JPH0810495B2 - Light pickup - Google Patents

Light pickup

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JPH0810495B2
JPH0810495B2 JP62074618A JP7461887A JPH0810495B2 JP H0810495 B2 JPH0810495 B2 JP H0810495B2 JP 62074618 A JP62074618 A JP 62074618A JP 7461887 A JP7461887 A JP 7461887A JP H0810495 B2 JPH0810495 B2 JP H0810495B2
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optical
light
diffractive element
laser
optical pickup
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義和 堀
誠 加藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光を用いて光ディスクや光磁気ディ
スク等の光記憶媒体に記憶される情報の記録や読み出し
等を行うための光情報処理用の光ピックアップに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical information processing for recording and reading information stored in an optical storage medium such as an optical disk or a magneto-optical disk using laser light. It relates to an optical pickup.

従来の技術 従来、光ディスクや光磁気ディスク等の光記憶媒体に
記憶される情報の記録や読み出しをレーザ光を用いて行
う光ピックアップは、光源としての半導体レーザ、この
半導体レーザから出射する光を光記憶媒体上に収束する
ための光学レンズ、該光記憶媒体で反射するレーザ光を
受光素子に導くためのビームスプリッタ、この反射光に
非点収差等を与え、光記憶媒体上に収束された光の焦点
ずれを検出可能にして、受光素子に結像されるためのシ
リンドリカルレンズ及び反射光を受光して、焦点ずれト
ラッキングずれ及び前記光記憶媒体に記憶された情報を
検出するための受光素子を含んで構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical pickup that records and reads information stored in an optical storage medium such as an optical disk or a magneto-optical disk using a laser beam is a semiconductor laser as a light source, and a light emitted from this semiconductor laser is a light source. An optical lens for converging on the storage medium, a beam splitter for guiding the laser light reflected by the optical storage medium to a light receiving element, and astigmatism etc. to the reflected light, and light converged on the optical storage medium. The defocusing of the light is detected, the cylindrical lens for forming an image on the light receiving element and the reflected light are received to detect the defocus tracking deviation and the information stored in the optical storage medium. It is configured to include.

通常の光ピックアップは、このように光記憶媒体で反
射するレーザ光を受光素子に導くためのビームスプリッ
タや反射光に非点収差等を与え、該光記憶媒体上に収束
された光の焦点ずれを検出可能にして受光素子に結像さ
せるためのシリンドリカルレンズ等が必要とされるの
で、光学部品点数が増え光軸合わせが困難となり製造価
格が高価なものとなり、また光ピックアップを小型化す
る上でおおきな問題となっていた。
An ordinary optical pickup gives an astigmatism or the like to a beam splitter or reflected light for guiding the laser light reflected by the optical storage medium to the light receiving element in this way, and defocuses the light converged on the optical storage medium. Since a cylindrical lens or the like for detecting the light and forming an image on the light receiving element is required, the number of optical components increases, the optical axis alignment becomes difficult, the manufacturing cost becomes expensive, and the optical pickup is downsized. It was a big problem.

そこで、小型化を実現するために、前記のビームスプ
リッタと前記のシリンドリカルレンズの両方の機能を同
時に実現可能なホログラム素子で置き換えられた光ピッ
クアップが開発された。(木村ら、第22回微小光学研究
会論文Vol14,228,1986) このホログラム型の光ピックアップの概略を第6図に
示す。半導体レーザ61より放射された光は、ホログラム
レンズ62を通過し結像レンズ63により光ディスク64の表
面に集光される。光ディスク64の表面で記録情報に応じ
た強度で反射して広がる光は、再度結像レンズ63により
収束され一部は半導体レーザ61に戻るが、一部は、二つ
の領域(R1,R2)に分割されたホログラム素子62により
二方向に分割され、四分割の受光素子65に結像され、所
謂ナイフエッジ法により焦点ずれトラッキングずれ及び
前記光記憶媒体に記憶された情報の信号が検出される。
Therefore, in order to realize miniaturization, an optical pickup has been developed in which a hologram element capable of simultaneously realizing the functions of both the beam splitter and the cylindrical lens is developed. (Kimura et al., The 22nd Micro-Optics Research Group Vol 14,228,1986) Figure 6 shows the outline of this hologram type optical pickup. The light emitted from the semiconductor laser 61 passes through the hologram lens 62 and is focused on the surface of the optical disc 64 by the imaging lens 63. The light reflected and spread on the surface of the optical disc 64 with the intensity according to the recorded information is converged again by the imaging lens 63 and part of it returns to the semiconductor laser 61, but part of it is in two regions (R1, R2) The divided hologram element 62 divides the image in two directions and forms an image on the four-divided light receiving element 65, and the so-called knife edge method detects the focus deviation tracking deviation and the signal of the information stored in the optical storage medium.

