JPH01229437A - Optical pickup device and semiconductor device applied to pickup device - Google Patents

Optical pickup device and semiconductor device applied to pickup device

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JPH01229437A
JPH01229437A JP63056645A JP5664588A JPH01229437A JP H01229437 A JPH01229437 A JP H01229437A JP 63056645 A JP63056645 A JP 63056645A JP 5664588 A JP5664588 A JP 5664588A JP H01229437 A JPH01229437 A JP H01229437A
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optical
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laser
light
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芹澤 皓之
Makoto Kato
誠 加藤
Tetsuo Hosomi
哲雄 細美
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Abstract

PURPOSE:To obtain a compact optical pickup device by using the photodetecting element set linearly and a lens Fourier transform hologram element in combination with other optical elements. CONSTITUTION:The title device consist of a semiconductor laser 1 of the short wavelength a condenser lens 5, an optical disk (optical recording medium) 7, a lens Fourier transform type hologram diffraction element 2, and two pairs of photodetecting elements 611-614. The laser beams radiated from the laser 1 are condensed at the medium 7 through the lens 5. The reflected light including the recording information, etc., is diffracted into two directions by the element 2 after passing through the lens 5 again. These diffracted beams are condensed at the point near the middle part between both pairs of elements 611, 612 and 613, 614. Thus the stable detection of signals is possible by connecting the minute spots to the focusing and tracking beam control optical systems for example. In such a constitution, an optical system is simplified and a compact optical pickup device is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光もしく
は光磁気媒体上に記憶される光学情報を記録、再生する
光ピックアップ装置及びピックアップ装置に用いられる
半導体の受発光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an optical pickup device for recording and reproducing optical information stored on an optical or magneto-optical medium such as an optical disk or an optical card, and a semiconductor device used in the pickup device. It relates to a light receiving and emitting device.

従来の技術 高密度、大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを
用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク
、ビディオディスク、文書ファイルディスク、さらには
データファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきて
いる。ミクロンオーダに絞られた光ビームを介して情報
の記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるメ
カニズムは、ひとえにその光情報をピックアップする構
成、とりわけその光学系に困っている。光ピックアップ
装置(以下OPUと略す)の基本的な機能は、(1)回
折限界の微小スポットを形成する集光性、(11)前記
光学系の焦点制御とピット信号検出、および(iiD同
トラッキング制御の3種類に大別される。
Conventional technology Optical memory technology that uses pit-like patterns as a high-density, large-capacity storage medium is being put into practical use with its applications expanding to include digital audio discs, video discs, document file discs, and even data files. . The mechanism by which information is recorded and reproduced successfully with high reliability through a light beam focused on the micron order lies in the structure for picking up the optical information, especially the optical system. The basic functions of an optical pickup device (hereinafter abbreviated as OPU) are (1) light focusing to form a diffraction-limited minute spot, (11) focus control and pit signal detection of the optical system, and (iiD tracking). It is roughly divided into three types of control.

これらは目的、用途に応じて各種の光学系ならびに光電
変換検出方式の組合せによって実現されてbる。第13
図は、従来のOPUの一例を示す模式図である。通常T
E0゜モードで発振する半導体レーザ光源1からの発散
波面(電場:水平偏波)をコリメートレンズ12で平行
ビームトシ、偏光ビームスプリッタ3で左方の四分の一
波長板(2λ板)4に選択反射する。%λ板4を通過し
た円偏光波面は、集光レンズ系5で大略1μm程度のス
ポットに絞られ、光ディスク媒体面7上に到達し、ピッ
ト状パター°ンを照射する。媒体面7で反射・回折され
た光束は、再び集光レンズ系6を逆に進んでハλ板4を
通過すると垂直偏波の平行ビームとなり、偏光ビームス
プリッタ3を透過してプリズムハーフミラ−17で2方
向に分割される。−方の反射光は集光レンズ9、ならび
に非点収差を付与する円柱状レンズ1oを通って四分割
フォトディテクタ11に入射し、焦点制御信号に変換さ
れる。他方の透過光はファーフィールドパターンのまま
、トラッキング制御信号検出用の二分割フォトディテク
タ8に入る。
These can be realized by combining various optical systems and photoelectric conversion detection methods depending on the purpose and application. 13th
The figure is a schematic diagram showing an example of a conventional OPU. Normal T
A diverging wavefront (electric field: horizontally polarized wave) from a semiconductor laser light source 1 oscillating in E0° mode is selected as a parallel beam by a collimating lens 12 and a left quarter-wave plate (2λ plate) 4 by a polarizing beam splitter 3. reflect. The circularly polarized wavefront that has passed through the %λ plate 4 is narrowed down to a spot of about 1 μm by the condenser lens system 5, reaches the optical disk medium surface 7, and irradiates a pit-like pattern. The light beam reflected and diffracted by the medium surface 7 travels in the opposite direction through the condensing lens system 6 again, passes through the λ plate 4, becomes a vertically polarized parallel beam, and passes through the polarizing beam splitter 3 to form a prism half mirror. 17 and is divided into two directions. The negative reflected light passes through the condensing lens 9 and the cylindrical lens 1o that imparts astigmatism, enters the four-part photodetector 11, and is converted into a focus control signal. The other transmitted light enters the two-split photodetector 8 for tracking control signal detection with the far field pattern intact.

ここで、嵐λ板4は、偏光ビームスプリンタ3と組合わ
せることによって、光量の利用効率を高めると同時に半
導体レーザへの戻シ光を抑圧して、信号光成分に不要な
ノイズが増加しないために設置されているが、再生専用
ディスクのOPUでは光量設計に余裕があり、ハλ板と
偏光ビームスプリッタを省くことが可能である。
Here, by combining the Arashi λ plate 4 with the polarization beam splinter 3, it increases the efficiency of using the amount of light and at the same time suppresses the light returned to the semiconductor laser, so that unnecessary noise does not increase in the signal light component. However, the OPU for read-only discs has some leeway in light quantity design, and it is possible to omit the λ plate and polarizing beam splitter.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、再生専用OPUにおいても、ビーム分割
手段、非点収差あるいはナイフェツジ法などによる焦点
制御手段、またトラッキング制御手段を独立、もしくは
結合して構成する必要がある。そのために従来用いられ
てきた光学部品は、ビームスプリッタ、レンズ、プリズ
ム等いずれも大量に製作・組立・調整することは容易で
なく、小型化、低価格化、量産性、高信頼性の面で問題
があった。
Problems to be Solved by the Invention However, even in a read-only OPU, it is necessary to construct a beam splitting means, a focus control means using astigmatism or the Knifezi method, and a tracking control means independently or in combination. The optical components conventionally used for this purpose, such as beam splitters, lenses, and prisms, are difficult to manufacture, assemble, and adjust in large quantities, and it is difficult to manufacture, assemble, and adjust them in large quantities. There was a problem.

これらの問題は、複合機能を有する光学素子を導入する
ことにより解決されるとして、第12図に示すごときホ
ログラム素子21を集光レンズ5に接近させて配置する
試みも最近報告されている。
These problems can be solved by introducing an optical element having multiple functions, and an attempt has recently been reported to place a hologram element 21 close to the condenser lens 5 as shown in FIG.

