JPH1040567A - Optical head and optical information reproducing apparatus using the same - Google Patents

Optical head and optical information reproducing apparatus using the same

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JPH1040567A
JPH1040567A JP8190441A JP19044196A JPH1040567A JP H1040567 A JPH1040567 A JP H1040567A JP 8190441 A JP8190441 A JP 8190441A JP 19044196 A JP19044196 A JP 19044196A JP H1040567 A JPH1040567 A JP H1040567A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
diffraction grating
recording medium
information recording
Prior art date
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Application number
JP8190441A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunikazu Onishi
邦一 大西
Masayuki Inoue
雅之 井上
Masakazu Fukui
雅千 福井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1040567A publication Critical patent/JPH1040567A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low price optical head which assures less amount of noise in the returning beam, easily detects defocusing signal and always supplies a high quality focus control signal, a tracking control signal of which offset is reduced and a reproducing signal for different kinds of optical discs. SOLUTION: The apparatus is driven integrally with an objective lens 7, diffracts the light flux reflected from an optical disc 9 using polarizing diffraction grating having the grating groove pattern in the shape of unequal interval curve, detects a control signal and an information signal using the diffracted light beam and non-diffracted light beam, functions as the polarizing diffraction grating for the laser beam in the wavelength λ1 and also functions to only transmit the light beam for the laser beam in the wavelength λ2, obtains good performance through the optical head loading a couple of laser sources in different wavelengths and prevents feedback of the 0-order beam to the semiconductor laser 1 by inserting a polarizing beam splitter 3 in order to use the 0-order beam for detection of defocusing and signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光情報記録媒体の記
録または再生用光学ヘッドに係り、特にそのトラッキン
グ制御の高精度化に好適な光学ヘッドおよびそれを用い
た光学的情報再生装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical head for recording or reproducing an optical information recording medium, and more particularly to an optical head suitable for improving the accuracy of tracking control and an optical information reproducing apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ディスクのような光情報記録媒体の情
報信号列(トラック)上に正しく集光スポットを位置決
めするためには、光ディスク面に垂直な光軸方向の位置
制御(以下、焦点制御と記す。)、およびディスク面内
方向の位置制御(以下、トラッキング制御と記す。)が
必要である。特にトラッキング制御に必要なトラッキン
グ制御信号を検出する手段にはいくつか有効な方式が提
案されているが、現在最も広く使用されているのは、プ
ッシュプル方式と呼ばれる検出方式である。この方式は
ディスク上に集光された光スポットが、ディスク上の周
期的な案内溝または情報ピット列によって回折され、対
物レンズの瞳面上でその0次光と±1次回折光が回折す
るときに、案内溝上や情報ピット列の真上から光スポッ
トがずれると、+1次回折光と−1次回折光の位相が互
いに逆方向にずれ、位相ずれのない0次光と+1次回折
光の干渉による光強度と、0次光と−1次回折光の干渉
による光強度がアンバランスになることを検出するもの
である。すなわち上記干渉強度を2分割光検出器によっ
てそれぞれ独立に光電変換し、その差動出力を対物レン
ズに取り付けられた2次元アクチュエータ等の光スポッ
ト可動手段にフィードバックして制御系を構成すること
により、光スポットを正しくトラック上に位置決めす
る。
2. Description of the Related Art In order to correctly position a focused spot on an information signal sequence (track) of an optical information recording medium such as an optical disk, position control in an optical axis direction perpendicular to the optical disk surface (hereinafter referred to as focus control). ) And position control in the disk surface direction (hereinafter referred to as tracking control). In particular, some effective methods have been proposed as means for detecting a tracking control signal required for tracking control, but a detection method called a push-pull method is most widely used at present. This method is used when a light spot condensed on a disk is diffracted by a periodic guide groove or a series of information pits on the disk, and its 0th order light and ± 1st order diffracted light are diffracted on the pupil plane of the objective lens. If the light spot deviates from above the guide groove or directly above the information pit row, the phases of the + 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light are shifted in opposite directions. It detects the imbalance between the intensity and the light intensity due to the interference between the 0th-order light and the -1st-order diffracted light. That is, the interference intensity is photoelectrically converted independently by a two-divided photodetector, and the differential output is fed back to a light spot movable means such as a two-dimensional actuator attached to an objective lens, thereby forming a control system. Position the light spot correctly on the track.

【0003】しかしながら、上記のように対物レンズを
光ディスクの面内方向に変位させて光スポットのトラッ
キング制御を行うような場合は、対物レンズの変位量に
応じて2分割光検出器上に照射される光スポットも変位
するので、その結果検出されたトラッキング制御信号に
オフセットが生じてしまうという問題がある。特に高密
度の光ディスクにおいては、このようなトラッキングオ
フセットの影響は無視できず、再生信号振幅の低下や、
隣接トラッククロストークの増大を引き起こして再生信
号品質の劣化を招いてしまう。
However, in the case where the tracking control of the light spot is performed by displacing the objective lens in the in-plane direction of the optical disk as described above, the light is irradiated onto the two-divided photodetector in accordance with the displacement amount of the objective lens. However, there is a problem that an offset is generated in the tracking control signal detected as a result because the light spot is also displaced. Especially in a high-density optical disk, the influence of such tracking offset cannot be ignored, and the amplitude of the reproduced signal decreases,
This causes an increase in adjacent track crosstalk, which leads to a deterioration in reproduction signal quality.

【0004】近年、このような対物レンズの変位に伴う
トラッキングオフセット発生の問題を改善し、プッシュ
プル方式を用いつつ常に正確で安定なトラッキング制御
信号を検出できる従来技術としては、例えば特開平8−
77578号公報に開示されているような偏光性回折格
子を用いた光学ヘッドが注目されている。この光学ヘッ
ドは、対物レンズに加えλ/4板と偏光性回折格子とを
一体として2次元アクチュエータに搭載し、かつディス
クによる回折光のうち+1次回折光と0次光の干渉領域
と、−1次回折光と0次光との干渉領域がそれぞれ異な
る方向に回折してそれぞれ異なる光検出面で受光される
構成になっている。
In recent years, as a conventional technique capable of improving the problem of occurrence of tracking offset due to the displacement of the objective lens and always detecting an accurate and stable tracking control signal while using a push-pull method, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
Attention has been paid to an optical head using a polarizing diffraction grating as disclosed in Japanese Patent No. 77578. In this optical head, in addition to an objective lens, a λ / 4 plate and a polarizing diffraction grating are integrally mounted on a two-dimensional actuator. Interference regions between the order diffracted light and the zero-order light are diffracted in different directions and received on different light detection surfaces.

【0005】このようにすると、対物レンズが変位して
もその動きに合わせて上記干渉領域の境界線も動くの
で、ディスク反射光束に対しては境界線は変位せず、結
果的に対物レンズの変位に伴うトラッキングオフセット
を良好に解消できる。しかもこの光学ヘッドは2次元ア
クチュエータに搭載される回折格子を偏光性回折格子に
し、この偏光性回折格子と対物レンズとの間にλ/4板
を設けることにより、ディスクに向かう入射光がこの偏
光性回折格子を透過する際には回折効率がほぼ0とな
り、ディスクから反射光が再び回折格子を透過するとき
にのみ適切な回折効率で回折するようにしている。この
ような偏光性回折格子を用いると、往路で発生する不要
な回折による光量損失や迷光の発生を防ぐことができる
ので、光学ヘッドの高性能化に極めて有利である。
In this case, even if the objective lens is displaced, the boundary line of the interference area also moves in accordance with the movement of the objective lens. The tracking offset accompanying the displacement can be satisfactorily eliminated. Moreover, in this optical head, the diffraction grating mounted on the two-dimensional actuator is a polarizing diffraction grating, and a λ / 4 plate is provided between the polarizing diffraction grating and the objective lens. Diffraction efficiency becomes almost zero when transmitting through the diffractive grating, and the reflected light from the disk is diffracted at an appropriate diffraction efficiency only when transmitted again through the diffraction grating. When such a polarizing diffraction grating is used, it is possible to prevent the loss of light amount and the generation of stray light due to unnecessary diffraction occurring on the outward path, which is extremely advantageous for improving the performance of the optical head.

【0006】しかしながら、この従来例のように偏光性
回折格子で回折されない0次光はそのまま半導体レーザ
に戻り、回折光だけが光検出器で検出される構成の光学
ヘッドは、光スポットの焦点制御信号を検出するには不
都合である。すなわち例えば、従来光ディスク光学ヘッ
ドにおいて最も一般的に用いられている焦点制御信号検
出方式に、非点収差方式と呼ばれる方式があるが、この
ような焦点制御信号検出は、焦点ずれに伴う反射光スポ
ットの強度分布の変化を検出するようになっているた
め、上記従来例のように偏光性回折格子で検出系に入射
する光が最初から分離しているような構成の光学ヘッド
には適用することがでない。このため上記従来例のよう
な光学ヘッドは、かなり特殊な検出方式を採用せざる得
ない。例えば、上記従来例で開示されている方式は、焦
点制御信号を検出するために偏光性回折格子をトラッキ
ング信号検出領域と、焦点ずれ信号検出領域に分割し、
それぞれ異なる光検出面に入射するよう異なる回折方向
が設定されている。しかしこのような構成では、偏光性
回折格子の格子溝パターンや光検出器の検出面構成が複
雑化するため、製造コストが増大してしまう。また0次
光がそのまま半導体レーザに戻ることによりレーザノイ
ズが発生し、再生信号品質の低下を招くという問題点が
ある。さらに近年、異なる基板厚さや異なる構造を持っ
た数種類の光ディスクが開発され市販される予定である
が、上記従来例は、前述したように複雑な検出系を採用
しているために、光ディスクの構造の違いに伴う最適検
出手段の変化に柔軟に対応することができない。なお上
記従来例では、このように異なる種類の光ディスク間の
互換をとることについては一切言及されていない。
However, the zero-order light that is not diffracted by the polarizing diffraction grating as in this conventional example returns to the semiconductor laser as it is, and the optical head having a configuration in which only the diffracted light is detected by the photodetector has a focus control of the light spot. This is inconvenient for detecting a signal. That is, for example, a focus control signal detection method most commonly used in the conventional optical disk optical head includes a method called astigmatism method. Such focus control signal detection is performed by a reflected light spot due to defocus. Since it is designed to detect a change in the intensity distribution of the optical head, the present invention is applicable to an optical head having a configuration in which light incident on a detection system is separated from the beginning by a polarizing diffraction grating as in the above-described conventional example. Is not. For this reason, the optical head like the above-mentioned conventional example has to adopt a quite special detection method. For example, the method disclosed in the above conventional example divides a polarizing diffraction grating into a tracking signal detection area and a defocus signal detection area to detect a focus control signal,
Different diffraction directions are set so as to be incident on different light detection surfaces. However, such a configuration complicates the grating groove pattern of the polarizing diffraction grating and the configuration of the detection surface of the photodetector, thereby increasing the manufacturing cost. In addition, there is a problem that laser noise is generated when the zero-order light returns to the semiconductor laser as it is, thereby deteriorating reproduction signal quality. Further, in recent years, several types of optical disks having different substrate thicknesses and different structures are to be developed and marketed. However, the above-described conventional example employs a complicated detection system as described above, so that the structure of the optical disk is It is not possible to flexibly respond to changes in the optimal detection means due to differences in In the above-mentioned conventional example, there is no mention of such compatibility between different types of optical disks.

