JP2513237B2 - Optical head device - Google Patents

Optical head device

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JP2513237B2
JP2513237B2 JP62166332A JP16633287A JP2513237B2 JP 2513237 B2 JP2513237 B2 JP 2513237B2 JP 62166332 A JP62166332 A JP 62166332A JP 16633287 A JP16633287 A JP 16633287A JP 2513237 B2 JP2513237 B2 JP 2513237B2
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靖夫 木村
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク装置やディジタルオーディオディ
スク装置やビデオディスク装置等において情報の記録ま
たは再生に用いる光ヘッド装置に関し、特に格子形の光
学素子を使用した光ヘッド装置に関する。
The present invention relates to an optical head device used for recording or reproducing information in an optical disc device, a digital audio disc device, a video disc device or the like, and particularly uses a lattice type optical element. Optical head device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ビデオディスク装置やディジタルオーディオディスク
装置や光ディスク装置等(以下これらを総称して光ディ
スク装置と称する)において、記録媒体に対して情報の
記録または再生を行うために用いる従来の光ヘッド装置
は、第2図に示すような構成を有している。すなわち、
光源1と、光源1からの放射光2をコリメートビーム3
に変換するコリメーティングレンズ4と、コリメートビ
ーム3を収束して収束ビーム15として記録媒体14に照射
する収束レンズ5と、収束レンズ5を駆動するアクチュ
エータ6と、光源1とコリメーティングレンズ4との間
に配設されているビームスプリッタプリズム7との他
に、焦点誤差検出手段とトラッキング誤差検出手段とを
備えている。
In a video disc device, a digital audio disc device, an optical disc device, etc. (hereinafter collectively referred to as an optical disc device), a conventional optical head device used for recording or reproducing information on a recording medium is a second optical head device. It has a configuration as shown in the figure. That is,
Light source 1 and collimated beam 3 of emitted light 2 from light source 1
, A collimating lens 4 for converting the collimated beam 3 into a convergent beam 15 and irradiating the recording medium 14 as a convergent beam 15, an actuator 6 for driving the convergent lens 5, a light source 1, and a collimating lens 4 In addition to the beam splitter prism 7 disposed between and, a focus error detecting means and a tracking error detecting means are provided.

焦点誤差検出手段には、種々の方式のものがあるが、
本発明と最も関連の深い方式のものとして、ウェッジプ
リズム方式のものがある。ウェッジプリズム方式による
焦点誤差検出手段は、第2図に示すように、ウェッジプ
リズム8および9と、光検出器10および11を有する第一
の2分割光検出器と、光検出器12および13を有する第二
の2分割光検出器とを備えて構成されている。このよう
に構成された焦点誤差検出手段は、記録媒体14(ディス
ク面)に対して収束ビーム15が正しく焦点を結んでいる
ときは、ウェッジプリズム8または9からの光ビーム16
または17は、それぞれ光検出器10および11の間または光
検出器12および13の間に収束しているが、収束ビーム15
がディスク面14に対してずれた位置に焦点を結んでいる
ときは、光ビーム16および17は互いに離れる方向または
互いに接近する方向にずれる。従って、光検出器10およ
び11の差動出力または光検出器12および13の差動出力を
検出することによって焦点誤差信号を得ることができ
る。
There are various types of focus error detection means,
As a system most closely related to the present invention, there is a wedge prism system. As shown in FIG. 2, the focus error detecting means using the wedge prism system includes wedge prisms 8 and 9, a first two-divided photodetector having photodetectors 10 and 11, and photodetectors 12 and 13. And a second two-divided photodetector. The focus error detecting means configured as described above, when the convergent beam 15 is correctly focused on the recording medium 14 (disk surface), the light beam 16 from the wedge prism 8 or 9
Or 17 is focused between photodetectors 10 and 11 or between photodetectors 12 and 13, respectively, but focused beam 15
When is focused at a position offset with respect to the disk surface 14, the light beams 16 and 17 are offset towards or away from each other. Therefore, the focus error signal can be obtained by detecting the differential output of the photodetectors 10 and 11 or the differential output of the photodetectors 12 and 13.

このようにして得られた焦点誤差信号にもとづいて、
アクチュエータ6を光軸と平行な方向に駆動し、収束ビ
ーム15がディスク面14上に正しく焦点を結ぶようにサー
ボ制御を行う。
Based on the focus error signal obtained in this way,
The actuator 6 is driven in a direction parallel to the optical axis, and servo control is performed so that the convergent beam 15 is correctly focused on the disk surface 14.

