JPS63291226A - Optical pickup device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the position deviation of a focal point and deterioration in the beam diameter of it from being generated and to miniaturize a device, by using two pairs of grating lens optical systems being affected scarcely by the change of laser oscillation wavelength and without generating aberration essentially. CONSTITUTION:A 1/4-wave plate 51 is provided between first and second grating lens optical systems 21 and 22 in which the forward emittance of a semiconductor laser is condensed on an optical disk 10 by the first grating lens optical system 21 and the backward emittance of it is introduced to an optical detector 53 being set at a position different from that of the semiconductor 23 by the second grating lens optical system 22, and polarizing angle of linear polarization is set differently by 90 deg. in the forward emittance and the backward emittance. Therefore, a function as a polarizing beam splitter is attached on the first grating lens 41 of the second grating lens optical system 22, and only the linear polarization in the backward emittance can be taken out in the second grating lens 42 of the optical system 22. In such a way, it is possible to prevent the position deviation of the focal point and the deterioration in the beam diameter of it due to the change of the wavelength of a light source laser from being generated.

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枦ビームの波
長変動の影響を殆ど受けることなく実質上収差のない良
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
ンズ光学系を２組用い、半導体レーザの往路は第１のグ
レーティングレンズ光学系により光デイスク上に集光さ
せ、復路（信号光）は第２グレーティングレンズ光学系
により半導体レーザ光源とは異なる位置の光検出器に導
く。両グレーティングレンズ光学系の間には１／４波長
板を設け、往路と復路とで直線偏光の偏光角を９０’相
違ならしめ、第２グレーティングレンズ光学系の第１の
グレーティングレンズには偏光ビームスプリッタとして
の機能を持たせ、それにより特定方向の直線偏光のみ、
即ち復路の直線偏光（信号光）のみ第２グレーティング
レンズ光学系の第２グレーティングレンズに取り出すこ
とが出来る。斯くして、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防止した光デイ
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. Newly developed grating lens optics that is virtually unaffected by wavelength fluctuations of the incident laser beam and achieves a good beam spot with virtually no aberrations and stable focusing performance with no deviation. Using two sets of systems, the forward path of the semiconductor laser is focused on the optical disk by the first grating lens optical system, and the return path (signal light) is detected by the second grating lens optical system at a position different from the semiconductor laser light source. Lead to the vessel. A 1/4 wavelength plate is provided between both grating lens optical systems, and the polarization angles of the linearly polarized light are made to differ by 90' between the forward and return paths, and the polarized beam is transmitted to the first grating lens of the second grating lens optical system. It functions as a splitter, which allows only linearly polarized light in a specific direction.
That is, only the linearly polarized light (signal light) on the return path can be taken out to the second grating lens of the second grating lens optical system. In this way, it is possible to realize an optical disk pickup device that prevents focal position shift and focal beam diameter deterioration due to changes in the wavelength of the light source laser.

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

本発明は光ピツクアップ、特にグレーティングレンズ光
学系を用いた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 more particularly to an optical disk pickup device using a grating lens optical system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光ディスクへの情報の書込みあるいは読取りを行うピッ
クアップは光デイスク装置全体の小型、高密度化、ある
いはアクセス時間の短縮等の要求から軽量、小型化、低
価格化が進められている。Pick-ups that write or read information on optical disks are being made lighter, smaller, and lower in price due to demands for smaller overall optical disk devices, higher density, and shorter access times.

かかる要望を充足するべく、近年、ホログラム素子を用
いた光ピツクアップの開発が進められている。これは、
半導体レーザ光源からのレーザビームをホログラムを通
して光デイスク上に収束させ、その反射ビーム（信号光
）を１／４波長板により偏光して光検出器に取り出すも
のであるが、その構造の簡略さから軽量、小型、低価格
化が実現でき、この点においてはこれまでのものに比し
かなり満足すべき結果が得られている。In order to satisfy such demands, in recent years, development of optical pickup using hologram elements has been progressing. this is,
A laser beam from a semiconductor laser light source is focused on an optical disk through a hologram, and the reflected beam (signal light) is polarized by a quarter-wave plate and taken out to a photodetector. Light weight, small size, and low cost can be realized, and in this respect, results that are quite satisfactory compared to the previous ones have been obtained.

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

しかしながら、ホログラムは周知の如く波長変化に応じ
て回折角が変化し収差が生じるので、半導体レーザの発
振波長の変化に伴い（半導体レーザビーム光源の波長は
周囲温度や駆動電流の変化に応じて実質上常時、僅かに
変動する）、焦点位置の変化や焦点ビーム径の劣化とい
った固有の問題があり、そのためホログラムを用いた光
ピツクアップの完全な実用化にまだ至っていない。However, as is well known, in holograms, the diffraction angle changes as the wavelength changes, causing aberrations. However, there are inherent problems such as changes in the focal position and deterioration of the focal beam diameter (which always slightly fluctuates), and for this reason, optical pickup using holograms has not yet been fully put into practical use.

