專利名稱：光集成單元以及用該單元的拾光裝置和光盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以光學(xué)方式在光盤等信息記錄媒體記錄或再現(xiàn)信息的光盤裝置的光集成單元以及用該單元的拾光裝置和光盤裝置。
背景技術(shù)：
設(shè)計(jì)了采用全息透鏡作為謀求使所述拾光裝置小型化、薄型化和高可靠性化的手段的裝置。作為DVD(數(shù)字視盤)用的這種拾光裝置的基本結(jié)構(gòu)，可列舉日本國公開專利公報(bào)“特開平9-161282號公報(bào)(
公開日1997年6月20日)”記載的結(jié)構(gòu)。
上述公報(bào)記載的全息透鏡在盤片半徑方向分為二，而且還在紋道方向分為二。然后，所述盤片反射光束的一半中，檢測聚焦誤差信號，另一半中檢測紋道誤差信號，并且用整個(gè)光束檢測信息信號。結(jié)構(gòu)上做成通過進(jìn)一步將上述在盤片半徑方向?qū)Ψ值墓馐谒黾y道方向?qū)Ψ?，使上述紋道誤差信號中能檢測出對紋道的位置信號，即“推挽信號(PP信號)”。
由采用這樣組成的全息透鏡的光集成單元和使該光集成單元出射的激光會聚到盤片上用的物鏡裝置構(gòu)成拾光裝置。
使用上述那樣組成的光集成單元的拾光裝置產(chǎn)生以下所示的問題。
產(chǎn)生紋道誤差信號時(shí)，用對分檢測器檢測出反射光左右(用紋道方向的劃分線劃分的半徑方向內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分)的光量分布差。
這里，物鏡在半徑方向偏移時(shí)，來自盤片的反射光的光軸偏移，光束中心偏離對分檢測器的中心。此外，上述物鏡可位移±0.3mm左右，以便能適應(yīng)盤片的偏心，也會因盤片的偏心而產(chǎn)生物鏡偏移。
盤片傾斜時(shí)也同樣，反射光的光束中心偏移。因此，兩種情況下，盡管紋道跟蹤準(zhǔn)確，對分檢測器的差動信號都產(chǎn)生偏移，因而判斷為偏道。
這里，作為紋道跟蹤伺服方法，除上述推挽法(PP法)外，還可列舉3光束法和差分推挽法(DPP法)。
哪一種方法都通過檢測多個(gè)感光部的光量差，檢測出偏道量，并將無光量差的情況判斷為正道。
上述3光束法的情況下，由主束及其前后的子束構(gòu)成光束，根據(jù)子束的差信號檢測紋道誤差。DPP法組合1光束的PP法和上述3光束法，根據(jù)劃分在主束及其前后的子束各自的紋道方向的差信號檢測紋道誤差。
因此，可抑制上述PP法時(shí)產(chǎn)生的偏移，常將其作為紋道跟蹤伺服方法使用。
然而，這些方法從一個(gè)光源產(chǎn)生3個(gè)光束，參與記錄的主束的光量減小，記錄速度慢，存在妨礙記錄高速化的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種光集成單元以及用該單元的拾光裝置和光盤裝置，該光集成單元通過用1光束法，使主束光量不減小，而且抑制物鏡移位和盤片傾斜所對應(yīng)的偏移，能得到穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光集成單元，具有對盤片狀信息記錄媒體照射激光的發(fā)光部、使所述信息記錄媒體上的光反射并將其引導(dǎo)到全息透鏡的光分支元件、使來自所述光分支元件的光衍射并將其引導(dǎo)到感光部的全息透鏡、以及接收所述全息透鏡上衍射的光的感光部，其中，包含配置在所述全息透鏡與感光部之間并且透射率在盤片的半徑方向變化的光學(xué)元件。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，對盤片狀信息記錄媒體照射的激光為單光束，在使用能加大記錄光量、從而加快記錄速度的1光束跟蹤法時(shí)，取得跟蹤用的衍射光的全息透鏡與感光部之間還配置光學(xué)元件，并使其透射率在盤片半徑方向變化。
因此，物鏡移位或盤片傾斜，使該光學(xué)元件的入射光在所述盤片的半徑方向偏移時(shí)，該光學(xué)元件的透射率發(fā)生變化，從而感光部上的感光光量發(fā)生變化。進(jìn)行跟蹤伺服，以便消除該變化，從而可補(bǔ)償上述物鏡移位和盤片傾斜，能得到穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
據(jù)此，通過組合該光集成單元和使該光集成單元出射的激光會聚到盤片上用的透鏡裝置來構(gòu)成拾光裝置，能以需要量最少的光學(xué)元件構(gòu)成拾光裝置，而且能得到的拾光裝置不必調(diào)整信號檢測系統(tǒng)，小型、扁薄、組裝性良好、可靠性優(yōu)良，還具有穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
本發(fā)明的光集成單元也可表現(xiàn)為對盤片狀信息記錄媒體照射的激光為單光束，使用能加大記錄光量、從而加快記錄速度的1光束跟蹤法，其中結(jié)構(gòu)上做成取得跟蹤用的衍射光的全息透鏡與感光部之間還配置光學(xué)元件，并使其透射率在盤片半徑方向變化。
本發(fā)明的光集成單元中，所述光分支元件是偏振分束器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與半透明反射鏡等相比，能使發(fā)光部產(chǎn)生的光高效入射到信息記錄媒體，而且將信息媒體的反射光高效地引導(dǎo)到全息透鏡。
本發(fā)明的光集成單元中，所述全息透鏡中，光柵襯底的折射率為n，光波長為λ，并且k為整數(shù)時(shí)，使衍射光柵的谷深d形成為d×(n-1)＝(k+1/2)λ。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能使全息透鏡的0次衍射光(透射光)大致為0，可提高光的利用效率。
本發(fā)明的光集成單元中，所述感光部具有分別與所述全息透鏡的+1次衍射光和-1次衍射光對應(yīng)的感光區(qū)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能提高光的利用效率。
本發(fā)明的光集成單元中，設(shè)置所述光學(xué)元件，僅使所述全息透鏡的某一方的1次衍射光透射。
這里，通過光學(xué)元件的光產(chǎn)生光量減損，擔(dān)心信號S/N降低。
對此，利用上述結(jié)構(gòu)，則光學(xué)元件的設(shè)置僅為某一方的1次衍射光，從而不通過該光學(xué)元件方的1次衍射光沒有光量減損。因此，尤其適合要求信號S/N高的RF信號。
本發(fā)明的光集成單元，從發(fā)光部對盤片狀記錄媒體照射激光，并根據(jù)其反射光進(jìn)行所述激光照射用的伺服控制，其中，在所述反射光的路由上具有透射率在盤的半徑方向變化的光學(xué)元件。
又，本發(fā)明的光集成單元中，所述光學(xué)元件是配置成光柵縱向?yàn)樗霰P片的半徑方向并且衍射效率沿所述光柵縱向變化的衍射光柵。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能用比薄膜涂覆等簡單的工藝制成所述光學(xué)元件。
本發(fā)明的光集成單元中，使所述衍射光柵使光柵的峰寬與谷寬的比在所述光柵縱向連續(xù)變化。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能用簡單的工藝使折射率對對所述光柵縱向變化。
本發(fā)明的光集成單元中，使所述衍射光柵的光柵峰寬與谷寬的比在所述光柵縱向非線性連續(xù)變化，并擴(kuò)大衍射效率的變化率恒定的區(qū)域。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，物鏡移位檢測信號的變化也恒定，因而可進(jìn)行穩(wěn)定的偏移補(bǔ)償，與物鏡的位置無關(guān)。
本發(fā)明的光集成單元還可表現(xiàn)為所述衍射光柵是衍射效率在光柵縱向變化的衍射光柵，并且衍射效率的變化率恒定，與部位無關(guān)。
本發(fā)明的光集成單元中，所述衍射光柵使光柵的谷深在所述光柵縱向變化。
此谷深可連續(xù)變化，也可分級變化。
這樣，使衍射光柵的谷深變化，也能使衍射效率在光柵縱向變化。因此，能實(shí)現(xiàn)上述的集成化。
即使光柵谷寬狹小時(shí)，由于能用高加工精度制成谷深，也能得到所要的透射率。
又，本發(fā)明的光集成單元中，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，而且使劃分成多個(gè)區(qū)的衍射光柵的光柵縱向衍射效率的變化率分別不同。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可用相同的拾光結(jié)構(gòu)提高物鏡移位檢測信號的靈敏度，并可利用物鏡移位檢測信號較正確地補(bǔ)償上述物鏡移位和盤片傾斜造成的偏移。
