JPH0675300B2 - Optical head device - Google Patents

Optical head device

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JPH0675300B2
JPH0675300B2 JP63088438A JP8843888A JPH0675300B2 JP H0675300 B2 JPH0675300 B2 JP H0675300B2 JP 63088438 A JP63088438 A JP 63088438A JP 8843888 A JP8843888 A JP 8843888A JP H0675300 B2 JPH0675300 B2 JP H0675300B2
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Japan
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reflected light
grating
light
light beam
optical
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英一 都出
信介 鹿間
雅之 久保田
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は光を用いて情報の記録,再生,消去を行なう
光学式情報処理装置、特にホログラフィック素子を用い
た光学式ヘッド装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical information processing apparatus for recording, reproducing and erasing information by using light, and more particularly to an optical head apparatus using a holographic element. is there.

[従来の技術] ホログラフィックビームスプリッタを搭載した光学式ヘ
ッド装置としては、例えば特回昭56-57013号に示されて
いるように公知である。従来の光学式ヘッド装置を第11
図乃至第13図を用いて説明する。図において、1は光源
である半導体レーザ、2は上記半導体レーザ1からの出
射光束、8は上記出射光束2を集光位置が異なる3つの
光束に分離する3光束発生手段である回折格子、3は上
記出射光束2を情報記憶媒体である光ディスク4上に集
光する集光手段である集光レンズであり、上記光ディス
ク4は同心上に情報を記憶したトラック9を有する。5
はビームスプリッタ手段であるホログラフィックビーム
スプリッタであり、このホログラフィックビームスプリ
ッタ5は1次回折光である反射光束6aに非点収差を与え
るため格子周期が開口内で徐々に異なる縞形状を有し、
上記光ディスク4からの拡散反射された反射光束6を上
記出射光束2と分離し非点収差の反射光束6aとする。7
は上記反射光束6aを受光する光検知器である。この光検
知器7は第12図(b)に示すように、内部が各光素子7a
〜7dに4分割されメイン反射光束6tを検知するメイン検
知部7tと、このメイン検知部7tの両側に接地された光素
子7e,7fと、上記各光素子7a〜7fの出力信号に基づいて
各演算を行なう演算素子18,19とからなる。
[Prior Art] An optical head device equipped with a holographic beam splitter is known as disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 56-57013. 11th conventional optical head device
This will be described with reference to FIGS. In the figure, 1 is a semiconductor laser which is a light source, 2 is a light flux emitted from the semiconductor laser 1, 8 is a diffraction grating which is a three-flux generating means for separating the emitted light flux 2 into three light fluxes having different focusing positions, and 3 Is a condensing lens which is a condensing means for condensing the emitted light beam 2 on an optical disc 4 which is an information storage medium, and the optical disc 4 has a track 9 concentrically storing information. 5
Is a holographic beam splitter which is a beam splitter means. This holographic beam splitter 5 has a fringe shape in which the grating period is gradually different in the aperture because it imparts astigmatism to the reflected light beam 6a which is the first-order diffracted light.
The reflected light beam 6 diffused and reflected from the optical disk 4 is separated from the outgoing light beam 2 to form an astigmatic reflected light beam 6a. 7
Is a photodetector that receives the reflected light beam 6a. As shown in FIG. 12 (b), this photodetector 7 has an internal optical element 7a.
Based on the output signals of the main detector 7t which is divided into 4 to 7d and detects the main reflected light beam 6t, the optical elements 7e and 7f which are grounded on both sides of the main detector 7t, and the optical elements 7a to 7f. It is composed of arithmetic elements 18 and 19 for performing each arithmetic operation.

上記構成において、半導体レーザ1を出射した出射光束
2は、回折格子8により3つの出射光束2に分離され
る。次に上記出射光束2はホログラフィックビームスプ
リッタ5を透過するが、0次回折光のみが集光レンズ3
により3つの略無収差の集光スポット10a,10e,10fとし
て光ディスク4上のトラック9に照射される。そして光
ディスク4から拡散反射された反射光束6は再び集光レ
ンズ3を介してホログラフィックビームスプリッタ5に
入射し、進行方向を変えられる。1次回折された光ディ
スク4からの反射光束6a、すなわちホログラフィックビ
ームスプリッタ5により進行方向が角度θ屈折した反射
光束6aは、半導体レーザ1から距離δ離れた位置に置か
れた光検知器7で受光される。このとき反射光束6aは3
つの反射光束6t,6e,6fからなり、反射光束6aはメイン光
検知部7tに、反射光束6eは光素子7eに、反射光束7fは光
素子7fに受光される。上記メイン光検知部7tの各光素子
7a〜7dにより反射光束6tを検知して信号を出力し、演算
素子18a〜18cが上記出力に基づいて[7a+7b+7c+7d]
の演算を行ない再生信号17を得て、トラック9の情報を
読取ることができる。
In the above structure, the outgoing light flux 2 emitted from the semiconductor laser 1 is separated into three outgoing light fluxes 2 by the diffraction grating 8. Next, the emitted light beam 2 passes through the holographic beam splitter 5, but only the 0th-order diffracted light beam is collected by the condenser lens 3
As a result, the tracks 9 on the optical disc 4 are irradiated with three substantially aberration-free focused spots 10a, 10e, 10f. Then, the reflected light beam 6 diffused and reflected from the optical disk 4 again enters the holographic beam splitter 5 via the condenser lens 3, and its traveling direction can be changed. The first-order diffracted reflected light beam 6a from the optical disc 4, that is, the reflected light beam 6a whose traveling direction is refracted by an angle θ by the holographic beam splitter 5, is detected by a photodetector 7 placed at a distance δ from the semiconductor laser 1. Received light. At this time, the reflected luminous flux 6a is 3
The reflected light flux 6a is received by the main light detecting portion 7t, the reflected light flux 6e is received by the optical element 7e, and the reflected light flux 7f is received by the optical element 7f. Each optical element of the main light detection unit 7t
The reflected light flux 6t is detected by 7a to 7d and a signal is output, and the arithmetic elements 18a to 18c are based on the above output [7a + 7b + 7c + 7d].
Then, the reproduction signal 17 is obtained to read the information of the track 9.

