JP2006127566A - Diffraction grating element and optical pickup using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】DPP法やDPD法といった異なるトラッキングエラー検出を一つの受光素子で共有化し、かつ回路構成を簡素にできる光ピックアップを提供することを目的とする。
【解決手段】半導体レーザ6からの出射光は、光ディスク1表面上に集光された後、反射され、その反射光7は、元の光路を通って第一の回折格子素子3に入射し、±1次回折光8a、8bに分割される。+1次回折光8aは第二の回折格子素子4に達した後、回折格子4aによってさらに±1次回折光9a、9bに分割されて受光素子基板5の受光領域5b、5aで受光される。−1次回折光8bは回折格子4bによってさらに±1次回折光10a、10bに分割されて受光素子基板5の受光領域5d、5cで受光される。受光領域5a〜5dは光ディスクのラジアル方向と平行に3分割されており、各領域からの光電変換信号を演算してトラッキングエラー検出信号を得る。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide an optical pickup that can share different tracking error detection methods such as the DPP method and the DPD method with a single light receiving element and can simplify the circuit configuration.
Light emitted from a semiconductor laser 6 is condensed on the surface of the optical disk 1 and then reflected, and the reflected light 7 enters the first diffraction grating element 3 through the original optical path. Divided into ± first-order diffracted beams 8a and 8b. After reaching the second diffraction grating element 4, the + 1st order diffracted light 8 a is further divided into ± first order diffracted lights 9 a and 9 b by the diffraction grating 4 a and received by the light receiving regions 5 b and 5 a of the light receiving element substrate 5. The −1st order diffracted light 8b is further divided into ± 1st order diffracted lights 10a and 10b by the diffraction grating 4b and received by the light receiving regions 5d and 5c of the light receiving element substrate 5. The light receiving areas 5a to 5d are divided into three in parallel with the radial direction of the optical disk, and a photoelectric conversion signal from each area is calculated to obtain a tracking error detection signal.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体レーザ装置、光ディスク装置などに用いることができる光ピックアップ、および、光ピックアップの構成部品である回折格子素子に関するものである。 The present invention relates to an optical pickup that can be used in a semiconductor laser device, an optical disk device, and the like, and a diffraction grating element that is a component of the optical pickup.
現在、光ディスクには、CD−ROM、CD−R、MD、DVD−ROM、DVD−Rなど用途によって様々な規格が存在し、各々にて異なるサーボ信号検出方法が採用されている。フォーカスエラー信号検出方法はスポットサイズ検出法(以下、SSD法という)など、トラッキングサーボ信号検出方法は、3ビーム法、差動プッシュプル法(以下、DPP法という)、位相差検出法(以下、DPD法という)などが採用されている。 At present, there are various standards for optical disks such as CD-ROM, CD-R, MD, DVD-ROM, and DVD-R, and different servo signal detection methods are employed for each. The focus error signal detection method is a spot size detection method (hereinafter referred to as an SSD method), and the tracking servo signal detection method is a three beam method, a differential push-pull method (hereinafter referred to as a DPP method), a phase difference detection method (hereinafter referred to as a “difference” method). The DPD method is used.
さらに、近年では、異なる規格のディスクを同一のシステムで対応可能な複合システムが主流であり、CD−ROM、CD−R、CD−RWを同一のシステムで扱える複合システムではDPP法が採用されているものがある。 Furthermore, in recent years, composite systems that can handle discs of different standards with the same system have become mainstream, and the DPP method has been adopted in composite systems that can handle CD-ROM, CD-R, and CD-RW with the same system. There is something.
しかし、同一規格ディスク内でも、構成樹脂、ピット深さなどが異なるものが存在し、CD−ROMにおいて、ピット深さがλ(=レーザ光波長)/4である光ディスクではプッシュプル信号が検出不可能であることが発覚し、このようなディスクにも対応するため、上記のCD系複合システムにおいてもDPD法によるトラッキングエラー信号検出が補助的に求められるようになってきた。 However, even within the same standard disc, there are those having different constituent resins, pit depths, etc., and in a CD-ROM, an optical disc with a pit depth of λ (= laser light wavelength) / 4 cannot detect a push-pull signal. In order to cope with such a disc, it has been found that a tracking error signal detection by the DPD method is also assisted in the above-described CD-based composite system.
DPD法に対応した光ディスクシステムに利用可能な光ピックアップの従来例として、特許文献1、特許文献2に示すものが提案されている。
As conventional examples of optical pickups that can be used in an optical disk system compatible with the DPD method, those shown in
図11は従来の技術における光ピックアップの概略斜視図、図12はこの光ピックアップで用いられる回折格子素子の平面図、図13はこの光ピックアップで用いられる受光素子基板の平面図である。 11 is a schematic perspective view of an optical pickup according to the prior art, FIG. 12 is a plan view of a diffraction grating element used in the optical pickup, and FIG. 13 is a plan view of a light receiving element substrate used in the optical pickup.
図11から12において、半導体レーザ(図示せず)からの射出光は、光軸103に沿って情報記録媒体である光ディスク101に達し、そこで反射される。光ディスク101側から回折格子素子106、受光素子基板109が光軸103上に沿って所定の位置関係で配置されている。
In FIGS. 11 to 12, light emitted from a semiconductor laser (not shown) reaches the
図11および図12に示すように、回折格子素子106の中央には、光の回折とレンズ作用を有するホログラム107が形成され、ホログラム107は、光軸103を通り、かつ、光ディスク101のピット列接線方向104(以下、タンジェンシャル方向という)と平行な直線を境界として第1領域107aと第2領域107bに分割されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, a
第1領域107aと第2領域107bは、各々同一の連続する波面の回折光を生成する同一曲線群にて構成され、各々の波面の中心方向を異ならせることにより、第1領域107aと第2領域107bに入射したディスク反射光102の回折角は同一であるが、その回折方向はそれぞれ異なるように配置される。
The
また、第1領域107aと第2領域107bでの回折光のうち、波面中心方向へ回折する回折光は収束し、波面中心方向と反対方向へ回折する回折光は発散するようレンズ効果が付加されている。
Further, among the diffracted lights in the
第1領域107aへ入射した反射光102は、+1次回折光108a+、−1次回折光108a-に分割され、第2領域107bへ入射した反射光102は、+1次回折光108b+、−1次回折光108b-に分割される。
The
受光素子基板109は、同一平面の受光面上に4つの受光領域109a+、109a-、109b+、109b-を有し、それぞれの受光領域は図13に示す位置関係で形成されている。ただし、受光領域109a+、109a-の中央を通る第1の直線110aと、受光領域109b+、109b-の中央を通る第2の直線110bの交点は、ほぼ光軸103の近傍を通る。この4つの受光領域109a+、109a-、109b+、109b-に4つの回折光108a+、108a-、108b+、108b-がそれぞれ入射する。
The light
ここで、図12に示すように第1領域107aで回折された+1次回折光の回折方向は、119a+、−1次回折光の回折方向は119a-、第2領域107bで回折された+1次回折光の回折方向は119b+、−1次回折光の回折方向は119b-である。
Here, as shown in FIG. 12, the diffraction direction of the + 1st order diffracted light diffracted in the
また、受光素子基板109における受光領域109a+、109a-の中央を通る第1の直線110aが、上記した回折方向119a+と回折方向119a-上にあり、受光領域109b+、109b-の中央を通る第2の直線110bが上記した回折方向119b+と回折方向119b-上にある。
Further, the first straight line 110a passing through the centers of the
図13に示すように、受光領域109a+、109a-は、これら領域の中央を通る第1の直線110aと平行な方向にそれぞれ4分割されており、2つの中央領域部Ea1、Ea2と2つの外側領域部Eb、Ecからそれぞれ構成される。同様に、受光領域109b+、109b-は、これら領域の中央を通る第2の直線110bと平行な方向にそれぞれ4分割されており、2つの中央領域部Ea1、Ea2と2つの外側領域部Eb、Ecからそれぞれ構成される。
As shown in FIG. 13, the
図14は、4つの受光領域109a+、109a-、109b+、109b-に入射した回折光からSSD法によってフォーカスエラー信号を求める方法を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a method for obtaining a focus error signal by the SSD method from diffracted light incident on four
受光領域109a+の中央領域部Ea1、Ea2から得られる光電変換信号をR+i、2つの外側領域部Eb、Ecから得られる光電変換信号をR+oとし、受光領域109a-の中央領域部Ea1、Ea2から得られる光電変換信号をR-i、2つの外側領域部Eb、Ecから得られる光電変換信号をR-oとし、受光領域109b+の中央領域部Ea1、Ea2から得られる光電変換信号をL+i、2つの外側領域部Eb、Ecから得られる光電変換信号をL+oとし、受光領域109b-の中央領域部Ea1、Ea2から得られる光電変換信号をL-i、2つの外側領域部Eb、Ecから得られる光電変換信号をL-oとする。
Receiving
この時、フォーカスエラー信号FEは以下のように算出される。 At this time, the focus error signal FE is calculated as follows.