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の影
響を殆ど受けずに実質上京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かなり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, grating lens optics is capable of obtaining a good beam spot substantially free from aberrations without being affected by wavelength fluctuations of incident light as described above, and has fairly 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、
軽量、小型、低廉という要求は充足しつつ、尚且つ波長
変動の影響を受けない高晴度にして信輔性の高い光デイ
スク用のピックアップ装置を提供することを目的とする
。The present invention utilizes this grating lens optical system,
It is an object of the present invention to provide a pickup device for an optical disk that satisfies the requirements of light weight, small size, and low cost, has high brightness, is not affected by wavelength fluctuations, and has high reliability.

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

上記の目的を達成するために、本発明に係る光ピツクア
ップ装置は、半導体レーザの発散直線偏光を平行光に変
換する第１のグレーティングレンズと、この平行光を軸
対称に交叉させる第２のグレーティングレンズと、第２
のグレーティングレンズからの入射光を光信号記録媒体
上の一点に合焦させる第３のグレーティングレンズとを
光軸位置に配置した第１のグレーティングレンズ光学系
と；この第１グレーティングレンズ光学系の光軸内に配
置され、光信号記録媒体により反射されて第１グレーテ
ィングレンズ光学系内を逆行し第２グレーティングレン
ズにより平行光に変換された信号光を軸対称に交叉させ
、且つ特定方向の直線偏光のみ透過しそれと直交する方
向の直線偏光は回折する偏光ビームスブリフタとして作
用する第４のグレーティングレンズと、第４グレーティ
ングレンズから入射光を所定の一点に集光する第５のグ
レーティングレンズとから構成される第２のグレーティ
ングレンズ光学系と：上記第１グレーティングレンズ光
学系内においてレーザの往路においては直線偏光を円偏
光に変換し且つ復路においては円偏光を往路とは９０°
だけ方向の異なる直線偏光に変換する１／４波長板と；
上記第５グレーティングレンズによる集光光を検出する
光検出器を有することを構成上の特徴とする。In order to achieve the above object, an optical pickup device according to the present invention includes a first grating lens that converts the divergent linearly polarized light of a semiconductor laser into parallel light, and a second grating lens that crosses the parallel light axially symmetrically. lens and second
a first grating lens optical system that includes a third grating lens that focuses the incident light from the grating lens on a point on the optical signal recording medium; The signal light arranged in the axis is reflected by the optical signal recording medium, travels backward through the first grating lens optical system, and is converted into parallel light by the second grating lens.The signal light is axially symmetrically crossed and linearly polarized light in a specific direction. It consists of a fourth grating lens that acts as a polarized beam subrifter that transmits only the linearly polarized light and diffracts the linearly polarized light in the direction orthogonal thereto, and a fifth grating lens that focuses the incident light from the fourth grating lens on a predetermined point. and a second grating lens optical system that converts linearly polarized light into circularly polarized light on the forward path of the laser in the first grating lens optical system, and converts circularly polarized light on the backward path at an angle of 90° with respect to the forward path.
a quarter-wave plate that converts the light into linearly polarized light with different directions;
The configuration is characterized in that it includes a photodetector that detects the light condensed by the fifth grating lens.

〔作　用〕[For production]

第１グレーティングレンズ光学系に入射するレーザ光源
からのレーザビーム（直線偏光）は第１グレーティング
レンズにより平行光に変換された後に１／４波長板によ
り円偏光となり、次いで第２グレーティングレンズによ
り回折される。その回折光は光軸対称に交叉せしめられ
る。次にこれらの回折光は第３グレーティングレンズに
より回折され、光デイスク上の一点に収束する。光ディ
スクにより反射された反射ビーム（信号光）は往路と全
く逆コースを辿って第１グレーティングレンズ光学系内
を逆行する。第２グレーティングレンズにより平行光に
変換された信号光は１７４波長板により再び直線偏光に
変換されるがその時の偏光角は往路とは９０°だけ異な
る直線偏光となる。即ち、往路の直線偏光を例えばＰ偏
光（またはＳ偏光）とすると復路は１／４波長板により
Ｓ偏光（またはＰ偏光）となる、ここで、第２グレーテ
ィングレンズ光学系の第４グレーティングレンズは偏光
ビームスプリッタとしての機能を有するので、例えばＰ
偏光（またはＳ偏光）は透過しＳ偏光（またはＰ偏光）
は回折するように設計しておけば、ビームは往路は第４
グレーティングレンズをそのまま透過し復路のみ所定方
向に回折される。従って、第４グレーティングレンズに
より回折された信号光を光検出器に導（ことによりフォ
ーカシングエラーあるいはトラッキングエラー等のエラ
ー信号を検出することが出来る。The laser beam (linearly polarized light) from the laser light source that enters the first grating lens optical system is converted into parallel light by the first grating lens, becomes circularly polarized light by the quarter-wave plate, and then diffracted by the second grating lens. Ru. The diffracted lights are made to intersect symmetrically with the optical axis. Next, these diffracted lights are diffracted by the third grating lens and converged on one point on the optical disk. The reflected beam (signal light) reflected by the optical disk travels backward through the first grating lens optical system, following a course completely opposite to the outgoing path. The signal light that has been converted into parallel light by the second grating lens is again converted into linearly polarized light by the 174-wave plate, but the polarization angle at this time is linearly polarized light that differs by 90 degrees from the forward path. That is, if the linearly polarized light on the outgoing path is, for example, P-polarized light (or S-polarized light), the return path becomes S-polarized light (or P-polarized light) by the quarter-wave plate.Here, the fourth grating lens of the second grating lens optical system is Since it has a function as a polarizing beam splitter, for example, P
Polarized light (or S polarized light) is transmitted and S polarized light (or P polarized light) is transmitted.
If the beam is designed to be diffracted, the beam will pass through the fourth beam on the outward path.
The light passes through the grating lens as it is and is diffracted in a predetermined direction only on the return path. Therefore, the signal light diffracted by the fourth grating lens is guided to the photodetector (thereby, error signals such as focusing errors or tracking errors can be detected).