しかし、上記光ディスク4は、通常において光ディスク
4の駆動装置の回転中心と当該光ディスク4の中心とが
取付け誤差等により一致していない。そのため回転によ
りトラックズレを生じる。上記トラックズレ検知を行な
う方法はツインスポット法があり、例えば特公昭53-131
23号に記載されているとおり公知である。以下、ツイン
スポット法によるトラックズレ検知の方法を説明する。
第12図(a)は光ディスク4上でのトラック9と集光ス
ポット10の理想的な位置関係を示す。情報の読出は集光
スポット10aで行なうためにトラック9の上に正しく照
射されなければならないので、集光スポット10a,10e,10
fを結ぶ線は、トラック9と少し傾くように配置されて
いる。上記集光スポット10e,10fは拡散反射してそれぞ
れ反射光束6e,6fになり、集光レンズ3およびホログラ
フィクビームスプリッタ5を介して光素子7e,7fに受光
される。この光素子7e,7fの出力(集光スポット10e,10f
の反射強度差)を演算素子19aによって差動出力を得、
トラックズレに比例した出力、すなわちトラッキングエ
ラー信号11が得られる。このトラッキングエラー信号11
を、集光レンズ3をトラック9と直角な方向に移動させ
る図示しないトラッキングアクチュエータに印加すれば
集光スポット10aを絶えずトラック9の中心に集光させ
ることができる。
However, in the optical disc 4, the center of rotation of the drive unit for the optical disc 4 and the center of the optical disc 4 do not normally coincide with each other due to a mounting error or the like. Therefore, the track shift occurs due to the rotation. There is a twin spot method as a method of detecting the track deviation, for example, Japanese Patent Publication No. 53-131.
It is known as described in No. 23. Hereinafter, a method for detecting a track shift by the twin spot method will be described.
FIG. 12A shows an ideal positional relationship between the track 9 and the focused spot 10 on the optical disc 4. Since the reading of information must be performed correctly on the track 9 in order to perform reading at the focused spot 10a, the focused spots 10a, 10e, 10
The line connecting f is arranged so as to be slightly inclined with respect to the track 9. The focused spots 10e and 10f are diffused and reflected to become reflected light beams 6e and 6f, respectively, which are received by the optical elements 7e and 7f via the focusing lens 3 and the holographic beam splitter 5. Output of these optical elements 7e, 7f (focus spots 10e, 10f
Difference of the reflection intensity of) is obtained by the arithmetic element 19a,
An output proportional to the track shift, that is, the tracking error signal 11 is obtained. This tracking error signal 11
Is applied to a tracking actuator (not shown) that moves the condensing lens 3 in a direction perpendicular to the track 9, so that the condensing spot 10a can be constantly focused on the center of the track 9.

また、光ディスク4の面は、通常平坦ではなく、回転に
より面振れを生じ、焦点ズレが発生する。この焦点ズレ
検知方法としては、光ディスク4からの反射光束6に非
点収差をあたえ、光束の形状変化から焦点ズレを検知す
る方法(非点収差法)があり、例えば特公昭53-39123号
に記載されているとおり公知である。以下、焦点ズレの
検知方法を説明する。上記ホログラフィックビームスプ
リッタ5は反射光束6に非点収差を与える。このとき光
検知器7のメイン光検知器7tの検知領域で反射光束6tが
光ディスク4における集光レンズ3の焦点位置のズレよ
り円から遠近により楕円方向が90°異なるように変化す
る。すなわち第13図(b)に示す基準状態から、焦点位
置より光ディスク4が近づくときには第13図(a)のよ
うに、遠ざかるときには第13図(c)のように変化す
る。この反射光束6tの変化を光素子7a〜7dにより検知す
る。上記光素子7a〜7dはそれぞれの受光量に応じた出力
を出力し、演算素子18a,18b、19bによって[(7a+7c)
−(7b+7d)]の演算を行ない、この比較出力、すなわ
ちフォーカシングエラー信号12を得る。このフォーカシ
ングエラー信号12を、集光レンズ3を光軸方向に移動さ
せる図示しないフォーカシングアクチュエータに印加さ
せて作動させれば、光ディスク4上の集光スポット10の
焦点ズレを補正することができる。
In addition, the surface of the optical disk 4 is not usually flat, and surface wobbling occurs due to rotation, and defocusing occurs. As this defocus detection method, there is a method (astigmatism method) in which astigmatism is given to the reflected light beam 6 from the optical disk 4 and the defocus is detected from the change in the shape of the light beam, for example, Japanese Patent Publication No. 53-39123. It is known as described. Hereinafter, a method of detecting a focus shift will be described. The holographic beam splitter 5 gives astigmatism to the reflected light beam 6. At this time, in the detection area of the main photodetector 7t of the photodetector 7, the reflected light beam 6t changes such that the elliptical direction differs by 90 ° from the circle to the perspective due to the shift of the focal position of the condenser lens 3 on the optical disc 4. That is, from the reference state shown in FIG. 13 (b), when the optical disk 4 approaches from the focus position, it changes as shown in FIG. 13 (a), and when it moves away from it, it changes as shown in FIG. 13 (c). The change of the reflected light beam 6t is detected by the optical elements 7a to 7d. The optical elements 7a to 7d output an output according to the amount of received light, and the operation elements 18a, 18b, and 19b output [(7a + 7c)
-(7b + 7d)] is performed to obtain this comparison output, that is, the focusing error signal 12. If this focusing error signal 12 is applied to a focusing actuator (not shown) that moves the condenser lens 3 in the optical axis direction to operate it, it is possible to correct the defocus of the focused spot 10 on the optical disc 4.

