JPH0687311B2 - 光学式情報再生装置 - Google Patents

光学式情報再生装置

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JPH0687311B2
JPH0687311B2 JP60206472A JP20647285A JPH0687311B2 JP H0687311 B2 JPH0687311 B2 JP H0687311B2 JP 60206472 A JP60206472 A JP 60206472A JP 20647285 A JP20647285 A JP 20647285A JP H0687311 B2 JPH0687311 B2 JP H0687311B2
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diffraction grating
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邦一 大西
雅之 井上
幸夫 福井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、3スポット方式によるトラッキング誤差信号
検出をおこなう光学式情報再生装置に係り、特に、光学
式情報記録媒体(以下、光ディスクと言う。)上に集光
される光スポットの強度分布の最適化に好適な光分割手
段に関する。
〔発明の背景〕
従来、光ディスクに記録された信号を光学的に再生する
光学式情報再生装置としては、例えば、特開昭57-20583
3号公報に記載されているような3スポット方式による
トラッキング誤差信号検出手段を用いた装置が最も一般
的である。
一方、このような光学式情報再生装置では、一般に光デ
ィスク上に回折限界まで絞り込まれる再生用光スポット
が理想的に微少なスポットにならず、光スポットの周囲
に明環(リンギング)が発生し、この明環が隣接トラッ
クに照射されるために、隣接トラックに記録された信号
もいっしょに再生してしまうクロストークと呼ばれる現
象がおこり、これが再生信号のS/N比を劣化させてしま
うという問題がある。このようなクロストークを低減す
るためには、光スポットの明環の強度を大幅に抑圧し、
再生トラック上に光スポットの光量が集中するように、
光スポット強度分布を最適化する必要がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、3スポット方式を用いた光学式情報再
生装置において、情報再生用光スポットの明環部分の強
度を抑え、強度分布を最適化することによって再生信号
のクロストークの大幅な低減をおこなうための装置を提
供することにある。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために、本発明においては、再生
用光スポットを形成する主ビームとトラッキング誤差信
号検出用の副ビームを分割する光分割手段として、光ビ
ームの周辺部が入射する部分にのみ位相型回折格子を設
けた変形位相型回折格子を用いた。このような変形位相
型回折格子を透過または反射した主ビームは、周辺部の
光量が、±1次回折光からなる幅ビームに一部分離され
るためにその分だけ強度が低下し、階段状の強度分布を
有するようになる。このような階段状の強度分布をもつ
光ビームを光スポットに絞り込むと、明環部分の強度を
大幅に低減できるので、クロストークの発生をおさえる
ことができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は、本発明の一実施例を用いた光学式情報再生装置の
光学系の一例をしめしたものである。1は、半導体レー
ザ光源、2は半導体レーザ光源1より発した光ビーム20
を再生用の光スポットを形成する一本の主ビーム21aと
すでに公知の3スポット方式によってトラッキング誤差
信号を検出するための光スポットを形成する2本の副ビ
ーム21b,21cに分割するための光分割手段であり、本実
施例では、本発明で提案する変形位相型回折格子が用い
られている。尚、この変形回折格子の具体的構成につい
ては後述する。次に、3はハーフプリズム、4はコリメ
ートレンズ、5は対物レンズ、6aおよび6bは検出用組み
合わせレンズ、7は光検出器である。以上の光学系の構
成は、光分割手段2を除いて、従来の3スポット方式を
用いた一般的は光学式情報再生装置の光学系と全く同様
である。なお、10は情報を記録している光ディスク、22
a,22b,22cは、それぞれ前述の主ビーム21a,副ビーム21
b,21cを対物レンズ5によって、光ディスク10上に集光
した時の再生用光スポットおよびトラッキング誤差信号
検出用光スポットである。
