JPH02199634A - 光ピックアップ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、情報記録媒体に対してレーザ光を照射して
、情報記録媒体に記録されている情報を読み取ることの
できる光ピックアップ装置に関する。

〔従来技術」 近年、高密度で多大の情報を記録することのできる光デ
ィスクは多くの分野において利用が進められている。

この光ディスクの高記録密度の為に、これから情報を読
み出す（又は記録する）光ピックアップ装置には、レー
ザビームを極めて微小なスポットに絞り込む為の光学系
が搭載される。

第７図に従来の光ピックアップ装置の構成説明図を示す
。同図で２１はレーザ光源、２２は回折格子、２３はビ
ームスプリッタ（・・−フミラーへ２４はコリメートレ
ンズ、２５は対物レンズ、２６は音楽情報等の情報がビ
ット列として記録されている光ディスク、２７は平凹レ
ンズ、２８は光検出器である。

この光ピックアップ装置において、レーザ光源２１より
出射されたレーザビームは回折格子２２によって０次光
と±１次光の３木のビームに分岐され、ビームスプリッ
タ２３にて反射され、その後にコリメートレンズ２４に
よって平行ビームに変えられ、対物レンズ２５によって
収束されて光ディスク２６に照射される。該光ディスク
２６によって反射されたレーザビームは対物レンズ２５
、コリメートレンズ２４、ビームスプリッタ２３、平凹
レンズ２７を介して光検出器２８に収束され、該光検出
器において電気信号に変換される。

上記の回折格子２２の一方の面２２ａにはピッチが約３
０μｍ１深さが約０．３μｍの平行溝が形成され、この
平行溝による±１次光が２本のサブビームを形成する。

この２本のサブビームの反射光量の差分を検出すること
で光ディスクの記録トラックに対して上述の０次光がそ
の中心に正確に追随しているか否かを検出することがで
きる。又、その検出信号をトラッキングサーボ信号とし
て利用する。

１発明が解決しようとする問題点Ｊ 上記の様な光ピックアップ装置において、光ディスクに
記録されている記録トラックは１〜２μｍという極めて
狭い幅に形成されているので、光ディスクに照射される
レーザビーム）Ｓもそれに合うように１μｍ程度の径に
収束する必要がある。

その為に対物レンズ２５としては高い開口数ＮＡＯモノ
が必要であり、これによってレーザスポットＳの大きさ
を小さく、且つ光強度を高めている。

しかし、レーザスポットの大きさを極端に小さくした場
合において、第８図に示すようにその集束スボッ）Ｓの
周囲にニアリーリング（２次極大）ＳＩが発生し、同図
に示す様にエア＋３−１ングＳ。

が隣接する記録トラック迄広がると、クロス）　−りが
発生するという問題があった。

そこで、この様な問題に対する対応策として、第９図（
ａ）に示す様に、回折格子２２の格子面２２ａの反対側
面２２ｂに部分的に光減衰用のフィルタ（ＮＤフィルタ
）２９を被覆するという方法が考えられた（例えば特開
昭６２−２７００３４号公報参照）、。

従来はこの光減衰用フィルタ２９を被覆することで、光
減衰用フィルタ２９が存在しない中央部１２　ｂ’と光
減衰用フィルタ２９が存在する側部１２　ｂ’とで光の
透過率を変えていた。具体的には第９１図（ｂ）に示す
様に中央部１２ｂ′で１００％、側部１２ｂ＃で１０〜
４０％の透過率を設定しており、この設定によって対物
レンズ２５に入射するレーザビームの強度分布を調整し
、中央部で高強度、周辺部で低強度のレーザビームを得
ることによって、結果的にレーザスポットのニアリーリ
ングの強度を低減させ、記録トラック幅が狭い場合てお
いてもクロストークの発生を抑制するようにしていた。

しかし、以上の様な従来方式は光減衰用のフィルタ２９
における光の吸収又は反射によってレーザビームの光量
を部分的にカットするものであって、カットされた光は
廃棄される為に光利用効率が悪かったつ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明ではこの様な問題点を解決するために、レーザ光
源から出射されたレーザビームを３本のビームに分岐す
るグレーティングバクーンの中央部の０次光回折効率を
側部の０次光回折効率より大きく設定することで、中央
部の０次光透過光量に比べて側部の０次光透過光量を低
く抑えるようにしたものである。

