NL192406C

NL192406C - Device for detecting a focusing error signal for an objective lens when scanning an information carrier.

Info

Publication number: NL192406C
Application number: NL8003659A
Authority: NL
Original assignee: Olympus Optical Co
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1997-07-04
Also published as: NL192406B; DE3023779C2; FR2459991A1; GB2057218A; GB2057218B; NL8003659A; DE3023779A1; FR2459991B1

Description

1 1924061 192406

Inrichting voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal voor een objectieflens bij het aftasten van een informatiedragerDevice for detecting a focusing error signal for an objective lens when scanning an information carrier

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opwekken van een focusseringsfoutsignaal voor 5 een objectief, waardoor licht uit een laser op een voorwerp, zoals een informatiedrager, wordt gefocusseerd, omvattende een tussen de laser en het objectief aangebrachte stralenverdeler, die de door de laser uitgestraalde lichtbundel naar het voorwerp doorlaat en de door het voorwerp gereflecteerde lichtbundel afbuigt naar een meetinrichting, voorzien van een driehoekig gelijkzijdig prisma dat een optisch vlak heeft, dat ten minste nagenoeg onder de kritische hoek ten opzichte van de door het voorwerp gereflecteerde 10 lichtbundel staat en van een detector die het door het optische vlak gereflecteerde licht detecteert.The invention relates to a device for generating a focusing error signal for an objective, whereby light from a laser is focused on an object, such as an information carrier, comprising a beam divider arranged between the laser and the objective, which beam transmits the beam of light emitted to the object and deflects the light beam reflected by the object into a measuring device provided with a triangular equilateral prism having an optical plane which is substantially at a critical angle to the light beam reflected by the object and from a detector that detects the light reflected from the optical plane.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het artikel ’’Fokussierung in erner Anordnung zum Auslesen eines optischen Aufzeichnungstragers”, verschenen in ’’Neues aus derTechnik”, nr. 6,15 december 1977, blz. 1 en 2. Deze inrichting voor het uitlezen van een registratiedrager bestaat uit een lichtbron, waarvan de lichtbundel wordt gericht op een stralenverdeler in de vorm van een deelprisma of -spiegel, die de 15 lichtbundel doorlaat naar een objecüeflens die de bundel op de informatiedrager focusseert. Deze door de informatiedrager gereflecteerde lichtbundel wordt door de stralenverdeler gericht naar een meetinrichting die bestaat uit een prisma en vier detectoren.Such a device is known from the article "Fokussierung in erner Anordnung zum Auslesen eines optischen Aufzeichnungstragers", which was published in "Neues aus derTechnik", no. 6.15 December 1977, pages 1 and 2. This device for reading out a record carrier consists of a light source, the light beam of which is directed to a beam splitter in the form of a partial prism or mirror, which transmits the light beam to an objective flange which focuses the beam on the information carrier. This light beam reflected by the information carrier is directed by the beam splitter to a measuring device consisting of a prism and four detectors.

De door de informatiedrager gereflecteerde bundel wordt deels door één vlak van het prisma van de meetinrichting en deels door een onder een bepaalde hoek daarop staand ander vlak gereflecteerd 20 respectievelijk doorgelaten. De door de twee vlakken gereflecteerde bundels worden door twee detectoren opgevangen en de door de vlakken doorgelaten bundels door de resterende detectoren. De signalen uit de eerstgenoemde detectoren worden opgeteld evenals de signalen uit de resterende detectoren. De gesommeerde signalen worden daarna van elkaar afgetrokken om het focusseringsfoutsignaal te verkrijgen. Het focusseringssignaal wordt dus afgeleid uit de verhouding tussen gereflecteerd en doorgelaten licht van 25 een vlak onder de kritische hoek ten opzichte van de bundel. In dit geval twee vlakken.The beam reflected by the information carrier is reflected and transmitted partly through one plane of the prism of the measuring device and partly through another plane positioned at a certain angle thereon. The beams reflected by the two planes are received by two detectors and the beams transmitted by the planes by the remaining detectors. The signals from the former detectors are added together with the signals from the remaining detectors. The summed signals are then subtracted to obtain the focusing error signal. Thus, the focusing signal is derived from the ratio of reflected and transmitted light of a plane at the critical angle to the beam. In this case two planes.

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 gepolariseerd in een vlak van de tekening van figuur 1. Het licht wordt gericht of gecollimeeid door een collimatorlens 2 tot een evenwijdige lichtbundel die daarna door een polarisatieprisma 3 en een plaat 4 30 van een kwart golflengte wordt doorgelaten. De lichtbundel wordt voorts door een objectieflens 5 als een lichtpunt gefocusseerd op een schijf 6 die voorzien is van één 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 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 35 van een kwart golflengte tweemaal heeft gepasseerd en aldus thans wordt gereflecteerd door het polarisatieprisma 3. De lichtflux gereflecteerd door het polarisatieprisma 3 wordt geconvergeerd door een condensortens 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 gefocusseerde bundel die door de condensortens 7 en de cilindrische lens 8 wordt gevormd, ten opzichte van een toestand in focussering in 40 onderling loodrechte richtingen, wanneer de schijf 6 op en neer beweegt. In de bekende inrichting wordt deze vormvariatie gedetecteerd door een lichtdetector (niet getoond), gedeeld in vier secties en geplaatst op een brandpuntsvlak van het lensstelsel 7, 8 om een focusseringsfoutsignaal op te wekken. Het aldus gedetecteerde foutsignaal wordt toegevoerd aan een focusseringsmechanisme zoals een beweegbaar spoelmechanisme om de objectieflens 5 in axiale richting te bewegen.In Figure 1, a known system for detecting the focus in an optical reproduction apparatus 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 plate 4 30 of a quarter wavelength is transmitted. The light beam is further focused by an objective lens 5 as a light point on a disc 6 which is 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 through 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 quarter wavelength plate 4 and thus is 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 Fig. 1, the shape of the focused beam transmitted by the condenser 7 and the cylindrical lens 8 varies. formed relative to a state in focus in 40 mutually perpendicular directions when the disk 6 moves up and down. In the known device, this shape variation is detected by a light detector (not shown), divided into four sections and placed on a 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 spool mechanism to move the objective lens 5 in an axial direction.

