JPWO2008023567A1 - Optical head device, diffraction element, optical information device, computer, disk player, car navigation system, optical disk recorder, and vehicle - Google Patents
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Abstract
異なるトラックピッチの光ディスクに対応する光ヘッド装置において、最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立する。光ヘッド装置において、副ビーム生成回折素（３１）子の左右の領域（３１０１，３１０２）の格子位相を１８０度相異なるものにする。そして、副ビーム生成回折素子の中央領域（３１０９）を左右の領域（３１０１，３１０２）と異なる格子パターンとし、複数の領域（３１０３，３１０４）に分けて互いに異なる格子を形成する。In an optical head device corresponding to optical disks of different track pitches, an optimal tracking error signal by the DPP method can be obtained by using a single diffraction element, and the tracking error signal amplitude in a state in which the objective lens is moved by track following It is compatible to suppress the amount of decrease. In the optical head device, the grating phases of the left and right regions (3101 and 3102) of the sub-beam generating diffractive element (31) are different by 180 degrees. Then, the central region (3109) of the sub-beam generating diffraction element has a different grating pattern from the left and right regions (3101 and 3102), and a plurality of different regions (3103 and 3104) are formed to form different gratings.
Description
光ディスクに代表される情報記録媒体から情報を再生し、または情報記録媒体に情報を記録する光情報装置および光情報装置において情報を再生または記録する光ヘッド装置、およびこれらを用いた情報機器やシステムに関する。またその中で用いられる回折素子に関する。 An optical information device that reproduces information from an information recording medium represented by an optical disc, or records information on an information recording medium, an optical head device that reproduces or records information in the optical information device, and an information device and system using them About. Moreover, it is related with the diffraction element used in it.
デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、デジタル情報をコンパクトディスク（ＣＤ）の約６倍の記録密度で記録することができることから、大容量のデータを記録可能な光ディスクとして知られている。近年、光ディスクに記録されるべき情報量の増大に伴い、さらに容量の大きい光ディスクが求められている。光ディスクを大容量にするためには、光ディスクに情報を記録する際および光ディスクに記録された情報を再生する際に、光ディスクに照射される光が形成する光スポットを小さくすることにより、情報の記録密度を高くする必要がある。具体的には、光源のレーザ光を短波長にし、かつ、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることによって、光スポットを小さくすることができる。ＤＶＤでは、光源の波長として波長６６０ｎｍ（赤色）とし、開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズを使用している。さらにＢＤでは、光源の波長を波長４０５ｎｍの青色レーザとし、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用することによって、現在のＤＶＤの記録密度の５倍の記録密度を達成している。 A digital versatile disc (DVD) is known as an optical disc capable of recording a large amount of data because it can record digital information at a recording density about six times that of a compact disc (CD). In recent years, with an increase in the amount of information to be recorded on an optical disc, an optical disc having a larger capacity has been demanded. In order to increase the capacity of an optical disk, when recording information on the optical disk and reproducing information recorded on the optical disk, the information recording is performed by reducing the light spot formed by the light applied to the optical disk. It is necessary to increase the density. Specifically, the light spot can be reduced by making the laser light of the light source short wavelength and increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens. In DVD, an objective lens having a wavelength of 660 nm (red) as a light source wavelength and a numerical aperture (NA) of 0.6 is used. Furthermore, BD achieves a recording density five times that of the current DVD by using a blue laser with a light source wavelength of 405 nm and using an objective lens with NA of 0.85.
ところで、青色レーザによる短波長のレーザを用いて高密度の記録再生を実現する光情報装置において、既存の光ディスクとの互換機能を備えることはさらに装置としての有用性を高め、コストパフォーマンスを向上させることが可能となる。 By the way, in an optical information apparatus that realizes high-density recording / reproduction using a short-wavelength laser using a blue laser, having a compatibility function with an existing optical disk further increases the usefulness of the apparatus and improves cost performance. It becomes possible.
赤色光源を用いるＤＶＤには、トラックピッチが０．７４μｍのＤＶＤ−Ｒと、１．３μｍでランド（Ｌ）とグルーブ（Ｇ）双方に記録を行うＤＶＤ−ＲＡＭが共存している。このためＤＶＤ専用の機器であっても異なるトラックピッチの光ディスクに対して安定にトラック制御を行うことは重要であり、さらにその上に、ＣＤやＢＤとの互換も望まれる。 A DVD that uses a red light source coexists with a DVD-R with a track pitch of 0.74 μm and a DVD-RAM that records on both land (L) and groove (G) at 1.3 μm. For this reason, it is important to perform stable track control for optical disks having different track pitches even for DVD-only devices, and further, compatibility with CDs and BDs is also desired.
トラック制御を行うためには、トラックずれ量を検出し、トラッキングエラー信号を検出する必要がある。よく用いられるトラッキングエラー信号検出方式の一つに、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法がある。差動プッシュプル法は特許文献１（特開平７−２７２３０３号公報）にも開示されているが、図を用いて簡単に説明する。 In order to perform track control, it is necessary to detect the amount of track deviation and to detect a tracking error signal. One commonly used tracking error signal detection method is a differential push-pull (DPP) method. The differential push-pull method is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-272303), but will be briefly described with reference to the drawings.
図１９は従来技術による光ヘッド装置の構成を示す。光源２０１から放射された光ビーム２１０は回折格子２０４を透過する。この際、回折格子２０４は共役な回折光を発生する。透過した主ビーム及び回折した副ビームは、コリメートレンズ２０３によって平行光に変換される。対物レンズ２０５は平行光とされた主ビームと１対の副ビームを光ディスク２２７の記録面上に収束させる。光ディスクから反射した光は同じ光路を逆にたどり、光検出器２６６へ入射する。光検出器２６６から得られるトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズをトラッキング方向に移動しトラック制御を行う。
FIG. 19 shows a configuration of an optical head device according to the prior art. The
図１９において用いられている回折格子の構成を模式的に図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。図２０Ａは正面図、図２０Ｂは断面図である。回折格子２０４はガラスなどの透明基材表面に図２０Ｂに示すように凹凸を周期的に形成したものである。図２０Ａの正面図では簡単のため凸部の中心線のみを示している。本願では特に断りのない限り、他の図でも同じように正面図で凹凸形状を表示する場合は、簡単のため凸部の中心線のみを示す。回折格子２０４を光ビームが透過する際に共役な±１次回折光が生じ、対物レンズ２０５によって、図２１のように主ビーム２１１と１対の副ビーム２１２，２１３として、光ディスク２２７の記録面上に収束させられる。ＤＶＤ−ＲＡＭ等の記録可能な光ディスクは、その記録面上に凹凸の溝がある。この凹凸はランド（Ｌ）とグルーブ（Ｇ）とよばれている。主ビーム２１１がグルーブ上に収束するとき、副ビーム２１２，２１３が隣接するランド上に収束するように、回折格子２０４を図２０Ａの矢印のように回転調整しておく。そして、ディスクから反射して戻った主ビーム、副ビームからそれぞれ、ディスク溝による回折から生じるプッシュプル信号を検出すると、主ビームと副ビームではプッシュプル信号の正負が逆転する。そこで、副ビームのプッシュプル信号と主ビームのプッシュプル信号の差動演算によって、プッシュプル信号方式のトラッキングエラー信号を検出する。この方式では、主ビームと副ビームのトラッキング（Ｔ）方向の距離が、ランドとグルーブの中心間距離、つまりトラックピッチの半分と等しくなければならない、このため、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−Ｒのようにトラックピッチの異なる光ディスクに適用すると、トラッキングエラー信号振幅の低下などの課題があった。
The configuration of the diffraction grating used in FIG. 19 is schematically shown in FIGS. 20A and 20B. 20A is a front view, and FIG. 20B is a cross-sectional view. The
上記課題を解決するために開発された回折格子を図２２Ａに示す（特許文献２：特開平９−８１９４２号公報）。回折格子２２４は図２２Ａに示すように溝方向Ｙと平行な分割線によって２分割されている。図示左側の第１回折格子領域２２４１の格子の位相を基準（０度）としたとき、図示右側の第２回折格子領域２２４２の格子の位相を１８０度にする。格子の位相はＴ方向へのずれを正とする。このとき副ビームは図２２Ｂに示すように左右対称に２個に分かれる。また、副ビーム２２２及び２２３は、主ビーム２２１と同じグルーブ上に配置される。このとき副ビーム２２２及び２２３から得られるプッシュプル信号は、主ビーム２２１と正負が逆転する。そこで、副ビームのプッシュプル信号と主ビームのプッシュプル信号の差動演算によって、プッシュプル信号方式のトラッキングエラー信号を検出する。この方式では、主ビームと副ビームのトラッキング（Ｔ）方向の距離が０となるように配置されているので、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−Ｒのようにトラックピッチの異なる光ディスクに適用しても、ディスクの違いではトラッキングエラー信号振幅の低下が起こらないという利点がある。しかしながら、対物レンズがトラック追従によって、トラッキング（Ｔ）方向に移動すると、移動先でのトラッキングエラー信号振幅が低下するという課題がある。
FIG. 22A shows a diffraction grating developed to solve the above problem (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 9-81942). The diffraction grating 224 is divided into two by a dividing line parallel to the groove direction Y as shown in FIG. 22A. When the phase of the grating of the first diffraction grating
さらに、上記対物レンズ移動によるトラッキングエラー信号振幅低下を避けるために考案された方式が、特許文献３（特開２０００−１４５９１５号公報）や特許文献４（特開２００６−４４９９号公報）に開示されている。図２３Ａに示すように、位相が０度の第１回折格子領域２３４１と位相が１８０度の第２回折格子領域２３４２の間に、位相が９０度の第３回折格子領域２３４３を設ける。中央部に異なる領域を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ下がり、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。
しかしながら、図２３Ａに示した回折格子は、図の左側から順に０度、９０度、１８０度と、階段状に位相が変化している。このため図２４に２点鎖線で示した斜めの回折格子が主成分となり、副ビームは図２３Ｂに示したように、光強度が左右不均一なものになる。ＤＰＰ信号を最大にするためには図２４Ｂに示すように、副ビームの強度の強い部分と、トラック溝の位置関係を最適に調整することが必要になる。すなわち、図２０Ａ及び図２０Ｂに示した回折格子を用いる方式と同様に、光ディスクのトラックピッチに依存して、回折格子の最適な調整位置（回転角度）が異なり、双方共に安定したトラッキングエラー信号を得ることが困難になる、という課題ある。 However, in the diffraction grating shown in FIG. 23A, the phase changes in a stepped manner from 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees in order from the left side of the figure. For this reason, the oblique diffraction grating shown by the two-dot chain line in FIG. 24 is the main component, and the sub beam has a nonuniform left and right light intensity as shown in FIG. 23B. In order to maximize the DPP signal, as shown in FIG. 24B, it is necessary to optimally adjust the positional relationship between the portion where the intensity of the sub beam is strong and the track groove. That is, like the method using the diffraction grating shown in FIGS. 20A and 20B, the optimum adjustment position (rotation angle) of the diffraction grating differs depending on the track pitch of the optical disk, and both of them generate stable tracking error signals. There is a problem that it is difficult to obtain.
このように、現時点は、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できる方式が提案されていない。 As described above, at present, the tracking error signal obtained by using a single diffractive element for the optimum tracking error signal by the DPP method for optical discs having different track pitches, and the tracking error in a state where the objective lens moves due to the track following has occurred. There has been no proposal of a method that can simultaneously suppress the signal amplitude reduction amount.
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることができ、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することができる光ヘッド装置及び回折素子と光情報装置とコンピュータとディスクプレーヤとカーナビゲーションシステムと光ディスクレコーダと車両を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to obtain a tracking error signal by an optimal DPP method for optical disks having different track pitches by using a single diffraction element. Provided are an optical head device, a diffraction element, an optical information device, a computer, a disk player, a car navigation system, an optical disk recorder, and a vehicle capable of suppressing a tracking error signal amplitude reduction amount in a state in which the objective lens moves due to It is in.
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。本発明の第１態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームを備える少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、さらに仮想的な分割線によって複数の分割領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、光ヘッド装置を提供する。In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. According to the first aspect of the present invention, a light source, a diffractive element for branching into at least three luminous fluxes comprising a main beam that passes through without diffracting the light emitted from the light source and two sub beams that diffract, and An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected by the objective lens after being converged on the recording surface of the optical disc and photoelectrically converting it into an electrical signal. ,
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
The central region is further divided into a plurality of divided regions by virtual dividing lines,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. An optical head device is provided.
本発明の第２態様によれば、前記中央領域を分割する分割線は、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直交する方向に延在する、第１態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the first aspect, wherein the dividing line dividing the central region extends in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disc.
本発明の第３態様によれば、前記中央領域は３つ以上の分割領域に分割される第１態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the first aspect, wherein the central region is divided into three or more divided regions.
本発明の第４態様によれば、前記中央領域を３つ以上に分割したうちの２つの分割領域には、互いに位相が異なる回折格子がそれぞれ形成され、
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される第３態様の光ヘッド装置を提供する。According to the fourth aspect of the present invention, diffraction gratings having different phases from each other are formed in two divided regions of the central region divided into three or more,
In the remaining one divided region, there is provided an optical head device according to a third aspect in which a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided regions is formed.
本発明の第５態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである第１態様の光ヘッド装置を提供する。According to the fifth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A first mode in which the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the phase of the fourth diffraction grating formed in the other divided region have opposite polarities and the same absolute value An optical head device is provided.
本発明の第６態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である第５態様の光ヘッド装置を提供する。According to the sixth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
An optical head device according to a fifth aspect is provided, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
本発明の第７態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である第１態様の光ヘッド装置を提供する。According to the seventh aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
An optical head device according to a first aspect is provided in which the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region is approximately 0 degrees when averaged.
本発明の第８態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域は４つ以上に分割され、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する第３態様の光ヘッド装置を提供する。According to the eighth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
The central region is divided into four or more to form a diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees. An optical head device according to a third aspect is provided.
本発明の第９態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている光ヘッド装置を提供する。According to the ninth aspect of the present invention, a light source, a diffraction element for branching light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens for converging the three light beams on an optical disk recording surface, and the objective Comprising a photodetector that receives light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by a lens and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
There is provided an optical head device in which diffraction gratings in different directions are formed in the central region of the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第１０態様によれば、前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子は、
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である第８態様の光ヘッド装置を提供する。According to the tenth aspect of the present invention, the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
There is provided an optical head device according to an eighth aspect in which both are diffraction gratings in directions different from those of the first diffraction grating and the second diffraction grating, and the angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disk are opposite to each other. To do.
本発明の第１１態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている光ヘッド装置を提供する。According to an eleventh aspect of the present invention, a light source, a diffraction element that branches light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens that converges the three light beams on an optical disk recording surface, and the objective Comprising a photodetector that receives light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by a lens and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
There is provided an optical head device in which a diffraction grating having a different grating pitch is formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第１２態様によれば、前記中央領域に形成されている回折格子は、前記第１回折格子および前記第２回折格子よりも、格子ピッチが小さい回折格子である第１０態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect, the diffraction grating formed in the central region is a diffraction grating having a smaller grating pitch than the first diffraction grating and the second diffraction grating. Providing equipment.
本発明の第１３態様によれば、前記中央領域の幅は、前記対物レンズ有効径の前記回折素子への投影直径の１０％〜４０％である、第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, any one of the first, ninth, and eleventh aspects is such that the width of the central region is 10% to 40% of the projected diameter of the effective diameter of the objective lens onto the diffractive element. One optical head device is provided.
本発明の第１４態様によれば、前記光源は赤色光と赤外光を出射する２波長光源である、第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to any one of the first, ninth, and eleventh aspects, wherein the light source is a two-wavelength light source that emits red light and infrared light.
本発明の第１５態様によれば、前記中央領域の幅は、前記対物レンズ開口有効径の前記回折素子への投影直径の３０％以下である第１４態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the fourteenth aspect, wherein the width of the central region is 30% or less of the projected diameter of the objective lens aperture effective diameter onto the diffraction element.
本発明の第１６態様によれば、青色光源もさらに具備する第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to any one of the first, ninth, and eleventh aspects, which further includes a blue light source.
本発明の第１７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、回折素子を提供する。According to the seventeenth aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging the light emitted from the light source on the optical disc recording surface, and light reflected by the objective lens converged on the recording surface of the optical disc are received. And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electric signal, and at least three main beams consisting of a main beam that transmits without diffracting light emitted from the light source and two sub beams that diffract it. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. A diffractive element is provided.
本発明の第１８態様によれば、前記中央領域を分割する分割線は、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直交する方向に延在する、第１７態様の回折素子を提供する。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided the diffraction element according to the seventeenth aspect, wherein the dividing line dividing the central region extends in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disc.
本発明の第１９態様によれば、前記中央領域は３つ以上の分割領域に分割される第１７態様の回折格子を提供する。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided the diffraction grating according to the seventeenth aspect, wherein the central region is divided into three or more divided regions.
本発明の第２０態様によれば、前記中央領域を３つ以上に分割したうちの２つの分割領域には、互いに位相が異なる回折格子がそれぞれ形成され、
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される第１９態様の回折素子を提供する。According to the twentieth aspect of the present invention, diffraction gratings having different phases from each other are formed in two divided regions of the central region divided into three or more,
The remaining one divided region is provided with the diffraction element according to the nineteenth aspect in which a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided regions is formed.
本発明の第２１態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである第１７態様の回折素子を提供する。According to the twenty-first aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A seventeenth aspect in which the phase of a third diffraction grating formed in a divided region obtained by further dividing the central region and the phase of a fourth diffraction grating formed in another divided region have opposite polarities and the same absolute value A diffraction element is provided.
本発明の第２２態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である第２１態様の回折格子を提供する。According to the twenty-second aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is set to 0 degrees as a reference,
A diffraction grating according to a twenty-first aspect is provided, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
本発明の第２３態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である第１７態様の回折素子を提供する。According to the twenty-third aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A diffraction element according to a seventeenth aspect is provided in which the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region averages approximately 0 degrees.
本発明の第２４態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記３つ以上に分割された中央領域に、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する第２０態様の回折素子を提供する。According to the twenty-fourth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
A diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees are formed in the central region divided into three or more. A diffractive element according to a twentieth aspect is provided.
本発明の第２５態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている回折素子を提供する。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on an optical disc recording surface, and light reflected by the objective lens converged on the recording surface of the optical disc are received. And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electric signal, and at least three main beams consisting of a main beam that transmits without diffracting light emitted from the light source and two sub beams that diffract it. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
Provided is a diffraction element in which diffraction gratings in different directions are formed in the central region of the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第２６態様によれば、前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子は、
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である第２５態様の回折素子を提供する。According to the twenty-sixth aspect of the present invention, the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
The diffraction element of the twenty-fifth aspect is provided which is a diffraction grating in a direction different from both the first diffraction grating and the second diffraction grating, and the angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disc are opposite to each other. .
本発明の第２７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている回折素子を提供する。According to the twenty-seventh aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on an optical disk recording surface, and light reflected by the objective lens converged and reflected on the recording surface of the optical disc And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electrical signal, and at least three main beams consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
Provided is a diffraction element in which diffraction gratings having different grating pitches are formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第２８態様によれば、前記中央領域に形成されている回折格子は、前記第１回折格子および前記第２回折格子よりも、格子ピッチが小さい回折格子である第２７態様の回折素子を提供する。 According to a twenty-eighth aspect of the present invention, the diffraction element according to the twenty-seventh aspect, wherein the diffraction grating formed in the central region is a diffraction grating having a smaller grating pitch than the first diffraction grating and the second diffraction grating. I will provide a.
本発明の第２９態様によれば、第１〜１６態様のいずれか１つの光ヘッド装置と、
光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて前記モータや光学レンズやレーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置を提供する。According to a twenty-ninth aspect of the present invention, any one of the optical head devices according to the first to sixteenth aspects;
Provided is an optical information device comprising a motor for rotating an optical disk and an electric circuit for receiving a signal obtained from the optical head device and controlling and driving the motor, optical lens and laser light source based on the signal.
