JPS62293528A - Optical information reproducing device - Google Patents

Optical information reproducing device

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JPS62293528A
JPS62293528A JP61137441A JP13744186A JPS62293528A JP S62293528 A JPS62293528 A JP S62293528A JP 61137441 A JP61137441 A JP 61137441A JP 13744186 A JP13744186 A JP 13744186A JP S62293528 A JPS62293528 A JP S62293528A
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lens
light
semiconductor laser
diffraction grating
grating lens
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Kenji Tatsumi
辰已 賢二
Tadashi Matsushita
松下 匡
Takashi Ito
伊東 尚
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy and to attain mass-production by providing a reflection type diffraction grating lens between a semiconductor laser and an objective lens and separating the reflected light so as to specify the angle of optical axes made incident in the laser and a four-split photodetector. CONSTITUTION:The 0th order refracted light of an emitted light 2 of the semiconductor laser 1 is collected by a reflection diffractive grating lens 16 onto an information recording face 10 via an objective lens 18. The 0th order diffracted light among the reflected lights from the face 10 is reflected on the lens 16 and collected by the laser 1 while going backward to the emitted light 2. Further, the 1st order diffracted light subject to split is luminous flux 10 and made incident to a four-split photodetector 14. Thus, only the reflected light having bit information is led to the detector 14. Further, the optical axis angle 0 between the emitted light 2 and the luminous flux 19 is selected within equation I, even if the emitted wavelength of the laser 1 is changed, the automatic focus error signal is stabilized. Thus, the accuracy is improved and mass- production are attained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えは光デイスクメモリやディジタルオーデ
イオディスク等の光デイスク装置における光学式情報記
録媒体(以下ディスクと呼ぶ)の情報を再生するための
光学式情報再生装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention is for example used for reproducing information on an optical information recording medium (hereinafter referred to as a disk) in an optical disk device such as an optical disk memory or a digital audio disk. The present invention relates to an optical information reproducing device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は特關昭60−28044号公報に示された従来
の光学式情報再生装置の構成例を示す図である。因にお
いて、(1)は半導体レーザ、(2)は射出光、(3)
は第1のガラス基板、X4)はコリメート用オファクシ
スゲレーティングレンズ、(5)は平行光束、(6)は
第2のガラス基板、(7)は収束用オファクシスゲレー
ティングレンズ、+8)は1次回折光、(91はディス
ク、顛は情報記録面、[Iυは光軸、 aaは零次透過
光、(I3は非点収差用グレーティングレンズ。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional optical information reproducing apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-28044. In the above, (1) is a semiconductor laser, (2) is an emitted light, and (3) is a semiconductor laser.
is the first glass substrate, X4) is the collimating ophaxis gelating lens, (5) is the parallel light beam, (6) is the second glass substrate, (7) is the converging ophaxis gelating lens, 1st-order diffracted light, (91 is the disk, the back is the information recording surface, [Iυ is the optical axis, aa is the zero-order transmitted light, (I3 is the grating lens for astigmatism.

α滲は4象限光検出器である。The α-ray is a four-quadrant photodetector.

次に動作について説明する。半導体レーザfi+からの
射出光(2)は、第1のガラス基板(3]の1部に形成
されたコリメート用オファクシスゲレーティングレンズ
(4)で集められ、この第1のガラス基板(3)面の法
線に対して数10°の角度をなす平行光束となり第2の
ガラス基板(6)の一部に形成された収束用オファクシ
スゲレーティングレンズ(7)へ入射する。
Next, the operation will be explained. The emitted light (2) from the semiconductor laser fi+ is collected by a collimating off-axis gelating lens (4) formed in a part of the first glass substrate (3), and The light beam becomes a parallel light beam forming an angle of several tens of degrees with respect to the normal to the surface, and enters a converging ophaxis gelating lens (7) formed in a part of the second glass substrate (6).

この平行光束(5)のオファクシスゲレーティングレン
ズ(7)による1次回折光(8)はディスク(91甲の
情報記録面aa上に焦点を結ぶ。
The first-order diffracted light (8) of this parallel light beam (5) by the ophaxis gelating lens (7) is focused on the information recording surface aa of the disk (91A).

この場合、1次回折光(8)の光軸が情報記録iqaに
対して垂直になるようにオファクシη゛レーティングレ
ンズ(7)が形成されている。
In this case, the opacity η' rating lens (7) is formed so that the optical axis of the first-order diffracted light (8) is perpendicular to the information recording iqa.

焦点におかれたピットの情報を含んだ1次回折光(8)
の反射光(ユ再び収束用のオファクシスゲレーティング
レンズ(7)に向うが、この反射光のうちの零次透過光
a2は単に透過光として後方へ進み、収束用オファクシ
スゲレーティングレンズ(7)への入射光である平行光
束(5)の光軸と異なる光軸αυを有することになる。
First-order diffracted light (8) containing information about the focused pit
The reflected light (y) again goes to the converging off-axis gelating lens (7), but the zero-order transmitted light a2 of this reflected light simply travels backwards as transmitted light and passes through the converging off-axis gelating lens (7). ) has an optical axis αυ different from the optical axis of the parallel light beam (5) which is the incident light on the parallel light beam (5).

