JP2010003371A - Optical head device and hologram element - Google Patents

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JP2010003371A JP2008162294A JP2008162294A JP2010003371A JP 2010003371 A JP2010003371 A JP 2010003371A JP 2008162294 A JP2008162294 A JP 2008162294A JP 2008162294 A JP2008162294 A JP 2008162294A JP 2010003371 A JP2010003371 A JP 2010003371A
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light
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diffracted light
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Hiroaki Yamamoto
博昭 山本
Masahiko Nishimoto
雅彦 西本
Naoki Nakanishi
直樹 中西
Naoto Shimada
直人 島田
Takuya Okuda
拓也 奥田
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Panasonic Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical head device capable of dealing with different types of optical disks different from one another in wavelength of used semiconductor laser lights, and obtaining more stable focus error and tracking error signals. <P>SOLUTION: The optical head device is provided with a first light source 31 for emitting a first beam L1, a second light source 32 for emitting a second beam L2, a hologram element 20 for diffracting the first beam L1 and the second beam L2 reflected on an information recording medium 11, and a plurality of light receiving elements 40 for receiving lights diffracted by the hologram element 20. The hologram element 20 has a recessed and projected structure formed on one surface of a substrate 72. The depth of the recessed part of the recessed and projected structure is represented by λ1/än(λ1)-n0(λ1)}, λ2/än(λ2)-n0(λ2)} or λ1/än(λ1)-n0(λ1)}+λ2/än(λ2)-n0(λ2)}. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ヘッド装置及びホログラム素子に関し、特に複数種類の情報記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行う光ヘッド装置及びホログラム素子に関する。   The present invention relates to an optical head device and a hologram element, and more particularly to an optical head device and a hologram element that record, reproduce, or erase information on a plurality of types of information recording media.

最近、情報記憶媒体として光学的に情報の記録及び読み出しをする光ディスクが、多くの分野で利用されている。   Recently, optical discs that optically record and read information as information storage media have been used in many fields.

現在、最も普及している光ディスクは、コンパクトディスク(CD)及びデジタルバーサタイルディスク(DVD)である。CDには記録及び再生用の光源として波長780nm〜820nm帯の近赤外半導体レーザ装置が用いられている。一方、DVDにはCDよりも記録密度を上げるため、記録及び再生用の光源として635nm〜680nm帯の赤色半導体レーザが用いられている。光ディスクの記録及び再生を行うドライブは、CD及びDVDの2種類のディスクに対して記録及び再生が行えることが好ましい。このため、両方の規格に対応した光ヘッド装置が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。   Currently, the most popular optical disks are compact disks (CD) and digital versatile disks (DVD). A near-infrared semiconductor laser device having a wavelength band of 780 nm to 820 nm is used for a CD as a light source for recording and reproduction. On the other hand, in order to increase the recording density of DVD compared with CD, a red semiconductor laser of 635 nm to 680 nm band is used as a light source for recording and reproduction. It is preferable that the drive for recording and reproducing the optical disc can perform recording and reproduction for two types of discs, CD and DVD. For this reason, an optical head device corresponding to both standards has been developed (for example, see Patent Document 1).

図8はCD及びDVDに対応した従来の光ヘッド装置を示している。図8に示すように、光ヘッド装置は、DVD用の第1の波長の光を出射する第1の半導体レーザ装置301と、CD用の第2の波長の光を出射する第2の半導体レーザ装置302を備えている。   FIG. 8 shows a conventional optical head device corresponding to CD and DVD. As shown in FIG. 8, the optical head device includes a first semiconductor laser device 301 that emits light of a first wavelength for DVD, and a second semiconductor laser that emits light of a second wavelength for CD. A device 302 is provided.

第1の半導体レーザ装置301から出射するビームL1及び第2の半導体レーザ装置302から出射するビームL2は、ミラー190により光ディスク100へ入射するように反射される。ミラー190と光ディスク100の間には集光手段(図示せず)が配置されており、ビームL1及びビームL2はこの集光手段により光ディスク100の情報記録面へ集光される。光ディスク100において反射されたビームL1及びビームL2は、集光手段とミラー190との間に配置されたホログラム素子200により回折され、光検出器400により検出される。   The beam L1 emitted from the first semiconductor laser device 301 and the beam L2 emitted from the second semiconductor laser device 302 are reflected by the mirror 190 so as to enter the optical disc 100. Condensing means (not shown) is disposed between the mirror 190 and the optical disc 100, and the beam L1 and the beam L2 are condensed on the information recording surface of the optical disc 100 by the condensing means. The beam L1 and the beam L2 reflected by the optical disc 100 are diffracted by the hologram element 200 disposed between the condensing means and the mirror 190 and detected by the photodetector 400.

ホログラム素子200は第1の回折領域261と第2の回折領域262とを有する。DVDの再生の場合、ホログラム素子200に入射したビームL1は第1の回折領域261と第2の回折領域262の境界線を境に2分割され+1次光及び−1次光を発生する。発生した+1次光は光検出器401及び光検出器402に入射し、−1次光は光検出器403及び光検出器404入射する。光検出器401、光検出器402、光検出器403及び光検出器404により検出された信号に基づき、DVDの再生時におけるフォーカス誤差信号(スポットサイズ検出(SSD)法)、トラッキング誤差信号(位相差検出(DPD)法)及び再生信号の生成を行う。   The hologram element 200 has a first diffraction region 261 and a second diffraction region 262. In the case of reproducing a DVD, the beam L1 incident on the hologram element 200 is divided into two at the boundary line between the first diffraction region 261 and the second diffraction region 262 to generate + 1st order light and −1st order light. The generated + 1st order light enters the light detector 401 and the light detector 402, and the −1st order light enters the light detector 403 and the light detector 404. Based on the signals detected by the photodetector 401, the photodetector 402, the photodetector 403, and the photodetector 404, a focus error signal (spot size detection (SSD) method), tracking error signal (position) during DVD playback Phase difference detection (DPD) method) and reproduction signal generation are performed.

一方、CDの再生の場合、入射したビームL2は第1の回折領域261と第2の回折領域262の境界線を境に2分割され+1次光及び−1次光を発生する。発生した+1次光は光検出器401及び光検出器402に入射し、−1次光は光検出器405及び光検出器406に入射する。光検出器401、光検出器402、光検出器405及び光検出器406により検出された信号に基づき、CDの再生時におけるフォーカス誤差信号(SSD法)、トラッキング誤差信号(3ビーム法又はプッシュプル(PP)法)及び再生信号の生成を行う。
特開2001−176119号公報
On the other hand, in the case of CD reproduction, the incident beam L2 is divided into two at the boundary line between the first diffraction region 261 and the second diffraction region 262 and generates + 1st order light and −1st order light. The generated + 1st order light enters the photodetector 401 and the photodetector 402, and the −1st order light enters the photodetector 405 and the photodetector 406. Based on signals detected by the light detector 401, the light detector 402, the light detector 405, and the light detector 406, a focus error signal (SSD method) and a tracking error signal (three-beam method or push-pull during CD reproduction) are reproduced. (PP) method) and reproduction signal generation.
JP 2001-176119 A

しかしながら、従来の光ヘッド装置では、第1の半導体レーザ装置301の発光点と第2の半導体レーザ装置302の発光点とは同一の位置ではなく、発光点間隔がdとなる。このため、第1の半導体レーザ装置301をホログラム素子200の中心に配置すると第2の半導体レーザ装置302はホログラム素子200の中心からずれてしまう。従って、第2の半導体レーザ装置302はプッシュプル法によるトラッキング誤差信号がアンバランスとなり、安定したトラッキング誤差信号を得ることができない。また、第2の半導体レーザ装置302をホログラム素子200の中心には位置すると第1の半導体レーザ装置301はホログラム素子200の中心からずれてしまう。このため第1の半導体レーザ装置301はDPD法によるトラッキング誤差信号がアンバランスとなり、安定したトラッキング誤差信号を得ることができない。また、光ディスクに記録するために必要な差動プッシュプル(DPP)法等によるトラッキング誤差信号を生成することが不可能である。   However, in the conventional optical head device, the light emitting point of the first semiconductor laser device 301 and the light emitting point of the second semiconductor laser device 302 are not the same position, and the light emitting point interval is d. For this reason, if the first semiconductor laser device 301 is arranged at the center of the hologram element 200, the second semiconductor laser device 302 is displaced from the center of the hologram element 200. Therefore, the tracking error signal by the push-pull method becomes unbalanced in the second semiconductor laser device 302, and a stable tracking error signal cannot be obtained. Further, if the second semiconductor laser device 302 is positioned at the center of the hologram element 200, the first semiconductor laser device 301 is displaced from the center of the hologram element 200. For this reason, the tracking error signal by the DPD method is unbalanced in the first semiconductor laser device 301, and a stable tracking error signal cannot be obtained. Further, it is impossible to generate a tracking error signal by a differential push-pull (DPP) method or the like necessary for recording on an optical disc.

本発明は前記従来の問題を解決し、使用する半導体レーザ光の波長がそれぞれ異なる各種光ディスクへの対応が可能であると共に、より安定したフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が得られる光ヘッド装置を実現できるようにすることを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems and realizes an optical head device which can be applied to various optical disks having different wavelengths of semiconductor laser light to be used and can obtain more stable focus error signal and tracking error signal. The purpose is to be able to.

前記の目的を達成するため、本発明は光ヘッド装置を、所定の深さの凹部からなる凹凸構造を有するホログラム素子を備えている構成とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical head device includes a hologram element having a concavo-convex structure composed of a concave portion having a predetermined depth.

具体的に、本発明に係る光ヘッド装置は、第1の波長の第1ビームを出射する第1の光源と、第1の波長よりも波長が長い第2の波長の第2ビームを出射する第2の光源と、第1ビーム及び第2ビームを受けそれぞれを微小スポットとして光情報記録媒体上へ収束する集光光学系と、光情報記録媒体において反射された第1ビーム及び第2ビームのそれぞれを回折するホログラム素子と、ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子とを備え、ホログラム素子は、第1ビーム及び第2ビームに対して透明な基板の一の面に形成された凹凸構造からなり、凹凸構造における凹部の深さは、それぞれ式1〜式3のいずれか1つにより表される値であることを特徴とする。
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}・・・式1
λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式2
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}+λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式3
但し、式1〜式3において、λ1は第1の波長を表し、λ2は第2の波長を表し、n(λ1)は基板の第1の波長の光に対する屈折率を表し、n(λ2)は基板の第2の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ1)は凹部における第1の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ2)は凹部における第2の波長の光に対する屈折率を表す。
Specifically, an optical head device according to the present invention emits a first light source that emits a first beam having a first wavelength and a second beam having a second wavelength that is longer than the first wavelength. A second light source, a condensing optical system that receives the first beam and the second beam as fine spots and converges them on the optical information recording medium, and the first beam and the second beam reflected by the optical information recording medium. A hologram element that diffracts each element and a plurality of light receiving elements that receive the diffracted light diffracted by the hologram element are formed on one surface of the substrate that is transparent to the first beam and the second beam. The depth of the concave portion in the concavo-convex structure is a value represented by any one of Formulas 1 to 3.
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} Equation 1
λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 2
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} + λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 3
However, in Formula 1-Formula 3, (lambda) 1 represents a 1st wavelength, (lambda) 2 represents a 2nd wavelength, n ((lambda) 1) represents the refractive index with respect to the light of the 1st wavelength of a board | substrate, n ((lambda) 2) Represents the refractive index for light of the second wavelength of the substrate, n0 (λ1) represents the refractive index for light of the first wavelength in the recess, and n0 (λ2) represents the refractive index of light of the second wavelength in the recess. Represents.