((1)木材、小野、須釜、太田;61年秋季 応用物
理学会予稿集、30P’二ZE−1、P、227(19
86)。 (2)同;第22回微小光学研究会講演論文
; vol、+(1986)P、3B)従来、ホログラ
ム記録に適した波長域(λ1:4oo〜500nm)で
素子を作成し、OPU光源として適する近赤外あるいは
赤色レーザ(λ2:〜800nm、633nm)で再生
すると、ホログラムのレンズ作用に対して顕著な収差が
発生し、その補正が困難であった。
((1) Mokuzai, Ono, Sugama, Ota; Autumn 1961 Proceedings of Japan Society of Applied Physics, 30P'2ZE-1, P, 227 (19
86). (2) Same; 22nd Micro-Optics Research Conference Lecture Paper; vol, + (1986) P, 3B) Conventionally, elements were created in the wavelength range suitable for hologram recording (λ1: 4oo to 500 nm) and used as OPU light sources. When reproduced with a suitable near-infrared or red laser (λ2: ~800 nm, 633 nm), significant aberrations occur in the lens action of the hologram, and it is difficult to correct them.

そこで、ホログラム素子は、いわゆるレンズレスフーリ
エ変換ホログラム系の考え方で設計されており、「ウェ
ッジプリズム法」あるいは「ダブルナイフェツジ法」と
等価な効果を有するようにホログラム素子21は211
と212の部分に2分割した形で、電子ビーム描画によ
って実現される。
Therefore, the hologram element 21 is designed based on the concept of a so-called lensless Fourier transform hologram system, and the hologram element 21 is designed to have an effect equivalent to the "wedge prism method" or the "double knife method".
It is realized by electron beam lithography in the form of two parts, 212 and 212.

こうすると、確かに使用する光源1の設計波長λ2に限
っては、無収差のホログラムレンズ21が作成でき、し
かも、光源の若干のスペクトル幅の変動に対する収差が
ビーム検出器(フォトディテクタ)22の光電変換面上
に現われても、4分割光電変換面221.222.22
3.224を用いたプッシュプル法で変動を実用上支障
ない範囲に押えることが可能となる。
In this way, it is possible to create a hologram lens 21 that is free of aberration only for the design wavelength λ2 of the light source 1 used, and moreover, the aberration caused by slight variations in the spectral width of the light source is suppressed by the photodetector of the beam detector (photodetector) 22. Even if it appears on the conversion surface, the 4-division photoelectric conversion surface 221.222.22
The push-pull method using 3.224 makes it possible to suppress fluctuations within a range that does not pose a practical problem.

しかし、この方式においてはビームスプリッタやプリズ
ム、円柱レンズが一枚のホログラム素子におきかえられ
るので、部品数の削減や、ピックアップの小型化は達成
出来るものの、依然として4分割の一定面積を有する受
光素子を使用するため、レーザ光源から大きく離れたと
ころに受光素子を設置する必要があシ、そのため光軸を
調整する必要があり、小型化や低価格化の実現には限界
があった。また記した様に半導体レーザと受光素子は各
素子のサイズ程度、即ち約数Uの距離をおいて設置する
必要があるために、前記のホログラム素子のホログラム
周期を小さくして、光の回折角度を大きくしなければな
らず、この場合波長分散の効果が大きくなり、従って半
導体レーザの波長変動が温度変化等により生ずると、回
折光の集光位置が受光素子の中心部から大きくずれ、正
確な信号検出が不可能になるという欠点を有していた。
However, in this method, the beam splitter, prism, and cylindrical lens are replaced with a single hologram element, so although it is possible to reduce the number of parts and downsize the pickup, it still requires a light-receiving element with a constant area divided into four parts. In order to use the laser, it is necessary to install the light receiving element at a large distance from the laser light source, which requires adjusting the optical axis, which limits the ability to achieve miniaturization and cost reduction. Furthermore, as mentioned above, since the semiconductor laser and the light receiving element need to be installed at a distance of about the size of each element, that is, a distance of about several U, the hologram period of the hologram element described above is made small, and the diffraction angle of the light is In this case, the effect of wavelength dispersion becomes large. Therefore, if wavelength fluctuations of the semiconductor laser occur due to temperature changes, the focusing position of the diffracted light will deviate greatly from the center of the photodetector, making it difficult to accurately This has the disadvantage that signal detection becomes impossible.

本発明は、OPUの小型化を実現するものであり、また
電子ビーム描画とか特定波長での記録再生といった制約
を課することなく、もっと一般的な光学原理に立脚した
ホログラム素子を用いて安定かつ簡略化された光学系を
構成可能ならしめる。
The present invention realizes miniaturization of the OPU, and also uses a hologram element based on more general optical principles to stably and To make a simplified optical system configurable.

その場合、本発明ではホログラム素子に集束パワーは付
与しないレンズフーリエ変換型として任意波長でホログ
ラム素子を設計、製作でき、光軸方向での前記位置調整
は不要とされる。
In this case, in the present invention, a hologram element can be designed and manufactured at any wavelength as a lens Fourier transform type that does not impart focusing power to the hologram element, and the above-mentioned position adjustment in the optical axis direction is not necessary.

また本発明では上述のホログラム素子として特に空間周
期の連続的に変化したチャーピング回折格子(軸外1次
元フレネルゾーンプレート)を用いるものである。
Further, in the present invention, a chirping diffraction grating (off-axis one-dimensional Fresnel zone plate) whose spatial period changes continuously is used as the above-mentioned hologram element.

更に本発明は、ホログラム素子を用いた光ピックアップ
装置において、前述の波長分散の効果を低減させ、波長
変動が生じても、正確に信号の検出を可能とする半導体
の受発光素子を提供する・ものである。
Furthermore, the present invention provides a semiconductor light receiving/emitting element that reduces the effect of wavelength dispersion mentioned above and enables accurate signal detection even when wavelength fluctuation occurs in an optical pickup device using a hologram element. It is something.

課題を解決するだめの手段 第1の発明は、上述の問題点を解決するだめに、半導体
レーザとこの半導体レーザから放射されたレーザビーム
を所定記憶媒体上へ微小スポット状に収束する光学系へ
導びき、回折素子と直線状に配置された二対の受光素子
を用い、前記微小スポットのたとえばフォーカシングお
よびトラッキングビーム制御光学系と接続することによ
って安定な信号検出が可能となり、光学系の簡素化と装
置の小型化ができる。
Means for Solving the Problems The first invention, in order to solve the above-mentioned problems, provides a semiconductor laser and an optical system that focuses the laser beam emitted from the semiconductor laser onto a predetermined storage medium in the form of a minute spot. By using two pairs of light-receiving elements arranged in a straight line with a guiding and diffraction element and connecting them to, for example, a focusing and tracking beam control optical system for the minute spot, stable signal detection becomes possible, simplifying the optical system. This allows the device to be made smaller.

