专利名称：光拾波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光拾波装置，它用光学方法把信息记录到记录介质内和/或从光记录媒体以重现信息。
背景技术：
在诸如声频视频和计算机等的各个领域中，小型碟片(CD)，数字通用碟片(DVD)，以及微型碟片(MD)等等这样的光学碟片被用作光记录媒体。根据存储容量(即要存储到上面所提到的光记录媒体中的信息容量)的增加需要，还有根据在较窄轨道节距(它形成在光记录媒体上的轨道间距)方面的进展，信息存储区一直在扩展差不多已到光记录媒体的中心部之内。
在一种使用这样的光记录媒体的信息重现装置中，在光记录媒体的信息记录面上聚焦一个光点，并在光记录媒体中形成的轨道上采用跟踪光点来记录或重现信息。跟踪轨道上的光点的一种控制称之为跟踪控制。跟踪控制是通过光接收文件来检测从光记录媒体反射来的光，并通过完成把已检测到的光从光接收元件反馈到驱动目镜的传动机构来实现的，这个目镜是用于把光聚焦到光记录媒体上的光聚焦工具。用于完成传动机构驱动的反馈控制信号称之为跟踪误差信号(下文中简称为“TES”)。有一种微分推挽(DPP)方法可作为采用跟踪误差信号的信号产生方法中的一个方法。
作为例子，在日本未审批专利申请JP-A 7-93764(1995)中揭示了DPP方法。
图16是示出采用DPP方法的常规光拾波装置1结构的简化图解图。常规光拾波装置1结构的一个例子如下。光拾波装置1包括作为光源的半导体激光器2，平行光管透镜3，衍射光栅4，光束分离器5，1/4波长片6，物镜7，聚光透镜8，以及由光接收元件形成的光检测器9。
在光拾波装置1中，从半导体激光器2照射出来的光通过平行光透镜3被改变成基本上平行的光，通过衍射光栅4至少被衍射成零级衍射光，正(+)一级衍射光和负(-)一级衍射光，然后，透射光分离器5，通过1/4波长片6变换成圆偏振光，并在通过物镜7聚焦光后照射到光记录媒体10上。
图17A和17B是示出照射在光记录媒体10上的零级衍射光和正负一级衍射光情况的两个视图。图17A示出照射到形成有光记录媒体10轨道上的零级衍射光，+和-(±)的一级衍射光的诸位置，而图17B则示出光记录媒体10的横截面形状。跟踪控制以便用包括零级衍射光的主光束(下文中简写为“MB”)在横着方向上照射轨迹的纹间表面部分11的中心部，在这个中心部记录应被记录的信息或哪个要重现的信息被记录(下文中纹间表面部分可以称之为信息轨迹)。在这种情况中，有半个轨道节距不同轴的诸位置，各自都朝向与由MB照射的信息轨道11的两个侧面都邻接的凹槽部分12和13，被+(正)一级衍射光的第一束次光束(下文中简写为“SB1”和-(负)一级衍射光的第二束次光束(下文中简写为“SB2”)所照射。
用来照射光记录媒体10的MB，SB1和SB2被光记录媒体10反射并再次通过物镜7和1/4波长片6透射，然后被光束分离器5反射，通过会聚透镜8会聚并在光检测器9上被接收。
图18示出根据来自光检测器9的检测信号来获得DPP信号的图解线路图。在光记录媒体10面朝光拾波装置1被附着的条件下，光检测器9包括由光接收元件形成的光检测器9b、9c，这光检测器被分成两部分，因而在平行于形成在光记录媒体10中的轨道方向的方向上有一根隔离线延伸着，以及包括把光接收元件分成四部分，因而在平行于和垂直于轨道延伸方向的方向上有两根距离线的光检测器9a。
当由光检测器9a和减法器14检测到的从MB接收光信号获得的MB推挽信号被定义为MPP(主推挽)，由光检测器9b和减法器15检测到的从SB1接收光信号获得的SB1推挽信号被定义为SPP1(次推挽-1)，由光检测器9c和减法器16检测到的从SB2接收光信号获得的SB2推挽信号被定义为SPP2(次推挽-2)时，根据下列公式(1)可以得到根据一放大信号从减法器19计算的DPP信号)，其中放大信号用放大器18和MPP，再被放大从SPP1、SPP2和累加器17获得的附加信号SPP(＝SPP1+SPP2)。
DPP＝MPP-k(SPP1+SPP2) (1)其中放大器18的增益k是用来补偿零级衍射光和正负一级衍射光强度之差的一个系数。当各衍射光的强度比如下时零级衍射光的光强度∶+(正)一级衍射光的光强度∶-(负)一级衍射光的光强度＝a∶b∶b时，则可从k＝a/2b获得K。
如上所述，与从用MB照射的信息轨道11的两个侧面邻接的有半个轨道不同轴的诸位置是用SB1和SB2照射的。所以，SPP1和SPP2的相位相对MPP的相位分别有180°的不对准。图19是示出推挽例子的视图。在图19中，示出上面提到的衍射光的光强度各行相等情况的例子，且a＝b，即k＝0.5。由于SPP1和SPP2的光强度彼此相等，所以SPP1和SPP2叠加。而且，用0.5来乘SPP1和SPP2和的SPP与SPP1和SPP2是相同的，所以SPP1和SPP2叠加。由于MPP入SPP的相位是移动180°的反相位，所以DPP是从MPP和SPP振幅的绝对值相加来获得。
图20是示出在产生偏差ΔP的情况下推挽信号例子的示意图。即使在光记录媒体10的预定轨道位置是由各衍射光照射的条件下，还是有一种情况，即由于物镜的位移或光记录媒体10的倾斜而产生偏差ΔP。不过，若发生产生这样的偏差ΔP，由于MPP和SPP象前面所提到的那样是反相位，所以按照根据公式(1)的计算在DPP信号中消去偏差ΔP是可能得到的。
但是，在JP-A 7-93764中揭示的常规DPP方法中，存在一个问题，就是必须实现相对于光记录媒体10，衍射光栅4相对位置的精确转动调整以便相对于MB把SB1和SB2准确地移动半个轨道节距来配置。此外，在JP-A 7-93764中揭示的常规DPP方法中，尚未考虑在上面提到的图17中示出的，在当记录介质10中形成的由轨道弯曲引起的一个效应。
