JPH0434211B2 - - Google Patents
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- JPH0434211B2 JPH0434211B2 JP18452684A JP18452684A JPH0434211B2 JP H0434211 B2 JPH0434211 B2 JP H0434211B2 JP 18452684 A JP18452684 A JP 18452684A JP 18452684 A JP18452684 A JP 18452684A JP H0434211 B2 JPH0434211 B2 JP H0434211B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えばレーザ光学系の焦点を自動的
に検出して焦点位置を所望位置に自動位置決めす
る焦点調整装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a focus adjustment device that automatically detects, for example, the focus of a laser optical system and automatically positions the focus at a desired position.
従来、レーザ光学系の焦点検出法としては、例
えば円柱レンズ、プリズム等の特殊なレンズを用
いて、この特殊なレンズを通過したレーザ光を光
学センサで検出することにより行つている。ま
た、他の方法としては、レーザ光学系の焦点位置
近傍にスリツトが穿設されたスリツト板を配設
し、このスリツト板を光軸に対して直角方向に振
動させ、このときスリツトを通過したレーザ光の
位相の変化に基づいて焦点を検出する方法があ
る。
Conventionally, a focus detection method for a laser optical system has been carried out by using a special lens such as a cylindrical lens or a prism, and detecting the laser light that has passed through this special lens with an optical sensor. Another method is to arrange a slit plate with a slit near the focal point of the laser optical system, and vibrate this slit plate in a direction perpendicular to the optical axis. There is a method of detecting a focus based on changes in the phase of laser light.
しかるに、前者の方法は、上記特殊なレンズの
位置決め精度が悪いと、精密な焦点検出ができな
い難点をもつている。一方、後者の方法は、レー
ザ光の光軸が正確スリツトを通過するように位置
決めする必要があり、このため作業能率が低下す
ることはもとより、高い検出精度を得ることが困
難となつている。 However, the former method has the disadvantage that precise focus detection cannot be performed if the positioning accuracy of the special lens is poor. On the other hand, the latter method requires positioning so that the optical axis of the laser beam accurately passes through the slit, which not only reduces work efficiency but also makes it difficult to obtain high detection accuracy.
本発明は、上記事情を参酌してなされたもの
で、焦点位置の検出及び位置決めを自動的かつ高
能率で行うことのできる焦点調整装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a focus adjustment device that can detect and position a focus position automatically and with high efficiency.
光学系から投射された収束光をスリツトを有す
るマスク板を介して2分割受光センサにて受光
し、この2分割センサから出力された二つの信号
に基づいてこれら二つの信号の和を示す和信号及
びこれら二つの信号の差を示す差信号を求め、さ
らに和信号のピーク値及び差信号のピーク−ピー
ク値を求め、これらピーク値及びピーク−ピーク
値に基づいて合焦操作を行うようにしたものであ
る。
The convergent light projected from the optical system is received by a two-split light receiving sensor via a mask plate with slits, and a sum signal indicating the sum of these two signals is generated based on the two signals output from the two-split sensor. and a difference signal indicating the difference between these two signals, and further, a peak value of the sum signal and a peak-to-peak value of the difference signal are determined, and a focusing operation is performed based on these peak values and peak-to-peak values. It is something.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、この実施例の焦点調整装置を示して
いる。この焦点調整装置は、レーザ光学系1が設
置された基台2と、レーザ光学系1の焦点位置を
検出する焦点検出部3、この焦点検出部3の一部
をなすスリツト板4上にレーザ光学系1の焦点が
くるように位置決めする位置決め部5と、上記焦
点検出部3及び位置決め部5の作動を統御する演
算制御部6とからなつている。しかして、上記レ
ーザ光学系1は、第2図に示すように、半導体レ
ーザ7と、この半導体レーザ7から発振されたレ
ーザ光8を平行光束に変換するコリメータレンズ
9と、このコリメータレンズ9を通過したレーザ
光8を上方向に反射するビームスプリツタ10
と、このビームスプリツタ10を通過したレーザ
光8を円偏光に変換する1/4波長板11と、この
1/4波長板11を通過したレーザ光8を収束させ
る対物レンズ12と、例えば光デイスク13によ
り反射され同一光路を逆進してビームスプリツタ
10を透過したレーザ光14を集光する集光レン
ズ15と、この集光レンズ15を通過したレーザ
