JP3044667B2 - Optical reader - Google Patents

Optical reader

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JP3044667B2
JP3044667B2 JP2160383A JP16038390A JP3044667B2 JP 3044667 B2 JP3044667 B2 JP 3044667B2 JP 2160383 A JP2160383 A JP 2160383A JP 16038390 A JP16038390 A JP 16038390A JP 3044667 B2 JP3044667 B2 JP 3044667B2
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光宏 富樫
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンパクトディスク、光磁気ディスク、相
変化型ディスク、バーコードなどの情報媒体からの情報
を読取るための装置に係り、特に高密度情報の読取りを
可能にし、また対物レンズの開口数を小さくできる光ス
ポット形成装置とこれを利用した光学式読取り装置に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for reading information from an information medium such as a compact disk, a magneto-optical disk, a phase change disk, and a bar code, and The present invention relates to an optical spot forming apparatus capable of reading information and reducing the numerical aperture of an objective lens, and an optical reading apparatus using the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は従来の光ディスク用の光学式読取り装置の構
成を示している。
FIG. 8 shows the configuration of a conventional optical reader for an optical disk.

半導体レーザ1から発せられた検知光であるレーザ光
は、コリメートレンズ2により平行光束となる。この平
行光束はビームスプリッタ4により対物レンズ6に送ら
れ、この対物レンズ6によりディスク7の記録面に集光
される。ディスク7の記録面から反射された戻り光は、
ビームスプリッタ4により直角方向に分岐され、受光レ
ンズ8により集光されてピンホトダイオード10により検
知される。ディスク7の記録面に形成されている情報ピ
ットPによる光の変調がピンホトダイオード10により検
知され、これにより信号が再生される。
Laser light, which is detection light emitted from the semiconductor laser 1, is converted into a parallel light beam by the collimating lens 2. This parallel light beam is sent to the objective lens 6 by the beam splitter 4 and is focused on the recording surface of the disk 7 by the objective lens 6. The return light reflected from the recording surface of the disk 7 is
The light is split by the beam splitter 4 in a right angle direction, collected by the light receiving lens 8, and detected by the pin photodiode 10. The modulation of light by the information pits P formed on the recording surface of the disk 7 is detected by the pin photodiode 10, whereby the signal is reproduced.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

この種の読取り装置では、光学系のカットオフ周波数
fc(光学系で読取ることができる最大の空間周波数)
は、 fc=2×NA/λ …(1) で決まる。NAは対物レンズ6の開口数、λは検知光の波
長である。現状の半導体レーザの出力波長λは0.67〜0.
83μmであるため、1μm程度の長さのデータを読取る
ためには、開口数NAが0.4〜0.6程度の大きな対物レンズ
6を使用することが必要である。
In this type of reader, the cutoff frequency of the optical system
f c (Maximum spatial frequency that can be read by the optical system)
Is determined by f c = 2 × NA / λ (1) NA is the numerical aperture of the objective lens 6, and λ is the wavelength of the detection light. The output wavelength λ of the current semiconductor laser is 0.67 to 0.
Since it is 83 μm, in order to read data having a length of about 1 μm, it is necessary to use a large objective lens 6 having a numerical aperture NA of about 0.4 to 0.6.

