JPS63228432A - Two-beam type optical pick-up - Google Patents

Two-beam type optical pick-up

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JPS63228432A
JPS63228432A JP62061112A JP6111287A JPS63228432A JP S63228432 A JPS63228432 A JP S63228432A JP 62061112 A JP62061112 A JP 62061112A JP 6111287 A JP6111287 A JP 6111287A JP S63228432 A JPS63228432 A JP S63228432A
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grating lens
light
optical
grating
lens
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JP62061112A
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Tomoji Maeda
智司 前田
Masayuki Kato
雅之 加藤
Fumio Yamagishi
文雄 山岸
Hiroyuki Ikeda
池田 弘之
Yushi Inagaki
雄史 稲垣
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To cause a focus position dislocation and the deterioration of a focus beam diameter to be hard to occur, to be high in the operation reliability of a tracking control and a focusing control and light in weight and small in size by using a grating lens optical system to be hard to be influenced by the change of an oscillation wavelength and have a small aberration. CONSTITUTION:When a beam 110 is contacted by the angle inclined to a light axis A from a first semiconductor laser 101 to a first area 11A of a first grating lens 11 of a grating lens system, the beam is bent so as to cross symmetrical to the axis and made incident on a first area 12A1 of a second grating lens 12. The beam is further bent by the second grating lens 12 and converged to one point O on an optical disk 107. The space frequency of first and second grating lenses 11 and 12 is designed so that the laser beam from the semiconductor laser 101 can pass through the light path. A beam 112 made incident from the slanting onto the point O is bent completely symmetrical to the axis to the outgoing beam 110 and made incident on a second area 11B1 of the first grating lens 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 入射レーザビームを軸対称に交叉させる第1のグレーテ
ィングレンズとこの交叉ビームを光デイスク上に収束さ
せる第2のグレーティングレンズとの2枚のグレーティ
ングレンズを組合せることにより入射レーザビームの波
長変動の影響を受けに(く収差の少ない良好なビームス
ポットとずれのない安定した合焦性能を実現し得るよう
にした新規に開発されたグレーティングレンズ系におい
て、第1のグレーティングレンズを光軸を含む面により
空間周波数の異なる複数個の領域に分割し、2つのレー
ザ光は第1グレーティングレンズの夫々の第1領域を通
ってグレーティングレンズ系に入射せしめられ、かつ光
ディスクから反射された2つの信号光はグレーティング
レンズ系内を軸対称的に逆行し第1グレーティングレン
ズの夫々の第2領域を通ってグレーティングレンズ系か
ら出射せしめられる。その結果、信号光は第2グレーテ
ィングレンズにより往路と異なる位置に合焦せしめられ
る。従ってこの信号光を例えばハーフミラ−により2つ
のビームに分離し、その一方をフォーカシング用光検出
器に導き、他方をトラッキング用光検出器に導くことに
より、光源レーザの波長変化に伴う焦点位置ずれ並びに
焦点ビーム径の劣化を少なくした検出精度並びに信頼性
の高い光デイスク用ピックアップ装置が実現出来る。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A combination of two grating lenses: a first grating lens that crosses an incident laser beam axially symmetrically, and a second grating lens that converges this crossed beam onto an optical disk. In the newly developed grating lens system, which is able to achieve a good beam spot with little aberration and stable focusing performance without deviation, without being affected by wavelength fluctuations of the incident laser beam, The first grating lens is divided into a plurality of regions having different spatial frequencies by a plane including the optical axis, and the two laser beams are made to enter the grating lens system through the respective first regions of the first grating lens, and The two signal lights reflected from the optical disk travel backwards in an axially symmetrical manner within the grating lens system, pass through the respective second regions of the first grating lens, and are emitted from the grating lens system. The grating lens focuses the signal light on a different position than the forward path.Therefore, this signal light is separated into two beams using, for example, a half mirror, and one of the beams is guided to a focusing photodetector and the other to a tracking photodetector. As a result, it is possible to realize an optical disk pickup device with high detection accuracy and reliability, which reduces the focal position shift and the deterioration of the focal beam diameter due to changes in the wavelength of the light source laser.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は光ピックアップ、特にグレーティングレンズ系
を用いた光磁気型および追記型光デイスク用ピックアッ
プ装置に関する。
The present invention relates to an optical pickup, and particularly to a pickup device for magneto-optical and write-once optical disks using a grating lens system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光ディスクのユーザー側で情報の書込みのできる追記型
・光デイスク装置において、情報をピットの形でディス
クに記録したあと、情報が正しく書込まれたか否かを確
認するために読み出しを行なう必要があるが、ディスク
が一周回るのを待たなくてもすむように読み出し用のビ
ームを書き込み用のビームスポットのそばに配する2ビ
ームの光ヘッドが研究されている。
In write-once optical disk devices that allow information to be written by the user of the optical disk, after information is recorded on the disk in the form of pits, it is necessary to read the information to confirm whether it was written correctly. However, research is being conducted on a two-beam optical head in which the read beam is placed near the write beam spot so that there is no need to wait for the disk to rotate once.

一方、光デイスク装置の小型・軽量化、及びアクセス時
間の短縮といった要求から光ヘッドの大幅な小型・軽量
化・さらに低価格化等が望まれている。
On the other hand, in response to demands for smaller and lighter optical disk devices and shorter access times, there is a desire for optical heads to be significantly smaller, lighter, and lower in price.

かかる要望を充足するべく、近年、ホログラム素子を用
いた光ピックアップの開発が進められており、本瀬出願
人も先に特願昭61−43702号において、ホログラ
ムレンズを用いた新規な2ビーム方式光ピックアップを
提案した。
In order to satisfy such demands, the development of optical pickups using hologram elements has been progressing in recent years, and Applicant Motose previously proposed a new two-beam system using hologram lenses in Japanese Patent Application No. 61-43702. An optical pickup was proposed.

この2ビーム方式光ピックアップは第13図に示す如く
、2つの半導体レーザ101 、102からの各レーザ
光110 、111を各々収差を補正して光デイスク媒
体107上のトラックの溝方向に所定距離(d)だけ離
れた2つの集束位IPt、Pzに各々集束させる2つの
ホログラムレンズ103 、104を有し、さらに前記
集束位zp1.p!からの各反射光112 、113を
互いに逆の前記ホログラムレンズ104 、103で受
光し、各検知器105 、106へ導く構成を有する。
As shown in FIG. 13, this two-beam optical pickup corrects aberrations of laser beams 110 and 111 from two semiconductor lasers 101 and 102, respectively, and extends a predetermined distance ( d) includes two hologram lenses 103 and 104 for focusing on two focusing positions IPt and Pz, respectively, which are separated by an amount of distance zp1. p! The reflected light beams 112 and 113 are received by the hologram lenses 104 and 103 opposite to each other, and are guided to the respective detectors 105 and 106.

半導体レーザ101からのレーザ光110は、ホログラ
ムレンズ103によって光デイスク媒体面107上の集
束位置P1に集光される。
Laser light 110 from semiconductor laser 101 is focused by hologram lens 103 onto a focus position P1 on optical disk medium surface 107 .

そして、そこからの反射光112は、もう一方のホログ
ラムレンズ104によって受光され検知器105へ導か
れる。逆に半導体レーザ102からのレーザ光111は
ホログラムレンズ104で集束位置P!に集束され、そ
の反射光113は、逆のホログラムレンズ103によっ
て受光され検知器106へ導かれる。
Then, reflected light 112 from there is received by the other hologram lens 104 and guided to the detector 105. Conversely, the laser beam 111 from the semiconductor laser 102 is focused at the hologram lens 104 at a focal position P! The reflected light 113 is received by the opposite hologram lens 103 and guided to the detector 106.

この時、各レーザ光110 、111の波長が異なるた
め、各反射光112 、113が各半導体レーザ102
゜101の位置にもどることはなく、隣接した各検知器
105 、106へ導かれる。
At this time, since the wavelengths of the respective laser beams 110 and 111 are different, the respective reflected beams 112 and 113 are reflected from each semiconductor laser 102.
It does not return to the position 101, but is guided to each of the adjacent detectors 105 and 106.