光14を真円にする円筒レンズ16と、この円筒
レンズ16を通過したレーザ光14を受光して光
電変換する複数の光電素子が等配されてなる分割
センサ17とからなつている。つまり、この実施
例の装置は、対物レンズ12の焦点位置の検出を
主目的としていて、このレーザ光学系1はその光
軸が上下方向となるように基台2に設置されてい
る。なお、対物レンズ12の焦点位置検出が終わ
ると、スリツト板4を取り除き、対物レンズ12
の焦点位置に例えば光デイスクなどの記録媒体が
図示せぬ手段により位置決めされるようになつて
いる。つまり、前記スリツト板4は、その位置決
め完了後、例えば光デイスクなどの被検査体と置
き換えられるようになつている。しかして、位置
決め部5は、基台2上に立設された支持柱18
と、この支持柱18に矢印19a,19b方向
(上下方向)に摺動自在に装設されたテーブル2
0と、このテーブル20に螺着された送りねじ2
1と、基台2に固設され回転軸が送りねじ21に
連結され送りねじ21を回転駆動するステツピン
グモータ22と、このステツピングモータ22を
制御するモータドライバ23とから構成されてい
る。そして、テーブル20は、ステツピングモー
タ22の回転に連動して、矢印19a,19b方
向に昇降するようになつている。一方、焦点検出
部3は、テーブル20に取設され矢印19a,1
9b方向に直交する矢印24a,24b方向に振
動を付与する例えばピエゾアクチユエータなどの
加振器24と、この加振器24の先端にレーザ光
学系1の光軸1aとほぼ同軸となるように連設さ
れた円筒状の保持体25と、この保持体25の下
端部開口に装着されたスリツト板4と、保持体2
5の上端部開口に装着された2分割受光センサ2
6と、この2分割受光センサ26に電気的に接続
された焦点演算回路27とからなつている。上記
スリツト板4は、第3図A,Bに示すように、例
えばガラス板などの透明基板28と、この透明基
板28の片側主面に形成された厚さ例えば2000〓
のCr蒸着膜からなるマスク29とからなつてい
る。このマスク29には一定のピッチ間隔(例え
ば10.5μm)で複数本の互に平行なスリツト30
…が形成されている。これらスリツト30…の幅
は、集束されたレーザ光の径とほぼ同程度となる
ように例えば1μmに設定されている。また、スリ
ツト30…の長手方向は、矢印24a,24b方
向に直交するように設定されている。そして、加
振器24は、スリツト30…のピッチ以上の振幅
(例えば、15μm)でスリツト板を振動させるよう
に設定されている。また、2分割受光センサ26
は、一対の受光素子31,32からなつている。
そして、2分割受光センサ26及びスリツト板4
の板面は、光軸1aに対して直交するように配設
されている。また、スリツト30…の長手方向と
受光素子31,32の直線をなす境界線は、互に
平行となるように設定されている。一方、焦点演
算回路27は、受光素子31,32に各別に接続
された増幅器33,34と、これら増幅器33,
34の出力側に接続された加算器35と、同じく
増幅器33,34の出力側に接続された減算器3
6と、加算器35の出力側に接続されたピーク検
出器37と、減算器36の出力側に出力されたピ
ーク−ピーク検出器38とからなつている。しか
して、演算制御部6は、マイクロコンピユータを
主構成要素とするものであつて、演算、記憶、制
御機能を具有している。そして、この演算制御部
6は、ピーク検出器37及びピーク−ピーク検出
器38からの検出信号を入力するとともに、これ
ら各検出器37,38を適時にクリアするように
なつている。また、この演算制御部6には、作業
プログラムが格納されていて、この作業プログラ
ムに基づいて、モータドライバ23及び加振器2
4に制御信号を出力するようになつている。 FIG. 1 shows the focus adjustment device of this embodiment. This focus adjustment device includes a base 2 on which a laser optical system 1 is installed, a focus detection section 3 that detects the focal position of the laser optical system 1, and a laser beam on a slit plate 4 forming a part of this focus detection section 3. It consists of a positioning section 5 that positions the optical system 1 so that it is in focus, and an arithmetic control section 6 that controls the operations of the focus detection section 3 and the positioning section 5. As shown in FIG. 2, the laser optical system 1 includes a semiconductor laser 7, a collimator lens 9 that converts the laser beam 8 emitted from the semiconductor laser 7 into a parallel beam, and a collimator lens 9. Beam splitter 10 that reflects the passed laser beam 8 upward
A 1/4 wavelength plate 11 that converts the laser beam 8 that has passed through this beam splitter 10 into circularly polarized light, an objective lens 12 that converges the laser beam 8 that has passed through this 1/4 wavelength plate 11, and a A condensing lens 15 that condenses the laser beam 14 that is reflected by the disk 13, travels backward along the same optical path, and passes through the beam splitter 10, and a cylindrical lens that makes the laser beam 14 that has passed through the condensing lens 15 into a perfect circle. 16, and a divided sensor 17 in which a plurality of photoelectric elements for receiving and photoelectrically converting the laser beam 14 that has passed through the cylindrical lens 16 are equally distributed. That is, the main purpose of the apparatus of this embodiment is to detect the focal position of the objective lens 12, and the laser optical system 1 is installed on the base 2 so that its optical axis is in the vertical direction. Note that when the detection of the focal position of the objective lens 12 is completed, the slit plate 4 is removed and the objective lens 12 is removed.