以上のように従来の光学式ヘッド装置は、ホログラフィ
ックビームスプリッタ5を有し、ビームスプリッタ機能
とフォーカスズレ検知用の非点収差発生機能を1つの部
品で実現できるので構成が簡単である。また、回折格子
8を有し、ツインスポット法を用いているので安定なト
ラッキングズレの補正を行なえる。
As described above, the conventional optical head device has the holographic beam splitter 5, and the beam splitter function and the astigmatism generating function for detecting the focus shift can be realized by one component, so that the configuration is simple. Further, since the diffraction grating 8 is provided and the twin spot method is used, stable tracking deviation can be corrected.

[発明が解決しようとする課題] 従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されている
ので、ツインスポット法を用いるためには回折格子8を
半導体レーザ1とホログラフィックビームスプリッタ5
との間に配置して、反射光束6aを回折格子8に遮られな
いように、反射光束6aの進行方向を大きく変える必要が
ある。上記角度θの回折各を持つためには、ホログラフ
ィックビームスプリッタ5の格子周期をP,半導体レーザ
1の波長をλとすると、 P≒λ/θ で与えられる格子周期が必要となる。例えばθ=0.7rad
(約40°),λ=0.78μmとするとP=1.1μmと非常
に小さい格子周期となり、ホログラフィックビームスプ
リッタ5の作製が困難であり、また、半導体レーザ1と
光検知器7との間の距離δも大きくなり、光学式ヘッド
装置が大きくなるなどの問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional optical head device is configured as described above, in order to use the twin spot method, the diffraction grating 8 is provided with the semiconductor laser 1 and the holographic beam splitter 5.
It is necessary to dispose the light beam 6a and the reflection light beam 6a so that the traveling direction of the reflected light beam 6a is largely changed so that the reflected light beam 6a is not blocked by the diffraction grating 8. In order to have each diffraction of the angle θ, where P is the grating period of the holographic beam splitter 5 and λ is the wavelength of the semiconductor laser 1, a grating period given by P≈λ / θ is required. For example, θ = 0.7rad
(About 40 °) and λ = 0.78 μm, the grating period becomes P = 1.1 μm, which is very small, and it is difficult to fabricate the holographic beam splitter 5, and the semiconductor laser 1 and the photodetector 7 have a small gap. There has been a problem that the distance δ also becomes large and the optical head device becomes large.

上記問題点は反射光束6aが回折格子8を避けて光検知器
7に到達させるために生じる。そこで第14図に示すよう
に、反射光束6aが再び回折格子8を透過したあと光検知
器7に到達する光学式ヘッド装置が考えられる。この光
学式ヘッド装置は、ホログラフィックビームスプリッタ
5の回折角θを小さくできるので作製が容易となり、ま
た距離δも小さくなるために、装置が小型になる。しか
し、回折格子8を反射光束6aが透過することにより次の
問題点がある。
The above problem occurs because the reflected light beam 6a reaches the photodetector 7 while avoiding the diffraction grating 8. Therefore, as shown in FIG. 14, an optical head device in which the reflected light beam 6a reaches the photodetector 7 after passing through the diffraction grating 8 again can be considered. This optical head device can be easily manufactured because the diffraction angle θ of the holographic beam splitter 5 can be made small, and the distance δ can be made small, so that the device can be made compact. However, since the reflected light beam 6a is transmitted through the diffraction grating 8, there are the following problems.

