CN1905025A - 多种记录媒体上记录和/或重放信息的光拾取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种光拾取装置(10)，用衍射光栅(3A)至少将半导体激光器(1)出射的光分成主波束(30)与2个副波束(31、32)的3个光束后，由物镜(5)聚光到光盘(6)的引导沟(61)，来自光盘(6)的3个反射光分别由2分割检测器(8A～8C)接收，并生成循迹误差信号。衍射光栅(3A)分割成具有相位互不相同的周期构造的第1区域、第2区域、以及位于其中间的第3区域的3个区域，而且，根据第2区域的相位，相对于与光盘(6)的引导沟(61)垂直的方向，倾斜地设定周期构造的格子沟方向。

Description

多种记录媒体上记录和/或重放信息的光拾取装置
本非临时性申请基于2005年7月28日向日本专利局提交的日本专利申请第2005-219490号，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及光拾取装置，尤其涉及对引导沟间距不同的多种记录媒体进行光学方式记录重放信息的光拾取装置。
背景技术
近年来，光盘、光卡等记录媒体，由于能高密度记录大量的信息信号，在音频、视频、计算机等多种设备中得以利用。
特别在最近，计算机等所用的运动信息中，处理的数据量飞速地增长着。相应地，利用记录坑点、引导沟间距的缩小使光盘的大容量化一直在进展中。
上述的光盘那样的记录媒体，为重放以微米单位记录的信息信号，有必要使光束正确循迹记录用的引导沟。循迹误差信号的检测方法已知有多种。
例如特开昭61-094246号公报记述了用主波束和2个副波束的3个波束的差动推挽(DPP)法。DPP法广泛地用于CD-R/RW等的各种各样的记录型光盘中。
但是，DPP法有必要使副波束对主波束所在的引导沟在光盘的半径方向上正好错开引导沟间距的1/2。因此对引导沟间距不同的其他种类的光盘，存在使循迹误差信号劣化的问题。
因此，作为解决这一问题的手段，提出例如特开平09-081942号公报所示的方法。用图11～14说明该方法。
图11示出从来的光拾取装置100的光学系统的概略构成图。
参照图11，光拾取装置100，包括：半导体激光器1、准直透镜2、衍射光栅300A、分束器4、物镜5、聚光透镜7、以及受光部8。受光部8含有2分割受光元件8A～8C。光拾取装置100对具有引导沟61的光盘6记录重放信息。
半导体激光器1出射的光束30P，由准直透镜2变换为平行光。作为光分路元件的衍射光栅300A将该平行光分割为记录重放和侗服信号检测用的主波束30与循迹用的2个副波束31、32。这3个波束30～32透过分束器4，由物镜5聚光在作为记录媒体的光盘6的引导沟61。
这3个波束的反射光30～32，再次通过物镜5，由分束器4所反射。经分束器4反射的3个波束30～32，通过聚光透镜7分别入射到3个2分割受光元件8A～8C。2分割受光元件8A～8C分别检测主波束30的推挽信号MPP、副波束31、32的推挽信号SPP1、SPP2。光拾取装置100与从来的DPP法一样，利用如下的演算得到循迹误差信号TR。
TR＝MPP-k·(SPP1+SPP2)
这里，k是修正主波束30与副波束31、32的光量差的系数。另外，k·(SPP1+SPP2)也表示为合成副波束推挽信号SPP。
图11示出的从来的光拾取装置100，衍射光栅300A的周期构造是其特征。用图12～14说明该特征。
图12示出图11的光拾取装置100中的衍射光栅300A的构造的立体图。
如图12所示，衍射光栅300A利用相当于光盘6的引导沟61的方向的Y方向的分割线，分割成第1区域300a与第2区域300b。各区域中沿垂直于引导沟61方向的X方向分别形成凹凸形的周期构造，周期构造相位差互为180°。
图13示出图11的光拾取装置100中聚光在光盘6的引导沟61的主波束30和副波束31、32的配置图。
如图13所示，被衍射光栅300A的周期构造所衍射的副波束31、32，在光盘6的引导沟61上，各波束的半面发生180°的光学相位差。结果，副波束31分成聚光点31m与31n，副波束32分成聚光点32m与32n。这样，副波束31、32各自形成有2个强度峰值的聚光点形状。
图14示出图11的光拾取装置100中光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
如图14所示，副波束31、32的推挽信号SPP1、SPP2与主波束30的推挽信号MPP相比，相位差180°。合成波束推挽信号SPP也同样，为与主波束30的推挽信号MPP相位差180°的反相位波形。