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殆ど受けず、実質上京に光デイスク
上の一点に合焦させることが出来る。即ち、波長変動に
よりさもなければ生じる゛であろう収差はグレーティン
グレンズ系を用いることにより殆ど発生しない。As will be described later, the grating lens system is almost unaffected by variations in the wavelength of the laser beam, and can be focused on a single point on the optical disk in virtually 100 seconds. That is, by using the grating lens system, almost no aberrations that would otherwise occur due to wavelength fluctuations occur.

また、ビーム収束系（往路）及び体号光収束系（復路）
のいずれにも上述の如きグレーティングレンズ光学系を
用いているので信号読み取り、信号検出のいずれにおい
ても収差の殆どない、従って焦点距離が殆ど変化せず焦
点ビーム径の安定したビームが得られる。In addition, the beam convergence system (outbound) and the beam convergence system (return)
Since the above-mentioned grating lens optical system is used in both cases, there is almost no aberration in either signal reading or signal detection, and therefore, a beam with a stable focal beam diameter with almost no change in focal length can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

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。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
ティングレンズ光学系の構成について第５．６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 optical system, which plays an important role in the present invention, will be briefly explained with reference to FIG. 5.6. The detailed structure of this grating lens system is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 61-220870.

第５図において、グレーティングレンズ系は第１、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. 5, the grating lens system has the first and second grating lenses.
This is a configuration in which in-line grating lenses 11 and 12 are arranged on the same optical axis (dotted chain line), and the first grating lens 11 directs a spherical wave diverging from a point P (coherent light source) on the optical axis to the optical axis. After diffracting it to the side and once intersecting the optical axis, the second grating lens 12
The beam is focused on a predetermined point Q on the optical axis.

上記第１のグレーティングレンズｌｌ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 ll 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（λｏく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
レンズに到達する。これらの光の到達点は、光軸を通る
同一直線上にあって、しかもその先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。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. Let us consider two paths of light λ (λo × 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 the lens. The arrival points of these lights are on the same straight line passing through the optical axis, and the distance from the leading axis of the light with wavelength λ is longer than that of light with wavelength λ0. Next, these lights are diffracted by the second in-line grating lens, but 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 becomes smaller. They become narrower and eventually 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１１．１２の空間周波
数分布の具体的な決定方法について、第６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ｄ、グレーティングレン
ズ１２と点Ｑとの距離を１２とする。Next, a specific method for determining the spatial frequency distribution of the grating lenses 11, 12 will be described below in (i) to (iv) using FIG. 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 d, and the distance between the grating lens 12 and the point Q is 12.

（ｉ）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λ０の光線を考える。こ
の光線は、点Ｒ１で回折され、グレーティングレンズ１
２の中心の点ｒｌ（＝Ｏ）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８図中の実線ａ）。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Ｆ１．ｆｌが
決定される。(i) First, consider a ray of wavelength λ0 that is emitted from point P and reaches point R1 at the outermost periphery of grating lens 11. This ray is diffracted at point R1 and grating lens 1
2, and is further diffracted here to reach point Q (solid line a in FIG. 8). Then, by assuming the above-mentioned optical path (P-R1→r1→Q), the spatial frequency F1. fl is determined.

（ｉｉ）次に、波長がλ０からλ（〉λＯ）に変った場
合について考える０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 (>λO).A ray of wavelength λ that travels from point 0 P to point R1 has a larger angle at point R1 than when the wavelength is λ0. point r on the 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ｆ２が決定される
。Here, the spatial frequency f2 at the point r2 is determined from the condition that the light is focused on the 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
どこ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 conversely find 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), and the grating lens 11 If the upper point is R2, the spatial frequency F2 at point R2 is determined from the condition that the diffracted light at point R2 reaches point P.