图21示出考虑了轨道弯曲，用以照射光记录媒体21的零级衍射光和正负一级衍射光的条件的示意图，正如上面所提到的，根据存储容量的增加需要，用于信息存储和重现已使用到几乎到光记录媒体21的中心部内。所以，当检测到来自在光记录媒体21的中心部内周围形成的轨道信息时，必须考虑轨道弯曲的效应。
如图21所示，当在轨道中存在弯曲时，如果要把次光束前面的光束SB1配置到轨道凹槽部23的中央时，就不可能把下面的光束SB2配置到轨道凹槽部24的中央。在从零级衍射光和正负一级衍射光采用三光束(MB、SB1、SB2)的伺服控制法中，把SB1和SB2分别配置在轨道凹槽部分23和24上是一种通用的方法，而凹槽部分23和24是邻接于在其上配置MB的信号轨道22(纹间表面部分)的两个侧面。但是，存在着一个问题，如图21所示，就是当存在轨道弯曲时，万一要把MB配置在信息轨道22的中间，就不可能把SB1配置到与信息轨道22邻接的凹槽部23的中央，又同时把SB2配置在凹槽部24的中央。
图22是示出根据MB、SB1和SB2的探测信号而获得的DPP信号的例子的示意图，其中MB，SB1和SB2是用来照射具有轨道弯曲的轨道的。正如图21所示，在把MB配置在信息轨道22上，同时，又把SB1和SB2配置在邻接信息轨道22的凹槽部23和24的中央部上这一不可能的情况下，作为SPP1和SPP2叠加信号的SPP信号相对于MPP有一个相位差。所以，另一相位差发生在MPP和从公式(1)获得的DPP之间，而这个相位差就成为轨道偏差。
正相反，在把SB2配置在凹槽部24中央的情况下，由于不可能把SB1配置到凹槽部23中央因而发生了轨道偏差。此外，有一种方法，通过把次光束反相，也就是SB1和SB2与MB反相，并通过设计一种衍射光栅的结构把三束光束配置到同一轨道上来减小偏差。但是，由于在前面的和后面的光束间有隔离的距离，所以存在轨道弯曲时，难以把所有三束光束安排在同一轨道的中央部，结果还是有轨道偏差发生。
如此方法，当有轨道弯曲存在时，即使严格地实现为相对于衍射光栅4的光记录媒体21的相对定位所作的转动调整，也不可能消除在SB1与SB2的叠加信号SPP和MB的推挽信号MPP之间的相位差，因而有一个问题，就是保留着轨道偏差。
在日本未审批专利申请JP-A 2001-250250(2001)中揭示了另一种解决这样一个问题的常规技术。在JP-A 2001-250250中揭示的技术描述如下图23示出与另一常规技术适用的光拾波装置25结构的简化图解图。光拾波装置25包括半导体激光器26，平行光管透镜27，衍射光栅28，光束分离器29，物镜30，会聚透镜31，以及与光功率探测器9具有相同结构的光功率探测器32(简化的示意图)。这里，关于X、Y和Z轴的定义就是在图23所示的三维坐标轴。图24是从光束被会聚的一侧的光记录媒体33的图解平面图。Z轴是光轴向的轴，且光是从半导体激光器照射出来并在不记录介质33的信息记录面上会聚的光。X轴是设定在连接光记录媒体33的中心34和聚焦位置35的线段36的延伸方向上的轴，其中聚焦位置35为从半导体激光器26照射出来的光在光记录媒体33的信息记录面上聚焦的地方，而该记录面是垂直Z轴的一个假想的平面。因而，由于X轴对应于光记录媒体33的径向方向，所以该轴的方向称之为径向方向。Y轴是在垂直于Z轴的一个假想的平面上、垂直于X轴方向延伸的轴。因而，存在一个情况，由于Y轴对应于形成光记录媒体33上的轨道的切向方向，所以这根轴的方向称之为轨道方向。在本说明中普遍使用这此根据三轴方向的定义。
图25是示出装于常规光拾波装置25中衍射光栅28(图形)结构的顶视平面图。在衍射光栅28中，形成了在由分别平行于X和Y轴方向的隔离线相等地切割成四块的情况下获得的1/4区域部分27，因而与除了1/4区域部分37之外的其余部分38不同。在示于图25中的衍射光栅28中，在顶视平面图的右角下方形成了1/4区域37。1/4区域部分37和其余部分38相对于光栅凹槽方向和光栅凹槽间距是被均匀地构筑成的。但是，由于在光栅各凹槽间距之间的节距被安排在彼此只有一半是不同轴的，在透射过1/4区域部分37的光的相位上，相对于透射过除了1/4部分外的区域部分38的光的相位，被加了上180°的相位差。
图26是示出在采用衍射光栅28的情况下的TES的视图。在光束39透射过衍射光栅28被衍射成MB、SB1和SB2，且受到光记录媒体33反射，并由光功率探测器32接收的场合下，相对于照射区光束具有180。相位差的衍射光面积基本上等于相对于关于接收SB1和SB2即正负一级衍射光的光接收元件的照射区光束无相位差联系的衍射光的面积，也就是，具有相位差的衍射光的光接收量基本上等于与相位差无联系的衍射光的光接收量。所以，关于消去了彼此具有180°相位差的衍射光，而来自次光束SB1和SB2的推挽信号SPP1和SPP2的振幅基本上成为零。
与此同时，关于由于物镜30的位移而有偏差的发生，是可能根据上面得到的公式(1)的计算来消去的。正如上述，在另一常规光拾波装置25中，通过使来自SB1和SB2的推挽信号SPP1和SPP2的振幅为零，实现了减小由于衍射光栅28的转动调整误差而引起发生的轨道偏差。
但是，在其它的常规光拾波装置25中，当对衍射光栅28增加180°相位差的1/4区域部分37在垂直于相对光束39光轴方向的X和/或Y轴方向产生偏离时，发生了振幅比根据偏离量增加而增加的现象。这里，振幅比指的是由SB1或SB2来的推挽信号SPP1，SPP2的振幅与由MB来的推挽信号MPP的振幅的比(即SPP/MPP或SPP2/MPP)。
