DE4140545A1 - Optical pick=up with hologram unit for use with optical CD's - has output of laser diode split into three components passed through hologram plate and focussed onto disc. - Google Patents

Optical pick=up with hologram unit for use with optical CD's - has output of laser diode split into three components passed through hologram plate and focussed onto disc.

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Abstract

The optical pick-up for obtaining signals from the surface of a compact disc (7) transmits the output of a laser diode (1) by a beam splitter as 3 beams. The beams are passed through a hologram unit (200) and are focussed on the disc by an objective lens (6). The signals are reflected back to be received by a photo detector (10) and provide data and control signals. The hologram structure provides signal diffraction to generate phase differences in the signals. The differences in the control signals are used to control focussing and tracking. ADVANTAGE - Improved diffraction efficiency.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Signalabnehmergerät (Pickup) zum Abtasten von aufgenommenen Signalen unter Verwendung einer Laserdiode, und insbesondere auf ein optisches Signalaufnehmergerät mit einer Hologrammvorrichtung, bei der die Laserdiode Strahlen auf eine Platte wirft, nachdem die Strahlen durch die Hologrammvorrichtung in Strahlen erster Ordnung gebeugt worden sind und die von der Platte reflektierten Strahlen von der Hologrammvorrichtung erneut in Strahlen erster Ordnung gebeugt wurden, um den Beugungswirkungsgrad zu verbessern.The present invention relates to an optical Signal pickup device for picking up recorded Signals using a laser diode, and in particular with an optical signal pickup device a hologram device in which the laser diode beams throws on a plate after the rays pass through the First order hologram device diffracted and the rays reflected from the plate from the hologram device again in rays first Order were diffracted to increase the diffraction efficiency improve.

Ein bei Kompaktplattenspielern in weitem Umfang benutztes optisches Signalabnehmergerät ist in Fig. 1 dargestellt, bei dem die von einer Laserdiode 1 ausgesandten Strahlen durch ein Beugungsgitter 2 gebeugt und durch eine Sammellinse 3 fokussiert werden.An optical signal pickup device which is widely used in compact disc players is shown in FIG. 1, in which the beams emitted by a laser diode 1 are diffracted by a diffraction grating 2 and focused by a converging lens 3 .

Die durch die Sammellinse 3 fokussierten Strahlen werden durch einen Strahlteiler 4 geleitet und auf eine Viertelwellenlängenplatte 5 für die 45°-Drehung ihres Polarisationswinkels geworfen. Dann durchlaufen die Strahlen eine Objektivlinse 6 und werden auf eine Platte 7 fokussiert, um die auf der Platte 7 aufgezeichneten Signale zu erfassen. Die Strahlen werden von der Platte 7 reflektiert und wieder auf die Objektivlinse 6 fokussiert, von der sie durch die Viertelwellenlängenplatte 5 erneut um 45° ihres Polarisationswinkels gedreht werden.The beams focused by the converging lens 3 are passed through a beam splitter 4 and thrown onto a quarter-wave plate 5 for the 45 ° rotation of their polarization angle. Then the beams pass through an objective lens 6 and are focused on a plate 7 in order to detect the signals recorded on the plate 7 . The rays are reflected by the plate 7 and again focused on the objective lens 6 , from which they are rotated again by the quarter-wave plate 5 by 45 ° of their polarization angle.

Die um 90° ihres Polarisationswinkels gedrehten Strahlen werden durch den Strahlenteiler 4 reflektiert und durch eine fokussierende Linse 8 sowie eine zylindrische Linse 9 auf einen Fotodetektor 10 projiziert, wo die Brennpunkte zweier senkrechter Bereiche der auf den Fotodetektor 10 geworfenen Strahlen durch Verwendung der zylindrischen Linse unterschiedlich justiert werden können, um dadurch den Astigmatismus zu korrigieren.The rays rotated through 90 ° of their polarization angle are reflected by the beam splitter 4 and projected through a focusing lens 8 and a cylindrical lens 9 onto a photodetector 10 , where the focal points of two perpendicular regions of the rays thrown onto the photodetector 10 differ by using the cylindrical lens can be adjusted to correct astigmatism.

Der Fotodetektor 10 erfaßt Fokussierfehlersignale, um zu entscheiden, ob die Strahlen die auf der Platte 7 befindlichen Signalgrübchen bzw. Pits exakt fokussiert haben; und er erfaßt Spureinstellungsfehlersignale, um zu entscheiden, ob die Signalspurverfolgung exakt durchgeführt worden ist.The photodetector 10 detects focusing error signals in order to decide whether the beams have precisely focused the pits on the plate 7 ; and detects tracking error signals to decide whether the signal tracking has been performed accurately.