光学式読取り装置において、さらに高密度なデータを
読取る方法としては、前記式から、検知光として波長λ
の短いものを使用するか、あるいは開口数NAの大きな対
物レンズを使用することが必要である。しかしながら、
まず現状の半導体レーザの出力波長λよりもさらに短波
長の光を効率よく使用することは困難である。また対物
レンズの開口数NAであるが、現状の光ピックアップより
もさらに開口数NAの大きな対物レンズを使用すると、デ
ィスク7の面振れなどの外乱による性能劣化が著しくな
る。また対物レンズ6の開口数NAは、焦点距離をFと
し、光束半径をaとした場合に、 NA=a/F …(2) で決められる。またフォーカス補正動作により対物レン
ズ6は例えば±0.5mm程度光軸方向へ動作するので、こ
の対物レンズ6が補正動作によりディスク7に当たらな
いようにするためには、焦点距離Fが3mm程度必要であ
る。よって大きな開口数NAを得るためには、大径の光束
を使用することが必要になる。大径の光束を使用する
と、読取り装置内の光学装置の寸法が大きくなり、読取
り装置が大型なものになる。
In the optical reader, a method for reading higher-density data is as follows:
It is necessary to use an objective lens having a short numerical aperture or an objective lens having a large numerical aperture NA. However,
First, it is difficult to efficiently use light having a wavelength shorter than the output wavelength λ of the current semiconductor laser. Although the numerical aperture of the objective lens is NA, if an objective lens having a numerical aperture NA larger than that of the current optical pickup is used, performance degradation due to disturbance such as surface deflection of the disk 7 becomes remarkable. The numerical aperture NA of the objective lens 6 is determined as follows: NA = a / F (2) where F is the focal length and a is the radius of the light beam. In addition, since the objective lens 6 moves in the optical axis direction by, for example, about ± 0.5 mm by the focus correction operation, the focal length F needs to be about 3 mm in order to prevent the objective lens 6 from hitting the disk 7 by the correction operation. is there. Therefore, in order to obtain a large numerical aperture NA, it is necessary to use a light beam having a large diameter. The use of a large-diameter light beam increases the size of the optical device in the reader and makes the reader larger.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、使用
する検知光の波長を短くすることなく、また対物レンズ
の開口数を大きくすることなく、現状の装置よりもさら
に高密度のデータの読取りを可能にした光スポット形成
装置とこれを利用した光学式読取り装置を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and does not shorten the wavelength of detection light to be used and does not increase the numerical aperture of an objective lens. It is an object of the present invention to provide a light spot forming apparatus which enables the above and an optical reader using the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の光スポット形成装置は、発光素子と、この発
光素子から発せられる光を二光束に分離し且つ二光束間
に180度の位相差を設ける光学系と、前記二光束を互い
に重なるように集光させて光の干渉による2つの微小径
のスポットを形成する集光手段とが設けられていること
を特徴とするものである。
The light spot forming apparatus according to the present invention includes a light emitting element, an optical system that separates light emitted from the light emitting element into two light beams and provides a phase difference of 180 degrees between the two light beams, such that the two light beams overlap each other. Light condensing means for converging light to form two small diameter spots due to light interference.

例えば、前記光学系は、発光素子からの光を二光束に
分離する分離手段と、分離された二光束に180度の位相
差を与える偏光手段とから構成されるもの、 あるいは、前記光学系は、二光束が集光される際にス
ポットが重なるようにスポットのピッチを決める格子間
ピッチと、二光束間に180度の位相差を与える格子深さ
を有する回折格子により形成されているものとなる。
For example, the optical system includes a separating unit that separates the light from the light emitting element into two light beams, and a polarizing unit that provides a phase difference of 180 degrees to the two separated light beams. The one formed by a diffraction grating having an inter-grating pitch that determines the pitch of the spots so that the spots overlap when the two luminous fluxes are collected, and a grating depth that gives a phase difference of 180 degrees between the two luminous fluxes. Become.

また、本発明の光学式読み取り装置は、前記いずれか
に記載の光スポット形成装置と、この光スポット形成装
置により形成される微小径スポットが照射される記録媒
体と、記録媒体の前記微小径のスポットからの戻り光の
うちの少なくとも一方を検知する受光素子と、が設けら
れていることを特徴とするものである。
Further, an optical reader according to the present invention includes a light spot forming apparatus according to any one of the above, a recording medium irradiated with a small diameter spot formed by the light spot forming apparatus, and a recording medium having the small diameter. And a light receiving element for detecting at least one of the return light from the spot.

この場合に、発光素子から発せられた光を、位相が18
0度相違する二光束を含むメインビームと、さらに2つ
のサブビームとに分離する分離手段が設けられ、受光素
子では、前記メインビームの記録媒体からの戻り光と、
サブビームの記録媒体からの戻り光の双方が検出される
ものとすることが可能である。干渉する二光束に分けて
この干渉により生じる2つの微小スポットを記録媒体に
形成する光学系と、記録媒体からの前記2つの微小スポ
ットの戻り光のうちの少なくとも一方を検知する受光素
子と、が設けられていることを特徴とするものである。
In this case, the light emitted from the light emitting element is
A main beam including two light beams different from each other by 0 degrees, and a separating unit for separating the main beam into two sub beams are provided. In the light receiving element, return light of the main beam from a recording medium is provided.
It is possible that both the return light of the sub-beam from the recording medium is detected. An optical system that forms two minute spots generated by the interference into two interfering light beams on a recording medium, and a light receiving element that detects at least one of the return light of the two minute spots from the recording medium includes: It is characterized by being provided.