本発明の第３０態様によれば、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるプッシュプル信号を増幅率Ｋ１で増幅し、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるプッシュプル信号と減算して、トラッキングエラー信号として用い、
増率Ｋ１は前記対物レンズが前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直角な方向に移動したときの、トラッキング制御信号変化が小さくなる値に調整したのち固定されることを特徴とする第２９態様の光情報装置を提供する。According to the thirtieth aspect of the present invention, a push-pull signal obtained by receiving the sub beam by the photodetector and calculating photoelectric conversion is amplified with an amplification factor K1, and the sub beam is amplified by the photodetector. Subtract from the push-pull signal obtained by receiving and calculating photoelectric conversion, and use it as a tracking error signal,
The gain K1 is fixed after the objective lens is adjusted to a value that reduces a change in tracking control signal when the objective lens moves in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disk. An optical information device is provided.
本発明の第３１態様によれば、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるフォーカスエラー信号を増幅率Ｋ２で増幅し、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるフォーカスエラー信号と加算して、フォーカス制御用のフォーカスエラー信号として用いることを特徴とする第２９態様の光情報装置を提供する。 According to the thirty-first aspect of the present invention, a focus error signal obtained by calculating the photoelectric conversion by receiving the sub beam with the photodetector is amplified with an amplification factor K2, and the sub beam is amplified with the photodetector. An optical information device according to a twenty-ninth aspect is provided, which is used as a focus error signal for focus control by adding to a focus error signal obtained by receiving light and calculating photoelectric conversion.
本発明の第３２態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えたコンピュータを提供する。According to a thirty-second aspect of the present invention, an optical information device according to the twenty-ninth aspect;
An input device or input terminal for inputting information;
An arithmetic device that performs an operation based on information input from the input device or information reproduced from the optical information device;
Provided is a computer having an output device or an output terminal for displaying or outputting information input from the input device, information reproduced from the optical information device, and a result calculated by the arithmetic device.
本発明の第３３態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクプレーヤを提供する。According to a thirty-third aspect of the present invention, an optical information apparatus according to the twenty-ninth aspect;
An optical disc player having an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image is provided.
本発明の第３４態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーと位置センサーを有するカーナビゲーションシステムを提供する。According to a thirty-fourth aspect of the present invention, an optical information apparatus according to the twenty-ninth aspect;
A car navigation system having an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image and a position sensor is provided.
本発明の第３５態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクレコーダを提供する。According to a thirty-fifth aspect of the present invention, an optical information device according to the twenty-ninth aspect,
An optical disc recorder having an image-to-information encoder for converting image information into information to be recorded by the optical information device is provided.
本発明の第３６態様によれば、第２９態様の光情報装置と、前記光情報装置を搭載する車体と、前記車体を動かすための動力を発生する動力発生部を備える車両を提供する。 According to a thirty-sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicle including the optical information device according to the twenty-ninth aspect, a vehicle body on which the optical information device is mounted, and a power generation unit that generates power for moving the vehicle body.
本発明の第３７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置であって、
前記回折素子は、第１の分割領域と第２の分割領域と第３の分割領域と第４の分割領域を具備し、
前記第１の分割領域には、第１の回折格子が形成され、
前記第２の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略１８０度異なる位相の第２の回折格子が形成され、
前記第３の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略−９０度異なる位相の第３の回折格子が形成され、
前記第４の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略＋９０度異なる位相の第４の回折格子が形成されている、光ヘッド装置を提供する。According to a thirty-seventh aspect of the present invention, a light source and a diffraction element that branches into at least three light fluxes consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted; An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by the objective lens and photoelectrically converting it into an electrical signal An optical head device,
The diffraction element comprises a first divided region, a second divided region, a third divided region, and a fourth divided region,
A first diffraction grating is formed in the first divided region,
In the second divided region, a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately 180 degrees is formed.
In the third divided region, a third diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately −90 degrees is formed.
An optical head device is provided in which a fourth diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating by approximately +90 degrees is formed in the fourth divided region.
本発明の第３８態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に用いられる前記回折素子であって、
前記回折素子は、第１の分割領域と第２の分割領域と第３の分割領域と第４の分割領域を具備し、
前記第１の分割領域には、第１の回折格子が形成され、
前記第２の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略１８０度異なる位相の第２の回折格子が形成され、
前記第３の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略−９０度異なる位相の第３の回折格子が形成され、
前記第４の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略＋９０度異なる位相の第４の回折格子が形成されている、回折素子を提供する。According to a thirty-eighth aspect of the present invention, a light source and a diffraction element that branches into at least three light fluxes consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted; An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by the objective lens and photoelectrically converting it into an electrical signal The diffraction element used in an optical head device,
The diffraction element comprises a first divided region, a second divided region, a third divided region, and a fourth divided region,
A first diffraction grating is formed in the first divided region,
In the second divided region, a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately 180 degrees is formed.
In the third divided region, a third diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately −90 degrees is formed.
A diffraction element is provided in which a fourth diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating by approximately +90 degrees is formed in the fourth divided region.
本発明の構成により、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。 According to the configuration of the present invention, a tracking error signal based on the DPP method that is optimal for optical disks having different track pitches can be obtained using a single diffraction element, and the tracking error signal in a state in which the objective lens moves due to track following has occurred. There is an effect that it is possible to simultaneously suppress the amount of amplitude decrease.
すなわち、第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれる中央領域に第１回折格子領域と第２回折格子領域の回折格子とは異なる回折格子を形成する分割領域を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減され、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。また、このように第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれた中央領域を複数に分割して領域を設けて互いに異なる位相の回折格子を設けることにより、回折格子の全面にわたって階段状に位相が変化することを防ぎ、副ビームがそれぞれ光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略平行な方向の対称線に対して光ヘッド装置を動かす方向（トラッキング方向）に線対称な光量分布になることを実現できる。 That is, by providing a divided region that forms a diffraction grating different from the diffraction gratings of the first diffraction grating region and the second diffraction grating region in the central region between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, The signal amplitude in the state where there is no objective lens movement is reduced in advance, and a decrease in tracking error signal amplitude when the objective lens is moved can be relatively avoided. Further, by dividing the central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region into a plurality of regions and providing diffraction gratings having different phases from each other in this manner, a stepped shape is formed over the entire surface of the diffraction grating. The phase distribution of the light beam is symmetrical in the direction of moving the optical head device (tracking direction) with respect to the symmetrical line in the direction substantially parallel to the projection in the track groove extending direction of the optical disk. Can be realized.
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。 Before continuing the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals in the accompanying drawings. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を模式的に示す図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
光源（例えば赤色光源）１２から放射された光ビーム１４は光ディスク２７上にサブスポットを形成するために、一部の光を回折する回折素子３１を透過（一部回折）した後ビームスプリッタ３０００で反射され、コリメートレンズ７０によって平行度を変換（例えば略平行光へ）し、対物レンズ２５は光ビーム１４をＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスク２７の記録面上に約０．６ｍｍの透明基材を通して収束させる。光ディスク２７の記録面にて反射された光ビームは同じ光路を逆にたどり、ビームスプリッタ３０００を透過して光源１２とは別の方向に分岐されると同時に非点収差を付加される。そして、光検出器１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキングエラー信号）を得るための電気信号を得る。光検出器１０にアンプ回路も内蔵すれば、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比の高い良好な情報信号を得ることができると共に、光ヘッド装置の小型化を実現でき、安定性を得ることができる。
The
なお、図示していないが、コリメートレンズ７０と対物レンズ２５の間に立ち上げミラーを設けることによって光軸をＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクに対して直角の方向に折り曲げることによって光ヘッドを薄型化できる。
Although not shown, an optical head is provided by bending the optical axis in a direction perpendicular to an optical disk such as a DVD-R or DVD-RAM by providing a rising mirror between the collimating
図２Ａは図１の光ヘッド装置に搭載されている回折素子３１の構成を示す図である。図２Ａにおいて点線は回折格子領域の境界３１０８を仮想的に表す境界線である。各回折格子領域の中の回折格子は凸部の中心線を実線で表してある。回折格子のピッチは回折素子３１の配置によって適宜設計する。
FIG. 2A is a diagram showing the configuration of the
方向Ｔは光ビームの光軸に対して垂直であり、かつ、本図には図示していない光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略垂直な方向、方向Ｚは光ビームの光軸方向（紙面に垂直方向）である。また、Ｔ軸は、光ディスクの内周、外周を記録再生する際に光ヘッド装置を動かす方向であるとともに、トラック追従に従って、対物レンズが移動する方向である。Ｙ軸はＺ軸とＴ軸に垂直な方向であり、また、光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略平行な方向でもある。上記において、射影は光ビームの光軸に沿ってミラー反転等も含めて行うものである。 The direction T is perpendicular to the optical axis of the light beam and is substantially perpendicular to the projection in the track groove extending direction of the optical disk not shown in the figure, and the direction Z is the optical axis direction of the light beam. (Perpendicular to the page). The T-axis is a direction in which the optical head device is moved when recording / reproducing the inner and outer circumferences of the optical disc, and is a direction in which the objective lens moves in accordance with track following. The Y-axis is a direction perpendicular to the Z-axis and the T-axis, and is also a direction substantially parallel to the projection in the track groove extending direction of the optical disk. In the above, the projection is performed including mirror inversion along the optical axis of the light beam.
本願の回折素子３１は図２Ａに示すように溝方向Ｙと平行な分割線（点線）によって領域分割されて回折格子を形成している。図示左側の第１回折格子領域３１０１の格子の位相を基準（０度）としたとき、図示右側の第２回折格子領域３１０２の格子の位相を１８０度にする。格子の位相はＹ方向へのずれを正とした。位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の中央領域３１０９は、Ｔ方向に伸びる分割線３１０８によって領域分割し、位相が９０度の第３回折格子領域３１０３と位相が−９０度の第４回折格子領域３１０４がＹ方向に並んで配置されている。言い換えると、第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２の間の領域３１０９をさらに複数に分割し、分割領域３１０３，３１０４の格子の位相は互いに正負相反する値、例えば＋９０度と−９０度にする。なお、格子の位相は本実施形態では−１８０度から＋１８０度の範囲において標記している。位相は３６０度を一周期とする周期性があるので、３６０度の整数倍を加減算することにより他の範囲において標記することも可能である。例えば、格子の位相を０度から３６０度の範囲において標記するには、負の位相の場合のみ３６０度を加えればよく、本実施形態の分割領域３１０４の格子の位相は２７０度と標記しても同じことである。以下本願では格子の位相を−１８０度から＋１８０度の範囲において表記する。第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれる中央領域３１０９に第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２の回折格子とは異なる回折格子を形成する領域３１０３，３１０４を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減され、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。また、このように第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれた中央領域３１０９を複数に分割して領域を設けて互いに異なる位相の回折格子を設けることにより、回折素子３１の全面にわたって階段状に位相が変化することを防ぎ、副ビーム３３、３４がそれぞれＹ方向の対称線に対してＴ方向に線対称な光量分布になることを実現できる。具体的には、図２Ｂに簡略化して示すように、光量の等高線を表しているので副ビームがそれぞれ２個のビームに分かれて見えている。すなわち、本発明の構成により、トラックピッチの異なる光ディスク２７に対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子３１を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。
As shown in FIG. 2A, the
本実施例が開示する発明の本質は、講師領域を少なくとも第１から第４の領域までに分割し、第１の領域の格子位相を基準（０度）としたときに、第２領域の位相を１８０度とし、少なくとも第３領域と、第４領域を上記第１領域と第２領域の間に設け、第３領域と第４領域にそれぞれ＋９０度と、−９０度の位相を与えることにある。言い換えると、９０度ずつ位相の異なる４種の位相の格子を第１領域から第４領域に作成する。このような本質によって上記のような効果を得ることができるのである。 The essence of the invention disclosed in the present embodiment is that the instructor area is divided into at least first to fourth areas, and the phase of the second area when the lattice phase of the first area is set as a reference (0 degree). 180 degrees, and at least the third region and the fourth region are provided between the first region and the second region, and a phase of +90 degrees and −90 degrees is given to the third region and the fourth region, respectively. is there. In other words, four types of phase gratings having different phases by 90 degrees are created from the first region to the fourth region. Such an essence can provide the effects as described above.
なお、格子パターンとしては、直線状で均一周期、かつ同じ方向のものを例示した。これは、格子ベクトルの方向と大きさが均一であることを意味している。しかしながら本願は、均一な格子ベクトルの例に限定されるものではない。位相を代える基本となる格子を曲線にしたり、格子周期を部分的に変えたり、格子の方向を部分的に変えることによって、副ビームの波面をより望ましいものに変えることもできる。これによって、例えば対物レンズの軸外収差を提言するなどの効果を得ることも可能である。ここで軸外収差とは、レンズに対して斜めにビームが入射したときに発生する収差である。 In addition, as a lattice pattern, the thing of the linear form, the uniform period, and the same direction was illustrated. This means that the direction and size of the lattice vector are uniform. However, the present application is not limited to the example of a uniform lattice vector. The wavefront of the secondary beam can be changed to a more desirable one by curving the basic grating for changing the phase, changing the grating period partially, or changing the grating direction partially. As a result, for example, it is possible to obtain an effect such as proposing off-axis aberration of the objective lens. Here, the off-axis aberration is an aberration generated when a beam is incident on the lens obliquely.
なお、第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれる中央領域３１０９のＴ方向の幅は、赤色光に対する対物レンズ付近に設けた開口制限の、主ビームについての回折格子３１面への射影（以下有効径とよぶ）の直径の１０％〜４０％が適当である。特に断らない限り、これは以下の実施の形態でも同じである。このようにＴ方向の幅を定めることにより、副ビームから得られる信号強度を確保しつつ、レンズシフト時の信号変動を抑えることが可能になる。
Note that the width in the T direction of the
また、上記実施形態では、回折格子領域１と回折格子領域２とに挟まれた中央領域３１０９を複数に分割して第３回折格子領域３１０３と第４回折格子領域３１０４の２つの領域を設けるにあたり、Ｔ方向に伸びる分割線３１０８によって分割しているが、Ｔ方向ではなくＹ方向に伸びる分割線によって分割し、複数の領域をＴ方向に配置するよう構成してもよい。また、Ｙ方向とＴ方向の中間の角度で分割してもよい。この場合でも、回折格子３１の全面にわたって階段状に位相が変化することを緩和し、副ビーム３３，３４がそれぞれＹ方向の対象線に対してＴ方向に線対称な光量分布に近づくという効果を得ることができる。この点については、以下の実施の形態でも同じである。
In the above embodiment, the
（第２実施形態）
光ヘッド装置の外形形状の制約などで、図１の回折素子３１に代えて用いる副ビーム発生用の回折素子を、図３の３１００のように光源１２の近く、コリメートレンズ７０から離して配置する必要が生じる場合がある。また、このような配置により回折素子３１００の必要有効径が小さくなり外形も小型化できるので、回折素子３１００の材料費を低減できるという効果がある。(Second Embodiment)
A sub-beam generating diffractive element used in place of the
しかし、この場合回折素子３１００から副ビームが発生する領域は、主ビームが発生する領域とは異なり、副ビーム２４２の発生領域４０２と副ビーム２４３の発生領域４０３は図４Ａに示したように、主ビーム２１４の透過領域４０１に対してＹ方向へずれる。この理由は、副ビームは回折された光であり、主ビームに対して光軸が傾いているために、対物レンズ付近に設ける開口制限の副ビームにおける写影位置が主ビームにおける対物レンズの写影位置とは、ずれてしまうのである。このように発生領域がずれる理由は、回折光である副ビームが、主ビームとは異なる方向へ曲がっていることである。したがって、回折素子から対物レンズ付近に設けられる開口制限までの距離が大きいほど、すなわち回折素子が光源に近いほど角度とその距離の積で決まる発生領域のズレ量が大きくなる。また、回折素子が光源に近い度、開口制限の写像である光のビーム直径が小さいので、ビーム直径に対する上記ズレの割合はなおさら大きくなる。ここで、副ビーム２４３の発生領域４０３に注目すると、位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の領域で、副ビーム２４３を発生させているのは主に位相が９０度の第３回折格子領域３１０３になっている。このため、副ビーム２４３は回折格子の位相が左から０度、ほぼ９０度、１８０度となり、位相が階段状に変化する。よって、図２３Ａ，図２３Ｂに示した従来例に近い状況が局所的に起こっていることになる。
However, in this case, the region where the sub beam is generated from the
また、副ビーム２４２の発生領域４０２に注目すると、位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の領域で、副ビーム２４２を発生させているのは主に位相が−９０度の第４回折格子領域３１０４になっている。また、第２回折格子領域３１０２の位相は、３６０度の周期性を考慮すると、−１８０度であるとも言える。このため、副ビーム２４２は回折素子の位相が左から０度、ほぼ−９０度、−１８０度となり、位相が階段状に変化する。やはり図２３Ａ，図２３Ｂに示した従来例に近い状況が局所的に起こっていることになる。
When attention is paid to the
このように副ビーム発生領域の回折格子の位相が階段状になっているため、副ビームは図４Ｂのように非対称になり、主ビームと副ビームではプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号にオフセットが生じ、そのオフセット量も光ディスクのトラックピッチに依存して変動し、一定量の補正値では補正できない。 Since the phase of the diffraction grating in the sub beam generation region is stepped in this way, the sub beam becomes asymmetric as shown in FIG. 4B, and an offset occurs in the tracking error signal by the push-pull method between the main beam and the sub beam. The offset amount also varies depending on the track pitch of the optical disc, and cannot be corrected with a fixed amount of correction value.