A recording medium such as an optical disk is positioned at the focal point of the image by means not shown. That is, after the slit plate 4 has been positioned, it can be replaced with an object to be inspected, such as an optical disk. Therefore, the positioning part 5 is connected to the support column 18 erected on the base 2.
A table 2 is installed on this support column 18 so as to be slidable in the directions of arrows 19a and 19b (up and down).
0 and the feed screw 2 screwed onto this table 20.
1, a stepping motor 22 which is fixed to the base 2 and has a rotating shaft connected to the feed screw 21 to rotationally drive the feed screw 21, and a motor driver 23 which controls the stepping motor 22. The table 20 is moved up and down in the directions of arrows 19a and 19b in conjunction with the rotation of the stepping motor 22. On the other hand, the focus detection section 3 is mounted on the table 20 and is connected to arrows 19a, 1.
A vibrator 24, such as a piezo actuator, which applies vibration in the directions of arrows 24a and 24b orthogonal to the direction 9b, and a vibrator 24 at the tip of the vibrator 24 so as to be approximately coaxial with the optical axis 1a of the laser optical system 1. a cylindrical holder 25 connected to the holder 25, a slit plate 4 attached to the opening at the lower end of the holder 25, and a slit plate 4 attached to the lower end opening of the holder 25;
2 split light receiving sensor 2 attached to the upper end opening of 5
6, and a focus calculating circuit 27 electrically connected to the two-split light receiving sensor 26. As shown in FIGS. 3A and 3B, the slit plate 4 includes a transparent substrate 28 such as a glass plate, and a thickness of, for example, 2000 mm formed on one main surface of the transparent substrate 28.
and a mask 29 made of a Cr vapor-deposited film. This mask 29 has a plurality of parallel slits 30 at a constant pitch interval (for example, 10.5 μm).
...is being formed. The width of these slits 30 is set to, for example, 1 μm so as to be approximately the same as the diameter of the focused laser beam. Further, the longitudinal direction of the slits 30 is set to be orthogonal to the directions of arrows 24a and 24b. The vibrator 24 is set to vibrate the slit plate with an amplitude greater than the pitch of the slits 30 (for example, 15 μm). In addition, the two-split light receiving sensor 26
consists of a pair of light receiving elements 31 and 32.
Then, the two-split light receiving sensor 26 and the slit plate 4
The plate surface is disposed perpendicular to the optical axis 1a. Further, the straight boundary lines between the longitudinal direction of the slit 30 and the light receiving elements 31 and 32 are set to be parallel to each other. On the other hand, the focus calculation circuit 27 includes amplifiers 33 and 34 connected to the light receiving elements 31 and 32 respectively, and these amplifiers 33,
an adder 35 connected to the output side of the amplifier 34; and a subtracter 3 connected to the output side of the amplifiers 33 and 34.
