JPS63241735A - Optical pickup - Google Patents

Optical pickup

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JPS63241735A
JPS63241735A JP62074618A JP7461887A JPS63241735A JP S63241735 A JPS63241735 A JP S63241735A JP 62074618 A JP62074618 A JP 62074618A JP 7461887 A JP7461887 A JP 7461887A JP S63241735 A JPS63241735 A JP S63241735A
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Japan
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optical
light
laser
optical pickup
diffraction element
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Yoshikazu Hori
義和 堀
Makoto Kato
誠 加藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical pickup with high efficiency, by using an optical medium having an aeolotropic refraction index as a diffraction element, and giving diffraction only on reflected light rotated in a perpendicular direction to polarized light without giving the diffraction on laser polarized light. CONSTITUTION:A semiconductor laser beam which emits the polarized light passes through the diffraction element 2 using liquid crystal, and is condensed on an optical disk 5 via an image-forming lens 3 and a 1/4-wavelength plate 4. A beam of light which passes through the element 2 is not diffracted, and the reflected light passes through the 1/4-wavelength plate 2 for two times, and a polarizing plane is rotated by 90 deg., and a part of it is returned to the laser 1, and another part is bi-sected in two directions by the diffraction element 2 having two areas R1 and R2, and information on a disk plane is image-formed on a quartered photodetector 6, and focus deviation, tracking deviation, and a storage information signal are detected. A light quantity introduced to the photodetector is decided by the diffractive efficiency of the diffraction element 2. The element 2 is the liquid crystal arranged uniformly and is nematic mainly, and it can be controlled by applying an electric field having spatial distribution, and a return light quantity can be controlled.

Description

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

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

通常の光ピックアップは、このように光記憶媒体で反射
するレーザ光を受光素子に導くためのビームスプリッタ
や反射光に非点収差等を与え、該光記憶媒体上に収束さ
れた光の焦点ずれを検出可能にして受光素子に結像させ
るためのシリンドリカルレンズ等が必要とされるので、
光学部品点数、が増え光軸合わせが困難となり製造価格
が高価なものとなり、また光ピックアップを小型化する
上でおおきな問題となっていた。
A normal optical pickup has a beam splitter that guides the laser light reflected by the optical storage medium to the light receiving element, and a beam splitter that applies astigmatism to the reflected light, causing a focal shift of the light converged on the optical storage medium. A cylindrical lens or the like is required to make it detectable and form an image on the light receiving element.
The number of optical components increases, making it difficult to align the optical axes, making manufacturing expensive, and posing a major problem in miniaturizing optical pickups.

そこで、小型化を実現するために、前記のビームスプリ
ッタと前記のシリンドリカルレンズの両方の機能を同時
に実現可能なホログラム素子で置き換えられた光ピック
アップが開発された。(木材ら、第22回微小光学研究
会論文 Vol  14,228.1986) このホログラム型の光ピックアップの概略を第6図に示
す。半導体レーザ61より放射された光は、ホログラム
レンズ62を通過し結像レンズ63により光デイスク6
40表面に集光される。光ディスク64の表面で記録情
報に応じた強度で反射して広がる光は、再度結像レンズ
63により収束され一部は半導体レーザ61に戻るが、
一部は、二つの領域(R1,R2)に分割されたホログ
ラム素子62により二方向に分割され、四分割の受光素
子65に結像され、所謂ナイフェツジ法により焦点ずれ
トラッキングずれ及び前記光記憶媒体に記憶された情報
の信号が検出される。
Therefore, in order to achieve miniaturization, an optical pickup has been developed in which the optical pickup is replaced with a hologram element that can simultaneously perform the functions of both the beam splitter and the cylindrical lens. (Kiku et al., Paper of the 22nd Micro-Optics Study Group Vol. 14, 228.1986) The outline of this hologram type optical pickup is shown in FIG. The light emitted from the semiconductor laser 61 passes through the hologram lens 62 and is directed to the optical disk 6 by the imaging lens 63.
The light is focused on the 40 surface. The light that is reflected and spread by the surface of the optical disk 64 with an intensity corresponding to the recorded information is converged again by the imaging lens 63 and a part of it returns to the semiconductor laser 61.
A part of the image is divided into two directions by a hologram element 62 divided into two regions (R1, R2), and is imaged on a quarter-divided light receiving element 65, and is detected by the so-called Knifezi method to detect defocus, tracking, and the optical storage medium. A signal of information stored in is detected.

