JPH0610883B2 - Optical pickup device - Google Patents

Optical pickup device

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JPH0610883B2
JPH0610883B2 JP61150367A JP15036786A JPH0610883B2 JP H0610883 B2 JPH0610883 B2 JP H0610883B2 JP 61150367 A JP61150367 A JP 61150367A JP 15036786 A JP15036786 A JP 15036786A JP H0610883 B2 JPH0610883 B2 JP H0610883B2
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JP
Japan
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recording medium
semiconductor laser
pickup device
light
spot
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豊 山中
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ピックアップ装置に関し、特に、光照射によ
り情報の記録,再生および消去を行う光情報記録装置に
適用される光ピックアップ装置に関する。
The present invention relates to an optical pickup device, and more particularly to an optical pickup device applied to an optical information recording device that records, reproduces, and erases information by light irradiation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の光ピックアップ装置においては、光照射
により情報の記録を行う記録媒体としては、多結晶とア
モルファスとの間の相変化を利用するものがあり、この
媒体材料としては、Te−O−Ge−Sn合金系または
Te−Se−Sn合金系などが用いられている。これら
の材料の特徴は、材料に温度変化を与える場合、急速加
熱,急速冷却を行うとアモルファス化し、比較的ゆっく
りとした加熱,冷却を行うと結晶化することである。こ
の相変化によって、その材料の表面の反射率も変化する
ので、微弱な光を照射することにより相状態を知ること
ができる。この相変化を用いることにより、情報の記
録,再生および消去を行うことが可能である。
Conventionally, in this type of optical pickup device, as a recording medium for recording information by light irradiation, there is a recording medium which utilizes a phase change between polycrystalline and amorphous. As the medium material, Te-O is used. -Ge-Sn alloy system or Te-Se-Sn alloy system is used. A characteristic of these materials is that when a temperature change is applied to the materials, they are made amorphous by rapid heating and rapid cooling, and crystallized by relatively slow heating and cooling. This phase change also changes the reflectance of the surface of the material, so the phase state can be known by irradiating weak light. By using this phase change, it is possible to record, reproduce and erase information.

光ディスク形状において、結晶からアモルファスへ、ア
モルファスカラ結晶へと、双方の相変化を1トラック幅
内にて実現する手段としては、第3図の平面図に示され
るように、光ピックアップ装置から記憶媒体6上に対す
る円形スポット102および長円形スポット103を形成
するものがある。第3図において、記録媒体6が矢印1
01の方向に一定速度で移動しているものとすると、高
いパワーの円形スポット102により記憶媒体6の急
熱,急冷が行われ、比較的低いパワーの長円形スポット
103により記憶媒体6の徐熱,徐冷が行われて、前記
手段が実現される。この円形スポット102により情報
ビットの形成を行い、長円形スポット103により情報
ビットの消去を行えば、1トラック幅ごとに記録および
消去を実現することができる。
As shown in the plan view of FIG. 3, from an optical pickup device to a storage medium, a means for realizing both phase changes from crystal to amorphous and amorphous color crystal within one track width in the shape of an optical disc is shown. 6 to form a circular spot 102 and an oval spot 103 on the upper surface. In FIG. 3, the recording medium 6 is indicated by an arrow 1.
Assuming that the storage medium 6 is moving at a constant speed in the direction 01, the storage medium 6 is rapidly heated and cooled by the high power circular spot 102, and the storage medium 6 is gradually heated by the relatively low power oval spot 103. The slow cooling is performed to realize the above means. If the information bit is formed by the circular spot 102 and the information bit is erased by the oval spot 103, recording and erasing can be realized for each track width.

