JPH04228124A - Optical pickup - Google Patents
Optical pickupInfo
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- JPH04228124A JPH04228124A JP3125398A JP12539891A JPH04228124A JP H04228124 A JPH04228124 A JP H04228124A JP 3125398 A JP3125398 A JP 3125398A JP 12539891 A JP12539891 A JP 12539891A JP H04228124 A JPH04228124 A JP H04228124A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、CD(コンパクトディ
スク)などの光記録情報読取り用の光ピックアップに係
り、特に光導波路を用いた光集積ピックアップとして好
適な光ピックアップに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup for reading optically recorded information such as a CD (compact disc), and more particularly to an optical pickup suitable as an integrated optical pickup using an optical waveguide.
【0002】0002
【従来の技術】図10(A)及び(B)は、従来の光ピ
ックアップによる光ディスクの読取り原理(中心開口法
)を示す図である。同図(A)に示すように、半導体レ
−ザ11からの出射光はハーフミラー12を透過し、(
対物)レンズ13によって光ディスク14上にスポット
を結ぶ。スポットがピットに当たった場合はピットによ
る回折がおこり、光ディスク14によって反射された0
次光はそのままレンズ13の開口に戻るが、±1次の回
折光はピット深さdに比例した位相シフトを受け、レン
ズ13の開口からずれた領域16,17に戻る。よって
、レンズ開口では、0次光と1次回折光の重なり部分で
これらが干渉し、位相差によって強度が低下する。以上
がスポットがピット上にあった場合であるが、ピットの
ない、すなわち鏡面上にスポットがあたっている場合は
、1次の回折光は殆んど生じず、レンズ開口全面で強度
の低下がなくなる。両場合とも、レンズ開口に入った反
射光はハーフミラー12によって反射され、フォトダイ
オード15上に集光される。上記のようにピットの有無
によってレンズ開口内の反射光強度が変化するため、そ
の強度変化に応じた電気信号がフォトダイオード出力と
して得られる。2. Description of the Related Art FIGS. 10A and 10B are diagrams showing the principle of reading an optical disk using a conventional optical pickup (center aperture method). As shown in Figure (A), the emitted light from the semiconductor laser 11 passes through the half mirror 12,
(Objective) A spot is formed on the optical disk 14 by the lens 13. When the spot hits a pit, diffraction occurs due to the pit, and the 0 reflected by the optical disc 14
The secondary light returns to the aperture of the lens 13 as it is, but the ±1st-order diffracted light undergoes a phase shift proportional to the pit depth d and returns to regions 16 and 17 shifted from the aperture of the lens 13. Therefore, at the lens aperture, the 0th-order light and the 1st-order diffracted light interfere at the overlapping portion, and the intensity decreases due to the phase difference. The above is the case where the spot is on a pit, but if there is no pit, that is, the spot is on a mirror surface, almost no first-order diffracted light is generated, and the intensity decreases over the entire lens aperture. It disappears. In both cases, the reflected light entering the lens aperture is reflected by the half mirror 12 and focused onto the photodiode 15. As described above, since the intensity of reflected light within the lens aperture changes depending on the presence or absence of pits, an electrical signal corresponding to the change in intensity is obtained as the photodiode output.
【0003】また、図10(B)は光集積ピックアップ
による例を示す図である。これは上述した図10(A)
に対し、対物レンズ13を集光グレーティングカップラ
13Aに、ハーフミラー12をグレーティングビームス
プリッタ12Aに置き換えて、半導体基板19上に光導
波路20を形成したもので、読取り原理は図10(A)
と同様である。Further, FIG. 10(B) is a diagram showing an example using an optical integrated pickup. This is shown in FIG. 10(A) mentioned above.
In contrast, the objective lens 13 is replaced with a condensing grating coupler 13A, the half mirror 12 is replaced with a grating beam splitter 12A, and an optical waveguide 20 is formed on a semiconductor substrate 19, and the reading principle is as shown in FIG. 10(A).
It is similar to
【0004】これらような光ピックアップによる信号検
出では、±1次回折光の内、レンズ開口に入らない部分
は全く利用されず、反射光の利用効率が低い。また、ピ
ット検出信号を複数のフォトダイオード出力の和信号と
して検出していたので、光学的・電気的な同相雑音を除
去できず、SN比の低下を招いていた。[0004] In signal detection using such an optical pickup, the portion of the ±1st-order diffracted light that does not enter the lens aperture is not used at all, and the efficiency of using reflected light is low. Furthermore, since the pit detection signal was detected as a sum signal of the outputs of a plurality of photodiodes, optical and electrical common-mode noises could not be removed, resulting in a decrease in the S/N ratio.