発明が解決しようとする問題点 ところが、このホログラム型の光ピックアップでは、半
導体レーザ61より放射された光が一度ホログラム素子
62を通過し、結像レンズ63により光ディスク64の
表面に集光されるので、一度ホログラム素子62を通過
する時点で回折をうけ、ホログラム素子の回折効率が高
い場合には光の透過効率が低いので、光ディスク64の
表面に集光される光の量が低下してしまい、ディスク面
上で充分な光強度が得られないという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention However, in this hologram type optical pickup, the light emitted from the semiconductor laser 61 once passes through the hologram element 62 and is focused on the surface of the optical disk 64 by the imaging lens 63. Once the light passes through the hologram element 62, it is diffracted, and if the diffraction efficiency of the hologram element is high, the light transmission efficiency is low, so the amount of light focused on the surface of the optical disk 64 is reduced. There was a problem in that sufficient light intensity could not be obtained on the disk surface.

また、逆に回折効率の低いホログラム素子を用いる場合
には受光素子65へ到達する光の強度が弱く雑音の少な
い信号の検出が不可能となるという問題点があるのみな
らず、半導体レーザ61に戻る光の量が増加するので、
半導体レーザの発振が不安定となり雑音を発生するとい
う大きな問題があった。
Conversely, when using a hologram element with low diffraction efficiency, there is a problem that the intensity of light reaching the light receiving element 65 is weak and it becomes impossible to detect a signal with low noise. As the amount of light returning increases,
There was a major problem in that the oscillation of the semiconductor laser became unstable and generated noise.

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

問題点を解決するための手段 本発明は、次に述べる光ビックを提供するものである。Means to solve problems The present invention provides the following optical system.

(1)  偏光を放射するレーザ、前記レーザから出射
する光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズ、前
記光記憶媒体によって反射される光の光路中に配置され
所定波面を生成する回折素子、及び前記回折素子で回折
される光を検出するための受光素子を含んで構成される
光ピックアップに於いて、前記回折素子が屈折率異方性
を有する光学媒体を用いて形成されている事を特徴とす
る光ピックアップを提供するものである。
(1) A laser that emits polarized light, an optical lens that focuses the light emitted from the laser onto an optical storage medium, and a diffraction element that is placed in the optical path of the light reflected by the optical storage medium and that generates a predetermined wavefront. and an optical pickup including a light receiving element for detecting light diffracted by the diffraction element, wherein the diffraction element is formed using an optical medium having refractive index anisotropy. The present invention provides an optical pickup characterized by:

■ また、本発明は偏光を放射するレーザ、このレーザ
から出射する光を光記憶媒体上に収束するための光学レ
ンズ、該光記憶媒体で反射するレーザ光の偏光方向を出
射時の光の偏光方向に対して直角方向に回転させるため
の位相板、前記反射光の光路中に配置され所定波面を生
成する回折素子、及び前記回折素子で回折される光を検
出するための受光素子を含んで構成される光ピックアッ
プに於いて、前記回折素子が屈折率異方性を有する光学
結晶を用いて形成されており、かつこの光学結晶の光軸
方向が、前記レーザの放射光の偏光方向と平行に配置さ
れている。
■ The present invention also provides a laser that emits polarized light, an optical lens for converging the light emitted from the laser onto an optical storage medium, and a polarization direction of the laser light reflected by the optical storage medium when the light is emitted. a phase plate for rotating in a direction perpendicular to the direction; a diffraction element disposed in the optical path of the reflected light to generate a predetermined wavefront; and a light receiving element for detecting the light diffracted by the diffraction element. In the optical pickup configured, the diffraction element is formed using an optical crystal having refractive index anisotropy, and the optical axis direction of the optical crystal is parallel to the polarization direction of the emitted light from the laser. It is located in

(3)  また、前記回折素子が屈折率異方性を有する
一軸性の光学結晶を用いて形成されている光ピックアッ
プである。
(3) Moreover, the optical pickup is such that the diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy.

