JPS63228421A - 自動合焦装置 - Google Patents
自動合焦装置Info
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- JPS63228421A JPS63228421A JP62060007A JP6000787A JPS63228421A JP S63228421 A JPS63228421 A JP S63228421A JP 62060007 A JP62060007 A JP 62060007A JP 6000787 A JP6000787 A JP 6000787A JP S63228421 A JPS63228421 A JP S63228421A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 41
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 9
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101000878457 Macrocallista nimbosa FMRFamide Proteins 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/24—Base structure
- G02B21/241—Devices for focusing
- G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/30—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
- G02B7/32—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、光ディスクの記録・再生に使用するピック
アップ装置等における自動合焦装置に関する。
アップ装置等における自動合焦装置に関する。
(従来の技術)
従来、光デイスク装置のピックアップ装置における自動
合焦装置には、非点収差法や遮光法等がよく知られてい
る。前者は、シリンドリカルレンズ等を使用、して非点
収差を発生させ、4分割受光素子でフォーカスエラー信
号を得る方法である。
合焦装置には、非点収差法や遮光法等がよく知られてい
る。前者は、シリンドリカルレンズ等を使用、して非点
収差を発生させ、4分割受光素子でフォーカスエラー信
号を得る方法である。
また、後者は、反射光の一部をナイフェツジ等により遮
光し、このナイフェツジを含む面の像を集光レンズによ
り4分割受光素子に結像させてフォーカシングエラーを
検出するものである。
光し、このナイフェツジを含む面の像を集光レンズによ
り4分割受光素子に結像させてフォーカシングエラーを
検出するものである。
(発明か解決しようとする問題点〕
ところで、これらの方法は、フォーカシング検出光学系
にシリントレカルレンズやナイフェツジ等を使用するた
め、いずれも自動合焦装置の感度を上げようとすればシ
リンドリカルレンズの合焦距離を長くしたり、受光素子
を遠くに置かなければならず、装置全体か大きくなり重
くなってしまう等の欠点かあった。
にシリントレカルレンズやナイフェツジ等を使用するた
め、いずれも自動合焦装置の感度を上げようとすればシ
リンドリカルレンズの合焦距離を長くしたり、受光素子
を遠くに置かなければならず、装置全体か大きくなり重
くなってしまう等の欠点かあった。
この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、
光ディスクの結像面からの反射光束を2枚の格子に入射
させ、これによって生ずるモアレ縞の変化を利用して合
焦させる新規な合焦装置を提供することを目的とする。
光ディスクの結像面からの反射光束を2枚の格子に入射
させ、これによって生ずるモアレ縞の変化を利用して合
焦させる新規な合焦装置を提供することを目的とする。
この発明では、半導体レーザの光を結像レンズにより点
状に結像させる自動合焦装置において、結像レンズの合
焦部を駆動する駆動手段と、半導体レーザと結像レンズ
間におかれたビームスプリッタと、ビームスプリッタに
より反射された結像面からの反射光の光路中におかれ、
モアレ縞を発生させるための格子方向を互に傾けて平行
に配置された第1および第2の格子と、この第1.第2
の格子によって発生するモアレ縞の方向を4分割受光素
子により検出する検出手段と、この検出手段の出力によ
り結像レンズの合焦部を駆動して合焦を行なわせるもの
である。