そこで、このような課題を招かないために、本実施例では、図５Ａや図６Ａに示すように、第１回折格子領域３１１１と第２回折格子領域３１１２に挟まれた中央領域３１１９を２つ以上の仮想的な境界線３１１８により、３個以上の複数の領域に分割して領域を設けて、複数種類の位相の回折格子３１１３，３１１４を設ける。図５Ａ以降、ピッチと方向が同一の格子については、簡単のために回折格子の凸部の線を省略する。回折格子の位相のみを示した場合、同じ領域において格子のピッチと方向は一定とする。
Therefore, in order to avoid such a problem, in this embodiment, as shown in FIGS. 5A and 6A, two
まず、図５Ａの回折素子３１１０は、位相が０度（基準とする）の第１回折格子領域３１１１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１１２の間の中央領域３１１９を、さらにＴ方向に伸びる４つの分割線３１１８によって５個に領域分割し、３個の領域を位相が９０度の第３回折格子領域３１１３とし、残り２個の領域を位相が−９０度の第４回折格子領域３１１３Ｂにする。
First, in the
本構成により、副ビーム３４１０の発生領域４３１０と、副ビーム３３１０の発生領域４２１０は、いずれも位相が９０度の回折格子領域３Ａと位相が−９０度の回折格子領域３Ｂをほぼ均等に含むため、副ビーム３３１０と副ビーム３４１０は、いずれも図５Ｂのように左右対称な形になる。したがって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線３１１８による領域分割数は５個に限られるものではなく、３個以上であればよく、５個より多くの数でも良い。
With this configuration, the
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる回折格子３１２０は、図１の回折素子３１に代えて用いられる。図６Ａに示すように、回折素子３１２０は、位相が０度の第１回折格子領域３１２１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１２２の間の中間領域３１２９を、さらにＴ方向に伸びる分６つの割線３１２８によって７個に領域分割し、位相が６０度の第３回折格子領域３１２３と、位相が１２０度の第４回折格子領域３１２４と、位相が−１２０度の第５回折格子領域３１２５と、位相が−６０度の第６回折格子領域３１２６を設ける。本構成により、副ビーム３４２０の発生領域４３２０と、副ビーム３３２０の発生領域４２２０は、いずれも位相が相反する回折格子領域をほぼ均等に含むため、副ビーム３３２０と副ビーム３４２０は、いずれも図６Ｂのように左右対称な形になる。したがって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線３１２８による領域分割数は７個に限られるものではなく、より多くの数でも良い。回折格子領域１と回折格子領域２の間の中央領域１３２９に形成する回折格子の位相は正負逆の位相の格子を作製する、あるいは中央領域３１２９に形成される回折格子の位相の平均が略０度であればよく、必ずしも±６０度、±９０度、±１２０度、などに限定されるものではない。(Third embodiment)
A
（第４実施形態）
さらに別の形態として、第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれる中央部に回折格子領域１と回折格子領域２の回折格子とは異なる格子ベクトルの回折格子を形成する領域を設ける回折素子の例を説明する。図１の回折素子３１に代えて用いる回折素子の例を図７Ａを用いて説明する。図７Ａの回折素子３１３０は、位相が０度の第１回折格子領域３１３１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１３２の間の中間領域３１３９を、さらにＴ方向に伸びる４つの分割線３１３８によって５個に領域分割し、３個の領域を図示斜め右下がりの凸部の中心線を有する第３回折格子領域３１３３とし、残り２個の領域を図示斜め左下がりの凸部の中心線を有する第４回折格子領域３１３４とする。つまり、第１回折格子領域３１３１，第２回折格子領域３１３２と、中間領域３１３９の格子ベクトルの方向を変える。本構成では第１回折格子領域３１３１と第２回折格子領域３１３２に挟まれる中央領域３１３９の回折光は光ディスクの記録面上で、図７Ｂの回折光３５３０や回折光３６３０のように、副ビーム３３３０、３４３０とは異なる位置に照射される。そして、光ディスクから反射されて光検出器上へ照射されるときも同様に副ビーム３３３０、３４３０とは異なる位置に照射される。このため、中央領域３１３９を透過したビームがプッシュプル信号の形成に寄与せず、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減される。従って、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号の振幅低下を相対的に避けることができる。また、副ビーム３３３０と副ビーム３４３０は、いずれも図７Ｂのように左右対称な形になるので、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線による領域分割数は５個に限られるものではなく、より多くの数でも良い。(Fourth embodiment)
As yet another embodiment, a diffraction is provided in which a region for forming a diffraction grating having a different grating vector from that of the diffraction grating region 1 and the
（第５実施形態）
図１の回折素子３１に代えて用いる図８Ａの回折素子３１４０は、位相が０度の第１回折格子領域３１４１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１４２の間の中間領域３１４９に、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２とは異なるピッチを有する第３回折格子領域３１４３を形成する。第３回折格子領域３１４３に設けられている回折格子の凸部の中心線の方向が、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２と同じであっても、ピッチが異なるので格子ベクトルの大きさが異なる。なお、凸部の中心線の方向も変えてもかまわない。本構成では第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２に挟まれる中央領域３１４９を透過した回折光は光ディスクの記録面上で、図８Ｂの回折光３５４０や回折光３６４０のように、副ビーム３３４０、３４４０とは異なる位置に照射される。そして、光ディスクから反射されて光検出器上へ照射されるときも同様に副ビーム３３４０、３４４０とは異なる位置に照射される。このため、中央領域３１４９を透過したビームがプッシュプル信号の形成に寄与せず、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減される。従って、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号の振幅低下を相対的に避けることができる。また、副ビーム３３４０と副ビーム３４４０は、いずれも図８Ｂに示すように左右対称な形になるので、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２に挟まれる中央領域３１４９を、Ｔ方向に伸びる分割線（図示なし）によって領域分割して、様々なピッチの回折格子を形成してもかまわない。(Fifth embodiment)
The
（第６実施形態）
ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号検出方式はしばしば差動非点収差法によるフォーカスエラー信号検出方式と併用される。特許文献５（国際公開番号ＷＯ２００４／０９７８１５号公報）に、差動非点収差法および、差動非点収差法によるフォーカスエラー信号のデフォーカス特性改善について開示されている。この回折格子は、副ビームを生成するための回折格子を４個に領域分割し、隣接する領域の位相を１８０度異なるものにし、はす向かいの領域を同じ位相に設定している。この回折格子では副ビームは４個に分かれ、光ディスク記録面上において主ビームと同じ溝状に副ビームを配置した時に、副ビームのプッシュプル信号は主ビームと逆の極性になり、ＤＰＰ法を実現できる。さらに、主ビームと副ビームの双方から非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出して加算することによりフォーカスエラー信号へのプッシュプル信号成分の漏れ込み（クロストーク）を相殺している。(Sixth embodiment)
The tracking error signal detection method based on the DPP method is often used together with the focus error signal detection method based on the differential astigmatism method. Patent Document 5 (International Publication No. WO2004 / 097815) discloses a differential astigmatism method and improvement of defocus characteristics of a focus error signal by the differential astigmatism method. In this diffraction grating, the diffraction grating for generating the sub-beam is divided into four regions, the phases of adjacent regions differ by 180 degrees, and the opposite regions are set to the same phase. In this diffraction grating, the sub beam is divided into four parts. When the sub beam is arranged in the same groove shape as the main beam on the optical disk recording surface, the push-pull signal of the sub beam has the opposite polarity to the main beam, and the DPP method is used. realizable. Further, the focus error signal is detected from both the main beam and the sub beam by the astigmatism method and added to cancel out the leakage (crosstalk) of the push-pull signal component to the focus error signal.
特許文献３、４に開示されている副ビーム生成回折格子では、位相が０度の格子部分と１８０度の格子部分はそれぞれ１カ所しかない。
In the sub-beam generating diffraction gratings disclosed in
本実施形態では図９に示すように、図１の回折素子３１に代えて用いる回折素子３１５０の左側回折領域３１５１を、さらに、Ａ回折格子領域３１５１ＡとＢ回折格子領域３１５１ＢにＴ方向に伸びる境界３１５８Ｌによって領域分割し、Ａ回折格子領域の回折格子の位相は０度、Ｂ回折格子領域の位相は１８０度にする。また、回折格子３１５０の右側回折領域３１５２を、さらに、Ａ回折格子領域３１５２ＡとＢ回折格子領域３１５２ＢにＴ方向に伸びる境界３１５８Ｒによって領域分割し、Ａ回折格子領域３１５２Ａの回折格子の位相は１８０度、Ｂ回折格子領域３１５２Ｂの位相は０度にする。左側回折領域３１５１のＡ回折格子領域３１５１Ａと右側回折領域３１５２のＡ回折格子領域３１５２Ａは互いに回折格子の位相が１８０度異なっており、左側回折領域３１５１のＢ回折格子領域３１５１Ｂと右側回折領域３１５２のＢ回折格子領域３１５２Ｂも互いに回折格子の位相が１８０度異なっているので、主ビームと副ビームのプッシュプル信号の極性はやはり反転する。また、特許文献５と同様に、差動非点収差法によるフォーカスエラー信号のデフォーカス特性も改善され、フォーカスエラー信号へのプッシュプル信号成分の漏れ込み（クロストーク）を抑圧できる。本実施例では、左側回折領域３１５１と右側回折領域３１５２の間の中央領域３１５９を設けた点が、上記特許文献とは異なる。中央領域３１５９を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。中央３１５９の具体的な構成については上述のいずれの実施形態に倣っても良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the
（光検出器）
次に、本願の上記実施形態にかかる副ビーム生成回折素子と組み合わせて用いる光検出器について説明する。図１０に、差動非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出し、ＤＰＰ法によってトラッキングエラー信号を検出するために適した、光検出器１０の光検出領域分割構成の例を示す。図１０において、Ｙ、Ｔ、Ｚ軸は図１と共通である。また、光検出器１０の、光ビームが入射する面の反対側から透視して見たパターンを示している。主ビームを受光する受光領域２０はさらに４分割されており、ビームスプリッタ３０００を透過する際に与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号（ＦＥ）を検出する。各分割領域の名称をそのまま信号出力強度として表記すると、数式１によってＦＥを演算できる。(Photodetector)
Next, a photodetector used in combination with the sub-beam generating diffraction element according to the embodiment of the present application will be described. FIG. 10 shows an example of a light detection area division configuration of the
（数式１）ＦＥ＝（２０Ａ＋２０Ｃ）−（２０Ｂ＋２０Ｄ）
また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を得ることもできる。位相差法によるトラッキング信号は２０Ａ＋２０Ｃと、２０Ｂ＋２０Ｄの時間的信号強度変化の位相を比較して得ることができる。また、主ビームのプッシュプル法によるトラッキングエラー信号は、数式２によって演算できる。(Formula 1) FE = (20A + 20C) − (20B + 20D)
It is also possible to obtain a tracking error signal by a so-called phase difference method or push-pull method. The tracking signal by the phase difference method can be obtained by comparing the phase of the temporal signal intensity change of 20A + 20C and 20B + 20D. Further, the tracking error signal by the push-pull method of the main beam can be calculated by
（数式２）ＴＥＰＰ＝（２０Ａ＋２０Ｂ）−（２０Ｃ＋２０Ｄ）
受光領域２１，２２は、副ビームを受光する。受光領域２０のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法を検出したり、受光領域２１、２２からも非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出し、受光領域２０から得られるフォーカスエラー信号と演算して、トラック信号からのクロストークを除去することも可能である。(Formula 2) TEPP = (20A + 20B) − (20C + 20D)
The
差動プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥＤＰＰは数式３によって演算できる。
The tracking error signal TEDPP by the differential push-pull method can be calculated by
（数式３）ＴＥＤＰＰ＝（２０Ａ＋２０Ｂ）−（２０Ｃ＋２０Ｄ）
−Ｋ１［（２１Ａ＋２１Ｂ）−（２１Ｃ＋２１Ｄ）］
−Ｋ１［（２２Ａ＋２２Ｂ）−（２２Ｃ＋２２Ｄ）］
ここでＫ１は常数である。常数Ｋ１を適切に定めることにより、対物レンズがトラック追従によってＴ方向に移動した場合にプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号が変動することを防ぐことができる。対物レンズがＴ方向に移動した場合のトラッキングエラー信号変動の原因は、遠視野像が移動して光検出器１０上での光ビームが動くことである。主ビームと副ビームは、遠視野像の移動の影響を同等に受けるのであるから、Ｋ１は主ビームの光量と、副ビームの光量比を打ち消すように設定すればよい。具体的には溝のない光ディスクを用意して、フォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてＴＥＤＰＰの変化が十分に小さくなるようにＫ１の値を定める。Ｋ１の値は、特許文献３では、光ディスクのトラックピッチ毎に代える必要があるとされているが、そうではなく、むしろ光ビームの遠視野像の光量分布や副ビーム回折用回折素子の回折効率に応じて、決める方が好ましい。従って、Ｋ１は光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが望ましい。(Equation 3) TEDPP = (20A + 20B) − (20C + 20D)
-K1 [(21A + 21B)-(21C + 21D)]
-K1 [(22A + 22B)-(22C + 22D)]
Here, K1 is a constant. By appropriately determining the constant K1, it is possible to prevent the tracking error signal by the push-pull method from fluctuating when the objective lens moves in the T direction by track following. The cause of the tracking error signal fluctuation when the objective lens moves in the T direction is that the far-field image moves and the light beam on the
差動非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥＤは数式４によって演算できる。 The focus error signal FED by the differential astigmatism method can be calculated by Equation 4.
（数式４）ＦＥＤ＝（２０Ａ＋２０Ｃ）−（２０Ｂ＋２０Ｄ）
−Ｋ２［（２１Ａ＋２１Ｃ）−（２１Ｂ＋２１Ｄ）］
−Ｋ２［（２２Ａ＋２２Ｃ）−（２２Ｂ＋２２Ｄ）］
ここでＫ２は常数である。常数Ｋ２を適切に定めることにより、フォーカスエラー信号へのトラック信号からのクロストークを除去できる。特にＤＶＤ−ＲＡＭのプッシュプル信号が大きいため、Ｋ２はＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対して、フォーカスエラー信号へのトラック信号からのクロストークが最小になるように設定することが望ましい。ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対してフォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてフォーカスエラー信号ＦＥＤの変化が十分に小さくなるようにＫ２の値を定める。Ｋ２もＫ１と同様に、光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが可能である。(Formula 4) FED = (20A + 20C) − (20B + 20D)
-K2 [(21A + 21C)-(21B + 21D)]
-K2 [(22A + 22C)-(22B + 22D)]
Here, K2 is a constant. By appropriately determining the constant K2, crosstalk from the track signal to the focus error signal can be removed. In particular, since the push-pull signal of the DVD-RAM is large, it is desirable to set K2 for the DVD-RAM disc so that the crosstalk from the track signal to the focus error signal is minimized. Focus control is performed on the DVD-RAM disk, and the value of K2 is determined so that the change of the focus error signal FED becomes sufficiently small by forcibly moving the objective lens in the T direction. Similarly to K1, K2 can also be set to a constant inherent to the device, such as mounting a semi-fixed resistor on the optical head device or on the circuit board of the optical information device and adjusting the amplifier gain before shipping. .
なお、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭでは、プッシュプル信号が比較的小さいので、フォーカスエラー信号は数式１のＦＥを用い、ＤＶＤ−ＲＡＭに対してのみ、数式４のＦＥＤを用いるように、光ディスク種に応じて切り替える回路を光情報装置に具備して、信号を切り替えることが望ましい。 Since DVD-R, DVD-RW, and DVD-ROM have a relatively small push-pull signal, the focus error signal uses FE of Formula 1 and uses FED of Formula 4 only for DVD-RAM. In addition, it is desirable to provide a circuit for switching according to the optical disc type in the optical information apparatus to switch signals.
（光検出器の他の構成例）
ＤＶＤのみならず、ＣＤも再生あるいは記録することのできる本願の上記実施形態にかかる副ビーム生成回折素子と組み合わせて用いる光検出器について説明する。図１において、光源１２を赤色光のみならず赤外光も放射する２波長光源とする。また、対物レンズ２５は、特許文献６（特開平７−９８４３１号公報）に開示したように、内外周に領域分けし、ＤＶＤへは内外周の両方を通る光を収束させ、ＣＤへは内周を通る光のみを収束させる。そして、図１１に示す光検出器１０００を用いることによってＣＤとＤＶＤ両方の再生や記録を実現できる。図１１において、光検出領域２０、２１、２２は図１０に示す光検出器１０と同じ働きである。光検出器１０００は、さらに、赤外光を受光する光検出領域２３、２４、２５が設けられている。光検出領域２３は４分割し、光検出領域２４、２５は２分割する。受光領域２０が赤色光を受光する場合と同様に、光検出領域２３によって赤外光を受光して非点収差法によるフォーカスエラー信号や、プッシュプル法あるいは位相差法によるトラッキングエラー信号を検出できる。ＣＤ−Ｒや、ＣＤ−ＲＷへ記録を行う際には、光検出領域２４、２５の出力も利用して、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を検出することができる。ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号ＴＥＤＰＰＣＤは、数式５の演算によって検出できる。(Another configuration example of the photodetector)
A photodetector used in combination with the sub-beam generating diffraction element according to the above-described embodiment of the present application that can reproduce or record not only a DVD but also a CD will be described. In FIG. 1, the
（数式５）ＴＥＤＰＰＣＤ＝（２３Ａ＋２３Ｂ）−（２３Ｃ＋２３Ｄ）
−Ｋ３（２４Ａ−２４Ｂ）
−Ｋ３（２５Ａ−２５Ｂ）
ここでＫ３は常数である。常数Ｋ３を適切に定めることにより、対物レンズがトラック追従によってＴ方向に移動した場合にプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号が変動することを防ぐことができる。対物レンズがＴ方向に移動した場合の、トラッキングエラー信号変動の原因は、遠視野像が移動し、光検出器１０００上での光ビームが動くことである。主ビームと副ビームは、遠視野像の移動の影響を同等に受けるのであるから、Ｋ３は主ビームの光量と、副ビームの光量比を打ち消すように設定すればよい。具体的には溝のない光ディスクを用意して、フォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてＴＥＤＰＰＣＤの変化が十分に小さくなるようにＫ３の値を定める。Ｋ３の値は、光ビームの遠視野像の光量分布や副ビーム回折用回折素子の回折効率、に応じて、決める方が好ましい。従って、Ｋ３は光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが望ましい。ここで、本願では副ビーム生成回折素子として先に実施の形態で説明した回折素子を用いるので、トラックピッチがＤＶＤとは大きく異なるＣＤでも、良好なＤＰＰ信号を得ることができる。ただし、赤外光の有効径は赤色光の３／４程度なので、副ビーム生成回折素子の、回折格子領域１と回折格子領域２の間の領域の幅を、赤色光の有効径（対物レンズの写影）の３０％以下にすることが望ましい。先に、ＤＶＤ専用の光ヘッドでは１０％〜４０％にすることが望ましいと開示したので、ＣＤも再生する場合は双方を両立させるため、副ビーム生成回折素子の回折格子領域１と回折格子領域２の間の領域の幅を、赤色光の有効径（対物レンズの写影）の１０％〜３０％にすることが望ましいことになる。(Formula 5) TEDPPCD = (23A + 23B) − (23C + 23D)
-K3 (24A-24B)
-K3 (25A-25B)
Here, K3 is a constant. By appropriately determining the constant K3, it is possible to prevent the tracking error signal by the push-pull method from fluctuating when the objective lens moves in the T direction by track following. When the objective lens moves in the T direction, the cause of the tracking error signal fluctuation is that the far-field image moves and the light beam on the
（光ヘッド装置）
ＤＶＤのみならず、ＣＤやＢＤも再生あるいは記録することのできる光ヘッド装置について説明する。図１２において、方向Ｔは対物レンズ９の光軸に対して垂直であり、かつ、本図には図示していない光ディスクのトラック溝延伸方向に対して略垂直な方向、方向Ｚは対物レンズ３４、４１の光軸方向すなわちフォーカシング方向（紙面に垂直方向）である。また、Ｔ軸は、光ディスクの内周、外周を記録再生する際に光ヘッド装置を動かす方向である。Ｙ軸はＺ軸とＴ軸に垂直な方向であり、また、対物レンズ９の位置において、光ディスクのトラック溝延伸方向に対して略平行な方向でもある。なお、Ｔ軸とＹ軸を入れ替えたミラー反転、９０°、１８０°、２７０°回転した構成でもよい。(Optical head device)
An optical head device capable of reproducing or recording not only DVD but also CD and BD will be described. 12, the direction T is perpendicular to the optical axis of the objective lens 9 and is substantially perpendicular to the track groove extending direction of the optical disk not shown in the figure, and the direction Z is the
第１の短波長光源（例えば青色光源）１から放射された直線偏光の光ビーム２を平行平板３の表面の偏光分離膜で反射し、ホログラム素子４を透過させる。このときホログラム素子４の光軸から離れて対物レンズ９への入射光を遮らないところには反射型ホログラム（図示せず）を形成し、反射した回折光を光検出器１０で受光して光ビーム２の光強度をモニタすることにより部品点数を増やすことなく光強度を安定化するためのモニタ信号を得ることも可能である。
The linearly
ホログラム素子４を透過した光ビーム１は、リレーレンズ５によってより大きく発散する光束へ変換される。リレーレンズ５は凹レンズ作用を持ち、対物レンズ９の開口部分から光源１を見込む角度、すなわち光源側開口数（ＮＡ）を光源近傍の小さいＮＡから、コリメートレンズ７側の大きいＮＡへと変換する。次にコリメートレンズ７によって光ビーム２の平行度を平行に近く変換し、立ち上げミラー８によって光軸を光ディスクに対して直角なＺ方向に折り曲げる。対物レンズ９は光ビーム２をＢＤ等の高密度の光ディスクの記録面上に０．６ｍｍより薄い例えば約０．１ｍｍ程の透明基材を通して収束させる。ここで、コリメートレンズ７は平行度を緩くする、すなわち、発散度を緩和するものであるが、２枚のレンズを組み合わせてもよい。球面収差を補正するためにコリメートレンズ７をその光軸方向に動かす際には、コリメートレンズ７を２枚のレンズで構成するのであれば、２枚の内の１枚だけを移動すればよい。また、１／４波長板１８は直線偏光を円偏光に変える。光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、１／４波長板１８によって光源１から出射したときとは直角方向の直線偏光になり、ホログラム素子４によって回折される一部の光ビームと共に、偏光分離膜を表面に形成した平行平板３などの分岐手段を透過して、光源１とは別の方向に分岐され、光検出器１０１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御すなわちフォーカスサーボのためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。
The light beam 1 transmitted through the hologram element 4 is converted into a light beam that diverges more greatly by the relay lens 5. The relay lens 5 has a concave lens action, and converts the angle at which the light source 1 is viewed from the opening of the objective lens 9, that is, the numerical aperture (NA) on the light source side, from a small NA near the light source to a large NA on the
また、第２の光源（例えば赤外光源）１２から放射された光ビーム１５は光ディスク上にサブスポットを形成するために一部の光を回折する回折素子１３を透過（一部回折）して断面形状がくさび型のウェッジ６を透過してコリメートレンズ７によって平行度を変換（例えば略平行光へ）し、立ち上げミラー９によって光軸をＢＤより記録密度の低い例えばコンパクトディスク（ＣＤ）等の光ディスクに対して直角の方向に折り曲げる。対物レンズ９は光ビーム１４を光ディスクの記録面上に約１．２ｍｍの透明基材を通して収束させる。光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、ウェッジ６のコリメートレンズ７側表面に設けた偏光選択膜などの分岐手段によって光源１２とは別の方向に分岐され、光ビーム１の場合と同様に光検出器１０１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。光検出器１０にアンプ回路も内蔵すれば、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比の高い良好な情報信号を得ることができると共に、光ヘッド装置の小型、薄型化を実現でき、安定性を得ることができる。
Further, the
また、さらに、上記２種の光ディスクの中間の記録密度を有する第３の光ディスク（例えばＤＶＤ）の再生または記録を行うためには、第３の赤色光源を光源１２の近傍に配置し赤外光源と光路を合わせるためのビームスプリッタを備えてもよいが、光源１２を赤色と赤外の２波長の光ビームを出射する２波長光源にすると、上記ビームスプリッタを不要とし、部品点数を少なくすることができる。
Further, in order to reproduce or record a third optical disc (for example, DVD) having an intermediate recording density between the two types of optical discs, a third red light source is disposed in the vicinity of the
光源１２から放射された赤色光の光ビーム１５は赤色光と同様に対物レンズ９へ到達し、対物レンズ９によってＤＶＤ等の光ディスクの記録面上へ約０．６ｍｍの透明基材を通して収束される。そして、やはり赤色光と同様に光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、光検出器１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。
The
なお、一般に光路を分岐するためには３角形の透明部材を２個貼り合わせたキューブ型のビームスプリッタを用いることも可能であるが、本願のように平行平板やウェッジを用いる方が部材数を少なくすることができ、材料コストが安くなる。ただし、光源から対物レンズまでの非平行な光路中に単一部材のビームスプリッタを配置して光を透過させる場合、非点収差の発生を防止するために、図１２に示すようにウェッジ６を用い、かつ、光軸の入射角度を４５度より小さくすることが望ましい。ただし、これらの配慮をしても製造誤差などによる収差の発生はあり得る。そこで本願の図１に示した実施例では、最も高密度の光ディスクに収束させる光ビーム２は、光源１からコリメートレンズ７までの非平行な光路中の２個のビームスプリッタをいずれも透過せず、反射させる構成とした。これによって、ＢＤなど、最も高密度の光ディスクに対しても良好な信号再生や信号記録を実現できるという効果を得る。
In general, in order to branch the optical path, it is possible to use a cube-type beam splitter in which two triangular transparent members are bonded together. However, as in the present application, a parallel plate or a wedge is used. It can be reduced and the material cost is reduced. However, when a single member beam splitter is arranged in the non-parallel optical path from the light source to the objective lens to transmit light, the
対物レンズ９は、対物レンズを微動するアクチュエータ（図示せず）の所定の位置に固定されている。対物レンズ駆動装置（対物レンズアクチュエータ）は、対物レンズ９を、光ディスクの記録面と直交するフォーカシング方向Ｚおよび光ディスクのトラッキング方向Ｙの両方向に、微動可能である。 The objective lens 9 is fixed at a predetermined position of an actuator (not shown) that finely moves the objective lens. The objective lens driving device (objective lens actuator) can finely move the objective lens 9 in both the focusing direction Z orthogonal to the recording surface of the optical disc and the tracking direction Y of the optical disc.
