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JPS61269232A - Optical information processing device - Google Patents

Optical information processing device

Info

Publication number
JPS61269232A
JPS61269232A JP11027085A JP11027085A JPS61269232A JP S61269232 A JPS61269232 A JP S61269232A JP 11027085 A JP11027085 A JP 11027085A JP 11027085 A JP11027085 A JP 11027085A JP S61269232 A JPS61269232 A JP S61269232A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
light
optical
light receiving
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11027085A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Hanada
花田 啓二
Shiro Ogata
司郎 緒方
Maki Yamashita
山下 牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP11027085A priority Critical patent/JPS61269232A/en
Priority to US06/866,587 priority patent/US5159586A/en
Priority to AT86107143T priority patent/ATE72354T1/en
Priority to EP86107143A priority patent/EP0202689B1/en
Priority to DE8686107143T priority patent/DE3683684D1/en
Publication of JPS61269232A publication Critical patent/JPS61269232A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To omit a conventional isolator optical system and to make an optical waveguide on a substrate unnecessary by emitting a laser beam in a diagonal upper direction from a substrate, also receiving a reflected light from the diagonal upper direction, projecting the rays of light from a light source to one face of the substrate, making it transmit through the substrate in a thickness direction and emitting it from the other face of the substrate. CONSTITUTION:A grating lens 13 emits the rays of light emitted from the semiconductor laser 12 of a lower part, also spread out and transmitted through a substrate 11 and reaches the lens 13, in the diagonal upper direction from the upper face of the substrate 11, and also condenses it two-dimensionally. A point where an emitted laser beam is condensed to form a spot (about 1mum diameter) is denoted by P. In case of reading the information recorded in an optical disk, this optical pickup head 9 is placed so that the laser spot P is positioned on the information recording surface of the optical disk.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 半導体レーザ等の光源からの拡散する光を透明Φ基板の
一方の面に対してほぼ垂直方向に投射し、基板上に形成
されたオフ・アクシス・レンズ手段によりこの投射光を
基板の他方の面から空中に斜めに出射させかつ集光させ
る。集光した光のうち光ディスク等で反射して戻ってく
る光が基板上に形成された受光手段により受光される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Summary of the Invention Off-axis lens means is formed on a transparent Φ substrate by projecting diffused light from a light source such as a semiconductor laser in a direction substantially perpendicular to one surface of the substrate. As a result, this projected light is emitted obliquely into the air from the other surface of the substrate and is condensed. Of the collected light, the light reflected by an optical disk or the like and returned is received by a light receiving means formed on the substrate.

発明の背景 (1)発明の技術分野 この発明は、半導体レーザなどからのレーザ光を集束し
、光ディスクの情報記録部に照射し、その反射光の強度
変化にもとづいて光ディスクの情報を読取る光ピツクア
ップ装置で代表される光情報処理装置に関する。
Background of the Invention (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup that focuses laser light from a semiconductor laser or the like, irradiates it onto the information recording section of an optical disk, and reads information on the optical disk based on changes in the intensity of the reflected light. The present invention relates to an optical information processing device typified by the device.

(2)従来技術の説明 近年、高記録密度の光ディスク・メモリが実用化される
にともない、高性能かつ小型軽量の光ピツクアップ装置
の開発が期待されている。
(2) Description of the Prior Art In recent years, as high-density optical discs and memories have been put into practical use, there are expectations for the development of high-performance, compact and lightweight optical pickup devices.

従来の光ピツクアップ装置の主要部は光学系と駆動系と
から構成される装置 光学系は基本的には、レーザ光を集束レンズで光ディス
クの情報記録部上に集光し、光ディスクからの反射光を
フォトダイオードで電気信号に変換する機能をもってお
り、光デイスク上の記録情報による反射光の光量変化が
電気信号として取出される。
The main parts of a conventional optical pickup device consist of an optical system and a drive system.The optical system basically focuses a laser beam onto the information recording area of an optical disk using a focusing lens, and collects the reflected light from the optical disk. It has the function of converting light into an electrical signal using a photodiode, and changes in the amount of reflected light due to information recorded on the optical disk are extracted as electrical signals.

光学系は、それらの作用によって、光ディスクに照射さ
れる光と光ディスクからの反射光とを分離するアイソレ
ータ光学系、光ディスクに照射される光を1μm径程度
のスポットに集束させるビーム集光光学系、およびフォ
ーカシング・エラーやトラッキング・エラーを検出する
ためのエラー検出光学系に分けられる。これらの光学系
は、光源としての半導体レーザ、各種レンズ類、プリズ
ム類9回折格子、ミラー、174波長板、フォト・ダイ
オードなどの素子を適宜組合せることにより構成される
The optical system includes an isolator optical system that separates light irradiated onto the optical disc and light reflected from the optical disc, a beam focusing optical system that focuses the light irradiated onto the optical disc into a spot with a diameter of about 1 μm, and and an error detection optical system for detecting focusing errors and tracking errors. These optical systems are constructed by appropriately combining elements such as a semiconductor laser as a light source, various lenses, prisms, nine diffraction gratings, mirrors, 174-wave plates, and photodiodes.

駆動系には、フォーカシング駆動系、トラッキング駆動
系およびラジアル送り駆動系がある。
The drive system includes a focusing drive system, a tracking drive system, and a radial feed drive system.