〔作用〕

この構成によって、レーザビームの光量を部分的にカッ
トすること無く、中央で高強度、周辺部で低強度のレー
ザビーム（メインビーム）を得ることができ、レーザス
ポットのニアリーリングの強度を低減させることができ
る。

〔第１実施例」 以下、本発明に係る光ビツクア・ツブ装置の第１実施例
につき、図面を用いて詳則に説明を行なう。

第１図に本発明に係る光ピックア、ノブ装置の第１実施
例の斜視図を示す。同図において１はレーザ光源、２は
片側表面にグレーティング、＜ターンが形成される回折
格子、３はビームスブリ、ツタ（）・−フミラー）、４
はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６は音楽情報等
の情報が記録されている光ディスク、７は平凹レンズ、
８は光検出器である。９は光ディスク６のビ、ｙト信号
検出及びフォーカスサーボ信号検出用の４分割受光素子
、１０ミｔａｂはトラッキングサーボ信号検出用の受光
素子である。

この光ピックアップ装置において、レーザ光源１より出
射されたレーザビームは回折格子２によって０次光と±
１次光の３本のビームに分岐され、ビームスプリッタ３
にて反射され、そのｆｆ１ｊ＋Ｊメートレンズ４によっ
て平行ビームに変えられ、対物レンズ５によって収束さ
れて光ディスク６に照射される。該光ディスク６によっ
て反射されたし一ザビームは対物レンズ５、コリメート
レンズ４、ビームスブリック３、平凹レンズ７を介して
光検出器８に収束され、該光検出器８において電気信号
に変換される。

上記回折格子２の材質はガラス（屈折率は１．５２）か
らなり、その一方の面２ａ（図では隠れている）には第
３図に示される様に溝（グレーティングパターン）が形
成される。

く回折格子の第１例〉 第３図（ａｌは回折格子２の第１図に示す矢印×より見
た千面喝、同図（ｂ）はそのｐニーＡ“線における側断
面図、同図（ｃ）はそのＲ’−Ｂ”線における側断面図
である。

同図でｌｌａは回折格子２の中央部に形成される溝、ｆ
ｌｂは回折格子２の側部に形成される溝である。この２
種の溝１１ａ、ｌｌｂは溝間隔ピッチが１６μｍで等し
いが、凹部の幅Ｄｌ　と凸部の幅Ｄθの比（デユーティ
比）を互いに異ならせである。即ち側部では同図（ｃ）
に示される様にＤＯ：Ｄ＋＝１：１であるが、中央部で
は同図（ｂ）に示される様にＤｏ　：　Ｄ＋　＝ｔ　：
　０．１５７とデユーティ比を設定している。この中央
部の長さ方向及び位置は光ディスク６に形成される記録
トラックの方向及び位置と対応している。

上記デユーティ比の変化により中央部を通過するレーザ
ビームの強度は強く、側部を通過するレーザビームの強
度は弱い。この様な透過光強度の違いが発生する現象の
説明を以下に行なう。

第４図は回折格子２の一方の面２ａにおけるレーザビー
ム照射部分を模式的に示した模式図である。同図におい
て中央部Ａは凹部の幅Ｄｌ　と凸部の幅ＤＱの比（デユ
ーティ比）がＤＯ：Ｄ１＝１：０．１５７の個所、側部
Ｂｌ及びＢ２はそのデユーティ比がＩ）ｏ：Ｉ）ｌ　：
１：１の個所である。

ここでｓＡ’ｉＡ部の面積、ＳａをＢｌ　部及びＢ２部
０面積の和・ＹｏＡｒ　　ＹｔＡｋ　Ａ部で００次光及
び±１次光の回折効率、τＯＢＩτＩＢをＢ部での０次
光及び±１次光の回折効率とする。

又、Ａ部に対するＢ部での０次元透過率をＴ（Ｔ＝Ｙｏ
ａ／Ｔａｘ　）、Ｂ部に対するＡ部の面積比ｔＲｓ　　
（Ｒｓ　＝ＳＡ　／Ｓｓ　　）、０次光ＩＱ　　と±１
次光■１　　の分光比をＫ（Ｋ＝ｒｏ／Ｉ＋　　’）と
する。