従って半導体レーザfi+からの射出光+2)あるいは
平行光(5)と情報記録面0Gからのビット情報を含ん
だ零次透過光aりとを5r′AI!することができる。
Therefore, the emitted light +2) or parallel light (5) from the semiconductor laser fi+ and the zero-order transmitted light a containing bit information from the information recording surface 0G are 5r'AI! can do.

このようにして得られた零次透過光α2からなる反射光
から第1のガラス基板(3)の一部に形成された1例え
ば非点収差光学用グレーティングレンズ(3)と。
A grating lens (3) for astigmatic optics, for example, is formed on a part of the first glass substrate (3) from the reflected light consisting of the zero-order transmitted light α2 thus obtained.

例えば4象限光検出器■からなる受光部光学系により記
録情報信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信
号を検出する。
For example, a recording information signal, a focus error signal, and a tracking error signal are detected by a light receiving optical system consisting of a four-quadrant photodetector.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

以上述べた従来のこの種光ピックアップでは以下の様を
問題点がある。
The conventional optical pickup of this type described above has the following problems.

第1に、透過形のオファクシスゲレーティングレンズを
2枚と透過形のインライン形グレーティングレンズを用
いているため光の利用効率が非常に低いという問題点が
ある。たとえば上記コリメータ用オファクシスゲレーテ
ィングレンズ+41(1)1次回折元の回折効率は開口
数が01程度であるので比較的高(なるが、それでも高
々30%であり。
First, there is a problem that the light utilization efficiency is extremely low because two transmissive opaxis gelating lenses and a transmissive inline grating lens are used. For example, the diffraction efficiency of the +41(1) first-order diffraction source of the ophaxis gelating lens for collimator is relatively high since the numerical aperture is about 01 (although it is still only 30% at most).

収束用オフアクシスグレーティンレンズ(+7)ではA
ppl ied 0ptics Vol 24 Nα2
4 P4307〜4311に示されているように1次回
折光の回折効率は21%しかない。また、上記非点収差
光学用グレーティングレンズ0の1次回折元の回折効率
は上記Applied 0ptics Vol 24 
N(124P4307〜4311に示されているように
30%しかない。したがって。
A for off-axis grating lens for convergence (+7)
ppl ied 0ptics Vol 24 Nα2
4 As shown in P4307-4311, the diffraction efficiency of the first-order diffracted light is only 21%. In addition, the diffraction efficiency of the first-order diffraction source of the grating lens 0 for astigmatism optics is as described in the above Applied Optics Vol 24.
N (only 30% as shown in 124P4307-4311. Therefore.

上記収束用オファクシスゲレーティングレンズの零次回
折光の回折効率を50%、上記ディスクの反射率を10
0%ととしても上記コリメータ用オファクシスゲレーテ
ィングレンズ(3)から非点収差光学用グレーティング
レンズ0)に至るまでの効率は0.9596にしかなら
ない。
The diffraction efficiency of the zero-order diffracted light of the convergent ophaxis gelating lens is set to 50%, and the reflectance of the disc is set to 10%.
Even if it is 0%, the efficiency from the collimator ophaxis gelating lens (3) to the astigmatism optics grating lens 0) is only 0.9596.

第2に、収束用オファクシスゲレーティングレンズ(7
)に8いては、ディスク(91の情報記録面+1(lに
記録されているピット情報を読み出すためには射出側の
開口数としてNA=0.45〜0.5必要であり、しか
も入射光である上記平行光束(51は上記収束用オファ
クシスゲレーティングレンズの射出側光軸αυに対して
30°程度に傾いているので等価的回折角度の最大値は
57°にも達し、波長がλ=780朋の半導体レーザ光
に対する最小格子間隔は082μm程11となり、矩形
形状の回折格子としたときの格子幅は041μm程度に
なり、サブミクロンの加工精度が要求されるという一問
題照がある。さらに1回折効率を上げるためには格子形
状をブレーズ化しなければならないが、格子間隔082
μmで格子形状を三角形状にするのは容易ではないとい
う問題点がある。
Second, the converging ophaxis gelating lens (7
), in order to read the pit information recorded on the information recording surface of the disk (91+1 Since the parallel light beam (51) is inclined at about 30° with respect to the exit side optical axis αυ of the converging ophaxis gelating lens, the maximum value of the equivalent diffraction angle reaches 57°, and the wavelength is λ The minimum grating spacing for a semiconductor laser beam of =780 mm is about 082 .mu.m, and the grating width when a rectangular diffraction grating is about 0.41 .mu.m, which requires submicron processing precision. In order to further increase the diffraction efficiency, the grating shape must be blazed, but the grating spacing is 082
There is a problem in that it is not easy to make the lattice shape triangular in μm.

第3に、半導体レーザ(1)、第1のガラス基板+S+
Third, the semiconductor laser (1), the first glass substrate +S+
.