本発明に係る光ヘッド装置は、凹凸構造からなるホログラム素子を備え、ホログラム素子の凹部の深さが、それぞれλ1/{n(λ1)−n0(λ1)}、λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}及びλ1/{n(λ1)−n0(λ1)}+λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}のいずれか1つである。このため、第1ビーム及び第2ビームのいずれかがホログラム素子の中心を通らない場合においても、アンバランスがない安定したトラッキング誤差信号を得ることができる。従って、より安定したフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成でき、安定した記録及び再生が実現できる。   The optical head device according to the present invention includes a hologram element having a concavo-convex structure, and the depths of the recesses of the hologram element are λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} and λ2 / {n (λ2) −, respectively. n0 (λ2)} and λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} + λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)}. For this reason, even when one of the first beam and the second beam does not pass through the center of the hologram element, a stable tracking error signal without imbalance can be obtained. Therefore, a more stable focus error signal and tracking error signal can be generated, and stable recording and reproduction can be realized.

本発明の光ヘッド装置は、第1の光源及び第2の光源とホログラム素子との間に設けられ、第1ビーム及び第2ビームを回折し、それぞれをメインビーム、第1サブビーム及び第2サブビームに分離する回折格子をさらに備えていてもよい。   The optical head device of the present invention is provided between the first light source and the second light source and the hologram element, diffracts the first beam and the second beam, and diffracts the main beam, the first sub beam, and the second sub beam, respectively. A diffraction grating may be further provided.

本発明の光ヘッド装置において、回折格子は基板におけるホログラム素子と反対側の面に形成されていてもよい。   In the optical head device of the present invention, the diffraction grating may be formed on the surface of the substrate opposite to the hologram element.

本発明の光ヘッド装置において、ホログラム素子は第1の回折領域、第2の回折領域及び第3の回折領域を有し、第1の回折領域と第2の回折領域とが隣接しており、第2の回折領域と第3の回折領域とが隣接しており、第1の回折領域は第1ビームを第1の波面を持つ第1の回折光として回折し、第2の回折領域及び第3の回折領域は、第1ビームを第1の波面とは異なる第2の波面を持つ第2の回折光として回折し、第1の回折領域及び第2の回折領域は、第2ビームを第3の波面を持つ第3の回折光として回折し、第3の回折領域は第2ビームを第3の波面とは異なる第4の波面を持つ第4の回折光として回折し、第1の回折光から得られた信号と第2の回折光から得られた信号とに基づいて第1ビームのトラッキングエラー信号を生成し、第3の回折光から得られた信号と第4の回折光から得られた信号とに基づいて第2ビームのトラッキングエラー信号を生成する構成としてもよい。   In the optical head device of the present invention, the hologram element has a first diffraction region, a second diffraction region, and a third diffraction region, and the first diffraction region and the second diffraction region are adjacent to each other, The second diffraction region and the third diffraction region are adjacent to each other, and the first diffraction region diffracts the first beam as the first diffracted light having the first wavefront, and the second diffraction region and the second diffraction region The third diffraction region diffracts the first beam as second diffracted light having a second wavefront different from the first wavefront, and the first diffraction region and the second diffraction region cause the second beam to Diffracted as third diffracted light having a wavefront of 3, and the third diffraction region diffracts the second beam as fourth diffracted light having a fourth wavefront different from that of the third wavefront. The tracking error signal of the first beam is generated based on the signal obtained from the light and the signal obtained from the second diffracted light. And it may be configured to generate a tracking error signal of the second beam based on the signal obtained from the third signals obtained from the diffracted light and the fourth diffracted light.

本発明の光ヘッド装置において、複数の受光素子のうちの第1の受光素子により第1の回折光及び第3の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第2の受光素子により第2の回折光及び第4の回折光を検出する構成としてもよい。   In the optical head device of the present invention, the first diffracted light and the third diffracted light are detected by the first light receiving element of the plurality of light receiving elements, and the second light receiving element of the plurality of light receiving elements detects the first diffracted light. The second diffracted light and the fourth diffracted light may be detected.

本発明の光ヘッド装置において、ホログラム素子は、第1の回折領域、第2の回折領域及び第3の回折領域を有し、第1の回折領域と第2の回折領域とは隣接し、第2の回折領域と第3の回折領域とは隣接し、第1の回折領域と第2の回折領域とは第1ビームのメインビームを第1の波面を持つ第1の回折光として回折し、第3の回折領域は第1ビームのメインビームを第1の波面と異なる第2の波面を持つ第2の回折光として回折し、第1の回折領域及び第2の回折領域は第1ビームの第1サブビームを第3の波面を持つ第3の回折光として回折し、第3の回折領域は第1ビームの第1サブビームを第3の波面と異なる第4の波面を持つ第4の回折光として回折し、第1の回折領域及び第2の回折領域は第1ビームの第2サブビームを第5の波面を持つ第5の回折光として回折し、第3の回折領域は第1ビームの第2サブビームを第5の波面と異なる第6の波面を持つ第6の回折光として回折し、第1の回折領域は第2ビームのメインビームを第7の波面を持つ第7の回折光として回折し、第2の回折領域と第3の回折領域とは第2ビームのメインビームを第7の波面と異なる第8の波面を持つ第8の回折光として回折し、第1の回折領域は第2ビームの第1サブビームを第9の波面を持つ第9の回折光として回折し、第2の回折領域と第3の回折領域は第2ビームの第1サブビームを第9の波面と異なる第10の波面を持つ第10の回折光として回折し、第1の回折領域は第2ビームの第2サブビームを第11の波面を持つ第11の回折光として回折し、第2の回折領域と第3の回折領域は第2ビームの第2サブビームを第11の波面と異なる第12の波面を持つ第12の回折光として回折し、第1から第6の回折光から得られた信号に基づいて第1ビームのトラッキングエラー信号を生成し、第7から第12の回折光から得られた信号に基づいて第2ビームのトラッキングエラー信号を生成する構成としてもよい。   In the optical head device of the present invention, the hologram element has a first diffraction region, a second diffraction region, and a third diffraction region, and the first diffraction region and the second diffraction region are adjacent to each other. The second diffraction region and the third diffraction region are adjacent to each other, and the first diffraction region and the second diffraction region diffract the main beam of the first beam as first diffracted light having a first wavefront, The third diffraction region diffracts the main beam of the first beam as second diffracted light having a second wavefront different from the first wavefront, and the first diffraction region and the second diffraction region are The first sub-beam is diffracted as a third diffracted light having a third wavefront, and the third diffracted light is a fourth diffracted light having a fourth wavefront different from the third wavefront of the first sub-beam of the first beam. And the first diffraction region and the second diffraction region have the second sub-beam of the first beam as the fifth The third diffraction region diffracts the second sub-beam of the first beam as a sixth diffracted light having a sixth wavefront different from the fifth wavefront, The diffraction region diffracts the main beam of the second beam as seventh diffracted light having a seventh wavefront, and the second diffraction region and the third diffraction region cause the main beam of the second beam to be the seventh wavefront. Diffracted as eighth diffracted light having a different eighth wavefront, the first diffracted region diffracts the first sub-beam of the second beam as ninth diffracted light having the ninth wavefront, and the second diffracted region And the third diffraction region diffracts the first sub-beam of the second beam as tenth diffracted light having a tenth wavefront different from the ninth wavefront, and the first diffraction region diffracts the second sub-beam of the second beam. Diffracted as eleventh diffracted light having an eleventh wavefront, and second diffracted region and third The diffraction region diffracts the second sub-beam of the second beam as a twelfth diffracted light having a twelfth wavefront different from the eleventh wavefront, and the first diffracted region is based on the signal obtained from the first to sixth diffracted lights. A configuration may be adopted in which a tracking error signal for the beam is generated and a tracking error signal for the second beam is generated based on signals obtained from the seventh to twelfth diffracted lights.

本発明の光ヘッド装置において、複数の受光素子のうちの第1の受光素子により第1の回折光及び第7の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第2の受光素子により第2の回折光及び第8の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第3の受光素子により第3の回折光及び第9の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第4の受光素子により第4の回折光及び第10の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第5の受光素子により第5の回折光及び第11の回折光を検出し、複数の受光素子のうちの第6の受光素子により第6の回折光及び第12の回折光を検出する構成としてもよい。   In the optical head device of the present invention, the first diffracted light and the seventh diffracted light are detected by the first light receiving element of the plurality of light receiving elements, and the second light receiving element of the plurality of light receiving elements detects the first diffracted light. The second diffracted light and the eighth diffracted light are detected, the third light receiving element of the plurality of light receiving elements detects the third diffracted light and the ninth diffracted light, and the third light receiving element of the plurality of light receiving elements is detected. The fourth diffracted light and the tenth diffracted light are detected by the four light receiving elements, the fifth diffracted light and the eleventh diffracted light are detected by the fifth light receiving element of the plurality of light receiving elements, The sixth diffracted light and the twelfth diffracted light may be detected by the sixth light receiving element among the light receiving elements.

本発明の光ヘッド装置において、第1ビームの光軸は第1の回折領域と第2の回折領域との境界を通過し、第2ビームの光軸は第2の回折領域と第3の回折領域との境界を通過する構成としてもよい。   In the optical head device of the present invention, the optical axis of the first beam passes through the boundary between the first diffraction region and the second diffraction region, and the optical axis of the second beam is the second diffraction region and the third diffraction region. It is good also as a structure which passes the boundary with an area | region.

本発明の光ヘッド装置において、第1の回折領域と第2の回折領域の境界線と、第2の回折領域と第3の回折領域の境界線は、光情報記録媒体のトラック方向に延びる直線であってもよい。   In the optical head device of the present invention, the boundary line between the first diffraction region and the second diffraction region, and the boundary line between the second diffraction region and the third diffraction region are straight lines extending in the track direction of the optical information recording medium. It may be.