【0007】このような問題に鑑み、本発明の目的は、
安価な構成で、戻り光ノイズが少なく、光ディスクの構
造の違いに伴う最適検出手段の変化に柔軟に対応しつ
つ、常に良好な焦点制御信号およびトラッキング制御信
号を検出することができる光学ヘッドおよび光学的情報
再生装置を提供することにある。
[0007] In view of such a problem, an object of the present invention is to provide:
Optical head and optical system capable of always detecting a good focus control signal and tracking control signal while having an inexpensive structure, reducing return light noise, flexibly responding to changes in the optimum detecting means due to a difference in optical disk structure, and To provide an information reproducing apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では半導体レーザと、対物レンズによって
少なくとも構成される集光光学系と、光スポット位置制
御手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を前記集光
光学系から分岐させる光分岐素子と、該光分岐素子によ
って分岐された前記反射光を受光し光電変換する光検出
器とを備えた光学ヘッドにおいて、前記対物レンズと前
記光分岐素子の間の光路中にλ/4板などの偏光変換素
子と、入射光と反射光の偏光状態の違いによって回折効
率が変化し、かつ所定の不等間隔曲線状軌跡の格子溝を
有する偏光性回折格子とを配置した。そして前記光検出
器に入射するディスク反射光のうち、該偏光性回折格子
によって回折された回折光または非回折光または回折光
と非回折光の両方から光スポット位置制御信号、すなわ
ち前記焦点制御信号とトラッキング制御信号を検出する
ようにした。また、前記光スポット位置制御手段として
該光スポット位置制御信号に基づいて前記対物レンズと
前記偏光変換素子と前記偏光性回折格子とを一体として
動かす2次元アクチュエータなどの可動機構を設けた。
このように偏光性回折格子で回折された回折光と非回折
光をともに用いて光スポット位置制御信号検出をおこな
う構成にすることで、偏光性回折格子を用いた場合にお
いても、非点収差方式による焦点制御信号検出が可能に
なり、より簡単な構成で信頼性が高い光学ヘッドを実現
できる。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a semiconductor laser, a condensing optical system constituted by at least an objective lens, a light spot position control means, and the optical information recording medium are provided. A light branching element for branching the reflected light from the focusing optical system, and an optical head including a photodetector for receiving the reflected light branched by the light branching element and performing photoelectric conversion, the objective lens and A polarization conversion element such as a λ / 4 plate in an optical path between the light splitting elements, and a grating groove having a diffraction efficiency that changes due to a difference in polarization between incident light and reflected light and has a predetermined irregularly-spaced curved locus. And a polarizing diffraction grating having the following. The light spot position control signal, that is, the focus control signal, is obtained from the diffracted light or the undiffracted light or both the diffracted light and the undiffracted light diffracted by the polarizing diffraction grating out of the disc reflected light incident on the photodetector. And a tracking control signal. Further, a movable mechanism such as a two-dimensional actuator for integrally moving the objective lens, the polarization conversion element, and the polarizing diffraction grating based on the light spot position control signal is provided as the light spot position control means.
In this way, by using a configuration in which the light spot position control signal is detected using both the diffracted light and the undiffracted light diffracted by the polarizing diffraction grating, the astigmatic method can be used even when the polarizing diffraction grating is used. , The focus control signal can be detected, and a highly reliable optical head can be realized with a simpler configuration.

【0009】また本発明の他の手段として、光学ヘッド
内に所定の波長λ1およびλ2を有する少なくとも2個
以上の半導体レーザ光源を備え、かつ波長λ1のレーザ
光に対しては、前記したようにその偏光状態の違いによ
って回折効率が変化し、かつ波長λ2を有するレーザ光
に対しては、すくなくとも互いに異なる2種類の偏光状
態について回折効率が略0%になる機能を備えた偏光性
回折格子を設けた。
As another means of the present invention, at least two or more semiconductor laser light sources having predetermined wavelengths .lambda.1 and .lambda.2 are provided in an optical head, and a laser beam of wavelength .lambda.1 is provided as described above. Diffraction efficiency changes due to the difference in the polarization state, and for a laser beam having a wavelength of λ2, a polarizing diffraction grating having a function of achieving a diffraction efficiency of about 0% for at least two different polarization states is provided. Provided.

【0010】ところで、このように回折光と非回折光の
両方を光検出器で検出する構成の光学ヘッドでは、のち
ほど実施例において詳細に述べるように、半導体レーザ
光源から対物レンズを経てディスク上に集光される入射
光が偏光性回折格子を透過する際に、わずかに回折され
て生じる微小な不要光が、迷光となってディスクを経て
光検出器に入射し、ここで検出される各制御信号および
再生信号の信号品質に悪影響を及ぼすという新たな問題
が生じる。この問題を解消するため、本発明では、偏向
性回折格子の格子溝軌跡を所定の不等間隔曲線状にする
ことで、ディスクに照射される前記迷光の合焦点が信号
検出に用いられる非回折光の合焦点光に対して所定間隔
だけ位置ずれ(デフォーカス)するようになっている。
By the way, in the optical head configured to detect both the diffracted light and the undiffracted light by the photodetector, as will be described later in detail in an embodiment, a semiconductor laser light source passes through an objective lens onto a disk. When the condensed incident light passes through the polarizing diffraction grating, minute unnecessary light generated by being slightly diffracted becomes stray light and enters the photodetector via the disk, where each control is detected. A new problem arises that adversely affects the signal quality of the signal and the reproduced signal. In order to solve this problem, in the present invention, by making the grating groove trajectory of the deflecting diffraction grating a predetermined unequally-spaced curve, the focal point of the stray light radiated to the disk can be used for non-diffraction light used for signal detection. The position is shifted (defocused) by a predetermined interval with respect to the focused light of the light.

