光拾波器以及用于它的衍射光栅的制作方法

专利名称：：光拾波器以及用于它的衍射光栅的制作方法
技术领域：
：本发明涉及进行光学的记录媒体(光盘)的记录或读取的光拾波器，特别是涉及采用了DPP法作为寻轨伺服方式的光拾波器的改良。
背景技术：
：所谓光拾波器是用来进行光盘的记录或读取的装置。作为光盘有DVD(数字多功能光盘或数字影像光盘)和CD(光盘)等。对CD来说有作为只能够记录一次的只写CD的CD-R(CD-recordable，可写CD)和使用相变记录方式的可擦写CD的CD-RW(CDRewritable，可擦写光盘)等。另一方面，对DVD来说，有作为只能够书写一次的DVD的DVD-R(DVDRecorable，可写DVD)，和作为可擦写DVD的DVD-RAM、DVD+RW(DVD+Rewritable，可擦写DVD)、DVD-RW(DVDRewritable，可擦写DVD)等。在这种光拾波器中，需要使从光源出射的激光光束照射到光盘的规定轨道上。为了进行这样的寻轨控制，现有技术采用了使用3束光束的寻轨伺服方式。并且，在这种使用3束光束的寻轨伺服方式中，因寻轨错误信号的产生方法不同，而有3光束法和DPP(DifferentialPush-Pull，微分推挽)法两种。还有，3光束法以及DPP法都是通过衍射光栅把从光源出射的激光光束分割成0级衍射光和一对1级衍射光这3束光束。在这里，0级衍射光称为主光束，一对1级衍射光称为分光束。另外，在一对1级衍射光中，最先横断轨道的光束称为先行分光束，后来横断的光束称为后行分光束。在本申请书中，把先行分光束称为第1分光束，把后行分光束称为第2分光束。在3光束法中，先行分光束和后行分光束被配置成它们之间的位相差为轨道横断信号的位相为180度。并且，在3光束法中，通过从先行分光束的光斑的信号(光探测器的接收信号)减去后行分光束的光斑的信号(光探测器的接收信号)来产生寻轨错误信号。这样，可以稳定地读取记录完的媒体(光盘)。这种3光束法用于读取CD的场合。在该3光束法中，已知的有用共用的光学读取头来记录和读取轨道间距不同的光盘的技术(例如，参照专利文献特开平8-221774号公报)。另一方面，在DPP法中，通过从主光束的光斑的推挽信号(以下称为‘主推挽信号’)减去将先行分光束的光斑的信号(以下称为‘先行分推挽信号’)加上后行分光束的光斑的信号(以下称为‘后行分推挽信号’)所得到的信号来产生寻轨错误信号。在该DPP法中，需要把先行分光束和后行分光束配置成它们之间的位相差为轨道横断信号的位相为360度。在这种DPP法中，通过把先行分推挽信号和后行分推挽信号相加的信号从主推挽信号中减去，就能够仅剩下作为寻轨错误信号的推挽信号。结果，在DPP法中，具有能够抵消因光盘的倾斜或对物透镜的移动而产生的推挽信号的偏移成分的优点。参照图1来说明采用了DPP法的现有技术的光拾波器。图1是用于说明现有技术的光拾波器的光学系统的图。图示的光拾波器具有作为光源的激光二极管LD、衍射光栅GRT、准直透镜CL、半反射镜HM、对物透镜OL、聚光透镜SL、光探测器DET。激光二级管LD发出规定波长的激光光束。衍射光栅GRT将来自激光二极管LD的1束激光分割成3束。如前所述，三束光束之中，中央光束称为主光束，其两侧的2束光束称为分光束(先行分光束、后行分光束)。准直透镜CL将来自衍射光栅GRT的3束光变成平行光。半反射镜HM用于透过来自准直透镜CL的平行光束同时反射后述的返回光束(来自光盘Disc的反射光束)。对物透镜OL将透过半反射镜HM的激光光束聚光到光盘Disc的信息记录面。被该光盘Disc反射的反射光束介由对物透镜OL作为返回光束入射到半反射镜HM。