因此，图13那样即使将副波束31、32与主波束30配置于同一引导沟61上，也能得到本来的循迹误差信号TR。因此，图11的光拾取装置100也能适应引导沟间距与光盘6不同的其他种类的光盘。
但是，上述的DPP方式实用上存在大的问题。现今普及的DVD盘，有DVD-R/RW(记录容量4.7GB，引导沟间距0.74μm)、DVD-RAM1(记录容量2.6GB，引导沟间距1.48μm)、DVD-RAM2(记录容量4.7GB，引导沟间距1.23μm)等。
对上述各种DVD盘应用特开平09-081942号公报揭示的上述方式时，当物镜5在与光盘6的引导沟61垂直的方向(X方向)上移动时，与从来的DPP法相比，循迹误差信号TR的振幅大幅度地下降。在DVD-RAM1、DVD-RAM2那样的引导沟宽的盘中，这种振幅下降现象特别显著。
一般，循迹误差信号TR的演算电路、控制电路对输入信号的振幅变化有所限制，故当因物镜移动引起循迹误差信号TR的振幅变化大时，光拾取装置100的实用范围便非常小。
特开2004-145915号公报揭示了上述问题的解决方法之一。特开2004-145915号公报的光拾取装置，除将作为光分路元件的衍射光栅300A置换为衍射光栅300B这一点之外，与图11所示的光拾取装置100的光学系统基本相同。用图15说明衍射光栅300B的特征。
图15示出图11的光拾取装置100中的衍射光栅300A的另一例即衍射光栅300B的构造的立体图。
如图15所示，衍射光栅300B以一定周期形成格子沟，用与格子沟方向垂直的方向(Y方向)的分割线分割成第1区域300a、第2区域300b、和第3区域300c的3个区域。
第2区域300b的周期构造的相位，与特开平09-081942号公报的衍射光栅300A同样，相对第1区域300a偏移180°，但在第1区域300a与第2区域300b的中间的第3区域300c，相对第1区域300a偏移90°。
利用这种衍射光栅300B，即使对例如引导沟间距宽的DVD-RAM1、DVD-RAM2也能减小因物镜移动引起循迹误差信号TR的振幅下降，扩大光拾取装置100的实用范围。
特开2004-145915号公报限定3分割的衍射光栅300B的各区域中的周期构造的相位偏移量为90°和180°。
通过错开邻接区域衍射光栅的周期位置来对衍射光(副波束)附加相位差时，凹凸格子的条数有所限制，因此在边界区域不提供正确的相位变化，因发生不要的高次衍射光，故利用效率下降，也发生成为噪声等不要的光。因此，希望以尽可能小的相位差量达到目的。
另外，当限定衍射光栅300B的各区域中的周期构造的相位偏移量为180°和90°时，由于限定了中间的第3区域300c中的最佳幅度，因此减小了设计自由度。而且，特开2004-145915号公报没有提及180°和90°以外的相位偏移组合、衍射光栅的格子沟的方向与提供的相位差的关系。
发明内容
本发明的目的在于即使在对多分割衍射光栅的各区域提供的相位偏移小的情况，对引导沟间距不同的多种光盘，也提供随物镜移动的循迹误差信号的振幅劣化小的光拾取装置。
本发明的光拾取装置，用光分路元件至少将激光光源出射的光分成主波束与2个副波束的3个光束后，由物镜聚光到光记录媒体的引导沟，来自光记录媒体的3个反射光分别由不同的2分割检测器接收，并根据2分割检测器的差信号生成循迹误差信号，在这种光拾取装置中，光分路元件是分割成具有相位互不相同的周期构造的第1区域、第2区域、以及位于其中间的第3区域的至少3个区域的衍射光栅，而且，根据第2区域的相位，相对于与光记录媒体上的引导沟垂直的方向，倾斜地设定周期构造的格子沟方向。
较好的是，在假设相对于第1区域的第2区域的相位差为α(°)，光记录媒体上的主波束与副波束的距离为L，光记录媒体的引导沟间距为M时，设定光分路元件的周期构造的格子沟方向，使得对光记录媒体的引导沟的垂直方向只倾斜角度θ，即θ＝((180-α)/360)tan-1(M/L)。
较好的是，第2区域的相位差α是30≤α≤180。
较好的是，对第3区域提供的相位差为第2区域的相位差α的实质上1/2。
较好的是，第3区域进一步分割为大于等于2个的区域，各自具有小于第2区域的相位差α的不同的相位差。
较好的是，第3区域的相位从第1区域的周期构造的相位连续地变化到第2区域的周期构造的相位。
较好的是，第3区域交替形成第1区域的周期构造与第2区域的周期构造。
根据本发明，则即使对多分割衍射光栅的各区域提供的相位偏移量小时，对引导沟间距不同的多种光盘也不使循迹误差信号劣化，即使物镜移动，信号振幅的下降也小。