【0011】さらに本発明では、対物レンズとして透明
基板の厚さが異なる複数種類の基板においてほぼ無収差
となる複数の対物レンズを搭載し、かつそれぞれの対物
レンズに加えて偏光変換素子と偏光性回折格子とを一体
とし、あるいは偏光変換素子を一体として可動機構に搭
載し、再生対象となる情報記録媒体の種類に応じて、複
数の対物レンズの一つを選択して光路中に挿入する手段
を付加した。
Further, according to the present invention, a plurality of objective lenses having substantially no aberration are mounted as objective lenses on a plurality of types of substrates having different thicknesses of the transparent substrate, and in addition to each objective lens, a polarization conversion element and a polarizer are provided. Means in which a diffraction grating is integrated or a polarization conversion element is integrally mounted on a movable mechanism, and one of a plurality of objective lenses is selected and inserted into an optical path according to the type of an information recording medium to be reproduced. Was added.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は本発明の光学ヘッドの基本的な実施
例である。半導体レーザ1からの光がコリメートレンズ
2によって平行光にされ、偏光ビームスプリッタ3を透
過し、立ち上げミラー4を反射して対物レンズ7の直下
に設けられた偏光性回折格子5に入射する。このときこ
の入射光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ3に対し
てP偏光すなわち図中のX軸に略平行な方向となってい
るため、偏光性回折格子5に入射する際は、その中心分
割線100に対して略平行な偏光方向になっている。こ
の偏光性回折格子5は、ニオブ酸リチウム(LiNbO
3)などの屈折率異方性をもつ結晶板からなり、対物レ
ンズ7と同じ2次元アクチュエータ8の可動部に取り付
けられ、対物レンズ7と一体に変位するようになってい
る。そして、例えば図にしめすように中心分割線100
を対称軸にして互いに逆向きに略45度をなす方向に格
子溝が刻まれている。しかも前記したような中心分割線
100に対して略平行な偏光方向を有するレーザ光に対
しては、格子溝凹凸部の位相差が入射光波長λの略整数
倍となるように結晶の主軸方向と溝深さが設計されてい
る。このため前記入射光がこの偏光性回折格子を透過す
る際には、回折光はほとんど発生しないようになってい
る。そして偏光性回折格子5を透過した光は、この偏光
性回折格子に張り合わせてあるλ/4板6により円偏光
に変換され、対物レンズ7に入射し、光ディスク9に集
光される。一方、反射光は再び対物レンズ7を透過し再
びλ/4板6を透過すると、入射時とは直交した偏光方
向いわゆるS偏光に変換され再び偏光性回折格子に入射
する。この時、偏光性回折格子5の格子溝凹凸部は、S
偏光のレーザ光に対して、所定の回折効率で±1次回折
光が発生するように設定されているので、前記ディスク
反射光は、偏光性回折格子を再度透過する際、そのまま
偏光性回折格子を透過する0次光と、中心分割線によっ
て分割された各領域ごとに互いに反対方向に略45度ず
つを傾いて進行する±1次回折光に分離される。さらに
これらの光は立ち上げミラー4偏光ビームスプリッタ3
を反射し、集光レンズ10、シリンドリカルレンズ11
により光検出器12の上に集光される。光検出器12は
中心部分の隣接した4分割の光検出領域と、その周辺の
4つの光検出領域があり、中心部分の4分割光検出領域
で、偏光性回折格子5をそのまま透過した0次光を、周
辺の4つの光検出領域で±1次回折光を受光する。そし
て中心部分の4分割光検出器のそれぞれ対角方向の2つ
の検出器出力の和信号の差動出力をとることにより、い
わゆる非点収差方式における焦点制御信号が得られる。
また周辺部分についてもそれぞれ対角方向の2つの光検
出器の出力信号の和をとり、さらにその差動出力を検出
することにより、いわゆるプッシュプル方式によるトラ
ッキング制御信号が得られる。データ信号を得るための
検出器としては特に限定はしないが、例えば中心部分の
4分割の和信号とすればよい。ただし、あまり多くの信
号の演算をすると検出器のショットノイズや途中の増幅
器のアンプノイズが増大する可能性があるので、適度な
数に抑えた方がよい場合もある。また媒体や光源のノイ
ズが十分に小さいとショットノイズやアンプノイズが支
配的となる可能性があるが、高密度化に伴いそれでもさ
らにノイズを低減する必要が生じる場合はまったく加算
を行わない方がよい。このときは4分割の内1つを選択
するか、偏光ビームスプリッタ3と集光レンズ10の間
にもう一つビームスプリッタを挿入し、その光をまた集
光レンズによって1つの検出器に集光した検出出力を再
生信号とすればよい。
FIG. 1 shows a basic embodiment of the optical head of the present invention. The light from the semiconductor laser 1 is collimated by the collimator lens 2, passes through the polarization beam splitter 3, reflects off the rising mirror 4, and enters the polarization diffraction grating 5 provided immediately below the objective lens 7. At this time, the polarization direction of the incident light is P-polarized with respect to the polarization beam splitter 3, that is, a direction substantially parallel to the X-axis in the drawing. The polarization direction is substantially parallel to the line 100. This polarizing diffraction grating 5 is made of lithium niobate (LiNbO
It is made of a crystal plate having a refractive index anisotropy such as 3) and is attached to the movable portion of the two-dimensional actuator 8 which is the same as the objective lens 7, and is displaced integrally with the objective lens 7. Then, for example, as shown in FIG.
Lattice grooves are formed in directions opposite to each other at approximately 45 degrees with respect to the symmetry axis. In addition, for a laser beam having a polarization direction substantially parallel to the center dividing line 100 as described above, the main axis direction of the crystal is set so that the phase difference of the concave and convex portions of the lattice groove becomes substantially an integral multiple of the incident light wavelength λ. And the groove depth is designed. Therefore, when the incident light passes through the polarizing diffraction grating, almost no diffracted light is generated. Then, the light transmitted through the polarizing diffraction grating 5 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 6 bonded to the polarizing diffraction grating, incident on the objective lens 7, and collected on the optical disk 9. On the other hand, when the reflected light passes through the objective lens 7 again and passes through the λ / 4 plate 6 again, it is converted into a so-called S-polarized light in a polarization direction orthogonal to that at the time of incidence, and then enters the polarizing diffraction grating again. At this time, the unevenness of the grating groove of the polarizing diffraction grating 5 is S
Since it is set so that ± 1st-order diffracted light is generated at a predetermined diffraction efficiency with respect to polarized laser light, the disc reflected light passes through the polarizing diffraction grating as it is when transmitted again through the polarizing diffraction grating. The transmitted light is separated into the transmitted 0th-order light and ± 1st-order diffracted light that travels at an angle of approximately 45 degrees in the opposite direction to each other divided by the center dividing line. Further, these lights are set up by a mirror 4, a polarization beam splitter 3,
And a condenser lens 10 and a cylindrical lens 11
Is focused on the photodetector 12 by the The photodetector 12 has an adjacent quadrant photodetection region at the center portion and four photodetection regions around the photodetection region. The light is received at ± 4th order diffracted light in four surrounding photodetection areas. Then, by taking the differential output of the sum signal of the two detector outputs in the diagonal direction of each of the quadrant photodetectors at the center, a focus control signal in a so-called astigmatism method is obtained.
In addition, a tracking control signal by a so-called push-pull method can be obtained by taking the sum of the output signals of the two photodetectors in the diagonal direction for the peripheral portion and detecting the differential output. The detector for obtaining the data signal is not particularly limited, but may be, for example, a four-division sum signal of the central portion. However, if too many signals are calculated, the shot noise of the detector and the amplifier noise of the amplifier in the middle may increase, so it may be better to suppress the noise to an appropriate number. In addition, shot noise and amplifier noise may be dominant if the noise of the medium or light source is sufficiently small.However, if it is necessary to further reduce the noise as the density increases, it is better not to perform addition at all. Good. At this time, one of the four divisions is selected, or another beam splitter is inserted between the polarizing beam splitter 3 and the condenser lens 10, and the light is again focused on one detector by the condenser lens. What is necessary is just to make the detected output the reproduced signal.

【0014】図2は図1と同様の実施例であるが、偏光
ビームスプリッタ3に対して半導体レーザ1側と、光検
出器12側を入れ替えた構成となっている。これは半導
体レーザ光源を発し偏光ビームスプリッタ3に入射する
レーザ光の偏光方向が図1と図2で異なっているためで
ある。すなわち図1の実施例では、偏光ビームスプリッ
タの分離面に対してP偏光つまり図のX軸方向に偏光方
向をもつレーザ光が入射するが、、図2の実施例ではS
偏光つまり図のY軸方向に偏光方向をもつレーザ光が入
射している。これに伴い、図2の偏光性回折格子5が有
する回折効率の偏光依存性は、図1の実施例とは反対に
なってあり、S偏光(中心分割線100に対して略垂直
な偏光方向)では回折光はほとんど発生せず、P偏光
(中心分割線100に対して略平行な偏光方向)では所
定の回折効率で±1次回折光が発生するようになってい
る。なお、図1、2実施例では、半導体レーザからの楕
円状の発光分布を円形に整形する光学素子(例えばビー
ム整形プリズム)を省略しているが、もちろんそのよう
な光学素子を搭載した光学ヘッドにおいても本発明は全
く問題なく適用できる。
FIG. 2 shows an embodiment similar to FIG. 1, except that the semiconductor laser 1 side and the photodetector 12 side of the polarization beam splitter 3 are replaced. This is because the polarization direction of the laser light emitted from the semiconductor laser light source and incident on the polarization beam splitter 3 is different between FIG. 1 and FIG. That is, in the embodiment of FIG. 1, P-polarized light, that is, laser light having a polarization direction in the X-axis direction in the drawing enters the separation plane of the polarization beam splitter, but in the embodiment of FIG.
Polarized light, that is, laser light having a polarization direction in the Y-axis direction in the drawing is incident. Accordingly, the polarization dependence of the diffraction efficiency of the polarizing diffraction grating 5 of FIG. 2 is opposite to that of the embodiment of FIG. 1, and is S-polarized (the polarization direction substantially perpendicular to the center dividing line 100). ), Almost no diffracted light is generated, and ± -first-order diffracted light is generated at a predetermined diffraction efficiency for P-polarized light (a polarization direction substantially parallel to the center dividing line 100). Although the optical element (for example, a beam shaping prism) for shaping the elliptical emission distribution from the semiconductor laser into a circle is omitted in FIGS. 1 and 2, the optical head equipped with such an optical element is of course omitted. In this case, the present invention can be applied without any problem.

【0015】図3に光検出器12の信号出力から焦点制
御信号、トラッキング制御信号、ディスクに記録されて
いる情報信号などを検出する光検出器の一例を示す。光
検出器12は中心部分の隣接した4分割の光検出領域1
25、126、127、128と、その周辺の4つの光
検出領域121、122、123、124があり、前述
したように中心部分の4分割領域125、126、12
7、128で、ディスク反射光のうち0次光を、周辺の
光検出器121、122、123、124で±1次回折
光を受光する。このとき中心部分の4分割光検出器12
5、126、127、128のそれぞれ対角方向の2つ
の検出器出力同士の和信号から差動アンプ131によっ
て差信号を検出するといわゆる非点収差方式による焦点
制御信号が得られる。また周辺部検出領域121、12
2、123、124それぞれの対角方向の2つの光検出
器出力の和信号から差動アンプ132によって差信号を
検出することにより、いわゆるプッシュプル方式による
トラッキング制御信号が得られる。記録情報信号は例え
ば図の実施例のように加算アンプ14により中心部分の
4分割領域から検出された信号の和信号を出力すること
により得られる。なお、当然のことながら周辺部分4領
域から検出信号の和信号から記録情報信号を検出しても
良い。
FIG. 3 shows an example of a photodetector for detecting a focus control signal, a tracking control signal, an information signal recorded on a disc, and the like from the signal output of the photodetector 12. The photodetector 12 is a quadrant photodetection region 1 adjacent to the central portion.
There are 25, 126, 127, 128 and four photodetection areas 121, 122, 123, 124 around the area. As described above, the four divided areas 125, 126, 12
At 7 and 128, the 0th order light among the disk reflected light is received, and ± 1st order diffracted light is received at the peripheral photodetectors 121, 122, 123, and 124. At this time, the quadrant photodetector 12 at the center is
When a difference signal is detected by a differential amplifier 131 from a sum signal of two detector outputs 5, 126, 127 and 128 in diagonal directions, a focus control signal based on a so-called astigmatism method is obtained. Further, the peripheral detection areas 121 and 12
The differential signal is detected by the differential amplifier 132 from the sum signal of the two photodetector outputs in the diagonal directions 2, 123, and 124, thereby obtaining a so-called push-pull tracking control signal. The recording information signal is obtained by, for example, outputting a sum signal of the signals detected from the central four-part region by the addition amplifier 14 as in the embodiment shown in FIG. Of course, the recording information signal may be detected from the sum signal of the detection signals from the four peripheral portions.

