JPS63113948A - Optical head device for optical pickup - Google Patents

Optical head device for optical pickup

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JPS63113948A
JPS63113948A JP61259845A JP25984586A JPS63113948A JP S63113948 A JPS63113948 A JP S63113948A JP 61259845 A JP61259845 A JP 61259845A JP 25984586 A JP25984586 A JP 25984586A JP S63113948 A JPS63113948 A JP S63113948A
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optical
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photodetector
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light receiving
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都出 英一
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Abstract

PURPOSE:To obtain a simple optical head to which the position of a photodetector light receiving position does not require any adjustment by providing a laser diode light source, a flat plate optical element reflecting its emitting luminous flux on the front and rear face and emitting the flux and a photodetector light receiving section receiving the emitting light on one and same block while sealing hermetically them in a package. CONSTITUTION:The laser diode 1, the beam splitter (BS) 4, the photodetector light receiving section 10 and a photodetector light receiving section 10' for monitor are positioned in a block 18 and they are sealed hermetically in one package together with an emitting window 17. The optical head unit 13 is fitted to a barrel including a converging optical element (e.g., objective lens) 5. Then the light emitted from the laser diode 1 is reflected in the surface 4a of the BS 4 and collected to the surface of a sample 19 having unevenness on its surface and moved in the direction A though the window 17 and the objective lens 5. The reflected light goes backward and is reflected in the rear face 4b of the BS 4 and made incident on the light receiving section 10.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本−発明は、光学情報記録媒体への情報の記録/再生に
用いられる光ピックアップ光学ヘッド装置に関し、特に
非接触位置センサーとしても応用できる発光・受光兼用
の光ピックアップ光学ヘッド装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to an optical pickup optical head device used for recording/reproducing information on an optical information recording medium, and particularly relates to a light emitting head device that can be used as a non-contact position sensor. - This relates to an optical pickup optical head device that also serves as a light receiver.

[従来の技術] 記録装置における光ピックアップ光学系は、レーザダイ
オード光源から出射されるレーザビームを、対物レンズ
等の収束性光学素子を介して、情報記録媒体上に収束さ
せ、情報記録媒体表面上に記憶された情報を読み取り、
あるいは該情報記録媒体表面上に書き込み記憶させる装
置として知られている。情報の光学的読み取りを行うに
せよ、光学的書き込みを行うにせよ、レーザビームは対
物レンズ等の収束性光学素子によって正しく情報記録媒
体表面上に収束していなければならない。
[Prior Art] An optical pickup optical system in a recording device converges a laser beam emitted from a laser diode light source onto an information recording medium through a convergent optical element such as an objective lens, and focuses the laser beam on the surface of the information recording medium. Read information stored in
Alternatively, it is known as a device for writing and storing information on the surface of the information recording medium. Whether optically reading or writing information, the laser beam must be accurately focused onto the surface of the information recording medium by a converging optical element such as an objective lens.

そこで、該レーザビームが対物レンズ等の収束性光学素
子によって情報記録媒体表面上に収束しているか否かを
検知しつつ作動する光ピックアップ光学ヘッド装置が必
要となるものである。
Therefore, there is a need for an optical pickup optical head device that operates while detecting whether or not the laser beam is converged onto the surface of the information recording medium using a convergent optical element such as an objective lens.

第5A図、第5B図は、従来例に関する先ピックアップ
光学ヘッド装置のレイアウトを示す構成図である。図に
おいて、(1)は光源となるレーザダイオードを示し、
(2)は該レーザダイオード(1)から出射されるレー
ザビーム光束である。
FIGS. 5A and 5B are configuration diagrams showing the layout of a conventional pickup optical head device. In the figure, (1) indicates a laser diode that serves as a light source,
(2) is a laser beam flux emitted from the laser diode (1).

(4)は該レーザビームを分割する平行平板ビームスプ
リッタを示し、(5)はこれらのビームを収束させる集
光レンズ等の光収束レンズ素子である又(6)は光カー
ド、光テープあるいは円板状光ディスク等の光情報記録
媒体であり、(7)は該情報記録媒体(6)の情報記録
面に形成された情報トラック、そして(10)は光情報
記録媒体(6)からのレーザ反射光(2′)を受光する
光検知器受光部である。
(4) is a parallel plate beam splitter that splits the laser beam, (5) is a light converging lens element such as a condensing lens that converges these beams, and (6) is an optical card, optical tape, or circular plate. It is an optical information recording medium such as a plate-shaped optical disk, and (7) is an information track formed on the information recording surface of the information recording medium (6), and (10) is a laser reflection from the optical information recording medium (6). This is a photodetector light receiving section that receives light (2').

次に動作について説明する。LD (1)から出射した
発散光束(2)は平板ビームスプリッタ(4)の表面(
4a)で反射された後、集光光収束レンズ素子(5)に
よって光情報記録媒体(6)に収束される。光情報記録
媒体(6)から反射された反射光束(2′)は平板ビー
ムスプリッタ(4)の裏面(4b)で反射され、出射光
束(2)と少しずらされ、逆の進行方向に進み、光検知
器受光部(10)で受光される。光情報記録媒体(6)
の情報を正しく得るために、光収束スポット(3)は正
確に情報トラック(7)表面上に照射されなければなら
ない。反射光束(2′)は収束光束であるため、平板ビ
ームスプリッタ(4)から光検知器受光部(10)に向
う時には良く知られているように非点収差が発生する。
Next, the operation will be explained. The diverging luminous flux (2) emitted from the LD (1) is directed to the surface of the flat beam splitter (4) (
After being reflected by 4a), the light is focused onto an optical information recording medium (6) by a converging light converging lens element (5). The reflected light beam (2') reflected from the optical information recording medium (6) is reflected by the back surface (4b) of the flat plate beam splitter (4), is slightly shifted from the output light beam (2), and travels in the opposite direction of travel. The light is received by the photodetector light receiving section (10). Optical information recording medium (6)
In order to obtain the information correctly, the light converging spot (3) must be illuminated precisely onto the information track (7) surface. Since the reflected light beam (2') is a convergent light beam, astigmatism occurs as is well known when it travels from the flat plate beam splitter (4) to the photodetector light receiving section (10).

今、平板ビームスプリッタ(4)は平行平板であり、厚
みをt1屈折率を01表面(4a)への入射角をθ[r
ad]とすると、非点格差Δは次式で与えられる。
Now, the flat plate beam splitter (4) is a parallel plate, whose thickness is t1 whose refractive index is 01 and whose angle of incidence on the surface (4a) is θ[r
ad], the astigmatism difference Δ is given by the following equation.

前記非点収差が与えられるたビームスプリッタ(4)か
らの反射光束(2′)は、LD (1)の出射光束(2
)と平行でそれと逆方向に進行し、かつ図において一点
鎖線で示される主光線は、2t−tanθ′・cosθ
のずれをもって光検知器(10)に入射する。ここで、
前記θ′は、n sinθ−=sinθを満たしている
The reflected light beam (2') from the beam splitter (4) given the astigmatism is the output light beam (2') of the LD (1).
) and is shown by a dashed line in the figure, is 2t-tanθ'・cosθ
The light is incident on the photodetector (10) with a deviation of . here,
The above θ' satisfies n sin θ−=sin θ.

このような、光学式ヘッド装置において、光検知器受光
部(10)は光ディスク(6)上の光収束スポットか合
焦状態にある時に情報記録媒体ディスクから反射された
光束が、第5図(b)に示されるように、最小錯乱円(
11)となる光軸方向位置に配置される。そして、この
光検知器受光部(10)は、図示されるように、検知素
子(10a)、(10b)、(10c)、(10d)に
4分割され、これら各検知部にて入射光束量を検知する
In such an optical head device, when the photodetector light receiving section (10) is in a focused state on the light convergence spot on the optical disk (6), the light beam reflected from the information recording medium disk is detected as shown in FIG. As shown in b), the circle of least confusion (
11) at a position in the optical axis direction. As shown in the figure, this photodetector light receiving section (10) is divided into four detecting elements (10a), (10b), (10c), and (10d), and each of these detecting sections has an amount of incident light flux. Detect.

