JP2590904B2 - Optical head device - Google Patents
Optical head deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.
Ａ 産業上の利用分野 Ｂ 発明の概要 Ｃ 従来の技術 Ｄ 発明が解決しようとする問題点 Ｅ 問題点を解決するための手段（第１図） Ｆ 作用 Ｇ 実施例 G1 光学ヘッド装置の一実施例及びその動作説明（第１
図〜第５図） G2 光学ヘッド装置の他の実施例（Ｉ）（第６図） G3 光学ヘッド装置の他の実施例（II）（第７図） G4 光学ヘッド装置の他の実施例（III）（第８図） G5 光学ヘッド装置の他の実施例（IV）（第９図） Ｈ 発明の効果 Ａ 産業上の利用分野 本発明は光学ヘッド装置に係り、特に３ビーム方式の
光学ヘッド装置の改良に関する。A Industrial Fields B Outline of the Invention C Prior Art D Problems to be Solved by the Invention E Means for Solving the Problems (FIG. 1) F Function G Embodiment G 1 Implementation of Optical Head Device Example and description of its operation (first
Another embodiment of Figure-Figure 5) G 2 optical head device (I) (another embodiment of FIG. 6) G 3 optical head device (II) (other in Figure 7) G 4 optical head device Embodiment (III) (FIG. 8) G 5 Other Embodiment of Optical Head Device (IV) (FIG. 9) H Effect of the Invention A Industrial Field of the Invention The present invention relates to an optical head device, and particularly to three beams. The present invention relates to an improvement of an optical head device of a system.
Ｂ 発明の概要 本発明は発光素子よりのビームを、格子の配列方向が
互に交叉する様に配設された、第１及び第２の回析格子
を介してディスクに照射し、ディスクからの出射光を第
２の回析格子を介して光路差を有する第１及び第２の受
光素子に入射させ、第１及び第２の受光素子からの検出
信号により再生信号及び誤差信号を得ることでビームス
プリッタを用いずにプレーナ型の３ビーム方式の光学ヘ
ッド装置を得んとするものである。B. Summary of the Invention The present invention irradiates a beam from a light emitting element onto a disk via first and second diffraction gratings arranged so that the grating arrangement directions cross each other. The emitted light is made incident on the first and second light receiving elements having an optical path difference via the second diffraction grating, and a reproduction signal and an error signal are obtained based on detection signals from the first and second light receiving elements. An object of the present invention is to obtain a planar type three-beam optical head device without using a beam splitter.
Ｃ 従来の技術 CD（コンパクトディスク）等のピット情報を検出する
ための光学ヘッド装置としては種々の構造のものが提案
されている。第10図は本出願人が先に特願昭61−38575
号で提案した光学ヘッド装置の斜視図を示すものであ
る。C. Prior Art Various structures have been proposed as optical head devices for detecting pit information such as CDs (compact disks). FIG. 10 shows that the applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 61-38575.
FIG. 1 is a perspective view of an optical head device proposed in Japanese Patent Publication No.
第10図において、（１）は全体として光学ヘッド装置
を示し、矩形状のシリコン等の半導体基板（２）の主面
の例えば左半分の位置にPINダイオード等から成る受光
素子（３）を形成する。この受光素子（３）は例えば２
組の３分割された光検出素子（3a），（3b）からなる。
更に半導体基板（２）の主面の右半分の位置にPINダイ
オード等からなるモニタ用受光素子（４）が形成され
る。この受光素子（３），（４）間において発光素子、
即ちレーザ半導体チップ（５）が半導体基板（２）に半
田等で直接固定されると共に、光分岐用光学素子、即ち
断面台形のプリズム（６）が受光素子（３）の上に固定
される。このプリズム（６）のレーザ半導体チップ
（５）の活性層の発光点と対向している面（6a）は半透
過反射面となされ、半導体基板（２）に接している面
（6b）のうち光検出素子（3a），（3b）と接する面以外
と、面（6b）に対向している面（6c）は共に反射面とな
されている。In FIG. 10, (1) shows an optical head device as a whole, and a light receiving element (3) composed of a PIN diode or the like is formed at, for example, a left half position on a main surface of a semiconductor substrate (2) made of rectangular silicon or the like. I do. This light receiving element (3) is, for example, 2
It consists of a set of three divided photodetectors (3a) and (3b).
Further, a monitoring light receiving element (4) composed of a PIN diode or the like is formed at the right half position of the main surface of the semiconductor substrate (2). A light emitting element between the light receiving elements (3) and (4);
That is, the laser semiconductor chip (5) is directly fixed to the semiconductor substrate (2) by soldering or the like, and the optical branching element, that is, the prism (6) having a trapezoidal cross section is fixed on the light receiving element (3). The surface (6a) of the prism (6) facing the light emitting point of the active layer of the laser semiconductor chip (5) is a semi-transmissive reflection surface, and of the surface (6b) in contact with the semiconductor substrate (2). The surfaces other than the surfaces in contact with the photodetectors (3a) and (3b) and the surface (6c) facing the surface (6b) are both reflection surfaces.