【0016】図4は、本発明の効果を明らかにするため
に、従来のプッシュプル方式によるトラッキング制御信
号検出手段の問題点をしめした概略図である。一般に光
ディスク9は可換媒体なので、らせん状または同心円状
のトラックの中心が必ずしもスピンドルモーターの回転
中心と一致せず偏芯した状態で装着されると、静止した
光スポットに対しては、ディスクの記録トラックが揺れ
て見えるため、光スポットを常にトラックに追随させる
ためには、例えばアクチュエータ等を用いて対物レンズ
を適宜変位させている。したがって図中左側のように、
対物レンズ中心が光軸と一致している場合以外に、図中
右側に示すように光スポットを所定の変位量δだけ動か
すために、対物レンズが光軸からδだけずれてしまう場
合も動いた場合も当然起こり得る。このような場は反射
光束の輪郭の中心は入射光束の光軸(光束輪郭の中心
軸)に対してδだけずれ、さらに強度最大の点が2δ、
ずれてしまう。一方、従来のプッシュプル方式では差信
号を検出する2個の光検出領域の分割境界線は固定され
たまま動くことはないので、このような反射光束のずれ
が発生すると、必然的に2個光検出領域の出力にアンバ
ランスが生じ、その結果トラッキング制御信号にオフセ
ットが発生してしまう。これに対し、本発明のように偏
光性回折格子を対物レンズと同じアクチュエータに搭載
し一体に駆動させると、いくら対物レンズが変位しても
反射光束の輪郭の中心に対して分割境界線のずれは生じ
ない。このため上述したような出力アンバランスに伴う
トラッキング制御信号のオフセット成分を大幅に低減す
ることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the problems of the conventional push-pull tracking control signal detecting means in order to clarify the effects of the present invention. Generally, since the optical disk 9 is a replaceable medium, if the center of a helical or concentric track is not necessarily aligned with the rotation center of the spindle motor and is mounted in an eccentric state, a stationary light spot will Since the recording track appears to fluctuate, the objective lens is appropriately displaced using, for example, an actuator or the like in order to keep the light spot always following the track. Therefore, as shown on the left side of the figure,
In addition to the case where the center of the objective lens coincides with the optical axis, the case where the objective lens is displaced from the optical axis by δ to move the light spot by a predetermined displacement amount δ as shown on the right side of the drawing also moved. Of course, it can happen. In such a field, the center of the contour of the reflected light beam is shifted by δ with respect to the optical axis of the incident light beam (the center axis of the light beam contour), and the point having the maximum intensity is 2δ.
It shifts. On the other hand, in the conventional push-pull method, since the dividing boundary of the two light detection areas for detecting the difference signal does not move while being fixed, if such a shift of the reflected light flux occurs, two light detection areas are inevitably generated. Unbalance occurs in the output of the light detection area, and as a result, an offset occurs in the tracking control signal. On the other hand, when the polarizing diffraction grating is mounted on the same actuator as the objective lens and driven integrally, as in the present invention, no matter how much the objective lens is displaced, the displacement of the division boundary line with respect to the center of the contour of the reflected light flux will be improved. Does not occur. Therefore, the offset component of the tracking control signal due to the output imbalance as described above can be significantly reduced.

【0017】図5は偏光性回折格子の具体的な実施例を
示した概略図である。ここでは一例としてニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3)基板を用いた例を示す。ニオブ酸
リチウム基板51は例えば紙面内方向58に屈折率異方
性の主軸を持つ。そこで所定の格子溝パターンに合わせ
てこの基板内および基板上にプロトン交換領域52と誘
電体膜53を形成する。このとき格子溝パターン上を透
過する常光線54(紙面に略垂直な偏光方向を持つ光
線)と格子溝パターン間を透過する常光線55との位相
差φoと、同じく異常光線(紙面に略平行な偏光方向を
持つ光線)56、57の位相差φeはそれぞれ次式のよ
うに表される。
FIG. 5 is a schematic view showing a specific embodiment of the polarizing diffraction grating. Here, an example using a lithium niobate (LiNbO3) substrate is shown as an example. The lithium niobate substrate 51 has, for example, a main axis of refractive index anisotropy in the in-plane direction 58 of the drawing. Therefore, a proton exchange region 52 and a dielectric film 53 are formed in and on the substrate according to a predetermined lattice groove pattern. At this time, a phase difference φo between an ordinary ray 54 (a ray having a polarization direction substantially perpendicular to the plane of the paper) transmitted on the lattice groove pattern and an ordinary ray 55 transmitted between the lattice groove patterns, and an extraordinary ray (substantially parallel to the plane of the paper) The phase difference φe between the light beams 56 and 57 having different polarization directions is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】さらに、格子溝の凹部と凸部の幅が等しい
矩形溝の回折格子では、上記の位相差φo、φeが与え
られると、それぞれ常光線、異常光線に関する±1次回
折光の回折効率(0次光I0に対する±1次回折光I±
1の強度比)I±1/I0は、次式のように決まる。
Furthermore, in the diffraction grating of a rectangular groove in which the width of the concave part and the convex part of the grating groove are equal, given the above-mentioned phase differences φo and φe, the diffraction efficiency of ± 1st-order diffracted light with respect to ordinary ray and extraordinary ray respectively ( ± 1st order diffracted light I ± with respect to 0th order light I0
(Intensity ratio of 1) I ± 1 / I0 is determined by the following equation.

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】ここでnd、Δno、Δneは、物理定数
として一義的に決まる値である。そこで誘電体膜の厚さ
Tdとプロトン交換領域の深さTpを未知数とする連立
方程式として上式を解けば、所定の波長のレーザ光に対
し常光線と異常光線で所望の回折効率となる偏光性回折
格子を設計することができる。例えば誘電体膜の屈折率
nd=2.2、 Tp=1.36μm、Td=0.045
μmとすると、波長680nmの半導体レーザ光に対し
て常光線では回折効率を0%つまり回折光を発生させな
い一方で、異常光線では約30%の回折効率で±1次回
折光を分離発生させることができる。
Here, nd, Δno, and Δne are values uniquely determined as physical constants. If the above equation is solved as a simultaneous equation in which the thickness Td of the dielectric film and the depth Tp of the proton exchange region are unknown values, the polarization that provides a desired diffraction efficiency with ordinary light and extraordinary light with respect to laser light of a predetermined wavelength is obtained. Diffraction gratings can be designed. For example, the refractive index of the dielectric film nd = 2.2, Tp = 1.36 μm, Td = 0.045
When it is set to μm, the diffraction efficiency of ordinary light is 0%, that is, no diffracted light is generated with respect to the semiconductor laser light having a wavelength of 680 nm, while the ± 1st-order diffracted light is separated and generated with the diffraction efficiency of about 30% for the extraordinary light. it can.

【0022】ところで実際の偏光性回折格子は、前記の
ように所定の偏光方向をもつレーザ光に対して回折効率
が完全に0%になるように設計されている場合でも、誘
電体膜の幅とプロトン交換領域の幅のずれなどの誤差要
因によって、完全に0%にすることができず、わずかな
回折光が発生してしまうのが実情である。この回折光は
実際の信号再生には全く寄与しない迷光成分になる。発
明者等はこの迷光が光学ヘッドの各種信号再生性能にど
のような影響を及ぼすかを解析したところ、対物レンズ
を経てディスクに集光される往路レーザ光にこのような
偏光性回折格子の回折効率偏光依存性不良による迷光が
生じた場合、この迷光は信号再生光(0次光)とほぼ同
様の光路をたどってディスクを反射し、光検出器に入射
することがわかった。しかもこの迷光は光検出面上で信
号再生光と干渉し、検出信号の波形歪みやノイズ成分の
増大など検出信号品質を著しく劣化させてしまうことが
明らかになった。そこで、この偏光性回折格子の回折効
率偏光依存性不良によって生じる迷光成分の影響を極力
低減するため、本発明では回折格子溝の軌跡(格子パタ
ーン)を不等間隔曲線状化した。すなわち、いわゆるホ
ログラフィック回折格子製作技術を利用し、格子パター
ンを通常の直線ではなく、略円弧状または略楕円弧状に
することによって、±1次回折光の波面に所定の焦点ず
れに相当する波面収差を付与し、前述した迷光成分の集
光スポットをディスク面からデフォーカスさせるわけで
ある。例えば図6は偏光性回折格子の格子溝パターンの
一例を示しており、格子溝の軌跡を数10本おきに概略
的に線図で表したものである。図の中央部の境界線10
0を境に互いに反対方向に約45度ずつ傾いた格子溝
が、それぞれ直線ではなく略円弧状になっている。しか
もその溝ピッチは等間隔ではなく、図の上部から下部に
向かって所定の変化率で徐々に広くなっている。このよ
うな不等間隔曲線状の格子溝パターンを有する偏光性回
折格子を用いることにより、ディスク入射する往路光に
たとえ回折光が発生した場合でも、発生した±1次回折
光すなわち迷光成分は対物レンズを経てディスクに照射
される際、図7のようにディスクの記録面に正しく集光
されている信号再生光(0次光)スポット300に対し
て、負方向(ディスクより遠い側)および正方向(ディ
スクより近い側)にそれぞれ所定距離εだけ離れた位置
に集光スポット301、302を形成する。したがっ
て、これら迷光成分はデフォーカスした状態でディスク
に入射するわけである。このためこれら迷光成分のディ
スク反射光は、ディスクに記録されている情報信号など
による変調をほとんどうけることなく光検出面に至る。
しかもこれら迷光成分は、信号光スポットに対してデフ
ォーカスしているため、検出面上においても信号再生光
とは異なるスポット形状になり、信号再生光の検出面上
スポットと干渉する部分が大幅に減少する。このため迷
光成分と信号再生光との干渉によって生じる検出信号品
質の劣化がほとんどなくなり、良好な信号が得られる。
By the way, even if the actual polarization diffraction grating is designed so that the diffraction efficiency is completely 0% with respect to the laser beam having a predetermined polarization direction, as described above, the width of the dielectric film is small. Due to error factors such as a shift in the width of the proton exchange region and the like, it is not possible to achieve 0% completely, and a slight amount of diffracted light is actually generated. This diffracted light becomes a stray light component that does not contribute to actual signal reproduction at all. The present inventors have analyzed how this stray light affects various signal reproduction performances of the optical head. As a result, the outgoing laser light condensed on the disk via the objective lens is diffracted by such a polarizing diffraction grating. When stray light was generated due to poor efficiency polarization dependence, it was found that this stray light reflected the disk along an optical path substantially similar to that of the signal reproduction light (zero-order light) and was incident on the photodetector. Moreover, it has been clarified that the stray light interferes with the signal reproduction light on the light detection surface and significantly deteriorates the quality of the detection signal, such as a waveform distortion of the detection signal and an increase in noise components. Therefore, in order to minimize the influence of the stray light component caused by the poor diffraction efficiency polarization dependence of the polarizing diffraction grating, in the present invention, the trajectory (grating pattern) of the diffraction grating groove is formed into an irregularly spaced curve. That is, by using a so-called holographic diffraction grating manufacturing technique, by forming the grating pattern into a substantially circular arc shape or a substantially elliptical arc shape instead of a normal straight line, a wavefront aberration corresponding to a predetermined defocus on the wavefront of the ± 1st-order diffracted light. To defocus the condensed spot of the stray light component from the disk surface. For example, FIG. 6 shows an example of a grating groove pattern of a polarizing diffraction grating, in which trajectories of the grating grooves are schematically represented by a line every several tens. Boundary line 10 in the center of the figure
Lattice grooves that are inclined by about 45 degrees in opposite directions to each other with 0 as a boundary are not straight lines but are substantially arc-shaped. In addition, the groove pitch is not equal, but gradually widens from the upper part to the lower part of the figure at a predetermined change rate. By using a polarizing diffraction grating having such irregularly-spaced curved grating groove patterns, even if diffraction light is generated in the outward light incident on the disk, the generated ± 1st-order diffraction light, that is, the stray light component, is generated by the objective lens. 7, the signal reproduction light (zero-order light) spot 300 properly focused on the recording surface of the disk as shown in FIG. 7 has a negative direction (far side from the disk) and a positive direction. Condensed spots 301 and 302 are formed at positions separated by a predetermined distance ε (on the side closer to the disk). Therefore, these stray light components are incident on the disk in a defocused state. For this reason, the disk reflected light of these stray light components reaches the light detection surface with almost no modulation by the information signal or the like recorded on the disk.
Moreover, since these stray light components are defocused with respect to the signal light spot, the spot shape on the detection surface is different from that of the signal reproduction light, and the portion of the signal reproduction light that interferes with the spot on the detection surface is greatly reduced. Decrease. Therefore, the deterioration of the detection signal quality caused by the interference between the stray light component and the signal reproduction light is almost eliminated, and a good signal can be obtained.

