專利名稱：光頭的跟蹤誤差檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以光學方式進行信息的記錄重放的光頭的跟蹤誤差檢測裝置，特別是涉及一種產生很小的偏移的、檢測靈敏度與光道間距的依賴關系很小的跟蹤誤差檢測裝置。
圖8是表示在特公平4-1412號公報和“G.Bouwhuis等人的“Principles of Optical Disc System，Adam Hilger，pp.72～73(1985)”中所述的被稱為推挽法的現(xiàn)有的跟蹤誤差檢測裝置的結構圖。在圖8中，1是發(fā)射記錄重放用的光束的半導體激光器等光源。2是將從光源1發(fā)出的光束變換成平行光束的準直透鏡，3是使來自準直透鏡2的平行光束透過同時使來自下述的信息記錄重放媒體5的反射光束反射的分光器。4是將從上述光源1發(fā)出的光束聚焦到下述的信號記錄媒體5的信息記錄面6上、同時使來自信息記錄媒體5的反射光束成為平行光束的物鏡。5是光盤等信息記錄媒體，7是在信息記錄媒體5的信息記錄面6上形成的焦點。8稱為光道，如圖所示，平行于X方向。在這里，Y方向是在與信息記錄媒體5平行的面內，而且是垂直于光道8的方向。此外，Z方向是垂直于信息記錄面6的方向。9是將反射光束以適當?shù)拇笮墼谙率龅?分割光檢測器10上的會聚透鏡。10是2分割光檢測器，由二個受光面11、12構成。100是2分割光檢測器10上的光點。來自受光面11、12的輸出的差從差分放大器13取出，成為跟蹤誤差信號TES。將該跟蹤誤差信號TES通過相位補償電路/放大器14供給物鏡驅動機構15。
其次說明圖8中示出的現(xiàn)有的跟蹤誤差檢測裝置的工作情況。2分割光檢測器10上的光點100如圖8中所示為圓形，配置2分割光檢測器10，以便由受光面11和12的邊界將上述光點100分成上下兩個半圓。當上述聚集點7掃描光道8的中心時，受光面11接收的光量和受光面12接收的光量相等，但若上述焦點7偏離光道8的中心時，受光面11接收的光量和受光面12接收的光量不相同。再者，根據(jù)上述焦點7從光道8的中心向右偏移或是向左偏移，受光面11接收的光量與受光面12接收的光量的差為正或負。因而，可將受光面11與受光面12的輸出的差作為跟蹤誤差信號。
如圖8所示，當物鏡4橫向移動到用虛線示出的位置時，2分割光檢測器10上的光點100也橫向移動到用虛線示出的位置。因此，即使聚焦點7處于光道8的中心，受光面11和12接受的光量也不相等。
此外，當信息記錄媒體5向Y方向傾斜時，2分割光檢測器10上的光點100同樣也產生偏移，故即使焦點7在光道8的中心，也產生受光面11和12接收的光量不相等的現(xiàn)象。
在特公平4-34212號公報中敘述了以下的方法作為解決該問題的方法將兩個焦點以錯開約一半光道間距的方式配置在信息記錄媒體上，用兩個2分割光檢測器來接收這兩個焦點各自的反射光束，將這兩個2分割光檢測器的差分輸出的差作為跟蹤誤差信號。以下用圖9、10說明采用該方法的裝置的結構、動作和問題。
圖9是表示特公平4-34212號公報中所述的現(xiàn)有的另一個跟蹤誤差檢測裝置的結構的斜視圖。圖中，16和17是半導體激光器等光源，射出不同波長的光束(光源16的振蕩波長為λ1，光源17的振蕩波長為λ2)。18、19是將從光源16和17射出的光束變?yōu)槠叫泄馐臏手蓖哥R。20是使來自準直透鏡18的波長為λ1的平行光束偏轉90度的、使之朝向物鏡4的分光器，21是使來自準直透鏡19的波長為λ2的平行光束偏轉90度的、使之朝向物鏡4的分光器。分光器20和21使來自光源16和17的光束合成。22和23是在信息記錄媒體5的信息記錄面6上形成的焦點，波長為λ1的光束的焦點是22，波長為λ2的光束的焦點是23。
由信息記錄媒體5反射的兩條光束用物鏡4再次變?yōu)槠叫泄馐ㄟ^分光器20、21入射到二色分光器24上。該二色分光器24使波長為λ1的光束透過，使波長為λ2的光束反射。分光器24以這種方式將來自信息記錄媒體5的光束分離成波長為λ1的光束和波長為λ2的光束。25和28是2分割光檢測器，分別由兩個受光面26、27和29、30構成。因而，來自波長為λ1的光束的焦點22的反射光束通過二色分光器24，入射到2分割光檢測器25。此外，來自波長為λ2的光束的焦點23的反射光束由二色分光器24反射，入射到2分割光檢測器28。