斯くして、各光路は空間時に分離されるため、従来の如
き偏光ビームスプリッタやλ/4板を必要とせず、光ピ
ックアップの大幅な軽量、小型化が可能となる。
In this way, each optical path is separated in space and time, so there is no need for a polarizing beam splitter or a λ/4 plate as in the past, making it possible to significantly reduce the weight and size of the optical pickup.

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

しかるにホログラムは、波長の変化に伴い、回折角が変
化し、従ってレンズ作用を有するホログラム(ホログラ
ムレンズ)は光源の波長がλ。からλ(λ。くλ)に変
化するとインライン型ホログラムレンズの場合は第14
図に示す如く、焦点距離(光軸方向の位置)が変化する
と供に収差が発生し、また、オフアクシス型ホログラム
レンズの場合には第15図に示す如く焦点距離の変化、
収差の発生に加え焦点位置が光軸から外れてしまう。
However, in a hologram, the diffraction angle changes as the wavelength changes, so in a hologram that has a lens effect (hologram lens), the wavelength of the light source is λ. In the case of an in-line hologram lens, when it changes from λ to λ (λ.
As shown in the figure, aberrations occur as the focal length (position in the optical axis direction) changes, and in the case of an off-axis hologram lens, as shown in Figure 15, aberrations occur as the focal length (position in the optical axis direction) changes.
In addition to the occurrence of aberrations, the focal position is deviated from the optical axis.

光ピックアップに用いる半導体レーザは温度変化や駆動
法の変化により、あるいは個体差による中心発振波長の
ばらつき等により周辺温度(0〜50℃)内において±
12nm程度もしくはそれ以上の発振波長の変化が伴う
。即ち、レーザの発振波長は実質上絶えず変化している
と考えることができ、このような半導体レーザの発振波
長の変化が生じると、ホログラムを用いた光ピックアッ
プでは前述の問題が発生し、ビームスポットが劣化する
。そのため光信号の情報の読み出し、および書き込みが
困難となる。第15図に示すオフアクシス型ホログラム
レンズの場合は半導体レーザの波長変化の影響を特に受
は易い。
Semiconductor lasers used in optical pickups exhibit ±± within the ambient temperature range (0 to 50°C) due to temperature changes, changes in driving methods, or variations in center oscillation wavelength due to individual differences.
This is accompanied by a change in the oscillation wavelength of about 12 nm or more. In other words, it can be considered that the oscillation wavelength of a laser is virtually constantly changing.When such a change in the oscillation wavelength of a semiconductor laser occurs, the above-mentioned problem occurs in an optical pickup using a hologram, and the beam spot deteriorates. This makes it difficult to read and write information on the optical signal. The off-axis hologram lens shown in FIG. 15 is particularly susceptible to changes in the wavelength of the semiconductor laser.

ところで、本願出願人は先に、特願昭61−22087
0号明細書において、上述の如き入射光の波長変動があ
ってもその影響を受けずに常に収差のない良好なビーム
スポットを得ることができ且つ正確な安定した合焦性能
を有するグレーティングレンズ光学系を提案した。
By the way, the applicant of this application previously filed Japanese Patent Application No. 61-22087.
In the specification of No. 0, a grating lens optical system that can always obtain a good beam spot free of aberrations without being influenced by the above-mentioned wavelength fluctuations of incident light and has accurate and stable focusing performance. proposed a system.

本発明はこのグレーティングレンズ光学系を利用して上
記の問題点を解消し、軽量、小型、低度という要求は充
足しつつ、尚且つ波長変動の影響を受けにくい高精度に
して借問性の高い光ピンクアップ装置を堤供することを
目的とする。
The present invention solves the above problems by using this grating lens optical system, and satisfies the requirements of light weight, small size, and low aperture, while also achieving high precision that is not easily affected by wavelength fluctuations, and high stability. The purpose is to provide an optical pink-up device.

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

L記の目的を達成するために、本発明によれば、2つの
半導体レーザからの互いに波長の異なる2つのレーザ光
を各々光信号記録媒体上の異なる位置に集光し、各反射
光を受光することにより情報の記録及び読み出しを行な
う2ビーム方式の光ピックアップにおいて、 前記2つの半導体レーザからの各レーザ光を軸対称に交
叉させる第1のグレーティングレンズと、該第1グレー
ティングレンズを透過した回折光を光信号記録媒体上の
一点に合焦させる第2のグレーティングレンズとが光軸
上に配置され、上記第1グレーティングレンズは光軸を
含む面により空間周波数の異なる少くとも2つの領域に
分割され、2つのレーザ光は第1グレーティングレンズ
の夫々の第1の領域を通り第2グレーティングレンズに
より光信号記録媒体上に収束せしめられ、かつ光信号記
録媒体により反射された2つの信号光は第2グレーティ
ングレンズにより軸対称に交叉されて第1グレーティン
グレンズの夫々の第2領域を通り光検出器に導かれるこ
とを構成上の特徴とする。
According to the present invention, two laser beams having different wavelengths from two semiconductor lasers are respectively focused on different positions on an optical signal recording medium, and each reflected beam is received. In a two-beam optical pickup that records and reads information by A second grating lens that focuses the light onto one point on the optical signal recording medium is arranged on the optical axis, and the first grating lens is divided into at least two regions having different spatial frequencies by a plane including the optical axis. The two laser beams pass through the respective first regions of the first grating lens and are converged onto the optical signal recording medium by the second grating lens, and the two signal beams reflected by the optical signal recording medium are converged onto the optical signal recording medium. A structural feature is that the light beams are axially symmetrically intersected by the two grating lenses and guided to the photodetector through the respective second regions of the first grating lenses.

〔作 用〕[For production]

半導体レーザの発散光は第1のグレーティングレンズに
入射し、第1のグレーティングレンズによって光軸対称
に交差するように回折し第2のグレーティングレンズに
入射した後、第2のグレーティングレンズによって光デ
イスク上に無収差で集光する。このグレーティングレン
ズ系は後述の如く半導体レーザの発振波長が中心よりす
くなくとも±12nm変化しても、光デイスク上に無収
差で集光する。
The diverging light of the semiconductor laser enters the first grating lens, is diffracted by the first grating lens so as to cross the optical axis symmetrically, and enters the second grating lens, after which it is reflected onto the optical disk by the second grating lens. Focuses light without aberration. As will be described later, this grating lens system focuses light onto the optical disk without aberration even if the oscillation wavelength of the semiconductor laser varies by at least ±12 nm from the center.

このグレーティングレンズ系において、半導体レーザか
らの発散光は第1のグレーティングレンズの第1の領域
に入射し、第1のグレーティングレンズの第1の領域の
空間周波数に従って、軸対称の方向に回折し第2のグレ
ーティングレンズに入射し、その空間周波数に従って回
折し、光デイスク上に集光する。この時の入射光軸は光
ディスクの平面に対し傾斜している。光ディスクからの
反射信号光は、入射光と別経路(軸対称位゛y1)をた
どり第2のグレーティングレンズに入射し、その空間周
波数に従って軸対称の方向に回折し、第1のグレーティ
ングレンズの第2の領域に入射し、その空間周波数に従
って回折し、光検知器に入射する。この時第1のグレー
ティングレンズの第1、第2N域の空間周波数分布が等
しいと信号光が半導体レーザに戻り信号検知が行なえく
なるが第2領域の空間周波数分布は第1領域のそれと異
っているため光検知器に導かれる。
In this grating lens system, the diverging light from the semiconductor laser is incident on the first region of the first grating lens, and is diffracted in an axially symmetrical direction according to the spatial frequency of the first region of the first grating lens. The light enters the grating lens No. 2, is diffracted according to its spatial frequency, and is focused onto the optical disk. At this time, the incident optical axis is inclined with respect to the plane of the optical disc. The reflected signal light from the optical disk follows a different path from the incident light (axis-symmetrical position y1), enters the second grating lens, is diffracted in an axially symmetrical direction according to its spatial frequency, and passes through the first grating lens. 2, is diffracted according to its spatial frequency, and is incident on a photodetector. At this time, if the spatial frequency distributions of the first and second N regions of the first grating lens are equal, the signal light returns to the semiconductor laser and signal detection cannot be performed, but the spatial frequency distribution of the second region is different from that of the first region. It is guided by a photodetector.

