WO2003091999A1 - Optical pickup - Google Patents

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WO2003091999A1
WO2003091999A1 PCT/JP2003/005022 JP0305022W WO03091999A1 WO 2003091999 A1 WO2003091999 A1 WO 2003091999A1 JP 0305022 W JP0305022 W JP 0305022W WO 03091999 A1 WO03091999 A1 WO 03091999A1
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WO
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light
optical
grating
push
optical pickup
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PCT/JP2003/005022
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Inventor
Tetsuo Ueyama
Keiji Sakai
Renzaburo Miki
Osamu Miyazaki
Yukio Watanabe
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
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    • G11B7/0956—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for tilt, skew, warp or inclination of the disc, i.e. maintain the optical axis at right angles to the disc

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup that optically records and reproduces information on an information recording medium such as an optical disk and a light source.
  • the present invention also relates to a tracking servo method for easily and inexpensively correcting an offset generated in a tracking error signal.
  • optical discs are capable of recording a large amount of information signals at high density, and thus are being used in many fields such as audio, video, and computers.
  • the amount of data handled by computers and the like, such as moving image information has increased dramatically, and with this, the recording optical disk has become larger due to a smaller recording pitch. Is progressing.
  • phase-shift DPP method proposes a new tracking method (referred to as “phase-shift DPP method”. This method will be described with reference to FIGS. 31 to 34.
  • a laser beam emitted from a semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a collimator lens 2, and a main beam 30 and a sub beam (+1 (The primary light) 3 1 and sub-beam (_ primary light) 3 2
  • these three beams are focused on the track 61 of the optical disk 6 by the objective lens 5.
  • the three beams of reflected light are reflected by a beam splitter 4 via an objective lens 5 and guided to a photodetector 8 (8A, 8B, 8C) by a condenser lens 7.
  • the far-field patterns of the reflected light of the main beam 30 and the sub-beams 31 and 32 are, as shown in FIG. 32, two-split photodetectors 8A and 8B each having a split line corresponding to the track direction. , 8 C received. Then, difference signals from the two split photodetectors 8A, 8B, 8C, that is, push-pull signals PP30, PP31, PP32 are obtained.
  • the center of the beam is the origin
  • the radial direction of the disk is the X direction
  • the track direction perpendicular to it is the y direction.
  • the xy coordinate system for example, the phase of the periodic structure of the track groove in the first quadrant is different from that in the other quadrants by 180 °.
  • a phase difference of 180 ° occurs only in the first quadrant.
  • the push-pull signals PP 31 and PP 32 using the sub-beams 31 and 32 are, as shown in FIG.
  • the amplitude becomes almost 0. This is because the push-pull signal is not detected irrespective of the track position, so that the sub beams 31 and 32 can be placed on the same track as the main beam 30 or on a different track. However, the signals are almost the same.
  • P P 3 4 P P 3 0-k (P P 3 1 + P P 3 2)
  • the coefficient k is used to capture the difference in light intensity between the 0th-order light 30 and the + 1st-order light 31 and the 1st-order light 32.
  • the intensity ratio is 0th-order light: + 1st-order light.
  • the coefficient k a (2 b).
  • PP 33 is the sum of the push-pull signals of subbeams 31 and 32.
  • the principle that the push-pull signal of the sub-beam is not generated (amplitude 0) is omitted.
  • the amplitude of the push-pull signal of the sub-beam is 0 regardless of the groove depth. become. In other words, since the amplitude is 0 at any position on the track, there is no need to adjust the position of the three beams (rotation adjustment of the diffraction grating, etc.), greatly simplifying the pickup assembly adjustment. be able to.
  • phase shift diffraction grating when a hologram laser unit is used, and particularly when a phase shift diffraction grating is arranged near the semiconductor laser light source, the substantial sub-beam transmission area and the main beam transmission area are both diffraction gratings. Due to the above deviation, it is not possible to add a common optimal phase shift to the two sub-beams. In addition, even if an optimal phase shift pattern can be added to the pitch and depth of a certain optical disc, it cannot be applied to optical discs of different pitches. Therefore, corresponding phase shift patterns are also proposed in this conventional example.
  • Patent No. 17567339 (P.1_4, Fig.1-3)
  • phase shift grading an area to which a phase shift is added is provided. It is necessary to optimize the design according to the push-pull pattern, that is, the pitch and depth of the optical disk, the magnification of the optical system of the pickup, and the NA (numerical aperture) used on the light source side. Therefore, if the width or position of the phase shift region deviates from the design due to a manufacturing error, or if the optical parameters of the pickup mounting this grating are changed, the characteristics will deteriorate.
  • the configuration shown in the conventional example can only support two types of pitches. If the pitch deviates or if the disc has a different pitch, the characteristics will be significantly degraded.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can be mounted on optical pickup optical systems having different specifications, can be applied to optical disks having various pitches and groove depths, and has a large assembly tolerance and Provides a low-cost TES detection method using the phase-shift OPP method that can reduce the characteristic degradation even when there is a design tolerance, and can also expand the objective lens shift characteristic, and an optical pickup equipped with the method. It is. Disclosure of the invention
  • the present invention has the following configuration.
  • a first optical pickup is provided with a light emitting element, a light condensing means for converging a light beam emitted from the light emitting element on an optical recording medium, and provided between the light emitting element and the light condensing means.
  • An optical diffraction element for splitting a light beam emitted from the element into three or more beams of a main beam and a sub-beam; and a dividing line for reflecting light from the optical recording medium with a track almost coincident with the track direction of the optical recording medium.
  • An optical pickup including a light detection system having a light receiving element that receives light in a divided manner, wherein the optical diffraction element has first and second irregularities formed in a direction substantially perpendicular to a track direction of the optical recording medium.
  • the first and second grating patterns are formed at positions shifted from each other by a predetermined pitch in the direction in which the grating pattern is formed.
  • the second grating pattern and the second grating pattern are formed in a strip shape, and a portion of the first region and a portion of the second region arranged in a direction perpendicular to the track direction are formed to be inclined with respect to each other. ing.
  • each unevenness of the first grating pattern and each unevenness of the second grating pattern are formed at positions shifted by a predetermined pitch in the forming direction of the grating pattern.
  • the first and second grating patterns are formed in a band shape, and a first region portion and a second region portion arranged in a direction perpendicular to the track direction are formed to be inclined with respect to each other.
  • the phase shift area that is, the area corresponding to the first or second grating pattern is crossed, and the phase shift area is divided into small parts. You. As a result, the area where the brightness is reversed can be made almost equal in area. Therefore, in any off-track state, areas where light and dark are reversed can be made substantially equal, and a push-pull component can be suppressed. Further, when the focusing means, for example, the objective lens is shifted in the radial direction by tracking, the relative position with respect to the optical diffraction element shifts, and the phase shift area shifts.
  • the phase shift area is crossed in almost the same way as when there is no shift of the focusing means, so that the amplitude of the push-pull signal must be suppressed. it can. Therefore, the characteristics do not deteriorate with respect to the shift of the objective lens. The characteristics are improved.
  • the second optical pickup of the present invention may be configured such that, in the first optical pickup, the pitch of the irregularities of the first grating pattern and the second grating pattern is shifted by about 1/2 pitch. .
  • a boundary between the inclination angles of the first and second grating patterns of the optical diffraction element is set so as to be substantially parallel to a track of the optical recording medium. (A boundary between the first region and the second region).
  • the fourth optical pickup of the present invention may be configured such that, in the third optical pickup, each grating pattern is formed substantially symmetrically by a boundary substantially parallel to the track.
  • the fifth optical pickup of the present invention may be configured such that, in the third optical pickup, each of the grating patterns is formed asymmetrically with respect to a boundary substantially parallel to the track.
  • an inclination angle of the first grating pattern and the second grating pattern of the optical diffraction element is set with respect to a track direction. May be set in the range of 35 degrees to 55 degrees.
  • the first grating pattern and the second grating pattern provided on both sides with respect to a boundary substantially parallel to the track are provided.
  • the sum of the inclination angles of the grating pattern with respect to the boundary may be set to approximately 90 degrees.
  • An eighth optical pickup according to the present invention provides any one of the first to fifth optical pickups.
  • a configuration in which the angle is set between 55 degrees and 75 degrees may be adopted.
  • the range of the inclination angle may be further set to a range of 35 degrees to 75 degrees.
  • a ninth optical pickup in any one of the first to eighth optical pickups, a plurality of first grating patterns and a plurality of second grating patterns parallel to the track direction of the optical recording medium.
  • the width may be constant, and the patterns may be periodically arranged at regular intervals.
  • a plurality of first grating patterns and a plurality of second grating patterns are arranged in the track direction of the optical recording medium.
  • the configuration may be such that the parallel width is constant and the patterns are arranged at irregular intervals.
  • An eleventh optical pickup according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to eighth optical pickups, a plurality of first grating patterns and a plurality of second grating patterns are arranged in the track direction of the optical recording medium.
  • the configuration may be such that the parallel width changes continuously.
  • the plurality of first grating patterns and the second grating patterns are emitted from the light emitting element. May be formed in an end region of a region through which a light beam passes.
  • the end region is formed around a boundary parallel to the track. May be separated by a fixed distance L in a direction perpendicular to the direction.
  • the optical pickup in the first or the thirteenth optical pickup, is provided in an area other than the area where the plurality of first grating patterns and second grating patterns are formed.
  • the pitch In the area through which the light beam passes, the pitch is the same as that of the gratings (concavities and convexities) formed in the first and second grating patterns, and in a direction substantially perpendicular to the track direction.
  • a configuration in which a grating is formed may be used.
  • a distance L between the plurality of first grating patterns and the second grating pattern is longer than
  • the configuration may be in the range of 10% to 60% of the diameter of the light beam.
  • the grating and the grating pattern may be formed such that an intensity peak occurs at the center.
  • the main beam and the sub-beam are divided by a dividing line substantially coincident with the track direction of the optical recording medium.
  • the push-pull signal of the main beam and the sub-beam is converted to the total light amount of the main beam and After normalizing with the total light amount of the sub-beam, subtract the normalized push-pull signal to perform tracking.
  • a configuration for generating a signal may be adopted.
  • a light beam emitted from a light emitting element is divided into a main beam and a sub beam, and the light beam is focused on an optical recording medium by an objective lens, and the reflected light is substantially parallel to the track direction.
  • An optical pickup that detects the optical signal by receiving light after being divided by a simple dividing line and correcting the tracking error signal offset of the main beam using the push-pull signal of the sub-beam with a phase difference.
  • a phase difference was provided so that the phase difference added area of the 0th-order diffracted light due to the groove of the optical recording medium and the phase difference added area of the 1st-order diffracted light overlapped in the area related to the push-pull signal of the sub beam.
  • the phase difference is added so that the phase difference addition region overlaps, so that the phase difference is reduced so that the amplitude of the push-pull signal of the sub-beam becomes almost zero.
  • the 20th optical pickup of the present invention may be arranged such that the phase difference added to the sub-beam in the 18th or 19th optical pickup is approximately 180 °. Good.
  • the twenty-first optical pickup of the present invention divides a light beam emitted from a light-emitting element into a main beam and a sub-beam, focuses the light beam on an optical recording medium by an objective lens, and makes the reflected light substantially parallel to the track direction. Detects the optical signal by receiving light after splitting by a simple splitting line and correcting the tracking error signal offset of the main beam using the push-pull signal of the sub-beam that has been given a phase difference by the optical diffraction element
  • a twenty-second optical pickup of the present invention is the twenty-first optical pickup, wherein the optical diffraction element has first and second irregularities formed in a direction substantially perpendicular to a track direction of the optical recording medium. And a plurality of second grating patterns, each of which is formed at a position deviated by a predetermined pitch in the direction in which the grating pattern is formed, from the unevenness of the first grating pattern and the unevenness of the second grating pattern.
  • the second grating pattern may be formed in a band shape.
  • a twenty-third optical pickup according to the present invention in the twenty-second optical pickup, has a configuration in which the pitch of the irregularities of the first grating pattern and the second grating pattern is shifted by about 1/2 pitch. May be.
  • the plurality of first grating patterns and second grating patterns in the twenty-first optical pickup, have concentric or curved shapes. Is also good.
  • the light-emitting element, the light diffraction element, and the reflected light are separated from each other by a dividing line substantially coincident with the track direction of the optical recording medium.
  • a hologram laser unit that integrates a hologram that receives light by splitting with a photodetector and a photodetection system consisting of light-receiving elements in one package may be used.
  • FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing an optical system of an optical pickup according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is an explanatory diagram showing a structure of the diffraction grating shown in FIG. 1A
  • FIG. 1 (c) is an enlarged view of the grating shown in FIG. 1 (b).
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a detection system in the optical pickup according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a beam spot shape on an optical disc when the optical pickup according to the first embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 4 (a) is a front view showing a diffraction pattern of a reflected beam from the optical disc
  • FIG. 4 (b) is a plan view showing the diffraction pattern on the pupil plane of the objective lens.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a diffraction pattern of a beam on the detector according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a diffraction pattern of a beam on a detector when the objective lens is shifted.
  • FIG. 7 (a) is an explanatory diagram showing a push-pull pattern on a disc of a predetermined standard
  • FIG. 7 (b) is an explanatory diagram showing a push-pull pattern on a disc of a standard different from the standard of FIG. 7 (a).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the structure of the diffraction grating according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a diffraction pattern of a beam on the detector according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 10 shows the diffraction pattern of the beam on the detector when the objective lens is shifted. It is explanatory drawing which shows a turn.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a beam diffraction pattern on a detector according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the diffraction pattern of the beam on the detector when the objective lens is shifted.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the structure of the diffraction grating according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the structure of another diffraction grating according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing still another diffraction grating structure according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a beam spot shape on an optical disc having an unrecorded area and a recorded area when the optical pickup according to the first embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing push-pull signals and the like when the objective lens is shifted in the conventional DPP method.