【0005】このため、0次光と回折光とを個別のセン
サによって別々に検出し、両者の差を取ることにによっ
てピットを検出する例が、特公昭55−26529号公
報(USP3,913,076)などで提案されている
。これは、図11に示すように、矩形の窓21を有する
光学フィルタ22と対物レンズ23により、記録媒体2
4の回折要素(ピット)25に光を当て、主検出器26
と側方検出器27,28とで0次光と高次の回折光とを
読み取り、信号を出力するようにしたものである。For this reason, an example of detecting pits by separately detecting the 0th order light and the diffracted light using separate sensors and taking the difference between the two is disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-26529 (USP 3,913, 076) and others. As shown in FIG. 11, an optical filter 22 having a rectangular window 21 and an objective lens 23 allow the recording medium to be
The main detector 26
The 0th-order light and the higher-order diffracted light are read by the side detectors 27 and 28, and a signal is output.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図11に示された方法
では、0次光と回折光とは、同一点を中心とする発散光
であるので、0次光と回折光とを個別のセンサによって
別々に検出するには、遠視野(far field )
内の光束が十分に大きい位置に、面積の大きい検出器(
センサ)を配置する必要があり、検出器の容量が増加し
て、周波数特性が悪化したり、雑音レベルが増加してし
まう。このように、センサの形状とその配置についての
制約が多く、実際に光ピックアップを製作する上での設
計の自由度が少ないという問題が残る。[Problems to be Solved by the Invention] In the method shown in FIG. 11, since the 0th order light and the diffracted light are divergent lights centered on the same point, the 0th order light and the diffracted light are separated by separate sensors. To detect separately by far field
A detector with a large area (
This increases the capacity of the detector, deteriorating the frequency characteristics and increasing the noise level. As described above, there are many restrictions on the shape of the sensor and its arrangement, and the problem remains that there is little freedom in design when actually manufacturing an optical pickup.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、ピットにより情報が記録された光情報記録
媒体からのピット情報を読取る光ピックアップであって
、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)と
回折光とが略分離されるように形成し配設され、かつ、
前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)を第
1の光検出手段に導く第1の集光領域と前記光情報記録
媒体のピットの回折効果によって生じた回折光を第2の
光検出手段に導く第2の集光領域とを有する集光手段と
、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)を
検出する第1の光検出手段と、前記光情報記録媒体のピ
ットの回折効果によって生じた回折光を検出する第2の
光検出手段とを備え、前記第1及び第2の光検出手段の
各出力の差分からピット情報を読取るようにした光ピッ
クアップを提供するものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an optical pickup for reading pit information from an optical information recording medium in which information is recorded by pits. formed and arranged so that the reflected light (or transmitted light) and the diffracted light are substantially separated, and
Diffraction light generated by the diffraction effect of the pits of the optical information recording medium and a first condensing area that guides the reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium to the first light detection means is converted into second light. a light collecting means having a second light collecting region that guides the light to the detecting means; a first light detecting means for detecting reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium; and a pit of the optical information recording medium. and second photodetection means for detecting diffracted light generated by the diffraction effect of the first and second photodetection means, and reads pit information from the difference between outputs of the first and second photodetection means. It is.
【0008】上記のように構成された光ピックアップで
は、光情報記録媒体からの反射光(または透過光)と回
折光とが第1の集光領域と第2の集光領域とを有する集
光手段を介して分離されて、第1及び第2の光検出手段
でそれぞれ検出され、その差分からピット情報が読取ら
れる。In the optical pickup configured as described above, the reflected light (or transmitted light) and the diffracted light from the optical information recording medium are condensed into a condenser having a first condensing area and a second condensing area. The pit information is separated through a means, detected by first and second photodetecting means, and pit information is read from the difference.
【0009】[0009]
【実施例】本発明になる光ピックアップの一実施例を以
下図面と共に詳細に説明する。最初に、グレーティング
レンズ(grating lens)を用いて光集積回
路で光ピックアップを構成した例を説明する。図1は光
集積回路で光ピックアップを構成した例である。半導体
レーザ1からの出射光は、半導体基板7上に形成された
光導波路6内を伝搬し、集光グレーティングカップラ3
aによって光情報記録媒体(光ディスク)4上にスポッ
トを結ぶように構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the optical pickup according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, an example in which an optical pickup is configured with an optical integrated circuit using a grating lens will be described. FIG. 1 shows an example of an optical pickup constructed from an optical integrated circuit. The emitted light from the semiconductor laser 1 propagates within the optical waveguide 6 formed on the semiconductor substrate 7 and passes through the condensing grating coupler 3.
It is configured to connect spots on an optical information recording medium (optical disk) 4 by a.
【0010】光ディスク4によって反射された0次光は
前記集光グレーティングカップラ(第1の集光領域)3
aによって再び導波光となり、グレーティングビームス
プリッタ2によって0次光用フォトダイオード(第1の
光検出手段)5aに集光されて出力信号となる。一方、
光ディスク4上のピット(列)9の回折によって生じた
±1次回折光は、それぞれ±1次光用集光グレーティン
グカップラ(第2の集光領域)3b,3cの開口領域に
戻り、再び導波光となって±1次光用フォトダイオード
(第2の光検出手段)5b,5cに集光されて出力信号
となるように構成されている。The zero-order light reflected by the optical disk 4 passes through the condensing grating coupler (first condensing area) 3
The light becomes guided light again by the grating beam splitter 2, and is focused by the grating beam splitter 2 onto the zero-order light photodiode (first light detection means) 5a to become an output signal. on the other hand,
The ±1st-order diffracted light generated by the diffraction of the pits (columns) 9 on the optical disk 4 returns to the aperture areas of the condensing grating couplers (second condensing regions) 3b and 3c for ±1st-order light, respectively, and becomes the guided light again. The light is condensed onto photodiodes for ±1st order light (second light detection means) 5b and 5c, and is configured to become an output signal.
