CN1059284C - 光头的跟踪误差检测装置 - Google Patents

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Abstract

光学***可简化的跟踪误差检测装置，通过物镜将包含在大致半个面上给出大致180度的相位差的一条光束的二条光束聚焦照射到信息记录媒体上，将焦点配置在信息记录媒体上，使由二条光束形成的焦点在信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为光道间距的整数倍，分别用一对2分割光检测器接收从该信息记录媒体返回的光束，从一对2分割光检测器的差分输出的差得到跟踪误差信号。

Description

光头的跟踪误差检测装置
本发明涉及一种以光学方式进行信息的记录重放的光头的跟踪误差检测装置，特别是涉及一种产生很小的偏移的、检测灵敏度与光道间距的依赖关系很小的跟踪误差检测装置。
图8是表示在特公平4-1412号公报和“G.Bouwhuis等人的“Principles of Optical Disc System，Adam Hilger，pp.72～73(1985)”中所述的被称为推挽法的现有的跟踪误差检测装置的结构图。在图8中，1是发射记录重放用的光束的半导体激光器等光源。2是将从光源1发出的光束变换成平行光束的准直透镜，3是使来自准直透镜2的平行光束透过同时使来自下述的信息记录重放媒体5的反射光束反射的分光器。4是将从上述光源1发出的光束聚焦到下述的信号记录媒体5的信息记录面6上、同时使来自信息记录媒体5的反射光束成为平行光束的物镜。5是光盘等信息记录媒体，7是在信息记录媒体5的信息记录面6上形成的焦点。8称为光道，如图所示，平行于X方向。在这里，Y方向是在与信息记录媒体5平行的面内，而且是垂直于光道8的方向。此外，Z方向是垂直于信息记录面6的方向。9是将反射光束以适当的大小会聚在下述的2分割光检测器10上的会聚透镜。10是2分割光检测器，由二个受光面11、12构成。100是2分割光检测器10上的光点。来自受光面11、12的输出的差从差分放大器13取出，成为跟踪误差信号TES。将该跟踪误差信号TES通过相位补偿电路/放大器14供给物镜驱动机构15。
其次说明图8中示出的现有的跟踪误差检测装置的工作情况。2分割光检测器10上的光点100如图8中所示为圆形，配置2分割光检测器10，以便由受光面11和12的边界将上述光点100分成上下两个半圆。当上述聚集点7扫描光道8的中心时，受光面11接收的光量和受光面12接收的光量相等，但若上述焦点7偏离光道8的中心时，受光面11接收的光量和受光面12接收的光量不相同。再者，根据上述焦点7从光道8的中心向右偏移或是向左偏移，受光面11接收的光量与受光面12接收的光量的差为正或负。因而，可将受光面11与受光面12的输出的差作为跟踪误差信号。
如图8所示，当物镜4横向移动到用虚线示出的位置时，2分割光检测器10上的光点100也横向移动到用虚线示出的位置。因此，即使聚焦点7处于光道8的中心，受光面11和12接受的光量也不相等。
此外，当信息记录媒体5向Y方向倾斜时，2分割光检测器10上的光点100同样也产生偏移，故即使焦点7在光道8的中心，也产生受光面11和12接收的光量不相等的现象。
在特公平4-34212号公报中叙述了以下的方法作为解决该问题的方法：将两个焦点以错开约一半光道间距的方式配置在信息记录媒体上，用两个2分割光检测器来接收这两个焦点各自的反射光束，将这两个2分割光检测器的差分输出的差作为跟踪误差信号。以下用图9、10说明采用该方法的装置的结构、动作和问题。
图9是表示特公平4-34212号公报中所述的现有的另一个跟踪误差检测装置的结构的斜视图。图中，16和17是半导体激光器等光源，射出不同波长的光束(光源16的振荡波长为λ1，光源17的振荡波长为λ2)。18、19是将从光源16和17射出的光束变为平行光束的准直透镜。20是使来自准直透镜18的波长为λ1的平行光束偏转90度的、使之朝向物镜4的分光器，21是使来自准直透镜19的波长为λ2的平行光束偏转90度的、使之朝向物镜4的分光器。分光器20和21使来自光源16和17的光束合成。22和23是在信息记录媒体5的信息记录面6上形成的焦点，波长为λ1的光束的焦点是22，波长为λ2的光束的焦点是23。
由信息记录媒体5反射的两条光束用物镜4再次变为平行光束，通过分光器20、21入射到二色分光器24上。该二色分光器24使波长为λ1的光束透过，使波长为λ2的光束反射。分光器24以这种方式将来自信息记录媒体5的光束分离成波长为λ1的光束和波长为λ2的光束。25和28是2分割光检测器，分别由两个受光面26、27和29、30构成。因而，来自波长为λ1的光束的焦点22的反射光束通过二色分光器24，入射到2分割光检测器25。此外，来自波长为λ2的光束的焦点23的反射光束由二色分光器24反射，入射到2分割光检测器28。