第2の本発明は、半導体レーザからのレーザビームを光
記憶媒体上に光学系で微小スポット状に収束するととも
に、レーザと光学系間に1次元のフレネルゾーンプレー
ト状回折素子を設置し、半導体レーザの発光部を通る直
線上に二つ以上の受光素子を配置した光ピックアップで
ある。即ち、本発明は半導体レーザとこの半導体レーザ
から放射されたレーザビームを所定記憶媒体上へ微小ス
ポット状に収束する光学系へ導き、上記回折素子と直線
状に配置された受光素子を用い、前記微小スポットのフ
ォーカシングビーム制御光学系と接続する事によって安
定な信号検出が可能となり、光学系の簡素化と装置の小
型化が実現できる。
The second invention focuses a laser beam from a semiconductor laser onto an optical storage medium in the form of a minute spot using an optical system, and also installs a one-dimensional Fresnel zone plate-like diffraction element between the laser and the optical system. This is an optical pickup in which two or more light-receiving elements are arranged on a straight line passing through the light emitting part of the laser. That is, the present invention guides a semiconductor laser and a laser beam emitted from the semiconductor laser to an optical system that converges it into a minute spot onto a predetermined storage medium, and uses a light receiving element arranged in a straight line with the diffraction element. By connecting it to a micro-spot focusing beam control optical system, stable signal detection becomes possible, simplifying the optical system and downsizing the device.

第3の発明は、半導体基板′に半導体レーザと複数の受
光素子が形成され、この半導体レーザから放射されたレ
ーザビームが所定の媒体に照射され、かつこの媒体で反
射もしくは回折されたレーザビームが前記の受光素子に
入射され、媒体で反射もしくは回折されたレーザビーム
の強度が検出される事を特徴とする半導体装置である。
In the third invention, a semiconductor laser and a plurality of light receiving elements are formed on a semiconductor substrate, a laser beam emitted from the semiconductor laser is irradiated onto a predetermined medium, and the laser beam reflected or diffracted by the medium is This semiconductor device is characterized in that the intensity of a laser beam that is incident on the light receiving element and reflected or diffracted by a medium is detected.

作   用 レンズフーリエ変換ホログラムの特質については、文献
(「ホログラフィによる漢字メモリ」。
Regarding the characteristics of working lens Fourier transform holograms, please refer to the literature ("Kanji Memory by Holography").

加藤、藤戸、佐藤;画像電子学会 研究会予稿79−0
4−1 (1979,−+1 、)(4)5peakl
erCduction in holography−
”、M、Kat。
Kato, Fujito, Sato; Proceedings of the Institute of Image Electronics Engineers of Japan 79-0
4-1 (1979,-+1,) (4) 5peakl
erCduction in holography-
”, M, Kat.

etal;アプライド オプティクス(Appl、Op
t、)。
etal; Applied Optics (Appl, Op
t,).

14(1975)1093) 等に詳しく報告、解析さ
れているように、一般画像の記録再生光学系に適用され
た実績(「光学式漢字編集処理システム」佐藤他;電子
通信学会研究会資料、 EC78−53(1978)4
7)を有するが、第1の発明では、ビーム制御用手段と
して実用上支障ない限シ、再生光学系光軸近傍波面につ
いてフーリエ変換が成立すればよく、ホログラム素子か
らの波面再生に用いるレンズは、コリメートレンズで代
用できるし、あるいは単にホログラム素子を収束球面波
で照射するだけで、その集光面上に所望の再生像を得る
事が可能である。
14 (1975) 1093), etc., it has been applied to optical systems for recording and reproducing general images ("Optical Kanji Editing Processing System" by Sato et al.; Institute of Electronics and Communication Engineers Study Group Materials, EC78). -53 (1978) 4
7) However, in the first invention, as long as there is no practical problem as a beam control means, it is sufficient that Fourier transform is established for the wavefront near the optical axis of the reproducing optical system, and the lens used for reproducing the wavefront from the hologram element is , a collimating lens can be used instead, or simply by irradiating the hologram element with a convergent spherical wave, it is possible to obtain a desired reconstructed image on the condensing surface.

第2の発明はチャーピング構造の回折格子(1次元フレ
ネルゾーンプレート)を光ディスクの信号を含む集光性
の反射光の光路に設置する事により、回折現象に基づき
レーザの発光部かられずかに横方向にずれた2点の近傍
に所定スポットサイズの非点収差をもって集光すると共
に、それぞれの回折方向に最小スポット径を形成する集
光距離が互いに異なシ、また回折方向の直角方向には集
光距離が一定である事を利用するものである。従って、
たとえば完全にフォーカシングがとれた状態で+1次の
回折光が受光素子の前方の所定位置に焦点を結び、また
他方の一1次の回折光が受糧素子の後方の所定位置に焦
点を結ぶ様に設計を行っていれば、フォーカシングがず
れた時に、長円形の集光像の長さが伸縮し、充分に小さ
な受光面を有する受光素子により検出される光量は互い
に逆方向に増減するものである。
The second invention uses a diffraction grating with a chirping structure (one-dimensional Fresnel zone plate) in the optical path of the condensing reflected light that contains the signal from the optical disk. In addition to condensing light with astigmatism of a predetermined spot size in the vicinity of two points shifted in the horizontal direction, the condensing distances that form the minimum spot diameter in each diffraction direction are different from each other, and in the direction perpendicular to the diffraction direction. This takes advantage of the fact that the condensing distance is constant. Therefore,
For example, in a completely focused state, the +1st order diffracted light is focused at a predetermined position in front of the light receiving element, and the other 11th order diffracted light is focused at a predetermined position behind the light receiving element. If the design is designed so that when the focusing shifts, the length of the oval focused image will expand or contract, and the amount of light detected by the light receiving element with a sufficiently small light receiving surface will increase or decrease in opposite directions. be.

第3の発明は、半導体レーザと受光素子を同一基板上に
形成する事によシ、半導体レーザの発光点と受光素子を
近接させて配置させる事によシ、ホログラム回折素子に
よる光の回折角度を小さくし、波長変動による回折光の
集光位置の変動を低減させて、波長変動が生じても正確
な信号の検出が容易となる事に基づくものであり、また
半導体レーザと受光素子の距離はストライプ間の距離で
あるから、フォトリソグラフィーの精度で完全に決定さ
れる事に基づくものである。
The third invention is to improve the diffraction angle of light by the hologram diffraction element by forming the semiconductor laser and the light-receiving element on the same substrate, and by arranging the light-emitting point of the semiconductor laser and the light-receiving element close to each other. This is based on the idea that it is possible to easily detect an accurate signal even when wavelength fluctuations occur by reducing fluctuations in the focusing position of diffracted light due to wavelength fluctuations, and also by reducing the distance between the semiconductor laser and the photodetector. Since is the distance between stripes, it is based on the fact that it is completely determined by the precision of photolithography.

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。Example The details of the present invention will be explained using examples.

第1図は、第1の発明の一実施例による光ピックアップ
装置の概略構成を示す。1は短波長の半導体レーザ(λ
=800nm)、5は集光V”/ズ、7は光ディスク(
光記録媒体)、2は非点収差を発生させるレンズフーリ
エ変換型ホログラム回折素子、611 、612 、6
13 、614は2対の受光素子である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the first invention. 1 is a short wavelength semiconductor laser (λ
= 800 nm), 5 is the condensing V''/s, 7 is the optical disc (
optical recording medium), 2 is a lens Fourier transform type hologram diffraction element that generates astigmatism, 611 , 612 , 6
13 and 614 are two pairs of light receiving elements.

半導体レーザ1から放射されたレーザビームは、集光レ
ンズ6により光記録媒体7に集光される。
A laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is focused onto an optical recording medium 7 by a condenser lens 6 .

記録情報等を含む反射光は再度集光レンズ5を通過し、
回折素子2により二方向に回折され、それぞれ、受光素
子611と612及び613と614の申開部近傍に集
光される。
The reflected light containing recorded information etc. passes through the condensing lens 5 again,
The light is diffracted in two directions by the diffraction element 2 and focused near the openings of the light receiving elements 611 and 612 and 613 and 614, respectively.