6, a peak detector 37 connected to the output side of the adder 35, and a peak-to-peak detector 38 connected to the output side of the subtracter 36. The arithmetic control section 6 has a microcomputer as its main component, and has arithmetic, storage, and control functions. The arithmetic control section 6 receives detection signals from the peak detector 37 and the peak-to-peak detector 38, and clears each of these detectors 37 and 38 in a timely manner. Further, a work program is stored in this arithmetic control unit 6, and based on this work program, the motor driver 23 and the vibrator 2 are
A control signal is output to the terminal 4.
つぎに、上記構成の焦点検出装置の作動につい
て述べる。 Next, the operation of the focus detection device having the above configuration will be described.
まず、レーザ光学系1よりレーザ光8を出光さ
せる。ついで、加振器24により、スリツト板4
を矢印24a,24b方向に例えば振幅15μmで
振動させる。すると、スリツト板4のスリツト3
0…を通過したレーザ光8は、受光素子31,3
2にて受光され光電変換される。そして、各受光
素子31,32からは、受光量に対応した大きさ
の電圧を有する信号SA,SBが出力される。これ
ら信号SA,SBは、それぞれ増幅器33,34に
て増幅され、加算器35及び減算器36に入力す
る。そして、加算器35にては、信号SA,SBが
加算され、それらの和を示す信号SCがピーク検
出器37に出力される。一方、減算器36にて
は、信号SA,SBが減算され、それらの差を示す
信号SDがピーク−ピーク検出器38に出力され
る。しかして、ピーク検出器37にては、入力し
ている信号SCの最大ピーク値が逐次検出され、
検出されたピーク値を示す和信号SEが演算制御
部6に出力される。一方、ピーク−ピーク検出器
38にては、入力している信号SDの最大ピーク
値と最小ピーク値との差を示す差信号SFが演算
制御部6に出力される。ところで、第4図に示す
ように、焦点F位置がスリツト板4上にあると
き、すなわち焦点F位置が適正位置にあるときに
は、和信号SEは、最大となり、逆に差信号SFは
最小となる。換言すると、焦点F位置が適正位置
にないとき、すなわち焦点ずれを生じているとき
には、和信号SEは最大値より減少する傾向を示
し、他方、差信号SFは最小値から増加する傾向
を示す。すなわち、和信号SEは、合焦点F位置
で最大値をとる正規分布状の曲線となるのに対し
て、差信号SFは、焦点F位置で鞍部つまり最小
値となる双丘状の曲線となる。この点について第
5図ないし第10図を参照して、さらに詳述す
る。まず、焦点Fがスリツト板4より下側にある
場合は、第5図A,B,Cに示すように、レーザ
光の受光位置が変化する。すなわち、第5図Aに
ては、受光素子32にてのみレーザ光を受光して
いる。また、第5図Bにては、両方の受光素子3
1,32にてレーザ光を受光している。また、第
5図Cにては、レーザ光は、受光素子31にての
み受光される。したがつて、第8図A,Bに示す
ように、和信号SEの時間変化を示す曲線は、山
形となり、差信号SFの時間変化を示す曲線は山
形と谷形が点対称に形成された曲線となる。一
方、焦点Fがスリツト板4上にある場合は、第6
図A,B,Cに示すように、レーザ光の受光位置