発明が解決しようとする問題点 ところが、このホログラム型の光ピックアップでは、
半導体レーザ61より放射された光が一度ホログラム素子
62を通過し、結像レンズ63により光ディスク64の表面に
集光されるので、一度ホログラム素子62を通過する時点
で回折をうけ、ホログラム素子の回折効率が高い場合に
は光の透過効率が低いので、光ディスク64の表面に集光
される光の量が低下してしまい、ディスク面上で充分な
光強度が得られないという問題点があった。また、逆に
回折効率の低いホログラム素子を用いる場合には受光素
子65へ到達する光の強度が弱く雑音の少ない信号の検出
が不可能となるという問題点があるのみならず、半導体
レーザ61に戻る光の量が増加するので、半導体レーザの
発振が不安定となり雑音を発生するという大きな問題が
あった。
Problems to be Solved by the Invention However, in this hologram type optical pickup,
The light emitted from the semiconductor laser 61 is once a hologram element.
Since the light passes through 62 and is focused on the surface of the optical disc 64 by the imaging lens 63, it is diffracted once when passing through the hologram element 62, and the light transmission efficiency is low when the diffraction efficiency of the hologram element is high. Therefore, there is a problem in that the amount of light condensed on the surface of the optical disc 64 decreases, and sufficient light intensity cannot be obtained on the disc surface. On the contrary, when a hologram element having a low diffraction efficiency is used, there is not only a problem that the intensity of the light reaching the light receiving element 65 is weak and it is impossible to detect a signal with less noise, and the semiconductor laser 61 is Since the amount of returning light increases, there is a big problem that the oscillation of the semiconductor laser becomes unstable and noise is generated.

本発明はこのような問題点を克服し、高効率で低雑音
かつ小型軽量で低価格なホログラム型光ピックアップを
提供するものである。
The present invention overcomes such problems and provides a hologram type optical pickup which is highly efficient, has low noise, is small and lightweight, and is inexpensive.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、偏光を放射する
レーザと、前記レーザから出射する光を光記憶媒体上に
収束するための光学レンズと、前記光記録媒体で反射す
るレーザ光の偏光方向を、出射時の光の偏光方向に対し
てほぼ直角方向に回転させるための位相板と、前記光記
録媒体によって反射される光の光路中に配置され、所定
波面を生成する回折素子と、前記光回折素子で回折され
る光を検出するための受光素子とを含んで構成される光
ピックアップにおいて、前記回折素子が、屈折率異方性
を有する一軸性の単一の光学結晶でなり、かつ、前記光
学結晶の光軸が、前記回折素子の表面に平行となるよう
に設定され、さらに、前記光学結晶内部の前記光軸方向
の屈折率が、周期的に分布する光学媒体を用いて形成さ
れている光ピックアップを提供するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a laser emitting polarized light, an optical lens for converging light emitted from the laser onto an optical storage medium, and the optical recording medium. A phase plate for rotating the polarization direction of the laser light reflected by the optical disk in the direction substantially perpendicular to the polarization direction of the light at the time of emission, and a predetermined wavefront arranged in the optical path of the light reflected by the optical recording medium. In an optical pickup including a diffractive element for generating light and a light receiving element for detecting light diffracted by the light diffractive element, the diffractive element is a uniaxial uniaxial optical element having a refractive index anisotropy. One optical crystal, and the optical axis of the optical crystal is set to be parallel to the surface of the diffraction element, further, the refractive index in the optical axis direction inside the optical crystal, periodically. With distributed optical media The present invention provides an optical pickup formed as described above.