图10是表示在信息记录面6上的焦点22、23的位置关系、在与这两个焦点对应的2分割光检测器25、28上的光点和产生跟踪误差信号的电路的图。图中，在信息记录媒体5的信息记录面6上有槽间表面和凹槽，在槽间表面上形成光道8。如将光道间距设为p，则将两个聚焦点22和23沿Y方向(与光道垂直的方向)的间距设定为p/2。此外，31和32是分别与聚焦点22、23对应的2分割光检测器上的光点。将来自一个2分割光检测器25的两个受光面26、27的输出输入到差动放大器33，可得到差分输出TE1，将TE1供给下一个差动放大器36。同样，将来自另一个2分割光检测器28的两个受光面29、30的输出输入到差动放大器34，可得到差分输出TE2。由于TE2通过增益为G的可变增益放大器35输入到差动放大器36，故在差动放大器36的输出上可得到TE1和乘以G倍的TE2的差，成为跟踪误差信号TES。将该跟踪误差信号TES通过相位补偿电路/放大器14供给物镜驱动机构15。
其次，简单地说明在跟踪误差信号TES上不出现由于物镜的横向移动引起的偏移的情况。上面读到过，由于物镜的横向移动，2分割光检测器上的光点朝相同方向移动，这是引起偏移的原因。在图10中，两个光点31、32朝向Y方向移动。于是，在受光面26、29上接收的光量比起在受光面27、30上接收的光量要增加，故如图11中的点划线所示，TE1和TE2产生正的偏移，由于聚焦点横截光道8而产生的横截分量在时间轴上以正弦波方式变化，因将聚焦点22和23的Y方向的间距正好设定为光道间距的一半，如图11所示，差分输出TE1和TE2的相位正好反相。
因而，如将可变增益放大器35的增益G设定为等于差分输出TE1的偏移与差分输出TE2的偏移之比，则如图11所示，可从跟踪误差信号TES中消除偏移。此外，也可同样地消除因信息记录媒体的倾斜引起的偏移。
由于现有的另一跟踪误差检测装置是以上述方式构成的，故存在跟踪误差信号的振幅依赖于两个焦点的间距与信息记录媒体的光道间距之比的问题。特别是在用一个光头对光道间距不同的多种光盘进行重放时成为问题。例如对于光道间距为p的光盘，如考虑调整焦点的间距使之为光道间距的一半，即p/2(即跟踪误差信号的振幅为最大)的情况，则对光道间距为p/2附近的光盘，跟踪误差信号的振幅大致为零。这是因为，在这种方式下的跟踪误差信号的振幅的变化是当两个焦点的间距是光道间距的一半的奇数倍时为最大，当两个焦点的间距是光道间距的整数倍时为零。
本发明就是为了解决上述问题而开发的，其第1个目的是提供这样一种光头的跟踪误差检测装置：即在可抑制由于物镜的横向移动或信息记录媒体的倾斜而产生的偏移的同时，即使信息记录媒体的光道间距产生变化，也可将跟踪误差信号的振幅保持为最大。
再有，其第2个目的是提供这样一种光头的跟踪误差检测装置：即在可抑制由于物镜的横向移动或信息记录媒体的倾斜而产生的偏移的同时，即使信息记录媒体的光道间距产生变化，也可将跟踪误差信号的振幅保持为最大，而且还可使光学***的结构得到简化。
在与本发明有关的光头的跟踪误差检测装置中，通过物镜将包含一条在大致为半个面上给出大致为180度的相位差的光束的两条光束聚焦照射到信息记录媒体上，将上述焦点配置在上述信息记录媒体上，使得由上述两条光束形成的焦点在上述信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为光道间距的大致整数倍，用一对2分割光检测器分别接收从该信息记录媒体返回的光束，从一对2分割光检测器的差分输出的差可得到跟踪误差信号。
此外，设置大致半个面上的周期结构的相位与在另一个大致半个面上形成的周期结构的相位大致相差180度的衍射光栅作为将从光源射出的一条光束变成三条光束的装置，通过物镜将这三条光束聚焦照射到信息记录媒体上，在该信息记录媒体上形成3个焦点，将上述焦点配置在上述信息记录媒体上，使得相邻的上述焦点在上述信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为光道间距的大致整数倍，用三个2分割光检测器分别接收从上述信息记录媒体返回的光束，从三个2分割光检测器的差分输出可得到跟踪误差信号。
在上述的光头的跟踪误差检测装置中，由于在一对2分割光检测器的差分输出中出现的偏移分量是同相的，而横截光道的分量是反相的，故可从作为一对2分割光检测器的差分输出的差而得到的跟踪误差信号中除去偏移分量。
此外，在三个2分割光检测器的差分输出中，偏移分量全部是以同相方式出现的，但由于三个中的二个2分割光检测器的差分输出的横截光道的分量与剩下的一个2分割光检测器的差分输出是反相的，故对三个2分割光检测器的差分输出进行加减法运算后可从所得到的跟踪误差信号中除去偏移分量。
图1是表示作为本发明的实施例1的光头的跟踪误差检测装置的结构的斜视图。
图2是表示图1中的相位附加装置的一例的概要图。
图3是表示在本发明的实施例1中信息记录面上的聚焦点的位置关系、2分割光检测器和产生跟踪误差信号的电路的图。
图4是表示在本发明的实施例1中来自光盘的反射光的图。
图5是表示作为本发明的实施例2的光头的跟踪误差检测装置的结构的斜视图。
图6是表示在本发明的实施例2中作为相位附加装置的衍射光栅的结构的概要图。
图7是表示在本发明的实施例2中信息记录面上的焦点的位置关系、2分割光检测器和产生跟踪误差信号的电路的图。
图8是表示现有的跟踪误差检测装置的结构的概要图。
图9是表示现有的另一个跟踪误差检测装置的结构的斜视图。