本発明に係るホログラム素子は、第1の波長の第1ビーム及び第2の波長の第2ビームに対して透明な基板と、基板の一の面に形成された凹凸構造とを備え、凹凸構造における凹部の深さは、それぞれ式1〜式3のいずれか1つにより表されることを特徴とする。
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}・・・式1
λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式2
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}+λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式3
但し、式1〜式3において、λ1は第1の波長を表し、λ2は第2の波長を表し、n(λ1)は基板の第1の波長の光に対する屈折率を表し、n(λ2)は基板の第2の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ1)は凹部における第1の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ2)は凹部における第2の波長の光に対する屈折率を表す。
A hologram element according to the present invention includes a substrate transparent to a first beam having a first wavelength and a second beam having a second wavelength, and a concavo-convex structure formed on one surface of the substrate. The depth of the recess in is represented by any one of Formulas 1 to 3.
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} Equation 1
λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 2
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} + λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 3
However, in Formula 1-Formula 3, (lambda) 1 represents a 1st wavelength, (lambda) 2 represents a 2nd wavelength, n ((lambda) 1) represents the refractive index with respect to the light of the 1st wavelength of a board | substrate, n ((lambda) 2) Represents the refractive index for light of the second wavelength of the substrate, n0 (λ1) represents the refractive index for light of the first wavelength in the recess, and n0 (λ2) represents the refractive index of light of the second wavelength in the recess. Represents.

本発明のホログラム素において、基板における凹凸構造が形成された面と反対側の面に第1ビーム及び第2ビームを透過及び回折し、メインビームとサブビームを生成する回折格子を有していてもよい。   The hologram element of the present invention may have a diffraction grating that transmits and diffracts the first beam and the second beam to generate a main beam and a sub beam on the surface of the substrate opposite to the surface on which the uneven structure is formed. Good.

本発明に係る光ヘッド装置及びホログラム素子によれば、使用する半導体レーザ光の波長がそれぞれ異なる各種光ディスクへの対応が可能であると共に、より安定したフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が得られる光ヘッド装置及びホログラム素子を実現できる。   According to the optical head device and the hologram element according to the present invention, it is possible to cope with various optical disks having different wavelengths of semiconductor laser light to be used, and to obtain more stable focus error signal and tracking error signal. An apparatus and a hologram element can be realized.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光ヘッド装置を示している。第1の実施形態の光ヘッド装置は、例えばDVDとCD等の2種類の異なった光情報記録媒体に対応した光ヘッド装置である。このため、図1に示すように第1の波長の第1ビームL1を出射する第1の半導体レーザ装置31と、第2の波長の第2ビームL2を出射する第2の半導体レーザ装置32とを備えている。第1の半導体レーザ装置31及び第2の半導体レーザ装置32は基板75に固定されている。第1の半導体レーザ装置31及び第2の半導体レーザ装置32からそれぞれ出射されたレーザ光は、基板75に配置された反射ミラー(図示せず)を介して基板75上方(図中z方向)に出射される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an optical head device according to a first embodiment of the present invention. The optical head device according to the first embodiment is an optical head device corresponding to two different types of optical information recording media such as a DVD and a CD. Therefore, as shown in FIG. 1, a first semiconductor laser device 31 that emits a first beam L1 having a first wavelength, and a second semiconductor laser device 32 that emits a second beam L2 having a second wavelength, It has. The first semiconductor laser device 31 and the second semiconductor laser device 32 are fixed to the substrate 75. Laser light emitted from each of the first semiconductor laser device 31 and the second semiconductor laser device 32 is above the substrate 75 (z direction in the drawing) via a reflection mirror (not shown) disposed on the substrate 75. Emitted.

第1ビームL1及び第2ビームL2は、コリメートレンズ21及び対物レンズ22を有する集光光学系により、光情報記録媒体11に集光される。   The first beam L1 and the second beam L2 are condensed on the optical information recording medium 11 by a condensing optical system having a collimator lens 21 and an objective lens 22.

光情報記録媒体11において反射された第1ビームL1及び第2ビームL2は、ホログラム素子20に入射する。ホログラム素子20は、第1ビームL1及び第2ビームL2を回折し、回折光を生成する。回折光はそれぞれ基板75に形成された光検出器40に入射する。   The first beam L1 and the second beam L2 reflected by the optical information recording medium 11 enter the hologram element 20. The hologram element 20 diffracts the first beam L1 and the second beam L2 to generate diffracted light. Each diffracted light is incident on the photodetector 40 formed on the substrate 75.

図2は、ホログラム素子20を示している。ホログラム素子20は、第1の回折領域61、第2の回折領域62及び第3の回折領域63を有し、第1ビームL1及び第2ビームL2を回折する。第1ビームL1のほぼ中心(第1ビームL1の光軸)が第1の回折領域61と第2の回折領域62との境界を通り、第2ビームの光軸が第2の回折領域62と第3の回折領域63との境界を通るように、ホログラム素子20は配置されている。また、第1の回折領域61と第2の回折領域62との境界線及び第2の回折領域62と第3の回折領域63との境界線が延びる方向が、光情報記録媒体11のトラック方向となるように配置されている。この場合、トラック方向とはホログラム素子20と光情報記録媒体11との間に設けられた光学系を考慮した方向を意味する。   FIG. 2 shows the hologram element 20. The hologram element 20 includes a first diffraction region 61, a second diffraction region 62, and a third diffraction region 63, and diffracts the first beam L1 and the second beam L2. The approximate center of the first beam L1 (the optical axis of the first beam L1) passes through the boundary between the first diffraction region 61 and the second diffraction region 62, and the optical axis of the second beam is the second diffraction region 62. The hologram element 20 is disposed so as to pass through the boundary with the third diffraction region 63. The direction in which the boundary line between the first diffraction region 61 and the second diffraction region 62 and the boundary line between the second diffraction region 62 and the third diffraction region 63 extend is the track direction of the optical information recording medium 11. It is arranged to become. In this case, the track direction means a direction in consideration of an optical system provided between the hologram element 20 and the optical information recording medium 11.

ホログラム素子20は、第1ビームL1と第2ビームL2とでは、異なった回折パターンとして機能する。第1波長の第1ビームL1に対しては、第1の回折領域61に入射した光が第1の点に集光され、第2の回折領域62に入射した光が第2の点に集光される回折レンズとなる。一方、第2波長の第2ビームL2に対しては、第1の回折領域61及び第2の回折領域62に入射した光が第3の点に集光され、第3の回折領域63に入射した光が第4の点に集光される解析レンズとなる。   The hologram element 20 functions as different diffraction patterns for the first beam L1 and the second beam L2. For the first beam L1 having the first wavelength, the light incident on the first diffraction region 61 is collected at the first point, and the light incident on the second diffraction region 62 is collected at the second point. It becomes a diffractive lens that is illuminated. On the other hand, for the second beam L2 having the second wavelength, the light incident on the first diffraction region 61 and the second diffraction region 62 is collected at the third point and incident on the third diffraction region 63. The analyzed light is condensed to the fourth point.

次に、第1の実施形態の光ヘッド装置の動作について図面を用いて説明する。まず、光情報記録媒体判別手段(図示せず)により、使用する光情報記録媒体11の種類を判別する。判別結果に基づいて、第1の半導体レーザ装置31又は第2の半導体レーザ装置が駆動される。以下においては、光情報記録媒体11の種類がDVDとCDであり、DVDの場合に第1の半導体レーザ装置31が駆動され、CDの場合に第2の半導体レーザ装置32が駆動されるとして説明する。   Next, the operation of the optical head device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. First, the type of the optical information recording medium 11 to be used is determined by an optical information recording medium determining means (not shown). Based on the determination result, the first semiconductor laser device 31 or the second semiconductor laser device is driven. In the following description, it is assumed that the types of the optical information recording medium 11 are DVD and CD, the first semiconductor laser device 31 is driven in the case of DVD, and the second semiconductor laser device 32 is driven in the case of CD. To do.

光情報記録媒体11がDVDと判別された場合には波長0.65μmの第1の半導体レーザ装置31が駆動され、CDと判別された場合には波長0.78μmの第2の半導体レーザ装置32が駆動される。   When the optical information recording medium 11 is determined to be a DVD, the first semiconductor laser device 31 having a wavelength of 0.65 μm is driven, and when it is determined to be a CD, the second semiconductor laser device 32 having a wavelength of 0.78 μm is driven. Is driven.

第1の半導体レーザ装置31から出射した第1ビームL1及び第2の半導体レーザ装置32から出射した第2ビームL2は、コリメートレンズ21、対物レンズ22を介して光情報記録媒体11の上に集光される。集光された第1ビームL1及び第2ビームL2は、光情報記録媒体11により反射され、再び対物レンズ22、コリメートレンズ21を経て、光ビーム分岐手段であるホログラム素子20に入射する。   The first beam L 1 emitted from the first semiconductor laser device 31 and the second beam L 2 emitted from the second semiconductor laser device 32 are collected on the optical information recording medium 11 via the collimator lens 21 and the objective lens 22. Lighted. The condensed first beam L1 and second beam L2 are reflected by the optical information recording medium 11 and again enter the hologram element 20 as a light beam branching unit through the objective lens 22 and the collimator lens 21.

光情報記録媒体11において反射された第1ビームL1は、ホログラム素子20の第1の回折領域61によって図中X方向に回折を受け、±1次回折光はそれぞれ第1の光検出器41と第4の光検出器44へと導かれる。また第1ビームL1は第2の回折領域62又は第3の回折領域63によって図中X方向に回折を受け、±1次回折光はそれぞれ第2の光検出器42と第3の光検出器43へと導かれる。   The first beam L1 reflected from the optical information recording medium 11 is diffracted in the X direction in the figure by the first diffraction region 61 of the hologram element 20, and the ± first-order diffracted lights are respectively transmitted to the first photodetector 41 and the first detector 41. 4 photodetectors 44. The first beam L1 is diffracted in the X direction in the figure by the second diffraction region 62 or the third diffraction region 63, and the ± first-order diffracted lights are the second photodetector 42 and the third photodetector 43, respectively. Led to.

一方、光情報記録媒体11において反射された第2ビームL2は、ホログラム素子20の第1の回折領域61又は第2の回折領域62によって図中X方向に回折を受け、±1次回折光はそれぞれ第1の光検出器41と第6の光検出器46へと導かれる。また第2ビームL2は第3の回折領域63によって図中X方向に回折を受け、±1次回折光はそれぞれ第2の光検出器42と第5の光検出器45へと導かれる。   On the other hand, the second beam L2 reflected by the optical information recording medium 11 is diffracted in the X direction by the first diffraction region 61 or the second diffraction region 62 of the hologram element 20, and the ± first-order diffracted lights are respectively Guided to the first photodetector 41 and the sixth photodetector 46. Further, the second beam L2 is diffracted in the X direction in the figure by the third diffraction region 63, and the ± first-order diffracted light is guided to the second photodetector 42 and the fifth photodetector 45, respectively.

第1の光検出器41〜第6の光検出器46にそれぞれ導かれた第1ビームL1及び第2ビームL2からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が生成され、この信号を用いて光情報記録媒体11の記録及び再生が行われる。   A focus error signal and a tracking error signal are generated from the first beam L1 and the second beam L2 respectively guided to the first photodetector 41 to the sixth photodetector 46, and an optical information recording medium is used by using these signals. 11 recording and reproduction are performed.