上述の構成において、レーザ半導体チップ（５）の活
性層から放射されたレーザビーム（7a）はプリズム
（６）の半透過反射面（6a）で反射され、図示しないが
対物レンズを介して光ディスク上に入射レーザビーム
（7b）として照射され、ディスクで反射された入射レー
ザビーム（7b）の反射光はプリズム（６）の面（6a）を
透過し、第１の１組目の光検出素子（3a）に入射され、
ここで反射された透過光はプリズム（６）の面（6c）で
反射して第１の２組目の光検出素子（3b）に入射され
て、ディスクのピットに対応するデータを検出する。尚
（7c）はレーザ半導体チップ（５）の反対の活性層から
放出されるモニタ用の出射レーザビームを示す。In the above configuration, the laser beam (7a) emitted from the active layer of the laser semiconductor chip (5) is reflected on the semi-transmissive reflection surface (6a) of the prism (6), and is not shown on the optical disk via an objective lens, though not shown. Is irradiated as an incident laser beam (7b), and the reflected light of the incident laser beam (7b) reflected by the disk is transmitted through the surface (6a) of the prism (6) to form a first first set of photodetectors ( 3a)
The transmitted light reflected here is reflected by the surface (6c) of the prism (6) and is incident on the first second set of photodetectors (3b) to detect data corresponding to pits on the disk. Incidentally, (7c) shows an output laser beam for monitoring emitted from the active layer opposite to the laser semiconductor chip (5).
Ｄ 発明が解決しようとする問題点 上述の従来構成の光学ヘッド装置は１ビーム方式で信
号検出を行なう様に成されている。この様なプレーナ型
の光学ヘッド装置に於いて、従来から一般の光学ヘッド
装置に用いられている３ビーム方式でフォーカス誤差信
号やトラッキング誤差信号を得ようとする場合には、第
10図のレーザ半導体チップ（５）とプリズム（６）間に
位相回析格子を設けて、レーザ半導体チップ（５）から
出射されたビームを３ビームに分割することが考えられ
る。D Problems to be Solved by the Invention The above-described optical head device having the conventional configuration is configured to detect signals by a one-beam method. In such a planar type optical head device, when trying to obtain a focus error signal or a tracking error signal by a three-beam method conventionally used in general optical head devices,
It is conceivable that a phase diffraction grating is provided between the laser semiconductor chip (5) and the prism (6) in FIG. 10 to divide the beam emitted from the laser semiconductor chip (5) into three beams.
然し、この様に構成すると光学ヘッド装置そのものが
極めて小さいために位相回析格子の格子間隔が小さくな
って製作しにくくなる問題がある。However, in such a configuration, since the optical head device itself is extremely small, there is a problem that the grating interval of the phase diffraction grating becomes small and it becomes difficult to manufacture.
更に、第10図のプリズム（６）は半透過反射面（6a）
を形成しビームスプリッタの機能を持たせなければなら
ないだけでなく、反射面（6b），（6c）を形成しなけれ
ばならず、これはかなり高価である。Further, the prism (6) in FIG. 10 is a transflective surface (6a).
Not only must be formed to have the function of a beam splitter, but also the reflecting surfaces (6b) and (6c) must be formed, which is quite expensive.
又、第10図に示すプリズムの半透過反射面（6a）上に
回析格子を形成することも考えられるが、ディスクに入
射して反射された戻りレーザビームが回析格子で分割さ
れるため、光の利用率が悪くなり、ここで分割されたサ
ブビームがメインビーム内に混入して、受光素子から得
られる信号中にクロストークを発生する問題があった。It is also conceivable to form a diffraction grating on the semi-transmissive reflection surface (6a) of the prism shown in FIG. 10, but the return laser beam incident on the disk and reflected is split by the diffraction grating. However, the utilization efficiency of light deteriorates, and the divided sub-beams are mixed into the main beam, causing a problem that crosstalk occurs in a signal obtained from the light receiving element.
更に、他の問題点はレーザ半導体チップ（５）から出
射したビームがプリズム（６）とレーザ半導体チップ
（５）間に配した位相回析格子を通してプリズム（６）
の半透過反射面（6a）で反射し、対物レンズ等を通して
ディスクのピット位置に入射した３つの入射レーザビー
ムは再びディスクで反射して、対物レンズを通って半透
過反射面（6a）を透過してプリズム（６）内を通して受
光素子（３）と第10図に示されていないが、光検出素子
（3a）の両隣りに配設されたトラッキング誤差検出用の
光検出素子に到達する。この様な光路中のアパチヤ（例
えば対物レンズ）でトラッキング誤差検出用光検出素子
に入射するビームがけられて、その出射光量分布曲線の
裾野の部分を用いることになるので、この場合も光検出
素子の利用効率が低下する問題があった。Further, another problem is that the beam emitted from the laser semiconductor chip (5) passes through the phase diffraction grating disposed between the prism (6) and the laser semiconductor chip (5), and thus the prism (6).
The three incident laser beams reflected by the semi-transmissive reflection surface (6a) of the disk and incident on the pit position of the disc through the objective lens and the like are reflected again by the disc and transmitted through the semi-transmissive reflection surface (6a) through the objective lens. Then, the light passes through the prism (6) and reaches the light receiving element (3) and a tracking error detecting light detecting element (not shown in FIG. 10) disposed on both sides of the light detecting element (3a). The beam incident on the tracking error detecting light detecting element is cut off by an aperture (for example, an objective lens) in such an optical path, and the foot portion of the output light amount distribution curve is used. There was a problem that the use efficiency of the device was reduced.