被半反射镜HM反射的返回光束被聚光透镜SL聚光并被给与像散而被导向光探测器DET，光探测器DET根据该光强度产生电信号。其次，对图1所示的现有技术的光拾波器的动作进行说明。从激光二极管LD发射的1束激光光束被衍射光栅GRT分割成3束光束，被准直透镜CL变换成平行光束，入射到半反射镜HM。该入射的平行光束透过半反射镜HM。该透射的平行光束被对物透镜OL汇聚，照射到光盘Disc的信息记录面。光盘Disc根据形成于其信息记录面的信息(凹坑)反射照射光束。来自该信息记录面的反射光束透过对物透镜OL，作为返回光束入射到半反射镜HM。该入射的返回光束被半反射镜HM反射、被聚光透镜SL聚光并被给与像散而被光探测器DET接收。光探测器DET将接收到的光束变换成电信号。图2表示用于图1的现有技术的光拾波器的现有技术的衍射光栅GRT。在现有技术的衍射光栅GRT中形成以直线状的槽等间隔配置的GRT图案。图3表示利用具备图2表示的现有技术的衍射光栅GRT的现有技术的光拾波器出射的激光光束汇聚并照射到光盘Disc的信息记录面的光斑的状态。在光盘Disc的信息记录面上形成有轨道。在该轨道上形成有凹坑。相互邻接的轨道的间隔称为轨道间距。利用主光束M扫描轨道，进行光盘Disc的读取。先行分光束L和后行分光束T以主光束M为对称轴，在沿轨道的方向以及正交的方向空开间隔配置。如前所述，在DPP法中，先行分光束L和后行分光束T配置成它们之间的位相差为轨道横断信号的位相为360度。为了做成这样的配置，需要使衍射光栅GRT绕激光光束的光轴转动，进行位相对准。在采用图2所示的现有技术的衍射光栅GRT的现有技术的光拾波器中，如图3所示，光盘Disc的信息记录面的主光束M、先行分光束L以及后行分光束T的光斑的形状都为圆形。图4表示用于图1的现有技术的光拾波器的光探测器DET的结构和返回光束的形状。图示的光探测器DET由用于接收主光束M的4分割光电二极管31、用于接收先行分光束L的第1个2分割光电二极管32、用于接收后行分光束T的第2个2分割光电二极管33构成。还有，图4所示的光电探测器DET表示在聚焦错误信号的产生中利用了利用主光束M的周知的像散法的场合的结构。如图4所示可知，用光探测器DET接收的主光束M、先行分光束L、以及后行分光束T的返回光束的形状都为圆形。图5表示用图4的光探测器DET接收到的、先行分推挽信号PPL、主推挽信号PPM、以及后行分推挽信号PPT、通过将这些推挽信号加减而产生的寻轨错误信号(DPP信号)的波形的一个例子。在图5中分别表示的是(a)先行分推挽信号PPL的波形、(b)主推挽信号PPM的波形、(c)后行分推挽信号PPT的波形、(d)DPP信号的波形。DPP信号能够利用以下公式1求出。DPP信号＝PPM-K(PPL-PPT)在这里，K是补偿主光束和分光束的光强差的常数。即，DPP信号是在将先行分推挽信号PPL和后行分推挽信号PPT加起来所得到的信号上乘以常数K，再从主推挽信号PPM中减去而得到。另一方面，在DVD装置中存在为了使得可以在DVD或CD的任一种上记录或读取而搭载特别的光拾波器。这种特别的光拾波器是用于分别使用DVD用的短波长激光(波长650nm频段)和CD用的长波长激光(波长780nm频段)这两种激光来进行记录和读取，称为2波长对应光拾波器。这种2波长对应光拾波器公布在例如专利文献特开2001-195767号公报中。在该
技术领域：
中，众所周知，DVD与CD的轨道间距不同，从而，现有技术的光拾波器需要根据光盘的种类使衍射光栅GRT绕光轴转动，进行先行分光束L和后行分光束T之间的位相对准。即，采用DPP法作为寻轨伺服方式，在现有技术的光拾波器中，为了相对于轨道间距不同的光盘得到稳定的寻轨错误信号，需要根据光盘的种类对搭载在各波长工作的衍射光栅进行位相调整。