上記回折格子8は半導体レーザからの出射光束2を3つ
の光束に分離する。この3つの光束が光ディスク4から
拡散反射され、ホログラフィックビームスプリッタ5に
て回折された反射光束6a(6t,6e,6f)は再び回折格子8
を透過する。このとき反射光束6t,6e,6fはそれぞれ3つ
の光束に分離され、合計9本の光束が光検知器7に検知
される。この光束をそれぞれ6tα,6eα,6fα(α:回折
次数−1,0,+1)で表わし、上記光検知器7に照射する
反射光束6aの状態を第15図に示す。まず、メイン光検知
器7tには本来の反射光束6t以外に2つの反射光束6e+1,6
f-1を受光してしまう。この不要な反射光束6e+1,6f-1
集光スポット10aとは異なる光ディスク4上のトラック
9の情報を読取っているため本来の信号にとってノイズ
となり、この結果再生信号17の性能は劣化する。つぎに
トラッキングエラー信号11は光素子7eと光素子7fとの差
動出力で得るが、光ディスク4が面振れ等で傾くと、2
つの光素子7e,7fのバランスが崩れて、トラッキングエ
ラー信号11にオフセットを与える問題がある。すなわち
光素子7eでは2つの反射光束6e0,6t-1が重なり合ってい
る。それぞれの光束が半導体レーザから光ディスク4で
反射され光素子7eに到達するまでの光路長はほぼ等しい
ため光素子7e上で干渉を起こし、出力は2つの反射光束
6e0,6t-1の強度の和にならない。さらに光ディスク4が
傾くと光路長の差が微小変化し、干渉状態が変化するの
で、検知出力も変化して、この結果トラッキングエラー
信号11が不安定に変化してしまう。
The diffraction grating 8 separates the luminous flux 2 emitted from the semiconductor laser into three luminous fluxes. These three light beams are diffusely reflected from the optical disk 4, and the reflected light beams 6a (6t, 6e, 6f) diffracted by the holographic beam splitter 5 are again reflected by the diffraction grating 8
Through. At this time, the reflected light beams 6t, 6e, 6f are each divided into three light beams, and a total of nine light beams are detected by the photodetector 7. This luminous flux is represented by 6tα, 6eα, 6fα (α: diffraction order-1,0 , + 1 ), and the state of the reflected luminous flux 6a with which the photodetector 7 is irradiated is shown in FIG. First, the main photodetector 7t includes two reflected light beams 6e + 1,6 in addition to the original reflected light beam 6t.
Receives f -1 . Since the unnecessary reflected light beams 6e +1 and 6f -1 read the information of the track 9 on the optical disc 4 different from the focused spot 10a, they become noise for the original signal, and as a result, the performance of the reproduction signal 17 deteriorates. . Next, the tracking error signal 11 is obtained by the differential output between the optical element 7e and the optical element 7f, but if the optical disk 4 tilts due to surface wobbling or the like, 2
There is a problem that the two optical elements 7e and 7f are out of balance and the tracking error signal 11 is offset. That is, in the optical element 7e, the two reflected light beams 6e 0 and 6t -1 are overlapped. Since the respective light fluxes from the semiconductor laser are reflected by the optical disk 4 and reach the optical element 7e, the optical path lengths are substantially equal to each other, which causes interference on the optical element 7e, and the output is two reflected light fluxes.
The sum of the intensities of 6e 0 and 6t -1 cannot be obtained. Further, when the optical disc 4 is tilted, the difference in the optical path length is slightly changed and the interference state is changed, so that the detection output is also changed, and as a result, the tracking error signal 11 is unstablely changed.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビームスプリッタ手段の回折角θが小さくて
済み、回折格子を2回透過することによる信号の劣化や
不安定を防止し、かつ装置の構成を簡略化して小型にで
きる光学式ヘッド装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the diffraction angle θ of the beam splitter means can be small, and the deterioration and instability of the signal due to the transmission through the diffraction grating twice can be prevented, Moreover, it is an object of the present invention to obtain an optical head device that can be simplified in size and compact in structure.

[課題を解決するための手段] この発明に係る光学式ヘッド装置は、光源からの出射光
束を少なくとも集光位置が異なる3つの光束に分離する
3光発生手段と、記憶情報媒体からの反射光束を上記出
射光束と分離するビームスプリッタ手段とを1つのホロ
グラフィック素子から構成し、当該ホログラフィック素
子は同一平面に上記3光発生手段である格子領域と、上
記ビームスプリッタ手段である格子領域とからなる複数
の格子領域を有し、各格子領域は少なくとも回折方向ま
たは回折角度が異なるようにしたものである。
[Means for Solving the Problem] An optical head device according to the present invention includes three light generating means for separating a luminous flux emitted from a light source into at least three luminous fluxes having different converging positions, and a reflected luminous flux from a storage information medium. Is formed from one holographic element, and the holographic element is composed of a grating area which is the three light generating means and a grating area which is the beam splitter means on the same plane. A plurality of grating regions are formed, and each grating region has at least a different diffraction direction or angle.

[作用] この発明における光学式ヘッド装置は、同一平面に3光
発生手段である格子領域とビームスプリッタ手段である
格子領域とからなる複数の格子領域を有し、各格子領域
は少なくとも回折方向または回折角度が異なるようにし
たホログラフィック素子により、出射光束を分離し、か
つビームスプリッタ手段である格子領域に照射する反射
光束だけを回折して光検知器に受光させ、その他の反射
光束と分離する。
[Operation] The optical head device according to the present invention has a plurality of grating regions, each of which is composed of a grating region serving as three light generating means and a grating region serving as beam splitter means, on the same plane. The holographic element having different diffraction angles separates the outgoing light beam, and diffracts only the reflected light beam that irradiates the grating area, which is the beam splitter means, and causes the photodetector to receive it, and separates it from other reflected light beams. .