从下面结合附图的本发明的详细说明中，本发明的上述的和其他的目的、特征、形态和优点将更加明白。
附图说明
图1示出本发明的实施形态1的光拾取装置10的光学系统的概略构成图。
图2示出图1的光拾取装置10中的衍射光栅3A的构造的立体图。
图3示出图1的光拾取装置10中的衍射光栅3A的周期构造图。
图4示出图1的光拾取装置10中聚光在光盘6的引导沟61的主波束30和副波束31、32的配置图。
图5示出衍射光栅3A只旋转角度θ前的光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
图6示出衍射光栅3A只旋转角度θ后的光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
图7示出图1的光拾取装置10中光盘6在各种DVD情况下循迹误差信号TR的振幅变化的特性图。
图8示出本发明的实施形态1的变形例1中的衍射光栅3B的周期构造图。
图9示出本发明的实施形态1的变形例1中的衍射光栅3C的周期构造图。
图10示出本发明的实施形态1的变形例1中的衍射光栅3D的周期构造图。
图11示出从来的光拾取装置100的光学系统的概略图。
图12示出图11的光拾取装置100中的衍射光栅300A的构造的立体图。
图13示出图11的光拾取装置100中聚光在光盘6的引导沟61的主波束30和副波束31、32的配置图。
图14示出图11的光拾取装置100中光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
图15示出图11的光拾取装置100中的衍射光栅300A的另一例即衍射光栅300B的构造的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施形态。对图中相同或相当的部分标注相同符号并不作重复说明。
[实施形态1]
图1示出本发明实施形态1的光拾取装置10的光学系统的概略构成图。
图1所示的实施形态1的光拾取装置10，作为光分路元件的衍射光栅300A被置换成衍射光栅3A这一点，与图11的光拾取装置100不同。因此，与图11重复部分的说明，这里不重复。
图2示出图1的光拾取装置10中的衍射光栅3A的构造的立体图。
如图2所示，实施形态1的衍射光栅3A，由垂直于格子沟方向的方向分割线分割成第1区域3a、第2区域3b及第3区域3c，同时，各区域中沿从X方向只倾斜角度θ的方向上分别形成凹凸形的周期构造。换言之，实施形态1的衍射光栅3A，对XY方向格子沟方向分别只倾斜角度θ。下面用图3进一步详细说明这一点。
图3示出图1的光拾取装置10中的衍射光栅3A的周期构造。
如图3所示，实施形态1的衍射光栅3A，作为一例，其构造是，第2区域3b的周期构造的相位相对于第1区域3a偏移120°，第1区域3a与第2区域3b的中间的第3区域3c，相对于第1区域3a偏移60°。
另外，当假设相当于光盘6的引导沟61的方向为Y方向，与之垂直的方向为X方向时，则设定衍射光栅3A的格子沟方向相对于X、Y方向分别只倾斜角度θ。
图4示出图1的光拾取装置10中聚光在光盘6的引导沟61的主波束30和副波束31、32的配置图。
如图4所示，被衍射光栅3A的周期构造衍射的副波束31、32在光盘6的引导沟61上，各波束的一部分发生光学的相位差。结果，副波束31分成聚光点31a与31b，副波束32分成聚光点32a与32b。这样，副波束31、32各自成为有2个强度峰值的聚光点形状。
参照图4，当假定相对第1区域3a的第2区域3b的相位差为α(°)，光盘6上的主波束30与副波束31、32的距离为L(μm)，光盘的引导沟61的间距为M(μm)时，则上述角度θ由式(1)所规定。
θ＝((180-α)/360)tan-1(M/L)    ……(1)
光盘6上的主波束30与副波束31、32的距离L随光学系统而异，例如，设L＝15μm，DVD-R/RW盘的引导沟间距M＝0.74μm时，图3示出的α＝120°时，衍射光栅3A的倾斜角度成为θ＝0.47°。这时，实施形态1的光拾取装置10对DVD-R/RW盘与从来的DPP法一样，不改变循迹误差信号TR的振幅，能得到完全相同的信号。
下面，说明主波束30的推挽信号MPP和副波束31、32的推挽信号SPP1、SPP2、SPP。
图5示出使衍射光栅3A只旋转角度θ前的光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