作用 本発明は、屈折率異方性を有する光学媒体を用いたホ
ログラム素子等の回折素子がその回折素子へ入射する偏
光の方向に応じて回折効率に異方性が生ずることに基づ
き、レーザ光の偏光方向を選択することにより出射レー
ザ光の偏光に対して回折を与えず、偏光方向の直角方向
に回転した反射光に対してのみ回折を与え得ることを応
用するものであり、その結果高効率の光ピックアップが
実現されるものである。
Action The present invention is based on the fact that a diffraction element such as a hologram element using an optical medium having a refractive index anisotropy causes anisotropy in diffraction efficiency depending on the direction of polarized light entering the diffraction element. The application of the fact that the polarized light of the emitted laser light is not diffracted by selecting the polarized light direction of the emitted laser light, and only the reflected light rotated in the direction perpendicular to the polarized light direction can be diffracted. An efficient optical pickup is realized.

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。Examples Details of the present invention will be described with reference to examples.

本発明の第一の実施例の概略を第1図に示す。偏光を
放射する半導体レーザ1より放射する光は液晶を用いた
ホログラム素子(回折素子)2を通過し、結像レンズ3
により1/4波長板4を介して光ディスク5の表面に集光
される。この場合ホログラム素子2を通過するレーザ光
は回折を受ける事はなく半導体レーザ1からの放射光
は、ほぼ全部光ディスク5の表面に集光される。そして
光ディスク5の表面で反射するレーザ光は、再度1/4波
長板4を通って結像レンズ3により収束される。
The outline of the first embodiment of the present invention is shown in FIG. Light emitted from the semiconductor laser 1 that emits polarized light passes through a hologram element (diffraction element) 2 using liquid crystal, and an imaging lens 3
Is focused on the surface of the optical disk 5 via the quarter-wave plate 4. In this case, the laser light passing through the hologram element 2 is not diffracted, and almost all the emitted light from the semiconductor laser 1 is focused on the surface of the optical disc 5. The laser light reflected on the surface of the optical disk 5 passes through the quarter-wave plate 4 again and is converged by the imaging lens 3.

この時反射光は前記1/4波長板を二回通過するのでそ
の偏光方向は90度回転している。従って反射光の一部は
半導体レーザ1に戻るが一部は二つの領域(R1,R2)を
有するホログラム素子2により回折され、二方向に分割
され、ディスク面の情報が四分割の受光素子6に結像さ
れ焦点ずれトラッキングずれ及び前記光記憶媒体に記憶
された情報の信号が検出される。この時受光素子に導か
れる光の量はホログラム素子2の回折効率でほぼ決定さ
れる。しかるに、従来例とは異なりホログラム素子の回
折効率が、往路の光の利用効率に影響を与える事はな
い。
At this time, the reflected light passes through the quarter-wave plate twice, so that its polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, a part of the reflected light returns to the semiconductor laser 1, but a part of the reflected light is diffracted by the hologram element 2 having two regions (R1, R2), divided into two directions, and the information on the disc surface is divided into four. The focus deviation, the tracking deviation, and the signal of the information stored in the optical storage medium are detected. At this time, the amount of light guided to the light receiving element is substantially determined by the diffraction efficiency of the hologram element 2. However, unlike the conventional example, the diffraction efficiency of the hologram element does not affect the light utilization efficiency of the outward path.

