JPH02101640A - Optical head device - Google Patents

Optical head device

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Publication number
JPH02101640A
JPH02101640A JP25398488A JP25398488A JPH02101640A JP H02101640 A JPH02101640 A JP H02101640A JP 25398488 A JP25398488 A JP 25398488A JP 25398488 A JP25398488 A JP 25398488A JP H02101640 A JPH02101640 A JP H02101640A
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JP
Japan
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light
lens
grating
photodetector
reflected
Prior art date
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Pending
Application number
JP25398488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuzo Ono
小野 雄三
Yasuo Kimura
靖夫 木村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form an optical head device small in size and with high performance by polarizing and separating incident light to 1st-order diffracted light and 0th-order diffracted light of polarization intersecting orthogonally with each other, and obtaining the read signal of an optical disk setting them as difference signals with respective output strength. CONSTITUTION:The emitting light 2 of a light source 1 is converted to collimate light 4 by a collimating lens 3, and transmits a beam splitter 5, and is reflected on a total reflection prism 6, then, its optical path is bent by 90 deg., and converged on the plane 8 of the optical disk by a convergence lens 7. The reflected light is returned on a reverse path, and reflected on the splitter 5. Then, the polarizing plane of the reflected light is rotated by around 45 deg. at a 1/2-wave plate 22, and after that, the S-polarization of the light is diffracted mainly by a transmissive grating lens 23 with wavelength/grating pitch of around 1.6, and made incident on a sexenary photodetector 31. Here, the read signal can be obtained by taking the difference between a sum signal in which the signals of two outside elements 29 and 30 are added on the sum signals of four center elements 25-28 of the detector 31 and the output signal of a photodetector 24 for detecting 0th-order light.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) この発明は、光ディスクやディスク装置の記録。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention is applicable to recording on optical discs and disc devices.

再生に用いる光ヘッド装置に関する。The present invention relates to an optical head device used for reproduction.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光デイスク装置に用いられる従来の光ヘッド装置を第9
図に示す。光源である半導体レーザ1の放射光2は、コ
リメーティングレンズ3でコリメート光4に変換され、
ビームスプリッタ5を透過し、全反射プリズム6で全反
射されて光路を90゜折り曲げられ、収束レンズ7で光
デイスク面8に収束される。光デイスク面からの反射光
は、逆の経路でビームスプリッタ5で反射される。反射
された光は172波長板22で偏光方向を90°回転さ
れた後、レンズ9で収束光に変換され、偏光ビームスプ
リッタ10で互いに直交な偏光の透過光11と反射光1
2に分割される。透過光11は2分割光検出器13に入
射し、光検出素子14と15の差信号でプッシュプル法
によるトラッキング誤差信号を得る。
The 9th conventional optical head device used in optical disk devices
As shown in the figure. Emitted light 2 from a semiconductor laser 1 as a light source is converted into collimated light 4 by a collimating lens 3,
The light passes through the beam splitter 5, is totally reflected by the total reflection prism 6, bends the optical path by 90 degrees, and is converged onto the optical disk surface 8 by the converging lens 7. The reflected light from the optical disk surface is reflected by the beam splitter 5 on the opposite path. The polarization direction of the reflected light is rotated by 90 degrees by the 172-wave plate 22, and then converted into convergent light by the lens 9. The polarizing beam splitter 10 separates the transmitted light 11 and the reflected light 1 with mutually orthogonal polarization.
It is divided into 2. The transmitted light 11 is incident on a two-split photodetector 13, and a tracking error signal is obtained using a push-pull method using a difference signal between photodetecting elements 14 and 15.

方、反射光12は、円筒レンズ16により非点収差波面
となり、4分割光検出器17により非点収差法によるフ
ォーカス誤差信号を得る。すなわち、光検出素子1B、
 19.20.21の出力電圧を各々V(18)。
On the other hand, the reflected light 12 becomes an astigmatic wavefront by the cylindrical lens 16, and a focus error signal is obtained by the astigmatism method by the 4-split photodetector 17. That is, the photodetector element 1B,
The output voltages of 19, 20, and 21 are respectively V(18).

V(19)、  V(20)、  V(21)とすると
、フォーカス誤差信号はV (18) 十V (20)
 −V (19) −V (21)で得られる。
When V(19), V(20), and V(21), the focus error signal is V(18) 10V(20)
-V (19) -V (21).

読取り信号(RF倍信号は、偏光ビームスプリッタ10
で分割した直交する偏光強度の差信号として得られるの
で、光検出素子14.15の出力電圧を各々V(14)
、  V(15)とすると、RF倍信号V (14)+
 V (15) −V (18) −V (19) −
V (20) −V (21)となる。
The read signal (RF multiplied signal is the polarizing beam splitter 10
Since the signal is obtained as a difference signal between orthogonal polarized light intensities divided by
, V(15), then the RF multiplied signal V(14)+
V (15) -V (18) -V (19) -
V (20) −V (21).