图5示出相对于第1区域3a的第2区域3b的相位差α时的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形。第2区域3b的格子沟对第1区域3a的格子沟只偏移+α相位时，在副波束31(+1次衍射光)上附加+α的光学相位差，在副波束32(-1次衍射光)上附加-α的光学相位差。
因此，如图5的假定那样，衍射光栅3A的格子沟方向与光盘6的引导沟61的垂直方向一致时，+1次衍射光产生的推挽信号SPP1相对于主波束的推挽信号MPP只偏移+α相位，反之，-1次衍射光产生的推挽信号SPP2只偏移-α相位。
上述情况如图5所示，从推挽信号SPP1、SPP2的相加信号得到的合成副波束推挽信号SPP成为从最大振幅下跌的状态。因此通过使衍射光栅3A绕光轴(Z轴)旋转，使格子沟方向相对于X方向相对地只倾斜角度θ，就使光盘6(例如DVD-R/RW)的合成副波束推挽信号SPP振幅为最大。
图6示出使衍射光栅3A只旋转角度θ后的光盘6的构造对应的推挽信号MPP、SPP、SPP1、SPP2的波形图。
如图6所示，通过使衍射光栅3A只旋转角度θ，能使推挽信号SPP1的波形只偏移(180-α)相位，并对推挽信号SPP2只偏移-(180-α)相位。这样一来，能得到与从来的DPP法一样的合成副波束推挽信号SPP。
图7示出图1的光拾取装置10中光盘6在各种DVD情况下循迹误差信号TR的振幅变化的特性。图7中横轴表示物镜位移量(μm)，纵轴表示循迹误差振幅(相对值％)。
所谓纵轴的相对值，是特开平09-081942号公报方式以物镜位移为0时的循迹误差信号TR的振幅为基准的振幅变化的相对值。这里，作为对象的DVD，是DVD-RAM1(引导沟间距1.48μm)、DVD-RAM2(引导沟间距1.23μm)及DVD-R/RW(引导沟间距0.74μm)。
参照图7，曲线A1、A2分别表示用特开平09-081942号公报方式时的DVD-RAM1、DVD-RAM2中的振幅变化。曲线A3、A4分别表示用本发明实施形态1时的DVD-RAM1、DVD-RAM2中的振幅变化。曲线5表示DVD-R/RW中的振幅变化，这是特开平09-081942号公报方式与实施形态1方式大致相同的特性。
如图7所示，与特开平09-081942号公报方式(曲线A1、A2)相比，用实施形态1方式(曲线A3、A4)时，在引导沟间距宽的DVD-RAM1、DVD-RAM2中也大幅度改善因物镜位移引起的循迹误差信号TR的振幅变化的增减。曲线A3、A4虽比曲线A1、A2的振幅绝对值小，但可通过信号生成电路等的增益提高来使用，而不成问题。
以上，说明了衍射光栅3A中，相对于第1区域3a，取第2区域3b的相位差为120°、第3区域3c的相位差为60°的情况。但相位差的组合不限于此，例如用“60°、30°”、“90°、45°”等的组合也能得到同样的效果。
但当相对于第1区域3a的第2区域3b的相位差α的绝对减小时，在重放引导沟间距宽的DVD-RAM盘时，物镜位移时的振幅劣化增大。因此，希望设定相位差α为30°≤α≤180°的范围。
如上所述，根据实施形态1，通过适当设定衍射光栅3A的各区域间的相位差使只旋转角度θ，能大幅度改善因物镜位移引起的循迹误差信号TR的振幅变化的增减。
(实施形态1的变形例1)
对图1所示的实施形态1的光拾取装置10中，作为光分路元件的衍射光栅3A被置换为衍射光栅3B的变形例1，用图8进行说明。
图8示出本发明的实施形态1的变形例1中的衍射光栅3B的周期构造。
如图8所示，变形例1的衍射光栅3B被垂直于格子沟方向的分割线分割成第1区域3a、第2区域3b及第3区域3d，同时各区域中沿X方向倾斜θ角的方向上分别形成凹凸形的周期构造。
变形例1的衍射光栅3B中的第3区域3d，位于第1区域3a与第2区域3b的中间，被分割成区域3d1与区域3d2。当取相当于光盘6的引导沟61的方向为Y方向，与其垂直的方向为X方向时，变形例1的衍射光栅3B与图3说明的衍射光栅3A相同，格子沟方向对XY方向各只倾斜角度θ。
变形例1的衍射光栅3B，作为一例，是第2区域3b的周期构造的相位对第1区域3a偏移120°，第3区域3d的区域3d1相对第1区域3a偏移40°、区域3d2相对第1区域3a偏移80°的构造。设衍射光栅3B中第2区域3b的相移量为α时，设定区域3d1的相移量为α/3，区域3d2的相移量为2α/3。
图8示出将第3区域3d作2分布的例子，但不特定是2分割，也可以为大于2的n分割(n为大于2的整数)，分级地附加相移。这时只要从第1区域3a的相邻区域起，依次附加α/(n+1)的相移量即可。这样，对第3区域3d作多分割，分级地附加相移量时也能得到与实施形态1同等的或更大的效果。