次に、本発明の変形位相型回折格子について説明する。
まず、従来の光学式情報再生装置の光学系について簡単
に述べる。
従来の3スポット方式を用いた光学式情報再生装置の光
学系は、第1図にしめした光分割手段2として、第2図
(a)の斜視図、第2図(b)の断面図にしめされるよ
うな、光ビーム20が入射する面の全面に直線状の凹凸格
子が設けられている通常の位相型回折格子2aが用いられ
る。この位相型回折格子2aは、第2図(b)にしめされ
るように光ビーム20の光束全体を回折することによっ
て、0次透過光からなる主ビーム21aと、±1次回折光
からなる副ビーム21b,21cの少なくとも3本の光ビーム
を発生する。この主ビーム21a,副ビーム21b,21cの光量
分布は、光ビーム20と同一もしくは、相似である。
一方、一般に半導体レーザ光源1から発する光ビーム20
は、第3図(a)にしめすように、半値全幅20°〜40°
程度の放射角をもったガラス分布状の強度分布を有して
いる。したがって、位相型回折格子により分割され、コ
リメートレンズ4に達する主ビーム21a,副ビーム21b,21
cの強度分布も、ほぼガウス分布となっている。一方、
図1にしめすような光学系で、コリメートレンズの焦点
深度を深くして、コリメート調整を効率よくおこない、
かつレーザの非点隔差の影響を避けるためにコリメート
レンズのNAを小さくおさえている。このため、対物レン
ズ5によって、各光スポット22a,22b,22cに集光される
主ビーム21aおよび副ビーム21b,21cの強度分布は、光軸
付近のごく限られた領域に限定され、したがって、第3
図(b)の断面図にしめすような、ほぼ台形状の分布と
なってしまう。そして、このような台形状の強度分布を
もつ光ビームを集光して形成された光スポット22a,22b,
22cは、第3図(c)の断面図にしめすように、光スポ
ットの周囲に光スポットピーク強度の数%程度の強度を
もつ環状の明るい部分(明環)23があらわれる。この明
環が再生信号の劣化をまねくクロストークの原因とな
る。
そこで、本発明においては、クロストーク低減の対策と
して、特に再生用の光スポット22aの明環発生を抑える
ために、第1図の光分割手段2として、従来の位相型回
折格子2aのかわりに、第4図(a)および(b)にしめ
されるような変形位相型回折格子2bを配置した。この変
形位相型回折格子2bは、第4図(a)の斜視図および第
4図(b)の断面図にしめすように、光ビーム20の中心
部が入射する円型領域30bには、格子40を設けず、領域3
0aを透過する光ビーム20の周辺の環状部分だけが回折さ
れて、副ビーム21b,21cを分離発生するような構成にな
っている。このような変形位相型回折格子2bを透過した
主ビーム21aは、格子40が設けられている領域30aを透過
した周辺部の光だけが、±1次回折光からなる副ビーム
21b,21cに光量の一部を分配してしまうために、例え
ば、第5図(a)の断面図にしめすような階段状の強度
分布を有するようになる。この周辺部の強度の低下率
は、格子40の光学的溝深さに依存する。すなわち、格子
40に入射する強度を1とすると、0次透過光の強度I0
次式であらわされる。
ここで、 nは、格子40の屈折率 λは、光の波長 tは、格子40の幾何学的溝深さ 例えば、屈折率n=1.5のSiO2で格子40を作成した場
合、格子40の幾何学的溝深さをλ/2に設定すると、主ビ
ーム21aの周辺部光量は中心部に半分となる。
次に、変形位相型回折格子2bの格子40が設けられていな
い領域30bには領域30bを透過した光に領域30aの格子40
の凸部と凹部を透過した光の位相の略平均の位相が与え
られるような位相補正膜を設けておく。例えば、第4図
(b)にしめすように、格子40を形成しているのと同一
の媒質でその幾何学的膜厚t′が格子40の幾何学的溝深
さtの略半分になるような位相補正膜41を形成する。
また、第4図(c)にしめすように位相補正膜41の幾何
学的膜厚t′を格子40の幾何学的溝深さtに一致させ、
かわりに、格子40の屈折率nの略半分の屈折率n′を有
する媒質で位相補正膜41を形成してもよい。このような
位相補正膜は光ビームの一部分のみが位相型回折格子を
透過した場合に生じる波面の不連続性による波面収差の
増加をおさえる働きがある。
以上のような構成をもつ変形位相型回折格子2bは、第1
図にしめした光学系の光分割手段2として用いると、主
ビーム21aは、前述したような階段状の強度分布をも
ち、これを対物レンズ5によって光ディスク10上に集光
して形成した再生用光スポット22aは第5図(b)の断
面図にしめすように、明環23の強度が大幅に低減された
強度分布になっている。例えば、対物レンズ5によって
集光される主ビーム21aの光束断面に関して、その半径