[実施例] 以下、この発明の一実施例である光学式ヘッド装置を第
1図乃至第4図を用いて説明する。なお、第11図乃至第
13図と同じものは同一の符号を用いて説明を省略する。
図において、13はホログラフィック素子であり、同一平
面に、3光束発生手段である回折格子の機能を有する格
子領域13aと、ビームスプリッタ手段であるホログラフ
ィックビームスプリッタの機能を有する格子領域13bと
を備え、各格子領域13a,13bは回折方向が異なるよう
に、すなわち格子領域13aはY軸方向、格子領域13bはX
軸方向の回折方向を有するように設けられている。当該
ホログラフィック素子13には、半導体レーザ1からの出
射光束2が透過し、0次回折光のみが集光レンズ3によ
り光ディスク4上のトラック9に集光される略無収差の
集光スポット10aとなる。このときにホログラフィック
素子13を各格子領域13a,13bにおける0次回折効率が等
しくなるように作製しておけば上記0次回折光は出射光
束2の強度分布を保持したまま集光レンズ3により集光
されることができ、不連続な強度分布となることはな
い。すなわち第3図に示すように、ホログラフィック素
子13は位相型回折格子であり、ガラス基板上にSiO2,TiO
2等が蒸着されたもの、またはプラスチック基板上にレ
リーフが一体成形されたものであり、各格子領域13a,13
bでの格子の厚さd,屈折率ηが等しいように作製されて
いる。真空中での波長をλとすると光α,βは位相差量 (η−1)d・2π/λが生じる。この位相差量が各格
子領域13a,13bで等しくなるとき、各0次回折光強度は
等しくなる。また、格子領域13bは、半導体レーザ1の
位置に配する点光源と、光検知器7のメイン検知器7tの
中心に最小錯乱円を有する非点収差光源からの2つの光
束がホログラフィック素子13上で干渉したときに相当す
る干渉縞パターンを有する。
[Embodiment] An optical head device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. Note that FIG. 11 to FIG.
The same parts as those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
In the figure, 13 is a holographic element, and on the same plane, a grating region 13a having a function of a diffraction grating which is a three-beam generation means and a grating region 13b having a function of a holographic beam splitter which is a beam splitter means are provided. The grating regions 13a and 13b have different diffraction directions, that is, the grating region 13a has the Y-axis direction and the grating region 13b has the X direction.
It is provided so as to have an axial diffraction direction. The holographic element 13 has a substantially aberration-free condensing spot 10a through which the light beam 2 emitted from the semiconductor laser 1 is transmitted and only the 0th-order diffracted light is condensed on the track 9 on the optical disc 4 by the condensing lens 3. Become. At this time, if the holographic element 13 is prepared so that the 0th-order diffraction efficiencies in the grating regions 13a and 13b are equal, the 0th-order diffracted light is collected by the condenser lens 3 while maintaining the intensity distribution of the outgoing light beam 2. It can be illuminated and does not have a discontinuous intensity distribution. That is, as shown in FIG. 3, the holographic element 13 is a phase type diffraction grating, and SiO 2 and TiO 2 are formed on the glass substrate.
2 or the like is vapor-deposited, or a relief is integrally molded on a plastic substrate.
It is manufactured so that the grating thickness d at b and the refractive index η are equal. When the wavelength in vacuum is λ, the light α and β have a phase difference amount (η-1) d · 2π / λ. When the phase difference amounts are equal in the grating regions 13a and 13b, the 0th-order diffracted light intensities are equal. In the grating region 13b, two light beams from the point light source arranged at the position of the semiconductor laser 1 and the astigmatism light source having the circle of least confusion at the center of the main detector 7t of the photodetector 7 are holographic element 13b. It has a corresponding fringe pattern when interfering above.

上記構成において、ホログラフィック素子13を透過した
出射光束2は格子領域13aに入射する光束だけが3つの
光束に分離され、集光レンズ3により光ディスク4上で
3つの集光スポット10a,10e,10fになる。この集光スポ
ット10a,10e,10fは上記光ディスク4で拡散反射されて
反射光束6aとなり、集光レンズ3を介して再び上記ホロ
グラフィック素子13に入射する。上記反射光束6のうち
格子領域13bに入射した光束のみが光検知器7に向い透
過回折され第2図に示すような反射光束6t,6e,6fとな
り、光検知器7に受光される。当該反射光束6tにはホロ
グラフィック素子13の格子領域13bにより非点収差が発
生しており、この反射光束6tがメイン検知器7tに受光さ
れ、光素子7a〜7dおよび演算素子18,19により再生信号1
7,フォーカシングエラー信号12が得られる。また反射光
束6e,6fは光素子7e,7fに受光され、当該光素子7e,7fの
出力および演算素子19bによりトラッキングエラー信号1
1を得る。また、上記反射光束6のうち再び格子領域13a
に入射した光束は、それぞれ3つの光束に分離され、合
計9本の光束が生じ、一部重なり合って回折光束14a〜1
4eとなる。しかし当該回折光束14a〜14eは、格子領域13
aと格子領域13bとの回折方向が異なるため、上記光検知
器7に受光されない。従って光検知器7は必要な反射光
束6aのみを検知することができ、不要な回折光束14a〜1
4eが混入することはない。
In the above configuration, the outgoing light flux 2 that has passed through the holographic element 13 is separated into only three light fluxes that are incident on the grating region 13a, and the three light fluxes 10a, 10e, 10f on the optical disk 4 are condensed by the condenser lens 3. become. The focused spots 10a, 10e, 10f are diffused and reflected by the optical disc 4 to form a reflected light beam 6a, which is incident on the holographic element 13 again via the condenser lens 3. Of the reflected light beam 6, only the light beam incident on the grating region 13b is transmitted and diffracted toward the photodetector 7 to be reflected light beams 6t, 6e, 6f as shown in FIG. Astigmatism is generated in the reflected light beam 6t by the grating region 13b of the holographic element 13, and the reflected light beam 6t is received by the main detector 7t and reproduced by the optical elements 7a to 7d and the arithmetic elements 18 and 19. Signal 1
7, a focusing error signal 12 is obtained. The reflected light beams 6e and 6f are received by the optical elements 7e and 7f, and the tracking error signal 1 is output by the outputs of the optical elements 7e and 7f and the arithmetic element 19b.
Get one. In the reflected light beam 6, the grating region 13a is again formed.
The light beams incident on are separated into three light beams, and nine light beams in total are generated, and they partially overlap and are diffracted light beams 14a to 14a.
4e. However, the diffracted light fluxes 14a to 14e are generated in the grating region 13
Since the diffraction directions of a and the grating region 13b are different, the light is not received by the photodetector 7. Therefore, the photodetector 7 can detect only the necessary reflected light beam 6a, and the unnecessary diffracted light beams 14a to 1a.
4e is never mixed.