发明内容如上所述，现有技术的光拾波器需要进行位相调整使先行分光束(第1分光束)和后行分光束(第2分光束)之间的位相差为轨道横断信号的位相为360度。特别是，为了对轨道间距不同的光盘得到稳定的寻轨错误信号(DPP信号)使得可以像2波长对应光拾波器那样，不得不根据光盘的种类进行上述位相调整。为此，本发明的课题是提供一种光拾波器使得不需要进行先行分光束(第1分光束)和后行分光束(第2分光束)之间的位相差的位相调整。本发明的其它课题是提供一种光拾波器使得即使光盘种类不同也不需要进行上述位相调整。本发明的另一个其它课题是提供一种光拾波器使得相对于轨道间距不同的光盘也可以得到稳定的寻轨错误信号(DPP信号)。采用本发明的第1方式，能够得到具有以下特征的光拾波器，在具备用于将来自光源(LD)的入射光束分割成主光束(M)和第1以及第2分光束(L’、T’)的衍射光栅(GRT’、GRT”)的光拾波器中，衍射光栅将上述入射光束分割成上述第1以及上述第2分光束使得在光盘(Disc)上的上述第1以及上述第2分光束的光斑形状沿光盘半径方向上长并且横跨至少2个轨道的长圆形。在上述光拾波器中，上述衍射光栅(GRT’)也可以形成为具有同一半径的，配置为等间隔的圆弧状的槽的圆弧状图案。另外，上述衍射光栅(GRT”)也可以是使具有同一半径的，配置为等间隔的圆弧状的槽的圆弧状图案在规定方向上重复多次而成。另外，上述光拾波器是能够作为光盘进行轨道间距以及波长相互不同的第1以及第2光盘的记录或读取的光拾波器，也可以具备接收被上述光盘反射的返回光束的光探测器(DET’)。在该场合，上述光探测器能够采用具有用于接收上述主光束的4分割的光电二极管(31)；用于接收上述第1分光束的第1个3分割光电二极管(32A)；用于接收上述第2分光束的第2个3分割光电二极管(33A)。采用本发明的第2方式，能够得到具有以下特征的衍射光栅，在用在光拾波器中，用于将来自光源(LD)的入射光分割成主光束(M)和第1以及第2分光束(L’、T’)的衍射光栅(GRT’、GRT”)中，上述衍射光栅将上述入射光束分割成上述第1以及上述第2分光束使得在光盘Disc上的上述第1以及上述第2分光束的光斑形状为在光盘的半径方向上长并且跨过至少2个轨道的长圆形。另外，上述衍射光栅(GRT’)也可以是使具有同一半径的，配置为等间隔的圆弧状的槽的圆弧状图案。另外，上述衍射光栅(GRT”)也可以是使具有同一半径的，配置为等间隔的圆弧状的槽的圆弧状图案在规定方向上重复多次而成还有，上述括号内的参考符号是为了便于理解而赋予的符号，只是一个例子，本发明当然不限定于它们。在本发明中，作为衍射光栅，由于使用将入射光束分割成主光束和第1以及第2分光束的衍射光栅使得在光盘上的第1以及第2分光束的光斑形状为沿光盘半径方向上长并且横跨至少2个轨道的长圆形，所以不产生第1以及第2分光束的轨道横断成分、不需要进行相对于第1分光束和第2分光束之间的位相差的位相调整。因此，即使光盘种类不同也不需要调整上述位相。结果，能够对轨道间距不同的光盘得到稳定的寻轨错误信号(DPP信号)。图1是用于说明现有技术的光拾波器的光学系统的图。图2是表示用于图1所示的光拾波器的衍射光栅的正视图。图3表示从具备图2所示的现有技术的衍射光栅的现有技术的光拾波器出射的激光光束被汇聚并照射在光盘的信息记录面上的光斑的示意图。图4表示用于图1所示的光拾波器的光探测器的结构和返回光束的形状的图。图5表示以图4所示的光探测器接收到的、先行分推挽信号、主推挽信号、以及后行分推挽信号和把这些推挽信号加减起来而产生的寻轨错误信号(DPP信号)的波形的一个例子的图。图6用于说明本发明的一个实施方式的光拾波器的光学系统的图。