一方、映像信号を再生する様なディスクに於いては１
ビーム方式のRF再生信号及びトラッキング誤差信号の検
出ではピットの深さ，ピットの固定パターン等の影響で
適していないため、３ビーム方式の検出手段が要求され
ている。On the other hand, in a disc that reproduces video signals, 1
Since the detection of the RF reproduction signal and the tracking error signal of the beam system is not suitable due to the influence of the pit depth, the fixed pattern of the pit, and the like, the detection means of the three beam system is required.
本発明は叙上の欠点に鑑み成されたもので、その目的
とするところはビームスプリッタを用いずにプレーナ型
の３ビーム方式の光学ヘッド装置を得んとするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above drawbacks, and has as its object to obtain a planar type three-beam optical head device without using a beam splitter.
Ｅ 問題点を解決するための手段 本発明の光学ヘッド装置は発光素子（５）よりのビー
ムを、格子の配列方向が互に交叉する様に配設された、
第１及び第２の回析格子（12），（13）を介してディス
ク（19）に照射し、ディスク（19）からの出射光を上記
第２の回析格子（13）を介して光路差を有する第１及び
第２の受光素子（９），（10）に入射させ、第１及び第
２の受光素子（９），（10）からの検出信号より再生信
号及び誤差信号を得るようにしたものである。E Means for Solving the Problems In the optical head device of the present invention, the beams from the light emitting elements (5) are arranged such that the arrangement directions of the gratings cross each other.
The disk (19) is irradiated via the first and second diffraction gratings (12) and (13), and the light emitted from the disk (19) is transmitted through the second diffraction grating (13) to the optical path. The light is incident on the first and second light receiving elements (9) and (10) having a difference, and a reproduction signal and an error signal are obtained from detection signals from the first and second light receiving elements (9) and (10). It was made.
Ｆ 作用 本発明の光学ヘッド装置（１）によればレーザ半導体
チップ等の発光素子（５）から出射した１ビームレーザ
は第１の回析格子（12）で３ビームに分割され、更に第
２の回析格子（13）で９ビームに分割されるが、対物レ
ンズを介してディスクに照射されるとき３ビームスポッ
トのみディスクに達し他の６ビームは対物レンズでけら
れる。ディスクて反射した３ビームのスポットは反射さ
れる。この３ビームスポットから成る戻りビームは対物
レンズを通って第２の回析格子（13）で再び９ビームと
成る。この９ビームの内の６ビームを３ビームずつ２分
し、互に光路差が異なる位置に配設された第１及び第２
の受光素子に供給して、フォーカス及びトラッキング誤
差信号並にRF再生信号を得る様にしたものである。F Function According to the optical head device (1) of the present invention, the one-beam laser emitted from the light emitting element (5) such as a laser semiconductor chip is split into three beams by the first diffraction grating (12), and further divided into two beams. Is divided into 9 beams by the diffraction grating (13), but when irradiating the disk via the objective lens, only three beam spots reach the disk, and the other six beams are deflected by the objective lens. The spot of the three beams reflected from the disk is reflected. The return beam composed of the three beam spots passes through the objective lens and becomes the nine beams again at the second diffraction grating (13). Of the nine beams, six beams are divided into two by three beams, and the first and second beams arranged at positions where optical path differences are different from each other.
To obtain an RF reproduction signal as well as a focus and tracking error signal.
Ｇ 実施例 G1 光学ヘッド装置の一実施例及びその動作説明 以下、本発明の光学ヘッド装置の一実施例を第１図乃
至第５図を参照して詳記する。第１図は本発明の光学ヘ
ッド装置の斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図であ
る。尚、第１図〜第５図において、第10図との対応部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。G Embodiment G 1 Embodiment of Optical Head Device and Description of Its Operation Hereinafter, an embodiment of the optical head device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of the optical head device of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1 to 5, parts corresponding to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
第１図及び第２図で、（1a）は本発明の光学ヘッド装
置を全体として示す。（２）は略長方形状に形成された
シリコン等から成る第１の半導体基板で、この基板の主
面上の前側近傍にPINダイオード等から成る第１の受光
素子（９）を形成する。（８）は略Ｌ字形に形成された
同じくシリコン等から成る第２の半導体基板で、この基
板（８）が第１の半導体基板（２）上に載置されて一体
化され、第２の半導体基板（８）のＬ字の一方の脚部
（8a）の主面には第２の受光素子（10）が形成される。
第１及び第２の受光素子（９），（10）は主ビームスポ
ットが形成される第１〜第３の光検出素子（9a），（9
b），（9c）；（10a），（10b），（10c）及びサブビー
ムスポットが照射される第４及び第５の光検出素子（9
d），（9e）；（10d），（10e）より成り、第４及び第
５の光検出素子（9d），（9e）；（10d），（10e）は第
１〜第３の光検出素子の両隣りに配される。Ｌ字形に形
成した第２の半導体基板（８）の他方の脚部（8b）の主
面上には、レーザ半導体チップ等の発光素子（５）が取
付けられると共に、モニタ用受光素子（４）が形成され
る。第１の半導体基板（２）上にはプリズム（11）が配
設される。プリズム（11）は断面略台形とされ、斜面
（11a）はミラーと成され、垂直面（11b）は第２の半導
体基板（８）の脚部（8b）に載置した発光素子の出射面
と対向している。プリズム（11）の上面（11c）は第１
の回析格子（位相回析格子）（12）とされている。プリ
ズム（11）は第１及び第２の受光素子（９），（10）の
略中間位置に配設されている。第１の回析格子（12）の
上方には、これと格子の配列方向が互に交叉する様に、
第２の回析格子（位相回析格子）（13）が配設されてい
る。1 and 2, (1a) shows the optical head device of the present invention as a whole. (2) is a first semiconductor substrate made of silicon or the like formed in a substantially rectangular shape, and a first light receiving element (9) made of a PIN diode or the like is formed near the front side on the main surface of the substrate. (8) is a second semiconductor substrate made of silicon or the like formed in a substantially L-shape. This substrate (8) is mounted on the first semiconductor substrate (2) and integrated therewith, A second light receiving element (10) is formed on the main surface of one of the L-shaped legs (8a) of the semiconductor substrate (8).