Das herkömmliche optische Signalabnehmergerät mit klassischer Linse, wie oben beschrieben, ist wegen der Linse ebenso schwer wie teuer, so daß es für die Massenherstellung ungeeignet ist. The conventional optical signal pickup device with classic lens, as described above, is because of the Lens as heavy as it is expensive, making it for the Mass production is unsuitable.  

Um diese Nachteile zu überwinden, wurde das vorliegende optische Signalabnehmergerät mit Hologrammvorrichtung geschaffen. Das optische Signalabnehmergerät mit Hologrammvorrichtung auf der Basis der in den Pits und Schlitzen auftretenden Beugungserscheinung erfüllt komplizierte Funktionen bei kleinen Abmessungen, so daß es dem optischen Signalabnehmergerät, das die klassische Linse zur Nutzung der Reflexionserscheinung verwendet, in der Massenproduktion zu niedrigen Kosten überlegen ist. Es besteht jedoch nach wie vor ein Nachteil darin, daß der Beugungswirkungsgrad zu niedrig ist.To overcome these drawbacks, the present optical signal pickup device with hologram device created. The optical signal pickup device with Hologram device based on that in the pits and Slits occurring diffraction phenomenon met complicated functions in small dimensions, making it the optical signal pickup device that the classic lens used to use the reflection phenomenon in the Mass production at low cost is superior. It however, there is still a disadvantage that the Diffraction efficiency is too low.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein optisches Signalabnehmergerät mit Hologrammvorrichtung zu schaffen, bei dem die durch die Hologrammvorrichtung gebeugten Strahlen erster Ordnung auf die Platte geworfen und von den auf der Platte aufgenommenen Signalen reflektiert werden, woraufhin ein Fotodetektor die von der Hologrammvorrichtung erneut gebeugten Strahlen erster Ordnung erfaßt, so daß der optische Beugungswirkungsgrad im Vergleich zum herkömmlichen Gerät verbessert wird, mit der Besonderheit, daß von der Hologrammvorrichtung gebeugte Strahlen nullter Ordnung auf die Platte geworfen und von dieser reflektiert werden, und daß dann die erneut von der Hologrammvorrichtung gebeugten Strahlen erster Ordnung vom Fotodetektor erfaßt werden.It is therefore an object of the present invention to provide a optical signal pickup device with hologram device too create the through the hologram device First order diffracted rays are thrown onto the plate and from the signals recorded on the disc are reflected, whereupon a photodetector by the Hologram device again diffracted rays first Order detected, so that the optical diffraction efficiency in Compared to the conventional device is improved with the Peculiarity that diffracted by the hologram device Zero order rays thrown onto the plate and from this will be reflected, and that then again from the First order hologram diffracted beams from Photo detector can be detected.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines optischen Aufnehmergerates mit Hologrammvorrichtung, bei dem von der Hologrammvorrichtung gebeugte Strahlen erster Ordnung zwei Brennpunkte besitzen, so daß der Astigmatismus der Laserdiode ebenso genau korrigiert werden kann wie der Unterschied zwischen den beiden Brennpunkten, und zwar ohne den Versuch, zur Verringerung des Astigmatismus der Laserdiode das Gehäuse der Laserdiode schräg zu stellen.Another object of the present invention is to Creation of an optical pickup device with Hologram device in which the hologram device first order diffracted beams have two focal points, so the astigmatism of the laser diode is just as accurate can be corrected as the difference between the both focal points, and without attempting to  Reducing the astigmatism of the laser diode's housing to tilt the laser diode.