图7表示用于图6所示的光拾波器的衍射光栅的正视图。图8表示从具备图7所示的衍射光栅的光拾波器出射的激光光束汇聚并照射到光盘的信息记录面的光斑的状态的示意图。图9表示用于图6所示的光拾波器的光探测器的结构和返回光束的形状的图。图10表示以图9所示的光探测器接收到的、先行分推挽信号、主推挽信号、以及后行分推挽信号和把这些推挽信号加减起来产生的寻轨错误信号(DPP信号)的波形的一个例子的图。图11表示本发明的一个实施方式的衍射光栅的对物透镜使用的激光光束的区域、介由对物透镜汇聚并照射的光盘的信息记录面的光斑的状态的图。图12示本发明的其它实施方式的衍射光栅、该衍射光栅的对物透镜使用的激光光束的区域、介由对物透镜汇聚并照射的光盘的信息记录面的光斑的状态的图。图13表示用于本发明的其它实施例的2波长对应光拾波器的光探测器的结构和返回光束的形状的图。具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。参照图6来说明本发明的一个实施方式的光拾波器。图6是光拾波器的光学系统的系统结构图。图示的光拾波器除衍射光栅的结构不同之外，具有与图1所示的现有技术的光拾波器相同的结构并动作。因此，对衍射光栅给与GRT’的参考符号。另外，对与图1所示的同一构成要素给与同一参考符号，为了简化说明而省略其说明。图7表示用于图6的光拾波器的衍射光栅GRT’的结构。在衍射光栅GRT’上并列配置有圆弧状的槽并形成圆弧状GRT图案。在这里需要注意各圆弧状的槽具有相同的半径而不是同心圆。还有，在图7所示的衍射光栅GRT’上形成有具有同一半径的圆弧状的槽，但也可以形成双曲线状或放射线状的槽来取代圆弧状的槽。在形成双曲线状或放射线状的槽的场合，可以控制光盘上的分光束的光斑的强度分布。图8表示从具备图7所示的衍射光栅GRT’的本发明的光拾波器出射的激光光束汇聚并照射到光盘Disc的信息记录面上的光斑的状态。先行分光束L’和后行分光束T’配置成以主光束M为中点，在沿轨道的方向等间隔对称。在使用了图7所示的衍射光栅GRT’的本发明的光拾波器中，如图8所示，虽然光盘Disc的信息记录面上的主光束M的形状为圆形，先行分光束L’以及后行分光束T’的光斑的形状为在光斑半径方向上长并且跨越数个轨道的长圆形。在图示的例子中，先行分光束L’以及后行分光束T’的光斑跨越3个轨道，但只要跨越至少2个轨道就可以。图9表示用于图6的光拾波器的光探测器DET的结构和返回光束的形状。图示的光探测器DET具有与图4所示的光探测器DET相同的结构。图9所示的光探测器DET表示在聚焦错误信号的产生中利用了利用主光束M的周知的像散法的场合的结构。如图9所示，光探测器DET接收的主光束M的返回信号的形状为圆形，先行分光束L’以及后行分光束T’的返回光束的形状为长圆形。图10表示以图9所示的光探测器DET接收到的、先行分推挽信号PPL、主推挽信号PPM、以及后行分推挽信号PPT和把这些推挽信号加减起来产生的寻轨错误信号(DPP信号)的波形的一个例子。在图10中分别表示的是，(a)表示先行分推挽信号PPL的波形，(b)表示主分推挽信号PPM的波形，(c)表示后行分推挽信号PPT的波形，(d)表示DPP信号的波形。如图10(a)以及(c)所示可知，从跨越至少2个轨道的变成长圆形的分光束的光斑得不到在推挽信号PLL、PTT中的横断成分。为此，就不需要在现有技术的光拾波器中需要的对衍射光栅的角度对准。即，不受光盘(媒体)的轨道间距的左右，不需要衍射光栅的转动调整。还有，DPP信号能够利用以下公式2求出。DPP信号＝PPM-K(PPL+PPT)在这里，K是补偿主光束和分光束的光强差的常数。