第2のガラス基板(6)オよび4′1f−側光検出器α
4は一つの筐体α9に組込まれているが、第8内に示さ
れた構成では寸法が太き(なるとともにオートフォーカ
ス、オートトラッキングを実現するためには上記筐体O
9全体を一体駆動しなけれはならず、第8図には図示さ
れていないが、アクチュエータの駆動重量が大きくなる
という問題点がある。
Second glass substrate (6) O and 4'1f-side photodetector α
4 is built into one housing α9, but in the configuration shown in the eighth part, the dimensions are thick (and in order to realize autofocus and autotracking, the housing O
Although not shown in FIG. 8, the entire actuator must be driven integrally, which poses a problem in that the driving weight of the actuator becomes large.

第4に、情報記録面−のビット情報を読み出す回折限界
の集光スポットを得るために上記収束用オファクシスゲ
レーティングレンズ(7)の1次回折元を用いているが
、このレンズの開口数は前記のようにNA=0.45〜
0.5というものであり、その最小格子間隔は0,82
μm程度になっており。
Fourthly, in order to obtain a diffraction-limited condensed spot for reading bit information on the information recording surface, the first-order diffraction source of the above-mentioned convergent ophaxis gelating lens (7) is used, and the numerical aperture of this lens is As mentioned above, NA=0.45~
0.5, and its minimum lattice spacing is 0.82
It is about μm.

このような高開口数のグレーティングレンズでは光諒で
ある半導体レーザの波長の変化に対して敏感であり、レ
ンズの焦点距離や回折角度が太き(変化するとともに収
差が大きくなるという問題点がある。
Such a high numerical aperture grating lens is sensitive to changes in the wavelength of the semiconductor laser, which is the light beam, and the focal length and diffraction angle of the lens are large (there is a problem that aberrations increase as the lens changes). .

最後に、第5の問題点として構成要素も多く互いの位置
関係を精度よ(合せなければならないという組立上の問
題点も有している。
Finally, the fifth problem is that there are many components, and there is also an assembly problem in that the relative positions of each other must be precisely aligned.

この発明は上記問題点を除去し1部品点数を減じた簡単
な構成で薄形化が可能でしかも製造および調整が容易で
あり、したがって量産に適し安価でしかも特性の良好な
光学式情報再生装置δを得ることを目的としている。
The present invention eliminates the above-mentioned problems and has a simple structure with a reduced number of parts, allowing for thinning, easy manufacture and adjustment, and is therefore suitable for mass production, inexpensive, and has good characteristics. The purpose is to obtain δ.

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

この発明に係る光学式情報再生装置は、上記コリメータ
用オフアクシスレンズ+141と収束用オファクシスゲ
レーティングレンズ(7)の作用を単玉の対物レンズに
もたせ、収束用オフアクシスレンズ(7)の入射光と反
射光の分離作用と非点収差光学用グレーティングレンズ
α3の作用を1枚の反射形回折格子レンズに持たせると
ともに反射形回折格子レンズに光路を折り曲げ21反射
鏡の作用を追加してもたせることにより、光の集光効率
が低く9回折格子のアスペクト比が太き(製造が容易で
ないという従来装置の第1及び第2の欠点を改善し。
The optical information reproducing device according to the present invention provides a single objective lens with the functions of the off-axis collimator lens +141 and the off-axis gelating lens for convergence (7), and the off-axis lens for convergence (7) A single reflective diffraction grating lens has the functions of separating light and reflected light and the function of a grating lens α3 for astigmatic optics, and the reflective diffraction grating lens also has the function of a 21 reflecting mirror by bending the optical path. This improves the first and second drawbacks of the conventional device, such as low light collection efficiency and a large aspect ratio of the 9-diffraction grating (not easy to manufacture).

更に部品点数が多く低価格化が容易でなくかつ大形にな
るという従来装置の第3及び第5の欠点を改善し。
Furthermore, the third and fifth drawbacks of the conventional device are improved, such as having a large number of parts, making it difficult to reduce the price, and making the device large.

史に、上述の機能分担により照射光路の回折角度変更要
素を反射光路用同変更要素から分離して被駆動物体を単
玉の対物レンズに限定することを可能にし、従来装置の
第3の欠点を改善し。
Historically, the above-mentioned division of functions makes it possible to separate the diffraction angle changing element for the irradiation optical path from the same changing element for the reflected optical path, thereby limiting the driven object to a single objective lens, which eliminates the third drawback of conventional devices. Improve.

更に、ディスク(91への照射光が上記反射形回折格子
レンズにおける0次回折光となるようにして。
Furthermore, the light irradiated onto the disk (91) is made to be the 0th order diffracted light in the reflective diffraction grating lens.

半導体レーザ(1)の波長変動に伴う従来装置の第4の
欠点を改善した点に特徴を有するものである。
This device is characterized in that it improves the fourth drawback of the conventional device due to the wavelength fluctuation of the semiconductor laser (1).