状に結像させる自動合焦装置において、結像レンズの合
焦部を駆動する駆動手段と、半導体レーザと結像レンズ
間におかれたビームスプリッタと、ビームスプリッタに
より反射された結像面からの反射光の光路中におかれ、
モアレ縞を発生させるための格子方向を互に傾けて平行
に配置された第1および第2の格子と、この第1.第2
の格子によって発生するモアレ縞の方向を4分割受光素
子により検出する検出手段と、この検出手段の出力によ
り結像レンズの合焦部を駆動して合焦を行なわせるもの
である。
(作用)
このように構成されているので、半導体レーザからコリ
メータレンズを介して一坦平行光束にされた光を結像レ
ンズにより収束して光ディスクの結像面に点状に照射し
、その反射光か再び結像レンズによって収束されて戻る
際、結像面の位置により発散光束あるいは収束光束にな
るので、これをモアレ縞を発生する格子に入射させ、モ
アレ縞の方向を検出することによって結像レンズのフォ
ーカシングを行なうようにしたものである。
メータレンズを介して一坦平行光束にされた光を結像レ
ンズにより収束して光ディスクの結像面に点状に照射し
、その反射光か再び結像レンズによって収束されて戻る
際、結像面の位置により発散光束あるいは収束光束にな
るので、これをモアレ縞を発生する格子に入射させ、モ
アレ縞の方向を検出することによって結像レンズのフォ
ーカシングを行なうようにしたものである。
(実施例)
以下、図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第1
図は、光ディスク7をフォーカシングする自動合焦装置
の構成図を示す。即ち、半導体レーザlからの射出光2
はコリメータレンズ3によりf行光束2aとなり、光軸
と45度傾斜したビームスプリッタ4および1/4波長
板5を透過し、対物レンズ6により収束されて光ディス
ク7の結像面7aを点状に照射する。この結像面7aで
反射された光束2bは経路を逆に進んで結像レンズ6に
より収束されてl/4波長板5を透過し、ビームスプリ
ッタ4で直角に反射されて2枚の格子8.9を透過して
4分割受光素子10に入射させる。上記2枚の格子8,
9はフォーカシング信号を得るためのもので、第2図に
示すようにある一定間隔に平行に光透過部8a、9aと
不透明部8b、9bかそれぞれ形成された格子8.9と
がαたけ回転した状態で光路の前後に間隔をおいて配設
されている。
図は、光ディスク7をフォーカシングする自動合焦装置
の構成図を示す。即ち、半導体レーザlからの射出光2
はコリメータレンズ3によりf行光束2aとなり、光軸
と45度傾斜したビームスプリッタ4および1/4波長
板5を透過し、対物レンズ6により収束されて光ディス
ク7の結像面7aを点状に照射する。この結像面7aで
反射された光束2bは経路を逆に進んで結像レンズ6に
より収束されてl/4波長板5を透過し、ビームスプリ
ッタ4で直角に反射されて2枚の格子8.9を透過して
4分割受光素子10に入射させる。上記2枚の格子8,
9はフォーカシング信号を得るためのもので、第2図に
示すようにある一定間隔に平行に光透過部8a、9aと
不透明部8b、9bかそれぞれ形成された格子8.9と
がαたけ回転した状態で光路の前後に間隔をおいて配設
されている。
次に、このように配設された二つの格子8.9か光ディ
スク7の結像面7aの上下動に対してどのように作用す
るのかについて、第3図(A)。
スク7の結像面7aの上下動に対してどのように作用す
るのかについて、第3図(A)。
(B)、(C)を参照して説明する。即ち、第3図(A
)は光ディスク7の結像面7aが結像レンズ6に対して
その焦点距離fよりも近すぎる位置にある状態であり、
また、第3図(B)は光ディスク7の結像面7aが丁度
結像レンズ6の焦点距離fの合焦位置にある状態であり
、さらに第3図(C)は光ディスク7の結像面7aか結
像レンズ6の焦点距離fよりも遠くに位置する状態をそ
れぞれ示している。
)は光ディスク7の結像面7aが結像レンズ6に対して
その焦点距離fよりも近すぎる位置にある状態であり、
また、第3図(B)は光ディスク7の結像面7aが丁度
結像レンズ6の焦点距離fの合焦位置にある状態であり
、さらに第3図(C)は光ディスク7の結像面7aか結
像レンズ6の焦点距離fよりも遠くに位置する状態をそ
れぞれ示している。
第3図(A)の場合、コリメータレンズ3で平行にされ
た光束2aは結像レンズ6を介して光ディスク7の結像
面7aを照射され、結像面7aからの反射光は再び結像
レンズ6を透過して発散光束2bとなり、ビームスプリ
ッタ4で反射されて格子8,9に入射することになる。