45 Aangezien in het bekende stelsel van een focusseringsdetectie 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 waarschijnlijk groot van afmeting wordt. Aangezien voorts de lichtdetector met vier secties nauwkeurig in drie axiale richtingen moet worden georiënteerd, dat wil zeggen in de richting van de optische as en in twee orthogonale richtingen loodrecht op de optische as, is de positionering van de lichtdetector tamelijk 50 kritisch en vereist veel arbeidstijd. Aangezien een dynamisch gebied waarin het nauwkeurige focusseringsfoutsignaal als gevolg van de deformatie van de gefocusseerde bundel kan worden verkregen, relatief klein is, zou bovendien als focusseringsfoutsignaal niet kunnen worden opgewekt, indien de schijf slechts met een relatief kleine afstand afwijkt van een bepaalde positie.45 Since in the known focus detection system, 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 is likely to become 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 much labor time . Moreover, since a dynamic area in which the accurate focusing error signal can be obtained due to the deformation of the focused beam is relatively small, the 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 55 eveneens nodig de spoorbesturing zodanig uit te voeren, dat 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 192406 2 gebracht door de vibratie van de objectieflens of een spiegel die is aangebracht tussen de lichtbron en de objectieflens. 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 richting loodrecht op het spoor. Deze methode is beter dan de slingermethode, omdat de lichtbundels niet 5 mechanisch in trilling behoeven te worden gebracht. Bij de inrichting voor het detecteren van het focus· seringsfoutsignaal verdient het dus de voorkeur dat het sporingsfoutsignaal kan worden gedetecteerd door middel van de methode met de drie bundels.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 scan or follow the track accurately. 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 192406 2 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-beam method.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, waarbij een hogere detectiegevoeligheid van de focusseringstoestand wordt bereikt.The object of the invention is to provide an apparatus of the type mentioned in the preamble, in which a higher detection sensitivity of the focusing state is achieved.

10 Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat het prisma een althans nagenoeg rechte hoek heeft en het vlak tegenover deze hoek als reflectievlak fungeert en dat de detector is ingericht voor het detecteren van de van de focusserings-toestand van de lichtbundel op het voorwerp afhankelijke verandering van de lichtintensiteitsverdeling binnen de door het optische vlak gereflecteerde lichtbundel, waarbij aan het gedeelte van de door het voorwerp gereflecteerde lichtbundel, dat zich aan één zijde van een vlak door 15 de optische as van de genoemde lichtbundel bevindt, een eerste lichtontvangsector van de detector en aan het resterende gedeelte van de lichtbundel een tweede ontvangsector van de detector zijn toegevoegd en dat op de uitgangen van de lichtontvangsectoren de ingangen van een verschilversterker zijn aangesloten, op de uitgang waarvan het focusseringsfoutsignaal kan worden afgenomen.According to the invention, this object is achieved in that the prism has an at least substantially right angle and the plane opposite this angle functions as a reflection plane and that the detector is adapted to detect the focusing state of the light beam on the object dependent change of the light intensity distribution within the light beam reflected by the optical plane, wherein at the part of the light beam reflected by the object, which is located on one side of a plane through the optical axis of the said light beam, a first light receiving sector of the detector and a second receiving sector of the detector is added to the remaining part of the light beam and that the inputs of a differential amplifier are connected to the outputs of the light receiving sectors, from which the focusing error signal can be taken.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat het focusseringsfoutsignaal wordt afgeleid uit de variatie 20 van de intensiteitsverdeling binnen de door de informatiedrager gereflecteerde lichtbundel. Deze intensiteits-verdeling wordt dan gemeten door deling van het totale ontvangoppervlak van de detector. Hierdoor wordt een hoge detectiegevoeligheid bereikt, terwijl de door de informatiedrager gereflecteerde bundel niet nauwkeurig een evenwijdige bundel behoeft te zijn.The invention is based on the insight that the focusing error signal is derived from the variation of the intensity distribution within the light beam reflected by the information carrier. This intensity distribution is then measured by dividing the total receiving area of the detector. As a result, a high detection sensitivity is achieved, while the beam reflected by the information carrier need not accurately be a parallel beam.

Opgemerkt wordt dat het uit de Franse octrooiaanvrage 2.394.106 op zichzelf bekend is twee licht-25 ontvangsectoren in de meetinrichting toe te passen, echter wordt hierbij niet de intensiteitsverdeling binnen de lichtbundel maar de diameter van deze bundel als criterium voor de mate van focussering gebruikt.It is noted that it is known per se from French patent application 2.394.106 to use two light-receiving sectors in the measuring device, however the intensity distribution within the light beam is not used here, but the diameter of this beam as criterion for the degree of focusing. .

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening tonen: figuur 1 een schematisch aanzicht van een optisch stelsel van een optische reproductie-inrichting met 30 een bekend focusseringsdetectiestelsel; figuur 2 een uitvoeringsvorm van een focusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding; figuur 3 een grafiek van de intensiteit van gereflecteerd licht met een invalhoek nabij de kritische hoek; de figuren 4A, 4B en 4C grafieken van uitgangssignalen uit de lichtdetectorgebieden en een focusseringsfoutsignaal ; 35 figuur 5 een andere uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding; figuren 6, 7, 8 en 9 andere uitvoeringsvormen van de focusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding; figuur 10 weer een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; figuren 11A, 11B en 11C schematische aanzichten voor de verklaring van de werking van de inrichting 40 volgens figuur 10; figuur 12 een schema van een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens figuur 10; figuur 13 een schematisch aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding voor het detecteren van een focusseringsfoutsignaal en een sporingsfoutsignaal door middel van een methode met drie bundels; 45 figuren 14A, 14B en 14C schematische aanzichten voor het verklaren van de werking van de inrichting volgens figuur 13; en figuren 15 en 16 schematisch aanzichten van een andere uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectie-inrichting volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: figure 1 shows a schematic view of an optical system of an optical reproduction device with a known focus detection system; figure 2 shows an embodiment of a focus detection device according to the invention; Figure 3 is a graph of the reflected light intensity with an incident angle near the critical angle; Figures 4A, 4B and 4C graphs of output signals from the light detector areas and a focusing error signal; Figure 5 another embodiment of the focus detection device according to the invention; Figures 6, 7, 8 and 9 other embodiments of the focus detection device according to the invention; figure 10 shows yet another embodiment of the device according to the invention; Figures 11A, 11B and 11C are schematic views for explaining the operation of the device 40 of Figure 10; figure 12 shows a diagram of a modified embodiment of the device according to figure 10; Figure 13 is a schematic view of another embodiment of the device according to the invention for detecting a focus error signal and a tracking error signal by a three-beam method; Figures 14A, 14B and 14C are schematic views for explaining the operation of the device of Figure 13; and Figures 15 and 16 are schematic views of another embodiment of the focus detection device according to the invention.