  • FIG. 18 shows a case where the optical pickup according to the first embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing push-pull signals and the like when the objective lens is shifted.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the structure of the diffraction grating according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a beam spot shape on an optical disc when the optical pickup according to the fourth embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 21 shows a case where the optical pickup according to the fourth embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing push-pull signals and the like when the objective lens is shifted.
  • FIG. 22 is an explanatory view showing the structure of the diffraction grating according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a beam spot shape on an optical disc when the optical pickup according to the fifth embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing the configuration of the detection system in the optical pickup according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing push-pull signals and the like when the objective lens shifts when the optical pickup according to the sixth embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing the configuration of another detection system in the optical pickup according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing an optical system of an optical pickup according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the structures of the hologram and the photodetector in the hologram laser pickup according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the structure of the integrated hologram laser pickup according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 (a) is an explanatory view showing the structure of a hologram element according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 30 (b) is an explanatory view showing the structure of the diffraction grating
  • FIG. 31 (a) is a schematic configuration diagram showing an optical system of a conventional optical pickup
  • FIG. 31 (b) is a front view of a grating 3 included in the optical system of FIG. 31 (a).
  • FIG. 32 is an explanatory diagram showing a configuration of a detection system in a conventional optical pickup.
  • FIG. 33 is a diagram for describing a push-pull signal in the phase shift DPP method.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing a push-pull signal when the objective lens is shifted in the phase shift DPP method.
  • FIG. 1 (a) is a schematic cross-sectional view of the pickup of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a top view of the most characteristic grating 3 in the present invention. Shows a detailed view in which a part is enlarged.
  • the configuration of the optical pickup of the present invention will be described focusing on the optical path of a light beam.
  • a laser beam emitted from a semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a collimator lens 2 and a grating 3 is formed.
  • the beam is split into a main beam 30, a sub-beam (+ primary light) 31, and a sub-beam (— primary light) 32.
  • these three beams pass through the beam splitter 4 and are condensed on the track 61 of the optical disk 6 by the objective lens 5.
  • the reflected light of the optical disk for the three beams is again paired.
  • the light is reflected by the beam splitter 4 through the object lens 5 and guided to the photodetector 8 (8A, 8B, 8C) by the condenser lens 7.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a field pattern of reflected light of the main beam 30 and the sub beams 31 and 32 and a detection circuit thereof.
  • Each of the light beams converged on the photodetector 8 (8A, 8B, 8C) is divided into two split photodetectors 8A, 8B, 8 having split lines corresponding to the track direction.
  • the difference signal from each of the two split photodetectors 8A, 8B, 8C, that is, push-pull signals PP30, PP31, PP32 is obtained.
  • the present embodiment is characterized by the structure of the groove of the grating 3 as a diffraction grating for generating three beams, which is shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c). It will be described using FIG.
  • a first grating pattern A (region A) and a second grating pattern B (region B) are formed alternately in a strip shape.
  • the first grating pattern A and the second grating pattern B are the first area and the second area bounded by the y-axis, that is, the track direction of the optical disk, and the direction of the grating pattern is They are inclined in opposite directions and are formed in a V-shape.
  • the region A which is the first damping pattern A
  • concave portions and convex portions (group and land) forming the grating are alternately formed, and these are formed. It is formed perpendicular to the track direction.
  • the area of the second grating pattern B, B, Grooves and convex lines (group and land) forming a rating are formed alternately, and these are formed perpendicular to the track direction.
  • the concave-convex pitch of the grating is the same as that of the first grating pattern A, but the lattice grooves (or convex lines (land lines)) which are concave grooves (groups) are used.
  • the relative position of the grating line) is shifted by one to two pitches with respect to that of the first grating pattern A. That is, in the area A (first grating pattern A) and the area B (second grating pattern B), the land and the group are reversed. With such a configuration, the A region and the B region are regions having a phase difference of 180 degrees. Therefore, if the region where no phase difference is added is A, the region where 180 ° is added is B.
  • the A region as the first grating pattern A and the B region as the second grating pattern B are alternately formed at substantially equal intervals.
  • the light beam that has passed through the grating 3 described above is split into a main beam and sub-beams, and each soil primary light generated by the irregularities or tracks on the optical disc has a phase difference of ⁇ 180 °. Will be added.
  • the spot where this beam is focused on the optical disk 6 by the objective lens 5 has a shape mainly composed of four peaks as shown in FIG.
  • the push-pull signals PP 31 and PP 32 using the sub-beams 31 and 32 are similar to those shown in FIG. 33 of the conventional example, and the push-pull signals PP of the main beam to which no phase difference is added are used.
  • the amplitude is almost 0 compared to 30.
  • the push-pull signal of the sub-beam is not generated (amplitude 0 )
  • the light beam (sub-beam 31) focused on the track 61 having a periodic structure by the objective lens is divided into the 0th-order diffracted light 310 and ⁇ 1st-order diffracted light.
  • the reflected light is divided into 311 and 312, and interferes with each other in the overlapping areas nl and n2 to generate a diffraction pattern (push-pull pattern) on the objective lens pupil, as shown in Fig. 4 (b). .
  • Fig. 5 shows the beam reflected by the optical disk and incident on the objective lens.
  • the hatched part in Fig. 5 is reflected in each reflected diffracted light.
  • the phase is shifted by 180 ° compared to other regions.
  • ⁇ 1 diffracted light 3 1 1 3 1 2 force
  • the phase shift regions are 3 1 0 and 3 1 1, 3 1 0 and 3 1 2 It will overlap like a cross.
  • the region A2 since a phase difference of 180 ° is added to both the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light, no phase difference is relatively added between the two.
  • the phase shift region (example For example, the second grating pattern B) is inclined in the opposite direction between the first area and the second area bounded by the y-axis, that is, the track direction of the optical disk, and is divided into multiple parts. Therefore, in the areas n1 and n2 where the brightness of the push-pull occurs in the reflected light from the optical disk, the phase shift area is crossed and the phase shift area is divided into small areas. As a result, the area where the contrast is reversed “areas A 1 and A 2” and “areas B 1 and B 2 J have approximately the same area. Therefore, considering only nl, what kind of off-track state exists?
  • the gist of the present invention is that the 0th-order diffracted light 310 and the + 1st-order diffracted light 311 Alternatively, by crossing the phase shift regions of the 0th-order diffracted light 310 and the 1st-order diffracted light 312 so that they cross each other, the push-pull amplitude of the sub-beam is suppressed to 0 as a whole. .
  • the inclination angle of the phase shift region when the mutual intersection angle is 90 °, the number of divisions is further increased, so that the suppression effect is high.
  • the inclination angles ⁇ 1 and 02 (Fig. 1 (b) ) are formed at an angle of about 45 ° ⁇ 10 °, a high suppression effect can be obtained.
  • phase shift part phase shift area
  • the width of the phase shift part deviates from the design, the lens magnification of the optical system changes, etc. Even if the phase shift pattern of the output beam changes, the effect is small and there is almost no change in characteristics. Therefore, the tolerance of the design tolerance and the assembly tolerance can be increased, and the mass production and versatility are excellent.
  • Figure 7 shows a schematic diagram of the push-pull pattern. Even if the pickup of the same optical system is used, if the groove pitch of the optical disc is different, the diffraction pattern from the disc will change. For example, a push-pull pattern as shown in FIG. Standard and wide pitch optical Figure 7 (b) shows the result of the screening. Even if the push-pull pattern of such a disk is greatly different, the phase shift pattern of the present invention is always used. The amplitude can be suppressed to zero. When the NA (numerical aperture) of the objective lens is different, the push-pull pattern changes in the same way. In this case, the same effect is obtained, and the push-pull amplitude can always be suppressed.
  • NA numerical aperture
  • the amplitude of the push-pull signal of the sub-beam becomes 0 irrespective of the groove depth.
  • the amplitude is 0 at any position on the track, there is no need to adjust the position of the three beams (rotation adjustment of the diffraction grating, etc.), which greatly simplifies pickup assembly adjustment. Can be done.
  • a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
  • the configuration of the optical pickup of this embodiment is the same as that shown in the first embodiment, except that the shapes of the first grating pattern A and the second grating pattern B are different.
  • Fig. 8 shows these graying patterns.
  • the grating pattern according to the second embodiment is divided into a plurality of grating patterns with both sides inclined in opposite directions about the y-axis.
  • the first and second grating patterns A and B are different from the first embodiment in that a 180 ° phase difference is added to the periodic structure of alternating unevenness (group and land). The same is true.
  • a region where no phase difference is added that is, the first grating pattern A
  • a region where a phase difference is added by 180 ° that is, the second grating Patterning B is formed at irregular intervals
  • this is different from the first embodiment.
  • the second embodiment in which the grating patterns are formed at unequal intervals will be described in comparison with the first embodiment in which the grating patterns are formed at equal intervals.
  • a description will be given of an example in which the present invention is applied to an optical disk having a large effect and a relatively large groove pitch, and a case where an objective lens shift occurs.
  • FIG. 9 shows a push-pull pattern of reflected light from an optical disk having a relatively wide disk groove when the grating 3 of the first embodiment in which the grating patterns are formed at equal intervals is used.
  • n 1 and n 2 of the push-pull pattern overlap at the center of the beam.
  • a “cross portion” ml where the phase shift region crosses and overlaps, and a “non-cross portion” ⁇ 2 where the phase shift region does not cross occur.
  • the “non-cross portion” m 2 increases as shown in FIG.
  • FIG. As shown by, a state occurs in which the phase shift portions of the 0th-order folded light 310 and the + 1st-order diffracted light 311 do not overlap in the non-cross portion.
  • the phase shift division width is constant, the entire non-cross portion becomes the “regions B1 and B2” described in the first embodiment. Therefore, in this case, the entire non-cross section becomes light or dark of the push-pull, and the push-pull signal The effect of suppressing the amplitude of the signal is lost.
  • FIG. 11 shows a push-pull pattern in which the graying patterns are formed at irregular intervals and the present embodiment is applied. As can be seen from this figure, a state in which the phase shift regions do not overlap at all or do not completely overlap in the non-cross portion does not occur.
  • Fig. 12 shows a case where the objective lens shift is large. As described above, even when the objective lens is shifted to a large extent, the effect of the non-cross portion is reduced. Therefore, compared to the case where the above-mentioned grating pattern is formed at equal intervals, it works to always suppress the brightness of the push-pull, so that even if the objective lens shift occurs, the amplitude of the push-pull signal can be suppressed. .
  • a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the optical pickup of this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but the structure of the groove of the grating 3 is different.
  • the problem in the case of using the grating 3 of FIG. 1 shown in the first embodiment will be omitted because it has been described in the second embodiment.
  • Figure 13 shows another grating pattern of grating 3.
  • a plurality of grating patterns with both sides inclined in opposite directions centering on the y-axis direction (boundary) are formed, and a periodic structure of alternating grooves (groups) of 180 ° is formed. Add a phase difference. This point is
  • the width of the dray- ning pattern parallel to the track of the optical recording medium changes continuously from the center to the end of the y-axis (boundary).
  • a divided area is set in a concentric shape as shown in Fig. 14 or a curved shape as shown in Fig. 15 and a phase shift pattern in which a phase difference is added alternately is used.
  • a phase shift pattern in which a phase difference is added alternately is used.
  • the grating pattern is formed almost symmetrically by the boundary parallel to the track direction of the optical recording medium.
  • the principle that the push-pull signal of the sub-beam is not generated ⁇ As is clear from the principle explanation due to the difference of the push-pull pattern, the grating is always tilted and the first grating is always used. Pattern A and second grating pattern If B is configured to overlap in the push-pull pattern, the effect of the present invention can be obtained.
  • the dringing patterns shown in the second and third embodiments are used, even if the graying patterns are not provided almost symmetrically by the boundary parallel to the track direction of the optical recording medium, It can be easily understood that the effect of suppressing the push-pull amplitude of the beam can be obtained.
  • the example of the pattern shown here is an example, and does not limit the configuration of the present invention.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 16 to FIG.
  • the configuration of the optical pickup of this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but the structure of the groove of the grating 3 is different.
  • the shape mainly consists of four peaks.
  • the first grating pattern A and the second grating pattern B are tilted to 45 °, where the sub-beam push-pull amplitude suppression effect is the highest, with respect to the boundary in the y-axis direction, the four peaks become Occurs at the positions of the four vertices of a square. The problem when this is applied to a recordable optical disk will be described.
  • the reflectivity of a track portion differs between an unrecorded area and a recorded area depending on the recording pit whose reflectivity has changed.
  • the outer circumference (+ direction of the X-axis) from the track 61 is a recorded area
  • the inner circumference (one direction of the X-axis) is an unrecorded area.
  • FIG. 17 shows the push-pull signal of the main beam 30 0 ⁇ ⁇ ⁇ 30 and the push-pull signal of the sub beams 31, 32 ⁇ ⁇ 31, ⁇ ⁇ 3 when using the conventional grating without phase shift.
  • Fig. 18 shows each push-pull signal and total light amount signal when using the grating 3 with the phase shift shown in Fig. 1.
  • the push-pull signal PP 30 of the main beam when the light beam moves from the unrecorded area to the recorded area, the push-pull signal PP 30 of the main beam also changes in the DC offset amount in addition to the decrease in amplitude due to the change in reflectance.
  • the push-up signal PP 33 of the sub-beam also undergoes almost the same change.Therefore, in the differential push-pull signal PP 34 obtained by subtracting both, the amplitude is reduced due to the change in reflectivity, but the DC offset is Almost can be corrected.
  • the push-pull signal PP 30 of the main beam is the same as in FIG.