图10是表示在现有的另一个跟踪误差检测装置中在信息记录面上的焦点的位置关系、2分割光检测器，产生跟踪误差信号的电路的图。
图11是表示在现有的另一个跟踪误差检测装置中2分割光检测器的差分输出和跟踪误差信号的图。
以下根据表示其实施例的附图具体地说明本发明。实施例1
图1是表示作为本发明的实施例1的光头的跟踪检测装置的结构的斜视图。图中符号4-6、8、14-22、24～30、33～36与图8、9中示出的现有例中的符号相同。37是在从光源17发出的光束在大致半个面上给出大致180度的相位差的相位附加装置，38是由从光源17发出的光束在信息记录媒体5的信息记录面6上形成的光点。
图2是表示图1中的相位附加装置的一例的概要图。在这里，相位附加装置本身由折射率为n的透明材料构成，在其大致中心处形成以厚度d的台阶状变化的结构。入射光在厚度变化的直线部分处分成上、下半圆，在上半圆部分和下半圆部分附加与厚度的变化量d成比例的相位差。为了使相位差为180度，可设定d使得(n-1)d为光源17的波长x2的一半。例如n＝1.5，λ2＝0.78μm，则d为0.78μm。
图3是表示在本发明的实施例1中信息记录面6上的焦点22、38的位置关系、与其对应的2分割光检测器25、28上的光点和产生跟踪误差信号的电路的图。图中符号8和22、符号25～36与图8、9中示出的现有例的符号相同。产生跟踪误差信号的电路***也与图10的现有例完全相同。所不同的是：由于在从光源17发出的光束中在其大致半个面上给出大致180度的相位差，它的焦点38不是通常的大致圆形，而是由二个椭圆状的子光点构成的光点，以及，焦点38与焦点22沿Y方向(与光道垂直的方向)的间距为零。在这里，将光点22和38的间距定义为光点22的中心与构成光点38的子光点的中心相互间的中点间的、在光道横向上的距离。在图3中这两个焦点的间距为零，但也可以是光道间距的整数倍。即，在本发明的特征中提到的“光道间距的整数倍”应理解为包含间距为零的情况。
其次，根据Hopkin′s理论对在说明该实施例1的工作情况所必需的推挽法中的跟踪误差信号产生原理进行说明。首先，如将物镜射出光瞳上的照射光的复数振幅分布设为a(x，y)的话，一般来说a(x，y)可用(1)式来表示。
a(x，y)＝τ(x，y)·exp{2πi·W(x，y)}                       (1)
式中，τ(x，y)是照射光振幅分布的绝对值，W(x，y)是波前象差。以下为了使说明变得简单起见，考虑τ(x，y)＝1，W(x，y)＝0，即光瞳上的振幅是一定的而且没有象差的情况。其次，用(2)式给出从光盘反射回来的反射光在光检测器上的复数振幅分布Ad(x′，y′)。
Ad(x′，y′)＝∑Rn·exp{-2πi·nv0/q}
                  ·a(-x′，-y′+n/q)                       (2)
在这里，假定光盘在x方向上是均匀的，在y方向(与光道垂直的方向)上具有周期性。此外，v0是归一化的光道偏移量，q是归一化的光道间距。
现在，如将0次的反射光与由于光盘的周期性受到1次(n＝1)衍射的反射光重叠的区域A(参照图4)处的反射光复数振幅分布设为Ad1的话，(3)式成立
Ad1＝R0+R1·exp{-2πi·v0/q}                                (3)
此外，如将0次的反射光与由于光盘的周期性受到-1次(n＝1)衍射的反射光重叠的区域B(参照图4)处的反射光复数振幅分布设为Ad-1的话，(4)式成立。
Ad-1＝R0+R-1·exp{2πi·v0/q}                               (4)
而且，改写R1、R1如下，
R1＝α1·exp(iψ1)R0                                        (5)
R1＝α-1·exp(iψ-1)R0                                      (6)
将其代入(2)、(3)式，并进行整理，得到(7)、(8)式。
Ad1＝R0[1+α1·exp{i(ψ1-2π·v0/q)}]                       (7)
Ad-1＝R0[1+α-1·exp{i(ψ-1+2π·v0/q)}]                    (8)
将(7)(8)式进行自乘的话可得到区域A、B各自的光强度分布，分别如(9)、(10)式所示。
|Ad1|2＝|R0|2[(1+α1 2)+2α1·cos(ψ1-2π·v0/q)]            (9)
|Ad-1|2＝|R0|2[(1+α-1 2)+2α-1·cos(ψ-1+2π·v0/q)]        (10)
最后，将2分割光检测器的二个受光面分别配置在包含区域A的y′＞0的半个面和包含区域B的y′＜0的半个面内，如将来自二个受光面的输出分别设为Id1、Id-1的话，下面的(11)、(12)式成立。
Id1＝K1·|Ad1|2+I0/2                                        (11)
Id-1＝K-1·|Ad-1|2+I0/2                                     (12)