本発明のホログラム素子(回折素子)の原理を第2図
及び第3図に示す。第2図は一軸性の光学結晶の屈折率
楕円体を示している。(a)は光軸がZ方向にある場合
の屈折率楕円体を示しており、この場合Z方向に偏光方
向を有する光(異常光)に対して屈折率がNeであり、ま
たX−Y平面に偏光方向が存在する光(常光)に対して
屈折率がNoである。また(b)は一軸性の光学結晶の光
軸がZ方向から傾いた場合の屈折率楕円体を示してお
り、この場合Z方向に偏光方向を有する光に対して屈折
率がNeよりも小さく(即ち、Ne×cosθ、θは楕円対の
平均的傾き)、またX方向に偏光方向が存在する光に対
しては、屈折率はNoである。そこで(a),(b)を比
較するとX方向に偏光方向が存在しY方向に伝搬する光
に対しては屈折率が常にNoであり、またZ方向に偏光方
向が存在しY方向に伝搬する光に対しては屈折率が異な
っている。したがって、何らかの方法例えば電圧の印加
により光軸方向の異なる。もしくは傾いた領域を空間的
に分布させることにより偏光方向依存性を有するホログ
ラム素子の形成が可能となる。
The principle of the hologram element (diffraction element) of the present invention is shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a refractive index ellipsoid of a uniaxial optical crystal. (A) shows a refractive index ellipsoid in the case where the optical axis is in the Z direction, in which case the refractive index is Ne for light (extraordinary light) having a polarization direction in the Z direction, and XY The refractive index is No for light (ordinary ray) with a polarization direction in the plane. Further, (b) shows a refractive index ellipsoid when the optical axis of the uniaxial optical crystal is tilted from the Z direction, and in this case, the refractive index is smaller than Ne for light having a polarization direction in the Z direction. (That is, Ne × cos θ, where θ is the average inclination of an elliptic pair), and for light having a polarization direction in the X direction, the refractive index is No. Therefore, comparing (a) and (b), the refractive index is always No for light propagating in the Y direction and having the polarization direction in the X direction, and the polarization direction is present in the Z direction and propagating in the Y direction. The refractive index is different for the light to be emitted. Therefore, the optical axis direction is changed by some method, for example, by applying a voltage. Alternatively, it is possible to form a hologram element having polarization direction dependency by spatially distributing the tilted area.

第3図(a)に第一の実施例に用いた液晶を用いたホ
ログラム素子の断面の概略を示す。31、32は透明なガラ
ス基板、33はホログラムに対応する空間的な周期構造を
有する透明電極、34は透明な共通電極、35、36は基板に
平行に一様に配列(ホモジニアス配向)された正の誘電
異方性を有するネマティック液晶層であり、特に36は透
明電極間で電圧が印加され傾いた配列をとっている領域
である。この場合液晶層の光軸の方向は紙面上の水平方
向(Z方向)である。このような液晶ホログラム素子に
37の方向(Y方向)より光が入射する場合、その偏光方
向が紙面に垂直な光は常に常光となり回折現象は生じな
い。即ちホログラム素子としては動作しない。ところ
が、偏光方向が紙面の水平方向(Z方向)の光に対して
は、電圧の印加されない領域と電圧の印加されて液晶分
子の傾斜している領域で屈折率が異なり、その結果回折
現象が生じ、液晶層はホログラム素子として働く。前記
の実施例においては半導体レーザ1からの放射光の偏光
方向と液晶層の光軸の方向は互いに直角の方向に配置さ
れている。
FIG. 3 (a) shows a schematic cross section of a hologram element using the liquid crystal used in the first embodiment. 31 and 32 are transparent glass substrates, 33 is a transparent electrode having a spatial periodic structure corresponding to a hologram, 34 is a transparent common electrode, and 35 and 36 are uniformly arranged in parallel with the substrate (homogeneous orientation) It is a nematic liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy, and in particular, 36 is a region in which a voltage is applied between the transparent electrodes to form an inclined array. In this case, the direction of the optical axis of the liquid crystal layer is the horizontal direction (Z direction) on the paper surface. In such a liquid crystal hologram element
When light enters from the direction of 37 (Y direction), the light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface is always ordinary light and no diffraction phenomenon occurs. That is, it does not operate as a hologram element. However, with respect to light whose polarization direction is the horizontal direction (Z direction) of the paper surface, the refractive index differs between the region where no voltage is applied and the region where liquid crystal molecules are tilted due to voltage application, and as a result, the diffraction phenomenon occurs. Then, the liquid crystal layer acts as a hologram element. In the above embodiment, the polarization direction of the emitted light from the semiconductor laser 1 and the direction of the optical axis of the liquid crystal layer are arranged at right angles to each other.