  • the push-pull signal PP33 of the sub-beam is almost 0 because the amplitude of the push-pull signal generated by track traversal is suppressed, but the DC offset change is different from the push-pull signal PP30 of the main beam.
  • the differential push-pull signal PP 34 obtained by subtracting both the amplitude is reduced in addition to the decrease in the amplitude due to the change in reflectance. Therefore, a DC offset occurs near the boundary between the unrecorded area and the recorded area.
  • Fig. 19 shows Grading 3 of this embodiment taking this into account.
  • the grating pattern of this grating 3 is basically the same as the grating pattern shown in Fig. 1, but is symmetrically opposite to each other, especially with the y axis, that is, the track direction of the optical disk as a boundary.
  • the inclination angle ⁇ of the plurality of grating patterns inclined at 65 ° is set to 65 °.
  • the shape of the spot condensed on the optical disk 6 is as shown in FIG. 20, and the arrangement is such that the four peaks of the sub-beam are close to the radial direction (X direction).
  • Figure 21 shows the push-pull signals when this is used.
  • the DC offset change when moving from the unrecorded area to the recorded area becomes steeper than in the case of Fig. 18 and the push-pull of the main beam 30 Signal PP 30 changes close. Therefore, in the differential push-pull signal PP34 obtained by subtracting PP33 from PP30, although the amplitude is reduced due to the change in the reflectivity, it is DC-like. The offset can be almost corrected.
  • the intensity distribution of the sub-beams on the optical disk 6 becomes smaller in the radial direction as a whole, so that the DC offset becomes smaller.
  • the angle approaches 90 ° the effect of suppressing the push-pull amplitude of the sub-beam becomes small and the amplitude becomes large, so that the original effect of non-rotational adjustment of the three beams becomes small, which is not desirable.
  • the tilt angle is in the range of 55 ° to 75 °, both the effect of suppressing the push-pull amplitude of the sub-beam and the effect of reducing the DC offset near the recorded / unrecorded boundary can be obtained.
  • FIG. 22 shows another form of the phase shift grating for reducing the DC offset in the unrecorded area and the recorded area described in the fourth embodiment.
  • the first grating pattern A and the second grating pattern in which the irregularities (groove and land) are alternately shifted in the radial center part.
  • the area division that formed the ring pattern B was not performed.
  • irregularities (group and land) are provided as a diffraction grating perpendicular to the track direction to divide the main beam 30 and sub-beams 31 and 32. This area is used as the third grating pattern.
  • the pitch of the irregularities of the third grating pattern is desirably the same pitch as the first and second grating patterns, and the positional relationship of the irregularities is determined by the first or second droop. —It is desirable to match with any of the tining patterns.
  • each push-pull signal is the same as in FIG. 21 shown in the fourth embodiment. Therefore, in the differential push-pull signal PP 34 obtained by subtracting the sub-beam push-pull signal PP 33 from the main beam push-pull signal PP 30, although the amplitude decreases due to the change in the reflectance, the DC-like The offset is almost corrected.
  • the areas where the first and second grating patterns are formed are separated by a straight line distance L parallel to the track, at the end of the area where the optical beam passes.
  • a dating pattern for adding a phase shift may be provided in a region other than the center of the region through which the light beam passes.
  • it is not necessary to separate the tracks in parallel with each other and the same effect can be obtained even if the tracks are formed in a circular shape or a rectangular shape.
  • the intensity peak at the center of the split sub-beam By constructing such a configuration, it is possible to achieve both high amplitude reduction due to reflectivity fluctuation and DC offset. Similar effects can be obtained by combining the embodiment of the present embodiment with the second to fourth embodiments.
  • a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 24, 25, and 26.
  • the configuration of the optical pickup of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but the DC offset generated at the boundary between the unrecorded area and the recorded area described in the fourth embodiment is eliminated.
  • the feature is that the method of calculating the push-pull signal of each beam was devised in order to reduce it.
  • the total light amount signals T T30 and T T33 are compared.
  • the grating with the phase shift shown in Fig. 1 is compared with the conventional grating without the phase shift (Fig. 17).
  • the differential push-pull signal PP 34 obtained by subtracting the sub-beam push-pull signal PP 33 from the main beam push-pull signal PP 30 near the boundary is DC-like.
  • the occurrence of a significant offset has been described in the fourth embodiment. This is because when the grating 3 with the phase shift shown in Fig.
  • the push-pull signal PP 33 of the sub-beam is almost zero, while the amplitude of the push-pull signal generated by track traversal is suppressed. This occurs because the typical offset change differs from the main beam push-pull signal PP30.
  • P P 35 P P 30 / T T 30-k (P P 33 / T T 33)
  • each push-pull signal is divided and normalized by the total light amount TT 30 of the main beam 30 and the total light amount TT 33 of the sub-beam, and then subtracted, whereby the DC offset is obtained. It can be greatly reduced.
  • Fig. 25 shows the normalized push-pull signals PP30 / TT30, PP33 / TT33, and PP35 when using the grating 3 with the phase shift shown in Fig. 1. Show. Compared with the differential push-pull signal PP34 shown in Fig. 18, the DC offset can be greatly reduced.
  • the differential push-pull signal P P 36 is a differential push-pull signal
  • P P 3 6 P P 3 0 / T T 3 O-k (P P 3 1 / T T 3 1 + P P 32 / T T 3 2)
  • the same effect can be obtained by normalizing the push-pull signal of each sub-beam individually by the above calculation and then subtracting it from the push-pull signal of the main beam.
  • a seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 27 to 30.
  • a semiconductor device as a light source as a pickup device
  • An example in which a laser, a three-beam grating, a hologram for generating a servo signal, and a photodetector are applied to a hologram laser unit in which a photodetector is integrated will be described.
  • the light emitted from the semiconductor laser 1 is divided into three beams (a main beam and a sub-beam of ⁇ first-order light) by the grating 3, and the 0-order diffracted light of the hologram element 9 is collimated.
  • the light is focused on the optical disk 6 via the lens 2 and the objective lens 5. Then, the returned light is diffracted by the hologram element 9 and guided to the photodetector.
  • the hologram element 9 has a dividing line 9 g extending in the X direction corresponding to the radial direction of the optical disk 6, and a direction perpendicular to the radial direction of the optical disk 6 from the center of the dividing line 9 g.
  • a dividing line 9h extending in the y direction, that is, a direction corresponding to the track direction of the optical disk 6, is divided into three divided regions 9a, 9b, and 9c, and each of these divided regions is Separate grids are formed for 9a, 9b, and 9c.
  • the light-receiving element 10 is composed of two divided light-receiving areas 10a, 10b for focusing and light-receiving areas 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, and 10h for tracking. Become.
  • the light-emitting element composed of the semiconductor laser 1 described above, the optical diffraction element of the above-mentioned grating 3, the hologram element 9 and the light-receiving element 10 for dividing and receiving the reflected light by the dividing line substantially matching the track direction of the optical recording medium.
  • These light detection systems are integrated into one package. This is shown in Figure 29.
  • the main beam diffracted by the divided area 9 a of the horodharam element 9 forms a beam P 1 on the division line 10 y
  • the main beam diffracted by the divided areas 9 b and 9 c is On the light receiving areas 10 c and 10 d respectively
  • the beams P 2 and P 3 are formed.
  • the ⁇ 1st-order sub-beams diffracted in the divided region 9a form beams P4 and P5 outside the two-divided light receiving regions 10a and 10b, respectively, and are divided by the divided regions 9b and 9c.
  • the diffracted ⁇ first-order sub beams form beams P 6 and P 7 on the light receiving areas 10 e and 10 f, and beams P 8 and P 9 on the light receiving areas 10 g and 10 h, respectively. .
  • the light-receiving areas 10 a, 10 b, 10 c, 10 d, 10 e, 10 f, 10 g, and lO h are output as la, lb, Ic, Id, and Ih, respectively. Assuming that e, If, Ig and Ih, the focus error signal FES is calculated by the single knife edge method.
  • T E S (I c-I d)-k ((I f-I h) + (I e-I g)).
  • T es (I c _ I d) is the push-pull signal of the main beam
  • (If-Ih) and (Ie-Ig) are push-pull signals of the sub-beam ⁇ first-order light, respectively.
  • the push-pull signal uses half the light of the beam (light of only the divided areas 9b and 9c of the hologram element).
  • the light output of the first and second quadrants is subtracted. Only the push-pull signal amplitude needs to be canceled to zero.
  • the distance between the light source and the grating is short. Therefore, as shown in FIG. 30, the sub-beam light substantially incident on the objective lens 5 uses a part of the light deviated from the main beam 30 on the grating 3 and the hologram 9. .
  • the amount of this shift varies depending on the position of the grating / hologram in the optical axis direction, but it is a relatively large value in a small-sized integrated hologram laser unit or the like. If the deviation is negligibly small relative to the beam diameter, it can be considered that the same phase distribution will be added to the ⁇ 1st order light if a phase difference distribution is given at the center of the optical axis. It is necessary to design in consideration of
  • phase difference patterns shown in the first to third embodiments can be applied as they are.
  • Fig. 30 shows the same pattern shown in the first embodiment mounted on a hologram laser, in which the position of the sub beam substantially deviates from the main beam on the grating. Therefore, even in a configuration in which the push-pull signal is detected only by a part of the beam, there is an effect of suppressing the push-pull amplitude. Therefore, the present invention is particularly effective in a hologram laser, particularly when the hologram laser is integrated as a hologram laser unit.
  • a method of partially shifting the periodic structure of the grating grooves has been described as a method of giving a phase difference to the ⁇ first-order lights of the three beams.
  • a transmission glass plate or a retardation plate may be actually used.
  • the optical pickup of the present invention comprises: a light emitting element; A condensing means for condensing the light beam emitted from the element on the optical recording medium; and a light beam provided between the light emitting element and the light condensing means, wherein the light beam emitted from the light emitting element is divided into three beams, a main beam and a sub beam.
  • An optical diffraction element for splitting the light, and a photodetection system having a light receiving element for splitting and receiving the reflected light from the optical recording medium along a dividing line substantially matching the track direction of the optical recording medium.
  • the optical diffraction element is formed with a pitch between the first grating pattern having irregularities substantially perpendicular to the track direction of the optical recording medium and the irregularity pitch with respect to the first grating.
  • a plurality of second grating patterns, and the first grating pattern and the second grating pattern are formed to be inclined. It is formed.
  • the optical diffraction element includes a plurality of first and second grating patterns each having irregularities formed in a direction substantially perpendicular to a track direction of the optical recording medium,
  • the unevenness of the grating pattern and the unevenness of the second grating pattern are formed at positions shifted by a predetermined pitch in the forming direction of the grating pattern, and the first and second grating patterns are formed in a band shape.
  • track This is a configuration in which a portion of the first region and a portion of the second region, which are arranged in a direction perpendicular to the cutting direction, are formed so as to be mutually inclined.
  • the tracking servo method using the phase shift DPP method when the position shift of the objective lens shift or the grating is large, when the pitch of the disk groove structure is greatly different, and when different standard discs are used.
  • the parameters of the optical system such as the lens magnification and the numerical aperture of the objective lens change, and even when the TES is detected by a part of the light beam in an integrated pickup such as a hologram laser unit, The amplitude of the push-pull signal of the sub beam can be suppressed.