次に、第1ビームL1及び第2ビームL2からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する方法について具体的に説明する。   Next, a method for generating a focus error signal and a tracking error signal from the first beam L1 and the second beam L2 will be specifically described.

図3は基板75の上に形成された光検出器40の平面構成を示している。なお、図3において、L1及びL2はそれぞれ第1の半導体レーザ装置31及び第2の半導体レーザ装置32の見かけの発光点を示している。   FIG. 3 shows a planar configuration of the photodetector 40 formed on the substrate 75. In FIG. 3, L1 and L2 indicate apparent light emission points of the first semiconductor laser device 31 and the second semiconductor laser device 32, respectively.

各光検出器40はY軸方向にそれぞれ4個の受光領域に分割されている。例えば、第1の光検出器41はY軸方向に順に受光領域41a、受光領域41b、受光領域41c及び受光領域41dに分割されている。第2の光検出器42〜第6の光検出器46も同様である。   Each photodetector 40 is divided into four light receiving regions in the Y-axis direction. For example, the first photodetector 41 is sequentially divided into a light receiving area 41a, a light receiving area 41b, a light receiving area 41c, and a light receiving area 41d in the Y-axis direction. The same applies to the second photodetector 42 to the sixth photodetector 46.

ホログラム素子20により回折された回折光は、それぞれいずれかの光検出器40にビームスポットとして入射する。第1ビームL1が第1の回折領域61により回折された回折光はビームスポット10a及びビームスポット10dとしてそれぞれ第1の光検出器41及び第4の光検出器44に入射する。第1ビームL1が第2の回折領域62又は第3の回折領域63により回折された回折光はビームスポット10b及びビームスポット10cとしてそれぞれ第2の光検出器42及び第3の光検出器43に入射する。第2ビームL2が第1の回折領域61又は第2の回折領域62により回折された回折光はビームスポット13a及びビームスポット13dとしてそれぞれ第1の光検出器41及び第6の光検出器46に入射する。第2ビームL2が第3の回折領域63により回折された回折光はビームスポット13b及びビームスポット13cとしてそれぞれ第2の光検出器42及び第5の光検出器44に入射する。   The diffracted light diffracted by the hologram element 20 is incident on one of the photodetectors 40 as a beam spot. The diffracted light obtained by diffracting the first beam L1 by the first diffraction region 61 is incident on the first photodetector 41 and the fourth photodetector 44 as a beam spot 10a and a beam spot 10d, respectively. The diffracted light obtained by diffracting the first beam L1 by the second diffraction region 62 or the third diffraction region 63 is transmitted to the second photodetector 42 and the third photodetector 43 as a beam spot 10b and a beam spot 10c, respectively. Incident. The diffracted light obtained by diffracting the second beam L2 by the first diffraction region 61 or the second diffraction region 62 is transmitted to the first photodetector 41 and the sixth photodetector 46 as a beam spot 13a and a beam spot 13d, respectively. Incident. The diffracted light obtained by diffracting the second beam L2 by the third diffraction region 63 enters the second photodetector 42 and the fifth photodetector 44 as a beam spot 13b and a beam spot 13c, respectively.

まず、フォーカス誤差信号の生成について説明する。フォーカス誤差信号FEは、公知のSSD(スポットサイズ検出)法によって生成する。第1ビームL1によるフォーカス誤差信号FE1は式1の演算によって得られる。   First, generation of a focus error signal will be described. The focus error signal FE is generated by a known SSD (spot size detection) method. The focus error signal FE1 from the first beam L1 is obtained by the calculation of Equation 1.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第2ビームL2によるフォーカス誤差信号FE2は式2の演算によって得られる。   The focus error signal FE2 from the second beam L2 is obtained by the calculation of Expression 2.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、式3の演算によって、第1ビームL1と第2ビームL2の両方に対応した演算によるフォーカス誤差信号FE3を得ることができる。   Further, the focus error signal FE3 obtained by calculation corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2 can be obtained by the calculation of Expression 3.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

但し、F1は受光領域41a、受光領域41d、受光領域42a及び受光領域42dからの出力信号であり、F2は受光領域41b、受光領域41c、受光領域42b及び受光領域42cからの出力信号であり、F3は受光領域43a、受光領域43d、受光領域44a及び受光領域44dからの出力信号であり、F4は受光領域43b、受光領域43c、受光領域44b、受光領域44cからの出力信号であり、F5は受光領域45a、受光領域45d、受光領域46a及び受光領域46dからの出力信号であり、F6は受光領域45b、受光領域45c、受光領域46b及び受光領域46cからの出力信号である。   However, F1 is an output signal from the light receiving area 41a, the light receiving area 41d, the light receiving area 42a, and the light receiving area 42d, and F2 is an output signal from the light receiving area 41b, the light receiving area 41c, the light receiving area 42b, and the light receiving area 42c, F3 is an output signal from the light receiving region 43a, the light receiving region 43d, the light receiving region 44a, and the light receiving region 44d, F4 is an output signal from the light receiving region 43b, the light receiving region 43c, the light receiving region 44b, and the light receiving region 44c, and F5 The light receiving area 45a, the light receiving area 45d, the light receiving area 46a, and the light receiving area 46d are output signals, and F6 is an output signal from the light receiving area 45b, the light receiving area 45c, the light receiving area 46b, and the light receiving area 46c.

次に、トラッキング誤差信号の生成について説明する。トラッキング誤差信号TEは、公知のDPD(位相差検出)法とPP(プッシュプル)法によって生成する。   Next, generation of the tracking error signal will be described. The tracking error signal TE is generated by a known DPD (phase difference detection) method and PP (push-pull) method.

第1ビームL1によるDPD法によるトラッキング誤差信号TE(DPD)1は、式4a及び式4bの演算によりそれぞれ得られるTEa(DPD)1及びTEb(DPD)1の位相比較により得られる。   The tracking error signal TE (DPD) 1 by the DPD method using the first beam L1 is obtained by phase comparison of TEa (DPD) 1 and TEb (DPD) 1 obtained by the calculations of Expression 4a and Expression 4b, respectively.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、第1ビームL1によるPP法によるトラッキング誤差信号TE(PP)1は式5の演算によって得られる。   Further, the tracking error signal TE (PP) 1 by the PP method using the first beam L1 is obtained by the calculation of Expression 5.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第2ビームL2によるDPD法によるトラッキング誤差信号TE(DPD)2は式6a及び式6bの演算によって得られるTEa(DPD)2及びTEb(DPD)2の位相比較により得られる。   The tracking error signal TE (DPD) 2 by the DPD method using the second beam L2 is obtained by phase comparison of TEa (DPD) 2 and TEb (DPD) 2 obtained by the calculation of Expression 6a and Expression 6b.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、第2ビームL2によるPP法によるトラッキング誤差信号TE(PP)2は式7の演算によって得られる。   Further, the tracking error signal TE (PP) 2 by the PP method using the second beam L2 is obtained by the calculation of Expression 7.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

但し、T1は受光領域41a及び受光領域41bからの出力信号であり、T2は受光領域41c及び受光領域41dからの出力信号であり、T3は受光領域42a及び受光領域42bからの出力信号であり、T4は受光領域42c及び受光領域42dからの出力信号であり、T5は受光領域43a及び受光領域43bからの出力信号であり、T6は受光領域43c及び受光領域43dからの出力信号であり、T7は受光領域44a及び受光領域44bからの出力信号であり、T8は受光領域44c及び受光領域44dからの出力信号であり、T9は受光領域45a及び受光領域45bからの出力信号であり、T10は受光領域45c及び受光領域45dからの出力信号であり、T11は受光領域46a及び受光領域46bからの出力信号であり、T12は受光領域46c及び受光領域46dからの出力信号である。   However, T1 is an output signal from the light receiving region 41a and the light receiving region 41b, T2 is an output signal from the light receiving region 41c and the light receiving region 41d, T3 is an output signal from the light receiving region 42a and the light receiving region 42b, T4 is an output signal from the light receiving region 42c and the light receiving region 42d, T5 is an output signal from the light receiving region 43a and the light receiving region 43b, T6 is an output signal from the light receiving region 43c and the light receiving region 43d, and T7 is Output signals from the light receiving areas 44a and 44b, T8 is an output signal from the light receiving areas 44c and 44d, T9 is an output signal from the light receiving areas 45a and 45b, and T10 is a light receiving area 45c and an output signal from the light receiving region 45d, and T11 is an output signal from the light receiving region 46a and the light receiving region 46b. , T12 is the output signal from the light receiving regions 46c and the light receiving region 46d.

また、第1ビームL1と第2ビームL2の両方に対応したDPD法によるトラッキング誤差信号TE(DPD)3は式8a及び式8bの演算によって得られるTEa(DPD)3及びTEb(DPD)3の位相比較により得られる。   The tracking error signal TE (DPD) 3 by the DPD method corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2 is obtained from the TEa (DPD) 3 and TEb (DPD) 3 obtained by the calculation of the equations 8a and 8b. Obtained by phase comparison.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、式9の演算によって、第1ビームL1と第2ビームL2との両方に対応した演算によるPP法によるトラッキング誤差信号TE(PP)3を得ることができる。   Further, by the calculation of Expression 9, a tracking error signal TE (PP) 3 by the PP method can be obtained by the calculation corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第1の実施形態の光ヘッド装置は、第1ビームL1は、第1の回折領域61と第2の回折領域62との境界においてラジアル方向に2分割することができ、第2ビームL2は、第2の回折領域62と第3の回折領域63の境界においてラジアル方向に2分割することができる。このため、記録再生する波長が異なる各種光ディスクへの対応のため、波長の異なる半導体レーザを近接して配置した光ヘッド装置においても、各々の波長の光を均等に2分割することが可能である。その結果、PP法又はDPP法を用いた安定した記録及び再生が実現できる。   In the optical head device of the first embodiment, the first beam L1 can be divided into two in the radial direction at the boundary between the first diffraction region 61 and the second diffraction region 62, and the second beam L2 is It can be divided into two in the radial direction at the boundary between the second diffraction region 62 and the third diffraction region 63. Therefore, in order to cope with various optical discs having different recording / reproducing wavelengths, even in an optical head device in which semiconductor lasers having different wavelengths are arranged close to each other, it is possible to equally divide the light of each wavelength into two. . As a result, stable recording and reproduction using the PP method or DPP method can be realized.