第3図(b)には(a)の上方より観察できる液晶ホ
ログラム素子に形成された空間的な周期構造を有する透
明電極33の形状の概略を示している。この形状はホログ
ラフィック露光法により形成されるが、同一の形状を数
値的に処理する電子線露光法によっても形成することが
可能である。この図に対応して配列された液晶層の光軸
方向はZ方向であり、X方向に偏光したレーザ光が出射
されてこの素子を通過し、ディスクで反射され偏光方向
の90度回転した光がこの液晶ホログラム素子により回折
される。
FIG. 3B shows the outline of the shape of the transparent electrode 33 having a spatial periodic structure formed in the liquid crystal hologram element which can be observed from above in FIG. This shape is formed by the holographic exposure method, but it can also be formed by the electron beam exposure method that numerically processes the same shape. The optical axis direction of the liquid crystal layers arranged corresponding to this figure is the Z direction, and laser light polarized in the X direction is emitted, passes through this element, and is reflected by the disk and rotated by 90 degrees in the polarization direction. Are diffracted by this liquid crystal hologram element.

また、液晶ホログラム素子を用いると印加電圧に応じ
て液晶分子の傾きが制御でき、その結果ホログラム素子
の回折効率を任意に制御する事が可能であり、半導体レ
ーザへの戻り光量を制御する事が可能であるので半導体
レーザの戻り光雑音が最少となる状態で光ピックアップ
を動作させる事ができる。
Further, when the liquid crystal hologram element is used, the tilt of the liquid crystal molecules can be controlled according to the applied voltage, and as a result, the diffraction efficiency of the hologram element can be arbitrarily controlled, and the amount of light returning to the semiconductor laser can be controlled. Since it is possible, the optical pickup can be operated in a state where the return light noise of the semiconductor laser is minimized.

実施例においては基板に平行に一様に配列(ホモジニ
アス配向)された正の誘電異方性を有するネマティク液
晶層をホログラム素子として用いた場合を示したが、基
板に垂直に配列(ホメオトロピック配向)され負の誘導
異方性を有するネマティク液晶層をホログラム素子とし
て用いる事も可能である。また基板に平行でかつ捩れた
構造を有するツイストネマティックタイプの液晶層をホ
ログラム素子として用いる事も可能でありまたこの場合
コレステリック液晶が含まれていても何らさしつかえな
い。
In the example, the case where a nematic liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy uniformly arranged in parallel to the substrate (homogeneous orientation) was used as a hologram element was shown, but it was arranged vertically to the substrate (homeotropic orientation). It is also possible to use a nematic liquid crystal layer having a negative induced anisotropy as a hologram element. It is also possible to use a twisted nematic type liquid crystal layer which is parallel to the substrate and has a twisted structure as a hologram element, and in this case it does not matter even if cholesteric liquid crystal is included.

以上は液晶をホログラム素子として用いた場合を示し
たが、他にニオブ酸リチウム等の一軸性の屈折率異方性
を有する光学結晶を用いる事も可能である。
Although the case where the liquid crystal is used as the hologram element has been described above, it is also possible to use an optical crystal having a uniaxial refractive index anisotropy such as lithium niobate.

第4図にニオブ酸リチウム基板を用いて形成した異方
性ホログラム素子の概略をしめす。Y方位カットのニオ
ブ酸リチウム基板41の表面の所定の領域にフォトリソグ
ラフィ等(ホログラフィック露光を含む)によりマスク
を形成し、表面の露出された領域42に安息香酸等を用い
てイオン交換を行い、屈折率の高い領域42を形成する。
Y板の表面にイオン交換されて形成された領域はX方向
の偏光に対しては屈折率が変化せず、またZ方向の偏光
に対しては屈折率が増加する。従ってこの素子はX方向
の偏光に対してはホログラム素子として機能せず、Z方
向の偏光に対してはホログラム素子として機能する。従
って、前記の液晶ホログラム素子と同様に本発明の実施
に適用することが可能である。またこの素子において回
折効率はイオン交換される表面層の厚さにより制御する
ことが可能である。
FIG. 4 shows an outline of an anisotropic hologram element formed by using a lithium niobate substrate. A mask is formed by photolithography or the like (including holographic exposure) on a predetermined area of the surface of the Y-direction-cut lithium niobate substrate 41, and ion exchange is performed on the exposed area 42 of the surface using benzoic acid or the like. , A region 42 having a high refractive index is formed.
The region formed by ion exchange on the surface of the Y plate does not change its refractive index for polarized light in the X direction and increases its refractive index for polarized light in the Z direction. Therefore, this element does not function as a hologram element for polarized light in the X direction, but functions as a hologram element for polarized light in the Z direction. Therefore, it can be applied to the practice of the present invention similarly to the above-mentioned liquid crystal hologram element. Further, in this element, the diffraction efficiency can be controlled by the thickness of the surface layer subjected to ion exchange.