た光束2aは結像レンズ6を介して光ディスク7の結像
面7aを照射され、結像面7aからの反射光は再び結像
レンズ6を透過して発散光束2bとなり、ビームスプリ
ッタ4で反射されて格子8,9に入射することになる。
また、第3図(B)の場合は結像面6aからの反射光は
結像レンズ6を透過して平行光束2bとなり、第3図(
C)の場合は結像面7aからの反射光は結像レンズ6を
透過して収束光束2bとなり、それぞれ格子8.9を照
射することになる。したがって、第3(ilA)に示す
発散光束の場合には格子8の像は格子9上に拡大されて
投影されることになる。つまり格子9上では格子8のピ
ッチを拡げた像を重ねたことと同じ状態になる。このた
め、スクリーンllJ:にはその像がそのまま拡大され
て投影される。第3図(B)の平行光束の場合には、格
子間隔は関係なくなるので、同しピッチの格子を重ねた
状態と同しである。また、第3図(C)の収束光束の場
合には、第3図(A)の場合と逆に格子8の縮少像か格
子9上に投影されるので、格子9上ではと・ソチの小さ
い格子を重ねたことになる。
結像レンズ6を透過して平行光束2bとなり、第3図(
C)の場合は結像面7aからの反射光は結像レンズ6を
透過して収束光束2bとなり、それぞれ格子8.9を照
射することになる。したがって、第3(ilA)に示す
発散光束の場合には格子8の像は格子9上に拡大されて
投影されることになる。つまり格子9上では格子8のピ
ッチを拡げた像を重ねたことと同じ状態になる。このた
め、スクリーンllJ:にはその像がそのまま拡大され
て投影される。第3図(B)の平行光束の場合には、格
子間隔は関係なくなるので、同しピッチの格子を重ねた
状態と同しである。また、第3図(C)の収束光束の場
合には、第3図(A)の場合と逆に格子8の縮少像か格
子9上に投影されるので、格子9上ではと・ソチの小さ
い格子を重ねたことになる。
このように、格子8,9間にある間隔をもたせて配置す
ることによって、重なり合う二つの格子像のピッチに差
か生しることになる。
ることによって、重なり合う二つの格子像のピッチに差
か生しることになる。
次に、このようにピッチに差か生じると、発生するモア
レ縞かどのような影響が起るのかを説明する。
レ縞かどのような影響が起るのかを説明する。
格子ピッチをbとすると、格子8の格子MFIは
と表わすことかできる。また、格子9の格子縞F2は
・・・・・・・・・・(2)
と表わすことかできる。このF2にFlを6度傾けて屯
ねると 2πCogα 4Fl −F2 =l+cos −2π (x −y t a n a ) + c o s −
x +となる。ここでaは格子ピッチである。
ねると 2πCogα 4Fl −F2 =l+cos −2π (x −y t a n a ) + c o s −
x +となる。ここでaは格子ピッチである。
モアレ縞として見えるのはα#0としたときの最も低周
波の縞であるから、最後の ・・・・・・・・・・・・(4) の項かモアレ縞となる。そして、縞の式はとなる。
波の縞であるから、最後の ・・・・・・・・・・・・(4) の項かモアレ縞となる。そして、縞の式はとなる。
以下、上記例に当てはめて考えてみる。上記(5)式を
書き直すと sa ina+y= (cosa−−)x−naとなる
ので、格子ピッチa、bの値によってX軸に対するモア
レ縞の傾きか変化することになる。
書き直すと sa ina+y= (cosa−−)x−naとなる
ので、格子ピッチa、bの値によってX軸に対するモア
レ縞の傾きか変化することになる。
まず、a=bのとき、即ち、第3図(B)の結像面7a
からの反射光か平行光束2bとして格子8.9に入射す
る場合には ここで、α=0であるから、格子と垂直のX軸にの七ア
レ編か出ることになる。この場合αを0に近ずけること
によりモアレ縞はX軸に近ずき、その間隔は大きくなる
。
からの反射光か平行光束2bとして格子8.9に入射す
る場合には ここで、α=0であるから、格子と垂直のX軸にの七ア
レ編か出ることになる。この場合αを0に近ずけること
によりモアレ縞はX軸に近ずき、その間隔は大きくなる
。
次に、a*bの場合、即ち第3図(A)および(C)の
状態の結像面7aからの反射光か収束光束および発散光
束の場合について説明する。モアCOS α −□ 近ずけると、X軸に垂直な縞でX方向の間隔がab/(
b−a)の縞になる。
状態の結像面7aからの反射光か収束光束および発散光
束の場合について説明する。モアCOS α −□ 近ずけると、X軸に垂直な縞でX方向の間隔がab/(
b−a)の縞になる。
例として、(X=15度で、a / bか0.9゜1.