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

上述した従来の光ピックアップ装置は、第4図に示され
るように、円形スポットと長円形スポットとを形成する
ために、波長の異なる二つの半導体レーザからの出射光
を合波する方法が用いられている。第4図において、半
導体レーザ15からの出射光は、コリメートレンズ17
によりコリメート化され、偏光ビームスプリッタ21に
おいて反射されて、1/4波長板20および集光レンズ
19を介して記録媒体6上に円形スポットとして集光さ
れる。記録媒体6からの反射光は、集光レンズ19,1
/4波長板20,偏光ビームスプリッタ21,1/4波
長板22および波長フィルタ23を介して、検出光学系
25に導かれる。一方、長円形スポットを形成する半導
体レーザ16からの出射光は、コリメートレンズ18お
よびシリンドリカルレンズ24を通過し、偏光ビームス
プリッタ21において反射されて、1/4波長板22を
介して波長フィルタ23に到達する。この波長の光は反
射されて記録媒体6上に集光される。しかしながら、こ
の従来の光ピックアップ装置は、その構成が複雑であり
形状も大型化するとともに、円形スポットおよび長円形
スポットの焦点位置合わせが困難であるという欠点があ
る。
As shown in FIG. 4, the above-mentioned conventional optical pickup device uses a method of combining emitted lights from two semiconductor lasers having different wavelengths in order to form a circular spot and an oval spot. ing. In FIG. 4, the light emitted from the semiconductor laser 15 is the collimating lens 17
Is collimated by the laser beam, is reflected by the polarization beam splitter 21, and is condensed as a circular spot on the recording medium 6 via the quarter-wave plate 20 and the condenser lens 19. The reflected light from the recording medium 6 is collected by the condenser lenses 19 and 1.
It is guided to the detection optical system 25 via the / 4 wavelength plate 20, the polarization beam splitter 21, the ¼ wavelength plate 22 and the wavelength filter 23. On the other hand, the emitted light from the semiconductor laser 16 forming the elliptical spot passes through the collimator lens 18 and the cylindrical lens 24, is reflected by the polarization beam splitter 21, and is passed through the quarter wavelength plate 22 to the wavelength filter 23. To reach. Light of this wavelength is reflected and condensed on the recording medium 6. However, this conventional optical pickup device has the drawbacks that the configuration is complicated and the shape is large, and it is difficult to focus the circular spot and the elliptical spot.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光ピックアップ装置は、半導体レーザの出射光
を微小スポットにして記録媒体に照射し、前記記録媒体
からの光を光検出器に導く光学系を備える光ピックアッ
プ装置において、前記半導体レーザとして、それぞれ独
立に駆動可能な複数の発光点を有し、且つ前記発光点の
内の少くとも一つの発光点の発振軸モードが駆動状態に
よって単一モードとマルチモードとの間において切替え
られる半導体レーザと、前記半導体レーザの発振軸モー
ドを切替えるレーザ駆動回路と、前記半導体レーザと前
記記録媒体との間に、透過型または反射型グレーティン
グ素子の回折光を利用する光路変換素子と、を備えて構
成される。
The optical pickup device of the present invention is an optical pickup device including an optical system that irradiates a recording medium with emitted light of a semiconductor laser as a minute spot and guides light from the recording medium to a photodetector, wherein the semiconductor laser is: A semiconductor laser having a plurality of light emitting points that can be independently driven, and an oscillation axis mode of at least one of the light emitting points among the light emitting points can be switched between a single mode and a multi mode depending on a driving state; A laser drive circuit that switches the oscillation axis mode of the semiconductor laser, and an optical path conversion element that uses the diffracted light of a transmissive or reflective grating element between the semiconductor laser and the recording medium. It

〔作用〕[Action]

第2図において、ピッチがdの透過型のグレーティング
素子3に対して、波長λの光が入射角θにて入射される
場合を考えると、次式が成立する。
In FIG. 2, considering the case where light of wavelength λ is incident on the transmissive grating element 3 having a pitch of d at an incident angle θ, the following equation holds.

d sinθ=λ 入射角の波長が△λ変化すると、出射光のビーム角度は
次式の△θだけ変化する。
d sin θ = λ When the wavelength of the incident angle changes by Δλ, the beam angle of the emitted light changes by Δθ in the following equation.