以上述べたように、ホログラフィック素子13の回折角θ
が小さくできるので、半導体レーザ1と光検知器7との
距離δをあまり設けなくとも配置でき、例えば特願昭62
−255169において公知である、第4に示すような同一の
パッケージ内に上記半導体レーザ1と光検知器7とを封
入したハイブリッド素子16で構成できる。
As described above, the diffraction angle θ of the holographic element 13
Since it can be made small, the semiconductor laser 1 and the photodetector 7 can be arranged without providing a large distance δ.
It can be configured by a hybrid device 16 in which the semiconductor laser 1 and the photodetector 7 are enclosed in the same package as shown in the fourth example, which is known in -255169.

なお、本実施例においては、ホログラフィック素子13の
各格子領域13a,13bの回折方向を異ならしめるとした
が、各格子領域13a,13bの回折角度を異なるようにして
もよい。他の実施例を第5図に示す。図において、ホロ
グラフィック素子13の各格子領域13a,13bの回折角度を
異なるように、すなわち格子領域13aの回折角度をφ、
格子領域13bの回折角度を角度θとし、角度θは角度φ
より大きな角度になるように設けられている。当該ホロ
グラフィック素子13は、反射光束6aに非点収差を与える
縞形状を有することはもちろんである。このホログラフ
ィック素子13を用いて、光検知器7を回折角度方向に、
すなわちY軸上に設ければ、反射光束6t,6e,6fは光検知
器7に受光され、不要な回折光束14a〜14eは混入しない
ので、本実施例と同様の効果を得ることができる。ま
た、上記ホログラフィック素子13の各格子領域13a,13b
の境界線13cはX軸、またはY軸方向の直線であるが、
境界線13cは任意の方向および曲線でもよく、格子領域1
3a,13bは任意の数に分割してもよい。また、上記ホログ
ラフィック素子13は半導体レーザ1の拡散出射光束2中
に配置されなくともよく、第6図に示す如くコリメータ
レンズ15を介して平行光束2aに配してもよい。
In this embodiment, the diffraction directions of the grating regions 13a and 13b of the holographic element 13 are different, but the diffraction angles of the grating regions 13a and 13b may be different. Another embodiment is shown in FIG. In the figure, the diffraction angles of the respective grating regions 13a, 13b of the holographic element 13 are different, that is, the diffraction angle of the grating region 13a is φ,
Let the diffraction angle of the grating region 13b be the angle θ, and the angle θ is the angle φ.
It is provided to have a larger angle. It goes without saying that the holographic element 13 has a fringe shape that gives astigmatism to the reflected light beam 6a. Using this holographic element 13, the photodetector 7 is moved in the direction of the diffraction angle,
That is, if provided on the Y-axis, the reflected light beams 6t, 6e, 6f are received by the photodetector 7 and unnecessary diffracted light beams 14a to 14e are not mixed, so that the same effect as this embodiment can be obtained. Also, each of the lattice regions 13a, 13b of the holographic element 13
The boundary line 13c of is a straight line in the X-axis or Y-axis direction,
The boundary line 13c may have any direction and curve, and the grid area 1
3a, 13b may be divided into any number. The holographic element 13 does not have to be arranged in the diffused and emitted light beam 2 of the semiconductor laser 1, but may be arranged in the parallel light beam 2a via the collimator lens 15 as shown in FIG.