対物レンズ９としてＢＤ等の再生、あるいは記録をするためにＮＡ０．８５またはより大きな開口数のものを用いる場合には、開口数が大きいので、光ディスクに対して記録あるいは再生を行う場合、光ディスクに光が入射する面から情報記録面までを満たす透明基材の厚みに対して球面収差が顕著に発生する。本実施例ではコリメートレンズ７をコリメートレンズ７の光軸方向へ移動することにより、コリメートレンズ７から対物レンズ９へと向かう光の発散収束度を変化させる。対物レンズに入射する光の発散収束度が変化すると球面収差が変化するのでこれを利用して基材厚差に起因する球面収差を補正する。図１２に示す光ヘッド装置は、コリメートレンズ７をコリメートレンズ７の光軸方向へ移動するために、駆動装置１１が設けられている。駆動装置１１としては、具体的にはステッピングモータやブラシレスモータなどを用いることができる。また、光ヘッド装置には、コリメートレンズ７を保持するホルダ１７と、ホルダ１７の移動をガイドするガイド軸１６、および、駆動モータ１１の駆動力をホルダ１７へ伝える歯車（図示せず）も設けられている。コリメートレンズ７を保持するホルダ１７は、コリメートレンズ７と一体成型することもでき、一体成形すれば、光ヘッド装置の部品点数の削減を図ることもできる。
When an objective lens 9 having a NA of 0.85 or a larger numerical aperture is used for reproducing or recording BD or the like, the numerical aperture is large. Spherical aberration occurs remarkably with respect to the thickness of the transparent substrate that fills from the light incident surface to the information recording surface. In this embodiment, the
また、コリメートレンズ７の光軸を本願のようにＹ軸に非平行にすることにより光ヘッド装置全体を光ディスクの内外周方向へ移動する際の加減速による慣性力に対して、コリメートレンズ７が意図しない動きをしてしまうことを防ぐことができる。
Further, by making the optical axis of the
対物レンズ２５は光軸付近の最内周部分の赤外光１５をＣＤ等の低密度光ディスク２８の約１．２ｍｍの透明基材を通して収束させる。また、対物レンズ２５は最内周部分より一回り広い範囲の中周部分までの赤色光１４をＤＶＤ等の光ディスク２７の約０．６ｍｍの透明基材を通して収束させる。さらに、対物レンズ２５は有効径内の青色光２をＢＤ等の高密度光ディスク２６の約０．１ｍｍあるいはそれより薄い透明基材を通して収束させる。
The
このように異なる厚みの透明基材を通しながら、それぞれ光を収束させるためには、例えば特許文献６（特開平７−９８４３１）にも開示したように、回折素子を用いることが有効である。回折素子はまた、最内周部、中周部、最外周部、の設計を不連続なものとすることによって、最内周部は、どの厚みの基材を透しても収束させ、最外周部は０．１ｍｍあるいはそれよりも薄い基材を透過したときのみ収束させることが可能である。さらに一例としては先に説明したように波長の異なる光源を用いればより容易に設計可能である。ＣＤは赤外光、ＤＶＤは赤色光、ＢＤは青色光を用い、回折素子の１次回折光の回折角度が波長によって異なることを利用すれば、上記のような基材厚みによる球面収差の補正や、ディスク種類に応じた開口制限の切り替えを実現できる。 In order to converge light while passing through transparent substrates having different thicknesses as described above, it is effective to use a diffraction element as disclosed in, for example, Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-98431). The diffractive element also has a discontinuous design of the innermost circumference, middle circumference, and outermost circumference, so that the innermost circumference converges regardless of the thickness of the base material. The outer peripheral portion can be converged only when it passes through a base material of 0.1 mm or thinner. Furthermore, as an example, the design can be made more easily by using light sources having different wavelengths as described above. By using infrared light for CD, red light for DVD, and blue light for BD, and utilizing the fact that the diffraction angle of the first-order diffracted light of the diffraction element varies depending on the wavelength, the correction of spherical aberration due to the thickness of the base material as described above In addition, it is possible to realize switching of the opening restriction according to the disc type.
図１３に、非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出するために適した、光検出器１０１０の光検出領域の分割例を示す。図１３において、光検出器１０１０の光ビームが入射する面の反対側から透視して見たパターンを示している。受光領域２０，２１，２２，２３，２４，２５は赤色光と赤外光に対して、図１１の光検出器１０００と同じ働きをする部分に同じ番号を付与した。受光領域２０は青色光及び赤色光を受光する。受光領域２０は４分割されており、平行平板３によって与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号を検出する。また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキング信号を得ることもできる。受光領域２１、２２は、赤色光が回折素子１３を透過した際に回折された副ビームを受光する。受光領域２０のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法を検出したり、受光領域２１、２２からも非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出し、受光領域２０から得られるフォーカスエラー信号と演算して、トラック信号からのクロストークを除去する差動非点収差法を行うことも可能である。さらに光源１と平行平板３の間にも回折素子を設置することによって、青色光でも上記の赤色光の場合と同じように副ビーム信号を受光領域２１、２２から信号を検出することも可能である。
FIG. 13 shows an example of division of the light detection region of the
受光領域２３、２４、２５は赤外光を受光する。受光領域２０と２３の中心点間距離は、光源１２における赤色光と赤外光の発光点間距離に、リレーレンズ５によって実現される倍率を掛けた距離に設定する。また、受光領域２０と２１の中心間距離をＬ１、受光領域２３、２４の中心間距離をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２の比は、赤色光の波長：赤外光の波長の比と等しくなるように設定する。受光領域２３は４分割されており、平行平板３によって与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号を検出する。また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキング信号を得ることもできる。受光領域２４、２５は、赤外色光が回折素子１３を透過した際に回折された副ビームを受光する。受光領域２３のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法によるトラッキング信号を検出できる。本願では回折素子１３として、回折素子３１、３１００など先の実施形態において開示した回折素子を用いる。これによって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。
The
上述のように単一の光検出器、あるいは単一の半導体チップ上に複数の受光領域を設けて異なる波長を光電変換する構成とすることによって半導体部品の部品点数削減を実現できる。 As described above, the number of semiconductor components can be reduced by providing a plurality of light receiving regions on a single photodetector or a single semiconductor chip to photoelectrically convert different wavelengths.
（光情報装置）
さらに、本発明の光ヘッド装置を用いた光情報装置の構成例を図１４に示す。図１４において光ディスク２６、２７、２８は、ターンテーブル１８２に乗せられ、モータ１６４によって回転される。光ヘッド装置１５５は、図１２に示した光ヘッド装置を用いる。光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクの所望の情報の存在するトラックのところまで、光ヘッド装置の駆動装置１５１によって粗動される。(Optical information device)
Further, FIG. 14 shows a configuration example of an optical information device using the optical head device of the present invention. In FIG. 14,
前記光ヘッド装置１５５は、また、前記光ディスク２６との位置関係に対応して、フォーカスエラー（焦点誤差）信号やトラッキングエラー信号を電気回路１５３へ送る。前記電気回路１５３はこの信号に対応して、前記光ヘッド装置１５５へ、対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号によって、前記光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクに対してフォーカスサーボ（制御）と、トラッキング制御を行い、前記光ヘッド装置１５５によって、情報の読みだし、または書き込み（記録）や消去を行う。
The
本実施形態の光情報装置１５７は、図１２に示す光ヘッド装置を搭載しているので、単一の光ヘッド装置によって、記録密度の異なる複数の光ディスクに安定に記録あるいは再生することができるという効果を有する。 Since the optical information device 157 of this embodiment is equipped with the optical head device shown in FIG. 12, it can be stably recorded or reproduced on a plurality of optical disks having different recording densities by a single optical head device. Has an effect.
（コンピュータ）
図１４に示した光情報装置１６７を搭載したコンピュータについて説明する。上述の図１４の光情報装置を搭載した、あるいは、上述の記録・再生方法を採用したコンピュータや、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダは、異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できるという効果を有するものとなる。(Computer)
A computer equipped with the
図１５において、図１４に示す光情報装置１６７と、情報の入力を行うためのキーボードあるいはマウス、タッチパネルなどの入力装置３６５と、前記入力装置から入力された情報や、前記光情報装置１６７から読み出した情報などに基づいて演算を行う中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置３６４と、前記演算装置によって演算された結果などの情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えたコンピュータ３００を構成する。
15, the
（光ディスクプレーヤ）
図１４に示した光情報装置を搭載した光ディスクプレーヤの模式的構成を図１６に示す。図１６において、図１４に示した光情報装置１６７と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（例えばデコーダー３６６）を有する光ディスクプレーヤ３２１を構成する。また、本構成はＧＰＳ等の位置センサーや中央演算装置（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーションシステムとしても利用できる。また、液晶モニタなどの表示装置３２０を加えた形態も可能である。(Optical disc player)
FIG. 16 shows a schematic configuration of an optical disc player equipped with the optical information device shown in FIG. 16, the
（光ディスクレコーダ）
図１４に示した光情報装置を具備した、光ディスクレコーダの模式的構成を図１７に示す。図１７に示す光ディスクレコーダは、図１４に示した光情報装置１６７と、画像情報を、前記光情報装置によって光ディスクへ記録する情報に変換する画像から情報への変換装置（例えばエンコーダー３６８）を有する。望ましくは、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（デコーダー３６６）も有することにより、既に記録した部分を再生することも可能となる。情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えてもよい。(Optical disk recorder)
FIG. 17 shows a schematic configuration of an optical disc recorder provided with the optical information device shown in FIG. The optical disk recorder shown in FIG. 17 includes the
（車両）
図１４に示した光情報装置１６７を搭載した車両について説明する。図１４に示した光情報装置を搭載した車両の模式的構成を図１８に示す。図１８において光情報装置１６７は図１４の光情報装置１６７である。車体１３１は、光情報装置１６７を搭載する。この車体１３１は、また、動力発生部１３４、動力発生部１３４へ供給する燃料を貯蔵する燃料貯蔵部１３５、あるいは／さらに、電源１３６を備える。このように車体に本願の光情報装置１６７を搭載することにより、移動体の中に居ながらにして、様々な種類の光ディスクから安定に情報を得ることができる、あるいは、情報を記録できるという効果を実現できる。また、車体１３１は、電車や車の場合は走行のために車輪１３３をさらに備える。また、車であれば、方向を変えるためのハンドル１３０を備える。(vehicle)
A vehicle equipped with the
さらに、車体１３１にチェンジャー１３８や光ディスク収納部１３９を搭載することにより手軽に多数の光ディスクを利用可能にできる。光ディスクから得られる情報を加工して画像にしたりする演算装置１６４や情報を一時的に蓄える半導体メモリ１３７、表示装置１４２を備えることにより光ディスクから映像情報を再生可能である。また、アンプ１４０とスピーカ１４１を備えることにより光ディスクから音声や音楽を再生可能である。そして、ＧＰＳ１３２などの位置センサーを備えることにより光ディスクから再生した地図情報と併せて、現在位置や進行方向を表示装置１４２に表示される画像や、スピーカ１４１から発せられる音声として知ることができる。さらに無線通信部１４３を備えることにより外部からの情報を受信して、光ディスクの情報と相補的に利用可能である。
Furthermore, by mounting the
なお、上述の図１５、図１６、図１７には、出力装置３６１や液晶モニタ３２０を示したが、出力端子を備えて、出力装置３６１や液晶モニタ３２０は持たず、別売りとする商品形態があり得ることはいうまでもない。また、図１６と図１７には入力装置は図示していないが、キーボードやタッチパネル、マウス、リモートコントロール装置など入力装置も具備した商品形態も可能である。逆に、入力装置は別売りとして、入力端子のみを持った形態も可能である。
15, 16, and 17 described above, the
本発明にかかる光ヘッド装置は基材厚や対応波長、記録密度などの異なる複数種類の光ディスクに対して記録再生が可能であり、さらに、この光ヘッド装置を用いた互換型光情報装置は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなど多くの規格の光ディスクを扱うことができる。従って、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネント、車両など、情報を蓄えるあらゆるシステムに応用展開可能である。 The optical head device according to the present invention is capable of recording / reproducing with respect to a plurality of types of optical discs having different substrate thicknesses, corresponding wavelengths, recording densities, etc., and a compatible optical information device using this optical head device, Many standard optical disks such as CDs, DVDs, and BDs can be handled. Therefore, the present invention can be applied to various systems that store information, such as computers, optical disk players, optical disk recorders, car navigation systems, editing systems, data servers, AV components, and vehicles.
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。 Although the present invention has been fully described in connection with preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, various variations and modifications will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications are to be understood as being included therein, so long as they do not depart from the scope of the present invention according to the appended claims.
光ディスクに代表される情報記録媒体から情報を再生し、または情報記録媒体に情報を記録する光情報装置および光情報装置において情報を再生または記録する光ヘッド装置、およびこれらを用いた情報機器やシステムに関する。またその中で用いられる回折素子に関する。 An optical information device that reproduces information from an information recording medium represented by an optical disc, or records information on an information recording medium, an optical head device that reproduces or records information in the optical information device, and an information device and system using them About. Moreover, it is related with the diffraction element used in it.
デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、デジタル情報をコンパクトディスク（ＣＤ）の約６倍の記録密度で記録することができることから、大容量のデータを記録可能な光ディスクとして知られている。近年、光ディスクに記録されるべき情報量の増大に伴い、さらに容量の大きい光ディスクが求められている。光ディスクを大容量にするためには、光ディスクに情報を記録する際および光ディスクに記録された情報を再生する際に、光ディスクに照射される光が形成する光スポットを小さくすることにより、情報の記録密度を高くする必要がある。具体的には、光源のレーザ光を短波長にし、かつ、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることによって、光スポットを小さくすることができる。ＤＶＤでは、光源の波長として波長６６０ｎｍ（赤色）とし、開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズを使用している。さらにＢＤでは、光源の波長を波長４０５ｎｍの青色レーザとし、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用することによって、現在のＤＶＤの記録密度の５倍の記録密度を達成している。 A digital versatile disc (DVD) is known as an optical disc capable of recording a large amount of data because it can record digital information at a recording density about six times that of a compact disc (CD). In recent years, with an increase in the amount of information to be recorded on an optical disc, an optical disc having a larger capacity has been demanded. In order to increase the capacity of an optical disk, when recording information on the optical disk and reproducing information recorded on the optical disk, the information recording is performed by reducing the light spot formed by the light applied to the optical disk. It is necessary to increase the density. Specifically, the light spot can be reduced by making the laser light of the light source short wavelength and increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens. In DVD, an objective lens having a wavelength of 660 nm (red) as a light source wavelength and a numerical aperture (NA) of 0.6 is used. Furthermore, BD achieves a recording density five times that of the current DVD by using a blue laser with a light source wavelength of 405 nm and using an objective lens with NA of 0.85.
ところで、青色レーザによる短波長のレーザを用いて高密度の記録再生を実現する光情報装置において、既存の光ディスクとの互換機能を備えることはさらに装置としての有用性を高め、コストパフォーマンスを向上させることが可能となる。 By the way, in an optical information apparatus that realizes high-density recording / reproduction using a short-wavelength laser using a blue laser, having a compatibility function with an existing optical disk further increases the usefulness of the apparatus and improves cost performance. It becomes possible.
赤色光源を用いるＤＶＤには、トラックピッチが０．７４μｍのＤＶＤ−Ｒと、１．３μｍでランド（Ｌ）とグルーブ（Ｇ）双方に記録を行うＤＶＤ−ＲＡＭが共存している。このためＤＶＤ専用の機器であっても異なるトラックピッチの光ディスクに対して安定にトラック制御を行うことは重要であり、さらにその上に、ＣＤやＢＤとの互換も望まれる。 A DVD that uses a red light source coexists with a DVD-R with a track pitch of 0.74 μm and a DVD-RAM that records on both land (L) and groove (G) at 1.3 μm. For this reason, it is important to perform stable track control for optical disks having different track pitches even for DVD-only devices, and further, compatibility with CDs and BDs is also desired.
トラック制御を行うためには、トラックずれ量を検出し、トラッキングエラー信号を検出する必要がある。よく用いられるトラッキングエラー信号検出方式の一つに、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法がある。差動プッシュプル法は特許文献１（特開平７−２７２３０３号公報）にも開示されているが、図を用いて簡単に説明する。 In order to perform track control, it is necessary to detect the amount of track deviation and to detect a tracking error signal. One commonly used tracking error signal detection method is a differential push-pull (DPP) method. The differential push-pull method is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-272303), but will be briefly described with reference to the drawings.