FE=(L+i+L-o)+(R+i+R-o)−(L-i+L+o)−(R-i+R+o) (式1)
図15は、4つの受光領域109a+、109a-、109b+、109b-に入射した回折光からDPD法によってトラッキングエラー信号を求める方法を示す模式図である。
FE = (L + i + L - o) + (R + i + R - o)-(L - i + L + o)-(R - i + R + o) (Formula 1)
FIG. 15 is a schematic diagram showing a method for obtaining a tracking error signal by the DPD method from diffracted light incident on the four
受光領域109a+の中央領域部Ea1と外側領域部Ebとの光電変換信号の和をRu+、中央領域部Ea2と外側領域部Ecとの光電変換信号の和をRd+、受光領域109
a-の中央領域部Ea2と外側領域部Ecとの光電変換信号の和をRu-、中央領域部Ea1と外側領域部Ebとの光電変換信号の和をRd-、受光領域109b+の中央領域部Ea1と外側領域部Ebとの光電変換信号の和をLu+、中央領域部Ea2と外側領域部Ecとの光電変換信号の和をLd+、受光領域109b-の中央領域部Ea2と外側領域部Ecとの光電変換信号の和をLu-、中央領域部Ea1と外側領域部Ebとの光電変換信号の和をLd-とする。
The sum of the photoelectric conversion signals of the central region Ea1 and the outer region Eb of the
a - the sum of the photoelectric conversion signal of the central region portion Ea2 an outer area portion Ec Ru -, the sum of the photoelectric conversion signal of the central region portion Ea1 an outer area portion Eb Rd -,
この時、トラッキングエラー信号は、(Ru+ + Ru-)+(Ld+ + Ld-)と(Lu+ + Lu-)+(Rd+ + Rd-)の位相差を比較することにより求められる。 At this time, the tracking error signal is obtained by comparing the phase difference between (Ru + + Ru − ) + (Ld + + Ld − ) and (Lu + + Lu − ) + (Rd + + Rd − ).
このように、ディスク反射光情報のうち、ホログラム107によって回折された±1次回折光を用いてSSD法によるフォーカスエラー信号とDPD法によるトラッキングエラー信号を得ることができる。
しかしながら、上記の光ピックアップには以下のような問題がある。 However, the above optical pickup has the following problems.
第1の問題点は、SSD法とDPD法とでエラー検出に必要な信号情報が異なるため、受光素子基板に設けられた回路が複雑となり、かつ外部出力端子が増加する点である。 The first problem is that the signal information necessary for error detection differs between the SSD method and the DPD method, so that the circuit provided on the light receiving element substrate becomes complicated and the number of external output terminals increases.
従来例において、SSD法のみを考慮する場合、4つの受光領域において、それぞれ中央領域部のEa1、Ea2からの信号は必ず加算しているため、本来分割は不要であり、各受光領域は3分割でよい。また、DPD法のみを考慮する場合、4つの受光領域において、それぞれEa1とEbからの信号、Ea2とEcからの信号は必ず加算されており、各受光領域は2分割でよい。 In the conventional example, when only the SSD method is considered, since signals from Ea1 and Ea2 in the central area are always added in the four light receiving areas, division is not necessary, and each light receiving area is divided into three. It's okay. Further, when considering only the DPD method, the signals from Ea1 and Eb and the signals from Ea2 and Ec are always added in the four light receiving regions, and each light receiving region may be divided into two.
しかし、上記したように、各受光領域上で回折光が入射する部分において、SSD法とDPD法では必要とされる信号情報をもつ部位が異なるため、各受光領域をより細かく分割、少なくとも4分割して必要な部位を取り出し、演算する必要がある。 However, as described above, in the portion where the diffracted light is incident on each light receiving area, the parts having the signal information required for the SSD method and the DPD method are different. Therefore, each light receiving area is divided more finely into at least four parts. Thus, it is necessary to extract and calculate the necessary part.
このように、受光領域を細分化するため、既存の受光回路の大幅な変更や複雑化、あるいは、外部出力端子の増加が発生する。 As described above, since the light receiving area is subdivided, the existing light receiving circuit is greatly changed or complicated, or the number of external output terminals is increased.
回路の大幅な変更は、既存品との互換性を失わせ、回路の複雑化や外部出力端子の増加は、受光素子面積の増加、パッケージ面積の増加につながり、小型化、簡素化、低コスト化の流れに反する。 Significant changes in the circuit will cause incompatibility with existing products, and circuit complexity and an increase in external output terminals will lead to an increase in the area of the light receiving element and an increase in the package area. Contrary to the flow of conversion.
図16から図18は、受光領域109a+、109a-、109b+、109b-を各々4分割した際の各領域部と外部出力端子との接続例である。
FIG. 16 to FIG. 18 show connection examples of each region and an external output terminal when the
受光素子基板109内に演算回路を設けず、一切演算を実施しない場合、外部出力端子は、16端子必要となる(図16)。また、前述の従来例にて述べた検出信号の演算式(式1)中のカッコ内の信号のみ受光素子基板内の回路で演算した場合、フォーカスエラー検出信号用に4端子、トラッキングサーボ検出信号用に4端子の計8端子となる(図17)。
When no arithmetic circuit is provided in the light
図18は、この構成で外部出力端子を最小とした場合の接続例であり、フォーカスエラ
ー検出信号用に2端子、トラッキングサーボ検出用に2端子の計4端子となる。
FIG. 18 shows an example of connection when the external output terminal is minimized in this configuration, and there are a total of 4 terminals, 2 terminals for the focus error detection signal and 2 terminals for tracking servo detection.
図17におけるフォーカスエラー検出信号用の4端子、信号(L+i+L-o)検出用端子、(R+i+R-o)検出用端子、(L-i+L+o)検出用端子、(R-i+R+o)検出用端子にそれぞれ出力される信号を、受光素子基板内の回路でさらに演算するようにすると、[(L+i+L-o)+(R+i+R-o)]端子と、[(L-i+L+o)+(R-i+R+
o)]端子の計2端子に削減される。
In FIG. 17, four terminals for focus error detection signal, signal (L + i + L - o) detection terminal, (R + i + R - o) detection terminal, (L - i + L + o) detection terminal, (R - i + R). + o) When the signals output to the detection terminals are further calculated by a circuit in the light receiving element substrate, the [(L + i + L − o) + (R + i + R − o)] terminal and the (( L - i + L + o) + (R - i + R +
o)] The number of terminals is reduced to a total of two terminals.
同様に、トラッキングエラー検出信号用4端子は、(Ru+ + Ru-)端子、(Ld+ + Ld-)端子、(Lu+ + Lu-)端子、(Rd+ + Rd-)端子のうち、(Ld+ + Ld-)端子、(Rd+ + Rd-)端子を消去して (Ru+
+ Ru-)端子と(Lu+ + Lu-)端子の位相比較によりDPD法を適用する。
Similarly, the four terminals for tracking error detection signal are (Ru + + Ru − ), (Ld + + Ld − ), (Lu + + Lu − ), and (Rd + + Rd − ). Erasing the (Ld + + Ld − ) and (Rd + + Rd − ) terminals and (Ru +
The DPD method is applied by phase comparison between the (+ Ru − ) terminal and the (Lu + + Lu − ) terminal.
図18に示す例では、受光素子基板内での演算回路は、図17のそれと比較して簡素であり、外部出力端子数も半減している。しかし、欠点として、フォーカスエラー検出信号については、本来2端子分の出力信号を1端子より出力するため、1端子当りの信号量許容レンジが2倍以上なければ、端子出力が飽和してしまう。また、トラッキングエラー検出信号については、信号量が半分になってしまう。 In the example shown in FIG. 18, the arithmetic circuit in the light receiving element substrate is simpler than that of FIG. 17, and the number of external output terminals is also halved. However, as a drawback, since the output signal for the focus error detection signal is originally output from one terminal, the terminal output is saturated unless the signal amount permissible range per terminal is twice or more. In addition, the amount of signal for the tracking error detection signal is halved.
