JPH0799401B2

JPH0799401B2 - 位相型回折格子

Info

Publication number: JPH0799401B2
Application number: JP60298632A
Authority: JP
Inventors: 明郎山川; 義昭佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS62157001A

Description

【発明の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本考案は位相型回折格子に関し、例えば光デイスク装置
等の光学系に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要本発明は、ストライプ部の幅の比を変化させて所定の明
るさの分布をなす回折光を得るようになされた位相型回
折格子において、ストライプ部の厚さを所定の厚さに選
択することにより、波面収差のない、所定の明るさの分
布をなす回折光を得るようにしたものである。

Ｃ従来の技術従来、光デイスク装置においては、例えば第１図に示す
ような方法で、トラツキングエラーを検出して、再生用
レーザスポツト１が記録ピツト２の列でなる記録トラツ
クを正確にトラツキングするようにトラツキング制御が
なされている。

すなわち、オプテイカルスライダ11の半導体レーザ３よ
り出力されたレーザ光束LAは回折格子４において回折さ
れた後、レンズ５を介してデイスク６上に集光される。

デイスク６上には回折格子４の回折により、レーザ光束
LAのスポツト光束に対応した０次の回折光によるレーザ
スポツト１、１次の回折光によるレーザスポツト７及び
−１次の回折光によるレーザスポツト８を生ずる。

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

かくしてオプテイカルスライダ11は、レーザスポツト７
及び８の反射光量が等しくなるようにトラツキング制御
されることにより、再生用レーザスポツト１が、正しく
記録ピツト２のトラツクから実用上十分な信号レベルの
記録信号を再生できるようになされている。

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

しかし、レンズ５から出射される光線のうち、レンズ５
の周辺部分の光はレンズ５の周辺で回折作用を受け、そ
の結果第６図に示すように、デイスク６の面上で０次の
レーザスポツト１の周囲に、明るい輪状の一次の回折縞
９が生じる。

実際上回折縞９の半径ｒは、1.3〜1.4〔μｍ〕程度とな
り、レーザスポツト１が読み出ししているピツト2aから
トラツクピツチ1.4〜2.0〔μｍ〕だけ離れた隣りのトラ
ツクの幅0.4〔μｍ〕程度のピツト2b及び2cをも照射し
てしまう問題が生ずる。

この現象が生ずると、レーザスポツト１によつてトラツ
キングしているトラツクのピツト2aの記録情報以外に、
隣りのトラツクのピツト2b及びピツト2cからの記録情報
がクロストークする結果になるおそれがある。

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

しかし、当該フイルタを特別設けなければならず、オプ
テイカルスライダ11全体として部品点数が増加し、小型
化する際の障害になる問題点があつた。

また、他の方法として従来レンズ５の口径を入射光束に
対して充分大きなものとする方法が採用されていたが、
レンズ５が大型化し、高価なものとなつてしまい、オプ
テイカルスライダ11全体として大きなものとなつてしま
うという問題点があつた。

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

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

Ｅ問題点を解決するための手段かかる問題点を解決するため本発明においては、屈折率
の異なる第１及び第２のストライプ部21、22を一定間隔
Ｐに繰り返してなる位相型回折格子20において、第１及
び第２のストライプ部21、22の幅W1、W2の比が上記第１
及び第２のストライプ部21、22の繰り返し方向に直交す
る方向に変化し、第１及び第２のストライプ部21、22の
厚みt1を、第１及び第２のストライプ部21、22の厚みt1
を透過して得られた光L1、L2の位相差が180°又はその
近傍になるように選定する。

Ｆ作用第１及び第２のストライプ部21、22を透過して得られた
ほぼ180°の位相差の光L1、L2は当該位相差に応じて互
いに干渉する。

各ストライプ部21、22により得られる光L1、L2の強度は
当該ストライプ部21、22の幅W1、W2に比例する。

従つて各ストライプ部21、22の光L1、L2の干渉に基づく
出射光束の強度分布は、当該ストライプ部21、22の幅W
1、W2の比に基づいて変化し、当該幅の比W1、W2の分布
を所定の分布に選択することにより、希望する強度分布
の出射光束を得ることができる。