従って第1グレーティングレンズの第2領域からの出射
光をハーフミラ−等により2つに分割し、反射光(また
は透過光)をフォーカシング用光検出器に導いてフォー
カシング制御を行い、透過光(または反射光)をトラッ
キング用検出器に導いてトラッキング制御を行うことに
より光ピックアップが実現できる。
Therefore, the light emitted from the second region of the first grating lens is divided into two by a half mirror or the like, and the reflected light (or transmitted light) is guided to a focusing photodetector to perform focusing control. An optical pickup can be realized by guiding light (light) to a tracking detector and performing tracking control.

グレーティングレンズ系は後述するようにレーザビーム
の波長変動の影響を受けにくく、ある波長範囲内(例え
ば830±12n…)において、光デイスク上の一点に
合焦させることが出来る。
As will be described later, the grating lens system is not easily affected by wavelength fluctuations of the laser beam, and can focus on one point on the optical disk within a certain wavelength range (for example, 830±12n...).

[実施例〕 以下、本発明の好ましい実施例につき添付図面を参照し
て詳細に説明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず初めに、本発明において重要な役割を果たすグレー
ティングレンズ系の構成について第16゜17図を参照
して簡単に説明する。尚、このグレーティングレンズ系
の詳細構造は上記の特願昭61−220870号に開示
されている。
First, the configuration of the grating lens system, which plays an important role in the present invention, will be briefly explained with reference to FIGS. 16 and 17. The detailed structure of this grating lens system is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 61-220870.

第16図において、グレーティングレンズ系は第11第
2のインライン型のグレーティングレンズ11 、12
を同一光軸(一点鎖線)上に配置した構成であり、光軸
上の点P(コヒーレント光源)から発散する球面波を第
1のグレーティングレンズ11で光軸側に回折させ、光
軸と一旦交差させた後に、第2のグレーティングレンズ
12によって光軸上の所定の点Qに集束させるようにし
たものである。
In FIG. 16, the grating lens system includes 11th and 12th in-line type grating lenses 11 and 12.
are arranged on the same optical axis (dotted chain line), and a spherical wave diverging from a point P (coherent light source) on the optical axis is diffracted toward the optical axis side by the first grating lens 11, and once connected to the optical axis. After crossing, the second grating lens 12 focuses the light on a predetermined point Q on the optical axis.

上記第1のグレーティングレンズ11は、光軸に関して
回転対称の所定の空間周波数分布を有しており、光軸に
関して対称な任意の2点からの回折光が光軸上で交差す
るようにしである。また、上記第2のグレーティングレ
ンズ12は、光軸に関して回転対称の所定の空間周波数
分布を有しており、上記交差した回折光が光軸上の1点
Qに集束するようにしである。
The first grating lens 11 has a predetermined spatial frequency distribution that is rotationally symmetrical with respect to the optical axis, so that diffracted lights from any two points that are symmetrical with respect to the optical axis intersect on the optical axis. . Further, the second grating lens 12 has a predetermined spatial frequency distribution that is rotationally symmetrical with respect to the optical axis, so that the crossed diffracted lights are focused on one point Q on the optical axis.

上記構成において、第1のインライン型グレーティング
レンズの任意の1点に同一方向から入射した、互いに異
なる波長λ0.λ(λ0〈λ)の2つの光の進路を考え
てみる。まず、第1のインライン型グレーティングレン
ズによって、波長λの光は波長λ0の光よりも大きな角
度で回折されるとともに、これらの回折光はいずれも光
軸と交わった後に、第2のインライン型グレーティング
レンズ上に到達する。これらの光の到達点の光軸からの
距離は波長λの光の方が波長λ0の光よりも遠い0次に
、これらの光は上記第2のインライン型グレーティング
レンズによって回折されるが、この時、波長λの光が波
長λ0の光よりも大きな角度で回折されるので、2つの
光の間隔は次第に狭まっていき、最終的には1点で交わ
る。よって、2つのインライン型グレーティングレンズ
に所定の空間周波数分布を持たせておくことにより、上
記2つの光の交わる点を上記光軸上の指定の1点に置く
ことができる。
In the above configuration, mutually different wavelengths λ0. Consider two paths of light λ (λ0<λ). First, light with a wavelength λ is diffracted by a first in-line grating lens at a larger angle than light with a wavelength λ0, and after both of these diffracted lights intersect with the optical axis, they are passed through a second in-line grating lens. reach above the lens. The distance from the optical axis of the arrival point of these lights is that the light with wavelength λ is farther from the 0th order than the light with wavelength λ0.These lights are diffracted by the second in-line grating lens, but this At this time, the light with wavelength λ is diffracted at a larger angle than the light with wavelength λ0, so the distance between the two lights gradually narrows, and eventually they intersect at one point. Therefore, by providing the two in-line grating lenses with a predetermined spatial frequency distribution, the point where the two lights intersect can be placed at a designated point on the optical axis.

以上のことは第1のインライン型グレーティングレンズ
のどの点に入射した光についても言うことが出来、しか
も上記空間周波数分布は光軸に関して回転対称としであ
るので、入射した発散球面波光はその波長が変化したと
しても、光軸上の上記所定の1点に集束され、従って収
差や焦点位置ずれが生じることはなくなる。
The above can be said about the light incident on any point of the first in-line grating lens, and since the above spatial frequency distribution is rotationally symmetric with respect to the optical axis, the wavelength of the incident diverging spherical wave light is Even if the light changes, it will be focused on the predetermined point on the optical axis, and therefore no aberrations or focal position shifts will occur.

次に、上記グレーティングレンズtt 、 12の空間
周波数分布の具体的な決定方法について、第17図を用
いて以下(i)〜(iv)で述べる。尚、点Pと第1グ
レーティングレンズ11との距離を11.2つのグレー
ティングレンズ11 、12間の距離をd1グレーティ
ングレンズ12と点Qとの距離をz2とする。
Next, a specific method for determining the spatial frequency distribution of the grating lens tt, 12 will be described below in (i) to (iv) using FIG. 17. Note that the distance between the point P and the first grating lens 11 is 11, the distance between the two grating lenses 11 and 12 is d1, and the distance between the grating lens 12 and point Q is z2.

(1)まず、点Pを発してグレーティングレンズ11の
最外周の点R1に達する、波長λOの光線を゛考える。
(1) First, consider a ray of wavelength λO that is emitted from point P and reaches point R1 at the outermost periphery of grating lens 11.

この光線は、点R1で回折され、グレーティングレンズ
12の中心の点rl(=0)に達し、ここで更に回折さ
れて点Qに達するものとする(第17図中の実線a)。
This light beam is diffracted at point R1, reaches point rl (=0) at the center of grating lens 12, and is further diffracted there, reaching point Q (solid line a in FIG. 17).

すると、上述した光路(P→R1→r1→Q)を仮定す
ることにより点R1,rlにおける空間周波数Fl、f
lが決定される。
Then, by assuming the above-mentioned optical path (P→R1→r1→Q), the spatial frequencies Fl, f at points R1, rl are
l is determined.

(ii)次に、波長がλ0からλ(〉λ0)に変った場
合について考える。点Pから点R1へと進んだ波長λの
光線は、点R1において、波長がλ0のときよりも大き
な角度で回折され、グレーティングレンズ12上の点r
2に達する(破線b)。
(ii) Next, consider the case where the wavelength changes from λ0 to λ (>λ0). A ray of wavelength λ that has traveled from point P to point R1 is diffracted at point R1 at a larger angle than when the wavelength is λ0, and is diffracted at point r on grating lens 12.
2 (dashed line b).

ここで、波長がλであるときでも点Qに集束するという
条件から、点r2における空間周波数12が決定される
Here, the spatial frequency 12 at point r2 is determined from the condition that the light is focused on point Q even when the wavelength is λ.

(iii )波長がλ0の場合に戻り、点r2で回折さ
れて点Qに達する光線がグレーティングレンズ11上の
どの点から来るのかを逆に求めることが出来る(実線c
)。そのグレーティングレンズ11上の点をR2とする
と、点R2での回折光が点Pに達するという条件から、
点R2における空間周波数F2が決定される。
(iii) Returning to the case where the wavelength is λ0, it is possible to find out from which point on the grating lens 11 the light ray that is diffracted at point r2 and reaches point Q comes from (solid line c
). If the point on the grating lens 11 is R2, then from the condition that the diffracted light at point R2 reaches point P,
Spatial frequency F2 at point R2 is determined.