周知のように、これら各検知部の出力は、焦点ずれが生
じた場合には光検知器受光部(1o)上の光収束スポッ
トが歪んだスポット(12)となるので、対角線方向に
おいて対向する検知素子光電変換出力の和をとり対向検
知部対どうしの差出力を演算することにより光束の焦点
ずれを検出することができる。
As is well known, the output of each of these detection sections is diagonally opposed to each other, because if a defocus occurs, the light convergence spot on the light receiving section (1o) of the photodetector becomes a distorted spot (12). The defocus of the light beam can be detected by calculating the sum of the photoelectric conversion outputs of the detection elements and calculating the difference output between the pair of opposing detection units.

すなわち、対向検知素子部の和出力ベアの左出力は、f
(10a) +(10c)l −f(10b)+(10
d)l となり、この演算出力信号はフォーカスエラー
信号として出力され、不図示のフォーカスアクチュエー
タにより光情報記録媒体上の光収束スポット焦点ずれが
補正される。
That is, the left output of the sum output bear of the opposing sensing element section is f
(10a) +(10c)l −f(10b)+(10
d)l, this calculation output signal is output as a focus error signal, and a focus actuator (not shown) corrects the focal shift of the light convergence spot on the optical information recording medium.

一方、光情報記録媒体(6)上の光収束点(3)を正し
く情報トラック上に照射するため面内方向の調整手段と
してトラッキングを行っている。ここでは特に説明をし
ないが、ツインスポット法、プッシュプル法等が本従来
装置に適用できる。
On the other hand, tracking is performed as an adjustment means in the in-plane direction in order to correctly irradiate the light convergence point (3) on the optical information recording medium (6) onto the information track. Although not specifically explained here, twin spot method, push-pull method, etc. can be applied to this conventional device.

[発明が解決しようとする問題点] 従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されていた
ので、次に述べるような問題点が生じていた。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional optical head device was configured as described above, the following problems occurred.

先に述べた様にレーザダイオード(1)の発光点と光検
知器受光部(10)の光収束スポット(11)は第5図
においてZ方向にδ=2・t・sinθ・tan  (
θ′)だけずれている。そして例えばθ−45’、t−
1關とするとδ−0,75市と1 m+++以下である
。又この時光軸方向(x)のずれ量も1 mrx以下と
短い。
As mentioned earlier, the light emitting point of the laser diode (1) and the light convergence spot (11) of the photodetector light receiving part (10) are δ=2・t・sinθ・tan (
θ′). For example, θ-45', t-
If it is considered as 1 square, it is less than δ-0.75 city and 1 m+++. Also, at this time, the amount of deviation in the optical axis direction (x) is as short as 1 mrx or less.

従って図のようにレーザダイオード(1)、光検知器受
光部(10)を別体に配置するのは非常に困難である問
題点がある。又光検知器受光部(10)は先に述べた様
に最小錯乱円(11)が照射される位置に配されなくて
はならず調整手段を有する。しかし前記のようにレーザ
ダイオード(1)と隣接しているため、調整手段の構成
、配置が非常に困難となる問題点がある。
Therefore, there is a problem in that it is very difficult to separately arrange the laser diode (1) and the photodetector light receiving section (10) as shown in the figure. Further, as mentioned above, the photodetector light receiving section (10) must be placed at a position where the circle of least confusion (11) is irradiated, and has an adjustment means. However, as mentioned above, since it is adjacent to the laser diode (1), there is a problem that the configuration and arrangement of the adjusting means is extremely difficult.

このような問題を解決するためにレーザダイオード(1
)の発光点と光収束スポット(11)が光軸及び光軸に
垂直な方向において1 mm以下に隣接することを利用
して、レーザダイオードのチップと光検知素子を同一基
盤上に形成することも考えられる。
To solve this problem, a laser diode (1
) and the light convergence spot (11) are adjacent to each other by 1 mm or less in the optical axis and the direction perpendicular to the optical axis to form the laser diode chip and the photodetector element on the same substrate. can also be considered.

レーザダイオード(1)の発光点と光収束スポット(1
1)は、共役関係にあるため相対位置精度と平板ビーム
スプリッタ(4)の平行度さえ確保することができれば
、光検知器受光部を、演算によって求めたレーザダイオ
ード(1)からの相対位置に設定すれば良いことになり
、検知器の無調整化が実現し得ることになる。
The light emitting point of the laser diode (1) and the light convergence spot (1)
1) is in a conjugate relationship, so as long as the relative positional accuracy and parallelism of the flat beam splitter (4) can be ensured, the photodetector light receiving part can be positioned at the relative position from the laser diode (1) determined by calculation. This means that it is only necessary to set it, and it is possible to eliminate the need for adjusting the detector.

相対位置精度は、画素子を同一基盤上に形成すれば比較
的容易であるが、平板ビームスプリッタ(4)の平行度
の許容幅は厳しい。例えば第5図において、例えばレー
ザダイオード(1)が平板ビームスプリッタまでの距離
を15 mu+平行ビームスプリッタ(4)の(4a)
商人射角45″、n−1,5、t = 1 mm平行度
a [deg ]とし光検知器受光部(]0)に対する
光収束スポット(11)の変位許容量を±10μmとす
るにはα−0,010’(−0,8−)が必要である。
Relative position accuracy is relatively easy if the pixel elements are formed on the same substrate, but the permissible range of parallelism of the flat beam splitter (4) is strict. For example, in Fig. 5, the distance from the laser diode (1) to the flat beam splitter is 15 mu + (4a) of the parallel beam splitter (4).
To set the permissible displacement of the light convergence spot (11) with respect to the light receiving part (]0) of the photodetector to be ±10 μm, assuming that the Merchant angle of incidence is 45″, n-1,5, t = 1 mm, and parallelism a [deg]. α-0,010'(-0,8-) is required.

この様に光検知器受光部(10)とレーザダイオード(
1)を無調整で一体化するためには平行ビームスプリッ
タ(4)において1゛以下の高精度にて平行度を維持す
る必要があり、又平板ビームスプリッタの必要有効エリ
アも、上記例においてレーザダイオードの光束の開口数
NAが0.1の時では直径約5 mmの円となり、広い
面積にわたり高精度にて平面度が要求されるので、これ
らの面精度を広域にわたって維持するために多くの工数
と熟練及び低歩留りのリスクを負うことになりコスト高
コストとなる問題点がある。
In this way, the photodetector light receiving part (10) and the laser diode (
In order to integrate 1) without adjustment, it is necessary to maintain parallelism with a high precision of 1° or less in the parallel beam splitter (4), and the required effective area of the flat beam splitter is also smaller than the laser beam in the above example. When the numerical aperture NA of the diode's luminous flux is 0.1, it becomes a circle with a diameter of approximately 5 mm, and high precision flatness is required over a wide area. There is a problem in that the cost is high due to the risk of man-hours, skill, and low yield.

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、光検知器受光部位置の無調整化を実現するとと
もに、安価で簡易な光ピックアップ光学ヘッド装置を提
供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to eliminate the need for adjusting the position of the light receiving part of a photodetector, and to provide an inexpensive and simple optical pickup optical head device. It is something to do.

[問題点を解決するための手段] 本発明に関する光ピックアップ光学系ヘッド装置は、レ
ーザ等の光源とビームスプリッタ光検知器受光部とを1
つのパッケージ内に構成し、各要素間の相対位置精度を
高精度状態にマツチングさせる手段によるものである。
[Means for Solving the Problems] The optical pickup optical system head device according to the present invention combines a light source such as a laser and a beam splitter photodetector light receiving section into one.
This is achieved by means of matching the relative positional accuracy between each element to a high-precision state.

[作用] 本発明における光ピックアップ光学ヘッド装置は、光収
束レンズとその位置制御用アクチュエータとを組み合わ
せパッケージ化をはかることにより、容易に光ピックア
ップ光学系ヘッド装置を構成することができ、その際、
光検知器受光部の他の重要光学要素に対する寸法位置調
整を行うことなく、信号や光収束点位置情報を得ること
ができる作用を有するものである。
[Function] The optical pickup optical head device according to the present invention can easily constitute an optical pickup optical system head device by combining and packaging a light converging lens and an actuator for controlling its position.
This has the effect of allowing signals and light convergence point position information to be obtained without adjusting the dimensions and positions of other important optical elements of the light receiving section of the photodetector.