(4)また、前記回折素子が屈折率異方性を有する一軸
性の光学結晶を用いて形成されており、かつこの一軸性
の光学結晶の光軸方向が、前記レーザの放射光の偏光方
向と平行に配置されている。
(4) Further, the diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy, and the optical axis direction of the uniaxial optical crystal is the polarization direction of the emitted light of the laser. is placed parallel to.

(5)  さらにまた、前記回折格子が、光記憶媒体に
よって反射される光の光路中に配置されて所定波面を生
成し、かつ自らを透過して収束させる機能を有する事を
特徴とする。
(5) Furthermore, the diffraction grating has a function of being disposed in the optical path of light reflected by the optical storage medium, generating a predetermined wavefront, and transmitting and converging itself.

(6)前記回折素子が、空間的な分布を有する電界の印
加される一様に配列されたネマティックを主体とする液
晶を含んで構成されている。
(6) The diffraction element includes a uniformly arranged liquid crystal mainly composed of nematic to which an electric field having a spatial distribution is applied.

σ)前記回折素子が、表面にイオン交換法により空間的
な屈折率が形成されたニオブ酸リチウムのX方位もしく
はY方位カット板を用いて形成されている。
σ) The diffraction element is formed using a cut plate of lithium niobate in the X direction or the Y direction, on the surface of which a spatial refractive index is formed by an ion exchange method.

(8)前記レーザが半導体レーザであることを特徴とす
る。
(8) The laser is a semiconductor laser.

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

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。Example The details of the present invention will be explained using examples.

本発明の第一の実施例の概略を第1図に示す。A first embodiment of the present invention is schematically shown in FIG.

偏光を放射する半導体レーザ1より放射する光は液晶を
用いたホログラム素子(回折素子)2を通過し、結像レ
ンズ3により1/4波長板4を介して光ディスク5の表
面に集光される。この場合ホログラム素子2を通過する
レーザ光は回折を受ける事はなく半導体レーザ1からの
放射光は、はぼ全部光ディスク5の表面に集光される。
Light emitted from a semiconductor laser 1 that emits polarized light passes through a hologram element (diffraction element) 2 using liquid crystal, and is focused by an imaging lens 3 onto the surface of an optical disk 5 via a quarter-wave plate 4. . In this case, the laser light passing through the hologram element 2 is not diffracted, and almost all of the light emitted from the semiconductor laser 1 is focused on the surface of the optical disk 5.

そして光ディスク5の表面で反射するレーザ光は、再度
1/4波長板4を通って結像レンズ3により収束される
The laser beam reflected from the surface of the optical disk 5 passes through the quarter-wave plate 4 again and is converged by the imaging lens 3.

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

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

第3図(a)に第一の実施例に用いた液晶を用いたホロ
グラム素子の断面の概略を示す。31.32は透明なガ
ラス基板、33はホログラムに対応する空間的な周期構
造を有する透明電極、34は透明な共通電極、35.3
6は基板に平行に一様に配列(ホモジニアス配向)され
た正の誘電異方性を有するネマティク液晶層であり、特
に36は透明電極間で電圧が印加され傾いた配列をとっ
ている領域である。この場合液晶層の光軸の方向は紙面
上の水平方向(Z方向)である。このような液晶ホログ
ラム素子に37の方向(Y方向)より光が入射する場合
、その偏光方向が紙面に垂直な光は常に常光となり回折
現象は生じない。即ちホログラム素子としては動作しな
い。ところが、偏光方向が紙面の水平方向(Z方向)の
光に対しては、電圧の印加されない領域と電圧の印加さ
れて液晶分子の傾斜している領域で屈折率が異なり、そ
の結果回折現象が生じ、液晶層はホログラム素子として
働く。前記の実施例においては半導体レーザ1からの放
射光の偏光方向と液晶層の光軸の方向は互いに直角の方
向に配置されている。
FIG. 3(a) shows a schematic cross-section of the hologram element using liquid crystal used in the first embodiment. 31.32 is a transparent glass substrate, 33 is a transparent electrode having a spatial periodic structure corresponding to a hologram, 34 is a transparent common electrode, 35.3
6 is a nematic liquid crystal layer having positive dielectric anisotropy that is uniformly aligned parallel to the substrate (homogeneous alignment); in particular, 36 is a region where a voltage is applied between the transparent electrodes and the liquid crystal layer has an inclined alignment; be. In this case, the direction of the optical axis of the liquid crystal layer is the horizontal direction (Z direction) on the paper surface. When light enters such a liquid crystal hologram element from direction 37 (Y direction), the light whose polarization direction is perpendicular to the plane of the paper always becomes ordinary light and no diffraction phenomenon occurs. That is, it does not operate as a hologram element. However, for light whose polarization direction is horizontal to the plane of the paper (Z direction), the refractive index is different between the region where no voltage is applied and the region where the liquid crystal molecules are tilted due to the application of voltage, resulting in a diffraction phenomenon. The liquid crystal layer acts as a hologram element. In the embodiment described above, the polarization direction of the emitted light from the semiconductor laser 1 and the direction of the optical axis of the liquid crystal layer are arranged at right angles to each other.