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

上述した従来の光ヘッド装置は、実用化されているもの
でも大きさが40 X 40 X 30mm程度以上あ
り、従って重量も重く光デイスク全体の小型化、軽量化
の障害となっていた。
The above-mentioned conventional optical head devices, even those that have been put into practical use, have a size of approximately 40 x 40 x 30 mm or more, and are therefore heavy, which has been an obstacle to reducing the size and weight of the entire optical disk.

また、トラッキング誤差検出にプッシュプル法を採用し
ているため、トラッキング誤差信号にもとづき収束レン
ズ7をアクチュエータ(図示せず)で光軸に垂直な方向
に動かした場合、収束レンズの光軸と、トラッキング誤
差検出用の2分割光検出器13の分割線にずれが生じ、
光検出素子14と15への入射光iがアンバランスにな
る。この結果、トラッキング誤差信号に直流オフセント
が発生し、トラッキング誤差制御の制御範囲が狭くなる
という欠点を有していた。
In addition, since the push-pull method is adopted for tracking error detection, when the converging lens 7 is moved in a direction perpendicular to the optical axis by an actuator (not shown) based on the tracking error signal, the optical axis of the converging lens A shift occurs in the dividing line of the two-split photodetector 13 for tracking error detection,
The incident light i on the photodetecting elements 14 and 15 becomes unbalanced. As a result, a direct current offset occurs in the tracking error signal, resulting in a disadvantage that the control range of tracking error control becomes narrow.

さらに、上述した従来の光ヘッド装置は光学研磨が必要
な光学部品を多数使用することから、調整が大変でコス
ト高になるという欠点を有していた。
Furthermore, since the above-described conventional optical head device uses a large number of optical parts that require optical polishing, it has the disadvantage that adjustment is difficult and costs are high.

本発明の目的は、上記欠点を解消して小型かつ低価格な
光ヘッド装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide a compact and low-cost optical head device.

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

本発明は、レーザ光をビームスプリ・7タを介して収束
光学系でディスク面に収束して、情報の書込み読出しを
行う光ヘッド装置において、前記ビームスプリッタで前
記収束光学系の光軸外に取り出した前記ディスク面から
の反射光を、特定の偏光を主とする回折光と前記偏光に
直交する偏光を主とする非回折光に分離する異なる特性
の複数の領域から成る格子素子と、 前記回折光と前記非回折光の差から読出し信号を検出す
る検出系と、 前記回折光からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤
差信号を検出する検出系とを備えていることを特徴とし
ている。
The present invention provides an optical head device for writing and reading information by converging a laser beam onto a disk surface by a converging optical system via a beam splitter, in which the beam splitter converges a laser beam onto a disk surface by a converging optical system. a grating element consisting of a plurality of regions with different characteristics that separates the reflected light taken out from the disk surface into diffracted light mainly having a specific polarization and non-diffracted light mainly having a polarized light perpendicular to the polarized light; The present invention is characterized in that it includes a detection system that detects a readout signal from the difference between the diffracted light and the undiffracted light, and a detection system that detects a focus error signal and a tracking error signal from the diffracted light.

〔作用〕[Effect]

本発明の作用原理は次の通りである。本発明の光ヘッド
装置では受光光用光学系を軽量、簡略化するために格子
レンズを用いる。格子レンズには、透過型格子レンズと
反射型格子レンズとがあり、透過型格子レンズは1次回
折光の他に直接透過したO次回折光があり、反射型格子
レンズでは1次回折光の他に直接反射したO次回折光が
ある。
The working principle of the present invention is as follows. In the optical head device of the present invention, a grating lens is used to make the optical system for receiving light light and simple. There are two types of grating lenses: transmissive grating lenses and reflective grating lenses. Transmissive grating lenses have O-order diffracted light that is directly transmitted in addition to the 1st-order diffracted light, and reflective grating lenses have O-order diffracted light that is directly transmitted in addition to the 1st-order diffracted light. There is reflected O-order diffracted light.