本發(fā)明的光集成單元還可表現(xiàn)為上述結(jié)構(gòu)中，做成所述衍射光柵包含將與光柵縱向平行的方向作為劃分線方向進(jìn)行劃分的多個(gè)區(qū)，并且這些區(qū)各自的光柵縱向衍射效率的變化率不同，這種結(jié)構(gòu)的情況下，多個(gè)區(qū)中的變化率不必全部不同，至少一個(gè)區(qū)不同即可。利用此結(jié)構(gòu)，使變化率適當(dāng)不同，可提高檢測信號的靈敏度。
本發(fā)明的光集成單元中，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，而且劃分的多個(gè)區(qū)中，包含在光柵縱向光柵的峰寬與谷寬的比連續(xù)變化且衍射效率也連續(xù)變化的區(qū)和光柵的峰寬與谷寬的比恒定且衍射效率也恒定的區(qū)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，一面提高物鏡移位檢測信號的靈敏度，一面在來自所述盤片狀信息記錄媒體的反射光不穿透光柵的峰寬與谷寬的比連續(xù)變化的區(qū)時(shí)，因?yàn)榇┩腹鈻诺姆鍖捙c谷寬的比恒定的區(qū)，所以反射光的光量變化小，能使物鏡移位檢測信號的偏移較難產(chǎn)生。
本發(fā)明的光集成單元還可表現(xiàn)為上述結(jié)構(gòu)中，做成所述衍射光柵包含將與光柵縱向平行的方向作為劃分線方向進(jìn)行劃分的多個(gè)區(qū)，并且這些區(qū)各自的光柵縱向衍射效率的變化率不同，這種結(jié)構(gòu)的情況下，多個(gè)區(qū)中的變化率不必全部不同，至少一個(gè)區(qū)不同即可。上述結(jié)構(gòu)也可例如所述多個(gè)區(qū)中包含所述變化率為0的區(qū)。
又，本發(fā)明的光集成單元中，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分為二時(shí)的劃分線位置劃分成包含來自具有槽狀的所述信息記錄媒體的反射衍射光的0次衍射光和±1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分的衍射光柵和穿透非重疊區(qū)的部分的衍射光柵。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能成為與光柵縱向垂直的方向需要的劃分?jǐn)?shù)最少、可使物鏡移位檢測信號靈敏度提高且可靠性優(yōu)良的光集成單元。
又，本發(fā)明的光集成單元中，所述衍射光柵對與所述光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，并且使劃分成多個(gè)區(qū)的衍射光柵的衍射效率的變化率不同時(shí)，來自具有槽狀的所述信息記錄媒體的反射衍射光的0次衍射光和+1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分所對應(yīng)的衍射光柵總衍射效率大致等于衍射折射光的0次衍射光和-1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分所對應(yīng)的衍射光柵總衍射效率。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過對與光柵縱向垂直的方向增加劃分?jǐn)?shù)，進(jìn)一步提高物鏡移位檢測信號的靈敏度，同時(shí)可減少物鏡移位檢測信號中殘留的推挽分量。
本發(fā)明的光集成單元，具有接收來自信息記錄媒體的光的感光部，其中，具有在規(guī)定的方向照射效率變化的光學(xué)元件，并且來自所述信息記錄媒體的光通過所述光學(xué)元件入射到所述感光部。
這里，照射效率是指例如透射率或反射率。光學(xué)元件使來自信息記錄媒體的光例如透射或反射，并將其引導(dǎo)到感光部。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，來自信息記錄媒體的光平行于光學(xué)元件上的所述規(guī)定方向進(jìn)行移動時(shí)，感光部接收的感光量隨此移動變化。
這里，具有光集成單元的拾光裝置、具有拾光裝置的光盤裝置中，一般因物鏡移位或盤片傾斜而產(chǎn)生紋道誤差信號偏移。
因此，具有本發(fā)明的上述光集成單元的拾光裝置、具有在此拾光裝置的光盤裝置中，設(shè)定所述光學(xué)元件的朝向，使來自盤片的反射光在所述物鏡移位時(shí)，光學(xué)元件上進(jìn)行移動的方向與所述規(guī)定方向平行?；蛘撸O(shè)定所述光學(xué)元件的朝向，使例如來自盤片的反射光在所述盤片偏心時(shí)，光學(xué)元件上進(jìn)行移動的方向與所述規(guī)定方向平行。這樣，就能實(shí)現(xiàn)帶有所述光集成單元的拾光裝置、光盤裝置，使所述規(guī)定方向成為所要的方向。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，感光部接收的感光量隨物鏡偏移和盤片偏心變化，因此，能將所述紋道誤差信號的偏移作為感光量的變化檢測出來。
于是，可用得到的偏移補(bǔ)償紋道誤差信號。由此，能得到穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
所述光集成單元的結(jié)構(gòu)也可以是除上述結(jié)構(gòu)外，還具有分配來自所述信息記錄媒體的光的光分配元件，并且所述感光部包含接收來自所述光分配元件的光的第1感光區(qū)和接收從所述光分配元件通過所述光學(xué)元件的光的第2感光區(qū)。
能用例如全息透鏡實(shí)現(xiàn)此光學(xué)元件。即，例如使全息透鏡的+1次衍射光通過光學(xué)元件照射第2感光區(qū)。又使全息透鏡的-1次衍射光照射第1感光區(qū)。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可用第2感光區(qū)中檢測的偏移補(bǔ)償?shù)?感光區(qū)中檢測出的紋道誤差信號。詳細(xì)而言，可通過計(jì)算紋道誤差信號與用規(guī)定系數(shù)加權(quán)的偏移之差，求得補(bǔ)償?shù)募y道誤差信號。
這時(shí)，可根據(jù)信息媒體的類型適當(dāng)改變采用偏移的補(bǔ)償中的規(guī)定系數(shù)。
所述光學(xué)元件可以是衍射光柵。此衍射光柵可通過例如在光柵縱向改變光柵的峰寬與谷寬的比，使作為照射效率的衍射效率變化。
所述光學(xué)元件不限于衍射光柵，例如也可以是包含在襯底上形成的電極、對入射光的折射率(或反射率)隨所述電極上施加的電壓變化的光學(xué)媒體和對所述電極施加電壓的驅(qū)動電路的光學(xué)元件。即，所述光學(xué)元件可以是例如照射效率根據(jù)控制信號在規(guī)定的方向變化的狀態(tài)下的光學(xué)元件。
光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)還可組合多個(gè)構(gòu)件。例如，其結(jié)構(gòu)可以是由衍射光柵和上述包含電極、光學(xué)媒體元件驅(qū)動電路的光學(xué)元件組成。
此外，本發(fā)明的光集成單元，在上述構(gòu)成中，將所述衍射光柵劃分并形成為2個(gè)以上，使其對應(yīng)于光束照射衍射光柵的區(qū)域。
這種劃分是對光柵縱向垂直的方向的劃分。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可使物鏡移位檢測信號的靈敏度提高。
本發(fā)明的光集成單元也可表現(xiàn)為所述衍射光柵劃分成多個(gè)，劃分后的每一衍射光柵可分別設(shè)定衍射效率和衍射效率的變動量。
本發(fā)明的光集成單元還可表現(xiàn)為衍射光柵劃分并形成為2個(gè)以上，使其對應(yīng)于光束照射衍射光柵的區(qū)域，因而劃分后的每一衍射光柵可分別設(shè)定衍射效率和衍射效率的變動量。
又，本發(fā)明的拾光裝置，組合上述任一光集成單元和使該光集成單元出射的光束會聚到盤片上用的物鏡裝置而構(gòu)成該拾光裝置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，如上文所述，能用需要量最少的光學(xué)部件構(gòu)成該拾光裝置，而且能得到的拾光裝置，其信號檢測系統(tǒng)不必調(diào)整，小型、扁薄、組裝性良好、可靠性優(yōu)良并且具有穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