かくするにつき、出射光束の波面は、一定幅のストライ
プからなる回折格子と同様の波面、（すなわち波面収差
のない波面）をもつ出射光束を得ることができる。

Ｇ実施例以下図面について、本発明を光デイスク装置の光学系に
用いた一実施例を詳述する。

第１図において、20は本発明の位相型回折格子で、第２
図に示すように、ガラス基板30上に所定の凹凸形状のス
トライプ部21を繰り返すように配置してなり、その繰り
返し方向は、ビームスポツト１、７及び８の方向に選定
されている。

この実施例の場合、位相型回折格子20は、屈折率n₀の例
えばガラス基板30上に、例えば蒸着によつて形成した屈
折率n₁の互いに同一形状を有するストライプ部21がＹ方
向にピツチＰで繰り返し形成されている。

ストライプ部21の幅W1はその延長方向すなわちＸ方向に
行くに従つてたる形に変化するように中心線を挟んで対
称に形成され、中央部で最も広く（例えばW1≒0.9P）、
端部で最も狭く（例えばW1≒0.5P）なるようになされて
いる。

従つて溝部22の幅W2は中央部で最も狭く（例えばW2≒0.
1P）、端部で最も広く（例えばW2≒0.5P）なるようにな
されている。

一方、ストライプ部21の厚さt1は、回折格子20に入射さ
れる光の波長λに対して次式となるように形成されている。

従つて第３図に示すようにストライプ部21の光学的光路
長D1は次式となり溝部22の光学的光路長D2は次式となる。

従つて位相型回折格子20の出射面Ｓにおいて、ストライ
プ部21を介して射出される回折光L1及び溝部22を介して
射出される回折光L2の位相差Δθは次式となり、位相差Δθは、180°の奇数倍の値となる。

従つて、レンズ５の入射面においては、ストライプ部21
を介して得られる回折光L1に対して、溝部22を介して得
られる回折光L2は、180°の奇数倍の位相差を有するこ
ととなる。

一方ストライプ部21の幅W1は、Ｘ方向に中央部で広く、
端部で狭くなつているため、第４図において曲線L1で示
すようにストライプ部21を介して得られる回折光L1は、
出射面ＳにおいてＸ方向に中心部で最大となり端部で最
小となるように変化する。

一方溝部22の幅W2は、逆に中央部で狭く端部で広くなつ
ているため、第４図において曲線L2で示すように、溝部
22を介して得られる回折光L2は、出射面ＳにおいてＸ方
向に中央部で最小となり端部で最大となる。

端部においては、溝部22の幅W2とストライプ部21の幅W1
は、ほぼ等しくなるため、回折光L1及びL2の強度は、ほ
ぼ等しくなる。

従つてレンズ５の入射面においても、ストライプ部21及
び溝部22を介して得られる回折光L1及びL2は、Ｘ方向に
ついて、ほぼ第４図について上述したような分布を有す
ることとなる。

一方レンズ５の入射面において回折光L1及びL2は、ほぼ
180°の位相差を有しているため、互いに打ち消し合う
ように干渉して、レンズ５を透過して行く。

ここで、Ｘ方向に見たレンズ中央部においては、回折光
L1の大きさは回折光L2の大きさに比して大きく、Ｘ方向
に見たレンズ５の周辺部においては、回折光L1及びL2の
大きさはほぼ等しくなるため、第４図に示すように、Ｘ
方向に見て中央部において大きく、かつ端部において抑
制された（ほぼ０になるように）回折光L1及びL2が干渉
し合い、かくして合成された回折光Ｌが、レンズ５に入
射されることとなる。

かくしてレンズ５に入射される合成された回折光Ｌは、
回折光L1及びL2の位相差が180°であるため、回折光L1
と位相の合つた波面で入射することとなる。

従つて一定幅でなるストライプ部及び溝部からなる回折
格子を用いた場合の回折光と同様の波面をもつ回折光を
レンズ５に入射させることができる。

以上の構成においてレーザ３から出力された波長λのレ
ーザ光束LAは位相型回折格子20に入射される。位相型回
折格子20においてストライプ部21及び溝部22において回
折された回折光L1及びL2は、互いに干渉してレンズ５に
入射する。

レンズ５において、合成された回折光Ｌは、Ｘ方向の周
辺部においては、ほぼ０となり、中央部で最大値を有す
ることとなり、レンズ周辺の回折の影響を受けることな
くデイスク６に集光される。