本発明ではこの格子レンズの回折効率の偏光依存性を利
用して、格子レンズを偏光ビームスプリッタ(PBS)
として機能させ、入射する光を互いに直交する偏光の1
次回折光とO次回折光に偏光分離し、各々の出力強度の
差信号として光ディスクの読取り信号を得るようにして
いる。すなわち、差動読取り方式をとっている。格子レ
ンズにこのようなPBS機能を持たせるために、本発明
では次に述べるように、透過型では波長λに対して比較
的格子ピッチdが小さく溝が深い格子を用いることで、
また反射型では波長λとほぼ等しい格子ピッチdで溝が
深い格子を用いることでこれを実現している。
In the present invention, by utilizing the polarization dependence of the diffraction efficiency of the grating lens, the grating lens can be used as a polarizing beam splitter (PBS).
The incident light is polarized at right angles to each other.
The polarization is separated into the second-order diffracted light and the O-th-order diffracted light, and an optical disk read signal is obtained as a difference signal between the respective output intensities. That is, a differential reading method is used. In order to provide the grating lens with such a PBS function, in the present invention, as described below, in the transmission type, by using a grating with a relatively small grating pitch d and deep grooves with respect to the wavelength λ,
In the reflective type, this is achieved by using a grating with deep grooves and a grating pitch d that is approximately equal to the wavelength λ.

第2図は、透過型回折格子の回折効率のλ/d依存性を
示したもので、格子溝の深さhが、h/d=2.0の正
弦波状断面格子の場合である。λ/a 2t、eではP
偏光の回折効率はほとんどOになり、S偏光の回折効率
はほぼ100%になる。この特性により、PBSとして
機能させられる。
FIG. 2 shows the dependence of the diffraction efficiency on λ/d of a transmission type diffraction grating, in the case of a sinusoidal cross-sectional grating where the grating groove depth h is h/d=2.0. λ/a 2t, e is P
The diffraction efficiency of polarized light becomes almost O, and the diffraction efficiency of S-polarized light becomes almost 100%. This property allows it to function as a PBS.

第3図は、反射型回折格子の回折効率の溝深さ(h)依
存性を示したもので、格子ピッチdがd−λの矩形断面
格子の場合である。h/λ〜0.9では、P偏光の回折
効率はほとんどOになり、S偏光の回折効率はほぼ10
0%になる。この特性により、反射型格子でも上述の透
過型回折格子同様、PBSとして機能させられる。
FIG. 3 shows the dependence of the diffraction efficiency on the groove depth (h) of a reflection type diffraction grating, in the case of a rectangular cross-sectional grating with a grating pitch d of d-λ. At h/λ~0.9, the diffraction efficiency of P-polarized light is almost O, and the diffraction efficiency of S-polarized light is almost 10.
It becomes 0%. Due to this characteristic, the reflection type grating can also function as a PBS like the above-mentioned transmission type diffraction grating.

さらに本発明では、1次回折光でフォーカス誤差信号を
取り出すために、格子レンズを特性の異なる2領域に分
割することにより、その境界線を従来の光ヘッド装置に
おけるナイフェツジと等価な作用をさせている。
Furthermore, in the present invention, in order to extract the focus error signal using the first-order diffracted light, the grating lens is divided into two regions with different characteristics, and the boundary line between the two regions is made to function equivalent to the knife in the conventional optical head device. .

また、トラッキング誤差信号を取り出すためにコリメー
ティングレンズの光軸と格子レンズが交わる点を中心と
してわずかに離れた異なる格子方向を有する2つの領域
を格子レンズに形成しておくことにより、この2つの領
域からの回折光強度を比較することでプッシュプル法の
原理によりトラッキング誤差信号を得ている。
In addition, in order to extract the tracking error signal, two regions with different grating directions slightly separated from each other are formed in the grating lens around the point where the optical axis of the collimating lens intersects with the grating lens. By comparing the diffracted light intensities from the two regions, a tracking error signal is obtained using the push-pull principle.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の基本構成を示す斜視図で
ある。本実施例の光ヘッド装置は、第9図に示した従来
の光ヘッド装置において、偏光ビームスプリッタ10を
第2図に示したλ/d〜1.6の透過型格子レンズ23
に、2分割光検出器13を0次光用光検出器24に、円
筒レンズ16及び4分割光検出器17を6分割光検出器
31で置き換えたものであり、その他の構成は第9図の
ものと同一である。
FIG. 1 is a perspective view showing the basic configuration of an embodiment of the present invention. In the optical head device of this embodiment, in the conventional optical head device shown in FIG.
9, the two-split photodetector 13 is replaced with a zero-order photodetector 24, and the cylindrical lens 16 and four-split photodetector 17 are replaced with a six-split photodetector 31. The other configuration is shown in FIG. It is the same as that of .

したがって、第9図と同一の要素には同一の番号を付し
て示している。
Therefore, the same elements as in FIG. 9 are designated with the same numbers.