フォーカシング駆動系は、集束レンズで集光された光ビ
ームが光デイスク面に正しいスポットを形成するように
、集束レンズと光デイスク面との距離を適切に保つため
の機構である。集束レンズをその先軸方向に動かして調
整するものが最も一般的である。
The focusing drive system is a mechanism for maintaining an appropriate distance between the focusing lens and the optical disk surface so that the light beam focused by the focusing lens forms a correct spot on the optical disk surface. The most common type is one in which the adjustment is made by moving the focusing lens in the direction of its tip axis.

トラッキング駆動系は、レーザ・スポットが光ディスク
のトラックから脱線しないように追従させるための機構
である。この機構としては、集束レンズを光軸と垂直方
向に動かして調整するもの、光ピツクアップ・ヘッド全
体を光ディスクの半径方向に動かして調整するもの、可
動ミラー(ビボッティング・ミラー)により集束レンズ
への入射光の角度を調整するものなどが一般的に用いら
れている。
The tracking drive system is a mechanism for tracking the laser spot so that it does not deviate from the track of the optical disk. This mechanism includes one that adjusts the focusing lens by moving it in a direction perpendicular to the optical axis, one that moves the entire optical pickup head in the radial direction of the optical disk, and one that adjusts the focusing lens by moving it in the radial direction of the optical disk. Those that adjust the angle of light are commonly used.

ラジアル送り駆動系は、光ピツクアップ・ヘッドを光デ
ィスクの半径方向に送る機構であり、これには一般にリ
ニア・モータが使用される。
The radial feed drive system is a mechanism for feeding the optical pickup head in the radial direction of the optical disk, and generally uses a linear motor for this purpose.

このような従来の光ピツクアップ装置は1次のような欠
点をもっている。
Such conventional optical pickup devices have the following drawbacks.

光学系が複雑で光軸合わせかめんどうであるとともに、
振動により光軸がずれやすい。
The optical system is complicated and alignment of the optical axis is troublesome, and
The optical axis tends to shift due to vibration.

部品点数が多く2組立てに時間がかかり生産性が悪い。There are many parts, and it takes time to assemble two parts, which is bad for productivity.

光学部品が高価であるために全体としても高価になる。Since the optical components are expensive, the overall cost is also high.

光学部品が大きいために光ピツクアップ装置も大型とな
り2光学部品を保持する機構も必要であるから全体とし
て重くなる。
Since the optical components are large, the optical pickup device is also large, and a mechanism for holding the two optical components is also required, which increases the overall weight.

発明の概要 (1)発明の目的 この発明は、小型かつ軽量でしかも簡単な構成の光情報
処理装置を提供することを目的とする。
Summary of the Invention (1) Purpose of the Invention An object of the present invention is to provide an optical information processing device that is small, lightweight, and has a simple configuration.

(2)発明の構成および効果 この発明による光情報処理装置は、使用される光に対し
て透明な基板、拡散する光を基板の一方の面に対してほ
ぼ垂直に投射する光源、投射された光を基板の他方の面
から斜め上方に出射させかつ集光する基板に設けられた
レンズ手段、斜め上方から反射してくる光を受光するた
めの基板に設けられた受光手段、基板の位置を」1下方
向に調整するフォーカシング駆動機構、ならびに基板の
位置を横方向に調整するトラッキング駆動機構を備えて
いることを特徴とする。
(2) Structure and effect of the invention The optical information processing device according to the invention includes a substrate that is transparent to the light used, a light source that projects diffused light almost perpendicularly to one surface of the substrate, and a A lens means provided on the substrate for emitting light diagonally upward from the other surface of the substrate and condensing the light, a light receiving means provided on the substrate for receiving light reflected from diagonally above, and a position of the substrate. 1. It is characterized by comprising a focusing drive mechanism that adjusts the position of the substrate in the downward direction and a tracking drive mechanism that adjusts the position of the substrate in the lateral direction.

この発明においては、光学部品としてのレンズ、プリズ
ム、回折格子、ミラー、1/4波長板等が用いられてい
ないので、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
In this invention, since lenses, prisms, diffraction gratings, mirrors, quarter-wave plates, and the like are not used as optical components, the device can be made smaller and lighter.

とくに、基板からレーザ光を斜め上方に出射させかつ斜
め上方からの反射光を受光するようにしているから、従
来の光ピツクアップ装置の光学系に必要であったアイソ
レータ光学系を省略することができる。さらにこの発明
においては、光源からの光を基板の一面に投射し、基板
を厚さ方向に透過させて基板の他面から出射させている
ので、基板上に光導波路を作成する必要がなく、構成が
きわめて簡素となり、その作製も容易となる。
In particular, since the laser beam is emitted diagonally upward from the substrate and the reflected light from diagonally upward is received, the isolator optical system required in the optical system of conventional optical pickup devices can be omitted. . Furthermore, in this invention, the light from the light source is projected onto one surface of the substrate, transmitted through the substrate in the thickness direction, and emitted from the other surface of the substrate, so there is no need to create an optical waveguide on the substrate. The structure is extremely simple and its manufacture is also easy.

実施例の説明 (1)光ピツクアップ・ヘッドの構成の概要第1図は光
ピツクアップ・ヘッド9の構成を示している。基台10
」二に適当な支持部材19を介して基板11が設けられ
かつ固定されている。基板11は使用される光、すなわ
ち半導体レーザ12の出力光に対して透明な材料、たと
えばガラスで形成される。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS (1) Outline of structure of optical pickup head FIG. 1 shows the structure of an optical pickup head 9. As shown in FIG. Base 10
Second, the substrate 11 is provided and fixed via a suitable support member 19. The substrate 11 is made of a material, such as glass, that is transparent to the light used, that is, the output light of the semiconductor laser 12.