また第4図ではYカット板を用いた場合を示したが、
Xカット板を用いても同様の効果を与えることが可能で
ある。この場合はY軸方向の偏光に対してはホログラム
素子として機能せず、Z軸方向の偏光に対してはホログ
ラム素子として機能する。
Although FIG. 4 shows the case where a Y-cut plate is used,
The same effect can be provided by using an X-cut plate. In this case, it does not function as a hologram element for polarized light in the Y-axis direction, but functions as a hologram element for polarized light in the Z-axis direction.

第一の実施例では、1/4波長板を用いた光ピックアッ
プを示したが、光記録媒体が光磁気ディスクの場合には
反射光の偏光方向が記録情報に応じて回転するので、こ
の1/4波長板を省くことも可能である。
In the first embodiment, the optical pickup using the 1/4 wavelength plate is shown, but when the optical recording medium is a magneto-optical disk, the polarization direction of the reflected light rotates according to the recording information. It is also possible to omit the / 4 wave plate.

また、第一の実施例では反射光が異方性ホログラム素
子で二方向に分割される場合を示したが、前記のような
ホログラム素子は一定の厚さを有しているので、収束ビ
ームに対して発生するアスティグマを利用した方法(中
村他、Nationaltech.Report,vol32,490(1986))によ
り非点収差を作り出すことが可能である。これを利用す
ることにより更に簡単な構造の光ピックアップを構成す
る事が可能である。
Further, in the first embodiment, the case where the reflected light is divided into two directions by the anisotropic hologram element was shown, but since the hologram element as described above has a constant thickness, it becomes a convergent beam. Astigmatism can be created by a method that uses the stigma generated in response to this (Nakamura et al., National tech. Report, vol32, 490 (1986)). By utilizing this, it is possible to construct an optical pickup having a simpler structure.

なお、ホログラム素子自体に非点収差波面を記録し、
その再生波面により同様の効果を与えることも可能であ
る。
In addition, the astigmatism wavefront is recorded on the hologram element itself,
It is also possible to give the same effect by the reproduced wavefront.

第5図にこのアスティグマ法を利用したホログラム型
光ピックアップの実施例をしめす。偏光を放射する半導
体レーザ51より放射する光は液晶を用いたホログラム素
子52を通過し、結像レンズ53により、1/4波長板54を通
って光ディスク55の表面に集光される。この場合ホログ
ラム素子(回折素子)52を通過するレーザ光は、第一の
実施例と同様回折を受ける事はなく半導体レーザ51から
の放射光はほぼ全部光ディスク55の表面に集光される。
そして光ディスク55の表面で反射するレーザ光は再度1/
4波長板54を通って集光レンズ53により収束される。こ
の時反射光は前記1/4波長板を二回通過するのでその偏
光方向は90度回転している。従って反射光の一部は半導
体レーザ51に戻るが、一部は回折素子52により回折さ
れ、通常の四分割の受光素子56に結像され、焦点ずれト
ラッキングずれ及び前記光記憶媒体に記憶された情報の
信号が検出される。高効率の光ピックアップが実現出来
る点、及び印加電圧に応じて液晶分子の傾きが制御でき
ホログラム素子の回折効率を任意に制御する事ができ、
半導体レーザへの戻り光量を制御する事が可能であるの
で半導体レーザの戻り光雑音が最少となる状態で光ピッ
クアップを動作させる事ができる点は第一の実施例と同
様である。本実施例でも液晶を回折素子として用いた場
合を示したが、ニオブ酸リチウム等の一軸性の光学異方
性を有する結晶を用いる事も可能である事は自明であ
る。
FIG. 5 shows an embodiment of a hologram type optical pickup using this stigma method. The light emitted from the semiconductor laser 51 emitting polarized light passes through the hologram element 52 using liquid crystal, and is focused on the surface of the optical disc 55 by the imaging lens 53 through the quarter wavelength plate 54. In this case, the laser light passing through the hologram element (diffraction element) 52 is not diffracted as in the first embodiment, and almost all the emitted light from the semiconductor laser 51 is focused on the surface of the optical disc 55.
Then, the laser light reflected on the surface of the optical disk 55 is again 1 /
It is converged by the condenser lens 53 through the four-wave plate 54. At this time, the reflected light passes through the quarter-wave plate twice, so that its polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, a part of the reflected light returns to the semiconductor laser 51, but a part of the reflected light is diffracted by the diffractive element 52 and imaged on the ordinary four-division light receiving element 56, which is defocused and tracking deviated and stored in the optical storage medium. A signal of information is detected. The point that a highly efficient optical pickup can be realized, and the tilt of liquid crystal molecules can be controlled according to the applied voltage, and the diffraction efficiency of the hologram element can be arbitrarily controlled.
As in the first embodiment, the amount of light returning to the semiconductor laser can be controlled, so that the optical pickup can be operated in a state where the returning light noise of the semiconductor laser is minimized. Although the liquid crystal is used as the diffractive element in this embodiment, it is obvious that a crystal having uniaxial optical anisotropy such as lithium niobate can be used.