Um die genannten Ziele zu erreichen, weist das optische Signalabnehmergerät mit Hologrammvorrichtung ohne die herkömmliche klassische Sammellinse und zylindrische Linse eine Laserdiode 1 zum Aussenden von Laserstrahlen, einen Strahlteiler 100 zum Teilen der von der Laserdiode ausgesandten Strahlen in einen Hauptstrahl nullter Ordnung und in Sekundärstrahlen ± erster Ordnung auf, um sie zum Abtasten auf die Platte 7 zu projizieren. Das Gerät weist weiter eine Hologrammvorrichtung 200 auf, die zwischen dem Strahlteiler 100 und einer Objektivlinse 6 zum Beugen der von Strahlteiler 100 und der Objektivlinse 6 ausgesandten Strahlen in Strahlen erster Ordnung dient, und es weist einen Fotodetektor 10 zur Erfassung der auf der Platte 1 aufgenommenen Signale sowie der Fokussier- und Spureinstellungsfehlersignale durch Messen der von der Platte reflektierten Strahlen auf, um die präzise Fokussierung der Strahlen auf die Pits der Platte zu kontrollieren bzw. zu steuern.In order to achieve the stated goals, the optical signal pickup device with a hologram device without the conventional classic converging lens and cylindrical lens has a laser diode 1 for emitting laser beams, a beam splitter 100 for splitting the beams emitted by the laser diode into a main beam of zero order and secondary beams ± first Order to project them onto the plate 7 for scanning. The device further has a hologram device 200 , which serves between the beam splitter 100 and an objective lens 6 for diffracting the beams emitted by the beam splitter 100 and the objective lens 6 in first-order beams, and it has a photodetector 10 for detecting those recorded on the plate 1 Signals as well as the focus and tracking error signals by measuring the rays reflected from the disk to control the precise focusing of the rays onto the pits of the disk.

Die genannten Ziele sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.The stated goals as well as further advantages of the present Invention go from the detailed below Description of the preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings forth.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines optischen Signalabnehmergerätes mit Hologrammvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 1 illustrates a perspective view of an optical signal pickup device with hologram apparatus according to the present invention;

Fig. 2 stellt eine schematische Ansicht der Beugungserscheinung bei Verwendung der Hologrammvorrichtung gemäß der Fig. 1 dar; FIG. 2 shows a schematic view of the diffraction phenomenon when using the hologram device according to FIG. 1;

Fig. 3 stellt eine Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Hologrammvorrichtung dar; Fig. 3 is a sectional view of the hologram device shown in Fig. 1;

Fig. 4 stellt ein Kurvendiagramm zur Veranschaulichung des Wirkungsgrades der Hologrammvorrichtung der Fig. 1 dar, und FIG. 4 shows a curve diagram to illustrate the efficiency of the hologram device of FIG. 1, and

Fig. 5 stellt eine Schnittansicht durch ein herkömmliches optisches Signalabnehmergerät dar. Fig. 5 shows a sectional view through a conventional optical signal pickup device.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines optischen Signalabnehmergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Fig. 1 illustrates a perspective view of an optical signal pickup device according to the present invention.

Gemäß Fig. 1 ist ein Strahlteiler 100, der die ausgesandten Strahlen in drei Gruppen von Strahlen unterteilt, über einer Laserdiode 1 zum Aussenden der Strahlen angeordnet. Eine Hologrammvorrichtung 200, welche die vom Strahlteiler 100 ausgesandten Strahlen in Strahlen erster Ordnung beugt und auf eine Objektivlinse 6 wirft, ist über dem Strahlteiler 100 angeordnet. Die Objektivlinse 6 ist wiederum über der Hologrammvorrichtung 200 angeordnet, um den Strahl exakt auf die Pits der Platte 7 zu fokussieren.According to FIG. 1, a beam splitter 100 , which divides the emitted beams into three groups of beams, is arranged above a laser diode 1 for emitting the beams. A hologram device 200 , which diffuses the beams emitted by the beam splitter 100 in first-order beams and throws them onto an objective lens 6 , is arranged above the beam splitter 100 . The objective lens 6 is in turn arranged above the hologram device 200 in order to focus the beam exactly on the pits of the plate 7 .

Ein Fotodetektor 10 ist unter dem reflektierenden Strahlteiler 100 angeordnet, um die auf der Platte 7 aufgenommenen Signale sowie die Fokussierungs- und Spureinstellungsfehlersignale durch Messen der von der Platte 7 reflektierten Strahlen zu erfassen. A photodetector 10 is disposed under the reflective beam splitter 100 to detect the signals recorded on the plate 7 as well as the focus and tracking error signals by measuring the beams reflected from the plate 7 .

Die Hologrammvorrichtung 200 beugt die Strahlen entsprechend den Phasendifferenzen, die auf der Oberfläche der Pitstruktur durch Ätzen einer Glasplatte erzeugt wurden.The hologram device 200 diffracts the beams according to the phase differences generated on the surface of the pit structure by etching a glass plate.