(iv)再び波長がλになった場合を考え、上記(ii
 )と同様にしてグレーティングレンズ12上の点r3
(図示せず)とその空間周波数f3を求める。そして波
長をλ0に戻し、上記(iii )と同様にしてグレー
ティングレンズ11上の点R3(図示せず)とその空間
周波数F3を求める。このようにして点Rn(n=1.
2,3.・・・)がグレーティングレンズ11の中心に
達するまで上記(11)及び(iii )の過程を繰り
返すことにより、グレーティングレンズ11 、12に
おける半径方向の空間周波数分布が決定される。なお、
第2のグレーティングレンズ12の径は、点rnの位置
で決定される。
(iv) Consider the case where the wavelength becomes λ again, and consider (ii)
), the point r3 on the grating lens 12 is
(not shown) and its spatial frequency f3 is determined. Then, the wavelength is returned to λ0, and the point R3 (not shown) on the grating lens 11 and its spatial frequency F3 are determined in the same manner as in (iii) above. In this way, point Rn (n=1.
2, 3. ...) reaches the center of the grating lens 11 by repeating the steps (11) and (iii) above to determine the radial spatial frequency distribution in the grating lenses 11 and 12. In addition,
The diameter of the second grating lens 12 is determined at the position of point rn.

以上のようにしてグレーティングレンズ11 、12の
空間周波数分布を決定することにより、点Pから発した
光が、基準となる波長λ0とは異なる波長λであっても
、これを無収差で点Qに集束させることが出来る。
By determining the spatial frequency distribution of the grating lenses 11 and 12 as described above, even if the light emitted from the point P has a wavelength λ different from the reference wavelength λ0, it can be transmitted to the point Q without aberration. can be focused on.

本発明は上述の如きグレーティングレンズ光学系を利用
して光ピックアップ装置を実現したものであり、光信号
記録媒体として光ディスクを例にとり第1図以下を参照
して本発明の詳細な説明する。
The present invention realizes an optical pickup device using the grating lens optical system as described above, and the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and subsequent figures, taking an optical disk as an example of an optical signal recording medium.

本発明によれば各ビーム110.111  (第13図
)に対し第1.2図に示す如く第1グレーティングレン
ズ11は光軸を含む面により2つに分割される。このこ
とを第3.4図を参照して詳しく説明する。第3図にお
いて第1グレーティングレンズ11、第2グレーティン
グレンズ12は夫々回折角の異なる、即ち空間周波数の
異なる2つの領域11A1.11B1.12A1、12
B、に分割される。尚、第2グレ′−ティングレンズ1
2の第1、第2領域12A1、12B+は第1グレーテ
ィングレンズ11に合わせて便宜上第1.第2領域に分
割したものであり、この第1.第2領域12A1.12
B、は空間周波数は同一であってもよい。即ち第2グレ
ーティングレンズ12は必ずしも2つの領域に分割する
必要はない(その理由は後述)。
According to the present invention, for each beam 110, 111 (FIG. 13), the first grating lens 11 is divided into two by a plane including the optical axis, as shown in FIG. 1.2. This will be explained in detail with reference to FIG. 3.4. In FIG. 3, the first grating lens 11 and the second grating lens 12 have two regions 11A1, 11B1, 12A1, 12 with different diffraction angles, that is, different spatial frequencies.
It is divided into B. In addition, the second grating lens 1
2, the first and second regions 12A1 and 12B+ are arranged in the first and second regions 12A1 and 12B+ for convenience in accordance with the first grating lens 11. This is divided into a second area, and this first area. Second area 12A1.12
B, may have the same spatial frequency. That is, the second grating lens 12 does not necessarily need to be divided into two regions (the reason for this will be described later).

このように構成したグレーティングレンズ系の第1グレ
ーティングレンズ11の第1領域11Aに第1の半導体
レーザ101から光軸Z(第3図)に対して傾斜した角
度でビーム110を当てると、それによりビームは軸対
称に交差するように曲げられて第2グレーティングレン
ズ12の第1領域12A+に入射する。そしてこのビー
ムは更に第2グレーティングレンズ12により曲げられ
、光デイスク107上の一点0に収束せしめられる。第
1、第2グレーティングレンズ11 、12の空間周波
数は半導体レーザ101からのレーザビームが上述の光
路をたどるように設計される。点0に斜めから入射した
ビーム112はそこで軸対称方向に反射され、第2グレ
ーティングレンズ12の第2領域12B1に入射する。
When the beam 110 is applied from the first semiconductor laser 101 to the first region 11A of the first grating lens 11 of the grating lens system configured in this way at an angle oblique to the optical axis Z (FIG. 3), The beam is bent to intersect axially symmetrically and enters the first region 12A+ of the second grating lens 12. This beam is further bent by the second grating lens 12 and converged to a point 0 on the optical disk 107. The spatial frequencies of the first and second grating lenses 11 and 12 are designed so that the laser beam from the semiconductor laser 101 follows the above-mentioned optical path. The beam 112 obliquely incident on point 0 is reflected there in an axially symmetrical direction and enters the second region 12B1 of the second grating lens 12.

そして往きのビーム110とは全く軸対称的に曲げられ
、第1グレーティングレンズ11の第2領域11B+ 
に入射する。
Then, it is bent completely axially symmetrically with respect to the forward beam 110, and the second region 11B+ of the first grating lens 11 is
incident on .

ここで、第1グレーティングレンズ11の第1領域11
A+ と第2領域11B+ とが同一の空間周波数を有
すると第1グレーティングレンズ11の第2領域11B
1に入射した反射ビーム(信号光)112は半導体レー
ザ101に戻ってしまい、信号光の検出ができない。そ
のため、第1グレーティングレンズ11の第2領域11
B、はその第1N域11A。
Here, the first region 11 of the first grating lens 11
When A+ and the second region 11B+ have the same spatial frequency, the second region 11B of the first grating lens 11
The reflected beam (signal light) 112 incident on the semiconductor laser 101 returns to the semiconductor laser 101, and the signal light cannot be detected. Therefore, the second region 11 of the first grating lens 11
B is the first N area 11A.

と異なる空間周波数を有するように設計されている。そ
の結果、第1グレーティングレンズ11の第2領域11
B1に入射した信号光112は半導体レーザ101とは
異なる位置の光検出器105に投射せしめられる。第1
グレーティングレンズ11の第2N域の空間周波数は光
検出器105の位置に応じて決定される。
It is designed to have different spatial frequencies. As a result, the second region 11 of the first grating lens 11
The signal light 112 incident on B1 is projected onto the photodetector 105 at a different position from the semiconductor laser 101. 1st
The spatial frequency of the second N region of the grating lens 11 is determined according to the position of the photodetector 105.

上述の記載から明らかな如く、第2グレーティングレン
ズ12においては往きのビーム11oと反射ビーム11
2とは全く軸対称的となっていてよく、従って第2グレ
ーティングレンズ12の第1、第2領域は第1グレーテ
ィングレンズに合わせて往きのビーム110が通過する
部分を第1領域、反射ビーム112が通過する部分を第
2領域と名づけたが、全く同一の空間周波数を有する同
一のグレーティングレンズでよい。
As is clear from the above description, in the second grating lens 12, the outgoing beam 11o and the reflected beam 11
Therefore, the first and second areas of the second grating lens 12 are aligned with the first grating lens, and the part through which the outgoing beam 110 passes is the first area, and the reflected beam 112 is completely axially symmetrical. Although the portion through which the light passes through is named the second region, the same grating lens having exactly the same spatial frequency may be used.