図１９は従来技術による光ヘッド装置の構成を示す。光源２０１から放射された光ビーム２１０は回折格子２０４を透過する。この際、回折格子２０４は共役な回折光を発生する。透過した主ビーム及び回折した副ビームは、コリメートレンズ２０３によって平行光に変換される。対物レンズ２０５は平行光とされた主ビームと１対の副ビームを光ディスク２２７の記録面上に収束させる。光ディスクから反射した光は同じ光路を逆にたどり、光検出器２６６へ入射する。光検出器２６６から得られるトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズをトラッキング方向に移動しトラック制御を行う。
FIG. 19 shows a configuration of an optical head device according to the prior art. The
図１９において用いられている回折格子の構成を模式的に図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。図２０Ａは正面図、図２０Ｂは断面図である。回折格子２０４はガラスなどの透明基材表面に図２０Ｂに示すように凹凸を周期的に形成したものである。図２０Ａの正面図では簡単のため凸部の中心線のみを示している。本願では特に断りのない限り、他の図でも同じように正面図で凹凸形状を表示する場合は、簡単のため凸部の中心線のみを示す。回折格子２０４を光ビームが透過する際に共役な±１次回折光が生じ、対物レンズ２０５によって、図２１のように主ビーム２１１と１対の副ビーム２１２，２１３として、光ディスク２２７の記録面上に収束させられる。ＤＶＤ−ＲＡＭ等の記録可能な光ディスクは、その記録面上に凹凸の溝がある。この凹凸はランド（Ｌ）とグルーブ（Ｇ）とよばれている。主ビーム２１１がグルーブ上に収束するとき、副ビーム２１２，２１３が隣接するランド上に収束するように、回折格子２０４を図２０Ａの矢印のように回転調整しておく。そして、ディスクから反射して戻った主ビーム、副ビームからそれぞれ、ディスク溝による回折から生じるプッシュプル信号を検出すると、主ビームと副ビームではプッシュプル信号の正負が逆転する。そこで、副ビームのプッシュプル信号と主ビームのプッシュプル信号の差動演算によって、プッシュプル信号方式のトラッキングエラー信号を検出する。この方式では、主ビームと副ビームのトラッキング（Ｔ）方向の距離が、ランドとグルーブの中心間距離、つまりトラックピッチの半分と等しくなければならない、このため、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−Ｒのようにトラックピッチの異なる光ディスクに適用すると、トラッキングエラー信号振幅の低下などの課題があった。
The configuration of the diffraction grating used in FIG. 19 is schematically shown in FIGS. 20A and 20B. 20A is a front view, and FIG. 20B is a cross-sectional view. The
上記課題を解決するために開発された回折格子を図２２Ａに示す（特許文献２：特開平９−８１９４２号公報）。回折格子２２４は図２２Ａに示すように溝方向Ｙと平行な分割線によって２分割されている。図示左側の第１回折格子領域２２４１の格子の位相を基準（０度）としたとき、図示右側の第２回折格子領域２２４２の格子の位相を１８０度にする。格子の位相はＴ方向へのずれを正とする。このとき副ビームは図２２Ｂに示すように左右対称に２個に分かれる。また、副ビーム２２２及び２２３は、主ビーム２２１と同じグルーブ上に配置される。このとき副ビーム２２２及び２２３から得られるプッシュプル信号は、主ビーム２２１と正負が逆転する。そこで、副ビームのプッシュプル信号と主ビームのプッシュプル信号の差動演算によって、プッシュプル信号方式のトラッキングエラー信号を検出する。この方式では、主ビームと副ビームのトラッキング（Ｔ）方向の距離が０となるように配置されているので、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−Ｒのようにトラックピッチの異なる光ディスクに適用しても、ディスクの違いではトラッキングエラー信号振幅の低下が起こらないという利点がある。しかしながら、対物レンズがトラック追従によって、トラッキング（Ｔ）方向に移動すると、移動先でのトラッキングエラー信号振幅が低下するという課題がある。
FIG. 22A shows a diffraction grating developed to solve the above problem (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 9-81942). The
さらに、上記対物レンズ移動によるトラッキングエラー信号振幅低下を避けるために考案された方式が、特許文献３（特開２０００−１４５９１５号公報）や特許文献４（特開２００６−４４９９号公報）に開示されている。図２３Ａに示すように、位相が０度の第１回折格子領域２３４１と位相が１８０度の第２回折格子領域２３４２の間に、位相が９０度の第３回折格子領域２３４３を設ける。中央部に異なる領域を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ下がり、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。
しかしながら、図２３Ａに示した回折格子は、図の左側から順に０度、９０度、１８０度と、階段状に位相が変化している。このため図２４に２点鎖線で示した斜めの回折格子が主成分となり、副ビームは図２３Ｂに示したように、光強度が左右不均一なものになる。ＤＰＰ信号を最大にするためには図２４Ｂに示すように、副ビームの強度の強い部分と、トラック溝の位置関係を最適に調整することが必要になる。すなわち、図２０Ａ及び図２０Ｂに示した回折格子を用いる方式と同様に、光ディスクのトラックピッチに依存して、回折格子の最適な調整位置（回転角度）が異なり、双方共に安定したトラッキングエラー信号を得ることが困難になる、という課題がある。 However, the diffraction grating shown in FIG. 23A has a phase change of 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees in order from the left side of the figure. For this reason, the oblique diffraction grating indicated by the two-dot chain line in FIG. 24 is the main component, and the sub beam has a nonuniform left and right light intensity as shown in FIG. 23B. In order to maximize the DPP signal, as shown in FIG. 24B, it is necessary to optimally adjust the positional relationship between the portion where the intensity of the sub beam is strong and the track groove. That is, like the method using the diffraction grating shown in FIGS. 20A and 20B, the optimum adjustment position (rotation angle) of the diffraction grating differs depending on the track pitch of the optical disk, and both of them generate stable tracking error signals. There is a problem that it is difficult to obtain.
このように、現時点は、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できる方式が提案されていない。 As described above, at present, the tracking error signal obtained by using a single diffractive element for the optimum tracking error signal by the DPP method for optical discs having different track pitches, and the tracking error in a state where the objective lens moves due to the track following has occurred. There has been no proposal of a method that can simultaneously suppress the signal amplitude reduction amount.
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることができ、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することができる光ヘッド装置及び回折素子と光情報装置とコンピュータとディスクプレーヤとカーナビゲーションシステムと光ディスクレコーダと車両を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to obtain a tracking error signal by an optimal DPP method for optical disks having different track pitches by using a single diffraction element. Provided are an optical head device, a diffraction element, an optical information device, a computer, a disk player, a car navigation system, an optical disk recorder, and a vehicle capable of suppressing a tracking error signal amplitude reduction amount in a state in which the objective lens moves due to It is in.
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。本発明の第１態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームを備える少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、さらに仮想的な分割線によって複数の分割領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、光ヘッド装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. According to the first aspect of the present invention, a light source, a diffractive element for branching into at least three luminous fluxes comprising a main beam that passes through without diffracting the light emitted from the light source and two sub beams that diffract, and An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected by the objective lens after being converged on the recording surface of the optical disc and photoelectrically converting it into an electrical signal. ,
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
The central region is further divided into a plurality of divided regions by virtual dividing lines,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. An optical head device is provided.
本発明の第２態様によれば、前記中央領域を分割する分割線は、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直交する方向に延在する、第１態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the first aspect, wherein the dividing line dividing the central region extends in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disc.
本発明の第３態様によれば、前記中央領域は３つ以上の分割領域に分割される第１態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the first aspect, wherein the central region is divided into three or more divided regions.
本発明の第４態様によれば、前記中央領域を３つ以上に分割したうちの２つの分割領域には、互いに位相が異なる回折格子がそれぞれ形成され、
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される第３態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the fourth aspect of the present invention, diffraction gratings having different phases from each other are formed in two divided regions of the central region divided into three or more,
In the remaining one divided region, there is provided an optical head device according to a third aspect in which a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided regions is formed.
本発明の第５態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである第１態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the fifth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A first mode in which the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the phase of the fourth diffraction grating formed in the other divided region have opposite polarities and the same absolute value An optical head device is provided.
本発明の第６態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である第５態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the sixth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
An optical head device according to a fifth aspect is provided, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
本発明の第７態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である第１態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the seventh aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
An optical head device according to a first aspect is provided in which the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region is approximately 0 degrees when averaged.
本発明の第８態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域は４つ以上に分割され、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する第３態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the eighth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
The central region is divided into four or more to form a diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees. An optical head device according to a third aspect is provided.
本発明の第９態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている光ヘッド装置を提供する。
According to the ninth aspect of the present invention, a light source, a diffraction element for branching light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens for converging the three light beams on an optical disk recording surface, and the objective Comprising a photodetector that receives light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by a lens and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
There is provided an optical head device in which diffraction gratings in different directions are formed in the central region of the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第１０態様によれば、前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子は、
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である第９態様の光ヘッド装置を提供する。
According to the tenth aspect of the present invention, the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
There is provided an optical head device according to a ninth aspect, wherein both are diffraction gratings in directions different from the first diffraction grating and the second diffraction grating, and the angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disk are opposite to each other. To do.
本発明の第１１態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備し、
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている光ヘッド装置を提供する。
According to an eleventh aspect of the present invention, a light source, a diffraction element that branches light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens that converges the three light beams on an optical disk recording surface, and the objective Comprising a photodetector that receives light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by a lens and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
There is provided an optical head device in which a diffraction grating having a different grating pitch is formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第１２態様によれば、前記中央領域に形成されている回折格子は、前記第１回折格子および前記第２回折格子よりも、格子ピッチが小さい回折格子である第１０態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect, the diffraction grating formed in the central region is a diffraction grating having a smaller grating pitch than the first diffraction grating and the second diffraction grating. Providing equipment.
本発明の第１３態様によれば、前記中央領域の幅は、前記対物レンズ有効径の前記回折素子への投影直径の１０％〜４０％である、第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, any one of the first, ninth, and eleventh aspects is such that the width of the central region is 10% to 40% of the projected diameter of the effective diameter of the objective lens onto the diffractive element. One optical head device is provided.
本発明の第１４態様によれば、前記光源は赤色光と赤外光を出射する２波長光源である、第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to any one of the first, ninth, and eleventh aspects, wherein the light source is a two-wavelength light source that emits red light and infrared light.
本発明の第１５態様によれば、前記中央領域の幅は、前記対物レンズ開口有効径の前記回折素子への投影直径の３０％以下である第１４態様の光ヘッド装置を提供する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to the fourteenth aspect, wherein the width of the central region is 30% or less of the projected diameter of the objective lens aperture effective diameter onto the diffraction element.
本発明の第１６態様によれば、青色光源もさらに具備する第１、９、１１態様のいずれか１つの光ヘッド装置を提供する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the optical head device according to any one of the first, ninth, and eleventh aspects, which further includes a blue light source.
本発明の第１７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、回折素子を提供する。
According to the seventeenth aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging the light emitted from the light source on the optical disc recording surface, and light reflected by the objective lens converged on the recording surface of the optical disc are received. And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electric signal, and at least three main beams consisting of a main beam that transmits without diffracting light emitted from the light source and two sub beams that diffract it. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. A diffractive element is provided.
本発明の第１８態様によれば、前記中央領域を分割する分割線は、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直交する方向に延在する、第１７態様の回折素子を提供する。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided the diffraction element according to the seventeenth aspect, wherein the dividing line dividing the central region extends in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disc.
本発明の第１９態様によれば、前記中央領域は３つ以上の分割領域に分割される第１７態様の回折格子を提供する。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided the diffraction grating according to the seventeenth aspect, wherein the central region is divided into three or more divided regions.
本発明の第２０態様によれば、前記中央領域を３つ以上に分割したうちの２つの分割領域には、互いに位相が異なる回折格子がそれぞれ形成され、
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される第１９態様の回折素子を提供する。
According to the twentieth aspect of the present invention, diffraction gratings having different phases from each other are formed in two divided regions of the central region divided into three or more,
The remaining one divided region is provided with the diffraction element according to the nineteenth aspect in which a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided regions is formed.
本発明の第２１態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである第１７態様の回折素子を提供する。
According to the twenty-first aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A seventeenth aspect in which the phase of a third diffraction grating formed in a divided region obtained by further dividing the central region and the phase of a fourth diffraction grating formed in another divided region have opposite polarities and the same absolute value A diffraction element is provided.
本発明の第２２態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である第２１態様の回折格子を提供する。
According to the twenty-second aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is set to 0 degrees as a reference,
A diffraction grating according to a twenty-first aspect is provided, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
本発明の第２３態様によれば、前記第１回折格子領域に形成される前記第１回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である第１７態様の回折素子を提供する。
According to the twenty-third aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
A diffraction element according to a seventeenth aspect is provided in which the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region averages approximately 0 degrees.
本発明の第２４態様によれば、前記第１の分割領域に形成される前記第１の回折格子の位相を基準の０度としたときに、
前記３つ以上に分割された中央領域に、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する第２０態様の回折素子を提供する。
According to the twenty-fourth aspect of the present invention, when the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
A diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees are formed in the central region divided into three or more. A diffractive element according to a twentieth aspect is provided.
本発明の第２５態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている回折素子を提供する。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on an optical disc recording surface, and light reflected by the objective lens converged on the recording surface of the optical disc are received. And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electric signal, and at least three main beams consisting of a main beam that transmits without diffracting light emitted from the light source and two sub beams that diffract it. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
Provided is a diffraction element in which diffraction gratings in different directions are formed in the central region of the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第２６態様によれば、前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子は、
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である第２５態様の回折素子を提供する。
According to the twenty-sixth aspect of the present invention, the phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
The diffraction element of the twenty-fifth aspect is provided which is a diffraction grating in a direction different from both the first diffraction grating and the second diffraction grating, and the angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disc are opposite to each other. .
本発明の第２７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に搭載され、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子であって、
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている回折素子を提供する。
According to the twenty-seventh aspect of the present invention, a light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on an optical disk recording surface, and light reflected by the objective lens converged and reflected on the recording surface of the optical disc And mounted in an optical head device having a photodetector for photoelectric conversion into an electrical signal, and at least three main beams consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted. A diffractive element that splits into luminous flux,
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
Provided is a diffraction element in which diffraction gratings having different grating pitches are formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
本発明の第２８態様によれば、前記中央領域に形成されている回折格子は、前記第１回折格子および前記第２回折格子よりも、格子ピッチが小さい回折格子である第２７態様の回折素子を提供する。 According to a twenty-eighth aspect of the present invention, the diffraction element according to the twenty-seventh aspect, wherein the diffraction grating formed in the central region is a diffraction grating having a smaller grating pitch than the first diffraction grating and the second diffraction grating. I will provide a.
本発明の第２９態様によれば、第１〜１６態様のいずれか１つの光ヘッド装置と、
光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて前記モータや光学レンズやレーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置を提供する。
According to a twenty-ninth aspect of the present invention, any one of the optical head devices according to the first to sixteenth aspects;
Provided is an optical information device comprising a motor for rotating an optical disk and an electric circuit for receiving a signal obtained from the optical head device and controlling and driving the motor, optical lens and laser light source based on the signal.
本発明の第３０態様によれば、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるプッシュプル信号を増幅率Ｋ１で増幅し、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるプッシュプル信号と減算して、トラッキングエラー信号として用い、
増率Ｋ１は前記対物レンズが前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直角な方向に移動したときの、トラッキング制御信号変化が小さくなる値に調整したのち固定されることを特徴とする第２９態様の光情報装置を提供する。
According to the thirtieth aspect of the present invention, a push-pull signal obtained by receiving the sub beam by the photodetector and calculating photoelectric conversion is amplified with an amplification factor K1, and the sub beam is amplified by the photodetector. Subtract from the push-pull signal obtained by receiving and calculating photoelectric conversion, and use it as a tracking error signal,
The gain K1 is fixed after the objective lens is adjusted to a value that reduces a change in tracking control signal when the objective lens moves in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disk. An optical information device is provided.
本発明の第３１態様によれば、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるフォーカスエラー信号を増幅率Ｋ２で増幅し、前記副ビームを前記光検出器で受光して光電変換と演算して得られるフォーカスエラー信号と加算して、フォーカス制御用のフォーカスエラー信号として用いることを特徴とする第２９態様の光情報装置を提供する。 According to the thirty-first aspect of the present invention, a focus error signal obtained by calculating the photoelectric conversion by receiving the sub beam with the photodetector is amplified with an amplification factor K2, and the sub beam is amplified with the photodetector. An optical information device according to a twenty-ninth aspect is provided, which is used as a focus error signal for focus control by adding to a focus error signal obtained by receiving light and calculating photoelectric conversion.
本発明の第３２態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えたコンピュータを提供する。
According to a thirty-second aspect of the present invention, an optical information device according to the twenty-ninth aspect;
An input device or input terminal for inputting information;
An arithmetic device that performs an operation based on information input from the input device or information reproduced from the optical information device;
Provided is a computer having an output device or an output terminal for displaying or outputting information input from the input device, information reproduced from the optical information device, and a result calculated by the arithmetic device.
本発明の第３３態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクプレーヤを提供する。
According to a thirty-third aspect of the present invention, an optical information apparatus according to the twenty-ninth aspect;
An optical disc player having an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image is provided.
本発明の第３４態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーと位置センサーを有するカーナビゲーションシステムを提供する。
According to a thirty-fourth aspect of the present invention, an optical information apparatus according to the twenty-ninth aspect;
A car navigation system having an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image and a position sensor is provided.
本発明の第３５態様によれば、第２９態様の光情報装置と、
画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクレコーダを提供する。
According to a thirty-fifth aspect of the present invention, an optical information device according to the twenty-ninth aspect,
An optical disc recorder having an image-to-information encoder for converting image information into information to be recorded by the optical information device is provided.
本発明の第３６態様によれば、第２９態様の光情報装置と、前記光情報装置を搭載する車体と、前記車体を動かすための動力を発生する動力発生部を備える車両を提供する。 According to a thirty-sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicle including the optical information device according to the twenty-ninth aspect, a vehicle body on which the optical information device is mounted, and a power generation unit that generates power for moving the vehicle body.
本発明の第３７態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置であって、
前記回折素子は、第１の分割領域と第２の分割領域と第３の分割領域と第４の分割領域を具備し、
前記第１の分割領域には、第１の回折格子が形成され、
前記第２の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略１８０度異なる位相の第２の回折格子が形成され、
前記第３の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略−９０度異なる位相の第３の回折格子が形成され、
前記第４の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略＋９０度異なる位相の第４の回折格子が形成されている、光ヘッド装置を提供する。
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, a light source and a diffraction element that branches into at least three light fluxes consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted; An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by the objective lens and photoelectrically converting it into an electrical signal An optical head device,
The diffraction element comprises a first divided region, a second divided region, a third divided region, and a fourth divided region,
A first diffraction grating is formed in the first divided region,
In the second divided region, a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately 180 degrees is formed.
In the third divided region, a third diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately −90 degrees is formed.
An optical head device is provided in which a fourth diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating by approximately +90 degrees is formed in the fourth divided region.
本発明の第３８態様によれば、光源と、前記光源から出射した光を回折せずに透過する主ビームと回折する２本の副ビームからなる少なくとも３本の光束に分岐する回折素子と、前記３本の光束を光ディスク記録面上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって前記光ディスクの記録面へ収束して反射された光を受光して電気信号に光電変換する光検出器を具備した光ヘッド装置に用いられる前記回折素子であって、
前記回折素子は、第１の分割領域と第２の分割領域と第３の分割領域と第４の分割領域を具備し、
前記第１の分割領域には、第１の回折格子が形成され、
前記第２の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略１８０度異なる位相の第２の回折格子が形成され、
前記第３の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略−９０度異なる位相の第３の回折格子が形成され、
前記第４の分割領域には、前記第１の回折格子とは位相が略＋９０度異なる位相の第４の回折格子が形成されている、回折素子を提供する。
According to a thirty-eighth aspect of the present invention, a light source and a diffraction element that branches into at least three light fluxes consisting of a main beam that passes through the light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted; An objective lens for converging the three light fluxes on the recording surface of the optical disc, and a photodetector for receiving the light reflected and converged on the recording surface of the optical disc by the objective lens and photoelectrically converting it into an electrical signal The diffraction element used in an optical head device,
The diffraction element comprises a first divided region, a second divided region, a third divided region, and a fourth divided region,
A first diffraction grating is formed in the first divided region,
In the second divided region, a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately 180 degrees is formed.
In the third divided region, a third diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating by approximately −90 degrees is formed.
A diffraction element is provided in which a fourth diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating by approximately +90 degrees is formed in the fourth divided region.
本発明の構成により、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。 According to the configuration of the present invention, a tracking error signal based on the DPP method that is optimal for optical disks having different track pitches can be obtained using a single diffraction element, and the tracking error signal in a state in which the objective lens moves due to track following has occurred. There is an effect that it is possible to simultaneously suppress the amount of amplitude decrease.