图27为示出偏离量和振幅量之间特性曲线的视图。在图27中，例示的是SPP1的振幅相对于MPP振幅的振幅比(SPP1/MOPP)。在图27中，线40示出在X轴(径向)发生偏差情况下振幅比的变化，而线41示出在Y轴(轨道)发生偏离的情况下振幅比的变化。就具有示于图25中图形的衍射光栅28来说，振幅比的增加灵敏度，在Y轴方向发生偏离的情况下，要高于在X轴方向发生偏离的情况。
因而，在其它的常规光拾装置25中，存在一个问题，就是在引起在X轴和/或Y轴方向上偏离的相位差叠加区部分37的条件中，随着衍射光栅28的转动位置的调整发生时，就有轨道偏离产生，使得振幅比增加，就是说，在从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅是大的条件中，换句话说，在采用把相位差叠加到部分光束39的衍射光栅28的光拾波装置中，也有一个问题，就是关于在衍射光栅28的转动位置调整需要高精度。
此外，一般来说，在光拾波装置中，衍射光栅附着在具有转动轴的圆柱形夹具中，因为必须要实现衍射光栅的转动调整以便把MB，SB1和SB2安排到在光记录媒体上的目标位置。当夹具被附着到衍射光栅时，在衍射光栅中心和夹具转轴之间产生误差的情况下，这个条件相同对应于在X轴方向和/或Y轴方向上的偏离产生在把相位差加到光束的一个区域部分的条件。所以，当调整衍射光栅的转动位置时，由SB1和SB2的推挽信号SPP1、SPP2的振幅增加了，这个增加导致发生轨道偏差。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种光拾波装置，它能通过简单的结构采用DPP方法来减小发生在跟踪控制中的轨道偏差，而且它能简化装置的装配调整。
本发明提供一种用光学方法把信息记录到光记录媒体和/或从光记录媒体重现信息的光拾波装置，包括用于照射光的光源；用于把从光源照射出来的光变换成基本上是平行光的平行光管透镜；用于把从光源照射出来的光至少衍射成零级衍射光，正(+)一级衍射光和负(-)一级衍射光，且用于对部分+和-(正负)一级衍射光提供相位差的衍射光栅，用于把零级衍射光和正负一级衍射光聚焦到光记录媒体上的光聚焦工具；用于透射和反射零级衍射光和正负一级衍射光的、配置在光源和光聚焦工具间的光分离工具；以及用于被当记录介质反射的零级衍射光和正负一级衍射光，包括多个光接收元件的光探测工具，其中在衍射光栅中，在光栅凹槽的延伸方法上彼此邻接的交替地配置一个对正负一级衍射光提供相位差的衍射区和一个对正负一级衍射光不提供相位差的衍射区，以及其中衍射光栅是这样形成的，使得在光栅凹延伸方向上提供相位差的衍射区长度的宽度W1和在光栅凹槽延伸方向不提供相位差的衍射区长度的宽度W2满足下列公式(W1＝W2＝D/m)。
此处D表示从光源照射出来并照射到衍射光栅的光束有效直径，而m则表示在光栅凹槽方向上光束有效直径D被相等地分割成组成部分的数目(m是3或更大的整数)。
根据本发明，从光源照射出来的光至少被衍射成零级衍射光的正负一级衍射光，就衍射光栅来说，它对部分正负一级衍射光提供相位差，对正负一级衍射光提供相位差的衍射区和对正负一级衍射光不提供相位差的衍射区在光栅凹槽的延伸方向上彼此邻接交替地配置。当从光源照射出来并照射到衍射光栅的光束有效直径为D，且在光栅凹槽方向，光束有效直径D被相等地分割成组成部分的数目为m时(m是3或更大的整数)，衍射光栅是这样形成的，使得在光栅延伸方向上提供相位差的衍射区长度的宽度W1和在光栅凹槽的延伸方向上不提供相位差的衍射区长度的宽度W2这两个宽度都等于D/m。
对于这种方式下形成的衍射光栅而言，对正负一级衍射光提供相位差的衍射区和不提供相位差的衍射区基本上被相同地包括在透射过衍射光栅的光束有效直径D之内。由此，由衍射光栅衍射的作为+(正)一级衍射光的第一束次光束SB1和作为一(负)一级衍射光的第二束次光束分别由探测工具探测到的推挽信号来说，从提供相位差的衍射区来的光和从不提供相位差的衍射区来的光彼此相消。因而，不论第一束次光束SB1和第二束次光束SB2在光记录媒体轨道上的实际位置，从第一束次光束SB1和第二束次光束SB2来的推挽信号是基本上具有恒定变化特性的信号。由于，不论第一束次光束SB1和第二束次光束SB2在光记录媒体轨道上的实际位置，可以近似地得到具有恒定变化特性的推挽信号，所以没有必要再实施一次衍射光栅的转动调整，以便相对于第一束次光束SB1和第二束次光束SB2一起被安排在轨道中央，而实现了装置的装配调整的显著简化。
而且，多个对正负一级衍射光提供相位差的衍射区和对正负一级衍射光不提供相位差的衍射区在光栅凹槽的延伸方向上被彼此相邻交替地安排，以便分别让宽度W1＝W2(＝D/m)。所以，即使在X轴和/或Y轴方向衍射光栅被偏离，包括在照射衍射光栅的光束有效直径D内的衍射光栅图形是一相同的形状，而相对于正负一级衍射光的光强度没有变化。由此，防止了从正负一级衍射光的第一束次光束SB1和第二束次光束SB2来的推挽信号振幅的增加，从而抑制了轨道偏差的发生。
此外在本发明中，较佳的是，多个衍射光栅彼此邻接在垂直于光栅凹槽的延伸方向的方向上，而且把彼此邻接的衍射光栅安排得使在光栅凹槽的延伸方向上移动宽度W1(＝W2)，而且，当光束有效直径D在垂直于凹槽方向的方向上被相等地分割成组成部分的数目为n(n是2或更大的整数)，在垂直地光栅凹槽延伸方向的方向上衍射光栅长度的宽度H满足下列公式(H＝D/n)。