50 In figuur 2 is een optische reproductie-inrichting schematisch getoond, waarin een uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectie-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 figuur 1. Een lineair gepolariseerde lichtbundel uitgezonden door een laseriichtbron 1, wordt gecolli-meerd door een collimatoriens 2 tot een evenwijdige lichtbundel en passeert door een polarisatieprisma 3 55 en een plaat 4 van een kwart golflengte. Daarna valt de evenwijdige lichtbundel op een objectieflens 5 en wordt gefocusseerd op een informatiespoor 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 3 192406 gereflecteerd door het polarisatieprisma 3. De constructie 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 pdarisatieprisma 3 gereflecteerde lichtflux valt in op een detectieprisma 10 met een reflectie-oppervlak 11 en de door het oppervlak 11 gereflecteerde lichtflux wordt ontvangen door een lichtdetector 12. Volgens de 5 uitvinding is het reflectie-oppervlak 11 zodanig ten opzichte van het invallende licht opgesteld, dat onder een toestand van infocussering dit oppervlak een bepaalde hoek ten opzichte van het invallende licht (evenwijdige lichtflux) maakt, welke hoek gelijk is aan de 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. In de toestand van infocussering wordt de gehele, door het polarisatieprisma 3 gereflecteerde lichtflux totaal 10 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 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 de schijf 6 wordt verkort, is het door het polarisatieprisma 3 gereflecteerde licht niet 15 langer de evenwijdige bundel, maar is veranderd in een divergerende lichtbundel met de buitenste lichtstralen a{1 en a,2. Indien de schijf 6 in een tegengestelde richting b is verschoven wordt daarentegen de evenwijdige lichtbundel gewijzigd in een convergerende lichtbundel met de buitenste lichtstralen b(1 en b^. Zoals uit figuur 2 blijkt hebben de lichtstralen tussen een optische invalas OP, en de buitenste lichtstraal ah invalhoeken die kleiner zijn dan de kritische hoek en worden aldus door het reflectieoppervlak 11 ten minste 20 gedeeltelijk doorgelaten. In afwijking daarvan hebben lichtstralen tussen de optische as OP, en de buitenste lichtstraal a,2 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 relatie omgekeerd en lichtstralen onder een vlak waarin de optische inval-as OP, ligt en dat loodrecht staat op het vlak van de tekening van figuur 2, dat wil zeggen een invalvlak, worden totaal gereflecteerd door het 25 reflectieoppervlak 11 en lichtstralen boven het genoemde vlak worden ten minste gedeeltelijk doorgelaten door het reflectieoppervlak 11. Indien de schijf 6 afwijkt van de positie van infocussering variëren zoals hierboven is toegelicht de invalhoeken van de lichtstralen die op het reflectieoppervlak 11 invallen, op een continue wijze om de kritische hoek met uitzondering van de middelste lichtstraal die langs de optische as OP, verloopt. Derhalve varieert wanneer de schijf 6 afwijkt van de positie van infocussering hetzij in de 30 richting a of b, de intensiteit van het door het reflectieoppervlak 11 gereflecteerde licht abrupt nabij de kritische 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 tegengestelde wijze. In afwijking daarvan wordt in de toestand van infocussering de lichtflux die op het detectieprisma 10 invalt, 35 totaal gereflecteerd door het reflectieoppervlak 11 en aldus valt de uniforme lichtflux in op de lichtdetector 12. De lichtdetector 12 is zodanig geconstrueerd, 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 OPr van het gereflecteerde licht bevat.Fig. 2 schematically shows an optical reproduction device in which an embodiment of the focus detecting 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 2 to a parallel light beam and passes by a polarization prism 3 55 and a plate 4 of a quarter wavelength. Thereafter, the parallel light beam falls on an objective lens 5 and is focused on an information track of a disc 6 as a light spot. The light beam reflected by the disc 6 is optically modulated according to information recorded in the track, and is reflected by the polarization prism 3 192406 3. The construction 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 is received by a light detector 12. According to the invention, the reflection surface 11 is such that arranged with respect to the incident light, that under a state of infocusing this surface makes a certain angle with respect to the incident light (parallel light flux), which angle is equal to the critical angle, or slightly smaller than the critical angle. It is now provisionally assumed that the reflection surface 11 is set at the critical angle. In the state of infocusing, the entire light flux reflected by the polarization prism 3 is totally 10 reflected from 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 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 to a diverging light beam with the outer rays of light a {1 and a, 2. If the disk 6 is 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 rays b (1 and b ^. As can be seen from figure 2, the light rays have an optical incident axis OP, and the outer light ray. ah incidence angles that 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 2 incidence angles that are greater than the critical angle and thus 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 light rays under a plane in which the optical incident axis OP is located and which is perpendicular to the plane of the drawing of figure 2, ie an incident plane, are totally reflected by the reflection surface 11 and light beam above the said plane are at least partially transmitted through the reflection surface 11. If the disc 6 deviates from the position of infocusing, as explained above, the incidence angles of the light rays incident on the reflection surface 11 continuously vary around the critical angle with the exception of the center beam of light extending along the optical axis OP. Therefore, when the disc 6 deviates from the position of infocusing either in direction a or b, the intensity of the light reflected by the reflection surface 11 varies abruptly near the critical angle and according to the above-mentioned variation in the incident angles. In this case, the directions of the variations of the light intensities on both sides of said plane which is perpendicular to the incident plane and which contains the optical incident axis OP, vary in mutually opposite manner. 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 the said planar bottom and top light fluxes 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 OPr of the reflected light.