(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。図4は第2の実施形態に係る光ヘッド装置に用いるホログラム素子の断面構成を示している。図4に示すように第1ビーム及び第2ビームに対して透明な材料からなる基板72の表面に、凹凸構造が形成されている。図4において、凹凸構造の凸部は基板72の基準面であり、凹部の深さ(凸部の表面から凹部の底面までの深さ)は、d1、d2及びd1+d2のいずれかである。深さd1及び深さd2は、以下の関係を満たすように設定されている。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of a hologram element used in the optical head device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, an uneven structure is formed on the surface of the substrate 72 made of a material transparent to the first beam and the second beam. In FIG. 4, the convex part of the concavo-convex structure is the reference plane of the substrate 72, and the depth of the concave part (the depth from the surface of the convex part to the bottom surface of the concave part) is any one of d1, d2, and d1 + d2. The depth d1 and the depth d2 are set so as to satisfy the following relationship.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

但し、n(λ1)は波長λ1における基板72の屈折率、n(λ2)は波長λ2における基板72の屈折率、n0(λ1)は波長λ1における凹部の屈折率、n0(λ2)は波長λ2における凹部の屈折率である。   Where n (λ1) is the refractive index of the substrate 72 at the wavelength λ1, n (λ2) is the refractive index of the substrate 72 at the wavelength λ2, n0 (λ1) is the refractive index of the recess at the wavelength λ1, and n0 (λ2) is the wavelength λ2. Is the refractive index of the recess.

従って、例えば第1ビームの波長λ1が0.65μm、第2ビームの波長λ2が0.78μmであり、n(λ1)及びn(λ2)が1.5、n0(λ1)及びn0(λ2)が1の場合には、d1を1.3μm、d2を1.56μmとすればよい。   Therefore, for example, the wavelength λ1 of the first beam is 0.65 μm, the wavelength λ2 of the second beam is 0.78 μm, n (λ1) and n (λ2) are 1.5, n0 (λ1) and n0 (λ2). If is 1, d1 may be 1.3 μm and d2 may be 1.56 μm.

座標(x,y)の点において、波長λ1の光に対して所望の位相差Φ1(x,y)を与え、波長λ2の光に対して所望の位相差Φ2(x,y)を与えるホログラム素子を得る場合、座標(x,y)の点における深さd(x,y)は、式12のように表される。   Hologram that gives a desired phase difference Φ1 (x, y) to light of wavelength λ1 and a desired phase difference Φ2 (x, y) to light of wavelength λ2 at the point of coordinates (x, y) When obtaining an element, the depth d (x, y) at the point of the coordinates (x, y) is expressed as in Expression 12.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

ここで、D1(x,y)及びD2(x,y)は以下のようにすればよい。   Here, D1 (x, y) and D2 (x, y) may be as follows.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

次に、本実施の形態のホログラム素子の動作について説明する。上記のようにして決定されたホログラム素子に波長λの光が入射した場合を考える。透過光の位相は、式15の様な位相変調を受けることになる。   Next, the operation of the hologram element of the present embodiment will be described. Consider a case where light having a wavelength λ is incident on the hologram element determined as described above. The phase of the transmitted light is subjected to phase modulation as shown in Equation 15.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

式15は式10〜式14より以下の式16〜18のようになる。   Expression 15 becomes the following Expressions 16 to 18 from Expressions 10 to 14.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

Figure 2010003371
Figure 2010003371

波長λ1の光が入射した場合、位相2πと位相0が等価であることを考慮すると。φ2(x,y)=0となりφ(x,y)は、式19のようになる。   Considering that phase 2π and phase 0 are equivalent when light of wavelength λ1 is incident. φ2 (x, y) = 0, and φ (x, y) is expressed by Equation 19.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

これは、波長λ1の光に対して、位相Φ1(x,y)の位相変調を行うホログラム素子として作用することを表している。   This indicates that it acts as a hologram element that performs phase modulation of phase Φ1 (x, y) with respect to light of wavelength λ1.

同様にして、波長λ2の光が入射した場合φ1(x,y)=0となりφ(x,y)は、式20のようになる。   Similarly, when light having a wavelength λ2 is incident, φ1 (x, y) = 0 and φ (x, y) is expressed by Equation 20.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

これは、波長λ1の光に対して、位相Φ2(x,y)の位相変調を行うホログラム素子として作用することを表している。   This indicates that it acts as a hologram element that performs phase modulation of phase Φ2 (x, y) with respect to light of wavelength λ1.

以上のように、本実施形態のホログラム素子は、波長λ1と波長λ2の光に対して、独立して作用することができ、第1の実施形態に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子20として使用することができる。   As described above, the hologram element of the present embodiment can act independently on the light of the wavelengths λ1 and λ2, and is used as the hologram element 20 in the optical head device according to the first embodiment. be able to.

図5はホログラム素子の凹部の深さと各波長の位相差を表している。位相差はd(x,y)=0の位置の位相を基準に、0〜2πの間で表している。波長λ1の光に対しては格子周期Λの回折格子、波長λ2の光に対しては格子周期3Λの回折格子として作用するホログラム素子を例に示している。図5に示すように、各波長の位相は、各々独立した回折格子として作用することが明らかである。   FIG. 5 shows the depth of the concave portion of the hologram element and the phase difference of each wavelength. The phase difference is expressed between 0 and 2π with reference to the phase at the position of d (x, y) = 0. A hologram element that acts as a diffraction grating having a grating period Λ for light having a wavelength λ1 and a diffraction grating having a grating period 3Λ for light having a wavelength λ2 is shown as an example. As shown in FIG. 5, it is clear that the phase of each wavelength acts as an independent diffraction grating.

(第3の実施形態)
以下に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。図6は第3の実施形態に係る光ヘッド装置を示している。図6において図1と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows an optical head device according to the third embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG.

図6に示すように、本実施形態に光ヘッド装置は、回折格子24を備えている。回折格子24は、ホログラム素子20が形成された基板72のホログラム素子20と反対側の面に形成されている。これにより、第1ビームL1及び第2ビームL2はそれぞれ、メインビームと2本のサブビーム(±1次回折光)とに分岐される。   As shown in FIG. 6, the optical head device according to the present embodiment includes a diffraction grating 24. The diffraction grating 24 is formed on the surface opposite to the hologram element 20 of the substrate 72 on which the hologram element 20 is formed. Thereby, the first beam L1 and the second beam L2 are branched into a main beam and two sub beams (± first order diffracted light), respectively.

次に、本実施形態の光ヘッド装置におけるサブビームの光路について説明する。メインビームに関しては、第1の実施形態と同様のため説明を省略する。   Next, the optical path of the sub beam in the optical head device of this embodiment will be described. Since the main beam is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

図7は基板75の上に形成された光検出器部の平面構成を示している。なお、図7において、L1及びL2はそれぞれ第1の半導体レーザ装置31及び第2の半導体レーザ装置32の見かけの発光点を示している。図7に示すように、本実施形態の光検出部は、各光検出器のY軸方向の両側方に、プラス側サブ光検出器とマイナス側サブ光検出器とがそれぞれ形成されている。具体的には、第1の光検出器41の両側方にはそれぞれ第1のプラス側サブ光検出器41Aと第1のマイナス側サブ光検出器41Bとが形成されている。第2の光検出器42〜第6の光検出器46についても同様である。   FIG. 7 shows a planar configuration of the photodetector portion formed on the substrate 75. In FIG. 7, L1 and L2 indicate apparent light emission points of the first semiconductor laser device 31 and the second semiconductor laser device 32, respectively. As shown in FIG. 7, in the light detection unit of the present embodiment, a plus side sub-light detector and a minus side sub-light detector are respectively formed on both sides in the Y-axis direction of each light detector. Specifically, a first plus-side sub-light detector 41A and a first minus-side sub-light detector 41B are formed on both sides of the first light detector 41, respectively. The same applies to the second photodetector 42 to the sixth photodetector 46.

まず、光情報記録媒体判別手段(図示せず)により、使用する光情報記録媒体11の種類を判別する。判別結果に基づいて、第1の半導体レーザ装置31又は第2の半導体レーザ装置が駆動される。以下においては、光情報記録媒体11の種類がDVDとCDであり、DVDの場合に第1の半導体レーザ装置31が駆動され、CDの場合に第2の半導体レーザ装置32が駆動されるとして説明する。   First, the type of the optical information recording medium 11 to be used is determined by an optical information recording medium determining means (not shown). Based on the determination result, the first semiconductor laser device 31 or the second semiconductor laser device is driven. In the following description, it is assumed that the types of the optical information recording medium 11 are DVD and CD, the first semiconductor laser device 31 is driven in the case of DVD, and the second semiconductor laser device 32 is driven in the case of CD. To do.

第1の半導体レーザ装置31から出射した第1ビームL1及び第2の半導体レーザ装置32から出射した第2ビームL2は、それぞれ回折格子24により1つのメインビームと2つのサブビームに分離される。この後、第1ビームL1及び第2ビームL2はコリメートレンズ21、対物レンズ22を介して光情報記録媒体11の上に集光される。集光された第1ビームL1及び第2ビームL2は、光情報記録媒体11により反射され、再び対物レンズ22、コリメートレンズ21を経て、光ビーム分岐手段であるホログラム素子20に入射する。   The first beam L1 emitted from the first semiconductor laser device 31 and the second beam L2 emitted from the second semiconductor laser device 32 are separated into one main beam and two sub beams by the diffraction grating 24, respectively. Thereafter, the first beam L1 and the second beam L2 are condensed on the optical information recording medium 11 via the collimating lens 21 and the objective lens 22. The condensed first beam L1 and second beam L2 are reflected by the optical information recording medium 11 and again enter the hologram element 20 as a light beam branching unit through the objective lens 22 and the collimator lens 21.

光情報記録媒体11において反射された第1ビームL1は、ホログラム素子20の第1の回折領域61によって図中X方向に回折を受ける。サブビームの±1次回折光は、第1のプラス側サブ光検出器41A、第1のマイナス側サブ光検出器41B、第4のプラス側サブ光検出器44A及び第4のマイナス側サブ光検出器44Bへと導かれる。これにより、第1のプラス側サブ光検出器41A、第1のマイナス側サブ光検出器41B、第4のプラス側サブ光検出器44A及び第4のマイナス側サブ光検出器44Bにそれぞれ、ビームスポット10m、ビームスポット10n、ビームスポット10s及びビームスポット10tが入射する。   The first beam L1 reflected by the optical information recording medium 11 is diffracted in the X direction in the drawing by the first diffraction region 61 of the hologram element 20. The ± first-order diffracted light of the sub-beams is obtained by using a first plus-side sub-light detector 41A, a first minus-side sub-light detector 41B, a fourth plus-side sub-light detector 44A, and a fourth minus-side sub-light detector. 44B. As a result, the first plus-side sub-light detector 41A, the first minus-side sub-light detector 41B, the fourth plus-side sub-light detector 44A, and the fourth minus-side sub-light detector 44B are each subjected to the beam. A spot 10m, a beam spot 10n, a beam spot 10s, and a beam spot 10t are incident.