〔作 用〕[For production]

この発明においては、単玉の対物レンズを用いることに
より従来装置で必要であったコリメート用オファクシス
ゲレーティングレンズ(4)と収束用オファクシスゲレ
ーティングレンズ(7)の作用を1つの単玉の対物レン
ズで行なわせるようにしだものであり、さらに0反射形
凹折格子レンズを用いることにより、収束用オファクシ
スゲレーティングレンズ(7)の人fA4光と反射光の
5す離作用を行なわせるとともに、従来装置で必要であ
った非点蓋用インライン形グレーティングレンズαjの
作用を1つの反射形回折格子レンズで行なわせるように
するとともに1反射銭の作用も兼ねさせ光路を曲げるよ
うにし、光学式情報再生装置の寸法を小さくして薄形化
を計ることができる。
In this invention, by using a single objective lens, the functions of the collimating ophaxis gelating lens (4) and the converging ophaxis gelating lens (7), which were necessary in conventional devices, can be achieved by using a single objective lens. This is done by an objective lens, and by using a 0-reflection type concave grating lens, it is possible to separate the human fA4 light of the converging ophaxis gelating lens (7) and the reflected light by 5 degrees. At the same time, the function of the inline type grating lens αj for astigmatism, which was necessary in the conventional device, is performed by one reflection type diffraction grating lens, and it also serves as the function of one reflection lens to bend the optical path. The size of the information reproducing device can be reduced to make it thinner.

しかも、ここで用いる反射形回折格子レンズの最小格子
間隔は以下で述べるように2μm程度あり9通常のLS
I等の製造で用いられる微細加工技術を応用したプロセ
スで容易に得られるもので。
Moreover, the minimum grating spacing of the reflective diffraction grating lens used here is approximately 2 μm, as described below.9
It can be easily obtained through a process that applies microfabrication technology used in the manufacture of products such as I.

高粘度のものを人足にかつ安価に作製することができ、
量産に適したものになっている。
High viscosity products can be manufactured manually and at low cost.
It is suitable for mass production.

また、対物レンズもプラスチック等を用いた非球1mレ
ンズとすることにより、単玉のレンズとすることができ
、このレンズも射出成形等により大損生産が可能である
Further, by using an aspherical 1 m lens made of plastic or the like as the objective lens, it can be made into a single lens, and this lens can also be produced at a large loss by injection molding or the like.

〔実猫例〕[Real cat example]

以下図面を用いて、この発明の一実、蓋例を説明する。 An embodiment of the present invention, an example of a lid, will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実罹例を示す斜視図であり、第2
図は第1図に示したこの発明の一実施例を示す平面図と
側面図である。図示のよう(乳半導体レーザ(1)と対
物レンズ鰻に至る光路の途中に反射形回折格子レンズα
eを配設する。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the present invention, and FIG.
The figures are a plan view and a side view showing one embodiment of the invention shown in FIG. 1. As shown in the figure (a reflective diffraction grating lens α is placed in the optical path between the milk semiconductor laser (1) and the objective lens.
Place e.

本発明による光学式情報再生装置は以上の構成を有する
ものであるから、半導体レーザtl)からの発散射出光
(2)は直接反射形回折格子レンズαeに入射し、その
表面に刻まれた反射形の回折格子で回折されない0次回
折光が対物レンズαeに入射する。
Since the optical information reproducing device according to the present invention has the above configuration, the divergent emitted light (2) from the semiconductor laser tl) is directly incident on the reflection type diffraction grating lens αe, and the reflection carved on the surface thereof is reflected. The 0th order diffracted light that is not diffracted by the shaped diffraction grating enters the objective lens αe.

上記対物レンズQlは半導体レーザfi+の発光点を物
点とし、ディスク面上の点を像点とするように設計され
ているので、上記発散球面波α力は上記対物レンズ賭に
より上記ディスク(9:上の情報記録面1IIIIにほ
ぼ回折限界の集光スポットで集光される。スn報記録面
αaからのビット情報を有する反射光は再び上記対物レ
ンズ賭に入射し上記対物レンズ賭により上記半導体レー
ザ(1)の発光点を集光点とする収束光に変換され、上
記反射形回折格子レンズ(Ii19に入射する・ 上記反射形回折格子レンズ+l[9に入射した収束光の
うち、上記反射形回折格子しンズ四によって発生する零
次回折光は光路を曲げられたのち上記発散光(2)を逆
進する形で上記半導体レーザ(1)上に集光されるが、
上記反射形回折格子レンズの1次回折光は上記4分割光
検出器a心に集光する光束0に変換される。第2図(b
lに示すように、上記光束■は上記発散光(2)の光路
とは重ならず、上記半導体レーザ(1)から上記反射形
回折格子レンズαeに至る光軸のと零でない角度θをな
しているので、情報記録面σGのビット情報を有する反
射光のみを4分割光検出1t14)に導(ことができる
The objective lens Ql is designed so that the light emitting point of the semiconductor laser fi+ is the object point, and the point on the disk surface is the image point. : The light is focused on the upper information recording surface 1III at an approximately diffraction-limited focusing spot.The reflected light having the bit information from the information recording surface αa enters the objective lens again, and the objective lens The light is converted into convergent light with the light emitting point of the semiconductor laser (1) as the condensing point, and is incident on the reflective grating lens (Ii19). Among the convergent light that has entered the reflective grating lens +l[9, the The zero-order diffracted light generated by the reflective diffraction grating lens 4 has its optical path bent and is focused onto the semiconductor laser (1) in the form of reversing the divergent light (2).
The first-order diffracted light of the reflective diffraction grating lens is converted into a light beam 0 that is focused on the center a of the four-split photodetector. Figure 2 (b
As shown in 1, the light beam (2) does not overlap the optical path of the diverging light (2), and forms a non-zero angle θ with the optical axis from the semiconductor laser (1) to the reflective diffraction grating lens αe. Therefore, only the reflected light having the bit information of the information recording surface σG can be guided to the 4-split light detection 1t14).