40 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 Rp en Rs geven de lichtintensiteiten aan voor P- respectievelijk S-gepolariseerde 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: 45 R„ + R8 2Figure 3 shows a graph of the variation of an reflected light intensity as a function of the incident angle near the critical angle. Curves Rp and Rs indicate the light intensities for P and S polarized light rays, respectively. The curves are obtained when the detection prism 10 is made of a material with 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: 45 R 1 + R 8 2

Uit figuur 2 blijkt dat indien de schijf 6 afwijkt in de richting a, de lichtstralen van de onderste helft van de invallende lichtflux invalhoeken hebben die kleiner zijn dan de kritische hoek. Derhalve wordt ten minste een 50 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. 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 6 daarentegen in de richting b afwijkt, neemt de hoeveelheid 55 licht af, die op het gebied 12B invalt, maar de hoeveelheid licht die 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 respectievelijk 4B geïllustreerd. Een focusseringsfoutsignaal kan worden verkregen 192406 4 aan de uitgang 14 van een differentiaalversterker 13 als een verschilsignaal van deze signalen uit de gebieden 12A en 12B, welke verschilsignaal in figuur 4C is getoond.It can be seen from Figure 2 that if the disc 6 deviates in the direction a, the light rays of the lower half of the incident light flux have incident angles smaller than the critical angle. Therefore, at least a 50 part 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. The top 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 region 12B is not changed. On the other hand, if the disk 6 deviates in the direction b, the amount of 55 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 192406 4 at the output 14 of a differential amplifier 13 as a difference signal of these signals from regions 12A and 12B, which difference signal is shown in Figure 4C.

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 hoeveel-5 heid licht die op het gebied 12B invalt, eerst vergroot en wordt daarna constant, terwijl de hoeveelheid licht die op het gebied 12A invalt, abrupt wordt veikleind. Indien de schijf 6 daarentegen in de richting b afwijkt, neemt de hoeveelheid licht die op het gebied 12A invalt, eerst toe en wordt daarna constant, terwijl de hoeveelheid licht die op het gebied 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 area 12B is first increased and then becomes constant, while the amount of light incident on the area 12A is abruptly reduced. On the other hand, if the disc 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 12B decreases.

Door detectie van een verschil in uitgangssignalen uit de licht-opnemende gebieden 12A en 12B is het 10 op deze wijze mogelijk het focusseringsfoutsignaal te verkrijgen met een amplitude die evenredig is aan de grootte van de afwijking 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 het aandrijven van de objectieflens 5 in de richting van zijn optische as. Voorts is het mogelijk een informatiefs signaal dat overeenkomt met de in het informatiespoor geregistreerde groef informatie af te leiden op een uitgang 16 van een optelinrichting 15, die een somsignaal opwekt uit de uitgangssignalen van de gebieden 12A en 12B. 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 uitfocussering wordt de helft van de lichtflux ten opzichte van de centrale lichtstraal totaal gereflecteerd, maar een 20 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 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 infocusing state and a polarity can be obtained , which represents a direction of the deviation from the state of infocusing. The focusing error signal thus obtained is used to influence a focusing controller for driving the objective lens 5 in the direction of its optical axis. Furthermore, it is possible to derive an information signal corresponding to the groove recorded in the information track at an output 16 of an adder 15, which generates a sum signal from the output signals of regions 12A and 12B. Furthermore, since in the state of infocusing, the light is hardly transmitted through the reflection surface 11, a loss of light is very small and in the state of focusing, half of the light flux with respect to the central light beam is totally reflected, but an amount of light of the other half of the light flux reflected by 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 objectieflens 5 met een numerieke opening NA=0,5 25 en een brandpuntsafstand f=3 mm, en van het detectieprisma 10 met een brekingsindex n=1,5, en wanneer de schijf 6 afwijkt met ongeveer 1 pm, 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 veroorzaken, die 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 30 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 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 derhalve de voorkeur de detector 12 zo dicht mogelijk bij de objectieflens 5 op te stellen. Indien echter de detector 12 op een afstand 35 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 6 in de richting b afwijkt met een afstand groter dan 0,2 mm 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 aldus beweegt de objectieflens 5 verder van de schijf 6 af. Derhalve kan een 40 ongewenst botsen van de objectieflens 5 tegen de schijf 6 op doelmatige wijze worden vermeden zonder dat een 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 with a refractive index n = 1.5, and when the disc 6 deviates by about 1 pm, the variation of an angle of incidence for the outer light beam subjected to the greatest variation in angle of incidence is about 0.015 °, which may cause a variation of sufficient magnitude in amount of light 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 30 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 of the light beam incident on detector 12 is increased. On the other hand, when the disc 6 deviates in the direction b by the same distance of 0.2 mm, a real image is formed at a distance of 25.5 mm from the objective lens 5 on the side opposite the disc 6. It is therefore preferable arrange the 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 6 deviates in the direction b by a distance larger than 0.2 mm and the amounts of light incident on the areas 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 prevented without the use of a special safety mechanism.