圖10是表示在信息記錄面6上的焦點22、23的位置關系、在與這兩個焦點對應的2分割光檢測器25、28上的光點和產生跟蹤誤差信號的電路的圖。圖中，在信息記錄媒體5的信息記錄面6上有槽間表面和凹槽，在槽間表面上形成光道8。如將光道間距設為p，則將兩個聚焦點22和23沿Y方向(與光道垂直的方向)的間距設定為p/2。此外，31和32是分別與聚焦點22、23對應的2分割光檢測器上的光點。將來自一個2分割光檢測器25的兩個受光面26、27的輸出輸入到差動放大器33，可得到差分輸出TE1，將TE1供給下一個差動放大器36。同樣，將來自另一個2分割光檢測器28的兩個受光面29、30的輸出輸入到差動放大器34，可得到差分輸出TE2。由于TE2通過增益為G的可變增益放大器35輸入到差動放大器36，故在差動放大器36的輸出上可得到TE1和乘以G倍的TE2的差，成為跟蹤誤差信號TES。將該跟蹤誤差信號TES通過相位補償電路/放大器14供給物鏡驅動機構15。
其次，簡單地說明在跟蹤誤差信號TES上不出現(xiàn)由于物鏡的橫向移動引起的偏移的情況。上面讀到過，由于物鏡的橫向移動，2分割光檢測器上的光點朝相同方向移動，這是引起偏移的原因。在圖10中，兩個光點31、32朝向Y方向移動。于是，在受光面26、29上接收的光量比起在受光面27、30上接收的光量要增加，故如圖11中的點劃線所示，TE1和TE2產生正的偏移。由于聚焦點橫截光道8而產生的橫截分量在時間軸上以正弦波方式變化，因將聚焦點22和23的Y方向的間距正好設定為光道間距的一半，如圖11所示，差分輸出TE1和TE2的相位正好反相。
因而，如將可變增益放大器35的增益G設定為等于差分輸出TE1的偏移與差分輸出TE2的偏移之比，則如圖11所示，可從跟蹤誤差信號TES中消除偏移。此外，也可同樣地消除因信息記錄媒體的傾斜引起的偏移。
由于現(xiàn)有的另一跟蹤誤差檢測裝置是以上述方式構成的，故存在跟蹤誤差信號的振幅依賴于兩個焦點的間距與信息記錄媒體的光道間距之比的問題。特別是在用一個光頭對光道間距不同的多種光盤進行重放時成為問題。例如對于光道間距為p的光盤，如考慮調整焦點的間距使之為光道間距的一半，即p/2(即跟蹤誤差信號的振幅為最大)的情況，則對光道間距為p/2附近的光盤，跟蹤誤差信號的振幅大致為零。這是因為，在這種方式下的跟蹤誤差信號的振幅的變化是當兩個焦點的間距是光道間距的一半的奇數(shù)倍時為最大，當兩個焦點的間距是光道間距的整數(shù)倍時為零。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而開發(fā)的，其第1個目的是提供這樣一種光頭的跟蹤誤差檢測裝置即在可抑制由于物鏡的橫向移動或信息記錄媒體的傾斜而產生的偏移的同時，即使信息記錄媒體的光道間距產生變化，也可將跟蹤誤差信號的振幅保持為最大。
再有，其第2個目的是提供這樣一種光頭的跟蹤誤差檢測裝置即在可抑制由于物鏡的橫向移動或信息記錄媒體的傾斜而產生的偏移的同時，即使信息記錄媒體的光道間距產生變化，也可將跟蹤誤差信號的振幅保持為最大，而且還可使光學系統(tǒng)的結構得到簡化。
在與本發(fā)明有關的光頭的跟蹤誤差檢測裝置中，通過物鏡將包含一條在大致為半個面上給出大致為180度的相位差的光束的兩條光束聚焦照射到信息記錄媒體上，將上述焦點配置在上述信息記錄媒體上，使得由上述兩條光束形成的焦點在上述信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的大致整數(shù)倍，用一對2分割光檢測器分別接收從該信息記錄媒體返回的光束，從一對2分割光檢測器的差分輸出的差可得到跟蹤誤差信號。
此外，設置大致半個面上的周期結構的相位與在另一個大致半個面上形成的周期結構的相位大致相差180度的衍射光柵作為將從光源射出的一條光束變成三條光束的裝置，通過物鏡將這三條光束聚焦照射到信息記錄媒體上，在該信息記錄媒體上形成3個焦點，將上述焦點配置在上述信息記錄媒體上，使得相鄰的上述焦點在上述信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的大致整數(shù)倍，用三個2分割光檢測器分別接收從上述信息記錄媒體返回的光束，從三個2分割光檢測器的差分輸出可得到跟蹤誤差信號。
在上述的光頭的跟蹤誤差檢測裝置中，由于在一對2分割光檢測器的差分輸出中出現(xiàn)的偏移分量是同相的，而橫截光道的分量是反相的，故可從作為一對2分割光檢測器的差分輸出的差而得到的跟蹤誤差信號中除去偏移分量。
此外，在三個2分割光檢測器的差分輸出中，偏移分量全部是以同相方式出現(xiàn)的，但由于三個中的二個2分割光檢測器的差分輸出的橫截光道的分量與剩下的一個2分割光檢測器的差分輸出是反相的，故對三個2分割光檢測器的差分輸出進行加減法運算后可從所得到的跟蹤誤差信號中除去偏移分量。
圖1是表示作為本發(fā)明的實施例1的光頭的跟蹤誤差檢測裝置的結構的斜視圖。