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Description

明 細 書 光ピックアップ 技術分野
本発明は、 光ディスクや光力一ド等の情報記録媒体に対して光学的に 情報を記録再生する光ピックアップに関するものである。 また、 トラッ キング誤差信号に発生するオフセッ トを、 容易にかつ低コス トで補正す る トラ ッキングサーボ方法に関するものである。 背景技術
近年、 光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができる ため、 オーディオ、 ビデオ、 コンピュータ等の多く の分野において利用 が進められている。 特に最近は、 動画情報などのよ う に、 コンピュータ 等で取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、 それに伴って、 記録ピ ッ トゃ ト ラ ック ピッチの縮小化による光ディスクの大容量化が進んでい る。
上記情報記録媒体においては、 ミ ク ロン単位で記録された情報信号を 再生するために、 情報トラックに対して光ビームを正確に トラ ッキング させる必要がある。 トラ ッキング誤差信号 （T E S ) の検出方法と して は、 種々の方法が知られているが、 最も単純な方法と して、 プッシュプ ル法が知られている。 しかしプッシュプル法は、 トラ ッキング時などに 対物レンズが半径方向にシフ ト した場合や、 ディスクがチル ト した場合 などに、 T E Sにオフセッ トが発生する。 そこで、 このオフセッ トをキ ヤンセルする方法と して、 3 ビームを いた方法 （差動プッシュプル （ D P P : D i f f e r e n t i a l P u s h P u l l ) 法） が、 日 本国特許公報 「特許第 1 7 5 6 7 3 9号公報」 （公開日 1 9 8 6年 5月 1 3 日） に記載されている。
またこの D P P法を改善し、 3 ビームのディスク上での回転調整を省 略するために、 日本国公開特許公報 「特開 2 0 0 1 — 2 5 0 2 5 0公報 J (公開日 2 0 0 1年 9月 1 4 日） おいて、 新しい トラッキング方法 （ これを 「位相シフ ト D P P法」 と呼ぶ） を提案した。 この方法について 、 図 3 1乃至図 3 4を用いて説明する。
例えば図 3 1 ( a ) に示す如く、 半導体レーザ 1から出たレーザ光を コ リ メ一タ レンズ 2によ り平行光に変換し、 グレーティ ング 3によって メ イ ンビーム 3 0、 サブビーム （ + 1次光） 3 1、 サブビーム （ _ 1次 光） 3 2に分割する。 これら 3 ビームについては、 ビームスプリ ッタ 4 を通過した後、 対物レンズ 5によ り光ディスク 6の トラック 6 1上に集 光させる。 さらに、 3 ビームの反射光を対物レンズ 5 を介してビームス プリ ッタ 4で反射させ、 集光レンズ 7で光検出器 8 ( 8 A, 8 B , 8 C ) に導く。
メイ ンビーム 3 0、 サブビーム 3 1 ， 3 2の反射光のファーフィ 一ル ドパターンは、 図 3 2に示すが如く 、 それぞれトラック方向に相当する 分割線を有する 2分割光検出器 8 A， 8 B , 8 Cで受光される。 そして 、 各 2分割光検出器 8 A, 8 B , 8 Cからの差信号すなわちプッシュプ ル信号 P P 3 0 , P P 3 1 , P P 3 2を得る。
ここで、 図 3 1 ( b ) に示すが如く ビームの中心を原点と し、 デイス クのラジアル方向を X方向、 それに直交する トラック方向を y方向とす る x y座標系を設定する。 グレーティング 3において、 例えば第 1象限 の トラ ック溝の周期構造の位相は他の象限のものと 1 8 0 ° 異なってい る。 これによ り、 溝部によって回折されたサブビーム 3 1， 3 2におい ては、 第 1象限の部分だけ 1 8 0 ° の位相差が発生する。 このとき、 サ ブビーム 3 1 , 3 2を用いたプッシュプル信号 P P 3 1 , P P 3 2は、 図 3 3に示すよ う に、 位相差が加わらないメインビームのプッシュプル 信号 P P 3 0に比べて、 振幅がほぼ 0になる。 これは、 トラックの位置 に関係なく 、 プッシュプル信号が検出されないので、 サブビーム 3 1 , 3 2をメインビーム 3 0 と同じ トラ ック上に配置しても、 また異なる ト ラ ック上に配置してもほぼ同じ信号になる。
一方、 対物レンズシフ トゃディ スクの傾きによる T E Sのオフセッ ト に対しては、 図 3 4に示すよ うに、 P P 3 0 と P P 3 1 ( P P 3 2 ) は それぞれ光量に応じて Δ pおよび Δ p 'だけ同じ側 （同相） にオフセッ トが発生する。 ゆえに、
P P 3 4 = P P 3 0 - k ( P P 3 1 + P P 3 2 )
= P P 3 0 - k - P P 3 3
の演算を行う ことによ り、 上記オフセッ トをキヤンセルした差動プッシ ュプル信号 P P 3 4を検出することができる。
ここで、 係数 kは 0次光 3 0 と + 1次光 3 1および一 1次光 3 2の光 強度の違いを捕正するためのもので、 強度比が 0次光 ： + 1次光 ： 一 1 次光 = a ： b ： bならば、 係数 k = aノ ( 2 b ) である。 P P 3 3はサ ブビーム 3 1及び 3 2のプッシュプル信号の和である。 サブビームのプ ッシュプル信号が発生しない （振幅 0 ) 原理については省略する。 これ によ り、 サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係なく、 振幅が 0 になる。 すなわち、 トラ ック上のどの位置にあっても振幅が 0であるの で、 3 ビームの位置調整 （回折格子等の回転調整） が不要となるため、 ピックァップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。
また、 ホロ グラムレーザユニッ トを用いた場合、 特に半導体レーザ光 源の近傍に位相シフ ト回折格子を配置した場合には、 実質的なサブビー ムの通過領域とメ イ ンビームの通過領域が回折格子上でずれるため、 2 つのサブビームに共通の最適位相シフ トを付加するこ とができない。 ま た、 ある光ディスクのピッチや深さに最適な位相シフ トパターンを付加 できたと しても、 異なるピッチの光ディスクには適用できないという問 題点がある。 そこで、 それらに対応した位相シフ トパターンも、 この従 来例の中で提案されている。
(特許文献 1 )
特許第 1 7 5 6 7 3 9号公報 （第 1 _ 4頁、 第 1 — 3図）
(特許文献 2 )
特開 2 0 0 1 — 2 5 0 2 5 0号公報 （第 6— 1 0頁、 第 1 一 3図） しかしながら、 上述した位相シフ トグレーティ ングを用いた場合、 位 相シフ トを付加する領域は、 プッシュプルパターンに合わせて、 すなわ ち光ディスクのピツチや深さ、 ピックァップの光学系倍率や光源側の使 用 NA (開口数） に合わせて、 最適設計を行う必要がある。 よって作製 誤差によ り位相シフ ト領域の幅や位置が設計からずれた場合や、 このグ レーティングを搭載するピッ.クアップの光学パラメータが変更になった 場合、 特性が悪化してしま う。
また、 異なるピッチのディスクにも対応できるよ うに設計したパター ンでも、 従来例で示された構成では、 2種類のピッチしか対応できず、 ピッチがずれた場合やさ らに別のピッチのディスクでは、 特性が大きく 悪化してしま う。
また、 組み立て時に対物レンズの相対位置がずれた場合にも特性が悪 化する。 トラッキング時の対物レンズシフ ト特性についても変化が大き く 限界がある。 よって、 上記従来の技術では、 組み立て公差を小さ く し たり、 光学系やディスクに適した個別の位相シフ トパターン設計を行う 必要があり、 汎用性や量産性に問題があった。
本発明は、 上記課題に鑑みてなされたものであり、 異なる仕様の光ピ ックアップ光学系にも搭載可能で、 異なる種々のピッチや溝深さの光デ イスクにも適用でき、 大きな組立公差や設計公差がある場合でも特性低 下が少なく、 しかも対物レンズシフ ト特性も拡大するこ とができる位相 シフ ト O P P法を用いた低コス トの T E S検出法およびそれを搭載した 光ピックアップを提供するものである。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明では以下の構成を有する。
本願の第 1 の光ピックアップは、 発光素子と、 前記発光素子から出射 される光ビームを光記録媒体上に集光させる集光手段と、 前記発光素子 と集光手段の間に設けられ、 発光素子から出射する光ビームをメ イ ンビ —ムとサブビームの 3 ビーム以上に分割するための光回折素子と、 前記 光記録媒体からの反射光を光記録媒体の トラック方向とほぼ一致する分 割線で分割して受光する受光素子を有する光検出系とを備えた光ピック アップにおいて、 前記光回折素子は、 前記光記録媒体の トラック方向と ほぼ垂直な方向に形成された凹凸を有する第 1および第 2のグレーティ ングパターンをそれぞれ複数備え、 第 1のグレーティ ングパターンの各 凹凸と第 2のグレーティ ングパターンの各凹凸とはグレーティ ングパタ —ンの形成方向において所定ピッチ分ずれた位置に形成され、 第 1およ び第 2のグレーティ ングパターンは、 帯状に形成され、 トラック方向と 垂直な方向に並ぶ第 1 の領域の部分と第 2の領域の部分とが互いに傾斜 して形成されていることを特徴と している。
上記の構成によれば、 光回折素子において、 第 1 のグレーティングパ ターンの各凹凸と第 2のグレーティ ングパターンの各凹凸とはグレーテ ィ ングパターンの形成方向において所定ピッチ分ずれた位置に形成され ている。 そして、 第 1および第 2のグレーティングパターンは、 帯状に 形成され、 トラック方向と垂直な方向に並ぶ第 1 の領域の部分と第 2の 領域の部分とが互いに傾斜して形成されている。
したがって、 光ディスクからの反射光のプッシュプルの明暗が発生す る領域において、 位相シフ ト領域すなわち第 1 または第 2 のグレーティ ングパターンに対応する領域がク ロス し、 位相シフ ト領域が小さく分割 される。 その結果、 明暗が反転する領域をほぼ等しい面積とすることが できる。 よって、 どのよ うなオフ トラック状態にあっても明暗が逆にな る領域をほぼ等しく でき、 プッシュプル成分を抑制することができる。 また、 集光手段、 例えば対物レンズが トラッキングによってラジアル 方向にシフ ト した場合、 光回折素子との相対位置がずれ、 上記位相シフ ト領域もずれる。 しかしながら、 プッシュプルの明暗が発生する領域に おいては、 集光手段のシフ トがない状態とほぼ同じよ うに、 位相シフ ト 領域がク ロスするので、 プッシュプル信号の振幅を抑制することができ る。 したがって、 対物レンズのシフ トに対して特性が悪化せず、 シフ ト 特性が向上する。
本発明の第 2の光ピックアップは、 第 1の光ピックアップにおいて、 上記第 1 のグレーティングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの 前記凹凸のピッチは略 1 / 2 ピッチずれている構成と してもよい。
本発明の第 3の光ピックアップは、 第 2の光ピックアップにおいて、 光記録媒体の トラックにほぼ平行となるよ うに前記光回折素子の第 1 、 第 2 グレーティ ングパターンの傾斜角度の境界 （第 1 の領域と第 2の領 域との境界） を設けた構成と してもよい。
本発明の第 4の光ピックアップは、 第 3の光ピックアップにおいて、 トラックにほぼ平行な境界によってほぼ対称に各々のグレーティ ングパ ターンが形成されている構成と してもよい。
本発明の第 5の光ピックアップは、 第 3の光ピックアップにおいて、 トラックにほぼ平行な境界に対して、 非対称に各々のグレーティ ングパ ターンが形成されている構成と してもよい。
本発明の第 6の光ピックアップは、 第 1から第 6の何れかの光ピック アップにおいて、 上記光回折素子の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの傾斜角度は トラック方向に対して 3 5度 から 5 5度の範囲に設定している構成と してもよい。
本発明の第 7の光ピックアップは、 第 3から第 6の何れかの光ピック アップにおいて、 上記 トラックにほぼ平行な境界に対して両側に設けら れた上記第 1 のグレーティングパターンと第 2のグレーティ ングパター ンの前記境界に対する傾斜角度の和が、 ほぼ 9 0度に設定している構成 と してもよレ、。
本発明の第 8の光ピックアップは、 第 1 から第 5の何れかの光ピック アップにおいて、 未記録領域と既記録領域を有する記録型光ディスクに 適応する光ピックアップであって、 上記光回折素子の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの傾斜角度はトラックに 対して 5 5度から 7 5度の範囲に設定している構成と してもよい。
上記傾斜角度の範囲はさ らに 3 5度から 7 5度の範囲に設定している 構成と してもよい。
本発明の第 9の光ピックアップは、 第 1 から第 8の何れかの光ピック アップにおいて、 複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレー ティ ングパターンの光記録媒体の トラック方向に平行な幅が一定であり 、 各パターンが等間隔に周期的に配置されている構成と してもよい。 本発明の第 1 0の光ピックアップは、 第 1から第 8の何れかの光ピッ クアップにおいて、 複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレ 一ティ ングパターンの光記録媒体の トラック方向に平行な幅が一定であ り、 各パターンが不等間隔に配置されている構成と してもよい。
本発明の第 1 1 の光ピックアップは、 第 1から第 8の何れかの光ピッ クアップにおいて、 複数の第 1のグレーティ ングパターンと第 2のダレ —ティ ングパターンの光記録媒体の トラック方向に平行な幅が連続的に 変化している構成と してもよい。
本発明の第 1 2の光ピックアップは、 第 1から第 1 1 の何れかの光ピ ックアップにおいて、 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2 のグレーティ ングパターンは、 上記発光素子から出射される光ビームが 通過する領域の端部領域に形成されている構成と してもよい。
本発明の第 1 3の光ピックアップは、 第 1 2の光ピックアップにおい て、 上記端部領域は、 上記 トラックに平行な境界を中心に、 トラック方 向に垂直な方向に一定距離 Lだけ離れている構成と してもよい。
