
えば銀塩乳剤からなる高解像力乾板が用いられ
る。一定時間の露光を与えられた感光体66は、
高解像力乾板であれば通常の写真処理プロセスで
ある現像、定着等のプロセスを経た後、高解力乾
板上に干渉縞の明暗に対応したパターンが形成さ
れる。このようにして感光体66上に形成された
干渉縞の明暗に対応したパターンを一般にホログ
ラムと称している。このようにして作成したホロ
グラムに、再生用レーザー光を照射すると、ホロ
グラムの有する、干渉縞の明暗に対応したパター
ンにより、再生用レーザー光が回折され、回折光
は焦点検出用光束45となり、回折されずそのま
ま透過した光は信号読取用光束43となることは
明らかであろう。
A hologram that generates two light beams as described above can be created as described below. FIG. 8 is a diagram showing how the hologram 40 is created. First, the object light beam 60 is made into a parallel light beam by a collimator lens (not shown), and the lens 61
The light is focused through an optical system having astigmatism composed of a cylindrical lens 62. The optical systems 61 and 62 are configured so that the astigmatism difference at this time is Δl. The best imaging plane 63 at this time is the relay lens 64 (same focal length f as the relay lens 45 above).
The relay lens 64 is arranged so as to be on the focal plane of the light beam (hereinafter referred to as the "relay lens 64"), and the light beam is made substantially parallel and is made incident on the photoreceptor 66 at an incident angle θ through the half mirror 65. At the same time, a reference light beam 67 is converted into a parallel light beam by a collimator lens (not shown), and a half mirror 65
The photoreceptor 66 is made perpendicularly incident on the photoreceptor 66 via the photoreceptor 66 . In a space where the object light beam 60 and the reference light beam 67 are superimposed, interference fringes are formed by the two. The interference fringes are irradiated onto the photoreceptor 66 placed in the above space in the form of light intensity. As the photoreceptor 66, for example, a high-resolution dry plate made of a silver salt emulsion is used. The photoreceptor 66 is exposed to light for a certain period of time.
In the case of a high-resolution dry plate, a pattern corresponding to the brightness and darkness of the interference fringes is formed on the high-resolution dry plate after undergoing normal photographic processing processes such as development and fixing. A pattern corresponding to the brightness and darkness of the interference fringes formed on the photoreceptor 66 in this manner is generally called a hologram. When the hologram created in this way is irradiated with a reproduction laser beam, the reproduction laser beam is diffracted by a pattern corresponding to the brightness and darkness of the interference fringes of the hologram, and the diffracted light becomes a focus detection light beam 45, It is clear that the light that is not transmitted and is transmitted as it is becomes the light beam 43 for signal reading.

上述した実施例においては非点収差を発生させ
るのにホログラムを用いているため、シリンドリ
カルレンズを用いる場合よりも小形な装置が実現
できる。またホログラムは複製可能であるため、
非常に安価となる。さらに、焦点検出と信号読出
しとを別々の光束で行なうため、信号読出し光束
は非点収差を持たない高品位のものを用いること
ができる。また、光路長も短かくなるので、その
点でも小形化に有利である。
In the embodiments described above, since a hologram is used to generate astigmatism, a smaller device can be realized than when a cylindrical lens is used. Also, since holograms can be copied,
Very cheap. Furthermore, since focus detection and signal readout are performed using separate light beams, a high-quality signal readout light beam that does not have astigmatism can be used. Furthermore, since the optical path length is shortened, this is also advantageous for miniaturization.

なお本発明は上述した実施例に限られるもので
はなく、種々の変形、変更が可能である。例えば
ホログラムによつて焦点調節用光束、ビデオ信号
読み出し用光束を発生させるとともに、トラツキ
ング用の光束も同時に発生させるようにすること
もできる。第9図に示したものはこのようなホロ
グラムの作成方法で、焦点調節用及びビデオ信号
読出し用光束は上述の例と同様な方法で作成する
が、これ等を作るための参照光束70、焦点調節
用光束73の作る面とほぼ垂直な面内に前者の面
と±φの角度をもつてトラツキング用平行光束7
2,71を入射させてホログラム74を作る。こ
れを再生すると第9図bに示すように信号読出し
光束75、焦点調節用光束76、トラツキング用
光束77,78が得られる。これを用いたビデオ
デイスク再生装置の実施例が第10図に示すもの
で、構成は上述した実施例とほとんど同様なもの
であるが、トラツキング用光束77,78は第1
0図bに示すように、ビデオ信号トラツク80の
両側に集束し、この反射光をトラツキング用検出
素子81,82で検出して信号読取光束がトラツ
ク80から外れないように光学系を駆動する。さ
らに上述した実施例では焦点検出素子50に入射
する光束をリレーレンズによつてほぼ平行光束と
なるようにしたが、ここまでしなくても非点隔差
を大きくすることができれば、それなりの効果が
あることは明らかであろう。又検出素子50の構
成は第4図で説明したものとは限らず、他にもい
ろいろな構成が考えられる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible. For example, a hologram may be used to generate a focusing light beam and a video signal readout light beam, and a tracking light beam may also be generated at the same time. What is shown in FIG. 9 is a method for creating such a hologram.The light beams for focus adjustment and video signal reading are created in the same manner as in the above example, but the reference light beam 70 and focal point are used to create these. A parallel light beam 7 for tracking is formed in a plane substantially perpendicular to the plane formed by the adjustment light beam 73 and has an angle of ±φ with the former plane.
A hologram 74 is created by making a hologram 74 incident. When this is reproduced, a signal reading light beam 75, a focusing light beam 76, and tracking light beams 77 and 78 are obtained as shown in FIG. 9b. An embodiment of a video disk playback device using this is shown in FIG.
As shown in FIG. 0B, the reflected light is focused on both sides of the video signal track 80, and the tracking detection elements 81 and 82 detect the reflected light to drive the optical system so that the signal reading light does not deviate from the track 80. Furthermore, in the embodiment described above, the light flux incident on the focus detection element 50 is made into a substantially parallel light flux by the relay lens, but if the astigmatism difference can be increased without doing this, a certain effect can be obtained. One thing is clear. Further, the configuration of the detection element 50 is not limited to that explained in FIG. 4, and various other configurations are possible.