The first and second light receiving elements (9) and (10) are first to third light detecting elements (9a) and (9) on which a main beam spot is formed.
b), (9c); (10a), (10b), (10c) and the fourth and fifth photodetectors (9
d), (9e); (10d), (10e), the fourth and fifth photodetectors (9d), (9e); (10d), (10e) are the first to third photodetectors. It is arranged on both sides of the element. On the main surface of the other leg (8b) of the second semiconductor substrate (8) formed in an L-shape, a light emitting element (5) such as a laser semiconductor chip is mounted and a light receiving element for monitoring (4). Is formed. A prism (11) is provided on the first semiconductor substrate (2). The prism (11) has a substantially trapezoidal cross section, the inclined surface (11a) is formed as a mirror, and the vertical surface (11b) is an emission surface of the light emitting element mounted on the leg (8b) of the second semiconductor substrate (8). And is facing. The upper surface (11c) of the prism (11) is the first
Diffraction grating (phase diffraction grating) (12). The prism (11) is disposed at a substantially intermediate position between the first and second light receiving elements (9) and (10). Above the first diffraction grating (12), the direction of arrangement of the grating and the first diffraction grating intersect each other.
A second diffraction grating (phase diffraction grating) (13) is provided.
第１図及び第２図に模式的に示した光学ヘッド装置か
ら出射したレーザビームがディスクに至る経路を第３図
に示す。第１図及び第２図で示されている第２の回析格
子（13）は、第３図に示す様にキャップ（15）のガラス
窓（17）の下面に貼着されている。第１図及び第２図で
示した光学ヘッド装置（1a）の内で、第２の回析格子
（13）を除く部分がベース（14）上に固定され、第２の
回析格子の固定された、キャップ（15）がベース（14）
に固定されて、パッケージが構成される。発光素子
（５）及び受光素子（９），（10）の入出力端はアウタ
リード（16）に接続されている。パッケージ内の発光素
子（５）から出射したレーザビームは第１及び第２の回
析格子（12），（13）及び対物レンズ（18）を介してデ
ィスク（19）のピット上に３ビームのスポット（20
a），（20b），（20c）を形成することになる。FIG. 3 shows the path of the laser beam emitted from the optical head device schematically shown in FIGS. 1 and 2 to the disk. The second diffraction grating (13) shown in FIGS. 1 and 2 is attached to the lower surface of the glass window (17) of the cap (15) as shown in FIG. In the optical head device (1a) shown in FIGS. 1 and 2, a portion other than the second diffraction grating (13) is fixed on the base (14), and the second diffraction grating is fixed. The cap (15) is the base (14)
To form a package. The input / output terminals of the light emitting element (5) and the light receiving elements (9) and (10) are connected to the outer lead (16). The laser beam emitted from the light-emitting element (5) in the package passes through the first and second diffraction gratings (12) and (13) and the objective lens (18) to form three beams on the pit of the disk (19). Spot (20
a), (20b), and (20c).
第１及び第２の受光素子（９），（10）の検出信号か
らRF再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号
を得るための検出回路を第４図を参照して説明する。第
１の受光素子（９）の第１及び第３の光検出素子（9
a），（9c）の出力と第２の受光素子（10）の第２の光
検出素子（10b）の出力を第１の加算回路（25）に供給
し、第２の受光素子（10）の第１及び第３の光検出素子
（10a），（10c）の出力と第１の受光素子（９）の第２
の光検出素子（9b）の出力を第２の加算回路（26）に供
給し、第１及び第２の加算回路（25），（26）の加算出
力を演算増幅器（28）に供給して加算した出力を端子T3
に得ればこの出力がRF再生信号と成る。又、第１及び第
２の加算回路（25），（26）の加算出力を演算増幅器
（27）に供給して減算した出力を端子T2に得れば、この
出力がフォーカス誤差信号と成る。又、第１及び第２の
受光素子（９），（10）の第４の光検出素子（9d），
（10d）の出力を演算増幅器（21）に供給し、第１及び
第２の受光素子（９），（10）の第５の光検出素子（9
e），（10e）の出力を演算増幅器（22）に供給し、これ
ら演算増幅器（21），（22）で加算した夫々の出力を減
算用の演算増幅器（23）に供給すれば出力端子T1にはト
ラック誤差信号が得られる。A detection circuit for obtaining an RF reproduction signal, a focus error signal and a track error signal from the detection signals of the first and second light receiving elements (9) and (10) will be described with reference to FIG. The first and third light detecting elements (9) of the first light receiving element (9)
The outputs of (a) and (9c) and the output of the second photodetector (10b) of the second photodetector (10) are supplied to a first adder (25), and the second photodetector (10) Of the first and third photodetectors (10a) and (10c) and the second output of the first photodetector (9).