すると、Ｔ　＝　ＹｏＢ／　’ｔｏ人−＋１１Ｒｓ　　
＝　ＳＡ　／　ＳＢ　　　　　　　　　　・＝（２１に
＝（％ｎＳｓ　＋ＷＯＡＳＡ）／　（Ｙ１ｎＳａ＋ＷＩ
ＡＳＡ）　−ｆ３１ＹｏＡ＋　２　ＶＩＡ　＝　１．０
　　　　　　　　　・−＋＋１’Ｆｏｅ　＋　２　’Ｆ
ＩＢ　＝　１．０　　　　　　　　−ｔ５）が成り立つ
。

＋３１式よりに＝（’？ＯＢ＋７ＯＡ・（ＳＡ／５Ｂ）
）／（りｌＢ＋１ｌＡ（ＳＡ　／ＳＢ　　））・・・（
６）である。

第３図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に示す回折格子はＡ
部においてはＤｉ　／ＤＯ＝０．１５７、Ｂ部において
はＤｌ／ＤＱ＝１．０のデユーティ比に設定し、溝の深
さはＡ部、Ｂ部共に０．６５μｍに設定している。この
時、レリーフ型回折格子の回折効率を求める周知の計算
式を用いることによって、’？ＯＡ　＝　０．６８２＋
　’ＦＩＡ＝０・０５４Ｔ　ヤＯＢ　＝０．２３２ｅ　
　’ＦＩＢ　＝０．３１１が求まる。

この様に中央部の０次光回折効率’ＦＯＡの方が側部の
０次元回折効率々ＯＢより大きい。この’ＦＯＡ　＋　
？　１人′ＰＯＢｌｆｆｌＢの値より、Ｔ＝’ＦＯＢ／
りＯＡ　＝　０．３４であリ、又Ｒｓ　＝ＳＡ　／ＳＢ
　＝　１．１３である。

このＴ及びＲｓＯ値は光デイスク６上の集光スポットＳ
の周囲に発生したニアリーリングの大きさを低減するの
に適した値である。

又、（６）式よりに＃２．７であり、このＫの値は０次
光と±１次光の分光比、即ち光ディスク６から情報を読
出す為のメインビームとトラッキングサーボ信号を得る
為のサブビームとがバランス良く生成されていることを
示している。

以上の回折格子２の例では中央部において凹部の幅より
凸部の幅を広く設定しているが、第３図（ｄ）の様に逆
に中央部において凸部の幅より凹部の幅を広く設定して
も同様の効果を得る。但し、この場合は溝１１ｃを堀る
量が多いので、エツチング装置（リアクティブイオンエ
ツチング装置等）への負担がかかり、又エツチング時間
が長いという欠点がある。

く回折格子の第２例〉 前記した第３図（ａ）に示す回折格子のパターンは第５
図のパターンでも構わない。即ち第５図のパターンも中
央部と側部とで凹部と凸部の幅のデユーティ比が異なり
、中央部の凹部境界線の一方と側部の凹部境界線の一方
が一致している。これと８ｇ３図（ａｔのパターンとで
はその特性は略一致するが、第５図のパターンの回折格
子の方が角の数が少ないのでフォトマスク作成の際に電
子ビーム描画がし易いという長所がある。

く回折格子の第３例〉 又、第３図に示す回折格子のパターンは第６図のパター
ンでも構わない。第６図（ａ）は回折格子２′の平面図
、同図ら）はそのＡ’−Ａ’線における側断面図、同図
（ｃ）はそのＲ’−Ｂ’線における側断面図であるＯ 同図で１１ａ′は回折格子ｌの中央部に形成される溝、
１１ｂ′は回折格子２′の側部に形成される溝である。

この２種の溝１１ａ＋１１１）’はピッチが１６μｍと
等しく、又凹部の幅Ｄ１　　と凸部の幅ＤＱのデユーテ
ィ比も１：１で等しいが、中央部に形成サレる溝１１３
′の深さより、側部に形成される溝１１ｂ′の深さを充
分深く設定している。即ち溝１１ａ′の深さを０．２９
μｍ、溝１１ｂ′の深さをＯＢ５ｐｍに設定している。