Bij de uitvoeringsvorm getoond in figuur 2, is de brekingsindex van het detectieprisma 10 gelijk aan Vj> en aldus wijkt het licht dat door het oppervlak 11 van het detectieprisma 10 wordt gereflecteerd, met 90° van het invallende licht af. Indien het prisma 10 is vervaardigd van een materiaal met een brekingsindex 45 groter dan V2, 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 Vj> and thus the light reflected from the surface 11 of the detection prism 10 differs by 90 ° from the incident light. If the prism 10 is made of a material with a refractive index 45 greater than V2, the reflected light may 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 volgens de uitvinding voor het detecteren van de focusseringstoestand. Bij deze uitvoeringsvorm valt een gedeelte van de door een polarisatieprisma 3 gereflecteerde lichtflux in op een detectieprisma 10 50 met een reflectieoppervlak 11 dat zodanig is ingesteld dat in de toestand van infocussering zowel gereflecteerde als doorgelaten lichtfluxen met een bepaalde verhouding worden voortgebracht. Het gereflecteerde licht wordt door een eerste lichtdetector 17 ontvangen en het doorgelaten of gebroken licht wordt 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 55 het oppervlak 11 een hoek ten opzichte van een bepaalde lichtstraal 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 focusseringsfout- 5 192406 signaal voort te brengen met een amplitude en een polariteit die een grootte respectievelijk een richting van de afwijking weerspiegelt. Opgemeikt wordt, 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 gereflecteerde lichtflux een evenwijdige 5 lichtflux is, maar kan divergeren of convergeren. De informatiesignalen die overeenkomen met de groef-constructie van het informatiespoor kunnen worden afgeleid als een somsignaal uit de uitgangssignalen van de detectoren 17 en 18, of kunnen volgens een andere uitvoeringsvorm worden afgeleid uit een afzonderlijke lichtdetector 19 die zodanig is ingericht, dat deze een gedeelte van de lichtflux opneemt, die door het polarisatieprisma 3 wordt gereflecteerd en niet het detectieprisma 10 binnenkomt.Figure 5 shows another embodiment of the optical reading device for carrying out the method 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 50 with a reflecting surface 11 set so that in the state of infocusing both reflected and transmitted light fluxes are generated at a given ratio. 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 55 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 focus error signal of 192406 having an amplitude and a polarity that is a magnitude and a direction of the deviation. It is pointed out that since in the particular embodiment it is sufficient that the amounts of light fluxes incident on detectors 17 and 18 have the determined ratio, it is not always necessary that the light flux reflected by the disk 6 be a parallel light flux, but can diverge or converge. The information signals corresponding to the groove construction of the information track may be derived as a sum signal from the output signals of detectors 17 and 18, or in another embodiment may be derived from a separate light detector 19 arranged to be a portion of the light flux that is reflected by the polarization prism 3 and does not enter the detection prism 10.

10 Bij de bekende focusseringsdetectie-inrichting met een cilindrische 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 uitvinding 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 15 uitgevoerd. Aangezien bovendien het optische stelsel niet behoeft te worden ingesteld ten opzichte van twee orthogonale assen, kunnen het detectieprisma en de lichtdetector mechanisch ingestefd worden opgenomen in een één geheel votmend lichaam en de samenstelling kan draaibaar worden opgesteld in het vlak van de tekening van de figuren 2 en 5. Bij de inrichting volgens de uitvinding kan aangezien de fijne vlek niet op de detector wordt gevormd, de optische weg worden verkort en aldus kan de gehele inrichting 20 qua afmeting klein worden gemaakt en een licht gewicht hebben. Dit heeft tot gevolg, dat de gehele optische inrichting kan worden geïnstalleerd in een twee-dimensionale aandrijfinrichting voor het aandrijven van de objectieflens in een richting evenwijdig aan de objectieflens en in een richting loodrecht op de optische as, alsmede het informatiespoor. In zulk een stelsel is het gewenst een zo klein mogelijk objectieflens te gebruiken. Hiervoor wordt het aantal lenselementen van de objectieflens (in de tekening is de 25 objectieflens duidelijkheidshalve geïllustreerd als een enkelvoudig lenselement, maar in de praktijk bestaat deze uit een aantal lenselementen) verkleind en moet slechte een sferische aberratie in beschouwing worden genomen. Onder zulk een omstandigheid worden bij voorkeur geen buiten de as verlopende lichtstralen gebruikt en moet een evenwijdige lichtflux worden gebruikt. Volgens de uitvinding kan aan zulke eisen op voordelige wijze worden voldaan door detectie van de toestand van infocussering met de 30 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 uitvoeringsvormen 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 georiënteerd. Zelfs 35 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 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. Notwithstanding this, 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 does not need to be adjusted relative to two orthogonal axes, the detection prism and the light detector can be mechanically inserted into a single unitary body and the assembly can be rotatably arranged in the plane of the drawing of Figures 2 and 5. In 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 entire device 20 can be made small in size and light in weight. As a result, the entire optical device 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 track. In such a system it is desirable to use the smallest objective lens possible. For this purpose, the 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 spherical aberration must be considered. Under such a condition, off-axis light rays are preferably not used and parallel light flux should 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 the track and causes 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 a variation in the difference signal is eliminated.

Opgemerkt wordt, dat de uitvinding niet is beperkt tot de hierboven toegelichte uitvoeringsvormen, maar 40 op diverse wijzen kan worden gemodificeerd. Bijvoorbeeld valt 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 rotatie-polarisatie van 90°, zoals in figuur 6 is getoond. In dit geval verandert de intensiteit van gereflecteerd licht extreem abrupt nabij de kritische hoek en aldus kan de gevoeligheid van de focusseringsfoutdetectie verder 45 worden vergroot. Het is eveneens mogelijk het P-gepolariseetde licht zonder het rotatie-polarisatie-element 20 te verkrijgen. Bijvoorbeeld kan het detectieprisma 10 over 90° worden verdraaid om de invalas OPf in figuur 2 ten opzichte van het polarisatieprisma 3, of kan het door het polarisatieprisma 3 doorgelaten licht het detectieprisma 10 binnenkomen zoals getoond is in figuur 7. In het laatste geval wordt het invallende licht uit een laseriichtbron 1 gereflecteerd door het polarisatieprisma 3.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 °, as shown in figure 6. 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 20. For example, the detection prism 10 can be rotated through 90 ° about the incidence axis OPf 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, incident light from a laser light source 1 reflected by the polarization prism 3.

5050

Teneinde de detectiegevoeligheid nog verder te vergroten kan de lichtflux worden ingebracht in een langgerekt detectieprisma 10' getoond in figuur 8, en kan verscheidene malen worden gereflecteerd in het detectieprisma 10'. Bij deze uitvoeringsvorm wordt de hoeveelheid licht die door de prismaoppervlakken 11' totaal wordt gereflecteerd, in het geheel niet gewijzigd, echter wordt de hoeveelheid licht die door de 55 reflectieoppervlakken 11' worden gereflecteerd, vergroot met een macht van de reflectietijden. Derhalve kan de gevoeligheid met de macht van de reflectietijden worden verhoogd.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 reflected several times 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 55 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.