[実施例] 以下、本発明の一実施例に関する光ピックアップ光学系
の構成について図を参照して説明する。
[Embodiment] Hereinafter, the configuration of an optical pickup optical system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、レーザダイオード(1)、ビームスプ
リッタ(4)、光検知器受光部(10)は、従来例の各
要素と同じ機能をする。レーザダイオード(1)は、P
N接合から成る半導体チップか用いられ、(10′)は
、レーザダイオードの出力モニター用の光検知器受光部
である。又(17)は、レーザビームの本光ピックアッ
プ光学系からの出射窓を示す。
In FIG. 1, a laser diode (1), a beam splitter (4), and a photodetector light receiving section (10) have the same functions as the respective elements of the conventional example. The laser diode (1) is P
A semiconductor chip consisting of an N junction is used, and (10') is a light receiving part of a photodetector for monitoring the output of the laser diode. Further, (17) shows the exit window of the laser beam from the present optical pickup optical system.

ここにレーザダイオード(1)ビームスプリッタ(4)
、光検知器受光部(10)は、ブロック(18)に対し
て位置決めされつつ形成されており、このブロック(1
8)はレーザダイオードの放熱のための手段も兼用する
ものである。
Here is the laser diode (1) beam splitter (4)
, the photodetector light receiving part (10) is formed while being positioned with respect to the block (18).
8) also serves as a means for dissipating heat from the laser diode.

これらの光ピックアップ光学装置内の各重要光学素子は
、図に示すように1つのパッケージ内に構成され密封さ
れており、各光学要素の相対位置が高精度に位置決め設
定されるものである。
Each important optical element in these optical pickup optical devices is constructed and sealed in one package as shown in the figure, and the relative position of each optical element is set with high precision.

本実施例の場合、従来例と同様に、例えば1−1mm、
開口数NA−0,1であるとすると、レーザダイオード
(1)と光検知器受光部の系内他の重要光学要素に対す
る相対位置精度は、光軸方向に±25μm、光軸に垂直
な方向に±5μmにアジャストさせである。このような
重要光学要素の相対位置を決定ずけるパッケージの全体
形状は、円管状を成し、外径は太くてもl Omm径以
下であるのが好ましい。あまり細い径の円管パッケージ
は理論的にも実用上からも作成困難であるが、原理的に
は5 mm径のパッケージを有する光ピックアップ光学
ユニット(13)の作成も可能である。
In the case of this embodiment, for example, 1-1 mm, similar to the conventional example,
Assuming that the numerical aperture is NA -0.1, the relative positional accuracy of the laser diode (1) and the light receiving part of the photodetector with respect to other important optical elements in the system is ±25 μm in the optical axis direction, and in the direction perpendicular to the optical axis. It is adjusted to ±5 μm. The overall shape of the package that determines the relative positions of such important optical elements is preferably cylindrical, with an outer diameter of at most 10 mm or less. Although it is theoretically and practically difficult to create a circular tube package with a diameter that is too small, it is theoretically possible to create an optical pickup optical unit (13) having a package with a diameter of 5 mm.

本発明の実施例に関する光ピックアップ光学系ヘッドユ
ニット(13)は、レーザダイオード(1)とビームス
プリッタ(4)の間の距離lを非常に短く位置決め設定
したので、例えば11−3aとすると、ビームスプリッ
タ(4)の平行度は悪くても3′程度であれば充分であ
り、光検知器受光部(10)の調整は、必要とするもの
ではない。
In the optical pickup optical system head unit (13) according to the embodiment of the present invention, the distance l between the laser diode (1) and the beam splitter (4) is set to be very short. It is sufficient that the parallelism of the splitter (4) is about 3' at worst, and adjustment of the photodetector light receiving section (10) is not necessary.

又、本発明の詳細な説明した実施例に関しては、ビー 
ムスブリッタ(4)の有効面積も小さくとれるので重要
要素である面精度を維持する点からも有利であり、安価
なビームスプリッタに寄与することができる。そして、
相対位置関係は!及び平板ビームスプリッタの厚さt1
傾き−θが決定されれば、自動的に決定される値である
Also, regarding detailed illustrated embodiments of the invention, please refer to
Since the effective area of the musburitter (4) can also be reduced, it is advantageous in terms of maintaining surface accuracy, which is an important element, and can contribute to an inexpensive beam splitter. and,
What is the relative positional relationship? and the thickness t1 of the flat plate beam splitter
This is a value that is automatically determined once the slope -θ is determined.

第2A図、第2B図、第2C図に本発明の光ピックアッ
プ光学ユニット(13)をより具体的な光学ヘッド装置
として用いる他の実施例を示す。
FIGS. 2A, 2B, and 2C show other embodiments in which the optical pickup optical unit (13) of the present invention is used as a more specific optical head device.

第2A図、第2B図、第2C図において(14)は光学
鏡筒、(15)は光収束レンズ素子をフィードバック駆
動制御するフォーカス及びトラッキングに関するアクチ
ュエータである。
In FIGS. 2A, 2B, and 2C, (14) is an optical lens barrel, and (15) is an actuator related to focusing and tracking that performs feedback drive control of the light converging lens element.

上記本発明実施例の光ピックアップ光学ヘッドユニット
(13)の動作は、基本的には従来例の動作と同様であ
るか、光学鏡筒(14)に光ピックアップ光学ヘッドユ
ニット(13)及び対物レンズ等の収束性光学素子(5
)を動作させるアクチュエータ(15)を付設するだけ
で光ピックアップ光学ヘッドユニット(13)より情報
記録媒体ディスク(6)の信号及び収束光スポット位置
情報をキャッチすることかできる。そして、組立時に光
検知器受光部等の調整作業を要さない作用がある。
The operation of the optical pickup optical head unit (13) of the embodiment of the present invention is basically the same as the operation of the conventional example, or the optical pickup optical head unit (13) and the objective lens are connected to the optical lens barrel (14). Convergent optical elements such as (5
), it is possible to catch the signal and convergent light spot position information of the information recording medium disk (6) from the optical pickup optical head unit (13). Further, there is an effect that no adjustment work of the photodetector light receiving section or the like is required during assembly.

本光ピックアップ光学装置を用いればさらに多様な光学
ヘッド装置を構成することができる。そこで、第2B図
にその光学ヘッド装置の1例を示す。(16)は反射ミ
ラーであり、該反射ミラー(16)は、光路を折り曲げ
てから対物レンズ等の収束性光学素子に入射するごとく
成したので、通例では多くの体積と占存する光路空間を
圧縮することにより、より薄型の光学ヘッド装置を容易
に提供することができるものである。
By using this optical pickup optical device, even more diverse optical head devices can be configured. Therefore, one example of such an optical head device is shown in FIG. 2B. (16) is a reflecting mirror, and since the reflecting mirror (16) bends the optical path and then enters a converging optical element such as an objective lens, it usually compresses a large volume and the occupied optical path space. By doing so, it is possible to easily provide a thinner optical head device.

第2A図、第2B図においては、以上のように本発明の
光ピックアップ光学ヘッドユニット(13)は、パッケ
ージの中心軸線と出射光光軸線とが一致するように成し
たが、第2B図に示すようにパッケージ中心軸線と出射
光光軸線が重ならないように構成し、さらに薄型の光学
ヘッドと成すことができる。
In FIGS. 2A and 2B, the optical pickup optical head unit (13) of the present invention is constructed such that the central axis of the package and the optical axis of the emitted light coincide with each other as described above. As shown, the package center axis line and the emitted light optical axis line do not overlap, and a thinner optical head can be obtained.