式中，K1、K-1分别是受光面的灵敏度与区域A或区域B的面积的积。I0是来自图4中示出的原点附近的0次光单独入射的区域的输出电流。而且，作为Id1和Id-1的差给出跟踪误差信号TES。
现在，假定二个受光面的灵敏度、面积是相等的，而且光盘的周期结构相对于与盘面垂直而且通过光道的中心的面(严格地说，是通过光道的中心线的连接线的面)是对称的，则
K1＝K-1，α1＝α-1，ψ1＝ψ-1
成立，故如将其代入(11)(12)式并求出跟踪误差信号TE的话，TE为(13)式所示。
TE＝K1|R0|2·4α1sinψ1·sin(2π·v0/q)                     (13)
再者，同样根据Hopkin′s理论说明在本实施例1中由在作为特征的半个面上给出180度的相位的光束引起的推挽法中的跟踪误差信号的发生原理。首先，如将在物镜射出光瞳上的照射光复数振幅分布设为ainv(x，y)的话，则ainv(x，y)可用下面的(14)式来表示。
ainv(x，y)＝τinv(x，y)·exp{2πi·Winv(x，y)}
                                                            (14)
在这里，与先前的说明相同，设τinv(x，y)＝1，但关于Winv(x，y)，由于在光束的半个面间存在180度的相位偏移，故下面的(15)式成立。
Winv(x，y)＝0.25(y＞0时)
Winv(x，y)＝-0.25(y＜0时)                                   (15)
而且，将从盘反射回来的反射光在光检测器上的复数振幅分布Adinv(x′，y′)由下面的(16)式给出。
Adinv(x′，y′)＝∑Rn·exp{-2πi·nv0/q}
                     ·a(-x′，-y′+n/q)                    (16)
现在，如将0次反射光与由于光盘的周期性受到1次(n＝1)的衍射的反射光重叠的区域A处的反射光复数振幅分布设为Ad1inv的话，下面的(17)式成立。
Ad1inv＝R0·a(-x′，-y′)+R1·exp{-2πi·v0/q}
            ·ainv(-x′，-y′+1/q)                          (17)
通常对于区域A来说，由于y′＞0，故上式中的ainv(-x′，-y′)用下面的(18)式表示。
ainv(-x′，-y′)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′)}
                ＝exp{2πi·(-0.25)}
                ＝exp(-i·π/2)                             (18)
此外，因为在通常的光盘中1/q在1左右，故(-y′+1/q)大致为正，故区域A内的ainv(-x′，-y′+1/q)用下面的(19)式来表示。
ainv(-x′，-y′+1/q)
         ＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′+1/q)}
         ＝exp{2πi·0.25}
         ＝exp{i·π/2}                                     (19)
因而，使用(18)、(19)式，则(17)式变为下面的(20)式。
Ad1inv＝R0·exp(-i·π/2)
        +R1·exp{-2πi·v0/q}·exp{i·π/2}
      ＝exp(-i·π/2)·[R0-R1·exp{-2πi·v0/q}]            (20)
另一方面，用下面的(21)式给出0次的反射光与由于光盘的周期性受到-1次(n＝-1)的衍射的反射光重叠的区域B处的反射光复数振幅分布Ad-1inv。
Ad-1inv＝R0·a(-x′，-y′)+R-1·exp{2πi·v0/q}
               ·ainv(-x′，-y′-1/q)                       (21)
通常对于区域B来说，由于y′＜0，故上式中的ainv(-x′，-y′)用下面的(22)式来表示。
ainv(-x′，-y′)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′)}
                ＝exp{2πi·(0.25)}
                ＝exp{i·π/2}                              (22)
此外，在通常的光盘中因为1/q在1左右，故(-y′-1/q)大致为负，故区域B处的ainv(-x′，-y′-1/q)用下面的(23)式来表示。
ainv(-x′，-y′-1/q)
            ＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′-1/q)}
            ＝exp{2πi·-0.25}