上記反射形回折格子しンズ顛に刻まれた格子パターンは
半導体レーザ(1)と4分割光検出器α0と上記反射形
回折格子レンズαGの配設位置関係と上記半導体レーザ
fi+の射出光の波長および収束光a9に付加する収差
によって決定されるもので、正罐には第1式で定義され
る位相差がπの偶数倍あるいは奇数倍となる等位相曲線
として表現される。
The grating pattern engraved on the surface of the reflective diffraction grating lens indicates the arrangement positional relationship of the semiconductor laser (1), the 4-split photodetector α0, and the reflective diffraction grating lens αG, and the wavelength of the emitted light from the semiconductor laser fi+. It is determined by the aberration added to the convergent light a9, and is expressed as an equiphase curve in which the phase difference defined by the first equation is an even or odd multiple of π.

第1式において、ΦLDは上記半導体レーザil+を波
源ししたときの上記反嗣形回折格子しンズαe面上での
位相、ΦPDは上記4分割光検出aa心を波源とする上
記反射形回前格子しンズαQ面上での位相。
In the first equation, ΦLD is the phase on the αe plane of the reflection grating lens when the semiconductor laser il+ is used as the wave source, and ΦPD is the phase of the reflection type diffraction grating with the 4-split light detection aa center as the wave source. Phase on the αQ plane of the lattice lens.

(x、y)は第1図に示す上記反射形回折格子レンズ0
5面上にとった座標である。第1式において第3項の係
数Cijの値と次数i、jを選択することにより種々の
収差を発生することができる。たとえはCo2=−2X
10  、 C,、=−2X10   としてその他の
係数を零とする第3図に示すような格子パターンが得ら
れる。第3図において図化の都合上格子パターンは66
本Sきのもののみ描いである。このように、第3図に示
したような格子パターンをもつ上記反射形回折格子しン
ズa四に第1図に示す構成で光が入射したとき、収束光
(I9は第1の焦線■、第2の焦線のおよび最小錯乱円
Qυを有する非点光束とすることができる。第1図にお
いて、上記4分割光検出器Iは上記収束元鰻の最小錯乱
円c!vの位置に設置するとオートフォーカス誤差信号
を得ることができる。
(x, y) is the reflective diffraction grating lens 0 shown in FIG.
These are the coordinates taken on the 5th plane. Various aberrations can be generated by selecting the value of the coefficient Cij of the third term and the orders i and j in the first equation. For example, Co2=-2X
10, C, , = -2X10, and the other coefficients are set to zero, a lattice pattern as shown in FIG. 3 is obtained. In Figure 3, for illustration purposes, the grid pattern is 66.
Book S only depicts kimono. In this way, when light enters the reflective diffraction grating lens a4 having the grating pattern shown in FIG. 3 with the configuration shown in FIG. , a second focal line, and an astigmatic beam having a circle of least confusion Qυ.In FIG. Once installed, an autofocus error signal can be obtained.

第4図は、上記対物レンズ霞とディスク(91との距離
が変化したとき上記4分割光検出器■面上のスポットダ
イアグラムの一例を示したものである。
FIG. 4 shows an example of a spot diagram on the 4-split photodetector surface when the distance between the objective lens haze and the disk (91) changes.

このように4分割元検出2羽1面上でパターンが変化す
るので、第5図に示すような上記4分割元検出3aaの
出力端に接続された差動増幅HQaの出力としてオート
フォーカス誤差信号を得ることができる。また、トラッ
キング誤差信号はいわゆるプッシュプル方式により容易
に得ることができ、情報信号は上記4分割光検出器α心
のそれぞれの出力を加算することにより得ることができ
る。
Since the pattern changes on one surface of the two 4-division source detectors in this way, an autofocus error signal is generated as the output of the differential amplification HQa connected to the output terminal of the 4-division source detector 3aa as shown in FIG. can be obtained. Further, the tracking error signal can be easily obtained by a so-called push-pull method, and the information signal can be obtained by adding the outputs of each of the four-divided photodetector α center.

さて、第2図において、角度θを任意に選択すると上記
半導体レーザ(1)の発振波長が周囲温度液化等により
変化するため上記4分割光検出gi’a4面上の光スポ
ットはほぼ座標軸Xに沿って移動するのでオートフォー
カス誤差信号が劣化し、最悪の場合信号が得られないと
いう不具合を生じル場合がある。本発明では、この不具
合を除去するため上記角度θに制限をもうけている。以
下これについて説明する。第6図は、説明のための図で
あり。
Now, in FIG. 2, if the angle θ is arbitrarily selected, the oscillation wavelength of the semiconductor laser (1) changes due to ambient temperature liquefaction, etc., so the light spot on the 4-split light detection gi'a4 surface is almost aligned with the coordinate axis X. Since the autofocus error signal moves along the same direction, the autofocus error signal deteriorates, and in the worst case, a problem may occur in which the signal cannot be obtained. In the present invention, in order to eliminate this problem, the angle θ is limited. This will be explained below. FIG. 6 is a diagram for explanation.