トラッキング誤差検出手段にも種々の方式のものがあ
るが、本発明と最も関連の深い方式のものとしてプッシ
ュプル方式のものがある。プッシュプル方式のトラッキ
ング誤差検出手段は、2分割光検出器を用いてディスク
面からの反射光を検出する方式であり、第2図に示す光
検出器10および11の出力の和と、光検出器12および13の
出力の和との差を検出することによってトラッキング誤
差信号が得られる。このトラッキング誤差信号にもとづ
いて光軸と垂直な平面内で隣接するトラックの方向にア
クチュエータ6を駆動することによりトラッキング制御
を行う。(フィリップステクニカルレビュー(Philips
Technical Review)第40巻(1982年発行)第6号 第15
1〜156頁参照) 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来の光ヘッド装置は、現在実用化されてい
るものはその大きさが40×40×30mm3程度あり、従って
重量も重く、光ディスク装置全体の小型化や軽量化の妨
げとなっており、またスタック形大容量光ディスク装置
を実現するための障害となっている。この原因の一つ
は、記録媒体(光ディスク)からの反射光をハーフプリ
ズムまたは偏光ビームスプリッタプリズムによってその
光軸を90°曲げて光源から分離し、その後方に光検知器
を配置するという手段が用いられているため、光学系の
1軸化が難しい点にある。
There are various types of tracking error detecting means, but the push-pull type is the most closely related to the present invention. The push-pull type tracking error detecting means is a method of detecting the reflected light from the disk surface by using a two-division photodetector, and the sum of the outputs of the photodetectors 10 and 11 shown in FIG. A tracking error signal is obtained by detecting the difference between the sum of the outputs of the devices 12 and 13. Based on this tracking error signal, the actuator 6 is driven in the direction of the adjacent track in a plane perpendicular to the optical axis to perform tracking control. (Philips Technical Review (Philips
Technical Review) Volume 40 (Published in 1982) Issue 6 Issue 15
(See pages 1 to 156) [Problems to be solved by the invention] The above-mentioned conventional optical head device currently in practical use has a size of about 40 × 40 × 30 mm 3 and is therefore heavy. However, it is an obstacle to downsizing and weight reduction of the entire optical disk device, and is an obstacle to realizing a stack type large capacity optical disk device. One of the causes of this is that the reflected light from the recording medium (optical disk) is bent from the light source by bending its optical axis 90 ° with a half prism or a polarizing beam splitter prism, and a photodetector is arranged behind it. Since it is used, it is difficult to make the optical system uniaxial.

このような問題に対して、半導体レーザ光源の発光部
に光を戻した際、自己結合効果によって発振出力が増加
するいわゆるSCOOP効果を利用した小形光ヘッドが提案
されている。
For such a problem, a small-sized optical head has been proposed that utilizes the so-called SCOOP effect in which the oscillation output increases due to the self-coupling effect when the light is returned to the light emitting portion of the semiconductor laser light source.

しかしながら、自己結合効果は、半導体レーザの発振
現象の不安定性によるものであることが指摘されてお
り、ここ数年内で実用化されたディジタルオーディオデ
ィスク装置やビデオディスク装置等においては、再生信
号や位置決め信号にもれて入り込むノイズとして、この
自己結合効果を抑制するための技術が開発されるにいた
っている状況である。半導体レーザの自己結合効果は、
半導体レーザ自身の共振器に光ディスクという反射面が
加わり、3個のミラーからなる共振器という構成で考え
なければならないものである。光ディスクの回転中は、
光ディスクの光軸方向のぼたつき(位置変動)のため、
焦点サーボ制御がかかっているときでも半導体レーザと
光ディスクの間隔が、約1μmの幅で変動しており、極
めて安定度の悪い共振器構成となってしまっている。従
って、このようなSCOOP効果によって光ディスク上の信
号を再生することは困難な課題が多い。
However, it has been pointed out that the self-coupling effect is due to the instability of the oscillation phenomenon of the semiconductor laser, and in the digital audio disc device and the video disc device which have been put into practical use in the last few years, the reproduction signal and the positioning As a noise that leaks into a signal, a technology for suppressing this self-coupling effect is being developed. The self-coupling effect of a semiconductor laser is
A reflection surface called an optical disk is added to the resonator of the semiconductor laser itself, and the structure must be considered as a resonator composed of three mirrors. While the optical disc is spinning,
Due to flutter (positional fluctuation) in the optical axis direction of the optical disc,
Even when the focus servo control is applied, the distance between the semiconductor laser and the optical disk fluctuates within a width of about 1 μm, resulting in a resonator structure with extremely poor stability. Therefore, it is difficult to reproduce the signal on the optical disk by the SCOOP effect.