圖2是表示圖1中的相位附加裝置的一例的概要圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實施例1中信息記錄面上的聚焦點的位置關系、2分割光檢測器和產生跟蹤誤差信號的電路的圖。
圖4是表示在本發(fā)明的實施例1中來自光盤的反射光的圖。
圖5是表示作為本發(fā)明的實施例2的光頭的跟蹤誤差檢測裝置的結構的斜視圖。
圖6是表示在本發(fā)明的實施例2中作為相位附加裝置的衍射光柵的結構的概要圖。
圖7是表示在本發(fā)明的實施例2中信息記錄面上的焦點的位置關系、2分割光檢測器和產生跟蹤誤差信號的電路的圖。
圖8是表示現(xiàn)有的跟蹤誤差檢測裝置的結構的概要圖。
圖9是表示現(xiàn)有的另一個跟蹤誤差檢測裝置的結構的斜視圖。
圖10是表示在現(xiàn)有的另一個跟蹤誤差檢測裝置中在信息記錄面上的焦點的位置關系、2分割光檢測器、產生跟蹤誤差信號的電路的圖。
圖11是表示在現(xiàn)有的另一個跟蹤誤差檢測裝置中2分割光檢測器的差分輸出和跟蹤誤差信號的圖。
以下根據(jù)表示其實施例的附圖具體地說明本發(fā)明。實施例1圖1是表示作為本發(fā)明的實施例1的光頭的跟蹤檢測裝置的結構的斜視圖。圖中符號4～6、8、14～22、24～30、33～36與圖8、9中示出的現(xiàn)有例中的符號相同。37是在從光源17發(fā)出的光束在大致半個面上給出大致180度的相位差的相位附加裝置，38是由從光源17發(fā)出的光束在信息記錄媒體5的信息記錄面6上形成的光點。
圖2是表示圖1中的相位附加裝置的一例的概要圖。在這里，相位附加裝置本身由折射率為n的透明材料構成，在其大致中心處形成以厚度d的臺階狀變化的結構。入射光在厚度變化的直線部分處分成上、下半圓，在上半圓部分和下半圓部分附加與厚度的變化量d成比例的相位差。為了使相位差為180度，可設定d使得(n-1)d為光源17的波長x2的一半。例如n＝1.5，λ2＝0.78μm，則d為0.78μm。
圖3是表示在本發(fā)明的實施例1中信息記錄面6上的焦點22、38的位置關系、與其對應的2分割光檢測器25、28上的光點和產生跟蹤誤差信號的電路的圖。圖中符號8和22、符號25～36與圖8、9中示出的現(xiàn)有例的符號相同。產生跟蹤誤差信號的電路系統(tǒng)也與圖10的現(xiàn)有例完全相同。所不同的是由于在從光源17發(fā)出的光束中在其大致半個面上給出大致180度的相位差，它的焦點38不是通常的大致圓形，而是由二個橢圓狀的子光點構成的光點，以及，焦點38與焦點22沿Y方向(與光道垂直的方向)的間距為零。在這里，將光點22和38的間距定義為光點22的中心與構成光點38的子光點的中心相互間的中點間的、在光道橫向上的距離。在圖3中這兩個焦點的間距為零，但也可以是光道間距的整數(shù)倍。即，在本發(fā)明的特征中提到的“光道間距的整數(shù)倍”應理解為包含間距為零的情況。
其次，根據(jù)Hopkin′s理論對在說明該實施例1的工作情況所必需的推挽法中的跟蹤誤差信號產生原理進行說明。首先，如將物鏡射出光瞳上的照射光的復數(shù)振幅分布設為a(x，y)的話，一般來說a(x，y)可用(1)式來表示。
a(x，y)＝τ(x，y)·exp{2πi·W(x，y)} (1)式中，τ(x，y)是照射光振幅分布的絕對值，W(x，y)是波前象差。以下為了使說明變得簡單起見，考慮τ(x，y)＝1，W(x，y)＝0，即光瞳上的振幅是一定的而且沒有象差的情況。其次，用(2)式給出從光盤反射回來的反射光在光檢測器上的復數(shù)振幅分布Ad(x′，y′)。
Ad(x′，y′)＝∑Rn·exp{-2πi·nv0/q}·a(-x′，-y′+n/q)(2)在這里，假定光盤在x方向上是均勻的，在y方向(與光道垂直的方向)上具有周期性。此外，v0是歸一化的光道偏移量，q是歸一化的光道間距。
現(xiàn)在，如將0次的反射光與由于光盤的周期性受到1次(n＝1)衍射的反射光重疊的區(qū)域A(參照圖4)處的反射光復數(shù)振幅分布設為Ad1的話，(3)式成立Ad1＝R0+R1·exp{-2πi·v0/q}(3)此外，如將0次的反射光與由于光盤的周期性受到-1次(n＝1)衍射的反射光重疊的區(qū)域B(參照圖4)處的反射光復數(shù)振幅分布設為Ad-1的話，(4)式成立。
Ad-1＝R0+R-1·exp{2πi·v0/q} (4)而且，改寫R1、R-1如下，R1＝α1·exp(iψ1)R0(5)R-1＝α-1·exp(iψ-1)R0(6)將其代入(2)、(3)式，并進行整理，得到(7)、(8)式。