さらに、上記手段において、発光素子から発せられる
検知光を互いに干渉する二光束に分ける光学素子として
回折格子が使用されているものである。
Further, in the above means, a diffraction grating is used as an optical element for dividing the detection light emitted from the light emitting element into two light beams that interfere with each other.

さらに、上記手段において、回折格子には、検知光を
互いに干渉する二光束に分けるピッチならびに深さを有
する格子溝と、発光素子から発せられる検知光を3ビー
ムに分ける格子とが共に形成されているものである。
Further, in the above means, the diffraction grating is formed with a grating groove having a pitch and a depth for dividing the detection light into two light beams that interfere with each other, and a grating for dividing the detection light emitted from the light emitting element into three beams. Is what it is.

〔作用〕[Action]

本発明の光スポット形成装置は、検知光を互いに干渉
する二光束にしている。この二光束の干渉により記録媒
体には2つの非常に微小なスポットを形成することが可
能になる。この微小スポットの記録媒体からの戻り光の
一方を検知することにより、高密度なデータの読取りが
可能になる。また2つの微小スポットからの戻り光を共
に読み、その読取り位相差の補正を行なうなどの処理に
よっても高密度データの読取りが可能になる。
The light spot forming apparatus of the present invention converts the detection light into two light beams that interfere with each other. The interference of the two light beams makes it possible to form two very small spots on the recording medium. By detecting one of the returning light of the minute spot from the recording medium, high-density data can be read. High-density data can also be read by processing such as reading the return light from the two minute spots together and correcting the read phase difference.

好ましくは、検知光を二光束に分ける素子として回折
格子を使用しているため、光学系を低コストにて製作で
きる。
Preferably, since a diffraction grating is used as an element for dividing the detection light into two light beams, the optical system can be manufactured at low cost.

さらに、回折格子により検知光の二光束への分離と共
に3ビームスポットの形成も可能になり、よって、従来
のコンパクトディスクプレーヤなどの光学装置の部品を
増加することなく、高密度の読取り装置を構成できるよ
うになる。
In addition, the diffraction grating enables the detection light to be separated into two light beams and the formation of a three-beam spot, so that a high-density reading device can be configured without increasing the number of components of a conventional optical device such as a compact disk player. become able to.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面によって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例による光学式読取り装置
の光学素子構成を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an optical element configuration of an optical reader according to a first embodiment of the present invention.

符号1は半導体レーザ、2はコリメートレンズ、4は
ビームスプリッタ、6は対物レンズ、7は記録媒体とし
てのディスクである。本実施例では、半導体レーザ1か
ら出力されるレーザ光を二光束に分離するための素子と
してウォラストンプリズム3が使用されている。さらに
ビームスプリッタ4の前方には、二光束の干渉成分を得
るための偏光子5が設けられている。ビームスプリッタ
4による反射方向には受光レンズ8が設けられている。
この受光レンズ8によりディスク7からの戻り光が集束
光となる。この集束光はスリット板9に形成されたスリ
ット9aにより一方の光束に絞られ、ピンホトダイオード
10により受光される。
Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser, 2 denotes a collimating lens, 4 denotes a beam splitter, 6 denotes an objective lens, and 7 denotes a disk as a recording medium. In the present embodiment, the Wollaston prism 3 is used as an element for separating the laser light output from the semiconductor laser 1 into two light beams. Further, a polarizer 5 for obtaining an interference component of two light beams is provided in front of the beam splitter 4. A light receiving lens 8 is provided in the direction of reflection by the beam splitter 4.
The return light from the disk 7 is focused by the light receiving lens 8. This converged light is condensed to one light beam by a slit 9a formed in the slit plate 9, and a pin photodiode
Received by 10

次に上記実施例による読取り動作を説明する。 Next, a reading operation according to the above embodiment will be described.