以上のことは第2半導体レーザ102からの第2のビー
ム111についても全く同様に行われる。即ち、第5図
に示す如く、第1グレーティングレンズ11は光軸Z(
第3図)を含む平面により空間周波数の異なる第1、第
2領域11Ax、liBgに分割され、それに合わせて
第2グレーティングレンズ12も名目上の第1、第2領
域12 A z、 12 B tに分割される。光ディ
スク107の点0′で反射された信号光113は第2グ
レーティングレンズ12の第2領域11Bgを介して第
1グレーティングレンズ11の第2領域11Btにより
第2半導体レーザ102とは異なる位置に設けられる第
2光検出器とビーム112のビーム収束の場合と信号光
検知の場合とを別経路をたどらせることにある。
The above is performed in exactly the same manner for the second beam 111 from the second semiconductor laser 102. That is, as shown in FIG. 5, the first grating lens 11 is aligned with the optical axis Z(
3) into first and second regions 11Ax and liBg having different spatial frequencies, and accordingly, the second grating lens 12 is also nominally divided into first and second regions 12Az, 12Bt. divided into The signal light 113 reflected at point 0' of the optical disk 107 is provided at a different position from the second semiconductor laser 102 by the second region 11Bt of the first grating lens 11 via the second region 11Bg of the second grating lens 12. The purpose is to cause the second photodetector and the beam 112 to follow different paths for beam convergence and signal light detection.

尚、以上の説明から判る如く、添字Aは往きのビームに
対応し、添字Bは反射ビームに対応する。
As can be seen from the above description, the subscript A corresponds to the outgoing beam, and the subscript B corresponds to the reflected beam.

また、添字1は第1グレーティングレンズ11に対応し
、添字2は第2グレーティングレンズ12に夫々対応す
る。従って、例えばIIA+は第1グレーティングレン
ズ11の往きのビーム110の通る第1領域を示すこと
になる。
Furthermore, the subscript 1 corresponds to the first grating lens 11 and the subscript 2 corresponds to the second grating lens 12, respectively. Therefore, for example, IIA+ indicates the first region through which the beam 110 passes through the first grating lens 11.

第1.2図は上記の基本構想に基づく本発明の基本構成
を示すものである。
FIG. 1.2 shows the basic configuration of the present invention based on the above basic concept.

第1図は2つの半導体レーザ101 、102からの往
きのビーム110 、111に対する構成を示し、第2
図は光ディスク107からの反射ビーム112 、11
3に対する構成を示す。
FIG. 1 shows the configuration for forward beams 110 and 111 from two semiconductor lasers 101 and 102, and
The figure shows reflected beams 112 and 11 from an optical disk 107.
The configuration for 3 is shown.

一般に、2ビーム方式の光ピックアップによる光ディス
クへの情報の書き込み、読み出し法としては、波長λ1
の第1のビームで書き込み、消去、トラック方向に距離
dだけ後の波長λ2の第2のビームで読み出しく再生)
を行ない、正しく書き込みが行なわれたか否かを調べる
。読み出しだけの場合は、どらの波長を用いても行なう
ことができる。従って、第1図において紙面左右方向(
X方向)がトラック溝方向とすると、第1ビーム110
に対する光デイスク上の合焦点を0とすると、第2ビー
ム111に対する光デイスク上の合焦点はOよりトラッ
ク方向にdだけずれたO′点となるように設計される。
In general, the method for writing and reading information onto and from an optical disk using a two-beam optical pickup is to use a wavelength of λ1.
Write and erase with the first beam of λ2, and read and reproduce with the second beam of wavelength λ2 after a distance d in the track direction)
and check whether writing was performed correctly. In the case of only reading, any wavelength can be used. Therefore, in Fig. 1, the horizontal direction (
X direction) is the track groove direction, the first beam 110
When the focused point on the optical disk for the second beam 111 is set to 0, the focused point on the optical disk for the second beam 111 is designed to be a point O' which is shifted from O by d in the track direction.

dは一般にd=10〜20μmである。d is generally d=10-20 μm.

そのため第1ビーム110(λ1)に対する第1グレー
ティングレンズ11の第1、第2領域11A、。
Therefore, the first and second regions 11A of the first grating lens 11 for the first beam 110 (λ1).

11B1の光軸2を通る分割中心(0に相当)に対し、
第2ビーム111(λりに対する第1グレーティングレ
ンズ11の第1、第2領域の光軸2′を通る分割中心(
0’に相当)は光ディスクのトラック方向(X方向)に
dだけずらされている。平面図でみたこの位置関係を第
6図に示す。尚、第6図においては第2ビーム111に
対する第1、第2領域11At、11B、を第1ビーム
iioに対する第1、第2領域11A1、11B+に対
し直交する配置構成としであるが、これはその分割中心
0,0′がトラック方向(X方向)にdだけずれていれ
ば十分であり直交させることは必ずしも必要でない。
For the division center passing through the optical axis 2 of 11B1 (corresponding to 0),
The division center passing through the optical axis 2' of the first and second regions of the first grating lens 11 for the second beam 111 (λ)
0') is shifted by d in the track direction (X direction) of the optical disc. This positional relationship seen in a plan view is shown in FIG. In FIG. 6, the first and second regions 11At and 11B for the second beam 111 are arranged orthogonally to the first and second regions 11A1 and 11B+ for the first beam iio, but this It is sufficient if the dividing centers 0 and 0' are shifted by d in the track direction (X direction), and it is not necessarily necessary to make them orthogonal.

以上のトラック方向のずれ配置は第2グレーティングレ
ンズ12についても全く同様である。
The above-mentioned displacement arrangement in the track direction is exactly the same for the second grating lens 12.

実際の製造に際しては、第1グレーティングレンズ11
を形成する基板上に適当なマスク等を用いて4つの領域
11A1、11B、11Az、118gを第6図に示す
如き配置に形成してもよく、あるいは11A1、11B
I、IIA!、11Btに相当する4つのグレーティン
グレンズを同一平面に図示の如く配置してもよい。第2
グレーティングレンズ12についても同様である。第1
領域11/’1、12A1、および第2領域11B1、
12B+の空間周波数は例えば830nmを中心波長と
して設計され、第1領域11A2.12A2および第2
領域11 B t、12A、zの空間周波数は例えば7
B0nmを中心波長として設計される。
During actual manufacturing, the first grating lens 11
The four regions 11A1, 11B, 11Az, and 118g may be formed in the arrangement shown in FIG.
I, IIA! , 11Bt may be arranged on the same plane as shown. Second
The same applies to the grating lens 12. 1st
region 11/'1, 12A1, and second region 11B1,
The spatial frequency of 12B+ is designed with a center wavelength of 830 nm, for example, and the first region 11A2, 12A2 and the second region
For example, the spatial frequency of region 11B t, 12A, z is 7
It is designed with B0nm as the center wavelength.

尚、第1ビーム110.と第2ビームの波長が同じであ
れば、第1ビーム110に対する第1領域11A。
Note that the first beam 110. and the second beam have the same wavelength, the first region 11A for the first beam 110.

と第2ビーム111に対する第2領域11A2との空間
周波数キは同一でよく、同様に第1ビーム110に対す
る第2領域11B、と第2ビーム111に対する第2領
域11B2との空間周波数は同一でよい。
The spatial frequencies of the second region 11A2 for the first beam 110 and the second region 11A2 for the first beam 111 may be the same, and similarly, the spatial frequencies of the second region 11B for the first beam 110 and the second region 11B2 for the second beam 111 may be the same. .

第1図において、第1半導体レーザ101からの第1発
散光110(λ1)は第1グレーティングレンズ11の
第1N域11A1に所定角度で入射し、その空間周波数
に従って軸対称方向に回折し第2グレーティングレンズ
112の第1領域12A、に入射する。その後第2グレ
ーティングレンズ12の第1領域12A、の空間周波数
に従って回折され光ディスク107の第1焦点0に集光
する。全く、同様に第2半導体レーザ102からの第2
発散光111(λ2)は第1グレーティングレンズ11
の第1領域1IAt。
In FIG. 1, a first diverging light 110 (λ1) from a first semiconductor laser 101 is incident on a first N region 11A1 of a first grating lens 11 at a predetermined angle, and is diffracted in an axially symmetrical direction according to its spatial frequency. The light enters the first region 12A of the grating lens 112. Thereafter, the light is diffracted according to the spatial frequency of the first region 12A of the second grating lens 12 and focused on the first focal point 0 of the optical disk 107. Indeed, the second semiconductor laser 102 also
The diverging light 111 (λ2) is the first grating lens 11
The first area 1IAt of.

第2グレーティングレンズ12の第1領域12Atを通
って光ディスク107の第2焦点O′に集光する。
The light passes through the first region 12At of the second grating lens 12 and is focused on the second focal point O' of the optical disk 107.