従来例の説明では特にトラッキング方式について触れな
かったが、光学素子(13)内のビームスプリッタ(4
)の表面(4a)に回折格子を形成することにより、新
たなる光学部品を増やすことなく、ツインスポット法の
トラッキングを行うことができる。ツインスポット法自
体については良く知られているので説明を省く。ツイン
スポット法を採用する場合には(4a)面から出射され
た3ビームの光ディスク(6)上の集光点が、θ次光集
光収束点(3)を基準に、情報トラック(7)に対し少
し傾く様に回折格子の回転調整が必要となる場合がある
。第3図において(3a)。
Although the tracking method was not particularly mentioned in the explanation of the conventional example, the beam splitter (4) in the optical element (13)
) By forming a diffraction grating on the surface (4a), tracking using the twin spot method can be performed without adding new optical components. Since the twin spot method itself is well known, explanation thereof will be omitted. When the twin spot method is adopted, the focal point of the three beams emitted from the surface (4a) on the optical disk (6) is set on the information track (7) with reference to the θ-order light convergence point (3). It may be necessary to adjust the rotation of the diffraction grating so that it is slightly tilted. In Figure 3 (3a).

(3b)を±1次光、トラックピッチをP1±I次光と
O次光間隔をdとすると、d−一となる様にθを回転調
整した時にトラッキング信号が最も大きく得られる。
If (3b) is the ±1st order light, the track pitch is P1±I order light, and the Oth order light interval is d, the largest tracking signal can be obtained when θ is rotationally adjusted so that it becomes d-1.

この場合、光ピックアップ光学ヘッドユニット(13)
のパッケージ中心と出射光光軸が一致したものが有利で
あり、光ピックアップ光学へッドユニッ)(13)全体
を光学鏡筒(14)の取付部で回転調整すれば良い。回
転しても光軸はずれることはないので、対物レンズ等の
収束性光学素子(5)に対し像高を発生することも無く
良好な光収束特性を維持できる。又この時、フォーカス
信号には何ら影響を与えないことは明らかで光検知器を
調整する必要はない。
In this case, the optical pickup optical head unit (13)
It is advantageous that the center of the package and the optical axis of the emitted light coincide with each other, and the entire optical pickup optical head unit (13) can be rotated and adjusted using the attachment part of the optical lens barrel (14). Since the optical axis does not shift even when rotated, good light convergence characteristics can be maintained without causing an image height for the convergent optical element (5) such as the objective lens. Also, at this time, it is clear that the focus signal is not affected at all, so there is no need to adjust the photodetector.

但し、光検知器受光部(10)は少なくとも6分割構成
の検知部を必要とする。
However, the photodetector light-receiving section (10) requires at least a six-divided detection section.

上記の実施例では光学ユニット(13)の外形形状は円
管状のものを示したが、例えば角状のパッケージにする
ことも可能で使用法毎に適宜外形形状を選ぶことができ
る。
In the above embodiment, the optical unit (13) has a cylindrical external shape, but it is also possible to use a square package, for example, and the external shape can be selected as appropriate for each usage.

又本発明の光学ユニット(13)は上記のように光学式
ヘッド装置に適用できるだけでなく、発光、受光素子と
して位置センサー等種々の用途に用いられる。
Further, the optical unit (13) of the present invention is not only applicable to the optical head device as described above, but also used for various purposes such as a position sensor as a light emitting and light receiving element.

例として第4図を参照して説明する。(19)は試料で
あり、本発明の光学ユニット(13)、及び対物レンズ
(5)は鏡筒(14)に固定されている。この時、集光
位置付近に試料(19)を置くと、試料表面に合焦の時
、フォーカンエラー信号は零であるが、試料(19)を
Aの方向に移した時、表面に凹凸があるとフォーカスエ
ラー信号が変化する。凹凸の量と、フォーカスエラー信
号を較正しておけば、表面形状を調べることもできる。
This will be explained with reference to FIG. 4 as an example. (19) is a sample, and an optical unit (13) of the present invention and an objective lens (5) are fixed to a lens barrel (14). At this time, if the sample (19) is placed near the focusing position, the focus error signal is zero when the sample surface is focused, but when the sample (19) is moved in the direction of A, there are irregularities on the surface. If there is, the focus error signal changes. By calibrating the amount of unevenness and the focus error signal, the surface shape can also be investigated.

