JP2724095B2 - 光ピックアップ - Google Patents
光ピックアップInfo
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- JP2724095B2 JP2724095B2 JP5203430A JP20343093A JP2724095B2 JP 2724095 B2 JP2724095 B2 JP 2724095B2 JP 5203430 A JP5203430 A JP 5203430A JP 20343093 A JP20343093 A JP 20343093A JP 2724095 B2 JP2724095 B2 JP 2724095B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ディスクなどの光
学的な記録媒体に記録された情報をその反射光を利用し
て光学的に記録または再生する光記録再生装置の光ピッ
クアップに関する。
学的な記録媒体に記録された情報をその反射光を利用し
て光学的に記録または再生する光記録再生装置の光ピッ
クアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置は、ハードディスクや磁
気テープ等の磁気記録装置に比べて大容量な反面、アク
セス速度が遅いため、高速読み出し装置の領域ではいま
だ磁気記録装置の後塵を拝している。このアクセスタイ
ムを向上させる試みは従来より種々行われている。光学
系の面でのアプローチとしては、光部品点数の削減によ
る光ピックアップの小型軽量化の方向が主流である。ま
た、従来から、ライトワンス、ＣＤ等の分野でも活発に
検討が行われてきた。この試みを代表するものは、回折
格子の採用に係るものである。回折格子は個々の光学部
品の機能を集約することができ、光学部品点数の削減に
実効をあげるもので、リー等の仕事が有名である。
気テープ等の磁気記録装置に比べて大容量な反面、アク
セス速度が遅いため、高速読み出し装置の領域ではいま
だ磁気記録装置の後塵を拝している。このアクセスタイ
ムを向上させる試みは従来より種々行われている。光学
系の面でのアプローチとしては、光部品点数の削減によ
る光ピックアップの小型軽量化の方向が主流である。ま
た、従来から、ライトワンス、ＣＤ等の分野でも活発に
検討が行われてきた。この試みを代表するものは、回折
格子の採用に係るものである。回折格子は個々の光学部
品の機能を集約することができ、光学部品点数の削減に
実効をあげるもので、リー等の仕事が有名である。
【０００３】リー等の回折格子は、ビームスプリッタ、
シリンドリカルレンズの機能を集約し、しかも構造的に
薄い板であり、小型化に適している。これを用いた光ピ
ックアップを図１４に示す。図１４において、半導体レ
ーザ（ＬＤ）５の出射光は、回折格子４に入射する。こ
の回折格子４の透過光は約７０％であるが、回折光は数
次発生し、検出に利用する±１次光の最大の回折効率は
約１０％である。回折格子４の透過光は、コリメートレ
ンズ３によりコリメートされる。この際、半導体レーザ
５の出射光は、コリメートレンズ３により、その円形部
分が抜き取られることでビーム成形される。一方、コリ
メート光は、対物レンズ２で光ディスク１に集光照射さ
れる。また、光ディスク１からの反射光は、同じ光路を
通って回折格子４に達する。
シリンドリカルレンズの機能を集約し、しかも構造的に
薄い板であり、小型化に適している。これを用いた光ピ
ックアップを図１４に示す。図１４において、半導体レ
ーザ（ＬＤ）５の出射光は、回折格子４に入射する。こ
の回折格子４の透過光は約７０％であるが、回折光は数
次発生し、検出に利用する±１次光の最大の回折効率は
約１０％である。回折格子４の透過光は、コリメートレ
ンズ３によりコリメートされる。この際、半導体レーザ
５の出射光は、コリメートレンズ３により、その円形部
分が抜き取られることでビーム成形される。一方、コリ
メート光は、対物レンズ２で光ディスク１に集光照射さ
れる。また、光ディスク１からの反射光は、同じ光路を
通って回折格子４に達する。
【０００４】この光ピックアップの信号検出には回折光
を用いる。回折格子４のピッチは場所によって単調に増
加ないしは減少させるチャープを施しており（これをチ
ャープ回折格子という）、その回折光はシリンドリカル
レンズを経由したのと同様の効果をうける。この回折光
は±１次光によって、図１５に示すように、凹凸のレン
ズ作用に違いがあり、信号検出に用いる回折光はそのど
ちらでも良いが、図１４の光ピックアップでは凹レンズ
の場合で説明する。
を用いる。回折格子４のピッチは場所によって単調に増
加ないしは減少させるチャープを施しており（これをチ
ャープ回折格子という）、その回折光はシリンドリカル
レンズを経由したのと同様の効果をうける。この回折光
は±１次光によって、図１５に示すように、凹凸のレン
ズ作用に違いがあり、信号検出に用いる回折光はそのど
ちらでも良いが、図１４の光ピックアップでは凹レンズ
の場合で説明する。
【０００５】回折格子４へ入射する光は、その集束光が
上記の凹レンズ作用を受けるので非点収差をもつことと
なる。従って、分岐回折格子にはコリメートレンズ３か
ら周速光が入射するので、その回折光は非点収差を示
し、従来より知られた非点収差法により、フォーカス信
号Ｆｏを４分割受光素子（一般にはフォトダイオード；
ＰＤ）を用いて検出できる。
上記の凹レンズ作用を受けるので非点収差をもつことと
なる。従って、分岐回折格子にはコリメートレンズ３か
ら周速光が入射するので、その回折光は非点収差を示
し、従来より知られた非点収差法により、フォーカス信
号Ｆｏを４分割受光素子（一般にはフォトダイオード；
ＰＤ）を用いて検出できる。
【０００６】すなわち、ＰＤでは光ディスク１の遠近に
従ってスポットが図１６のように変化し、フォーカス信
号Ｆｏは図１７に示すようになる。トラック信号Ｔｒも
この４分割ＰＤから得ることができる。また、記録信号
Ｒｆは総出力から得られる。これらの各信号は、図１６
より、次式（１），（２），（３）で表わされる。 Ｆｏ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）・・・（１） Ｔｒ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）・・・（２） Ｒｆ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ・・・・・・・（３） 次に、回折格子の格子にチャープを施してフォーカス信
号を検出し、回折格子の一部分にピッチの分布をもたせ
てトラック信号をも検出した例を図５に示す（応用物理
学会１９８８春予稿集２９ｐ−ＺＱ−１１参照）。図５
において、回折格子４０の分布としては、チャープを施
した平行格子（筋が平行なもの）と、この平行格子に対
して格子方向を傾けてなるスリット状の回折格子を２つ
配してなる。ここで、スリット状の回折格子は、その回
折格子面に現われるトラックパターンを図１８のＴＥの
２つのＰＤに分配するものである。回折格子４０には平
行光を入射させる。また、回折格子４０の下流側にレン
ズ３０を配置する。これにより、従来のトラック信号検
出方式であるプッシュプル法によって、それらＴＥの２
つのＰＤの出力差によりトラック信号が得られる。ま
た、フォーカス信号は、前述と同様に図１８のＦＥの４
分割ＰＤにより非点収差法を用いて得られる。更に、記
録信号Ｒｆは、レンズ３０からの透過光の光量（図１８
のＲＦ）自体をもって得られる。
従ってスポットが図１６のように変化し、フォーカス信
号Ｆｏは図１７に示すようになる。トラック信号Ｔｒも
この４分割ＰＤから得ることができる。また、記録信号
Ｒｆは総出力から得られる。これらの各信号は、図１６
より、次式（１），（２），（３）で表わされる。 Ｆｏ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）・・・（１） Ｔｒ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）・・・（２） Ｒｆ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ・・・・・・・（３） 次に、回折格子の格子にチャープを施してフォーカス信