【0023】図8は本発明の他の実施例として、光検出
器12から焦点制御信号と、2種類のトラッキング制御
信号および記録情報再生信号を得るための構成の一例を
示す。すなわち本実施例は、トラッキング制御信号検出
手段として、図3の実施例と同様、周辺の4検出領域1
21、122、123、124を用いたプッシュプル方
式と、中央部の4分割領域125、126、127、1
28から得られる検出信号を用いたいわゆる位相差検出
方式の両方を兼ね備えた例である。なお、本実施例の光
学ヘッドは図に示した信号検出系以外の部分は、図1ま
たは図2の実施例と全く同様である。位相差検出方式
は、凹凸の信号ピット列があらかじめ設けられた再生専
用ディスクに好適な検出方式で、信号ピットのエッジに
おいて4分割検出領域それぞれの信号出力をサンプリン
グし演算処理することにより、トラッキング制御信号を
得る方式であるが、その検出原理は既に公知であり、本
発明とは直接関係しないので詳細な説明は省略する。一
般に、この位相差検出方式は、対物レンズの変位に伴う
トラッキング制御信号のオフセットが非常に小さいとい
う特長がある上、非点収差方式などの焦点制御信号検出
方式と同じ4分割光検出領域からの出力信号を用いて検
出できるので検出光学系を簡略化できるという利点があ
る。したがって、本実施例のような構成をとることによ
り、偏光回折格子による±1次回折光からプッシュプル
方式を用いて第1のトラッキング制御信号を検出すると
ともに、非回折光から非点収差方式を用いて焦点制御信
号を検出し、かつこの非回折光からいわゆる位相差検出
方式による第2のトラッキング制御信号も合わせて検出
できる。一般にプッシュプル方式は螺旋状または同心円
状の案内溝があらかじめ設けられている記録再生型(R
AM)ディスクに好適なトラッキング制御信号検出方式
であり、位相差検出方式は前記したように、あらかじめ
凹凸の信号ピット列が設けられている再生専用ディスク
に好適な検出方式である。そこで、本実施例のような光
学ヘッドを用いると、ディスクの種類に応じて最適なト
ラッキング制御信号検出方式を適宜切り替えることによ
り、1個の光学ヘッドで複数種類のディスクに対応させ
ることができる。なお通常、トラッキング信号は焦点制
御信号よりも高域の信号であるため、図8の実施例で
は、焦点制御信号(AF信号)検出系には位相差検出方
式によるトラッキング制御信号(TR信号)の漏れ込み
を防ぐために、ローパスフィルタ15が挿入されてい
る。一方、位相差検出方式によるトラッキング制御信号
の検出系は、ピットのエッジでの出力のみをサンプリン
グする必要があるため、サンプリング回路16が挿入さ
れている。
FIG. 8 shows an example of a configuration for obtaining a focus control signal, two types of tracking control signals, and a recorded information reproduction signal from the photodetector 12, as another embodiment of the present invention. That is, in the present embodiment, as the tracking control signal detecting means, similar to the embodiment of FIG.
Push-pull method using 21, 122, 123, 124, and four divided areas 125, 126, 127,
This is an example that has both of the so-called phase difference detection method using the detection signal obtained from the control signal 28. The optical head of the present embodiment is exactly the same as the embodiment of FIG. 1 or FIG. 2 except for the signal detection system shown in the figure. The phase difference detection method is a detection method suitable for a read-only disc in which an uneven signal pit array is provided in advance. Tracking control is performed by sampling the signal output of each of the four divided detection areas at the edge of the signal pit and performing arithmetic processing. Although a signal is obtained, its detection principle is already known and is not directly related to the present invention. In general, this phase difference detection method has a feature that an offset of a tracking control signal due to a displacement of an objective lens is very small, and furthermore, the same method as a focus control signal detection method such as an astigmatism method detects light from a four-division light detection area. Since the detection can be performed using the output signal, there is an advantage that the detection optical system can be simplified. Therefore, by adopting the configuration as in the present embodiment, the first tracking control signal is detected from the ± 1st-order diffracted light by the polarization diffraction grating using the push-pull method, and the astigmatism method is used from the undiffracted light. Thus, a focus control signal can be detected by using the non-diffracted light, and a second tracking control signal based on a so-called phase difference detection method can also be detected from the undiffracted light. Generally, the push-pull method is a recording / reproducing type (R) in which a spiral or concentric guide groove is provided in advance.
AM) This is a tracking control signal detection method suitable for a disk, and the phase difference detection method is a detection method suitable for a read-only disk in which signal pit rows having irregularities are provided in advance as described above. Therefore, when an optical head as in the present embodiment is used, a single optical head can handle a plurality of types of disks by appropriately switching the optimal tracking control signal detection method according to the type of the disk. Usually, the tracking signal is a signal in a higher frequency range than the focus control signal. Therefore, in the embodiment of FIG. 8, the focus control signal (AF signal) detection system includes a tracking control signal (TR signal) based on a phase difference detection method. A low-pass filter 15 is inserted to prevent leakage. On the other hand, in the tracking control signal detection system using the phase difference detection method, the sampling circuit 16 is inserted because only the output at the edge of the pit needs to be sampled.

【0024】図9は基板厚さの異なる2種類のディスク
に対応するための光学ヘッドの実施例である。本実施例
は図1の実施例と異なり、対物レンズが2個(71、7
2)搭載されている。この2個の対物レンズ71、72
は一体としてレンズ可変2次元アクチュエータ81に搭
載されており、異なる基板厚さのディスクを検知して、
適宜切り替えて使用される。異なる基板厚さの2種類の
ディスクの例としては、1.2mm厚のCDまたはCD
−ROMディスクと、0.6mm厚のDVD−ROMま
たはDVD−RAMディスクの互換再生を行う場合があ
る。ここで対物レンズ71はこのDVD−ROM,また
はDVD−RAMディスク91、対物レンズ72はCD
またはCD−ROMディスクを想定しており、対物レン
ズ71側には図1または図2の実施例同様、偏光性回折
格子5と1/4波長板6が搭載されているが、対物レン
ズ72側には1/4波長板6だけが搭載されており偏光
性回折格子は搭載していない。これはDVD−RAMデ
ィスクが螺旋状または同心円状の案内溝が設けられてい
る構造であることから、偏光回折格子による±1次回折
光を用いたプッシュプル方式が最適なトラッキング制御
信号検出方式であるのに対して、CDおよびCD−RO
Mディスクは凹凸の信号ピット列が配置されているた
め、トラッキング制御信号検出方式を先程述べた位相差
検出方式切り替える構成になっているためである。しか
しながらもちろんCD、CD−ROMディスクにおいて
も、凹凸の信号ピットは断続的にもディスク1周にわた
って存在するので、低周波の帯域であればプッシュプル
検出方式でトラッキング制御信号を検出することも可能
である。
FIG. 9 shows an embodiment of an optical head for accommodating two types of disks having different substrate thicknesses. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that two objective lenses (71, 7) are used.
2) Mounted. These two objective lenses 71 and 72
Are integrally mounted on the lens variable two-dimensional actuator 81, and detect discs having different substrate thicknesses.
It is used by switching appropriately. Examples of two types of discs with different substrate thicknesses are 1.2 mm thick CDs or CDs.
-Compatible playback of a ROM disk and a 0.6 mm thick DVD-ROM or DVD-RAM disk may be performed. Here, the objective lens 71 is a DVD-ROM or DVD-RAM disk 91, and the objective lens 72 is a CD.
Alternatively, a CD-ROM disk is assumed, and a polarizing diffraction grating 5 and a quarter-wave plate 6 are mounted on the objective lens 71 side as in the embodiment of FIG. 1 or FIG. Has only a quarter-wave plate 6 and no polarizing diffraction grating. Since the DVD-RAM disk has a structure in which a spiral or concentric guide groove is provided, a push-pull method using ± 1st-order diffracted light by a polarization diffraction grating is an optimal tracking control signal detection method. Whereas CD and CD-RO
This is because the M disk has a configuration in which a signal pit row having concavities and convexities is arranged, and the tracking control signal detection method is switched to the phase difference detection method described above. However, of course, also in CD and CD-ROM discs, signal pits having irregularities are present intermittently over one round of the disc, so that the tracking control signal can be detected by a push-pull detection method in a low frequency band. is there.