所述拾光裝置的結(jié)構(gòu)也可以在物鏡裝置與拾光裝置之間具有λ/4片(1/4波長片)。這時(shí)，最好做成光集成單元的光分支元件包含偏振分束器。
本發(fā)明的光盤裝置，具有上述的拾光裝置。
使用上述拾光裝置，則進(jìn)行信息媒體的再現(xiàn)、記錄時(shí)，能利用穩(wěn)定的跟蹤伺服性能進(jìn)行穩(wěn)定的再現(xiàn)、記錄。
又，本發(fā)明的光盤裝置，其具有的拾光裝置含有對盤片狀信息記錄媒體照射激光的發(fā)光部、使光會聚到所述信息媒體的物鏡裝置、使所述信息記錄媒體上的反射光反射并將其引導(dǎo)到全息透鏡的光分支元件、使來自所述光分支元件的光衍射并將其引導(dǎo)到感光部的全息透鏡、以及接收所述全息透鏡上衍射的光的感光部，還包含配置在所述全息透鏡與感光部之間并且透射率在盤片的半徑方向變化的光學(xué)元件，所述光盤裝置運(yùn)算所述拾光裝置得到的信號，以進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)記錄/再現(xiàn)；其中通過使所述跟蹤誤差信號運(yùn)算中的常數(shù)極性翻轉(zhuǎn)，可適應(yīng)不同規(guī)格的盤片。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可得到的光盤裝置用同樣的拾光結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)不同規(guī)格的盤片，僅改變運(yùn)算常數(shù)的極性，對任何盤片進(jìn)行記錄、再現(xiàn)時(shí)，物鏡移位造成的偏移都小。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，由以下所示的記載會充分理解。下面參照附圖的說明中，會明白本發(fā)明的利益。


圖1是示出一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的光集成單元的概略組成的示意圖。
圖2是示出圖1所示光集成單元中全息透鏡的形狀和全息元件與感光部的關(guān)系的俯視圖。
圖3是一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的衍射光柵的主視圖。
圖4是示出圖3中衍射光柵上的盤片反射光因物鏡移位和盤片傾斜而產(chǎn)生的移動的主視圖。
圖5是示出本發(fā)明的衍射光柵的衍射效率與負(fù)載的關(guān)系的曲線。
圖6是擴(kuò)大本發(fā)明的衍射光柵的衍射效率與負(fù)載的線性時(shí)的曲線。
圖7(a)是本發(fā)明的衍射光柵的主視圖，圖7(b)是使衍射光柵的負(fù)載非線性變化時(shí)的衍射光柵的主視圖。
圖8是另一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的光集成單元中的衍射光柵的立體圖。
圖9是又一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的光集成單元中的衍射光柵的立體圖。
圖10(a)是對光束形成一個(gè)衍射光柵時(shí)的衍射光柵的俯視圖，圖10(b)是對應(yīng)于光束劃分并形成衍射光柵時(shí)的衍射光柵的俯視圖。
圖11(a)是示出一例使劃分線位于與光柵縱向平行的方向?qū)⒀苌涔鈻欧譃槎⑹构鈻趴v向的衍射效率的變化率分別不同而形成的衍射光柵的俯視圖，圖11(b)是示出進(jìn)一步在光柵縱向添加衍射效率一定的衍射光柵后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖12(a)是示出在與光柵縱向平行的方向分別分為二時(shí)的劃分線的位置的衍射光柵的俯視圖，圖12(b)是示出劃分并形成為多個(gè)的衍射光柵的俯視圖。
圖13(a)是示出作為可記錄光盤的DVD-R盤片的導(dǎo)向槽中的反射光的說明圖，圖13(b)是示出作為可記錄光盤的DVD-RAM盤片的導(dǎo)向槽中的反射光的說明圖。
圖14(a)是示出盤片的光點(diǎn)往盤片半徑方向移動時(shí)跨紋道信號分量的圖形，圖14(b)是示出盤片的光點(diǎn)往盤片半徑方向移動時(shí)其它跨紋道信號分量的圖形。
圖15是示出物鏡移位時(shí)PP信號與偏移的關(guān)系的概略曲線。
圖16是DVD-R盤片上物鏡移位時(shí)PP信號與偏移的關(guān)系的測量曲線。
圖17是DVD-RAM盤片上物鏡移位時(shí)PP信號與偏移的關(guān)系的測量曲線。
圖18是DVD-RAM盤片上進(jìn)行式(7)中α極性翻轉(zhuǎn)的情況下，物鏡移位時(shí)PP信號與偏移的關(guān)系的測量曲線。
圖19是示出具有本發(fā)明拾光裝置的本發(fā)明光盤裝置的概略框圖。
圖20(a)是示出1間距部分的衍射光柵的截面形狀的示意圖，圖20(b)是示出使谷寬相對于1間距的長度變化時(shí)0次衍射效率的變化的曲線，圖20(c)是示出使谷寬相對于1間距的長度變化時(shí)1次衍射效率的變化的曲線。
圖21(a)是詳細(xì)說明圖12(a)中的結(jié)構(gòu)用的說明圖，圖21(b)是示出一例上述結(jié)構(gòu)中的光束形狀的俯視圖，圖21(c)是示出另一例上述結(jié)構(gòu)中的光束形狀的俯視圖，圖21(d)是示出一例入射上述一例光束形狀的衍射光柵的俯視圖，圖21(e)是示出一例入射上述另一例光束形狀的衍射光柵的俯視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)參照

一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)如下。
圖1是示出一本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的光集成單元1的概略組成的剖視圖，此光集成單元1與使光集成單元1出射的激光會聚到盤片上用的物鏡裝置組合，構(gòu)成所述DVD的拾光裝置。光集成單元1大致具有裝在基座2上的LD(激光二極管)芯片3、感光部4、光分支元件5和全息元件6，并由這些部分組成。
LD芯片(發(fā)光部)3對作為盤片狀信息記錄媒體的例如DVD(DigitalVersatile Disc，Digital Video Disc)照射激光。光分支元件5使例如DVD上的反射光反射，并將其引導(dǎo)到全息元件6的全息透鏡7。全息透鏡7使來自光分支元件5的光折射，并將其引導(dǎo)到感光部4。感光部4接收全息透鏡7折射的光。
如圖2所示，以盤片半徑方向X為劃分線方向，將全息元件6的全息透鏡7分為二，而且其中的一方以紋道方向Y為劃分線方向，進(jìn)一步分為二。然后，采用1光束PP法，在盤片反射光束的盤片半徑方向X的劃分區(qū)7a使聚焦誤差信號折射，在紋道方向Y的劃分區(qū)7b、7c使紋道誤差信號折射，在整個(gè)光束使信息信號折射，。各劃分區(qū)7a、7b、7c形成相互不同的光柵。
回到圖1，LD芯片3出射的光穿透光分支元件5的A面后，入射到盤片。盤片的反射光在光分支元件5的A面反射，進(jìn)而在B面也反射后，入射對全息透鏡7。曲線透鏡7的±1次折射光入射到感光部4。
感光部4如圖1所示，具有感光區(qū)4a至4f，用于接收從光分支元件5通過全息透鏡7的±1次折射光內(nèi)的某一方(圖2中為+1次折射光)。感光區(qū)4a至4f中，配置感光區(qū)4a、4b，使其與從全息透鏡7開始的盤片半徑方向X大致方向相同，而且與紋道方向Y平行。以這些感光區(qū)4a、4b為基準(zhǔn)，在其紋道方向Y的前后配置感光區(qū)4c、4d。感光區(qū)4a、4b與感光區(qū)4c、4d之間分別配置感光區(qū)4e、4f。這樣的結(jié)構(gòu)與作為DVD用光集成單元的基本結(jié)構(gòu)的特開平9-161282號相同。
應(yīng)關(guān)注，本發(fā)明如圖1所示，全息元件6中，在全息透鏡7的相對面形成衍射光柵8。此衍射光柵配置成僅入射通過全息透鏡7的、來自光分支元件5的±1次衍射光內(nèi)的某一方(圖2中為到感光區(qū)4a至4f的+1次衍射光)。即，此衍射光柵8(光學(xué)元件)配置在全息透鏡7與感光部4之間。該衍射光柵8還配置在來自盤片的反射光的路由上。此外，該衍射光柵8的透射率在盤片的半徑方向變化，后文將說明。