Ad1＝R0[1+α1·exp{i(ψ1-2π·v0/q)}] (7)Ad-1＝R0[1+α-1·exp{i(ψ-1+2π·v0/q)}] (8)將(7)(8)式進行自乘的話可得到區(qū)域A、B各自的光強度分布，分別如(9)、(10)式所示。
|Ad1|2＝|R0|2[(1+α12)+2α1·cos(ψ1-2π·v0/q)](9)|Ad-1|2＝|R0|2[(1+α-12)+2α-1·cos(ψ-1+2π·v0/q)](10)最后，將2分割光檢測器的二個受光面分別配置在包含區(qū)域A的y′＞0的半個面和包含區(qū)域B的y′＜0的半個面內，如將來自二個受光面的輸出分別設為Id1、Id-1的話，下面的(11)、(12)式成立。
Id1＝K1·|Ad1|2+I0/2 (11)Id-1＝K1·|Ad-1|2+I0/2 (12)式中，K1、K-1分別是受光面的靈敏度與區(qū)域A或區(qū)域B的面積的積。I0是來自圖4中示出的原點附近的0次光單獨入射的區(qū)域的輸出電流。而且，作為Id1和Id-1的差給出跟蹤誤差信號TES。
現(xiàn)在，假定二個受光面的靈敏度、面積是相等的，而且光盤的周期結構相對于與盤面垂直而且通過光道的中心的面(嚴格地說，是通過光道的中心線的連接線的面)是對稱的，則K1＝K-1，α1＝α-1，ψ1＝ψ-1成立，故如將其代入(11)、(12)式并求出跟蹤誤差信號TE的話，TE為(13)式所示。
TE＝K1|R0|2·4α1sinψ1·sin(2π·v0/q) (13)再者，同樣根據(jù)Hopkin′s理論說明在本實施例1中由在作為特征的半個面上給出180度的相位的光束引起的推挽法中的跟蹤誤差信號的發(fā)生原理。首先，如將在物鏡射出光瞳上的照射光復數(shù)振幅分布設為ainv(x，y)的話，則ainv(x，y)可用下面的(14)式來表示。
ainv(x，y)＝τinv(x，y)·exp{2πi·Winv(x，y)}(14)在這里，與先前的說明相同，設τinv(x，y)＝1，但關于Winv(x，y)，由于在光束的半個面間存在180度的相位偏移，故下面的(15)式成立。
Winv(x，y)＝0.25(y＞0時)Winv(x，y)＝-0.25(y＜0時) (15)而且，將從盤反射回來的反射光在光檢測器上的復數(shù)振幅分布Adinv(x′，y′)由下面的(16)式給出。
Adinv(x′，y′)＝∑Rn·exp{-2πi·nv0/q}·a(-x′，-y′+n/q) (16)現(xiàn)在，如將0次反射光與由于光盤的周期性受到1次(n＝1)的衍射的反射光重疊的區(qū)域A處的反射光復數(shù)振幅分布設為Ad1inv的話，下面的(17)式成立。
Ad1inv＝R0·a(-x′，-y′)+R1·exp{-2πi·v0/q}·ainv(-x′，-y′+1/q) (17)通常對于區(qū)域A來說，由于y′＞0，故上式中的ainv(-x′，-y′)用下面的(18)式表示。
ainv(-x′，-y′)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′)}＝exp{2πi·(-0.25)}＝exp(-i·π/2)(18)此外，因為在通常的光盤中1/q在1左右，故(-y′+1/q)大致為正，故區(qū)域A內的ainv(-x′，-y′+1/q)用下面的(19)式來表示。
ainv(-x′，-y′+1/q)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′+1/q)}＝exp{2πi·0.25}＝exp{i·π/2}(19)因而，使用(18)、(19)式，則(17)式變?yōu)橄旅娴?20)式。
Ad1inv＝R0·exp(-i·π/2)+R1·exp{-2πi·v0/q}·exp{i·π/2}＝exp(-i·π/2)·[R0-R1·exp{-2πi·v0/q}] (20)
另一方面，用下面的(21)式給出0次的反射光與由于光盤的周期性受到-1次(n＝-1)的衍射的反射光重疊的區(qū)域B處的反射光復數(shù)振幅分布Ad-1inv。
Ad-1inv＝R0·a(-x′，-y′)+R-1·exp{2πi·v0/q}·ainv(-x′，-y′-1/q) (21)通常對于區(qū)域B來說，由于y′＜0，故上式中的ainv(-x′，-y′)用下面的(22)式來表示。