以上の構成の光ヘッド装置において、光源1の放射光2
は、コリメーティングレンズ3でコリメート光4に変換
され、ビームスプリッタ5を透過し、全反射プリズム6
で全反射されて光路を90゜折り曲げられ、収束レンズ
7で光デイスク面8に収束される。光デイスク面からの
反射光は、逆の経路でもどり、ビームスプリッタ5で反
射される。
In the optical head device having the above configuration, the emitted light 2 of the light source 1 is
is converted into collimated light 4 by a collimating lens 3, transmitted through a beam splitter 5, and then reflected by a total reflection prism 6.
The light is totally reflected by the light beam, the optical path is bent by 90 degrees, and the light is focused onto the optical disk surface 8 by the converging lens 7. The reflected light from the optical disk surface returns along the opposite path and is reflected by the beam splitter 5.

反射された光は、172波長板22で偏光面を約45゜
回転された後、第2図に示したλ/d〜1.6の透過型
格子レンズ23により主にS偏光が回折され、6分割光
検出器31に入射する。主にP偏光である0次回折光は
、0次光用光検出器24に入射する。
After the polarization plane of the reflected light is rotated by about 45 degrees by the 172 wavelength plate 22, mainly S-polarized light is diffracted by the transmission grating lens 23 of λ/d~1.6 shown in FIG. The light enters the 6-divided photodetector 31. The 0th-order diffracted light, which is mainly P-polarized light, enters the 0th-order photodetector 24 .

6分割光検出器31の中心の4素子25.26.27.
28の和信号に外側の2素子29.30の信号を加えた
和信号と、0次光用光検出器24の出力信号との差動を
とることで、読取り信号が得られる。
Four elements 25, 26, 27 at the center of the 6-split photodetector 31.
A read signal is obtained by calculating the difference between the sum signal obtained by adding the signals of the two outer elements 29 and 28 to the output signal of the zero-order light photodetector 24.

第4図は、第1図の透過型格子レンズ23と6分割光検
出器31と0次光用光検出器24との関係を説明するた
めの部分斜視図である。第4図では、格子レンズ内の分
割領域とトラックとの方向関係を示すために、省略線3
2を介して収束レンズ7と光デイスク面8を同時に示し
である。
FIG. 4 is a partial perspective view for explaining the relationship between the transmission grating lens 23, the six-segment photodetector 31, and the zero-order light photodetector 24 shown in FIG. In FIG. 4, omitted line 3 is used to show the directional relationship between the divided areas in the grating lens and the track.
2, the converging lens 7 and the optical disk surface 8 are shown simultaneously.

格子レンズ23は、4つの格子レンズ領域から成り、収
束レンズ7の光軸と交わる線35を境に焦点距離と回折
方向の異なるA領域格子レンズ(第1の領域)36とB
領域格子レンズ(第2の領域)37に分けられ、さらに
分割線35上には、A領域格子レンズ36及びB領域格
子レンズ37と焦点距離と回折方向の異なるC mJf
域格子レンズ(第3の領域)38、D領域格子レンズ(
第4の領域)39がそれぞれ形成されている。なお第4
図では格子のピッチは配置をわかりやすくするために実
際より大きく書いである。
The grating lens 23 consists of four grating lens regions, an A region grating lens (first region) 36 and a B region having different focal lengths and diffraction directions with respect to a line 35 intersecting the optical axis of the converging lens 7.
It is further divided into a region grating lens (second region) 37, and furthermore, on the dividing line 35, a region A grating lens 36 and a region B grating lens 37 have different focal lengths and diffraction directions.
area grating lens (third area) 38, D area grating lens (
A fourth region) 39 is formed respectively. Furthermore, the fourth
In the figure, the grid pitch is drawn larger than it actually is to make the arrangement easier to understand.

A領域格子レンズ36は、O次回折光48の収束点から
発散する球面波と6分割光検出器310分割線上の点4
0から発散する球面波との干渉縞に相当する格子パター
ンを持っている。
The A-region grating lens 36 connects the spherical wave diverging from the convergence point of the O-order diffracted light 48 to the point 4 on the dividing line of the 6-divided photodetector 310.
It has a grating pattern that corresponds to interference fringes with a spherical wave that diverges from zero.

B領域格子レンズ37は、0次回折光48の収束点から
発散する球面波と6分割光検出器31の分割線上の点4
1から発散する球面波との干渉縞に相当する格子パター
ンを持っている。
The B area grating lens 37 connects the spherical wave diverging from the convergence point of the 0th order diffracted light 48 to the point 4 on the division line of the 6-split photodetector 31.
It has a lattice pattern corresponding to interference fringes with a spherical wave that diverges from 1.

CeM域格子レンズ38は、0次回折光48の収束点か
ら発散する球面波と、6分割光検出器31の光検出素子
30上の点42から発散する球面波との干渉縞に相当す
るパターンを持っている。
The CeM region grating lens 38 forms a pattern corresponding to interference fringes between a spherical wave diverging from the convergence point of the 0th-order diffracted light 48 and a spherical wave diverging from a point 42 on the photodetecting element 30 of the 6-split photodetector 31. have.