根据本发明，这多个衍射光栅彼此在垂直于光栅凹槽延伸方向的方向上邻接，而彼此邻接的衍射光栅被交替地配置，使得在光栅凹槽延伸方向上移动宽度W1(＝W2)。由于对各衍射光栅，在垂直于光栅凹槽延伸方向的方向上长度的高度H被设置为与商数(D/m)相等，这个商是通过把光束数的有效直径D除以在垂直于光栅口槽方向上把光束有效直径D相等地分成组成部分的数目n(n是2或更大的整数)而获得的。所以，至少2个或更多的衍射光栅如此交替配置以使在移动宽度W1(＝W2)后被包括在用以照射衍射光栅的光束有效直径D之内。由此，在通过光探测工具分别从第一束次光束SB1和第二束次光束SB2探测到的推挽信号来说，从提供相位差衍射区来的光和从不提供相位差衍射区的光彼此更为肯定也相消了。所以，推挽信号的振幅基本上为零，从而抑制了轨道偏差的发生。而且，没有必要再实施衍射光栅极的转动调整，从而实现了装置装配调整的显著简化。
此外在本发明中，最好把衍射光栅配置在光源和平行光管透镜之间。
根据本发明，由于不必要实施位置调整或转动调整，且可以应用于从光源照射出来的光束有效直径D为小的情况下，所以可以把衍射光栅配置在光源和平行光管透镜之间。通过把衍射光栅安排在光源和平行光管透镜之间，简化了装置装配调整，而装置的尺寸可进一步减小。
此外在本发明中，光拾波装置较佳地还包括用于在平行于从光源照射出来的光束的一根轴的方向上移动衍射光栅的光栅移动工具。
根据本发明，用于在平行于从光源照射出来的光束的一根轴的方向上移动衍射光栅的光栅移动工具。通过由光栅移动工具在光轴的方向上移动衍射光栅，有可能选择一个使来自正负一级衍射光的推挽信号的振幅基本上成为零的位置。因此，有可能把衍射光栅配置在光轴方向上的较佳位置上，以便把轨道偏差抑制到最小值。
此外在本发明中，较佳的是把衍射光栅附着到与光分离工具相邻的较靠近光源的一侧。
此外在本发明中，较佳的是把衍射光栅形成在光分离工具较靠近光源的一侧，且把衍射光栅与光分离工具集成起来作为单一的部件。
根据本发明，把衍射光栅附着到邻接在与光分离工具较靠近光源的一侧，或在其较靠近光源一侧通过与光分离工具作为单一部件而集成起来形成。所以，由于可以消除用于固定衍射光栅的一个夹具，就可以减少部件数，而有可能有助于对装置减小尺寸。
附图简述本发明其它和另外的目的，特性，和优点从下面参考附图的详细描述中将会更为清晰，其中图1是根据本发明的一个实施例示出光拾波装置结构的简化图解图；图2是示出装备在光拾波装置上的衍射光栅结构的平面图；图3是根据本发明的一个实施例从光拾波装置获得的示例推挽信号图；图4是根据本发明的该实施例从光拾波装置获得的产生偏差ΔP的示例推挽信号图；图5是示出在光束和衍射光栅间有相对偏离发生的情况下，在偏离量和振幅比间的特性曲线图；图6是根据本发明的第二实施例设置在光拾波装置中衍射光栅结构的简化平面图；图7是示出在光束和衍射光栅间有相对偏离发生的情况下，在偏离量和振幅比间的特性曲线图；图8是根据本发明的第三实施例示出光拾波装置结构的简化图解图；图9是根据本发明的第四实施例示出光拾波装置结构的简化图解图；
图10是示出设置在光拾波装置中的光栅移动工具结构的简化透视图；图11A到11C是示出相对于沿Z轴方向，关于可移动地安排在各个位置的衍射光栅的光束照射状态的视图；图12是根据本发明的第五实施例示出光拾波装置结构的简化图解图；图13是示出设置在示于图12的光拾波装置的衍射光栅结构的简化透视图；图14是根据本发明的第六实施例示出光拾波装置结构的简化图解图；图15是设置在示于图14的光拾波装置的衍射光栅和光束分离器的简化图解图。
图16是采用DPP方法的常规光拾波装置结构的简化图解图；图17A和17B是示出用以照射光记录媒体的零级衍射光和正负一级衍射光状态的视图；图18是示出根据来自光探测器的探测光为获得DPP信号的电路的图解图；图19示出推挽信号的一个例子的图；图20是示出当有偏差ΔP产生时，推挽信号的一个例子的图；图21是示出图以照射光记录媒体的零级衍射光和正负一级衍射光，考虑了在光记录媒体中轨道弯曲的图；图22是示出根据用以照射具有弯曲的轨道的MB、SB1和SB2的探测光所获得的DPP信号的一个例子的图；图23是示出另一常规光拾波装置结构的简化图解图；图24是从光束波聚焦的一侧的光记录媒体的图解平面图；图25是示出设置在常规光拾波装置中的衍射光栅(图形)结构的图解平面图；图26是在采用衍射光栅的情况下示出TES的图；图27是示出在偏离量与振幅比的特性曲线图。
具体实施例方式
现在参考附图，本发明的较佳实施例描述如下。
图1是根据本发明的一个实施例示出光拾波装置50结构的简化图解图。该光拾波装置包括用作光源的半导体激光器51，平行光管透镜52，衍射光栅53，用作光分离工具的光束分离器55，用于把从半导体激光器51照射出来的光聚焦到光记录媒体60上，用作光聚焦工具的物镜56，用于会聚被光记录媒体60反射的光的反射光会聚透镜57，圆柱透镜58，由多个光接收元件组成的光接收工具59。就示于图1的X-Y-Z系统三维坐标轴和随后的诸图来说，正如上面提到的，X轴是在径向方向，Y轴是在轨道方向，而Z轴是在光轴方向上。
半导体激光器51是包含在元素周期表中特定的III族元素和V族元素的化合物半导体，且该半导体激光器51能振荡激光。平行光管透镜52把从半导体激光器51照射出来的光改变成基本上平行的光。
衍射光栅53至少把从半导体激光器51照射出来的透射光束61衍射为零级衍射光，+(正)一级衍射光和-(负)一级衍射光。图2是示出设置在光拾波装置50中衍射光栅53的结构平面图。参考图2，该衍射光栅53的结构描述如下。