従つてピツト2a、2b及び2cの方向には回折縞は生じなく
なり、トラツク間のクロストークを防止することができ
る。

一方Ｙ方向においては、ストライプ部21の繰り返しピツ
チＰに基づいて回折して入力のレーザ光束LAのビームス
ポツトに対応して、再生用レーザスポツト１及びトラツ
キング用レーザスポツト７及び８がデイスク６上に得ら
れる。

以上の構成によれば、位相型回折格子より出力される回
折光Ｌを制限するようなフイルタ等を用いなくても、回
折格子20の形状を変えるだけの簡易な構成によつて、レ
ンズ５に入射する回折光ＬをＸ方向に見て所定の分布に
制御することができる。従つてレンズ５の周辺で生ずる
Ｘ方向の回折現象を有効に抑制することによつてトラツ
ク間のクロストークを防止し得るようなトラツキング制
御用のビームスポツトを得ることができる。

また、レンズ５に入射する回折光Ｌとして、一定幅のス
トライプ部の繰り返しでなる回折格子を用いた場合と同
様の波面を有する回折光を得ることができるため、入射
光に対して波面収差のない回折光を得ることができ、一
様円形形状に集光したビームスポツト１を得ることがで
きる。

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

また本実施例の場合、ガラス基板上に、屈折率n₁のスト
ライプ部を形成した位相型回折格子について述べたが、
これに代えて、ガラス基板等に例えばホトエツチング等
を用いて凹状の溝部の繰返しを形成しても良い。

また上述の実施例においては、凸部形状のストライプ部
21の間に凹部形状の溝部22を設けるようにした場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば第５図に
示すように、第１のストライプ部21の屈折率n₁と異なる
屈折率n₂を有する第２のストライプ部23を溝部に対応す
る部分に設けた場合にも広く適用し得る。この場合、屈
折率n₁のストライプ部と屈折率n₂のストライプ部との光
学的光路差を入射光の波長λに対して180°の奇数倍の
光路差となるようにすれば良い。

さらに本実施例の場合、光デイスク装置に用いてＸ方向
の中央部で強く、端部で弱くなるような回折光を得る場
合について述べたが、これに限らず、広く種々の条件の
下で適当し得る。例えば端部で回折光の強度を大きく
し、かつ中央部で弱くなるような回折光を得るような場
合にも適用し得る。この場合は、中央部でストライプ部
の幅W1と溝部の幅W2を等しくして、端部に行くに従つて
差が大きくなるようにすればよい。

さらに中央部分から端部に向つて一様変化する場合のみ
ならず、ストライプ部の幅の変化を必要に応じて選択す
ることにより、種々の強度分布をもつ回折光を得ること
ができる。

さらに、上述の実施例においては、ストライプ部及び溝
部の光学的光路差を入射光に対して180°の奇数倍の値
となるように定めたが、必ずしもこの値となる必要はな
く、実用上ほぼこれと近い値であれば、上述の効果を得
ることができ、またストライプ部及び溝部の幅の比がそ
れ程大きく変化しない場合、すなわち回折光の強度分布
の変化をそれ程大きくする必要がない場合は、さらに光
学的光路差の許容範囲を広くすることができる。

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

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す略線的斜視図、第２図
はその位相型回折格子を部分的に拡大して示す斜視図、
第３図及び第４図はその動作の説明に供する線図、第５
図は本発明の一変形例を示す部分拡大斜視図、第６図は
従来技術の問題点の説明に供する略線的斜視図である。１、７、８……レーザスポツト、２、2a、2b、2c……ピ
ツト、３……レーザ、４、20……回折格子、６……デイ
スク、21、23……ストライプ部、22……溝部、30……基
板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率の異なる第１及び第２のストライプ
部を一定間隔に繰り返してなる位相型回折格子におい
て、上記第１及び第２のストライプ部の幅の比が上記第１及
び第２のストライプ部の繰り返し方向に直交する方向に
変化し、上記第１及び第２のストライプ部の厚みを、上
記第１及び第２のストライプ部分の厚みを透過して得ら
れた光の位相差が180°又はその近傍になるように選定
したことを特徴とする位相型回折格子。