また、トラッキング誤差検出方式にプッシュプル法を
採用すると、トラック誤差信号にもとづいて収束レンズ
5をアクチュエータ6によって光軸に垂直な方向に動か
したとき、第3図に示すように、収束レンズ5の光軸と
2分割光検出器18の分割線19との間にずれが生じる。デ
ィスク面14からの反射光は、収束レンズ5の光軸を中心
として2分割光検出器18に入射するため、2分割光検出
器18の分割線19において光量は正しく2等分されず、第
3図に示した例では、光検出器20の光量が光検出器21の
光量よりも多く入射することになる。この結果、トラッ
キング誤差信号に直流オフセットが発生し、トラッキン
グ誤差制御の制御範囲が狭くなるという欠点を有してい
る。
Further, when the push-pull method is adopted as the tracking error detection method, when the focusing lens 5 is moved in the direction perpendicular to the optical axis by the actuator 6 based on the tracking error signal, as shown in FIG. A deviation occurs between the optical axis and the dividing line 19 of the two-divided photodetector 18. Since the reflected light from the disk surface 14 is incident on the two-division photodetector 18 with the optical axis of the converging lens 5 as the center, the light quantity is not correctly divided into two at the division line 19 of the two-division photodetector 18, and In the example shown in FIG. 3, the amount of light from the photodetector 20 is greater than the amount of light from the photodetector 21. As a result, DC offset occurs in the tracking error signal, and the control range of tracking error control is narrowed.

さらに、上述した従来の光ヘッドは光学研磨が必要な
光学部品を多数使用していることから、調整が複雑とな
り、重量も重くしたがって高価であり体積もまた大きい
という欠点を有している。
Further, the above-mentioned conventional optical head has many drawbacks in that adjustment is complicated, weight is heavy and therefore expensive, and volume is also large, because many optical components that require optical polishing are used.

本発明の目的は、上記のような従来の光ヘッド装置の
欠点を解消して、小形かつ軽量であり、しかも量産性に
すぐれていて低価格な光ヘッド装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional optical head device, and to provide a small-sized and lightweight optical head device which is excellent in mass productivity and low in cost.

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

本発明の光ヘッド装置は、レーザ光源と、前記レーザ
光源から放射されて直進する光ビームを収束して記録媒
体上に投射する結像レンズと、前記レーザ光源と前記結
像レンズとの間に配設され透明基板上に中央の境界線を
境として異なった格子方向を有する2個の領域を形成し
たグレーティングカップラとを備え、前記記録媒体から
の反射光が前記グレーティングカップラの前記2個の領
域において回折したときその回折光を導く導波路と前記
導波路によって導かれた前記回折光を受光する前記2個
の領域のそれぞれに対応して設けられた2対の光検出器
を前記透明基板に設けた光ヘッド装置において、前記グ
レーティングカップラ中に前記2個の領域の前記境界線
上に設けられ前記反射光が前記境界線と交わる点を対称
の中心とした点対称の位置に設けられて異なる格子方向
を有する2個のトラッキング誤差検出領域と、前記2個
のトラッキング誤差検出領域のそれぞれからの回折光を
導く導波路と、前記導波路に対応して設けられた2個の
光検出器とを前記透明基板に設けたことを特徴とする。
An optical head device according to the present invention includes a laser light source, an imaging lens that converges a light beam emitted from the laser light source and advances straight onto a recording medium, and between the laser light source and the imaging lens. A grating coupler formed on the transparent substrate, the grating coupler having two regions having different lattice directions with a central boundary line as a boundary, and the reflected light from the recording medium is the two regions of the grating coupler. In the transparent substrate, two pairs of photodetectors are provided corresponding to the waveguide for guiding the diffracted light when diffracted in and the two regions for receiving the diffracted light guided by the waveguide. In the optical head device provided, the point symmetry is provided on the boundary line of the two regions in the grating coupler, and the point at which the reflected light intersects the boundary line is the center of symmetry. Two tracking error detection regions that are provided at different positions and have different grating directions, a waveguide that guides diffracted light from each of the two tracking error detection regions, and two waveguides that are provided corresponding to the waveguides. A plurality of photodetectors are provided on the transparent substrate.