そして、対物レンズ等の収束性光学素子の光収束開口数
NAを選択することにより、広範な測定精度と測定範囲
にて該対物レンズ等の収束性光学素子から光収束スポッ
ト表面までの位置の変化を検知するセンサとして機能さ
せることができる。
By selecting the light convergence numerical aperture NA of the convergence optical element such as the objective lens, the position from the convergence optical element such as the objective lens to the surface of the light convergence spot can be changed over a wide range of measurement accuracy and measurement range. It can function as a sensor to detect.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、レーザダイオード、ビー
ムスプリッタ、光検知器を1つのパッケージ内に構成し
たので、光検知器受光部を調整する必要がなくなり、又
安価なビームスプリッタを用いて一つの安定した光ピッ
クアップ光学ヘッド装置を提供することができる。そし
てこのような光学式ヘッド装置の一部品として適用する
ことにより非常にシンプルな構成の安価な光学式ヘッド
装置が得られる他、光学ヘッド装置そのものの薄型科、
小型化を実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the laser diode, beam splitter, and photodetector are configured in one package, there is no need to adjust the light receiving section of the photodetector, and an inexpensive beam A single stable optical pickup optical head device can be provided using a splitter. By applying it as a part of such an optical head device, not only can an inexpensive optical head device with a very simple configuration be obtained, but also the thinness of the optical head device itself,
Miniaturization can be achieved.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例による光ピックアップ光学
ユニットの構成図、第2A、2B、2C図は本発明実施
例の光ピックアップ光学ユニットを適用した光ピックア
ップ光学ヘッド装置の構成図、第3図は本発明実施例に
関するツインスポット法による調整法の説明図、第4図
は本発明実施例の位置センサへの変形実施例を示す構成
図、第5A、5B図は従来例に関する光ピックアップ光
学ヘッド装置を示す構成図である。 図において、(1)はレーザダイオード、(4)は平板
ビームスプリッタ、(10)は光検知器受光部、(13
)は光ピックアップ光学ユニットである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 大 岩 増 雄 (他 2名) 第1図 第2A図 第2B図 1’) 第2C図 第5A図 第5B図 0C 手続補正書、。ヵ 昭和  年  月  日 2、発明の名称 光学ヘッドユニット 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号。 名 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代理人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号明
   細   書 1、発明の名称 光学ヘッドユニット 2、特許請求の範囲 (1)レーザダイオード光源と、該レーザダイオード光
源からの出射光束を表側面である第1の面で反射し出射
せしめる平板光学素子と、該平板光学素子の出射光と同
一光路を経て戻ってくる入射光が前記平板光学素子の裏
側面である第2の面で反射され、前記レーザダイオード
光源と隣接した位置に収束するビームを受光する光検知
器受光部とから成り、 前記レーザダイオード光源、平板光学素子、光検知器受
光部は、同一ブロック上にtM成され、かつ所定パッケ
ージ内に密封されることを特徴とする光学ヘッドユニッ
ト。 (2)前記光検知器受光部は少なくとも1つの4分割検
知受光素子を有し、前記出射光束の光収集スポット位置
情報を出力する手段を有することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の光学ヘッドユニット。 (3)前記平板光学素子の第1の面に回折格子を配する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の光学ヘッドユニット。 (4)前記密封のためのパッケージは円管状であり、該
円管状パッケージ中心線と、前記出射光束の光軸が一致
していることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
3項までのいずれか1項記載の光学ヘッドユニット。 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は、光学情報記録媒体への情報の記録/再生に用
いられる光学ヘッド装置に関し、特に非接触位置センサ
ーとしても応用できる発光・受光機能を備えた光学ヘッ
ドユニットに関するものである。 [従来の技術] 記録/再生装置における光学系は、レーザダイオード光
源から出射されるレーザビームを、対物レンズ等の収束
性光学素子を介して、情報記録媒体上に収束させ、情報
記録媒体表面上に記憶された情報を読み取り、あるいは
該情報記録媒体表面上に書き込み記憶させる装置として
知られている。 情報の光学的読み取りを行うにせよ、光学的書き込みを
行うにせよ、レーザビームは対物レンズ等の収束性光学
素子によって正しく情報記録媒体表面上に収束していな
ければならない。 そこで、該レーザビームが対物レン
ズ等の収束性光学素子によって情報記録媒体表面上に収
束しているか否かを検知しつつ作動する光学ヘッド装置
が必要となるものである。 第5A図、第5B図は、従来例に関する光学ヘッド装置
のレイアウトを示す構成図である。図において、(1)
は光源となるレーザダイオードを示し、(2)は該レー
ザダイオード(1)から出射されるレーザビーム光束で
ある。(4)は該レーザビームを分割する平行平板ビー
ムスプリッタを示し、(5)はこれらのビームを収束さ
せる集光レンズ等の光収集レンズ素子である又(6)は
光カード、光テープあるいは円板状光ディスク等の光情
報記録媒体であり、(7)は該情報記録媒体(6)の情
報記録面に形成された情報トラック、そして(10)は
光情報記録媒体(6)からのレーザ反射光(2′)を受
光する光検知器受光部である。 次に動作について説明する。レーザダイオード(1)か
ら出射した発散光束(2)は平板ビームスプリッタ(4
)の表面(4a)で反射された後、集光光収集レンズ素
子(5)によって光情報記録媒体(6)に収束される。 光情報記録媒体(6)から反射された反射光束(2゛)
は平板ビームスプリッタ(4)の裏面(4b)で反射さ
れ、出射光束(2)と少しずらされ、逆の進行方向に進
み、光検知器受光部(10)で受光される。光情報記録
媒体(6)の情報を正しく得るために、光収集スポット
(3)は正確に情報トラック(7)表面上に照射されな
ければならない。反射光束(2′)は収束光束であるた
め、平板ビームスプリッタ(4)から光検知器受光部(
10)に向う時には良く知られているように非点収差が
発生する。今、平板ビームスプリッタ(4)は平行平板
であり、厚みをt1屈折率をn、表面(4a)への入射
角をθ[rad ] とすると、非点格差Δは次式で与
えられる。 前記非点収差が与えられるたビームスプリッタ(4)か
らの反射光束(2′)は、LD (1)の出射光束(2
)と平行でそれと逆方向に進行し、かつ図において一点
鎖線で示される主光線は、2t−tanθ−・cosθ
      ・・・(2)のずれをもって光検知器(1
0)に入射する。ここで、前記θ゛は、 n sinθ
”−5inθを満たしている。 このような、光学式ヘッド装置において、光検知器受光
部(10)は光ディスク(6)上の光収集スポットが合
焦状態にある時に情報記録媒体ディスクから反射された
光束が、第5図(b)に示されるように、最小錯乱円(
11)となる光軸方向位置に配置される。そして、この
光検知器受光部(10)は、図示されるように、検知素
子(10a)、 (10b)、 (10c)、 (10
d)に4分割され、これら各検知部にて入射光束量を検
知する。 周知のように、これら各検知部の出力は、焦点ずれが生
じた場合には光検知器受光部(10)上の光収集スポッ
トが歪んだスポラI−(12)となるので、対角線方向
において対向する検知素子光電変換出力の和をとり対向
検知部対どうしの差出力を演算することにより光束の焦
点ずれを検出することができる。 すなわち、対向検知素子部の和出力ベアの左出力は、 
1(10a)+ (10c)l −f(10b)+(1
0cl)l となり、この演算出力信号はフォーカスエ
ラー信号として出力され、不図示のフォーカスアクチュ
エータにより光情報記録媒体上の光収集スポット焦点ず
れが補正される。 一方、光情報記録媒体(6)−1:の光収束点(3)を
正しく情報トラック上に照射するため面内方向の調整手
段としてトラッキングを行っている。ここでは特に説明
をしないが、ツインスポット法、プッシュプル法等が本
従来装置に適用できる。 [発明が解決しようとする問題点] 従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されていた
ので、次に述べるような問題点が生じていた。 先に述べた様にレーザダイオード(1)の発光点と光検
知器受光部(10)の光収集スポット(11)は第5図
においてZ方向にδ−2・t・sinθ・tan  (
θ゛)だけずれている。そして例えばθ=45°、t−
1mmとするとδ−0,75mmと1 mm以下である
。又この時光軸方向(x)のずれ量も1 mm以下と短
い。 従って図のようにレーザダイオード(1)、光検知器受
光部(10)を別体に配置するのは非常に困難である問
題点がある。又光検知器受光部(10)は先に述べた様
に最小錯乱円(11)か照射される位置に配されなくて
はならず調整手段を有する。しかし前記のようにレーサ
ダイオード(1)と隣接しているため、調整手段の構成
、配置が非常に困難となる問題点がある。 このような問題を解決するためにレーザダイオード(1
)の発光点と光収束スポット(11)が光軸及び光軸に
垂直な方向において1關以下に隣接することを利用して
、レーザダイオードのチップと光検知素子を同一基盤上
に形成することも考えられる。 レーザダイオード(1)の発光点と光収束スポット(1
1)は、共役関係にあるため相対位置精度と平板ビーム
スプリッタ(4)の平行度さえ確保することができれば
、光検知器受光部を、演算によって求めたレーザダイオ
ード(1)からの相対位置に設定すれば良いことになり
、検知器の無調整化が実現し得ることになる。 相対位置精度は、画素子を同一基盤上に形成すれば比較
的容易であるが、平板ビームスプリッタ(4)の平行度
の許容幅は厳しい。例えば第5図において、例えばレー
ザダイオード(1)が平板ビームスプリッタまでの距K
Jlを15 mms平板ビームスプリッタ(4)の(4
a)抽入射角45°、n−1,5、t =’ 1 mm
平行度a [deg ]とし光検知器受光部(10)に
対する光収束スポット(11)の変位許容量を±10μ
mとするにはα−o、oto。 (−0,6″)が必要である。この様に光検知器受光部
(10)とレーザダイオード(1)を無調整で一体化す
るためには平行ビームスプリッタ(4)において1゛以
下の高精度にて平行度を維持する必要があり、又平板ビ
ームスプリッタの必要有効エリアも、上記例においてレ
ーザダイオードの光束の開口数NAが0.1の時では直
径約5mmの円となり、広い面積にわたり高精度にて平
面度が要求されるので、これらの面積度を広域にわたっ
て維持するためにコスト高となる問題点がある。 本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、光検知器受光部位置の無調整化を実現するとと
もに、安価で簡易な光学ヘッド装置を提供することを目
的とするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明に関する光ピックアップ光学系ヘッド装置は、レ
ーザ等の光源とビームスプリッタ、光検知器受光部とを
1つのパッケージ内に構成し、各要素間の相対位置精度
を高精度状態にマツチングさせる手段によるものである
。 [作用] 本発明における光学ヘッド装置は、例えば光収束レンズ
とその位置制御用アクチュエータとを組み合わせパッケ
ージ化をはかることにより、容易に光学ヘッド装置を構
成することができ、その際、光検知器受光部の他の重要
光学要素に対する寸法位置調整を行うことなく、信号や
光収束点位置情報を得ることができる作用を有するもの
である。 [実施例] 以下、本発明の一実施例に関する光学ヘッドユニットの
t7a成について図を参照して説明する。 第1図において、レーザダイオード(1)、ビームスプ
リッタ(4)、光検知器受光部(10)は、従来例の各
要素と同じ機能をする。レーザダイオード(1)は、P
N接合から成る半導体チップか用いられ、(1(I)は
、レーザダイオードの出力モニター用の光検知器受光部
である。又(17)は、レーザビームの本光学ヘッド装
置からの出射窓を示す。 ここにレーザダイオード(1)ビームスプリッタ(4)
、光検知器受光部(10)は、ブロック(18)に対し
て位置決めされつつ形成されており、このブロック(1
8)はレーザダイオードの放熱のための手段も兼用する
ものである。 これらの光学ヘッドユニット内の各重要光学素子は、図
に示すように1つのパッケージ内に構成され密封されて
おり、各光学要素の相対位置が高精度に位置決め設定さ
れるものである。 本実施例の場合、従来例と同様に、例えばt−1mm5
開口数NA−0,1であるとすると、レーザダイオード
(1)と光検知器受光部の系内他の重要光学要素に対す
る相対位置精度は、光軸方向に±25μm1光軸に垂直
な方向に±5μmにアジャストさせである。このような
重要光学要素の相対位置を決定ずけるパッケージの全体
形状は、円管状を成し、外径は太くてもlOn+m径以
下であるのが好ましい。あまり細い径の円管パッケージ
は理論的にも実用上からも作成困難であるが、原理的に
は5mm径のパッケージを有する光学へッドユニッ)(
13)の作成も可能である。 本発明の実施例に関する光学ヘッドユニット(13)は
、レーザダイオード(1)とビームスプリッタ(4)の
間の距#E認を非常に短く位置決め設定したので、例え
ばj! −3nunとすると、ビームスプリッタ(4)
の平行度は悪くても3−程度であれば充分であり、光検
知器受光部(10)の調整は、必要とするものではない
。 又、本発明の詳細な説明した実施例に関しては、ビーム
スプリッタ(4)の有効面積も小さくとれるので重要要
素である面精度を維f!jする点からも有利であり、安
価なビームスプリッタに寄与することができる。そして
、相対位置関係はl及び平板ビームスプリッタの厚さt
1傾き一〇が決定されれば、(2)式により自動的に決
定される値である。具体的に光学ユニット内に前記相対
距離を確保し組み立てるには、ブロック(18)にレー
ザーダイオード(1)と光検知:!W(10)の位置決
め用の印、例えば溝等を作成しておけば機械的精度で±
5μmの位置精度で十分位置決めすることができる。 第2A図、第2B図、第2C図に本発明の光学ヘッド装
置f(13)を光学ヘッド装置に適用した実施例を示す
。第2A図2第2B図、第2C図において(14)は光
学鏡筒、(15)は光収束レンズ素子をフィードバック
駆動制御するフォーカス及びトラッキングに関するアク
チュエータである。 上記本発明実施例の光学へッドユニソ1−(13)の動
作は、基本的には従来例の動作と同様であるが、光学鏡
筒(14)に光学ヘッドユニット(13)及び対物レン
ズ等の収束性光学素子(5)を動作させるアクチュエー
タ(15)を付設するだけで光学へッドユニッ1−(1
3)より情報記録媒体ディスク(6)の信号及び収束光
スポット位置情報をキャッチすることができる。そして
、組立時に光検知器受光部等の調整作業を要さない作用
がある。 本光学装置を用いればさらに多様な光学ヘッド装置を構
成することができる。そこで、第2B図にその光学ヘッ
ド装置の1例を示す。(16)は反射ミラーであり、該
反射ミラー(16)は、光路を折り曲げてから対物レン
ズ等の収束性光学素子に入射するごとく成したので、通
例では多くの体積と占釘する光路空間を圧縮することに
より、より薄型の光学ヘッド製置を容易にL’2 (t
cすることができるものである。 第2A図、第2B図においては、以上のように本発明の
光学ヘッドユニット(13)は、パッケージの中心軸線
と出射光光軸線とが一致するように成したか、第2C図
に示すようにパッケージ中心軸線と出射光光軸線が重な
らないように構成し、さらに薄型の光学ヘッドと成すこ
とができる。 従来例の説明では特にトラッキング方式について触れな
かったが、光学ヘッドユニット(13)内のビームスプ
リッタ(4)の表面(4a)に回折格子を形成すること
により、新たなる光学部品を増やすことなく、ツインス
ポット法のトラッキングを行うことができる。ツインス
ポット法自体については良く知られているので説明を省
く。ツインスポット法を採用する場合には(4a)面か
ら出射された3ビームの光ディスク(6)上の集光点か
、0次光集光収束点(3)を基に/iに、情報トラック
(7)に対し少し傾く様に回折洛子の回転調整が必要と
なる場合がある。第3図において(3a)、  (3b
)を±1次光、トラックピッチをP1±1 次光とθ次光間隔をdとすると、d=−となる様にθを
回転調整した時にトラッキング信号か最も大きく1すら
れる。 この場合、光学ヘッドユニット(13)のパッケージ中