            ＝exp{-i·π/2}                                 (23)
因而，使用(22)、(23)式，(21)式变为下面的(24)式。
Ad-1inv＝R0·exp(i·π/2)
          +R-1·exp{2πi·v0/q}·exp{-i·π/2}
       ＝exp(i·π/2)·[R0-R-1·exp{2πi·v0/q}]
                                                            (24)
其次，将(5)、(6)式代入(23)、(24)式并进行整理，得到下面的(25)、(26)式。
Ad1inv＝exp(-i·π/2)
          ·R0[1-α1·exp{i(ψ1-2π·v0/q)}]                (25)
Ad-1inv＝exp(i·π/2)
          ·R0[1-α-1·exp{i(ψ-1+2π·v0/q)}]              (26)
如将(25)、(26)式进行自乘可得到区域A、B处各自的光强度分布，分别为下面的(27)、(28)式所示。
|Ad1inv|2＝|R0|2[(1+α1 2)-2α1·cos(ψ1-2π·v0/q)]
                                                            (27)
|Ad-1inv|2＝|R0|2[(1+α-1 2)
               -2α-1·cos(ψ-1+2π·v0/q)]
                                                            (28)
最后，如将来自二个受光面的输出分别设为Id1inv、Id-1inv的话，下面的(29)、(30)式成立。
Id1inv＝K1·|Ad1inv|2+I0/2                                  (29)
Id-1inv＝K-1·|Ad1inv|2+I0/2                                (30)
而且，将跟踪误差信号TEinv作为Id1inv与Id-1inv的差，同样可得到下面的(31)式。
TEinv＝K1|R0|2·4α1sinψ1
                 ·[-sin(2π·v0/q)]                        (31)
TEinv与负的TE相等。即，表明与光道偏移对应的相位在TEinv和TE中只是相差180度。
其次，参照图3说明在实施例中得到的跟踪误差信号TES中将由于物镜横向移动产生的偏移分量大体上除去的情况。首先，在物镜的横向移动量为u时，由通常的推挽法得到的差分输出TE1可用(13)式表达成下面的(32)式。
TE1＝A1·sin((2π·v0/q)+B1·u                              (32)
式中，B1·u是u小时与u成比例的偏移分量，它是由于光检测器25上的光点31向y的正方向移动而产生的。此外，A1是横截分量的振幅。在相同的状态下，由在半个面上给出了180度相位的光束产生的推挽法中的差分输出即TE2由(31)式可表示为下面的(33)式。
TE2＝-A2·sin(2π·v0/q)+B2·u                              (33)
式中，B2·u是u小时与u成比例的偏移分量。它是由于光检测器28上的光点32向y的正方向移动而产生的(这意味着由物镜的横向移动产生的光点31的移动方向与光点32的移动方向相同，系数B2与系数B1符号相同)。
此外，如上所述，TE2的横截光道分量的相位比TE1偏移180度，-A2是横截光道分量的振幅(系数A2与系数A1符号相同)。因而，使可变增益放大器的增益G等于B1与B2之比而得到的跟踪误差信号TES可用下面的(34)式来表示。
TES＝TE1-(B1/B2)·TE2
   ＝A1·sin(2π·v0/q)
          +(B1/B2)A2·sin(2π·v0/q)
   ＝{A1+(B1/B2)A2}·sin(2π·v0/q)                         (34)
于是表明可以跟踪误差信号TES中除去偏移分量。
同样，对于光盘的倾斜来说，由于光检测器上的光点31和32的移动方向也是相同的，故可从跟踪误差信号TES中除去偏移分量。
再者，在现有例中存在跟踪误差信号的振幅同二个焦点的间距与信息记录媒体的光道间距的比有依赖关系的问题。但是，如图3所示，由于配置了二个焦点，使之与光道平行，故在用一个光头对间距不同的多种光盘进行重放时成为问题的在某个光道间距的情况下跟踪误差信号的振幅大致为零的现象没有了。这是因为不管光道间距如何变化，二个焦点相对于光道总是平行的。实施例2