この時、レリーフ型回折格子の回折効率を求める周知の
計算式を用いることによって、ｖｏ人＝　０．６８２　
、　　’ＦＩＡ　＝　０．１２９．　′ｒＯＢ　＝０．
２３２゜）ｒｌＢ＝０．３１１が求まる。この様に中央
部の０次元回折格子ケθ人の方が側部のＯ次光回折効率
りＯＢより大きい。

このケＯＡＴ　　〒ＩＡ！　　グＱ１３＋　　りＩＢの
値より、Ｔ：Ｊ７ｏａ　／　ｖｏＡ＝　０．３４　　で
あり、又Ｒ５＝　ＳＡ　／　５Ｂ＝１．１３　　である
。

こ１２）Ｔ及びＲｓの値は光デイスク６上の集光スポッ
トＳの周囲に発生したエアＩＪ　−ＩＪソング大きさを
低減するのに適した値である。

又、（６）式よりＫ共２．２であり、このＫの値は０次
光と±１次光の分光比、即ち光ディスク６から情報を読
出す為のメインビームとトラッキング信号を得る為のサ
ブビームとがバランス良く生成されることを示している
。このＫの値は第３図、第５図の回折格子より更に優れ
ている。

この第６図に示す回折格子を作成する為には溝が２種類
存在することから、最初に全体的に０．２９μｍの浅い
溝を形成し、次に中央部にマスクを施し六状態で側部に
０．６５μｍの深さになるまで深い溝を堀るようにすれ
ばよい。

以上の回折格子の第１例乃至第３例においてはグレーテ
ィングパターンの中央部の形状を長方形状にしており、
第８図に示す記録トラック上におけるニアリーリングが
存在する。この記録トラック上のニアリーリングが問題
になる程度の高密度記録を行なう場合は中央部の形状を
正方形若しくは正方形に近い形状になるようにし、側部
の溝が左右だけでなく第３図、第５図、第６図の上下に
も存在するようにグレーティングパターンを構成すれば
よい。

〔第２実施例〕 以下、本発明に係る光ピックアップ装置の第２実施例に
つき、図面を用いて詳細に説明を行なう。

第２図は本発明に係る光ビックア、ノブ装置の第２実施
例の斜視図を示す。同図において１１はレーザ素子、１
２はホログラム素子である。このホログラム素子１２の
材質はガラス（屈折率は１５２）レーティングパター嚢
構成される。４ｔ　　Ｌ　　６は夫々第１図と同様のコ
リメートレンズ、対物レンズ、光ディスクを示す。１５
は５分割受光素子であり１５　ａｔ　　１５　ｂ＋　　
１５　Ｃ＋　　１５　ｔｈ　　１５　ｅの各分割受光素
子から構成される。又、前記レーザ素子１１と該受光素
子１５は図示しない単一のステム（ヒートシンク）上に
固定される。上記ホログラムパターン１４は２つの領域
１４ａと１４ｂから成り、その中央の線によって分けら
れる互いに異なる周期の細溝によってなる。上記の中央
の線（実際にはこの中央の線はパターンとして存在しな
い）の向きは光ディスク６の半径方向に一致する。上記
ホログラムパターン１４の溝は収差全補正するために緩
やかな曲線を形成する。１６は上記レーザ光源１１．光
検出器１５を収納するキャップであり、該キャップ１６
上にホログラム素子１２が接着固定される。ここで光デ
ィスク６に対するレーザビームスポットが合焦状態の時
、ホログラムパターン１４の領域１４ｂで回折されたメ
インビーム（グレーティングパターン１３による０次光
）は分割受光素子１５ａ、１５ｂの間の分割線上に集光
されてスポラトラ形成し、又ボログラムパターン１４の
領域１４ａで回折されたメインビームは分割受光素子１
５ｃ上に集光されてスポットを形成する。又ホログラム
パターン１４で回折された２本のサブビーム（グレーテ
ィングパターン１３による±１次光）は夫々分割受光素
子１５ｄ、１５ｅ上に集光されてスポットを形成する。