また、本実施例においては、焦点ズレの検知方法とし
て、非点収差法を用いたが、他の方法を用いることもで
きる。特開昭54-140533号により公知であるフーコー法
を用いた他の実施例を第7図乃至第8図に示す。図にお
いて、20はホログラフィック素子であり、3光束発生器
である回折格子5の機能を有する格子領域20aと、ビー
ムスプリッタ機能および焦点ズレの検知用機能を有する
格子領域20b,20dとからなり、上記格子領域20bと格子領
域20dとに回折される反射光束6a1,6a2は光検知器7のそ
れぞれ異なる場所に略無収差状態で集光照射される。上
記反射光束6aは集光スポット10a,10e,10fからの3つの
反射光束6t,6e,6fからなるので、第8図(a)に示すよ
うに6本の反射光束になる。すなわちB列の反射光束6e
1,6t1,6f1は格子領域20bからの1次回折光、C列の反射
光束6e2,6t2,6f2は格子領域20dからの1次回折光であ
る。上記格子領域20b,20dはそれぞれの反射光束スポッ
ト6t1,6t2の位置に置かれた光源からの光束と、半導体
レーザ1からの光束がホログラフィック素子20の面上で
干渉したときの縞パターンに相当する格子パターンを有
する。また略直線近似の格子パターンでもよい。上記光
ディスク4が面ぶれ等により光軸方向に前後すると、光
検知器7の上で反射光束6e,6t,6fの位置が変化する。す
なわち光ディスク4が集光レンズ3に近づくときには第
7図(b)のように、遠ざかるときには第7図(c)の
ように変化する。フォーカシングエラー信号12は光素子
7a〜7dの出力を[(7a+7c)−(7b+7d)]の演算によ
り得られる。トラッキングエラー信号11は他の実施例と
同様に得られる。このとき反射光束6a1と反射光束6a2
は分離されているので互いに干渉することはなく、また
互いに同相の信号であるので問題はない。また、不要な
回折光束14a〜14eが光検知器7に混入せず、良好な再生
特性が維持でき、同様の効果を得る。
Further, in the present embodiment, the astigmatism method is used as the defocus detection method, but other methods may be used. Another embodiment using the Foucault method known from JP-A-54-140533 is shown in FIGS. 7 to 8. In the figure, 20 is a holographic element, which is composed of a grating region 20a having a function of the diffraction grating 5 which is a three-beam generator, and grating regions 20b and 20d having a beam splitter function and a function for detecting defocus, The reflected light beams 6a 1 and 6a 2 diffracted by the grating region 20b and the grating region 20d are focused and irradiated in different positions on the photodetector 7 in a substantially aberration-free state. Since the reflected light beam 6a is composed of the three reflected light beams 6t, 6e, 6f from the focused spots 10a, 10e, 10f, it becomes six reflected light beams as shown in FIG. 8 (a). That is, reflected light beam 6e of row B
1 , 6t 1 and 6f 1 are first-order diffracted light from the grating region 20b, and reflected light beams 6e 2 , 6t 2 and 6f 2 in the C row are first-order diffracted light from the grating region 20d. The grating areas 20b and 20d are stripe patterns when the light flux from the light source placed at the position of the respective reflected light flux spots 6t 1 and 6t 2 and the light flux from the semiconductor laser 1 interfere on the surface of the holographic element 20. Has a lattice pattern corresponding to. Alternatively, a lattice pattern of approximately linear approximation may be used. When the optical disk 4 moves back and forth in the optical axis direction due to surface wobbling or the like, the positions of the reflected light beams 6e, 6t, 6f on the photodetector 7 change. That is, when the optical disk 4 approaches the condenser lens 3, it changes as shown in FIG. 7 (b), and when it moves away from it, it changes as shown in FIG. 7 (c). Focusing error signal 12 is an optical element
The outputs of 7a to 7d are obtained by the calculation of [(7a + 7c)-(7b + 7d)]. The tracking error signal 11 is obtained as in the other embodiments. At this time, since the reflected light beam 6a 1 and the reflected light beam 6a 2 are separated, they do not interfere with each other, and since they are signals in phase with each other, there is no problem. Further, unnecessary diffracted light beams 14a to 14e are not mixed in the photodetector 7, and good reproduction characteristics can be maintained, and the same effect can be obtained.

また、上記ホログラフィック素子20を第9図乃至第10図
に示すように、格子領域20bにおける回折光、すなわち
反射光束6a1が光検知器7の前方で集光されるように、
格子領域20dにおける反射光束6a2が光検知器7の後方で
集光したあと受光されるように、各々の格子領域20b,20
dが作製されている。すなわち第10図に示すように反射
光束6a1は集光点21を、反射光束6a2は集光点22を結像す
る。このような反射光束6a1,6a2を生じさせるために、
第9図および第10図において、ホログラフィック素子20
の格子領域20b,20dはそれぞれ集光点21,22の位置に光源
を置いた光束と、半導体レーザ1の光束が干渉したとき
の干渉パターンに相当する格子形状に設計されている。
またこれは略直線近似の格子でもよい。上記光ディスク
4上で正しく光束が集光されているとき、上記ホログラ
フィック素子20により第9図(a)に示すように格子領
域20bからの反射光束6e1,6t1,6f1はB列に、格子領域20
dからの反射光束6e2,6t2,6f2はC列に照射され、大きさ
が等しく、メイン検知器7tの検知領域ではX軸方向の分
割線によって反射光束6t1,6t2が2分されるように照射
される。このような反射光束6aの構成において、上記光
ディスク4が集光レンズ3に近づくと光検知器7上の反
射光束6aは第9図(b)に示すようにB列の反射光束6e
1,6t1,6f1は小さくなり7bより7aの受光量が多くなり、
C列の反射光束6e2,6t2,6f2は大きくなり7dより7cの受
光量が多くなるように変化し、光ディスク4が遠ざかる
ときには第9図(c)に示すようにB列の反射光束6e1,
6t1,6f1は大きくなり7aより7bの受光量が多くなり、C
列の反射光束6e2,6t2,6f2は小さくなり7cより7dの受光
量が多くなるように変化する。従ってフォーカシングエ
ラー信号12は[(7a+7c)−(7b+7d)]の演算出力に
よって得られる。また不要な回折光束14a〜14eは混入し
ないので、他の実施例と同様の効果が得られる。
Further, as shown in FIGS. 9 to 10, the holographic element 20 is arranged so that the diffracted light in the grating region 20b, that is, the reflected light beam 6a 1 is condensed in front of the photodetector 7.
In order that the reflected light beam 6a 2 in the grating region 20d may be received after being collected at the rear of the photodetector 7,
d has been made. That is, as shown in FIG. 10, the reflected light beam 6a 1 forms an image on the condensing point 21 and the reflected light beam 6a 2 forms an image on the condensing point 22. In order to generate such reflected light beams 6a 1 and 6a 2 ,
In FIGS. 9 and 10, the holographic element 20 is shown.
The grating regions 20b and 20d are designed in a grating shape corresponding to an interference pattern when the light beam having the light source placed at the positions of the condensing points 21 and 22 and the light beam of the semiconductor laser 1 interfere with each other.
Further, this may be a lattice of approximately linear approximation. When the luminous flux is correctly focused on the optical disc 4, the holographic element 20 causes the reflected luminous fluxes 6e 1 , 6t 1 , 6f 1 from the grating region 20b to be in the B row as shown in FIG. 9 (a). , Grid area 20
The reflected light beams 6e 2 , 6t 2 and 6f 2 from d are radiated to the column C and have the same size. In the detection area of the main detector 7t, the reflected light beams 6t 1 and 6t 2 are divided into two by the dividing line in the X-axis direction. It is irradiated as described. In such a configuration of the reflected light flux 6a, when the optical disk 4 approaches the condenser lens 3, the reflected light flux 6a on the photodetector 7 is the reflected light flux 6e of the B row as shown in FIG. 9 (b).
1 , 6t 1 , 6f 1 becomes smaller, the amount of light received at 7a is larger than that at 7b,
The reflected light beams 6e 2 , 6t 2 , 6f 2 of the C row change so that the amount of light received by 7c becomes larger than that of 7d, and when the optical disk 4 moves away, as shown in FIG. 6e 1 ,
6t 1 and 6f 1 become larger, the amount of light received at 7b becomes larger than that at 7a, and C
The reflected light beams 6e 2 , 6t 2 , 6f 2 of the row become smaller and change so that the amount of light received by 7d is larger than that by 7c. Therefore, the focusing error signal 12 is obtained by the operation output of [(7a + 7c)-(7b + 7d)]. Further, since unnecessary diffracted light beams 14a to 14e are not mixed, the same effect as that of the other embodiments can be obtained.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば光学式ヘッド装置を、
同一平面に3光束発生手段である格子領域と、ビームス
プリッタ手段である格子領域とからなる複数の格子領域
を有する1つのホログラフィック素子から構成し、各格
子領域は少なくとも回折方向または回折角度が異なるよ
うにしたので安定な信号を得られ、また簡単な構成によ
り小型になる。
As described above, according to the present invention, the optical head device is
A single holographic element having a plurality of grating regions, each of which is composed of a grating region serving as a three-beam generation unit and a grating region serving as a beam splitter unit, is formed on the same plane, and each grating region has at least different diffraction directions or diffraction angles. By doing so, a stable signal can be obtained, and the size is reduced by the simple configuration.