图5是表示本发明的实施例2的跟踪误差检测装置的结构的斜视图。图中符号1、2、4、5、6、8、9、14、15与图8、9中示出的现有例中的对应符号相同。39是作为将从光源1发出的光束分成三条光束、同时在其中的二条光束的大致半个面上给出大致180度的相位差的相位附加装置的衍射光栅，40是对来自准直透镜2的平行光束进行反射、同时使来自信息记录媒体5的反射光束透过的分光器，41、42、43是信息记录面6上的三个焦点。来自三个焦点41、42、43的反射光束通过聚焦透镜54后，由收容在一个外壳内的三个2分割光检测器25、28、45接收。在这里，45是相对于实施例1新增加的2分割光检测器，46、47是2分割光检测器45的二个受光面。此外，在下面要说明的图7中所示的在三个2分割光检测器25、28、45上分别形成光点48、49、50。51是接收2分割光检测器45的输出的差动放大器，52、53是增益分别为G1、G2的可变增益放大器。
图6是表示在本发明的实施例2中作为相位附加装置的衍射光栅的结构的概要图。该衍射光栅是用具有第1和第2部分的光学玻璃之类的透明材料制成的。第1和第2部分具有分别用光刻等方法形成的直线状的凹部和凸部的列。在通常的光头中，将衍射光栅的周期设定为从10至100μm。可清楚地看到，上半部分的周期结构的相位与下半部分的周期结构的相位差180度。以下说明通过使用衍射光栅39，在衍射过1次和-1次的光束的上半面与下半面之间是否产生180度的相位差。
考虑将均匀的光束照射到衍射光栅上的情况，透过衍射光栅之后的光的振幅分布U1(x1)由下面的(35)式给出。
u1(x1)＝h(x1)(式中y1＞0；上半面)
u1(x1)＝h(x1-x0)(式中y1＜0；下半面、x0＝Λ/2)
                                                            (35)
在这里，Λ是衍射光栅的周期。
其次，利用Fraunhoffer衍射公式求出上半面的衍射光与下半面的衍射光的关系。首先，来自y1＞0的区域的衍射光的复数振幅分布u2a(x2)由下面的(36)式给出。
u2a(x2)＝K∫h(x1)·exp(i·2πx1x2/λL)dx1
                                                            (36)
式中，λ是光束的波长，L是传播距离。
其次，来自y1＜0的区域的衍射光的复数振幅分布u2b(x2)由下面的(37)式给出。
u2b(x2)＝k∫h(x1-x0)·exp(i·2πx1x2/λL)dx1
                                                            (37)
在这里，如设x1-x0＝s的话，则下面的(38)式成立。
u2b(x2)＝k∫h(s)·exp{i·2πx2(s+X0)/λL}ds
       ＝k·exp(i·2πx2x0/λL)
            ·∫h(s)·exp{i·2πx1s/λL}ds
       ＝exp{i·2πx2X0/λL}·u2a(X2)
       ＝exp{i·πx2Λ/λL}·u2a(X2)                        (38)
当光束传播了L时的±1次衍射光的位置在x2坐标处是±L·(λ/Λ)，故如将±L·(λ/Λ)代入上式的x2中，可得到下面的(39)式。
u2b(±L·(λ/Λ))＝exp(±iπ)·u2a(±L·(λ/Λ))
                                                            (39)
因此，可在1次衍射光的上半面与下半面之间产生+180度的相位差，在-1次衍射光的上半面和下半面之间产生-180度的相位差。
图7是表示在本发明的实施例2中在信息记录面6上的三个焦点41、42、43的位置关系、在与其对应的2分割光检测器25、28、45上的光点和产生跟踪误差信号的电路的图。图中41是由0次衍射光产生的焦点，42是由-1次衍射光产生的焦点，43是由1次衍射光产生的焦点。产生跟踪误差信号TES的电路***是在图3中示出的实施例1的电路中增加了接收来自2分割光检测器45的输出的差的差动放大器51和接收差动放大器51的差分输出TE3的增益为G2的可变增益放大器53，再有，配置了增益为G1的可变增益放大器52以代替图3中的增益为G的可变增益放大器35。将差分输出TE1、乘以G1倍的差分输出TE2和乘以G2倍的差分输出TE3输入到差动放大器36，作为差动放大器36的输出可得到跟踪误差信号TES。在信息记录面6上的三个焦点41、42、43之中，41是通常的大致为圆形的焦点，42、43是由二个椭圆状的子光点构成的光点。对衍射光栅39进行转动调整，使得焦点41、42、43之中相邻的2个焦点沿y方向(与光道垂直的方向)上的间距大致为零。在这里，将互相邻接的光点，例如41和42的间距定义为光点41的中心与构成光点42的子光点的中心相互间在光道的横向上的距离。在图7中相邻的焦点的间距为零，但也可以是光道间距的大致整数倍。即，在本发明的特征中提到的“光道间距的整数倍”应理解为包含间距是零的情况。
其次说明在实施例2中也可从跟踪误差信号TES中除去偏移分量的情况。关于可除去偏移成分的原理虽与实施例1相同，但在实施例2中，即使相邻的焦点沿y方向的间距不正好为零，从原理上讲产生偏移的可能性也是零。首先，当物镜的横向移动量是u时，由通常的推挽法得到的差分输出TE1可用(13)式表示如下。这一点与实施例1相同。