(实施形态1的变形例2)
对图1所示的实施形态1的光拾取装置10中，作为光分路元件的衍射光栅3A被置换为衍射光栅3C的变形例2，用图9进行说明。
图9示出本发明的实施形态1的变形例2中的衍射光栅3C的周期构造的图。
如图9所示，变形例2的衍射光栅3C被垂直于格子沟方向的分割线分割成第1区域3a、第2区域3b及第3区域3e，同时各区域中沿X方向只倾斜角度θ或角度(θ-Δ)的方向上分别形成凹凸形的周期构造。
变形例2的衍射光栅3C中的第3区域3e，位于第1区域3a与第2区域3b的中间。第3区域3e的凹凸周期构造连接于第1区域3a的凹凸周期构造与第2区域3b  的凹凸周期构造的双方。结果衍射光栅3C中的第3区域3e的倾斜，与第1区域3a、第2区域3b不同。当取相当于光盘6的引导沟61的方向为Y方向，与其垂直的方向为X方向时，变形例2的衍射光栅3C与图3说明的衍射光栅3A相同，格子沟方向对XY方向各只倾斜角度θ。
变形例2的衍射光栅3C，是第3区域3e的凹凸周期构造与第1区域3a和第2区域3b的凹凸周期构造连接的构造。衍射光栅3C的构造相当于变形例1中说明过的衍射光栅3B中第3区域3d作无限多的n分割的情况。这时也能得到与实施形态1同等的或更大的效果。
(实施形态1的变形例3)
对图1所示的实施形态1的光拾取装置10中，作为光分路元件的衍射光栅3A被置换为衍射光栅3D的变形例3，用图10进行说明。
图10示出本发明的实施形态1的变形例3中的衍射光栅3D的周期构造的图。
如图10所示，变形例3的衍射光栅3D被垂直于格子沟方向的分割线分割成第1区域3a、第2区域3b及第3区域3f，同时各区域中沿从X方向倾斜角度θ的方向上分别形成凹凸形的周期构造。
变形例3的衍射光栅3D中的第3区域3f，位于第1区域3a与第2区域3b的中间，交替形成第1区域3a的凹凸周期构造与第2区域3b的凹凸周期构造。当取相当于光盘6的引导沟61的方向为Y方向，与其垂直的方向为X方向时，变形例3的衍射光栅3D与图3说明的衍射光栅3A相同，格子沟方向对XY方向各只倾斜角度θ。
上述变形例3的衍射光栅3D，第1区域3a与第2区域3b的边界形成梳形，可将该边界部分看作是第3区域3f。这时也能得到与实施形态1同等的或更大的效果。
虽对本发明已作详细说明，但应理解这只是作为说明和例子，而不作为限制，本发明的精神和范围只受后附各项的权利要求所限制。

Claims (6)

1.一种光拾取装置，用光分路元件至少将激光光源出射的光分成主波束与2个副波束的3个光束后，由物镜聚光到光记录媒体的引导沟，来自所述光记录媒体的3个反射光分别由不同的2分割检测器接收，并根据所述2分割检测器的差信号生成循迹误差信号，其特征在于，
所述光分路元件是分割成具有相位互不相同的周期构造的第1区域、第2区域、以及位于其中间的第3区域的至少3个区域的衍射光栅，而且，根据所述第2区域的相位，相对于与光记录媒体上的引导沟垂直的方向，倾斜地设定所述周期构造的光栅沟方向。
2.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
在假设相对于所述第1区域的所述第2区域的相位差为α(°)，所述光记录媒体上的所述主波束与所述副波束的距离为L，所述光记录媒体的引导沟间距为M时，设定所述光分路元件的周期构造的格子沟方向，使得对所述光记录媒体的引导沟的垂直方向只倾斜角度θ，即
θ＝((180-α)/360)tan-1(M/L)。
3.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述第2区域的相位差α是30≤α≤180。
4.如权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，
对所述第3区域提供的相位差为所述第2区域的相位差α的实质上1/2。
5.如权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，
所述第3区域进一步分割为大于等于2个的区域，各自具有小于所述第2区域的相位差α的不同的相位差。
6.如权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，
所述第3区域的相位从所述第1区域的周期构造的相位连续地变化到所述第2区域的周期构造的相位。
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