(57)【要約】  本発明は、トラッキング目的のために、より効率的なビーム回折を含む光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムである。このシステムは、１又は２以上の種類の光ディスク（例えばＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ）に使用されてもよい。本発明は、ＤＶＤプレーヤーで使用されるシステムを含んでいる。しかしながら、本発明は任意の光ディスク装置に適用可能である。このシステム発明はグレイスケール格子を含み、これは、光ディスク装置の中で使用されるレーザーの部分のトラッキング及び処理におけるより効率的な回折を提供する。
2008501209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク装置において使用される光学ピックアップシステムであって、
入射ビームを受信してトラッキング部分および処理部分を生成するグレイスケール格子を備え、
前記格子は、１周期中において少なくとも３つのピクセルを有し、各ピクセルは０と２πの間で異なる位相を有している、光学ピックアップシステム。
【請求項２】
前記格子は、１周期中にちょうど１６のピクセルを有している、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記格子は、６５８ｎｍのレーザー波長で１．５２の屈折率を有するガラス中に送信格子として作製されている、請求項１のシステム。
【請求項４】
前記格子は、３．８μｍの周期を有し、各ピクセルが０．２３７５μｍの幅を持つように、１周期中に１６のピクセルを有する、請求項３のシステム。
【請求項５】
前記各ピクセルは、所定の位相遅延が前記各ピクセルへの入射ビームに付与されるような、下記のテーブルに従う高さを有している、請求項４のシステム。
【表１】
2008501209.tif 000004
【請求項６】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９％より多い出力を有している、請求項１のシステム。
【請求項７】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９．４％より多い出力を有している、請求項６のシステム。
【請求項８】
前記処理部分は、入射ビーム出力の７５％より多い出力を有している、請求項１のシステム。
【請求項９】
前記処理部分は、入射ビーム出力の８１．５％より多い出力を有している、請求項７のシステム。
【請求項１０】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９％より多い出力を有している、請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９．４％より多い出力を有している、請求項１０のシステム。
【請求項１２】
前記格子により生成された損失部分は、入射ビーム出力のわずか４．８％の出力しか有していない、請求項１１のシステム。
【請求項１３】
前記格子により生成された損失部分は、入射ビーム出力の９％未満の出力を有している、請求項１のシステム。
【請求項１４】
前記ピクセルのサイズが０．２３７５μｍである、請求項１のシステム。
【請求項１５】
前記格子はプレス成型によって大量生産され、相補型（逆の）プロファイルを有する型が、加圧及び高温下で前記格子中にプロファイルを押圧するために使用される、請求項１のシステム。
【請求項１６】
前記赤色光ビームが前記トラッキング部分および前記処理部分に分離されるように、前記格子を通る赤色光ビームとして入射ビームを放射する赤色レーザーを含む、請求項１のシステム。
【請求項１７】
前記トラッキング部分および前記処理部分が前記回折エレメントのまわりに伝播する光路に沿って配置された回折エレメントをさらに含む、請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記トラッキング部分および前記処理部分をほぼ平行な光ビームに集光するコリメーティングレンズをさらに含む、請求項１７のシステム。
【請求項１９】
前記トラッキング部分および前記処理部分を回折し反射するピットおよび溝を備えたトラックを有する光ディスク上に前記トラッキング部分および前記処理部分を集中する対物レンズをさらに含む、請求項１８のシステム。
【請求項２０】
前記対物レンズ、前記コリメーティングレンズは、前記トラッキング部分および前記処理部分を、＋１次赤色レーザー回折光および−１次赤色レーザー回折光１１を発生する、反射光路上の前記回折エレメントに戻す、請求項１９のシステム。
【請求項２１】
＋１次赤色レーザー回折光を受信して光電変換する第１光検出器、
−１次赤色レーザー回折光を受信して光電変換する第２光検出器、をさらに含む、請求項２０のシステム。
【請求項２２】
前記第１光検出器上の＋１次赤色レーザー回折光の位置は、赤色光ビームの処理部分が光ディスクのトラックのバンプに入射したか否かを示し、
前記第２光検出器上の−１次赤色レーザー回折光の位置は、赤色光ビームのトラッキング部分が光ディスクのトラック間のランド領域に入射したか否かを示す、請求項２１のシステム。
【請求項２３】
光ピックアップシステムで使用されるグレイスケールの格子であって、
入射ビームを受信してトラッキング部分および処理部分を生成するように構成される格子プロファイルを備え、
１周期中に少なくとも３つのピクセルを有し、各ピクセルは、０と２πの間で異なる位相を有している、格子。
【請求項２４】
１周期中にちょうど１６のピクセルを有している、請求項２３の格子。
【請求項２５】
６５８ｎｍのレーザー波長で１．５２の屈折率を有するガラス中に送信格子として作製されている、請求項２３の格子。
【請求項２６】
