JP4268971B2 - 光ピックアップ - Google Patents
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Description
特に従来型DPP方式は、比較的簡略な光学系によって感度の高いトラッキングエラー信号が検出できるうえ、対物レンズの変位や光ディスクの傾きなどに起因するトラッキングエラー信号のオフセットが良好に除去された信頼性の高いトラッキングエラー信号を検出できるという利点があり、近年、追記型もしくは書き換え型光ディスクに対応した光ピックアップを中心に広く採用されている方式である。(例えば、特許文献1参照)
ここで従来型DPP方式によるトラッキングエラー信号検出原理について簡単に説明する。従来型DPP方式を用いた光ピックアップでは、例えば図2に示すように、半導体レーザ光源1とハーフミラー3の間の光路中に回折格子2を配置している。この回折格子2は、一般に例えば図3に示すように一定の周期で等間隔に刻まれた直線状の格子溝を有し、半導体レーザ光源1から発した光束から0次光束および±1次回折光束の少なくとも合計3本の光束を回折分離する機能を備えている。そしてこれら3本の光束は、それぞれハーフミラー3、コリメートレンズ4、対物レンズ5を経てそれぞれ独立に集光され、図4の左側の図に示すように光ディスク10の信号記録面上に3個の集光スポット100、101、102を形成する。この時、3個の集光スポット100、101、102は、光ディスク10の半径方向、すなわち該光ディスク10の記録面上に周期的に設けられた案内溝11を垂直によぎる方向に関する照射位置間隔δが該案内溝11の周期(以下説明を簡略化するため、便宜上この案内溝周期をトラックピッチと記す。)Tpの略2分の1に一致するよう、回折格子を光軸回りに回転調整するなどの手段によってその照射位置が調整されている。そして前記各集光スポットの光ディスク反射光束は、再び対物レンズ5、コリメートレンズ4、ハーフミラー3に達する。そして一部の光量がこのハーフミラーを透過後、検出レンズ6を経て光検出器20に入射する。
この特許文献2に開示されているトラッキングエラー信号検出方式は、前述した従来型DPP方式とほぼ同様の検出光学系でトラッキングエラー信号が検出できるが、唯一異なる点は、レーザ光源を発した光束を3本の光束に回折分離する回折格子として、例えば図5に示すように略半面27に形成された格子溝の周期構造の位相がもう一方の略半面28に形成された格子溝の周期構造の位相に対して略180度ずれた特殊な周期構造をもった回折格子26を用いる点である。本方式の具体的な検出原理については下記特許文献2に詳細に記載されているのでここでは省略するが、このような特殊な周期構造の格子溝パターンを持った回折格子26を図2における回折格子2と同様の位置に配置すると、図6の左側の図に示すように光ディスク10上に照射された3個の集光スポットを従来型DPP方式とは違って全く同一の案内溝11上を照射するように配置しても、図6の右側の図に示すようにメイン光スポット100に対応する検出光スポット200から検出されるプッシュプル信号Saとサブスポット101、102のそれぞれに対応する検出光スポット201,202から検出されるプッシュプル信号SbおよびScは、互いにその信号波形が逆位相になって出力される。(SbとScは同位相。)したがって従来型DPP方式と全く同様の演算回路によって従来型DPP方式と全く同様のトラッキングエラー信号が検出できるようになる。
一方、前記特殊回折格子をそのまま通過する0次光の波面は何の位相変調も受けず、コリメートレンズを経たのち平面的な波面をもつ平行光束として対物レンズに入射し、前記±1次回折光束と同様光ディスクの記録面上に集光される。(この集光スポットを便宜上メイン光スポットと記す。)
ところで、周期的に案内溝が形成された光ディスク記録面にレーザ光束が集光されされると、その反射光束はディスクの案内溝によって回折され、少なくとも0次光束および±1次回折光に分離する。そして対物レンズの瞳面内でこれら0次光および±1次回折光が互いに所定距離だけずれた状態で重なって進行し光検出器の受光面に達する。そしてこの受光面上で前記0次光と±1次回折光が重畳した領域では、0次光と±1次回折光との干渉効果により所定の光強度になる。その際、この光強度は重畳される0次光と±1次回折光が持つ波面の位相の相対的な差に応じて明暗が決まる。そしてこの0次光波面と±1次回折光波面の位相差はディスク案内溝に対する集光スポットの相対位置により順次変化していく。
図12と図10を比較すると明らかであるが、例えば集光スポットがディスク案内溝に対してその周期の4分の1だけずれた位置にある状態(状態名(B)または(D))では、対物レンズの変位が無い図10の場合は、左右の重畳領域内では領域内全面にわたってディスク案内溝で回折分離した0次光と±1次回折光の波面の位相差が0度もしくは180度で統一されているため、その部分の光強度も全面暗部もしくは明部に統一されている。
