JPS62173403A - 位相型回折格子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は位相型回折格子に関し、例えば光デイスク装置
等の光学系に用いて好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、屈折率の異なるストライプ部を一定間隔に繰
り返してなる位相型回折格子において、ストライプ部の
繰り返し方向及びこれと直交する方向にストライプ部の
幅の比を変化させることにより、回折光の波面の位相変
化が、ストライプ部の繰り返し方向及びこれと直交する
方向に等しく変化し、かつ当該直交する方向の回折光の
明るさの変化が、所定の形状に変化するようにしたもの
である。

Ｃ従来の技術 従来、光デイスク装置においては、例えば第８図に示す
ような構成の光学系を用いて、レーザスポット１の反射
戻り光を検出して記録ビット２のトラックに記録された
記録情報を再生するようになされている。

すなわち、オプティカルスライダ１１の半導体レーザ３
より出力されたレーザ光束ＬＡは回折格子４において回
折された後、レンズ５を介してデイスクロ上に集光され
る。

ディスク６上には、回折格子４の回折により、レーザ光
束ＬＡのスポット光束に対応した０次の回折光によるレ
ーザスポット１．１次の回折光によるレーザスポット７
及び−１次の回折光によるレーザスポット８を生ずる。

このうち０次のレーザスポット■はビット２のほぼ中央
位置を照射することにより、その反射光を例えばホトダ
イオードでなる受光素子を用いて記録信号を読み取り得
るようになされている。これに対して、１次及び−１次
のレーザスポット７及び８はビット２に対して僅かに内
側及び外側に偏位した位置を照射することにより、０次
のレーザスポット１が内側又は外側にはずれたとき、１
次及び−１次のレーザスポット７及び８のビット２から
の反射光が差動的に変化することを利用して、トラ・フ
キングエラーをＭｌ出し、このトラ・フキングエラー信
号によってトラッキング制御するようになされている。

かくしてオプティカルスライダ１１は、レーザスポット
７及び８の反射光量が等しくなるようにトラッキング制
御されることにより、再生用レーザスポット１が、正し
く記録ピット２のトラックから実用上十分な信号レベル
の記録信号を再生できるようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが、小型化のためレーザ３として半導体レーザを
用いると、レーザ光束ＬＡはレンズの入射面に対して大
きな広がりをもって回折格子４に入射する。従って回折
格子４から得られる光束はレンズ５の入射面に対してほ
ぼ一様な強度で入射するような光線となる。

しかし、レンズ５から出射される光線のうち、レンズ５
の周辺部分の光はレンズ５の周辺で回折作用を受け、そ
の結果第９図に示すように、ディスク６の面上で０次の
レーザスポット１の周囲に、半径ｒの明るい輪状の１次
の回折縞９が生じる。

実際上回折縞９の半径ｒは、１．３〜１．４〔μｍ〕程
度となり、レーザスポット１が読み出ししているビット
２ａからトラックピッチ１．４〜２．０〔μｍ〕だけ離
れた隣りのトラックの幅０．４〔μｍ〕程度のビット２
ｂ及び２Ｃをも照射してしまう問題が生ずる。

この現象が生ずると、レーザスポット１によってトラッ
キングしているトラックのビット２ａの記録情報以外に
、隣りのトラックのビット２ｂ及びビット２Ｃからの記
録情報がクロストークする結果になるおそれがある。

かかる回折縞の発生を防止する手段として、従来例えば
ガラス面に所定の厚さの金属蒸着膜を施したフィルタを
回折格子４及びレンズ５間に設けて、レンズ５に入射す
る光線を抑制して、光量分布が例えばガウス分布になる
ようにする方法が採用されている。

しかし、当該フィルタを特別膜けなければならず、オプ
ティカルスライダ１１全体として部品点数が増加し、小
型化する際の障害になる問題点があった。

また、他の方法として従来、レンズ５の口径を入射光束
に対して充分大きなものとする方法が採用されていたが
、レンズ５が大型化し、高価なものとなってしまい、オ
プティカルスライダ１１全体として構成が大型になる問
題点があった。