の半分より外側の領域にのみ屈折率1.5,幾何学的溝深さ
λ/2の格子40を設けた変形位相型回折格子2bを光分割手
段2として用いると、再生用光スポット22aの明環の強
度は、従来の光スポットの約半分以下に低減され、クロ
ストークの抑圧に大きな効果がある。
なお、以上述べたような変形回折格子2bを光分割手段2
として用いると、±1次回折光からなるトラッキング誤
差信号検出用の副ビーム21b,21cはそれぞれ、第6図
(a)の断面図にしめすように、主ビーム21aとは逆
に、中心部分の光量がない輪帯状の強度分布をもつ。こ
のような光ビーム21b,21cを光ディスク10上に集光する
と、その光スポット22b,22cは、第6図(b)の断面図
にしめすように、通常の光スポットに比べて周囲の明環
23の強度が増大してしまう。しかし、光スポット22b,22
cは信号再生用ではなく、トラッキング誤差信号検出用
の光スポットであり、明環23が信号検出感度に及ぼす影
響な極めて少ないので、特に問題はない。
また、第4図(a)および(b)にしめした実施例では
変形位相型回折格子2bの格子を設けていない領域30bは
略円型であるが、もちろん第7図(a)の平面図にしめ
すような矩型、第7図(b)の平面図にしめすような帯
状など光ビーム20の周辺部の光量だけが回折によって減
少するような形状であれば、どのような形状でもよく、
さらに、格子40の溝深さtや格子40が設けられている領
域30aが光ビーム20の光束断面にしめる割合なども、所
望のクロストーク低減量に合わせて、再生用光スポット
22aの明環の強度減少率が適当な値になるように自由に
選択すればよい。
なお、3スポット方式を用いた光学式情報再生装置で
は、1個の再生用スポット22aと2個のトラッキング誤
差信号検出用スポット22b、22cが光ディスク10上に集光
されればよいので光分割手段2として用いられる本発明
の変形位相型回折格子2bは、偶数次の回折光が発生しな
いように、格子40の凸部と凹部の幅を等しく設定するの
が一般的であるが、凸部と凹部の幅を異ならせた格子を
用いることも可能である。このような場合も、前述した
ように格子40が設けられている領域30aを透過する主ビ
ーム21aに与えられる平均位相量と、格子40が設けられ
ていない領域30bを透過する主ビーム21aに与えられる位
相量が略一致するように膜厚を定めた位相補正膜41を領
域30bに設ければよい。また格子40を設けていない領域3
0bに設けられる位相補正膜41は、これまで述べてきた実
施例のように格子40と同じ側に設ける以外に、第8図の
断面図にしめすように、格子40が設けられている基板の
反対側に設けてもよい。また、前述の(1)(2)式よ
り、位相型回折格子2bに設けられた格子40の溝深さを制
御する事により、変形位相型回折格子2bを透過する主光
ビーム21aの強度分布を自由に換えることができる点を
利用して、格子40の溝深さを段階状に変化させる事によ
り、主ビーム21aの強度分布を階段状に変化させる事も
可能である。例えば第9図(a)に示した変形位相型回
折格子2bは、格子面の周辺部ほど格子40の溝深さを深く
して、回折効率を高めている。このよな変形位相型回折
格子2bの光分割手段2として用いると、主ビーム21aの
強度分布は例えば第9図(b)に示すように、周辺部の
光強度が低下した多階段状の分布となり、これによって
集光された再生用スポットは、周囲の明環の強度がより
抑圧され、クロストークの減少効果をより高めることが
できる。なお、このような構成の場合、各格子が設けら
れている基板の反対側にそれぞれ光学的厚さを異ならせ
た階段状の位相補正膜41を設け、各格子を透過する0次
光の光ビームに与えられる平均位相を揃える必要があ
る。
なお、以上述べた実施例は、いずれも変形位相型回折格
子2bを透過型に限定していたが、もちろん反射型の回折
格子を用いても全く同様の原理で同様の効果をもつ変形
位相型回折格子を作成することができる。
次に、本発明の変形位相型回折格子の作成法について述
べる。これまでの実施例で述べた変形位相型回折格子
は、いずれもエッチング,蒸着,スパッタリングなど従
来の位相型回折格子の作成技術を用いて作成することが
できる。
第10図は、変形位相型回折格子の作成プロセスの一実施
例をしめしたものである。まず第10図(a)のように、
ガラス基板42に位相補正膜41作成用のマスク50をほぼ密
着させる。次に第10図(b)のように、スパッタリング
などでSiO2などを基板42上に付着させて位相補正膜41を
作成する。さらに、第10図(c)のように格子40作成用
の第2のマスク51をマスク50と同様基板42に密着させ
る。この時、すでに作成されている位相補正膜41に対し
て、格子40が位置ずれしないようにマスク51の位置合わ