第3図(b)には(a)の上方より観察できる液晶ホロ
グラム素子に形成された空間的な周期構造を有する透明
電極33の形状の概略を示している。この形状はホログ
ラフィック露光法により形成されるが、同一の形状を数
値的に処理する電子線露光法によっても形成することが
可能である。
FIG. 3(b) schematically shows the shape of a transparent electrode 33 having a spatial periodic structure formed in the liquid crystal hologram element that can be observed from above in FIG. 3(a). This shape is formed by holographic exposure, but it can also be formed by electron beam exposure, which numerically processes the same shape.

この図に対応して配列された液晶層の光軸方向はZ方向
であり、X方向に偏光したレーザ光が出射されてこの素
子を通過し、ディスクで反射され偏光方向の90度回転
した光がこの液晶ホログラム素子により回折される。
The optical axis direction of the liquid crystal layer arranged according to this figure is the Z direction, and a laser beam polarized in the X direction is emitted, passes through this element, is reflected by the disk, and the polarization direction is rotated by 90 degrees. is diffracted by this liquid crystal hologram element.

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

実施例においては基板に平行に一様に配列(ホモジニア
ス配向)された正の誘電異方性を有するネマティク液晶
層をホログラム素子として用いた場合を示したが、基板
に垂直に配列(ホメオトロピック配向)され負の誘電異
方性を有するネマティク液晶層をホログラム素子として
用いる事も可能である。また基板に平行でかつ捩れた構
造を有するツイストネマティックタイプの液晶層をホロ
グラム素子として用いる事も可能でありまたこの場合コ
レステリック液晶が含まれていても何らさしつかえない
In the example, a case was shown in which a nematic liquid crystal layer having positive dielectric anisotropy that was uniformly aligned parallel to the substrate (homogeneous alignment) was used as a hologram element. ) and has negative dielectric anisotropy can also be used as a hologram element. It is also possible to use a twisted nematic type liquid crystal layer parallel to the substrate and having a twisted structure as a hologram element, and in this case there is no problem even if cholesteric liquid crystal is included.

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

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

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

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

また、第一の実施例では反射光が異方性ホログラム素子
で二方向に分割される場合を示したが、前記のようなホ
ログラム素子は一定の厚さを有しているので、収束ビー
ムに対して発生するアスティグマを利用した方法(中村
他、Nat 1ona 1Tech、  Report
、vo132,490(1986)) により非点収差
を作り出すことが可能である。これを利用することによ
り更に簡単な構造の光ピックアップを構成する事が可能
である。
Furthermore, in the first embodiment, the reflected light is split into two directions by the anisotropic hologram element, but since the hologram element described above has a certain thickness, the reflected light is split into two directions by the anisotropic hologram element. A method using astigma that occurs against people (Nakamura et al., Nat 1ona 1Tech, Report
, vol. 132, 490 (1986)), it is possible to create astigmatism. By utilizing this, it is possible to construct an optical pickup with a simpler structure.

なお、ホログラム素子自体に非点収差波面を記録し、そ
の再生波面により同様の効果を与えることも可能である
Note that it is also possible to record an astigmatic wavefront on the hologram element itself and provide the same effect with the reproduced wavefront.