また、第1ビームL1は第2の回折領域62又は第3の回折領域63によって図中X方向に回折を受ける。サブビームの±1次回折光は、第2のプラス側サブ光検出器42A、第2のマイナス側サブ光検出器42B、第3のプラス側サブ光検出器43A及び第3のマイナス側サブ光検出器43Bへと導かれる。これにより、第2のプラス側サブ光検出器42A、第2のマイナス側サブ光検出器42B、第3のプラス側サブ光検出器43A及び第3のマイナス側サブ光検出器43Bにそれぞれ、ビームスポット10o、ビームスポット10p、ビームスポット10q及びビームスポット10rが入射する。   The first beam L1 is diffracted in the X direction in the figure by the second diffraction region 62 or the third diffraction region 63. The ± 1st-order diffracted light of the sub-beams is obtained by using a second plus-side sub-light detector 42A, a second minus-side sub-light detector 42B, a third plus-side sub-light detector 43A, and a third minus-side sub-light detector. 43B. As a result, the beam is supplied to the second plus-side sub-light detector 42A, the second minus-side sub-light detector 42B, the third plus-side sub-light detector 43A, and the third minus-side sub-light detector 43B, respectively. A spot 10o, a beam spot 10p, a beam spot 10q, and a beam spot 10r are incident.

一方、第2ビームL2は、ホログラム素子20の第1の回折領域61又は第2の回折領域62によって図中X方向に回折を受ける。サブビームの±1次回折光は、第1のプラス側サブ光検出器41A、第1のマイナス側サブ光検出器41B、第6のプラス側サブ光検出器46A及び第6のマイナス側サブ光検出器46Bへと導かれる。これにより、第1のプラス側サブ光検出器41A、第1のマイナス側サブ光検出器41B、第6のプラス側サブ光検出器46A及び第6のマイナス側サブ光検出器46Bにそれぞれ、ビームスポット13m、ビームスポット13n、ビームスポット13s及びビームスポット13tが入射する。   On the other hand, the second beam L <b> 2 is diffracted in the X direction in the drawing by the first diffraction region 61 or the second diffraction region 62 of the hologram element 20. The ± first-order diffracted light of the sub-beams is obtained by using the first plus-side sub-light detector 41A, the first minus-side sub-light detector 41B, the sixth plus-side sub-light detector 46A, and the sixth minus-side sub-light detector. 46B. As a result, the first plus-side sub-light detector 41A, the first minus-side sub-light detector 41B, the sixth plus-side sub-light detector 46A, and the sixth minus-side sub-light detector 46B each have a beam. A spot 13m, a beam spot 13n, a beam spot 13s, and a beam spot 13t are incident.

また、第2ビームL2は第3の回折領域63によって図中X方向に回折を受ける。サブビームの±1次回折光は、第2のプラス側サブ光検出器42A、第2のマイナス側サブ光検出器42B、第5のプラス側サブ光検出器45A及び第5のマイナス側サブ光検出器45Bへと導かれる。これにより、第2のプラス側サブ光検出器42A、第2のマイナス側サブ光検出器42B、第5のプラス側サブ光検出器45A及び第5のマイナス側サブ光検出器45Bにそれぞれ、ビームスポット13o、ビームスポット13p、ビームスポット13q及びビームスポット13rが入射する。   The second beam L2 is diffracted in the X direction in the figure by the third diffraction region 63. The ± 1st-order diffracted light of the sub-beams is obtained by using a second plus-side sub-light detector 42A, a second minus-side sub-light detector 42B, a fifth plus-side sub-light detector 45A, and a fifth minus-side sub-light detector. 45B. As a result, the beam is supplied to the second plus-side sub-light detector 42A, the second minus-side sub-light detector 42B, the fifth plus-side sub-light detector 45A, and the fifth minus-side sub-light detector 45B, respectively. A spot 13o, a beam spot 13p, a beam spot 13q, and a beam spot 13r are incident.

第1のプラス側サブ光検出器41A〜第6のマイナス側サブ光検出器46Bに導かれた第1ビームL1又は第2ビームL2からトラッキング誤差信号が生成され、この信号を用いて、光情報記録媒体の記録及び再生が行われる。   A tracking error signal is generated from the first beam L1 or the second beam L2 guided to the first plus-side sub-light detector 41A to the sixth minus-side sub-light detector 46B, and this signal is used to generate optical information. Recording and reproduction of the recording medium are performed.

次に、第1ビームL1及び第2ビームL2からのサブビームを用いてトラッキング誤差信号を生成する方法について説明する。   Next, a method for generating a tracking error signal using sub beams from the first beam L1 and the second beam L2 will be described.

トラッキング誤差信号は、公知の3ビーム法により得ることができる。第1ビームL1による3ビーム法のトラッキング誤差信号TE(3B)1は式21の演算によって得られる。   The tracking error signal can be obtained by a known three beam method. The tracking error signal TE (3B) 1 of the three beam method using the first beam L1 is obtained by the calculation of Expression 21.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第2ビームL2による3ビーム法のトラッキング誤差信号TE(3B)2は式22の演算によって得られる。   The tracking error signal TE (3B) 2 of the three beam method using the second beam L2 is obtained by the calculation of Expression 22.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、式23の演算によって、第1ビームL1と第2ビームL2の両方に対応した演算によるトラッキング誤差信号TE(3B)3を得ることができる。   Further, the tracking error signal TE (3B) 3 obtained by calculation corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2 can be obtained by the calculation of Expression 23.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

但し、ST1は第1のプラス側サブ光検出器41Aからの出力信号であり、ST2は第1のマイナス側サブ光検出器41Bからの出力信号であり、ST3は第2のプラス側サブ光検出器42Aからの出力信号であり、ST4は第2のマイナス側サブ光検出器42Bからの出力信号であり、ST5は第3のプラス側サブ光検出器43Aからの出力信号であり、ST6は第3のマイナス側サブ光検出器43Bからの出力信号であり、ST7は第4のプラス側サブ光検出器44Aからの出力信号であり、ST8は第4のマイナス側サブ光検出器44Bからの出力信号であり、ST9は第5のプラス側サブ光検出器45Aからの出力信号であり、ST10は第5のマイナス側サブ光検出器45Bからの出力信号であり、ST11は第6のプラス側サブ光検出器46Aからの出力信号であり、ST12は第6のマイナス側サブ光検出器46Bからの出力信号である。   However, ST1 is an output signal from the first plus side sub photodetector 41A, ST2 is an output signal from the first minus side sub photodetector 41B, and ST3 is a second plus side sub photo detector. ST4 is an output signal from the second minus-side sub-light detector 42B, ST5 is an output signal from the third plus-side sub-light detector 43A, and ST6 is the first output signal from the detector 42A. 3 is an output signal from the minus side sub photodetector 43B, ST7 is an output signal from the fourth plus side sub photodetector 44A, and ST8 is an output from the fourth minus side sub photodetector 44B. ST9 is an output signal from the fifth plus-side sub-light detector 45A, ST10 is an output signal from the fifth minus-side sub-light detector 45B, and ST11 is a sixth plus-side sub-light detector. An output signal from the detector 46A, ST12 is the output signal from the minus side sub-photodetectors 46B of the sixth.

次にサブプッシュプル法によるトラッキング誤差信号TE(SPP)による演算について説明する。   Next, calculation using the tracking error signal TE (SPP) by the sub push-pull method will be described.

第1ビームL1によるサブプッシュプル法のトラッキング誤差信号TE(SPP)1は式24の演算によって得られる。   The tracking error signal TE (SPP) 1 of the sub push-pull method using the first beam L1 is obtained by the calculation of Expression 24.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第2ビームL2によるサブプッシュプル法のトラッキング誤差信号TE(SPP)2は式25の演算によって得られる。   The tracking error signal TE (SPP) 2 of the sub push-pull method using the second beam L2 is obtained by the calculation of Expression 25.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、式26の演算によって、第1ビームL1と第2ビームL2の両方に対応した演算によるトラッキング誤差信号TE(SPP)3を得ることができる。   Further, the tracking error signal TE (SPP) 3 obtained by the calculation corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2 can be obtained by the calculation of Expression 26.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

サブプッシュプル法と第1の実施形態において説明したPP法によるトラッキング誤差信号検出方式を組み合わせることによってPP法よりも安定した3ビームプッシュプル法によるトラッキング誤差信号検出が可能となる。   By combining the sub push-pull method and the tracking error signal detection method based on the PP method described in the first embodiment, tracking error signal detection based on the 3-beam push-pull method can be performed more stably than the PP method.

次に3ビームプッシュプル法による演算について説明する。第1ビームL1による3ビームプッシュプル法のトラッキング誤差信号TE(3BPP)1は式27の演算によって得られる。   Next, calculation by the 3-beam push-pull method will be described. A tracking error signal TE (3BPP) 1 of the three-beam push-pull method using the first beam L1 is obtained by the calculation of Expression 27.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

第2ビームL2による3ビームプッシュプル法のトラッキング誤差信号TE(3BPP)2は式28の演算によって得られる。   The tracking error signal TE (3BPP) 2 of the three-beam push-pull method using the second beam L2 is obtained by the calculation of Expression 28.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

また、式29の演算によって、第1ビームL1と第2ビームL2の両方に対応した演算によるトラッキング誤差信号TE(3BPP)3を得ることができる。   Further, the tracking error signal TE (3BPP) 3 obtained by calculation corresponding to both the first beam L1 and the second beam L2 can be obtained by the calculation of Expression 29.

Figure 2010003371
Figure 2010003371

但し、式27〜式29においてkは任意の値とする。   However, in Expressions 27 to 29, k is an arbitrary value.

第3の実施形態の光ヘッド装置は、サブビームについても、第1ビームL1及び第2ビームL2をラジアル方向に2分割することができる。このため、記録再生する波長が異なる各種光ディスクへの対応のため、波長の異なる半導体レーザを近接して配置した光ヘッド装置においても、3ビーム法及び3ビームプッシュプル法によるトラッキング誤差信号の生成が可能となる。その結果、トラッキング誤差信号の検出方式の種類を増やすことが可能となり、より多くの光情報記録媒体に対応することが可能となる。   The optical head device of the third embodiment can also divide the first beam L1 and the second beam L2 into two in the radial direction for the sub beam. Therefore, tracking error signals can be generated by the three-beam method and the three-beam push-pull method even in an optical head device in which semiconductor lasers having different wavelengths are arranged close to each other to cope with various optical discs having different recording and reproducing wavelengths. It becomes possible. As a result, it is possible to increase the types of tracking error signal detection methods, and it is possible to deal with more optical information recording media.

なお、本実施形態においては、第1のプラス側サブ光検出器41A〜第6のマイナス側サブ光検出器46Bを設けた。しかし、これらが無い場合にも、誤差検出精度は若干落ちるがトラッキング誤差検出は可能である。   In the present embodiment, the first plus-side sub-light detector 41A to the sixth minus-side sub-light detector 46B are provided. However, even without these, tracking error detection is possible although the error detection accuracy is slightly reduced.