衍射光栅53是在X轴(径向)方向延伸的、具有光栅凹槽62a、62b的平面光栅。光在透射光栅凹槽62a和62b时被反射和干涉而衍射。在衍射光栅53中，在光栅凹槽62a和62b的延伸方向上，彼此邻接交替地安排有对正负一级衍射光提供相位差的衍射区63和对正负一级衍射光不提供相位差的衍射区64。在从半导体激光器照射出来、并用它照射衍射光栅53的光束61有效直径为D，且在光栅凹槽方向把光束61的有效直径D相等地分成组成部分的数目为m(m是3或更大的整数在本发明实施例中，m＝10)的情况下，衍射光栅53是这样来形成的，使得在光栅凹槽62a和62b的延伸方向上提供相位差的衍射区63长度的宽度W1，和在光栅凹槽延伸方向上不提供相位差的衍射区64长度的宽度W2，满足下列公式(W1＝W2＝D/m)。
同时，在图2中，在不提供相位差的衍射区64中的光栅凹槽62b中被省略去避开太详细的图形。但是，光栅凹槽62b是用与光栅凹槽62a同样方法构成的，除了光栅凹槽间距是这样形成的，使得相对于光栅凹槽62a移动半个节距。由此，从提供相位差的衍射区63来的衍射光相对于从不提供相位差的衍射区64来的衍射光拾出了180°相位差。
提供衍射光栅53相位差的衍射区63和不提供相位差的衍射区64不仅形成在光束61的有效直径D之内，而且还形成在光束61的有效直径D之外。换句话说，满足所述结构要求并要形成具有大于光束61有效直径D的平坦区的衍射光栅表面是用光束61来照射的。
此外，光束61的有效直径D对应于由物镜所利用的光通量直径。但是，在存在着于物镜和平行光管透镜之间有缩小或放大效应的光学系统的情况中，则在衍射光栅上的有效直径D是通过把光通量直径除以光学系统的放大倍率来得到的。例如，由物镜所利用的光通量直径为φ3mm，在物镜和平行光管透镜间的放大倍率为2的情况下，在衍射光栅上的有效直径D是φ1.5mm(＝φ3mm/2)。在本发明的该实施例中，在物镜和平行光管透镜间的放大倍率是1。
再次参考图1，用作光分离工具的光分离器55设置在半导体激光器51和光记录媒体60之间，使得能让从半导体激光器51照射出来的光透射过，又使得能反射光记录媒体60所反射的反射光。
物镜56把透射过光束分离器55的零级衍射光和正负一级衍射光聚焦在形成于光记录媒体60的信息记录面上的轨道上。在该实施例中，零件衍射光照射在信息轨道(纹间表面部分)的中央作为为主光束(MB)，而与信息轨道邻接的凹槽部分别由+(正)一级衍射光照射，作为第一束次光束(SB1)和-(负)一级衍射光照射，作为第二束次光束(SB2)。但是，由于考虑了在光记录媒体60上的轨道弯曲，所以如图21所示，在MB、SB1和SB2间的相对位置是在这样一种情况下，其中MB是在信息轨道的中央位置上，而SB1和SB2不在邻接信息轨道的光栅凹槽各自的中央位置上。在该实施例中，信息轨道就是纹间表面部分，不过，记录和重现可在凹槽部分进行。
受到光记录媒体60反射的MB、SB1和SB2，再一次透射过物镜56，该光束分离器55反射，并入射到反射光会聚透镜57。被透射反射光的会聚透镜57所聚焦的MB、SB1和SB2为被圆柱透镜58的焦点外的探测，有一个象散，并通过光探测工具59探测关于接收光的总量。
光探测工具59是一种由多个包括光电两极管的光接收元件所组成的光探测装置。光探测工具59包括由四个光接收元件组成的第一光电探测器，这些光接收元件分别被在平行于X轴方向和Y轴方向的隔离线所分开，以及由两个光接收元件组成的第二光电探测器59b和第三光电探测器59c，这些光接收元件是被在平行于Y轴(轨道)方向的隔离线所分开。
第一光电探测器59a探测MB。根据由第一光电探测器59a探测的MB的光接收信号而获得的推挽信号被定义为MPP。第二光电探测器59b探测SB1。根据由第二光电探测器59b探测的SB1的光接收信号而获得的推挽信号被定义为SPP1。此外，第三光电探测器59c探测SB2。根据由第三光电探测器59c探测的SB2的光接收信号而获得的推挽信号被定义为SPP2。根据公式(1)从MPP，SPP1和SPP2可得到用作TES的DPP信号。同时，从次光束来的推挽信号的叠加信号由SPP来表示。
图3是根据本发明的该实施例，从光拾波装置50得到的推挽信号的示例图。如图3所示，SB1和SB2各自的推挽信号的SPP1和SPP2的振幅比MB的推挽信号HPP的振幅要小。这是因为，在SB1和SB2中，当光被衍射光栅53衍射时，在透射提供相位差的衍射区63的光和透射过不提供相位差的衍射区64的光之间给出180°相位差。就SB1和SB2来说，透射提供相位差的衍射区63的光束横截面积和透射不提供相位差的衍射区64的光束横截面积彼此基本上是相同的。所以，当光被衍射光栅53衍射，还被光记录媒体60反射，并被第二和第三光电探测器59b和59c接收时，透射过提供相位差的衍射区63的光和透射过不提供相位差的衍射区64的光被具有180°相位差而抵消了。
由此，作为SB1和SB2的推挽信号SPP1和SPP2的振幅分别变得较小，而且，不论SB1和SB2在光记录媒体60的轨道上的实际位置，SPP1和SPP2成为基本上具有恒定变化特性的信号。因此，在光拾波装置50中，不论SB1和SB2在光记录媒体60的轨道上的实际位置，都能得到基本上具有恒定变化特性的推挽信号。所以，没有必要调整衍射光栅53的位置，以便把SB1和SB2放在轨道的中央，而实现了对控制装置装配的显示简化。
图4是根据本发明的该实施例从光拾波装置50得到的产生偏差ΔP的推挽信号的示例图。图4示出在根据本发明的该实施例的光拾波装置中，由于物镜的移动或光记录媒体60的倾斜而产生偏差ΔP的条件下的TES。当由于物镜移动或光记录媒体60倾斜的发生，对应于MB、SB1和SB2的各个光量而在同一侧(同一相位)产生偏差ΔP时，在光拾波装置50中，从根据公式(1)的计算可得到在其中已消去偏差ΔP的TES(＝DPP)。此外，为公式(1)所用的系数K是补偿在零级衍射光和正负一级衍射光之间的光强度之差，与前面提及的是相同的。当各光强度比是，零级衍射光∶+(正)一级衍射光∶-(负)一级衍射a∶b∶b时，就获得a/(2b)。图4中的SPP意即一个乘以系数(SPP1+SPP2)K的信号。