半導体レーザ1から発せられたレーザ光は、コリメー
トレンズ2により平行光束となる。さらにウォラストン
プリズム3により常光と異常光とに分けられる。この常
光と異常光は、ウォラストンプリズム3から若干の角度
をもって二光束として出力される。この二光束は対物レ
ンズ6により集束されて、ディスク7の記録面に2つの
スポットが互いに重なり合うようにして形成される。た
だし常光と異常光は、互いに直交する偏光面を有してい
るものであるため、そのままでは干渉しない。前記偏光
子5は、二光束のそれぞれの偏光面に対して45degの光
成分だけを透過させるように構成されている。前記二光
束がこの偏光子5を透過することにより、互いに180deg
の位相差を持った光となる。第7図はスポットの光強度
を示すものであり、横軸に距離を縦軸に光強度を示して
いる。この図において、S1とS2は二光束の干渉による微
小スポットを示している。180degの位相差を持つ2つの
光束によるスポットが重なると、互いの干渉により中央
部に光強度が0となる暗部Aが生じ、よってその両側に
前記S1とS2とで示す非常に微小な系のスポットが近接し
て形成される。
Laser light emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 2. The light is further divided into ordinary light and extraordinary light by the Wollaston prism 3. The ordinary light and the extraordinary light are output from the Wollaston prism 3 as two light beams at a slight angle. The two light beams are converged by the objective lens 6 and formed on the recording surface of the disk 7 such that two spots overlap each other. However, the ordinary light and the extraordinary light do not interfere with each other because they have polarization planes orthogonal to each other. The polarizer 5 is configured to transmit only a 45-degree light component with respect to each polarization plane of the two light beams. The two light beams pass through the polarizer 5 and are 180 degrees apart from each other.
Light having a phase difference of FIG. 7 shows the light intensity of the spot, in which the horizontal axis shows the distance and the vertical axis shows the light intensity. In this figure, S 1 and S 2 denotes a minute spot by the interference of two light beams. The spot overlaps with two light beams having a phase difference of 180 deg, the dark portion A occurs where the light intensity becomes zero at the center portion by the interference of each other, thus very small as indicated by said S 1 and S 2 on both sides System spots are formed in close proximity.

ディスク7に形成される2つの光束からの戻り光はビ
ームスプリッタ4により反射され、受光レンズ8により
集光されるが、この集光された戻り光はディスクに形成
された2つの微小スポットS1とS2と同様にスポット径が
干渉により抑制されたものとなる。よって前記微小径の
スポットS1とS2のそれぞれがディスク7のピットPによ
り回折されたものと同じ光変調成分を取り出すことがで
きる。第1図の実施例では、スリット9aを使用すること
により、一方の微小スポットに相当する集束光だけがピ
ンホトダイオード10により受光され、他の微小スポット
に相当する集束光はスリット板9により遮断される。
Return light from two light fluxes formed on the disk 7 is reflected by the beam splitter 4 and collected by the light receiving lens 8, and the collected return light is converted into two small spots S 1 formed on the disk. Similarly the spot diameter and S 2 is what is suppressed by interference with. Therefore, the same light modulation component as that obtained by diffracting each of the small-diameter spots S 1 and S 2 by the pits P of the disk 7 can be extracted. In the embodiment of FIG. 1, by using the slit 9a, only the focused light corresponding to one minute spot is received by the pin photodiode 10, and the focused light corresponding to the other minute spot is blocked by the slit plate 9. You.

ここで、同じ波長の検知光と同じ開口数の対物レンズ
を使用し、単独光束により形成されたスポットS0の径
と、二光束の干渉により形成される微小スポットS1また
はS2のスポット径とを比較すると、後者のスポット径を
前者のスポット径よりも75%程度にすることが十分に可
能である。この場合最大読取り周波数を1.3倍に上げる
ことができる。よって、従来と同じ波長の検知光と同じ
開口数の対物レンズを使用した場合、二光束干渉を使用
することにより従来よりも高密度のデータの読取りが可
能になる。
Here, using the same numerical aperture of the objective lens and the detection light of the same wavelength, alone light and the diameter of the spot S 0 formed by bundles, two light spot diameter of the minute spot S 1 or S 2 formed by the interference of beams Comparing with the above, it is sufficiently possible to make the latter spot diameter about 75% larger than the former spot diameter. In this case, the maximum reading frequency can be increased 1.3 times. Therefore, when an objective lens having the same numerical aperture as the detection light having the same wavelength as the conventional one is used, it is possible to read data at a higher density than the conventional one by using the two-beam interference.