△θ=sinθ・(△λ/λ) 集光レンズの焦点距離をfとすると、記録媒体上におい
てはf・(△θ)のスポット中心のずれとなる。θ=3
0゜,λ=800nm(ナノ・メートル)、△λ=0.
3nmおよびf=4mm(ミリ・メートル)とすると、f
・(△θ)0.7μm(ミクロン)となる。一方、共
振器長300μmの半導体レーザの軸モード間隔は約
0.3nmであるので、△λの波長変化に対応して、隣
接軸モード間においてスポット位置が0.7μmずれる
ことになる。一つの軸モードによる円形スポット径の大
きさが1μmφ程度であるので、半導体レーザがマルチ
モード発振をしている状態においては、モード数に対応
する長さの長円形スポッとを記録媒体上に形成すること
ができる。すなわち、光ピックアップ装置の光学系中に
透過型のグレーティング素子を使用する場合には、半導
体レーザの発振軸モードをマルチ化することにより、容
易に記録媒体上に長円形スポットが形成される。このこ
とは、透過型のグレーティング素子の代りに反射型のグ
レーティング素子による回折光を用いても、同様の効果
が得られる。また、グレーティング素子としては、単純
格子だけでなく、集光レンズ等の代りに使用されるオフ
アクシス型のゾーンプレートレンズでもよい。光の回折
効率は、格子のブレーズ化などにより十分な回折効率が
実現される。
Δθ = sin θ · (Δλ / λ) When the focal length of the condenser lens is f, the spot center shifts by f · (Δθ) on the recording medium. θ = 3
0 °, λ = 800 nm (nanometers), Δλ = 0.
If 3 nm and f = 4 mm (millimeters), then f
・ (Δθ) becomes 0.7 μm (micron). On the other hand, since the axial mode interval of a semiconductor laser having a cavity length of 300 μm is about 0.3 nm, the spot position is deviated by 0.7 μm between the adjacent axial modes according to the wavelength change of Δλ. Since the size of the circular spot diameter due to one axis mode is about 1 μmφ, when the semiconductor laser is oscillating in multimode, an elliptical spot having a length corresponding to the number of modes is formed on the recording medium. can do. That is, when a transmission type grating element is used in the optical system of the optical pickup device, the elliptical spot is easily formed on the recording medium by making the oscillation axis modes of the semiconductor laser multi. The same effect can be obtained by using diffracted light from a reflective grating element instead of a transmissive grating element. Further, the grating element is not limited to a simple grating, but may be an off-axis type zone plate lens used in place of a condenser lens or the like. As for the diffraction efficiency of light, sufficient diffraction efficiency is realized by blazing the grating.

レーザ光源としては、複数の発光点を独立に駆動するこ
とが可能なアレイ型半導体レーザを用いいて、少くとも
一つの発光点の発振軸モードが、マルチモードと単一モ
ードとの間において切替えられるように設定する。また
前記アレイ型半導体レーザの発振軸モードの切替方式と
しては、直流駆動により単一モードを発振するアレイ型
半導体レーザに、高周波電流を重畳してマルチモード化
する方式、およびアレイ型半導体レーザの電極を共振器
長方向において分割し、それぞれの電極に流す駆動電流
の値を変えることにより、単一モードとマルチモードと
を切替える方式等があげられる。
As the laser light source, an array type semiconductor laser capable of independently driving a plurality of light emitting points is used, and the oscillation axis mode of at least one light emitting point is switched between multimode and single mode. To be set. As a method of switching the oscillation axis mode of the array-type semiconductor laser, a method of superposing a high-frequency current on the array-type semiconductor laser that oscillates a single mode by direct current driving to make it into a multimode, and an electrode of the array-type semiconductor laser There is a method of switching between the single mode and the multi mode by dividing the element in the resonator length direction and changing the value of the drive current flowing through each electrode.