第2図において、第1半導体レーザ101からの集束光
は上述の如く光ディスク107の第1焦点0に対し斜め
に入射し、そこで反射され、反射信号光112となる。
In FIG. 2, the focused light from the first semiconductor laser 101 is obliquely incident on the first focal point 0 of the optical disk 107 as described above, and is reflected there to become reflected signal light 112.

信号光は集束光と軸対称の別経路をたどり第2グレーテ
ィングレンズの第2領域12B1に入射し、その空間周
波数に従って軸対称方向に回折し、第1グレーティング
レンズ11の第2領域11B、に入射し、その空間周波
数に従って回折し、第1光検知器105に導びかれる。
The signal light follows a separate path that is axially symmetrical to the focused light, enters the second region 12B1 of the second grating lens, is diffracted in an axially symmetrical direction according to its spatial frequency, and enters the second region 11B of the first grating lens 11. The light is diffracted according to its spatial frequency and guided to the first photodetector 105.

第2半導体レーザ102からの集束光111(λ2)は
光ディスク107の第2焦点0′によって反射され反射
信号光113となる。信号光113は第2グレーティン
グレンズの第2領域12B2に入射し、その空間周波数
に従って軸対称の方向に回折され第1グレーティングレ
ンズ11の第2領域11Bgに入射し、その空間周波数
に従って回折し第2光検知器106に導びかれる。
Focused light 111 (λ2) from the second semiconductor laser 102 is reflected by the second focal point 0' of the optical disk 107 and becomes reflected signal light 113. The signal light 113 enters the second region 12B2 of the second grating lens, is diffracted in an axially symmetrical direction according to its spatial frequency, enters the second region 11Bg of the first grating lens 11, is diffracted according to its spatial frequency, and becomes a second region 12B2. guided to a photodetector 106.

次に具体的なトラックエラー、フォーカスエラー検知に
ついて説明を行なう。
Next, specific tracking error and focus error detection will be explained.

半導体レーザからのビームの波長は実質上絶えず変動す
るが、グレーティングレンズ系を用いることにより波長
変化に起因する収差は上述の如く吸収できる。
Although the wavelength of the beam from the semiconductor laser changes virtually constantly, aberrations caused by wavelength changes can be absorbed as described above by using a grating lens system.

光デイスク装置は周知の如く、光デイスク107上のピ
ットからの反射光強度とランドからの反射光強度の差異
があると、干渉した全反射光強度はその差異の度合に応
じて弱められるが、ピットのないランド領域ではこのよ
うな干渉がないので反射光強度は弱められないという現
象を利用して、回折限界近くまで絞ったビームスポット
を用いて、反射光強度を検出することによりピットの有
無、従って光信号を検出するものである。
As is well known in the optical disk device, if there is a difference in the intensity of reflected light from the pits on the optical disk 107 and the intensity of reflected light from the lands, the intensity of the interfered total reflected light is weakened according to the degree of the difference. Utilizing the phenomenon that the intensity of reflected light is not weakened because there is no such interference in land areas without pits, the presence or absence of pits can be detected by detecting the intensity of reflected light using a beam spot focused close to the diffraction limit. , thus detecting the optical signal.

第7図に情報再生時(第2半導体レーザ102)の信号
検知法を示す、第1グレーティングレンズ11の第2領
域11B、により回折された回折光(信号光)113は
偏光特性を有する所謂偏光ビームスプリンタホログラム
(PBSホログラム)27を通り、そこで光磁気信号は
光量差信号に変換される。
FIG. 7 shows a signal detection method during information reproduction (second semiconductor laser 102). The diffracted light (signal light) 113 diffracted by the second region 11B of the first grating lens 11 is so-called polarized light having polarization characteristics. The light passes through a beam splinter hologram (PBS hologram) 27, where the magneto-optical signal is converted into a light amount difference signal.

即ち、PBSホログラム27はその回折角に応じて透過
光量を制限し、例えば透過光のみを光検知器に導き、光
磁気信号を光量差、即ち光量の強弱により検出する。
That is, the PBS hologram 27 limits the amount of transmitted light according to its diffraction angle, guides only the transmitted light to a photodetector, and detects the magneto-optical signal based on the difference in light amount, that is, the strength of the light amount.

PBSホログラム27の透過光(エラー検知光)はハー
フミラ−29により2つに分離され、その一方、例えば
透過光はフォーカシング用光検出器37に導き、そして
他方、例えば反射光はトラッキング用光検出器39に導
く。
The transmitted light (error detection light) of the PBS hologram 27 is separated into two by a half mirror 29, one of which, for example, the transmitted light, is guided to a focusing photodetector 37, and the other, for example, the reflected light, is guided to a tracking photodetector. Leads to 39.

フォーカシング用光検出器37及びトラッキング用光検
出器39は例えばそれ自体公知の分割式PINフォトダ
イオードから構成される2分割あるいは4分割光検出器
により構成される。
The focusing photodetector 37 and the tracking photodetector 39 are composed of, for example, a two-split or four-split photodetector composed of a split-type PIN photodiode, which is known per se.

光ディスクのピットの有無、即ちチャンネル・ピットの
信号はこれら分割光検出器の出力の強弱で識別される。
The presence or absence of pits on the optical disc, ie, channel pit signals, is identified by the strength or weakness of the outputs of these split photodetectors.

第8図(1)はトラッキング用光検出器39を形成する
2分割光検出器の配置構成の一例を示す。
FIG. 8(1) shows an example of the arrangement of the two-split photodetector forming the tracking photodetector 39.

例えば光磁気ディスクではトラッキングは光ディスクの
案内溝により行われる。トラッキング用光検出器39を
構成する2分割フォト・ダイオード39a、39bの分
割面は光ディスク107の案内溝、即ち、トラック方向
(X方向)に平行に位置する。
For example, in a magneto-optical disk, tracking is performed by a guide groove of the optical disk. The split planes of the two-split photodiodes 39a and 39b constituting the tracking photodetector 39 are located parallel to the guide groove of the optical disc 107, that is, the track direction (X direction).

第8図(1)において、光磁気ディスク107に結像す
るビームが案内溝の中心に位置している時は第8図(1
)の(a)に示す如くビームスポットはフォト・ダイオ
ード39a、39bの分割面中心に位置する。尚、(b
)はビームが案内溝の右側(y方向)にずれた場合を示
し、この場合には一方のフォト・ダイオード39bの受
光量が一部暗くなり、反対にビームが案内溝の右側(−
y方向)にずれた場合には(c)に示す如く他方のフォ
ト・ダイオード39aの受光量が一部暗くなる。尚、レ
ーザビームをグレーティングレンズ系内で軸対称に交叉
させるため、収差ビームの位置ずれによる暗い部分は反
転してフォト・ダイオード39a。
In FIG. 8(1), when the beam focused on the magneto-optical disk 107 is located at the center of the guide groove,
As shown in (a) of ), the beam spot is located at the center of the dividing plane of the photodiodes 39a and 39b. Furthermore, (b
) indicates the case where the beam shifts to the right side (y direction) of the guide groove; in this case, the amount of light received by one of the photodiodes 39b becomes partially dark, and conversely, the beam shifts to the right side of the guide groove (-
(y direction), the amount of light received by the other photodiode 39a becomes partially dark as shown in FIG. Incidentally, since the laser beams are made to intersect axially symmetrically within the grating lens system, the dark portion due to the positional deviation of the aberration beam is inverted and transferred to the photodiode 39a.

39bの分割面の近傍に現れることになる。尚、第2図
に示すトラッキングエラー検出法は両フォト・ダイオー
ド39a、39bの光量差を検出するブツシュ・プル法
を利用したものである。
It appears near the dividing plane of 39b. The tracking error detection method shown in FIG. 2 utilizes a push-pull method that detects the difference in the amount of light between the photodiodes 39a and 39b.

第8図(2)はフォーカシング用光検出器37を構成す
る4分割光検出器の配置構成の一例を示す。4分割光検
出器37はその受光領域が4つに分割されたPINフォ
ト・ダイオード37a、37b。
FIG. 8(2) shows an example of the arrangement of four-split photodetectors constituting the focusing photodetector 37. The four-division photodetector 37 has a light receiving area divided into four PIN photodiodes 37a and 37b.