３．８μｍの周期を有し、各ピクセルが０．２３７５μｍの幅を持つように、１周期中に１６のピクセルを有する、請求項２５の格子。
【請求項２７】
前記各ピクセルは、所定の位相遅延が前記各ピクセルへの入射ビームに付与されるような、下記のテーブルに従う高さを有している、請求項２６の格子。
【表２】
2008501209.tif 000005
【請求項２８】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９％より多い出力を有している、請求項２３の格子。
【請求項２９】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９．４％より多い出力を有している、請求項２８の格子。
【請求項３０】
前記処理部分は、入射ビーム出力の７５％より多い出力を有している、請求項２３の格子。
【請求項３１】
前記処理部分は、入射ビーム出力の８１．５％より多い出力を有している、請求項３０の格子。
【請求項３２】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９％より多い出力を有している、請求項３１の格子。
【請求項３３】
前記トラッキング部分は、入射ビーム出力の９．４％より多い出力を有している、請求項３２の格子。
【請求項３４】
前記格子により生成された損失部分は、入射ビーム出力のわずか４．８％の出力しか有していない、請求項３３の格子。
【請求項３５】
前記格子により生成された損失部分は、入射ビーム出力の９％未満の出力を有している、請求項２３の格子。
【請求項３６】
前記ピクセルのサイズが０．２３７５μｍである、請求項２３の格子。
【請求項３７】
前記格子はプレス成型によって大量生産され、相補型（逆の）プロファイルを有する型が、加圧及び高温下で前記格子中にプロファイルを押圧するために使用される、請求項１の格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスク、光ディスク装置に情報を記録／再生又は消去するために使用される光学ピックアップ、及び同一物を用いる情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度で大容量の情報記憶メディアとしてピットパターンを有する光ディスクを使いる光メモリー技術は、デジタルオーディオディスクから、ビデオディスク、ドキュメントファイルディスク、そしてデータファイル等への用途のより一層の拡張された範囲で使用されている。近年、光源として６３０ｎｍから６７０ｎｍの波長の可視の赤色レーザーを使用するＤＶＤ−ＲＯＭのような高密度光学ディスクが、普及するようになっている。更に、高密度録音に有能な光ディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）は商業化されている。大容量のデジタルデータが、光ディスクに容易に記録可能となっている。更に、（幅広く使用されている）ＣＤ技術と高度に互換性をもつＣＤ−Ｒが普及している。ＣＤｓ（ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）は、約１．２ｍｍのベース材料の厚さを有している。また、ＤＶＤｓ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭあるいはその他同種のもの）は、約０．６ｍｍのベース材料の厚さを有している。この文書の全体にわたって、光ディスクの用語は、ＤＶＤ及びＣＤといった光記憶装置ディスクを総称的に称するものとして使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（ＤＶＤプレーヤー及びＣＤプレーヤーのような）ポータブル光ディスクプレーヤーは、ますます普及するようになっている。これらのポータブルプレーヤーの重要な異なる要因のうちの２つは、（１）小型および（２）より低い電力消費量である。小型は、消費者が望む軽量の携帯機器に寄与する。低い電力消費量は、装置のより長いバッテリー寿命を許容する。これらのより長いバッテリー寿命は消費者の満足を増加させる。より小さく、そしてより少ない電力を使用する光ディスクプレーヤーの作製方法に対するニーズが存在する。
【０００４】
光ディスクを読む現在の方法は、光ディスクのトラック内におけるピット又はバンプ（突起）上にレーザーを導くことを含んでいる。このビームの大多数（「処理部分」）は、光ディスクから反射され、その後、光信号を光ディスク上に格納されたビットを表す電気信号に変換する光検出器上に入射する。光ディスクは回転するときに、（特にポータブルプレーヤーの中で）揺動しうる。また、ビームの処理部分は、ディスク上の焦点からずれるか、又は、ディスク上のトラックから外れる虞がある。ディスクの正確な読み出しを保証するために処理部分がトラックの中心に集中してとどまることを保証する方法に対するニーズが存在する。
【０００５】
題名「光学ピックアップ、光ディスク装置および光ディスク情報処理装置」の米国特許出願第２００３０００７４３６号明細書において、このビームトラッキングは、トラック間における光ディスクの「ランド」上に入射するように、バイナリ格子でレーザーのトラッキング部分を回折させることにより操作される。ビームのこのトラッキング部分は、異なる角度で反射され、処理部分よりも離隔した光検出器で測定される。ビームの第３の部分が、バイナリ格子における非能率によって損なわれるという問題が残っている。１例において、ビームの７５％はディスクの読み取りのために使用される。ビームの９％はトラッキングのために使用される。また、ビームエネルギーの１６％は未使用の回折次数により失われる。失われたエネルギーが読み取りあるいはトラッキングに対して利用されうる場合、（ＤＶＤ／ＣＤリーダーおよびライターのような）光ディスク装置内にそれほど強力でないレーザーを使用することができるかもしれない。そうなれば、これらの装置を生産および操作するコストを低下させうる。したがって、光ディスク装置の中で使用されるレーザービームの部分を回折する際における非効率性を減少させる方法に対するニーズが存在する。