また、本発明の光ヘッド装置のトラッキング誤差検出
方法は、レーザ光源と、前記レーザ光源から放射されて
直進する光ビームを収束して記録媒体上に投射する結像
レンズと、前記レーザ光源と前記結像レンズとの間に配
設され透明基板上に中央の境界線を境として異なった格
子方向を有する2個の領域を形成したグレーティングカ
ップラとを備え、前記記録媒体からの反射光が前記グレ
ーティングカップラの前記2個の領域において回折した
ときその回折光を導く導波路と前記導波路によって導か
れた前記回折光を受光する前記2個の領域のそれぞれに
対応して設けられた2対の光検出器を前記透明基板に設
けた光ヘッド装置において、前記グレーティングカップ
ラ中に前記2個の領域の前記境界線上に設けられ前記反
射光が前記境界線と交わる点を対称の中心とした点対称
の位置に設けられて異なる格子方向を有する2個の領域
からの回折光を導波路で前記光検出器導き、トラッキン
グ誤差検出を行うことを特徴とする。
Further, a tracking error detection method for an optical head device according to the present invention includes a laser light source, an imaging lens that converges a light beam emitted from the laser light source and advances straight onto a recording medium, the laser light source, and the laser light source. A grating coupler which is arranged between the imaging lens and a transparent substrate and which has two regions having different lattice directions with a central boundary line as a boundary, and reflected light from the recording medium is reflected by the grating. Two pairs of light provided corresponding to the waveguide for guiding the diffracted light when diffracted in the two regions of the coupler and the two regions for receiving the diffracted light guided by the waveguide, respectively. In an optical head device in which a detector is provided on the transparent substrate, the reflected light is provided on the boundary line between the two regions in the grating coupler, The diffracted light of the Waru point of two regions having a lattice directions different provided at a position of the center and the point symmetry of symmetrical guiding the photodetector in waveguide, and performs a tracking error detection.

〔作用〕 本発明の作用とその動作原理は次の通りである。すな
わち、記録媒体からの反射光を光検出器に導くために、
透明基板上に形成した光導波路と、反射光とこの光導波
路とを結合させるために透明基板上に形成したグレーテ
ィング結合器(カップラ)とを用いる。グレーティング
カップラは、それに光を入射すると、光導波路とは結合
せずに透過する透過光と、光導波路と結合して回折する
回折光とが生じる。そこで光検出器を有する光導波路の
グレーティングカップラの部分を半導体レーザの光源と
結像レンズとの間に配設し、半導体レーザから記録媒体
に向って進む光に対してはグレーティングカップラを透
過する透過光を用いる。このとき透過光は、単に基板の
厚さとほぼ等しい厚さの透明板をその光路幅に挿入した
場合と同じ効果となる。
[Operation] The operation and the operating principle of the present invention are as follows. That is, in order to guide the reflected light from the recording medium to the photodetector,
An optical waveguide formed on the transparent substrate and a grating coupler formed on the transparent substrate for coupling the reflected light with the optical waveguide are used. When light is incident on the grating coupler, transmitted light that is transmitted without being coupled to the optical waveguide and diffracted light that is diffracted by coupling with the optical waveguide are generated. Therefore, the portion of the grating coupler of the optical waveguide having a photodetector is arranged between the light source of the semiconductor laser and the imaging lens, and the light passing from the semiconductor laser to the recording medium is transmitted through the grating coupler. Use light. At this time, the transmitted light has the same effect as when a transparent plate having a thickness substantially equal to the thickness of the substrate is simply inserted in the optical path width.

一方、記録媒体からの反射光に対しては、グレーティ
ングカップラにおける回折光を用いる。これによって従
来のようにハーフプリズムや偏光ビームスプリッタプリ
ズムを用いることなく反射光を光軸外にとり出すことが
できる。すなわち、グレーティングカップラはビームス
プリッタとして作用することになる。この結果、小形で
軽量な光ヘッド装置を構成することができる。
On the other hand, diffracted light from the grating coupler is used for the reflected light from the recording medium. As a result, the reflected light can be taken out of the optical axis without using a half prism or a polarization beam splitter prism as in the conventional case. That is, the grating coupler acts as a beam splitter. As a result, a compact and lightweight optical head device can be constructed.

さらに本発明では、光軸外にとり出した回折光とした
の反射光から、情報信号のほかにフォーカス誤差信号を
とり出すために、グレーティングカップラの格子の方向
を結像レンズの光軸と交わる線を境として互に異なった
方向とし、グレーティングカップラに弱いフォーカルパ
ワー(レンズの作用)を持たせることによって、第2図
に示した従来の光ヘッド装置におけるウェッジプリズム
と等価な作用をさせ、光導波路中でウェッジプリズム方
式とほぼ等価な光ビームに変換している。
Further, in the present invention, in order to extract the focus error signal in addition to the information signal from the reflected light that is the diffracted light extracted outside the optical axis, a line that intersects the grating axis of the grating coupler with the optical axis of the imaging lens. With the grating coupler having a weak focal power (the function of the lens) so that the grating coupler has an effect equivalent to that of the wedge prism in the conventional optical head device shown in FIG. Among them, it is converted into a light beam almost equivalent to the wedge prism method.

また、トラッキング誤差信号を取り出すために、グレ
ーティングカップラ内に、結像レンズの光軸とグレーテ
ィングカップラが交わる点を対称の中心としてわずかに
離れた位置に点対称の異なる格子方向を有する二つの領
域を形成し、この二つの領域の格子の方向を異なる方向
とし、こゝからの導波光の強度を比較してプッシュプル
法の原理によってトラッキング誤差信号を得るようにし
ている。
In addition, in order to extract the tracking error signal, two regions having different lattice directions with point symmetry are located in positions slightly apart from each other with the point where the optical axis of the imaging lens intersects with the grating coupler as the center of symmetry. By forming the gratings in these two regions in different directions and comparing the intensities of the guided light from the two regions, the tracking error signal is obtained by the principle of the push-pull method.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一の実施例の光学系の基本構成を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of the optical system of the first embodiment of the present invention.