（ｉｖ　）次に、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λＯに戻し、上記（ｉｉｉ　）と同様にして
グレーティングレンズｌｌ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．・・・）がグレーティングレンズ１１の中
心に達するまで上記（ｉｉ　）、（ｉｉｉ　）の過程を
繰り返すことにより、グレーティングレンズｔｔ、ｔ２
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) Next, consider the case where the wavelength becomes λ again, and find the point r3 (not shown) on the grating lens 12 and its spatial frequency f3 in the same manner as in (ii) above. Then, the wavelength is returned to λO, 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. ) by repeating the steps (ii) and (iii) above until the grating lenses tt, t2 reach the center of the grating lens 11.
The radial spatial frequency distribution at is determined. Note that 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 point P has a wavelength λ different from the reference wavelength λ0,
This can be focused on point Q without aberration.

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
して光ピツ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.

本発明においては、基本的には第２図に示す２個のグレ
ーティングレンズ光学系２１．２２が用いられる。各グ
レーティングレンズ光学系２１．２２は基本的に第５図
に示す構成を有する。尚、第２図（Ａ）、（Ｂ）におい
て、第５図に示す第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は第１グレーティングレンズ
光学系２１においては第２グレーティングレンズ３１、
第３グレーティングレンズ３２、また第２グレーティン
グレンズ光学系２２においては第４グレーティングレン
ズ４１、第５グレーティングレンズ４２に夫々相当する
。In the present invention, two grating lens optical systems 21 and 22 shown in FIG. 2 are basically used. Each grating lens optical system 21, 22 basically has the configuration shown in FIG. In addition, in FIGS. 2(A) and (B), the first grating lens 11 and the second grating lens 11 shown in FIG.
In the first grating lens optical system 21, the grating lens 12 includes a second grating lens 31,
The third grating lens 32 corresponds to the fourth grating lens 41 and the fifth grating lens 42 in the second grating lens optical system 22, respectively.

第２図（Ａ）において、第１のグレーティングレンズ光
学系２１は第１グレーティングレンズ３０、第２グレー
ティングレンズ３１、及び第３グレーティングレンズ３
２とが光軸位置に配置される。レーザは半導体レーザ２
３からの発散光を第１グレーティングレンズ３０により
平行光に変換し、その平行光を第２グレーティングレン
ズ３１により軸対称に交差し、第３グレーティングレン
ズ３２により光ディスク１０の一点（第５図のＱ点）に
集光する。In FIG. 2(A), the first grating lens optical system 21 includes a first grating lens 30, a second grating lens 31, and a third grating lens 3.
2 are arranged at the optical axis position. The laser is semiconductor laser 2
3 into parallel light by the first grating lens 30, the parallel light intersects axially symmetrically by the second grating lens 31, and the third grating lens 32 converts the divergent light from the optical disc 10 into a point (Q in FIG. point).

半導体レーザからのビームの波長は実質上変動するが、
グレーティングレンズ光学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 a semiconductor laser varies substantially,
By using the grating lens optical system, aberrations caused by wavelength changes can be absorbed as described above.

光ディスク１０により反射されたビーム（信号光）は往
きと全く逆の光路を辿ってグレーティングレンズ系２１
内を逆行し、グレーティングレンズ系２１から出射し、
半導体レーザ２３（第５図のＰ点に相当）に戻る０、尚
、第１グレーティングレンズ３０は後述の如く第２グレ
ーティングレンズ光学系２２との間に１／４波長板５１
を配設するために設けたものである。The beam (signal light) reflected by the optical disk 10 follows a completely opposite optical path to the grating lens system 21.
The light travels backwards inside and exits from the grating lens system 21,
0, which returns to the semiconductor laser 23 (corresponding to point P in FIG. 5), and the first grating lens 30 has a 1/4 wavelength plate 51 between it and the second grating lens optical system 22, as will be described later.
It was provided for the purpose of arranging.

第２グレーティングレンズ光学系２２も全く同様に、半
導体レーザ２３からの発散光を軸対称に交差する第５グ
レーティングレンズ４２と、その回折光を平行光に変換
する第４グレーティングレンズ４１と、平行光を光ディ
スク１０の一点に集光する第６グレーティングレンズ４
０を光軸上に配置したものである。光ディスク１０によ
り反射された信号光は往路と全く逆の進路をたどって第
２グレーティングレンズ光学系２２内を逆行し、半導体
レーザ２３に戻る。The second grating lens optical system 22 also includes a fifth grating lens 42 that axially symmetrically intersects the divergent light from the semiconductor laser 23, a fourth grating lens 41 that converts the diffracted light into parallel light, and a parallel light beam. a sixth grating lens 4 that focuses the light onto a single point on the optical disk 10;
0 is placed on the optical axis. The signal light reflected by the optical disk 10 follows a completely opposite path to the forward path, travels backward through the second grating lens optical system 22, and returns to the semiconductor laser 23.