基板11上の一部にはオフ・アクシス(off’−ax
is)グレーティング・レンズ13が形成されている。
A part of the substrate 11 is off-axis (off'-ax).
is) a grating lens 13 is formed.

このグレーティング・レンズ13の下方には光源として
の半導体レーザ12が配置され、適当な手段(図示路)
により基台10上に固定されている。グレーティング・
レンズ13は下方の半導体レーザI2から出射しかつ広
がりながら基板11を透過してレンズ13に達した光を
基板11の上面から斜め上方に出射させるとともに、2
次元的に集光(フォーカシング)するものである。出射
したレーザ光が集光してスポット(1μm径程度)を形
成する点がPで示されている。光ディスクに記録された
情報を読取る場合には、レーザ・スポットPが光ディス
クの情報記録面上に位置するように、この光ピツクアッ
プ・ヘッド9が配置される。
A semiconductor laser 12 as a light source is arranged below this grating lens 13, and a suitable means (as shown in the diagram)
It is fixed on the base 10 by. Grating・
The lens 13 allows the light that is emitted from the semiconductor laser I2 located below, spreads, passes through the substrate 11, and reaches the lens 13 to be emitted obliquely upward from the upper surface of the substrate 11, and
It focuses light dimensionally. P indicates a point where the emitted laser beam is condensed to form a spot (about 1 μm in diameter). When reading information recorded on an optical disc, the optical pickup head 9 is arranged so that the laser spot P is located on the information recording surface of the optical disc.

基板11上のグレーティング・レンズ13から適当な距
離はなれた箇所に受光部20が形成されている。受光部
20は、光ディスクの情報記録面からの反射光を受光す
るためのものであり、上述のレーザ・スポットPの位置
から斜め下方に反射してくる光を受光できる位置に配置
されている。
A light receiving section 20 is formed on the substrate 11 at a location separated from the grating lens 13 by an appropriate distance. The light receiving section 20 is for receiving reflected light from the information recording surface of the optical disc, and is arranged at a position where it can receive the light reflected diagonally downward from the position of the laser spot P described above.

受光部20は、4つの独立した受光素子21〜24から
なる。受光素子21.22は中央に隣接して配置され、
これらの受光素子21.22の前後に他の受光素子23
.24が設けられている。これらの受光素子21〜24
は、たとえばアモルファスStを基板11に蒸着するこ
とにより形成されている。受光素子21〜24の出力信
号は、基板11上に形成された配線パターンにより電極
41〜44にそれぞれ導かれ、さらにワイヤボンディン
グにより基台10上の電極(図示路)にそれぞれ導かれ
る。第1図においては受光素子21〜24の共;a電極
の図示が省略されている。
The light receiving section 20 consists of four independent light receiving elements 21 to 24. The light receiving elements 21 and 22 are arranged adjacent to the center,
There are other light receiving elements 23 before and after these light receiving elements 21 and 22.
.. 24 are provided. These light receiving elements 21 to 24
is formed by depositing amorphous St on the substrate 11, for example. Output signals from the light receiving elements 21 to 24 are guided to electrodes 41 to 44, respectively, by a wiring pattern formed on the substrate 11, and further guided to electrodes (paths shown) on the base 10 by wire bonding. In FIG. 1, the a electrodes of the light receiving elements 21 to 24 are not shown.

光ディスクに記録された情報は2反射光の強度変化とし
て現われるから、これらすべての受光素子21〜24の
出力信号の和信号または受光素子21と22の和信号が
記録情報の読取り信号となる。
Since the information recorded on the optical disc appears as a change in the intensity of two reflected lights, the sum signal of the output signals of all these light receiving elements 21 to 24 or the sum signal of the light receiving elements 21 and 22 becomes the read signal of the recorded information.

受光素子としてはアモルファスSiの他に、 CdTe
やCdSなどを用いることができる。
In addition to amorphous Si, CdTe can be used as a light receiving element.
or CdS can be used.

第2図は、半導体レーザ[2の取付けのやり方の他の例
を示している。基板11として第1図に示すものよりも
厚いものが用いられている。基板11表面に形成された
グレーティング・レンズ13の真下の位置において基板
11の下面には凹部18が形成され、この四部18内に
半導体レーザ■2が収められかつ基板Ifに接着される
ことにより固定されている。このように半導体レーザ1
2を基板11の下面に設けることにより、光ピツクアッ
プ・ヘッド9の構成が一層簡素になる。
FIG. 2 shows another example of how to attach the semiconductor laser [2. A substrate 11 that is thicker than that shown in FIG. 1 is used. A concave portion 18 is formed on the lower surface of the substrate 11 at a position directly below the grating lens 13 formed on the surface of the substrate 11, and the semiconductor laser 2 is housed in the four portions 18 and fixed by being bonded to the substrate If. has been done. In this way, the semiconductor laser 1
By providing the optical pickup head 2 on the lower surface of the substrate 11, the structure of the optical pickup head 9 can be further simplified.