さらに他の方法として、レーザ３の出射面に光学系を設
けてレーザ光束ＬＡを集束する方法が考えられるが、部
品点数が増加することを避は得ない問題点がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、フィル
タ等を用いなくても、レンズ５の入射光線の光強度分布
をガウス分布等の任意の分布に制御することができ、か
つ従来の回折格子と同様の位相の波面からなる回折光の
位相型回折格子を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、屈折率
の異なる第１及び第２のストライプ部２１．２２を一定
間隔Ｐに繰り返してなる位相型回折格子２０において、
第１及び第２のストライプ部２１．２２を、その幅Ｗｌ
、Ｗ２の比が、第１及び第２のストライプ部２１．２２
を繰り返し方向Ｙ及び当該繰り返し方向Ｙと直交する方
向Ｘに変化するよう形成することにより非点収差の発生
を防止するようにする。

Ｆ作用 位相型回折格子の第１及び第２のストライプ部２１．２
２を透過して得られた回折光Ｌ１、Ｌ２は、当該ストラ
イブ部２１．２２の光学的光路差に応じた位相差を有し
、互いに干渉する。

一方、第１及び第２のストライプ部２１．２２より得ら
れる回折光Ｌ１、Ｌ２の強度の比は、当該ストライプ部
２１．２２の幅Ｗｂ　Ｗ２に比例する。

従って、回折光Ｌ１、Ｌ２の干渉に基づく出射光りの位
相及び強度は、光Ｌｌ及びＬ２の位相差及び強度の比に
よって変化し、各ストライプ部２１．２２の幅Ｗ１、Ｗ
２の比を所定の値で変化するように形成することによっ
て、所定の強度分布の形状を有する出射光りを得ること
ができる。

かくするにつき、各ス１−ライブ２１．２２の繰り返し
方向Ｙへの幅Ｗ１、Ｗ２の比の変化と、これと直交する
方向Ｘへの幅Ｗｌ、Ｗ２の比の変化を等しくすることに
よって、繰り返し方向Ｙ及びこれと直交する方向Ｘに対
して等しい波面を有する出射光りを得ることができ、ス
トライプ部２１．２２の厚さｔｌの影響を受けることな
く、非点収差のない出射光りを得ることができる。

Ｇ実施例 以下、図面について、本発明を光デイスク装置の光学系
に適用した一実施例を詳述する。

第８図において、２０は本発明の位相型回折格子で、第
１図に示すようにガラス板３０上にストライプ部２１及
び溝部２２を交互に配設してなる凹凸形状を繰り返して
なり、その繰り返し方向Ｙをビームスポット１．７及び
８　（第８図）の方向と同一方向になるよう配置されて
いる。

第１図において位相型回折格子２０は、屈折率ｎｏの例
えばガラス基板３０上に、例えば蒸着によって形成され
た屈折率ｎ、のストライプ部２１をＹ方向にピッチＰで
繰り返し形成した構成を有する。

ストライプ部２１の幅Ｗｌは、第２図に示すように、Ｘ
方向及びＹ方向に、中心点Ｏを挟んで点対称に形成され
、中心点Ｏで最も広くなる（例えばＷ１＝０．９Ｐ）よ
うになされている。

さらに幅Ｗ１は、中心点Ｏから半径Ｒ１の部分において
幅Ｗ　Ｉ　Ｒ＋となり、同様に半径Ｒ２の部分において
幅Ｗｌ、ｌ□となり、半径Ｒ３の部分において幅Ｗｌｉ
１となるように選定されている。

従って溝部２２の幅Ｗ２は中心点０の付近で最も狭く　
（例えばＷ２＃０．Ｉ　Ｐ）　、周辺部で最も広くなる
。この実施例の場合、周辺部において、溝部２２の幅Ｗ
２は、ストライプ部２１の幅Ｗ１とほぼ等しくなるよう
になされている。