第5図にこのアスティグマ法を利用したホログラム型光
ピックアップの実施例をしめす。偏光を放射する半導体
レーザ51より放射する光は液晶を用いたホログラム素
子52を通過し、結像レンズ53により、1/4波長板
54を通って光ディスク55の表面に集光される。この
場合ホログラム素子(回折素子)52を通過するレーザ
光は、第一の実施例と同様回折を受ける事はなく半導体
レーザ51からの放射光はほぼ全部光ディスク55の表
面に集光される。そして光ディスク55の表面で反射す
るレーザ光は再度1/4波長板54を通って集光レンズ
53により収束される。この時反射光は前記1/4波長
板を二回通過するのでその偏光方向は90度回転してい
る。従って反射光の一部は半導体レーザ51に戻るが、
一部は回折素子52により回折され、通常の四分割の受
光素子56に結像され、焦点ずれトラッキングずれ及び
前記光記憶媒体に記憶された情報の信号が検出される。
FIG. 5 shows an embodiment of a hologram type optical pickup using this astigma method. Light emitted from a semiconductor laser 51 that emits polarized light passes through a hologram element 52 using liquid crystal, and is focused by an imaging lens 53 onto the surface of an optical disk 55 through a quarter-wave plate 54 . In this case, the laser light passing through the hologram element (diffraction element) 52 is not diffracted as in the first embodiment, and almost all of the light emitted from the semiconductor laser 51 is focused on the surface of the optical disk 55. The laser beam reflected from the surface of the optical disk 55 passes through the quarter-wave plate 54 again and is converged by the condenser lens 53. At this time, the reflected light passes through the quarter-wave plate twice, so its polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, part of the reflected light returns to the semiconductor laser 51, but
A portion of the light is diffracted by a diffraction element 52 and imaged onto a conventional quadrant light receiving element 56 to detect defocus, tracking deviation, and signals of information stored on the optical storage medium.

高効率の光ピックアップが実現出来る点、及び印加電圧
に応じて液晶分子の傾きが制御できホログラム素子の回
折効率を任意に制御する事ができ、半導体レーザへの戻
り光量を制御する事が可能であるので半導体レーザの戻
り光雑音が最少となる状態で光ピックアップを動作させ
る事ができる点は第一の実施例と同様である。本実施例
でも液晶を回折素子として用いた場合を示したが、ニオ
ブ酸リチウム等の一軸性の光学異方性を有する結晶を用
いる事も可能である事は自明である。
It is possible to realize a highly efficient optical pickup, and the tilt of the liquid crystal molecules can be controlled according to the applied voltage, the diffraction efficiency of the hologram element can be arbitrarily controlled, and the amount of light returned to the semiconductor laser can be controlled. This is similar to the first embodiment in that the optical pickup can be operated in a state where the feedback noise of the semiconductor laser is minimized. Although this example also shows a case where liquid crystal is used as a diffraction element, it is obvious that it is also possible to use a crystal having uniaxial optical anisotropy such as lithium niobate.

本実施例に於ける回折素子のホログラム形状は通常の回
折格子でよく、三光束干渉露光法等で容易に実現するこ
とができるのも本実施例の大きな特長である。
The hologram shape of the diffraction element in this embodiment may be a normal diffraction grating, and a major feature of this embodiment is that it can be easily realized by a three-beam interference exposure method or the like.

実施例においては、ナイフェツジ法及びアスティグマ法
による異方性ホログラム型光ピックアップを示したが、
他の検出方法に基づく異方性ホログラム型光ピックアッ
プを構成す、る事も可能であることは明らかである。
In the examples, an anisotropic hologram optical pickup using the Naifetsu method and the Astigma method was shown.
It is clear that it is also possible to construct an anisotropic holographic optical pickup based on other detection methods.