Die Hologrammvorrichtung 200 wird durch den fotolithographischen Schritt der Musterüberschreibung und durch einen Ätzschritt zur Erzeugung der Pitstruktur hergestellt. Dieses Verfahren ist als Teil des Halbleiterherstellungsprozesses allgemein in Gebrauch.The hologram device 200 is manufactured by the photolithographic step of pattern overwriting and by an etching step to produce the pit structure. This process is in common use as part of the semiconductor manufacturing process.

Der reflektierende Strahlteiler 100 kann mit Gold oberzogen sein, um die Reflexionsrate auf 97% zu steigern, wobei der Hauptherstellungsprozeß im wesentlichen der gleiche wie bei der Hologrammvorrichtung ist.The reflective beam splitter 100 can be gold plated to increase the reflection rate to 97%, the main manufacturing process being essentially the same as the hologram device.

Das optische Signalabnehmergerät umfaßt den Strahlteiler 100 und die Hologrammvorrichtung 200, wobei die von der Laserdiode 1 ausgesandten Strahlen auf den Strahlteiler 100 geworfen und dort in drei Gruppen von Strahlen unterteilt werden. Diese drei Strahlengruppen werden auf die Hologrammvorrichtung 200 projiziert und in Strahlen erster Ordnung gebeugt. Die von der Hologrammvorrichtung 200 gebeugten Strahlen gelangen anschließend durch die Objektivlinse 6 auf die Pits der Platte 7; und dann werden die von der Platte 7 abgenommenen Signale durch die Objektivlinse 6 auf die Hologrammvorrichtung 200 gerichtet.The optical signal pickup device comprises the beam splitter 100 and the hologram device 200 , the beams emitted by the laser diode 1 being thrown onto the beam splitter 100 and divided there into three groups of beams. These three beam groups are projected onto the hologram device 200 and diffracted in first order beams. The beams diffracted by the hologram device 200 then pass through the objective lens 6 to the pits of the plate 7 ; and then the signals taken from the plate 7 are directed to the hologram device 200 through the objective lens 6 .

Die von der Platte 7 reflektierten Strahlen werden von der Hologrammvorrichtung 200 nach Durchtritt durch die Objektivlinse 6 in Strahlen erster Ordnung gebeugt.The rays reflected by the plate 7 are diffracted by the hologram device 200 after passing through the objective lens 6 in first order rays.

Der Beugungswirkungsgrad der Hologrammvorrichtung wird in Verbindung mit Fig. 2 behandelt. Die von der Objektivlinse 6 fokussierten Strahlen werden also von der Hologrammvorrichtung 200 gebeugt, die um den Winkel Φ relativ zur optischen Achse geneigt ist.The diffraction efficiency of the hologram device is discussed in connection with FIG. 2. The beams focused by the objective lens 6 are thus diffracted by the hologram device 200 , which is inclined by the angle Φ relative to the optical axis.

In diesem Zusammenhang ist der Beugungswinkel α durch die optische und bauliche Spezifikation des optischen Kopfes bestimmt, während die Hologrammvorrichtung 200 die vereinten Funktionen einer Rundlinse und einer Zylinderlinse besitzt, um einen Astigmatismus bestimmter Größe auf der Fläche des Fotodetektors 10 zu erzeugen.In this context, the diffraction angle α is determined by the optical and structural specification of the optical head, while the hologram device 200 has the combined functions of a round lens and a cylindrical lens in order to produce a certain size of astigmatism on the surface of the photodetector 10 .

Für einen Strahl nullter Ordnung, der die Hologrammvorrichtung 200 passiert hat, kann die Phasenfunktion Φr(x, y) aus der Phasendifferenz ermittelt werden, die zwischen dem durch die optische Achse gelaufenen Strahl und dem durch die Hologrammvorrichtung 200 gelaufenen Strahl an einer Stelle besteht, die von der optischen Achse um den Wert X abweicht.For a zero order beam that has passed through the hologram device 200 , the phase function Φr (x, y) can be determined from the phase difference that exists at one point between the beam that has passed through the optical axis and the beam that has passed through the hologram device 200 , which deviates from the optical axis by the value X.