因此，在沒有跟蹤和聚焦的誤差的狀態(tài)下，如圖2所示，全息透鏡7的劃分區(qū)7a中的+1次衍射光內(nèi)衍射光柵8的0次透射光入射到感光區(qū)4a、4b，-1次衍射光入射到感光區(qū)4b的外方，+1次衍射光入射到感光區(qū)4b的外方。同樣，全息透鏡7的劃分區(qū)7b中的+1次衍射光內(nèi)衍射光柵8的0次透射光入射到感光區(qū)4d、4f之間，-1次衍射光入射到感光區(qū)4f，+1次衍射光入射到感光區(qū)4d。又，全息透鏡7的劃分區(qū)7c中的+1次衍射光內(nèi)衍射光柵8的0次透射光入射到感光區(qū)4c、4e之間，-1次衍射光入射到感光區(qū)4c，+1次衍射光入射到感光區(qū)4e。
這里，使光分支元件5的A面為偏振分束器。光分支元件5的上表面裝有λ/4片。于是，作為線偏振光的LD芯片3的出射光大致100％穿透該A面，并穿透λ/4片，成為圓偏振光入射到盤片。然后，反射光再次穿透λ/4片后，這次卻成為線偏振光，可在A面大致100％反射。因此，與半透明反射鏡等相比，能使LD芯片產(chǎn)生的光高效入射到盤片，而且可將盤片的反射光高效引導(dǎo)到全息透鏡7。
感光部4中，對從光分支元件5通過全息透鏡7的±1次折射光中某一方(圖2中為-1次衍射光)設(shè)置感光區(qū)4AB和感光區(qū)4C、4D，前者配置在與從全息透鏡7開始的盤片半徑方向X相反的方向，后者以感光區(qū)AB為基準(zhǔn)，配置在其紋道方向Y的前后。
因此，如圖2所示，在沒有跟蹤和聚焦的誤差的狀態(tài)下，全息透鏡7的劃分區(qū)7a中的-1次衍射光入射到感光區(qū)4AB，劃分區(qū)7b中的-1次衍射光入射到感光區(qū)4C，劃分區(qū)7中的-1次衍射光入射到感光區(qū)4D。這樣，感光部4設(shè)置分別與全息透鏡7的+1次衍射光和-1次衍射光對應(yīng)的感光區(qū)4a、4b、4c、4d、4e、4f和4AB、4C、4D。于是，感光部4由感光區(qū)4a、4b、4c、4d、4e、4f和4AB、4C、4D的光檢測器構(gòu)成，并且共用+1次衍射光和-1次衍射光，從而能提高光利用效率。
全息透鏡7的0次透射光量和±1次衍射光量可由衍射光柵的谷深d控制。將全息透鏡7簡單設(shè)定為d×(n-1)＝(k+1/2)λ …(1)
這時(shí)，0次透射光量和0、±1次衍射光量分別可為40％左右，反射僅發(fā)生在光柵襯底的表面。式中，n是光柵襯底(全息透鏡7的光柵襯底)的折射率。K是整數(shù)，λ是光的波長。這樣使0次透射光量大致為0，從而又能提高光的利用效率。
圖2以圖解方式表現(xiàn)全息透鏡7、衍射光柵8和感光部4的關(guān)系。實(shí)際上，全息透鏡7的規(guī)模為例如□3至4mm左右。感光部4的各感光區(qū)4a、4b、4c、4d、4e、4f和4AB、4C、4D的規(guī)模為50μm×200μm左右，而且位于離開全息透鏡7的中心幾百μm處。
上述能用構(gòu)成的感光部4中，設(shè)各感光區(qū)4a、4b、4c、4d、4e、4f和4AB、4C、4D輸出的信號分別為Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf和SAB、SC、SD時(shí)，可從以下的式2求出上述聚焦誤差信號FES。又可從式3求出上述信息信號(RF信號)。
FES＝Sa-Sb …(2)RF＝SAB+SC+SD…(3)這里。擔(dān)心通過設(shè)置光柵8的光由于折射而產(chǎn)生光量減損，使信號S/N降低。然而，利用上述結(jié)構(gòu)，則作為信息信號的高頻段信號(RF信號)在不通過衍射光柵8方的感光區(qū)4AB、4C、4D接受感光。不需要高頻段的伺服信號在通過衍射光柵8方的感光區(qū)4a、4b、4c、4d、4e、4f接受感光。因此，特別要求信號S/N高的RF信號能達(dá)到完全不受衍射光柵8的影響。
另一方面，可從式4求出上述紋道誤差信號TES。并在后文闡述系數(shù)α、β。
TES＝((SD-SC)-α×((Sa+Sb)-β×(Sc+Sd+Se+Sf))…(4)圖3示出一例衍射光柵8。如圖中所示，此衍射光柵8固定地形成光柵間距P，其相當(dāng)于柵槽寬(谷寬)WG與柵背寬(峰寬)WL的比的負(fù)載沿光柵縱向變化。此負(fù)載變化是連續(xù)的。衍射光柵8的光柵縱向配置成與盤片的半徑方向平行。這里在圖3中，用斜線表示柵槽區(qū)，以區(qū)別于柵背區(qū)，但該斜線僅用于區(qū)別。
具體而言，衍射光柵8在圖中的下端方柵槽寬WG擴(kuò)大，±1次衍射效率高，同時(shí)0次效率低。反之，衍射光柵8的上端方柵槽寬WG縮小，±1次衍射效率低，同時(shí)0次效率高。即，衍射效率在光柵縱向變化。
這里，根據(jù)圖20說明柵槽形狀與衍射率的關(guān)系。圖20(a)示出衍射光柵8的1間距部分的柵槽的截面，用a表示1間距的長度為2π時(shí)的柵槽寬(谷寬)WG。這時(shí)，如圖20(b)所示，0次衍射效率為(0次衍射效率)＝(Q2/π2)(a-π)2-Q2+1其中，Q是取決于光柵襯底的折射率、光柵谷深、波長的常數(shù)。另一方面，如圖20(c)所示，1次衍射效率為(1次衍射效率)＝(2Q2/π2)(1-cos(a))于是，在a為0至π的范圍，隨著a的增加，0次衍射效率減小，1次衍射效率提高。a＝π意味著負(fù)載為1∶1。在a為π至2π的范圍，隨著a的增加，0次衍射效率提高，1次衍射效率減小。
上述結(jié)構(gòu)中，例如跟蹤時(shí)，物鏡在盤片半徑方向移位，則衍射光柵8中的衍射效率發(fā)生變化。如上文所述，該變化在±1次衍射光和0次透射光中方向相反。因此，可理解通過分別檢測出這些光，取其差分，能檢測出物鏡的移位量。
例如，如圖4中參考號L0所示，物鏡移位為0時(shí)，決定系數(shù)β如下(0次透射光)-β×{(+1次衍射光)+(-1次衍射光)}}＝0…(5)然后，上式的左邊為正時(shí)，相當(dāng)于0次透射光增加，如參考號L1所示，物鏡往圖中的上方向移位。反之，上式的左邊為負(fù)時(shí)，相當(dāng)于0次透射光減小，如參考號L2所示，物鏡往圖中的下方向移位。這里，(0次透射光)意指Sa+Sb。(+1次衍射光)意指Sd+Se。(-1次衍射光)意指Sc+Sf。
現(xiàn)回到式4的紋道誤差信號TES的運(yùn)算式，其中(SD-SC)的分量是推挽信號(PP信號)，系數(shù)α以下的分量是物鏡物鏡移位的偏移補(bǔ)償信號。此偏移補(bǔ)償信號中，(Sc+Sd+Se+Sf)是±1次衍射光的和，(Sa+Sb)是0次透射光的和。如式5的左邊那樣，此偏移補(bǔ)償信號利用其差分運(yùn)算物鏡的移位量。系數(shù)β是調(diào)整光柵谷深決定的0次透射光與±1次衍射光的差的系數(shù)。系數(shù)α是將物鏡業(yè)務(wù)量換算成PP信號中的偏移量的系數(shù)。
對于盤片半徑方向X的傾斜，在衍射光柵8上，光束也往盤片半徑方向X移動。因此，可與上述物鏡移位量同樣地檢測出傾斜量。
這樣，在全息透鏡7與感光部4之間設(shè)置將全息透鏡7衍射的光進(jìn)一步分成3束移動衍射光柵8。而且，使衍射光柵8的衍射效率在盤片半徑方向X變化。利用這點(diǎn)，可用主束光量不下降的1光束法抑制對物鏡移位和盤片傾斜的偏移，取得穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。即，1光束法中，由于在盤片上照射一個(gè)光源產(chǎn)生的一個(gè)光束，使參與記錄的主束的光量不降低。此外，本實(shí)施形態(tài)中，劃分來自盤片的反射光，如上文所述那樣，在多個(gè)感光區(qū)減小檢測，因而能抑制偏移。
組合光集成單元1和使光集成單元1出射的光會聚到盤片上用的透鏡裝置，構(gòu)成拾光裝置。由此，能用需要量最少的光學(xué)部件構(gòu)成拾光裝置。而且，拾光裝置的信號檢測系統(tǒng)不必調(diào)整。所所得的拾光裝置小型、扁薄且組裝性良好。能得到可靠性優(yōu)良并具有穩(wěn)定的跟蹤伺服性能的拾光裝置。
能用式6或式7求出紋道誤差信號TES。其中α’、α”是與式4的α相同的系數(shù)，β’、β”是與式4的β相同的系數(shù)。
TES＝(SD-SC)-α′×(SAB-β′×(Sa+Sb)…(6)TES＝(SD-SC)-α″×((SC+SD)-β″×(Sc+Sd+Se+Sf))…(7)式4中，系數(shù)α以下的運(yùn)算對衍射光柵8的0次透射光與±1次衍射光的差分減小運(yùn)算，因而對物鏡移位的靈敏度提高。與此相反，式6和式7僅利用0次透射光和±1次衍射光中的某一方，因而上述靈敏度低。然而，式6不需要感光區(qū)4c至4f。因此，能使光集成單元1內(nèi)的運(yùn)算電路規(guī)模減小，引腳數(shù)量也少，可使光集成單元1進(jìn)一步小型化。