【0025】図10は図9の光ヘッドにおいて、CDま
たはCD−ROMディスク92を再生する場合の光学系
配置を示している。ここでは偏光性回折格子が設けられ
ていないため回折光が発生せず、検出器12の周辺部に
ある4検出領域にディスク反射光は入射しない。すなわ
ち中央部の4分割領域の出力信号だけから非点収差方式
による焦点制御信号と位相差検出方式によるトラッキン
グ制御信号を同時に検出している。
FIG. 10 shows an arrangement of an optical system in the case of reproducing a CD or CD-ROM disc 92 in the optical head of FIG. Here, since no polarizing diffraction grating is provided, no diffracted light is generated, and the disc reflected light does not enter the four detection regions around the detector 12. That is, the focus control signal based on the astigmatism method and the tracking control signal based on the phase difference detection method are simultaneously detected only from the output signals of the four divided areas at the center.

【0026】図11は本発明の他の一実施例を示してい
る。なお図1、図2の実施例と同じ部品には同じ番号を
付している。本実施例に示した光学ヘッドは基本的に図
1または図2の実施例と同様の構成であるが、1個の光
学ヘッドの中に互いに波長が異なる2個の半導体レーザ
光源を搭載した点が異なっている。波長λ1を有する半
導体レーザ光源1から発したレーザ光は、偏光ビームス
プリッタ3を透過し波長選択性ミラー30に入射する。
一方、波長λ2を有する半導体レーザ光源と光検出器が
同一のパッケージ内に格納されたいわゆる半導体レーザ
モジュール21から発したレーザ光は、ホログラム光学
素子22、収差補正レンズ23(この収差補正レンズの
機能については、後程説明する。)を透過し、やはり波
長選択性ミラー30に入射する。この波長選択性ミラー
30は、波長λ1の光は透過し、波長λ2の光は反射す
る機能を持っているため、これらの光はこの波長選択性
ミラー30を透過または反射してほぼ同一の光路をたど
り、コリメートレンズ2、立ち上げミラー4、偏光性回
折格子5、λ/4板6を経て対物レンズ7によって光デ
ィスク9に集光される。光ディスク9上に集光された各
光スポットは、ディスク反射後往路と同様の光路を戻
り、波長選択性ミラー30でふたたび波長ごとに光路が
分離される。分離された各ディスク反射光のうち、波長
λ1の光は図1の実施例と同様の光路をたどって光検出
器12に入射する。ただし、本実施例では図1の実施例
における集光レンズ10の機能をコリメートレンズ2に
兼用させることにより、集光レンズ10を省略してい
る。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention. The same parts as those in the embodiment of FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. The optical head shown in this embodiment has basically the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2, except that two semiconductor laser light sources having different wavelengths are mounted in one optical head. Are different. Laser light emitted from the semiconductor laser light source 1 having the wavelength λ1 passes through the polarization beam splitter 3 and enters the wavelength-selective mirror 30.
On the other hand, a laser beam emitted from a so-called semiconductor laser module 21 in which a semiconductor laser light source having a wavelength λ2 and a photodetector are stored in the same package is used as a hologram optical element 22, an aberration correction lens 23 (function of this aberration correction lens). Will be described later), and also enters the wavelength-selective mirror 30. Since the wavelength-selective mirror 30 has a function of transmitting light of the wavelength λ1 and reflecting light of the wavelength λ2, these lights are transmitted or reflected by the wavelength-selective mirror 30 and have substantially the same optical path. And the light is condensed on the optical disk 9 by the objective lens 7 through the collimator lens 2, the rising mirror 4, the polarizing diffraction grating 5, and the λ / 4 plate 6. Each light spot condensed on the optical disk 9 returns along the same optical path as the outward path after the disk reflection, and the optical path is separated again by the wavelength selective mirror 30 for each wavelength. The light of the wavelength λ1 of the separated light reflected from the disk follows the same optical path as in the embodiment of FIG. However, in the present embodiment, the function of the condenser lens 10 in the embodiment of FIG. 1 is also used for the collimator lens 2, so that the condenser lens 10 is omitted.

【0027】一方、波長λ2の光は、収差補正レンズ2
3を経てホログラム光学素子に達したのちこのホログラ
ム光学素子によって回折し、半導体レーザモジュール2
1内に設けられた光検出器(図示せず)に入射して各信
号が検出される。この半導体レーザモジュールとホログ
ラム光学素子を用いた光学ヘッドについては、すでに公
知の技術であるので詳細な説明は省略する。また、本実
施例は半導体レーザモジュールとホログラム光学素子を
搭載する構成に限定されるものではなく、通常の光学ヘ
ッドのように半導体レーザ光源と光検出器が別個に設け
られたいわゆるバルク型の構成でももちろん構わない。
On the other hand, the light of wavelength λ2 is
3, the light reaches the hologram optical element, is diffracted by the hologram optical element, and
Each signal is detected by being incident on a photodetector (not shown) provided in 1. Since the optical head using the semiconductor laser module and the hologram optical element is a known technique, a detailed description thereof will be omitted. Further, the present embodiment is not limited to the configuration in which the semiconductor laser module and the hologram optical element are mounted, but is a so-called bulk type configuration in which a semiconductor laser light source and a photodetector are separately provided as in an ordinary optical head. But of course you can.

【0028】近年、市場に出まわっているディスクの中
には使用可能なレーザ光の波長が厳しく制限されるディ
スクも多く見られる。例えば、一般にCD−Rと呼ばれ
ているディスクは、記録媒体に有機色素を用いた記録可
能のディスクで、通常、波長780nmのレーザ光で記
録、再生をおこなうタイプのディスクである。しかしな
がら、このCD−Rに波長630〜680nm程度の短
波長レーザ光を入射させると、そのエネルギーはほとん
ど媒体に吸収されてしまいディスクを反射しないため、
事実上この波長帯での再生は不可能である。一方、DV
Dディスクなどの高密度ディスクでは、波長630〜6
80nm程度の短波長レーザ光が信号再生光として不可
欠である。そこで、図11の実施例では、例えばCDデ
ィスクやCD−RディスクとDVDディスクなどの高密
度ディスクをともに再生できるような互換機を実現する
ために、波長λ1=650nmと波長λ2=780nm
の2種類の半導体レーザ光源を搭載し、ディスク判別器
(図示せず)でディスクの種類を判別してその判別結果
をもとに最適な光源に適宜切り替える構成になってい
る。すなわち、DVDディスクなどの高密度ディスクを
再生する場合は、波長λ1=650nmの半導体レーザ
1を点灯し、CDディスクやCD−Rディスクを再生す
る場合は、波長λ2=780nmの半導体レーザ21を
点灯するわけである。なお本実施例では、図9および図
10の実施例とは異なり、同一の対物レンズ7でDVD
ディスクなどの高密度ディスクとCDディスクやCD−
Rディスクを再生する構成になっているが、この対物レ
ンズ7はDVDディスクなどの高密度ディスク上に波長
λ1=650nmのレーザ光を集光する場合に、最適な
光スポットに集光されるよう設計されている。したがっ
て、この対物レンズ7を用いて波長λ2=780nmの
レーザ光をCD−RディスクやCDディスク上に集光し
ようとすると、ディスク基板厚さの相違とレーザ光の波
長の相違に起因する収差が発生し、光スポットの集光状
態が著しく劣化してしまう。本実施例では、このような
収差発生によるスポットの集光状態の劣化を抑制するた
めに、波長λ2=780nmの光路中に収差補正レンズ
23が設けられている。つまり、波長λ2=780nm
のレーザ光がこの収差補正レンズ23を経て対物レンズ
7によって集光されると、CD−Rディスクの記録面上
に収差が充分低減された良好な光スポットが照射される
ように収差補正レンズ23が設計されているわけであ
る。したがって例えば対物レンズ7として、波長λ1=
650nmのレーザ光に対しては、DVDディスクなど
の高密度ディスク上に正しく光スポットを集光し、合わ
せて波長λ2=780nmのレーザ光に対しては、C
D,CD−Rディスク上に正しく光スポットを形成する
ような特殊な機能を持つ対物レンズまたはコリメートレ
ンズまたは光学素子を用いた場合や、図9、図10の実
施例のように2個以上対物レンズを備え、それぞれのデ
ィスクに適した対物レンズに切り替える場合は、当然の
ことながら収差補正レンズ23を省略することができ
る。
In recent years, there are many disks on the market where the wavelength of usable laser light is severely restricted. For example, a disc generally called a CD-R is a recordable disc using an organic dye as a recording medium, and is a disc of a type that performs recording and reproduction with a laser beam having a wavelength of 780 nm. However, when a short-wavelength laser beam having a wavelength of about 630 to 680 nm is incident on the CD-R, the energy is almost absorbed by the medium and does not reflect off the disk.
In fact, reproduction in this wavelength band is impossible. On the other hand, DV
For high-density disks such as D disks, wavelengths of 630-6
Short-wavelength laser light of about 80 nm is indispensable as signal reproduction light. Therefore, in the embodiment of FIG. 11, in order to realize a compatible device capable of reproducing both high-density disks such as a CD disk, a CD-R disk, and a DVD disk, for example, the wavelength λ1 = 650 nm and the wavelength λ2 = 780 nm.
The two types of semiconductor laser light sources described above are mounted, the type of the disk is determined by a disk determiner (not shown), and the optimum light source is appropriately switched based on the result of the determination. That is, when reproducing a high-density disk such as a DVD disk, the semiconductor laser 1 having a wavelength of λ1 = 650 nm is turned on, and when reproducing a CD disk or a CD-R disk, the semiconductor laser 21 having a wavelength of λ2 = 780 nm is turned on. It does. In this embodiment, unlike the embodiments of FIGS. 9 and 10, the same objective lens 7
High-density disks such as disks and CD disks and CD-
The objective lens 7 is designed to reproduce an R disk, but this objective lens 7 focuses the laser beam having a wavelength of λ1 = 650 nm on an optical disk such as a DVD disk. Designed. Therefore, when the objective lens 7 is used to focus a laser beam having a wavelength of λ2 = 780 nm on a CD-R disc or a CD disc, aberrations caused by the difference in the thickness of the disc substrate and the difference in the wavelength of the laser light are reduced. Occurs, and the focusing state of the light spot is significantly deteriorated. In the present embodiment, the aberration correction lens 23 is provided in the optical path of the wavelength λ2 = 780 nm in order to suppress the deterioration of the focused state of the spot due to the occurrence of the aberration. That is, the wavelength λ2 = 780 nm
Is focused by the objective lens 7 through the aberration correcting lens 23, the aberration correcting lens 23 is irradiated with a good light spot with sufficiently reduced aberration on the recording surface of the CD-R disc. Is designed. Therefore, for example, as the objective lens 7, the wavelength λ1 =
For a laser beam of 650 nm, a light spot is correctly focused on a high-density disc such as a DVD disc.
When an objective lens or a collimating lens or an optical element having a special function of correctly forming a light spot on a D or CD-R disc is used, or as shown in FIGS. When a lens is provided to switch to an objective lens suitable for each disc, the aberration correction lens 23 can be omitted as a matter of course.