心と出射光光軸が一致したちのか有fi1であり、光学
ヘッドユニット(13)全体を光学鏡筒(14)の取付
部で回転調整ずれば良い。回転しても光軸はずれること
はないので、対物レンズ等の収束性光学素子(5)に対
し像高を発生することも無く良好な光収束特性を維持て
きる。又この時、フォーカス信号には何ら影響を与えな
いことは明らかで光検知器を調整する必要はない。 但し、光検知器受光部(10)は少なくとも6分割構成
の検知部を必要とする。 上記の実施例では光学へッドユニッ1−(13)の外形
形状は円管状のものを示したが、例えば角状のパッケー
ジにすることも可能で使用法毎に適宜外形形状を選ぶこ
とができる。 又本発明の光学ヘッドユニット(13)は上記のように
光学式ヘッド装置に適用できるだけでなく、発光、受光
素子として位置センサー等種々の用途に用いられる。 例として第4図を参照して説明する。(19)は試料で
あり、本発明の光学ヘッドユニット(13)、及び対物
レンズ(5)はvt釣(14)に固定されている。この
時、集光位置付近に試料(19)を置くと、試料表面に
合焦の時、フォーカスエラー信号は零であるが、試料(
19)をAの方向に移した時、表面に凹凸があるとフォ
ーカスエラー信号が変化する。凹凸の量と、フォーカス
エラー信号を較正しておけば、表面形状を調べることも
できる。そして、対物レンズ等の収束性光学素子の光収
束開口数NAを選択することにより、広範な測定精度と
測定範囲にて該対物レンズ等の収束性光学素子から光収
束スポット表面までの位置の変化を検知するセンサとし
て機能させることができる。 [発明の効果] 以上のように本発明によれば、レーザダイオード、ビー
ムスプリッタ、光検知器を1つのパッケージ内に構成し
たので、光検知ぼ受光部を5!!整する必要がなくなり
、又安価なビームスプリッタを用いて一つの安定した光
学ヘッドユニットを提供することができる。そして光学
式ヘッド装置の一部品として適用することにより非常に
シンプルな構成の安価な光学式ヘッド装置が得られる他
、光学ヘッド装置そのものの薄型化、小型化を実現する
ことができる。 4、図面の簡単な説明 第1図は、本発明の一実施例による光学ヘッドユニット
の構成図、第2A、2B、2C図は本発明実施例の光学
ヘッドユニットを適用した光学ヘッド装置の構成図、第
3図は本発明実施例に関するツインスポット法による。 ?!I 整法の説明図、第4図は本発明実施例の位置セ
ンサへの変形実施例を示す構成図、第5A、5B図は従
来例に関する光学ヘッド装置を示す構成図である。 図において、(1)はレーザダイオード、(4)は平板
ビームスプリッタ、(10)は光検知器受光部、(13
)は光学ヘッドユニットである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 大 岩 増 雄 (他 2名)
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a configuration diagram of an optical pickup optical unit according to an embodiment of the present invention, and Figs. 2A, 2B, and 2C are optical pickup optical units to which the optical pickup optical unit of the embodiment of the present invention is applied. A configuration diagram of the head device, FIG. 3 is an explanatory diagram of an adjustment method using the twin spot method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram showing a modified example of the position sensor of the embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B. The figure is a configuration diagram showing a conventional optical pickup optical head device. In the figure, (1) is a laser diode, (4) is a flat beam splitter, (10) is a photodetector light receiving part, and (13) is a flat beam splitter.
) is an optical pickup optical unit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent: Patent attorney Masuo Oiwa (and 2 others) Figure 1, Figure 2A, Figure 2B, Figure 1') Figure 2C, Figure 5A, Figure 5B, 0C Procedural amendment. Name of the invention: Optical head unit 3, Relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant address: 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo. Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Moriya Shiki 4, Agent address 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Specification 1 Name of the invention Optical head unit 2 Scope of claims (1) ) A laser diode light source, a flat plate optical element that reflects the emitted light beam from the laser diode light source on a first surface, which is a front surface, and emits it, and incident light that returns through the same optical path as the emitted light of the flat plate optical element. a photodetector light-receiving section that receives a beam that is reflected by a second surface that is the back side of the flat optical element and converges at a position adjacent to the laser diode light source, the laser diode light source, the flat optical element An optical head unit characterized in that the photodetector light receiving section is formed on the same block and sealed in a predetermined package. (2) The light-receiving section of the photodetector has at least one four-division detection light-receiving element, and has means for outputting light collection spot position information of the emitted light beam. optical head unit. (3) The optical head unit according to claim 1 or 2, wherein a diffraction grating is arranged on the first surface of the flat optical element. (4) Claims 1 to 3, characterized in that the package for sealing has a cylindrical shape, and the center line of the cylindrical package coincides with the optical axis of the emitted light beam. The optical head unit according to any one of the preceding items. 3. Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical head device used for recording/reproducing information on an optical information recording medium, and in particular has a light emitting/light receiving function that can be applied as a non-contact position sensor. The present invention relates to an optical head unit equipped with the following. [Prior Art] An optical system in a recording/reproducing device converges a laser beam emitted from a laser diode light source onto an information recording medium through a converging optical element such as an objective lens, and focuses the laser beam on the surface of the information recording medium. It is known as a device that reads information stored on an information recording medium or writes and stores information on the surface of the information recording medium. Whether optically reading or writing information, the laser beam must be accurately focused onto the surface of the information recording medium by a converging optical element such as an objective lens. Therefore, there is a need for an optical head device that operates while detecting whether or not the laser beam is converged onto the surface of the information recording medium using a converging optical element such as an objective lens. FIGS. 5A and 5B are configuration diagrams showing the layout of an optical head device related to a conventional example. In the figure, (1)
indicates a laser diode serving as a light source, and (2) indicates a laser beam flux emitted from the laser diode (1). (4) is a parallel plate beam splitter that splits the laser beam, (5) is a light collecting lens element such as a condensing lens that converges these beams, and (6) is an optical card, optical tape, or circular plate. It is an optical information recording medium such as a plate-shaped optical disk, and (7) is an information track formed on the information recording surface of the information recording medium (6), and (10) is a laser reflection from the optical information recording medium (6). This is a photodetector light receiving section that receives light (2'). Next, the operation will be explained. The diverging beam (2) emitted from the laser diode (1) is sent to the flat beam splitter (4).
) is reflected by the surface (4a) of the light beam, and is focused onto the optical information recording medium (6) by the condensing light collection lens element (5). Reflected light flux (2゛) reflected from the optical information recording medium (6)
is reflected by the back surface (4b) of the flat beam splitter (4), is slightly shifted from the output beam (2), travels in the opposite direction of travel, and is received by the photodetector light receiving section (10). In order to correctly obtain the information of the optical information recording medium (6), the light collecting spot (3) must be illuminated precisely onto the information track (7) surface. Since the reflected light beam (2') is a convergent light beam, it is transmitted from the flat beam splitter (4) to the photodetector light receiving section (
10), astigmatism occurs as is well known. Now, the flat plate beam splitter (4) is a parallel plate, and assuming that the thickness is t1, the refractive index is n, and the angle of incidence on the surface (4a) is θ [rad], the astigmatism difference Δ is given by the following equation. The reflected light beam (2') from the beam splitter (4) given the astigmatism is the output light beam (2') of the LD (1).
), and is shown by a dashed line in the figure, is 2t-tanθ-・cosθ
...With the deviation of (2), the photodetector (1
0). Here, the θ゛ is n sin θ
In such an optical head device, the photodetector light receiving section (10) detects the light reflected from the information recording medium disk when the light collection spot on the optical disk (6) is in focus. As shown in Fig. 5(b), the luminous flux obtained by
11) at a position in the optical axis direction. The photodetector light receiving section (10) has detection elements (10a), (10b), (10c), (10