また、従来例の光ピックアップをCD系の複合システムに適用する場合、さらにプッシュプル法(以下、PP法という)によるトラッキングエラー検出方法を追加することになり、回路の複雑化や外部出力端子の増加を回避する方法がさらに限定されてしまう。 In addition, when the optical pickup of the conventional example is applied to a CD-based composite system, a tracking error detection method by a push-pull method (hereinafter referred to as a PP method) is further added, resulting in a complicated circuit and an external output terminal. The method for avoiding the increase is further limited.
PP法は、ホログラム107の第1領域107aと第2領域107bに入射した反射光102の光量差により、光軸103と光ディスク101上のピット列中央とのラジアル方向105(タンジェンシャル方向と直交する方向)ずれを検出する方法である。
In the PP method, the radial direction 105 (perpendicular to the tangential direction) between the
図14にて用いた符号を用いると、PP法によるトラッキングエラー検出信号TEは以下のように記述される。 When the codes used in FIG. 14 are used, the tracking error detection signal TE by the PP method is described as follows.
TE=(R+i+R-o)+(R-i+R+o)−(L+i+L-o)−(L-i+L+o) (式2)
つまり、PP法によるトラッキングエラー検出信号はSSD法によるフォーカスエラー検出信号と同じく、各受光領域を3分割することにより取得可能である。また、図17では、フォーカスエラー検出信号に利用される4端子出力は、上記トラッキングエラー検出信号演算に用いられた4信号と全く同一である。SSD法とPP法によるエラー検出は共通の出力信号による外部演算の相違のみにより実行可能である。
TE = (R + i + R - o) + (R - i + R + o)-(L + i + L - o)-(L - i + L + o) (Formula 2)
In other words, the tracking error detection signal based on the PP method can be obtained by dividing each light receiving region into three, similarly to the focus error detection signal based on the SSD method. In FIG. 17, the 4-terminal output used for the focus error detection signal is exactly the same as the 4 signals used for the tracking error detection signal calculation. Error detection by the SSD method and the PP method can be executed only by a difference in external calculation by a common output signal.
しかし、図18に示した例では、回路内での演算がPP法によるトラッキングエラー検出信号を得るには過剰であるため、別途回路と外部出力端子の追加が必要になり、せっかくのメリット、すなわち外部出力端子数の増加抑制効果が出なくなってしまう。 However, in the example shown in FIG. 18, since the calculation in the circuit is excessive to obtain the tracking error detection signal by the PP method, it is necessary to add a circuit and an external output terminal separately, that is, the merit, that is, The effect of suppressing the increase in the number of external output terminals will not be achieved.
このように、図16に示した場合を除いて、外部端子出力が各エラー検出法により独立し、共有不可能であるため、受光素子基板内の回路の複雑化、外部出力端子増加は回避できない。上記したように、回路演算と外部出力端子の選択方法によっては、SSD法とPP法演算に必要な信号は共有化が可能であるが、DPD法演算に必要な信号は共有化が困難である。 In this way, except for the case shown in FIG. 16, the external terminal output is independent by each error detection method and cannot be shared. Therefore, the circuit in the light receiving element substrate cannot be complicated and the number of external output terminals cannot be avoided. . As described above, depending on the method of selecting the circuit operation and the external output terminal, the signals necessary for the SSD method and the PP method can be shared, but the signals necessary for the DPD method are difficult to share. .
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、DPP法やDPD法といった異なるトラッキングエラー検出を一つの受光素子で共有化し、かつ回路構成を簡素にできる光ピックアップおよびそれに用いる回折格子素子を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides an optical pickup that can share different tracking error detection methods such as the DPP method and the DPD method with a single light receiving element and can simplify the circuit configuration, and a diffraction grating element used therefor. Objective.
上記課題を解決するため、本発明の回折格子素子は、同一面上に離間して配置された2つの回折格子領域を有し、前記回折格子領域が、それぞれ第1の分割線となる直線により上下に分割された回折格子素子であって、前記第1の分割線の上部領域は、前記第1の分割線と直交する第2の分割線となる直線によってさらに分割され、かつ分割された一の領域は第1の回折格子パターンを、他の領域は前記第1の回折格子パターンと異なる第2の回折格子パターンを有しており、前記第1の分割線の下部領域は、前記第2の分割線と平行な方向に複数分割されており、前記複数の分割領域は前記第1の回折格子パターンを有する領域と前記第2の回折格子パターンを有する領域とが交互に配されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the diffraction grating element of the present invention has two diffraction grating regions that are spaced apart from each other on the same plane, and each of the diffraction grating regions is a straight line that becomes a first dividing line. The diffraction grating element is divided into upper and lower parts, and an upper region of the first dividing line is further divided by a straight line that becomes a second dividing line orthogonal to the first dividing line, and The region has the first diffraction grating pattern, the other region has the second diffraction grating pattern different from the first diffraction grating pattern, and the lower region of the first dividing line is the second diffraction grating pattern. The plurality of divided regions are alternately arranged with the regions having the first diffraction grating pattern and the regions having the second diffraction grating pattern. Features.
前記複数の分割領域のうち、少なくとも1組の隣り合う領域間の境界線が前記第2の分割線の延長線上にあることが好ましい。 It is preferable that a boundary line between at least one set of adjacent regions among the plurality of divided regions is on an extension line of the second dividing line.
また、本発明の別の回折格子素子は、同一面上に離間して配置された2つの回折格子領域を有し、前記回折格子領域が、それぞれ第1の分割線となる直線により上下に分割された回折格子素子であって、前記第1の分割線の上部領域は、前記第1の分割線と直交する第2の分割線となる直線によってさらに分割され、かつ分割された一の領域は第1の回折格子パターンを、他の領域は前記第1の回折格子パターンと異なる第2の回折格子パターンを有しており、前記第1の分割線の下部領域は、前記第1の回折格子パターンおよび前記第2の回折格子パターンとは異なる第3の回折格子パターンを有することを特徴とする。 In addition, another diffraction grating element of the present invention has two diffraction grating regions that are spaced apart from each other on the same plane, and the diffraction grating region is divided vertically by a straight line that becomes a first dividing line. The upper part of the first dividing line is further divided by a straight line that becomes a second dividing line orthogonal to the first dividing line, and one divided area is The first diffraction grating pattern has a second diffraction grating pattern different from the first diffraction grating pattern, and the lower region of the first dividing line has the first diffraction grating pattern. A third diffraction grating pattern different from the pattern and the second diffraction grating pattern is provided.
前記2つの回折格子領域の間に、3ビーム用回折格子が形成されていることが好ましい。 It is preferable that a three-beam diffraction grating is formed between the two diffraction grating regions.
本発明の光ピックアップは、光を情報記録媒体に照射し、前記情報記録媒体からの反射光を用いて前記情報記録媒体上の情報を読み取る光ピックアップであって、光源と、前記反射光を受光して、光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記情報記録媒体からの反射光を回折して回折光を発生させる第一の回折格子素子と、前記第一の回折格子素子からの回折光を受けて、さらに回折光を発生させて、それを前記受光素子に導く第二の回折格子素子と、を少なくとも有し、前記第二の回折格子素子は上記本発明の回折格子素子であって、前記第2の分割線は前記情報記録媒体上に形成されたピット列の接線方向と平行であり、前記光源から前記情報記録媒体に向けて射出される光の光軸は、前記第2の分割線あるいはその延長線と交わっていることを特徴とする。 The optical pickup of the present invention is an optical pickup that irradiates an information recording medium with light and reads information on the information recording medium using reflected light from the information recording medium. The optical pickup receives a light source and the reflected light. A light receiving element that converts an optical signal into an electrical signal, a first diffraction grating element that diffracts reflected light from the information recording medium to generate diffracted light, and a diffraction from the first diffraction grating element A second diffraction grating element that receives light, further generates diffracted light, and guides it to the light receiving element, and the second diffraction grating element is the diffraction grating element of the present invention. The second dividing line is parallel to the tangential direction of the pit row formed on the information recording medium, and the optical axis of light emitted from the light source toward the information recording medium is the second axis. Intersect with the dividing line or its extension line And wherein the Rukoto.