号を検出し、回折格子の一部分にピッチの分布をもたせ
てトラック信号をも検出した例を図５に示す（応用物理
学会１９８８春予稿集２９ｐ−ＺＱ−１１参照）。図５
において、回折格子４０の分布としては、チャープを施
した平行格子（筋が平行なもの）と、この平行格子に対
して格子方向を傾けてなるスリット状の回折格子を２つ
配してなる。ここで、スリット状の回折格子は、その回
折格子面に現われるトラックパターンを図１８のＴＥの
２つのＰＤに分配するものである。回折格子４０には平
行光を入射させる。また、回折格子４０の下流側にレン
ズ３０を配置する。これにより、従来のトラック信号検
出方式であるプッシュプル法によって、それらＴＥの２
つのＰＤの出力差によりトラック信号が得られる。ま
た、フォーカス信号は、前述と同様に図１８のＦＥの４
分割ＰＤにより非点収差法を用いて得られる。更に、記
録信号Ｒｆは、レンズ３０からの透過光の光量（図１８
のＲＦ）自体をもって得られる。
【０００７】ところで、回折格子を用いたＰＵ（ピック
アップ）に先鞭を付けたのはリー等であったが、これを
最初に実用化したのはシャープ社であった。以下これ
を、シャープ技報第４２号１９８４ｐ４５記載の文献を
参照して説明する。図１９にその構成を示す。図１９に
おいて、ＬＤ５から出射された光は、回折格子４の裏面
に形成されたトラッキングビーム生成用回折格子によ
り、２つのトラッキング用副ビームと情報信号読み出し
用主ビームとの３つの光ビームに分けられる。そして、
このＬＤ５から出射された光は、上面の回折格子４を０
次光として透過し、コリメートレンズ３により平行光に
変換された後、対物レンズ２により光ディスク１上に集
光される。一方、光ディスク１上のピットにより変調を
受けた反射光は、対物レンズ２及びコリメートレンズ３
を透過した後、回折格子４によって回折され、１次光と
して５分割ＰＤ６上に導かれる。回折格子４は格子周期
の異なる２つの領域からなり、主ビームの反射光は、そ
の一方の領域に入射したものは光検出部Ｄ2，Ｄ3の分割
線上に、他方の領域に入射したものは光検出部Ｄ4上に
集光される。また、副ビームの反射光は、光検出部
Ｄ1，Ｄ5上にそれぞれ集光される。これらの集光ビーム
は、光ディスク１上のビームの集光状態に応じて図２０
に示すように変化する。従って、５分割ＰＤ６の各セグ
メントの出力を、それぞれＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，Ｓ5と
すると、フォーカス誤差信号Ｆｏは、ナイフエッジ法に
より次式（４）で与えられる。 Ｆｏ＝Ｓ2−Ｓ3・・・・・・（４） 一方、トラッキング誤差は、いわゆる３ビーム法で検出
する。トラッキング用副ビームは、それぞれ光検出部Ｄ
1，Ｄ5上に集光されるので、トラッキング誤差信号Ｔｒ
は次式（５）で表わされる。 Ｔｒ＝Ｓ1−Ｓ5・・・・・・（５） また、記録信号は次式（６）で表わされる。 Ｒｆ＝Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4・・・・（６） 次に、上述のシャープ社の回折格子と同様にナイフエッ
ジ法を用いるとともに、プッシュプル法によって回折格
子を構成したＮＥＣ社の例を、図２１（電子情報通信学
会創立７０周年記念総合全国大会、昭和６２年 １０１
４）に示す。このＮＥＣ社の場合には、フォーカス検出
法として、シャープ社でも用いられていたナイフエッジ
法を２つ組み合わせたダブルナイフエッジ法を用いてい
る。この検出法では、ナイフエッジ法を２つ組み合わせ
ることによって、その安定性が増している。また、この
ＮＥＣ社の場合には、トラック信号はスリット状の回折
格子を形成することで得ている。
アップ）に先鞭を付けたのはリー等であったが、これを
最初に実用化したのはシャープ社であった。以下これ
を、シャープ技報第４２号１９８４ｐ４５記載の文献を
参照して説明する。図１９にその構成を示す。図１９に
おいて、ＬＤ５から出射された光は、回折格子４の裏面
に形成されたトラッキングビーム生成用回折格子によ
り、２つのトラッキング用副ビームと情報信号読み出し
用主ビームとの３つの光ビームに分けられる。そして、
このＬＤ５から出射された光は、上面の回折格子４を０
次光として透過し、コリメートレンズ３により平行光に
変換された後、対物レンズ２により光ディスク１上に集
光される。一方、光ディスク１上のピットにより変調を
受けた反射光は、対物レンズ２及びコリメートレンズ３
を透過した後、回折格子４によって回折され、１次光と
して５分割ＰＤ６上に導かれる。回折格子４は格子周期
の異なる２つの領域からなり、主ビームの反射光は、そ
の一方の領域に入射したものは光検出部Ｄ2，Ｄ3の分割
線上に、他方の領域に入射したものは光検出部Ｄ4上に
集光される。また、副ビームの反射光は、光検出部
Ｄ1，Ｄ5上にそれぞれ集光される。これらの集光ビーム
は、光ディスク１上のビームの集光状態に応じて図２０
に示すように変化する。従って、５分割ＰＤ６の各セグ
メントの出力を、それぞれＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，Ｓ5と
すると、フォーカス誤差信号Ｆｏは、ナイフエッジ法に
より次式（４）で与えられる。 Ｆｏ＝Ｓ2−Ｓ3・・・・・・（４） 一方、トラッキング誤差は、いわゆる３ビーム法で検出
する。トラッキング用副ビームは、それぞれ光検出部Ｄ
1，Ｄ5上に集光されるので、トラッキング誤差信号Ｔｒ
は次式（５）で表わされる。 Ｔｒ＝Ｓ1−Ｓ5・・・・・・（５） また、記録信号は次式（６）で表わされる。 Ｒｆ＝Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4・・・・（６） 次に、上述のシャープ社の回折格子と同様にナイフエッ
ジ法を用いるとともに、プッシュプル法によって回折格
子を構成したＮＥＣ社の例を、図２１（電子情報通信学
会創立７０周年記念総合全国大会、昭和６２年 １０１
４）に示す。このＮＥＣ社の場合には、フォーカス検出
法として、シャープ社でも用いられていたナイフエッジ
法を２つ組み合わせたダブルナイフエッジ法を用いてい
る。この検出法では、ナイフエッジ法を２つ組み合わせ
ることによって、その安定性が増している。また、この
ＮＥＣ社の場合には、トラック信号はスリット状の回折
格子を形成することで得ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
光ピックアップでは、ＬＤ（半導体レーザ）の出射光を
回折格子を経由させてから光ディスクに照射し、その光
ディスクからの反射光を再び回折格子に入射させて、フ
ォーカス信号、トラック信号、記録信号等を検出してい
る。従って、従来の光ピックアップでは、回折格子にお
いて、光ディスクに照射される光は約７０％であり、ま
た、光ディスクからの反射光のうちＰＤ（フォトダイオ
ード）に検出される光は、その回折効率である約１０％
であるので、その光源（ＬＤ）からの光の利用効率は、
０．７×０．１＝７％でしかないことになり、その光利
用効率が極めて低下する不具合があった。
光ピックアップでは、ＬＤ（半導体レーザ）の出射光を
回折格子を経由させてから光ディスクに照射し、その光
ディスクからの反射光を再び回折格子に入射させて、フ
ォーカス信号、トラック信号、記録信号等を検出してい
る。従って、従来の光ピックアップでは、回折格子にお
いて、光ディスクに照射される光は約７０％であり、ま
た、光ディスクからの反射光のうちＰＤ（フォトダイオ
ード）に検出される光は、その回折効率である約１０％
であるので、その光源（ＬＤ）からの光の利用効率は、
０．７×０．１＝７％でしかないことになり、その光利
用効率が極めて低下する不具合があった。
【０００９】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、光利用効率を向上させること
のできる光ピックアップを提供することにある。