【0011】つまり、光ピックアップは、集光グレーテ
ィングカップラ(第1の集光領域)3a,±1次光用集
光グレーティングカップラ(第2の集光領域)3b,3
cにより、光ディスク4のピット列(9)による0次光
と±1次回折光とを分離して取り出して、それぞれ0次
光用フォトダイオード(第1の光検出手段)5aと±1
次光用フォトダイオード(第2の光検出手段)5b,5
cとに集光されるように構成されている。集光手段の形
状及び配置については後に詳述する。That is, the optical pickup includes a condensing grating coupler (first condensing area) 3a, a condensing grating coupler for ±1st order light (second condensing area) 3b, 3
c, the 0th-order light and the ±1st-order diffracted light from the pit row (9) of the optical disc 4 are separated and taken out, and the 0th-order light photodiodes (first light detection means) 5a and ±1st-order diffracted lights are respectively taken out.
Photodiode for secondary light (second light detection means) 5b, 5
It is configured so that the light is focused on c. The shape and arrangement of the condensing means will be described in detail later.
【0012】以上のように構成された光ピックアップで
は、図2に示すように、スポットがピット9上にある場
合、回折により±1次光用フォトダイオード5b,5c
の出力は強く、0次光用フォトダイオード5aの出力は
相対的に弱くなる。反面、スポットがピット9のないミ
ラー面上にある場合は、回折が殆んど生じないため±1
次光用フォトダイオード5b,5cの出力は殆んどなく
なり、逆に0次光用フォトダイオード5aの出力が強く
なる。このように、ピット情報は0次光用フォトダイオ
ード5a,±1次光用フォトダイオード5b,5cの出
力に逆相で現われる。よって、両出力信号を演算器8に
よって差分(減算)処理を行なうことで、ピット情報(
ピットの有無)に応じた出力信号が得られる。In the optical pickup constructed as described above, as shown in FIG.
output is strong, and the output of the zero-order photodiode 5a is relatively weak. On the other hand, if the spot is on a mirror surface without pits 9, there is almost no diffraction, so ±1
The outputs of the photodiodes 5b and 5c for the second order light almost disappear, and on the contrary, the output of the photodiode 5a for the zeroth order light becomes strong. In this way, the pit information appears in the outputs of the zero-order light photodiode 5a and the ±1st-order light photodiodes 5b, 5c in opposite phases. Therefore, the pit information (
An output signal can be obtained depending on the presence or absence of pits.
【0013】なお、フォーカシング誤差,トラッキング
誤差検出に関しては、例えば、特開昭61−29654
0 号記載の「光学式ヘッド装置」や特開昭61−85
637号記載の「光学式ヘッド装置」のように、検出位
置の異なる4個の0次光用フォトダイオード(図1に示
す5a)の出力を組合せて、加算・減算により各誤差信
号を検出すればよい。Regarding focusing error and tracking error detection, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-29654
"Optical head device" described in No. 0 and JP-A-61-85
Like the "optical head device" described in No. 637, the outputs of four zero-order photodiodes (5a shown in Figure 1) at different detection positions are combined and each error signal is detected by addition and subtraction. Bye.
【0014】次に、集光グレーティングカップラ(第1
の集光領域)3a,±1次光用集光グレーティングカッ
プラ(第2の集光領域)3b,3cにより、光ディスク
4のピット列(9)による0次光と±1次回折光とを分
離して取り出す構成(集光手段の形状及び配置)につい
て、図3(A)及び(B)を参照して説明する。Next, the condensing grating coupler (first
The zero-order light and the ±1st-order diffracted light from the pit row (9) of the optical disk 4 are separated by the focusing grating couplers (second light focusing regions) 3b, 3c for ±1st-order light. The configuration (shape and arrangement of the light condensing means) for taking out the light will be explained with reference to FIGS. 3(A) and 3(B).
【0015】図3(A)はピット列に直交する断面での
集光・回折の様子を示したものである。ピット列間隔Λ
の光ディスクの面上に集光した光束は、0次光として同
じ経路で反射されるほか、±1次回折光として各光束の
中心どうしが角度αをなすように回折される。FIG. 3A shows how light is focused and diffracted in a cross section perpendicular to the pit row. Pit row spacing Λ
The light beams condensed on the surface of the optical disk are not only reflected along the same path as zero-order light, but also diffracted as ±1st-order diffracted light such that the centers of each light beam form an angle α with each other.