また、本実施例においては、半導体レーザ1と受光素子
群は第2図にその概略を示す様に同一基板上に形成され
ており、しかも受光素子もレーザと同様の構成となって
いる。620は電極、621はn型G a A s基板
、622はA l xGa 1−、A sのn型クラッ
ド層、623はAlyGa1−アAS(yくxく1)の
活性層、624はAlxGa1−エA8のp型クラッド
層、θ26はG a A sキャラプ層、261,26
2゜263.264.265はそれぞれ電極であシ、電
極263と620の間に順方向の電流を注入する事によ
υ、中央部の活性層1でレーザ発振する。
Further, in this embodiment, the semiconductor laser 1 and the light receiving element group are formed on the same substrate as schematically shown in FIG. 2, and the light receiving element also has the same structure as the laser. 620 is an electrode, 621 is an n-type GaAs substrate, 622 is an n-type cladding layer of Al - p-type cladding layer of Air A8, θ26 is Ga As cap layer, 261, 26
2°263, 264, and 265 are electrodes, and by injecting a forward current between the electrodes 263 and 620, laser oscillation occurs in the central active layer 1.

また、レーザ1から放射・され、光ディスク表面で反射
されて、レンズ系と回折゛素子により回折及び集光され
て、素子611 、612 、613,614に光が入
射すると、電極620と261,282゜264.26
5間に光電流或は光起電力が発生し、受光素子として働
く。
Also, when the light is emitted from the laser 1, reflected on the surface of the optical disk, diffracted and focused by the lens system and the diffraction element, and enters the elements 611, 612, 613, 614, the electrodes 620, 261, 282゜264.26
A photocurrent or photovoltaic force is generated during the period 5, and it functions as a light receiving element.

上記構成において本発明のOPUとしての動作と特徴は
、ホログラム素子2を製作する光学系を説明することに
より完全に明らかとなる。第3図aが、非点収差波面を
正確に記録・再生できるホログラムとして実現する光学
系の概念図である。
In the above configuration, the operation and characteristics of the OPU of the present invention will become completely clear by explaining the optical system for manufacturing the hologram element 2. FIG. 3a is a conceptual diagram of an optical system realized as a hologram that can accurately record and reproduce an astigmatic wavefront.

波長λ1のコヒーレントな平行ビーム13を集光レンズ
61で絞る光路中に円柱状レンズ10を配置し、互いに
垂直な方向に向いた線状の集束ビーム101.f03お
よびその中間位置にほぼ円形状のビーム102を得る。
A cylindrical lens 10 is disposed in an optical path in which a coherent parallel beam 13 with a wavelength λ1 is condensed by a condensing lens 61, and linear converged beams 101. A substantially circular beam 102 is obtained at f03 and its intermediate position.

いま、ビーム102はXl−Y、座標面上にあるとして
おく。この光学系は、従来、光ピックアップ光学系で非
点収差を発生するために用いられるのと同様のものであ
るが、ここで重要なことは、次にフーリエ変換レンズ6
゜(焦点距離!1 )を介して、前記円形状ビーム10
2のフーリエ変換波面をレンズ6oの後側フーリエ変換
面(ξ−η座標で表示)にとり呂して、収差を含まない
別の平面波と重ね合わせることによって、いわゆるレン
ズフーリエ変換型のホログラム素子313を作成する。
Assume now that the beam 102 is on the Xl-Y coordinate plane. This optical system is similar to that conventionally used to generate astigmatism in optical pickup optical systems, but what is important here is that the Fourier transform lens 6
(focal length !1) through the circular beam 10
A so-called lens Fourier transform type hologram element 313 is created by attaching the Fourier transform wavefront of No. 2 to the rear Fourier transform surface (indicated by ξ-η coordinates) of the lens 6o and superimposing it with another plane wave that does not contain aberrations. create.

上記の参照波は、フーリエ変換レンズ50の前側焦点面
の所定位置16から発散する無収差の球面波を用いて容
易に得られることは衆知の技術である。ここで参照波は
、平行ビーム13と互いに可干渉な平行ビーム14をレ
ンズ15で収束して容易に得られる。参照波は、レンズ
50を通さず直接平面波をホログラム面へ導びいても勿
論よい。
It is a well-known technique that the above reference wave can be easily obtained using an aberration-free spherical wave that diverges from a predetermined position 16 on the front focal plane of the Fourier transform lens 50. Here, the reference wave is easily obtained by converging the parallel beam 13 and the parallel beam 14, which are mutually coherent, with the lens 15. Of course, the reference wave may be a plane wave directly guided to the hologram surface without passing through the lens 50.

さて、このようにして記録されたホログラム素子313
を、第3図すに示すような光学系に配置して波長λ2の
平行ビームで照射すると、フーリエ変換レンズ5(焦点
距離f)の後側焦点面(x2−Y2座標で表示)には、
非点収差を含む波面の再生像1021と、その共役像1
o22がx2−Y2座座標点に関して互いに対称の位置
関係で再生され、各スポット像の前、後方向には水平も
しくは垂直方向の線状パターン1011.1031およ
び1012.1032が得られている。共役波面同志で
あるので一方は垂直方向の線状像1031がレンズ5に
近い位置にあり、他方は水平方向の像1o12が並んで
現われる。
Now, the hologram element 313 recorded in this way
When is placed in an optical system as shown in Figure 3 and irradiated with a parallel beam of wavelength λ2, on the back focal plane (indicated by x2-Y2 coordinates) of the Fourier transform lens 5 (focal length f),
Reconstructed image 1021 of a wavefront including astigmatism and its conjugate image 1
o22 are reproduced in a mutually symmetrical positional relationship with respect to the x2-Y2 coordinate point, and horizontal or vertical linear patterns 1011.1031 and 1012.1032 are obtained in the front and rear directions of each spot image. Since they are conjugate wavefronts, the linear image 1031 in the vertical direction is located close to the lens 5 on one side, and the horizontal images 1o12 appear side by side on the other side.

第4図は、第1図で示した光学系の動作原理を、焦点制
御用光電変換素子611.612,613゜614上に
生じるビームL1.L2の形状の面から説明している。
FIG. 4 illustrates the principle of operation of the optical system shown in FIG. 1 by explaining the principle of operation of the optical system shown in FIG. This is explained from the perspective of the shape of L2.

すなわち、いま第4図aで、集光レンズ5によって絞ら
れたビームが、光ディスクのピット面7oから前後に微
小距離Δfだけ離れている(焦点合わせ誤差を生じてい
る)とき、ホログラム素子2を通って回折されたビーム
1o21及び1022は、フォトディテクタ上で同図す
That is, in FIG. 4a, when the beam focused by the condensing lens 5 is separated from the pit surface 7o of the optical disk by a minute distance Δf in the front and rear directions (causing a focusing error), the hologram element 2 is The beams 1o21 and 1022, which are diffracted through them, are shown on the photodetector.

Cもしくはdのような形状となる。ただし、本実施例で
はフォトディテクタの受光面ばx2上に配置されている
。同図Cば、丁度焦点が合ったときの様子を示している
。焦点制御信号εは、フォトディテクタの各セクタ61
1〜614に対応する信号出力成分を各々S1.S2.
S3.S4として、御が実行可能である。
It will have a shape like C or d. However, in this embodiment, it is arranged on the light receiving surface x2 of the photodetector. Part C of the figure shows the situation when the image is brought into focus. The focus control signal ε is applied to each sector 61 of the photodetector.
The signal output components corresponding to numbers 1 to 614 are respectively S1. S2.
S3. As S4, the command can be executed.