Das heißt, daß die Phasendifferenz (δ d) wie folgt formuliert werden kann:That is, the phase difference (δ d) is as follows can be formulated:

Unter der Annahme, daß die z-Achse senkrecht zur XY-Ebene der Hologrammvorrichtung 200 verläuft, und daß (x2+ y2)/dd2 2x · sin0/dd«1 ist, kann die Phasenfunktion Φr(x, y) des Strahls nullter Ordnung wie folgt formuliert werden:Assuming that the z-axis is perpendicular to the XY plane of the hologram device 200 and that (x 2 + y 2 ) / dd 2 is 2x · sin0 / dd «1, the phase function Φr (x, y) des Zero order beam as follows:

Φr(x,y) = exp[jk ·{(x² + y²)/2dd + x · sin R}] (2)Φr (x, y) = exp [jk · {(x² + y²) / 2dd + x · sin R}] (2)

Dabei ist j2=-1, während k der Wellenvektor, λ die Wellenlänge und k=2 π/2 ist.Here j 2 = -1, while k is the wave vector, λ is the wavelength and k = 2 π / 2.

Daneben kann die Phasenfunktion für den Strahl erster Ordnung, dessen Beugungswinkel den Wert hat, aus dem Abstand gg zur ersten Brennweite durch die Funktion der Rundlinse der Hologrammvorrichtung 200 ermittelt werden, wobei der Abstand bb die zweite Brennweite wiedergibt, die durch die Zylinderlinse der Hologrammvorrichtung 200 erzeugt wird. Wird die Frequenz fc definiert als:In addition, the phase function for the first-order beam, whose diffraction angle has the value, can be determined from the distance gg to the first focal length by the function of the round lens of the hologram device 200 , the distance bb representing the second focal length, which is given by the cylindrical lens of the hologram device 200 is produced. The frequency fc is defined as:

1/fc = 1/gg -1/bb (3)1 / fc = 1 / gg -1 / bb (3)

kann die Phasenfunktion Φ(x,y) des Strahls erster Ordnung in der Ebene unmittelbar hinter der Hologrammvorrichtung 200 wie folgt formuliert werden:For example, the phase function Φ (x, y) of the first order beam in the plane immediately behind the hologram device 200 can be formulated as follows:

Φ(x,y) = exp[jk{(x² + y²)/2gg + x²/2fc}] (4)Φ (x, y) = exp [jk {(x² + y²) / 2gg + x² / 2fc}] (4)

wobei fc <0 ist.where fc <0.

Die durch die Formel (4) ermittelte Phasenfunktion wird durch einen nichtlinearen Begrenzer (nicht dargestellt) in Binärzahlen, bestehend aus 1 und 0, umgesetzt. Wenn also der eingegebene Wert größer als ein Bezugswert c ist, hat der Wert der vom nicht linearen Begrenzer ausgegebenen Funktion h (x, y) die Größe 1. Falls jedoch der eingegebene Wert kleiner als der Bezugswert c ist, hat die Ausgangsfunktion h(x,y) den Wert 0. Damit kann der Funktionswert h(x,y) wie folgt geschrieben werden:The phase function determined by the formula (4) becomes by a nonlinear delimiter (not shown) in Binary numbers consisting of 1 and 0 implemented. So if the entered value is greater than a reference value c the value of the output from the non-linear limiter  Function h (x, y) size 1. However, if the entered one Value is smaller than the reference value c, has the Output function h (x, y) has the value 0 Function value h (x, y) can be written as follows:

h(x,y) = [{sin(∎πq)}/∎π · exp{j∎ · Φ(x,y)}] (5)h (x, y) = [{sin (∎πq)} / ∎π · exp {j∎ · Φ (x, y)}] (5)

Wird nun das Muster mit dem Ausgangssignal "0" und einem Transmissionsverhältnis von 100% hergestellt, während das Ausgangssignal "1" das Transmissionsverhältnis von 0% besitzt, wird das auf der Oberfläche hergestellte Pitmuster entsprechend den Ausgangssignalen "0" und "1" gebildet. Das heißt, daß die Dicke der Hologrammvorrichtung 200 durch den Bezugswert c bestimmt wird. Falls weiter die Forderung q=0.5 erfüllt wird, erreicht das Leistungsverhältnis 50%, während wenn q=0 erfüllt wird, sich die Breite des Musters dem Wert 0 nähert, so daß eine Linie gebildet wird.If the pattern is now produced with the output signal "0" and a transmission ratio of 100%, while the output signal "1" has the transmission ratio of 0%, the pit pattern produced on the surface is formed in accordance with the output signals "0" and "1". That is, the thickness of the hologram device 200 is determined by the reference value c. If the requirement q = 0.5 is further met, the power ratio reaches 50%, while if q = 0 is met, the width of the pattern approaches the value 0 so that a line is formed.