D領域格子レンズ39は、0次回折光48の収束点から
発散する球面波と、6分割光検出器31の光検出素子2
9上の点43から発散する球面波との干渉縞に相当する
パターンを持っている。
The D area grating lens 39 detects the spherical wave diverging from the convergence point of the 0th order diffracted light 48 and the photodetecting element 2 of the 6-split photodetector 31.
9 has a pattern corresponding to interference fringes with a spherical wave diverging from point 43 on point 9.

このような構成の透過型格子レンズ23は、表面凹凸型
の素子であるので、フォトリソグラフィの手法で製作さ
れる。
The transmission grating lens 23 having such a configuration is an element with an uneven surface, and is therefore manufactured using a photolithography method.

本実施例は、以上のような格子レンズ23を用いている
ので、光デイスク面8から反射して格子レンズ23に入
射する光は回折光46.47.33.34として、6分
割光検出器31上の点40.41.42.43に各々収
束到達する。また、回折を受けなかったO次回折光48
は、0次光用光検出器24に収束到達する。
In this embodiment, since the grating lens 23 as described above is used, the light reflected from the optical disk surface 8 and incident on the grating lens 23 is detected as diffracted light 46, 47, 33, and 34 by the 6-split photodetector. Convergence is reached at points 40, 41, 42, and 43 on 31, respectively. In addition, the O-order diffracted light 48 that did not undergo diffraction
converges and reaches the photodetector 24 for zero-order light.

RF倍信号、6分割光検出器31の各素子の和信号と光
検出器24との差信号として得られる。
The RF multiplied signal is obtained as a difference signal between the sum signal of each element of the 6-split photodetector 31 and the photodetector 24.

第5図は、6分割光検出2S31上の回折光の状態を説
明するための図である。第5図(a)は光ディスク面8
上に光ビームが収束している合焦状態を示す図で、A領
域格子レンズ36からの回折光46及びB領域格子レン
ズ37からの回折光47は6分割光検出器31の第1分
割線44上に、第2分割4145をはさんで各々収束す
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the state of diffracted light on the 6-split light detection 2S31. FIG. 5(a) shows the optical disc surface 8.
The figure shows a focused state in which the light beam is converged on the top, and the diffracted light 46 from the A-area grating lens 36 and the diffracted light 47 from the B-area grating lens 37 are at the first dividing line of the six-divided photodetector 31. 44 with the second division 4145 in between.

第5図(b)は光デイスク面8が変位して収束レンズ7
から遠ざかったデフォーカス状態の回折光を示す図であ
る。回折光46.47は6分割光検出器31の光検出素
子27及び光検出素子25にそれぞれ入射し、光検出素
子28及び光検出素子26には入射しない。
FIG. 5(b) shows that the optical disk surface 8 is displaced and the converging lens 7
It is a figure which shows the diffracted light of the defocused state which moved away from. The diffracted lights 46 and 47 enter the photodetecting element 27 and the photodetecting element 25 of the 6-split photodetector 31, respectively, but do not enter the photodetecting element 28 and the photodetecting element 26.

第5図(C)は光デイスク面8が変位して収束レンズ7
に近づいたデフォーカス状態の回折光を示す図である。
FIG. 5(C) shows that the optical disk surface 8 is displaced and the converging lens 7
FIG. 3 is a diagram showing diffracted light in a defocused state approaching .

回折光46.47は6分割光検出器31上の光検出素子
28と光検出素子26にそれぞれ入射し、光検出素子2
7と光ネ★出素子25には入射しない。
The diffracted lights 46 and 47 enter the photodetecting element 28 and the photodetecting element 26 on the 6-split photodetector 31, and
7 and the light does not enter the light output element 25.

したがって、6分割光検出器31の中央の4光検出素子
28.25.27.26(7)出力をV(28)、  
V(25)。
Therefore, the output of the four photodetecting elements 28, 25, 27, 26 (7) at the center of the 6-divided photodetector 31 is V(28),
V (25).

V(27)、 V(26)とすれば、フォーカス誤差信
号は、V C2B) + V C26) −V (25
) −V (27)から得られる。
If V(27) and V(26), the focus error signal is V C2B) + V C26) −V (25
) −V (27).