第2図は本発明の第2実施例を示している。 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.

この実施例では、基本的な光学系の構造は第1図の実
施例と同様であるが、第1図に示すスリット板9が設け
られておらず、二光束の戻り光が、二分割ピンホトダイ
オード11の2つの受光部11aと11bのそれぞれにて受光さ
れる。前記2つの微小スポットS1とS2とで同じピットP
による信号を読む場合、スポットピッチ分に相当する信
号の位相差が生じるが、それぞれの受光部11aと11bにて
電気信号に変換された信号の位相差を回路上で補償する
ことにより、信号波形の乱れを補うことができ、高精度
な検知が可能になる。
In this embodiment, the basic structure of the optical system is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, but the slit plate 9 shown in FIG. The light is received by each of the two light receiving portions 11a and 11b of the photodiode 11. The same pit P in two and minute spots S 1 and S 2 wherein
When a signal is read, a phase difference of the signal corresponding to the spot pitch is generated. By compensating the phase difference of the signal converted into an electric signal in each of the light receiving units 11a and 11b on a circuit, a signal waveform is obtained. Can be compensated, and highly accurate detection becomes possible.

さらに発展的には、2つの微小スポットS1とS2が同じ
記録部を走査するので、光メモリ装置において一方のス
ポットにより情報を書き込み、他方のスポットでリード
アフタライトを行なうことも可能である。
More developmental, since the two micro spots S 1 and S 2 scans the same recording unit writes the information by one of the spot in an optical memory device, it is also possible to perform the read-after-write the other spots.

第3図は本発明の第3実施例を示している。 FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.

この実施例では、180degの位相差をもった二光束を形
成する手段として、回折格子12を使用している。この場
合、二光束のそれぞれがディスクに集光される際に形成
される前記スポットのピッチδは、回折格子12の格子間
ピッチδにより決まる。この格子間ピッチδは600
〜700μm程度が適当である。また2つの光束の位相を
互いに180degにして干渉による微小スポットS1とS2を形
成することが必要であるが、二光束の位相差は格子深さ
dにより決定されるため、この格子深さdを設定するこ
とにより180degの位相差を持つ二光束を形成できる。
In this embodiment, the diffraction grating 12 is used as means for forming two light beams having a phase difference of 180 degrees. In this case, the pitch δ of the spot formed when each of the two light beams is converged on the disk is determined by the pitch δ 1 between the gratings of the diffraction grating 12. This interstitial pitch δ 1 is 600
About 700 μm is appropriate. Since it is necessary to form a minute spot S 1 and S 2 due to interference in the 180deg together two light fluxes of the phase, the phase difference between the two light beams is determined by the grating depth d, the grating depth By setting d, two light beams having a phase difference of 180 degrees can be formed.

この実施例においても、180degの位相差を持つ二光束
がディスク7の記録面に重ねられるため、第7図に示す
ように近接する微小径のスポットS1とS2が形成されるこ
とになる。この実施例では、前記2つの実施例に示すよ
うな高価なウォラストンプリズム3を使用する必要がな
いため、低コストの光学装置となる。
Also in this embodiment, since the two beams having a phase difference of 180deg is superimposed on the recording surface of the disk 7, so that the spot S 1 and S 2 of the small diameter adjacent as shown in FIG. 7 is formed . In this embodiment, since there is no need to use the expensive Wollaston prism 3 as shown in the above two embodiments, a low-cost optical device is obtained.

第4図は本発明の第4実施例を示している。 FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.

この実施例は、第3図に示した第3実施例を応用し
て、コンパクトディスクまたはレーザディスクなどの読
取り装置を構成したものである。
In this embodiment, a reader such as a compact disk or a laser disk is constructed by applying the third embodiment shown in FIG.