Die Bedingung, nach der die Ausgangsfunktion h(x,y) nicht den Wert 0 besitzt, lautet wie folgt:The condition after which the output function h (x, y) is not has the value 0 reads as follows:

cosΦ(x,y) < cos(xq) (6)cosΦ (x, y) <cos (xq) (6)

Sie kann auch in folgender Form ausgedrückt werden:It can also be expressed in the following form:

-q/2 Φ(x,y)/2π + n q/2 (7)-q / 2 Φ (x, y) / 2π + n q / 2 (7)

wobei n eine willkürlich gewählte ganze Zahl darstellt. Weiter bestimmt der Wert von q die Breite des Musters und den Wirkungsgrad des Strahls +1-Ordnung. Wenn daher dieser Wert für (7) in die Formeln (2), (4), (5) eingesetzt wird, wird folgende Beziehung erhalten:where n is an arbitrarily selected integer. Furthermore, the value of q determines the width of the pattern and the efficiency of the beam + 1-order. So if this  Value for (7) is inserted into formulas (2), (4), (5), will get the following relationship:

-q/2 (x² + y²)/2λ · (1/dd-1/gg) + sin R · x/λ -x²/(2λfc) + n q/2 (8)-q / 2 (x² + y²) / 2λ · (1 / dd-1 / gg) + sin R · x / λ -x² / (2λfc) + n q / 2 (8)

Das heißt, daß der die Formel (8) befriedigende Bereich auf den XY-Ebenen das Muster auf der Hologrammvorrichtung 200 ist.That is, the area satisfying the formula (8) on the XY planes is the pattern on the hologram device 200 .

Nunmehr wird die Hologrammvorrichtung 200 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 im einzelnen beschrieben.The hologram device 200 will now be described in detail with reference to FIG. 3.

In Fig. 3 bezeichnet d die Tiefe der Pits, Λ bezeichnet die Periode der Pits, und ξ bezeichnet das Leistungsverhältnis mit dem Wert 0<ξ<1.In Fig. 3, d denotes the depth of the pits, Λ denotes the period of the pits, and ξ denotes the power ratio with the value 0 <ξ <1.

Im Falle, daß der Strahl der Laserdiode 1 die Pits überstreicht, wird die optische Gangdifferenz Φ, falls der Brechungsindex des Mediums der Hologrammvorrichtung 200 mit n und die Wellenlänge des Laserstrahls mit λ bezeichnet wird, wie folgt beschrieben:In the event that the beam from the laser diode 1 sweeps over the pits, the optical path difference Φ, if the refractive index of the medium of the hologram device 200 is denoted by n and the wavelength of the laser beam is denoted by λ, is described as follows:

Φ(x) = 2πd/λ · (n-1) . . . (0 < x < ξΛ)Φ (x) = 2πd / λ · (n-1). . . (0 <x <ξΛ)

0 . . . (ξΛ < x < Λ) (9)0. . . (ξΛ <x <Λ) (9)

Weiter kann im Falle der Phasenhologrammvorrichtung 200 der Transmissionsgrad T(x) wie folgt definiert werden:Furthermore, in the case of the phase hologram device 200, the transmittance T (x) can be defined as follows:

T(x) = exp(-jΦ) (10)T (x) = exp (-jΦ) (10)

In dieser Formel ist eine Periodenfunktion der Periode Λ während T(x) in Form einer Fourier-Reihe bestehend aus der Hochfrequenzperiode Λ ausgedrückt werden kann. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Lichtstärke umgekehrt proportional zu T ist, können die jeweiligen Beugungswirkungsgrade, wenn der Durchlässigkeitswirkungsgrad des Strahls nullter Ordnung mit n0 und der Beugungswirkungsgrad des Strahls erster Ordnung mit n1 bezeichnet wird, auf der Basis der Fourier-Transformierten wie folgt berechnet werden:In this formula is a period function of the period Λ while T (x) can be expressed in the form of a Fourier series consisting of the radio frequency period Λ. Taking into account the fact that the luminous intensity is inversely proportional to T, the respective diffraction efficiencies, when the transmittance efficiency of the zero-order beam is denoted by n 0 and the diffraction efficiency of the first-order beam by n 1 , can be based on the Fourier transform as can be calculated as follows:

n₀ (x) = [1/Λ · ∫ T (x) · dx]²n₀ (x) = [1 / Λ · ∫ T (x) · dx] ²

= (1 - ξ + ξ cos Φ)² + ξ² · sin² Φ (11)= (1 - ξ + ξ cos Φ) ² + ξ² · sin² Φ (11)

n₁(x) = [1/Λ · ∫ T (x) · exp(jKx) · dx]²n₁ (x) = [1 / Λ · ∫ T (x) · exp (jKx) · dx] ²

= 1/(π²) · [1-cos(2πξ)] · (1-cos Φ) (12)= 1 / (π²) · [1-cos (2πξ)] · (1-cos Φ) (12)

wobei K=2π/Λ ist.where K = 2π / Λ.