第1図において、半導体レーザ等の光源1からの放射
光2は、フォーカルパワー(レンズの作用)を有するグ
レーティングカップラ22を透過光として通過し、結像レ
ンズ23によって収束されて記録媒体14に収束される。記
録媒体14からの反射光は、結像レンズ23によって収束さ
れ、グレーティングカップラ22において光導波路と結合
し、導波光24および25および26および27となって光導波
路中に設置されている第一の光検出器28と隣接して配置
している第二および第三の光検出器29および30と隣接し
て配置している第四および第五の光検出器31および32と
第六の光検出器33とにそれぞれ到達する。
In FIG. 1, a radiated light 2 from a light source 1 such as a semiconductor laser passes as a transmitted light through a grating coupler 22 having a focal power (a function of a lens), is converged by an imaging lens 23 and is converged on a recording medium 14. To be done. The reflected light from the recording medium 14 is converged by the imaging lens 23, is coupled with the optical waveguide in the grating coupler 22, and becomes guided light 24 and 25 and 26 and 27, which are installed in the optical waveguide. Fourth and fifth photodetectors 31 and 32 and sixth photodetector, which are arranged adjacent to the second and third photodetectors 29 and 30, which are arranged adjacent to the photodetector 28. Reach vessel 33 and respectively.

グレーティングカップラ22は、異なる四つの領域を有
している。すなわち、結像レンズ23の光軸34と光導波路
を形成している透明基板(基板)36との交点を含む境界
線35を境として導波方向の異なる領域(A)37と領域
(B)38に分割されており、さらに、光軸34と基板36と
の交点を含む記録媒体14のトラック方向に垂直な直線上
で、上記の交点を対称の中心とした対称の位置に導波方
向の異なる2個の円形の領域(C)39と領域(D)40と
が形成されている。ここで領域(C)39と領域(D)40
と間の距離は結像レンズ23のトラックに垂直な方向への
移動可能な最大距離より大きいかあるいは同程度とす
る。領域(A)37は光源1の発光点に向かう反射光を、
第二の光検出器29と第三の光検出器30の接触線上に導波
する格子パターンを有している。領域(B)38は、光源
1の発光点に向かう反射光を、第三の光検出器31と第四
の光検出器32の接触線上に導く格子パターンを有してい
る。同様に、領域(C)39は、反射光を第一の光検出器
28に、領域(D)40は反射光を第六の光検出器33に導く
格子パターンを有している。
The grating coupler 22 has four different regions. That is, a region (A) 37 and a region (B) having different waveguide directions with a boundary line 35 including an intersection of the optical axis 34 of the imaging lens 23 and a transparent substrate (substrate) 36 forming an optical waveguide as a boundary. 38, and further on a straight line perpendicular to the track direction of the recording medium 14 including the intersection of the optical axis 34 and the substrate 36, the waveguide direction at the symmetrical position with the intersection as the center of symmetry. Two different circular areas (C) 39 and areas (D) 40 are formed. Area (C) 39 and area (D) 40
The distance between and is larger than or equal to the maximum movable distance of the imaging lens 23 in the direction perpendicular to the track. The area (A) 37 reflects the reflected light toward the light emitting point of the light source 1,
The second photodetector 29 and the third photodetector 30 have a grating pattern which is guided on the contact line. The area (B) 38 has a grid pattern that guides the reflected light toward the light emitting point of the light source 1 onto the contact line between the third photodetector 31 and the fourth photodetector 32. Similarly, the area (C) 39 is for reflecting the reflected light to the first photodetector.
In FIG. 28, the area (D) 40 has a lattice pattern that guides the reflected light to the sixth photodetector 33.