37C,37dから構成され、4分割光検出器37は第
8図(1)の(a)に示す如く、合焦状態においてフォ
ト・ダイオード37a、 37b’、37c 、37d
の中心にビームスポットが当たるように配置さ杵る。光
ディスク10が合焦位置から第2グレーティングレンズ
12に近ずくと4分割光検出器37上の信号光のスポッ
トは第8図(1)の(b)に示す如く横長の楕円になり
、逆に遠ざかると(c)に示す如く縦長の楕円となる。
As shown in FIG. 8(1)(a), the four-split photodetector 37 includes photodiodes 37a, 37b', 37c, and 37d in the focused state.
The punch is placed so that the beam spot hits the center of the punch. When the optical disc 10 approaches the second grating lens 12 from the in-focus position, the spot of the signal light on the 4-split photodetector 37 becomes a horizontally long ellipse as shown in FIG. 8(1)(b), and vice versa. As it moves away, it becomes a vertically long ellipse as shown in (c).

従って、4分割光検出器37の4個の領域37a。Therefore, the four regions 37a of the four-division photodetector 37.

37b 、 37c 、 37dの光出力の差、即ち(
II + 12)−(13+I4)を測れば合焦状態で
は0”、光ディスクが近すいた場合は<Q、遠ざかった
場合は〉0になる。従って、この誤差信号(It−[2
) −(13+ 14)が0になるように光学系をアク
チュエータ(図示せず)により上下に制御することによ
りフォーカシングが行える。このフォーカシング制御は
ハーフミラ−29によって起こる非点収差を利用した非
点収差法によるものである。
The difference in optical output between 37b, 37c, and 37d, i.e. (
If you measure II + 12) - (13 + I4), it will be 0" when the optical disc is in focus, <Q when the optical disc approaches, and > 0 when it moves away. Therefore, this error signal (It - [2
) -(13+14) becomes 0 by controlling the optical system up and down with an actuator (not shown) to perform focusing. This focusing control is based on an astigmatism method that utilizes astigmatism caused by the half mirror 29.

第9図に情報再生産時の信号検知法の別の実施例をボす
。この実施例ではハーフミラ−29の反射光をフォーカ
シング用検知光とし、ハーフミラ−29の透過光をフォ
ーカシング用検知光としている。また、トラッキング用
検知器39は第8図の場合と同様に2分割光検出器を用
いてプッシュプル法によって行う。第10図(1)はオ
ントラックを示し、(b)、(C)はそれぞれビームが
−y方向、y方向にずれた場合を示す。この場合も分割
線はトラックと平行になるように設置される。第10図
(2)はフォーカシング用光検知器37における光分布
を示す。この第2実施例ではフォーカシングはナイフェ
ツジ36を用いたそれ自体公知のナイフェツジ法を用い
ている。第10図(2)の(a)はオンフォーカスを示
し、(b)。
FIG. 9 shows another embodiment of the signal detection method during information reproduction. In this embodiment, the reflected light from the half mirror 29 is used as focusing detection light, and the transmitted light from the half mirror 29 is used as focusing detection light. Further, the tracking detector 39 uses a two-split photodetector and uses the push-pull method as in the case of FIG. FIG. 10 (1) shows on-track, and FIG. 10 (b) and (C) show cases where the beam is shifted in the -y direction and the y direction, respectively. In this case as well, the dividing line is placed parallel to the track. FIG. 10(2) shows the light distribution in the focusing photodetector 37. In this second embodiment, focusing is performed using a known knife method using a knife 36. (a) of FIG. 10(2) shows on-focus, and (b).

(C)はそれぞれディスクが近い場合、遠い場合を示す
。ナイフェツジ36のエツジは例えばX軸上にくるよう
に配置される。フォーカシング用光検知器37は2分割
式のものを用い、その分割線がナイフェツジと平行にな
るように設置される。
(C) shows when the disk is close and when it is far. The edge of the knife 36 is arranged, for example, on the X axis. The focusing photodetector 37 is of a two-part type, and is installed so that the dividing line is parallel to the knife.

第11図は情報記録消去時(第1半導体レーザ101を
利用)の信号検知法を示す。2ビーム方式の光ピックア
ップの場合、情報の記録・消去時の信号検知はトラッキ
ングのみで行えば十分とされている。従って第1グレー
ティングレンズ11の第2領域11B1からの出射光(
信号光)112をハーフミラ−により2分割する必要は
なく、直接トラッキング用光検出器37′に導びけばよ
い。従って、この場合、トラッキング用光検出器37′
は第2図に示す光検出器105に相当する。トラッキン
グ用光検出器37′は第9図に示すトラッキング用光検
出器37と全く同様に2分割光検出器により構成され、
従ってその光分布は第10図(1)と全く同一である。
FIG. 11 shows a signal detection method when erasing information recording (using the first semiconductor laser 101). In the case of a two-beam type optical pickup, it is said that tracking alone is sufficient for signal detection when recording and erasing information. Therefore, the light emitted from the second region 11B1 of the first grating lens 11 (
It is not necessary to divide the signal light (signal light) 112 into two by a half mirror, and it is sufficient to directly guide the signal light to the tracking photodetector 37'. Therefore, in this case, the tracking photodetector 37'
corresponds to the photodetector 105 shown in FIG. The tracking photodetector 37' is composed of a two-split photodetector in exactly the same way as the tracking photodetector 37 shown in FIG.
Therefore, the light distribution is exactly the same as that shown in FIG. 10 (1).

第12図に本発明に係る光ピックアップの具体的構造の
一例を示す。この実施例では、第1グレーティングレン
ズ11と第2グレーティングレンズ12とを直交配置し
その間に折り曲げミラー51を介在させることにより装
置全体の薄型化を図っている。
FIG. 12 shows an example of a specific structure of an optical pickup according to the present invention. In this embodiment, the first grating lens 11 and the second grating lens 12 are disposed orthogonally, and a bending mirror 51 is interposed therebetween, thereby making the entire device thinner.

尚、Tは光デイスク107上のトラックTを示す。Note that T indicates track T on the optical disk 107.

尚、゛フォーカシング用光検出器或いはトラッキング用
光検出器によりフォーカシングエラーあるいはトラッキ
ングエラーが検出された時の光学系の調整は、例えば光
学系全体を適当なアクチュエ−タ(図示せず)により光
ディスク107に対して所定方向に動かすことにより行
うことができる。
The adjustment of the optical system when a focusing error or tracking error is detected by the focusing photodetector or the tracking photodetector can be done, for example, by moving the entire optical system to the optical disc 107 using an appropriate actuator (not shown). This can be done by moving it in a predetermined direction relative to the object.

以上の各実施例において、3個の光検出器は上記の単一
、2分割あると1は4分割フォト・ダイオードに限らず
、その他の光検出器を用い得ることは勿論である。
In each of the embodiments described above, the three photodetectors are not limited to the above-mentioned single photodiode, and the one divided into two and one is not limited to the photodiode divided into four, but it is of course possible to use other photodetectors.

〔発明の効果) 以上の如く、本発明によれば発振波長の変化の影響を受
けにくい、収差の少ないグレーティングレンズ光学系を
用いることにより、焦点位置ずれ並びに焦点ビーム径の
劣化を起こしにくい、トラッキング制御、フォーカシン
グ制御の作動信頼性の高い、軽量、小型、廉価な高性能
の2ビーム式光ピックアップ装置が実現出来る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by using a grating lens optical system that is less susceptible to changes in the oscillation wavelength and has fewer aberrations, it is possible to achieve tracking that is less likely to cause focal position shift and deterioration of the focal beam diameter. It is possible to realize a high-performance two-beam optical pickup device that is lightweight, compact, and inexpensive and has high operation reliability for control and focusing control.