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

また、本実施例では液晶やニオブ酸リチウム等を用イテ
イルカ、KD2Po4、β−BaB2O4、PLZT等
の電気光学効果等を有する一軸性の結晶を用いることも
可能であり、またKTiP04等の二軸性の光学結晶等
も含め 屈折率異方性を有する媒体を回折素子として用
いることにより効果を発揮することが可能である。
In addition, in this example, it is possible to use liquid crystals, lithium niobate, etc., uniaxial crystals having electro-optical effects such as KD2Po4, β-BaB2O4, PLZT, etc., and biaxial crystals such as KTiP04. It is possible to achieve this effect by using a medium having refractive index anisotropy, including optical crystals, as a diffraction element.

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

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

第1図は本発明の異方性ホログラム型光ピックアップの
第一の実施例の概略斜視図、第2図は一軸性の光学結晶
の屈折率楕円体を示し、本発明のホログラム素子の原理
を説明図、第3図は第一の実施例に用いた液晶を用いた
異方性ホログラム素子の概略図、第4図はニオブ酸リチ
ウム基板を用いて形成した異方性ホログラム素子の概略
図、第5図はアスティグマ法を利用した異方性ホログラ
ム型光ピックアップの実施例の要部概略図、第6図は従
来のホログラム型光ピックアップの概略図である。 1・・・偏光を放射する半導体レーザ、2・・・液晶ホ
ログラム素子、3・・・結像レンズ、4・・・1/4波
長板、5・・・光ディスク、6・・・受光素子。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図 第2図 第3図 33透明を極 x 第4図 第 5 図                55  
ナイヌグ第6図 乙4≠イヌク 654分9「すPD
FIG. 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of the anisotropic hologram optical pickup of the present invention, and FIG. 2 shows a refractive index ellipsoid of a uniaxial optical crystal, and illustrates the principle of the hologram element of the present invention. Explanatory drawings, FIG. 3 is a schematic diagram of an anisotropic hologram element using liquid crystal used in the first example, and FIG. 4 is a schematic diagram of an anisotropic hologram element formed using a lithium niobate substrate. FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of an embodiment of an anisotropic hologram type optical pickup using the astigma method, and FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional hologram type optical pickup. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor laser that emits polarized light, 2... Liquid crystal hologram element, 3... Imaging lens, 4... 1/4 wavelength plate, 5... Optical disk, 6... Light receiving element. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 33 Transparent to the extreme Figure 4 Figure 5 Figure 55
Nainug Figure 6 Otsu 4 ≠ Inuk 654 minutes 9 "PD