半導体レーザ12の位置決めは次のようにして行なえば
よい。x、y、zおよびθ方向に微調整可能なステージ
に半導体レーザ12を支持させかつ凹部18に収めてお
き、半導体レーザ12から出射しグレーティング・レン
ズ13により集光された光が調整用光ディスクの面で反
射するように、W繁用光ディスクに対してこの光ピツク
アップ・ヘッド9を配置しておく。調整用光ディスクか
らの反射光を受光部20で受光する。一方、調整用光デ
ィスク上の光スポットのフォーカシングおよびトラッキ
ングが最適になったときに受光部から出力されるであろ
う電圧に相当する基準電圧を発生する回路を設けておく
。受光部20の出力電圧とこの基準電圧とを比較し、そ
の差が極小になるように上記ステージを動かし半導体レ
ーザ12の位置を微調整する。半導体レーザ12の位置
が最適になったところで、たとえば瞬間接着剤を用いて
半導体レーザ12を基板[[に固定する。
The positioning of the semiconductor laser 12 may be performed as follows. The semiconductor laser 12 is supported on a stage that can be finely adjusted in the x, y, z, and θ directions and is housed in the recess 18, so that the light emitted from the semiconductor laser 12 and collected by the grating lens 13 is reflected on the adjustment optical disk. This optical pickup head 9 is arranged with respect to the W optical disc so that the optical disc is reflected by the surface. The light receiving section 20 receives the reflected light from the adjustment optical disk. On the other hand, a circuit is provided that generates a reference voltage corresponding to the voltage that will be output from the light receiving section when the focusing and tracking of the optical spot on the adjustment optical disk become optimal. The output voltage of the light receiving section 20 and this reference voltage are compared, and the stage is moved to finely adjust the position of the semiconductor laser 12 so that the difference between them becomes minimum. When the position of the semiconductor laser 12 is optimized, the semiconductor laser 12 is fixed to the substrate using, for example, instant adhesive.

第3図は受光部20の他の側を示している。受光部20
を構成する4つの受光素子21〜24は、基板11とは
別体のチップ25に形成されている。これらの受光素子
21〜24はたとえば、S1チツプ25に4つの独立し
たPN接合(フォトダイオード)をつくることにより形
成される。受光部チップ25は基板11上に接着されて
いる。このチップ25の位置決めも上述のやり方と同じ
ようにして行なわれる。半導体レーザ12の位置を固定
しておき、チップ25の位置を調整しながら受光部20
の出力電圧が最大になった位置でチップ25を固定する
FIG. 3 shows the other side of the light receiving section 20. Light receiving section 20
The four light-receiving elements 21 to 24 constituting the structure are formed on a chip 25 that is separate from the substrate 11. These light receiving elements 21 to 24 are formed, for example, by creating four independent PN junctions (photodiodes) on the S1 chip 25. The light receiving chip 25 is bonded onto the substrate 11. This positioning of the chip 25 is also performed in the same manner as described above. The position of the semiconductor laser 12 is fixed, and the light receiving part 20 is adjusted while adjusting the position of the chip 25.
The chip 25 is fixed at the position where the output voltage is maximum.

(2)オフ・アクシス集光レンズ 第4図および第5図はグレーティング・レンズ13の構
成を示すものである。このグレーティング・レンズ13
は、電子ビーム・リソグラフィにより作製することがで
きる。すなわち、ガラス基板11上に導電性膜1Bを形
成しその上に電子ビーム・レジストを一様に塗布する。
(2) Off-axis condensing lens FIGS. 4 and 5 show the structure of the grating lens 13. This grating lens 13
can be fabricated by electron beam lithography. That is, a conductive film 1B is formed on a glass substrate 11, and an electron beam resist is uniformly applied thereon.

そして、コンピュータにより制御された電子ビーム描画
装置により所定の干渉縞パターンをレジスト上に描画す
る。この後レジストを現像すればレジストの一部17が
残り。
Then, a predetermined interference fringe pattern is drawn on the resist using an electron beam drawing device controlled by a computer. After this, when the resist is developed, a portion 17 of the resist remains.

1;把子渉縞パターンの凹凸(コルゲーション)をもつ
グレーティング・レンズ構造ができる。
1; A grating lens structure with corrugations in a grating pattern is created.

」−記の干渉縞パターンは、半導体レーザ12から出射
される拡散する光と、レンズ13から斜めに出射されか
つ収束する光との干渉縞パターンとしてコンピュータに
よって計算される。
The interference fringe pattern shown in "-" is calculated by a computer as an interference fringe pattern of the diffused light emitted from the semiconductor laser 12 and the obliquely emitted and converged light from the lens 13.

レジスト17によるコルゲーションに代えて5n02や
I n O2のコルゲーションを基板11上に形成して
これをグレーティング・レンズとしてもよい。
Instead of the corrugations formed by the resist 17, corrugations made of 5n02 or I n O2 may be formed on the substrate 11, and this may be used as a grating lens.

この場合には、これらの材料上に上述のレジスト・パタ
ーンをマスクとして形成し、ドライエツチング技術等に
より上記材料のマスクされていない部分をエツチングし
、最後にレジスト・パターンを除去すればよい。
In this case, the resist pattern described above may be formed as a mask on these materials, the unmasked portions of the material may be etched using dry etching techniques, and finally the resist pattern may be removed.