本発明の第 1 4の光ピックアップは、 第 1 2または第 1 3の光ピック アップにおいて、 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグ レーティ ングパターンが形成されている以外の領域であり、 かつ光ビー ムが通過する領域には、 上記第 1及び第 2のグレーティ ングパターンに 形成されているグレーティ ング （凹凸） と同じピッチであり、 かつ トラ ック方向とほぼ垂直な方向のグレーティ ングが形成されている構成と し てもよい。
本発明の第 1 5の光ピックアップは、 第 1 2から第 1 4の何れかの光 ピックアップにおいて、 上記複数の第 1 のグレーティングパターンと第 2のグレーティ ングパターンが離れている距離 Lは、 通過する光ビ一ム の直径の 1 0 %から 6 0 %の範囲である構成と してもよレ、。
本発明の第 1 6の光ピックアップは、 第 1から第 1 5の何れかの光ピ ックアップにおいて、 上記回折素子によ り、 分割されたサブビームの前 記光記録媒体上でのスポッ ト形状において、 中央部分に強度ピークが発 生するよ うに、 グレーティングおよびグレーティングパターンを形成す る構成と してもよい。
本発明の第 1 7の光ピックアップは、 第 1から第 1 6の何れかの光ピ ックァップにおいて、 上記メィンビーム及ぴ上記サブビームを光記録媒 体の トラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子か らの出力をもとに、 プッシュプル信号を用いた トラ ッキング信号を生成 する光検出系において、 上記メィ ンビーム及び上記サブビームの各プッ シュプル信号を、 各々メインビームの全光量及びサブビームの全光量で 規格化した後、 規格化後のプッシュプル信号を減算して、 トラッキング 信号を生成する構成と してもよい。
本発明の第 1 8の光ピックァップは、 発光素子から出射した光ビーム をメインビームとサブビームに分割して、 対物レンズによ り光記録媒体 に集光し、 その反射光をほぼトラック方向に平行な分割線によ り分割し て受光して光信号を検出し、 メインビームの トラ ッキング誤差信号オフ セッ トを， 位相差を与えたサブビームのプッシュプル信号を用いて補正 する光ピックアップであって、 サブビームのプッシュプル信号に関与す る領域の中で、 光記録媒体の溝による 0次回折光の位相差付加領域と、 土 1次回折光の位相差付加領域が重なるよ うに位相差を与えたことを特 徵とする。
本発明の第 1 9の光ピックアップは、 第 1 8の光ピックアップにおい て、 位相差付加領域が重なることによ り、 上記サブビームのプッシュプ ル信号の振幅がほぼ 0になるよ うに、 位相差を与える構成と してもよい 本発明の第 2 0の光ピックアップは、 第 1 8または第 1 9の光ピック アップにおいて、 サブビームに付加する位相差は略 1 8 0 ° である構成 と してもよい。
本発明の第 2 1 の光ピックアップは、 発光素子から出射した光ビーム をメイ ンビームとサブビームに分割して、 対物レンズによ り光記録媒体 に集光し、 その反射光をほぼトラック方向に平行な分割線によ り分割し て受光して光信号を検出し、 メイ ンビームの トラッキング誤差信号オフ セッ トを、 光回折素子によ り位相差を与えたサブビームのプッシュプル 信号を用いて補正する光ピックアップであって、 前記光回折素子は、 前 記サブビームのプッシュプル信号に関与する領域の中で、 光記録媒体の 溝による 0次回折光の位相差付加領域と、 土 1次回折光の位相差付加領 域が重なるよ うに、 位相差を与えることを特徴と している。
本発明の第 2 2の光ピックアップは、 第 2 1 の光ピックアップにおい て、 前記光回折素子は、 前記光記録媒体の トラ ック方向とほぼ垂直な方 向に形成された凹凸を有する第 1および第 2のグレーティ ングパターン をそれぞれ複数備え、 第 1 のグレーティングパターンの各凹凸と第 2の グレーティングパターンの各凹凸とはグレーティングパターンの形成方 向において所定ピッチ分ずれた位置に形成され、 第 1および第 2 のグレ —ティ ングパターンは帯状に形成されている構成と してもよい。
本発明の第 2 3の光ピックアップは、 第 2 2の光ピックアップにおい て、 上記第 1のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパター ンの前記凹凸のピッチは略 1 / 2 ピッチずれている構成と してもよい。 本発明の第 2 4の光ピックアップは、 第 2 1 の光ピックアップにおい て、 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ング パターンの形状が同心円状または曲線状である構成と してもよい。
本発明の第 2 5の光ピックアップは、 第 1 から第 2 4の何れかの光ピ ックアップにおいて、 上記発光素子、 上記光回折素子、 反射光を光記録 媒体の トラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラ ムおよび受光素子からなる光検出系を 1つのパッケージに集積化したホ ログラムレーザュニッ トを搭載している構成と してもよレ、。
本発明のさ らに他の目的、 特徴、 および優れた点は、 以下に示す記載 によって十分わかるであろ う。 また、 本発明の利益は、 添付図面を参照 した次の説明で明白になるであろう。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は本発明の第 1 の実施の形態の光ピックアップの光学系を 示す概略構成図、 図 1 ( b ) は図 1 ( a ) に示した回折格子の構造を示 す説明図、 図 1 ( c ) は図 1 ( b ) に示したグレーティ ングの拡大図で ある。
図 2は、 本発明の第 1の実施の形態の光ピックアップにおける検出系 の構成を示す説明図である。
図 3は、 本発明の第 1 の実施の形態の光ピックァップを用いた場合の 光ディスク上でのビームスポッ ト形状を示す説明図である。
図 4 ( a ) は、 光ディスクからの反射ビームの回折パターンを示す正 面図、 図 4 ( b ) は、 対物レンズ瞳面上での上記回折パターンを示す平 面図である。
図 5は、 本発明の第 1 の実施の形態における検出器上のビームの回折 パターンを示す説明図である。
図 6は、 対物レンズがシフ ト した場合の検出器上のビームの回折パタ ーンを示す説明図である。
図 7 ( a ) は所定の規格のディスクにおけるプッシュプルパターンを 示す説明図、 図 7 ( b ) は図 7 ( a ) の規格とは異なる規格のディスク におけるプッシュプルパターンを示す説明図である。
図 8は、 本発明の第 2の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図で ある。
図 9は、 本発明の第 1の実施の形態における検出器上のビームの回折 パターンを示す説明図である。
図 1 0は、 対物レンズがシフ ト した場合の検出器上のビームの回折パ ターンを示す説明図である。
図 1 1 は、 本発明の第 2の実施の形態における検出器上のビームの回 折パターンを示す説明図である。
図 1 2は、 対物レンズがシフ ト した場合の検出器上のビームの回折パ ターンを示す説明図である。
図 1 3は、 本発明の第 3の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図 である。
図 1 4は、 本発明の第 3の実施の形態の別の回折格子の構造を示す説 明図である。
図 1 5は、 本発明の第 3の実施の形態のさ らに別の回折格子の構造を 示す説明図である。
図 1 6は、 本発明の第 1 の実施の形態の光ピックアップを用いた場合 の未記録領域と既記録領域を有する光ディスク上でのビームスポッ ト形 状を示す説明図である。
図 1 7は、 従来の D P P法において対物レンズがシフ ト した場合の各 プッシュプル信号等を示す説明図である。
図 1 8は、 本発明の第 1 の実施の形態の光ピックアップを用いた時に
、 対物レンズがシフ ト した場合の各プッシュプル信号等を示す説明図で ある。
図 1 9は、 本発明の第 4の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図 である。
図 2 0は、 本発明の第 4の実施の形態の光ピックアップを用いた場合 の光ディスク上でのビームスポッ ト形状を示す説明図である。
図 2 1 は、 本発明の第 4の実施の形態の光ピックアップを用いた時に 、 対物レンズがシフ ト した場合の各プッシュプル信号等を示す説明図で ある。
図 2 2は、 本発明の第 5の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図 である。
図 2 3は、 本発明の第 5の実施の形態の光ピックアップを用いた場合 の光ディスク上でのビームスポッ ト形状を示す説明図である。
図 2 4は、 本発明の第 6の実施の形態の光ピックァップにおける検出 系の構成を示す説明図である。
図 2 5は、 本発明の第 6の実施の形態の光ピックアップを用いた時に 、 対物レンズがシフ ト した場合の各プッシュプル信号等を示す説明図で ある。
図 2 6は、 本発明の第 6の実施の形態の光ピックアツプにおける別の 検出系の構成を示す説明図である。
図 2 7は、 本発明の第 7の実施の形態の光ピックアップの光学系を示 す概略構成図である。
図 2 8は、 本発明の第 7の実施の形態のホログラムレーザピックアツ プにおけるホログラムと光検出器の構造を示す説明図である。
図 2 9は、 本発明の第 7の実施の形態の集積化ホログラムレーザピッ クァップの構造を示す説明図である。
図 3 0 ( a ) は、 本発明の第 7の実施の形態のホログラム素子の構造 を示す説明図、 図 3 0 ( b ) は同回折格子の構造を示す説明図である。 図 3 1 ( a ) は、 従来例の光ピックアップの光学系を示す概略構成図 、 図 3 1 ( b ) は、 図 3 1 ( a ) の光学系に含まれるグレーティ ング 3 の正面図である。 図 3 2は、 従来例の光ピックァップにおける検出系の構成を示す説明 図である。
図 3 3は、 位相シフ ト D P P法におけるプッシュプル信号について説 明するための図である。
図 3 4は、 位相シフ ト D P P法において対物レンズがシフ ト した場合 のプッシュプル信号を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を用いて詳細に説明するが 、 上述した従来例と同一部分には同一符号を付し、 その説明は省略する
(第 1 の実施の形態）
本発明の第 1 の実施の形態について、 図 1乃至図 7を用いて詳細に説 明する。 図 1 において、 図 1 ( a ) は本発明のピックアップの模式的な 断面図であり、 図 1 ( b ) は本発明において、 もっと も特徴的なグレー ティ ング 3の上面図であり、 円内は一部を拡大した詳細図を示す。 以下 に、 本発明の光ピックァップの構成を光ビームの光路を中心に説明する 光ピックアップでは、 半導体レーザ 1から出たレーザ光をコ リ メータ レンズ 2によ り平行光に変換し、 グレーティ ング 3によってメインビー ム 3 0、 サブビーム （ + 1次光） 3 1 、 サブビーム （— 1次光） 3 2に 分割する。 その後、 これら 3 ビームについては、 ビームスプリ ッタ 4を 通過した後、 対物レンズ 5によ り光ディスク 6の トラック 6 1上に集光 させる。 さ らに、 上記 3 ビームについての光ディ スクの反射光を再び対 物レンズ 5を介してビームスプリ ッタ 4で反射させ、 集光レンズ 7で光 検出器 8 ( 8 A, 8 B , 8 C ) に導く。
図 2は、 メインビーム 3 0、 サブビーム 3 1， 3 2の反射光のファー フィ一ルドパターン及びその検出回路を模式的に示した図である。 光検 出器 8 ( 8 A, 8 B , 8 C ) に集光されたそれぞれの光ビームは、 トラ ック方向に相当する分割線を有する 2分割光検出器 8 A, 8 B , 8 じで 受光され、 各 2分割光検出器 8 A, 8 B , 8 Cからの差信号すなわちプ ッシュプル信号 P P 3 0 , P P 3 1 , P P 3 2を得る。
こ こで、 本実施形態においては、 3 ビームを生成する回折格子と して のグレーティ ング 3の溝部の構造に特徴を有しており、 これを図 1 ( b ) および図 1 ( c ) を用いて説明する。
図 1 ( b ) に示すよ うに、 グレーティ ング 3において光ビームが通過 する領域の中心を原点と して光ディスクの半径方向に相当するラジアル 方向を X方向、 トラック方向を y方向とする X y座標系を設定する。 グ レーティ ング 3には、 第 1 のグレーティ ングパターン A (領域 A) と第 2のグレーティ ングパターン B (領域 B ) とが帯状にかつ交互に形成さ れている。 これら第 1 のグレーティ ングパターン Aと第 2のグレーティ ングパターン Bとは、 y軸すなわち光ディスクの トラ ック方向を境界と する第 1 の領域と第 2の領域とで、 グレーティ ングパターンの方向が互 いに反対方向に傾斜し、 V字形に形成されている。
図 1 ( c ) に示すよ うに、 第 1 のダレ一ティ ングパターン Aである A の領域は、 グレーティ ングを形成する凹部と凸部 （グループとラン ド） とが交互に形成され、 これらが トラ ック方向に対して垂直に形成されて いる。 第 2のグレーティングパターン Bである Bの領域は、 同様に、 グ レーティ ングを形成する凹溝と凸ライン （グループと ラン ド） とが交互 に形成され、 これらが トラック方向に対して垂直に形成されている。 さ らに、 第 2のグレーティ ングパターン Bにおいて、 グレーティ ングの凹 凸ピッチは第 1 のグレーティ ングパターン Aと同じであるが、 凹溝 （グ ループ） である格子溝 （または凸ライン （ラン ド） である格子ライ ン） の相対位置が、 第 1 のグレーティングパターン Aのものに対して 1ノ 2 ピッチだけずれた構成となっている。 すなわち、 A領域 （第 1 のグレー ティングパターン A ) と B領域 （第 2のグレーティングパターン B ) で は、 ラン ドとグループが反転している。 このよ うな構成とすることで、 A領域と B領域とは位相が 1 8 0度異なった領域となる。 したがって、 位相差を付加しない領域を Aと した場合、 位相差が 1 8 0 ° 付加された 領域は B となる。 ここでは、 この第 1 のグレーティ ングパターン Aであ る A領域と第 2のグレーティ ングパターン Bである B領域を、 ほぼ等間 隔の幅で交互に形成している。
以上に説明を行ったグレーティング 3を通過した光ビームは、 メイ ン ビームとサブビームに分割され、 光ディスクの凹凸すなわち トラックに よって生成されたそれぞれの土一次光には、 ± 1 8 0 ° の位相差が付加 されることになる。