のであって、その目的は、光利用効率を向上させること
のできる光ピックアップを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
を解決するために、光を記録媒体に照射して情報の記録
または再生を行う光記録再生装置の光ピックアップにお
いて、光源と記録媒体の間の光路上に、高密度回折格子
を２個重ねてなる高密度二重回折格子を、光源からの出
射光がＰ偏光になるように配置し、この二重回折格子を
透過する光を４分の１波長板により円偏光化して集光レ
ンズにより記録媒体に集光照射し、記録媒体から同光路
を経て戻ってくる反射光を、４分の１波長板を通過させ
てＳ偏光化し、上記二重回折格子に入射させて回折さ
せ、この回折光からフォーカス誤差信号、トラック誤差
信号、及び、ＲＦ信号を検知する構成とする。
を解決するために、光を記録媒体に照射して情報の記録
または再生を行う光記録再生装置の光ピックアップにお
いて、光源と記録媒体の間の光路上に、高密度回折格子
を２個重ねてなる高密度二重回折格子を、光源からの出
射光がＰ偏光になるように配置し、この二重回折格子を
透過する光を４分の１波長板により円偏光化して集光レ
ンズにより記録媒体に集光照射し、記録媒体から同光路
を経て戻ってくる反射光を、４分の１波長板を通過させ
てＳ偏光化し、上記二重回折格子に入射させて回折さ
せ、この回折光からフォーカス誤差信号、トラック誤差
信号、及び、ＲＦ信号を検知する構成とする。
【００１１】
【作用】この発明によれば、光源と記録媒体の間の光路
上に、高密度回折格子を２個重ねてなる高密度二重回折
格子が、光源からの出射光がＰ偏光になるように配置さ
れるので、光源からの出射光が回折格子で略９０％透過
され、光ディスクからの反射光が略８５〜９０％、ＰＤ
へ入射される。
上に、高密度回折格子を２個重ねてなる高密度二重回折
格子が、光源からの出射光がＰ偏光になるように配置さ
れるので、光源からの出射光が回折格子で略９０％透過
され、光ディスクからの反射光が略８５〜９０％、ＰＤ
へ入射される。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図によって詳細に
説明する。本発明においては、本件出願人による出願
（出願日；昭和６３年１月７日，リコーＦＮｏＪＰ−８
７０８１６２）に係る光磁気ＰＵ（ピックアップ）の主
要部である高密度二重回折格子が重要な役割を果たすの
で、先ず、この高密度二重回折格子について説明する。
高密度二重回折格子とは、高密度な回折格子を２つ重ね
て構成した回折格子である。また、光密度回折格子と
は、ピッチが波長と同程度ないしは以下の回折格子をい
う。
説明する。本発明においては、本件出願人による出願
（出願日；昭和６３年１月７日，リコーＦＮｏＪＰ−８
７０８１６２）に係る光磁気ＰＵ（ピックアップ）の主
要部である高密度二重回折格子が重要な役割を果たすの
で、先ず、この高密度二重回折格子について説明する。
高密度二重回折格子とは、高密度な回折格子を２つ重ね
て構成した回折格子である。また、光密度回折格子と
は、ピッチが波長と同程度ないしは以下の回折格子をい
う。
【００１３】回折格子の回折効率は、一般に、そのピッ
チと深さに依存する。ここで、深さは特に回折効率に影
響を与え、ピッチは回折効率の偏光依存性を支配する。
例えば、ブラッグ回折の場合にピッチ毎に回折効率を最
大にする深さを与えることを前提とすると、ピッチと回
折効率との関係は図２２に示すようになることが知られ
ている。この図２２のグラフからは、ピッチが波長に比
較して大きいときは回折効率の偏光依存度は少ないが、
ピッチが波長からその半分の領域にかけては偏光依存度
が大きくなることがわかる。
チと深さに依存する。ここで、深さは特に回折効率に影
響を与え、ピッチは回折効率の偏光依存性を支配する。
例えば、ブラッグ回折の場合にピッチ毎に回折効率を最
大にする深さを与えることを前提とすると、ピッチと回
折効率との関係は図２２に示すようになることが知られ
ている。この図２２のグラフからは、ピッチが波長に比
較して大きいときは回折効率の偏光依存度は少ないが、
ピッチが波長からその半分の領域にかけては偏光依存度
が大きくなることがわかる。
【００１４】図２２において、Λ0で示したピッチ（入
射角４５°付近に相当）の回折格子では、ＳとＰの両偏
光の回折効率比が大きいので、光磁気信号の検出に利用
できる。ここで、ＬＤの波長が０．６μｍ〜０．８μｍ
のときは、ピッチは０．４μｍ〜０．６μｍが適当であ
る。
射角４５°付近に相当）の回折格子では、ＳとＰの両偏
光の回折効率比が大きいので、光磁気信号の検出に利用
できる。ここで、ＬＤの波長が０．６μｍ〜０．８μｍ
のときは、ピッチは０．４μｍ〜０．６μｍが適当であ
る。
【００１５】次に、このような高密度回折格子を２つ重
ねて二重回折格子を形成し、ＳとＰの両偏光を入射させ
る場合の回折の機構を図２３を参照して説明する。この
高密度二重回折格子７は、前述の偏光依存性により、図
２３に示すように、その入射側回折格子７ａでは、Ｐ偏
光が殆ど透過する一方、Ｓ偏光が殆ど回折する。同様
に、その出射側回折格子７ｂでも、Ｐ偏光が殆ど透過す
る一方、Ｓ偏光が殆ど回折する。ここで通常の低密度回
折格子（高密度回折格子でないもの）を２つ用いれば、
それぞれの回折格子で透過光と回折光が生じるので、２
×２＝４個の光が発生するが、高密度回折格子ではこの
機構により２個の光しか発生しない（実際には、出射側
回折格子においてはＰ偏光は僅かに回折し、Ｓ偏光は僅
かに透過するので、４つの光が発生するが、これらの光
は微小であり、事実上ないとして差し支えない）。
ねて二重回折格子を形成し、ＳとＰの両偏光を入射させ
る場合の回折の機構を図２３を参照して説明する。この
高密度二重回折格子７は、前述の偏光依存性により、図
２３に示すように、その入射側回折格子７ａでは、Ｐ偏
光が殆ど透過する一方、Ｓ偏光が殆ど回折する。同様
に、その出射側回折格子７ｂでも、Ｐ偏光が殆ど透過す
る一方、Ｓ偏光が殆ど回折する。ここで通常の低密度回
折格子（高密度回折格子でないもの）を２つ用いれば、
それぞれの回折格子で透過光と回折光が生じるので、２
×２＝４個の光が発生するが、高密度回折格子ではこの
機構により２個の光しか発生しない（実際には、出射側
回折格子においてはＰ偏光は僅かに回折し、Ｓ偏光は僅
かに透過するので、４つの光が発生するが、これらの光
は微小であり、事実上ないとして差し支えない）。
【００１６】このような高密度回折格子であってピッチ
の相異なる回折格子からなるものと、４分の１波長板
（λ／４板）を組み合わせると、いわゆる光アイソレー
タを構成できる。これを図１を用いて示す。図１におい
て、Ｐ偏光を高密度二重回折格子７に入射させるように
偏光を設定する。そして、その透過光をλ／４板８に入
射させた後、反射体１０で反射させ、再びλ／４板８を
透過させてＳ偏光し、高密度二重回折格子７に入射させ
る。すると、ピッチが異なることにより、その入射光と
別の方向に光が回折することになるので、光を分離する
ことができ、光アイソレータの機能が実現できる。ここ
で、入射光にＳ偏光を用いる場合も、Ｐ偏光の場合と同
様に光を分離できることはいうまでもなく、その説明は
省略する。
の相異なる回折格子からなるものと、４分の１波長板
（λ／４板）を組み合わせると、いわゆる光アイソレー
タを構成できる。これを図１を用いて示す。図１におい
て、Ｐ偏光を高密度二重回折格子７に入射させるように
偏光を設定する。そして、その透過光をλ／４板８に入
射させた後、反射体１０で反射させ、再びλ／４板８を
透過させてＳ偏光し、高密度二重回折格子７に入射させ
る。すると、ピッチが異なることにより、その入射光と
別の方向に光が回折することになるので、光を分離する
ことができ、光アイソレータの機能が実現できる。ここ
で、入射光にＳ偏光を用いる場合も、Ｐ偏光の場合と同
様に光を分離できることはいうまでもなく、その説明は
省略する。
【００１７】ところで、本アイソレータは、高密度二重
回折格子を用いることによって初めて実現できる。従来
の光ピックアップでは、ピッチが１．７μｍ以上のもの
が殆どであり、大きな偏光依存性はとても望めず、光ア