【0029】ところで、記録済みのCD−Rディスクを
再生する場合には、そのトラッキング制御信号検出手段
は、3スポット方式(公知技術なので説明は省略す
る。)とよばれる検出方式を用いるのが最も一般的であ
る。またCDディスクを再生するときも、この3スポッ
ト方式もしくは前述した位相差検出方式でトラッキング
制御信を検出するのが一般的である。したがって、図1
1の実施例においてCDまたはCD−Rディスクを再生
する場合、ディスク反射光のうち偏光性回折格子5で回
折される光は不要である。しかしながら、前記したよう
に図11の実施例では、DVDディスクを再生する場合
もCDやCD−Rディスクを再生する場合も同一の対物
レンズを用いる構成なので、ディスクに入射するDVD
用の波長λ1=650nmのレーザ光とCDやCD−R
用の波長λ2=780nmのレーザ光は、共に偏光性回
折格子5を透過する。そこでこのような場合は、例えば
図12にしめすように、DVD用のλ1=650nmの
レーザ光については、これまで説明したように偏光性回
折格子5にP偏光の状態で入射する往路の光束は、ほと
んど回折されず(すなわち回折効率≒0)、ディスク反
射し偏光性回折格子5にS偏光の状態で入射する復路の
光束だけが所定の回折効率kで回折される一方で、 C
DやCD−R用のλ2=780nmのレーザ光について
は、往路、復路いずれの光束ついても回折光がほとんど
発生せず(すなわち回折効率≒0)、ただ単にレーザ光
を所定の透過率で透過させるだけの機能を偏光性回折格
子5に持たせればよい。このような機能をもつ偏光性回
折格子を実現するためには、(数1)、(数2)式に加え
て、S偏光(異常光)に対する格子溝上と格子溝間の光
路長差が波長λ2=780nmの整数倍に等しくなるよ
うにプロトン交換領域の深さTpと誘電体膜厚Tdを設
計すればよい。すなわち、前記したS偏光(異常光)に
関する位相差Φeが次式の関係
When a recorded CD-R disc is reproduced, the tracking control signal detecting means most preferably uses a detection method called a three-spot method (a description is omitted because it is a known technique). General. Also, when playing back a CD disk, it is common to detect the tracking control signal using the three-spot method or the above-described phase difference detection method. Therefore, FIG.
When reproducing a CD or CD-R disc in the first embodiment, light diffracted by the polarizing diffraction grating 5 out of the disc reflected light is unnecessary. However, as described above, in the embodiment of FIG. 11, the same objective lens is used for both reproducing a DVD disk and reproducing a CD or CD-R disk.
Light of wavelength λ1 = 650 nm for use with CD and CD-R
The laser light having a wavelength of λ2 = 780 nm passes through the polarizing diffraction grating 5. In such a case, for example, as shown in FIG. 12, with respect to the laser light of λ1 = 650 nm for DVD, the forward light beam incident on the polarizing diffraction grating 5 in the P-polarized state as described above is While only the return light flux that is hardly diffracted (that is, diffraction efficiency ≒ 0) and is reflected by the disk and enters the polarizing diffraction grating 5 in the S-polarized state is diffracted at the predetermined diffraction efficiency k, C
Regarding the laser beam of λ2 = 780 nm for D and CD-R, almost no diffracted light is generated regardless of the forward and backward light fluxes (that is, diffraction efficiency ≒ 0), and the laser beam is simply transmitted at a predetermined transmittance. What is necessary is just to provide the polarizing diffraction grating 5 with the function just to make it. In order to realize a polarizing diffraction grating having such a function, in addition to the formulas (1) and (2), the optical path length difference between the grating groove and the grating groove for S-polarized light (abnormal light) is a wavelength. The depth Tp of the proton exchange region and the dielectric film thickness Td may be designed to be equal to an integral multiple of λ2 = 780 nm. That is, the phase difference Φe relating to the S-polarized light (abnormal light) is expressed by the following equation

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】を満たすように、Tp,Tdを定めればよ
いことがわかる。
It can be seen that Tp and Td may be determined so as to satisfy the condition.

【0032】(なお、上式は簡単のため、nd、Δn
o、Δneは、波長に依存せず一定であるものとしてい
る。しかし実際はこれらの物理定数には入射光の波長依
存性がある。したがって、上式を解いて求めた値は、あ
くまで近似解である。)例えば、前述した条件すなわ
ち、nd=2.2,Δno=−0.04,Δne=0.
12を用い、K=0,L=1として計算すると、Td=
0.16μm、Tp=4.88μmで、波長λ2=78
0nmのレーザ光に対しては、常光線でも異常光線でも
回折効率をほぼゼロにできる。この時波長λ1=650
nmのレーザ光に対しては、常光線で回折効率をほぼゼ
ロに、異常光線で約14%の回折効率が得られる。この
ような偏光性回折格子を用いることにより、信号検出に
不要な光の発生を抑えることができ、ディスク互換用光
学ヘッドの信号再生性能の確保に大きな効果がある。
(Note that nd, Δn
o and Δne are assumed to be constant independently of the wavelength. However, these physical constants actually have wavelength dependence of incident light. Therefore, the value obtained by solving the above equation is an approximate solution. For example, under the above-mentioned condition, that is, nd = 2.2, Δno = −0.04, Δne = 0.
12 and K = 0, L = 1, Td =
0.16 μm, Tp = 4.88 μm, wavelength λ2 = 78
For a laser beam of 0 nm, the diffraction efficiency can be made almost zero for both ordinary and extraordinary rays. At this time, the wavelength λ1 = 650
For a laser beam of nm, the diffraction efficiency is almost zero for ordinary rays and about 14% for extraordinary rays. By using such a polarizing diffraction grating, generation of light unnecessary for signal detection can be suppressed, and there is a great effect on securing signal reproduction performance of an optical head for disc compatibility.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明により、戻り光ノイズが少なく、
焦点ずれ信号の検出が容易で、かつ異なる種類の光ディ
スクに対して常に、高品質の焦点制御信号、トラッキン
グ制御信号および再生信号が得られる光ヘッドを安価に
提供できる。
According to the present invention, return light noise is reduced,
An optical head that can easily detect a defocus signal and can always obtain a high-quality focus control signal, tracking control signal, and reproduction signal for different types of optical disks can be provided at low cost.

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

【図1】本発明の基本的な実施例を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing a basic embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別の実施例を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の基本的な実施例に用いる検出器配置と
信号演算方法を示す概略平面図
FIG. 3 is a schematic plan view showing a detector arrangement and a signal calculation method used in a basic embodiment of the present invention.

【図4】プッシュプル方式におけるトッラッキング制御
信号オフセットの発生要因を説明するための模式図
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a cause of occurrence of a tracking control signal offset in the push-pull method.

【図5】偏光性回折格子の構造と作用を説明するための
概略断面図
FIG. 5 is a schematic sectional view for explaining the structure and operation of a polarizing diffraction grating;

【図6】本発明の偏光性回折格子の格子溝パターンの一
例を示す概略平面図
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of a grating groove pattern of the polarizing diffraction grating of the present invention.

【図7】本発明の偏光性回折格子の作用を説明するため
に光学ヘッド主要部を描いた概略正面図
FIG. 7 is a schematic front view illustrating a main part of an optical head for explaining the operation of the polarizing diffraction grating of the present invention.