かかる構成の回折格子に入射光線ＬＡが入射すると、第
３図に示すように、溝部２２を介して得られる透過光Ｌ
２に対して、ストライプ部２１を介して得られる光Ｌ１
は、出射面Ｓにおいてストライプ部２１の屈折率ｎ０及
び厚さｔｌに応じて位相差を生じ、例えば１６０°の遅
れ位相となる。

従って、レンズ５の入射面においては、ストライプ部２
１を介して得られる回折光Ｌ１に対して溝部２２を介し
て得られる回折光Ｌ２は１６０°進んだ位相差を有する
こととなる。

ストライプ部２１の幅Ｗ１は、中心点Ｏで広く、かつ周
辺部で狭（なっているため、第４図に示すように、スト
ライプ部２１を介して得られる回折光Ｌ１は出射面Ｓに
おいて中心点０で最大となり、かつ周辺部で最小となる
ように変化する。

これに対して溝部２２の幅Ｗ２は、逆に中心点０で狭く
、周辺部で広くなっているため、出射面Ｓにおいて回折
光Ｌ２は中心点０で最小となり、かつ周辺部で最大とな
るように変化する。

従ってレンズ５の入射面においても、ストライプ部２１
及び溝部２２を介して得られる回折光Ｌ１及びＬ２は、
はぼ第４図において符号ＬＬ及びＬ２を付して示すよう
な曲線の光強度分布を有することとなる。

一方レンズ５の入射面において、回折光Ｌ１及びＬ２は
ほぼ１６０°の位相差を有しているため、当該位相差で
互いに干渉し合う。

従って回折光Ｌ１に対して合成された回折光りの位相及
び強度は、レンズの中央部においては、回折光Ｌ１が回
折光Ｌ２に比して十分大きいため、第４図及び第５図に
おいて符号りの曲線に示すように、回折光Ｌｌの位相及
び強度とほぼ一敗するようになる。

これに対して、回折光りの位相はレンズ５の周辺部に行
くに従って回折光Ｌｌから離れて回折光Ｌ２に近づいて
行くため、次第に進み位相となり、やがて周辺部に到達
すると、はぼ回折光Ｌ２の位相の１／２の位相となり、
その結果はぼ８０°進んだ位相となる。

従って第６図に示すように、一定幅のストライプ部及び
溝部からなる回折格子を介して得られる回折光の波面２
６に対して、当該回折格子２０を介して得られる回折光
りの波面２７は、周辺部に行くに従って進んだ波面とな
り、波面２６の回折光の光源ＰＩの位置より距離ｌだけ
離れた光源Ｐ２から得られる回折光と等価な回折光とな
る。

ストライプ部２１及び溝部２２の比の変化は、中心点Ｏ
に対してＸ方向及びＹ方向に限らず、いずれの方向にも
一定の値で変化しているために、波面２７は、いずれの
方向にも等しい波面となる。

従って波面の変化に伴う距離ｌの変化は、Ｘ方向及びＹ
方向に限らず、光軸を中心としていずれの方向にも等し
い変化となる。

一方、回折光りの強度は、周辺部に行くに従って回折光
Ｌ１が減少して行くと共に位相差１６０゜の回折光Ｌ２
が増加して行くので、第４図に示すように、ストライプ
部２１及び溝部２２の幅Ｗ１及びＷ２の比の変化に応じ
て周辺部に行くに従って減少するようになる。

以上の構成においてレーザ３から出力されたレーザ光束
ＬＡは位相型回折格子２０に入射される。

位相型回折格子２０においてストライプ部２１及び溝部
２２において回折された回折光Ｌ１及びＬ２は、互いに
干渉してレンズ５に入射する。

かくしてレンズ５に入射される合成回折光りは、レンズ
５の中心に対していずれの方向にも波面が等しくなると
共に、その強度が中央部で最も強く、かつ周辺部で最も
弱くなる。

従って回折光りは、レンズ５の周辺における回折現象の
影響を受けることな（ディスク６上に集光されて、０次
、−１次及び１次のレーザスポット７、ｌ及び８を形成
する。