【0016】このとき、角度αは、光波長をλとすると
、
α=sin−1(λ/Λ)
で表わされる。また、各光束の集光・発散角θは図3(
B)において、ピット列に直交する方向(ラジアル方向
)の集光手段(集光領域)の開口をLx、焦点距離をf
としたとき、
θ=tan−1(Lx/2f)
で表わされる。したがって、±1次光が0次光領域と重
複しない条件は、
2θ≦α
であり、
∴2 tan−1 (Lx/2f)≦ sin−1(λ
/Λ)となる。特に等号が成り立つとき各領域は間隔な
しで隣接することとなる。At this time, the angle α is expressed as α=sin-1(λ/Λ), where λ is the wavelength of light. In addition, the convergence/divergence angle θ of each luminous flux is shown in Figure 3 (
In B), the aperture of the light focusing means (light focusing area) in the direction perpendicular to the pit row (radial direction) is Lx, and the focal length is f.
When, θ=tan-1(Lx/2f). Therefore, the conditions under which the ±1st-order light does not overlap with the 0th-order light region are 2θ≦α and ∴2 tan-1 (Lx/2f)≦sin-1(λ
/Λ). In particular, when the equal sign holds, the regions are adjacent to each other without any interval.
【0017】例えば、CD(コンパクトディスク)のよ
うな光ディスクでは、Λ=1.6 μm であるので、
λ=780nm ,f=2mmとすると、開口Lxは、
Lx=2ftan{1/2 ・sin −1(λ/Λ)
}よりLx=1.04mmとすればよい。
すなわち、集光グレーティングカップラ(第1の集光手
段)3aの開口(ラジアル方向)Lxを略1.04mm
として、その両側に±1次光用集光グレーティングカッ
プラ(第2の集光手段)3b,3cそれぞれ形成し、さ
らに、集光グレーティングカップラ3a及び±1次光用
集光グレーティングカップラ3b,3cとディスク4と
の距離が焦点距離fと等しくなるように配設すれば良い
。
このように構成すれば、0次光と、±1次回折光とが容
易に分離されて、0次光領域と±1次回折光領域とが間
隔なしで隣接することとなる。For example, in an optical disc such as a CD (compact disc), Λ=1.6 μm, so
When λ=780nm and f=2mm, the aperture Lx is
Lx=2ftan{1/2 ・sin −1(λ/Λ)
}, it is sufficient to set Lx=1.04 mm. That is, the opening (radial direction) Lx of the condensing grating coupler (first condensing means) 3a is approximately 1.04 mm.
As shown in FIG. It is sufficient to arrange the lens so that the distance from the disk 4 is equal to the focal length f. With this configuration, the 0th-order light and the ±1st-order diffracted light are easily separated, and the 0th-order light region and the ±1st-order diffracted light region are adjacent to each other without any interval.
【0018】なお、グレーティングレンズ(grati
ng lens)の詳細については、例えば、「D.h
eitmann,et al.,“Calculati
on and experimental verif
ication of two−dimentiona
l focusing grating couple
rs,”IEE J.Quantum Erectro
n.,QE−17,p.1257,1981 」「T.
Suhara,et al.,“光ピックアップの光集
積回路化”,O plus E, no.76,Mar
.’86 」を参照されたい。[0018] Incidentally, a grating lens (grati lens)
ng lens), see, for example, “D.h.
Eitmann, et al. , “Calculati
on and experimental verification
cation of two-dimensiona
l focusing grating couple
rs,”IEE J. Quantum Electro
n. , QE-17, p. 1257, 1981” “T.
Suhara, et al. , “Optical integrated circuitization of optical pickups”, O plus E, no. 76, Mar
.. Please refer to '86'.
【0019】以上の様に構成された光ピックアップの動
作(機能)について説明する。光ピックアップは、±1
次回折光の略全体が±1次光用集光グレーティングカッ
プラ(第2の集光手段)3b,3cにより検出され、さ
らに、干渉を用いることなく、0次光と±1次回折光の
強度比だけを用いていて差動検出しているので、信号強
度が増加し、検出波形の対称性が向上する。また、差動
検出により読み出しているので、同相雑音を抑圧でき、
S/N比が向上する。したがって、光ディスクよりピッ
ト情報を確実に再生することができる。The operation (function) of the optical pickup configured as above will be explained. Optical pickup is ±1
Almost the entire order diffracted light is detected by the condensing grating couplers for ±1st order light (second condensing means) 3b and 3c, and furthermore, only the intensity ratio of the 0th order light and the ±1st order diffracted light is detected without using interference. Since differential detection is performed using , the signal strength increases and the symmetry of the detected waveform improves. In addition, since reading is performed using differential detection, common mode noise can be suppressed.
The S/N ratio is improved. Therefore, pit information can be reliably reproduced from the optical disc.