すなわち、第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれる中央領域に第１回折格子領域と第２回折格子領域の回折格子とは異なる回折格子を形成する分割領域を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減され、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。また、このように第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれた中央領域を複数に分割して領域を設けて互いに異なる位相の回折格子を設けることにより、回折格子の全面にわたって階段状に位相が変化することを防ぎ、副ビームがそれぞれ光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略平行な方向の対称線に対して光ヘッド装置を動かす方向（トラッキング方向）に線対称な光量分布になることを実現できる。 That is, by providing a divided region that forms a diffraction grating different from the diffraction gratings of the first diffraction grating region and the second diffraction grating region in the central region between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, The signal amplitude in the state where there is no objective lens movement is reduced in advance, and a decrease in tracking error signal amplitude when the objective lens is moved can be relatively avoided. Further, by dividing the central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region into a plurality of regions and providing diffraction gratings having different phases from each other in this manner, a stepped shape is formed over the entire surface of the diffraction grating. The phase distribution of the light beam is symmetrical in the direction of moving the optical head device (tracking direction) with respect to the symmetrical line in the direction substantially parallel to the projection in the track groove extending direction of the optical disk. Can be realized.
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。 Before continuing the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals in the accompanying drawings. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を模式的に示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
光源（例えば赤色光源）１２から放射された光ビーム１４は光ディスク２７上にサブスポットを形成するために、一部の光を回折する回折素子３１を透過（一部回折）した後ビームスプリッタ３０００で反射され、コリメートレンズ７０によって平行度を変換（例えば略平行光へ）し、対物レンズ２５は光ビーム１４をＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスク２７の記録面上に約０．６ｍｍの透明基材を通して収束させる。光ディスク２７の記録面にて反射された光ビームは同じ光路を逆にたどり、ビームスプリッタ３０００を透過して光源１２とは別の方向に分岐されると同時に非点収差を付加される。そして、光検出器１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキングエラー信号）を得るための電気信号を得る。光検出器１０にアンプ回路も内蔵すれば、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比の高い良好な情報信号を得ることができると共に、光ヘッド装置の小型化を実現でき、安定性を得ることができる。
The
なお、図示していないが、コリメートレンズ７０と対物レンズ２５の間に立ち上げミラーを設けることによって光軸をＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクに対して直角の方向に折り曲げることによって光ヘッドを薄型化できる。
Although not shown, an optical head is provided by bending the optical axis in a direction perpendicular to an optical disk such as a DVD-R or DVD-RAM by providing a rising mirror between the collimating
図２Ａは図１の光ヘッド装置に搭載されている回折素子３１の構成を示す図である。図２Ａにおいて点線は回折格子領域の境界３１０８を仮想的に表す境界線である。各回折格子領域の中の回折格子は凸部の中心線を実線で表してある。回折格子のピッチは回折素子３１の配置によって適宜設計する。
FIG. 2A is a diagram showing the configuration of the
方向Ｔは光ビームの光軸に対して垂直であり、かつ、本図には図示していない光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略垂直な方向、方向Ｚは光ビームの光軸方向（紙面に垂直方向）である。また、Ｔ軸は、光ディスクの内周、外周を記録再生する際に光ヘッド装置を動かす方向であるとともに、トラック追従に従って、対物レンズが移動する方向である。Ｙ軸はＺ軸とＴ軸に垂直な方向であり、また、光ディスクのトラック溝延伸方向の射影に対して略平行な方向でもある。上記において、射影は光ビームの光軸に沿ってミラー反転等も含めて行うものである。 The direction T is perpendicular to the optical axis of the light beam and is substantially perpendicular to the projection in the track groove extending direction of the optical disk not shown in the figure, and the direction Z is the optical axis direction of the light beam. (Perpendicular to the page). The T-axis is a direction in which the optical head device is moved when recording / reproducing the inner and outer circumferences of the optical disc, and is a direction in which the objective lens moves in accordance with track following. The Y-axis is a direction perpendicular to the Z-axis and the T-axis, and is also a direction substantially parallel to the projection in the track groove extending direction of the optical disk. In the above, the projection is performed including mirror inversion along the optical axis of the light beam.
本願の回折素子３１は図２Ａに示すように溝方向Ｙと平行な分割線（点線）によって領域分割されて回折格子を形成している。図示左側の第１回折格子領域３１０１の格子の位相を基準（０度）としたとき、図示右側の第２回折格子領域３１０２の格子の位相を１８０度にする。格子の位相はＹ方向へのずれを正とした。位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の中央領域３１０９は、Ｔ方向に伸びる分割線３１０８によって領域分割し、位相が９０度の第３回折格子領域３１０３と位相が−９０度の第４回折格子領域３１０４がＹ方向に並んで配置されている。言い換えると、第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２の間の領域３１０９をさらに複数に分割し、分割領域３１０３，３１０４の格子の位相は互いに正負相反する値、例えば＋９０度と−９０度にする。なお、格子の位相は本実施形態では−１８０度から＋１８０度の範囲において標記している。位相は３６０度を一周期とする周期性があるので、３６０度の整数倍を加減算することにより他の範囲において標記することも可能である。例えば、格子の位相を０度から３６０度の範囲において標記するには、負の位相の場合のみ３６０度を加えればよく、本実施形態の分割領域３１０４の格子の位相は２７０度と標記しても同じことである。以下本願では格子の位相を−１８０度から＋１８０度の範囲において表記する。第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれる中央領域３１０９に第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２の回折格子とは異なる回折格子を形成する領域３１０３，３１０４を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減され、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号振幅低下を相対的に避けることができる。また、このように第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれた中央領域３１０９を複数に分割して領域を設けて互いに異なる位相の回折格子を設けることにより、回折素子３１の全面にわたって階段状に位相が変化することを防ぎ、副ビーム３３、３４がそれぞれＹ方向の対称線に対してＴ方向に線対称な光量分布になることを実現できる。具体的には、図２Ｂに簡略化して示すように、光量の等高線を表しているので副ビームがそれぞれ２個のビームに分かれて見えている。すなわち、本発明の構成により、トラックピッチの異なる光ディスク２７に対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子３１を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。
As shown in FIG. 2A, the
本実施例が開示する発明の本質は、格子領域を少なくとも第１から第４の領域までに分割し、第１の領域の格子位相を基準（０度）としたときに、第２領域の位相を１８０度とし、少なくとも第３領域と、第４領域を上記第１領域と第２領域の間に設け、第３領域と第４領域にそれぞれ＋９０度と、−９０度の位相を与えることにある。言い換えると、９０度ずつ位相の異なる４種の位相の格子を第１領域から第４領域に作成する。このような本質によって上記のような効果を得ることができるのである。
The essence of the invention this embodiment is disclosed, a grid area is divided into at least first through fourth areas, when the grating phase of the first area as a reference (0 °), the phase of the
なお、格子パターンとしては、直線状で均一周期、かつ同じ方向のものを例示した。これは、格子ベクトルの方向と大きさが均一であることを意味している。しかしながら本願は、均一な格子ベクトルの例に限定されるものではない。位相を変える基本となる格子を曲線にしたり、格子周期を部分的に変えたり、格子の方向を部分的に変えることによって、副ビームの波面をより望ましいものに変えることもできる。これによって、例えば対物レンズの軸外収差を低減するなどの効果を得ることも可能である。ここで軸外収差とは、レンズに対して斜めにビームが入射したときに発生する収差である。 In addition, as a lattice pattern, the thing of the linear form, the uniform period, and the same direction was illustrated. This means that the direction and size of the lattice vector are uniform. However, the present application is not limited to the example of a uniform lattice vector. The wavefront of the sub beam can be changed to a more desirable one by curving the basic grating for changing the phase, changing the grating period partially, or changing the grating direction partially. Thereby, for example, it is possible to obtain an effect such as reducing off-axis aberration of the objective lens. Here, the off-axis aberration is an aberration generated when a beam is incident on the lens obliquely.
なお、第１回折格子領域３１０１と第２回折格子領域３１０２に挟まれる中央領域３１０９のＴ方向の幅は、赤色光に対する対物レンズ付近に設けた開口制限の、主ビームについての回折格子３１面への射影（以下有効径とよぶ）の直径の１０％〜４０％が適当である。特に断らない限り、これは以下の実施の形態でも同じである。このようにＴ方向の幅を定めることにより、副ビームから得られる信号強度を確保しつつ、レンズシフト時の信号変動を抑えることが可能になる。
Note that the width in the T direction of the
また、上記実施形態では、回折格子領域１と回折格子領域２とに挟まれた中央領域３１０９を複数に分割して第３回折格子領域３１０３と第４回折格子領域３１０４の２つの領域を設けるにあたり、Ｔ方向に伸びる分割線３１０８によって分割しているが、Ｔ方向ではなくＹ方向に伸びる分割線によって分割し、複数の領域をＴ方向に配置するよう構成してもよい。また、Ｙ方向とＴ方向の中間の角度で分割してもよい。この場合でも、回折格子３１の全面にわたって階段状に位相が変化することを緩和し、副ビーム３３，３４がそれぞれＹ方向の対象線に対してＴ方向に線対称な光量分布に近づくという効果を得ることができる。この点については、以下の実施の形態でも同じである。
In the above embodiment, the
（第２実施形態）
光ヘッド装置の外形形状の制約などで、図１の回折素子３１に代えて用いる副ビーム発生用の回折素子を、図３の３１００のように光源１２の近く、コリメートレンズ７０から離して配置する必要が生じる場合がある。また、このような配置により回折素子３１００の必要有効径が小さくなり外形も小型化できるので、回折素子３１００の材料費を低減できるという効果がある。
(Second Embodiment)
A sub-beam generating diffractive element used in place of the
しかし、この場合回折素子３１００から副ビームが発生する領域は、主ビームが発生する領域とは異なり、副ビーム２４２の発生領域４０２と副ビーム２４３の発生領域４０３は図４Ａに示したように、主ビーム２１４の透過領域４０１に対してＹ方向へずれる。この理由は、副ビームは回折された光であり、主ビームに対して光軸が傾いているために、対物レンズ付近に設ける開口制限の副ビームにおける写影位置が主ビームにおける対物レンズの写影位置とは、ずれてしまうのである。このように発生領域がずれる理由は、回折光である副ビームが、主ビームとは異なる方向へ曲がっていることである。したがって、回折素子から対物レンズ付近に設けられる開口制限までの距離が大きいほど、すなわち回折素子が光源に近いほど角度とその距離の積で決まる発生領域のズレ量が大きくなる。また、回折素子が光源に近い度、開口制限の写像である光のビーム直径が小さいので、ビーム直径に対する上記ズレの割合はなおさら大きくなる。ここで、副ビーム２４３の発生領域４０３に注目すると、位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の領域で、副ビーム２４３を発生させているのは主に位相が９０度の第３回折格子領域３１０３になっている。このため、副ビーム２４３は回折格子の位相が左から０度、ほぼ９０度、１８０度となり、位相が階段状に変化する。よって、図２３Ａ，図２３Ｂに示した従来例に近い状況が局所的に起こっていることになる。
However, in this case, the region where the sub beam is generated from the
また、副ビーム２４２の発生領域４０２に注目すると、位相が０度の第１回折格子領域３１０１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１０２の間の領域で、副ビーム２４２を発生させているのは主に位相が−９０度の第４回折格子領域３１０４になっている。また、第２回折格子領域３１０２の位相は、３６０度の周期性を考慮すると、−１８０度であるとも言える。このため、副ビーム２４２は回折素子の位相が左から０度、ほぼ−９０度、−１８０度となり、位相が階段状に変化する。やはり図２３Ａ，図２３Ｂに示した従来例に近い状況が局所的に起こっていることになる。
When attention is paid to the
このように副ビーム発生領域の回折格子の位相が階段状になっているため、副ビームは図４Ｂのように非対称になり、主ビームと副ビームではプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号にオフセットが生じ、そのオフセット量も光ディスクのトラックピッチに依存して変動し、一定量の補正値では補正できない。 Since the phase of the diffraction grating in the sub beam generation region is stepped in this way, the sub beam becomes asymmetric as shown in FIG. 4B, and an offset occurs in the tracking error signal by the push-pull method between the main beam and the sub beam. The offset amount also varies depending on the track pitch of the optical disc, and cannot be corrected with a fixed amount of correction value.
そこで、このような課題を招かないために、本実施例では、図５Ａや図６Ａに示すように、第１回折格子領域３１１１と第２回折格子領域３１１２に挟まれた中央領域３１１９を２つ以上の仮想的な境界線３１１８により、３個以上の複数の領域に分割して領域を設けて、複数種類の位相の回折格子３１１３，３１１４を設ける。図５Ａ以降、ピッチと方向が同一の格子については、簡単のために回折格子の凸部の線を省略する。回折格子の位相のみを示した場合、同じ領域において格子のピッチと方向は一定とする。
Therefore, in order to avoid such a problem, in this embodiment, as shown in FIGS. 5A and 6A, two
まず、図５Ａの回折素子３１１０は、位相が０度（基準とする）の第１回折格子領域３１１１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１１２の間の中央領域３１１９を、さらにＴ方向に伸びる４つの分割線３１１８によって５個に領域分割し、３個の領域を位相が９０度の第３回折格子領域３１１３とし、残り２個の領域を位相が−９０度の第４回折格子領域３１１３Ｂにする。
First, in the
本構成により、副ビーム３４１０の発生領域４３１０と、副ビーム３３１０の発生領域４２１０は、いずれも位相が９０度の回折格子領域３Ａと位相が−９０度の回折格子領域３Ｂをほぼ均等に含むため、副ビーム３３１０と副ビーム３４１０は、いずれも図５Ｂのように左右対称な形になる。したがって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線３１１８による領域分割数は５個に限られるものではなく、３個以上であればよく、５個より多くの数でも良い。
With this configuration, the
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる回折格子３１２０は、図１の回折素子３１に代えて用いられる。図６Ａに示すように、回折素子３１２０は、位相が０度の第１回折格子領域３１２１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１２２の間の中間領域３１２９を、さらにＴ方向に伸びる分６つの割線３１２８によって７個に領域分割し、位相が６０度の第３回折格子領域３１２３と、位相が１２０度の第４回折格子領域３１２４と、位相が−１２０度の第５回折格子領域３１２５と、位相が−６０度の第６回折格子領域３１２６を設ける。本構成により、副ビーム３４２０の発生領域４３２０と、副ビーム３３２０の発生領域４２２０は、いずれも位相が相反する回折格子領域をほぼ均等に含むため、副ビーム３３２０と副ビーム３４２０は、いずれも図６Ｂのように左右対称な形になる。したがって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線３１２８による領域分割数は７個に限られるものではなく、より多くの数でも良い。回折格子領域１と回折格子領域２の間の中央領域１３２９に形成する回折格子の位相は正負逆の位相の格子を作製する、あるいは中央領域３１２９に形成される回折格子の位相の平均が略０度であればよく、必ずしも±６０度、±９０度、±１２０度、などに限定されるものではない。
(Third embodiment)
A
（第４実施形態）
さらに別の形態として、第１回折格子領域と第２回折格子領域に挟まれる中央部に回折格子領域１と回折格子領域２の回折格子とは異なる格子ベクトルの回折格子を形成する領域を設ける回折素子の例を説明する。図１の回折素子３１に代えて用いる回折素子の例を図７Ａを用いて説明する。図７Ａの回折素子３１３０は、位相が０度の第１回折格子領域３１３１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１３２の間の中間領域３１３９を、さらにＴ方向に伸びる４つの分割線３１３８によって５個に領域分割し、３個の領域を図示斜め右下がりの凸部の中心線を有する第３回折格子領域３１３３とし、残り２個の領域を図示斜め左下がりの凸部の中心線を有する第４回折格子領域３１３４とする。つまり、第１回折格子領域３１３１，第２回折格子領域３１３２と、中間領域３１３９の格子ベクトルの方向を変える。本構成では第１回折格子領域３１３１と第２回折格子領域３１３２に挟まれる中央領域３１３９の回折光は光ディスクの記録面上で、図７Ｂの回折光３５３０や回折光３６３０のように、副ビーム３３３０、３４３０とは異なる位置に照射される。そして、光ディスクから反射されて光検出器上へ照射されるときも同様に副ビーム３３３０、３４３０とは異なる位置に照射される。このため、中央領域３１３９を透過したビームがプッシュプル信号の形成に寄与せず、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減される。従って、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号の振幅低下を相対的に避けることができる。また、副ビーム３３３０と副ビーム３４３０は、いずれも図７Ｂのように左右対称な形になるので、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、Ｔ方向に伸びる分割線による領域分割数は５個に限られるものではなく、より多くの数でも良い。
(Fourth embodiment)
As yet another embodiment, a diffraction is provided in which a region for forming a diffraction grating having a different grating vector from that of the diffraction grating region 1 and the
（第５実施形態）
図１の回折素子３１に代えて用いる図８Ａの回折素子３１４０は、位相が０度の第１回折格子領域３１４１と位相が１８０度の第２回折格子領域３１４２の間の中間領域３１４９に、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２とは異なるピッチを有する第３回折格子領域３１４３を形成する。第３回折格子領域３１４３に設けられている回折格子の凸部の中心線の方向が、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２と同じであっても、ピッチが異なるので格子ベクトルの大きさが異なる。なお、凸部の中心線の方向も変えてもかまわない。本構成では第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２に挟まれる中央領域３１４９を透過した回折光は光ディスクの記録面上で、図８Ｂの回折光３５４０や回折光３６４０のように、副ビーム３３４０、３４４０とは異なる位置に照射される。そして、光ディスクから反射されて光検出器上へ照射されるときも同様に副ビーム３３４０、３４４０とは異なる位置に照射される。このため、中央領域３１４９を透過したビームがプッシュプル信号の形成に寄与せず、トラック追従による対物レンズ移動がない状態での信号振幅があらかじめ低減される。従って、対物レンズが移動した状態でのトラッキングエラー信号の振幅低下を相対的に避けることができる。また、副ビーム３３４０と副ビーム３４４０は、いずれも図８Ｂに示すように左右対称な形になるので、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。なお、第１回折格子領域３１４１と第２回折格子領域３１４２に挟まれる中央領域３１４９を、Ｔ方向に伸びる分割線（図示なし）によって領域分割して、様々なピッチの回折格子を形成してもかまわない。
(Fifth embodiment)
The
（第６実施形態）
ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号検出方式はしばしば差動非点収差法によるフォーカスエラー信号検出方式と併用される。特許文献５（国際公開番号ＷＯ２００４／０９７８１５号公報）に、差動非点収差法および、差動非点収差法によるフォーカスエラー信号のデフォーカス特性改善について開示されている。この回折格子は、副ビームを生成するための回折格子を４個に領域分割し、隣接する領域の位相を１８０度異なるものにし、はす向かいの領域を同じ位相に設定している。この回折格子では副ビームは４個に分かれ、光ディスク記録面上において主ビームと同じ溝状に副ビームを配置した時に、副ビームのプッシュプル信号は主ビームと逆の極性になり、ＤＰＰ法を実現できる。さらに、主ビームと副ビームの双方から非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出して加算することによりフォーカスエラー信号へのプッシュプル信号成分の漏れ込み（クロストーク）を相殺している。
(Sixth embodiment)
The tracking error signal detection method based on the DPP method is often used together with the focus error signal detection method based on the differential astigmatism method. Patent Document 5 (International Publication No. WO2004 / 097815) discloses a differential astigmatism method and improvement of defocus characteristics of a focus error signal by the differential astigmatism method. In this diffraction grating, the diffraction grating for generating the sub-beam is divided into four regions, the phases of adjacent regions differ by 180 degrees, and the opposite regions are set to the same phase. In this diffraction grating, the sub beam is divided into four parts. When the sub beam is arranged in the same groove shape as the main beam on the optical disk recording surface, the push-pull signal of the sub beam has the opposite polarity to the main beam, and the DPP method is used. realizable. Further, the focus error signal is detected from both the main beam and the sub beam by the astigmatism method and added to cancel out the leakage (crosstalk) of the push-pull signal component to the focus error signal.