が変化する。すなわち、第6図Aにおいては、レ
ーザ光は、スリツト板4によりさえぎられ、受光
素子31,32にては受光されない。また、第6
図Bにては、レーザ光は、両方の受光素子31,
32にて受光される。このときの受光量は、第5
図Bの場合よりも大きい。また、第6図Cにおい
ては、レーザ光は、スリツト板4によりさえぎら
れ、受光素子31,32にては、受光されない。
したがつて、第9図A,Bに示すように、和信号
SEの時間変化を示す曲線は、ピーク値が第8図
Aの場合より大きい山形となり、一方、差信号
SFの時間変化を示す曲線は、そのピーク値が第
8図Bよりはるかに小さい微小の双丘状となる。
さらに、焦点Fがスリツト板4より上側にある場
合は、第7図A,B,Cに示すように、レーザ光
の受光位置が変化する。すなわち、第7図Aにお
いては、レーザ光は、受光素子31にてのみ受光
される。また、第7図Bにては、レーザ光は、両
方の受光素子31,32にて受光される。また、
第7図Cにては、レーザ光は、受光素子32にて
のみ受光される。したがつて、第10図A,Bに
示すように、和信号SEの時間変化を示す曲線は、
第8図Aとほぼ同じピーク値の山形となり、一
方、差信号SFの時間変化を示す曲線は、第8図
Bと逆対称の曲線となつている。かくして、第8
図ないし第10図に示すように、和信号SEのピ
ーク値は、焦点Fがスリツト板4上にあるとき最
大となる。他方、差信号SFのピーク値は、焦点
Fがスリツト板4上にあるとき最小となる。そこ
で、これらの特性を利用して、第11図のフロー
チヤートに示すように、合焦点操作を自動的に行
うことができる。つまり、和信号SEが最大値と
なり差信号SFが最小値となる点が合焦位置であ
るので、この条件を満たす位置を求めればよい。
そこで、まずテーブル20を矢印19a方向に上
昇させる(ステツプ39)。このとき、演算制御部
6にては、和信号SEの電圧値が増加したかどう
かの判定を行う(ステツプ40)。そして、和信号
SEの電圧値が増加した場合には、再びテーブル
20を上昇させる(ステツプ41)。しかし、和信
号SEの電圧値が減少した場合は、テーブル20
を矢印19b方向に下降させる(ステツプ42)。
ついで、いずれの場合においても、演算制御部6
にては、和信号SEの電圧値が最大値SE(max)
(第4図参照)を通過したか否かが判定され、最
大値SE(max)を通過するまでテーブル20を昇
降させる(ステツプ43,44)。ついで、最大値SE
(max)を通過すると、テーブル20を一定量だ
け上昇させる(ステツプ45)。つぎに、演算制御
部6にては、差信号SFの電圧値が増加したかど
うかの判定を行う(ステツプ46)。そして、差信
号SFの電圧値が増加した場合には、テーブル2
0を下降させる(ステツプ47)。しかし、差信号
SFの電圧値が減少した場合には、テーブル20
を上昇させる(ステツプ48)。ついで、いずれの
場合においても、演算制御部6にては、差信号
SFの電圧値が減少から増加に変化したか、すな
わち差信号SFの最小値SF(min)(第4図参照)
を通過したか否かの判定が行なわれ、最小値SF
(min)を通過するまでテーブル20を昇降させ
る(ステツプ49,50)。ついで、最小値SF(min)
を通過すると、ステツプ49の場合は、テーブル2
0を一定量上昇させ(ステツプ51)、差信号SFと
その最小値SF(min)との差があらかじめ設定し
てある設定値ε以下になるようにする(ステツプ
52)。他方、ステツプ50の場合は、テーブル20
を一定量下降させ(ステツプ53)、差信号SFとそ
の最小値SF(min)との差が設定値ε以下になる
ようにする(ステツプ54)。かくして、合焦点操
作が完了する。しかして、今度は、焦点位置に位
置決めされているスリツト板4を取り除いた後、
図示せぬ手段により例えば光デイスクなどの被検
査体と置き換え、例えば光デイスクの記録面上に
レーザ光学系1の焦点Fがくるように設定し、次
の検査作業に移行する。 First, the laser beam 8 is emitted from the laser optical system 1. Then, the slit plate 4 is moved by the vibrator 24.