The output of the photodetector (9b) is supplied to a second addition circuit (26), and the addition output of the first and second addition circuits (25) and (26) is supplied to an operational amplifier (28). Add the output to terminal T 3
, This output becomes an RF reproduction signal. The first and second adder circuits (25), if you get an output obtained by subtracting supplied to the terminal T 2 to the operational amplifier (27) the sum output (26), this output becomes the focus error signal . Further, the fourth photodetector (9d) of the first and second light receiving elements (9) and (10),
The output of (10d) is supplied to the operational amplifier (21), and the fifth photodetector (9) of the first and second light receiving elements (9) and (10) is supplied.
e) and (10e) are supplied to an operational amplifier (22), and the outputs added by the operational amplifiers (21) and (22) are supplied to a subtraction operational amplifier (23). In 1 , a track error signal is obtained.
次に、上述の第１及び第２の受光素子（９），（10）
に照射されるディスク（19）で反射した反射ビームが作
るスポット（20a1′），（20a2′），（20b1′），（20
b2′），（20c1′），（20c2′）の光路を第５図で説明
する。第５図は第１図〜第３図に示した各種光学部品上
のビームスポットを平面的に視た模式図である。Next, the above-mentioned first and second light receiving elements (9) and (10)
Making the reflected beam reflected by the disk (19) irradiated on the spot (20a 1 '), (20a 2'), (20b 1 '), (20
b 2 is described in FIG. 5 the optical path of '), (20c 1') , (20c 2 '). FIG. 5 is a schematic view of a beam spot on each of the various optical components shown in FIGS.
先ず、第１図及び第２図図示の如くレーザ半導体チッ
プ（５）の活性層から出射されたレーザビーム（7a）は
プリズム（11）の垂直面（11b）からプリズム内に入射
し、ミラーを構成している斜面（11a）で反射し、プリ
ズム（11）の上面（11c）に形成した第１の回析格子（1
2）で１ビームが３つのビーム（０次及び±１次回析ビ
ーム）に分割される、この３つのビームは第１の回析格
子（12）の格子の配列方向に分割される。第５図では、
これら３つのビームに対応する第１の回析格子（12）上
の平面的スポット（20a），（20b），（20c）が示され
ている。First, as shown in FIGS. 1 and 2, the laser beam (7a) emitted from the active layer of the laser semiconductor chip (5) enters the prism from the vertical surface (11b) of the prism (11) and moves the mirror. The first diffraction grating (1) is reflected on the inclined surface (11a) and formed on the upper surface (11c) of the prism (11).
In 2), one beam is divided into three beams (zero-order and ± first-order diffraction beams). These three beams are divided in the direction of arrangement of the first diffraction grating (12). In FIG.
The planar spots (20a), (20b) and (20c) on the first diffraction grating (12) corresponding to these three beams are shown.
次に第１の回析格子（12）から出射した３つのビーム
は、第２の回析格子（13）を透過することで、格子の配
列方向に夫々３分割されるために、計９つのビームが得
られ、第５図では、これらに対応する回析格子（13）上
の９個のビームスポット（20a），（20b），（20c）；
（20a1），（20b1），（20c1）；（20a2），（20b2），
（（20c2）が示されている。この９個のビームスポット
のうち破線で囲まれたビームスポット（20a），（20
b），（20c）、即ち第１のスポット列（13a）に対応す
る３つのビームだけが第３図に示す対物レンズ（18）を
通過し、ディスク（19）に達するが他のビームスポット
（20a1），（20b1），（20c1）；（20a2），（20b2），
（20c2）に対応するビームは対物レンズ（18）でけられ
て、ディスク（19）に到達しない。ディスク（19）のピ
ットから成るトラック（19a），（19b），（19c）上に
結像した３ビームスポット（20a），（20b），（20c）
に対応する３つのビームはディスク（19）で反射して再
び対物レンズ（18）を通過し、第２の回析格子（13）を
通過する。この通過時に３ビームスポット（20a），（2
0b），（20c）に対応する３つのビームは再び９ビーム
スポット（20a′），（20b′），（20c′），（20
a1′），（20b1′），（20c1′），（20a2′），（20
b2′），（20c2′）に対応する９つのビームに分割さ
れ、回析格子（13）上には第１のスポット列（13a′）
と破線で囲まれた第２及び第３のスポット列（13b），
（13c）が形成される。第２の回析格子（13）を通過し
た第２及び第３のスポット列（13b），（13c）に対応す
るビームは光路差の異なる位置に配設された第１及び第
２の受光素子（９），（10）上に入射されるが、第１の
スポット列（13a′）に対応するビームは受光素子群に
入射されない。第１図及び第２図に示す構成では、第１
の受光素子（９）は第１の半導体基板上に、第２の受光
素子（10）は第２の半導体基板上に夫々あり、第１及び
第２の半導体基板（２），（８）の厚みを等しくとれ
ば、その光路差は半導体基板（２）又は（８）の厚み分
となる。第２のスポット列（13b）を作る３ビームは半
導体基板（８）の厚みの半分の位置で焦点FF1を結び再
び発散して第１の受光素子（９）の３組の光検出素子
（9d）；（9a）〜（9c）；（9e）上に３ビームスポット
列（20a1′），（20b1′），（20c1′）が形成される。
一方、第３のスポット列（13c）を作る３ビームは第２
の回析格子（13）を通過した発散状態で第２の受光素子
（10）の３組の光検出素子（10d）；（10a）〜（10
c）；（10e）に到達した後に第２の半導体基板（８）の
厚みの半分の位置で焦点FF2を結ぶ様にされている。従
って、第10図で示したと同様の原理に基づいて第１及び
第２の受光素子（９），（10）上のスポットは合焦点以
外では反対のスポット径となり、第４図で述べたサーボ