特許文献３、４に開示されている副ビーム生成回折格子では、位相が０度の格子部分と１８０度の格子部分はそれぞれ１カ所しかない。
In the sub-beam generating diffraction gratings disclosed in
本実施形態では図９Ａに示すように、図１の回折素子３１に代えて用いる回折素子３１５０の左側回折領域３１５１を、さらに、Ａ回折格子領域３１５１ＡとＢ回折格子領域３１５１ＢにＴ方向に伸びる境界３１５８Ｌによって領域分割し、Ａ回折格子領域の回折格子の位相は０度、Ｂ回折格子領域の位相は１８０度にする。また、回折格子３１５０の右側回折領域３１５２を、さらに、Ａ回折格子領域３１５２ＡとＢ回折格子領域３１５２ＢにＴ方向に伸びる境界３１５８Ｒによって領域分割し、Ａ回折格子領域３１５２Ａの回折格子の位相は１８０度、Ｂ回折格子領域３１５２Ｂの位相は０度にする。左側回折領域３１５１のＡ回折格子領域３１５１Ａと右側回折領域３１５２のＡ回折格子領域３１５２Ａは互いに回折格子の位相が１８０度異なっており、左側回折領域３１５１のＢ回折格子領域３１５１Ｂと右側回折領域３１５２のＢ回折格子領域３１５２Ｂも互いに回折格子の位相が１８０度異なっているので、主ビームと副ビームのプッシュプル信号の極性はやはり反転する。また、特許文献５と同様に、差動非点収差法によるフォーカスエラー信号のデフォーカス特性も改善され、フォーカスエラー信号へのプッシュプル信号成分の漏れ込み（クロストーク）を抑圧できる。本実施例では、左側回折領域３１５１と右側回折領域３１５２の間の中央領域３１５９を設けた点が、上記特許文献とは異なる。中央領域３１５９を設けることにより、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。中央３１５９の具体的な構成については上述のいずれの実施形態に倣っても良い。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9 A, the left
（光検出器）
次に、本願の上記実施形態にかかる副ビーム生成回折素子と組み合わせて用いる光検出器について説明する。図１０に、差動非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出し、ＤＰＰ法によってトラッキングエラー信号を検出するために適した、光検出器１０の光検出領域分割構成の例を示す。図１０において、Ｙ、Ｔ、Ｚ軸は図１と共通である。また、光検出器１０の、光ビームが入射する面の反対側から透視して見たパターンを示している。主ビームを受光する受光領域２０はさらに４分割されており、ビームスプリッタ３０００を透過する際に与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号（ＦＥ）を検出する。各分割領域の名称をそのまま信号出力強度として表記すると、数式１によってＦＥを演算できる。
(Photodetector)
Next, a photodetector used in combination with the sub-beam generating diffraction element according to the embodiment of the present application will be described. FIG. 10 shows an example of a light detection area division configuration of the
（数式１）ＦＥ＝（２０Ａ＋２０Ｃ）−（２０Ｂ＋２０Ｄ）
また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を得ることもできる。位相差法によるトラッキング信号は２０Ａ＋２０Ｃと、２０Ｂ＋２０Ｄの時間的信号強度変化の位相を比較して得ることができる。また、主ビームのプッシュプル法によるトラッキングエラー信号は、数式２によって演算できる。
(Formula 1) FE = (20A + 20C) − (20B + 20D)
It is also possible to obtain a tracking error signal by a so-called phase difference method or push-pull method. The tracking signal by the phase difference method can be obtained by comparing the phase of the temporal signal intensity change of 20A + 20C and 20B + 20D. Further, the tracking error signal by the push-pull method of the main beam can be calculated by
（数式２）ＴＥＰＰ＝（２０Ａ＋２０Ｂ）−（２０Ｃ＋２０Ｄ）
受光領域２１，２２は、副ビームを受光する。受光領域２０のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法を検出したり、受光領域２１、２２からも非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出し、受光領域２０から得られるフォーカスエラー信号と演算して、トラック信号からのクロストークを除去することも可能である。
(Formula 2) TEPP = (20A + 20B) − (20C + 20D)
The
差動プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥＤＰＰは数式３によって演算できる。
The tracking error signal TEDPP by the differential push-pull method can be calculated by
（数式３）ＴＥＤＰＰ＝（２０Ａ＋２０Ｂ）−（２０Ｃ＋２０Ｄ）
−Ｋ１［（２１Ａ＋２１Ｂ）−（２１Ｃ＋２１Ｄ）］
−Ｋ１［（２２Ａ＋２２Ｂ）−（２２Ｃ＋２２Ｄ）］
ここでＫ１は常数である。常数Ｋ１を適切に定めることにより、対物レンズがトラック追従によってＴ方向に移動した場合にプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号が変動することを防ぐことができる。対物レンズがＴ方向に移動した場合のトラッキングエラー信号変動の原因は、遠視野像が移動して光検出器１０上での光ビームが動くことである。主ビームと副ビームは、遠視野像の移動の影響を同等に受けるのであるから、Ｋ１は主ビームの光量と、副ビームの光量比を打ち消すように設定すればよい。具体的には溝のない光ディスクを用意して、フォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてＴＥＤＰＰの変化が十分に小さくなるようにＫ１の値を定める。Ｋ１の値は、特許文献３では、光ディスクのトラックピッチ毎に代える必要があるとされているが、そうではなく、むしろ光ビームの遠視野像の光量分布や副ビーム回折用回折素子の回折効率に応じて、決める方が好ましい。従って、Ｋ１は光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが望ましい。
(Equation 3) TEDPP = (20A + 20B) − (20C + 20D)
-K1 [(21A + 21B)-(21C + 21D)]
-K1 [(22A + 22B)-(22C + 22D)]
Here, K1 is a constant. By appropriately determining the constant K1, it is possible to prevent the tracking error signal by the push-pull method from fluctuating when the objective lens moves in the T direction by track following. The cause of the tracking error signal fluctuation when the objective lens moves in the T direction is that the far-field image moves and the light beam on the
差動非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥＤは数式４によって演算できる。 The focus error signal FED by the differential astigmatism method can be calculated by Equation 4.
（数式４）ＦＥＤ＝（２０Ａ＋２０Ｃ）−（２０Ｂ＋２０Ｄ）
−Ｋ２［（２１Ａ＋２１Ｃ）−（２１Ｂ＋２１Ｄ）］
−Ｋ２［（２２Ａ＋２２Ｃ）−（２２Ｂ＋２２Ｄ）］
ここでＫ２は常数である。常数Ｋ２を適切に定めることにより、フォーカスエラー信号へのトラック信号からのクロストークを除去できる。特にＤＶＤ−ＲＡＭのプッシュプル信号が大きいため、Ｋ２はＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対して、フォーカスエラー信号へのトラック信号からのクロストークが最小になるように設定することが望ましい。ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対してフォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてフォーカスエラー信号ＦＥＤの変化が十分に小さくなるようにＫ２の値を定める。Ｋ２もＫ１と同様に、光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが可能である。
(Formula 4) FED = (20A + 20C) − (20B + 20D)
-K2 [(21A + 21C)-(21B + 21D)]
-K2 [(22A + 22C)-(22B + 22D)]
Here, K2 is a constant. By appropriately determining the constant K2, crosstalk from the track signal to the focus error signal can be removed. In particular, since the push-pull signal of the DVD-RAM is large, it is desirable to set K2 for the DVD-RAM disc so that the crosstalk from the track signal to the focus error signal is minimized. Focus control is performed on the DVD-RAM disk, and the value of K2 is determined so that the change of the focus error signal FED becomes sufficiently small by forcibly moving the objective lens in the T direction. Similarly to K1, K2 can also be set to a constant inherent to the device, such as mounting a semi-fixed resistor on the optical head device or on the circuit board of the optical information device and adjusting the amplifier gain before shipping. .
なお、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭでは、プッシュプル信号が比較的小さいので、フォーカスエラー信号は数式１のＦＥを用い、ＤＶＤ−ＲＡＭに対してのみ、数式４のＦＥＤを用いるように、光ディスク種に応じて切り替える回路を光情報装置に具備して、信号を切り替えることが望ましい。 Since DVD-R, DVD-RW, and DVD-ROM have a relatively small push-pull signal, the focus error signal uses FE of Formula 1 and uses FED of Formula 4 only for DVD-RAM. In addition, it is desirable to provide a circuit for switching according to the optical disc type in the optical information apparatus to switch signals.
（光検出器の他の構成例）
ＤＶＤのみならず、ＣＤも再生あるいは記録することのできる本願の上記実施形態にかかる副ビーム生成回折素子と組み合わせて用いる光検出器について説明する。図１において、光源１２を赤色光のみならず赤外光も放射する２波長光源とする。また、対物レンズ２５は、特許文献６（特開平７−９８４３１号公報）に開示したように、内外周に領域分けし、ＤＶＤへは内外周の両方を通る光を収束させ、ＣＤへは内周を通る光のみを収束させる。そして、図１１に示す光検出器１０００を用いることによってＣＤとＤＶＤ両方の再生や記録を実現できる。図１１において、光検出領域２０、２１、２２は図１０に示す光検出器１０と同じ働きである。光検出器１０００は、さらに、赤外光を受光する光検出領域２３、２４、２５が設けられている。光検出領域２３は４分割し、光検出領域２４、２５は２分割する。受光領域２０が赤色光を受光する場合と同様に、光検出領域２３によって赤外光を受光して非点収差法によるフォーカスエラー信号や、プッシュプル法あるいは位相差法によるトラッキングエラー信号を検出できる。ＣＤ−Ｒや、ＣＤ−ＲＷへ記録を行う際には、光検出領域２４、２５の出力も利用して、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を検出することができる。ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号ＴＥＤＰＰＣＤは、数式５の演算によって検出できる。
(Another configuration example of the photodetector)
A photodetector used in combination with the sub-beam generating diffraction element according to the above-described embodiment of the present application that can reproduce or record not only a DVD but also a CD will be described. In FIG. 1, the
（数式５）ＴＥＤＰＰＣＤ＝（２３Ａ＋２３Ｂ）−（２３Ｃ＋２３Ｄ）
−Ｋ３（２４Ａ−２４Ｂ）
−Ｋ３（２５Ａ−２５Ｂ）
ここでＫ３は常数である。常数Ｋ３を適切に定めることにより、対物レンズがトラック追従によってＴ方向に移動した場合にプッシュプル方式によるトラッキングエラー信号が変動することを防ぐことができる。対物レンズがＴ方向に移動した場合の、トラッキングエラー信号変動の原因は、遠視野像が移動し、光検出器１０００上での光ビームが動くことである。主ビームと副ビームは、遠視野像の移動の影響を同等に受けるのであるから、Ｋ３は主ビームの光量と、副ビームの光量比を打ち消すように設定すればよい。具体的には溝のない光ディスクを用意して、フォーカス制御を行い、Ｔ方向に対物レンズを強制的に動かしてＴＥＤＰＰＣＤの変化が十分に小さくなるようにＫ３の値を定める。Ｋ３の値は、光ビームの遠視野像の光量分布や副ビーム回折用回折素子の回折効率、に応じて、決める方が好ましい。従って、Ｋ３は光ヘッド装置上か、光情報装置の回路基板に半固定抵抗を搭載し、アンプゲインを調整してから出荷するなど、装置に固有の常数とすることが望ましい。ここで、本願では副ビーム生成回折素子として先に実施の形態で説明した回折素子を用いるので、トラックピッチがＤＶＤとは大きく異なるＣＤでも、良好なＤＰＰ信号を得ることができる。ただし、赤外光の有効径は赤色光の３／４程度なので、副ビーム生成回折素子の、回折格子領域１と回折格子領域２の間の領域の幅を、赤色光の有効径（対物レンズの写影）の３０％以下にすることが望ましい。先に、ＤＶＤ専用の光ヘッドでは１０％〜４０％にすることが望ましいと開示したので、ＣＤも再生する場合は双方を両立させるため、副ビーム生成回折素子の回折格子領域１と回折格子領域２の間の領域の幅を、赤色光の有効径（対物レンズの写影）の１０％〜３０％にすることが望ましいことになる。
(Formula 5) TEDPPCD = (23A + 23B) − (23C + 23D)
-K3 (24A-24B)
-K3 (25A-25B)
Here, K3 is a constant. By appropriately determining the constant K3, it is possible to prevent the tracking error signal by the push-pull method from fluctuating when the objective lens moves in the T direction by track following. When the objective lens moves in the T direction, the cause of the tracking error signal fluctuation is that the far-field image moves and the light beam on the
（光ヘッド装置）
ＤＶＤのみならず、ＣＤやＢＤも再生あるいは記録することのできる光ヘッド装置について説明する。図１２において、方向Ｔは対物レンズ９の光軸に対して垂直であり、かつ、本図には図示していない光ディスクのトラック溝延伸方向に対して略垂直な方向、方向Ｚは対物レンズ３４、４１の光軸方向すなわちフォーカシング方向（紙面に垂直方向）である。また、Ｔ軸は、光ディスクの内周、外周を記録再生する際に光ヘッド装置を動かす方向である。Ｙ軸はＺ軸とＴ軸に垂直な方向であり、また、対物レンズ９の位置において、光ディスクのトラック溝延伸方向に対して略平行な方向でもある。なお、Ｔ軸とＹ軸を入れ替えたミラー反転、９０°、１８０°、２７０°回転した構成でもよい。
(Optical head device)
An optical head device capable of reproducing or recording not only DVD but also CD and BD will be described. 12, the direction T is perpendicular to the optical axis of the objective lens 9 and is substantially perpendicular to the track groove extending direction of the optical disk not shown in the figure, and the direction Z is the
第１の短波長光源（例えば青色光源）１から放射された直線偏光の光ビーム２を平行平板３の表面の偏光分離膜で反射し、ホログラム素子４を透過させる。このときホログラム素子４の光軸から離れて対物レンズ９への入射光を遮らないところには反射型ホログラム（図示せず）を形成し、反射した回折光を光検出器１０で受光して光ビーム２の光強度をモニタすることにより部品点数を増やすことなく光強度を安定化するためのモニタ信号を得ることも可能である。
The linearly
ホログラム素子４を透過した光ビーム１は、リレーレンズ５によってより大きく発散する光束へ変換される。リレーレンズ５は凹レンズ作用を持ち、対物レンズ９の開口部分から光源１を見込む角度、すなわち光源側開口数（ＮＡ）を光源近傍の小さいＮＡから、コリメートレンズ７側の大きいＮＡへと変換する。次にコリメートレンズ７によって光ビーム２の平行度を平行に近く変換し、立ち上げミラー８によって光軸を光ディスクに対して直角なＺ方向に折り曲げる。対物レンズ９は光ビーム２をＢＤ等の高密度の光ディスクの記録面上に０．６ｍｍより薄い例えば約０．１ｍｍ程の透明基材を通して収束させる。ここで、コリメートレンズ７は光ビームを平行に近づける、すなわち、発散度を緩和するものであるが、２枚のレンズを組み合わせてもよい。球面収差を補正するためにコリメートレンズ７をその光軸方向に動かす際には、コリメートレンズ７を２枚のレンズで構成するのであれば、２枚の内の１枚だけを移動すればよい。また、１／４波長板１８は直線偏光を円偏光に変える。光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、１／４波長板１８によって光源１から出射したときとは直角方向の直線偏光になり、ホログラム素子４によって回折される一部の光ビームと共に、偏光分離膜を表面に形成した平行平板３などの分岐手段を透過して、光源１とは別の方向に分岐され、光検出器１０１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御すなわちフォーカスサーボのためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。
The light beam 1 transmitted through the hologram element 4 is converted into a light beam that diverges more greatly by the relay lens 5. The relay lens 5 has a concave lens action, and converts the angle at which the light source 1 is viewed from the opening of the objective lens 9, that is, the numerical aperture (NA) on the light source side, from a small NA near the light source to a large NA on the
また、第２の光源（例えば赤外光源）１２から放射された光ビーム１５は光ディスク上にサブスポットを形成するために一部の光を回折する回折素子１３を透過（一部回折）して断面形状がくさび型のウェッジ６を透過してコリメートレンズ７によって平行度を変換（例えば略平行光へ）し、立ち上げミラー９によって光軸をＢＤより記録密度の低い例えばコンパクトディスク（ＣＤ）等の光ディスクに対して直角の方向に折り曲げる。対物レンズ９は光ビーム１４を光ディスクの記録面上に約１．２ｍｍの透明基材を通して収束させる。光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、ウェッジ６のコリメートレンズ７側表面に設けた偏光選択膜などの分岐手段によって光源１２とは別の方向に分岐され、光ビーム１の場合と同様に光検出器１０１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。光検出器１０にアンプ回路も内蔵すれば、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比の高い良好な情報信号を得ることができると共に、光ヘッド装置の小型、薄型化を実現でき、安定性を得ることができる。
Further, the
また、さらに、上記２種の光ディスクの中間の記録密度を有する第３の光ディスク（例えばＤＶＤ）の再生または記録を行うためには、第３の赤色光源を光源１２の近傍に配置し赤外光源と光路を合わせるためのビームスプリッタを備えてもよいが、光源１２を赤色と赤外の２波長の光ビームを出射する２波長光源にすると、上記ビームスプリッタを不要とし、部品点数を少なくすることができる。
Further, in order to reproduce or record a third optical disc (for example, DVD) having an intermediate recording density between the two types of optical discs, a third red light source is disposed in the vicinity of the
光源１２から放射された赤色光の光ビーム１５は赤色光と同様に対物レンズ９へ到達し、対物レンズ９によってＤＶＤ等の光ディスクの記録面上へ約０．６ｍｍの透明基材を通して収束される。そして、やはり赤色光と同様に光ディスクの記録面にて反射された光ビームは元の光路を逆にたどり、光検出器１０によって光電変換され、情報信号、サーボ信号（焦点制御のためのフォーカスエラー信号や、トラッキング制御のためのトラッキング信号）を得るための電気信号を得る。
The
なお、一般に光路を分岐するためには３角形の透明部材を２個貼り合わせたキューブ型のビームスプリッタを用いることも可能であるが、本願のように平行平板やウェッジを用いる方が部材数を少なくすることができ、材料コストが安くなる。ただし、光源から対物レンズまでの非平行な光路中に単一部材のビームスプリッタを配置して光を透過させる場合、非点収差の発生を防止するために、図１２に示すようにウェッジ６を用い、かつ、光軸の入射角度を４５度より小さくすることが望ましい。ただし、これらの配慮をしても製造誤差などによる収差の発生はあり得る。そこで本願の図１に示した実施例では、最も高密度の光ディスクに収束させる光ビーム２は、光源１からコリメートレンズ７までの非平行な光路中の２個のビームスプリッタをいずれも透過せず、反射させる構成とした。これによって、ＢＤなど、最も高密度の光ディスクに対しても良好な信号再生や信号記録を実現できるという効果を得る。
In general, in order to branch the optical path, it is possible to use a cube-type beam splitter in which two triangular transparent members are bonded together. However, as in the present application, a parallel plate or a wedge is used. It can be reduced and the material cost is reduced. However, when a single member beam splitter is arranged in the non-parallel optical path from the light source to the objective lens to transmit light, the
対物レンズ９は、対物レンズを微動するアクチュエータ（図示せず）の所定の位置に固定されている。対物レンズ駆動装置（対物レンズアクチュエータ）は、対物レンズ９を、光ディスクの記録面と直交するフォーカシング方向Ｚおよび光ディスクのトラッキング方向Ｙの両方向に、微動可能である。 The objective lens 9 is fixed at a predetermined position of an actuator (not shown) that finely moves the objective lens. The objective lens driving device (objective lens actuator) can finely move the objective lens 9 in both the focusing direction Z orthogonal to the recording surface of the optical disc and the tracking direction Y of the optical disc.