192406 6192406 6

Bij een in figuur 9 getoonde uitvoeringsvorm kunnen voorts de posities van een polarisatieprisma 3 en een detectieprisma 10 worden verwisseld. Bij deze uitvoeringsvorm 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 5 de invallende lichtbundel onder een kritische hoek is ingesteld, valt de lichtbundel op een plaat 4 van een kwart golflengte en een objectieflens 5 zonder lichtveriies. De door een voorwerp 6 gereflecteerde lichtbundel passeert door de objectieflens 5 en de plaat 4 van een kwart golflengte en valt in op het detectieprisma 10 als een P-gepolariseerde lichtbundel. Derhalve is de detectiegevoeligheid voor de focusseringsfout extreem hoger gemaakt.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, 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 light losses. The light beam reflected by an object 6 passes through the objective lens 5 and the quarter-wavelength plate 4 and incident on the detection prism 10 as a P-polarized light beam. Therefore, the detection sensitivity for the focusing error has been made extremely higher.

1010

Voorts kunnen de werkwijzes voor focusseringsdetectie getoond in de figuren 6 tot en met 9 op doelmatige wijze worden toegepast op de uitvoeringsvorm getoond in figuur 5. Bij de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm heeft eenvoudigheidshalve het detectieprisma een brekingsindex van Vl>, maar kan elke gewenste brekingsindex hebben voor zover het reflectieoppervlak is ingesteld onder of nabij de kritische 15 hoek. Voorts wordt bij de hierboven toegetichte uitvoeringsvormen gebruik gemaakt van gepolariseerd licht, maar volgens de uitvinding kan niet-gepolariseeid 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 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 20 divergerende of convergerende lichtbundel worden toegepast in plaats van de evenwijdige 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 focusseringsdetectie in diverse optische instrumenten.Furthermore, the focus detection methods 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 V1>, but any desired refractive index insofar as the reflection surface is set at or near the critical angle. Furthermore, the embodiments explained above use polarized 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 less than the critical angle. Therefore, either a divergent 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, 25 zoals een beeldschijf, is het niet slechts noodzakelijk een focusseringsbesturing uit te voeren om een lichtbundel op de 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 bundels voor de werkwijze met drie bundels voor het afleiden van het sporingsfoutsignaal niet afzonderlijk worden 30 gevormd, echter kan de sporingsfout worden gedetecteerd door andere methoden, zoals een slinger-methode waarbij een enkele lichtvlek in trilling wordt gebracht over het informatiespoor. Derhalve is de ontwerpvrijheid enigszins beperkt.In 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 control to focus a light beam on the disc, but also to perform a tracking control to accurately track an information track. scan or follow. 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 separately formed, however, the tracking error can be detected by other methods, such as a pendulum method in which a single light spot is vibrated over the information track. 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 35 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.

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 invallende lichtflux en de lichtdetector is wezenlijk opgesteld in een brandpunt van de convergerende lichtflux gereflecteerd door het reflectie-40 oppervlak, welke detector ten minste twee licht-opnemende gebieden heeft, die zijn verdeeld langs een grensvlak waarin een optische as ligt en dat loodrecht staat op een vlak van inval voor het reflectie-oppervlak.To this end, according to the invention, the light flux reflected by the object, i.e. the disc, falls as a converging light flux on the reflection surface which is set mainly at the critical angle with respect to a central light beam in the incident light flux and the light detector is substantially arranged in a focal point of the converging light flux reflected by the reflection-40 surface, which detector has at least two light-receiving regions distributed along an interface in which an optical axis lies and which is perpendicular to an incident plane 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 detecteren van de focusserings- en 45 sporingsfout. Een laserlichtbron 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 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 objectieflens 25: De lens 25 convergeert de lichtbundel en 50 projecteert een lichtvlek op een registratiemedium 26, zoals een beeldschijf. Het 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 wordt doorgelaten, is de poiarisatierichting 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 55 doorgelaten door het polarisatieoppervlak 23A. Zoals in 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.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 is 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 50 projects a light spot on 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 via the quarter wavelength plate 24. Since the light is transmitted twice through the plate 24, the direction of polarization of the light is 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 becomes 55 transmitted through the polarization surface 23A. As shown in Figure 10, a detection prism 27 with a reflection surface 27A is mounted on the polarization prism 23. The reflection surface 27A is set mainly at a critical angle to a central light beam of the incident light flux.

7 1924067 192406

In deze uitvoeringsvorm 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 OP,. Derhalve is het reflectie* oppervlak 27A wezenlijk opgesteld onder de kritische hoek ten opzichte van de optische as OP,. Bij deze constructie vallen alle lichtstralen van een lichtflux, die aan de linkerzijde van een grensvlak liggen, dat de 5 optische as OP, bevat en loodrecht staat op een vlak van inval, in op het reflectieoppervlak 27A onder invalhoeken die groter zijn dan de kritische hoek en aldus worden 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 nagenoeg doorgelaten door het reflectieoppervlak 27A. Bij de betreffende uitvoeringsvorm 10 wordt bij voorkeur de hoeveelheid van het gereflecteerde licht dat zich aan de rechter zijde van het grensvlak bevindt, zoveel mogelijk verlaagd en aldus is een verdere verbetering mogelijk door verhogen van 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 gereflecteerd. De gebieden 28A en 28B 15 zijn onderverdeeld langs een vlak dat loodrecht staat op het vlak van inval en een uitgaande optische as OPr omvat.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 OP1. Therefore, the reflection surface 27A is substantially arranged at the critical angle to the optical axis OP1. In this construction, all light rays of a light flux, which lie on the left side of an interface containing the optical axis OP, and which is perpendicular to an incident plane, are incident on the reflection surface 27A at incidence angles greater than 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 which 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 10, 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 regions 28A and 28B is arranged to receive the light flux reflected from the reflection surface 27A. Areas 28A and 28B 15 are divided along a plane perpendicular to the incident plane and including an output optical axis OPr.

Thans zal de werking van de inrichting volgens figuur 10 worden toegelicht aan de hand van de figuren 11A tot en met 11C. Figuur 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 20 26 is gefocusseerd, wordt een beeld van de lichtvlek op de detectorgebieden 28A en 28B gevormd.The operation of the device according to Figure 10 will now be explained with reference to Figures 11A to 11C. Figure 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.