is vibrated in the directions of arrows 24a and 24b, for example, with an amplitude of 15 μm. Then, the slit 3 of the slit plate 4
The laser beam 8 that has passed through the light receiving elements 31, 3
The light is received at 2 and photoelectrically converted. Each of the light receiving elements 31 and 32 outputs signals SA and SB having voltages corresponding to the amount of light received. These signals SA and SB are amplified by amplifiers 33 and 34, respectively, and input to an adder 35 and a subtracter 36. Then, the adder 35 adds the signals SA and SB, and outputs a signal SC indicating the sum thereof to the peak detector 37. On the other hand, the subtracter 36 subtracts the signals SA and SB, and outputs a signal SD indicating the difference between them to the peak-to-peak detector 38. Therefore, the peak detector 37 sequentially detects the maximum peak value of the input signal SC, and
A sum signal SE indicating the detected peak value is output to the calculation control section 6. On the other hand, the peak-to-peak detector 38 outputs a difference signal SF indicating the difference between the maximum peak value and the minimum peak value of the input signal SD to the calculation control section 6. By the way, as shown in FIG. 4, when the focal point F position is on the slit plate 4, that is, when the focal point F position is at the proper position, the sum signal SE becomes maximum, and conversely, the difference signal SF becomes minimum. . In other words, when the focus F position is not at a proper position, that is, when a focus shift occurs, the sum signal SE tends to decrease from the maximum value, while the difference signal SF tends to increase from the minimum value. In other words, the sum signal SE is a normal distribution curve that takes its maximum value at the focal point F position, whereas the difference signal SF is a bimodal curve that has a saddle, or minimum value, at the focal point F position. . This point will be explained in further detail with reference to FIGS. 5 to 10. First, when the focal point F is below the slit plate 4, the receiving position of the laser beam changes as shown in FIGS. 5A, B, and C. That is, in FIG. 5A, only the light receiving element 32 receives the laser beam. In addition, in FIG. 5B, both light receiving elements 3
Laser light is received at 1 and 32. Further, in FIG. 5C, the laser beam is received only by the light receiving element 31. In FIG. Therefore, as shown in FIGS. 8A and B, the curve showing the time change of the sum signal SE has a mountain shape, and the curve showing the time change of the difference signal SF has a mountain shape and a valley shape that are point symmetrical. It becomes a curve. On the other hand, when the focal point F is on the slit plate 4, the sixth
As shown in Figures A, B, and C, the receiving position of the laser beam changes. That is, in FIG. 6A, the laser beam is blocked by the slit plate 4 and is not received by the light receiving elements 31 and 32. In FIG. Also, the 6th
In Figure B, the laser beam is transmitted to both light receiving elements 31,
The light is received at 32. The amount of light received at this time is the fifth
It is larger than the case in Figure B. Further, in FIG. 6C, the laser beam is blocked by the slit plate 4 and is not received by the light receiving elements 31 and 32.
Therefore, as shown in FIG. 9A and B, the sum signal
The curve showing the time change of SE has a peak value larger than that in Figure 8A, and on the other hand, the difference signal
The curve showing the time change of SF has a peak value much smaller than that shown in FIG.
Furthermore, when the focal point F is above the slit plate 4, the receiving position of the laser beam changes as shown in FIGS. 7A, B, and C. That is, in FIG. 7A, the laser beam is received only by the light receiving element 31. In FIG. Further, in FIG. 7B, the laser beam is received by both light receiving elements 31 and 32. Also,
In FIG. 7C, the laser beam is received only by the light receiving element 32. In FIG. Therefore, as shown in FIGS. 10A and 10B, the curve showing the time change of the sum signal SE is
The peak value is almost the same as that shown in FIG. 8A, and the curve showing the time change of the difference signal SF is a curve that is inversely symmetrical to that shown in FIG. 8B. Thus, the eighth
As shown in the figures through FIG. 10, the peak value of the sum signal SE is maximum when the focal point F is on the slit plate 4. On the other hand, the peak value of the difference signal SF is minimum when the focal point F is on the slit plate 4. Therefore, by utilizing these characteristics, the focusing point operation can be performed automatically as shown in the flowchart of FIG. 11. In other words, since the point where the sum signal SE has the maximum value and the difference signal SF has the minimum value is the in-focus position, it is sufficient to find a position that satisfies this condition.
Therefore, the table 20 is first raised in the direction of the arrow 19a (step 39). At this time, the calculation control unit 6 determines whether the voltage value of the sum signal SE has increased (step 40). And the sum signal
When the voltage value of SE increases, the table 20 is raised again (step 41). However, if the voltage value of the sum signal SE decreases, Table 20
is lowered in the direction of arrow 19b (step 42).
Then, in either case, the arithmetic control section 6
, the voltage value of the sum signal SE is the maximum value SE (max)
(See FIG. 4) is determined, and the table 20 is raised and lowered until it passes the maximum value SE (max) (steps 43 and 44). Then, the maximum value SE
(max), the table 20 is raised by a certain amount (step 45). Next, the arithmetic control unit 6 determines whether the voltage value of the difference signal SF has increased (step 46). Then, when the voltage value of the difference signal SF increases, Table 2
0 is lowered (step 47). But the difference signal
If the voltage value of SF decreases, Table 20
(Step 48). Then, in either case, the arithmetic control section 6 calculates the difference signal.