イソレータの機能を実現できない。回折格子を用いた光
ピックアップでは、理想的には、ＬＤ出射光が往路では
回折格子を（回折光なしに）全て透過し、記録媒体（光
ディスク）を反射してきた光が往路では回折格子におい
て（透過光なしに）全て回折することが望ましい。しか
しながら、従来の回折格子では、上述のように、光アイ
ソレータの機能がないため、理想に近い光ピックアップ
を実現できなかった。
回折格子を用いることによって初めて実現できる。従来
の光ピックアップでは、ピッチが１．７μｍ以上のもの
が殆どであり、大きな偏光依存性はとても望めず、光ア
イソレータの機能を実現できない。回折格子を用いた光
ピックアップでは、理想的には、ＬＤ出射光が往路では
回折格子を（回折光なしに）全て透過し、記録媒体（光
ディスク）を反射してきた光が往路では回折格子におい
て（透過光なしに）全て回折することが望ましい。しか
しながら、従来の回折格子では、上述のように、光アイ
ソレータの機能がないため、理想に近い光ピックアップ
を実現できなかった。
【００１８】これに対し、本発明の構成によれば、前述
のように光アイソレータの機能を発揮するので、高効率
の光ピックアップを提供できる。従って、ＬＤの出射光
の往路と復路の両方で回折格子を経由するような構成の
光ピックアップでは、それに光アイソレータ機能をもた
せることにより、従来の回折格子を用いた光ピックアッ
プを高効率化することができる（請求項１，２）。
のように光アイソレータの機能を発揮するので、高効率
の光ピックアップを提供できる。従って、ＬＤの出射光
の往路と復路の両方で回折格子を経由するような構成の
光ピックアップでは、それに光アイソレータ機能をもた
せることにより、従来の回折格子を用いた光ピックアッ
プを高効率化することができる（請求項１，２）。
【００１９】次に、上述の二重回折格子を用いた第１の
実施例の光ピックアップの構成について説明する。本実
施例はリー等のＰＵに二重回折格子を適用する。すなわ
ち、本実施例では、図２に示すように、従来の回折格子
を二重回折格子７に置き換えるとともに、対物レンズ２
とコリメートレンズ３との間にλ／４板８を配置した構
成とする。このとき、二重回折格子７は、ＬＤ５の偏光
がＰ偏光になるように配置する。これにより、ＬＤ５か
らの出射光は二重回折格子７を透過する。また、前述し
たように、二重回折格子７は、入射角が略４５°になる
ようにそのピッチを設定する。ここで、入射角の角度
（４５°）が大きいことにより収差を発生させてしまう
場合には、この入射角を４５°以下にするか、あるい
は、その板厚を薄くする必要がある。この判断は、光デ
ィスク１へ集光するスポットが、どこまで収差を許容で
きるかで決まり、光ディスク１のシステムからくる仕様
に従えばよい。
実施例の光ピックアップの構成について説明する。本実
施例はリー等のＰＵに二重回折格子を適用する。すなわ
ち、本実施例では、図２に示すように、従来の回折格子
を二重回折格子７に置き換えるとともに、対物レンズ２
とコリメートレンズ３との間にλ／４板８を配置した構
成とする。このとき、二重回折格子７は、ＬＤ５の偏光
がＰ偏光になるように配置する。これにより、ＬＤ５か
らの出射光は二重回折格子７を透過する。また、前述し
たように、二重回折格子７は、入射角が略４５°になる
ようにそのピッチを設定する。ここで、入射角の角度
（４５°）が大きいことにより収差を発生させてしまう
場合には、この入射角を４５°以下にするか、あるい
は、その板厚を薄くする必要がある。この判断は、光デ
ィスク１へ集光するスポットが、どこまで収差を許容で
きるかで決まり、光ディスク１のシステムからくる仕様
に従えばよい。
【００２０】図２において、二重回折格子７からの透過
光はコリメートレンズ３によりコリメートされる。この
コリメート光は、λ／４板８により円偏光に変換され
る。ここで、コリメートレンズ３とλ／４板８との位置
は反対でもよい。コリメート光は対物レンズ２により光
ディスク１に集光照射される。ここで、対物レンズ２が
有限系の場合は、コリメートレンズ３を省略できる。光
ディスク１からの反射光は、入射光と同様の光路をたど
り、λ／４板８によりＳ偏光に変換されることにより、
二重回折格子７で回折されてＰＤ（フォトダイオード）
に入射される。
光はコリメートレンズ３によりコリメートされる。この
コリメート光は、λ／４板８により円偏光に変換され
る。ここで、コリメートレンズ３とλ／４板８との位置
は反対でもよい。コリメート光は対物レンズ２により光
ディスク１に集光照射される。ここで、対物レンズ２が
有限系の場合は、コリメートレンズ３を省略できる。光
ディスク１からの反射光は、入射光と同様の光路をたど
り、λ／４板８によりＳ偏光に変換されることにより、
二重回折格子７で回折されてＰＤ（フォトダイオード）
に入射される。
【００２１】二重回折格子７での回折式は、式（７）で
表わされる。 ｓｉｎθ1−ｓｉｎθ2＝λ（１／Λ1−１／Λ2）・・・（７） 式（７）において、Λ1とθ1は、図３に示すように、二
重回折格子７の光源側回折格子７ａにおける入射位置で
のピッチ及び入射角、Λ2とθ2は、二重回折格子７の光
ディスク側回折格子７ｂにおける出射位置でのピッチ及
び入射角、λは波長を表わしている。また、その回折ダ
イアグラムを図４に示す。ここで、二重回折格子７の表
裏面の回折格子を両方共に等ピッチとすることにより、
その作製を非常に簡単にできる（請求項３）。また、Ｌ
Ｄ５の出射光と二重回折格子７での回折光のなす角は、
θ1−θ2であり、θ1は二重回折格子７の初期設定角で
あるので、θ1とΛ1およびΛ2を適切に設定することで
θ2を設定できる。
表わされる。 ｓｉｎθ1−ｓｉｎθ2＝λ（１／Λ1−１／Λ2）・・・（７） 式（７）において、Λ1とθ1は、図３に示すように、二
重回折格子７の光源側回折格子７ａにおける入射位置で
のピッチ及び入射角、Λ2とθ2は、二重回折格子７の光
ディスク側回折格子７ｂにおける出射位置でのピッチ及
び入射角、λは波長を表わしている。また、その回折ダ
イアグラムを図４に示す。ここで、二重回折格子７の表
裏面の回折格子を両方共に等ピッチとすることにより、
その作製を非常に簡単にできる（請求項３）。また、Ｌ
Ｄ５の出射光と二重回折格子７での回折光のなす角は、
θ1−θ2であり、θ1は二重回折格子７の初期設定角で
あるので、θ1とΛ1およびΛ2を適切に設定することで
θ2を設定できる。
【００２２】ところで、従来例では回折格子に対して垂
直に光が入射するため、非点収差を発生させるためには
チャープが必要であるが、本発明では回折格子に対して
光が角度（〜４５°）をもって入射するので、チャープ
を施さなくても非点収差が発生する。この非点収差は比
較的小さいので、光ディスクの各システムの設計上の要
請によって大きなチャープを施す必要がある場合は、二
重回折格子の少なくとも一方にチャープを施すことで前
述のような任意の非点収差を発生させることにより、所
望のフォーカス信号を得ることができる。また、トラッ
ク信号や記録信号も前述の方法で同様に検出できる。こ
のように、本発明では、二重回折格子の少なくとも一方
にチャープを施すことで任意の非点収差を発生させるこ
とができ、所望の設計が可能となる（請求項４）。
直に光が入射するため、非点収差を発生させるためには
チャープが必要であるが、本発明では回折格子に対して
光が角度（〜４５°）をもって入射するので、チャープ
を施さなくても非点収差が発生する。この非点収差は比
較的小さいので、光ディスクの各システムの設計上の要
請によって大きなチャープを施す必要がある場合は、二
重回折格子の少なくとも一方にチャープを施すことで前
述のような任意の非点収差を発生させることにより、所
望のフォーカス信号を得ることができる。また、トラッ
ク信号や記録信号も前述の方法で同様に検出できる。こ
のように、本発明では、二重回折格子の少なくとも一方
にチャープを施すことで任意の非点収差を発生させるこ
とができ、所望の設計が可能となる（請求項４）。
【００２３】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。回折格子を用いた光ピックアップとして最初に実