トラッキング信号Iは、サーボの安定性を考慮すると、
ファーフィールドパターンを利用して別のフォトディテ
クタから検出する方法が、より望ましい。
Considering the stability of the servo, the tracking signal I is
A method of detecting from another photodetector using a far field pattern is more desirable.

なお以上の説明で、非点収差は円筒状レンズによるもの
を利用したが、別の光学系、たとえば、収束球面波の光
軸に平行平板を斜けて挿入するとか、あるいは適当な別
の非球面素子を用いてもよい。
In the above explanation, astigmatism was solved using a cylindrical lens, but another optical system, for example, inserting a parallel plate obliquely into the optical axis of the convergent spherical wave, or using another appropriate aberration. A spherical element may also be used.

以上では、ビーム制御用波面として、非点収差を含む方
式について、レンズフーリエ変換ホログラムの記録光学
系と情報ピックアップ光学系の波面再生光学系を中心に
説明してきたが、本発明は、これらの原理に立つ装置に
限定されるものではなく、もっと一般のピックアップ従
来光学系を一枚のホログラム素子に代替することも可能
である。
In the above, the method that includes astigmatism as a beam control wavefront has been mainly explained with reference to the recording optical system of the lens Fourier transform hologram and the wavefront reproducing optical system of the information pickup optical system.The present invention is based on these principles. The present invention is not limited to a device that stands on a bench, and it is also possible to replace the conventional optical system of a more general pickup with a single hologram element.

すなわち、上記ビーム制御光学系以外に、従来開発され
ている各種の光学系、あるいは更に目的によシ適合する
ビーム制御光学系をあらかじめレンズフーリエ変換ホロ
グラム素子として波面記録しておくことが可能である。
That is, in addition to the beam control optical system described above, it is possible to record the wavefront of various conventionally developed optical systems or a beam control optical system that is more suitable for the purpose as a lens Fourier transform hologram element in advance. .

−度記録された素子の格子状パターンは、複製が容易な
金型に転写し、さらに樹脂あるいは硝子材料を用いたレ
プリカ製作により大量の均一な素子を安価に得ることが
でき、光情報ピックアップ装置の設計・製作上多大の効
果を有するものである。複製されるパターンがフーリエ
変換型であるので、金型をイオンビーム加工等によって
ブレーズ化することが可能であり、フレネルゾーンプレ
ートのグレーズ化技術(温合、窪田、西田;第18回微
小光学研究会講演論文; vo13(1985)P、3
3)に比べてレプリカ素子の回折効率を容易にブレーズ
化させうる。
- The lattice pattern of the recorded elements can be transferred to a mold that can be easily reproduced, and a large number of uniform elements can be obtained at low cost by manufacturing replicas using resin or glass materials. This has a great effect on the design and production of. Since the replicated pattern is of the Fourier transform type, it is possible to blaze the mold by ion beam processing, etc., and the Fresnel zone plate glazing technology (Natsuai, Kubota, Nishida; 18th Micro-Optics Research Conference lecture paper; vo13 (1985) P, 3
Compared to 3), the diffraction efficiency of the replica element can be easily blazed.

すなわちほぼ平行な格子状パターンからなるホログラム
全面に斜方よりビーム照斜を施すことができる。
That is, it is possible to obliquely illuminate the entire surface of the hologram consisting of a substantially parallel grid pattern.

第2の発明の詳細を実施例を用いて説明する。The details of the second invention will be explained using examples.

第5図は、第2の発明の一実施例によシ光ピックアップ
装置の概略構成を示す。1は短波長の半導体レーザ(λ
=800nm)、5は集光レンズ、7は光記録媒体、2
はチャーピング構造、即ち空間周期が連続的に変化した
構造の回折格子、615゜616は受光素子である。
FIG. 5 shows a schematic configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the second invention. 1 is a short wavelength semiconductor laser (λ
= 800 nm), 5 is a condensing lens, 7 is an optical recording medium, 2
615 and 616 are a diffraction grating having a chirping structure, that is, a structure in which the spatial period changes continuously, and a light receiving element.

半導体レーザ1から放射されたレーザビームは集光レン
ズ5によシ光記録媒体γに集光される。
A laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is focused by a condensing lens 5 onto an optical recording medium γ.

記録情報等を含む反射光は再度集光レンズ5を通過し、
回折格子2によυ2方向に回折され、それぞれ受光素子
615と616の近傍に集光される。
The reflected light containing recorded information etc. passes through the condensing lens 5 again,
The light is diffracted by the diffraction grating 2 in the υ2 direction and focused near the light receiving elements 615 and 616, respectively.

また本実施例においては、半導体レーザ1と受光素子は
第6図にその概略断面図を示す様に同一基板上に形成さ
れており、しかも受光素子もレーザと同様の構成となっ
ている。620は電極、621はn型G a A s基
板、622はAdxGal−!Asのn型クラッド層、
623はA l y G a 1−y A s(y<x
<1)の活性層、624はAlxGa1−エASのp型
クラッド層、625はp型のG a A sキヤツプ層
、266.263.267はそれぞれ電極であシ、26
3と620の間に順方向の電流を注入する事によシ、中
央部の活性層1でレーザ発振する。また1から放射され
、光ディスク表面で反射されて、レンズ系と回折素子に
より、回折及び集光されて615,616に光が入射す
ると、電極820と266.26γ間に光電流或は光起
電力が発生し、受光素子として働く。Sは半導体レーザ
と受光素子の距離を示す。
Further, in this embodiment, the semiconductor laser 1 and the light receiving element are formed on the same substrate as shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 6, and the light receiving element also has the same structure as the laser. 620 is an electrode, 621 is an n-type GaAs substrate, and 622 is AdxGal-! As n-type cladding layer,
623 is A ly G a 1-y As (y<x
<1) active layer, 624 is a p-type cladding layer of AlxGa1-Air AS, 625 is a p-type GaAs cap layer, 266, 263, 267 are electrodes, 26
By injecting a forward current between 3 and 620, the active layer 1 in the center oscillates as a laser. When light is emitted from 1, reflected on the surface of the optical disk, diffracted and focused by the lens system and diffraction element, and incident on 615 and 616, a photocurrent or photovoltaic force is generated between the electrode 820 and 266.26γ. is generated and acts as a light receiving element. S indicates the distance between the semiconductor laser and the light receiving element.

上記構成において本発明のOPUとしての動作を第7図
を用いて説明する。すなわち、いま第4図aで、集光レ
ンズ5によって絞られたビームが、光ディスクのピント
面Toから前後に微小距離Δfだけ離れている(焦点合
わせ誤差を生じている)とき、回折素子2を通って回折
されたビーム1o21及び1o22は、フォトディテク
タ上で第7図aもしくはCのような形状となる。同図す
は、丁度焦点が合ったときの様子を示している。焦点制
御信号εは、7オトテイテクタの各セクタθ15と61
6に対応する信号出力成分を各々S1.S2として、 ε=S1−32  、            (1)
〉 によって与えられ、ε=Oの条件に従って焦点側く 御が実行可能である。
The operation of the OPU of the present invention in the above configuration will be explained using FIG. That is, in FIG. 4a, when the beam focused by the condenser lens 5 is separated from the focal plane To of the optical disk by a minute distance Δf in the front and back (causing a focusing error), the diffraction element 2 is The diffracted beams 1o21 and 1o22 have a shape on the photodetector as shown in FIG. 7a or c. The figure shows what happens when the image is brought into focus. The focus control signal ε is applied to each sector θ15 and 61 of the 7-point detector.
The signal output components corresponding to S1. As S2, ε=S1-32, (1)
> , and focal side control is possible according to the condition ε=O.