前記光軸と前記第1の分割線とは交わらないことが好ましい。 It is preferable that the optical axis and the first dividing line do not intersect.
前記受光素子は、同一平面に形成された第1〜第4受光領域を少なくとも有しており、前記第1受光領域は、前記第二の回折格子素子に形成された2つの回折格子領域のうち、一の回折格子領域からの−1次回折光を受光し、前記第2受光領域は、前記一の回折格子領域からの+1次回折光を受光し、前記第3受光領域は、前記第二の回折格子素子に形成された2つの回折格子領域のうち、他の回折格子領域からの−1次回折光を受光し、前記第4受光領域は、前記他の回折格子領域からの+1次回折光を受光することが好ましい。 The light receiving element has at least first to fourth light receiving regions formed in the same plane, and the first light receiving region is one of two diffraction grating regions formed in the second diffraction grating element. , Receiving the −1st order diffracted light from the one diffraction grating region, the second light receiving region receiving the + 1st order diffracted light from the one diffraction grating region, and the third light receiving region receiving the second diffraction light. Of the two diffraction grating regions formed in the grating element, -1st order diffracted light from the other diffraction grating region is received, and the fourth light receiving region receives + 1st order diffracted light from the other diffraction grating region. It is preferable.
前記第1〜第4受光領域は、前記第1の分割線と平行な方向にそれぞれ3分割されており、前記第1〜第4受光領域中の各分割領域からの光電変換信号を演算処理する回路をさらに備えたことが好ましい。 The first to fourth light receiving regions are each divided into three in a direction parallel to the first dividing line, and a photoelectric conversion signal from each divided region in the first to fourth light receiving regions is processed. It is preferable to further include a circuit.
フォーカスエラー信号の検出はスポットサイズ検出法(SSD法)により行い、トラッキングエラー信号の検出は差動プッシュプル法(DPP法)あるいは位相差検出法(DPD法)により行うことが好ましい。 The focus error signal is preferably detected by a spot size detection method (SSD method), and the tracking error signal is preferably detected by a differential push-pull method (DPP method) or a phase difference detection method (DPD method).
光源からの出射光に対して透明な材料からなる光学部材の一の面に前記第一の回折格子素子が形成され、前記一の面と反対側の面に前記第二の回折格子素子が形成されていることが好ましい。 The first diffraction grating element is formed on one surface of an optical member made of a material transparent to light emitted from the light source, and the second diffraction grating element is formed on a surface opposite to the one surface. It is preferable that
本発明によれば、光を情報記録媒体に照射し、前記情報記録媒体からの反射光を用いて情報を読み取る光ピックアップにおいて、受光素子基板内の回路が比較的簡素で、外部出力端子も少なく、SSD法によるフォーカスエラー検出信号、DPP法とDPD法によるトラッキングエラー検出信号とが検出可能な小型、簡素、低コストの光ピックアップを実現できる。 According to the present invention, in an optical pickup that irradiates an information recording medium with light and reads information using reflected light from the information recording medium, the circuit in the light receiving element substrate is relatively simple and the number of external output terminals is small. A small, simple, and low-cost optical pickup capable of detecting a focus error detection signal by the SSD method and a tracking error detection signal by the DPP method and the DPD method can be realized.
以下に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態における光ピックアップの概略斜視図であり、図2は、この光ピックアップに用いる回折格子素子の平面図であり、図2(a)は第一の回折格子素子3の平面図、図2(b)は第二の回折格子素子4の平面図である。図3は同じくこの光ピックアップに用いる受光素子基板の平面図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical pickup according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a diffraction grating element used in the optical pickup, and FIG. 2 (a) is a first diffraction grating element. FIG. 2B is a plan view of the second
半導体レーザ6からの出射光は、受光素子基板5の表面と垂直な方向に出射され、回折格子素子4に形成された3ビーム用回折格子4cで1本のメインビームと2本のサイドビームとに分割された後、第二の回折格子素子4、第一の回折格子素子3、対物レンズ2を順に通過して、情報記録媒体である光ディスク1表面上にあるピット列に集光される。光ディスク1で反射された反射光7は、元の光路を通って第一の回折格子素子3に入射し、±1次回折光8a、8bに分割される。+1次回折光8aは第二の回折格子素子4に達した後、回折格子素子4に形成された回折格子4aによってさらに±1次回折光9a、9bに分割されて受光素子基板5の受光領域5b、5aで受光される。−1次回折光8bは回折格子素子4に達した後、回折格子素子4に形成された回折格子4bによってさらに±1次回折光10a、10bに分割されて受光素子基板5の受光領域5d、5cで受光される。
Light emitted from the semiconductor laser 6 is emitted in a direction perpendicular to the surface of the light
なお、図1において、メインビームの反射戻り光の光路のみを示し、また受光素子基板5上の受光領域5e〜5hの図示も省略した。
In FIG. 1, only the optical path of the reflected return light of the main beam is shown, and the
図3に示したように、第一の回折格子素子3では、光ディスク1のタンジェンシャル方向と平行な方向に整列した回折格子が形成されている。回折格子のピッチをΛ、入射光の波長をλとすると、回折格子素子3へ入射した反射光7の±1次回折光8a、8bの回折角θは、
Λ×n2×sinθ=n1×λ (式3)
で決定される。ここで、n1は正の整数、n2は回折格子素子3と回折格子素子4の間の媒質の屈折率である。また、回折格子素子3と回折格子素子4との距離をz1とすると、第二の回折格子素子4上の反射光7の±1次回折光8a、8bの入射位置を(x、y)で表すとき、
x=z1×tanθ (式4)
で決定される。ここで、回折格子素子4表面とレーザのメインビームの光軸との交点の座標を(0、0)とすれば、+1次回折光8aの入射位置(x8a、y8a)、−1次回折光8bの入射位置(x8b、y8b)はそれぞれ、
(x8a、y8a)=(+z1×tan(sin-1((n1/n2)×(λ/Λ))、0) (式5)
(x8b、y8b)=(−z1×tan(sin-1((n1/n2)×(λ/Λ))、0) (式6)
で表される。
As shown in FIG. 3, in the first
Λ × n2 × sin θ = n1 × λ (Formula 3)
Determined by Here, n1 is a positive integer, and n2 is the refractive index of the medium between the diffraction
x = z1 × tan θ (Formula 4)
Determined by Here, if the coordinates of the intersection of the surface of the diffraction
(X 8a , y 8a ) = (+ z1 × tan (sin −1 ((n1 / n2) × (λ / Λ)), 0) (Expression 5)
(X 8b , y 8b ) = (− z1 × tan (sin −1 ((n1 / n2) × (λ / Λ)), 0) (Expression 6)
It is represented by
第二の回折格子素子4上の回折格子4a、4bは上から見たときの中心が、それぞれ(x8a、y8a)、(x8b、y8b)に一致するように設計されている。
The diffraction gratings 4a and 4b on the second
回折格子4aは、光ディスク1のラジアル方向に平行な方向と、タンジェンシャル方向に平行な方向とにそれぞれ分割線を有しており、4分割されている。
The diffraction grating 4a has dividing lines in a direction parallel to the radial direction of the
ここで、分割された領域を時計回りにそれぞれ領域(I)〜(IV)とすると、領域(III)、(IV)はそれぞれタンジェンシャル方向に平行な方向に等間隔で分割されており、ホログラムパターン11が形成された短冊状の領域4dと形成されていない短冊状の領域4eとが交互に配置された構成となっている。
Here, assuming that the divided areas are the areas (I) to (IV) in the clockwise direction, the areas (III) and (IV) are divided at equal intervals in the direction parallel to the tangential direction, and the hologram The strip-shaped
また、領域(I)には、光の回折作用とレンズ作用とを有するホログラムパターン11が全面に形成されており、領域(II)には、ホログラムパターンは形成されていない。
Further, a
回折格子4bもまた、光ディスク1のラジアル方向に平行な方向と、タンジェンシャル方向に平行な方向とにそれぞれ分割線を有しており、4分割されている。
The diffraction grating 4b also has dividing lines in a direction parallel to the radial direction of the
ここで、分割された領域を時計回りにそれぞれ領域(V)〜(VIII)とすると、領域(VII)、(VIII)はそれぞれタンジェンシャル方向に平行な方向に等間隔で分割されており、ホログラムパターン12が形成された短冊状の領域4fと形成されていない短冊状の領域4gとが交互に配置された構成となっている。
Here, assuming that the divided areas are the areas (V) to (VIII) in the clockwise direction, the areas (VII) and (VIII) are divided at equal intervals in the direction parallel to the tangential direction. The strip-shaped region 4f in which the
また、領域(VI)には、光の回折作用とレンズ作用とを有するホログラムパターン12が全面に形成されており、領域(V)には、ホログラムパターンは形成されていない。
Further, a
回折格子4a、4bはそれぞれ上から見たときの外形は同じであるが、ホログラムパターン11、12はそれぞれ集光距離が異なるように設計されている。
The diffraction gratings 4a and 4b have the same outer shape when viewed from above, but the
また、図14に示した回折格子素子106の回折効率と、本実施の形態における回折格子素子4のトータルと回折効率とは等しくなるようにしている。
Further, the diffraction efficiency of the diffraction
図4は本実施の形態における第二の回折格子素子で発生した反射戻り光の±1次回折光路を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining ± first-order diffracted optical paths of reflected return light generated by the second diffraction grating element in the present embodiment.