一方、トラッキング誤差信号の検出は、光ディスク面8
上の絞り込みスポットがトラックの中心からずれると、
もどり光の強度分布がアンバランスになることを利用す
る。格子レンズ23のC領域格子レンズ38の中心とI
IJf域格子レンズ39の中心を結ぶ線が収束レンズ7
の光軸と格子レンズ23が交わる点を含み、かつ、ディ
スクのトラッキング誤差方向と平行になるようにしてお
く。トラッキング誤差が発生するとC領域格子レンズ3
8に入射する光量とD領域格子レンズ39に入射する光
量に差が生じる。この光量差は、2つの光検出器29゜
30の出力差として検出することができ、この信号の正
負により、トラッキング誤差方向も検知することができ
る。
On the other hand, the detection of the tracking error signal is performed on the optical disc surface 8.
If the top aperture spot shifts from the center of the track,
It takes advantage of the fact that the intensity distribution of the returning light is unbalanced. C region of the grating lens 23 The center of the grating lens 38 and I
A line connecting the centers of the IJf region grating lens 39 is the convergent lens 7
It includes the point where the optical axis of the grating lens 23 intersects with the grating lens 23, and is parallel to the direction of the tracking error of the disk. When a tracking error occurs, the C area grating lens 3
A difference occurs between the amount of light incident on the D area grating lens 39 and the amount of light incident on the D area grating lens 39. This difference in light amount can be detected as a difference in the outputs of the two photodetectors 29 and 30, and the direction of the tracking error can also be detected depending on the sign of this signal.

回折素子である格子レンズを用いたフォーカス誤差検出
、トラッキング誤差検出では、半導体レーザの波長が変
動すると回折角が変化し、光検出器上の回折光の位置ず
れが生じるため、光源である半導体レーザの発振波長変
動に対する対策が必要であるが、本発明ではこの点に関
して次のような解決策を講じる。まず、6分割光検出器
31上で、第1分割線44に平行な方向及び直交する方
向の2方向に分けて考察する。第1分割線44に平行な
方向の位置変動については、第2分割線45を横切るが
、回折光が光検出器からはずれない限り問題はない。第
1分割線44に直交する方向の位置変動については、6
分割光検出器31の中央の4光検出素子25.26.2
7.28の出力が変化するので注意が必要であるが、本
実施例の格子レンズA+BSJr域は、この方向の空間
周波数をほとんど持たないので、この方向の回折光の位
置変動は無視できる。
In focus error detection and tracking error detection using a grating lens, which is a diffraction element, when the wavelength of the semiconductor laser changes, the diffraction angle changes, causing a positional shift of the diffracted light on the photodetector. It is necessary to take measures against fluctuations in the oscillation wavelength, and the present invention provides the following solution to this problem. First, we will consider two directions on the 6-divided photodetector 31: a direction parallel to the first dividing line 44 and a direction perpendicular to it. Regarding the positional fluctuation in the direction parallel to the first dividing line 44, it crosses the second dividing line 45, but there is no problem as long as the diffracted light does not deviate from the photodetector. Regarding the positional fluctuation in the direction perpendicular to the first dividing line 44, 6
Four light detection elements 25.26.2 in the center of the split photodetector 31
Care must be taken because the output of 7.28 changes, but since the grating lens A+BSJr region of this embodiment has almost no spatial frequency in this direction, the positional fluctuation of the diffracted light in this direction can be ignored.

トラッキング誤差検出方式としてプッシュプル方式を採
用し、誤差修正のために収束レンズを動かす方法では、
誤差検出側の光学系の光軸とレンズ側の光軸にずれが生
じ、トラッキング誤差検出用光検出器への入射光量差が
発生するため誤差信号にオフセントが生じる。この問題
点を解決するために、本発明では次のような対策を講じ
ている。
In the method of adopting a push-pull method as a tracking error detection method and moving a converging lens to correct the error,
A misalignment occurs between the optical axis of the optical system on the error detection side and the optical axis on the lens side, and a difference in the amount of light incident on the tracking error detection photodetector occurs, resulting in an offset in the error signal. In order to solve this problem, the present invention takes the following measures.

C領域、D領域の格子レンズ38.39は、光軸につい
て対称で等しい面積に入射する光を検出するように配置
されている。したがって、誤差検出系光軸に対して収束
レンズ光軸がトラックに垂直方向にずれた場合も、C領
域、D領域の格子レンズ38゜39に入射する光量に変
化はなく、トラッキング誤差オフセットの発生は抑制さ
れる。
The grating lenses 38 and 39 in the C area and the D area are symmetrical about the optical axis and are arranged so as to detect light incident on an equal area. Therefore, even if the optical axis of the converging lens deviates from the optical axis of the error detection system in the direction perpendicular to the track, there is no change in the amount of light incident on the grating lenses 38 and 39 in areas C and D, and a tracking error offset occurs. is suppressed.