せを正確におこなう必要がある。最後に位相補正膜41と
同様の要領でスパッタリングをおこない、格子40を作成
する。また、逆に格子40を先に作成し、次に屈折率層41
を作成してもよい。なお、このような変形位相型回折格
子を作成する際は、前述したように変形位相型回折格子
を透過または反射する主ビームの周辺部光量が所望の減
少率になるように格子40の溝深さを制御し、かつ、位相
補正膜41の膜厚が格子40の溝深さの略半分になるように
膜厚制御をおこなう必要があるが、このような技術も各
スパッタリング時間の制御など従来の位相型回折格子の
作成の場合と全く同様の技術で可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、3スポット方式を
用いた光学式情報再生装置において部品点数を増やすこ
となく、再生用光スポットの周囲に発生する明環の強度
をおさえ、光ディスクの記録トラック上に再生用光スポ
ットの光量が集中するように光スポットの強度分布を最
適化できるので、光スポットの明環の影響による再生信
号のクロストーク発生をおさえ、信号の劣化をふせぐ実
用的対策として大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を説明するための光学系の
模式図、第2図は、従来の位相型回折格子の斜視図およ
び断面図、第3図は従来の光学系における再生用光スポ
ットの強度分布特性を説明するための模式図、第4図は
本発明の変形位相型回折格子の一実施例をしめす斜視図
および断面図、第5図,第6図は本発明の変形位相型回
折格子を用いた場合の再生用光スポットおよびトラッキ
ング誤差信号検出用光スポットの各強度分布特性を説明
するための模式図、第7図,第8図,第9図は、それぞ
れ本発明の他の一実施例を説明するための平面図,断面
図および模式図、第10図は、本発明の変形位相型回折格
子の作成プロセスの一実施例をしめす模式図である。 1……半導体レーザ光源 2……光分割手段 2a……位相型回折格子 2b……変形位相型回折格子 10……光ディスク 20……光ビーム 21a……主ビーム 21b,21c……トラッキング誤差信号検出用副ビーム 22a……再生用光スポット 22b,22c……トラッキング誤差信号検出用光スポット 40……格子 41……屈折層 50,51……スパッタリングによる変形位相型回折格子作
成用マスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源と前記レーザ光源を発した光ビ
    ームを1本の主ビームと少なくとも2本の副ビームに分
    割する光分割手段を備え、 前記主ビームおよび副ビームを各々独立に光学式情報記
    録媒体の記録トラック上に集光して光スポットを形成す
    る光学式情報再生装置において、 前記光分割手段は、前記光ビームの中心部分が入射する
    領域よりも、前記光ビームの外周部分が入射する領域
    を、より高い回折効率を有する位相型回折格子としたこ
    とを特徴とする光学式情報再生装置。
  2. 【請求項2】前記位相型回折格子は、前記光ビームの中
    心部が入射する領域から、前記光ビームの外周部分が入
    射する領域にかけて回折効率が暫増することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の光学式情報再生装置。
JP60206472A 1985-09-20 1985-09-20 光学式情報再生装置 Expired - Lifetime JPH0687311B2 (ja)

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JPS6267737A JPS6267737A (ja) 1987-03-27
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JPH0736234B2 (ja) * 1986-01-27 1995-04-19 ソニー株式会社 光デイスク装置
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JP3832323B2 (ja) 2001-11-20 2006-10-11 日本電気株式会社 光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置
JP3858761B2 (ja) 2002-05-23 2006-12-20 日本電気株式会社 光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置

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