图5是示出在光束61和衍射光栅53之间发生相对偏离的情况下，在偏离量和振幅比之间的特性曲线的图。图5示出在垂直于Z轴的平面的在X或Y轴的方向上发生了衍射光栅53相对于光束61的偏离的情况下，在偏离量和振幅比(SPP1/MPP)之间的特性曲线。在图5中，在偏离发生在X轴方向的情况下，用直线65代表振幅比，而偏离发生在Y方向的情况下，用直线66来代表振幅比。另外，虽然图5示出振幅比(SPP1/MPP)，但是关于SPP2的振幅比(SPP2/MPP)，也表示出相同的趋势。
在光拾波装置50中，即使在X或Y轴方向已经发生了衍射光栅53相对于光束61的偏离，而振幅比(SPP1/MPP)被抑制到在百分比中小于10％的小值。
即使衍射光栅53相对于光束61发生了偏离，分别从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅也被抑制得较小。所以，在没有对衍射光栅53的转动位置严格调节下，防止了轨道偏差的发生，使得能把SB1和SB2放在光记录媒体60轨道上的预定位置上。
原因如下。对SB1和SB2提供相位差的衍射区63，和对SB1和SB2不提供相位差的衍射区64在光栅凹槽62a和62b的延伸方向上彼此交替地邻接，而在62a和62b的光栅凹槽方向上分别具有相同的宽度W1＝W2，10个衍射区63和64(即，m＝10)包括在光束61的有效直径D内，而被光束照射的衍射光栅53的区域被形成得较大于光束61的有效直径D。所以，即使在X轴方向和/或Y轴方向衍射光栅有偏离发生，包括在用以照射衍射光栅53的光束61有效直径之内的衍射光栅53的图形与在衍射光栅53没有偏离发生的情况下的图形是相同的，且没有发生SB1和SB2光强度的改变。
图6是根据本发明的第二实施例示出设置在光拾波装置中的衍射光栅70结构的简化平面图。除了用衍射光栅70代替衍射光栅53之外，根据本发明该实施例的光拾波装置是用与根据本发明的第一实施例的光拾波装置50同样的方法构成的。所以，省略了它的图。而且，本发明的该实施例的衍射光栅70与本发明的第一实施例的衍射光栅53相似。因而，与那些在前面描述过近的相同元件将用相同的参考数字来代表，而将省略对它的重复描述。此外，对于示于图6的衍射光栅70，象示于图2的衍射光栅53一样，光栅凹槽62b被省略去避开太详细的图形。
衍射光栅70包括两种衍射光栅53a和53b，它有与根据本发明第一实施例的衍射光栅相同的结构。换句话说，衍射光栅70包括如此形成的衍射光栅53a和53b，使得在提供相位差的衍射区63和不提供相位差的衍射区64的X轴方向上交替地移动1/2个分节距(taxo-pitch)(TP/2)。作为移动量的半节距(TP/2)等于提供相位差的衍射区63和不提供相差的衍射区64的宽度W1(＝W2)。在这个实施例中，衍射光栅53a和衍射光栅53b各制备了两块，即总共制备了四块，且这些衍射光是这样来构筑的，即在Y轴方向把它们安排得彼此交替地邻接。当光束61的有效直径D在垂直于光栅凹槽方向的Y轴方向上被相等地分成组成部分的数目为n时(n是2或更大的整数；在该实施例中n＝2)，把在Y方向形成衍射光栅70的各衍射光栅53a和53b长度的宽度H，设置得满足H＝D/n。
就装置衍射光栅70的光拾波装置来说，至少两个或更多衍射光栅53a和53b是这样来配置的，使得交替地移动一个宽度W1(＝W2)，是被包含在用以照射衍射光栅70的光束61有效直径D之内。由此，关于由第二和第二光电探测器59b和59c分别从SB1和SB2探测到的推挽信号SPP1和SPP2，推挽信号SPP1和SPP2的振幅基本上被形成零，而抑制了轨道偏差的发生，这是因为从提供相位差的衍射区63来的光和从不提供相位差的衍射区64来的光更为肯定地被抵消。
图7是示出在光束61和衍射光栅70间发生相对偏离的情况下，在偏离量和振幅比间的特性曲线图。图7示出在垂直于Z轴的平面上，在X或Y轴方向发生的衍射光栅70相对于光束61的偏离情况下，偏离量和振幅比(SPP1/MPP)间的特别性曲线。在图7中，在X轴方向发生偏离的情况下用直线71来表示振幅比，而在Y轴方向发生偏离的情况下用直线72来表示振幅比。在与根据示于图5的第一实施例，设置在光拾波装置50中的衍射光栅53的例子作比较时，就根据本发明的该实施例，设置在光拾波装置中的衍射光栅70来说，即使相对于光束61有偏离发生，振幅比(SPP1/MPP)被抑制到一个较小的值。因此，通过把SPP1和SPP2的振幅抑制到基本为零，就没有必要调整衍射光栅70的转动，从而实现了装配调整的显著简化。
图8是根据本发明的第三实施例示出光拾波装置75结构的简化图解图。由于根据本发明的该实施例的光拾波装置75与根据本发明的第一实施例的光拾波装置50是相类似的。所以，与那些在前面已描述过的相同元件，将用相同的参考数字来表示并省去对它的重复描述。光拾波装置75的显著点是衍射光栅53被放置在半导体激光器51和平行光管透镜52之间。在根据本发明的第一实施例50中，由于平行光管透镜52是放在半导体激光器51和衍射光栅53之间，所以通过平行光管透镜52基本上是平行的，且有一大的有效光聚焦直径的光是入射到衍射光栅53的。但是，根据本发明的该实施例的光拾波装置是这样配置的，使得在透射过平行光管透镜52之前，具有小的有效光聚焦直径的光入射到衍射光栅53。