d), and each of these detection sections detects the amount of incident light flux. As is well known, the output of each of these detection sections is distorted in the diagonal direction because the light collecting spot on the light receiving section (10) of the photodetector becomes a distorted spora I- (12) when a defocus occurs. The defocus of the luminous flux can be detected by summing the photoelectric conversion outputs of the opposing detection elements and calculating the difference output between the pair of opposing detection units. In other words, the left output of the sum output bare of the opposing sensing element section is
1(10a)+(10c)l-f(10b)+(1
0cl)l, and this calculation output signal is output as a focus error signal, and a focus actuator (not shown) corrects the focal shift of the light collecting spot on the optical information recording medium. On the other hand, tracking is performed as an adjustment means in the in-plane direction in order to correctly irradiate the light convergence point (3) of the optical information recording medium (6)-1 onto the information track. Although not specifically explained here, twin spot method, push-pull method, etc. can be applied to this conventional device. [Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional optical head device was configured as described above, the following problems occurred. As mentioned earlier, the light emitting point of the laser diode (1) and the light collection spot (11) of the photodetector light receiving part (10) are δ-2・t・sinθ・tan (
It is shifted by θ゛). For example, θ=45°, t-
If it is 1 mm, then δ-0.75 mm, which is less than 1 mm. Further, at this time, the amount of deviation in the optical axis direction (x) is also as short as 1 mm or less. Therefore, there is a problem in that it is very difficult to separately arrange the laser diode (1) and the photodetector light receiving section (10) as shown in the figure. Further, as mentioned above, the photodetector light receiving section (10) must be placed at a position where the circle of least confusion (11) is irradiated, and has an adjustment means. However, as mentioned above, since it is adjacent to the laser diode (1), there is a problem that the configuration and arrangement of the adjusting means is extremely difficult. To solve this problem, a laser diode (1
) and the light convergence spot (11) are adjacent to each other by one angle or less in the optical axis and the direction perpendicular to the optical axis to form the laser diode chip and the photodetector element on the same substrate. can also be considered. The light emitting point of the laser diode (1) and the light convergence spot (1)
1) is in a conjugate relationship, so as long as the relative positional accuracy and parallelism of the flat beam splitter (4) can be ensured, the photodetector light receiving part can be positioned at the relative position from the laser diode (1) determined by calculation. This means that it is only necessary to set it, and it is possible to eliminate the need for adjusting the detector. Relative position accuracy is relatively easy if the pixel elements are formed on the same substrate, but the permissible range of parallelism of the flat beam splitter (4) is strict. For example, in FIG. 5, the laser diode (1) has a distance K to the flat beam splitter.
Jl of 15 mms flat plate beam splitter (4)
a) Incident angle 45°, n-1,5, t = '1 mm
The parallelism is a [deg], and the allowable displacement of the light convergence spot (11) with respect to the photodetector light receiving part (10) is ±10μ.
To make m, α-o, oto. (-0,6").In this way, in order to integrate the photodetector light receiving part (10) and the laser diode (1) without adjustment, the parallel beam splitter (4) must have a diameter of 1" or less. It is necessary to maintain parallelism with high precision, and the required effective area of the flat plate beam splitter is a circle with a diameter of approximately 5 mm when the numerical aperture NA of the laser diode beam is 0.1 in the above example, which is a large area. Since flatness is required with high accuracy over a wide area, there is a problem in that the cost is high to maintain these flatness over a wide area.The present invention was made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and simple optical head device that eliminates the need to adjust the position of the light receiving part of a photodetector. The pickup optical system head device includes a light source such as a laser, a beam splitter, and a light receiving section of a photodetector in one package, and uses means for matching the relative positional accuracy between each element to a high precision state. [Function] The optical head device of the present invention can be easily constructed by combining and packaging a light converging lens and an actuator for controlling its position. This has the effect of being able to obtain signals and light convergence point position information without having to adjust the dimensions and positions of other important optical elements in the optical head. The t7a configuration of the unit will be explained with reference to the figure. In Figure 1, the laser diode (1), beam splitter (4), and photodetector light receiving section (10) have the same functions as each element of the conventional example. .The laser diode (1) is P
A semiconductor chip consisting of an N junction is used, and (1 (I) is a photodetector light receiving part for monitoring the output of the laser diode. (17) is an output window for the laser beam from the present optical head device. Shown here: laser diode (1) beam splitter (4)
, the photodetector light receiving part (10) is formed while being positioned with respect to the block (18).
8) also serves as a means for dissipating heat from the laser diode. Each important optical element in these optical head units is constructed and sealed in one package as shown in the figure, and the relative position of each optical element is set with high precision. In the case of this embodiment, as in the conventional example, for example, t-1mm5
Assuming that the numerical aperture is NA-0.1, the relative positional accuracy of the laser diode (1) and the light receiving part of the photodetector with respect to other important optical elements in the system is ±25 μm in the optical axis direction1 in the direction perpendicular to the optical axis. Adjust to ±5 μm. The overall shape of the package that determines the relative positions of such important optical elements is preferably cylindrical, and the outer diameter is preferably at most lOn+m. Although it is theoretically and practically difficult to create a circular tube package with a very small diameter, it is theoretically possible to create an optical head unit with a 5 mm diameter package (
13) is also possible. In the optical head unit (13) according to the embodiment of the present invention, the distance #E between the laser diode (1) and the beam splitter (4) is set to be very short, so that, for example, j! -3nun, beam splitter (4)
It is sufficient that the parallelism is about 3-3 at worst, and adjustment of the photodetector light receiving section (10) is not necessary. Furthermore, in the detailed embodiment of the present invention, the effective area of the beam splitter (4) can be made small, so that the surface accuracy, which is an important element, can be maintained. It is also advantageous from the point of view of the beam splitter, and can contribute to an inexpensive beam splitter. The relative positional relationship is l and the thickness t of the flat beam splitter.
If 1 slope 10 is determined, this is a value automatically determined by equation (2). Specifically, in order to ensure the above-mentioned relative distance and assemble the optical unit, the block (18) must be equipped with a laser diode (1) and a light detection:! If you create a mark, such as a groove, for positioning W (10), it will be possible to achieve ± with mechanical accuracy.