用信号及びRF再生信号を得ることが出来る。Next, the three beams emitted from the first diffraction grating (12) pass through the second diffraction grating (13) and are each divided into three in the arrangement direction of the grating, so that a total of nine beams are obtained. Beams are obtained and in FIG. 5 there are nine beam spots (20a), (20b), (20c) on the diffraction grating (13) corresponding to them.
(20a 1 ), (20b 1 ), (20c 1 ); (20a 2 ), (20b 2 ),
((20c 2 ) is shown. Of these nine beam spots, beam spots (20a) and (20
b), (20c), ie only three beams corresponding to the first row of spots (13a) pass through the objective lens (18) shown in FIG. 3 and reach the disc (19), but the other beam spots ( 20a 1 ), (20b 1 ), (20c 1 ); (20a 2 ), (20b 2 ),
The beam corresponding to (20c 2 ) is deflected by the objective lens (18) and does not reach the disk (19). Three beam spots (20a), (20b) and (20c) formed on tracks (19a), (19b) and (19c) consisting of pits on disk (19)
Are reflected by the disc (19), pass through the objective lens (18) again, and pass through the second diffraction grating (13). During this passage, three beam spots (20a), (2
The three beams corresponding to (0b) and (20c) are again nine beam spots (20a '), (20b'), (20c '), and (20c).
a 1 '), (20b 1 '), (20c 1 '), (20a 2'), (20
b 2 ′) and 9 beams corresponding to (20c 2 ′), and a first spot row (13a ′) on the diffraction grating (13)
And the second and third row of spots (13b) surrounded by broken lines,
(13c) is formed. Beams corresponding to the second and third rows of spots (13b) and (13c) that have passed through the second diffraction grating (13) are first and second light receiving elements disposed at positions having different optical path differences. Although the beams are incident on (9) and (10), the beam corresponding to the first spot row (13a ') is not incident on the light receiving element group. In the configuration shown in FIG. 1 and FIG.
The light receiving element (9) is on the first semiconductor substrate, the second light receiving element (10) is on the second semiconductor substrate, and the light receiving element (9) is on the first and second semiconductor substrates (2) and (8). If the thicknesses are equal, the optical path difference is equal to the thickness of the semiconductor substrate (2) or (8). 3 pairs of light detecting elements of three beams to make the second spot column (13b) again diverges focused FF 1 at half the thickness of the semiconductor substrate (8) first light-receiving element (9) ( 9d); (9a) ~ ( 9c); (9e) on the 3-beam spot line (20a 1 '), (20b 1'), is formed (20c 1 ').
On the other hand, the three beams that make up the third row of spots (13c) are
(10a) to (10a) to (10a) in the diverging state after passing through the diffraction grating (13).
c); (which is the way focused FF 2 at half the thickness of the second semiconductor substrate after reaching 10e) (8). Therefore, based on the same principle as shown in FIG. 10, the spots on the first and second light receiving elements (9) and (10) have the opposite spot diameters except for the focal point, and the servo described in FIG. Signal and RF reproduction signal can be obtained.
G2 光学ヘッド装置の他の実施例（Ｉ） 上述の光学ヘッド装置では２枚の半導体基板（２），
（８）を重ねて、機械的に段差を付けて、第１及び第２
の受光素子（９），（10）と第２の回析格子間に光路差
を設けたが、第６図A,Bに示すものは２枚の半導体基板
を重ねない構成を示すものである。第６図Ａは光学ヘッ
ド装置の斜視図、第６図Ｂは側面図を示すものである。
第６図A,Bに於いて、基台（2a）は合成樹脂等で構成し
た略直方体に第１及び第２の段部（29a），（29b）を設
け、側面から視て、第１の段部の頂部から第２の段部
（29b）の中央位置に達する傾斜部（29c）を形成し、第
１及び第２の段部間に鋸歯状溝を設けたものである。第
１の段部（29a）に形成した傾斜部（29c）上には第２の
半導体基板（8a）が固着され、第２の段部（29b）上に
第１の半導体基板（2a）が固着される。Another embodiment of the G 2 optical head device (I) 2 single semiconductor substrate in the above-mentioned optical head device (2),
(8) is superimposed, and a step is mechanically formed, and the first and second steps are performed.