オフ・アクシス集光レンズとしては上述のグレーティン
グ・レンズに限らない。たとえば基板11上にオプティ
カル・レンズとしての半球面状の凸部または凹部を形成
してもよい。光を斜め上方に出射させるオフ・アクシス
のオプティカル・レンズであるから、その凸面または凹
面の曲率を場所に応じて変化させる必要がある。
The off-axis condensing lens is not limited to the above-mentioned grating lens. For example, a hemispherical convex portion or concave portion may be formed on the substrate 11 as an optical lens. Since it is an off-axis optical lens that emits light obliquely upward, it is necessary to change the curvature of its convex or concave surface depending on the location.

このようなオフ・アクシス集光レンズを基板11の上面
ではなく下面に形成してももちろんよい。
Of course, such an off-axis condensing lens may be formed on the bottom surface of the substrate 11 instead of the top surface.

(3)フォーカシング・エラーの検出 光ディスクの情報記録面にはそのトラックにそってディ
ジタル情報を長さや位置によって表わすビット(くぼみ
)が形成されている。第6図は。
(3) Detection of focusing errors Bits (indentations) representing digital information by length and position are formed along the track on the information recording surface of an optical disk. Figure 6 is.

光ディスク81と光ピツクアップ・ヘッド9との位置関
係を光ディスク81をその周方向にそって切断して示す
ものである。グレーティング・レンズ13から出射した
レーザ光は光ディスク81の情報記録面(第6図ではビ
ット82を含む部分)で反射して受光部20で受光され
る。第7図は、光ディスク81からの反射光が受光部2
0を照射するその範囲を示している。
The positional relationship between the optical disk 81 and the optical pickup head 9 is shown by cutting the optical disk 81 along its circumferential direction. The laser beam emitted from the grating lens 13 is reflected by the information recording surface of the optical disk 81 (the portion including the bit 82 in FIG. 6) and is received by the light receiving section 20. FIG. 7 shows that the reflected light from the optical disc 81 is transmitted to the light receiving section 2.
The range of irradiation with 0 is shown.

第6図において、実線で示された光ディスク81および
ビット82は、光ディスク81と先ピックアップ・ヘッ
ド9との間の距離が最適であり、出射光の光デイスク8
1上へのフォーカシングが正しく行なわれている様子を
示すものである。このときの受光部20における反射光
の照射領域がQで示されている。この照射領域Qは中央
の受光素子21.22上に位置しており、他の受光素子
23.24には反射光は受光されない。
In FIG. 6, the optical disk 81 and the bit 82 shown by solid lines have the optimum distance between the optical disk 81 and the first pickup head 9, and the optical disk 81 and the bit 82 of the output light are optimal.
This shows that focusing on 1 is performed correctly. The irradiation area of the reflected light on the light receiving section 20 at this time is indicated by Q. This irradiation area Q is located on the central light receiving element 21.22, and no reflected light is received by the other light receiving elements 23.24.

光ディスク81とピックアップ・ヘッド9との間の距離
が相対的に大きくまたは小さくなって適切なフォーカシ
ングが行なわれない場合の光ディスク81の位置が第6
図に鎖線で示されている。光ディスク81とピックアッ
プ・ヘッド9との間の距離が相対的に小さくなった場合
(−△dの変位)には1反射光の照射領域(Qlで表わ
されている)は受光素子23側に寄る。受光素子23は
差動増幅器7にの負側に、受光素子24は正側にそれぞ
れ接続されているから、この場合には差動増幅器71の
出力は負の値を示し、この値は変位量−Δdの大きさを
表わしている。
The position of the optical disc 81 when proper focusing cannot be performed because the distance between the optical disc 81 and the pickup head 9 becomes relatively large or small is the sixth position.
Indicated by dashed lines in the figure. When the distance between the optical disk 81 and the pickup head 9 becomes relatively small (a displacement of -Δd), the irradiation area of one reflected light (represented by Ql) shifts to the light receiving element 23 side. Stop by. Since the light receiving element 23 is connected to the negative side of the differential amplifier 7, and the light receiving element 24 is connected to the positive side, in this case, the output of the differential amplifier 71 shows a negative value, and this value is the displacement amount. - represents the magnitude of Δd.

光ディスク81とピックアップ・ヘッド9との間の距離
が相対的に大きくなった場合(+△dの変位)には2反
射光の照射領域(Q2で表わされている)は受光索子2
4側に寄る。差動増幅器71の出力は正の値を示し、か
っこの値は変位量+Δdを表わす。
When the distance between the optical disk 81 and the pickup head 9 becomes relatively large (displacement of +△d), the irradiation area (represented by Q2) of the 2-reflected light is
Move to the 4th side. The output of the differential amplifier 71 shows a positive value, and the value in parentheses represents the amount of displacement +Δd.

このようにして、ピックアップ舎ヘッド9からの出射光
ビームのフォーカシングが適切であるかどうか、フォー
カシング・エラーが生じている場合にはエラーの方向と
大きさが差動増幅571の出力から検知される。フォー
カシング・エラーが無い場合には差動増幅器71の出力
は零である。
In this way, whether the focusing of the light beam emitted from the pickup head 9 is appropriate or not, and if a focusing error occurs, the direction and magnitude of the error are detected from the output of the differential amplifier 571. . If there is no focusing error, the output of the differential amplifier 71 is zero.