用化されたシャープ社のＰＵの回折格子を上述の二重回
折格子に置き換えることで光利用効率を向上させること
ができる。すなわち、本実施例では、図５に示すよう
に、シャープ社のＰＵの回折格子を二重回折格子７に置
き換えるとともに、対物レンズ２とコリメートレンズ３
との間にλ／４板８を配置した構成とする。この二重回
折格子７は、シャープ社の場合と同様に回折格子がピッ
チの異なる分割部分ａと分割部分ｂとから構成されてい
る。
する。回折格子を用いた光ピックアップとして最初に実
用化されたシャープ社のＰＵの回折格子を上述の二重回
折格子に置き換えることで光利用効率を向上させること
ができる。すなわち、本実施例では、図５に示すよう
に、シャープ社のＰＵの回折格子を二重回折格子７に置
き換えるとともに、対物レンズ２とコリメートレンズ３
との間にλ／４板８を配置した構成とする。この二重回
折格子７は、シャープ社の場合と同様に回折格子がピッ
チの異なる分割部分ａと分割部分ｂとから構成されてい
る。
【００２４】図６及び図７は、分割部分ａと分割部分ｂ
におけるそれぞれの入射角とピッチを表記した説明図で
あり、分割部分ａでは、以下の各式（８），（９），
（１０）が成立する。 ｓｉｎθａ1−ｓｉｎθａ2＝λ（１／Λａ1−１／Λａ2）・・・（８） θａ3＝θａ2−θａ1 ・・・・・・（９） ｓｉｎθａ3＝λ／Λａ ・・・・・（１０） ここで、λは波長、Λａ1とθａ1は分割部分ａの光ディ
スク側の回折格子のピッチと入射角、Λａ2とθａ2は分
割部分ａの光源側の回折格子のピッチと入射角、θａ3
は回折光の光源方向となす角を表わしている。また、λ
は適当に選ぶことができる。θａ1は略４５°を選ぶこ
とができる。Λａは光線追跡により決定することがで
き、これにより、式（１０）からθａ3を求めることが
できる。更に、θａ1とθａ3から式（９）によりθａ2
が求められる。また、Λａ1はブラッグ条件を満たすこ
とによりθａ1とλから求めることができる。最後に、
式（８）からΛａ2を求めることができる。
におけるそれぞれの入射角とピッチを表記した説明図で
あり、分割部分ａでは、以下の各式（８），（９），
（１０）が成立する。 ｓｉｎθａ1−ｓｉｎθａ2＝λ（１／Λａ1−１／Λａ2）・・・（８） θａ3＝θａ2−θａ1 ・・・・・・（９） ｓｉｎθａ3＝λ／Λａ ・・・・・（１０） ここで、λは波長、Λａ1とθａ1は分割部分ａの光ディ
スク側の回折格子のピッチと入射角、Λａ2とθａ2は分
割部分ａの光源側の回折格子のピッチと入射角、θａ3
は回折光の光源方向となす角を表わしている。また、λ
は適当に選ぶことができる。θａ1は略４５°を選ぶこ
とができる。Λａは光線追跡により決定することがで
き、これにより、式（１０）からθａ3を求めることが
できる。更に、θａ1とθａ3から式（９）によりθａ2
が求められる。また、Λａ1はブラッグ条件を満たすこ
とによりθａ1とλから求めることができる。最後に、
式（８）からΛａ2を求めることができる。
【００２５】これと同様に分割部分ｂでも以下の各式
（１１），（１２），（１３）が成立する。 ｓｉｎθｂ1−ｓｉｎθｂ2＝λ（１／Λｂ1−１／Λｂ2）・・（１１） θｂ3＝θｂ2−θｂ1 ・・・・・（１２） ｓｉｎθｂ3＝λ／Λｂ ・・・・・（１３） ここで、λは波長、Λｂ1とθｂ1は分割部分ｂの光ディ
スク側の回折格子のピッチと入射角、Λｂ2とθｂ2は分
割部分ｂの光源側の回折格子のピッチと入射角、θａ3
は回折光の光源方向となす角を表わしている。また、Λ
ｂは回折格子が従来（シャープ社）の１個のみの場合の
その分割部分のピッチを表わす。更に、それぞれの諸元
は分割部分ａの場合と同様に求めることができる。な
お、Λａ1、Λａ2、Λｂ1、Λｂ2は別の値として説明し
たが、Λａ1とΛｂ1が同じかΛａ2とΛｂ2が同じ構成、
すなわち二重回折格子７の一方が分割されていない構成
であってもよい。これは、少なくとも二重回折格子の一
方の面が分割されていれば、回折光が分割され、その機
能が達成されることによる。このように二重回折格子の
一方の面のみを分割した場合には、その作製が簡単にな
る利点がある。
（１１），（１２），（１３）が成立する。 ｓｉｎθｂ1−ｓｉｎθｂ2＝λ（１／Λｂ1−１／Λｂ2）・・（１１） θｂ3＝θｂ2−θｂ1 ・・・・・（１２） ｓｉｎθｂ3＝λ／Λｂ ・・・・・（１３） ここで、λは波長、Λｂ1とθｂ1は分割部分ｂの光ディ
スク側の回折格子のピッチと入射角、Λｂ2とθｂ2は分
割部分ｂの光源側の回折格子のピッチと入射角、θａ3
は回折光の光源方向となす角を表わしている。また、Λ
ｂは回折格子が従来（シャープ社）の１個のみの場合の
その分割部分のピッチを表わす。更に、それぞれの諸元
は分割部分ａの場合と同様に求めることができる。な
お、Λａ1、Λａ2、Λｂ1、Λｂ2は別の値として説明し
たが、Λａ1とΛｂ1が同じかΛａ2とΛｂ2が同じ構成、
すなわち二重回折格子７の一方が分割されていない構成
であってもよい。これは、少なくとも二重回折格子の一
方の面が分割されていれば、回折光が分割され、その機
能が達成されることによる。このように二重回折格子の
一方の面のみを分割した場合には、その作製が簡単にな
る利点がある。
【００２６】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。従来の松下社の非点収差法によるＰＵの回折格子
を上述の二重回折格子に置き換えることで、その光利用
効率を向上させることができるとともに、回折格子を光
の往復路に用いることができるので、従来の松下社のも
のよりも小型化を達成できる。すなわち、本実施例で
は、図８に示すように、従来のＰＵの回折格子を二重回
折格子７に置き換えるとともに、対物レンズ２とコリメ
ートレンズ３との間にλ／４板８を配置し、記録信号
（Ｒｆ）用ＰＤのかわりに光源であるＬＤ５を配置した
構成とする。
する。従来の松下社の非点収差法によるＰＵの回折格子
を上述の二重回折格子に置き換えることで、その光利用
効率を向上させることができるとともに、回折格子を光
の往復路に用いることができるので、従来の松下社のも
のよりも小型化を達成できる。すなわち、本実施例で
は、図８に示すように、従来のＰＵの回折格子を二重回
折格子７に置き換えるとともに、対物レンズ２とコリメ
ートレンズ３との間にλ／４板８を配置し、記録信号
（Ｒｆ）用ＰＤのかわりに光源であるＬＤ５を配置した
構成とする。
【００２７】図８において、ＬＤ５からの出射光はコリ
メートレンズ３によりコリメートされる。このコリメー
ト光は、二重回折格子７に入射され、λ／４板８により
円偏光に変換される。ここで、コリメートレンズ３、λ
／４板８、二重回折格子７の位置の順序はかえてもよ
い。コリメート光は対物レンズ２により光ディスク１に
集光照射される。ここで、対物レンズ２が有限系の場合
は、コリメートレンズ３を省略できる。光ディスク１か
らの反射光は、入射光と同様の光路をたどり、λ／４板
８によりＳ偏光に変換されることにより、二重回折格子
７で回折されてＰＤ（フォトダイオード）に入射され
る。本実施例では、記録信号（Ｒｆ）用のＰＤを有して
いないが、このＲｆ信号は、その他の全ＰＤの出力の総
和から得られる。
メートレンズ３によりコリメートされる。このコリメー
ト光は、二重回折格子７に入射され、λ／４板８により
円偏光に変換される。ここで、コリメートレンズ３、λ
／４板８、二重回折格子７の位置の順序はかえてもよ
い。コリメート光は対物レンズ２により光ディスク１に
集光照射される。ここで、対物レンズ２が有限系の場合
は、コリメートレンズ３を省略できる。光ディスク１か
らの反射光は、入射光と同様の光路をたどり、λ／４板
８によりＳ偏光に変換されることにより、二重回折格子
７で回折されてＰＤ（フォトダイオード）に入射され
る。本実施例では、記録信号（Ｒｆ）用のＰＤを有して
いないが、このＲｆ信号は、その他の全ＰＤの出力の総
和から得られる。
【００２８】また、本実施例の二重回折格子７は、図９
に示すように、その光源側回折格子７ａと光ディスク側
回折格子７ｂとのどちらか（図では光源側回折格子７