そして分割検出器１５　ａｔ　　１５　ｂ＋　　１５　
Ｃ＋１５ｄ、１５ｅの出力信号を夫々Ｓ　ａｔ　　Ｓ　
ｂ＋　５ＣｙＳｄ、Ｓｅとすると、光ディスク６のビッ
ト信号はＳａ＋Ｓｌ）＋Ｓ（で、フォーカス誤差信号は
５ａ−ｓｂで、トラッキング誤差信号は５ｄ−５ｅで得
られる。ここで上記グレーティングパターン１３が非常
に重要であって、このパターン１３は第３図乃至第６図
に示した回折格子の第１例乃至第３例のパターンと同一
でよい。このグレーティングパターン１３によってレー
ザビームは０次光と±１次光の３本のビームに分岐され
、０次光はメインビーム、±１次光はサブビームとなる
。又、回折格子の第１例乃至第３例の項で説明したよう
にメインビームの中央部の光強度が強く、側部の光強度
が弱い為に光デイスク６上の集光スポットＳの周囲に発
生したエアＩＪ　　ＩＪソング大幅に低減することがで
きる。この第２実施例ではホログラム素子１２が３本の
ビームを生成する機能と反射光のビームスブリットを実
行する機能と、レーザスポットニアリーリングの強度を
低減せしめる機能とを有するという非常に多機能なもの
となる。

〔効果］ 以上説明した本発明によれば、光ディスクの集光スポッ
トの周囲に生ずるニアリーリング（２次極大）の光ｔを
低減することができ、隣接する記録トラックにニアリー
リングが照射されることによってタロストータが発生す
るという問題を解消することができる。

更に本発明によれば３ビーム形成用の回折格子（グレー
ティングパターン）のパターンｔ４１殊化することで、
フィルター機能を実現するものであり、これによれば格
別な光学部品の追加や製造工程上の追加等が必要としな
い為、製造のコストアップになることがない。更に、従
来の光減衰用のフィルタとは異なり、光の吸収や反射に
よって光量に部分的な差を生じさせるものではなく、回
折効率を部分的に異ならせることで光量の差を生じさせ
るものである為、入射光の一部を廃棄することなく有効
に利用できるという多大な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ピックアップ装置の第１実施例
の斜視図、第２図は本発明に係る光ピックアップ装置の
第２実施例の斜視図、第３図（ａ）は回折格子の第１例
の矢印×より見た平面図、同図（ｂ）はそのＡ’　−Ａ
’線における側断面図、同図（ｃ）はそのＢ’−Ｂ“線
における側断面図、同図（ｄ）はその別例のＡ／　　Ａ
＃線における側断面図、第４図は回折格子の模式図、第
５図は回折格子の第２例の矢印×より見た平面図、ｇ６
図（ａ３は回折格子の第３例の矢印×より見た平面図、
同図（ｂ）はそのに−Ａ＃線における側断面図、同図（
ｃ）はそのＲ’−Ｂ″線における側断面図、ｇ７図は従
来の光ピックアップ装置の構成説明図、第８図は光デイ
スク上の集光スポットの状態を示す説明図、第９図（ａ
）は回折格子の模式図、同図（ｂ）は回折格子の透過率
の特性図を示す。 図中、１：レーザ光源　２：回折格子　３：ビームスブ
リツタ　４：コリメートレンズ　５：対物レンズ　、６
：光ディスク　７：平凹レンズ　８：光検出器　９：４
分割受光素子　１０ａ＋　１０ｂ：受光素子　１１：レ
ーザ素子　１２：ホログラム素子　１３：グレーティン
グバクーン　１４：ホログラムパターン　１５：５分割
受光素子　１６キヤツプ 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）宵３図 萬４Ｅ７Ｊ π１１２１ １１２ｊ、： 第５図 宵６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源と、 該レーザ光源から出射されたレーザビームを０次光と±
   １次光の３本のビームに分岐するグレーティングパター
   ンを備えた光学素子とを備え、 情報記録媒体に対してレーザビームを照射することで情
   報を検出する光ピックアップ装置において、 前記光学素子のグレーティングパターンの中央部の０次
   光回折効率を側部の０次元回折効率より大きく設定した
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。 ２、前記光学素子のグレーティングパターンの中央部は
   情報記録媒体の記録トラックの方向と対応する方向に長
   い形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光ピックアップ装置。 ３、前記光学素子は上面に反射光に対するビームスプリ
   ットを実行するホログラムパターンを有し、下面に前記
   グレーティングパターンを有したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光ピックアップ装置。