第一の回折格子素子3の表面と半導体レーザ6の発光点との距離をL1とし、第一の回折格子素子3の表面と出射光軸との交点を中心として円弧S1を描くと、第二の回折格子素子4により回折された−1次回折光9bあるいは10bは、L1>L2、L2’となる半径L2の円弧S2あるいはL2’の円弧S2’上にて合焦する。
When the distance between the surface of the first
一方、+1次回折光9aあるいは10aは、L3、L3’>L1となる半径L3の円弧S3あるいはL3’の円弧S3’上にて合焦する。合焦位置が+1次回折光と−1次回折光とで異なるのは、上述したようにホログラムパターン11、12でそれぞれ集光距離が異なるからである。
On the other hand, the + 1st order diffracted light 9a or 10a is focused on an arc S3 of radius L3 or an arc S3 'of L3' where L3, L3 '> L1. The focus position differs between the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light because the converging distances are different between the
図3に示したように、受光素子基板5の表面には受光領域5a〜5hが配置されており、受光領域5a〜5dにおいて、ラジアル方向に延びる仮想直線が、各領域の中心を通るように配列されている。また、回折格子素子4を上から見たとき、回折格子4aと4bのラジアル方向の分割線と、上記した受光領域5a〜5dの中心を通る仮想直線とは重なるように配列されている。
As shown in FIG. 3, light receiving areas 5a to 5h are arranged on the surface of the light
回折格子素子3で回折された−1次回折光8bがさらに回折格子4aで回折されて発生した+1次回折光9aが受光領域5b上に、−1次回折光9bが受光領域5a上にそれぞれ入射し、回折格子素子3で回折された+1次回折光8aがさらに回折格子4bで回折されて発生した+1次回折光10aが受光領域5d上に、−1次回折光10bが受光領域5c上にそれぞれ入射する。
The + 1st order diffracted light 9a generated by the diffraction grating 4a diffracting the −1st order diffracted light 8b diffracted by the diffraction
受光領域5a〜5dはラジアル方向と平行な方向にそれぞれ3分割されており、各受光領域の中央部Eaを挟んで外側領域部Eb、Ecがそれぞれ配置されている。 The light receiving regions 5a to 5d are each divided into three in a direction parallel to the radial direction, and outer region portions Eb and Ec are arranged with the central portion Ea of each light receiving region interposed therebetween.
また、受光領域5e〜5hには、2本のサイドビームが光ディスク1によって反射され、さらに回折格子素子3、4によって回折された+1次回折光(図示せず)が入射する位置に配置されている。
Further, in the
受光領域5a、5bに入射する±1次回折光9a、9bは回折格子4aのホログラムパターン11の配列を、受光領域5c、5dに入射する±1次回折光10a、10bは回折格子4bのホログラムパターン12の配列を、それぞれ反映した投影パターンとなっている。すなわち、受光領域上には、1/4円形状の回折光パターンと、短冊状に投影された1/2円形状の回折光パターンとが入射する。このとき、ホログラムパターン11と12の回折効率が同一であるとすると、各受光領域に入射する1/4円形状の回折光パターンと、短冊状に投影された1/2円形状の回折光パターンとは同じ光量となる。
± 1st order diffracted lights 9a and 9b incident on the
図5は、本発明の実施の形態における各受光領域間の結線図である。 FIG. 5 is a connection diagram between the light receiving regions in the embodiment of the present invention.
図5に示すように、受光領域5a〜5dに入射した回折光のうち、5aの中央領域部Eaで発生する光電変換信号と、5bの外側領域部Eb、Ecとで発生する光電変換信号とを加算して信号FE1を得る。 As shown in FIG. 5, among the diffracted light incident on the light receiving regions 5a to 5d, a photoelectric conversion signal generated in the central region portion Ea of 5a and a photoelectric conversion signal generated in the outer region portions Eb and Ec of 5b Are added to obtain the signal FE1.
以下、順に、5aの外側領域部Eb、Ecで発生する光電変換信号と、5bの中央領域部Eaとを加算して信号FE2を、5cの中央領域部Eaで発生する光電変換信号と、5dの外側領域部Eb、Ecとで発生する光電変換信号とを加算して信号FE3を、5cの外側領域部Eb、Ecで発生する光電変換信号と、5dの中央領域部Eaとを加算して信号FE4をそれぞれ得る。 Hereinafter, the photoelectric conversion signal generated in the outer region portions Eb and Ec of 5a and the central region portion Ea of 5b are added in order, and the signal FE2 is generated, and the photoelectric conversion signal generated in the central region portion Ea of 5c, and 5d. The signal FE3 is added by adding the photoelectric conversion signals generated in the outer region portions Eb and Ec of the current signal, and the signal FE3 is added to the photoelectric conversion signal generated in the outer region portions Eb and Ec of 5c and the central region portion Ea of 5d. Each of the signals FE4 is obtained.
また、図示していないが、サブビームからの戻り光を受光領域5e〜5hで受けており、回折格子4aで発生した回折光を5e、5gで受光し、それらで発生する光電変換信号を加算して信号Eを得ており、回折格子4bで発生した回折光を5f、5hで受光し、それらで発生する光電変換信号を加算して信号Fを得ている。
Although not shown, the return light from the sub beam is received by the
一方、図4に示したように、回折格子4a、あるいは4bによって回折された±1次回折光9a、9b、10a、10bはホログラムパターンの持つレンズ作用により合焦点までの距離がそれぞれ異なる。そのため、対物レンズ2が出射光軸方向でシフトし、合焦点位置が変化した場合には、合焦点もまた変化する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the ± first-order diffracted
−1次回折光9b、10bは、対物レンズ2が基準位置より受光素子基板5側へ所定の距離だけ移動すると、合焦点が受光素子基板6表面に移動し、受光領域上で集光する。
When the
逆に、+1次回折光9a、10aは、対物レンズ2が基準位置より光ディスク1側へ所定の距離だけ移動すると、合焦点が受光素子基板6表面に移動し、受光領域上で集光する。
Conversely, when the
これは、SSD法によるフォーカスエラー信号検出が可能な構成であることを示している。このとき、回折光パターンは従来の技術と違って、図3に示すような形状となるが、上述したように、回折格子4a、4bの回折効率が同じであり、また、ホログラムパターン11、12が同じ形状であれば、受光領域に到達する各回折光の光量も集光点も同じであるため、以下の式によってSSD法によるフォーカスエラー信号を検出できる。
This indicates that the focus error signal can be detected by the SSD method. At this time, unlike the conventional technique, the diffracted light pattern has a shape as shown in FIG. 3, but as described above, the diffraction gratings 4a and 4b have the same diffraction efficiency, and the
(フォーカスエラー検出信号)=(FE1+FE3)−(FE2+FE4) (式7)
次に、回折格子素子4で回折された回折光がどのようなピット情報を有するかについて、図6を用いて説明する。
(Focus error detection signal) = (FE1 + FE3) − (FE2 + FE4) (Expression 7)
Next, what kind of pit information the diffracted light diffracted by the diffraction
図6は本発明の実施の形態における出射光および回折光に含まれる情報について示した模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing information included in the emitted light and diffracted light in the embodiment of the present invention.