1.1と変化させた場合を次の表に示す。
1.1と変化させた場合を次の表に示す。
例として、Q=15度で、a/bが0.9゜1.1.l
と変化させた場合を次の表に示す。
と変化させた場合を次の表に示す。
く 以F、余白 〉
世し、θはモアレ縞の傾きである。
つまり、モアレ縞の傾きが光ディスク7の結像面7aの
位置によって変化することになる。この状態を第4図(
A)、(B)、(C)にそれぞれ対応して、格子9に格
子8の像8′か投影された状態を第5図(A)、(B)
、(C)に、このとき生したモアレ縞を解り易く簡略し
て示した状態を第6図(A)、(B)、(C)にそれぞ
れ示す。即ち、格子ピッチの変化によってモアレ縞の傾
きが変化する。これか無段階に行なわれると、モアレ縞
は徐々に回転するようにその傾きか変ると同時に、スク
リーン上の像もズーミングされてその大きさも変化する
ことになる。
位置によって変化することになる。この状態を第4図(
A)、(B)、(C)にそれぞれ対応して、格子9に格
子8の像8′か投影された状態を第5図(A)、(B)
、(C)に、このとき生したモアレ縞を解り易く簡略し
て示した状態を第6図(A)、(B)、(C)にそれぞ
れ示す。即ち、格子ピッチの変化によってモアレ縞の傾
きが変化する。これか無段階に行なわれると、モアレ縞
は徐々に回転するようにその傾きか変ると同時に、スク
リーン上の像もズーミングされてその大きさも変化する
ことになる。
この発明では、このような現象を利用してフォーカシン
グを行なうものである。これをモアレ縞と4分割受光素
子lOの出力関係を示す第7図を参照して説明する。
グを行なうものである。これをモアレ縞と4分割受光素
子lOの出力関係を示す第7図を参照して説明する。
4分割受光素子lO上にモアレ縞か投影された様子を第
3図(A)のディスク7の結像面7aからの反射光が発
散光束の場合を第7図(A>に、第31%(B)の平行
光束の場合を第7図(B)に、第3図(C)の収束光重
の場合を第7図(C)にそれぞれ示す。4分割受光素子
10の対角線上に並んだ素子10a、lOcを比較回路
12の正の入力端に、素子LOb、IQdを比較回路1
2の負の入力端にそれぞれ接続して電圧を比較する。比
較回路12の出力は、第7図(D)に示すようにS字状
ガーブを描き、第7図(A)の状態では正のピークのa
を、第7図(B)の状態ではbを、第7図(C)の状態
では負のピークのCをそれぞれ出力することになる。即
ち、光ディスク7の結像面7aが結像レンズ6に対して
近すぎた場合にはaの出力が結像面7aか丁度結像レン
ズ6の焦点距離の位ごである合焦位置ではbの出力か、
結像面7aが結像レンズ6に対して速すぎる場合にはC
の出力か得られることになる。これらの出力を結像レン
ズ6をその光軸に沿って移動させるボイスコイル13に
フィードバックすることによって、結像レンズ6か合焦
位置に駆動するようにするのである。
3図(A)のディスク7の結像面7aからの反射光が発
散光束の場合を第7図(A>に、第31%(B)の平行
光束の場合を第7図(B)に、第3図(C)の収束光重
の場合を第7図(C)にそれぞれ示す。4分割受光素子
10の対角線上に並んだ素子10a、lOcを比較回路
12の正の入力端に、素子LOb、IQdを比較回路1
2の負の入力端にそれぞれ接続して電圧を比較する。比
較回路12の出力は、第7図(D)に示すようにS字状
ガーブを描き、第7図(A)の状態では正のピークのa
を、第7図(B)の状態ではbを、第7図(C)の状態
では負のピークのCをそれぞれ出力することになる。即
ち、光ディスク7の結像面7aが結像レンズ6に対して
近すぎた場合にはaの出力が結像面7aか丁度結像レン
ズ6の焦点距離の位ごである合焦位置ではbの出力か、
結像面7aが結像レンズ6に対して速すぎる場合にはC
の出力か得られることになる。これらの出力を結像レン
ズ6をその光軸に沿って移動させるボイスコイル13に
フィードバックすることによって、結像レンズ6か合焦
位置に駆動するようにするのである。
この発明では、格子を光路中に置くことによって回折が
起り、空間にその干渉縞か生じてしまうと上記実施例で
示した効果が得られなくなる。したかって、ピッチの粗
い格子を使用するかあるいは2枚の格子間隔を狭くして
干渉縞が現れない範囲で使用しなければならない。
起り、空間にその干渉縞か生じてしまうと上記実施例で
示した効果が得られなくなる。したかって、ピッチの粗
い格子を使用するかあるいは2枚の格子間隔を狭くして
干渉縞が現れない範囲で使用しなければならない。
上記実施例は光ディスクのピックアップ装置の自動合焦
装置について説明したが、顕微鏡等の自動合焦装置に応
用できることは勿論である。
装置について説明したが、顕微鏡等の自動合焦装置に応
用できることは勿論である。
(発明の効果)
上述したように、この発明では簡単な構成の格子を2枚