Aangezien de grens van deze gebieden 28A en 28B op de optische as OPr 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 door een differentiaalversterker 29 wordt gevormd, verschijnt derhalve een uitgangssignaal nul op een uitgangskiem 25 30. In deze toestand kan de inrichting vaststellen dat de toestand van infocussering is bereikt.Since the boundary of these regions 28A and 28B are on the optical axis OPr, 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 is formed by a differential amplifier 29, an output signal zero appears on an output seed 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 in een positie d, wordt het beeld van de lichtvlek aan de voorzijde van de lichtdetector 28 gevormd, zoals in figuur 10 met gestippelde lijnen is geïllustreerd. Derhalve valt een grote hoeveelheid licht in op het detectorgebied 28A, maar een zeer kleine hoeveelheid licht die zich bevindt aan de rechter zijde van de optische invalas OP, en die wordt gereflecteerd door het 30 reflectieoppervlak 27A, in op het detectorgebied 28B. Aldus heeft het focusseringsfoutsignaal uit de differentiaalversterker 29 een grote amplitude met een positie polariteit.At present, if the disk 26 deviates in a direction b to a position d, the image of the light spot on the front of the light detector 28 is formed, as illustrated in dotted lines in Figure 10. Therefore, a large amount of light is incident on the detector region 28A, but a very small amount of light located on the right side of the optical incident axis OP, which is reflected by the reflection surface 27A, is incident on the detector region 28B. Thus, the focusing error signal from the differential amplifier 29 has a large amplitude with a position polarity.

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 een verwaarloosbare kleine 35 hoeveelheid licht. Derhalve verschijnt op de uitgangsklem 30 het focusseringsfoutsignaal 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 broken 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 focusing error signal with a large amplitude and a negative polarity.

Op deze wijze kan het focusseringsfoutsignaal van de 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 40 optische as, teneinde steeds de 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 40 optical axis, in order 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 optelinrichting 31 die op een uitgangsklem 32 een informatiesignaal 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.

Voorts is het bij deze uitvoeringsvorm mogelijk 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 45 aangebracht in een optische weg, het sporingsfoutsignaal af te leiden uit het infoimatiesignaal. 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 slingeimethode voor het verkrijgen van het sporingsfoutsignaal eveneens kan worden toegepast in de uitvoeringsvormen 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 infoimation signal by vibrating the light spot across the information track by vibrating the objective lens 25, or a reflection mirror 45 arranged in an optical path, to a small extent. 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.

50 Figuur 12 toont een variant van de uitvoeringsvorm volgens figuur 10 en soortgelijke elementen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingsnummers die in figuur 10 zijn gebruikt. Bij deze uitvoeringsvorm is op een reflectieoppervlak 27A van een detectieprisma 27 een prisma aangebracht met daartussen een dunne laag van lucht of hechtmiddel. De prisma’s 27 en 33 zijn vervaardigd van optisch materiaal met dezelfde brekingsindex. Voorts is een lichtdetector 34 zodanig ingericht, dat deze een lichtflux kan ontvangen die 55 door het reflectieoppervlak 27A en het prisma 33 wordt doorgelaten. Bij deze uitvoeringsvorm kan het sporingsfoutsignaal worden verkregen hetzij volgens de slingermethode of de methode met drie bundels. In het geval van de slingermethode kan de detector 34 een enkel lichtopnemend gebied hebben, maar in het 192406 8 geval van de methode met drie bundels moet de detector 34 twee opneemgebieden hebben, die twee beelden van lichtbundels kunnen ontvangen, die op een onderlinge afstand liggen in de breedterichting van het informatiespoor, en het sporingsfoutsignaal kan woiden afgeleid als een verschil tussen uitgangssignalen van deze twee lichtopnemende gebieden van de detector 34.Figure 12 shows a variant of the embodiment of Figure 10 and like elements are designated by the same reference numbers used in Figure 10. In this embodiment, a prism with a thin layer of air or adhesive is interposed on a reflection surface 27A of a detection prism 27. Prisms 27 and 33 are made of optical material with the same index of refraction. Furthermore, a light detector 34 is arranged to receive a light flux transmitted 55 through the reflection surface 27A and the prism 33. In this embodiment, the tracking error signal can be obtained either by the pendulum method or the three-beam method. In the case of the sweep method, the detector 34 may have a single light-receiving area, but in the 192406 case of the three-beam method, the detector 34 must have two recording areas, which can receive two images of light beams spaced apart in the width direction of the information track, and the tracking error signal may be derived as a difference between output signals from these two light-receiving areas of the detector 34.

5 Figuur 13 toont nog een andere uitvoeringsvorm van de 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 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 10 van de orde O en van de orde ±1, die uit het rooster 37 treden, worden gebruikt als de 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 objectieflens 25. De door de schijf 26 gereflecteerde lichtbundels worden geconvergeerd door de objectieflens 25 en vallen in op een lichtdetector 38 via de plaat 24 van een kwart golflengte, het polarisatieprisma 23 en een detectieprisma 27 met een reflectieoppervlak 15 27A. Bij deze uitvoeringsvorm is eveneens het reflectieoppervlak 27A zodanig ingesteld, dat slechts helften van de lichtfluxen aan een zijde van een grensvlak dat een optische invalas OPj bevat, invallen op de detector 38.In Figure 13, similar elements are provided with the same reference numbers 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 parallel light flux between the lenses 35 and 36. The rays 10 of the order O and of the order ± 1 emerging from the grating 37 are used as the three beams and are projected onto an image disc 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 are incident on a light detector 38 via the quarter wavelength plate 24, the polarization prism 23 and a detection prism 27 with a reflection surface 27A. In this embodiment, the reflection surface 27A is also set so that only halves of the light fluxes on one side of an interface containing an optical incident axis OPj incident on the detector 38.