Has the voltage value of SF changed from decreasing to increasing? In other words, the minimum value SF (min) of the difference signal SF (see Figure 4)
A judgment is made as to whether or not the minimum value SF
The table 20 is raised and lowered until it passes (min) (steps 49 and 50). Then, the minimum value SF (min)
If step 49 is passed, table 2
0 is increased by a certain amount (step 51), and the difference between the difference signal SF and its minimum value SF (min) is made to be less than or equal to a preset value ε (step 51).
52). On the other hand, for step 50, table 20
is lowered by a certain amount (step 53), and the difference between the difference signal SF and its minimum value SF (min) is made to be equal to or less than the set value ε (step 54). Thus, the focusing point operation is completed. However, this time, after removing the slit plate 4 positioned at the focal position,
The object to be inspected is replaced with an object to be inspected, such as an optical disk, by means not shown, and the focus F of the laser optical system 1 is set to be on the recording surface of the optical disk, for example, and the next inspection operation is started.
このように、この実施例の焦点調整装置は、レ
ーザ光学系1の焦点の検出及び位置決めを自動的
かつ高精度で行うことができる。とりわけ、スリ
ツト板4にスリツト30…が複数本形成されてい
ることにより、煩雑な微調整が不要となり、合焦
点能率が向上する。 In this way, the focus adjustment device of this embodiment can detect and position the focus of the laser optical system 1 automatically and with high precision. In particular, since a plurality of slits 30 are formed in the slit plate 4, complicated fine adjustments are not necessary, and the focusing efficiency is improved.
なお、上記実施例においては、レーザ光学系1
を固定し、スリツト板4側を矢印19a,19b
方向に動かして焦点の位置決めを行つているが、
スリツト板4側を固定し、レーザ光学系1側を動
かすようにしてもよい。さらに、本発明の焦点調
整装置は、レーザ光に限ることなく、ビーム径が
小さく、かつ焦点深度が浅い光であれば適用可能
である。 In addition, in the above embodiment, the laser optical system 1
and fix the slit plate 4 side as indicated by the arrows 19a and 19b.
The focal point is positioned by moving the
The slit plate 4 side may be fixed and the laser optical system 1 side may be moved. Furthermore, the focus adjustment device of the present invention is not limited to laser light, and can be applied to any light having a small beam diameter and shallow depth of focus.
本発明の焦点調整装置は、焦点の検出及び位置
決めを自動的かつ高精度で行うことができる。と
りわけ、スリツト板に複数のスリツトが複数本形
成されていることにより、煩雑な微調整が不要と
なり能率向上に寄与することができる。
The focus adjustment device of the present invention can detect and position the focus automatically and with high precision. In particular, since a plurality of slits are formed in the slit plate, complicated fine adjustments are not required, which contributes to improved efficiency.
第1図は本発明の一実施例の焦点調整装置の全
体構成図、第2図はレーザ光学系の構成図、第3
図Aは第1図に示すスリツト板の平面図、第3図
Bは第3図Aの−線断面図、第4図は焦点位
置と検出出力値との関係を示すグラフ、第5図な
いし第7図は焦点位置と受光量の関係を示す図、
第8図ないし第10図は焦点位置と出力電圧値の
関係を示すグラフ、第11図は第1図に示す焦点
調整装置の作動を説明するためのフローチヤート
である。
1……レーザ光学系、2……基台(保持部)、
3……焦点検出部、4……スリツト板、5……位
置決め部、6……演算制御部、24……加振器、
26……2分割受光センサ、30……スリツト、
31……受光素子(第1の−)、32……受光素
子(第2の−)、35……加算器、36……減算
器、37……ピーク検出器、38……ピーク−ピ
ーク検出器。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a focus adjustment device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a laser optical system, and FIG.