半導体レーザ6より射出され、対物レンズ2で集光された収束光が光ディスク1表面上のピット列に対して、ラジアル方向にやや左側にずれた位置に入射し、反射された場合を考える(図6(a))。ピット列表面は、ピット列以外の光ディスク表面と比較して反射率が低いため、回折格子素子4に到達した反射戻り光のうち、ピット列表面にて反射された反射光13aは、ピット列以外の表面で反射された反射光13bより光量が低下する(図6(b))。反射光は回折格子素子3によって±1次回折光8a、8bの2本のビームに分割され、それらがさらに回折格子素子4内の2つの回折格子4a、4bによって回折されるため、+1次回折光9a、10aが発生することは既に述べた通りであるが、上記のようにもとの反射光内で光量差がある場合の+1次回折光9a、10aのパターン形状は図6(c)に示したようになる。
A case is considered where the convergent light emitted from the semiconductor laser 6 and collected by the
回折格子4aにおける領域(I)からの回折光を14a、領域(III)、(IV)からの回折光を14b、回折格子4bにおける領域(VI)からの回折光を15a、領域(VII)、(VIII)からの回折光を15bとする。ホログラムパターン11、12が同一のパターンであるとすると、回折光14aと15aとは同一の形状となる。一方の各回折光パターン内部にはピット列に起因する光量差が反映されているから、回折光14aと15aとの光量差を比較すれば、ピット列中心と出射光軸とのずれを読み取ることが可能となる。
The diffraction light from the region (I) in the diffraction grating 4a is 14a, the diffraction light from the regions (III) and (IV) is 14b, the diffraction light from the region (VI) in the diffraction grating 4b is 15a, the region (VII), The diffracted light from (VIII) is 15b. If the
一方、回折光14bと15bとは、やはり同じパターンで受光領域5b上と5d上にそれぞれ投影され、さらにこれらの光量は各受光領域で同一である。すなわち、ピット列のラジアル方向に関する情報は回折光14aと15aとから得られ、回折光14b、15bからは得られない。
On the other hand, the diffracted beams 14b and 15b are projected in the same pattern onto the
ただし、タンジェンシャル方向のピット列の有無に関する情報は失われないため、光ディスク上データの読み取り能力が低下することはない。 However, since the information regarding the presence or absence of the pit row in the tangential direction is not lost, the reading ability of data on the optical disk is not lowered.
また、同一の形状を有する回折格子4a、4bにおいて、同一のホログラムパターン11、12が形成された短冊状の領域4d、4fを、それぞれ回折格子4a、4bの同じ位置に配置すれば、サーボ動作により対物レンズ2がラジアル方向に移動し、回折格子4a、4bにおける領域(III)、(IV)、(VII)、(VIII)内に入射する光の入射位置、光量が変化しても、上記と同様の理由から、サーボ信号には全く影響せず、信頼性の高いサーボ信号を得ることが可能である。
Further, in the diffraction gratings 4a and 4b having the same shape, if the strip-shaped
ただし、領域(III)、(IV)、(VII)、(VIII)において、分割数が少なければ、ピット列の通過による総光量変化以上に受光総光量が変化する可能性があり、また、分割数が多く、各領域に配置されたホログラムパターンを形成する回折格子数が極端に少ない場合、ホログラムの回折、レンズ機能が低下する可能性があるので注意する必要がある。 However, in the regions (III), (IV), (VII), and (VIII), if the number of divisions is small, the total received light amount may change more than the total light amount change due to passage of the pit row. When the number of diffraction gratings forming a hologram pattern arranged in each region is extremely small, the diffraction of the hologram and the lens function may be lowered, so care must be taken.
次に、本実施の形態におけるDPP法、および、DPD法によるトラッキングエラー信号の検出方法について説明する。図5に示したように、これらの検出に際しては、6つの光電変換信号FE1〜FE4、E、Fを使用する。 Next, a tracking error signal detection method using the DPP method and the DPD method in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5, six photoelectric conversion signals FE1 to FE4, E, and F are used for these detections.
DPP法によるトラッキングエラー検出信号TEDPPは下記のように表現される。 The tracking error detection signal TE DPP by the DPP method is expressed as follows.
TEDPP=(FE1+FE2)−(FE3+FE4)+k×(E−F) (式8)
一方、DPD法によるトラッキングエラー検出信号TEDPDは、(FE1+FE2)と(FE3+FE4)との位相差から得られる。
TE DPP = (FE1 + FE2) − (FE3 + FE4) + k × (E−F) (Formula 8)
On the other hand, the tracking error detection signal TE DPD by the DPD method is obtained from the phase difference between (FE1 + FE2) and (FE3 + FE4).
次に、本実施の形態におけるDPP法によるトラッキングエラー検出方法について詳細に説明する。 Next, the tracking error detection method by the DPP method in this embodiment will be described in detail.
光電変換信号FE1とFE2との和は、図3に示したように、受光領域5a、5bに入射した±1次回折光9a、9b、すなわち、回折格子4aでの回折光より発生する光電変換信号の和である。光電変換信号FE3とFE4との和は、図3に示したように、受光領域5c、5dに入射した±1次回折光10a、10b、すなわち、回折格子4bでの回折光より発生する光電変換信号の和である。また、上述したように、信号Eは、回折格子4aでの回折光より発生する光電変換信号であり、信号Fは、回折格子4bでの回折光より発生する光電変換信号である。
As shown in FIG. 3, the sum of the photoelectric conversion signals FE1 and FE2 is the ± 1st order diffracted light 9a, 9b incident on the
よって、(式8)からわかるように、DPP法でのトラッキングエラー検出信号は、回折格子4aでの回折光光量と、回折格子4bでの回折光光量とを比較して得ていることになる。 Therefore, as can be seen from (Equation 8), the tracking error detection signal in the DPP method is obtained by comparing the diffracted light amount at the diffraction grating 4a with the diffracted light amount at the diffraction grating 4b. .
また、上述したように、トラッキングサーボ検出信号は、領域(I)、(VI)での回折光に含まれるピット列位置ラジアル方向情報により決定し、領域(III)、(IV)、(VII)、(VIII)での回折光に含まれるピット列位置ラジアル方向情報は全く寄与しない。よって、トラッキングサーボ検出信号は、回折格子4a、4bのうちでも領域(I)、(IV)で発生する回折光光量を比較して得られる。 Further, as described above, the tracking servo detection signal is determined by the pit row position radial direction information included in the diffracted light in the regions (I) and (VI), and the regions (III), (IV), and (VII). , (VIII) pit row position radial direction information included in the diffracted light does not contribute at all. Therefore, the tracking servo detection signal is obtained by comparing the amounts of diffracted light generated in the regions (I) and (IV) among the diffraction gratings 4a and 4b.
以上のように、本実施の形態によれば、DPP法によるトラッキングエラー検出信号を得ることができる。ただし、上述したように、例えば、図11〜図18に示した従来の場合と比較して、回折光のうち半分しか利用していないため、検出信号レベルもまた半分になる。 As described above, according to the present embodiment, a tracking error detection signal by the DPP method can be obtained. However, as described above, for example, compared to the conventional case shown in FIGS. 11 to 18, only half of the diffracted light is used, so the detection signal level is also halved.
次に、DPD法によるトラッキングエラー検出方法について説明する。 Next, a tracking error detection method using the DPD method will be described.
従来の技術におけるDPD法によるトラッキングエラー信号検出方法については、図17、18を用いてすでに説明したとおりである。 The tracking error signal detection method by the DPD method in the prior art is as already described with reference to FIGS.
従来の技術では、4つの受光領域は2分割、外部出力端子は4端子であれば、少なくともDPD法によるトラッキングエラーの検出は可能であった。このことをもう少し詳しく解析してみる。 In the prior art, if the four light receiving areas are divided into two and the external output terminals are four terminals, it is possible to detect at least a tracking error by the DPD method. Let's analyze this in more detail.