Sufficient positioning can be achieved with a positional accuracy of 5 μm. FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C show an embodiment in which the optical head device f(13) of the present invention is applied to an optical head device. In FIGS. 2A, 2B, and 2C, (14) is an optical lens barrel, and (15) is an actuator related to focus and tracking that performs feedback drive control of the light converging lens element. The operation of the optical head unit 1-(13) according to the embodiment of the present invention is basically the same as that of the conventional example, but the optical head unit (13) and objective lens are mounted on the optical barrel (14). The optical head unit 1-(1
3) It is possible to catch the signal of the information recording medium disk (6) and the convergent light spot position information. Further, there is an effect that no adjustment work of the photodetector light receiving section or the like is required during assembly. By using this optical device, even more diverse optical head devices can be constructed. Therefore, one example of such an optical head device is shown in FIG. 2B. (16) is a reflective mirror, and since the reflective mirror (16) is configured to bend the optical path and then enter a converging optical element such as an objective lens, it usually requires a large volume and optical path space. By compressing, it is easy to install a thinner optical head L'2 (t
c. In FIGS. 2A and 2B, the optical head unit (13) of the present invention is constructed so that the central axis of the package and the optical axis of the emitted light coincide with each other, or as shown in FIG. 2C. Furthermore, the package center axis and the emitted light optical axis do not overlap, and a thinner optical head can be achieved. Although the tracking method was not particularly mentioned in the explanation of the conventional example, by forming a diffraction grating on the surface (4a) of the beam splitter (4) in the optical head unit (13), it is possible to avoid adding new optical components. Tracking using the twin spot method can be performed. Since the twin spot method itself is well known, explanation thereof will be omitted. When using the twin spot method, the information track is set on /i based on the focal point of the three beams emitted from the surface (4a) on the optical disk (6) or the zero-order beam convergence point (3). It may be necessary to adjust the rotation of the diffraction lever so that it is slightly tilted with respect to (7). In Figure 3, (3a), (3b
) is the ±1st order light, the track pitch is P1, and the interval between the θth order light and the θ order light is d. When θ is rotationally adjusted so that d=-, the tracking signal becomes 1 at its maximum. In this case, if the package center of the optical head unit (13) and the optical axis of the output light are aligned, it is only necessary to rotate and adjust the entire optical head unit (13) using the mounting part of the optical lens barrel (14). . Since the optical axis does not shift even when rotated, good light convergence characteristics can be maintained without creating an image height for the convergent optical element (5) such as the objective lens. Also, at this time, it is clear that the focus signal is not affected at all, so there is no need to adjust the photodetector. However, the photodetector light-receiving section (10) requires at least a six-divided detection section. In the above embodiment, the external shape of the optical head unit 1-(13) is shown to be cylindrical, but it is also possible to form a square package, for example, and the external shape can be selected as appropriate for each usage. Further, the optical head unit (13) of the present invention is not only applicable to the optical head device as described above, but also used for various purposes such as a position sensor as a light emitting and light receiving element. This will be explained with reference to FIG. 4 as an example. (19) is a sample, and an optical head unit (13) of the present invention and an objective lens (5) are fixed to a VT fishing rod (14). At this time, if the sample (19) is placed near the focusing position, the focus error signal is zero when the sample surface is focused, but the sample (19) is
19) in the direction of A, the focus error signal changes if there are irregularities on the surface. By calibrating the amount of unevenness and the focus error signal, the surface shape can also be investigated. By selecting the light convergence numerical aperture NA of the convergence optical element such as the objective lens, the position from the convergence optical element such as the objective lens to the surface of the light convergence spot can be changed over a wide range of measurement accuracy and measurement range. It can function as a sensor to detect. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the laser diode, the beam splitter, and the photodetector are configured in one package, so that the number of photodetectors and photodetectors can be reduced to 5! ! This eliminates the need for alignment, and it is possible to provide one stable optical head unit using an inexpensive beam splitter. By applying it as a part of an optical head device, it is possible to obtain an inexpensive optical head device with a very simple configuration, and also to realize reductions in thickness and size of the optical head device itself. 4. Brief description of the drawings Figure 1 is a configuration diagram of an optical head unit according to an embodiment of the present invention, and Figures 2A, 2B, and 2C are configurations of an optical head device to which the optical head unit of an embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is based on the twin spot method relating to the embodiment of the present invention. ? ! FIG. 4 is a configuration diagram showing a modified embodiment of the position sensor according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are configuration diagrams showing an optical head device related to a conventional example. In the figure, (1) is a laser diode, (4) is a flat beam splitter, (10) is a photodetector light receiving part, and (13) is a flat beam splitter.
) is an optical head unit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent: Masuo Oiwa, patent attorney (and 2 others)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザダイオード光源と、該レーザダイオード光
源からの出射光束を表側面である第1の面で反射し出射
せしめる平板光学素子と、該平板光学素子の出射光と同
一光路を経て戻ってくる入射光が前記平板光学、素子の
裏側面である第2の面で反射され、前記レーザダイオー
ド光源と隣接した位置に収束するビームを受光する光検
知器受光部とから成り、 前記レーザダイオード光源、平板光学素子、光検知器受
光部は、同一ブロック上に構成され、かつ所定パッケー
ジ内に密封されることを特徴とする光ピックアップ光学
ヘッド装置。
(1) A laser diode light source, a flat plate optical element that reflects the emitted light beam from the laser diode light source on a first surface that is the front side and emits it, and the light returns through the same optical path as the emitted light of the flat plate optical element. The laser diode light source is composed of a photodetector light receiving section that receives a beam that is reflected by the flat plate optical device and a second surface that is the back side of the element, and that is converged at a position adjacent to the laser diode light source. An optical pickup optical head device characterized in that a flat plate optical element and a photodetector light receiving section are constructed on the same block and sealed in a predetermined package.
(2)前記光検知器受光部は少なくとも1つの4分割検
知受光素子を有し、前記出射光束の光収束スポット位置
情報を出力する手段を有することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の光ピックアップ光学ヘッド装置。
(2) The light-receiving section of the photodetector has at least one four-division detection light-receiving element, and has means for outputting light convergence spot position information of the emitted light beam. optical pickup optical head device.
(3)前記平板光学素子の第1の面に回折格子を配する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の光ピックアップ光学装置。
(3) The optical pickup optical device according to claim 1 or 2, characterized in that a diffraction grating is arranged on the first surface of the flat optical element.
(4)前記密封のためのパッケージは円管状であり、該
円管状パッケージ中心線と、前記出射光束の光軸が一致
していることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
3項までのいずれか1項記載の光ピックアップ光学ヘッ
ド装置。
(4) Claims 1 to 3, characterized in that the package for sealing has a cylindrical shape, and the center line of the cylindrical package coincides with the optical axis of the emitted light beam. The optical pickup optical head device according to any one of the preceding items.
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