第4図は上述の実施例における焦点誤差検出の動作原
理を説明するための図である。(本図では領域(C)39
と領域(D)40および第一の光検出器28と第六の光検出
器33は省略してある。)第4図(a)は記録媒体上に光
ビームが収束している合焦状態を示す図であり、この状
態では領域(A)37からの導波光25および領域(B)38
からの導波光26は、それぞれ第二および第三の光検出器
29および30の接触線ならびに第四および第五の光検出器
31および32の接触線上に収束する。第4図(b)は記録
媒体14が変位して結像レンズ23に近づいたデフォーカス
状態(焦点が正しく結ばれていない状態)の導波光を示
す図である。この状態では、導波光25および26は第二の
光検出器29および第五の光検出器32に入射し、第三およ
び第四の光検出器30および31には入射しない。第4図
(C)は記録媒体14が変位して結像レンズ23から遠ざか
った状態における導波光を示す図である。この状態では
導波光25および26は、それぞれ第三および第四の光検出
器30および31に入射し、第二および第五の光検出器29お
よび32には入射しない。したがって、第二〜第五の光検
出器29〜32の出力をS2〜S5とすれば、(S2+S5)−(S3
+S4)から焦点誤差信号を得ることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of focus error detection in the above-described embodiment. (In the figure, area (C) 39
The area (D) 40 and the first photodetector 28 and the sixth photodetector 33 are omitted. ) FIG. 4 (a) is a diagram showing a focused state in which the light beam is focused on the recording medium. In this state, the guided light 25 from the area (A) 37 and the area (B) 38 are shown.
Guided light 26 from the second and third photodetectors, respectively.
29 and 30 contact lines and 4th and 5th photodetectors
It converges on the contact lines of 31 and 32. FIG. 4B is a diagram showing guided light in a defocused state (a state in which the focus is not properly focused) in which the recording medium 14 is displaced and approaches the imaging lens 23. In this state, the guided lights 25 and 26 enter the second photodetector 29 and the fifth photodetector 32, and do not enter the third and fourth photodetectors 30 and 31. FIG. 4C is a diagram showing guided light in a state where the recording medium 14 is displaced and moved away from the imaging lens 23. In this state, the guided lights 25 and 26 enter the third and fourth photodetectors 30 and 31, respectively, and do not enter the second and fifth photodetectors 29 and 32. Therefore, if the outputs of the second to fifth photodetectors 29 to 32 are S2 to S5, (S2 + S5) − (S3
The focus error signal can be obtained from + S4).

一方、トラッキング誤差信号は、記録媒体14上に収束
して照射された放射光1の絞り込みスポットがトラック
の中心からずれると、反射光の強度分布がアンバランス
になることを利用する。
On the other hand, the tracking error signal utilizes that the intensity distribution of the reflected light becomes unbalanced when the focused spot of the radiated light 1 converged and irradiated on the recording medium 14 deviates from the center of the track.

すなわち、トラック誤差が発生すると、領域(C)39
に入射する光量と領域(D)40に入射する光量との間に
差が生じる。この光量差は、二つの光検出器28および33
の出力差として検出することができ、この出力差を示す
信号の正負によってトラッキング誤差の方向も検知する
ことができる。記録媒体14からの再生信号は、第一〜第
六の光検出器28〜33の出力信号の総和として得ることが
できる。
That is, when a track error occurs, the area (C) 39
There is a difference between the amount of light incident on the area (D) and the amount of light incident on the area (D) 40. This light intensity difference is due to the two photodetectors 28 and 33.
Can be detected as the output difference, and the direction of the tracking error can also be detected based on whether the signal indicating the output difference is positive or negative. The reproduction signal from the recording medium 14 can be obtained as the sum of the output signals of the first to sixth photodetectors 28 to 33.

トラッキング誤差検出方式としてプッシュプル方式を
採用し、誤差修正のために収束レンズ、または結像レン
ズのみを動かす方法では、誤差検出光学系の光軸とレン
ズ側の光学系の光軸と間にずれが生じ、トラック誤差検
出用光検出器への入射光量に差異が発生するため、誤差
信号にオフセットが生じる。この問題点を解決するため
に、第1図の実施例では下記のような手段を設けてい
る。第5図は第1図の実施例におけるトラック誤差の検
出動作を説明するための説明図で、グレーティングカッ
プラ上の反射光の分布を示す図である。第5図(a)
は、結像レンズの光軸と誤差検出光学系の光軸とが一致
している場合を示す図で、領域(C)39と領域(D)40
は、反射光ビームの中心線Bについて対称であって、等
しい面積に入射する光を検知するので、トラック誤差の
オフセットは生じない。第5図(b)および(c)は、
誤差検出光学系の光軸に対して結像レンズの光軸がそれ
ぞれ左、または右にずれた場合を示す図である。これら
のいずれの場合も、反射光ビームの中心線Bの左右にあ
る領域(C)39と領域(D)40とに入射する光量の差か
らトラック誤差信号を得るためのトラック誤差のオフセ
ットの発生は抑制される。
When the push-pull method is adopted as the tracking error detection method and only the converging lens or the imaging lens is moved to correct the error, there is a gap between the optical axis of the error detection optical system and the optical axis of the lens side optical system. Occurs, and a difference occurs in the amount of light incident on the photodetector for detecting a track error, so that an offset occurs in the error signal. In order to solve this problem, the embodiment shown in FIG. 1 is provided with the following means. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the track error detection operation in the embodiment of FIG. 1, and is a diagram showing the distribution of reflected light on the grating coupler. Fig. 5 (a)
FIG. 3 is a diagram showing a case where the optical axis of the imaging lens and the optical axis of the error detection optical system coincide with each other. Area (C) 39 and area (D) 40
Detects light that is symmetric about the center line B of the reflected light beam and is incident on the same area, so that no tracking error offset occurs. 5 (b) and (c),
It is a figure which shows the case where the optical axis of an imaging lens has each shifted | deviated to the left or the right with respect to the optical axis of an error detection optical system. In any of these cases, a tracking error offset is generated to obtain a tracking error signal from the difference in the amount of light incident on the area (C) 39 and the area (D) 40 on the left and right of the center line B of the reflected light beam. Is suppressed.