(4)トラッキング・エラーの検出 第8図は、光ディスク81に形成されたビット82と受
光部20の受光素子21.22とを同一平面上に配置し
て示したものであり、いわば光ディスク81をその面方
向に透視して受光素子21.22をみた図である。差動
増幅器72は受光素子21.22との・電気的接続関係
を明らかにする目的で図示されている。
(4) Detection of tracking error FIG. 8 shows the bit 82 formed on the optical disc 81 and the light receiving elements 21 and 22 of the light receiving unit 20 arranged on the same plane. It is a diagram of the light receiving elements 21 and 22 seen through in the plane direction. The differential amplifier 72 is illustrated for the purpose of clarifying the electrical connection relationship with the light receiving elements 21 and 22.

第8図(A)は、レーザ・ビーム・スポットPがトラッ
ク(ビット82)の巾方向の中心上に正確に位置してい
る様子を示している。第8図(B) (C)はスポット
Pがトラック(ビット82)の左右にそれぞれ若干ずれ
、トラッキング・エラーが生じている様子を示している
。いずれの場合にも、適切にフォーカシングされている
ものとする。
FIG. 8(A) shows that the laser beam spot P is located exactly on the center of the track (bit 82) in the width direction. 8B and 8C show that the spot P is slightly shifted to the left and right of the track (bit 82), causing a tracking error. In either case, it is assumed that proper focusing is achieved.

レーザ・スポットPが光ディスク81の情報記録面に当
たり、その反射光の強度がビット82の存在によって変
調される。これには、ビット82の11よりもスポット
・サイズの方がやや大きいのでビット82の底面で反射
する光とビット82以外の部分で反射する光とが存在し
、ビット82の深さがλ/4(λはレーザ光の波長)程
度に設定されていることにより、上記の2種類の反射光
の間にπの位相差が生じて互いに打消し合い、光強度が
小さくなるという説明や、ビット82の縁部で光の散乱
が生じこれにより受光される反射光強度が小さくなると
いう説明などがある。いずれにしても、ビット82の存
在によって受光部30に受光される光強度は小さくなる
The laser spot P hits the information recording surface of the optical disk 81, and the intensity of the reflected light is modulated by the presence of the bit 82. Since the spot size of bit 82 is slightly larger than that of bit 11, there is light reflected at the bottom of bit 82 and light reflected at parts other than bit 82, and the depth of bit 82 is λ/ 4 (λ is the wavelength of the laser beam), a phase difference of π occurs between the two types of reflected light, which cancel each other out and reduce the light intensity. There is an explanation that light scattering occurs at the edges of 82, which reduces the intensity of the reflected light received. In any case, the presence of the bit 82 reduces the intensity of light received by the light receiving section 30.

受光素子21と22は光軸を境として左右に分割されて
いる。レーザ・スポットPの中心とビット82の中方向
の中心とが一致している場合には、受光素子21と22
に受光される光量は等しく、差動増幅器72の出力は零
である。
The light receiving elements 21 and 22 are divided into left and right parts with the optical axis as a boundary. When the center of the laser spot P and the center of the bit 82 in the middle direction match, the light receiving elements 21 and 22
The amount of light received by both is equal, and the output of the differential amplifier 72 is zero.

第8図(B)に示すように、レーザ・スポットPがビッ
ト82の左側にずれた場合には、受光索子21に受光さ
れる光量の方が多くなり、差動増幅器72からは正の出
力が発生する。逆に、第8図(C)に示すように、レー
ザ・スポットPがビット82の右側にずれると差動増幅
器72には負の出力が生じる。
As shown in FIG. 8(B), when the laser spot P shifts to the left side of the bit 82, the amount of light received by the light receiving cable 21 increases, and the positive Output occurs. Conversely, as shown in FIG. 8(C), when the laser spot P shifts to the right side of the bit 82, a negative output is generated in the differential amplifier 72.

このようにして、差動増幅器72の出力によりビーム・
スポットPが光ディスク81のトラックに正確に沿って
いるか、トラッキング・エラーが生じているか、それは
左、右のどちらにずれたエラーかが検出される。
In this way, the output of the differential amplifier 72 allows the beam to be
It is detected whether the spot P is exactly along the track of the optical disc 81, whether a tracking error has occurred, and whether the error is shifted to the left or right.

(5)フォーカシングおよびトラッキング駆動機構 第9図から第11図はフォーカシング駆動機構およびト
ラッキング駆動機構を示している。
(5) Focusing and tracking drive mechanism FIGS. 9 to 11 show a focusing drive mechanism and a tracking drive mechanism.

支持板■00の一端部に支持部材101が立設されてい
る。この支持部材101の両側下端部は切欠かれている
(符号102)。支持板100の他端部上力には可動部
材103が位置している。」1下方向に弾性的に屈曲し
うる4つの板ばね 121.122の一端は支持部材l
otの上端両側および下部切欠き 102に固定されて
おり、他端は可動部材103の上端および下端の両側に
それぞれ固定されている。したがって、可動部材103
はこれらの板ばね 121.122を介して上下方向に
運動しうる状態で支持部材101に支持されている。
A support member 101 is erected at one end of the support plate ■00. Both lower end portions of this support member 101 are notched (numeral 102). A movable member 103 is located above the other end of the support plate 100 . "1 Four leaf springs that can be elastically bent downward 121. One end of 122 is a support member l
It is fixed to both sides of the upper end of the movable member 103 and to the lower notch 102, and the other end is fixed to both sides of the upper end and the lower end of the movable member 103, respectively. Therefore, movable member 103
is supported by the support member 101 via these leaf springs 121 and 122 so as to be able to move vertically.