【0020】すなわち、図4(A)及び(B)に示すシ
ミュレーションのように、従来の光集積ピックアップと
比較すると、本光ピックアップは読み出し応答波形が極
めて良好である。同図(A)は本光ピックアップの読み
出し波形であり、ピット長もしくはピット間隔が最短の
場合の読み出し波形の振幅L1,同最長の場合の読み出
し波形の振幅L2ともその振幅値が大きく、かつ、振幅
変化が略対称であり、スライスレベルをその中央L0に
設定して、極めて正確にピット情報を復調できる。なお
、同図(B)は従来の光集積ピックアップの読み出し波
形であり、ピット長もしくはピット間隔が最短の場合の
読みだし波形の振幅R1,同最長の場合の読み出し波形
の振幅R2ともその振幅値が小さく、かつ、両者の振幅
変化の中心値が一致していないので、スライスレベルを
両振幅値の中央に設定することができず(R1の中央R
0に設置することとなる)、ピット情報の復調が容易で
はない。That is, as shown in the simulations shown in FIGS. 4A and 4B, the present optical pickup has an extremely good read response waveform when compared with the conventional integrated optical pickup. (A) of the same figure shows the readout waveform of this optical pickup, and the amplitude L1 of the readout waveform when the pit length or pit interval is the shortest, and the amplitude L2 of the readout waveform when the pit length is the longest, and the amplitude values are large, and The amplitude changes are approximately symmetrical, and by setting the slice level to the center L0, it is possible to demodulate pit information extremely accurately. The same figure (B) shows the readout waveform of a conventional optical integrated pickup, and the amplitude R1 of the readout waveform when the pit length or pit interval is the shortest and the amplitude R2 of the readout waveform when the pit length is the longest are both the amplitude values. is small and the center values of the amplitude changes of both do not match, so the slice level cannot be set to the center of both amplitude values (center R of R1).
0), it is not easy to demodulate the pit information.
【0021】また、本光ピックアップは、最適設計のと
き、すなわち、前述したようにCD(コンパクトディス
ク)における最適開口(Lxを略1.04mmに設定)
のとき、図5から明らかなように、隣接トラックからの
クロストークがほぼ最小になる。図5は、光集積ディス
クピックアップにおける読みだし応答の解析結果(「光
学」第18巻第2号の82〜90頁参照)を示す図であ
る。これは、Λ=1.6 μm ,f=2mmとした場
合において、開口(ラジアル方向)を0〜2mmまで変
化させたときのクロストーク変化を示すものである。ク
ロストークはラジアル方向の集光特性に依存するため、
本光ピックアップの(0次)集光グレーティングカップ
ラ(3a)の開口Lxは、同図の横軸と考えられる。C
D(コンパクトディスク)における最適開口(Lxを略
1.04mmに設定)のとき、同図から明らかなように
、隣接トラックからのクロストークがほぼ最小になる。[0021] In addition, this optical pickup has an optimum aperture (Lx is set to approximately 1.04 mm) for a CD (compact disc) as described above.
As is clear from FIG. 5, when , the crosstalk from adjacent tracks is almost minimized. FIG. 5 is a diagram showing an analysis result of a read response in an optical integrated disk pickup (see pages 82 to 90 of "Optics" Vol. 18, No. 2). This shows the crosstalk change when the aperture (radial direction) is changed from 0 to 2 mm when Λ=1.6 μm and f=2 mm. Since crosstalk depends on the light collection characteristics in the radial direction,
The aperture Lx of the (0th order) condensing grating coupler (3a) of this optical pickup can be considered as the horizontal axis in the figure. C
As is clear from the figure, when the aperture is optimal for D (compact disc) (Lx is set to approximately 1.04 mm), crosstalk from adjacent tracks is almost minimized.
【0022】さらに、本光ピックアップは、出射集光手
段の開口(ラジアル方向)が小さいため、許容作製誤差
が緩和され、出射光のピット列に直交する方向(ラジア
ル方向)における強度分布を最適にするレーザ光源位置
が近くなるので、素子を小型化することできる。Furthermore, since the present optical pickup has a small opening (in the radial direction) of the output light focusing means, the allowable manufacturing error is relaxed, and the intensity distribution of the output light in the direction perpendicular to the pit row (in the radial direction) is optimized. Since the position of the laser light source is closer, the device can be made smaller.
【0023】上述の例は、ラジアル方向についての回折
光のみを分離検出するものであるが、これを2次元に拡
張することもできる。ピットの前後方向においても同様
な回折光は発生するので、ピットの前後方向の回折光に
対しても、両側の回折光に対すると同様な集光手段(集
光領域)を設けた例を図6に示す。集光グレーティング
カップラ3dが新たに設けた前後方向の回折光に対する
第4の集光手段である。集光グレーティングカップラ3
dで集められた回折光はフォトダイオード5dにより検
出され、左右方向の回折光信号の出力と加算され、0次
光との差が取られてピット検出信号が得られる。In the above example, only the diffracted light in the radial direction is separated and detected, but this can also be extended to two dimensions. Since similar diffracted light is generated in the front and rear directions of the pit, an example in which a condensing means (condensing area) is provided for the diffracted light in the front and rear directions of the pit in the same way as for the diffracted light on both sides is shown in Figure 6. Shown below. The condensing grating coupler 3d is a newly provided fourth condensing means for the diffracted light in the front-rear direction. Concentrating grating coupler 3
The diffracted light collected at point d is detected by a photodiode 5d, added to the output of the diffracted light signal in the left and right direction, and the difference from the zero-order light is taken to obtain a pit detection signal.