Thans zal de werking van de inrichting worden toegelicht aan de hand van de figuren 14A tot en met 14C. Zoals in figuur 14A is getoond, omvat de lichtdetector 38 vier lichtopnemende gebieden 38A tot en met 20 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 38C respectievelijk 38D, welke gebieden zijn verdeeld in de breedterichting van het informatiespoor.The operation of the device will now be explained with reference to Figures 14A to 14C. As shown in Figure 14A, the light detector 38 includes four light receiving areas 38A through 38D. The central beam is incident on the regions 38A and 38B which are distributed in a direction of the information track, while the left and right beams incident on the regions 38C 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.Figure 14A shows a correct state where neither a focusing error nor a tracking error exists.

In zulk een toestand verschijnt geen focusseringsfoutsignaal op een uitgang van de differentiaalversterker 25 39, die een verschil opwekt tussen uitgangssignalen van de detectorgebieden 38A en 38B. Het informatie-signaal kan worden opgewekt door een optelinrichting 40 die de som van de uitgangssignalen van deze gebieden 38A en 38B vormt. Voorts levert een differentiaalversterker 41, die een verschil opwekt tussen uitgangssignalen van de detectorgebieden 38C en 38D, geen sporingsfoutsignaal.In such a state, no focusing error signal appears on an output of the differential amplifier 39, which generates a difference between output signals from 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. Furthermore, a differential amplifier 41, which generates a difference between output signals from the detector regions 38C and 38D, does not provide a tracking error signal.

Wanneer de beeldschijf 26 in de richting b in figuur 13 afwijkt en de lichtvlekken in breedterichting van 30 het informatiespoor afwijken, levert de differentiaalversterker 39 een positief focusseringsfoutsignaal en de differentiaalversterker 41 wekt een negatief sporingsfoutsignaal op zoals getoond is in figuur 14B.When the image disc 26 deviates in the direction b in Figure 13 and the light spots deviate in width from the information track, the differential amplifier 39 produces a positive focusing error signal and the 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 die van figuur 14B afwijken, levert de differentiaalversterker 39 een negatief focusseringsfoutsignaal op en de differentiaalversterker 41 een positief sporingsfoutsignaal, zoals in figuur 14C is ge'fllus-35 treerd. Op deze wijze kunnen het focusseringsfoutsignaal, het sporingsfoutsignaal en het informatiesignaal op effectieve wijze worden afgeleid met een zeer hoge gevoeligheid.When the image disc 26 deviates in the opposite direction a and the spots in the opposite direction deviate from that of Figure 14B, the differential amplifier 39 produces a negative focusing error signal and the differential amplifier 41 a positive tracking error signal, as shown in Figure 14C. troubled. In this way, the focus error signal, the tracking error signal and the information signal can be effectively derived 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.

Bij deze uitvoeringsvorm is een collimatoriens 51 aangebracht tussen een polarisatieprisma 3 en een 40 objectieflens 5, zodat een evenwijdige lichtflux invalt op de objectieflens 5. Aldus passeert een door de schijf 6 gereflecteerde lichtbundel het polarisatieprisma 3 als een convergerende 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 de voorkeur een grote werkafstand van de objectieflens 5 toe 45 te passen. Hiervoor moet de numerieke 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 de collimatoriens 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 afwijking daarvan kunnen bij de uitvoeringsvorm volgens 50 figuur 15 aangezien de combinatie van de collimatoriens 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 this embodiment, a collimator 51 is disposed between a polarization prism 3 and an objective lens 5, so that a parallel flux of light incident on the objective lens 5. Thus, a light beam reflected by the disk 6 passes the polarization prism 3 as a converging light beam. 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 from the to use objective lens 5 45. For this, the numerical aperture of the objective lens 5 must be large, and as a result, the parallel light beam leaving the objective lens 5 can have a large diameter. Thus, if the combination of the collimatoriens 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 deviation therefrom, in the embodiment of Fig. 15, since the combination of the collimatoriens 51 and the concave lens 52 produces the smaller diameter parallel light beam, the detection prism 10 and the detector 12 may be of small size.

Figuur 16 toont nog een andere uitvoeringsvorm van de focusseringsdetectie inrichting volgens de uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm is een convexe lens 53 aangebracht tussen een lichtbron 1 en een 55 polarisatieprisma 3 en een concave lens 54 is ingevoegd tussen het polarisatieprisma 3 en een detectieprisma 10. In deze constructie valt een divergerende lichtbundel in op de objectieflens 5 van het polarisatieprisma 3 af en een convergerende lichtbundel valt in op de concave lens 54 en wordt omgezet in eenFigure 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 55 polarization prism 3, and a concave lens 54 is inserted between the polarization prism 3 and a detection prism 10. In this construction, a diverging light beam incident on the objective lens 5 of the polarization prism 3 and a converging light beam hits the concave lens 54 and is converted into one

Claims

9 192406 parallel light beam. In this way, substantially the same advantage of the embodiment of Figure 15 can be achieved. 5 Conclusions

A device for generating a focusing error signal for a lens, whereby light from a laser is focused on an object, such as an information carrier, comprising a beam splitter arranged between the laser and the lens, which beams the light beam emitted by the laser to the object 10 and deflects the light beam reflected by the object to a measuring device, comprising a triangular, equilateral prism having an optical plane, which is substantially at a critical angle to the light beam reflected by the object and of a detector which detects the light reflected by the optical plane, characterized in that the prism (10) has an at least substantially right angle and the plane opposite this angle acts as a reflection plane and that the detector 15 (12, 28, 38) is arranged for detecting the change of d depending on the focusing state of the light beam on the object the light intensity distribution within the light beam reflected by the optical plane, wherein at the part of the light beam reflected by the object, which is on one side of a plane through the optical axis of said light beam, a first light receiving sector (12A) of the detector and a second receiving sector (12B) of the detector is added to the remaining part of the light beam and that the inputs of a differential amplifier (13) are connected to the outputs of the light-receiving sectors, from which the focusing error signal can be taken.

Device according to claim 1, characterized in that the detection prism (10 ') has such a length that the luminous flux is reflected at the reflection surface (11') a number of times.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that there is further provided an auxiliary prism (33), one plane of which faces the reflection surface with a thin air layer or sealant therebetween and is made of a material with the same refractive index as the detection prism (27), and that the light detector (28A, 28B) further includes an auxiliary light detector (34) configured to receive a luminous flux passing through the reflection plane (27A) and the auxiliary prism (33). With 15 sheets of drawing