ainv(-x′，-y′)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′)}＝exp{2πi·(0.25)}＝exp{i·π/2}(22)此外，在通常的光盤中因為1/q在1左右，故(-y′-1/q)大致為負，故區(qū)域B處的ainv(-x′，-y′-1/q)用下面的(23)式來表示。
ainv(-x′，-y′-1/q)＝exp{2πi·Winv(-x′，-y′-1/q)}＝exp{2πi·-0.25}＝exp{-i·π/2} (23)因而，使用(22)、(23)式，(21)式變?yōu)橄旅娴?24)式。
Ad-1inv＝R0·exp(i·π/2)+R-1·exp{2πi·v0/q}·exp{-i·π/2}＝exp(i·π/2)·[R0-R-1·exp{2πi·v0/q}](24)其次，將(5)、(6)式代入(23)、(24)式并進行整理，得到下面的(25)、(26)式。
Ad1inv＝exp(-i·π/2)·R0[1-α1·exp{i(ψ1-2π·v0/q)}](25)Ad-1inv＝exp(i·π/2)·R0[1-α-1·exp{i(ψ-1+2π·v0/q)}] (26)如將(25)、(26)式進行自乘可得到區(qū)域A、B處各自的光強度分布，分別為下面的(27)、(28)式所示。|Ad1inv|2＝|R0|2[(1+α12)-2α1·cos(ψ1-2π·v0/q)](27)|Ad-1inv|2＝|R0|2[(1+α-12)
-2α-1·cos(ψ-1+2π·v0/q)](28)最后，如將來自二個受光面的輸出分別設為Id1inv、Id-1inv的話，下面的(29)、(30)式成立。
Id1inv＝K1·|Ad1inv|2+I0/2 (29)Id-1inv＝K-1·|Ad-1inv|2+I0/2 (30)而且，將跟蹤誤差信號TEinv作為Id1inv與Id-1inv的差，同樣可得到下面的(31)式。
TEinv＝K1|R0|2·4α1sinψ1·[-sin(2π·v0/q)] (31)TEinv與負的TE相等。即，表明與光道偏移對應的相位在TEinv和TE中只是相差180度。
其次，參照圖3說明在實施例中得到的跟蹤誤差信號TES中將由于物鏡橫向移動產生的偏移分量大體上除去的情況。首先，在物鏡的橫向移動量為u時，由通常的推挽法得到的差分輸出TE1可用(13)式表達成下面的(32)式。
TE1＝A1·sin((2π·v0/q)+B1·u (32)式中，B1·u是u小時與u成比例的偏移分量，它是由于光檢測器25上的光點31向y的正方向移動而產生的。此外，A1是橫截分量的振幅。在相同的狀態(tài)下，由在半個面上給出了180度相位的光束產生的推挽法中的差分輸出即TE2由(31)式可表示為下面的(33)式。
TE2＝-A2·sin(2π·v0/q)+B2·u (33)式中，B2·u是u小時與u成比例的偏移分量。它是由于光檢測器28上的光點32向y的正方向移動而產生的(這意味著由物鏡的橫向移動產生的光點31的移動方向與光點32的移動方向相同，系數(shù)B2與系數(shù)B1符號相同)。
此外，如上所述，TE2的橫截光道分量的相位比TE1偏移180度，-A2是橫截光道分量的振幅(系數(shù)A2與系數(shù)A1符號相同)。因而，使可變增益放大器的增益G等于B1與B2之比而得到的跟蹤誤差信號TES可用下面的(34)式來表示。
TES＝TE1-(B1/B2)·TE2＝A1·sin(2π·v0/q)
+(B1/B2)A2·sin(2π·v0/q)＝{A1+(B1/B2)A2}·sin(2π·v0/q)(34)于是表明可以跟蹤誤差信號TES中除去偏移分量。
同樣，對于光盤的傾斜來說，由于光檢測器上的光點31和32的移動方向也是相同的，故可從跟蹤誤差信號TES中除去偏移分量。
再者，在現(xiàn)有例中存在跟蹤誤差信號的振幅同二個焦點的間距與信息記錄媒體的光道間距的比有依賴關系的問題。但是，如圖3所示，由于配置了二個焦點，使之與光道平行，故在用一個光頭對間距不同的多種光盤進行重放時成為問題的在某個光道間距的情況下跟蹤誤差信號的振幅大致為零的現(xiàn)象沒有了。這是因為不管光道間距如何變化，二個焦點相對于光道總是平行的。實施例2圖5是表示本發(fā)明的實施例2的跟蹤誤差檢測裝置的結構的斜視圖。圖中符號1、2、4、5、6、8、9、14、15與圖8、9中示出的現(xiàn)有例中的對應符號相同。39是作為將從光源1發(fā)出的光束分成三條光束、同時在其中的二條光束的大致半個面上給出大致180度的相位差的相位附加裝置的衍射光柵，40是對來自準直透鏡2的平行光束進行反射、同時使來自信息記錄媒體5的反射光束透過的分光器，41、42、43是信息記錄面6上的三個焦點。來自三個焦點41、42、43的反射光束通過聚焦透鏡54后，由收容在一個外殼內的三個2分割光檢測器25、28、45接收。在這里，45是相對于實施例1新增加的2分割光檢測器，46、47是2分割光檢測器45的二個受光面。此外，在下面要說明的圖7中所示的在三個2分割光檢測器25、28、45上分別形成光點48、49、50。51是接收2分割光檢測器45的輸出的差動放大器，52、53是增益分別為G1、G2的可變增益放大器。