光ピツクアップ・ヘッド9を載置したステージ110は
、上部の方形枠112.方形枠112の両端からド方に
のびた両脚114,115および方形枠112の中央部
から下方にのびた中央脚113から構成されている。方
形枠112上に光ピツクアップ・ヘッド9が載置固定さ
れている。横方向に弾性的に屈曲しうる4つの板ばね 
131の一端は可動部材103の両側上、下部に固定さ
れ、他端はステージ110の中央脚+13の両側上、下
部に固定されている。ステージ 110は、これらの板
ばね131を介して横方向(第8図の左右方向と一致す
る)に、運動しうる状態で支持されている。したがって
、ステージ110は、上下方向(フォーカシング)およ
び横方向(トラッキング)に移動自在である。
The stage 110 on which the optical pickup head 9 is mounted is mounted on a rectangular frame 112 . It consists of both legs 114, 115 extending in the opposite direction from both ends of the square frame 112, and a central leg 113 extending downward from the center of the square frame 112. An optical pickup head 9 is mounted and fixed on a rectangular frame 112. Four leaf springs that can be elastically bent laterally
One end of the movable member 131 is fixed to the top and bottom of both sides of the movable member 103, and the other end is fixed to the bottom and top of both sides of the central leg +13 of the stage 110. The stage 110 is supported so as to be movable laterally (corresponding to the left-right direction in FIG. 8) via these leaf springs 131. Therefore, the stage 110 is movable in the vertical direction (focusing) and the horizontal direction (tracking).

支持板100.支持部材101.可動部材103および
ステージ11Gは非磁性材料、たとえばプラスチックに
より構成されている。
Support plate 100. Support member 101. The movable member 103 and the stage 11G are made of non-magnetic material, such as plastic.

支持部材1吋および可動部材103の内面にはヨーク 
104.105が固定されている。ヨーク 104は。
A yoke is provided on the inner surface of the support member 1 inch and the movable member 103.
104.105 are fixed. York 104 is.

支持部+4’ 101に固定された垂直部分104aと
、これと間隔をおいて位置するもう1つの垂直部分10
4bと、これらの画部分104a、104bをそれらの
下端で結合させる水平部分とから構成されている。ヨー
ク 105もヨーク 104と全く同じ形状であり、一
定の間隔をおいて離れた2つの垂直部分105a、10
5bを備えている。
A vertical part 104a fixed to the support part +4' 101 and another vertical part 10 located at a distance therefrom.
4b, and a horizontal portion joining these image portions 104a, 104b at their lower ends. The yoke 105 has exactly the same shape as the yoke 104, and has two vertical portions 105a and 105 spaced apart from each other by a certain distance.
5b.

これらのヨーク 104.105の垂直部分104a、
 105aの内面には、この内面側をたとえばS極とす
る永久磁石10Bがそれぞれ固定されている。そして。
The vertical part 104a of these yokes 104.105,
Permanent magnets 10B are fixed to the inner surfaces of the magnets 105a, respectively, with the inner surfaces serving as, for example, S poles. and.

ヨーク 104,105の他方の垂直部分104b、 
l05bと永久磁石106との間に、ステージ110の
脚114.115がそれらに接しない状態でそれぞれ入
り込んでいる。
the other vertical portion 104b of the yokes 104, 105;
Legs 114 and 115 of stage 110 are inserted between l05b and permanent magnet 106 without touching them.

ステージ110の両脚114.115のまわりにはフォ
ーカシング駆動用コイル123が水平方向に巻回されて
いる。またこれらの脚114.115の一部には。
A focusing drive coil 123 is wound horizontally around both legs 114 and 115 of the stage 110. Also on some of these legs 114.115.

永久磁石lOBと対向する部分において上下方向に向う
部分を有するトラッキング駆動用コイル133が巻回さ
れている。
A tracking drive coil 133 having a portion facing in the vertical direction is wound in a portion facing the permanent magnet IOB.

フォーカシング駆動機構は第10図に最もよく示されて
いる。永久磁石106から発生した磁束Hは鎖線で示さ
れているようにヨーク 104.105の垂直部分10
4b、105bにそれぞれ向う。この磁界を横切って水
平方向に配設されたコイル123に、たとえば第1O図
において紙面に向う方向に駆動電流が流されると、上方
に向う力F【が発生する。この力Ffによってステージ
110は上方に移動する。ステージ 110の移動量は
コイル123に流される電流の大きさによって調整する
ことができる。したがって、上述した差動増幅器71の
出力信号に応じてこの駆動電流の方向を切換えることに
より、および電流の大きさを調整するまたは電流をオン
、オフすることにより、フォーカシング制御を行なうこ
とができる。
The focusing drive mechanism is best shown in FIG. The magnetic flux H generated from the permanent magnet 106 is directed to the vertical portion 10 of the yoke 104, 105 as shown by the chain line.
4b and 105b respectively. When a driving current is applied to the coil 123, which is disposed horizontally across this magnetic field, in a direction toward the plane of the paper in FIG. 1O, for example, an upward force F is generated. This force Ff causes the stage 110 to move upward. The amount of movement of the stage 110 can be adjusted by adjusting the magnitude of the current applied to the coil 123. Therefore, focusing control can be performed by switching the direction of this drive current according to the output signal of the differential amplifier 71 mentioned above, adjusting the magnitude of the current, or turning the current on and off.