【図8】本発明の別の実施例における検出器配置と信号
演算方法を示す概略平面図
FIG. 8 is a schematic plan view showing a detector arrangement and a signal calculation method according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の別の実施例を示した主要部の概略正面
FIG. 9 is a schematic front view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の別の実施例を示した主要部の概略正
面図
FIG. 10 is a schematic front view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の別の実施例を示した主要部の概略正
面図
FIG. 11 is a schematic front view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の偏光性回折格子の一特性を説明する
ための特性図
FIG. 12 is a characteristic diagram for explaining one characteristic of the polarizing diffraction grating of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥半導体レーザ、5‥‥偏光性グレーティング、6
‥‥1/4波長板、7‥‥対物レンズ、8‥‥2次元ア
クチュエータ、81‥‥2レンズ交換可能2次元アクチ
ュエータ、9‥‥光ディスク、91‥‥SD光ディス
ク、92‥‥CD光ディスク、10‥‥集光レンズ、1
1‥‥シリンドリカルレンズ、12‥‥光検出器
1 ‥‥ semiconductor laser, 5 ‥‥ polarizing grating, 6
{1/4 wavelength plate, 7} objective lens, 8 ‥‥ two-dimensional actuator, 81 ‥‥ two-lens interchangeable two-dimensional actuator, 9 ‥‥ optical disc, 91 ‥‥ SD optical disc, 92 ‥‥ CD optical disc, 10 ‥‥ Condensing lens, 1
1 ‥‥ cylindrical lens, 12 ‥‥ photodetector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 雅千 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masachi Fukui 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture In the Visual Information Media Division of Hitachi, Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザ光源と、該半導体レーザ光源
から発したレーザ光を透明基板上に装荷された光情報記
録媒体上に該基板越しに集光する対物レンズによって少
なくとも構成される集光光学系と、前記光情報記録媒体
上に集光される光スポットを該光情報記録媒体の情報信
号列上に位置決めするための光スポット位置制御手段
と、前記光情報記録媒体からの反射光を前記集光光学系
から分岐させる光分岐素子と、該光分岐素子によって分
岐された前記反射光を受光し光電変換する光検出器とを
備えた光学ヘッドにおいて、前記対物レンズと前記光分
岐素子の間の光路中に前記対物レンズを経て前記光情報
記録媒体上に集光される入射光の偏光状態と前記光情報
記録媒体からの反射光の偏光状態とを互いに変化させる
偏光変換素子と、前記入射光と反射光の偏光状態の違い
によって回折効率が変化し、かつ所定の不等間隔曲線状
軌跡の格子溝を有する偏光性回折格子とを備え、該偏光
性回折格子および前記光分岐素子を経て前記光検出器に
至る前記反射光のうち少なくとも前記偏光回折格子によ
って回折された回折光または非回折光または回折光と非
回折光の両方から前記光スポット位置制御手段を動作さ
せるために必要な光スポット位置制御信号を検出し、か
つ前記光スポット位置制御手段として該光スポット位置
制御信号に基づいて前記対物レンズと前記偏光変換素子
と前記偏光性回折格子とを一体として動かす可動機構を
設けたことを特徴とする光学ヘッド。
1. A condensing optic comprising at least a semiconductor laser light source and an objective lens for converging a laser beam emitted from the semiconductor laser light source onto an optical information recording medium loaded on a transparent substrate through the substrate. System, a light spot position control means for positioning a light spot focused on the optical information recording medium on an information signal sequence of the optical information recording medium, and a light reflected from the optical information recording medium. An optical head comprising a light branching element for branching from a condensing optical system, and a photodetector for receiving the reflected light branched by the light branching element and photoelectrically converting the reflected light, between the objective lens and the light branching element; A polarization conversion element that changes the polarization state of incident light condensed on the optical information recording medium through the objective lens in the optical path and the polarization state of light reflected from the optical information recording medium, Diffraction efficiency changes due to the difference in the polarization state between the incident light and the reflected light, and a polarizing diffraction grating having a grating groove of a predetermined irregularly spaced curved locus is provided. It is necessary to operate the light spot position control means from at least the diffracted light or the undiffracted light or both the diffracted light and the undiffracted light diffracted by the polarization diffraction grating out of the reflected light reaching the photodetector. A movable mechanism is provided for detecting a light spot position control signal and moving the objective lens, the polarization conversion element, and the polarizing diffraction grating integrally based on the light spot position control signal as the light spot position control means. An optical head, characterized in that:
【請求項2】所定の波長λ1のレーザ光を発する第1の
半導体レーザ光源と、λ1とは異なる波長λ2のレーザ
光を発する第2の半導体レーザ光源と、該各半導体レー
ザから発したレーザ光を透明基板上に装荷された光情報
記録媒体上に該基板越しに集光する対物レンズによって
少なくとも構成される集光光学系と、前記光情報記録媒
体上に集光される各光スポットを該光情報記録媒体の情
報信号列上に位置決めするための光スポット位置制御手
段と、前記光情報記録媒体からの反射光を前記集光光学
系から分岐させる光分岐素子と、該光分岐素子によって
分岐された前記反射光を受光し光電変換する光検出器と
を備えた光学ヘッドにおいて、前記対物レンズと前記光
分岐素子の間の光路中に前記対物レンズを経て前記光情
報記録媒体上に集光される入射光の偏光状態と前記光情
報記録媒体からの反射光の偏光状態とを互いに変化させ
る偏光変換素子と、前記波長λ1を有するレーザ光に対
しては、その偏光状態の違いによって回折効率が変化
し、かつ前記波長λ2を有するレーザ光に対しては、す
くなくとも互いに異なる2種類の偏光状態について回折
効率が略0%になる機能を備えた偏光性回折格子とを備
え、該偏光性回折格子および前記光分岐素子を経て前記
光検出器に至る前記反射光のうち少なくとも前記偏光回
折格子によって回折された回折光または非回折光または
回折光と非回折光の両方から前記光スポット位置制御手
段を動作させるために必要な光スポット位置制御信号を
検出し、かつ前記光スポット位置制御手段として該光ス
ポット位置制御信号に基づいて前記対物レンズと前記偏
光変換素子と前記偏光性回折格子とを一体として動かす
可動機構を設けたことを特徴とする光学ヘッド。
2. A first semiconductor laser light source for emitting laser light of a predetermined wavelength λ1, a second semiconductor laser light source for emitting laser light of a wavelength λ2 different from λ1, and a laser light emitted from each of the semiconductor lasers. A condensing optical system constituted by at least an objective lens for converging the optical information recording medium loaded on a transparent substrate through the substrate, and each light spot condensed on the optical information recording medium is Light spot position control means for positioning on the information signal sequence of the optical information recording medium, an optical branching element for branching the reflected light from the optical information recording medium from the condensing optical system, and branching by the optical branching element An optical head having a photodetector for receiving the reflected light and performing photoelectric conversion on the optical information recording medium via the objective lens in an optical path between the objective lens and the light splitting element. A polarization conversion element that changes the polarization state of the incident light and the polarization state of the reflected light from the optical information recording medium, and the diffraction efficiency of the laser light having the wavelength λ1 is different due to the difference in the polarization state. A polarizing diffraction grating having a function of changing the diffraction efficiency of the laser light having the wavelength λ2 to at least 0% for at least two different polarization states. And the light spot position control means from at least the diffracted light or the undiffracted light or both the diffracted light and the undiffracted light diffracted by the polarization diffraction grating out of the reflected light reaching the photodetector via the light branching element. A light spot position control signal necessary for operation is detected, and the object laser is used as the light spot position control means based on the light spot position control signal. The optical head is characterized in that a movable mechanism for moving integrally's and said polarization conversion element and said polarization diffraction grating.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の光学ヘッ
ドにおいて、対物レンズとして透明基板の厚さが異なる
複数種類の基板においてほぼ無収差となる複数の対物レ
ンズを搭載し、それぞれの対物レンズが、偏光変換素子
および偏光性回折格子と一体、もしくは偏光変換素子と
一体として可動機構に搭載され、記録再生する光情報記
録媒体に応じて、複数の対物レンズの一つを選択して光
路中に挿入する手段を付加したことを特徴とする光学ヘ
ッド。
3. The optical head according to claim 1, wherein a plurality of objective lenses having substantially no aberration on a plurality of types of substrates having different thicknesses of the transparent substrate are mounted as objective lenses. A lens is mounted on a movable mechanism integrally with the polarization conversion element and the polarization diffraction grating, or integrally with the polarization conversion element, and selects one of a plurality of objective lenses according to the optical information recording medium to be recorded and reproduced, thereby selecting an optical path. An optical head to which means for inserting the optical head is added.
【請求項4】請求項1または請求項2または請求項3に
記載の光学ヘッドにおいて、前記光スポット位置制御信
号のうち該光スポットの光軸方向の位置を制御するため
に用いられる焦点制御信号検出手段として非点収差方式
を備え、かつ前記光情報記録媒体の面内方向に関する前
記光スポットの位置制御に用いられるトラッキング制御
信号の検出手段として少なくともプッシュプル方式を備
えたことを特徴とする光学ヘッド。
4. A focus control signal used for controlling a position of the light spot in an optical axis direction among the light spot position control signals in the optical head according to claim 1, 2 or 3. An optical system comprising: astigmatism detection means; and at least push-pull detection means for detecting a tracking control signal used for position control of the light spot in an in-plane direction of the optical information recording medium. head.
【請求項5】請求項1、請求項2、請求項3または請求
項4に記載の光学ヘッドにおいて、前記偏光性回折格子
に、該偏光性回折格子を透過後、前記対物レンズを経て
前記光情報記録媒体上に集光される入射光の光スポット
のうち、前記偏光性回折格子によって回折される回折光
の光スポットが非回折光の光スポットに対して少なくと
も光軸方向に所定量だけずれた位置に集光されるよう回
折光の波面に所定の位相分布を付加する機能を備えたこ
とを特徴とする光学ヘッド。
5. The optical head according to claim 1, wherein the light passes through the polarizing diffraction grating, passes through the objective lens, and then passes through the objective lens. Among the light spots of the incident light condensed on the information recording medium, the light spot of the diffracted light diffracted by the polarizing diffraction grating is shifted from the undiffracted light spot by at least a predetermined amount in the optical axis direction. An optical head having a function of adding a predetermined phase distribution to a wavefront of diffracted light so that the wavefront is focused at a different position.
【請求項6】請求項1乃至請求項5に記載の光学ヘッド
を搭載した光学的情報再生装置。
6. An optical information reproducing apparatus equipped with the optical head according to claim 1.
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