以上の構成によれば、位相型回折格子より出力される回
折光りを制限するようなフィルタ等を用いなくても、回
折格子２０の形状を変えるだけの簡易な構成によって、
レンズ５に入射する回折光りを所定の形状に制御するこ
とができる。従ってレンズ５の周辺で生ずる回折現象を
有効に抑制することによってトラック間のクロストーク
を防止し得るようなトラッキング制御用のビームスポッ
トを得ることができる。

また光軸を中心としていずれの方向にも等しい波面を有
する回折光りを得ることができるので、一様な円形形状
を有する非点収差のないレーザスポット１を得ることが
できる。

また、回折光りの波面はストライプ部２１及び溝部２２
の光学的光路差の影響を受けずに、ストライプ部２１の
厚さｔｌに応じて、光軸を中心としていずれの方向にも
等しく変化するので、厚さｔｌが変化しても非点収差の
ないレーザスポット１を得ることができる。

なお、上述の実施例においては、中心点Ｏにおいて、ス
トライプ部の幅Ｗ１を溝部の幅Ｗ２より大きくすると共
に、周辺部でほぼ等しくなるようにしたが、これに代え
、中心点０でストライプ部の幅Ｗ１を、溝部の幅Ｗ２よ
り小さくして、周辺部でほぼ等しくなるようにしても同
等の効果を得ることができる。

また上述の実施例においては、ガラス基板上に、屈折率
ｎ１のストライプ部を形成した位相型回折格子について
述べたが、これに代えて、ガラス基板等に例えばホトエ
ツチング等を用いて凹状の溝部の繰返しを形成しても良
い。

また上述の実施例においては、凸部形状のストライプ部
２１の間に凹部形状の溝部２２を設けるようにした場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば第７
図に示すように、第１のストライプ部２１の屈折率ｎ、
と異なる屈折率ｎ２を有する第２のストライプ部２３を
溝部に対応する部分に設けた場合にも広く適用し得る。

さらに上述の実施例のにおいては、本発明を光デイスク
装置に適用し、中央点で強く、周辺部で弱くなるような
非点収差のない回折光を得るようにした場合について述
べたが、これに限らず、広く種々の条件の下で本発明を
適用し得る。例えば周辺部で回折光の強度を大きくし、
かつ中心点で弱くなるような回折光を得るような場合に
も本発明を適用し得る。この場合は、中心点でストライ
プ部の幅Ｗ１と溝部の幅Ｗ２を等しくして、周辺部に行
くに従って差が大きくなるようにすれば良い。

さらに中心点から周辺部に向って一様に変化する場合の
みならず、ストライプ部の幅の変化を必要に応じて選択
することにより、種々の強度分布の形状を有した非点収
差のない回折光を得ることができる。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、必要に応じて種々の形状
の分布を呈し、かつ非点収差のない回折光を得ることが
でき、かくして例えばクロストークを有効に回避した記
録情報を再生し得る光デイスク装置を容易に実現し得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位相型回折格子を部分的に拡大して示
す斜視図、第２図はその平面図、第３図、第４図、第５
図及び第６図はその動作の説明に供する路線図及び特性
曲線図、第７図は本発明の一変形例を示す部分拡大斜視
図、第８図は本発明の一実施例を示す路線的斜視図、第
９図は従来技術の問題点の説明に供する路線的斜視図で
ある。 １．７．８・・・・・・レーザスポット、２．２ａ、２
ｂ、２ｃ・・・・・・ビット、３・・・・・・レーザ、
４．２０・・・・・・回折格子、６・・・・・・ディス
ク、２１．２３・・・・・・ストライプ部、２２・・・
・・・溝部、３０・・・・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 屈折率の異なる第１及び第２のストライプ部を一定間隔
   に繰り返してなる位相型回折格子において、 上記第１及び第２のストライプ部を、その幅の比が、上
   記第１及び第２のストライプ部の繰り返し方向及び当該
   繰り返し方向と直交する方向に変化するように形成する
   ことにより非点収差の発生を防止することを特徴とする
   位相型回折格子。