当衍射光栅被放在具有小的有效光聚焦直径的光中时，衍射光栅的图形一定是小于在衍射光栅被放在具有大的有效光聚焦直径的平行光中的情况，以便使得从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅较小。当衍射光栅的图形做得小时，在衍射光栅和光束间的严格的相对位置调整是必要的。不过，由于根据本发明的该实施例的光拾波装置75提供了衍射光栅53，所以即使入射了具有小的有效光聚焦直径的光，也是有可能抑制从SB1和SB2来的推挽信号的振幅，从而抑制轨道偏差的发生。
图9是根据本发明的第四实施例示出光拾波装置76结构的简化图解图。该光给波装置76与根据本发明的第三实施例的光拾波装置75是相类似的。因而，象那些在上面描述过的相同元件，将用相同的参考数字来表示，且省略对它的重复描述。该光拾波装置76的显著点是包括在Z轴方向，即平行于从半导体激光器51照射出光的一根轴，移动衍射光栅53的衍射移动工具54。
图10是设置在光拾波装置76的光栅移动工具54结构的简化透视力。图10是面朝从半导体激光器51一侧照射衍射光栅53表面的光束61的透视图。光栅移动工具54包括用于固定衍射光栅53的固定部件77，以及附着到固定部件77的外壳78，以便可滑动。外壳78是形成在垂直于Z轴方向的横截面上有基本上是U形的部件，且包括基底部分79，以及连接到基底部分79的两个端部，且从基底部分79的两个端点垂直直立的第一和第二直立部分80和81。在基底部分79中，形成面向外壳内部且在Z轴方向延伸的导向凹槽82。在第一直立部分80的基本是中央处，形成一个穿通第一直立部分80并在X轴方向纵向延伸的细长小孔83。
固定部件77通常是具有矩行平行六面体的形状，在其中形成一个可在内部透射光的孔径84，而把衍射光栅53固定到孔径84。在固定衍射光栅53的条件下，在固定部件77中，在凸出在垂直于衍射光栅53的光栅凹槽的延伸方向上形成一导向凸出物85。把固定部件77和固定到固件部件77的衍射光栅53附着到外壳78，使得导向凸出物85与形成在外壳78基底部分79上的导向凹槽相啮合。导向凸出物85是这样来配置的，使得相对于形成在基底部分79的的导向凹槽是可滑动的，而且还有，在固定部件77附着在外壳78的条件下，在X轴方向的固定部件77的两个端部表面都要这样来构筑，以使在第一和第二直立部分80和81中面向外壳内部的表面上是可滑动的。由于外壳78要固定到光拾波装置76的一个外罩(未示出)上，所以通过固定部件77固定的衍射光栅53，通过使衍射光栅53与固定部件77一起相对于外壳78的移动，可相对地相对于光拾波装置76另一部件改变其位置。
用下面的方法作为例子来执行衍射光栅53相对于外壳78的移动。在相对于第一直立部分80的固定部件77的一个可滑动面上，在与细长小孔83相匹配的位置上事先形成了一配合小孔。设置一个棒状控制夹具，它能使控制夹具与细长小孔适配。控制夹具通过细长小孔83适配到固定部件77的配合小孔中。通过在Z轴方向移动控制夹具，固定部件和固定在固定部件77的衍射光栅53就可在Z轴方向移动。因此，固定部件77和衍射光栅53就被定位。
图11A到11C是示出光束61相对于衍射光栅53配置在X轴方向上各种位置的照射状态的视图。图11A示出在作为光轴方向的Z轴方向上时，衍射光栅53位于较近用作光分离工具的光束分离器55时的状态。图11C示出衍射光栅53位于较近作为光源的半导体激光器时的状态，图11B示出衍射光栅53位于示于图11A和图11C的两个位置的中央时的状态。
若干个提供相位差的衍射区63和不提供相位差的衍射区64包括在光束61的有效直径D内，换句话说，有效直径D除以衍射区63或衍射区64的宽度W1或W2的组成部分数m，当衍射光栅53位于较近光束分离器55时为最大，而当移向较近半导体激光器51的位置时减小了。
例如，在衍射光栅53位于示于图11B中的中央位置的条件下，假设包括在光束61有效直径D内的提供相位差的衍射区63和不提供相位差的衍射区64的面积比是最接近于1的，而从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅是最小的。假若那样，当衍射光栅53从中央位置移向光束分离器55一侧时，则示于图11A的组成部分数m增加，或当衍射光栅53从中央位置移向半导体激光器51一侧时，则示于图11C的组成部分数m减小，在包括在光束61有效直径D内的提供相位差的衍射区63和不提供相位差的衍射区64之间的面积比，与衍射光栅53在示于图11B的中央位置时相比较，则从1偏离。所以，从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅变得较大。
相反，在装置的初始装配条件中，当在Z轴方向的衍射光栅53的在图11A和11C的从SB1和SB2来的推挽信号变得较大的位置上时，有可能控制移动在图11B所示在Z轴方向衍射光栅53的位置，就是说，通过使用光栅移动工具54，能有一个使从SB1和SB2来的推挽信号SPP1和SPP2的振幅变成最小值的较佳位置。通过在Z方向的选择可把衍射光栅53的位置配置在较佳的位置，就有可能进一步抑制轨道偏差的发生。
图12是根据本发明的第五实施例示出光拾波装置结构的简化图解图。图13是示出设置在示于图12的光拾波装置90中衍射光栅53结构的简化图解图。该实施例的光拾波装置90与第三实施例的光拾波装置75是相类似的。因而，对那些在上面描述过的相同元件，将用相同的参考数字来示出，且省略对它的重复描述。光拾波装置90的显著点是把衍射光栅53附着在较近半导体激光器51，与光束分离器55的一侧邻接。