本発明は以上の２つのグレーティングレンズ光学系２１
．２２を組合せたもので、基本的には第１グレーティン
グレンズ光学系２１はビーム収束系として用いられ、第
２グレーティングレンズ光学系２２は信号光収束系とし
て用いられる。The present invention includes the above two grating lens optical systems 21.
．． Basically, the first grating lens optical system 21 is used as a beam focusing system, and the second grating lens optical system 22 is used as a signal light focusing system.

本発明の基本構成を第１図に示す、同図において、第２
グレーティングレンズ光学系２２は上述の如く光ディス
ク１０からの信号光を光検出器５３（第１図）に導くた
めのものであるから、第２図（Ｂ）において半導体レー
ザ２３を光検出器５３に置き換え、ビームの進行方向を
図示のものと逆に光デイスク１０側から光ディスク１０
に向かうようにしたものに相当する。また同図において
第２グレーティングレンズ光学系２２の第６グレーティ
ングレンズ４０は第１グレーティングレンズ光学系２１
の第２グレーティングレンズ３１と共通的に用いられて
いる。即ち、第６グレーティングレンズ４０は設けられ
ていない。The basic configuration of the present invention is shown in FIG.
Since the grating lens optical system 22 is for guiding the signal light from the optical disk 10 to the photodetector 53 (FIG. 1) as described above, the semiconductor laser 23 is connected to the photodetector 53 in FIG. 2(B). Replace the optical disc 10 with the beam traveling direction opposite to that shown in the figure from the optical disc 10 side.
It corresponds to the one that is directed towards. In addition, in the same figure, the sixth grating lens 40 of the second grating lens optical system 22 is connected to the first grating lens optical system 21.
It is commonly used with the second grating lens 31 of. That is, the sixth grating lens 40 is not provided.

第２グレーティングレンズ光学系２２の第４グレーティ
ングレンズ４１は第１グレーティングレンズ光学系２１
の光軸内において第１グレーティングレンズ光学系２１
の第１グレーティングレンズ３０と第２グレーティング
レンズ３１との間に配置される。第４グレーティングレ
ンズ４１は偏光ビームスプリッタとしての機能（例、Ｐ
ＢＳホログラム）を有する。The fourth grating lens 41 of the second grating lens optical system 22 is connected to the first grating lens optical system 21.
The first grating lens optical system 21 within the optical axis of
between the first grating lens 30 and the second grating lens 31 . The fourth grating lens 41 functions as a polarizing beam splitter (for example, P
BS hologram).

偏光ビームスプリンタは特定方向の直線偏光は透過し、
それと直交する方向の直線偏光は所定方向に回折するも
のである。Polarized beam splinters transmit linearly polarized light in a specific direction,
Linearly polarized light in a direction perpendicular to this is diffracted in a predetermined direction.

第２グレーティングレンズ３１と第４グレーティングレ
ンズ４１との間には１／４波長板５１が配置される。第
１グレーティングレンズ３０（正確には第４グレーティ
ングレンズ４１）からの入射直線偏光は１／４波長板５
１を通る時に円偏光となり、逆に第２グレーティングレ
ンズ３１からの信号光（円偏光）は１／４波長板５１を
通る時に再び直線偏光となるがその時に偏光方向が往路
とは９０°だけ異なる。A quarter wavelength plate 51 is arranged between the second grating lens 31 and the fourth grating lens 41. The incident linearly polarized light from the first grating lens 30 (more precisely, the fourth grating lens 41) is transmitted to the 1/4 wavelength plate 5.
1, it becomes circularly polarized light, and conversely, the signal light (circularly polarized light) from the second grating lens 31 becomes linearly polarized light again when it passes through the quarter-wave plate 51, but at that time, the polarization direction is only 90 degrees from the outgoing path. different.

従って、例えばＰ偏光（またはＳ偏光）を第１グレーテ
ィングレンズ３０に入射する場合には、偏光ビームスプ
リッタ（第４グレーティングレンズ）４１はＰ偏光（ま
たはＳ偏光）を透過し、Ｓ偏光（またはＰ偏光）を回折
するように設計される。その結果、往路においては、ビ
ーム（上記の仮定ではＰ偏光）は第４グレーティングレ
ンズ４１をそのまま透過し、１／４波長板５１により円
偏光となって第１グレーティングレンズ光学系２１によ
り上述の如く光デイスク１０上の一点に集光され、そこ
で反射された信号光は第４グレーティングレンズ４１ま
で往路と全く同一の光路をたどり逆行する。但し、１／
４波長板５１を通過する時に上記の如くＳ偏光となるこ
とに留意されたい。従って、このＳ偏光は偏光ビームス
プリッタ（第４グレーティングレンズ）４１により回折
されて第５グレーティングレンズ４２に入射する。Therefore, for example, when P-polarized light (or S-polarized light) is incident on the first grating lens 30, the polarization beam splitter (fourth grating lens) 41 transmits the P-polarized light (or S-polarized light) and transmits the S-polarized light (or P-polarized light). It is designed to diffract polarized light. As a result, on the outward path, the beam (P-polarized light in the above assumption) passes through the fourth grating lens 41 as it is, becomes circularly polarized light by the quarter-wave plate 51, and is converted into circularly polarized light by the first grating lens optical system 21 as described above. The signal light that is focused on one point on the optical disk 10 and reflected there travels back to the fourth grating lens 41 along exactly the same optical path as the forward path. However, 1/
It should be noted that when passing through the four-wavelength plate 51, the light becomes S-polarized as described above. Therefore, this S-polarized light is diffracted by the polarization beam splitter (fourth grating lens) 41 and enters the fifth grating lens 42 .