第8図は、本発明の第二の実施例に用いた半導体レーザ
及び受光素子の概略断面図と信号検出の原理について示
す。本実施例の光学系は第5図に示す光学系と同一であ
る。前記の実施例との大きな差は、第8図に示す様に、
三本のストライプ構造の受光素子が2対存在する事であ
り、各セクタ614.61j、616,817,618
,619に対応する信号出力成分をSl、S2.S3.
S4.S5゜S としてフォーカシング信号をεF、 
 )ラッキング信号をεT、記録信号をεRとするとε
F=(S2+s4+36)−(S5+S、+S3)又は
S2−86εT=(S1+84)−(S3+86)εR
=(S1+S2+S3+S4+S6+S6)によって与
えられ、εFミ0の条件に従って焦点制御が実行可能で
あり、またεTミoの条件に従ってトラッキング制御が
実行可能である。なお以上の実施例においては、光源か
ら発した光ビームから回折素子を往復する光路を形成し
、合焦点時には光スポットが発光素子の゛発光面に必ず
集光する。したがって受光素子の位置調整は極めて容易
であり、あらかじめ設計された配置で回折素子を固定す
れば、受光素子上所定位置に正しく受光することが可能
である。また半導体レーザ光源波長の変動に関しては、
第2,3図の素子間隔Sを数百ミクロンとしてその影響
を充分廻避できる。
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser and a light receiving element used in the second embodiment of the present invention, and the principle of signal detection. The optical system of this embodiment is the same as the optical system shown in FIG. The major difference from the above embodiment is as shown in Fig. 8.
There are two pairs of light receiving elements with a three stripe structure, and each sector 614, 61j, 616, 817, 618
, 619 as Sl, S2 . S3.
S4. As S5゜S, the focusing signal is εF,
) If the racking signal is εT and the recording signal is εR, then ε
F=(S2+s4+36)-(S5+S,+S3) or S2-86εT=(S1+84)-(S3+86)εR
= (S1+S2+S3+S4+S6+S6), focus control can be executed according to the condition of εFmi0, and tracking control can be executed according to the condition of εTmio. In the embodiments described above, an optical path is formed in which the light beam emitted from the light source travels back and forth through the diffraction element, and a light spot is always focused on the light-emitting surface of the light-emitting element when the light beam is focused. Therefore, it is extremely easy to adjust the position of the light-receiving element, and by fixing the diffraction element in a pre-designed arrangement, it is possible to correctly receive light at a predetermined position on the light-receiving element. Regarding the fluctuation of the semiconductor laser light source wavelength,
This effect can be sufficiently avoided by setting the element spacing S in FIGS. 2 and 3 to several hundred microns.

本発明における回折格子や半導体レーザ、受光素子は容
易に作成することができ、光情報ピックアップ装置の設
計・製作上多大の効果を有するものである。
The diffraction grating, semiconductor laser, and light receiving element of the present invention can be easily produced and have great effects in designing and manufacturing optical information pickup devices.

本発明の実施例としては、光ディスク光学系のビーム制
御系を中心に述べたが、記録・再生両機能を備えた光学
系、さらに光磁気記憶・再生方式における光情報ピック
アップ装置としても適用できることは勿論である。
Although the embodiments of the present invention have been mainly described as beam control systems for optical disk optical systems, it is also possible to apply the present invention to optical systems with both recording and reproducing functions, as well as optical information pickup devices in magneto-optical storage and reproducing systems. Of course.

第3の発明の詳細を実施例を用いて説明する。Details of the third invention will be explained using examples.

第9図は、光ピックアップに適した本発明の実施例の半
導体装置の機造概略図を示す。半導体レーザ1と受光素
子615 、616が、同一の基板上に形成され、しか
も受光素子もレーザと同様の構成となっている。本実施
例では、n型のG a A s基板621に、n型のA
 l x Ga 1−x Asり7ラド層822、ノン
ドープのAlyGa1−アAs(y(x(1)活性層6
23、p型のA l x G a 1−x A sり?
7ド層624、p型のG a A sキャップ層626
がエピタキシャル成長され、その上に電極が真空蒸差で
形成される。そして、電極、キャップ層、クラッド層の
一部をエツチングで除去する事により、266.267
.263のストライプ形状の電極部の下に3本のストラ
イブのレーザ構造もしくは受光素子構造が形成される。
FIG. 9 shows a schematic diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention suitable for an optical pickup. The semiconductor laser 1 and the light receiving elements 615 and 616 are formed on the same substrate, and the light receiving element also has the same structure as the laser. In this embodiment, an n-type A substrate 621 is provided with an n-type A
l x Ga 1-x As layer 822, undoped AlyGa 1-As (y(x(1) active layer 6
23. p-type Al x Ga 1-x Asri?
7d layer 624, p-type GaAs cap layer 626
is epitaxially grown, and an electrode is formed thereon by vacuum vapor deposition. Then, by removing part of the electrode, cap layer, and cladding layer by etching, 266.267
.. A three-stripe laser structure or light-receiving element structure is formed under the 263 striped electrode portions.

また620は共通の電極である。電極262と620の
間に順方向の電流を注入する事によシ、中央部の活性層
1でレーザ発振する。また1から放射された光は、光記
憶媒体等で反射され、ホログラム素子で二方向に回折さ
れ、611,812の活性層部に入射すると、電極62
0と261.263間に光電流或は光起電力が発生し、
受光素子として働く。Sは半導体レーザと受光素子の距
離を示す。
Further, 620 is a common electrode. By injecting a forward current between the electrodes 262 and 620, laser oscillation occurs in the central active layer 1. Further, the light emitted from 1 is reflected by an optical storage medium etc., diffracted in two directions by the hologram element, and when it enters the active layer portions 611 and 812, the light emitted from the electrode 62
A photocurrent or photovoltaic force is generated between 0 and 261.263,
Works as a light receiving element. S indicates the distance between the semiconductor laser and the light receiving element.

本発明の半導体装置を応用′した光ピックアップ装置の
概略構成を第10図に示す。13は本発明の半導体装置
で、その中で1は半導体レーザ(λ〜780nm) 、
611.612は受光素子を示している。また、6は集
光レンズ、了は光記録媒体、2は1次元の7レネルゾー
ンプレート状の回折素子(ホログラム素子)である。
FIG. 10 shows a schematic configuration of an optical pickup device to which the semiconductor device of the present invention is applied. 13 is a semiconductor device of the present invention, among which 1 is a semiconductor laser (λ ~ 780 nm);
611 and 612 indicate light receiving elements. Further, 6 is a condensing lens, 2 is an optical recording medium, and 2 is a one-dimensional 7-Resnel zone plate-shaped diffraction element (hologram element).