第4図に示す符号15は回折格子である。この回折格子
15は、半導体レーザ1から発せられるレーザ光を位相差
が180degの二光束に分け、しかも3ビームを形成できる
ようにしたものである。第5図と第6図は上記回折格子
15の構造を実施例別に示している。第5図に示す回折格
子15において、図の左側の面には、二光束分割用の格子
溝15aが形成されている。第3図に示した回折格子12と
同様に、格子溝15aのピッチδは600〜700μm程度で
あり、また格子深さdによって180degの位相差が設定さ
れる。また回折格子15の右側の面には3ビームを形成す
るための格子溝15bが形成されている。この格子溝15bの
ピッチδは30〜40μm程度である。また第6図に示す
回折格子15では、右面に二光束分離用の格子溝15aと3
ビーム用格子溝15bとが重ね合わされた構造となってい
る。
Reference numeral 15 shown in FIG. 4 is a diffraction grating. This diffraction grating
Reference numeral 15 designates a laser beam emitted from the semiconductor laser 1 which is divided into two light beams having a phase difference of 180 deg, and can form three beams. 5 and 6 show the above diffraction grating
15 structures are shown for each example. In the diffraction grating 15 shown in FIG. 5, a grating groove 15a for splitting two light beams is formed on the left surface of the drawing. Like the diffraction grating 12 shown in FIG. 3, the pitch [delta] 1 of the grating grooves 15a is about 600~700Myuemu, also the phase difference of 180deg by the grating depth d is set. On the right surface of the diffraction grating 15, a grating groove 15b for forming three beams is formed. Pitch [delta] a of the grating grooves 15b is about 30 to 40 .mu.m. In the diffraction grating 15 shown in FIG. 6, the grating grooves 15a and 3
The structure is such that the beam grating groove 15b is overlapped.

半導体レーザ1からのレーザ光は、回折格子15の格子
溝15aを透過することにより位相差が180degの二光束に
分離されたメインビームが形成され、このメインビーム
によりディスク7に第7図に示した微小スポットS1とS2
が形成される。さらに格子溝15bを透過することにより
メインビームを挟む2つのサブビームが形成され、これ
によりディスク7に2つのサブスポットが形成される。
前記メインビームにより形成される微小スポットS1とS2
がピットにより回折された戻り光がビームスプリッタ16
を透過し、凹レンズ17を経てピンホトダイオード18に受
光される。このピンホトダイオード18では、2つの微小
スポットS1とS2に基づく戻り光が共に受光される。そし
てこの受光による信号の位相差が補正され、ディスクの
記録信号が読取られる。また前記2つのサブスポットか
らの戻り光もピンホトダイオード18により受光され、そ
のE−F出力の位相差によりトラッキングエラー信号が
得られる。
The laser beam from the semiconductor laser 1 passes through the grating groove 15a of the diffraction grating 15 to form a main beam separated into two light beams having a phase difference of 180 deg. Small spots S 1 and S 2
Is formed. Further, two sub-beams sandwiching the main beam are formed by transmitting through the grating groove 15b, thereby forming two sub-spots on the disk 7.
The minute spot S 1 and S 2 which is formed by the main beam
The return light diffracted by the pit is reflected by the beam splitter 16
Through the concave lens 17 and received by the pin photodiode 18. In the pin photodiode 18, the return light that is based on two small spots S 1 and S 2 are both received. Then, the phase difference of the signal due to the light reception is corrected, and the recording signal of the disk is read. The return light from the two sub-spots is also received by the pin photodiode 18, and a tracking error signal is obtained from the phase difference between the EF outputs.

上記読取り装置において、二光束の干渉を使用する
と、従来と同じ対物レンズ6を使用した場合に、従来の
装置よりも微小なスポットをディスクに形成することが
可能になる。逆に、二光束干渉を使用して従来の装置と
同じ径のスポットをディスクに形成しようとすれば、対
物レンズ6の開口数NAは従来よりも小さくて済む。従来
の読取り装置に使用されていた対物レンズのNAは、コン
パクトディスクでは、0.45程度、レーザディスクでは0.
5〜0.53程度であった。一方、二光束干渉を用いて同じ
スポット径を形成することになると、対物レンズ6のNA
をコンパクトディスクでは0.34程度、レーザディスクで
は0.38〜0.40程度に小さくできる。
When the interference of two light beams is used in the above-described reading apparatus, when the same objective lens 6 is used as in the related art, it is possible to form a smaller spot on the disk than in the conventional apparatus. Conversely, if an attempt is made to form a spot having the same diameter as that of a conventional apparatus on a disk using two-beam interference, the numerical aperture NA of the objective lens 6 can be smaller than in the conventional case. The NA of the objective lens used in conventional readers is about 0.45 for compact discs and about 0.4 for laser discs.
It was about 5 to 0.53. On the other hand, if the same spot diameter is formed by using two-beam interference,
Can be reduced to about 0.34 for compact discs and about 0.38 to 0.40 for laser discs.