尚、第２グレーティングレンズ光学系２２の第４グレー
ティングレンズ４１は第２図（Ｂ）に示す如く軸対称の
交差光を平行光に変換するものであるから、その復路に
おいては逆に第２グレーティングレンズ３１による平行
光を軸対称に交差して第５グレーティングレンズ４２に
入射する。Incidentally, since the fourth grating lens 41 of the second grating lens optical system 22 converts the axially symmetrical intersecting light into parallel light as shown in FIG. The parallel light from the lens 31 crosses in an axially symmetrical manner and enters the fifth grating lens 42 .

第５グレーティングレンズ４２は軸対称交差光を所定の
一点（光ディスク１０）に集光する。当然のことながら
、光ディスク１０は半導体レーザ２３とは異なる位置に
設けられる。The fifth grating lens 42 focuses the axially symmetrical crossing light onto a predetermined point (optical disk 10). Naturally, the optical disk 10 is provided at a different position from the semiconductor laser 23.

もしも、第４グレーティングレンズ４１が偏光ビームス
ブリフタの機能を有さないと、信号光は往路と全く同一
の光路をたどり、半導体レーザ２３に戻ることになり、
信号光の検出が出来ない。If the fourth grating lens 41 does not have the function of a polarization beam subrifter, the signal light will follow exactly the same optical path as the outward path and return to the semiconductor laser 23.
Signal light cannot be detected.

光検出器５３は例えばそれ自体公知のＰＩＮフォト・ダ
イオード（単一型、２分割型あるいは４分割型等）によ
り形成され、光の強弱によりトラッキングエラー、フォ
ーカシングエラー等を検出することが出来る。The photodetector 53 is formed of, for example, a known PIN photodiode (single type, two-split type, four-split type, etc.), and can detect tracking errors, focusing errors, etc. based on the intensity of light.

その検出方法はブツシュ・プル法、ナイフ・エツジ決算
公知の方法を用いることが出来、また例えば第５グレー
ティングレンズ４２と光検出５３との間にシリンドリカ
ルレンズ等の非点収差素子を介在させ非点収差法により
行うことも可能である。The detection method can be a Bush-pull method or a method known from Knife-Edge. It is also possible to perform this by an aberration method.

第１図において、第１グレーティングレンズ３０と第５
グレーティングレンズ４２とは同一の基板に形成するこ
とが出来、また、１／４波長板５１は第２グレーティン
グレンズ３１と第４グレーティングレンズ４１との共通
基板として用いることが出来る。即ち、第２グレーティ
ングレンズ３１と第４グレーティングレンズ４１とは基
板としての１／４波長板５１の両面に一体的に形成する
ことが出来る。In FIG. 1, the first grating lens 30 and the fifth
The grating lens 42 can be formed on the same substrate, and the quarter-wave plate 51 can be used as a common substrate for the second grating lens 31 and the fourth grating lens 41. That is, the second grating lens 31 and the fourth grating lens 41 can be integrally formed on both sides of the quarter wavelength plate 51 as a substrate.

第３図は本発明の別の実施例を示す、同図においては第
４グレーティングレンズ４１に加え、第１グレーティン
グレンズ３０′も偏光ビームスプリッタとして構成され
ている点が上記の第１実施例と大きく異なり、それ以外
の点では基本的に差異はない、第１グレーティングレン
ズ３０′の偏光特性は第４グレーティングレンズ４１の
それと逆になっている。即ち、第４グレーティングレン
ズ４１が上記の如く例えばＰ偏光を透過しＳ偏光を回折
するとすると、第１グレーティングレンズ３０′はＳ偏
光を透過しＰ偏光を回折する。その逆も同様である。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, which differs from the first embodiment in that in addition to the fourth grating lens 41, the first grating lens 30' is also configured as a polarizing beam splitter. The polarization characteristics of the first grating lens 30' are opposite to those of the fourth grating lens 41, which is significantly different and otherwise basically the same. That is, if the fourth grating lens 41 transmits, for example, P-polarized light and diffracts S-polarized light as described above, the first grating lens 30' transmits S-polarized light and diffracts P-polarized light. The reverse is also true.