半導体レーザ1から放射されたレーザビームは、集光レ
ンズ5によシ光記録媒体7に集光され反射される。記録
情報信号や、フォーカシング及びトラッキング信号を含
む反射光は再度集光レンズ5を通過し、回折格子2によ
り二方向に回折され、それぞれ受光素子612と612
の近傍に集光され、信号が検出される。上記構成におけ
る光検出原理は第2の発明と全く同じである。
A laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is focused by a condensing lens 5 onto an optical recording medium 7 and reflected. The reflected light including the recording information signal and focusing and tracking signals passes through the condenser lens 5 again, is diffracted in two directions by the diffraction grating 2, and is transmitted to light receiving elements 612 and 612, respectively.
The light is focused near the , and the signal is detected. The light detection principle in the above configuration is exactly the same as in the second invention.

本発明における半導体装置は容易に作製する事ができ、
光ピックアップ装置の設計・製作上多大の効果を有する
ものである。
The semiconductor device according to the present invention can be easily manufactured,
This has great effects in designing and manufacturing optical pickup devices.

第11図は、本発明の第2の実施例の半導体装置の概略
である。光検出の原理は第二の発明と全く同じである。
FIG. 11 schematically shows a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The principle of photodetection is exactly the same as the second invention.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、第1の本発明は直線状
に配置された受光素子とレンズフーリエ変換ホログラム
素子を他の光学素子と組合わせて使用しておシ小型の光
ピックアップ装置が実現できる。また(11)ホログラ
ムには非点収差波面、あるいはナイフェツジからの回折
波面等を記録するが、(1)ホログラム作成波長λ と
異なる波長λ2で波面再生しても、ホログラム自体は収
差を発生せず、 (2)  フーリエ逆変換レンズを使用して、焦点制御
、トラッキング制御用のビームをホログラム回折光から
有効に分割利用することが可能である。
Effects of the Invention As is clear from the above description, the first invention provides a compact optical pickup using a linearly arranged light receiving element and a lens Fourier transform hologram element in combination with other optical elements. The device can be realized. In addition, (11) a hologram records an astigmatic wavefront or a diffracted wavefront from a knife, but (1) even if the wavefront is reproduced at a wavelength λ2 different from the hologram creation wavelength λ, the hologram itself will not generate aberrations. (2) Using an inverse Fourier transform lens, beams for focus control and tracking control can be effectively divided and used from hologram diffracted light.

(3)  ホログラム素子は、光ディスクと同様、マス
クとなる金型から転写工程を経て、大量のレプリカを容
易に生産することが可能である。
(3) Similar to optical disks, hologram elements can be easily produced in large quantities as replicas through a transfer process from a mold that serves as a mask.

(4)はぼ平行な格子パターンを記録したレンズフーリ
エ変換型ホログラムを用いるので、素子の回折効率を向
上させるために、イオンビーム等によるブレーズ化加工
を全面同時に実行することができ、高性能のマスクホロ
グラム金型を製作しうる。
(4) Since a lens-Fourier transform hologram is used that records a substantially parallel grating pattern, blaze processing using an ion beam or the like can be performed simultaneously on the entire surface in order to improve the diffraction efficiency of the element. A mask hologram mold can be manufactured.

(5)受光素子の傾きによる検出誤差が小さいという特
長もある。
(5) Another feature is that the detection error caused by the tilt of the light receiving element is small.

また第2の本発明は、通常のアレイ化された半導体レー
ザと、チャーピング形状を有する回折格子と集光レンズ
という極めて簡単な構成で、小型の光ピックアップを実
現する事ができる。
Furthermore, the second aspect of the invention can realize a compact optical pickup with an extremely simple configuration of a normal arrayed semiconductor laser, a chirping-shaped diffraction grating, and a condenser lens.

また、回折素子は、光ディスクと同様、マスクとなる金
型から転写工程を経て、大量のレプリカを容易に生産す
る事が可能であり、安価な光ピックアップを実現する事
も可能である。
Furthermore, similar to optical disks, diffraction elements can be easily produced in large quantities through a transfer process from a mold that serves as a mask, and it is also possible to realize an inexpensive optical pickup.

また特に本発明では、レーザ光源と受光素子の位置関係
が7オトリソの精度で実現されるので、これらの位置合
わせの必要はなく、また光軸調整は主に回折格子素子面
内の格子方向角度調整のみで行えるので、量産性にも富
む。さらに従来型の検出系に比べ本発明では光源と受光
素子がモノリシックに一体化されうるので画素子間の距
離は数百ミクロンオーダで設計でき、光源の波長変動に
よる回折格子の回折角度の変動に充分耐えられる。
In particular, in the present invention, since the positional relationship between the laser light source and the light receiving element is realized with an accuracy of 7 otolithography, there is no need for alignment of these, and the optical axis adjustment is mainly performed by adjusting the grating direction angle in the plane of the diffraction grating element. Since it can be done with only adjustments, it is highly suitable for mass production. Furthermore, compared to conventional detection systems, in the present invention, the light source and photodetector can be monolithically integrated, so the distance between the pixel elements can be designed on the order of several hundred microns. It's bearable enough.

たとえば第1図の構成でL = 20 Mll、格子ピ
ッ千BOttm、波長λ=800nmK対する波長差±
20nmのとき受光素子上のスポット移動量は高々±5
μ程度と設計できる。
For example, in the configuration shown in Figure 1, L = 20 Mll, grating pitch 1,000 Bottm, wavelength λ = 800 nmK, and the wavelength difference ±
At 20 nm, the spot movement amount on the photodetector is ±5 at most.
It can be designed to be around μ.

また第3の本発明は通常のアレイ化された半導体レーザ
と同様の構成であり、更にチャーピング形状を有する回
折格子と集光レンズという簡単な構成で小型の光ピック
アップを実現する事ができる。特に本発明では、レーザ
光源と受光素子の位置関係がフォトリソグラフィーの精
度で実現されるので、前記の0PUK応用した場合、こ
れらの位置合わせの必要はなく、また光軸調整は主に回
折素子面内の格子方向角度調整のみで行えるので量産性
にも富む。さらに従来型の検出系に比べ本発明では光源
と受光素子がモノリシックに一体化されているので画素
子間の距離は数百ミクロンオーダーで設計でき、光源の
波長変動による回折格子の回折角度の変動に充分耐えら
れる。たとえば第2図の構成でL = 20 tm 、
格子ピッチ8oμm。
Further, the third aspect of the present invention has a structure similar to that of a normal arrayed semiconductor laser, and furthermore, a compact optical pickup can be realized with a simple structure of a diffraction grating having a chirping shape and a condensing lens. In particular, in the present invention, the positional relationship between the laser light source and the light receiving element is realized with the precision of photolithography, so when the above-mentioned 0PUK is applied, there is no need to align them, and the optical axis adjustment is mainly performed on the diffraction element surface. This can be done by simply adjusting the internal grating direction angle, making it highly suitable for mass production. Furthermore, compared to conventional detection systems, in the present invention, the light source and photodetector are monolithically integrated, so the distance between the pixel elements can be designed on the order of several hundred microns, and the diffraction angle of the diffraction grating changes due to wavelength fluctuations of the light source. can withstand enough. For example, in the configuration shown in Figure 2, L = 20 tm,
Grid pitch 8oμm.

波長800nmに対する波長差±20nmのとき受光素
子上のスポット移動量は高々±5μm程度と設計できる
When the wavelength difference is ±20 nm with respect to a wavelength of 800 nm, the amount of spot movement on the light receiving element can be designed to be approximately ±5 μm at most.