即，感光部4的變換例，其結(jié)構(gòu)可用是僅具有感光部4a、4b。這種結(jié)構(gòu)，則可用式6進(jìn)行檢測。
又，式6、式7中，只利用全息透鏡7的紋道方向Y的劃分區(qū)7a和7b+7c中的一方(式6中為7a，式7中為7b+7c)因而反射到全息透鏡7的光束不容易受到紋道方向Y上不均衡的影響。
例如，使用式7時(shí)，由于用來自全息透鏡7的同一區(qū)7b、7c的各±1次衍射光，對入射光量的變動穩(wěn)定。例如，能消除入射到全息透鏡7的光束的位置往圖2所示的Y方向偏移時(shí)產(chǎn)生的光量變動的影響下面說明使利用圖3和圖4說明的衍射光柵適應(yīng)本發(fā)明大光集成單元或拾光裝置時(shí)的具體例。
圖5示出圖3記載的衍射光柵5的負(fù)載與±1次衍射效率的和的關(guān)系。這里，負(fù)載0.5表示谷寬與峰寬為1∶1，又例如負(fù)載0.2表示谷寬與峰寬為0.2∶0.8，即1∶4。也就是說，如圖3所示，光柵8在圖中下端方谷寬大，負(fù)載變大。
在負(fù)載為0至0.5的范圍，負(fù)載增大，則±1次衍射效率的和也增大。反之，在負(fù)載為0.5至1的范圍，負(fù)載增大，則±1次衍射效率的和減小。即，負(fù)載為0.5時(shí)，衍射效率最大。
這里，從圖5可知，負(fù)載0.2至0.35，如圖中的虛線所示，衍射效率的變化率大致與負(fù)載成正比。因此，最好構(gòu)成使全息透鏡的衍射光照射金鴛鴦與該線性好的部分相當(dāng)?shù)呢?fù)載的衍射光柵8。使用這種線性好的衍射光柵的理由是因?yàn)槠x線性部分對物鏡移位的靈敏度低。
然而，如以上所記載那樣使負(fù)載變化為0.2至0.35時(shí)，雖然靈敏度不降低，但產(chǎn)生平均靈敏度下降的問題。即，衍射效率隨負(fù)載變化，卻不能使得到的衍射效率為足夠大的值。因此，最好盡可能使負(fù)載與衍射效率的關(guān)系為線性。即，擴(kuò)大負(fù)載與衍射效率的關(guān)系為線性的區(qū)域較佳。由此，能提高得到的衍射效率。
這里，圖3和圖7(a)所示的意指光柵8使負(fù)載線性變化，但衍射光柵的負(fù)載變化為非線性，從而能使衍射光柵中的衍射效率的變化率在較大的區(qū)域?yàn)楹愣ā?br> 圖7(b)示出一例負(fù)載變化為非線性的衍射光柵。這種圖7(b)所示的衍射光柵使負(fù)載在光柵縱向連續(xù)非線性變化。圖6示出對負(fù)載值畫出圖7(b)所示衍射光柵得到的衍射效率的曲線。其中，在負(fù)載為0.2以下和0.35以上的區(qū)域中，使衍射光柵從線性變化變?yōu)榉蔷€性，從而衍射效率在負(fù)載0.1至0.5的范圍可線性變化。
以上那樣使衍射光柵的負(fù)載變化成為非線性，可擴(kuò)大能使衍射光柵中的衍射效率恒定的區(qū)域。結(jié)果，能使對物鏡移位的靈敏度恒定，也可提高平均靈敏度。
這里，說明一例具有本發(fā)明的拾光裝置的本發(fā)明光盤裝置。
如圖19所示，光盤裝置15具有拾光裝置16、控制部19、伺服驅(qū)動系統(tǒng)29和主軸電機(jī)21。
拾光裝置16產(chǎn)生光束，用于檢測光盤D的反射光。拾光裝置16具有光集成單元1、λ/4片(1/4波長片)17和物鏡18。從光集成單元1通過λ/4片17和物鏡18對光盤D照射光。通過物鏡18、λ/4片17，將光盤D的反射光引導(dǎo)到光集成單元1。光集成單元1的感光部4中檢測出的信號被示出到控制部19。
控制部19用于對光盤裝置15進(jìn)行控制?？刂撇?9在控制拾光裝置16的同時(shí)，根據(jù)拾光裝置16檢測出的信號進(jìn)行光盤D中記錄的信息的再現(xiàn)。再現(xiàn)的信息發(fā)送到例如圖中未示出的外部裝置?？刂撇?9還根據(jù)拾光裝置16檢測出的跟蹤誤差信號和聚焦誤差信號控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)20，進(jìn)行跟蹤、聚焦，并控制古書大對位。控制部19又根據(jù)例如從外部輸入的信息，對光盤D記錄信息。
而且，控制部19控制主軸電機(jī)21，以控制光盤D的旋轉(zhuǎn)速度。
伺服驅(qū)動系統(tǒng)20用于根據(jù)來自控制部19的控制命令，調(diào)整拾光裝置16等的位置，進(jìn)行光束焦點(diǎn)位置的對位。
主軸電機(jī)21用于使光盤D旋轉(zhuǎn)，以符合控制部19發(fā)來的控制命令的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)光盤D。
這里，拾光裝置16中，光集成單元1的LD芯片3根據(jù)來自控制部19的控制命令，產(chǎn)生光束，并將光束照射到光盤D。拾光裝置16檢測出光盤D的記錄信息和進(jìn)行跟蹤、聚焦用的信號(跟蹤誤差信號、聚焦誤差信號)，并示出到控制部19。
詳細(xì)而言，光盤裝置15再現(xiàn)光盤D記錄的信息時(shí)，控制部19以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度使主軸電機(jī)21旋轉(zhuǎn)，并且在伺服驅(qū)動系統(tǒng)21調(diào)整拾光裝置26等的位置。然后，從拾光裝置16的LD芯片3照射再現(xiàn)的激光。在拾光裝置16檢測出光盤D的反射光，用控制部19進(jìn)行光盤D中記錄的信息的再現(xiàn)。這樣，一面進(jìn)行跟蹤、聚焦、旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整等，一面將光束照射到光盤D。記錄時(shí)，將LD芯片3發(fā)出的光照射到光盤D的所要位置，進(jìn)行信息的記錄。
下面，根據(jù)

本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)如下。這里，與上述實(shí)施形態(tài)組成相同、功能相同的構(gòu)件用相同的符號進(jìn)行參考，省略說明。
圖8和圖9是所述實(shí)施形態(tài)中示出的本發(fā)明光集成單元中的另一例衍射光柵11、12的立體圖。
上文所述的衍射光柵8如圖3和圖4所示，光柵間距P恒定。并且通過在盤片半徑方向X(光柵縱向)改變用柵槽寬WG和柵背寬WL表示的負(fù)載，改變衍射效率。
衍射光柵11、12則光柵間距P、柵槽寬WG和柵背寬WL保持恒定，從而負(fù)載保持恒定，并通過使谷深在光柵縱向從DT變化到DE，改變衍射效率。而且，此光柵縱向?yàn)楸P片半徑方向。圖8的衍射光柵11的谷深從DT連續(xù)變化到DE。圖9的衍射光柵12的光柵從DT階梯狀變化到DE。
衍射光柵11、12的衍射效率隨此谷深變化。因此，與衍射光柵8相同，也可從式5檢測出物鏡移位量和盤片傾斜量。
所述衍射光柵8和上述衍射光柵11、12可根據(jù)光柵谷寬(柵槽寬WG)選擇。光柵谷寬例如為0.8μm至0.9μm以上時(shí)，通過使用光柵的峰寬與谷寬的比變化的衍射光柵8，可用簡單的工藝制成。
光柵谷寬為不到0.8μm至0.9μm的窄谷寬時(shí)，當(dāng)前的工藝中上述谷寬的加工誤差大，難以得到所要的透射率。因此，使用使光柵的谷深變化的衍射光柵11、12，雖然工藝有些復(fù)雜，卻能以高加工精度制成谷深，可獲得所要的透射率。
由于工藝進(jìn)步而改善谷寬的加工誤差時(shí)，不到0.8μm至0.9μm的窄谷寬當(dāng)然也可用衍射光柵8。
還可用涂覆透射率在物鏡移位方向變化的薄膜實(shí)現(xiàn)衍射效率對物鏡移位方向的變化。即，衍射光柵可以是涂覆透射率在一個(gè)方向變化的薄膜的衍射光柵。然而，與該薄膜涂覆相比，能用簡單的工藝制成衍射光柵8、11、12。
如圖8、圖9所示，用谷深改變衍射效率時(shí)，也可使該谷深非線性變化。這時(shí)，與如上文所述那樣使負(fù)載非線性變化時(shí)相同，可擴(kuò)大能使衍射光柵中的衍射效率的變化率恒定的區(qū)域。因此，作為其結(jié)果，可使對物鏡移位的靈敏度恒定，能提高平均靈敏度。
以上那樣使衍射光柵的負(fù)載和谷深非線性變化，會擴(kuò)大能使衍射光柵中的衍射下降的變化率恒定的區(qū)域，能提高平均靈敏度。
下面，說明本發(fā)明的又一實(shí)施形態(tài)。其中，與上述實(shí)施形態(tài)組成相同、功能相同的構(gòu)件用相同的符號進(jìn)行參考，省略說明。
圖1的全息透鏡7中，即使通過對應(yīng)于劃分、衍射的光束照射衍射光柵8的區(qū)域劃分衍射光柵，也能提高平均靈敏度。根據(jù)圖10(a)、(b)說明此具體實(shí)施例。