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

第1図及び第2図は本発明に係る2ビーム式光ピックア
ップ装置の基本構成を示す図であり第1図はビーム収束
の場合、第2図は信号光収束の場合を夫々示し、第3図
は本発明の基本構想を示す図、第4図は第1のビームに
対する本発明の基本構成を示す図、第5図は第2のビー
ムに対する本発明の基本構成を示す図、第6図は第1グ
レーティングレンズにおける第1ビーム、第2ビームの
2分割領域の幾何学的平面配置関係示す図、第7図は情
報再生時の信号検出方法を示す図、第8図(1)は第7
図に示される2分割型トラッキング用光検出器の3種の
ビーム検出状態を示す図、第8図(2)は第7図に示さ
れるフォーカシング用光検出器を構成する4分割光検出
器の3種のビーム検出状態を示す図、第9図は本発明の
別の実施例を示す第7図と同様の図、第10図(1)は
第9図に示される2分割型トラッキング用光検出器の3
種のビーム検出状態を示す図、第10図(2)は第9図
に示される2分割型フォーカシング用光検出器の3種の
ビーム検出状態を示す図、第11図は情報書き込み、消
去等の信号検出方法を示す図、第12図は本発明に係る
光ピックアップの具体的構造の一例を示す図解図、第1
3図は本願出願人の先願に開示した2ビームホログラム
ピツクアツプの基本構成を示す図、第14図はインライ
ン型ホログラムレンズの焦点ずれを示す図、第15図は
オフアクシス型ホログラムレンズの焦点ずれを示す図、
第16図は本発明において用いられるグレーティングレ
ンズ光学系の基本構成を示す図、第17図は第16図に
示されるグレーティングレンズの空間周波数の決定方法
を説明する図。 11・・・第1グレーティングレンズ、12・・・第2
グレーティングレンズ、37・・・フォーカシング用光
検出器、39・・・トラッキング用光検出器、 101 、102・・・半導体レーザ、105 、10
6・・・検知器、110 、111・・・レーザ光、1
12 、113・・・反射光、11 A + 、11A
 z・・・第1領域、11B1、118z・・・第2領
域。 本発明の基本構成を示す図  本発明の基本構成を示す
図(ビーム収束の場合)     (信号光収束の場合
)第1図    第2図 第3図    第4図 第2ビームについての本発明の基本構成を示す図第5図 、第6図 情報再生時の信号検出方法を示す図 第7図 (1))ラッキング方 (2)フォーカシング方法法を
示す図    を示す図 第8図 第7図の別の実施例を示す図 第9図 法を示す図   を示す図 第10図 情報書込、消去時の信号検出方法を示す同第11図 元ビノクアノグの構造の→]を示す同 第12図 グレーティングレンズ系の基本構成を示す同第16図 第1.第2グレーティングレンズの空間周波数の決定方
法第17図 従来の2ビームホログラムピ ンクアンプの原理を示す図 第13図 インライン型ホログラムレンズの焦点ずれを示す同第1
4図 オフアクシス型ホログラムレンズの焦点ずれを示す図第
15図
1 and 2 are diagrams showing the basic configuration of a two-beam optical pickup device according to the present invention. FIG. 1 shows the case of beam convergence, FIG. 2 shows the case of signal light convergence, and FIG. The figures show the basic concept of the present invention, Figure 4 shows the basic configuration of the invention for the first beam, Figure 5 shows the basic configuration of the invention for the second beam, and Figure 6. is a diagram showing the geometric planar arrangement relationship between the two divided regions of the first beam and the second beam in the first grating lens, FIG. 7 is a diagram showing the signal detection method during information reproduction, and FIG. 7
FIG. 8 (2) is a diagram showing three types of beam detection states of the two-segment tracking photodetector shown in the figure. A diagram showing three types of beam detection states, FIG. 9 is a diagram similar to FIG. 7 showing another embodiment of the present invention, and FIG. 10 (1) is a diagram showing the two-split type tracking light shown in FIG. 9. Detector 3
FIG. 10 (2) is a diagram showing three types of beam detection states of the two-part focusing photodetector shown in FIG. 9. FIG. 11 is a diagram showing information writing, erasing, etc. FIG. 12 is an illustrative diagram showing an example of the specific structure of the optical pickup according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the basic configuration of the two-beam hologram pickup disclosed in the applicant's previous application, Figure 14 is a diagram showing the focus shift of an in-line type hologram lens, and Figure 15 is a diagram showing the focus shift of an off-axis type hologram lens. A diagram showing
FIG. 16 is a diagram showing the basic configuration of a grating lens optical system used in the present invention, and FIG. 17 is a diagram explaining a method for determining the spatial frequency of the grating lens shown in FIG. 16. 11...first grating lens, 12...second
Grating lens, 37...Photodetector for focusing, 39...Photodetector for tracking, 101, 102...Semiconductor laser, 105, 10
6...Detector, 110, 111...Laser light, 1
12, 113...Reflected light, 11 A +, 11A
z...first area, 11B1, 118z...second area. Diagram showing the basic configuration of the present invention Diagram showing the basic configuration of the present invention (In the case of beam convergence) (In the case of signal light convergence) Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Basics of the present invention regarding the second beam Diagrams showing the configuration Figures 5 and 6 Diagrams showing the signal detection method during information reproduction Figure 7 Diagrams showing the (1) racking method (2) Focusing method Figure 8 Diagram showing the method Fig. 9 shows an example of the method Fig. 10 shows the signal detection method during information writing and erasing Fig. 11 shows the structure of the original Binocanog Fig. 12 shows the grating lens system Figure 16 shows the basic configuration of 1. Method for determining the spatial frequency of the second grating lens Figure 17 Diagram showing the principle of a conventional two-beam hologram pink amplifier Figure 13 Diagram showing the focal shift of the in-line hologram lens Figure 1
Figure 4 Diagram showing the focus shift of off-axis type hologram lens Figure 15

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2つの半導体レーザ(101、102)からの互いに波
長の異なる2つのレーザ光(110、111)を各々光
信号記録媒体(107)上の異なる位置(O、O′)に
集光し、各反射光(112、113)を受光することに
より情報の記録及び読み出しを行なう2ビーム方式の光
ピックアップにおいて、 前記2つの半導体レーザ(101、102)からの各レ
ーザ光(110、111)を軸対称に交叉させる第1の
グレーティングレンズ(11)と、該第1グレーティン
グレンズを透過した回折光を光信号記録媒体(107)
上の一点に合焦させる第2のグレーティングレンズ(1
2)とが光軸上に配置され、上記第1グレーティングレ
ンズは光軸を含む面により空間周波数の異なる少くとも
2つの領域(11A_1、11B_1、11A_2、1
1B_2)に分割され、2つのレーザ光は第1グレーテ
ィングレンズの夫々の第1の領域(11A_1、11A
_2)を通り第2グレーティングレンズにより光信号記
録媒体上に収束せしめられ、かつ光信号記録媒体により
反射された2つの信号光は第2グレーティングレンズに
より軸対称に交叉されて第1グレーティングレンズの夫
々の第2領域(11B_1、11B_2)を通り光検出
器(37、39、37′)に導かれることを特徴とする
2ビーム式光ピックアップ。
[Claims] Two laser beams (110, 111) having different wavelengths from two semiconductor lasers (101, 102) are directed to different positions (O, O') on an optical signal recording medium (107). In a two-beam optical pickup that records and reads information by condensing light and receiving each reflected light (112, 113), each laser light (110, A first grating lens (11) that intersects the two gratings 111) axially symmetrically, and the diffracted light transmitted through the first grating lens is transferred to an optical signal recording medium (107).
A second grating lens (1
2) are arranged on the optical axis, and the first grating lens has at least two regions (11A_1, 11B_1, 11A_2, 1
1B_2), and the two laser beams are divided into the respective first areas (11A_1, 11A_1, 11A_2) of the first grating lens.
The two signal beams that have passed through _2) and been converged onto the optical signal recording medium by the second grating lens and reflected by the optical signal recording medium are axially symmetrically crossed by the second grating lens and are then converged onto the optical signal recording medium by the second grating lens, and are then converged onto the optical signal recording medium by the second grating lens. A two-beam optical pickup characterized in that the optical pickup is guided to a photodetector (37, 39, 37') through a second region (11B_1, 11B_2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5579298A (en) * 1992-08-12 1996-11-26 U.S. Philips Corporation Optical scanner having symmetry about an oblique divider
US7606123B2 (en) 2004-06-22 2009-10-20 Sharp Kabushiki Kaisha Light receiving and emitting integrated device, optical pickup provided therewith, and optical disk apparatus

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