ここで光ディスク用の光学式読取り装置における焦点
深度は、λ/(NA)で求められ、ディスクのスキュー
に対する許容度はλ/(NA)に比例し、ディスクの厚
みむらに対する許容度はλ/(NA)に比例する。前述
のように二光束干渉を使用するとNAを従来の75%程度に
できる。よって焦点深度は従来の約1.8倍、スキューに
対する許容度は従来の約2.4倍、厚みむらに対する許容
度は約3.2倍となる。
Here, the depth of focus of the optical reading device for an optical disk is obtained by λ / (NA) 2 , the tolerance for the skew of the disk is proportional to λ / (NA) 3 , and the tolerance for unevenness in the thickness of the disk is λ. / (NA) is proportional to 4 . As described above, when two-beam interference is used, the NA can be reduced to about 75% of the conventional value. Therefore, the depth of focus is about 1.8 times the conventional value, the skew tolerance is about 2.4 times the conventional value, and the thickness tolerance is about 3.2 times the conventional value.

例えばディスクのスキューに対する許容値はコンパク
トディスクの場合従来±1゜であったのが、二光束干渉
では±2.4゜になる。このように許容度が上がることに
より、従来のコンパクトディスク装置やレーザディスク
装置において必要であった対物レンズの光軸の倒れ調整
やディスクの倒れ調整などはほとんど不要になる。
For example, the allowable value for the skew of a disk is ± 1 ° in the case of a compact disk, but is ± 2.4 ° in the case of two-beam interference. By increasing the tolerance as described above, the tilt adjustment of the optical axis of the objective lens and the tilt adjustment of the disk, which are required in the conventional compact disk device and laser disk device, are almost unnecessary.

なお本発明は、記録媒体が光ディスクである場合に限
られず、例えばバーコードの読取りなどにも使用するこ
とができる。
The present invention is not limited to the case where the recording medium is an optical disk, but can be used for reading a bar code, for example.

〔効果〕〔effect〕

以上のように本発明の光スポット形成装置では、レン
ズの開口数と光の波長とで決められるスポット径よりも
さらに微小なスポットを対象物に対して照射可能であ
る。よって、この光スポット形成装置を利用した光学式
読み取り装置では、高密度データの読取りが可能にな
り、また対物レンズの開口数を大きくする必要がなくな
る。また逆に対物レンズの開口数を小さくしても従来と
同等の読取り精度を維持でき、小型化ならびに組み立て
調整の簡素化を図ることができるようになる。
As described above, the light spot forming apparatus of the present invention can irradiate a target with a spot smaller than the spot diameter determined by the numerical aperture of the lens and the wavelength of light. Therefore, in the optical reader using this light spot forming apparatus, high-density data can be read, and it is not necessary to increase the numerical aperture of the objective lens. Conversely, even if the numerical aperture of the objective lens is reduced, the same reading accuracy as the conventional one can be maintained, and downsizing and simplification of assembly adjustment can be achieved.

また好ましくは、二光束干渉を得るための素子として
回折格子が使用されるため、低コストにて製作できるよ
うになる。
Preferably, a diffraction grating is used as an element for obtaining two-beam interference, so that it can be manufactured at low cost.