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

第1図はこの発明の一実施例である光学式ヘッド装置の
構成図、第2図は光検知器の構成図、第3図はホログラ
フィック素子の部分断面図、第4図はハイブリッド素子
の外観斜視図、第5図乃至第7図は他の実施例の光学式
ヘッド装置の構成図、第8図(a),(b),(c),
第9図(a),(b),(c)および第10図は他の実施
例の反射光束の状態図、第11図および第14図は従来の光
学式ヘッド装置の構成図、第12図(a)は集光スポット
の状態図、第12図(b)は光検知器の構成図、第13図
(a),(b),(c)および第15図は反射光束の状態
図である。 1……半導体レーザ、2……出射光束、3……集光レン
ズ、4……光ディスク、6,6a……反射光束、7……光検
知器、9……トラック、10……集光スポット、11……ト
ラッキングエラー信号、12……フォーカシングエラー信
号、13……ホログラフィック素子、13a,13b……格子領
域、13c……境界線、14……回折光束、17……再生信
号、18,19……演算素子。
1 is a block diagram of an optical head device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a photodetector, FIG. 3 is a partial sectional view of a holographic element, and FIG. 4 is a hybrid element. FIG. 5 to FIG. 7 are external perspective views, FIG. 5 to FIG. 7 are configuration diagrams of an optical head device of another embodiment, and FIG. 8 (a), (b), (c),
9 (a), (b), (c) and FIG. 10 are state diagrams of reflected light beams of other embodiments, FIGS. 11 and 14 are configuration diagrams of a conventional optical head device, and FIG. Figure (a) is a state diagram of the focused spot, Figure 12 (b) is a configuration diagram of the photodetector, Figures 13 (a), (b), (c) and Figure 15 are state diagrams of the reflected light flux. Is. 1 ... Semiconductor laser, 2 ... Emitting light flux, 3 ... Condensing lens, 4 ... Optical disk, 6,6a ... Reflected light flux, 7 ... Photodetector, 9 ... Track, 10 ... Focus spot , 11 ...... Tracking error signal, 12 ...... Focusing error signal, 13 ...... Holographic element, 13a, 13b ...... Grating area, 13c ...... Boundary line, 14 ...... Diffraction beam, 17 ...... Reproduction signal, 18, 19 ... Computing element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、当該光源からの出射光束を少なく
とも集光位置が異なる3つの光束に分離する3光束発生
手段と、情報記憶媒体に上記光束を集光照射する集光手
段と、上記記憶情報媒体からの反射光束を上記出射光束
と分離するビームスプリッタ手段と、上記反射光束を受
光する光検知器とを有する光学式ヘッド装置において、
上記3光束発生手段とビームスプリッタ手段とは1つの
ホログラフィック素子からなり、当該ホログラフィック
素子は同一平面に上記3光束発生手段である格子領域
と、上記ビームスプリッタ手段である格子領域とからな
る複数の格子領域を有し、各格子領域は少なくとも回折
方向または回折角度が異なることを特徴とする光学式ヘ
ッド装置。
1. A light source, three light flux generating means for splitting a light flux emitted from the light source into at least three light fluxes having different light focusing positions, and light focusing means for focusing and irradiating the information storage medium with the light flux. In an optical head device having a beam splitter means for separating a reflected light beam from a storage information medium and the emitted light beam, and a photodetector for receiving the reflected light beam,
The three-beam generation means and the beam-splitter means are composed of a single holographic element, and the holographic element is composed of a plurality of grating areas which are the three-beam generation means and the grating area which is the beam-splitter means on the same plane. An optical head device, characterized in that each of the grating regions has at least a different diffraction direction or a different diffraction angle.
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