ａ）が分布のない回折格子でもよい。これは、領域毎に
回折光を分離するのは、少なくとも二重回折格子７の表
裏の何れかの面に分布が形成されていればよいことによ
る。同様に、本実施例の二重回折格子７は、図１０に示
すように、光源から見たときと光ディスクから見たとき
とで、その形が同じ（但しピッチは異なる）でも、それ
らを重ね合わせたときに同じ機能を発揮することができ
る。
に示すように、その光源側回折格子７ａと光ディスク側
回折格子７ｂとのどちらか（図では光源側回折格子７
ａ）が分布のない回折格子でもよい。これは、領域毎に
回折光を分離するのは、少なくとも二重回折格子７の表
裏の何れかの面に分布が形成されていればよいことによ
る。同様に、本実施例の二重回折格子７は、図１０に示
すように、光源から見たときと光ディスクから見たとき
とで、その形が同じ（但しピッチは異なる）でも、それ
らを重ね合わせたときに同じ機能を発揮することができ
る。
【００２９】このように、二重回折格子を用いると、Ｌ
Ｄ光の往路と復路の両方に回折格子を設定することがで
き、従来の松下社のＰＵより小型化されたＰＵを提供で
きる。勿論、ここで従来の松下社と同様の構成をとるこ
ともできる。すなわち、この場合には、図８において、
ＬＤ５を無くした構成とすればよい。しかしながら、こ
の構成では僅かながらに透過光も存在するので、ＬＤ５
の替わりにＲｆ用のＰＤを配置し、これをＲｆ信号の出
力に加えれば、よりＣ／Ｎの高い信号が得られる。
Ｄ光の往路と復路の両方に回折格子を設定することがで
き、従来の松下社のＰＵより小型化されたＰＵを提供で
きる。勿論、ここで従来の松下社と同様の構成をとるこ
ともできる。すなわち、この場合には、図８において、
ＬＤ５を無くした構成とすればよい。しかしながら、こ
の構成では僅かながらに透過光も存在するので、ＬＤ５
の替わりにＲｆ用のＰＤを配置し、これをＲｆ信号の出
力に加えれば、よりＣ／Ｎの高い信号が得られる。
【００３０】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。従来のＮＥＣ社の回折格子を上述の二重回折格子
に置き換えることで、その光利用効率を向上させること
ができる。すなわち、本実施例では、図１１に示すよう
に、従来の回折格子を二重回折格子７に置き換えるとと
もに、対物レンズ２とコリメートレンズ３との間にλ／
４板８を配置し、記録信号（Ｒｆ）用ＰＤのかわりに光
源であるＬＤ５を配置した構成とする。
する。従来のＮＥＣ社の回折格子を上述の二重回折格子
に置き換えることで、その光利用効率を向上させること
ができる。すなわち、本実施例では、図１１に示すよう
に、従来の回折格子を二重回折格子７に置き換えるとと
もに、対物レンズ２とコリメートレンズ３との間にλ／
４板８を配置し、記録信号（Ｒｆ）用ＰＤのかわりに光
源であるＬＤ５を配置した構成とする。
【００３１】図１１において、このコリメート光は、二
重回折格子７に入射され、λ／４板８により円偏光に変
換される。このとき、ＬＤ５からの出射光をコリメート
レンズによりコリメートしてもよい。ここで、コリメー
トレンズ、λ／４板８、二重回折格子７の位置の順序は
かえてもよい。円偏光に変換された光は対物レンズ２に
より光ディスク１に集光照射される。ここで、対物レン
ズ２が有限系の場合は、コリメートレンズ３を省略でき
る。光ディスク１からの反射光は、入射光と同様の光路
をたどり、λ／４板８によりＳ偏光に変換されることに
より、二重回折格子７で回折されてＰＤ（フォトダイオ
ード）に入射される。
重回折格子７に入射され、λ／４板８により円偏光に変
換される。このとき、ＬＤ５からの出射光をコリメート
レンズによりコリメートしてもよい。ここで、コリメー
トレンズ、λ／４板８、二重回折格子７の位置の順序は
かえてもよい。円偏光に変換された光は対物レンズ２に
より光ディスク１に集光照射される。ここで、対物レン
ズ２が有限系の場合は、コリメートレンズ３を省略でき
る。光ディスク１からの反射光は、入射光と同様の光路
をたどり、λ／４板８によりＳ偏光に変換されることに
より、二重回折格子７で回折されてＰＤ（フォトダイオ
ード）に入射される。
【００３２】本実施例におけるフォーカス信号はダブル
ナイフエッジ法により次式（１４）で、トラック信号は
プッシュプル法により次式（１５）で、Ｒｆ信号は総光
量により次式（１６）で求められる。 Ｆｏ＝（Ｓ1＋Ｓ3）−（Ｓ2＋Ｓ4）・・・・・・（１４） Ｔｒ＝Ｓ5−Ｓ6 ・・・・・・（１５） Ｒｆ＝Ｓ1＋Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4＋Ｓ5＋Ｓ6・・・・・（１６） また、本実施例では、前述のように、その二重回折格子
７は、その光源側回折格子と光ディスク側回折格子との
どちらかが分布のない回折格子でもよい。これは、領域
毎に回折光を分離するのは、少なくとも二重回折格子７
の表裏の何れかの面に分布が形成されていればよいこと
による。同様に、本実施例の二重回折格子７は、光源か
ら見たときと光ディスクから見たときとで、その形が同
じ（但しピッチは異なる）でも、それらを重ね合わせた
ときに同じ機能を発揮することができる。つまり、要は
領域毎に回折光を分離する形になればどのような組み合
わせでもよい。
ナイフエッジ法により次式（１４）で、トラック信号は
プッシュプル法により次式（１５）で、Ｒｆ信号は総光
量により次式（１６）で求められる。 Ｆｏ＝（Ｓ1＋Ｓ3）−（Ｓ2＋Ｓ4）・・・・・・（１４） Ｔｒ＝Ｓ5−Ｓ6 ・・・・・・（１５） Ｒｆ＝Ｓ1＋Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4＋Ｓ5＋Ｓ6・・・・・（１６） また、本実施例では、前述のように、その二重回折格子
７は、その光源側回折格子と光ディスク側回折格子との
どちらかが分布のない回折格子でもよい。これは、領域
毎に回折光を分離するのは、少なくとも二重回折格子７
の表裏の何れかの面に分布が形成されていればよいこと
による。同様に、本実施例の二重回折格子７は、光源か
ら見たときと光ディスクから見たときとで、その形が同
じ（但しピッチは異なる）でも、それらを重ね合わせた
ときに同じ機能を発揮することができる。つまり、要は
領域毎に回折光を分離する形になればどのような組み合
わせでもよい。
【００３３】このように、本発明の第２乃至第４の実施
例によれば、従来の領域分割型回折格子を二重回折格子
で構成することにより、その光利用効率が向上し、ま
た、その光源（ＬＤ）の光量が少なくて済みそのコスト
を低下できる（請求項５）。
例によれば、従来の領域分割型回折格子を二重回折格子
で構成することにより、その光利用効率が向上し、ま
た、その光源（ＬＤ）の光量が少なくて済みそのコスト
を低下できる（請求項５）。
【００３４】ところで、従来の回折格子は分光器に用い
られることからも明らかなように、従来の回折格子にお
いては、その回折角が波長によって当然のことながら変
化する。このため、この従来の回折格子を光ピックアッ
プに用いた場合には、その性質がＰＤ上のスポット変動
をもたらし、信号検出を不安定化させる。これに対し上
述の二重回折格子にはそのスポット変動を相殺する効果
がある。すなわち、本発明によれば、式（７）から分か
るように、右辺のΛ1とΛ2とが近い値のときには、右辺
の波長λにかかる部分が「０」に近づくので、この波長
λの変化に対して右辺全体の変化が少なくなり、左辺に
おける二重回折格子からの出射角（回折角）θ2の変化
も小さくなる。特に、式（７）においてΛ1＝Λ2の場合
には、この二重回折格子は、波長λの変化の影響を全く
受けないことになる。これは、二重回折格子のもつ重要
な効果である。しかしながら、実際の二重回折格子で
は、その格子間に距離があるので、図１２に示すよう
に、光ディスクから戻ってきた光が光ディスク側の回折
格子で回折してから光源側の回折格子に到達するまでに
は、この二重回折格子の上記の効果が生じないので、そ
の光軸がややずれてしまう。この不具合を解決するに
は、光源側の回折格子のピッチを光ディスク側の回折格
子のピッチよりも小さめにしておけばよい。これは、図
１２に示すように、光源側の回折格子のピッチが光ディ