本実施例に於ける回折素子のホログラム形状は通常の
回折格子でよく、二光束干渉露光法等で容易に実現する
ことができるのも本実施例の大きな特長である。
The hologram shape of the diffractive element in this embodiment may be an ordinary diffraction grating, and it is also a great feature of this embodiment that it can be easily realized by a two-beam interference exposure method or the like.

実施例においては、ナイフエッジ法及びアスティグマ
法による異方性ホログラム型光ピックアップを示した
が、他の検出方法に基づく異方性ホログラム型光ピック
アップを構成する事も可能であることは明らかである。
In the examples, the anisotropic hologram type optical pickup by the knife edge method and the astigma method is shown, but it is clear that the anisotropic hologram type optical pickup based on other detection methods can be configured. is there.

また、実施例においては半導体レーザを光源として用
いているが、He−Neレーザ等の気体レーザあるいは色素
レーザ、固体レーザを用いる事も可能であることは自明
である。
Further, although the semiconductor laser is used as the light source in the embodiments, it is obvious that a gas laser such as a He-Ne laser, a dye laser, or a solid laser can be used.

また、本実施例では液晶やニオブ酸リチウム等を用い
ているが、KD2PO4、β−BaB2O4、PLZT等の電気光学効果
等を有する一軸性の結晶を用いることも可能であり、ま
たKTiPO4等の二軸性の光学結晶等も含め、屈折率異方性
を有する媒体を回折素子として用いることにより効果を
発揮することが可能である。
Further, in the present embodiment uses a liquid crystal or lithium niobate, KD 2 PO 4, β- BaB 2 O 4, it is also possible to use a uniaxial crystal having an electrooptic effect or the like such as PLZT Further, it is possible to exert the effect by using a medium having a refractive index anisotropy as a diffractive element, including a biaxial optical crystal such as KTiPO 4 .

発明の効果 以上に示したごとく、本発明は、従来の光ピックアッ
プの問題点を克服し、光の利用効率が高くかつ半導体レ
ーザの戻り光雑音の低下が図れ、かつ小型軽量で低価格
なホログラム型光ピックアップを提供するものであり、
大きな価値を有するものであると考えられる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the present invention overcomes the problems of the conventional optical pickup, has high light utilization efficiency, can reduce the return light noise of the semiconductor laser, and is a small-sized, lightweight, low-cost hologram. Type optical pickup,
It is considered to have great value.