使用するたけてあり、合焦装置全体を軽量にすることが
できるとともに量産性かよく、安価なものとすることか
できる。また、1枚の格子をビームスプリッタに貼り付
けることにより、よn11ノ)望hkbA4皺4に曽し
ナ1ナレ叔哨シ2
使用するたけてあり、合焦装置全体を軽量にすることが
できるとともに量産性かよく、安価なものとすることか
できる。また、1枚の格子をビームスプリッタに貼り付
けることにより、よn11ノ)望hkbA4皺4に曽し
ナ1ナレ叔哨シ2
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の実施例を示す自動合焦点装置の構造
図。 第2図は、2枚の格子の関係を説明するための格子の正
面図、 第3図(A)、(B)、(C)は、光ディスクの位置と
光束の関係を示す光路図。 第4図(A)、(B)、(C)は1反射光束の変化とモ
アレ縞の変化を示す線図、 第5図(A)、CB)、(C)は、第1の格子の像が第
2の格子上に投影した様子を示した図。 第6図(A)、(B)、(C)は、スクリーン上に生じ
たモアレ縞を簡略して示した図、第7図(A)、(B)
、(C)は、4分割受光素子とモアレ縞の出力関係を説
明するための線図である。 l・・・・・・半導体レーザ 3・・・・・・コリメータレンズ 4・・・・・・ビームスブリッタ 6・・・・・・結像レンズ 7・・・・・・光ディスク 7a・・・・・・結像面 8.9・・・・・・格子
図。 第2図は、2枚の格子の関係を説明するための格子の正
面図、 第3図(A)、(B)、(C)は、光ディスクの位置と
光束の関係を示す光路図。 第4図(A)、(B)、(C)は1反射光束の変化とモ
アレ縞の変化を示す線図、 第5図(A)、CB)、(C)は、第1の格子の像が第
2の格子上に投影した様子を示した図。 第6図(A)、(B)、(C)は、スクリーン上に生じ
たモアレ縞を簡略して示した図、第7図(A)、(B)
、(C)は、4分割受光素子とモアレ縞の出力関係を説
明するための線図である。 l・・・・・・半導体レーザ 3・・・・・・コリメータレンズ 4・・・・・・ビームスブリッタ 6・・・・・・結像レンズ 7・・・・・・光ディスク 7a・・・・・・結像面 8.9・・・・・・格子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体レーザの光を結像レンズにより結像面に点状に結
像させる自動合焦装置において、結像レンズの合焦部を
駆動する駆動手段と、半導体レーザと結像レンズ間にお
かれたビームスプリッタと、 ビームスプリッタにより反射された結像面からの反射光
の光路中におかれ、モアレ縞を発生させるために格子方
向を互に傾けて平行に配設された第1および第2の格子
と、 上記第1および第2の格子によって発生するモアレ縞の
方向を検出することにより合焦位置のずれを検出する手
段と、 この合焦位置ずれを補正するように上記駆動手段を制御
する制御手段と、 を具備したことを特徴とする自動合焦装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62060007A JPS63228421A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 自動合焦装置 |
DE3808997A DE3808997A1 (de) | 1987-03-17 | 1988-03-17 | Automatische fokussiereinrichtung |
US07/581,416 US5019701A (en) | 1987-03-17 | 1990-09-10 | Automatic focusing apparatus with moire fringes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62060007A JPS63228421A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 自動合焦装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63228421A true JPS63228421A (ja) | 1988-09-22 |
Family
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JP2006501807A (ja) * | 2002-01-31 | 2006-01-19 | ニンブルゲン システムズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | Dnaプローブの光学的合成のためのあらかじめパターン形成された基板、装置、及び方法 |
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