圖6是表示在本發(fā)明的實施例2中作為相位附加裝置的衍射光柵的結構的概要圖。該衍射光柵是用具有第1和第2部分的光學玻璃之類的透明材料制成的。第1和第2部分具有分別用光刻等方法形成的直線狀的凹部和凸部的列。在通常的光頭中，將衍射光柵的周期設定為從10至100μm?？汕宄乜吹?，上半部分的周期結構的相位與下半部分的周期結構的相位差180度。以下說明通過使用衍射光柵39，在衍射過1次和-1次的光束的上半面與下半面之間是否產生180度的相位差。
考慮將均勻的光束照射到衍射光柵上的情況，透過衍射光柵之后的光的振幅分布U1(x1)由下面的(35)式給出。
u1(x1)＝h(x1)(式中y1＞0；上半面)u1(x1)＝h(x1-x0)(式中y1＜0；下半面、x0＝Λ/2)(35)在這里，Λ是衍射光柵的周期。
其次，利用Fraunhoffer衍射公式求出上半面的衍射光與下半面的衍射光的關系。首先，來自y1＞0的區(qū)域的衍射光的復數(shù)振幅分布u2a(x2)由下面的(36)式給出。u2a(x2)=k∫h(x1)·exp(i·2πx1x2/λL)dx1]]>(36)式中，λ是光束的波長，L是傳播距離。
其次，來自y1＜0的區(qū)域的衍射光的復數(shù)振幅分布U2b(x2)由下面的(37)式給出。u2b(x2)=k∫f(x1-x0)·exp(i·2πx1x2/λL)dx1]]>(37)在這里，如設x1-x0＝s的話，則下面的(38)式成立。u2b(x2)=k∫h(s)·exp{i·2πx2(s+X0)/λL}ds]]>=k·exp(i·2πx2x0/λL)]]>·∫h(s)·exp{i·2πx1s/λl}ds]]>=exp{i·2πx2X0/λL}·u2a(X2)]]>=exp{i·πx2Λ/λL}·u2a(X2)----(38)]]>當光束傳播了L時的±1次衍射光的位置在x2坐標處是±L·(λ/Λ·)，故如將±L·(λ/Λ)代入上式的x2中，可得到下面的(39)式。
U2b(±L·(λ/Λ))＝exp(±iπ)·u2a(±L·(λ/Λ))(39)因此，可在1次衍射光的上半面與下半面之間產生+180度的相位差，在-1次衍射光的上半面和下半面之間產生-180度的相位差。
圖7是表示在本發(fā)明的實施例2中在信息記錄面6上的三個焦點41、42、43的位置關系、在與其對應的2分割光檢測器25、28、45上的光點和產生跟蹤誤差信號的電路的圖。圖中41是由0次衍射光產生的焦點，42是由-1次衍射光產生的焦點，43是由1次衍射光產生的焦點。產生跟蹤誤差信號TES的電路系統(tǒng)是在圖3中示出的實施例1的電路中增加了接收來自2分割光檢測器45的輸出的差的差動放大器51和接收差動放大器51的差分輸出TE3的增益為G2的可變增益放大器53，再有，配置了增益為G1的可變增益放大器52以代替圖3中的增益為G的可變增益放大器35。將差分輸出TE1、乘以G1倍的差分輸出TE2和乘以G2倍的差分輸出TE3輸入到差動放大器36，作為差動放大器36的輸出可得到跟蹤誤差信號TES。在信息記錄面6上的三個焦點41、42、43之中，41是通常的大致為圓形的焦點，42、43是由二個橢圓狀的子光點構成的光點。對衍射光柵39進行轉動調整，使得焦點41、42、43之中相鄰的2個焦點沿y方向(與光道垂直的方向)上的間距大致為零。在這里，將互相鄰接的光點，例如41和42的間距定義為光點41的中心與構成光點42的子光點的中心相互間在光道的橫向上的距離。在圖7中相鄰的焦點的間距為零，但也可以是光道間距的大致整數(shù)倍。即，在本發(fā)明的特征中提到的“光道間距的整數(shù)倍”應理解為包含間距是零的情況。
其次說明在實施例2中也可從跟蹤誤差信號TES中除去偏移分量的情況。關于可除去偏移成分的原理雖與實施例1相同，但在實施例2中，即使相鄰的焦點沿y方向的間距不正好為零，從原理上講產生偏移的可能性也是零。首先，當物鏡的橫向移動量是u時，由通常的推挽法得到的差分輸出TE1可用(13)式表示如下。這一點與實施例1相同。
TE1＝A1·sin((2π·v0/q)+B1·u (40)式中，B1·u是u小時的與u成比例的偏移分量，它是由于光檢測器25上的光點48向y的正方向移動而產生的。此外，A1是橫截光道分量的振幅。