The optical path difference is provided between the light receiving elements (9) and (10) and the second diffraction grating, but FIGS. 6A and 6B show a configuration in which two semiconductor substrates are not overlapped. . FIG. 6A is a perspective view of the optical head device, and FIG. 6B is a side view.
In FIGS. 6A and 6B, the base (2a) is provided with first and second steps (29a) and (29b) in a substantially rectangular parallelepiped made of synthetic resin or the like. An inclined portion (29c) reaching the center of the second step (29b) from the top of the step is formed, and a serrated groove is provided between the first and second steps. The second semiconductor substrate (8a) is fixed on the inclined portion (29c) formed in the first step (29a), and the first semiconductor substrate (2a) is mounted on the second step (29b). It is fixed.
第２の半導体基板（8a）主面上には中央に反射型の第
１の回析格子（12）が形成され、第１の回析格子（12）
の両側に第１及び第２の受光素子（９），（10）が形成
され、第１〜第５の光検出素子（9a）〜（9e），（10
a）〜（10e）の配設方向は第１の回析格子（12）の格子
配列方向と同じ様になされている。第１の半導体基板
（2a）主面上にはレーザ半導体チップ（５）が載置さ
れ、モニタ用の受光素子（４）が形成されている。モニ
タ用の受光素子（４）を第１の半導体基板（2a）上に形
成せず、市販のホトダイオード等を用いる場合には第１
の半導体基板（2a）は必要でなくレーザ半導体チップ
（５）とホトダイオードは第２の段部（29b）上に載置
し固着させればよい。この場合はレーザ半導体チップ
（５）から出射したレーザビームは第１の回析格子（1
2）で反射し、３ビームに分割され、第２の回析格子（1
3）で９ビームに分割され、ディスク（19）で反射され
た戻りビームの第２及び第３のビーム列（13b），（13
c）のみが第１及び第２の受光素子（９），（10）上に
入射される。この構成も第１及び第２の回析格子（1
2），（13）の格子配列方向は互に交叉する様に配設さ
れる。On the main surface of the second semiconductor substrate (8a), a reflective first diffraction grating (12) is formed at the center, and the first diffraction grating (12) is formed.
First and second light receiving elements (9), (9e), (10e) are formed on both sides of
The arrangement directions of a) to (10e) are the same as the arrangement direction of the first diffraction grating (12). A laser semiconductor chip (5) is mounted on the main surface of the first semiconductor substrate (2a), and a light receiving element (4) for monitoring is formed. If the photodetector (4) for monitoring is not formed on the first semiconductor substrate (2a) and a commercially available photodiode or the like is used, the first
The semiconductor substrate (2a) is not required, and the laser semiconductor chip (5) and the photodiode may be mounted and fixed on the second step (29b). In this case, the laser beam emitted from the laser semiconductor chip (5) is applied to the first diffraction grating (1).
Reflected by 2), split into three beams, and the second diffraction grating (1
The second and third beam trains (13b) and (13b) of the return beam split into nine beams in (3) and reflected by the disk (19)
Only c) is incident on the first and second light receiving elements (9) and (10). This configuration also includes the first and second diffraction gratings (1
The grid arrangement directions of 2) and (13) are arranged to cross each other.
G3 光学ヘッド装置の他の実施例（II） 第７図A,Bは半導体基板を１枚だけ用いると共に光路
差を与えるために光路長変更光学部品を用いる様にした
ものである。即ち、第７図Ａに示す様に第１の半導体基
板（２）上に第１及び第２の受光素子（９），（10）を
形成し、例えば、第２の受光素子（10）上に光路長変更
光学部品（30）を配設したものである。この場合光路長
変更光学部品（30）の屈折率ｎはｎ＞１に選択する必要
がある。この様に構成すれば機械的な段差を設けること
なく第１及び第２の受光素子（９），（10）に入射する
３ビームスポットの結像位置FF1,FF2を第７図Ｂの様に
第１及び第２の受光素子（９），（10）の前後に選択可
能となる。G 3 another embodiment (II) FIG. 7 A of the optical head device, B is obtained by the manner using the optical path length changing optical component to provide an optical path difference with using only one of the semiconductor substrate. That is, as shown in FIG. 7A, first and second light receiving elements (9) and (10) are formed on a first semiconductor substrate (2), for example, on the second light receiving element (10). An optical component (30) for changing the optical path length is disposed on the optical disk. In this case, the refractive index n of the optical path length changing optical component (30) must be selected so that n> 1. With such a configuration, the image forming positions FF 1 and FF 2 of the three beam spots incident on the first and second light receiving elements (9) and (10) can be determined without any mechanical step by using FIG. 7B. Thus, it is possible to select before and after the first and second light receiving elements (9) and (10).