前記アレイ型半導体レーザにおいて、すべての発光点が
直流駆動により単一モードにおいて発振し、高周波電流
の重畳によりマルチモード化されるものとすると、記録
媒体上における円形スポットと長円形スポットの配列は
任意に変えることが可能となり、更に、発光点が三つ以
上ある場合には、記録前後または消去前後におけるディ
スク等の記録媒体の状態チェック等を含む複雑な機能の
実現も可能となる。
In the array type semiconductor laser, assuming that all light emitting points oscillate in a single mode by direct current drive and are made into a multimode by superposition of high frequency currents, the arrangement of circular spots and elliptical spots on the recording medium is arbitrary. In addition, when there are three or more light emitting points, it is possible to realize complicated functions including checking the state of a recording medium such as a disc before and after recording or before and after erasing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明について図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の構成を示す図である。第
1図に示されるように、本実施例は、アレイ型半導体レ
ーザ1と、コリメートレンズ2と、グレーティング素子
3と、ビームスプリッタ4と、集光レンズ5と、収束レ
ンズ7と、ビームスプリッタ8と、トラックエラー検出
器9と、ナイフエッジ10と、フォーカスエラー検出器
11と、直流回路12と、高周波回路13と、切替回路
14と、を備えており、記録媒体6に対応し構成され
る。なお、直流回路12,高周波回路13および切替回
路14は、アレイ型半導体レーザ1の発振軸モードを切
替えるレーザ駆動回路を形成している。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, an array type semiconductor laser 1, a collimating lens 2, a grating element 3, a beam splitter 4, a condenser lens 5, a condenser lens 7, and a beam splitter 8 are used. A track error detector 9, a knife edge 10, a focus error detector 11, a direct current circuit 12, a high frequency circuit 13, and a switching circuit 14, and are configured corresponding to the recording medium 6. . The DC circuit 12, the high frequency circuit 13 and the switching circuit 14 form a laser drive circuit for switching the oscillation axis mode of the array type semiconductor laser 1.

第1図において、アレイ型半導体レーザ1からの出射ビ
ームは、コリメートレンズ2によりコリメートされグレ
ーティング素子3により光路が曲げられて、ビームスプ
リッタ4に送られる。更に、ビームスプリッタ4および
集光レンズ5を介して記録媒体6上にスポットとして収
束される。この場合、発光点が単一モードであれば円形
スポットが形成され、マルチモードであれば長円形スポ
ットが形成される。記録媒体6からの反射光は、ビーム
スプリッタ4および収束レンズ7を経由してビームスプ
リッタ8に入射され、ビームスプリッタ8において分離
されて、一部はトラックエラー検出器9に、一部はナイ
フエッジ10を介してフォーカスエラー検出器11に、
それぞれ入射される。これらの反射光よりスポット位置
エラーが検出される。本実施例の構成においては、グレ
ーティング素子3は楕円ビームを円形化するビーム整形
機能をも兼ね備えている。なお、グレーティング素子3
の配置位置は、ビームスプリッタ4と集光レンズ5との
間に設定されてもよい。
In FIG. 1, the beam emitted from the array type semiconductor laser 1 is collimated by the collimator lens 2, the optical path is bent by the grating element 3, and is sent to the beam splitter 4. Further, it is converged as a spot on the recording medium 6 via the beam splitter 4 and the condenser lens 5. In this case, a circular spot is formed when the light emitting point is in the single mode, and an elliptical spot is formed when the light emitting point is in the multi mode. The reflected light from the recording medium 6 enters the beam splitter 8 via the beam splitter 4 and the converging lens 7 and is separated by the beam splitter 8, part of which is the track error detector 9 and part of which is the knife edge. To the focus error detector 11 via 10,
Each is incident. A spot position error is detected from these reflected lights. In the configuration of this embodiment, the grating element 3 also has a beam shaping function for circularizing the elliptical beam. The grating element 3
The arrangement position of may be set between the beam splitter 4 and the condenser lens 5.