即，DPP信号是在将先行分推挽信号PPL和后行分推挽信号PPT加起来所得到的信号乘以常数K，再从主推挽信号PPM中减去而得到。图11表示本发明的一个实施方式的衍射光栅GRT’的对物透镜OL使用的激光光束的区域和介由对物透镜OL聚光照射的光盘Disc的信息记录面的光斑的状态。众所周知，为了控制寻轨，采用物透镜OL能够相对于光学基座对左右移动的结构。伴随于此，在衍射光栅GRT'所使用的激光光束区域也在中央的区域M、右侧的区域R、以及左侧的区域L移动。如图11(B)所示可知，对物透镜OL左右移动的话，先行分光束L’和后行分光束T’配置成以主光束M为对称轴对称。但是，对物透镜OL向右侧移动的话，先行分光束L’和后行分光束T’绕主光束M反时针旋转。同样，对物透镜OL向左侧移动的话，先行分光束L’和后行分光束T’绕主光束M顺时针旋转。其理由如下。在对物透镜OL不移动的场合，由于激光光束的衍射光栅GRT’的使用区域为衍射光栅GRT'的中央区域，使用形成于衍射光栅GRT’的圆弧状的槽的全部的曲率。因此，先行分光束L’和后行分光束T’配置成以主光束M为对称轴沿轨道的方向对称。对此，在对物透镜OL左右移动的场合，由于激光光束的衍射光栅GRT’的使用区域为衍射光栅GRT'的左右区域，只使用形成于衍射光栅GRT'的圆弧状的槽的一部分曲率。因此，先行分光束L’和后行分光束T’以主光束M为对称轴反时针或顺时针转动。总之，在使用了本发明的衍射光栅GRT’的光拾波器中，即使对物透镜OL左右移动，先行分光束L’和后行分光束T’的光斑形状也为跨越光盘Disc的至少2个轨道的长圆形。图12表示本发明的其它实施方式的衍射光栅GRT”、该衍射光栅GRT”的对物透镜OL所使用的激光光束的区域和介由对物透镜OL汇聚并照射的光盘Disc的信息记录面的光斑的状态的图。在图示的衍射光栅GRT”中反复形成以中央线为边界左右对称的圆弧状的槽，并且在左右各平行配置了两个圆弧状槽的图案。换一句话说，平行配置的圆弧状槽的图案在左右方向重复4次。在这种结构的衍射光栅GRT”中，即使对物透镜OL左右移动，激光光束的衍射光栅GRT”的使用区域为使用形成于衍射光栅GRT”的圆弧状的槽的全部的曲率。结果，如图12(B)所示，即使对物透镜OL左右移动，先行分光束L”和后行分光束T”配置成以主光束M为对称轴沿轨道的方向对称。其次，对本发明的其它实施方式的2波长对应光拾波器进行说明。2波长对应光拾波器是能够进行光盘的轨道间距不同的第1以及第2光盘的记录或读取的装置。例如，可以是第1光盘为DVD，第2光盘为CD。2波长对应光拾波器除以下所述的点之外，与图6所示的光拾波器的结构相同。即，代替激光二极管LD而采用2波长激光，在该2波长激光和衍射光栅之间具备光轴补偿元件，光探测器的结构进行后述的变更。2波长激光是具有集成了发出DVD用的波长为650nm的第1激光光束的第1激光二极管和发出CD用的波长为780nm的第2激光光束的第2激光二极管的半导体芯片。第1激光二极管和第2二极管的相互距离(发光点之间的距离)例如约为110μm，可以以±1μm的距离精度制作。光轴补偿元件用于使第1激光光束和第2激光光束的光轴一致并入射到衍射光栅GRT’上。图13表示用于本发明的其它实施例的2波长对应光拾波器的光探测器DET的结构和返回光束的形状。图13中，(A)表示光盘为DVD时的光探测器DET'的光接收图案，(B)表示光盘为CD时的光探测器DET’的光接收图案。图示的光探测器DET’由用于接收主光束M的4分割的光电二极管31；用于接收先行分光束的第1个3分割光电二极管32A；用于接收后行分光束的第2个3分割光电二极管33A构成。还有，图13所示的光探测器DET'表示在聚焦错误信号的产生中利用了利用主光束M的周知的像散法的场合的结构。