上記反射形回折格子レンズaQは透過形ホログラムと見
なしている。図において、半導体レーザfi+と反射形
回折格子レンズaeまでの距離をt1反射形回折格子レ
ンズαeと第2の焦線@までの距離をR9非点隔差を△
Z、光軸+21と第2の光軸□□□とのなす角をθ、上
記反反射回折格子レしズαQ上での光束径をり、上記対
物レンズUの上記半導体レーザtit側の開口数をNA
O,対物レンズα瞠出射側開口数をNA、上記反射形回
折格子レンズαGの上記4分割光検出2IC側の開口数
をNAG 、最小錯乱円の直径をDspot、最小錯乱
円の半径をRspot、オートフォーカス誤差信号の最
大もしくは最小を与える上記ディスク(9)の移動量を
ΔZd  とすると、以下の第2式から第3式が成り立
つ。
The reflective diffraction grating lens aQ is considered to be a transmission hologram. In the figure, the distance between the semiconductor laser fi+ and the reflective grating lens ae is t1 The distance between the reflective grating lens αe and the second focal line @ is R9 The astigmatic difference is △
Z is the angle between the optical axis +21 and the second optical axis NA number
O, the numerical aperture of the objective lens α on the output side is NA, the numerical aperture of the 4-split light detection 2IC side of the reflective diffraction grating lens αG is NAG, the diameter of the circle of least confusion is Dspot, the radius of the circle of least confusion is Rspot, If the amount of movement of the disk (9) that gives the maximum or minimum autofocus error signal is ΔZd, then the following equations 2 to 3 hold true.

D=24NAOt2+ Δ21 Rspot =−g X−7−X NAO+・”一方、
上記反射形回折格子レンズαeと対物レンズu19から
なる光学系の倍率をmlとすると、非点隔差△Zとディ
スク移動量△Zdとの関係は第4式のようになる。
D=24NAOt2+ Δ21 Rspot =-g X-7-X NAO+・”On the other hand,
If the magnification of the optical system consisting of the reflective diffraction grating lens αe and the objective lens u19 is ml, the relationship between the astigmatism difference ΔZ and the disk movement amount ΔZd is expressed by the fourth equation.

△Z=4Xm  XΔzd           t4
1ここで2倍率m1は対物レンズQ&の倍率をmとして
△Z=4Xm XΔzd t4
1Here, 2 magnification m1 is the magnification of objective lens Q&.

m  = NA/NAO ととくことができる。したがって、第6式が成り立つ。m = NA/NAO I can tell. Therefore, Equation 6 holds true.

Rspot −2X ml’x−X NAQ X△Z 
d      (61を 次に、上記半導体レーザ(1)の発振波長が変化すると
光スポットは第2図に示したX軸にほぼ沿って移動する
がこの移動型△Xが最小錯乱半径R5potを越えると
オートフォーカス誤差信号を得ることができな(なる。
Rspot -2X ml'x-X NAQ X△Z
d (61) Next, when the oscillation wavelength of the semiconductor laser (1) changes, the light spot moves almost along the X axis shown in Figure 2, but if this moving type △X exceeds the minimum confusion radius R5pot. Unable to obtain autofocus error signal.

すなわち。Namely.

△!<RspotXA   (0<A<0.8)   
  t71でな(ではならない。一方、上記半導体レー
ザfi+の発振波長λの波長変化量△λと上記移動量△
Xとの関係は1回折格子の式 %式%)(8) を微分することにより △λ △x=R圃θ□            (9)λ と求まる。第6式、第(91式を第(7)式に代入する
と。
△! <RspotXA (0<A<0.8)
t71 (must not be. On the other hand, the amount of wavelength change △λ of the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser fi+ and the amount of movement △
The relationship with X can be determined as △λ △x=R field θ□ (9) λ by differentiating the equation (%) (8) for a single diffraction grating. Substituting Equation 6 and Equation (91) into Equation (7).

、  NAOλ 願θ(2X、 X −X−X△Z(IXA、   (1
1t   △λ の不等式が得られる。この第01式が本発明における上
記角度θに対する制限条件である。この制限条件をもう
けることにより上記半導体レーザ(1)の発振波長が変
化しても安定にオートフォーカス誤差信号を得ることが
できる。第7図に、−例としてm= 5 、 NAO=
0.09. t=16yll、λ/Δλ=78゜A=0
.7  としたときの第n式に3ける角度θとディスク
移動量ΔZdとの関係を示す。図中の斜線で囲よれた領
域が実現可能領域である。
, NAOλ request θ(2X, X −X−X△Z(IXA, (1
The inequality 1t Δλ is obtained. This equation 01 is the limiting condition for the angle θ in the present invention. By establishing this limiting condition, it is possible to stably obtain an autofocus error signal even if the oscillation wavelength of the semiconductor laser (1) changes. In FIG. 7 - for example m=5, NAO=
0.09. t=16yll, λ/Δλ=78°A=0
.. 7. The relationship between the angle θ and the disk movement amount ΔZd in the nth equation is shown below. The area surrounded by diagonal lines in the figure is the feasible area.