本実施例では、6分割光検出器31の第1分割線44は
ディスクトラック方向と垂直であるが、6分割光検出器
31の配置は、格子レンズ23への入射光の光軸を中心
にして、第1図に示した配置から、格子レンズ23の分
割線35と共に任意の角度だけ回転させた配置も可能で
ある。また、トランキング誤差検出用の光検出器29.
30の配置は、C領域格子レンズ38からの回折光34
とD領域格子レンズ39からの回折光33を分離して独
立に検出できれば、任意の位置とすることができる。
In this embodiment, the first dividing line 44 of the 6-split photodetector 31 is perpendicular to the disk track direction, but the 6-split photodetector 31 is arranged around the optical axis of the light incident on the grating lens 23. It is also possible to rotate the grating lens 23 by an arbitrary angle along with the dividing line 35 from the arrangement shown in FIG. Also, a photodetector 29 for trunking error detection.
30, the diffracted light 34 from the C region grating lens 38
If the diffracted light 33 from the D-area grating lens 39 can be separated and detected independently, the position can be set to any desired position.

第6図は、格子レンズの他の構成例を示す図である。こ
の格子レンズ49は、第4図に示す格子レンズ23に対
して格子レンズの境界線35を90°回転したものであ
る。6分割光検出器との関係は第4図の実施例と全く同
じであり、第4図に示すように格子レンズ36.37の
回折光が6分割光検出器上の収束点40.41に収束し
、格子レンズ38.39の回折光が6分割光検出器上の
収束点42.43に収束する動作は第4図の実施例と全
く同じである。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the structure of the grating lens. This grating lens 49 is obtained by rotating the grating lens boundary line 35 by 90 degrees with respect to the grating lens 23 shown in FIG. The relationship with the 6-split photodetector is exactly the same as the embodiment shown in FIG. 4, and as shown in FIG. The operation in which the diffracted light from the grating lenses 38 and 39 converges to convergence points 42 and 43 on the six-split photodetector is exactly the same as in the embodiment shown in FIG.

第7図は、格子レンズのさらに他の構成例を示す図であ
る。この格子レンズ50は2つの境界線52゜53によ
り4つの領域に分割されており、第4図の実施例のA、
B、C,D領域に相当するのが、領域54.55.56
.57である。したがってトラック方向を図に示す51
の矢印方向に設定することで、第4図の実施例と同じ動
作が得られる。
FIG. 7 is a diagram showing still another example of the structure of the grating lens. This grating lens 50 is divided into four areas by two boundary lines 52 and 53, including A, A, and A in the embodiment shown in FIG.
Areas 54, 55, and 56 correspond to areas B, C, and D.
.. It is 57. Therefore, the track direction is shown in the diagram 51
By setting in the direction of the arrow, the same operation as the embodiment shown in FIG. 4 can be obtained.

第8図は、本発明の他の実施例の基本構成を示す斜視図
である。第1図に示した実施例が透過型格子レンズ23
を用いたのに対して、本実施例では反射型格子レンズ5
8を用いた点が異なるだけで他の構成は同じである。反
射型格子レンズ58としては、第3図で説明した平均格
子ピッチd=λ=0.83μmで深さ0.75μmの格
子をフォトリソグラフィの手法で製作し、反射膜として
金を蒸着して用いた。格子レンズとしては、第6図及び
第7図に示した格子レンズの反射型のものも用いること
ができることは言うまでもない。
FIG. 8 is a perspective view showing the basic configuration of another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 1 is a transmission grating lens 23.
In contrast, in this embodiment, a reflective grating lens 5 was used.
The only difference is that 8 is used, and the other configurations are the same. As the reflective grating lens 58, a grating with an average grating pitch d=λ=0.83 μm and a depth of 0.75 μm as explained in FIG. there was. It goes without saying that reflective types of the grating lenses shown in FIGS. 6 and 7 can also be used as the grating lens.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の光ヘッド装置は、受光系部分の光学部品が格子
レンズだけでよく、これまで多数の部品を使っていた光
ヘッド装置の部品を大幅に削減することが可能であり、
これまで光デイスク装置全体の小型化のネックとなって
いた光ヘッドのサイズを縮小することが可能となる。
The optical head device of the present invention requires only a grating lens as the optical component of the light receiving system, and it is possible to significantly reduce the number of parts in the optical head device, which conventionally used a large number of parts.
It becomes possible to reduce the size of the optical head, which has hitherto been a bottleneck in downsizing the entire optical disk device.

また、本発明に用いる格子レンズは表面凹凸型の素子で
あるので、金型を作製すれば熱プレス法、あるいはフォ
トポリマー法等により、レプリカが容易に得られるので
、安価に量産することができる。
Furthermore, since the grating lens used in the present invention is an element with a convex-concave surface, a replica can be easily obtained by a heat press method or a photopolymer method after making a mold, so it can be mass-produced at low cost. .

また、本発明では、トラッキング信号を得るための領域
(C,D領域)を設けているので、収束レンズの移動に
よるトラックオフセットが生じない。
Furthermore, in the present invention, since regions (areas C and D) for obtaining tracking signals are provided, no track offset occurs due to movement of the converging lens.