图14是根据本发明的第六实施例示出光拾波装置95结构的简化图解图。图15是装置在示于图14的光拾波装置95中衍射光栅96的简化图解图。该实施例的光拾波装置95与第三实施例的光拾波装置75是相类似的。因而对那些在上面描述过相同的元件，将用相同的参考数字来表示，而省略对其重复描述。光拾波装置95的显著点是衍射光栅96形成在较近半导体激光器51的光束分离器97的一侧，并与光束分离器97集成在一起作为单一的光学部件98。
关于衍射光栅53(或可能是70)，有可能使来自SB1和SB2的推挽信号的振幅较小。所以，设有必要调整转动位置，使得SB1和SB2被安排在光记录媒体60的轨道的预定位置上。因而，作为本发明第五和第六实施例的光拾波装置90和95，有可能把衍射光栅53附着以较近半导体激光器51的光束分离器55的一侧，或把衍射光栅96形成在较近半导体激光器51的光束分离器97的一侧，并把衍射光栅96与光束分离器97集成作为单一的光学部件98。
由此，有可能消除固定衍射光栅53和96的夹具。所以，可以减少部件数，而在衍射光栅53与96和光束分离器55与97间的间距可以为零，这样，就有助于减小装置的尺寸。此外，当衍射光栅用与平行光同样的方法被放置在聚焦光中，在物镜与衍射光栅之间的距离是长的场合下，由于物镜的孔径限制，在SB1和SB2中有光容量损失发生。但是，通过使在光束分离器55与97和衍射光栅53与96间的间隔为零，则在物镜56和衍射光栅53与96间的距离可以较短。所以，有可能助于抑制SB1和SB2的光容量损失。
正如上面所提，在该实施例中，在X轴方向，光束61有效直径D的组成部分数m是10，而在Y轴方向组成部分数n是2。不过，不限于这些数，有可能对组成部分数m选择3或更大的任意整数，而对组成部分数n则可选2或更大的任意数。
在不背离本发明精神或主要特性的情况下，本发明也可用其它的特定形式来实施。所以，目前的诸实施例，不论从哪一方面来看都被认为是示例性的而不是限制性的；本发明的范围不是由上述描述而是由所附权利要求所指出，该范围是在权利要求的含义和等价方案范围内所有变化，因而，该范围包含在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种光拾波装置，用光学方法把信息记录到光记录媒体(60)和/或从光记录媒体(60)重现信息，其特征在于，包括光源(51)，用于发射光；平行光管透镜(52)，用于把从光源发射出来的光改变成基本上平行的光；衍射光栅(53，70，96)，用于把从光源发射出来的光至少衍射成零级衍射光，正(+)一级衍射光和负(-)一级衍射光，并用于对部分+和-(正负)一级衍射光提供相位差；光聚焦工具(56)，用于把零级衍射光和正负一级衍射光聚焦到光记录媒体(60)上；光分离工具(55，97)，配置在光源(51)和光聚焦工具(56)间，用于透射和反射零级衍射光和正负一级衍射光；以及光探测工具(59)，包括多个光接收元件，用于接收由光记录媒体(60)反射的零级衍射光和正负一级衍射光，其中，在衍射光栅(53，70，96)中，对正负一级衍光提供相位差的衍射区(63)和对正负一级衍射光不提供相位差的衍射区(64)在光栅凹槽延伸方向被交替地配置得彼此邻接，以及其中，衍射光栅是这样来形成的，使得在光栅凹槽的延伸方向提供相位差的衍射区(63)长度的宽度W1和在光栅凹槽的延伸方向不提供相位差的衍射区(64)长度的宽度W2，满足下列公式(W1＝W2＝D/m)。此处D表示从光源(51)发射出来并发射到衍射光栅的光束的有效直径，而m则表示在光栅凹槽方向把光束有效直径D相等地分成组成部分的数目(m是3或更大的整数)。
2.如权利要求1所述的光拾波装置，其特征在于，所述多个衍射光栅(53a，53b)在垂直于光栅凹槽的延伸方向彼此邻接，而彼此邻接的衍射光栅被配置成使得在光栅凹槽的延伸方向移动宽度(W1(＝W2)，以及其中，当在垂直于光栅凹槽方向的方向上把光束有效直径D相等地分成组成部分的数目为n时(n是大于等于2的整数)，在垂直于衍射光栅的光栅凹槽延伸方向的方向上长度的高度H，满足下列公式(H＝D/n)。
3.如权利要求1或2所述的光拾波装置，其特征在于，所述衍射光栅(53)被配置在光源(51)和平行光管透镜(52)之间。
4.如权利要求1或2所述的光拾波装置，其特征在于，还包括用于在平行于从光源(51)发射出来的光的轴方向移动衍射光栅(53，70，96)的光栅移动工具(54)。
5.如权利要求3所述的光拾波装置，其特征在于，还包括在平行于从光源(51)发射出来的光的轴方向移动衍射光栅(53，70，96)的光栅移动工具(54)。
6.如权利要求1或2所述的光拾波装置，其特征在于，所述衍射光栅(53)被附着在邻接到光分离装置(55)的一侧，该侧距离光源(51)较近。
7.如权利要求1或2所述的光拾波装置，其特征在于，所述衍射光栅(96)被形成在光分离工具(97)的一侧，该侧较近光源(51)，且衍射光栅(96)与光分离工具(97)集成在一起作为单一的部件。
全文摘要
本发明的一个目的是要提供一种在采用DPP方法的轨道控制中来抑制轨道偏差的发生，并简化装置的装配调整。当设置在光拾波装置(50)中的衍射光栅(53)，把从半导体激光器(51)来的光至少衍射成零级衍射光的正负一级衍射光，在光栅凹槽的延伸方向交替地邻接配置衍射区(63，64)，且用以照射光栅(53)的光束(61)有效直径为D，而有效直径D分成组成部分的数目为m(m是3或更大的整数)时，形成宽度W1和宽度W2以满足W1=W2=D/m。
文档编号G11B7/09GK1485831SQ03155159
公开日2004年3月31日 申请日期2003年8月22日 优先权日2002年8月23日
发明者堀山真 申请人:夏普株式会社