【0024】次に集光手段として、バルク状のレンズを
用いた例を説明する。図7において半導体レーザ1から
の出射光は、光路変更素子(例えばハーフミラー)2を
透過し、レンズ3の中央部3aによってディスク4上に
収束する。ディスク4で反射された0次光は再びレンズ
3の中央部(第1の集光領域)3aを通り、光路変更素
子2で曲げられフォトダイオード5aに集光され0次光
出力信号となる。もし、ディスク4上にピット9があれ
ば、その回折により±1次光の回折光が発生し、それぞ
れレンズ3の両側部(第2の集光領域)3b,3cによ
り、それぞれの検出用のフォトダイオード5b,5cに
集光され、±1次光出力信号となる。差動増幅器8で、
検出された±1次光信号の和と0次光信号の差がとられ
、ピット検出信号、つまりディスク4に記録された情報
信号(ピット9の有無)が再生される。Next, an example will be explained in which a bulk lens is used as the light condensing means. In FIG. 7, light emitted from a semiconductor laser 1 passes through an optical path changing element (for example, a half mirror) 2, and is focused onto a disk 4 by a central portion 3a of a lens 3. The zero-order light reflected by the disk 4 passes through the center portion (first condensing region) 3a of the lens 3 again, is bent by the optical path changing element 2, and is focused on the photodiode 5a, becoming a zero-order light output signal. If there is a pit 9 on the disk 4, its diffraction will generate ±1st-order diffracted light, which will be used for detection by both sides (second condensing area) 3b and 3c of the lens 3, respectively. The light is focused on the photodiodes 5b and 5c, and becomes a ±1st-order optical output signal. With the differential amplifier 8,
The difference between the sum of the detected ±1st-order optical signals and the 0th-order optical signal is taken, and a pit detection signal, that is, an information signal recorded on the disk 4 (presence or absence of pits 9) is reproduced.
【0025】ここで、使用されるレンズ(集光手段)3
について説明する。図8(A)及び(B)はレンズの断
面を示す。同図(A)に示す従来のレンズにおいて、Y
−Y´はレンズ中心光軸であり、Wを反射面(ディスク
4の面)とする。さらに、点P,Qをレンズの共役点と
する。中心光軸上の点Qからの反射光は、同じ軸上の点
Pに収束するが、同じ反射面の中心光軸外の点Q´から
の反射光はレンズの中心光軸上の点OとQ´を通る線状
で、点Pとレンズ間の同じ距離の点P´に収束されるこ
とになる。したがって、レンズとして同図(B)に示す
ような、同じ曲率で、中心光軸の異なる3領域のレンズ
部3a(第1の集光領域),3b(第2の集光領域),
3c(第2の集光領域)を組合せたレンズ3を使用する
。そして、図3ですでに説明したように、レンズ部3a
(第1の集光領域)の開口(ラジアル方向)Lxとして
その両側に、レンズ部3b,3c(第2の集光領域)を
それぞれ形成し、さらに、レンズ3とディスク4との距
離が焦点距離fと等しくなるように配設すれば、0次光
と±1次回折光とが容易に分離されて、0次光領域と±
1次回折光領域とが間隔なしで隣接することとなり、0
次光と±1次光の回折光を分離して検出できる。Here, the lens (condensing means) 3 used
I will explain about it. FIGS. 8A and 8B show cross sections of the lens. In the conventional lens shown in the same figure (A), Y
-Y' is the lens center optical axis, and W is the reflecting surface (the surface of the disk 4). Furthermore, points P and Q are assumed to be conjugate points of the lens. Reflected light from point Q on the central optical axis converges on point P on the same axis, but reflected light from point Q' off the central optical axis of the same reflective surface converges on point O on the central optical axis of the lens. and Q', and is converged to a point P' at the same distance between the point P and the lens. Therefore, as a lens, as shown in the same figure (B), the lens parts 3a (first condensing area), 3b (second condensing area),
3c (second condensing region) is used. As already explained in FIG. 3, the lens portion 3a
Lens portions 3b and 3c (second light focusing region) are formed on both sides of the opening (radial direction) Lx of the first light focusing region, and the distance between the lens 3 and the disk 4 is the focal point. If arranged so that the distance is equal to f, the 0th order light and the ±1st order diffracted light can be easily separated, and the 0th order light region and the ±1st order diffracted light can be easily separated.
The first-order diffracted light region is adjacent to the first-order diffracted light region without any interval, and 0
It is possible to separate and detect the diffracted light of the order light and the ±1st order light.