対物レンズ９としてＢＤ等の再生、あるいは記録をするためにＮＡ０．８５またはより大きな開口数のものを用いる場合には、開口数が大きいので、光ディスクに対して記録あるいは再生を行う場合、光ディスクに光が入射する面から情報記録面までを満たす透明基材の厚みに対して球面収差が顕著に発生する。本実施例ではコリメートレンズ７をコリメートレンズ７の光軸方向へ移動することにより、コリメートレンズ７から対物レンズ９へと向かう光の発散収束度を変化させる。対物レンズに入射する光の発散収束度が変化すると球面収差が変化するのでこれを利用して基材厚差に起因する球面収差を補正する。図１２に示す光ヘッド装置は、コリメートレンズ７をコリメートレンズ７の光軸方向へ移動するために、駆動装置１１が設けられている。駆動装置１１としては、具体的にはステッピングモータやブラシレスモータなどを用いることができる。また、光ヘッド装置には、コリメートレンズ７を保持するホルダ１７と、ホルダ１７の移動をガイドするガイド軸１６、および、駆動モータ１１の駆動力をホルダ１７へ伝える歯車（図示せず）も設けられている。コリメートレンズ７を保持するホルダ１７は、コリメートレンズ７と一体成型することもでき、一体成形すれば、光ヘッド装置の部品点数の削減を図ることもできる。
When an objective lens 9 having a NA of 0.85 or a larger numerical aperture is used for reproducing or recording BD or the like, the numerical aperture is large. Spherical aberration occurs remarkably with respect to the thickness of the transparent substrate that fills from the light incident surface to the information recording surface. In this embodiment, the
また、コリメートレンズ７の光軸を本願のようにＹ軸に非平行にすることにより光ヘッド装置全体を光ディスクの内外周方向へ移動する際の加減速による慣性力に対して、コリメートレンズ７が意図しない動きをしてしまうことを防ぐことができる。
Further, by making the optical axis of the
対物レンズ２５は光軸付近の最内周部分の赤外光１５をＣＤ等の低密度光ディスク２８の約１．２ｍｍの透明基材を通して収束させる。また、対物レンズ２５は最内周部分より一回り広い範囲の中周部分までの赤色光１４をＤＶＤ等の光ディスク２７の約０．６ｍｍの透明基材を通して収束させる。さらに、対物レンズ２５は有効径内の青色光２をＢＤ等の高密度光ディスク２６の約０．１ｍｍあるいはそれより薄い透明基材を通して収束させる。
The
このように異なる厚みの透明基材を通しながら、それぞれ光を収束させるためには、例えば特許文献６（特開平７−９８４３１）にも開示したように、回折素子を用いることが有効である。回折素子はまた、最内周部、中周部、最外周部、の設計を不連続なものとすることによって、最内周部は、どの厚みの基材を透しても収束させ、最外周部は０．１ｍｍあるいはそれよりも薄い基材を透過したときのみ収束させることが可能である。さらに一例としては先に説明したように波長の異なる光源を用いればより容易に設計可能である。ＣＤは赤外光、ＤＶＤは赤色光、ＢＤは青色光を用い、回折素子の１次回折光の回折角度が波長によって異なることを利用すれば、上記のような基材厚みによる球面収差の補正や、ディスク種類に応じた開口制限の切り替えを実現できる。 In order to converge light while passing through transparent substrates having different thicknesses as described above, it is effective to use a diffraction element as disclosed in, for example, Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-98431). The diffractive element also has a discontinuous design of the innermost circumference, middle circumference, and outermost circumference, so that the innermost circumference converges regardless of the thickness of the base material. The outer peripheral portion can be converged only when it passes through a base material of 0.1 mm or thinner. Furthermore, as an example, the design can be made more easily by using light sources having different wavelengths as described above. By using infrared light for CD, red light for DVD, and blue light for BD, and utilizing the fact that the diffraction angle of the first-order diffracted light of the diffraction element varies depending on the wavelength, the correction of spherical aberration due to the thickness of the base material as described above In addition, it is possible to realize switching of the opening restriction according to the disc type.
図１３に、非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出するために適した、光検出器１０１０の光検出領域の分割例を示す。図１３において、光検出器１０１０の光ビームが入射する面の反対側から透視して見たパターンを示している。受光領域２０，２１，２２，２３，２４，２５は赤色光と赤外光に対して、図１１の光検出器１０００と同じ働きをする部分に同じ番号を付与した。受光領域２０は青色光及び赤色光を受光する。受光領域２０は４分割されており、平行平板３によって与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号を検出する。また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキング信号を得ることもできる。受光領域２１、２２は、赤色光が回折素子１３を透過した際に回折された副ビームを受光する。受光領域２０のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法を検出したり、受光領域２１、２２からも非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出し、受光領域２０から得られるフォーカスエラー信号と演算して、トラック信号からのクロストークを除去する差動非点収差法を行うことも可能である。さらに光源１と平行平板３の間にも回折素子を設置することによって、青色光でも上記の赤色光の場合と同じように副ビーム信号を受光領域２１、２２から信号を検出することも可能である。
FIG. 13 shows an example of division of the light detection region of the
受光領域２３、２４、２５は赤外光を受光する。受光領域２０と２３の中心点間距離は、光源１２における赤色光と赤外光の発光点間距離に、リレーレンズ５によって実現される倍率を掛けた距離に設定する。また、受光領域２０と２１の中心間距離をＬ１、受光領域２３、２４の中心間距離をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２の比は、赤色光の波長：赤外光の波長の比と等しくなるように設定する。受光領域２３は４分割されており、平行平板３によって与えられた非点収差を利用してフォーカスエラー信号を検出する。また、いわゆる位相差法やプッシュプル法によるトラッキング信号を得ることもできる。受光領域２４、２５は、赤外色光が回折素子１３を透過した際に回折された副ビームを受光する。受光領域２３のプッシュプル信号と演算して差動プッシュプル法によるトラッキング信号を検出できる。本願では回折素子１３として、回折素子３１、３１００など先の実施形態において開示した回折素子を用いる。これによって、トラックピッチの異なる光ディスクに対して最適なＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を単一の回折素子を用いて得ることと、トラック追従による対物レンズ移動が起こった状態でのトラッキングエラー信号振幅低下量を抑圧することを両立できるという効果を有する。
The
上述のように単一の光検出器、あるいは単一の半導体チップ上に複数の受光領域を設けて異なる波長を光電変換する構成とすることによって半導体部品の部品点数削減を実現できる。 As described above, the number of semiconductor components can be reduced by providing a plurality of light receiving regions on a single photodetector or a single semiconductor chip to photoelectrically convert different wavelengths.
（光情報装置）
さらに、本発明の光ヘッド装置を用いた光情報装置の構成例を図１４に示す。図１４において光ディスク２６、２７、２８は、ターンテーブル１８２に乗せられ、モータ１６４によって回転される。光ヘッド装置１５５は、図１２に示した光ヘッド装置を用いる。光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクの所望の情報の存在するトラックのところまで、光ヘッド装置の駆動装置１５１によって粗動される。
(Optical information device)
Further, FIG. 14 shows a configuration example of an optical information device using the optical head device of the present invention. In FIG. 14,
前記光ヘッド装置１５５は、また、前記光ディスク２６との位置関係に対応して、フォーカスエラー（焦点誤差）信号やトラッキングエラー信号を電気回路１５３へ送る。前記電気回路１５３はこの信号に対応して、前記光ヘッド装置１５５へ、対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号によって、前記光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクに対してフォーカスサーボ（制御）と、トラッキング制御を行い、前記光ヘッド装置１５５によって、情報の読みだし、または書き込み（記録）や消去を行う。
The
本実施形態の光情報装置１５７は、図１２に示す光ヘッド装置を搭載しているので、単一の光ヘッド装置によって、記録密度の異なる複数の光ディスクに安定に記録あるいは再生することができるという効果を有する。 Since the optical information device 157 of this embodiment is equipped with the optical head device shown in FIG. 12, it can be stably recorded or reproduced on a plurality of optical disks having different recording densities by a single optical head device. Has an effect.
（コンピュータ）
図１４に示した光情報装置１６７を搭載したコンピュータについて説明する。上述の図１４の光情報装置を搭載した、あるいは、上述の記録・再生方法を採用したコンピュータや、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダは、異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できるという効果を有するものとなる。
(Computer)
A computer equipped with the
図１５において、図１４に示す光情報装置１６７と、情報の入力を行うためのキーボードあるいはマウス、タッチパネルなどの入力装置３６５と、前記入力装置から入力された情報や、前記光情報装置１６７から読み出した情報などに基づいて演算を行う中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置３６４と、前記演算装置によって演算された結果などの情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えたコンピュータ３００を構成する。
15, the
（光ディスクプレーヤ）
図１４に示した光情報装置を搭載した光ディスクプレーヤの模式的構成を図１６に示す。図１６において、図１４に示した光情報装置１６７と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（例えばデコーダー３６６）を有する光ディスクプレーヤ３２１を構成する。また、本構成はＧＰＳ等の位置センサーや中央演算装置（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーションシステムとしても利用できる。また、液晶モニタなどの表示装置３２０を加えた形態も可能である。
(Optical disc player)
FIG. 16 shows a schematic configuration of an optical disc player equipped with the optical information device shown in FIG. 16, the
（光ディスクレコーダ）
図１４に示した光情報装置を具備した、光ディスクレコーダの模式的構成を図１７に示す。図１７に示す光ディスクレコーダは、図１４に示した光情報装置１６７と、画像情報を、前記光情報装置によって光ディスクへ記録する情報に変換する画像から情報への変換装置（例えばエンコーダー３６８）を有する。望ましくは、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（デコーダー３６６）も有することにより、既に記録した部分を再生することも可能となる。情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えてもよい。
(Optical disk recorder)
FIG. 17 shows a schematic configuration of an optical disc recorder provided with the optical information device shown in FIG. The optical disk recorder shown in FIG. 17 includes the
（車両）
図１４に示した光情報装置１６７を搭載した車両について説明する。図１４に示した光情報装置を搭載した車両の模式的構成を図１８に示す。図１８において光情報装置１６７は図１４の光情報装置１６７である。車体１３１は、光情報装置１６７を搭載する。この車体１３１は、また、動力発生部１３４、動力発生部１３４へ供給する燃料を貯蔵する燃料貯蔵部１３５、あるいは／さらに、電源１３６を備える。このように車体に本願の光情報装置１６７を搭載することにより、移動体の中に居ながらにして、様々な種類の光ディスクから安定に情報を得ることができる、あるいは、情報を記録できるという効果を実現できる。また、車体１３１は、電車や車の場合は走行のために車輪１３３をさらに備える。また、車であれば、方向を変えるためのハンドル１３０を備える。
(vehicle)
A vehicle equipped with the
さらに、車体１３１にチェンジャー１３８や光ディスク収納部１３９を搭載することにより手軽に多数の光ディスクを利用可能にできる。光ディスクから得られる情報を加工して画像にしたりする演算装置１６４や情報を一時的に蓄える半導体メモリ１３７、表示装置１４２を備えることにより光ディスクから映像情報を再生可能である。また、アンプ１４０とスピーカ１４１を備えることにより光ディスクから音声や音楽を再生可能である。そして、ＧＰＳ１３２などの位置センサーを備えることにより光ディスクから再生した地図情報と併せて、現在位置や進行方向を表示装置１４２に表示される画像や、スピーカ１４１から発せられる音声として知ることができる。さらに無線通信部１４３を備えることにより外部からの情報を受信して、光ディスクの情報と相補的に利用可能である。
Furthermore, by mounting the
なお、上述の図１５、図１６、図１７には、出力装置３６１や液晶モニタ３２０を示したが、出力端子を備えて、出力装置３６１や液晶モニタ３２０は持たず、別売りとする商品形態があり得ることはいうまでもない。また、図１６と図１７には入力装置は図示していないが、キーボードやタッチパネル、マウス、リモートコントロール装置など入力装置も具備した商品形態も可能である。逆に、入力装置は別売りとして、入力端子のみを持った形態も可能である。
15, 16, and 17 described above, the
本発明にかかる光ヘッド装置は基材厚や対応波長、記録密度などの異なる複数種類の光ディスクに対して記録再生が可能であり、さらに、この光ヘッド装置を用いた互換型光情報装置は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなど多くの規格の光ディスクを扱うことができる。従って、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネント、車両など、情報を蓄えるあらゆるシステムに応用展開可能である。 The optical head device according to the present invention is capable of recording / reproducing with respect to a plurality of types of optical discs having different substrate thicknesses, corresponding wavelengths, recording densities, etc., and a compatible optical information device using this optical head device, Many standard optical disks such as CDs, DVDs, and BDs can be handled. Therefore, the present invention can be applied to various systems that store information, such as computers, optical disk players, optical disk recorders, car navigation systems, editing systems, data servers, AV components, and vehicles.
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。 Although the present invention has been fully described in connection with preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, various variations and modifications will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications are to be understood as being included therein, so long as they do not depart from the scope of the present invention according to the appended claims.
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
Claims (36)
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、さらに仮想的な分割線によって複数の分割領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、光ヘッド装置。A light source, a diffractive element that branches into at least three light beams, each including a main beam that transmits light emitted from the light source without being diffracted and two sub beams that are diffracted; and the three light beams on an optical disc recording surface An objective lens that converges on the optical disc, and a photodetector that photoelectrically converts the light reflected and reflected by the objective lens onto the recording surface of the optical disc into an electrical signal,
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
The central region is further divided into a plurality of divided regions by virtual dividing lines,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. An optical head device.
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される請求項３記載の光ヘッド装置。In two of the divided regions obtained by dividing the central region into three or more, diffraction gratings having different phases are formed, respectively.
4. The optical head device according to claim 3, wherein a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided areas is formed in the remaining one divided area.
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである請求項１記載の光ヘッド装置。When the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
The phase of a third diffraction grating formed in a divided region obtained by further dividing the central region and the phase of a fourth diffraction grating formed in another divided region have opposite polarities and the same absolute value. The optical head device described.
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である請求項５記載の光ヘッド装置。When the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
6. The optical head device according to claim 5, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である請求項１記載の光ヘッド装置。When the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
2. The optical head device according to claim 1, wherein the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region is approximately 0 degrees when averaged.
前記中央領域は４つ以上に分割され、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する請求項３記載の光ヘッド装置。When the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
The central region is divided into four or more to form a diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees. The optical head device according to claim 3.
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている光ヘッド装置。A light source, a diffraction element for branching the light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens for converging the three light beams on the optical disc recording surface, and the objective lens for convergence on the recording surface of the optical disc. A photodetector that receives the reflected light and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
An optical head device in which a diffraction grating in a different direction is formed in the central region for both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である請求項８記載の光ヘッド装置。The phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
9. The optical head device according to claim 8, wherein both are diffraction gratings in directions different from the first diffraction grating and the second diffraction grating, and the angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disk are opposite to each other.
前記回折素子は、第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている光ヘッド装置。A light source, a diffraction element for branching the light emitted from the light source into at least three light beams, an objective lens for converging the three light beams on the optical disc recording surface, and the objective lens for convergence on the recording surface of the optical disc. A photodetector that receives the reflected light and photoelectrically converts it into an electrical signal;
The diffraction element includes a first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region by approximately 180 degrees is formed, Divided into a central region sandwiched between the first diffraction grating region and the second diffraction grating region;
An optical head device in which a diffraction grating having a different grating pitch is formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域は、前記第１回折格子領域及び前記第２回折格子領域とも位相または格子ベクトルが異なり、かつ、前記分割線で分割された分割領域は、互いに位相または格子ベクトルが異なる回折格子が形成されている、回折素子。A light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on the optical disk recording surface, and light detection for receiving and photoelectrically converting the light reflected and reflected by the objective lens onto the recording surface of the optical disk into an electrical signal A diffractive element that is mounted on an optical head device equipped with a device and branches into at least three luminous fluxes consisting of a main beam that passes through without diffracting the light emitted from the light source and two sub beams that are diffracted;
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
The central region is different in phase or grating vector from the first diffraction grating region and the second diffraction grating region, and the divided regions divided by the dividing lines form diffraction gratings having different phases or grating vectors. A diffractive element.
残り１つの分割領域には、前記２つの分割領域のうちの１つに形成された回折格子と同じ格子ベクトルで同じ位相の回折格子が形成される請求項１９記載の回折素子。In two of the divided regions obtained by dividing the central region into three or more, diffraction gratings having different phases are formed, respectively.
20. The diffraction element according to claim 19, wherein a diffraction grating having the same phase as that of the diffraction grating formed in one of the two divided areas is formed in the remaining one divided area.
前記中央領域をさらに分割した分割領域に形成された第３回折格子の位相と、他の分割領域に形成された第４回折格子の位相は、極性が逆で絶対値が同じである請求項１７記載の回折素子。When the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
The phase of a third diffraction grating formed in a divided region obtained by further dividing the central region and the phase of a fourth diffraction grating formed in another divided region have opposite polarities and the same absolute value. The diffraction element as described.
前記第３回折格子の位相は９０度で前記第４回折格子の位相は−９０度である請求項２１記載の回折格子。When the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
The diffraction grating according to claim 21, wherein the phase of the third diffraction grating is 90 degrees and the phase of the fourth diffraction grating is -90 degrees.
前記中央領域の各分割領域に形成される各回折格子の位相を平均すると略０度である請求項１７記載の回折素子。When the phase of the first diffraction grating formed in the first diffraction grating region is 0 degree as a reference,
The diffraction element according to claim 17, wherein the phase of each diffraction grating formed in each divided region of the central region is approximately 0 degrees when averaged.
前記３つ以上に分割された中央領域に、位相が−１２０度の回折格子と、位相が−６０度の回折格子と、位相が＋６０度の回折格子と、位相が＋１２０度の回折格子を形成する請求項２０記載の回折素子。When the phase of the first diffraction grating formed in the first divided region is 0 degree as a reference,
A diffraction grating having a phase of −120 degrees, a diffraction grating having a phase of −60 degrees, a diffraction grating having a phase of +60 degrees, and a diffraction grating having a phase of +120 degrees are formed in the central region divided into three or more. The diffraction element according to claim 20.
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、異なる方向の回折格子が形成されている回折素子。A light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on the optical disk recording surface, and light detection for receiving and photoelectrically converting the light reflected and reflected by the objective lens onto the recording surface of the optical disk into an electrical signal A diffractive element that is mounted on an optical head device equipped with a device and branches into at least three luminous fluxes consisting of a main beam that passes through without diffracting the light emitted from the light source and two sub beams that are diffracted;
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
A diffraction element in which a diffraction grating in a different direction is formed in the central region for both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
いずれも前記第１回折格子とも前記第２回折格子とも異なる方向の回折格子であり、かつ、前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と成す角度が互いに正負逆である請求項２５記載の回折素子。The phase of the third diffraction grating formed in the divided region obtained by further dividing the central region and the fourth diffraction grating formed in the other divided regions are:
26. The diffraction element according to claim 25, wherein both are diffraction gratings in directions different from those of the first diffraction grating and the second diffraction grating, and angles formed with the extending direction of the track groove of the optical disk are opposite to each other.
第１回折格子領域と、前記第１回折格子領域に設けられた第１回折格子とは位相が略１８０度異なる第２回折格子が形成された第２回折格子領域と、前記第１回折格子領域と前記第２回折格子領域に挟まれた中央領域に分割され、
前記中央領域には前記第１回折格子とも、前記第２回折格子とも、格子ピッチが異なる回折格子が形成されている回折素子。A light source, an objective lens for converging light emitted from the light source on the optical disk recording surface, and light detection for receiving and photoelectrically converting the light reflected and reflected by the objective lens onto the recording surface of the optical disk into an electrical signal A diffractive element that is mounted on an optical head device equipped with a device and branches into at least three luminous fluxes consisting of a main beam that passes through without diffracting the light emitted from the light source and two sub beams that are diffracted;
A first diffraction grating region, a second diffraction grating region in which a second diffraction grating having a phase different from that of the first diffraction grating provided in the first diffraction grating region is approximately 180 degrees; and the first diffraction grating region And a central region sandwiched between the second diffraction grating regions,
A diffraction element in which a diffraction grating having a different grating pitch is formed in the central region of both the first diffraction grating and the second diffraction grating.
光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて前記モータや光学レンズやレーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置。An optical head device according to any one of claims 1 to 16,
An optical information apparatus comprising: a motor that rotates an optical disk; and an electric circuit that receives a signal obtained from the optical head device and controls and drives the motor, the optical lens, and the laser light source based on the signal.
増率Ｋ１は前記対物レンズが前記光ディスクのトラック溝の延伸方向と直角な方向に移動したときの、トラッキング制御信号変化が小さくなる値に調整したのち固定されることを特徴とする請求項２９記載の光情報装置。A push-pull signal obtained by calculating the photoelectric conversion by receiving the sub beam with the photodetector is amplified by an amplification factor K1, and obtained by calculating the photoelectric conversion by receiving the sub beam with the photodetector. Subtracted from the push-pull signal to be used as a tracking error signal,
30. The gain K1 is fixed after adjusting the tracking control signal to a value that decreases when the objective lens moves in a direction perpendicular to the extending direction of the track groove of the optical disk. Optical information device.
情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えたコンピュータ。An optical information device according to claim 29;
An input device or input terminal for inputting information;
An arithmetic device that performs an operation based on information input from the input device or information reproduced from the optical information device;
A computer comprising an output device or an output terminal for displaying or outputting information input from the input device, information reproduced from the optical information device, and results calculated by the arithmetic device.
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクプレーヤ。An optical information device according to claim 29;
An optical disc player having an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image.
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーと位置センサーを有するカーナビゲーションシステム。An optical information device according to claim 29;
A car navigation system comprising an information-to-image decoder for converting an information signal obtained from the optical information device into an image and a position sensor.
画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクレコーダ。An optical information device according to claim 29;
An optical disc recorder having an image-to-information encoder for converting image information into information to be recorded by the optical information device.
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