在相同狀態(tài)下，由在半面上給出180度的相位的光束引起的推挽法中的差分輸出即TE2由(31)表示為下面的(41)式。
TE2＝A2·sin(2π·(v0+e)/q)+B2·u(41)式中，e是焦點41與焦點42在y方向上的歸一化間距。
此外，B2·u是u小時的與u成比例的偏移分量，它是由光檢測器28上的光點49在y的正方向上移動而產生的。TE2的橫截光道分量的相位與TE1相比偏移180×(1+e/q)，-A2是橫截光道分量的振幅(系數(shù)A2與系數(shù)A1的符號相同)。再者，由在另一個半面上給出180度的相位的光束產生的推挽法中的差分輸出TE3也由(31)式表示為下面的(42)式。
TE3＝-A3·sin(2π·(v0-e)/q)+B3·u (42)式中，B3·u是u小時的與u成比例的偏移分量，它是由光檢測器45上的光點50在y的正方向上移動而產生的。TE3的橫截光道分量的相位與TE1相比偏移180×(1-e/q)，-A3是橫截光道部分的振幅(系數(shù)A3與系數(shù)A1符號相同)。
其次，如設定可變增益放大器52、53各自的增益為G1、G2，使得其比值G2/G1等于差分輸出TE2的橫截光道分量的振幅A2與TE3的橫截光道分量的振幅A3的比值A2/A3(A2/A3＝G2/G1)，并進行加法運算，則可得到下面的(43)式。
TE′＝G1·TE2+G2·TE3＝G1·{-A2·sin(2π·(v0+e)/q)+B2·u}+G2·{-A3·sin(2π·(v0-e)/q)+B3·u}＝-2A2G1·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)+(G1B2+G2B3)·u＝-2C·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)+D·u(43)(式中，C＝A2G1＝A3G2，D＝G1B2+G2B3)。
最后，通過使可變增益放大器52、53的增益G1、G2在其比值G2/G1保持為一定的情況下進行變化，可使TE′的偏移分量的振幅D與差分輸出TE1的偏移分量的振幅B1相等(B1＝D＝G1B2+G2B3)。因而，下面的(44)式成立。
TES＝TE1-TE′＝A1·sin(2πv0/q)+B1·u+2C·cos(2πe/q)·sin(2πv0/q)-D·u＝{A1+2C·cos(2πe/q)}·sin(2πv0/q)(44)于是表明不管e值是多少都可從跟蹤誤差信號TES中除去偏移分量。跟蹤誤差TES的振幅依賴于e的大小而變化，當e/q的值為整數(shù)時，即當相鄰的焦點沿y方向的間距正好是光道間距的整數(shù)倍時，TES的振幅為最大。同樣，相對于光盤的傾斜，光檢測器上的三個光點的移動方向是相同的這一點也是很清楚的，故即使存在光盤的傾斜，也可從跟蹤誤差信號TES中除去偏移分量。
最后，在實施例2中，在衍射光柵的上半面的周期結構與下半面的周期結構之間本來應有180度的相位差，現(xiàn)在來看看該相位差從180度偏移到180·δ/π度(單位為弧度)時的情況。首先求出±1次衍射光的上半面和下半面的相位差。這一點與將(35)式中的X0用下面的(45)式代入是相當?shù)摹?br> x0＝Λ/2+Λδ/(2π)＝(Λ/2)·(1+δ/π) (45)將(45)式代入(36)式可得到下面的(46)式。
u2b(x2)＝exp{i·2πx2(Λ/2)·(1+δ/π)/(λL)}·u2a(x2)＝exp(i·πx2Λ/(λL))·exp(iπx2δΛ/(π/λL))·u2a(x2)(46)其次，在上式中如代入x2＝±L·(λ/Λ)，可得到下面的(47)式。
u2b(±L·(λ/Λ))＝exp(±iπ)·exp(±iπδ/π)·u2a(±L·(λ/Λ))＝exp(±iπ(1+δ/π))·u2a(±L·(λ/Λ)) (47)(47)式意味著對于1次衍射光產生(π+δ)弧度的相位差，對于-1次衍射光產生-(π+δ)弧度的相位差。
接著求TE2。TE2是由用衍射光柵39產生的1次衍射光所得到的信號。對于1次衍射光來說附加了(π+δ)弧度的相位差對應于在(15)式的0.25上加上δ/(4π)。即，下面的(48)式成立。
Winv(x，y)＝0.25+δ/(4π)(y＞0時)Winv(x，y)＝-0.25-δ/(4π) (y＜0時)(48)因而，如從(48)式開始，進行從(16)式至(31)式的計算的話，可如下述那樣求出TE2中的橫截光道的分量TE2t。