本実施形態の光ヘッド装置においては、基板73の一の面にホログラム素子20を形成し反対側の面に回折格子24を形成している。このようなホログラム素子は一般に、基板にガラス等を用い、フォトリソグラフィ等により基板を加工して形成する。しかし、この場合には、基板の一の面に深さが異なる凹凸形状を形成し、さらに裏面に回折格子を形成する必要があり、複数の加工工程が必要となり、製造コストが上昇する。また、各工程における位置あわせのずれ等により特性の劣化も生じる。第2の実施形態において示したホログラム素子は、異種の材料を用いることなく、単一の基板の表面に凹凸を形成するだけでよいため、金型により形成することが可能である。金型により基板73にホログラム素子20と回折格子24を形成すれば、生産性が向上するだけでなく、精度が高い素子を得ることが可能となる。このため、第3の実施形態に係る光ヘッド装置のホログラム素子20として適している。   In the optical head device of the present embodiment, the hologram element 20 is formed on one surface of the substrate 73 and the diffraction grating 24 is formed on the opposite surface. Such a hologram element is generally formed by using glass or the like for a substrate and processing the substrate by photolithography or the like. However, in this case, it is necessary to form concave and convex shapes having different depths on one surface of the substrate, and further to form a diffraction grating on the back surface, which requires a plurality of processing steps and increases the manufacturing cost. In addition, characteristics are deteriorated due to misalignment in each process. The hologram element shown in the second embodiment can be formed by a mold because it is only necessary to form irregularities on the surface of a single substrate without using different materials. If the hologram element 20 and the diffraction grating 24 are formed on the substrate 73 by a mold, not only the productivity is improved but also an element with high accuracy can be obtained. Therefore, it is suitable as the hologram element 20 of the optical head device according to the third embodiment.

各実施形態において、光情報記録媒体11として、DVD(DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW等を含む)とCD(CD、CD−ROM、CD−R、CD−RW等を含む)とを用いる場合には、第1の半導体レーザ装置31に波長約0.65μmの半導体レーザを用い、第2の半導体レーザ装置32に波長約0.78μmの半導体レーザを用いればよい。これに限らず、例えば、第1の半導体レーザ装置31を、波長が200nm〜450nmとし、第2の半導体レーザ装置32を、波長が約650nm又は約780nmとしてもよい。また、第1の半導体レーザ装置31及び第2の半導体レーザ装置32が2つの独立した半導体レーザ装置である場合について説明したが、同一の基板に形成されたモノリシック2波長半導体レーザの場合にも同様に適用できる。   In each embodiment, the optical information recording medium 11 includes a DVD (including DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, etc.) and a CD (CD, CD-ROM, CD-R, CD-). If a semiconductor laser having a wavelength of about 0.65 μm is used for the first semiconductor laser device 31 and a semiconductor laser having a wavelength of about 0.78 μm is used for the second semiconductor laser device 32, Good. For example, the first semiconductor laser device 31 may have a wavelength of 200 nm to 450 nm, and the second semiconductor laser device 32 may have a wavelength of about 650 nm or about 780 nm. Further, although the case where the first semiconductor laser device 31 and the second semiconductor laser device 32 are two independent semiconductor laser devices has been described, the same applies to the case of a monolithic two-wavelength semiconductor laser formed on the same substrate. Applicable to.

本発明に係る光ヘッド装置及びホログラム素子は、使用する半導体レーザ光の波長がそれぞれ異なる各種光ディスクへの対応が可能であると共に、より安定したフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が得られる光ヘッド装置を実現でき、特に複数種類の光情報記録媒体に対応した光ヘッド装置及びホログラム素子等として有用である。   The optical head device and the hologram element according to the present invention can be applied to various optical discs having different wavelengths of semiconductor laser light to be used, and provide an optical head device that can obtain more stable focus error signal and tracking error signal. In particular, it is useful as an optical head device, a hologram element, and the like corresponding to a plurality of types of optical information recording media.

本発明の第1の実施形態に係る光ヘッド装置を示す図である。It is a figure which shows the optical head apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光ヘッド装置に用いるホログラム素子を示す平面図である。It is a top view which shows the hologram element used for the optical head apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光ヘッド装置に用いる光検出器を示す平面図である。It is a top view which shows the photodetector used for the optical head apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る光ヘッド装置に用いるホログラム素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hologram element used for the optical head apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る光ヘッド装置に用いるホログラム素子の凹部の深さと位相差との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the depth of the recessed part of a hologram element used for the optical head apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and a phase difference. 本発明の第3の実施形態に係る光ヘッド装置を示す図である。It is a figure which shows the optical head apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る光ヘッド装置に用いる光検出器を示す平面図である。It is a top view which shows the photodetector used for the optical head apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の光ヘッド装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional optical head apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10a ビームスポット
10b ビームスポット
10c ビームスポット
10d ビームスポット
10m ビームスポット
10n ビームスポット
10o ビームスポット
10p ビームスポット
10q ビームスポット
10r ビームスポット
10s ビームスポット
10t ビームスポット
11 光情報記録媒体
13a ビームスポット
13b ビームスポット
13c ビームスポット
13d ビームスポット
13m ビームスポット
13n ビームスポット
13o ビームスポット
13p ビームスポット
13q ビームスポット
13r ビームスポット
13s ビームスポット
13t ビームスポット
20 ホログラム素子
21 コリメートレンズ
22 対物レンズ
24 回折格子
31 第1の半導体レーザ装置
32 第2の半導体レーザ装置
40 光検出器
41 第1の光検出器
41A 第1のプラス側サブ光検出器
41B 第1のマイナス側サブ光検出器
41a 受光領域
41b 受光領域
41c 受光領域
41d 受光領域
42 第2の光検出器
42A 第2のプラス側サブ光検出器
42B 第2のマイナス側サブ光検出器
42a 受光領域
42b 受光領域
42c 受光領域
42d 受光領域
43 第3の光検出器
43A 第3のプラス側サブ光検出器
43B 第3のマイナス側サブ光検出器
43a 受光領域
43b 受光領域
43c 受光領域
43d 受光領域
44 第4の光検出器
44 第5の光検出器
44A 第4のプラス側サブ光検出器
44B 第4のマイナス側サブ光検出器
44a 受光領域
44b 受光領域
44c 受光領域
44d 受光領域
45 第5の光検出器
45A 第5のプラス側サブ光検出器
45B 第5のマイナス側サブ光検出器
45a 受光領域
45b 受光領域
45c 受光領域
45d 受光領域
46 第6の光検出器
46A 第6のプラス側サブ光検出器
46B 第6のマイナス側サブ光検出器
46a 受光領域
46b 受光領域
46c 受光領域
46d 受光領域
61 第1の回折領域
62 第2の回折領域
63 第3の回折領域
72 基板
73 基板
75 基板
10a beam spot 10b beam spot 10d beam spot 10m beam spot 10n beam spot 10o beam spot 10p beam spot 10q beam spot 10r beam spot 10s beam spot 10t beam spot 11 optical information recording medium 13a beam spot 13b beam spot 13c beam spot 13d Beam spot 13m Beam spot 13n Beam spot 13o Beam spot 13p Beam spot 13q Beam spot 13r Beam spot 13s Beam spot 13t Beam spot 20 Hologram element 21 Collimator lens 22 Objective lens 24 Diffraction grating 31 First semiconductor laser device 32 Second semiconductor laser device 32 Semiconductor laser device 40 Photo detector 41 First photo detector 1A First plus side sub-light detector 41B First minus side sub-light detector 41a Light receiving area 41b Light receiving area 41c Light receiving area 41d Light receiving area 42 Second light detector 42A Second plus side sub light detector 42B Second minus side sub-light detector 42a Light receiving region 42b Light receiving region 42c Light receiving region 42d Light receiving region 43 Third light detector 43A Third plus side sub light detector 43B Third minus side sub light detector 43a Area 43b light-receiving area 43c light-receiving area 43d light-receiving area 44 fourth photodetector 44 fifth photodetector 44A fourth plus-side sub-light detector 44B fourth minus-side sub-light detector 44a light-receiving area 44b light-receiving area 44c Light-receiving area 44d Light-receiving area 45 Fifth photodetector 45A Fifth plus-side sub-light detector 45B Fifth minus-side sub-light detector 4 a light-receiving area 45b light-receiving area 45c light-receiving area 45d light-receiving area 46 sixth photodetector 46A sixth plus-side sub-light detector 46B sixth minus-side sub-light detector 46a light-receiving area 46b light-receiving area 46c light-receiving area 46d light-receiving Area 61 first diffraction area 62 second diffraction area 63 third diffraction area 72 substrate 73 substrate 75 substrate

Claims (11)