Figure A is a plan view of the slit plate shown in Figure 1, Figure 3B is a sectional view taken along the - line in Figure 3A, Figure 4 is a graph showing the relationship between the focal point position and the detected output value, and Figures 5 to 5. Figure 7 is a diagram showing the relationship between the focal point position and the amount of received light;
8 to 10 are graphs showing the relationship between the focal point position and the output voltage value, and FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the focus adjustment device shown in FIG. 1. 1... Laser optical system, 2... Base (holding part),
3... Focus detection unit, 4... Slit plate, 5... Positioning unit, 6... Arithmetic control unit, 24... Vibrator,
26...Two-split light receiving sensor, 30...Slit,
31... Light receiving element (first -), 32... Light receiving element (second -), 35... Adder, 36... Subtractor, 37... Peak detector, 38... Peak-peak detection vessel.
Claims (1)
整装置。 (イ) 光を焦点位置に収束させる光学系を保持する
保持部。 (ロ) 上記光の光軸に板面をほぼ直交させて配設さ
れ且つスリツトが形成された位置調整用のスリ
ツト板と、上記スリツト板をはさんで上記光学
系とは反対側に上記スリツト板と一定位置関係
を保持して配設され第1の受光素子及び第2の
受光素子からなる2分割受光センサと、上記ス
リツト板を上記スリツトの長手方向に交差する
方向に振動させる加振器と、上記第1の受光素
子及び上記第2の受光素子の出力側に接続され
上記第1の受光素子及び上記第2の受光素子か
ら出力された信号の和を求める加算器と、上記
第1の受光素子及び上記第2の受光素子の出力
側に接続され上記第1の受光素子及び上記第2
の受光素子から出力された信号の差を求める減
算器と、上記加算器の出力側に接続され上記加
算器から出力された和信号のピーク値を検出し
て出力するピーク検出器と、上記減算器から出
力された差信号の最大ピーク値と最小ピーク値
との差を検出して出力するピーク−ピーク検出
器とからなる焦点検出部。 (ハ) 上記スリツト板を上記光学系に対して相対的
に進退駆動する位置決め部。 (ニ) 上記ピーク検出部から出力された第1の検出
信号及び上記ピーク−ピーク検出器から出力さ
れた第2の検出信号を入力し、上記位置決め部
に制御信号を出力して上記第1の検出信号が最
大となり且つ上記第2の検出信号が最小となる
位置に上記スリツト板と上記光学系を位置決め
する演算制御部。 2 スリツト板には複数のスリツトが平行に配設
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の焦点調整装置。[Scope of Claims] 1. A focus adjustment device characterized by having the following configuration. (a) A holding part that holds the optical system that converges light to a focal position. (b) A slit plate for position adjustment, which is arranged so that the plate surface is substantially orthogonal to the optical axis of the light, and in which a slit is formed, and a slit plate on the opposite side of the optical system with the slit plate in between. a two-part light-receiving sensor that is arranged in a constant positional relationship with the plate and is composed of a first light-receiving element and a second light-receiving element; and an exciter that vibrates the slit plate in a direction intersecting the longitudinal direction of the slit. an adder connected to the output side of the first light receiving element and the second light receiving element to calculate the sum of the signals output from the first light receiving element and the second light receiving element; The first light receiving element and the second light receiving element are connected to the output sides of the light receiving element and the second light receiving element.
a subtracter that calculates the difference between the signals output from the light-receiving elements; a peak detector connected to the output side of the adder that detects and outputs the peak value of the sum signal output from the adder; a focus detection section comprising a peak-to-peak detector that detects and outputs a difference between a maximum peak value and a minimum peak value of a difference signal output from the detector; (c) A positioning unit that drives the slit plate forward and backward relative to the optical system. (d) Input the first detection signal output from the peak detection section and the second detection signal output from the peak-to-peak detector, output the control signal to the positioning section, and an arithmetic control unit that positions the slit plate and the optical system at a position where the detection signal is maximum and the second detection signal is minimum; 2. Claim 1, characterized in that the slit plate has a plurality of slits arranged in parallel.
Focus adjustment device as described in section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18452684A JPS6163931A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Focus controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18452684A JPS6163931A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Focus controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163931A JPS6163931A (en) | 1986-04-02 |
| JPH0434211B2 true JPH0434211B2 (en) | 1992-06-05 |
Family
ID=16154739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18452684A Granted JPS6163931A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Focus controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6163931A (en) |
-
1984
- 1984-09-05 JP JP18452684A patent/JPS6163931A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6163931A (en) | 1986-04-02 |
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