这样，作为用于接收分光束的光探测器，通过使用3分割光电二极管，就能够很容易地构成与2波长对应光拾波器对应的光探测器DET’。采用这种结构的2波长对应光拾波器，与参照图6～图9说明过的光拾波器的场合同样，不需要调整衍射光栅GRT’的转动。结果，能够对轨道间距不同的光盘(媒体)得到稳定的寻轨错误信号(DPP信号)。还有，通过改良光探测器的结构，就能够对CD或DVD那样波长不同的规格不需要调整就能够处理。本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内当然可以做各种变更·变形。例如，在上述的实施方式中，仅对将本发明应用于单波长对应光拾波器和2波长对应光拾波器的场合进行了说明，但是当然也可以应用于能够对应3波长以上的光拾波器。另外，对例如与DVD-R、DVD-RW、DVD+RW的轨道间距不同的DVD-RAM那样的波长相同但轨道间距不同的2种以上的光盘所可能对应的光拾波器也同样可以应用。另外，在上述2波长对应光拾波器中，对使用2波长激光作为光源的例子进行了叙述，但也可以独立设置发出第1激光光束的第1激光二极管和发出第2激光光束的第2激光二极管。在该场合，能够使用分束器作为光轴补偿元件。还有，衍射光栅也不限于图7、图11、图12所示的衍射光栅。总之，只要是在光盘上的第1以及第2分光束的光斑形状为在光盘半径方向上长并且跨越至少2个轨道的长圆形，可以是具有任何结构的衍射光栅。权利要求1.一光拾波器，具有用于将来自光源的入射光束分割成主光束和第1以及第2分光束的衍射光栅，其特征在于，上述衍射光栅将上述入射光束分割成上述第1以及上述第2分光束使得在光盘上的上述第1以及上述第2分光束的光斑形状为在光盘的半径方向上长并且跨越至少2个轨道的长圆形。2.如权利要求1所述的光拾波器，其特征在于，上述衍射光栅做成具有同一半径的，等间隔配置的圆弧状的槽的圆弧状图案。3.如权利要求1所述的光拾波器，其特征在于，上述衍射光栅是使具有同一半径的，等间隔配置的圆弧状的槽的圆弧状图案在规定方向重复多次而成。4.如权利要求1至3中任何一项所述的光拾波器，其特征在于，上述光拾波器是能够进行光盘的轨道间距以及波长相互不同的第1以及第2光盘的记录或读取的光拾波器，具备将对上述光盘所反射的返回光束进行接收的光探测器，上述光探测器具有用于接收上述主光束的4分割光电二极管；用于接收上述第1分光束的第1个3分割光电二极管；用于接收上述第2分光束的第2个3分割光电二极管。5.一衍射光栅用在光拾波器中，用于将来自光源的入射光分割成主光束和第1以及第2分光束，其特征在于，上述衍射光栅将上述入射光束分割成上述第1以及上述第2分光束使得在光盘上的上述第1以及上述第2分光束的光斑形状为在光盘的半径方向上长并且跨过至少2个轨道的长圆形。6.如权利要求5所述的衍射光栅，其特征在于，上述衍射光栅做成具有同一半径的，等间隔配置的圆弧状的槽的圆弧状图案。7.如权利要求5所述的衍射光栅，其特征在于，上述衍射光栅是使具有同一半径的，等间隔配置的圆弧状的槽的圆弧状图案在规定方向上重复多次而形成。全文摘要本发明提供一种光拾波器使得不需要进行相对于第1分光束和第2分光束之间的位相差的位相调整。在具备用于将来自激光二极管的入射光束分割成主光束(M)和第1以及第2分光束(L’、T’)的衍射光栅的光拾波器中，衍射光栅将入射光束分割成第1以及第2分光束使得在光盘上的第1以及第2分光束的光斑形状为在光盘的半径方向上长并且跨越至少2个轨道的长圆形。文档编号G11B7/135GK1702747SQ200510005119公开日2005年11月30日申请日期2005年1月28日优先权日2004年5月26日发明者竹内俊夫申请人:三美电机株式会社