本発明によれば、従来のようなシリンドリカル
レンズを用いずに、ホログラムを用いて非点収差
を有する光束を発生させることができるので、小
形で安価な自動焦点調節装置を提供することがで
きる。
According to the present invention, a light beam having astigmatism can be generated using a hologram without using a conventional cylindrical lens, so that a compact and inexpensive automatic focusing device can be provided.

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

第1図は従来の非点収差を利用した自動焦点調
節装置の構成を示す線図、第2図は非点収差をも
つ光学系を通つた光束の子午像面と球欠像面の位
置の一例を示す線図、第3図は同じく非点収差を
もつ光学系を通つた光束の断面図、第4図は非点
像の形を検出する検出器の一例を示す線図、第5
図は同じく非点像の形を検出する装置の電気的構
成を示す線図、第6図は第5図に示した回路によ
つて得られる焦点検出信号と焦点はずれ量との関
係を示す線図、第7図は本発明による自動焦点装
置の一例の構成を示す線図、第8図は第7図で示
した実施例に用いるホログラムの作成方法を示す
線図、第9図は本発明の別な実施例に用いるホロ
グラムの作成方法を示す線図、第10図aは同じ
く本発明の別な実施例の構成を示す線図、第10
図bはaに示した実施例におけるデイスク面上の
光点の位置の一例を示す線図である。 40……ホログラム、41……レーザ光、42
……焦点調節用光束、43……ビデオ信号読取り
用光束、44……ハーフミラー、45……リレー
レンズ、46……リレーレンズ像側焦平面、47
……トラツキングミラー、48……対物レンズ、
49……ビデオデイスク面、50……焦点検出用
素子、51……ビデオ信号読取用素子、60……
物体光束、61……レンズ、62……シリンドリ
カルレンズ、63……最良結像面、リレーレンズ
焦点面、64……リレーレンズ、65……ハーフ
ミラー、66……感光体、67……参照光束、7
0……参照光束、73,76……焦点調節用光
束、72,71,77,78……トラツキング用
光束、75……ビデオ信号読取り用光束、80…
…ビデオ信号トラツク。
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a conventional automatic focus adjustment device that uses astigmatism, and Figure 2 shows the positions of the meridional image plane and the spherical image plane of a light beam passing through an optical system with astigmatism. A line diagram showing an example; Fig. 3 is a cross-sectional view of a light beam passing through an optical system that also has astigmatism; Fig. 4 is a line diagram showing an example of a detector that detects the shape of an astigmatic image;
The figure is a line diagram showing the electrical configuration of a device for detecting the shape of an astigmatic image, and Figure 6 is a line diagram showing the relationship between the focus detection signal obtained by the circuit shown in Figure 5 and the amount of defocus. 7 is a diagram showing the configuration of an example of an automatic focusing device according to the present invention, FIG. 8 is a diagram showing a method for creating a hologram used in the embodiment shown in FIG. 7, and FIG. FIG. 10a is a diagram showing a method for creating a hologram used in another embodiment of the present invention, and FIG.
Figure b is a diagram showing an example of the position of a light spot on the disk surface in the embodiment shown in figure a. 40... Hologram, 41... Laser light, 42
... Light flux for focus adjustment, 43 ... Light flux for reading video signal, 44 ... Half mirror, 45 ... Relay lens, 46 ... Relay lens image side focal plane, 47
...Tracking mirror, 48...Objective lens,
49... Video disk surface, 50... Focus detection element, 51... Video signal reading element, 60...
Object light flux, 61...Lens, 62...Cylindrical lens, 63...Best imaging plane, relay lens focal plane, 64...Relay lens, 65...Half mirror, 66...Photoconductor, 67...Reference light flux ,7
0... Reference light flux, 73, 76... Focus adjustment light flux, 72, 71, 77, 78... Tracking light flux, 75... Video signal reading light flux, 80...
...Video signal track.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 光源と、受光素子と、前記光源からの投射光
束を反射物体上に集束させ、その反射光束を上記
受光素子上に再集束させる光学系と、非点収差発
生手段とを有する自動焦点調節装置において、前
記非点収差発生手段をホログラムで構成したこと
を特徴とする自動焦点調節装置。
1. An automatic focus adjustment device having a light source, a light receiving element, an optical system that focuses the projected light flux from the light source onto a reflecting object and refocuses the reflected light flux onto the light receiving element, and astigmatism generating means. 2. An automatic focusing device according to claim 1, wherein the astigmatism generating means is composed of a hologram.
JP10890877A 1977-09-12 1977-09-12 Method and apparatus for automatic focus controlling Granted JPS5443005A (en)

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