記録および再生の動作を行う場合には、アレイ型半導体
レーザ1における記録・再生動作を行う発光点を、直流
回路12による直流または低周波を介して駆動すること
により、所定の円形スポットが記録媒体6上に形成され
る。また、消去動作を行う場合には、アレイ型半導体レ
ーザにおける消去を行う発光点を、高周波回路13によ
る高周波電流を前記直流または低周波に重畳させて駆動
することにより、所定の長円形スポットが記録媒体6上
に形成される。なお、高周波電流重畳の切分けは、切替
回路14を介して切替制御が行われる。
When recording and reproducing operations are performed, a light emitting point of the array-type semiconductor laser 1 that performs recording and reproducing operations is driven through direct current or low frequency by the direct current circuit 12 to form a predetermined circular spot on the recording medium. 6 is formed. In the case of performing the erasing operation, a light emitting point to be erased in the array type semiconductor laser is driven by superimposing the high frequency current by the high frequency circuit 13 on the direct current or the low frequency to record a predetermined elliptical spot. It is formed on the medium 6. Note that switching control is performed via the switching circuit 14 to separate the high frequency current superposition.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、比較的簡易な構成によ
り、所定の円形スポットおよび長円形スポットを容易に
形成することのできる光ピックアップ装置を提供するこ
とができるという効果がある。
As described above, the present invention has an effect that it is possible to provide an optical pickup device that can easily form a predetermined circular spot and elliptical spot with a relatively simple configuration.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図、第2図は本
発明の作用を説明するための透過型グレーティング素子
の概念図、第3図は記録媒体上のビームスポットを示す
図、第4図は、従来の光ピックアップ装置の構成を示す
図である。 図において、1……アレイ型半導体レーザ、2,17,
18……コリメートレンズ、3……グレーティング素
子、4,8……ビームスプリッタ、5,19……集光レ
ンズ、6……記録媒体、7……収束レンズ、9……トラ
ックエラー検出器、10……ナイフエッジ、11……フ
ォーカスエラー検出器、12……直流回路、13……高
周波回路、14……切替回路、15,16……半導体レ
ーザ、20,22……1/4波長板、21……偏光ビー
ムスプリッタ、23……波長フィルタ、24……シリン
ドリカルレンズ、25……検出光学系。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of a transmission type grating element for explaining the operation of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a beam spot on a recording medium. , FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional optical pickup device. In the figure, 1 ... Array type semiconductor laser, 2, 17,
18 ... Collimating lens, 3 ... Grating element, 4, 8 ... Beam splitter, 5, 19 ... Condensing lens, 6 ... Recording medium, 7 ... Converging lens, 9 ... Track error detector, 10 ...... Knife edge, 11 ...... Focus error detector, 12 ...... DC circuit, 13 ...... High frequency circuit, 14 ...... Switching circuit, 15,16 ...... Semiconductor laser, 20,22 ...... 1/4 wavelength plate, 21 ... Polarizing beam splitter, 23 ... Wavelength filter, 24 ... Cylindrical lens, 25 ... Detection optical system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザの出射光を微小スポットにし
て記録媒体に照射し、前記記録媒体からの光を光検出器
に導く光学系を備える光ピックアップ装置において、前
記半導体レーザとして、それぞれ独立に駆動可能な複数
の発光点を有し、且つ前記発光点の内の少くとも一つの
発光点の発振軸モードが駆動状態によって単一モードと
マルチモードとの間において切替えられる半導体レーザ
と、前記半導体レーザの発振軸モードを切替えるレーザ
駆動回路と、前記半導体レーザと前記記録媒体との間
に、透過型または反射型グレーティング素子の回折光を
利用する光路変換素子と、を備えることを特徴とする光
ピックアップ装置。
1. An optical pickup device comprising an optical system for irradiating a recording medium with emitted light of a semiconductor laser as a minute spot and guiding the light from the recording medium to a photodetector, wherein each of the semiconductor lasers is independently provided. A semiconductor laser having a plurality of drivable light emitting points, wherein an oscillation axis mode of at least one of the light emitting points is switched between a single mode and a multi mode depending on a driving state; A laser drive circuit that switches the oscillation axis mode of a laser, and an optical path conversion element that uses the diffracted light of a transmissive or reflective grating element between the semiconductor laser and the recording medium. Pickup device.
JP61150367A 1986-06-25 1986-06-25 Optical pickup device Expired - Lifetime JPH0610883B2 (en)

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