スク側の回折格子のピッチよりも小さいと、波長が変化
したときの回折角が異なるので、その光軸を引き戻す効
果が生じることによる。
られることからも明らかなように、従来の回折格子にお
いては、その回折角が波長によって当然のことながら変
化する。このため、この従来の回折格子を光ピックアッ
プに用いた場合には、その性質がＰＤ上のスポット変動
をもたらし、信号検出を不安定化させる。これに対し上
述の二重回折格子にはそのスポット変動を相殺する効果
がある。すなわち、本発明によれば、式（７）から分か
るように、右辺のΛ1とΛ2とが近い値のときには、右辺
の波長λにかかる部分が「０」に近づくので、この波長
λの変化に対して右辺全体の変化が少なくなり、左辺に
おける二重回折格子からの出射角（回折角）θ2の変化
も小さくなる。特に、式（７）においてΛ1＝Λ2の場合
には、この二重回折格子は、波長λの変化の影響を全く
受けないことになる。これは、二重回折格子のもつ重要
な効果である。しかしながら、実際の二重回折格子で
は、その格子間に距離があるので、図１２に示すよう
に、光ディスクから戻ってきた光が光ディスク側の回折
格子で回折してから光源側の回折格子に到達するまでに
は、この二重回折格子の上記の効果が生じないので、そ
の光軸がややずれてしまう。この不具合を解決するに
は、光源側の回折格子のピッチを光ディスク側の回折格
子のピッチよりも小さめにしておけばよい。これは、図
１２に示すように、光源側の回折格子のピッチが光ディ
スク側の回折格子のピッチよりも小さいと、波長が変化
したときの回折角が異なるので、その光軸を引き戻す効
果が生じることによる。
【００３５】従って、このように、光源側の回折格子の
ピッチを光ディスク側の回折格子のピッチよりも小さく
することにより、その温度変動等による波長変動に対し
てＰＤ上のスポットが変化しにくく、信号検出を安定化
できる（請求項６）。
ピッチを光ディスク側の回折格子のピッチよりも小さく
することにより、その温度変動等による波長変動に対し
てＰＤ上のスポットが変化しにくく、信号検出を安定化
できる（請求項６）。
【００３６】一方、従来の回折格子は光軸に垂直に配置
するのに対して、本発明の実施例における二重回折格子
は光軸に対して斜めに配置してＬＤ光を透過させるよう
に構成される。そのため、この二重回折格子からの透過
光には非点収差が生じる。これを回避するには、二重回
折格子を形成する平行基板の厚みを薄く（数十μｍ以
下）すればよいが、このような二重回折格子はその作製
の面での課題が大きい。そこで、本発明の実施例におい
ては、図１３に示すように、２個のプリズム７０Ａ，７
０Ｂのそれぞれの斜面に、二重回折格子をなすそれぞれ
の回折格子７ａ，７ｂを１つずつ形成し、これらのプリ
ズム７０Ａ，７０Ｂを互いに張り合わせて、この張り合
わせ部分に二重回折格子７を形成する。これにより、二
重回折格子７の間隔（厚み）は、図１３（ａ）に示すよ
うな薄いスペーサ７０Ｃを用いることによって容易に微
小に形成できる。なお、このスペーサ７０Ｃは、場合に
よっては無くてもよい。ここで、プリズム７０Ａ，７０
Ｂの屈折率は空気の屈折率よりも高いため、このプリズ
ム７０Ａ，７０Ｂ内での回折角は空気中での回折角より
も小さくなり、その結果、各プリズム７０Ａ，７０Ｂの
頂角αは入射角よりも小さくなる。例えば、二重回折格
子の基板に平行平板を用いる際の入射角を４５°とした
とすると、これに相当する各プリズム７０Ａ，７０Ｂの
頂角αは、図１３（ｂ）に示すように、約３０°とな
る。
するのに対して、本発明の実施例における二重回折格子
は光軸に対して斜めに配置してＬＤ光を透過させるよう
に構成される。そのため、この二重回折格子からの透過
光には非点収差が生じる。これを回避するには、二重回
折格子を形成する平行基板の厚みを薄く（数十μｍ以
下）すればよいが、このような二重回折格子はその作製
の面での課題が大きい。そこで、本発明の実施例におい
ては、図１３に示すように、２個のプリズム７０Ａ，７
０Ｂのそれぞれの斜面に、二重回折格子をなすそれぞれ
の回折格子７ａ，７ｂを１つずつ形成し、これらのプリ
ズム７０Ａ，７０Ｂを互いに張り合わせて、この張り合
わせ部分に二重回折格子７を形成する。これにより、二
重回折格子７の間隔（厚み）は、図１３（ａ）に示すよ
うな薄いスペーサ７０Ｃを用いることによって容易に微
小に形成できる。なお、このスペーサ７０Ｃは、場合に
よっては無くてもよい。ここで、プリズム７０Ａ，７０
Ｂの屈折率は空気の屈折率よりも高いため、このプリズ
ム７０Ａ，７０Ｂ内での回折角は空気中での回折角より
も小さくなり、その結果、各プリズム７０Ａ，７０Ｂの
頂角αは入射角よりも小さくなる。例えば、二重回折格
子の基板に平行平板を用いる際の入射角を４５°とした
とすると、これに相当する各プリズム７０Ａ，７０Ｂの
頂角αは、図１３（ｂ）に示すように、約３０°とな
る。
【００３７】このように、本実施例では、２個のプリズ
ムの斜面に回折格子を形成して張り合わせることにより
二重回折格子を構成するので、その回折格子間の距離を
容易に小さくでき、光ディスクに集光したスポットに収
差が現われず、記録再生特性の安定した光ピックアップ
を提供できる（請求項７）。
ムの斜面に回折格子を形成して張り合わせることにより
二重回折格子を構成するので、その回折格子間の距離を
容易に小さくでき、光ディスクに集光したスポットに収
差が現われず、記録再生特性の安定した光ピックアップ
を提供できる（請求項７）。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、光源からの出射光を回
折格子で略９０％透過させ、光ディスクからの反射光を
ＰＤへ略８５〜９０％入射させることができ、光利用効
率を向上できる。また、記録信号、フォーカス誤差信
号、トラック誤差信号も検知することができる。
折格子で略９０％透過させ、光ディスクからの反射光を
ＰＤへ略８５〜９０％入射させることができ、光利用効
率を向上できる。また、記録信号、フォーカス誤差信
号、トラック誤差信号も検知することができる。
【図１】この発明の実施例に使用される光アイソレータ
の概略側面図である。
の概略側面図である。
【図２】この発明の光ピックアップの第１の実施例の概
略側面図である。
略側面図である。
【図３】上記第１の実施例における二重回折格子の概略
側面図である。
側面図である。
【図４】上記第１の実施例における二重回折格子の回折
ダイアグラムである。
ダイアグラムである。
【図５】この発明の光ピックアップの第２の実施例の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図６】上記第２の実施例における二重回折格子の分割
部分ａにおける入射角とピッチとを表記した概略側面図
である。
部分ａにおける入射角とピッチとを表記した概略側面図
である。
【図７】上記第２の実施例における二重回折格子の分割
部分ｂにおける入射角とピッチとを表記した概略側面図
である。
部分ｂにおける入射角とピッチとを表記した概略側面図
である。
【図８】この発明の光ピックアップの第３の実施例の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図９】上記第３の実施例における二重回折格子の分布
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図１０】上記第３の実施例における二重回折格子の他
の分布を示す概略図である。
の分布を示す概略図である。
【図１１】この発明の光ピックアップの第４の実施例の
概略斜視図である。
概略斜視図である。
【図１２】上記二重回折格子における格子間の距離と光
軸との関係を示す概略図である。
軸との関係を示す概略図である。
【図１３】上記二重回折格子を２個のプリズムにより構
成した実施例の概略分解斜視図及び概略側面図である。
成した実施例の概略分解斜視図及び概略側面図である。
【図１４】リー等の回折格子を使用した従来の光ピック
アップの概略側面図である。
アップの概略側面図である。
【図１５】上記従来の光ピックアップにおける回折格子