また本発明の実施例としてストライプ構造の半導体レー
ザと同様の構成の受光素子の一体化した半導体装置を示
したが、面発光型の半導体レーザと基板表面に形成され
た受光素子の一体化された半導体装置であっても何らさ
しつかえはない。
In addition, as an example of the present invention, a semiconductor device in which a light receiving element having a structure similar to that of a striped semiconductor laser is integrated has been shown. There is no problem even if it is a semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す光情報ピックアップ装
置の概略構成図、第2図は本発明の実施例におけるレー
ザと受光素子部の斜視図、第3図は非点収差波面の記録
・再生例を説明した本発明の原理図、第4図は非点収差
波面を記録再生する本発明の実施例に関し、光電変換面
に再生されるビームの状態を説明した概念図、第6図は
本発明の他の実施例を示す光情報ピックアップ装置の概
略図、第6図はこの実施例の半導体レーザおよび受光素
子の斜視図、第7図は第2の発明のさらに他の動作を説
明する原理説明図、第8図は本発明の実施例の半導体レ
ーザおよび受光素子の概略図、第9図は本発明の実施例
の半導体装置の概略図、第10図は本発明の半導体装置
を応用した光ピツクアンプ装置の概略図、第11図は本
発明の実施例の半導体装置の概略断面図、第12図は従
来のホログラム素子を用いた光ピックアップ光学系の概
略図、第13図は従来の光ピックアップ光学系の構成例
を示す概略図である。 1・・・・・・半導体レーザ、2・・・・・・ホログラ
ム素子、3・・・・・・偏光ビームスプリッタ兼用回折
素子、4・・・・・・四分の一波長板、5・・・・・・
集光光学系、7・・・・・・光ディスク、8・・・・・
・フォトディテクタ、11・・・・・・フォトディテク
タ、1o・・・・・・円柱レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第4図       rOF!1.l022−  回折
ビーム第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図 6/9
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of an optical information pickup device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view of a laser and a light receiving element section in an embodiment of the invention, and Fig. 3 is a recording of an astigmatic wavefront.・A principle diagram of the present invention explaining an example of reproduction, FIG. 4 is a conceptual diagram explaining the state of a beam reproduced on a photoelectric conversion surface regarding an embodiment of the present invention that records and reproduces an astigmatic wavefront, and FIG. 6 6 is a schematic diagram of an optical information pickup device showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view of a semiconductor laser and a light receiving element of this embodiment, and FIG. 7 explains still another operation of the second invention. 8 is a schematic diagram of a semiconductor laser and a light receiving element according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is a schematic diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 12 is a schematic diagram of an optical pickup optical system using a conventional hologram element, and FIG. 13 is a schematic diagram of a conventional optical pickup device. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical pickup optical system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor laser, 2... Hologram element, 3... Diffraction element that also serves as a polarizing beam splitter, 4... Quarter wavelength plate, 5...・・・・・・
Condensing optical system, 7... Optical disk, 8...
・Photodetector, 11...Photodetector, 1o...Cylindrical lens. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 4 rOF! 1. l022- Diffraction beam Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 6/9

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザと、この半導体レーザから放射され
たレーザビームを所定の光記憶媒体上に微小スポット状
で収束する光学系と、前記微小スポットのフォーカシン
グ及びトラッキング制御手段として所定波面をレンズフ
ーリエ変換型ホログラムに記録した回折素子と、直線状
に配列された二分割の二対の受光素子を具備した事を特
徴とする光ピックアップ装置。
(1) A semiconductor laser, an optical system that focuses the laser beam emitted from the semiconductor laser onto a predetermined optical storage medium in the form of a minute spot, and a lens Fourier transform of a predetermined wavefront as means for controlling the focusing and tracking of the minute spot. An optical pickup device comprising a diffraction element recorded in a type hologram and two pairs of two-part light receiving elements arranged linearly.
(2)回折格子が光ディスク表面で反射した光ビームを
2方向に回折させ、かつ非点収差を発生させるホログラ
ム素子である事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光ピックアップ装置。
(2) The optical pickup device according to claim 1, wherein the diffraction grating is a hologram element that diffracts the light beam reflected on the surface of the optical disk in two directions and generates astigmatism.
(3)半導体レーザと、この半導体レーザから放射され
たレーザビームを所定の光記憶媒体上に微小スポット状
で収束する光学系と、前記レーザと光学系間に配置され
る1次元のフレネルゾーンプレート状の回折格子もしく
は連続的に空間周期の変化する回折素子と、前記半導体
レーザの発光部を通る直線上に配置された二つ以上の受
光素子を具備した事を特徴とする光ピックアップ装置。
(3) A semiconductor laser, an optical system that focuses the laser beam emitted from the semiconductor laser onto a predetermined optical storage medium in the form of a minute spot, and a one-dimensional Fresnel zone plate placed between the laser and the optical system. An optical pickup device comprising a diffraction grating or a diffraction element whose spatial period changes continuously, and two or more light receiving elements arranged on a straight line passing through the light emitting part of the semiconductor laser.
(4)受光素子の光検出面が、半導体レーザの形成され
た半導体基板の端面に形成されている事を特徴とする特
許請求の範囲第1項又は第3項記載の光ピックアップ装
置。
(4) The optical pickup device according to claim 1 or 3, wherein the light detection surface of the light receiving element is formed on an end surface of a semiconductor substrate on which a semiconductor laser is formed.
(5)半導体レーザがストライプ型の半導体レーザであ
り、前記受光素子がこの半導体レーザと平行に配列され
た同様の構成のストライプ構造である事を特徴とする特
許請求の範囲第1項又は第3項に記載の光ピックアップ
装置。
(5) Claim 1 or 3, characterized in that the semiconductor laser is a stripe type semiconductor laser, and the light receiving element has a stripe structure arranged parallel to the semiconductor laser and having a similar configuration. The optical pickup device described in .
(6)半導体基板に半導体レーザと複数の受光素子が形
成され、この半導体レーザから放射されたレーザビーム
が所定の媒体に照射され、かつこの媒体で反射もしくは
回折されたレーザビームの強度が、前記受光素子で検出
される事を特徴とする半導体装置。
(6) A semiconductor laser and a plurality of light receiving elements are formed on a semiconductor substrate, a laser beam emitted from this semiconductor laser is irradiated onto a predetermined medium, and the intensity of the laser beam reflected or diffracted by this medium is A semiconductor device characterized by being detected by a light receiving element.
(7)受光素子の光検出面が、前記半導体基板の端面に
形成されている事を特徴とする特許請求の範囲第6項記
載の半導体装置。
(7) The semiconductor device according to claim 6, wherein a light detection surface of the light receiving element is formed on an end surface of the semiconductor substrate.
(8)半導体レーザがストライプ構造の半導体レーザで
あり、前記受光素子がこの半導体レーザと平行に配列さ
れた同様の構成のストライプ構造である事を特徴とする
特許請求の範囲第6項記載の半導体装置。
(8) The semiconductor laser according to claim 6, wherein the semiconductor laser is a semiconductor laser with a stripe structure, and the light receiving element has a stripe structure with a similar structure arranged in parallel to the semiconductor laser. Device.
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US5233444A (en) * 1989-07-25 1993-08-03 Olympus Optical Co., Ltd. Focus error detecting apparatus
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