Bei einem optischen Signalabnehmergerät, das das Prinzip des existierenden Hologramms auf der Basis der Formeln (11) und (12) verwendet, erreicht der vom Fotodetektor 10 erfaßte optische Endwirkungsgrad, wenn das Leistungsverhältnis 50% (das heißt: ξ=0,5), die Wellenlänge λ des Laserstrahls 0,78 µm und der Brechungsindex n0 des Mediums der Hologrammvorrichtung 200 den Wert 1.5 aufweist, den Wert n0xn1, wobei der maximale Wirkungsgrad etwa 10% beträgt.In the case of an optical signal pickup device which uses the principle of the existing hologram based on the formulas (11) and (12), the final optical efficiency detected by the photodetector 10 reaches 50% (i.e.:: = 0.5), the wavelength λ of the laser beam 0.78 μm and the refractive index n 0 of the medium of the hologram device 200 have the value 1.5, the value n 0 × n 1 , the maximum efficiency being about 10%.

Die genannten Wirkungsgrade sind anhand der obigen Formeln (11) und (12) ermittelt worden und in Fig. 4 dargestellt.The efficiencies mentioned have been determined using the above formulas (11) and (12) and are shown in FIG. 4.

Beim optischen Signalabnehmergerät gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch die von der Hologrammvorrichtung 200 auf ihrem Weg vom Strahlteiler 100 zur Objektivlinse 6, und nach Reflexion auf der Platte 7, von der Objektivlinse 6 zum Strahlteiler 100 hin gebeugten Strahlen erster Ordnung verwendet. Infolgedessen entspricht der Wirkungsgrad der vom Fotodetektor 10 erfaßten Strahlen dem Quadrat des Beugungswirkungsgrades n1 erster Ordnung, wie Fig. 4 zeigt.In the optical signal pickup device according to the present invention, however, the first-order beams diffracted by the hologram device 200 on their way from the beam splitter 100 to the objective lens 6 , and after reflection on the plate 7 , from the objective lens 6 to the beam splitter 100 . As a result, the efficiency of the rays detected by the photodetector 10 corresponds to the square of the first order diffraction efficiency n 1 , as shown in FIG .

Falls das Leistungsverhältnis 50% beträgt, das heißt, falls ξ=0,5 und Φ=π ist, erreicht der Endwirkungsgrad n1 x n1 den Wert 0,16, weil nur von Strahlen erster Ordnung Gebrauch gemacht wird, so daß der Wirkungsgrad um das 1.6fache im Vergleich zu den 10% der herkömmlichen Technik verbessert wird.If the power ratio is 50%, that is, if ξ = 0.5 and Φ = π, the final efficiency n 1 xn 1 reaches the value 0.16 because only first-order beams are used, so that the efficiency is reduced by 1.6 times better than the 10% of conventional technology.

Wie oben beschrieben, werden die von der Laserdiode 1 ausgesandten Strahlen vom reflektierenden Strahlteiler 100 reflektiert und dann von der Hologrammvorrichtung 200 in Strahlen erster Ordnung gebeugt. Die gebeugten Strahlen werden durch die Objektivlinse 6 auf die Pits der Platte 7 fokussiert. Die von der Platte 7 reflektierten Strahlen passieren die Objektivlinse 6 und werden dann von der Hologrammvorrichtung 200 erneut in Strahlen erster Ordnung gebeugt. Die gebeugten Strahlen werden auf den reflektierenden Strahlenteiler 100 geworfen und vom Fotodetektor 10 erfaßt. Das heißt, daß der Fotodetektor 10 sowohl die auf der Platte aufgenommenen Signale, als auch die Fokussier- und Spureinstellungsfehlersignale erfaßt.As described above, the beams emitted from the laser diode 1 are reflected by the reflecting beam splitter 100 and then diffracted by the hologram device 200 into first-order beams. The diffracted rays are focused by the objective lens 6 onto the pits of the plate 7 . The rays reflected from the plate 7 pass through the objective lens 6 and are then again diffracted into first-order rays by the hologram device 200 . The diffracted rays are thrown onto the reflecting beam splitter 100 and detected by the photodetector 10 . That is, the photodetector 10 detects both the signals recorded on the disk and the focus and tracking error signals.