一方、図12のように、対物レンズ変位によって前述したように180度の位相差がついた波面の幅に差が生じた場合は、状態名(B)または(D)の場合でも左右の重畳領域内でも部分的に0次光と±1次回折光の波面の位相差が0度から180度へ、あるいは180度から0°へ推移した領域が現れ、その結果、明部中に一部暗部が、あるいは暗部中に一部明部が現れてくる。このように領域内で一部明暗が反転した領域が現れることにより、左右の検出面からの検出された信号の差信号から得られるプッシュプル信号は、明らかにその変調度が減少してしまう。これが、2分割特殊回折格子を用いた従来のインラインDPP方式が従来型DPP方式にくらべトラッキングエラー信号の視野特性が劣化している主原因である。
図14は、本発明の3分割特殊回折格子を用いることにより、上記のような3段階の階段状位相シフトを有する波面を持った場合に、図13に示すように対物レンズのディスク半径方向への変位により、波面形状が対物レンズ中心光軸に対して左右非対称になった+1次回折光束が対物レンズによってサブ光スポットとして光ディスクの記録面上に集光され、さらに光ディスクを反射して光検出器の受光面20bに達し検出光スポット201となった場合に、この検出光スポット201の中でディスクの案内溝によって回折分離され所定距離だけずれて重畳している0次光と±1次回折光の波面の位相関係と、その位相関係によって生じた干渉効果による光強度の明暗の状態を光ディスク上の集光スポットとディスクの案内溝との相対位置関係に応じて分類し模式的に表した図である。
図14と図12を比較すると明らかあるが、本発明の3分割特殊回折格子を用いた図14の場合と、従来の2分割特殊回折格子を用いた図12の場合とでは左右の各干渉領域内における明暗光強度分布の発生状況が明らかに異なる。例えば図12の状態名(B)または(D)において部分的に明暗が反転していた領域が図14に示した本発明では、いずれもディスクの案内溝によって回折分離されて生じた0次光と±1次回折光の位相差が±90度になり、明部と暗部のちょうど中間的な光強度となる。上記説明は特殊回折格子30で回折分離した±1次回折光束のうち+1次回折光束について述べたものであるが、当然のことながら、−1次回折光に対しても同様の現象が起こる。その結果、本発明を用いて各サブ光スポットから検出されたプッシュプル信号は、対物レンズ変位に対する変調度低下率が2分割特殊回折格子を用いる従来のインライン型DPP方式よりも小さく抑えられ、その結果として差動プッシュプル方式によるトラッキングエラー信号の視野特性も大幅に改善されるわけである。
図15から明らかなように、3分割特殊回折格子を用いた本発明のインライ型DPP方式を用いた場合は、2分割特殊回折格子を用いた従来のインライン型DPP方式に比べ、対物レンズ変位がゼロ付近におけるDPP信号振幅が低下しているが、一方で対物レンズ変位に対するDPP信号振幅低下比率も小さく抑えられていることがわかる。すなわち視野特性が改善されているわけである。なお、対物レンズ変位がゼロ付近におけるDPP信号振幅の低下は、出力されたDPP信号を適当な増幅器を経由して所定の増幅率で増幅してやれば良く特に問題にならない。
このうち、K1については以下の式であらわされる。 K1=[メイン光スポットから得られる検出光量] ÷[前後2個のサブ光スポットから得られる検出光量の和]
一方、K2は、メイン光スポットから得られるプッシュプル信号の変調度とサブ光スポットから得られるプッシュプル信号の変調度の違いを補償するための所定の補償係数である。
図21の実施例では、半導体レーザ光源から発したレーザ光束が筐体41外に出射する際の窓部にあたるところに所定の厚さを有する透明基板42を配置し、筐体41の内部を封止している。そしてこの透明基板42の上面には半導体レーザ光源を発し光ディスク10に向かう往路光束の光路と光ディスク10を反射してきた復路光束の光路を分離し、復路光束を光検出器20に導く機能を持ったホログラム素子43が配置されている。また本発明で用いる特殊回折格子30は透明基板42の下面に配置されている。
Claims (2)
- レーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光源が発するレーザ光を回折する回折格子と、
前記レーザ光源が発するレーザ光を反射または透過させるビームスプリッタと、
光ディスクからの反射光を検出する検出器と、
を有し、
前記回折格子は第1の領域と第2の領域と第3の領域の少なくとも3つの領域を有し、
前記第2の領域は前記第1の領域と前記第3の領域との間に配され、第2の領域の格子溝の周期が、前記第1又は第3の領域の格子溝の周期に対して略1/4だけ周期がずれており、
前記第1の領域と前記第3の領域とは格子溝の周期が略1/2異なっており、
前記検出器は第1の受光面と第2の受光面と第3の受光面とから成り、前記第2の受光面は、前記第1の受光面と第3の受光面との間に配置され、前記第2の受光面から得られるプッシュプル信号と、前記第1の受光面と第3の受光面とからそれぞれ得られるプッシュプル信号の和に基づいた信号との差からトラッキングエラー信号を生成する、
光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップであって、
前記回折格子の前記第2の領域は前記第1の領域と前記第3の領域に対して周期構造の位相が90度異なっている、
光ピックアップ。
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