【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斜視図、第2図は
、透過型格子レンズのλ/dに対する回折効率を示す図
、 第3図は、反射型格子のh/λに対する回折効率を示す
図、 第4図は、第1図の実施例の部分斜視図、第5図は、6
分割光検出器上の回折光の状態を説明するための図、 第6図は、格子レンズの他の構成例を示す図、第7図は
、格子レンズのさらに他の構成例を示す図、 第8図は、本発明の他の実施例を示す斜視図、第9図は
、従来の光ヘッド装置の一例を示す斜視図である。 1・・・・・半導体レーザ 2・・・・・放射ビーム 3 ・ ・ ・ ・ ・ 4 ・ ・ ・ ・ ・ 5 ・ ・ ・ ・ ・ 6 ・ ・ ・ ・ ・ 7 ・ ・ ・ ・ ・ 8 ・ ・ ・ ・ ・ 9 ・ ・ ・ ・ ・ 22・ ・ ・ ・ ・ 23、 36. 37゜ 50、 54. 55゜ 24・ ・ ・ ・ ・ 31・ ・ ・ ・ ・ 33、 34. 46゜ 35、 52. 53・ 4帆41.42゜ 44・ ・ ・ ・ ・ 45・ ・ ・ ・ ・ 48・ ・ ・ ・ ・ 51・ ・ ・ ・ ・ 58・ ・ ・ ・ ・ コリメーティングレンズ コリメートビーム ビームスプリッタ 全反射プリズム 収束レンズ 光デイスク面 レンズ 172波長板 38、39. 49゜ 56、57・・・透過型格子レンズ 0次用光検出器 6分割光検出器 47・・・回折光 ・・・・境界線 43・・・収束点 第1分割線 第2分割線 0次回折光 トラック方向を示す矢印 反射型格子レンズ 第1図 616分τJ光七町七器 第2図 第3図 0.5 、O h/入 惰5図 (b) (C) 第6図 第7図 第8図 第9図
Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the diffraction efficiency of the transmission grating lens versus λ/d, and Fig. 3 is a diagram showing the diffraction efficiency of the reflection grating against h/λ. Diagrams showing diffraction efficiency; FIG. 4 is a partial perspective view of the embodiment shown in FIG. 1; FIG.
A diagram for explaining the state of diffracted light on the split photodetector, FIG. 6 is a diagram showing another example of the configuration of the grating lens, FIG. 7 is a diagram showing still another example of the configuration of the grating lens, FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional optical head device. 1... Semiconductor laser 2... Radiation beam 3... 4... 5... 6... 7...... 8...・ ・ 9 ・ ・ ・ ・ ・ 22・ ・ ・ ・ ・ 23, 36. 37°50, 54. 55゜24・ ・ ・ ・ ・ 31・ ・ ・ ・ ・ 33, 34. 46°35, 52. 53. 4 sail 41.42° 44. . . . . . 45. . . . . 48. . . . 51. . . . . 58. . Lens optical disk surface lens 172 wave plate 38, 39. 49° 56, 57...Transmission type grating lens 0th order photodetector 6-divided photodetector 47...Diffracted light...Boundary line 43...Convergence point 1st dividing line 2nd dividing line 0 Arrow indicating the direction of the next diffracted light track Reflective grating lens Fig. 1 616 minutes Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光をビームスプリッタを介して収束光学系
でディスク面に収束して、情報の書込み読出しを行う光
ヘッド装置において、 前記ビームスプリッタで前記収束光学系の光軸外に取り
出した前記ディスク面からの反射光を、特定の偏光を主
とする回折光と前記偏光に直交する偏光を主とする非回
折光に分離する異なる特性の複数の領域から成る格子素
子と、 前記回折光と前記非回折光の差から読出し信号を検出す
る検出系と、 前記回折光からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤
差信号を検出する検出系とを備えていることを特徴とす
る光ヘッド装置。
(1) In an optical head device that writes and reads information by converging a laser beam onto a disk surface by a converging optical system via a beam splitter, the disk is taken out from the optical axis of the converging optical system by the beam splitter. a grating element consisting of a plurality of regions with different characteristics that separates reflected light from a surface into diffracted light mainly having a specific polarization and non-diffracted light mainly having a polarization perpendicular to the polarized light; An optical head device comprising: a detection system that detects a read signal from a difference in undiffracted light; and a detection system that detects a focus error signal and a tracking error signal from the diffracted light.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57155508A (en) * 1981-02-23 1982-09-25 Xerox Corp Polaroid beam splitter
JPS63228429A (en) * 1987-03-16 1988-09-22 Nec Corp Optical head device

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