第1の波長の第1ビームを出射する第1の光源と、
前記第1の波長よりも波長が長い第2の波長の第2ビームを出射する第2の光源と、
前記第1ビーム及び第2ビームを受けそれぞれを微小スポットとして光情報記録媒体上へ収束する集光光学系と、
前記光情報記録媒体において反射された前記第1ビーム及び第2ビームのそれぞれを回折するホログラム素子と、
前記ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子とを備え、
前記ホログラム素子は、前記第1ビーム及び第2ビームに対して透明な基板の一の面に形成された凹凸構造からなり、
前記凹凸構造における凹部の深さは、それぞれ式1〜式3のいずれか1つにより表される値であることを特徴とする光ヘッド装置。
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}・・・式1
λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式2
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}+λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式3
(但し、式1〜式3において、λ1は第1の波長を表し、λ2は第2の波長を表し、n(λ1)は前記基板の前記第1の波長の光に対する屈折率を表し、n(λ2)は前記基板の前記第2の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ1)は前記凹部における前記第1の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ2)は前記凹部における前記第2の波長の光に対する屈折率を表す。)
A first light source that emits a first beam of a first wavelength;
A second light source that emits a second beam having a second wavelength that is longer than the first wavelength;
A condensing optical system that receives the first beam and the second beam and converges them on the optical information recording medium as fine spots,
A hologram element that diffracts each of the first beam and the second beam reflected on the optical information recording medium;
A plurality of light receiving elements that receive the diffracted light diffracted by the hologram element;
The hologram element has a concavo-convex structure formed on one surface of a substrate transparent to the first beam and the second beam,
The depth of the concave portion in the concave-convex structure is a value represented by any one of Formulas 1 to 3, respectively.
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} Equation 1
λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 2
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} + λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 3
(Where, λ1 represents the first wavelength, λ2 represents the second wavelength, n (λ1) represents the refractive index of the substrate with respect to the light of the first wavelength, and n1 (Λ2) represents the refractive index of the substrate with respect to the light having the second wavelength, n0 (λ1) represents the refractive index with respect to the light of the first wavelength in the concave portion, and n0 (λ2) represents the refractive index in the concave portion. Represents the refractive index for light of the second wavelength.)
前記第1の光源及び第2の光源と前記ホログラム素子との間に設けられ、前記第1ビーム及び第2ビームを回折し、それぞれをメインビーム、第1サブビーム及び第2サブビームに分離する回折格子をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド装置。   A diffraction grating provided between the first light source and the second light source and the hologram element, which diffracts the first beam and the second beam and separates them into a main beam, a first sub beam and a second sub beam. The optical head device according to claim 1, further comprising: 前記回折格子は、前記基板における前記ホログラム素子と反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項2記載の光ヘッド装置。   3. The optical head device according to claim 2, wherein the diffraction grating is formed on a surface of the substrate opposite to the hologram element. 前記ホログラム素子は、第1の回折領域、第2の回折領域及び第3の回折領域を有し、
前記第1の回折領域と前記第2の回折領域とが隣接しており、
前記第2の回折領域と前記第3の回折領域とが隣接しており、
前記第1の回折領域は前記第1ビームを第1の波面を持つ第1の回折光として回折し 、
前記第2の回折領域及び第3の回折領域は、前記第1ビームを前記第1の波面とは異なる第2の波面を持つ第2の回折光として回折し、
前記第1の回折領域及び第2の回折領域は、前記第2ビームを第3の波面を持つ第3の回折光として回折し、
前記第3の回折領域は前記第2ビームを前記第3の波面とは異なる第4の波面を持つ第4の回折光として回折し、
前記第1の回折光から得られた信号と前記第2の回折光から得られた信号とに基づいて前記第1ビームのトラッキングエラー信号を生成し、
前記第3の回折光から得られた信号と前記第4の回折光から得られた信号とに基づいて前記第2ビームのトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項1〜3に記載の光ヘッド装置。
The hologram element has a first diffraction region, a second diffraction region, and a third diffraction region,
The first diffraction region and the second diffraction region are adjacent to each other;
The second diffraction region and the third diffraction region are adjacent to each other;
The first diffraction region diffracts the first beam as first diffracted light having a first wavefront;
The second diffraction region and the third diffraction region diffract the first beam as second diffracted light having a second wavefront different from the first wavefront,
The first diffraction region and the second diffraction region diffract the second beam as third diffracted light having a third wavefront,
The third diffraction region diffracts the second beam as fourth diffracted light having a fourth wavefront different from the third wavefront;
Generating a tracking error signal for the first beam based on a signal obtained from the first diffracted light and a signal obtained from the second diffracted light;
The tracking error signal of the second beam is generated based on a signal obtained from the third diffracted light and a signal obtained from the fourth diffracted light. Optical head device.
前記複数の受光素子のうちの第1の受光素子により前記第1の回折光及び第3の回折光を検出し、前記複数の受光素子のうちの第2の受光素子により前記第2の回折光及び第4の回折光を検出することを特徴とする請求項4に記載の光ヘッド装置。   The first diffracted light and the third diffracted light are detected by a first light receiving element of the plurality of light receiving elements, and the second diffracted light is detected by a second light receiving element of the plurality of light receiving elements. 5. The optical head device according to claim 4, wherein the fourth diffracted light is detected. 前記ホログラム素子は、第1の回折領域、第2の回折領域及び第3の回折領域を有し、
前記第1の回折領域と前記第2の回折領域とは隣接し、
前記第2の回折領域と前記第3の回折領域とは隣接し、
前記第1の回折領域と前記第2の回折領域とは前記第1ビームのメインビームを第1の波面を持つ第1の回折光として回折し、
前記第3の回折領域は前記第1ビームのメインビームを前記第1の波面と異なる第2の波面を持つ第2の回折光として回折し、
前記第1の回折領域及び第2の回折領域は前記第1ビームの第1サブビームを第3の波面を持つ第3の回折光として回折し、
前記第3の回折領域は前記第1ビームの第1サブビームを前記第3の波面と異なる第4の波面を持つ第4の回折光として回折し、
前記第1の回折領域及び第2の回折領域は前記第1ビームの第2サブビームを第5の波面を持つ第5の回折光として回折し、
前記第3の回折領域は前記第1ビームの第2サブビームを前記第5の波面と異なる第6の波面を持つ第6の回折光として回折し、
前記第1の回折領域は前記第2ビームのメインビームを第7の波面を持つ第7の回折光として回折し、
前記第2の回折領域及び第3の回折領域は前記第2ビームのメインビームを前記第7の波面と異なる第8の波面を持つ第8の回折光として回折し、
前記第1の回折領域は前記第2ビームの第1サブビームを第9の波面を持つ第9の回折光として回折し、
前記第2の回折領域及び第3の回折領域は前記第2ビームの第1サブビームを前記第9の波面と異なる第10の波面を持つ第10の回折光として回折し、
前記第1の回折領域は前記第2ビームの第2サブビームを第11の波面を持つ第11の回折光として回折し、
前記第2の回折領域及び第3の回折領域は前記第2ビームの第2サブビームを前記第11の波面と異なる第12の波面を持つ第12の回折光として回折し、
前記第1から第6の回折光から得られた信号に基づいて前記第1ビームのトラッキングエラー信号を生成し、
前記第7から第12の回折光から得られた信号に基づいて前記第2ビームのトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項2記載及び請求項3に記載の光ヘッド装置。
The hologram element has a first diffraction region, a second diffraction region, and a third diffraction region,
The first diffraction region and the second diffraction region are adjacent to each other;
The second diffraction region and the third diffraction region are adjacent to each other;
The first diffraction region and the second diffraction region diffract the main beam of the first beam as first diffracted light having a first wavefront,
The third diffraction region diffracts the main beam of the first beam as second diffracted light having a second wavefront different from the first wavefront,
The first diffraction region and the second diffraction region diffract the first sub-beam of the first beam as third diffracted light having a third wavefront,
The third diffraction region diffracts the first sub-beam of the first beam as fourth diffracted light having a fourth wavefront different from the third wavefront;
The first diffraction region and the second diffraction region diffract the second sub beam of the first beam as fifth diffracted light having a fifth wavefront,
The third diffraction region diffracts the second sub-beam of the first beam as sixth diffracted light having a sixth wavefront different from the fifth wavefront,
The first diffraction region diffracts the main beam of the second beam as seventh diffracted light having a seventh wavefront;
The second diffraction region and the third diffraction region diffract the main beam of the second beam as eighth diffracted light having an eighth wavefront different from the seventh wavefront,
The first diffraction region diffracts the first sub-beam of the second beam as ninth diffracted light having a ninth wavefront,
The second diffraction region and the third diffraction region diffract the first sub-beam of the second beam as tenth diffracted light having a tenth wavefront different from the ninth wavefront,
The first diffraction region diffracts the second sub-beam of the second beam as eleventh diffracted light having an eleventh wavefront;
The second diffraction region and the third diffraction region diffract the second sub-beam of the second beam as a twelfth diffracted light having a twelfth wavefront different from the eleventh wavefront,
Generating a tracking error signal of the first beam based on signals obtained from the first to sixth diffracted lights;
4. The optical head device according to claim 2, wherein a tracking error signal of the second beam is generated based on a signal obtained from the seventh to twelfth diffracted lights.
前記複数の受光素子のうちの第1の受光素子により前記第1の回折光及び第7の回折光を検出し、
前記複数の受光素子のうちの第2の受光素子により前記第2の回折光及び第8の回折光を検出し、
前記複数の受光素子のうちの第3の受光素子により前記第3の回折光及び第9の回折光を検出し、
前記複数の受光素子のうちの第4の受光素子により前記第4の回折光及び第10の回折光を検出し、
前記複数の受光素子のうちの第5の受光素子により前記第5の回折光及び第11の回折光を検出し、
前記複数の受光素子のうちの第6の受光素子により前記第6の回折光及び第12の回折光を検出することを特徴とする請求項6に記載の光ヘッド装置。
Detecting the first diffracted light and the seventh diffracted light by a first light receiving element of the plurality of light receiving elements;
The second diffracted light and the eighth diffracted light are detected by a second light receiving element of the plurality of light receiving elements,
Detecting the third diffracted light and the ninth diffracted light by a third light receiving element of the plurality of light receiving elements;
Detecting the fourth diffracted light and the tenth diffracted light by a fourth light receiving element of the plurality of light receiving elements;
The fifth diffracted light and the eleventh diffracted light are detected by a fifth light receiving element of the plurality of light receiving elements,
7. The optical head device according to claim 6, wherein the sixth diffracted light and the twelfth diffracted light are detected by a sixth light receiving element of the plurality of light receiving elements.
前記第1ビームの光軸は前記第1の回折領域と前記第2の回折領域との境界を通過し、
前記第2ビームの光軸は前記第2の回折領域と前記第3の回折領域との境界を通過することを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。
The optical axis of the first beam passes through the boundary between the first diffraction region and the second diffraction region,
8. The optical head device according to claim 4, wherein an optical axis of the second beam passes through a boundary between the second diffraction region and the third diffraction region. 9.
前記第1の回折領域と前記第2の回折領域の境界線と、前記第2の回折領域と前記第3の回折領域の境界線は、前記光情報記録媒体のトラック方向に延びる直線であることを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。   The boundary line between the first diffraction region and the second diffraction region, and the boundary line between the second diffraction region and the third diffraction region are straight lines extending in the track direction of the optical information recording medium. The optical head device according to claim 4, wherein: 第1の波長の第1ビーム及び第2の波長の第2ビームに対して透明な基板と、
前記基板の一の面に形成された凹凸構造とを備え、
前記凹凸構造における凹部の深さは、それぞれ式1〜式3のいずれか1つにより表されることを特徴とするホログラム素子。
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}・・・式1
λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式2
λ1/{n(λ1)−n0(λ1)}+λ2/{n(λ2)−n0(λ2)}・・・式3
(但し、式1〜式3において、λ1は第1の波長を表し、λ2は第2の波長を表し、n(λ1)は前記基板の前記第1の波長の光に対する屈折率を表し、n(λ2)は前記基板の前記第2の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ1)は前記凹部における前記第1の波長の光に対する屈折率を表し、n0(λ2)は前記凹部における前記第2の波長の光に対する屈折率を表す。)
A substrate transparent to the first beam of the first wavelength and the second beam of the second wavelength;
An uneven structure formed on one surface of the substrate,
The depth of the concave portion in the concave-convex structure is represented by any one of Formulas 1 to 3, respectively.
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} Equation 1
λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 2
λ1 / {n (λ1) −n0 (λ1)} + λ2 / {n (λ2) −n0 (λ2)} Equation 3
(Where, λ1 represents the first wavelength, λ2 represents the second wavelength, n (λ1) represents the refractive index of the substrate with respect to the light of the first wavelength, and n1 (Λ2) represents the refractive index of the substrate with respect to the light having the second wavelength, n0 (λ1) represents the refractive index with respect to the light of the first wavelength in the concave portion, and n0 (λ2) represents the refractive index in the concave portion. Represents the refractive index for light of the second wavelength.)
前記基板における前記凹凸構造が形成された面と反対側の面に前記第1ビーム及び第2ビームを透過及び回折し、メインビームとサブビームを生成する回折格子を有することを特徴とする請求項10に記載のホログラム素子。   11. A diffraction grating for transmitting and diffracting the first beam and the second beam and generating a main beam and a sub beam on a surface of the substrate opposite to the surface on which the concavo-convex structure is formed. The hologram element described in 1.
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