本発明に係わる光学式情報再生装置において用いる反射
形回折格子レンズQ61は9例えはP M M A専の
電子線レジストを塗布したガラス板に電子ビームで直接
格子パターンを描画し後処理を強しぞの表面にAt等の
金属をメッキもしくは蒸着することにより製作すること
ができる。量産のためには、上記反射形回折格子レンズ
から電鋳等により金型を作製し、これをマスターとして
射出成形等によりレプリカを作製し、所要の反射形回折
格子レンズを作製するのが良い。
The reflective diffraction grating lens Q61 used in the optical information reproducing device according to the present invention is made by drawing a grating pattern directly with an electron beam on a glass plate coated with an electron beam resist exclusively for PMMA, and then undergoing post-processing. It can be manufactured by plating or vapor depositing a metal such as At on the surface of. For mass production, it is preferable to create a mold from the reflective diffraction grating lens by electroforming or the like, and use this as a master to create a replica by injection molding or the like to manufacture the required reflective diffraction grating lens.

また1本発明に係わる光学式fit報再主再生装置反射
形回折格子レンズと対物レンズの2つの光学素子しかハ
ト)でいないので、第8図に示した従来装置にくらべて
光の利用効率が高いという利点を有している。たとえば
、上記反お・工形回折格子レンズの格子断面形状を矩形
とした場合でも零次回折光の効率は50%、1次回折元
の回折効率は20.3%ある。したがって上記ディスク
(91の反射率を100%、上記対物レンズの透過率を
95%とした場合、上記反射形回折格子レンズαeから
対物レンズu榎、ディスク(9)を径で再び対物レンズ
■から反牙I形回折格子しンズq優に至るまでの効率は
92%あり、従来装置の約10倍の効率を有している。
Furthermore, since the optical fit information/main reproducing device according to the present invention has only two optical elements, the reflective diffraction grating lens and the objective lens, the light utilization efficiency is higher than that of the conventional device shown in FIG. It has the advantage of being expensive. For example, even when the cross-sectional shape of the grating of the above-mentioned square-shaped diffraction grating lens is rectangular, the efficiency of the zero-order diffracted light is 50%, and the diffraction efficiency of the first-order diffraction source is 20.3%. Therefore, when the reflectance of the disk (91) is 100% and the transmittance of the objective lens is 95%, the reflective diffraction grating lens αe passes from the objective lens uen, and the disk (9) returns from the objective lens The efficiency up to the anti-tooth I-shaped diffraction grating is 92%, which is about 10 times as efficient as the conventional device.

さら1乙オートフオーカスおよびオートトラッキングの
ためには上記対物レンズのみを駆動すれはよく、第1図
には図示していないが、アクチュエータの駆動重量が軽
(なるという利点がある。
Furthermore, for autofocus and autotracking, it is preferable to drive only the objective lens, and although not shown in FIG. 1, there is an advantage that the driving weight of the actuator is light.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明した通り、半導体レーザと対物レン
ズとの間に反射形回折格子レンズを配設し、この反射形
回折格子レンズに0人出力光の分離作用、集光スポット
を常に情報記録向上に照射するための誤差信号を発生さ
せるためのセンサ光学系の作用5よび装置を薄形化する
ために必要な光路の折り曲げの作用を同時にもたせるこ
とにより部品数を低減できるとともに1反射形回折格子
レンズは射出成形と金属膜の蒸着等により高精度で太址
生産が可能であり、安価な光学式情報再生装置を提供す
ることができるという効果がある。
As explained above, in this invention, a reflective diffraction grating lens is disposed between the semiconductor laser and the objective lens, and this reflective diffraction grating lens has the effect of separating the 0-person output light and the condensed spot to constantly improve information recording. By simultaneously providing the function of the sensor optical system to generate an error signal for irradiating the light beam and the function of bending the optical path necessary to make the device thinner, it is possible to reduce the number of parts and also to reduce the number of parts. Lenses can be produced in large quantities with high precision by injection molding, vapor deposition of metal films, etc., and are effective in providing inexpensive optical information reproducing devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