図18における信号(Ru+ + Ru-)は、受光領域109a+と109a-とで発生した光電変換信号の和であり、すなわち、回折格子素子106に形成されたホログラム107の第1領域から発生した回折光108a+、108a-に起因する。また、(Lu+ + Lu-)は、受光領域109b+と109b-とで発生した光電変換信号の和であり、すなわち、回折格子素子106に形成されたホログラム107の第1領域から発生した回折光に起因する。さらに、図12に示したホログラム107の各領域からの回折光の方向とを考慮すると、信号(Ru+ + Ru-)と信号(Lu+ + Lu-)との位相差とは、ホログラム107における、領域(I)と領域(III)とからの信号と領域(II)と領域(IV)とからの信号との位相差である。
The signal (Ru + + Ru − ) in FIG. 18 is the sum of photoelectric conversion signals generated in the
図12からわかるように、領域(I)と領域(IV)、領域(II)と領域(III)とはそれぞれ同じ位相情報を含んでおり、従来の構成では、DPD法によるとランキングエラー信号を検出するためには、各受光領域の中央部をさらに分割する必要があった。 As can be seen from FIG. 12, region (I) and region (IV), region (II) and region (III) each contain the same phase information. In the conventional configuration, according to the DPD method, a ranking error signal is generated. In order to detect, it was necessary to further divide the central part of each light receiving area.
しかし、本実施の形態によれば、図12における領域(III)、(IV)に対応する回折格子4a、4bの領域(III)、(IV)、(VII)、(VIII)からの回折光にはピット列位置のラジアル方向に関する情報は反映されない。つまり、ピット列位置のラジアル方向に関する情報を有するのは、領域(I)、(IV)からの回折光のみである。 However, according to the present embodiment, the diffracted light from the regions (III), (IV), (VII), (VIII) of the diffraction gratings 4a, 4b corresponding to the regions (III), (IV) in FIG. Information on the radial direction of the pit row position is not reflected in. That is, only the diffracted light from the regions (I) and (IV) has information regarding the radial direction of the pit row positions.
図3、図6からわかるように、領域(I)、(IV)からの回折光は、それぞれ受光領域5b、5dに入射し、かつそれぞれの受光領域の中央部が分割されているか否かに関わらず、最終的に領域(I)からの回折光の情報は信号(FE1+FE2)に、領域(IV)からの回折光の情報は信号(FE3+FE4)にそれぞれすべて反映されるため、各受光領域を中央でさらに分割することなく、DPD法によるトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。このことにより、各受光領域間の結線が簡素化されるとともに、受光素子の面積縮小が可能となる。ただし、従来例と比較して、検出信号量は半分になる。
As can be seen from FIGS. 3 and 6, the diffracted light from the regions (I) and (IV) is incident on the
なお、本実施の形態では、領域(III)、(IV)、(VII)、(VIII)を各々5分割したが、分割数はこれに限定されるものではなく、分割間隔、分割方向についても本実施の形態によって制限されるものではない。 In this embodiment, the regions (III), (IV), (VII), and (VIII) are each divided into five. However, the number of divisions is not limited to this, and the division interval and the division direction are also limited. It is not limited by the present embodiment.
また、回折格子素子4におけるタンジェンシャル方向領域の分割線の位置についても本実施の形態によっては制限されない。
Further, the position of the dividing line in the tangential direction region in the diffraction
図7は、本実施の形態における第二の回折格子素子の別の一例である。タンジェンシャル方向領域の分割線の位置以外は、図2(b)に示す構成と同一である。 FIG. 7 is another example of the second diffraction grating element in the present embodiment. Except for the position of the dividing line in the tangential direction region, the configuration is the same as that shown in FIG.
この例では、タンジェンシャル方向領域の分割線が図2に示した例と比較して、回折格子の中心を通る直線より、タンジェンシャル方向に距離Xだけ離れている。 In this example, the dividing line in the tangential direction region is separated by a distance X in the tangential direction from the straight line passing through the center of the diffraction grating, as compared with the example shown in FIG.
対物レンズ2通過後の半導体レーザ出力が同じ値で、各システム構成材料での透過、回折効率等の光学特性がすべて同一であると仮定すると、本実施の形態では、SSD法によるフォーカスエラー検出信号、DPP法によるトラッキングエラー検出信号、DPD法によるトラッキングエラー検出信号の出力は、各々従来例の等倍、1/2倍、1/2倍となる。
Assuming that the semiconductor laser output after passing through the
エラー検出信号量が低下することは、制御面での不安定性を増大させるため、可能な限り抑制することが望ましく、その点では、本実施の形態の構成は従来の構成に対して不利な面を有する。 Decreasing the error detection signal amount increases the instability in the control surface, so it is desirable to suppress it as much as possible. In this respect, the configuration of the present embodiment is disadvantageous to the conventional configuration. Have
そもそも、CD−ROM、CD−R、CD−RW複合システムでは、トラッキングエラー検出方法としてDPP法が主流であり、DPD法はあくまでDPP法が使用不可能な光ディスクに対しての補助的なシステムである。図7に示した変形例は、その点を考慮し、DPD法による検出信号の低下を犠牲にして、DPP法による検出信号の低下を抑制しうる構成となっている。 In the first place, in the CD-ROM, CD-R, and CD-RW composite system, the DPP method is mainly used as a tracking error detection method, and the DPD method is an auxiliary system for an optical disc that cannot use the DPP method. is there. The modification shown in FIG. 7 has a configuration that can suppress the decrease in the detection signal by the DPP method at the expense of the decrease in the detection signal by the DPD method in consideration of this point.
図8は、本実施の形態における第二の回折格子素子のタンジェンシャル方向の分割線の変位量とDPP法、DPD法によるトラッキングエラー検出信号量との関係を示した模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the displacement amount of the dividing line in the tangential direction of the second diffraction grating element and the tracking error detection signal amount by the DPP method and DPD method in the present embodiment.
DPP法による検出信号量は、X<0、つまり、図7に示した(−)方向に分割線がシフトした場合、信号レベルが上がり、X>0、つまり、図7に示した(+)方向に分割線がシフトした場合、信号レベルが下がる。 The detected signal amount by the DPP method is X <0, that is, when the dividing line is shifted in the (−) direction shown in FIG. 7, the signal level increases, and X> 0, that is, (+) shown in FIG. When the dividing line shifts in the direction, the signal level decreases.
一方、DPD法による検出信号レベルは、X=0のとき最大となり、ここから分割線が変位するにしたがって低下する。そこで、分割線の位置Xを適切に選択することにより、DPD法による検出信号レベルを確保しつつ、DPP法による検出信号レベルの低下を抑制することが可能となり、安定した光ピックアップの制御が実現できる。 On the other hand, the detection signal level by the DPD method becomes maximum when X = 0, and decreases as the dividing line is displaced from here. Therefore, by appropriately selecting the position X of the dividing line, it is possible to suppress the decrease in the detection signal level by the DPP method while securing the detection signal level by the DPD method, and realize stable control of the optical pickup. it can.
また、本実施の形態では、3ビーム用回折格子と反射光用回折格子の各ホログラムパターンを同一面上に形成しているため、部材数およびコストを削減できる。また、通常、これらのホログラムパターンは成形用金型にパターンを刻み、金型内に光学的に透明な樹脂を流し込んで完成させるが、本実施の形態では、2つのホログラムパターンの位置を加工精度が非常に高い成形用金型で合わせ込め、ひいては光ピックアップ組立時の回折格子の光軸調整回数を削減することができる。 In this embodiment, since the hologram patterns of the three-beam diffraction grating and the reflected light diffraction grating are formed on the same plane, the number of members and the cost can be reduced. Normally, these hologram patterns are completed by engraving a pattern in a molding die and pouring an optically transparent resin into the die, but in this embodiment, the positions of the two hologram patterns are processed with precision. However, the number of adjustments of the optical axis of the diffraction grating during assembly of the optical pickup can be reduced.
また、回折格子素子3を光学部材の一方の面に形成し、その反対側の面に回折格子素子4を形成するようにすれば、部材数等のさらなる削減が図れるとともに装置の小型化が図れる。また、光軸調整回数の削減も上記と同様に可能である。
Further, if the diffraction
なお、3ビーム用回折格子のパターンを図9に示すようにしてもよい。 The pattern of the three-beam diffraction grating may be as shown in FIG.
このように回折格子パターンが無い無格子領域からメインビームを発生させるようにすれば、回折ロスが無く、メインビームの光量を増大させることができ、実質的にレーザ出力を向上させるのと同じ作用をもたらす。このような構成によれば、光ディスクドライブの高倍速化への対応が簡便に図れる。 If the main beam is generated from a non-grating area having no diffraction grating pattern in this way, there is no diffraction loss, the amount of light of the main beam can be increased, and substantially the same effect as improving the laser output. Bring. According to such a configuration, it is possible to easily cope with an increase in the speed of the optical disk drive.