斯くして、第３図に示す実施例においては、Ｐ偏光半導
体レーザは第１グレーティングレンズ３０’により回折
され平行光に変換される。この平行光は第４グレーティ
ングレンズ４１をそのまま透過し、１／４波長板５１に
より円偏光となって光ディスク１０に集光されることは
第１実施例と全く同様である。光ディスク１０により反
射された信号光は同一の径路をたどって第４グレーティ
ングレンズ４１まで戻るが、その時１／４波長板５１に
よりＳ偏光となるので第４グレーティングレンズ４１に
より第５グレーティングレンズ５１に向かって回折され
る。その回折光は第１グレーティングレンズ３０′をそ
のまま透過し第５グレーティングレンズ５１に到達し、
光検出器５３に集光される。Thus, in the embodiment shown in FIG. 3, the P-polarized semiconductor laser is diffracted by the first grating lens 30' and converted into parallel light. This parallel light passes through the fourth grating lens 41 as it is, becomes circularly polarized light by the quarter-wave plate 51, and is focused on the optical disc 10, just as in the first embodiment. The signal light reflected by the optical disk 10 returns to the fourth grating lens 41 along the same path, but at that time, it becomes S-polarized by the 1/4 wavelength plate 51, so it is directed to the fifth grating lens 51 by the fourth grating lens 41. is diffracted. The diffracted light passes through the first grating lens 30' as it is and reaches the fifth grating lens 51,
The light is focused on a photodetector 53.

第３図の実施例は、第１グレーティングレンズ３０′、
第４グレーティングレンズ４■、１／４波長板５１、及
び第２グレーティングレンズ３１を一体的に近接配置し
たいような場合に特に有利である。The embodiment of FIG. 3 includes a first grating lens 30',
This is particularly advantageous when it is desired to arrange the fourth grating lens 41, the quarter-wave plate 51, and the second grating lens 31 in close proximity to each other.

尚、第３図において、第４グレーティングレンズ４１か
らの回折光（信号光）が第１グレーティングレンズ３０
′のブラッグ角を外して透過させるように設計すれば、
第１グレーティングレンズ３０′は必ずしも偏光ビーム
スプリッタとして形成する必要はなく、往路（ビーム収
束）の場合には半導体レーザ発散光を平行光となるよう
に回折し、復路（信号光収束）の場合にはそのまま透過
させるようにすることも出来る。In addition, in FIG. 3, the diffracted light (signal light) from the fourth grating lens 41 is transmitted to the first grating lens 30.
If you remove the Bragg angle of ′ and design it to be transparent,
The first grating lens 30' does not necessarily have to be formed as a polarizing beam splitter; it diffracts the semiconductor laser divergent light into parallel light in the outgoing path (beam convergence), and diffracts the semiconductor laser divergent light into parallel light in the backward path (signal beam convergence). You can also make it transparent as is.

第４図は実際的な光ピツクアップの構造例を示す。同図
において、ハウジング８０内に上記の第２実施例（第３
図）に相当する光ピツクアップがコンパクトに配置され
ている。即ち、第２、第４グレーティングレンズ３１．
４１が１／４波長板５■の両面に形成され、第１グレー
ティングレンズ３０が第４グレーティングレンズ４１上
に積層されている。第５グレーティングレンズ４２から
の回折光は反射鏡７０により折り曲げられ光検出器５３
に導かれる。反射鏡７０による光路の折り曲げが装置の
小型化を可能ならしめている。第３グレーティングレン
ズ３２はハウジング８ｏの開口８１内に取り付けられそ
の前方の光ディスク１０に集光する。FIG. 4 shows an example of a practical optical pickup structure. In the figure, the second embodiment (the third embodiment) is inside the housing 80.
The optical pickup corresponding to the one shown in Figure) is arranged in a compact manner. That is, the second and fourth grating lenses 31.
41 are formed on both sides of the quarter-wave plate 52, and the first grating lens 30 is laminated on the fourth grating lens 41. The diffracted light from the fifth grating lens 42 is bent by a reflecting mirror 70 and sent to a photodetector 53.
guided by. The bending of the optical path by the reflecting mirror 70 makes it possible to downsize the device. The third grating lens 32 is installed in the opening 81 of the housing 8o and focuses light on the optical disk 10 in front of it.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の如く、本発明によればレーザ発振波長の変化の影
響を殆ど受けず、実質上収差の生じない２組のグレーテ
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殆ど伴わない、動信転性の
高い、軽量、小型、廉価な高性能の光ビックアンプが実
現出来る。As described above, according to the present invention, by using two sets of grating lens optical systems that are almost unaffected by changes in the laser oscillation wavelength and have virtually no aberrations, the focal position shift and the deterioration of the focal beam diameter can be minimized. It is possible to realize a high-performance optical big amplifier that is lightweight, compact, and inexpensive, with high dynamic-to-signal transferability, and without any interference.