G4 光学ヘッド装置の他の実施例（III） 第８図は本発明の更に他の実施例を示すもので、第７
図A,Bに示したものの他の変形例である。第７図ではプ
リズム（11）上に第１の回析格子（12）を設けている
が、第８図ではプリズム（11a）は反射ミラーのみ含む
様に成し、第２の回析格子（13a）の裏面に第１の回析
格子（12）を夫々の格子の配列方向が交叉する様に形成
したものである。G 4 another embodiment of the optical head device (III) FIG. 8 is shows a further embodiment of the present invention, the seventh
14 is another modified example of those shown in FIGS. In FIG. 7, the first diffraction grating (12) is provided on the prism (11). However, in FIG. 8, the prism (11a) includes only a reflection mirror, and the second diffraction grating (12) is provided. The first diffraction grating (12) is formed on the back surface of 13a) such that the arrangement directions of the respective gratings cross each other.
G5 光学ヘッド装置の他の実施例（IV） 第９図は１枚の半導体基板を用いて機械的に光路差を
与える場合であり、第１の半導体基板（２）上に第１及
び第２の受光素子（９），（10）を形成し台形状のプリ
ズムに第１の回析格子を設けると共に、略三角形状の合
成樹脂等の基台（29）の斜面に第１の半導体基板（２）
を配設したものである。Another embodiment of the G 5 optical head apparatus (IV) Fig. 9 shows a case where mechanically provide an optical path difference using one semiconductor substrate, the first and on the first semiconductor substrate (2) The second light-receiving elements (9) and (10) are formed, a first diffraction grating is provided on a trapezoidal prism, and a first semiconductor substrate is formed on a slope of a base (29) made of a substantially triangular synthetic resin or the like. (2)
Is arranged.
上述の第６図乃至第９図に示した構成によれば、半導
体基板を１枚にすることが可能で、第１及び第２の受光
素子（９），（10）を同一基板上に形成可能である。According to the configuration shown in FIGS. 6 to 9, the number of semiconductor substrates can be reduced to one, and the first and second light receiving elements (9) and (10) are formed on the same substrate. It is possible.
更に、第８図の構成によれば第１及び第２の回析格子
を同一平面内に設けることが出来るので、格子製作時の
精度管理が容易となる。Further, according to the configuration of FIG. 8, since the first and second diffraction gratings can be provided on the same plane, accuracy control at the time of manufacturing the gratings becomes easy.
Ｈ 発明の効果 本発明の光学ヘッド装置は叙上の如く構成したので、
ビームスプリッタを用いずプレーナ型の３ビーム方式の
光学ヘッド装置を得ることが可能となる。H Effect of the Invention Since the optical head device of the present invention is configured as described above,
It is possible to obtain a planar three-beam optical head device without using a beam splitter.
第１図は本発明の光学ヘッド装置の一実施例の斜視図、
第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図は全体の光学系
の概念図、第４図は本発明で用いる受光素子から得られ
る検出信号の検出回路図、第５図は本発明のスポット説
明図、第６図乃至第９図は本発明の光学ヘッド装置の他
の実施例、第10図は従来の光学ヘッド装置の斜視図であ
る。 （1a）は光学ヘッド装置、（２）は第１の半導体基板、
（８）は第２の半導体基板、（９），（10）は第１及び
第２の受光素子、（12），（13）は第１及び第２の回析
格子である。FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the optical head device of the present invention,
FIG. 2 is a view taken on line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a conceptual diagram of the entire optical system, FIG. 4 is a detection circuit diagram of a detection signal obtained from a light receiving element used in the present invention, and FIG. 6 is an explanatory view of a spot of the present invention, FIGS. 6 to 9 are other embodiments of the optical head device of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view of a conventional optical head device. (1a) is an optical head device, (2) is a first semiconductor substrate,
(8) is a second semiconductor substrate, (9) and (10) are first and second light receiving elements, and (12) and (13) are first and second diffraction gratings.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 芳幸 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 山本 悦史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 吉利 洋 兵庫県芦屋市楠町６−16 (56)参考文献 特開 昭62−103857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−228427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−229640（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Yoshiyuki Matsumoto, Inventor 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Etsushi Yamamoto 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Hiroshi Giri 6-16 Kusumachi, Ashiya-shi, Hyogo (56) References JP-A-62-103857 (JP, A) JP-A-62-217426 (JP, A) JP 63-228427 (JP, A) JP-A 63-229640 (JP, A)
Claims (1)
が互に交叉する様に配設された、第１及び第２の回析格
子を介してディスクに照射し、該ディスクからの出射光
を上記第２の回析格子を介して光路差を有する第１及び
第２の受光素子に入射させ、該第１及び第２の受光素子
からの検出信号より、再生信号及び誤差信号を得る様に
したことを特徴とする光学ヘッド装置。1. A disk is irradiated with a beam from a light emitting element through first and second diffraction gratings arranged so that the arrangement directions of the gratings cross each other. The emitted light is made incident on the first and second light receiving elements having an optical path difference via the second diffraction grating, and a reproduction signal and an error signal are obtained from detection signals from the first and second light receiving elements. An optical head device characterized in that:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62191641A JP2590904B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Optical head device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP62191641A JP2590904B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Optical head device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6435737A JPS6435737A (en) | 1989-02-06 |
| JP2590904B2 true JP2590904B2 (en) | 1997-03-19 |
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- 1987-07-31 JP JP62191641A patent/JP2590904B2/en not_active Expired - Lifetime
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