第6図は本発明の第二の実施例の光学系の基本構成を
示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the basic structure of the optical system of the second embodiment of the present invention.

第一の実施例では、領域(C)39と領域(D)40とは
領域(A)37と領域(B)38の境界線35上にその中心を
有しこれら両者の領域にまたがるように配設されている
が、本実施例では領域(C)59は領域(A)57の内部
に、また領域(D)60は領域(B)58の内部に配置され
ている。また、第一の実施例では、第一〜第六の光検出
器28〜33が光導波路内に設けられているが、本実施例で
は光導波路の端面に設けられている。その他の構成は第
一の実施例と同じである。また本実施例の作用も第一の
実施例と同じである。
In the first embodiment, the area (C) 39 and the area (D) 40 have their centers on the boundary line 35 between the area (A) 37 and the area (B) 38 so as to straddle these areas. However, in this embodiment, the region (C) 59 is arranged inside the region (A) 57, and the region (D) 60 is arranged inside the region (B) 58. Further, in the first embodiment, the first to sixth photodetectors 28 to 33 are provided inside the optical waveguide, but in the present embodiment, they are provided at the end faces of the optical waveguide. The other structure is the same as that of the first embodiment. The operation of this embodiment is also the same as that of the first embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳細に説明したように、本発明の光ヘッド装置
は、光学系を構成する部品として結像レンズと表面にグ
レーティングカップラを形成した透明基板のみであるた
め、従来の光ヘッド装置が多数の部品を使用していたの
に比べて光学系の部品数を大幅に削減することが可能で
ある。従って小形かつ軽量でしかも低価格な光ヘッド装
置が得られるという効果がある。また、光導波路とグレ
ーティングカップラは、プレーナ技術によって高精度に
製作できるため、光学的な調整が容易な光ヘッドが得ら
れるという効果もある。
As described above in detail, since the optical head device of the present invention is composed of only the imaging lens and the transparent substrate having the grating coupler formed on the surface as components constituting the optical system, the conventional optical head device has many components. It is possible to drastically reduce the number of parts of the optical system as compared with the case of using. Therefore, there is an effect that a small-sized and lightweight optical head device can be obtained. In addition, since the optical waveguide and the grating coupler can be manufactured with high precision by the planar technique, there is an effect that an optical head that can be easily optically adjusted can be obtained.

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

第1図は本発明の第一の実施例の光学系の基本構成を示
す斜視図、第2図は従来の光ヘッド装置の一例を示す断
面図、第3図は第2図の例においてトラック誤差検出器
上の光量の分布を示す説明図、第4図は第1図の実施例
における焦点誤差検出の動作原理を説明するための説明
図、第5図は第1図の実施例におけるトラック誤差の検
出動作を説明するための説明図、第6図は本発明の第二
の実施例の光学系の基本構成を示す斜視図である。 1……光源、2……放射光、3……コリメートビーム、
4……コリメーティングレンズ、5……収束レンズ、6
……アクチュエータ、7……ビームスプリッタ、8・9
……ウェッジプリズム、10・11・12・13・20・21・28・
29・30・31・32・33・48・49・50・51・52・53……光検
出器、14……記録媒体、15……収束ビーム、16・17……
屈折光、18……2分割光検出器、19……分割線、22・62
……グレーティングカップラ、23……結像レンズ、24・
25・26・27……導波光、34……光軸、35・55……境界
線、36・56……基板、37・57……領域(A)、38・58…
…領域(B)、39・59……領域(C)、40・60……領域
(D)。
FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of the optical system of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of a conventional optical head device, and FIG. 3 is a track in the example of FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the distribution of the light quantity on the error detector, FIG. 4 is an explanatory view for explaining the operation principle of the focus error detection in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 5 is a track in the embodiment of FIG. FIG. 6 is an explanatory view for explaining the error detecting operation, and FIG. 6 is a perspective view showing the basic configuration of the optical system of the second embodiment of the present invention. 1 ... Light source, 2 ... Radiant light, 3 ... Collimated beam,
4 ... Collimating lens, 5 ... Converging lens, 6
...... Actuator, 7 …… Beam splitter, 8.9
...... Wedge prism, 10/11/12/13/20/21/28
29 ・ 30 ・ 31 ・ 32 ・ 33 ・ 48 ・ 49 ・ 50 ・ 51 ・ 52 ・ 53 …… Photodetector, 14 …… Recording medium, 15 …… Focused beam, 16 ・ 17 ……
Refracted light, 18 …… 2 split photodetector, 19 …… split line, 22 ・ 62
...... Grating coupler, 23 …… Imaging lens, 24 ・
25 ・ 26 ・ 27 …… Guided light, 34 …… Optical axis, 35 ・ 55 …… Boundary line, 36 ・ 56 …… Substrate, 37 ・ 57 …… Area (A), 38 ・ 58…
Area (B), 39/59 area (C), 40/60 area (D).