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

第１図は本発明に係る光ピツクアップ装置の基本構成を
示す図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は第１図に示される光ピ
ツクアップ装置において用いられる２組のグレーティン
グレンズ光学系の基本構成を示す図、第３図は本発明の
別の実施例を示す第１図と同様の図、第４図は本発明に
係る光ピックアップの具体的構成例を示す図解図、第５
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
学系の基本原理を示す図、第６図は第５図に示すグレー
ティングレンズの空間周波数の決定方法を説明する図。 １０・・・光ディスク、　２１・・・第１グレーティン
グレンズ光学系、　２２・・・第２グレーティングレン
ズ光学系、　２３・・・半導体レーザ、　　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、３０・・・第１グレーティングレンズ、３
１・・・第２グレーティングレンズ、３２・・・第３グ
レーティングレンズ、４０・・・第６グレーティングレ
ンズ、４１・・・第４グレーティングレンズ、４２・・
・第５グレーティングレンズ、５１・・・１／４波長板
、 ５３・・・光検出器。 本発明の基本構成を示す図 第１図 本発明のグレーティングレンズ光学系の基本構成を示す
図 第２図 本発明の別の実施例を示す図 第３図 光ピツクアップの実際構造例 Ｊ３４図 グレーティングレンズ系の基本構成を示す図第５図 の空間周波数の決定方法 第６図FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an optical pickup device according to the present invention, and FIGS. 2 (A) and (B) are basic diagrams of two sets of grating lens optical systems used in the optical pickup device shown in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram similar to FIG. 1 showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is an illustrative diagram showing a specific example of the configuration of the optical pickup according to the present invention, and FIG.
This figure shows the basic principle of the grating lens optical system used in the present invention, and FIG. 6 is a diagram explaining the method for determining the spatial frequency of the grating lens shown in FIG. 5. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Optical disk, 21... First grating lens optical system, 22... Second grating lens optical system, 23... Semiconductor laser, 11...
First grating lens, 12... Second grating lens, 30... First grating lens, 3
1... Second grating lens, 32... Third grating lens, 40... Sixth grating lens, 41... Fourth grating lens, 42...
- Fifth grating lens, 51...1/4 wavelength plate, 53... Photodetector. Fig. 1 shows the basic structure of the present invention. Fig. 2 shows the basic structure of the grating lens optical system of the invention. Fig. 3 shows another embodiment of the invention. Fig. 3 shows an example of the actual structure of an optical pickup. Diagram showing the basic configuration of the system. Figure 5. Method for determining the spatial frequency. Figure 6.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、半導体レーザの発散直線偏光を平行光に変換する第
１のグレーティングレンズ（３０）と、この平行光を軸
対称に交叉させる第２のグレーティングレンズ（３１）
と、第２のグレーティングレンズからの入射光を光信号
記録媒体（１０）上の一点に合焦させる第３のグレーテ
ィングレンズ（３２）とを光軸上に配置した第１のグレ
ーティングレンズ光学系（２１）と、 第１グレーティングレンズ光学系の光軸内に配置され、
光信号記録媒体により反射されて第１グレーティングレ
ンズ光学系内を逆行し第２グレーティングレンズにより
平行光に変換された信号光を軸対称に交叉させ、且つ特
定方向の直線偏光のみ透過しそれと直交する方向の直線
偏光は回折する偏光ビームスプリッタとして作用する第
４のグレーティングレンズ（４１）と、第４グレーティ
ングレンズから入射光を所定の一点に集光する第５のグ
レーティングレンズ（４２）とから構成される第２のグ
レーティングレンズ光学系（２２）と、上記第１グレー
ティングレンズ光学系内においてレーザの往路において
は直線偏光を円偏光に変換し且つ復路においては円偏光
を往路とは９０゜だけ方向の異なる直線偏光に変換する
１／４波長板（５１）と、 上記第５グレーティングレンズによる集光光を検出する
光検出器（５３）と、 を有する光ピックアップ装置。[Claims] 1. A first grating lens (30) that converts the divergent linearly polarized light of a semiconductor laser into parallel light, and a second grating lens (31) that intersects this parallel light axially symmetrically.
and a third grating lens (32) that focuses the incident light from the second grating lens on a single point on the optical signal recording medium (10). 21) and arranged within the optical axis of the first grating lens optical system,
The signal light that is reflected by the optical signal recording medium, travels backward through the first grating lens optical system, and is converted into parallel light by the second grating lens, intersects in an axially symmetrical manner, and only transmits linearly polarized light in a specific direction and crosses it orthogonally. A fourth grating lens (41) acts as a polarizing beam splitter to diffract linearly polarized light in the direction, and a fifth grating lens (42) condenses the incident light from the fourth grating lens to a predetermined point. and a second grating lens optical system (22) that converts linearly polarized light into circularly polarized light on the forward path of the laser in the first grating lens optical system, and converts circularly polarized light on the backward path by 90 degrees in the direction of the forward path. An optical pickup device comprising: a quarter-wave plate (51) that converts light into different linearly polarized light; and a photodetector (53) that detects light condensed by the fifth grating lens.