トラッキング駆動機構は第11図に最もよく表わされて
いる。コイル133の磁界Hを上下方向に横切って配設
された部分に、たとえば第11図で紙面に向う方向に(
第9図で下方に向って)駆動電流を流すと、第11図に
おいて上方に向う力(第9図において横方向に向う力)
Ftが発生し、ステージ 110は同方向に移動する。
The tracking drive mechanism is best illustrated in FIG. For example, in the direction toward the plane of the paper in FIG.
When a driving current is applied (downward in Figure 9), an upward force is applied in Figure 11 (lateral force in Figure 9).
Ft is generated and the stage 110 moves in the same direction.

上述した差動増幅器72の出力信号に応じてコイル13
3に流す電流をオン、オフしたり、電流の方向、必要な
らばその大きさを調整することにより、トラッキング制
御を行なうことができる。
Coil 13 according to the output signal of differential amplifier 72 described above.
Tracking control can be performed by turning on and off the current flowing through the sensor 3, and by adjusting the direction of the current and, if necessary, its magnitude.

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

第1図は光ピツクアップ・ヘッドを示す斜視図である。 第2図は半導体レーザの配置の他の例を示す断面図であ
る。 第3図は受光部の他の例を示す斜視図である。 第4図および第5図はグレーティング・レンズを示すも
ので、第4図は平面図、第5図は断面図である。 第6図は、光ディスクと光ピツクアップ・ヘッドとの位
置関係を示す断面図である。 第7図は、受光部上におけるフォーカシング・エラーの
検出原理を示す図である。 第8図は、トラッキング◆エラーの検出原理を示す図で
ある。 第9図から第11図は、フォーカシングおよびトラッキ
ング駆動機構を示すもので、第9図は斜視図、第1θ図
は第9図のX−X線にそう断面図、第11図は光ピツク
アップ−ヘッドを除去して示す平面図である。 9・・・光ピツクアップ・ヘッド、11・・・基板、1
2・・・半導体レーザ、 13・・・グレーティング・
レンズ、 20・・・受光部、 21〜24・・・受光
素子、1o4.105・・・ヨーク、106・・・永久
磁石、110・・・ステージ、121.122.131
・・・板ばね、123・・・フォーカシング駆動用コイ
ル、133・・・トラッキング駆動用コイル。 以  上 特許出願人  立石電機株式会社 代  理  人   牛  久  健  司外1名 第4図 第5図 第7図 つ^ 第8図 第10図 第11図 手続補正書(映) 昭和61年5り/2日
FIG. 1 is a perspective view of an optical pickup head. FIG. 2 is a sectional view showing another example of the arrangement of semiconductor lasers. FIG. 3 is a perspective view showing another example of the light receiving section. 4 and 5 show the grating lens, with FIG. 4 being a plan view and FIG. 5 being a sectional view. FIG. 6 is a sectional view showing the positional relationship between the optical disk and the optical pickup head. FIG. 7 is a diagram showing the principle of detection of focusing errors on the light receiving section. FIG. 8 is a diagram showing the principle of detection of tracking◆error. 9 to 11 show the focusing and tracking drive mechanism. FIG. 9 is a perspective view, FIG. 1θ is a sectional view taken along line X-X in FIG. 9, and FIG. FIG. 3 is a plan view with the head removed. 9... Optical pickup head, 11... Board, 1
2... Semiconductor laser, 13... Grating
Lens, 20... Light receiving section, 21-24... Light receiving element, 1o4.105... Yoke, 106... Permanent magnet, 110... Stage, 121.122.131
... Leaf spring, 123... Focusing drive coil, 133... Tracking drive coil. Applicant for the above patents: Tateishi Electric Co., Ltd. Agent: Ken Tsukasa Ushiku and one other person Figure 4 Figure 5 Figure 7 Figure 8 Figure 10 Figure 11 Procedure amendment (film) May 1986 /2 days

Claims (1)

【特許請求の範囲】 使用される光に対して透明な基板、 拡散する光を基板の一方の面に対してほぼ垂直に投射す
る光源、 投射された光を基板の他方の面から斜め上方に出射させ
かつ集光する基板に設けられたレンズ手段、 斜め上方から反射してくる光を受光するための基板に設
けられた受光手段、 基板の位置を上下方向に調整するフォーカシング駆動機
構、ならびに 基板の位置を横方向に調整するトラッキング駆動機構、 を備えた光情報処理装置。
[Claims] A substrate that is transparent to the light used, a light source that projects diffused light substantially perpendicularly to one surface of the substrate, and a light source that projects the projected light diagonally upward from the other surface of the substrate. A lens means provided on the substrate for emitting and condensing light, a light receiving means provided on the substrate for receiving light reflected diagonally from above, a focusing drive mechanism for vertically adjusting the position of the substrate, and the substrate. An optical information processing device equipped with a tracking drive mechanism that horizontally adjusts the position of.
JP11027085A 1985-05-24 1985-05-24 Optical information processing device Pending JPS61269232A (en)

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EP86107143A EP0202689B1 (en) 1985-05-24 1986-05-26 Device for processing optical data
DE8686107143T DE3683684D1 (en) 1985-05-24 1986-05-26 DEVICE FOR PROCESSING OPTICAL DATA.

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979441A (en) * 1982-10-29 1984-05-08 Omron Tateisi Electronics Co Pickup for optical digital disk
JPS6028044A (en) * 1983-07-26 1985-02-13 Toshiba Corp Optical information reader

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