圖10(a)、(b)以圖解方式示出先前實(shí)施例中圖1的全息透鏡7上劃分、衍射的光束入射到斜線部分所示的衍射光柵時(shí)的光束形狀7a、7b、7c。圖6中說明衍射光柵的衍射效率能線性使用的范圍為負(fù)載0.1至0.5的范圍，但這里所示的實(shí)施例使用使負(fù)載在0.1至0.4變化的衍射光柵。
圖10(a)對全息透鏡衍射的一種1次衍射光均勻地形成衍射光柵。圖10(b)對應(yīng)于光束劃分并形成衍射光柵。
如圖10(a)所示，可知使用均勻的衍射光柵時(shí)，1/4圓狀的光束7c和7b中，只能使用衍射光柵負(fù)載變化寬度的一半左右。即，如圖中的右端部分記載負(fù)載那樣，光束7b位于負(fù)載0.1至0.25之間，光束7c位于負(fù)載0.25至0.4之間。
此情況下，光束在光束縱向(圖中的上下方向)移動時(shí)，衍射效率的變化小，也就是對物鏡移位的靈敏度低。
因此，如圖10(b)所示，將衍射光柵劃分為二，并配置衍射光柵8-1、8-2，使其分別對應(yīng)于光束7b、7c。即，此衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分成2個(gè)區(qū)。換言之，將與光柵縱向平行的方向作為劃分線的方向，劃分此衍射光柵8-1、8-2。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，如圖中記載負(fù)載那樣，各光束都能按負(fù)載變化遍及0.1至0.4的整個(gè)范圍進(jìn)行使用。因此，光束在光柵縱向移動時(shí)的衍射效率的變化率大，也就是能提高對物鏡移位的靈敏度。
通過劃分為二，能將衍射光柵的衍射效率設(shè)定得相等，因而能將2個(gè)感光元件得到的信號的增益設(shè)定得相等，提高光的利用效率。
例如圖10(b)所示的結(jié)構(gòu)中，與光束形狀7a對應(yīng)的位置可不設(shè)置衍射光柵，也可設(shè)置衍射光柵。不設(shè)置衍射光柵時(shí)，例如可用上述式7所對應(yīng)的感光部4。
圖11(a)(b)以圖解方式示出全息透鏡7劃分、衍射的光束入射到衍射光柵時(shí)的光束形狀(7a、7d、7e、7f、7g)。
如圖11(a)所示，本發(fā)明的衍射光柵可以是使劃分線位于與光柵縱向平行的方向，將圖10(b)所示的衍射光柵8-1、8-2分別劃分為二的形狀的衍射光柵8-3、8-4、8-5、8-6。這里，光束形狀7d、7e表示相當(dāng)于圖10(b)所示的光束形狀7b的區(qū)域中衍射光柵8-3、8-4分別包含的區(qū)域。光束形狀7f、7g表示相當(dāng)于圖10(b)所示的光束形狀7c的區(qū)域中衍射光柵8-5、8-6分別包含的區(qū)域。
這里，7d、7e中光柵縱向的光束大小不同。因此，衍射光柵8-3對應(yīng)于光束形狀7d，縮短光束縱向的長度。又使遍及該縮短的光柵縱向長度上的負(fù)載變化為0.1至0.4。
這樣，對與光柵縱向垂直的方向劃分衍射光柵8-3、8-4。換言之，在與光柵縱向平行的方向劃分該衍射光柵8-3、8-4。此外，衍射光柵8-3、8-4在光柵縱向的衍射效率的變化率各自不同。衍射光柵8-3、8-4例如在光柵縱向負(fù)載連續(xù)變化，使衍射效率連續(xù)變化。
這時(shí)，衍射光柵8-3和8-4中，負(fù)載為0.4的光柵縱向位置相同。由此，能確保光束7d在光柵縱向移位時(shí)的公差容限。
同樣，7f、7g中光柵縱向的光束大小不同。因此，衍射光柵8-5對應(yīng)于光束形狀7f，縮短光束縱向的長度。又使遍及該縮短的光柵縱向長度上的負(fù)載變化為0.1至0.4。
這樣，對與光柵縱向垂直的方向劃分衍射光柵8-5、8-6。換言之，在與光柵縱向平行的方向劃分該衍射光柵8-5、8-6。此外，衍射光柵8-5、8-6在光柵縱向的衍射效率的變化率各自不同。衍射光柵8-5、8-6例如在光柵縱向負(fù)載連續(xù)變化，使衍射效率連續(xù)變化。
這時(shí)，衍射光柵8-5和8-6中，負(fù)載為0.1的行相同。由此，能確保光束7f在光柵縱向移位時(shí)的公差容限。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，圖11(a)所示的光束7d、7f中，也能使負(fù)載變化遍及0.1至0.4的整個(gè)范圍地進(jìn)行使用。因此，光束在光柵縱向移動時(shí)的衍射效率變化進(jìn)一步加大，能使對物鏡移位的靈敏度進(jìn)一步提高。
如圖11(b)所示，除圖11(a)所示的組成部分外，還可設(shè)置衍射效率恒定的衍射光柵8-8、8-10、8-12、8-14。即，在對應(yīng)于光束7d、7e、7f、g縮短衍射光柵的光柵縱向襯底，進(jìn)一步提高對物鏡移位的靈敏度時(shí)，還可設(shè)置衍射效率恒定的衍射光柵8-8、8-10、8-12、8-14。
例如在與光柵縱向垂直的方向?qū)ρ苌涔鈻?-7、8-9劃分該衍射光柵8-8、8-10。在與光柵縱向垂直的方向?qū)ρ苌涔鈻?-11、8-13劃分該衍射光柵8-12、8-14。
這時(shí)，例如8-10和8-14的負(fù)載為0.1。又例如8-8和8-12的負(fù)載為0.4。據(jù)此，光束7d、7e、7f、7g在光柵縱向移位時(shí)，光束不穿透衍射光柵。換言之，能形成光束穿透衍射光柵。因此，例如感光部4的結(jié)構(gòu)與式(7)對應(yīng)時(shí)，運(yùn)算式7第2項(xiàng)α以下的(SC+SD)-β(Sc+Sd+Se+Sf)中，可減少(Sc+Sd+Se+Sf)的變動。因此，減少最佳β的變動，不容易產(chǎn)生TES偏移。
圖12(a)以圖解方式示出全息透鏡7劃分、衍射的光束入射到衍射光柵時(shí)的光束形狀(7a、7h、7i、7j、7k)。
較詳細(xì)的說明如圖21(a)至(e)所示。
即，如圖21(a)所示，盤片衍射的光束在假想面T的位置上，0次反射光與±1次衍射光相互重疊。這樣相互重疊的某反射光從光分支元件5通過全息透鏡7入射到衍射光柵的位置。
這里，如圖21(b)所示，區(qū)域7i表示入射到圖21(d)所示的區(qū)域8-16的光束形狀。圖21(b)中斜線所示的區(qū)域是0次反射光與±1次衍射光相互重疊的區(qū)域。用虛線表示重疊區(qū)的邊界。用黑點(diǎn)表示重疊區(qū)邊界的終點(diǎn)。區(qū)域7k、區(qū)域8-18分別與區(qū)域7i、區(qū)域8-16相同。
圖21(c)示出入射到圖21(e)所示的區(qū)域8-15的光束形狀7h。這時(shí)，區(qū)域8-15不包含0次反射光與±1次衍射光相互重疊的區(qū)域。區(qū)域7j、區(qū)8-17與區(qū)域7h、區(qū)域8-15相同。
關(guān)于這樣與光柵縱向平行的方向的劃分線位置，如圖12(a)所示，衍射光柵8-15、8-17上不存在將光束照射到盤片時(shí)該盤片的反射衍射光的0次反射光與±1次衍射光相互重疊的區(qū)域。即，劃分線位于上述0次反射光與±1次衍射光相互重疊的邊界線的終點(diǎn)。
也就是說，將衍射光柵劃分成衍射光柵8-15和8-16或衍射光柵8-17和8-18，并配置包含0次反射光與±1次衍射光相互重疊的區(qū)域的衍射光柵和不包含重疊區(qū)域的衍射光柵。
據(jù)此，盤片上照射光束時(shí)該盤片的反射衍射光的0次反射光與+1次衍射光相互重疊的區(qū)域臺數(shù)的部分所對應(yīng)的衍射光柵8-16的累計(jì)衍射效率(＝∑(Δ面積×Δ面積所對應(yīng)的衍射光柵衍射效率))大致等于反射衍射光的0次反射光與-1次衍射光相互重疊的區(qū)域臺數(shù)的部分所對應(yīng)的衍射光柵8-18的累計(jì)衍射效率(＝∑(Δ面積×Δ面積所對應(yīng)的衍射光柵衍射效率))。
因此，運(yùn)算式7第2項(xiàng)α以下的(SC+SD)-β(Sc+Sd+Se+Sf)中，由于PP分量殘留少，對作為主推挽信號的(SD-SC)中包含的PP信號振幅，能使TES包含的PP信號振幅的變動小。
運(yùn)算式7中的系數(shù)α用于將物鏡移位量換算成PP信號的偏移量，但提高對物鏡移位量的靈敏度時(shí)，α的值相對變小。
因此，即使假設(shè)運(yùn)算式7第2項(xiàng)α以下的(SC+SD)-β(Sc+Sd+Se+Sf)中，殘留PP分量，由于α的值變小，也能使殘留的PP分量對TES所含PP信號振幅的變動影響較小。
因此，由于TES所含PP信號振幅不容易產(chǎn)生降低，信號S/N不下降，能得到具有穩(wěn)定的跟蹤伺服性能的拾光裝置。