なお、図9に示す3ビーム用回折格子を用いると、レーザとの配置関係で、ラジアル、あるいは、タンジェンシャル方向に配置がずれることにより光学的特性に影響を与える可能性があるが、本実施の形態によれば、光ディスクからの反射光を一旦受けて回折光を発生させる回折格子素子3にはラジアル、あるいは、タンジェンシャル方向に対してパターン上の特徴を有しないため、3ビーム用回折格子の配置がずれたとしても、光学的特性に与える影響は緩和される。
Note that when the three-beam diffraction grating shown in FIG. 9 is used, there is a possibility that the optical characteristics may be affected by the displacement in the radial or tangential direction due to the arrangement relationship with the laser. According to the embodiment, the diffraction
また、本実施の形態では、回折格子4a、4bに無格子領域を設けたが、この領域は、例えば、迷光処理用回折格子パターンとしてもよい。 In this embodiment, the diffraction gratings 4a and 4b are provided with non-grating areas. However, these areas may be, for example, stray light processing diffraction grating patterns.
また、図10に示すように、回折格子4a、4bの領域(III)、(IV)を同一のホログラムパターンとし、領域(VII)、(VIII)をこれとは異なるホログラムパターンとしても、本発明の奏する上記の効果が得られる。 Further, as shown in FIG. 10, the present invention can also be applied to the regions (III) and (IV) of the diffraction gratings 4a and 4b having the same hologram pattern and the regions (VII) and (VIII) being different hologram patterns. The above-described effects obtained by
本発明に係る光ピックアップは、各種のトラッキングエラー検出に対応できるため、記録・再生機能を備えた光ディスク装置に適用する上で有用である。 Since the optical pickup according to the present invention can cope with various types of tracking error detection, it is useful when applied to an optical disc apparatus having a recording / reproducing function.
1 光ディスク
2 対物レンズ
3 第一の回折格子素子
4 第二の回折格子素子
4a、4b 回折格子
4c 3ビーム用回折格子
5 受光素子基板
5a〜5h 受光領域
6 半導体レーザ
7 光ディスクからの反射光
8a、8b 第一の回折格子素子での±1次回折光
9a、9b 回折格子4aからの±1次回折光
10a、10b 回折格子4bからの±1次回折光
11 ホログラムパターン
12 ホログラムパターン
13a ピット列表面にて反射された反射光
13b ピット列以外の表面で反射された反射光
14a 回折格子4aにおける領域(I)からの回折光
14b 回折格子4aにおける領域(III)、(IV)からの回折光
15a 回折格子4bにおける領域(VI)からの回折光
15b 回折格子4bにおける領域(VII)、(VIII)からの回折光
101 光ディスク
102 反射光
103 光軸
104 タンジェンシャル方向
105 ラジアル方向
106 回折格子素子
107 ホログラム
107a 第1領域
107b 第2領域
108a+〜108b- 回折光パターン
109 受光素子基板
109a+〜109b- 受光領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記回折格子領域が、それぞれ第1の分割線となる直線により上下に分割された回折格子素子であって、
前記第1の分割線の上部領域は、前記第1の分割線と直交する第2の分割線となる直線によってさらに分割され、かつ分割された一の領域は第1の回折格子パターンを、他の領域は前記第1の回折格子パターンと異なる第2の回折格子パターンを有しており、
前記第1の分割線の下部領域は、前記第2の分割線と平行な方向に複数分割されており、前記複数の分割領域は前記第1の回折格子パターンを有する領域と前記第2の回折格子パターンを有する領域とが交互に配されたことを特徴とする回折格子素子。 Having two diffraction grating regions spaced apart on the same plane;
The diffraction grating region is a diffraction grating element that is divided vertically by a straight line that is a first dividing line,
The upper region of the first dividing line is further divided by a straight line that becomes a second dividing line orthogonal to the first dividing line, and one divided region is the first diffraction grating pattern, The region has a second diffraction grating pattern different from the first diffraction grating pattern,
The lower region of the first dividing line is divided into a plurality of regions in a direction parallel to the second dividing line, and the plurality of divided regions are the region having the first diffraction grating pattern and the second diffraction line. A diffraction grating element, wherein regions having a grating pattern are alternately arranged.
前記回折格子領域が、それぞれ第1の分割線となる直線により上下に分割された回折格子素子であって、
前記第1の分割線の上部領域は、前記第1の分割線と直交する第2の分割線となる直線によってさらに分割され、かつ分割された一の領域は第1の回折格子パターンを、他の領域は前記第1の回折格子パターンと異なる第2の回折格子パターンを有しており、
前記第1の分割線の下部領域は、前記第1の回折格子パターンおよび前記第2の回折格子パターンとは異なる第3の回折格子パターンを有することを特徴とする回折格子素子。 Having two diffraction grating regions spaced apart on the same plane;
The diffraction grating region is a diffraction grating element that is divided vertically by a straight line that is a first dividing line,
The upper region of the first dividing line is further divided by a straight line that becomes a second dividing line orthogonal to the first dividing line, and one divided region includes the first diffraction grating pattern and the other. The region has a second diffraction grating pattern different from the first diffraction grating pattern,
The diffraction grating element, wherein a lower region of the first dividing line has a third diffraction grating pattern different from the first diffraction grating pattern and the second diffraction grating pattern.
光源と、前記反射光を受光して、光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記情報記録媒体からの反射光を回折して回折光を発生させる第一の回折格子素子と、前記第一の回折格子素子からの回折光を受けて、さらに回折光を発生させて、それを前記受光素子に導く第二の回折格子素子と、を少なくとも有し、
前記第二の回折格子素子は請求項1ないし4のいずれかに記載の回折格子素子であって、
前記第2の分割線は前記情報記録媒体上に形成されたピット列の接線方向と平行であり、前記光源から前記情報記録媒体に向けて射出される光の光軸は、前記第2の分割線あるいはその延長線と交わっていることを特徴とする光ピックアップ。 An optical pickup that irradiates an information recording medium with light and reads information on the information recording medium using reflected light from the information recording medium,
A light source; a light receiving element that receives the reflected light and converts an optical signal into an electrical signal; a first diffraction grating element that diffracts reflected light from the information recording medium to generate diffracted light; A second diffraction grating element that receives diffracted light from one diffraction grating element, generates further diffracted light, and guides it to the light receiving element;
The second diffraction grating element is the diffraction grating element according to any one of claims 1 to 4,
The second dividing line is parallel to a tangential direction of a pit row formed on the information recording medium, and an optical axis of light emitted from the light source toward the information recording medium is the second dividing line. An optical pickup characterized by crossing a line or its extension.
前記第1受光領域は、前記第二の回折格子素子に形成された2つの回折格子領域のうち、一の回折格子領域からの−1次回折光を受光し、
前記第2受光領域は、前記一の回折格子領域からの+1次回折光を受光し、
前記第3受光領域は、前記第二の回折格子素子に形成された2つの回折格子領域のうち、他の回折格子領域からの−1次回折光を受光し、
前記第4受光領域は、前記他の回折格子領域からの+1次回折光を受光することを特徴とする請求項5または6記載の光ピックアップ。 The light receiving element has at least first to fourth light receiving regions formed on the same plane,
The first light receiving region receives -1st order diffracted light from one of the two diffraction grating regions formed in the second diffraction grating element,
The second light receiving region receives + 1st order diffracted light from the one diffraction grating region,
The third light receiving region receives -1st order diffracted light from other diffraction grating regions of the two diffraction grating regions formed in the second diffraction grating element,
7. The optical pickup according to claim 5, wherein the fourth light receiving region receives + 1st order diffracted light from the other diffraction grating region.
前記第1〜第4受光領域中の各分割領域からの光電変換信号を演算処理する回路をさらに備えたことを特徴とする請求項7記載の光ピックアップ。 The first to fourth light receiving regions are each divided into three in a direction parallel to the first dividing line,
8. The optical pickup according to claim 7, further comprising a circuit for performing arithmetic processing on a photoelectric conversion signal from each divided region in the first to fourth light receiving regions.
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|---|---|---|---|---|
| CN102881298A (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 夏普株式会社 | Optical pickup apparatus |
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