の回折光の説明図である。
の回折光の説明図である。
【図１６】上記従来の光ピックアップにおけるＰＤ上で
のスポットを示す概略図である。
のスポットを示す概略図である。
【図１７】上記従来の光ピックアップにおけるフォーカ
ス信号を示す線図である。
ス信号を示す線図である。
【図１８】回折格子の格子にチャープを施してフォーカ
ス信号を検出するとともに、回折格子の一部分にピッチ
の分布をもたせてトラック信号を検出する従来の光ピッ
クアップの概略斜視図である。
ス信号を検出するとともに、回折格子の一部分にピッチ
の分布をもたせてトラック信号を検出する従来の光ピッ
クアップの概略斜視図である。
【図１９】シャープ社の回折格子を使用した従来の光ピ
ックアップの概略斜視図である。
ックアップの概略斜視図である。
【図２０】上記シャープ社の光ピックアップにおける光
検出部での集光ビームの集光状態を示す概略図である。
検出部での集光ビームの集光状態を示す概略図である。
【図２１】ＮＥＣ社の従来の光ピックアップの概略斜視
図である。
図である。
【図２２】従来の光ピックアップにおける回折格子のピ
ッチと回折効率の関係を示す線図である。
ッチと回折効率の関係を示す線図である。
【図２３】本発明の光ピックアップに使用される二重回
折格子を説明するための概略側面図である。
折格子を説明するための概略側面図である。
１ 光ディスク ２ 対物レンズ ３ コリメートレンズ ５ 半導体レーザ（ＬＤ） ６ フォトダイオード（ＰＤ） ７ 二重回折格子 ７ａ 光ディスク側回折格子 ７ｂ 光源側回折格子 ８ ４分の１波長板（λ／４板） ７０Ａ，７０Ｂ プリズム ７０Ｃ スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−250437（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292733（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100927（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−213802（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−53134（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241735（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−172538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−119024（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】光を記録媒体に照射して情報の記録または
再生を行う光記録再生装置の光ピックアップにおいて、
光源と記録媒体の間の光路上に、高密度回折格子を２個
重ねてなる高密度二重回折格子を、光源からの出射光が
Ｐ偏光になるように配置し、この二重回折格子を透過す
る光を４分の１波長板により円偏光化して集光レンズに
より記録媒体に集光照射し、記録媒体から同光路を経て
戻ってくる反射光を、４分の１波長板を通過させてＳ偏
光化し、上記二重回折格子に入射させて回折させ、この
回折光からフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及
び、ＲＦ信号を検知することを特徴とする光ピックアッ
プ。 - 【請求項２】光を記録媒体に照射して情報の記録または
再生を行う光記録再生装置の光ピックアップにおいて、
光源と記録媒体の間の光路上に、高密度回折格子を２個
重ねてなる高密度二重回折格子を、光源からの出射光が
Ｓ偏光になるように配置し、この二重回折格子を透過す
る光を４分の１波長板により円偏光化して集光レンズに
より記録媒体に集光照射し、記録媒体から同光路を経て
戻ってくる反射光を、４分の１波長板を通過させてＰ偏
光化し、上記二重回折格子に入射させて透過させ、この
透過光からフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及
び、ＲＦ信号を検知することを特徴とする光ピックアッ
プ。 - 【請求項３】上記二重回折格子の表裏面の回折格子を両
方共に等ピッチとし、この等ピッチ回折格子に集束光が
入射する際に発生する非点収差をフォーカス検出に利用
することを特徴とする請求項１，２記載の光ピックアッ
プ。 - 【請求項４】上記表裏面の回折格子のうち、一方は等ピ
ッチ回折格子であり、他方はチャーピングを施された回
折格子であることを特徴とする請求項１，２記載の光ピ
ックアップ。 - 【請求項５】上記二重回折格子の少なくとも一方は、ピ
ッチのことなる領域に分割されており、その各領域で発
生する回折光のうち、少なくとも１つを用いてフォーカ
ス信号検出を行い、少なくとも１つを用いてトラック信
号検出を行うことを特徴とする請求項１，２記載の光ピ
ックアップ。 - 【請求項６】上記二重回折格子において、記録媒体側の
回折格子（表面の回折格子）のピッチは、光源側の回折
格子（裏面の回折格子）のピッチより大きいことを特徴
とする請求項１，２，３，４，５記載の光ピックアッ
プ。 - 【請求項７】２個のプリズムの斜面に、上記二重回折格
子をなす２つの回折格子を１つずつ形成して貼りあわせ
たことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６記載
の光ピックアップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5203430A JP2724095B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光ピックアップ |
| US08/882,828 US5956302A (en) | 1993-08-17 | 1997-06-26 | Optical pick-up device and method using a high-density double diffraction grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5203430A JP2724095B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光ピックアップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0757293A JPH0757293A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2724095B2 true JP2724095B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=16473960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5203430A Expired - Fee Related JP2724095B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 光ピックアップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724095B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4725756B2 (ja) * | 1998-05-14 | 2011-07-13 | 前田 資郎 | 方向性回折格子 |
-
1993
- 1993-08-17 JP JP5203430A patent/JP2724095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0757293A (ja) | 1995-03-03 |
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