71図はこの発明の一実強例を示す斜視図、第2図は第
1図に示したこの発明の一芙泡例を示す平面図、第3図
は格子パターンの例を示す図、第4図は4分割光検出器
面上でのスポットダイアグラムの変化を示す図、第5図
はフォーカス誤差信号を得る方法を示す図、第6図は波
長変化量とフォーカス誤差信号との関係を得るための図
、第7図は角度θとディスク移動鼠ΔZdとの関係を示
す図、第8図は従来の光学式情報再生装置を示す図であ
る。 図に3いて、(1)は半導体レーザ、(21は射出光。 (3)は第1のガラス基板、(4)はコリメート用オフ
ァクシスゲレーティングレンズ、t5)は平行光束、(
61は第2のガラス板、(7)は収束用オファクシスゲ
レーティングレンズ、(8Jは1次回折光、+91はデ
ィスク、[11]は情報記録面、aυは光軸、Q2は零
次透過光。 Q31 i!非点収差用グレーティングレンズ、 (1
41は4分割光検出器、Q9は筐体、■は反射形回折格
子レンズ、αDは発散光、賭は対物レンズ、 Q9は収
束光。 ■は第1の焦線、Qυは最小錯乱円、のは茅2の焦線、
圏は光軸、 04)は差動増幅器、■は第2の光軸であ
る。 なお0図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。
Fig. 71 is a perspective view showing one practical example of the present invention, Fig. 2 is a plan view showing an example of the foam structure of the invention shown in Fig. 1, Fig. 3 is a view showing an example of a grid pattern, Figure 4 shows the change in spot diagram on the 4-split photodetector surface, Figure 5 shows how to obtain the focus error signal, and Figure 6 shows the relationship between the amount of wavelength change and the focus error signal. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the angle θ and the disk movement angle ΔZd, and FIG. 8 is a diagram showing a conventional optical information reproducing apparatus. In Figure 3, (1) is a semiconductor laser, (21 is an emitted light beam, (3) is a first glass substrate, (4) is an ophaxis gelating lens for collimating, t5) is a parallel light beam, (
61 is the second glass plate, (7) is the focusing ophaxis gelating lens, (8J is the first-order diffracted light, +91 is the disk, [11] is the information recording surface, aυ is the optical axis, and Q2 is the zero-order transmitted light. Q31 i! Grating lens for astigmatism, (1
41 is a 4-split photodetector, Q9 is a housing, ■ is a reflective diffraction grating lens, αD is a diverging beam, Kake is an objective lens, and Q9 is a convergent beam. ■ is the first focal line, Qυ is the circle of least confusion, is the focal line of Kaya 2,
Circle is the optical axis, 04) is the differential amplifier, and ■ is the second optical axis. Note that the same reference numerals in Figure 0 indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザと、この半導体レーザからの射出光
を光学式情報記録媒体上に集光させるための対物レンズ
と、上記半導体レーザからこの対物レンズに至る光路中
に上記半導体レーザよりの射出光を反射して上記対物レ
ンズに入射させるとともに上記光学式情報記録媒体より
の情報を含んだ反射光を上記半導体レーザの設置位置と
は異なる位置に導きかつ上記反射光を非点光束とするた
めの反射形回折格子レンズと、この反射形回折格子レン
ズにより分離された上記反射光を検出する4分割光検出
器とを備え、上記半導体レーザと上記反射形回折格子レ
ンズの中心とを結ぶ線分と上記4分割光検出器の中心と
上記反射形回折格子レンズの中心とを結ぶ線分のなす角
度が、 tanθ<2×m^2×(NA0/l)×(λ/Δλ)
×Δ_d×A(0<A≦0.8)(ただし、mは上記対
物レンズの倍率、lは上記半導体レーザと上記反射形回
折格子レンズとの距離、λは上記半導体レーザの発振波
長△λは上記発振波長の変動幅、NA0は上記対物レン
ズの上記半導体レーザ側の開口数、 ΔZ_dは非点収差法によるオートフォーカス誤差信号
出力が最大もしくは最小となるディスク移動量、Aは係
数である。) の範囲内にあることを特徴とする光学式情報再生装置。
(1) A semiconductor laser, an objective lens for condensing the emitted light from the semiconductor laser onto an optical information recording medium, and an optical path from the semiconductor laser to the objective lens that includes the emitted light from the semiconductor laser. to make the reflected light incident on the objective lens, guide the reflected light containing information from the optical information recording medium to a position different from the installation position of the semiconductor laser, and convert the reflected light into an astigmatic beam. comprising a reflective diffraction grating lens and a 4-split photodetector for detecting the reflected light separated by the reflective diffraction grating lens, and a line segment connecting the semiconductor laser and the center of the reflective diffraction grating lens; The angle formed by the line segment connecting the center of the 4-split photodetector and the center of the reflective diffraction grating lens is tanθ<2×m^2×(NA0/l)×(λ/Δλ)
×Δ_d×A (0<A≦0.8) (where m is the magnification of the objective lens, l is the distance between the semiconductor laser and the reflection grating lens, and λ is the oscillation wavelength of the semiconductor laser △λ is the variation width of the oscillation wavelength, NA0 is the numerical aperture of the objective lens on the semiconductor laser side, ΔZ_d is the disk movement amount at which the autofocus error signal output by the astigmatism method is maximized or minimized, and A is a coefficient. ) An optical information reproducing device characterized by being within the range of
(2)上記光学式情報記録媒体上に集光させる光は、上
記反射形回折格子レンズにおける0次回折光であること
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光学式情
報再生装置。
(2) The optical information reproducing device according to claim (1), wherein the light condensed onto the optical information recording medium is 0th order diffracted light in the reflective diffraction grating lens. .
(3)上記光学式情報記録媒体で反射され上記反射形回
折格子レンズで回折され上記4分割光検出器に入射する
光は、上記反射形回折格子レンズにおける1次回折光で
あることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
光学式情報再生装置。
(3) The light reflected by the optical information recording medium, diffracted by the reflective diffraction grating lens, and incident on the 4-split photodetector is first-order diffracted light in the reflective diffraction grating lens. An optical information reproducing device according to claim (1).
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Cited By (3)

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