さらに、共通の回折格子により二光束干渉と3ビーム
の設定とができるため、最小の部品数で高精度なディス
クプレーヤなどを製作できる。
Further, since two-beam interference and three beams can be set by a common diffraction grating, a highly accurate disc player or the like can be manufactured with a minimum number of parts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1実施例による光学式読取り装置の
構成を示す側面図、第2図は本発明の第2実施例による
光学式読取り装置の構成を示す側面図、第3図は本発明
の第3実施例による光学式読取り装置の構成を示す側面
図、第4図は本発明の光学式読取り装置の具体例として
光ディスク用のピックアップの構成を示す側面図、第5
図と第6図は回折格子の構造を実施例別に示す側面図、
第7図は単独光束と二光束干渉とのビームスポット径の
違いを示す線図、第8図は従来の光学式読取り装置の構
成を示す側面図である。 1……半導体レーザ、2……コリメートレンズ、3……
ウォラストンプリズム、4……ビームスプリッタ、5…
…偏光子、6……対物レンズ、7……ディスク、8……
受光レンズ、9……スリット板、10……ピンホトダイオ
ード、11……二分割ピンホトダイオード、12,15……回
折格子。
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an optical reader according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a configuration of an optical reader according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a side view showing a configuration of an optical reader according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view showing a configuration of an optical disk pickup as a specific example of the optical reader of the present invention.
FIG. 6 and FIG. 6 are side views showing the structure of the diffraction grating for each embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the difference in beam spot diameter between a single light beam and two-beam interference, and FIG. 8 is a side view showing the structure of a conventional optical reader. 1 ... Semiconductor laser, 2 ... Collimate lens, 3 ...
Wollaston prism, 4 …… Beam splitter, 5…
... Polarizer, 6 ... Objective lens, 7 ... Disc, 8 ...
Receiving lens, 9 ... Slit plate, 10 ... Pin photodiode, 11 ... Binded pin photodiode, 12,15 ... Diffraction grating.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発光素子と、この発光素子から発せられる
光を二光束に分離し且つ二光束間に180度の位相差を設
ける光学系と、前記二光束を互いに重なるように集光さ
せて光の干渉による2つの微小径のスポットを形成する
集光手段とが設けられていることを特徴とする光スポッ
ト形成装置。
1. A light emitting device, an optical system for separating light emitted from the light emitting device into two light beams and providing a phase difference of 180 degrees between the two light beams, and condensing the two light beams so as to overlap each other. A light spot forming apparatus provided with a light condensing means for forming two small diameter spots due to light interference.
【請求項2】前記光学系は、発光素子からの光を二光束
に分離する分離手段と、分離された二光束に180度の位
相差を与える偏光手段とから構成される請求項1記載の
光スポット形成装置。
2. The optical system according to claim 1, wherein the optical system includes: a separating unit that separates the light from the light emitting element into two light beams; and a polarizing unit that provides a phase difference of 180 degrees to the two separated light beams. Light spot forming device.
【請求項3】前記光学系は、二光束が集光される際にス
ポットが重なるようにスポットのピッチを決める格子間
ピッチと、二光束間に180度の位相差を与える格子深さ
を有する回折格子により形成されている請求項1記載の
光スポット形成装置。
3. The optical system has an inter-grating pitch that determines the pitch of the spots so that the spots overlap when the two light fluxes are collected, and a grating depth that provides a phase difference of 180 degrees between the two light fluxes. 2. The light spot forming device according to claim 1, wherein the light spot forming device is formed by a diffraction grating.
【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載の光ス
ポット形成装置と、この光スポット形成装置により形成
される微小径スポットが照射される記録媒体と、記録媒
体の前記微小径スポットからの戻り光のうちの少なくと
も一方を検知する受光素子と、が設けられていることを
特徴とする光学式読取り装置。
4. A light spot forming apparatus according to claim 1, a recording medium irradiated with a minute diameter spot formed by the light spot forming apparatus, and a light spot formed on the recording medium. And a light-receiving element for detecting at least one of the return lights of the above.
【請求項5】発光素子から発せられた光を、位相が180
度相違する二光束を含むメインビームと、さらに2つの
サブビームとに分離する分離手段が設けられ、受光素子
では、前記メインビームの記録媒体からの戻り光と、サ
ブビームの記録媒体からの戻り光の双方が検出される請
求項4記載の光学式読取り装置。
5. The light emitted from the light emitting element has a phase of 180.
Separating means for separating a main beam including two light beams having different degrees and two sub-beams is provided, and the light receiving element includes a main beam returning light from the recording medium and a sub-beam returning light from the recording medium. 5. The optical reader according to claim 4, wherein both are detected.
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