TE1＝A1·sin((2π·v0/q)+B1·u                              (40)
式中，B1·u是u小时的与u成比例的偏移分量，它是由于光检测器25上的光点48向y的正方向移动而产生的。此外，A1是横截光道分量的振幅。
在相同状态下，由在半面上给出180度的相位的光束引起的推挽法中的差分输出即TE2由(31)表示为下面的(41)式。
TE2＝-A2·sin(2π·(v0+e)/q)+B2·u                          (41)
式中，e是焦点41与焦点42在y方向上的归一化间距。
此外，B2·u是u小时的与u成比例的偏移分量，它是由光检测器28上的光点49在y的正方向上移动而产生的。TE2的横截光道分量的相位与TE1相比偏移180×(1+e/q)，-A2是横截光道分量的振幅(系数A2与系数A1的符号相同)。再者，由在另一个半面上给出180度的相位的光束产生的推挽法中的差分输出TE3也由(31)式表示为下面的(42)式。
TE3＝-A3·sin(2π·(v0-e)/q)+B3·u                          (42)
式中，B3·u是u小时的与u成比例的偏移分量，它是由光检测器45上的光点50在y的正方向上移动而产生的。TE3的横截光道分量的相位与TE1相比偏移180×(1-e/q)，-A3是横截光道部分的振幅(系数A3与系数A1符号相同)。
其次，如设定可变增益放大器52、53各自的增益为G1、G2，使得其比值G2/G1等于差分输出TE2的横截先道分量的振幅A2与TE3的横截光道分量的振幅A3的比值A2/A3(A2/A3＝G2/G1)，并进行加法运算，则可得到下面的(43)式。
TE′＝G1·TE2+G2·TE3
    ＝G1·{-A2·sin(2π·(v0+e)/q)+B2·u}
      +G2·{-A3·sin(2π·(v0-e)/q)+B3·u}
    ＝-2A2G1·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)+(G1B2+G2B3)·u
    ＝-2C·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)+D·u
                                                            (43)
(式中，C＝A2G1＝A3G2，D＝G1B2+G2B3)。
最后，通过使可变增益放大器52、53的增益G1、G2在其比值G2/G1保持为一定的情况下进行变化，可使TE′的偏移分量的振幅D与差分输出TE1的偏移分量的振幅B1相等(B1＝D＝G1B2+G2B3)。因而，下面的(44)式成立。
TES＝TE1-TE′
   ＝A1·sin(2πv0/q)+B1·u
      +2C·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)-D·u
   ＝{A1+2C·cos(2πe/q)}·sin(2πv0/q)
                                                            (44)
于是表明不管e值是多少都可从跟踪误差信号TES中除去偏移分量。跟踪误差TES的振幅依赖于e的大小而变化，当e/q的值为整数时，即当相邻的焦点沿y方向的间距正好是光道间距的整数倍时，TES的振幅为最大。同样，相对于光盘的倾斜，光检测器上的三个光点的移动方向是相同的这一点也是很清楚的，故即使存在光盘的倾斜，也可从跟踪误差信号TES中除去偏移分量。
最后，在实施例2中，在衍射光栅的上半面的周期结构与下半面的周期结构之间本来应有180度的相位差，现在来看看该相位差从180度偏移到180·δ/π度(单位为弧度)时的情况。首先求出±1次衍射光的上半面和下半面的相位差。这一点与将(35)式中的X0用下面的(45)式代入是相当的。
x0＝Λ/2+Λδ/(2π)＝(Λ/2)·(1+δ/π)                      (45)
将(45)式代入(36)式可得到下面的(46)式。
u2b(x2)＝exp{i·2πx2(Λ/2)
              ·(1+δ/π)/(λL)}·u2a(x2)
       ＝exp(i·πx2Λ/(λL))·exp(iπx2δΛ/(π/λL))
                    ·u2a(x2)
                                                            (46)
其次，在上式中如代入x2＝±L·(λ/Λ)，可得到下面的(47)式。
u2b(±L·(λ/Λ))＝exp(±iπ)·exp(±iπδ/π)
                             ·u2a(±L·(λ/Λ))
＝exp(±iπ(1+δ/π))·u2a(±L·(λ/Λ))                    (47)
(47)式意味着对于1次衍射光产生(π+δ)弧度的相位差，对于-1次衍射光产生-(π+δ)弧度的相位差。