TE2t＝K1|R0|2·4α1sinψ1·[-sin(2π·v0/q-δ)](49)再求TE3。TE3是由用衍射光柵39產生的-1次衍射光而得到的信號。故考慮在上半面與下半面間增加了-(π+δ)弧度的相位差的情況。這一點對應于用(50)式代替(15)式的情況。
Winv(x，y)＝-0.25-δ/(4π)(y＞0時)Winv(x，y)＝0.25+δ/(4π) (y＜0時)(50)因而，如從(50)式開始，進行從(16)式至(31)式的計算的話，可如下述那樣求出TE3中的橫截光道的分量TE3t。
TE3t＝K1|R0|2·4α1sinψ1·[-sin(2π·v0/q+δ)](51)因而，如果以同樣方式設定可變增益放大器52、53各自的增益G1、G2其比值G2/G2等于差分輸出TE3的橫截光道成分的振幅A2與TE3的橫截光道成分的振幅A3的比值A2/A3并進行加法運算，可得到具有與-cosδ·sin(2π·v0/q)成比例的橫截光道的分量的TE′。在該信號TE′中不管δ的值的大小是多少，都不產生偏移，但振幅隨δ的余弦增加而成比例減小。由于TE1本來就與δ沒有關系，故在由TE′與乘以G1倍的TE1的差而得到的跟蹤誤差信號TES中也不產生偏移。
最后如將實施例2的優(yōu)點加以總結的話，則除了實施例1中提到的優(yōu)點之外，還有可降低對信息記錄媒體上的焦點的配置精度和相位附加裝置給出的相位差的精度的要求的優(yōu)點。
本發(fā)明由于如上構成，故可得到下述效果。
在通過物鏡將兩條光束聚焦照射到信息記錄媒體上的光頭中，設置在一條光束的大致半個面上給出大致180度的相位差的相位附加裝置，對由這些光束形成的焦點進行配置，使之在信息記錄媒體上與光道垂直的方向上的間距為光道間距的大致整數(shù)倍，分別用一對2分割光檢測器接收從該信息記錄媒體返回的光束，由于從一對2分割光檢測器的差分輸出的差得到跟蹤誤差信號，故可實現(xiàn)產生的偏移極小的、而且檢測靈敏度對于光道間距依賴性極小的跟蹤誤差檢測裝置。
此外，在通過物鏡將三條光束聚焦照射到信息記錄媒體上的光頭中，設置大致半個面上的周期結構的相位與另一方的大致半個面上的周期結構的相位大致差180度的衍射光柵作為在其中二條光束的大致半個面上給出大致為180度的相位差的相位附加裝置，將上述焦點配置在上述信息記錄媒體上，使相鄰的上述焦點在上述信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的大致整數(shù)倍，用三個2分割光檢測器分別接受從上述信息記錄媒體返回的光束，由于從三個2分割光檢測器的差分輸出得到跟蹤誤差信號，故可實現(xiàn)產生的偏移極小的、而且檢測靈敏度對于光道間距的依賴性極小的、且可降低對焦點的配置或相位附加裝置的相位差所要求的精度的跟蹤誤差輸出裝置。
權利要求
1.一種光頭的跟蹤誤差檢測裝置，在該裝置中通過物鏡將兩條光束聚焦照射到信息記錄媒體上，分別用一對2分割光檢測器接收從該信息記錄媒體返回的光束，從一對2分割光檢測器的差分輸出的差得到跟蹤誤差信號，其特征在于設置在一條光束的大致半個面上給出大致180度的相位差的相位附加裝置，與此同時將上述焦點配置在上述信息記錄媒體上，以使由上述光束形成的焦點在上述信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的整數(shù)倍。
2.一種光頭的跟蹤誤差檢測裝置，在該裝置中通過物鏡將三條光束聚焦照射到信息記錄媒體上，在該信號記錄媒體上形成三個焦點，分別用三個2分割光檢測器接收從上述信息記錄媒體返回的光束，從三個2分割光檢測器的差分輸出得到跟蹤誤差信號，其特征在于設置大致半個面上的周期結構的相位與另一方的大致半個面上的周期結構的相位大致差180度的衍射光柵作為在兩條光束的大致半個面上給出大致為180度的相位差的相位附加裝置，與此同時將上述焦點配置在上述信息記錄媒體上，使相鄰的上述焦點在上述信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的大致整數(shù)倍。
全文摘要
光學系統(tǒng)可簡化的跟蹤誤差檢測裝置，通過物鏡將包含在大致半個面上給出大致180度的相位差的一條光束的二條光束聚焦照射到信息記錄媒體上，將焦點配置在信息記錄媒體上，使由二條光束形成的焦點在信息記錄媒體上沿與光道垂直的方向上的間距為光道間距的整數(shù)倍，分別用一對2分割光檢測器接收從該信息記錄媒體返回的光束，從一對2分割光檢測器的差分輸出的差得到跟蹤誤差信號。
文檔編號G11B7/09GK1153378SQ9611128
公開日1997年7月2日 申請日期1996年9月6日 優(yōu)先權日1995年9月8日
發(fā)明者藤田輝雄 申請人:三菱電機株式會社