上述說明中，闡述了在與光柵縱向垂直的方向?qū)⒗鐖D10(b)的衍射光柵8-1、8-2分別劃分為二的方法。然而，不限于此，通過使在與光柵縱向垂直的方向所對應(yīng)的劃分?jǐn)?shù)進(jìn)一步增多，能進(jìn)一步提高對物鏡移位的靈敏度。
這里，圖12(b)以圖解方式示出全息透鏡7劃分、衍射的光束入射到衍射光柵時(shí)的光束形狀(7a、7l、7m、7n、7o、7p、7q、7r、7s)如圖12(b)所示，配置衍射光柵8-19、8-20、8-21、8-22，使其對應(yīng)于光束7l、7m、7n、7o各自的光束形狀。又，配置衍射光柵8-23、8-24、8-25、8-26，使其對應(yīng)于光束7p、7q、7r、7s各自的光束形狀。光束形狀7l、7m、7n、7o表示相當(dāng)于圖10(b)所示光束形狀7b的區(qū)域中各衍射光柵8-19、8-20、8-21、8-22包含的區(qū)域。光束形狀7p、7q、7r、7s表示相當(dāng)于圖10(b)所示光束形狀7c的區(qū)域中各衍射光柵8-23、8-24、8-25、8-26包含的區(qū)域。
如圖中所記載，7l、7m、7n、7o中光柵縱向的光束大小不同。因此，對應(yīng)于各光束形狀，使衍射光柵8-19、8-20、8-21、8-22的光柵縱向長度不同。又使這樣不同的各衍射光柵的整個(gè)光柵縱向長度上的負(fù)載變化為0.1至0.4。
同樣，7p、7q、7r、7s中光柵縱向的光束大小不同。因此，對應(yīng)于各光束形狀，使衍射光柵8-23、8-24、8-25、8-26的光柵縱向長度不同。又使這樣不同的各衍射光柵的整個(gè)光柵縱向長度上的負(fù)載變化為0.1至0.4。
這樣，劃分并形成衍射光柵8-19、8-20、8-21、8-22和8-23、8-24、8-25、8-26，使其對應(yīng)于在衍射光柵照射光束的區(qū)域。然后，對劃分的每一區(qū)域設(shè)定衍射效率和衍射效率變動量。
于是，光束在光柵縱向移動時(shí)的衍射效率變化進(jìn)一步加大，因而能進(jìn)一步提高對物鏡移位的靈敏度。
如圖12(b)所示，進(jìn)一步增多對與衍射光柵的光柵縱向垂直的方向的劃分?jǐn)?shù)時(shí)，當(dāng)然也可增添圖11(b)所示那樣的衍射效率恒定的衍射光柵。
又，如圖12(b)所示，進(jìn)一步增多對與衍射光柵的光柵縱向垂直的方向的劃分?jǐn)?shù)的情況下，對圖12(a)所示的光盤照射光束時(shí)該光盤的反射衍射光的0次衍射光與+1次衍射光相互重疊的區(qū)域透射的部分所對應(yīng)的衍射光柵的累計(jì)衍射效率大致等于反射衍射光的0次衍射光與-1次衍射光相互重疊的區(qū)域透射的部分所對應(yīng)的衍射光柵的累計(jì)衍射效率。
下面，說明本發(fā)明的再一實(shí)施形態(tài)。
這里，說明1光束方式中補(bǔ)償物鏡移位時(shí)產(chǎn)生的偏移的、將上述光集成單元用于光盤裝置的情況。尤其說明考慮盤片互換性時(shí)的結(jié)構(gòu)。其中，與上述實(shí)施形態(tài)組成相同、功能相同的構(gòu)件用相同的符號以下參考，省略說明。
作為可記錄光盤的一個(gè)例子，提出大致區(qū)分為DVD-R·RW盤片和DVD-RAM盤片，兩種盤片的引導(dǎo)紋道形狀大為不同。
圖13(a)、(b)示出上述各光盤的紋道形狀各光盤上照射光束時(shí)的反射衍射光。圖13(a)示出DVD-R·RW的情況。圖13(b)示出DVD-RAM的情況。
如圖13(a)所示，DVD-R·RW的引導(dǎo)紋道(紋槽)的寬度形成得略為大于間距的一半。此DVD-R·RW是僅在紋槽記錄線性的紋槽盤片。
另一方面，如圖13(b)所示，DVD-RAM的紋槽和紋背的寬度為大致1∶1。此DVD-RAM是在紋槽和紋背兩處都記錄信息的紋背/紋槽盤片。
因此，即使間距相同，兩者的槽寬也大為不同。從而，這些光盤的反射衍射圖案不同。
具體而言，間距大的圖13(b)的DVD-RAM的情況下，盤片的±1次反射衍射光重疊，如圖13(b)所示。
因此，適應(yīng)本發(fā)明的衍射光柵的最佳值也不同。
然而，實(shí)際使用中，根據(jù)盤片更換衍射光柵非常困難。因此，如下面說明那樣，使用相同的衍射光柵，按引導(dǎo)紋道寬度小、±1次衍射光不重疊的情況和引導(dǎo)紋道寬度大、±1次衍射光重疊的情況切換用各感光區(qū)的光檢測器的輸出信號計(jì)算信號的運(yùn)算式。具體而言，DVD-R·RW盤片和DVD-RAM盤片中，可通過切換光檢測器信號的運(yùn)算式進(jìn)行處理。
用TES的運(yùn)算式7、圖14(a)和(b)、圖15說明具體的運(yùn)算例。
圖14(a)、(b)表示盤片上的光點(diǎn)往盤片半徑方向移動時(shí)的各輸出信號。即，圖14(a)示出與以往僅用全息透鏡7時(shí)相同的各輸出信號SC、SD以及這些信息的和信號SC+SD和差信號SC-SD。
這種結(jié)構(gòu)的情況下，如圖中所示，通常SC、SD為相位偏移π的大致相同的值。因此，它們的差信號SC-SD是PP信號，但和信號SC+SD僅為無PP信號的DC分量。
此情況，運(yùn)算式7的Sc+Sd+Se+Sf項(xiàng)也相同。例如以往的結(jié)構(gòu)中，即使假設(shè)使用感光部4，Sc+Sd+Se+Sf項(xiàng)也僅為無PP信號的DC分量。沒有衍射光柵8的以往的結(jié)構(gòu)當(dāng)然不包含透鏡移位分量。
另一方面，圖14(b)示出本發(fā)明這樣在±1次衍射光的一方插入衍射光柵的結(jié)構(gòu)的情況。與以往相同，SC+SD為無PP分量的DC分量。然而，對Sc+Se和Sd+Sf的各信號輸出而言，由于為了檢測透鏡移位分量，使衍射光柵的衍射下降根據(jù)光束入射位置變化，Sc+Se和Sd+Sf的振幅產(chǎn)生差。因此，Sc+Se+Sd+Sf的和信號殘留PP信號。
運(yùn)算式7中，(SC+SD)-β×(Sc+Sd+Se+Sf)是運(yùn)算物鏡移位時(shí)產(chǎn)生的紋道偏移分量的部分。因此，這里額外殘留PP分量時(shí)，作為紋道誤差信號，可得從作為主PP信號的SD-SD減去紋道誤差信號TES包含的PP信號振幅后的值。結(jié)果，紋道誤差信號TES包含的PP信號振幅小，信號S/N降低。
因此，當(dāng)然最好是(SC+SD)-β×(Sc+Sd+Se+Sf)中抑制PP分量，即抑制Sc+Sd+Se+Sf中殘留的PP分量。減去此殘留PP分量的上述振幅差因上述±1次衍射光的狀態(tài)而大變化。
因此，應(yīng)對某特定盤片時(shí)，通過配合盤片規(guī)格對衍射光柵進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，盡可能減小上述振幅差，能抑制PP信號的殘留。然而，盤片規(guī)格不同時(shí)，不能充分應(yīng)對。
因此，說明用于即使用不同規(guī)格的盤片進(jìn)行錄放時(shí)也去除TES信號的AC分量的方法。這里，AC分量是指每一部位使衍射光柵的衍射效率變化而產(chǎn)生的上述額外分量。
圖15以圖解方式示出主PP信號。此主PP信號的紋道偏差分量為B(短周期)，偏移信號為A(長周期)時(shí)，使A/B減小，能去除AC分量。
因此，根據(jù)1次衍射光的重復(fù)度設(shè)定TES的運(yùn)算式7的常數(shù)α的極性和絕對值，減小物鏡移位造成的偏移信號分量A，加大紋道偏差造成的PP信號分量。由此，表觀上能抑制AC分量。
圖16示出DVD-R·RW盤片使用最佳設(shè)計(jì)的衍射光柵后，測量TES的結(jié)果。其中，TES信號僅為大致DC分量，得到適當(dāng)?shù)男盘枴?br> 然而，圖17同樣示出使TES的運(yùn)算式7的常數(shù)α保持原來的極性不變，僅絕對值改變，以適應(yīng)DVD-RAM盤片時(shí)的結(jié)果。其中，TES信號包含AC分量。因此，其結(jié)果為不能去除圖解移位造成的偏移。
于是，使上文說明的A/B最小，從而使常數(shù)α的極性翻轉(zhuǎn)，并且使絕對值改變。圖18示出其結(jié)果A/B為最小，能去除透鏡移位造成的偏移。
從上述情況可知，使用對DVD-R·RW盤片最佳設(shè)計(jì)的衍射光柵，錄放DVD-RAM盤片時(shí)，可抑制式7運(yùn)算的TES的A/B。
也證實(shí)使用對DVD-RAM盤片最佳設(shè)計(jì)的衍射光柵，錄放DVD-R·RW盤片時(shí)，式7運(yùn)算的TES中可抑制上述的A/B。
從以上的結(jié)果可知，為了去除TES信號的透鏡移位造成的偏移，確保DVD-R·RW盤片與DVD-RAM盤片的互換性，通過按對某些盤片最佳的要求設(shè)計(jì)衍射光柵，并且使常數(shù)的減小翻轉(zhuǎn)，絕對值改變，即可應(yīng)對。