Wie oben beschrieben, weist das optische Signalabnehmergerät gemäß der vorliegenden Erfindung einen Strahlteiler zum Teilen des von der Laserdiode ausgesandten Strahles; eine Hologrammvorrichtung zum Beugen der vom Strahlteiler und von der Objektivlinse ausgehenden Strahlen in Strahlen erster Ordnung; eine Objektivlinse, und eine Platte auf, wobei die genannten Komponenten in der zitierten Reihenfolge angeordnet sind. Die Platte empfängt die einfallenden Strahlen in Form der durch die Hologrammvorrichtung gebeugten Strahlen erster Ordnung, die nach Reflexion auf der Platte erneut von der Hologrammvorrichtung in Strahlen erster Ordnung gebeugt werden. Der Beugungswirkungsgrad wird demgemäß um das 1.6fache desjenigen der herkömmlichen Technik verbessert, und zwar wegen der Verwendung von Strahlen nullter und erster Ordnung verbessert. Weiter erreicht das optische Abnehmergerät in ausreichendem Maße den gewünschten Astigmatismus auf der Fläche des Fotodetektors. Wegen der Verwendung der Hologrammvorrichtung anstelle der konventionellen Sammellinse und Zylinderlinse kann eine hohe Ausbeute in der Massenproduktion, bei niedrigem Herstellungseinheitspreis, erreicht werden.As described above, the optical Signal pickup device according to the present invention Beam splitter for splitting that emitted by the laser diode Beam; a hologram device for diffracting the Beam splitter and beams emanating from the objective lens in first order rays; an objective lens, and one Plate on, said components in the cited order are arranged. The plate receives the incident rays in the form of through the Hologram device diffracted first order rays that after reflection on the plate again from the First order hologram device diffracted will. The diffraction efficiency is accordingly around 1.6 times that of the conventional technology improved, because of the use of zeros and rays first order improved. Further the optical reaches Sufficient customer device the desired Astigmatism on the surface of the photo detector. Because of the Using the hologram device instead of the conventional converging lens and cylindrical lens can be one high yield in mass production, with low Unit price, can be achieved.

Claims (2)

1. Optisches Signalabnehmergerät mit einer Hologrammvorrichtung, aber ohne die herkömmliche klassische Sammellinse und zylindrische Linse, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten aufweist:
eine Laserdiode zum Aussenden von Laserstrahlen;
einen Strahlteiler zum Teilen der von der Laserdiode ausgesandten Strahlen in einen Hauptstrahl nullter Ordnung und in Strahlen ±1-Ordnung zum Abtasten einer Platte;
eine Hologrammvorrichtung, die zwischen dem Strahlteiler und einer Objektivlinse angeordnet ist und zum Beugen der vom Strahlteiler kommenden Strahlen in Strahlen erster Ordnung, bevor diese auf die Objektivlinse reflektiert werden, sowie zum Beugen der von der Objektivlinse kommenden Strahlen in Strahlen erster Ordnung dient, bevor sie auf den Strahlteiler gerichtet werden; und
einen Fotodetektor zur Erfassung der auf der Platte aufgenommenen Signale sowie der Fokussier- und Spureinstellungsfehlersignale durch Messen der von der Platte reflektierten Strahlen.
1. Optical signal pickup device with a hologram device, but without the conventional classic converging lens and cylindrical lens, characterized in that it has the following components:
a laser diode for emitting laser beams;
a beam splitter for splitting the beams emitted from the laser diode into a zero-order main beam and ± 1-order beams for scanning a plate;
a hologram device which is arranged between the beam splitter and an objective lens and serves to diffract the rays coming from the beam splitter in first-order rays before they are reflected on the objective lens, and to diffract the rays coming from the objective lens in first-order rays before it be directed at the beam splitter; and
a photodetector for detecting the signals recorded on the disc as well as the focus and tracking error signals by measuring the rays reflected from the disc.
2. Optisches Signalabnehmergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Strahlteiler mit Gold überzogen ist, um die Reflexionsrate zu erhöhen.2. Optical signal pickup device according to claim 1, characterized characterized in that the reflective beam splitter is plated with gold to increase the reflection rate increase.
DE4140545A 1991-09-19 1991-12-09 Optical pick=up with hologram unit for use with optical CD's - has output of laser diode split into three components passed through hologram plate and focussed onto disc. Ceased DE4140545A1 (en)

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