【0026】なお、レンズとして、従来の曲面の屈折を
利用するレンズ3を用いた場合は、図8(B)に示す如
く、中心部3aと両側部3b,3cの間の段差は避けら
れず、この部分での光の散乱の発生や製作上の困難さな
どがある。よって、レンズとしては、上述の光学特性を
同一平面で実現出来る図7に示したグレーティングレン
ズ(grating lens)によって構成するのが
望ましい。Note that when a conventional lens 3 that utilizes refraction of a curved surface is used as a lens, a step between the center portion 3a and both side portions 3b and 3c is unavoidable, as shown in FIG. 8(B). However, there are problems such as light scattering in this part and manufacturing difficulties. Therefore, it is preferable that the lens be constituted by a grating lens shown in FIG. 7, which can realize the above-mentioned optical characteristics on the same plane.
【0027】また、上述の例は、ラジアル方向について
の回折光のみを分離検出するものであるが、これを2次
元に拡張することもできる。ピットの前後方向において
も同様な回折光は発生するので、ピットの前後方向の回
折光に対しても、両側の回折光に対すると同様な集光手
段を設けた例を図9に示す。レンズ3は、ピットの前後
方向(ラジアル方向と直交する方向)に光軸をずらして
形成されたレンズ部3a(第1の集光領域),レンズ部
3b(第2の集光領域)であり、前後方向の回折光にも
対応した集光手段である。レンズ3のレンズ部3b(第
2の集光領域)で集められた回折光は±1次回折光用フ
ォトダイオード5bにより検出され、0次光との差が取
られてピット検出信号が得られる。Further, in the above example, only the diffracted light in the radial direction is separated and detected, but this can also be extended to two dimensions. Since similar diffracted light is generated in the front and rear directions of the pit, FIG. 9 shows an example in which the same condensing means is provided for the diffracted light in the front and rear directions of the pit as for the diffracted light on both sides. The lens 3 includes a lens portion 3a (first condensing region) and a lens portion 3b (second condensing region) formed by shifting the optical axis in the front-back direction of the pit (direction orthogonal to the radial direction). This is a condensing means that can also handle diffracted light in the front and rear directions. The diffracted light collected by the lens portion 3b (second condensing region) of the lens 3 is detected by the ±1st order diffracted light photodiode 5b, and the difference from the 0th order light is taken to obtain a pit detection signal.
【0028】以上詳述したように、図1,図6,図7,
図9のように構成された光ピックアップでは、光情報記
録媒体4(ピット9)からの反射光(または透過光)と
回折光とが第1の集光領域3aと第2の集光領域3b(
,3c,3d)とを有する集光手段(グレーティングレ
ンズ,バルク状のレンズ)3を介して略分離されて、第
1及び第2の光検出手段でそれぞれ検出され、その差分
からピット情報が読取られる。したがって、光検出手段
(センサ)の形状とその配置に付いての制約が少なく、
実際に光ピックアップを製作するときの設計の自由度が
大きいこととなる。As detailed above, FIGS. 1, 6, 7,
In the optical pickup configured as shown in FIG. 9, reflected light (or transmitted light) and diffracted light from the optical information recording medium 4 (pits 9) are transmitted to the first condensing area 3a and the second condensing area 3b. (
, 3c, 3d) are substantially separated through a condensing means (grating lens, bulk lens) 3, and detected by the first and second light detection means, respectively, and pit information can be read from the difference. It will be done. Therefore, there are fewer restrictions on the shape and arrangement of the light detection means (sensor),
This increases the degree of freedom in design when actually manufacturing an optical pickup.
【0029】なお、本発明になる光ピックアップは、情
報記録面を透過する、いわゆる透過型の光ディスクや光
カードにおいても同様な効果を得ることができる。The optical pickup according to the present invention can also produce similar effects in so-called transmission type optical discs and optical cards in which information is transmitted through the information recording surface.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上、詳述したように本発明になる光ピ
ックアップは、ピットにより情報が記録された光情報記
録媒体からのピット情報を読取る光ピックアップであっ
て、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)
と回折光とが略分離されるように形成し配設され、かつ
、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)を
第1の光検出手段に導く第1の集光領域と前記光情報記
録媒体のピットの回折効果によって生じた回折光を第2
の光検出手段に導く第2の集光領域とを有する集光手段
と、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)
を検出する第1の光検出手段と、前記光情報記録媒体の
ピットの回折効果によって生じた回折光を検出する第2
の光検出手段とを備え、前記第1及び第2の光検出手段
の各出力の差分からピット情報を読取るようにしたもの
であるから、光情報記録媒体(ピット)からの反射光(
または透過光)と回折光とが第1の集光領域と第2の集
光領域とを有する集光手段を介して略分離されて、第1
及び第2の光検出手段でそれぞれ検出され、その差分か
らピット情報が読取られることとなり、効率よくSN比
の高い再生信号を得ることができ、かつ、光検出手段の
形状やその配置についての制約が少なく、実際に光ピッ
クアップを製作するときの設計の自由度が大きい。Effects of the Invention As detailed above, the optical pickup according to the present invention is an optical pickup that reads pit information from an optical information recording medium in which information is recorded by pits. Reflected light (or transmitted light)
a first condensing region formed and arranged so that the and diffracted light are substantially separated, and which guides the reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium to the first light detection means; The diffracted light generated by the diffraction effect of the pits of the optical information recording medium is
a second light focusing area that guides the light to the light detection means; and reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium.
a first light detection means for detecting the light, and a second light detection means for detecting the diffracted light generated by the diffraction effect of the pits of the optical information recording medium.