このビームを対物レンズ 5によ り光ディスク 6上に集光したスポッ ト は、 図 3に示すよ う に主に 4つのピークからなる形状になる。 このとき 、 サブビーム 3 1 , 3 2を用いたプッシュプル信号 P P 3 1 , P P 3 2 は、 従来例の図 3 3に示したものと同様、 位相差が加わらないメィンビ —ムのプッシュプル信号 P P 3 0に比べて、 振幅がほぼ 0になる。
ここで、 上記のサブビームのプッシュプル信号が発生しない （振幅 0 ) 原理について説明する。 図 4 ( a ) に示すよ うに、 対物レンズによ り 、 周期構造をもつ トラ ック 6 1 に集光された光ビーム （サブビーム 3 1 ) は、 0次回折光 3 1 0 と ± 1次回折光 3 1 1 , 3 1 2に分かれて反射 され、 図 4 ( b ) に示すよ うに、 その重なり合う領域 n l， n 2で互い に干渉して対物レンズ瞳上で回折パターン （プッシュプルパターン） を 生じる。
図 5は光ディスクで反射して対物レンズに入射するビームを示したも ので、 図 1 ( b ) のダレ一ティ ング 3を用いた場合には、 各反射回折光 においてそれぞれ図 5のハツチング部分が他の領域に比べて位相が 1 8 0 ° シフ ト している。 ± 1回折光 3 1 1， 3 1 2力 S O次回折光 3 1 0 と 重なる領域 n l , n 2では、 この位相シフ ト領域が、 3 1 0 と 3 1 1、 3 1 0 と 3 1 2でクロスするよ うに重なることになる。
たとえば回折光が重なる領域、 即ちビームのオフ トラックによって明 暗が生じる領域 （プッシュプル信号領域） n l において、 位相シフ トの 影響を受けない部分 A 1 , 3 1 0 と 3 1 1 の位相シフ ト領域が重なる部 分 （マス目状のハッチング部分） A 2， 0次回折光のみ位相シフ トが付 加された部分 B 1 , + 1次回折光のみ位相シフ トが付加された部分 B 2 の 4つの種類の領域に分割される。 こ こで、 領域 A 2は 0次回折光と + 1次回折光の両方に位相差 1 8 0 ° が付加されているので、 相対的には 両者の間に位相差が付加されないこ とになる。 そして、 0次回折光 3 1 0 と + 1次回折光 3 1 1の間に 1 8 0° の位相差が付加された 「領域 B 1及び B 2」 と、 位相差がない 「領域 A 1及び A 2」 において、 プッシ ュプルの明暗が逆になる。
本発明においては、 図 1 ( b ) に示したよ うに、 位相シフ ト領域 （例 えば第 2のグレーティ ングパターン B ) を y軸すなわち光ディスクの ト ラック方向を境界とする第 1 の領域と第 2 の領域とで反対方向に傾斜さ せ、 かつ多分割している。 したがって、 光ディスクからの反射光におい て、 プッシュプルの明暗が発生する領域 n 1 と n 2において、 いずれも 位相シフ ト領域がク ロス し、 位相シフ ト領域が小さ く分割される。 その 結果、 明暗が反転する領域 「領域 A 1及び A 2」 と 「領域 B 1及び B 2 J がほぼ等しい面積になる。 よって、 n lだけを考えた場合、 どのよ う なオフ トラック状態にあっても常に明暗が逆になる領域がほぼ等しく な り、 全体を加算すると最終的にはプッシュプル成分が検出されない。 よ つて図 5 の 2分割検出器 8 Bで差動信号 （プッシュプル信号） を検出し た場合、 トラックの回折によるプッシュプル成分は常に 0 となる。
また、 図 6に示すよ うに、 対物レンズが トラッキングによってラジア ル方向にシフ ト した場合、 グレーティング 3 との相対位置がずれ、 位相 シフ ト領域もずれる。 しかしながら、 プッシュプルの明暗が発生する領 域 n 1 と n 2においては、 対物レンズシフ トがない状態とほぼ同じよ う に、 位相シフ ト領域がク ロスするので、 全体と してはプッシュプル信号 の振幅が 0の状態が保持される。 よって対物レンズのシフ トに対して特 性が悪化せず、 シフ ト特性が向上する。 また、 グレーティ ング 3が光ピ ックアップの組み立て時に X方向にずれた場合も同様の現象が発生する が、 位相シフ ト領域がク ロスしている範囲では、 ほぼ特性は一定で常に プッシュプル振幅は 0に抑制できる。 光ピックァップの組み立て時に、 グレーティ ング 3が y方向にずれた場合も、 位相シフ ト領域が多分割さ れているため、 ほぼ特性は一定であり、 位置調整は不要である。
また、 本発明の主旨は、 0次回折光 3 1 0 と + 1次回折光 3 1 1、 ま たは 0次回折光 3 1 0 と一 1次回折光 3 1 2 の位相シフ ト領域をク ロス させて重ねることによ り、 全体と してサブビームのプッシュプル振幅を 0に抑制させるこ とである。 この点に関し、 位相シフ ト領域の傾斜角度 については、 お互いの交差角度が 9 0 ° になる場合が、 もっと も分割数 が多く なるので、 抑制効果が高い。
したがって、 y軸すなわち光ディスクの トラック方向を境界と して、 両側を対称に反対方向に傾斜させた複数のグレーティ ングパターンに分 割する場合、 その傾斜角度 Θ 1及び 0 2 (図 1 ( b ) 参照） はお互いほ ぼ 4 5 ° ± 1 0 ° に傾斜して形成すれば、 高い抑制効果が得られる。 た だし y軸を境界と して対称にグレーティ ングパターンを形成する必要は なく 、 非対称な傾斜角度で、 例えば θ 1 = 3 5 ° と Θ 2 = 5 5 ° などの 組合せによ り、 交差角度がほぼ 9 0 ° になるよ うに設定すれば、 高いプ ッシュプル振幅抑制効果が得られる。
また、 位相シフ ト部分 （位相シフ ト領域） をク ロスさせて重ねている ので、 位相シフ ト部分の幅が設計とずれていたり、 光学系のレンズ倍率 などが変化し、 相対的に対物レンズ出射ビームの位相シフ トパターンが 変化しても、 影響は小さく特性変化はほとんどない。 したがって、 設計 公差や組立公差の許容量は大きく できるため、 量産性や汎用性に優れて いる。
次にプッシュプルパターンが変化した場合の影響について説明する。 図 7にプッシュプルパターンの概略図を示す。 同じ光学系のピックアツ プを用いても、 光ディスクの溝のピッチが異なるとディスクからの回折 パターンが変化し、 例えば、 ピッチの狭い光ディスクでは図 7 ( a ) の よ うなプッシュプルパターンになり 、 異なる規格でピッチの広い光ディ スクでは図 7 ( b ) のよ うになる。 このよ うに大幅にプッシュプルパタ ーンが異なるディスクに対しても、 本発明の位相シフ トパターンを用い れば、 常に位相シフ ト領域がク 口ス して重なり合う状態は同じなので、 常にプッシュプル振幅は 0に抑制できる。 対物レンズの N A (開口数） が異なる場合も、 プッシュプルパターンが同様に変化するが、 この場合 も同じ効果が得られ、 常にプッシュプル振幅を抑制できる。
本実施形態によ り、 サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係な く 、 振幅が 0になる。 すなわち、 トラ ック上のどの位置にあっても振幅 が 0であるので、 3 ビームの位置調整 （回折格子等の回転調整） が不要 となるため、 ピックアップの組立て調整を大幅に簡略化することができ る。
(第 2の実施の形態）
本発明の第 2の実施の形態について、 図 8乃至図 1 2を用いて詳細に 説明する。 本実施形態の光ピックアップの構成は、 第 1 の実施の形態に 示したものと同じであるが、 第 1 のグレーティ ングパターン Aと第 2の グレーティングパターン Bの形状が異つている。 それらのグレーティ ン グパターンを図 8に示す。 第 2の実施の形態のグレーティ ングパターン は y軸を中心に両側を互いに反対方向に傾斜させた複数のグレーティ ン グパターンに分割している。 そして、 第 1 と第 2 とのグレーティ ングパ ターン A , B とでは、 交互の凹凸 （グループとラン ド） の周期構造に 1 8 0 ° の位相差を付加するところは第 1 の実施の形態と同様である。 し かし、 第 2の実施の形態では、 さ らに、 位相差を付加しない領域すなわ ち第 1 のグレーティ ングパターン Aと位相差を 1 8 0 ° 付加する領域す なわち第 2のグレーティ ングパターン Bの幅を不等間隔に形成している ところが第 1 の実施の形態と異なる。
ここで、 グレーティ ングパターンを不等間隔に形成した第 2の実施の 形態をグレーティ ングパターンを等間隔に形成した第 1の実施の形態と 比較して説明する。 こ こでは、 特に、 本発明による効果が大きい、 溝の ピッチが比較的広い光ディスクに適用した場合、 また、 対物レンズシフ トが発生した場合を例にとって説明する。
第 1の実施の形態で示した図 1 のグレーティ ング 3 を用いた場合の問 題点について示す。 グレーティ ングパターンを等間隔に形成した第 1 の 実施の形態のグレーティ ング 3を用いた場合のディスク溝が比較的広い 光ディスクの反射光のプッシュプルパターンを図 9に示す。 このよ うに ディ スク溝が比較的広い光ディスクを用いた場合は、 プッシュプルバタ ーンの n 1 と n 2がビームの中央で重なり合う状態になる。 この場合、 位相シフ ト領域がク ロス して重なり合う 「ク ロス部」 m l と位相シフ ト 領域がク ロスしない 「非クロス部」 πι 2が発生する。 特に対物レンズが シフ ト した場合、 図 9のよ うに 「非ク ロス部」 m 2が大き く なることに なる。
こ こで 「非ク ロス部」 の特性について説明する。 例えば、 第 1、 第 2 のグレーティ ングパターンにおける トラック方向の幅、 すなわち位相シ フ トパターンの分割幅と光ディスクの溝ピッチや光学系倍率などがある 条件になった場合、 図 9及び図 1 0で示すよ うに、 非ク ロス部で 0次回 折光 3 1 0 と + 1 次回折光 3 1 1 の位相シフ ト部分が重ならない状態が 起こる。 位相シフ ト分割幅が一定の場合、 非ク ロス部全体が、 第 1 の実 施の形態で説明した 「領域 B 1及び B 2」 になる。 したがって、 この場 合、 非ク ロス部全体がプッシュプルの明か暗となり、 プッシュプル信号 の振幅の抑制効果がなく なる。
また、 グレーティ ングパターンを不等間隔に形成した、 本実施の形態 を適応した場合のプッシュプルパターンを図 1 1 に示す。 この図からわ かるよ うに、 非ク ロス部で、 位相シフ ト領域同士がまったく重ならない 状態やまた完全に重なるよ うな状態が発生しなく なることがわかる。
また、 対物レンズシフ トが大きい場合を図 1 2に示す。 このよ うに、 対物レンズが大き く シフ ト した場合でも、 非ク ロス部の影響をあま り受 けにく く なる。 したがって、 上記グレーティングパターンを等間隔に形 成した場合と比較して、 プッシュプルの明暗を常に抑制するよ うに働く ため、 対物レンズシフ トが発生した場合でもプッシュプル信号の振幅の 抑制が可能となる。
よって対物レンズシフ 卜が大きく なった場合やグレーティングずれ量 が大き く なつた場合、 また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対して も、 サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大き く な .り、 位相シフ ト D P Pの特性が向上する。
(第 3の実施の形態）
本発明の第 3の実施の形態について、 図 1 3乃至図 1 5 を用いて説明 する。 本実施形態の光ピックアップの構成は、 図 1 に示したものと同じ であるが、 グレーティング 3の溝部の構造が異なる。
まず第 1 の実施の形態で示した図 1 のグレーティ ング 3 を用いた場合 の問題点については、 第 2の実施形態の中で説明したので省略する。 こ こでは、 第 2の実施形態と同様、 溝のピッチが非常に広い光ディスクや 対物レンズシフ トが大きい場合などに問題となる 「非ク ロス部」 、 すな わち位相シフ ト領域がク ロス しない 「非ク ロス部」 の特性を向上させる 他の方法について説明する。
図 1 3にグレーティ ング 3の他のグレーティ ングパターンを示す。 こ のグレーティ ング 3では、 y軸方向 （境界） を中心に両側を互いに反対 方向に傾斜させた複数のグレーティ ングパターンを形成して、 交互の溝 (グループ） の周期構造に 1 8 0 ° の位相差を付加する。 この点は、 第
1および第 2の実施形態と同じである。 しかしながら、 光記録媒体の ト ラックに平行なダレ一ティ ングパターンの幅が y軸 （境界） の中央から 端に向かうにしたがって連続的に変化している点で異なる。 このよ うに グレーティ ングパターンの幅を連続的に変化させるこ とで、 第 2実施例 と同様、 非ク ロス部で、 位相シフ ト領域同士がまったく重ならない状態 やまた完全に重なるよ うな状態が発生しなく なる。
よって対物レンズシフ トが大きく なった場合やグレーティングずれ量 が大きく なつた場合、 また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対して も、 サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大きく なり、 位相シフ ト D P Pの特性が向上する。
さ らに同様の目的で、 図 1 4に示すよ うな同心円状または図 1 5に示 すよ うな曲線状に分割領域を設定し、 交互に位相差を付加させた位相シ フ トパターンを用いても、 まったく 同様の効果が得られる。
また、 上記第 1 から第 3の実施の形態においては、 光記録媒体の トラ ック方向に平行な境界によってほぼ対称にグレーティ ングパターンを形 成した。 しかしながら、 上記に説明を行ったサブビームのプッシュプル 信号が発生しない原理の説明ゃプッシュプルパターンの違いによる原理 的な説明から明らかなよ う に、 グレーティングパターンを傾斜させて、 常に第 1のグレーティ ングパターン Aと第 2のグレーティ ングパターン Bとをプッシュプルパターンにおいて重複させるよ う な構成とすれば、 本発明の効果が得られる。 特に、 第 2、 第 3の実施の形態で示したダレ 一ティ ングパターンを用いた場合、 光記録媒体の トラ ック方向に平行な 境界によってほぼ対称にグレーティ ングパターンを設けなく ても、 サブ ビームのプッシュプル振幅 抑制効果が得られることは容易に理解でき る。 また、 こ こで示したパターンの例は一例であり、 本発明の構成を限 定するものではない。
(第 4の実施の形態）