接着求TE2。TE2是由用衍射光栅39产生的1次衍射光所得到的信号。对于1次衍射光来说附加了(π+δ)弧度的相位差对应于在(15)式的0.25上加上δ/(4π)。即，下面的(48)式成立。
Winv(x，y)＝0.25+δ/(4π)    (y＞0时)
Winv(x，y)＝-0.25-δ/(4π)   (y＜0时)
                                                            (48)
因而，如从(48)式开始，进行从(16)式至(31)式的计算的话，可如下述那样求出TE2中的横截光道的分量TE2t。
TE2t＝K1|R0|2·4α1sinψ1·[-sin(2π·v0/q-δ)]
                                                            (49)
再求TE3。TE3是由用衍射光栅39产生的-1次衍射光而得到的信号。故考虑在上半面与下半面间增加了-(π+δ)弧度的相位差的情况。这一点对应于用(50)式代替(15)式的情况。
Winv(x，y)＝-0.25-δ/(4π)    (y＞0时)
Winv(x，y)＝0.25+δ/(4π)     (y＜0时)
                                                            (50)
因而，如从(50)式开始，进行从(16)式至(31)式的计算的话，可如下述那样求出TE3中的横截光道的分量TE3t。
TE3t＝K1|R0|2·4α1sinψ1·[-sin(2π·v0/q+δ)]
                                                            (51)
因而，如果以同样方式设定可变增益放大器52、53各自的增益G1、G2其比值G2/G2等于差分输出TE3的横截光道成分的振幅A2与TE3的横截光道成分的振幅A3的比值A2/A3并进行加法运算，可得到具有与-cosδ·sin(2π·v0/q)成比例的横截光道的分量的TE′。在该信号TE′中不管δ的值的大小是多少，都不产生偏移，但振幅随δ的余弦增加而成比例减小。由于TE1本来就与δ没有关系，故在由TE′与乘以G1倍的TE1的差而得到的跟踪误差信号TES中也不产生偏移。
最后如将实施例2的优点加以总结的话，则除了实施例1中提到的优点之外，还有可降低对信息记录媒体上的焦点的配置精度和相位附加装置给出的相位差的精度的要求的优点。
本发明由于如上构成，故可得到下述效果。
在通过物镜将两条光束聚焦照射到信息记录媒体上的光头中，设置在一条光束的大致半个面上给出大致180度的相位差的相位附加装置，对由这些光束形成的焦点进行配置，使之在信息记录媒体上与光道垂直的方向上的间距为光道间距的大致整数倍，分别用一对2分割光检测器接收从该信息记录媒体返回的光束，由于从一对2分割光检测器的差分输出的差得到跟踪误差信号，故可实现产生的偏移极小的、而且检测灵敏度对于光道间距依赖性极小的跟踪误差检测装置。
此外，在通过物镜将三条光束聚焦照射到信息记录媒体上的光头中，设置大致半个面上的周期结构的相位与另一方的大致半个面上的周期结构的相位大致差180度的衍射光栅作为在其中二条光束的大致半个面上给出大致为180度的相位差的相位附加装置，将上述焦点配置在上述信息记录媒体上，使相邻的上述焦点在上述信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为光道间距的大致整数倍，用三个2分割光检测器分别接受从上述信息记录媒体返回的光束，由于从三个2分割光检测器的差分输出得到跟踪误差信号，故可实现产生的偏移极小的、而且检测灵敏度对于光道间距的依赖性极小的、且可降低对焦点的配置或相位附加装置的相位差所要求的精度的跟踪误差输出装置。

Claims (2)

1.一种光头的跟踪误差检测装置，在该装置中通过物镜将两条光束聚焦照射到信息记录媒体上，分别用一对2分割光检测器接收从该信息记录媒体返回的光束，从一对2分割光检测器的差分输出的差得到跟踪误差信号，其特征在于：设置在一条光束的大致半个面上给出大致180度的相位差的相位附加装置，与此同时将上述焦点配置在上述信息记录媒体上，以使由上述光束形成的焦点在上述信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为先道间距的整数倍。
2.一种光头的跟踪误差检测装置，在该装置中通过物镜将三条光束聚焦照射到信息记录媒体上，在该信号记录媒体上形成三个焦点，分别用三个2分割光检测器接收从上述信息记录媒体返回的光束，从三个2分割光检测器的差分输出得到跟踪误差信号，其特征在于：设置大致半个面上的周期结构的相位与另一方的大致半个面上的周期结构的相位大致差180度的衍射光栅作为在两条光束的大致半个面上给出大致为180度的相位差的相位附加装置，与此同时将上述焦点配置在上述信息记录媒体上，使相邻的上述焦点在上述信息记录媒体上沿与光道垂直的方向上的间距为光道间距的大致整数倍。
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