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

第1図は本発明の異方性ホログラム型光ピックアップの
第一の実施例の概略斜視図、第2図は一軸性の光学結晶
の屈折率楕円体を示し、本発明のホログラム素子の原理
を説明図、第3図は第一の実施例に用いた液晶を用いた
異方性ホログラム素子の概略図、第4図はニオブ酸リチ
ウム基板を用いて形成した異方性ホログラム素子の概略
図、第5図はアスティグマ法を利用した異方性ホログラ
ム型光ピックアップの実施例の要部概略図、第6図は従
来のホログラム型光ピックアップの概略図である。 1……偏光を放射する半導体レーザ、2……液晶ホログ
ラム素子、3……結像レンズ、4……1/4波長板、5…
…光ディスク、6……受光素子。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of an anisotropic hologram type optical pickup of the present invention, and FIG. 2 shows a refractive index ellipsoid of a uniaxial optical crystal, which shows the principle of the hologram element of the present invention. Explanatory drawing, FIG. 3 is a schematic view of an anisotropic hologram element using the liquid crystal used in the first embodiment, FIG. 4 is a schematic view of an anisotropic hologram element formed using a lithium niobate substrate, FIG. 5 is a schematic view of a main part of an embodiment of an anisotropic hologram type optical pickup using the Astigma method, and FIG. 6 is a schematic view of a conventional hologram type optical pickup. 1 ... Semiconductor laser emitting polarized light, 2 ... Liquid crystal hologram element, 3 ... Imaging lens, 4 ... Quarter wave plate, 5 ...
… Optical disc, 6… Light receiving element.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】偏光を放射するレーザと、 前記レーザから出射する光を光記憶媒体上に収束するた
めの光学レンズと、 前記光記録媒体で反射するレーザ光の偏光方向を、出射
時の光の偏光方向に対してほぼ直角方向に回転させるた
めの位相板と、 前記光記録媒体によって反射される光の光路中に配置さ
れ、所定波面を生成する回折素子と、 前記光回折素子で回折される光を検出するための受光素
子とを含んで構成される光ピックアップにおいて、 前記回折素子が、屈折率異方性を有する一軸性の単一の
光学結晶でなり、かつ、前記光学結晶の光軸が、前記回
折素子の表面に平行となるように設定され、さらに、前
記光学結晶内部の前記光軸方向の屈折率が、周期的に分
布する光学媒体を用いて形成されていることを特徴とす
る光ピックアップ。
1. A laser emitting polarized light, an optical lens for converging light emitted from the laser onto an optical storage medium, and a polarization direction of the laser light reflected by the optical recording medium. A phase plate for rotating in a direction substantially at right angles to the polarization direction, a diffractive element disposed in the optical path of the light reflected by the optical recording medium, and generating a predetermined wavefront, and diffracted by the optical diffractive element. In the optical pickup including a light receiving element for detecting light, the diffractive element is a uniaxial single optical crystal having refractive index anisotropy, and the light of the optical crystal is The axis is set to be parallel to the surface of the diffractive element, and the refractive index in the optical axis direction inside the optical crystal is formed by using an optical medium that is periodically distributed. Optical pick up .
【請求項2】回折素子を形成する一軸性の単一の光学結
晶の光軸方向が、光記録媒体によって反射され前記回折
素子に入射するレーザ光の偏光方向と平行であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光ピックアッ
プ。
2. An optical axis direction of a single uniaxial optical crystal forming a diffractive element is parallel to a polarization direction of laser light reflected by an optical recording medium and incident on the diffractive element. The optical pickup according to claim 1.
【請求項3】回折素子が光透過型であり、かつ収束する
波面を発生する機能を有することを特徴とする特許請求
の範囲第2項に記載の光ピックアップ。
3. The optical pickup according to claim 2, wherein the diffractive element is a light transmissive type and has a function of generating a converging wavefront.
【請求項4】回折素子が空間的な分布を有する電界の印
加される一様に配列されたネマティックを主体とする液
晶を含んで構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の光ピックアップ。
4. The diffractive element includes a liquid crystal mainly composed of uniformly arranged nematics to which an electric field having a spatial distribution is applied, and the diffractive element is constituted. Optical pickup described in.
【請求項5】回折素子が表面にイオン交換法によりZ方
位に空間的な屈折率が形成されたニオブ酸リチウムのX
方位もしくはY方位カット板を用いて形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光ピック
アップ。
5. The X of lithium niobate having a spatial refractive index formed in the Z direction on the surface of the diffractive element by an ion exchange method.
The optical pickup according to claim 1, wherein the optical pickup is formed by using an azimuth or Y azimuth cut plate.
【請求項6】レーザが半導体レーザであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ。
6. The optical pickup according to claim 1, wherein the laser is a semiconductor laser.
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