本発明の第 4の実施の形態について、 図 1 6乃至図 2 1 を用いて説明 する。 本実施形態の光ピックアップの構成は、 図 1 に示したものと同じ であるが、 グレーティ ング 3の溝部の構造が異なる。 まず第 1 の実施の 形態の説明の中で、 図 1 ( b ) に示したグレーティ ング 3を用いた場合 、 対物レンズ 5によ り光ディスク 6上に集光したスポッ トは、 図 3に示 すよ うに主に 4つのピークからなる形状になる。 第 1 のグレーティ ング パターン Aおよび第 2のグレーティ ングパターン Bを y軸方向の境界線 に対して、 サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が最も高い 4 5 ° に 傾斜させた場合は、 4つのピークはほぼ正方形の 4つの頂点の位置に発 生する。 これを記録型光ディスクに適用した場合の課題について説明す る。
相変化ディスクや追記型ディスクを用いる場合、 未記録領域と既記録 領域では反射率変化した記録ピッ トによ り トラック部分の反射率が異な る。 例えば、 図 1 6に示すよ うに、 トラック 6 1から外周側 （ X軸の + 方向） が既記録領域で、 内周側 （ X軸の一方向） が未記録領域の光ディ スクに対して、 光ビームが内周側から外周側に向かって移動する場合 （ ァクセスする場合） を考える。
特に対物レンズシフ 卜が大きく なり メインビームのプッシュプル信号 P P 3 0のオフセッ ト量 Δ ρが大きい場合のプッシュプル信号波形を次 に示す。 図 1 7は位相シフ トを付加しない従来のグレーティ ングを用い た場合のメインビーム 3 0のプッシュプル信号 Ρ Ρ 3 0， サブビーム 3 1 , 3 2のプッシュプル信号 Ρ Ρ 3 1 ， Ρ Ρ 3 2の和信号 Ρ Ρ 3 3 ( = k (P P 3 1 + P P 3 2 ) ) 、 メ イ ンビーム 3 0の全光量信号 T T 3 0 及びサブビーム 3 1 とサブビーム 3 2の全光量信号 T T 3 3、 P P 3 〇 から P P 3 3 を減算した差動プッシュプル信号 P P 3 4の変化を示した ものである。 図 1 8は図 1 に示した位相シフ トを付加したグレーティ ン グ 3を用いた場合の各プッシュプル信号と全光量信号を示す。
図 1 7において、 光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると 、 メインビームのプッシュプル信号 P P 3 0は、 反射率変化による振幅 低下に加えて、 D C的なオフセッ ト量も変化する。 サブビームのプッシ ュプル信号 P P 3 3においても、 ほぼ同じ変化をするため、 両者を減算 した差動プッシュプル信号 P P 3 4においては、 反射率変動による振幅 低下は発生するものの、 D C的なオフセッ トはほぼ補正できる。
これに対し、 図 1 8において、 光ビームが未記録領域から既記録領域 に移動すると、 メインビームのプッシュプル信号 P P 3 0は、 図 1 7の 場合と同じである。 しかしながら、 サブビームのプッシュプル信号 P P 3 3は、 トラック横断によって発生するプッシュプル信号振幅が抑制さ れてほぼ 0であるものの、 D C的なオフセッ ト変化はメインビームのプ ッシュプル信号 P P 3 0 と異なる。 これによ り、 両者を減算した差動プ ッシュプル信号 P P 3 4においては、 反射率変動による振幅低下に加え て、 未記録と既記録領域の境界付近で D C的なオフセッ トが発生する。 これはサブビームの光ディスク 6上に集光したスポッ トのビーム強度 が、 図 3及び図 1 6 に示すよ うに全体的に広がっているために、 メイ ン ビーム 3 0に比べて、 未記録と既記録領域の反射率変動の影響を緩やか に受けるために発生する。 この D C的オフセッ トは、 光ディスクの溝の 形状や記録媒体の反射率変動によって異なり、 無視できる程度に小さい ものもあるが、 発生量が大き く補正が必要な媒体も存在する。
そこで位相シフ トを付加させたグレーティングを用いた場合でも、 光 ディスク 6上に集光したスポッ トのビーム強度が、 ラジアル方向に広が らないよ うに設計した方が、 上記 D C的なオフセッ ト発生量が小さく な る。 それを考慮した本実施例のグレーティ ング 3を図 1 9に示す。
このグレーティ ング 3のグレーティ ングパターンは、 図 1 に示したグ レーティ ングパターンと基本的に同じであるが、 特に y軸すなわち光デ イ スクの トラック方向を境界と して、 対称に互いに反対方向に傾斜させ た複数のグレーティ ングパターンの傾斜角度 Θ を 6 5 ° に設定している 。 この場合の光ディスク 6上に集光したスポッ トの形状は、 図 2 0のよ うになり 、 サブビームの 4つのピークがラジアル方向 （ X方向） に近づ いた配置になる。
これを用いた場合の各プッシュプル信号を図 2 1 に示す。 サブビーム のプッシュプル信号 P P 3 3において、 未記録領域から既記録領域に移 動した場合の D C的なオフセッ ト変化が、 図 1 8の場合に比べて急峻に なり、 メインビーム 3 0のプッシュプル信号 P P 3 0の変化に近づく。 よって P P 3 0から P P 3 3を減算した差動プッシュプル信号 P P 3 4 においては、 反射率変動による振幅低下は発生するものの、 D C的なォ フセッ トはほぼ補正できる。
傾斜角度を 4 5 ° から大きくするにつれて、 光ディスク 6上でのサブ ビームの強度分布が全体的にラジアル方向に小さ く なるため、 この D C 的オフセッ トも小さく なる。 逆に 9 0 ° に近づく と、 サブビームのプッ シュプル振幅抑制効果が小さく なり、 振幅が大き く なるので、 本来の 3 ビームの回転無調整の効果が小さ く なり 、 望ましく ない。 傾斜角度が 5 5 ° から 7 5 ° の範囲であれば、 サブビームのプッシュプル振幅抑制効 果と、 既記録未記録境界付近での D C的オフセッ ト低減効果の両方が得 られる。
(第 5の実施の形態）
本発明の第 5の実施の形態について、 図 2 2乃至図 2 3 を用いて説明 する。 本実施形態の光ピックアップの構成は、 図 1 に示したものと同じ であるが、 グレーティング 3の溝部の構造が異なる。 第 4の実施の形態 で説明した未記録領域と既記録領域での D C的オフセッ トを低減するた めの、 別の位相シフ トグレーティ ングの形態を図 2 2に示す。
このグレーティ ング 3では、 図 1 に示したグレーティングパターンと は異なり、 ラジアル方向の中央部分において交互に凹凸 （グルーブとラ ン ド） がずれた第 1 のグレ一ティ ングパターン Aと第 2 のグレーティ ン グパターン Bを形成した領域分割を行っていない。 しかしメィ ンビーム 3 0 とサブビーム 3 1 , 3 2に分割するための トラック方向に垂直な回 折格子と しての凹凸 （グループとラン ド） は設けている。 この領域を第 3 のグレーティ ングパターンとする。 第 3 のグレーティ ングパターンの 凹凸のピッチは、 第 1及び第 2のグレーティ ングパターンと同じピッチ であることが望ま しく 、 その凹凸の位置関係は、 第 1 または第 2のダレ —ティ ングパターンの何れかにあわせておく こ とが望ましい。
この場合の光ディスク 6上に集光したスポッ トの形状は、 図 2 3のよ う になり、 サブビーム 3 1及び 3 2においては、 4つのピークの中央に 強度ピークが発生する。 これを用いた場合の各プッシュプル信号は第 4 の実施の形態で示した図 2 1 と同じよ うになる。 したがって、 メインビ ームのプッシュプル信号 P P 3 0からサブビームのプッシュプル信号 P P 3 3 を減算した差動プッシュプル信号 P P 3 4においては、 反射率変 動による振幅低下は発生するものの、 D C的なオフセッ トはほぼ補正で さる。
第 3のグレーティ ング領域のラジアル方向の幅を大きくするにつれて
、 光ディスク 6上でのサブビームの中心部の強度が大きく なるので、 こ の D C的オフセッ トが小さく なる。 しかしながら、 逆に、 サブビームの プッシュプル振幅抑制効果が小さ く なるので、 本来の 3 ビームの回転無 調整の効果が小さく なり、 望ましく ない。 グレーティ ングに入射する光 ビームの直径の 1 0 %から 6 0 %程度であれば、 サブビームのプッシュ プル振幅抑制効果と、 既記録未記録境界付近での D C的オフセッ ト低減 効果の両方が得られる。
ここでは、 図 2 2に示すよ うに第 1及び第 2のグレーティングパター ンを形成する領域を トラ ックに対して平行な直線距離 Lだけ離して光ビ ームが通過する領域の端部に形成しているが、 これに限るものではなく 、 光ビームが通過する領域の中央部分以外に位相シフ トを付加するダレ 一ティ ングパターンを設ければよい。 例えば、 トラックに対して平行に 分離する必要はなく 、 円形状や、 矩形状などの形状と しても、 同様の効 果が得られる。 すなわち、 分割されたサブビームの中央部に強度ピーク が発生するよ うな構成にすることで、 反射率変動による振幅低下と D C 的オフセッ トなる課題を高いレベルで両立するこ とが可能となる。 また 本実施例の形態を第 2から第 4の実施の形態と組み合わせても同様の効 果が得られる。
(第 6の実施の形態）
本発明の第 6の実施の形態について、 図 2 4、 図 2 5、 図 2 6 を用い て詳細に説明する。 本実施形態の光ピックアップの構成は、 図 1 に示し たものと同じであるが、 第 4の実施の形態で説明した未記録領域と既記 録領域の境界部分で発生する D C的オフセッ トを低減するために、 各ビ —ムのプッシュプル信号の演算方法を工夫した点に特徴がある。
第 4の実施の形態で示した図 1 7及び図 1 8において、 全光量信号 T T 3 0及び T T 3 3の比較を行う。 光ビームが未記録領域から既記録領 域に移動すると、 位相シフ トを付加しない従来のグレーティングを用い た場合 （図 1 7 ) に比べて、 図 1 に示した位相シフ トを付加したグレー ティング 3 を用いた場合 （図 1 8 ) には、 境界付近で、 メ イ ンビームの プッシュプル信号 P P 3 0からサブビームのプッシュプル信号 P P 3 3 を減算した差動プッシュプル信号 P P 3 4に D C的なオフセッ トが発生 することは、 第 4の実施の形態において説明した。 これは図 1 に示した 位相シフ トを付加したグレーティング 3を用いた場合、 サブビームのプ ッシュプル信号 P P 3 3は、 トラック横断によって発生するプッシュプ ル信号振幅が抑制されてほぼ 0であるが、 D C的なオフセッ ト変化がメ インビームのプッシュプル信号 P P 3 0 と異なるために発生している。
ここで全光量信号 T T 3 3について、 図 1 7 と図 1 8を比較すると、 位相シフ トを付加しない従来のグレーティ ングを用いた場合 （図 1 7 ) に比べて、 図 1 に示した位相シフ トを付加したグレーティ ング 3を用い た場合 （図 1 8 ) には、 T T 3 3 も緩やかに変化している。 こ こで、 差 動プッシュプル信号 P P 3 5 を図 2 4に示すよ う に、
P P 3 5 = P P 3 0 /T T 3 0— k (P P 3 3 /T T 3 3 )
の演算によ り算出する。 即ち、 メ イ ンビーム 3 0の全光量 T T 3 0及び サブビームの全光量 T T 3 3でそれぞれのプッシュプル信号を割算して 規格化してから、 減算することによ り、 上記 D C的オフセッ トを大幅に 低減できる。
図 2 5に、 図 1 に示した位相シフ トを付加したグレーティング 3を用 いた場合の規格化した各プッシュプル信号 P P 3 0 /T T 3 0 , P P 3 3 /T T 3 3及び P P 3 5 を示す。 図 1 8で示した差動プッシュプル信 号 P P 3 4に比べて大幅に D C的なオフセッ トを低減できている。
また図 2 6に示すよ うに、 差動プッシュプル信号 P P 3 6を、
P P 3 6 = P P 3 0 /T T 3 O - k ( P P 3 1 / T T 3 1 + P P 3 2 / T T 3 2 )
の演算によ り、 各サブビームのプッシュプル信号を個々に規格化してか ら、 メインビームのプッシュプル信号から減算しても、 同様の効果が得 られる。
さらに、 上記規格化を演算処理で行う以外に AG C (A u t o G a i n C o n t r o l ) によ り 、 全光量の値を一定化するフィー ドノく ッ ク処理を行っても、 同様の効果が得られることは明らかである。
(第 7の実施の形態）
本発明の第 7の実施の形態について、 図 2 7乃至図 3 0を用いて詳細 に説明する。 ここでは、 ピックアップ装置と して、 光源と しての半導体 レーザ、 3 ビーム用グレーティ ング、 サ一ボ信号生成用ホログラムおよ び光検出器を集積化したホログラムレーザュニッ トに適用した場合の例 について説明する。
図 2 7に示すよ うに、 半導体レーザ 1から出射した光は、 グレーティ ング 3で 3 ビーム （メインビームと ± 1次光のサブビーム） に分割され 、 ホログラム素子 9の 0次回折光が、 コ リ メー ト レンズ 2 と対物レンズ 5を介して光ディスク 6上に集光される。 そして、 その戻り光はホログ ラム素子 9によ り回折されて、 光検出器に導かれる。
ここで、 ホログラム素子 9は、 図 2 8に示すよ うに、 光ディスク 6の ラジアル方向に対応する X方向に延びる分割線 9 g と、 この分割線 9 g の中心から光ディスク 6のラジアル方向と直交する y方向、 つま り光デ イ スク 6 の トラック方向に対応する方向に延びる分割線 9 h とによ り、 3つの分割領域 9 a , 9 b , 9 c に分割され、 それぞれこれら各分割領 域 9 a , 9 b , 9 c に対応して、 別個の格子が形成されている。
受光素子 1 0は、 フォーカス用 2分割受光領域 1 0 a， 1 0 b と トラ ッキング用受光領域 1 0 c , 1 0 d , 1 0 e , 1 0 f , 1 0 g , 1 0 h とからなる。
上記に示す半導体レーザ 1からなる発光素子、 上記グレーティ ング 3 の光回折素子、 反射光を光記録媒体の トラック方向とほぼ一致する分割 線で分割して受光するホログラム素子 9および受光素子 1 0からなる光 検出系を 1つのパッケージに集積化している。 これを図 2 9に示す。 合焦状態の時に、 ホロダラム素子 9の分割領域 9 a で回折されたメィ ンビームが、 分割線 1 0 y上にビーム P 1 を形成し、 分割領域 9 b , 9 cで回折されたメィンビームが、 それぞれ受光領域 1 0 c , 1 0 d上に ビーム P 2， P 3 を形成する。
また、 分割領域 9 a で回折された ± 1次のサブビームは、 それぞれ 2 分割受光領域 1 0 a， 1 0 bの外側にビーム P 4， P 5 を形成し、 分割 領域 9 b， 9 cで回折された ± 1次のサブビームは、 それぞれ受光領域 1 0 e , 1 0 f 上にビーム P 6， P 7を、 受光領域 1 0 g , 1 0 h上に ビーム P 8， P 9を形成する。
受光領域 1 0 a , 1 0 b , 1 0 c， 1 0 d , 1 0 e , 1 0 f ， 1 0 g ， l O hの出力信号を、 それぞれ l a， l b , I c， I d , I e , I f , I g , I h とすると、 フォーカス誤差信号 F E Sを、 シングルナイフ エッジ法によ り、