Since the pit information is read from the difference between the respective outputs of the first and second photodetecting means, the reflected light from the optical information recording medium (pit)
or the transmitted light) and the diffracted light are substantially separated via a light focusing means having a first light focusing region and a second light focusing region, and the first
and the second photo-detecting means, and pit information is read from the difference between the two. This makes it possible to efficiently obtain a reproduced signal with a high S/N ratio, and to avoid restrictions on the shape and arrangement of the photo-detecting means. This allows for a greater degree of freedom in design when actually manufacturing an optical pickup.
【図1】本発明になる光ピックアップの一実施例を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical pickup according to the present invention.
【図2】光ピックアップの出力波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an output waveform of an optical pickup.
【図3】光ピックアップの集光手段(原理)を説明する
図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a condensing means (principle) of an optical pickup.
【図4】本発明の光ピックアップと従来例の出力波形と
を比較する図である。FIG. 4 is a diagram comparing output waveforms of an optical pickup according to the present invention and a conventional example.
【図5】光ピックアップのクロストーク特性を説明する
図である。FIG. 5 is a diagram illustrating crosstalk characteristics of an optical pickup.
【図6】本発明になる光ピックアップの変形例を示す図
である。
図7】本発明になる光ピックアップの変形例を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a modification of the optical pickup according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a modification of the optical pickup according to the present invention.
【図8】光ピックアップの集光手段(レンズ)を説明す
る図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a condensing means (lens) of the optical pickup.
【図9】本発明になる光ピックアップの変形例を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the optical pickup according to the present invention.
【図10】従来の光ピックアップによりピット情報を読
取る原理を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the principle of reading pit information with a conventional optical pickup.
【図11】従来の光ピックアップによりピット情報を読
取る原理を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the principle of reading pit information with a conventional optical pickup.
1 半導体レーザ、2 グレーティングビームスプ
リッタ、ハーフミラー3 (グレーティング)レンズ
(集光手段)、3a 0次光用集光グレーティングカ
ップラ、0次光用レンズ(第1の集光領域)、3b,3
c,3d ±1次光用集光グレーティングカップラ、
±1次光用レンズ(第2の集光領域)、4 光ディス
ク(光情報記録媒体)、5a 0次光用フォトダイオ
ード(第1の光検出手段)、5b,5c,5d ±1
次光用フォトダイオード(第2の光検出手段)、6
光導波路、7 (半導体)基板、8 演算器、9
ピット。1 Semiconductor laser, 2 Grating beam splitter, half mirror 3 (Grating) lens (focusing means), 3a 0th-order light focusing grating coupler, 0th-order light lens (first focusing area), 3b, 3
c, 3d ±1st order light condensing grating coupler,
± Lens for first-order light (second condensing area), 4 Optical disk (optical information recording medium), 5a Photodiode for zero-order light (first light detection means), 5b, 5c, 5d ±1
Photodiode for secondary light (second light detection means), 6
Optical waveguide, 7 (semiconductor) substrate, 8 Arithmetic unit, 9
pit.
Claims (1)
媒体からのピット情報を読取る光ピックアップであって
、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)と
回折光とが略分離されるように形成し配設され、かつ、
前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)を第
1の光検出手段に導く第1の集光領域と前記光情報記録
媒体のピットの回折効果によって生じた回折光を第2の
光検出手段に導く第2の集光領域とを有する集光手段と
、前記光情報記録媒体からの反射光(または透過光)を
検出する第1の光検出手段と、前記光情報記録媒体のピ
ットの回折効果によって生じた回折光を検出する第2の
光検出手段とを備え、前記第1及び第2の光検出手段の
各出力の差分からピット情報を読取るようにしたことを
特徴とする光ピックアップ。1. An optical pickup for reading pit information from an optical information recording medium in which information is recorded by pits, wherein reflected light (or transmitted light) and diffracted light from the optical information recording medium are substantially separated. formed and arranged so as to
Diffraction light generated by the diffraction effect of the pits of the optical information recording medium and a first condensing area that guides the reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium to the first light detection means is converted into second light. a light collecting means having a second light collecting region that guides the light to the detecting means; a first light detecting means for detecting reflected light (or transmitted light) from the optical information recording medium; and a pit of the optical information recording medium. a second light detection means for detecting diffracted light produced by the diffraction effect of the light, and pit information is read from the difference between the respective outputs of the first and second light detection means. pick up.
Priority Applications (1)
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JP03125398A JP3099906B2 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Optical pickup |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP11294190 | 1990-04-27 | ||
JP2-112941 | 1990-04-27 | ||
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Publications (2)
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JPH04228124A true JPH04228124A (en) | 1992-08-18 |
JP3099906B2 JP3099906B2 (en) | 2000-10-16 |
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JP (1) | JP3099906B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-04-26 JP JP03125398A patent/JP3099906B2/en not_active Expired - Lifetime
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