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光源と、前記レーザ光源から放射さ
れて直進する光ビームを収束して記録媒体上に投射する
結像レンズと、前記レーザ光源と前記結像レンズとの間
に配設され透明基板上に中央の境界線を境として異なっ
た格子方向を有する2個の領域を形成したグレーティン
グカップラとを備え、前記記録媒体からの反射光が前記
グレーティングカップラの前記2個の領域において回折
したときその回折光を導く導波路と前記導波路によって
導かれた前記回折光を受光する前記2個の領域のそれぞ
れに対応して設けられた2対の光検出器を前記透明基板
に設けた光ヘッド装置において、前記グレーティングカ
ップラ中に前記2個の領域の前記境界線上に設けられ前
記反射光が前記境界線と交わる点を対称の中心とした点
対称の位置に設けられて異なる格子方向を有する2個の
トラッキング誤差検出領域と、前記2個のトラッキング
誤差検出領域のそれぞれからの回折光を導く導波路と、
前記導波路に対応して設けられた2個の光検出器とを前
記透明基板に設けたことを特徴とする光ヘッド装置。
1. A laser light source, an image forming lens for converging a light beam emitted from the laser light source and traveling straight, and projecting the light beam onto a recording medium. The laser light source is provided between the laser light source and the image forming lens. And a grating coupler having two regions having different lattice directions on the transparent substrate with a central boundary line as a boundary, and reflected light from the recording medium is diffracted in the two regions of the grating coupler. At this time, two pairs of photodetectors are provided on the transparent substrate so as to respectively correspond to the waveguide for guiding the diffracted light and the two regions for receiving the diffracted light guided by the waveguide. In the head device, provided in the grating coupler on the boundary line of the two regions, and provided in a point-symmetrical position with the point at which the reflected light intersects the boundary line as the center of symmetry. And two tracking error detection regions having different lattice directions is, a waveguide for guiding the diffracted light from each of the two tracking error detection area,
An optical head device comprising: two photodetectors provided corresponding to the waveguides and provided on the transparent substrate.
【請求項2】レーザ光源と、前記レーザ光源から放射さ
れて直進する光ビームを収束して記録媒体上に投射する
結像レンズと、前記レーザ光源と前記結像レンズとの間
に配設され透明基板上に中央の境界線を境として異なっ
た格子方向を有する2個の領域を形成したグレーティン
グカップラとを備え、前記記録媒体からの反射光が前記
グレーティングカップラの前記2個の領域において回折
したときその回折光を導く導波路と前記導波路によって
導かれた前記回折光を受光する前記2個の領域のそれぞ
れに対応して設けられた2対の光検出器を前記透明基板
に設けた光ヘッド装置において、前記グレーティングカ
ップラ中に前記2個の領域の前記境界線上に設けられ前
記反射光が前記境界線と交わる点を対称の中心とした点
対称の位置に設けられて異なる格子方向を有する2個の
領域からの回折光を導波路で前記光検出器導き、トラッ
キング誤差検出を行うことを特徴とする光ヘッド装置の
トラッキング誤差検出方法。
2. A laser light source, an image forming lens for converging a light beam emitted from the laser light source and propagating straight, and projecting the light beam onto a recording medium. The laser light source is arranged between the laser light source and the image forming lens. And a grating coupler having two regions having different lattice directions on the transparent substrate with a central boundary line as a boundary, and reflected light from the recording medium is diffracted in the two regions of the grating coupler. At this time, two pairs of photodetectors are provided on the transparent substrate so as to respectively correspond to the waveguide for guiding the diffracted light and the two regions for receiving the diffracted light guided by the waveguide. In the head device, provided in the grating coupler on the boundary line of the two regions, and provided in a point-symmetrical position with the point at which the reflected light intersects the boundary line as the center of symmetry. Is by guiding the photodetector in waveguide diffracted light from the two regions with different lattice directions, a tracking error detection method for an optical head device which is characterized in that the tracking error detection.
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