( I a — I b )
の演算で求める。 また、 トラッキング誤差信号 T E Sは、
T E S = ( I c - I d ) — k ( ( I f — I h ) + ( I e - I g ) ) によ り求める。
ここで、 T E Sの （ I c _ I d ) はメインビームのプッシュプル信号
、 ( I f - I h ) , ( I e — I g ) はそれぞれサブビーム ± 1次光のプ ッシュプル信号である。
上記第 1 の実施の形態と異なるのは、 プッシュプル信号をビームの半 分の光 （ホログラム素子の分割領域 9 b , 9 cのみの光） を用いている 点である。 図 1 7において、 例えば復路にあるホログラム素子の分割領 域 9 b , 9 c に入射する光を第 1象限及び第 2象限とする と、 この第 1 象限と第 2象限の光出力の減算でのみプッシュプル信号振幅を打ち消し て 0にする必要がある。
ホログラムレーザの構成では、 光源とグレーティングの距離が短いた め、 実質的に対物レンズ 5に入射するサブビーム光は、 図 3 0に示すよ う に、 グレーティ ング 3上及びホログラム 9上で、 メインビーム 3 0 と ずれた部分の光を利用することになる。
このずれ量は、 グレーティングゃホログラムの光軸方向の位置によつ て異なるが、 小型に集積化したホログラムレーザユニッ トなどにおいて は、 比較的大きな値になる。 ずれ量がビーム径に対して無視できる程度 に小さい場合は、 光軸中心に位相差分布を与えれば、 ± 1 次光に同じ位 相分布が加わるとみなせるが、 ずれ量が大きい場合は、 これを考慮して 設計する必要がある。
従来例においてはこのよ うな場合に最適な位相差パターンの例を示し ていたが、 本発明においては、 第 1 の実施形態から第 3の実施形態に示 した位相差パターンがそのまま適用できる。
図 3 0は、 第 1実施例で示した同じパターンをホログラムレーザに搭 載したもので、 グレーティング上で実質的なサブビームの位置がメィン ビームに対して大きくずれるよ うな場合で、 しかも 3分割ホログラムで 、 ビームの一部だけでプッシュプル信号を検出する構成においても、 プ ッシュプル振幅の抑制効果がある。 よってホログラムレーザにおいて、 特にホログラムレーザュニッ ト と して集積化されている場合に、 本発明 は特に有効となる。
なお、 上記実施の形態においては、 3 ビームの ± 1次光に位相差を与 える方法と して、 グレーティ ングの溝の周期構造を部分的にずらす方法 について示したが、 本発明はこれに限ることはなく 、 実際に透過ガラス 板や位相差板を用いても良い。
以上のよ うに、 本発明の光ピックアップは、 発光素子と、 前記発光素 子から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させる集光手段と、 前 記発光素子と集光手段の間に設けられ、 発光素子から出射する光ビーム をメインビームとサブビームの 3 ビーム以上に分割するための光回折素 子と、 前記光記録媒体からの反射光を光記録媒体の トラック方向とほぼ —致する分割線で分割して受光する受光素子を有する光検出系と、 を備 えた光ピックアップにおいて、 前記光回折素子は、 前記光記録媒体の ト ラック方向とほぼ垂直な凹凸を有する第 1 のグレーティ ングパターンと 前記第 1 のグレーティ ングに対して凹凸のピッチがずれて形成されてい る第 2のグレーティ ングパターンをそれぞれ複数有し、 前記第 1 のダレ —ティングパターンと前記第 2のグレーティングパターンが傾斜して形 成されている構成である。
尚、 発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実 施態様または実施例は、 あくまでも、 本発明の技術内容を明らかにする ものであって、 そのよ うな具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべき ものではなく 、 本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、 いろ いろと変更して実施することができるものである。 産業上の利用の可能性
本発明の光ピックアップは、 光回折素子が、 前記光記録媒体の トラ ッ ク方向とほぼ垂直な方向に形成された凹凸を有する第 1および第 2のグ レーティ ングパターンをそれぞれ複数備え、 第 1 のグレーティ ングパタ 一ンの各凹凸と第 2のグレーティ ングパターンの各凹凸とはグレーティ ングパターンの形成方向において所定ピッチ分ずれた位置に形成され、 第 1および第 2のグレーティングパターンは、 帯状に形成され、 トラ ッ ク方向と垂直な方向に並ぶ第 1 の領域の部分と第 2の領域の部分とが互 いに傾斜して形成されている構成である。
したがって、 位相シフ ト D P P法を用いた トラッキングサーボ法にお いて、 対物レンズシフ トやグレーティ ングの位置ずれが大きい場合、 デ イスクの溝構造のピッチが大き く違う、 異なる規格ディスクを用いた場 合、 レンズ倍率や対物レンズの開口数など光学系のパラメータが変化し た場合、 さ らにホログラムレーザュニッ トなど集積化ピックァップにお いて、 T E Sを光ビームの一部で検出する場合などでも、 サブビームの プッシュプル信号振幅を抑制することができる。
これによ り、 サブビームの位置調整、 即ち 3 ビームの回転調整が不要 な低コス トのピックァップを実現することができる。 組立公差が大きい 場合や種々のディスクゃ光学系でも適用できるので、 特に量産性や汎用 性に優れている。 また反射率が変化する記録型光ディスクにおいても、 トラッキング信号に発生する反射率変化によるオフセッ トを補正するこ とができるので、 記録型光ディスクへの適応も可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 発光素子と、 前記発光素子から出射される光ビームを光記録媒体 上に集光させる集光手段と、 前記発光素子と集光手段の間に設けられ、 発光素子から出射する光ビームをメインビームとサブビームの 3 ビーム 以上に分割するための光回折素子と、 前記光記録媒体からの反射光を光 記録媒体の トラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光 素子を有する光検出系とを備えた光ピックアップにおいて、
前記光回折素子は、 前記光記録媒体の トラック方向とほぼ垂直な方向 に形成された凹凸を有する第 1および第 2のグレーティ ングパターンを それぞれ複数備え、 第 1 のグレーティ ングパターンの各凹凸と第 2 のグ レーティ ングパターンの各凹凸とはグレーティ ングパターンの形成方向 において所定ピッチ分ずれた位置に形成され、 第 1および第 2のグレー ティ ングパターンは、 帯状に形成され、 トラック方向と垂直な方向に並 ぶ第 1 の領域の部分と第 2の領域の部分とが互いに傾斜して形成されて いるこ とを特徴とする光ピックアップ。
2 . 上記第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパタ ーンの前記凹凸のピッチは略 1 2 ピッチずれていることを特徴とする 請求項 1記載の光ピックアツプ。
3 . 上記光記録媒体の トラックにほぼ平行となるよ うに前記光回折素 子の第 1 、 第 2グレーティ ングパターンの傾斜角度の境界を設けたこと を特徴とする請求項 2記載の光ピックアップ。
4 . 上記 トラックにほぼ平行な境界に対して、 ほぼ対称に各々のダレ 一ティ ングパターンが形成されていることを特徴とする請求項 3記載の 光ピックアツプ。
5 . 上記トラックにほぼ平行な境界に対して、 非対称に各々のグレー ティ ングパターンが形成されているこ とを特徴とする請求項 3記載の光 ピックァップ。
6 . 上記光回折素子の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレー ティ ングパタ一ンの傾斜角度は ト ラ ック方向に対して 3 5度から 5 5度 の範囲に設定していることを特徴とする請求項 1 に記載の光ピックアツ プ。
7 . 上記トラックにほぼ平行な境界に対して両側に設けられた上記第 1 のグレーティングパターンと第 2 のグレーティ ングパターンの前記境 界に対する傾斜角度の和が、 ほぼ 9 0度に設定しているこ とを特徴とす る請求項 3記載の光ピックアツプ。
8 . 未記録領域と既記録領域を有する記録型光ディスクに適応する光 ピックァップであって、 上記光回折素子の第 1 のグレーティ ングパター ンと第 2のグレーティ ングパターンの傾斜角度は トラックに対して 5 5 度から 7 5度の範囲に設定しているこ とを特徴とする請求項 1記載の光 ピックァップ。
9 . 上記複数の第 1のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ン グパターンの光記録媒体の トラ ック方向に平行な幅が一定であり、 各パ ターンが等間隔に周期的に配置されていることを特徴とする請求項 1記. 載の光ピックアップ。
1 0 . 上記複数の第 1のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの光記録媒体の トラック方向に平行な幅が一定であり、 各 パターンが不等間隔に配置されていることを特徴とする請求項 1記載の 光ピックアツプ。
1 1 . 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの光記録媒体の トラック方向に平行な幅が連続的に変化し ていることを特徴とする請求項 1記載の光ピックアップ。
1 2 . 複数の第 1のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ング パターンは、 上記発光素子から出射される光ビームが通過する領域の端 部領域に形成されていることを特徴とする請求項 1記載の光ピックアツ プ。
1 3 . 記端部領域は、 上記トラックに平行な境界を中心に、 トラック 方向に垂直な方向に一定距離 Lだけ離れていることを特徴とする請求項
1 2記載の光ピックアツプ。
1 4 . 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンが形成されている以外の領域であり、 かつ光ビームが通過 する領域には、 上記第 1及び第 2 のグレーティングパターンに形成され ている凹凸と同じピッチであり、 かつ トラック方向とほぼ垂直な方向の 凹凸が形成されていることを特徴とする請求項 1 2に記載の光ピックァ ップ。
1 5 . 上記複数の第 1のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンが離れている距離 Lは、 通過する光ビームの直径の 1 0 % から 6 0 %の範囲であることを特徴とする請求項 1 2記載の光ピックァ ップ。
1 6 . 上記回折素子によ り、 分割されたサブビームの前記光記録媒体 上でのスポッ ト形状において、 中央部分に最大の強度ピークが発生する よ うに、 凹凸およびグレーティ ングパターンを形成することを特徴とす る請求項 1 に記載の光ピックアップ。
1 7 . 上記メィンビーム及び上記サブビームを光記録媒体の トラック 方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子からの出力をも とに、 プッシュプル信号を用いた トラッキング信号を生成する光検出系 において、
上記メ ィ ンビーム及び上記サブビームの各プッシュプル信号を、 各々 メイ ンビームの全光量及びサブビームの全光量で規格化した後、 規格化 後のプッシュプル信号を減算して、 トラ ッキング信号を生成することを 特徴とする請求項 1記載の光ピックアップ。
1 8 . 発光素子から出射した光ビームをメインビームとサブビームに 分割して、 対物レンズによ り光記録媒体に集光し、 その反射光をほぼ ト ラック方向に平行な分割線によ り分割して受光して光信号を検出し、 メ イ ンビームの トラツキング誤差信号オフセッ トを、 位相差を与えたサブ ビームのプッシュプル信号を用いて補正する光ピックアップであって、 前記サブビームのプッシュプル信号に関与する領域の中で、 光記録媒 体の溝による 0次回折光の位相差付加領域と、 土 1次回折光の位相差付 加領域が重なるよ うに、 位相差を与えることを特徴とする光ピックアツ プ。
1 9 . 上記位相差付加領域が重なるこ とによ り、 上記サブビームのプ ッシュプル信号の振幅がほぼ 0になるよ うに、 位相差を与えるこ とを特 徴とする請求項 1 8記載の光ピックアップ。
2 0 . 上記サブビームに付加する位相差は略 1 8 0 ° であることを特 徴とする請求項 1 8記載の光ピックアップ。
2 1 . 発光素子から出射した光ビームをメインビームとサブビームに 分割して、 対物レンズによ り光記録媒体に集光し、 その反射光をほぼト ラック方向に平行な分割線によ り分割して受光して光信号を検出し、 メ インビームの トラ ッキング誤差信号オフセッ トを、 光回折素子によ り位 相差を与えたサブビームのプッシュプル信号を用いて補正する光ピック アップであって、
前記光回折素子は、 前記サブビームのプッシュプル信号に関与する領 域の中で、 光記録媒体の溝による 0次回折光の位相差付加領域と、 ± 1 次回折光の位相差付加領域が重なるよ う に、 位相差を与えるこ とを特徴 とする光ピックアップ。
2 2 . 前記光回折素子は、 前記光記録媒体の トラック方向とほぼ垂直 な方向に形成された凹凸を有する第 1および第 2のグレーティ ングバタ ーンをそれぞれ複数備え、 第 1 のダレ一ティ ングパターンの各凹凸と第 2のグレーティ ングパターンの各凹凸とはグレーティ ングパターンの形 成方向において所定ピッチ分ずれた位置に形成され、 第 1および第 2の グレーティングパターンは帯状に形成されていることを特徴とする請求 項 2 1記載の光ピックアップ。
2 3 . 上記第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティングパ ターンの前記凹凸のピッチは略 1 / 2 ピッチずれていることを特徴とす る請求項 2 2記載の光ピックアツプ。
2 4 . 上記複数の第 1 のグレーティ ングパターンと第 2のグレーティ ングパターンの形状が同心円状または曲線状であることを特徴とする請 求項 2 1記載の光ピックアップ。
2 5 . 上記発光素子、 上記光回折素子、 反射光を光記録媒体の トラッ ク方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラムおよび受光 素子からなる光検出系を 1つのパッケージに集積化したホログラムレー ザュニッ トを搭載していることを特徴とする請求項 1 から 2 4の何れか に記載の光ピックアツプ。
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