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)偏光を放射するレーザ、前記レーザから出射する
光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズ、前記光
記憶媒体によって反射される光の光路中に配置され所定
波面を生成する回折素子、及び前記回折素子で回折され
る光を検出するための受光素子を含んで構成される光ピ
ックアップに於いて、前記回折素子が屈折率異方性を有
する光学媒体を用いて形成されている事を特徴とする光
ピックアップ。
(1) A laser that emits polarized light, an optical lens that focuses the light emitted from the laser onto an optical storage medium, and a diffraction element that is placed in the optical path of the light reflected by the optical storage medium and that generates a predetermined wavefront. and an optical pickup including a light receiving element for detecting light diffracted by the diffraction element, wherein the diffraction element is formed using an optical medium having refractive index anisotropy. An optical pickup featuring
(2)回折素子が屈折率異方性を有する一軸性の光学結
晶を用いて形成されている事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。
(2) The optical pickup according to claim 1, wherein the diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy.
(3)回折素子が屈折率異方性を有する一軸性の光学結
晶を用いて形成されており、かつ前記一軸性の光学結晶
の光軸方向が前記レーザの放射光の偏光方向と平行に配
置されている事を特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の光ピックアップ。
(3) The diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy, and the optical axis direction of the uniaxial optical crystal is arranged parallel to the polarization direction of the emitted light of the laser. The optical pickup according to claim 2, characterized in that:
(4)回折格子が光記憶媒体によって反射される光の光
路中に配置され所定波面を生成し、かつ自らを透過して
収束させる機能を有する事を特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の光ピックアップ。
(4) Claim 3, characterized in that the diffraction grating is arranged in the optical path of the light reflected by the optical storage medium and has the function of generating a predetermined wavefront, and transmitting and converging the diffraction grating itself. optical pickup.
(5)回折素子が空間的な分布を有する電界の印加され
る一様に配列されたネマティックを主体とする液晶を含
んで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の光ピックアップ。
(5) Claim 1, characterized in that the diffraction element includes a uniformly arranged nematic-based liquid crystal to which an electric field having a spatial distribution is applied. optical pickup.
(6)回折素子が表面にイオン交換法により空間的な屈
折率が形成されたニオブ酸リチウムのX方位もしくはY
方位カット板を用いて形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ。
(6) The diffraction element is in the X direction or Y direction of lithium niobate on which a spatial refractive index has been formed by an ion exchange method on the surface.
The optical pickup according to claim 1, wherein the optical pickup is formed using an azimuth cut plate.
(7)前記レーザが半導体レーザであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ。
(7) The optical pickup according to claim 1, wherein the laser is a semiconductor laser.
(8)偏光を放射するレーザ、前記レーザから出射する
光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズ、該光記
憶媒体で反射するレーザ光の偏光方向を出射時の光の偏
光方向に対して直角方向に回転させるための位相板、前
記反射光の光路中に配置され所定波面を生成する回折素
子、及び前記回折素子で回折される光を検出するための
受光素子を含んで構成される光ピックアップに於いて、
前記回折素子が屈折率異方性を有する光学結晶を用いて
形成されており、かつ前記光学結晶の光軸方向が前記レ
ーザの放射光の偏光方向と平行に配置されている事を特
徴とする光ピックアップ。
(8) A laser that emits polarized light, an optical lens for converging the light emitted from the laser onto an optical storage medium, and a polarization direction of the laser light reflected by the optical storage medium relative to the polarization direction of the light when emitted. a phase plate for rotating in a right angle direction; a diffraction element disposed in the optical path of the reflected light to generate a predetermined wavefront; and a light receiving element for detecting the light diffracted by the diffraction element. In optical pickup,
The diffraction element is formed using an optical crystal having refractive index anisotropy, and the optical axis direction of the optical crystal is arranged parallel to the polarization direction of the emitted light of the laser. optical pickup.
(9)回折素子が屈折率異方性を有する一軸性の光学結
晶を用いて形成されている事を特徴とする特許請求の範
囲第8項記載の光ピックアップ。
(9) The optical pickup according to claim 8, wherein the diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy.
(10)回折素子が屈折率異方性を有する一軸性の光学
結晶を用いて形成されており、かつ前記一軸性の光学結
晶の光軸方向が前記レーザの放射光の偏光方向と平行に
配置されている事を特徴とする特許請求の範囲第8項記
載の光ピックアップ。
(10) The diffraction element is formed using a uniaxial optical crystal having refractive index anisotropy, and the optical axis direction of the uniaxial optical crystal is arranged parallel to the polarization direction of the emitted light of the laser. The optical pickup according to claim 8, characterized in that:
(11)回折格子が光記憶媒体によって反射される光の
光路中に配置され所定波面を生成し、かつ自らを透過し
て収束させる機能を有する事を特徴とする特許請求の範
囲第8項記載の光ピックアップ。
(11) Claim 8, characterized in that the diffraction grating is arranged in the optical path of the light reflected by the optical storage medium and has the function of generating a predetermined wavefront, and transmitting and converging the diffraction grating itself. optical pickup.
(12)回折素子が空間的な分布を有する電界の印加さ
れる一様に配列されたネマティックを主体とする液晶を
含んで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第8項に記載の光ピックアップ。
(12) Claim 8, characterized in that the diffraction element includes a uniformly arranged nematic-based liquid crystal to which an electric field having a spatial distribution is applied. optical pickup.
(13)回折素子が表面にイオン交換法により空間的な
屈折率が形成されたニオブ酸リチウムのX方位もしくは
Y方位カット板を用いて形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第8項に記載の光ピックアップ。
(13) Claim 8, characterized in that the diffraction element is formed using a cut plate of lithium niobate in the X direction or the Y direction, on the surface of which a spatial refractive index has been formed by an ion exchange method. Optical pickup described in section.
(14)レーザが半導体レーザであることを特徴とする
特許請求の範囲第8項に記載の光ピックアップ。
(14) The optical pickup according to claim 8, wherein the laser is a semiconductor laser.
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