也就是說，上述光盤裝置通過使跟蹤誤差信號運(yùn)算的常數(shù)極性翻轉(zhuǎn)，可適應(yīng)不同規(guī)格的盤片。
上述的實(shí)施形態(tài)中，作為信息記錄媒體的例子，對DVD盤片作了說明，但信息記錄媒體不限于此，也可以是CD(Compact Disk)等光盤、MO(MagnetoOptical)等光磁盤片。
“上述發(fā)明的最佳形態(tài)”一節(jié)中構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)或?qū)嵤├吘故钦f明本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的，不應(yīng)僅限于該具體例，狹義解釋，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求書所記載各項(xiàng)的范圍內(nèi)可作各種改變并實(shí)施。
權(quán)利要求書記載的事項(xiàng)和“實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)”中記載的技術(shù)手段可適當(dāng)組合，本發(fā)明的技術(shù)范圍也包含該組合所得的事項(xiàng)。
工業(yè)上的實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的光集成單元，采用主束光量不減小的1光束跟蹤法，能抑制物鏡移位和盤片傾斜所對應(yīng)的偏移，取得穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。根據(jù)使用該光集成單元的拾光裝置、光盤裝置，可提供的拾光裝置和光盤裝置不需要調(diào)整信號檢測系統(tǒng)，并且小型、扁薄、組裝性良好，可靠性也優(yōu)良。
權(quán)利要求
1.一種光集成單元，具有對盤片狀信息記錄媒體照射激光的發(fā)光部、使所述信息記錄媒體上的反射光反射并將其引導(dǎo)到全息透鏡的光分支元件、使來自所述光分支元件的光衍射并將其引導(dǎo)到感光部的全息透鏡、以及接收所述全息透鏡上衍射的光的感光部，其特征在于，包含配置在所述全息透鏡與感光部之間并且透射率在盤片的半徑方向變化的光學(xué)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的光集成單元，其特征在于，所述光分支元件是偏振分束器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光集成單元，其特征在于，所述全息透鏡中，光柵襯底的折射率為n，光波長為λ，并且k為整數(shù)時(shí)，使衍射光柵的谷深d形成為d×(n-1)＝(k+1/2)λ。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光集成單元，其特征在于，所述感光部具有分別與所述全息透鏡的+1次衍射光和-1次衍射光對應(yīng)的感光區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的光集成單元，其特征在于，設(shè)置所述光學(xué)元件，僅使所述全息透鏡的某一方的1次衍射光透射。
6.一種光集成單元，從發(fā)光部對盤片狀記錄媒體照射激光，并根據(jù)其反射光進(jìn)行所述激光照射用的伺服控制，其特征在于，在所述反射光的路由上具有透射率在盤的半徑方向變化的光學(xué)元件。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光集成單元，其特征在于，所述光學(xué)元件是配置成光柵縱向?yàn)樗霰P片的半徑方向并且衍射效率沿所述光柵縱向變化的衍射光柵。
8.如權(quán)利要求7所述的光集成單元，其特征在于，使所述衍射光柵使光柵的峰寬與谷寬的比在所述光柵縱向連續(xù)變化。
9.如權(quán)利要求8所述的光集成單元，其特征在于，使所述衍射光柵的光柵峰寬與谷寬的比在所述光柵縱向非線性連續(xù)變化，并擴(kuò)大衍射效率的變化率恒定的區(qū)域。
10.如權(quán)利要求7所述的光集成單元，其特征在于，所述衍射光柵使光柵的谷深在所述光柵縱向變化。
11.如權(quán)利要求7所述的光集成單元，其特征在于，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，而且使劃分成多個(gè)區(qū)的衍射光柵的光柵縱向衍射效率的變化率分別不同。
12.如權(quán)利要求11所述的光集成單元，其特征在于，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，而且劃分的多個(gè)區(qū)中，包含在光柵縱向光柵的峰寬與谷寬的比連續(xù)變化且衍射效率也連續(xù)變化的區(qū)和光柵的峰寬與谷寬的比恒定且衍射效率也恒定的區(qū)。
13.如權(quán)利要求11所述的光集成單元，其特征在于，所述衍射光柵對與光柵縱向垂直的方向劃分為二時(shí)的劃分線位置、劃分成包含來自具有槽狀的所述信息記錄媒體的反射衍射光的0次衍射光和±1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分的衍射光柵和穿透非重疊區(qū)的部分的衍射光柵。
14.如權(quán)利要求11所述的光集成單元，其特征在于，所述衍射光柵對與所述光柵縱向垂直的方向劃分成多個(gè)區(qū)，并且劃分成多個(gè)區(qū)的衍射光柵的衍射效率的變化率不同時(shí)，來自具有槽狀的所述信息記錄媒體的反射衍射光的0次衍射光和+1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分所對應(yīng)的衍射光柵總衍射效率大致等于反射衍射光的0次衍射光和-1次衍射光穿透重疊區(qū)的部分所對應(yīng)的衍射光柵總衍射效率。
15.一種光集成單元，具有接收來自信息記錄媒體的光的感光部，其特征在于，具有在規(guī)定的方向照射效率變化的光學(xué)元件，來自所述信息記錄媒體的光通過所述光學(xué)元件入射到所述感光部。
16.如權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的光集成單元，其特征在于，將所述衍射光柵劃分并形成為2個(gè)以上，使其對應(yīng)于光束照射衍射光柵的區(qū)域。
17.一種拾光裝置，其特征在于，組合權(quán)利要求7至16中任一項(xiàng)所述的光集成單元和使該光集成單元出射的光束會聚到盤片上用的物鏡裝置而構(gòu)成該拾光裝置。
18.一種光盤裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求17所述的拾光裝置。
19.一種光盤裝置，其特征在于，具有含有對盤片狀信息記錄媒體照射激光的發(fā)光部、使光會聚到所述信息媒體的物鏡裝置、使所述信息記錄媒體上的反射光反射并將其引導(dǎo)到全息透鏡的光分支元件、使來自所述光分支元件的光衍射并將其引導(dǎo)到感光部的全息透鏡、以及接收所述全息透鏡上衍射的光的感光部，還包含配置在所述全息透鏡與感光部之間并且透射率在盤片的半徑方向變化的光學(xué)元件的拾光裝置，運(yùn)算所述拾光裝置得到的信號，以進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)記錄/再現(xiàn)；通過使所述跟蹤誤差信號運(yùn)算中的常數(shù)極性翻轉(zhuǎn)，可適應(yīng)不同規(guī)格的盤片。
全文摘要
本發(fā)明以使用主束光量不減小的1光束跟蹤法時(shí)，抑制物鏡移位和盤片傾斜造成的偏移的產(chǎn)生，取得穩(wěn)定的各自伺服性能為目的。此外，在全息透鏡與感光部之間配置衍射光柵，并使其衍射效率在光柵縱向不同。例如，作為偏移，衍射光柵的入射光在光柵縱向移位時(shí)，各感光區(qū)中的感光光量發(fā)生變化。進(jìn)行跟蹤伺服，以便消除該變化，從而可補(bǔ)償偏移，能得到穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
文檔編號G11B7/135GK1524265SQ0281358
公開日2004年8月25日 申請日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者酒井啟至, 三宅隆浩, 上山徹男, 三木錬三郎, 平島廣茂, 藤田升, 宮崎修, 三郎, 浩, 男, 茂 申請人:夏普株式會社