【０００６】
本発明の目的は、より小さく、より少ない電力を使用する光ディスクドライブを作製することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、ディスクの正確な読み取りを保証するために、処理部分がトラックの中心で集光状態を保つことを保証することである。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、光ディスク装置の中で使用されるレーザービームの光学経路における効率を増加させることである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、光ディスク装置の中で使用されるレーザービームの部分を回折する際における非能率性を減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、トラッキング目的のために、より効率的なビーム回折を含む光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムである。このシステムは、１又は２以上の種類の光ディスク（例えばＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ）に使用されてもよい。本発明は、ＤＶＤプレーヤーで使用されるシステムを含んでいる。しかしながら、本発明は任意の光ディスク装置に適用可能である。このシステム発明はグレイスケール格子を含み、これは、光ディスク装置の中で使用されるレーザーの部分のトラッキング及び処理におけるより効率的な回折を提供する。
【００１１】
本発明の適用可能性のさらなる領域は、以下に提供される詳細な記述から明白になるであろう。詳細な説明および特定の例は、発明の好ましい実施例を示すが、例示のみの目的のために意図され、発明の範囲を制限するために意図されたものではないことが理解されるであろう。
【００１２】
本発明は、詳細な説明およびこれに伴う図面からより完全に理解されるようになるであろう。
【００１３】
図１Ａは、光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの正面図である。
【００１４】
図１Ｂは、光ディスク装置で使用される同一の光学ピックアップシステムの側面図である。
【００１５】
図２Ａは光ディスク（ＣＤ）の図である。
【００１６】
図２Ｂは光ディスク（ＤＶＤ）の図である。
【００１７】
図３は、出射するビームの回折を強調表示した、光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの正面図である。
【００１８】
図４は格子の拡大図である。
【００１９】
図５は、本発明の光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの図である。
【００２０】
図６は本発明の第１の実施の形態の中で使用される格子の拡大図である。
【００２１】
図７は、格子構造における２つの周期の典型的な構造データの図であり、この構造は、６５８ｎｍの波長に対するものであり、ガラス基板が６５８ｎｍでｎ＝１．５２の屈折率を有し、各周期中に１６のピクセルがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
好適な実施の形態における下記の説明は、本来単に例示のみであり、本発明、その用途、又は用法を制限する意図は全くない。
【００２３】
本発明は、トラッキング目的のために、より効率的なビーム回折を含む光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムである。このシステムは、１又は２以上の種類の光ディスク（例えばＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ）のために使用されてもよい。本発明は、（現在の水準によれば、ＣＤおよびＤＶＤフォーマットの両方を読み取る）ＤＶＤプレーヤーの中で使用されるシステムを含んでいる。しかしながら、本発明は、（ＣＤライター、ＤＶＤプレーヤー、ＤＶＤライター、次世代の光ディスク装置などのような）任意の光ディスク装置に適用可能である。
【００２４】
図１Ａは、以下のエレメントを含む光学ピックアップシステム２０の平面図を示す。赤色レーザー１ａ、赤外線レーザー１ｂ、赤色光ビーム２、格子３、回折エレメント４、コリメーティングレンズ５、対物レンズ６、光ディスク７、＋１次赤色レーザー回折光１０、−１次赤色レーザー回折光１１、＋１次赤外線レーザー回折光１２、−１次赤外線レーザー回折光１３、赤外線光ビーム２５、光検出器８１、光検出器８２および光検出器８３。
【００２５】
図１Ｂは、格子３のエレメント、回折エレメント４、コリメーティングレンズ５、対物レンズ６、光ディスク７、反射光路１４、多くの回折光ビーム１５、多くのレーザービーム２６、光検出器アレイ８８、およびレーザーアレイ９０、を含むシステム２０の側面図を示す。
【００２６】
光学ピックアップシステム２０は赤色レーザー１ａおよび赤外線レーザー１ｂを含んでいる。１例において、個別の半導体レーザーチップ（すなわち赤色レーザー１ａ、赤外線レーザー１ｂ）は、ハイブリッドの形式で配置される。この場合、各半導体レーザーチップを最小サイズで作製することができ、それぞれの最適の方法によって製作することができるので、低ノイズ、電力の低消費および高い耐久性の特性が理解されうる。別の例において、赤色レーザー１ａおよび赤外線レーザー１ｂは、１つの半導体レーザーチップ中に単一体で形成されてもよい。この場合、組立の段階、又は、２つの光放射点間の距離を正確に決定するのに必要な作業時間を、減少することが可能である。これらの配置は、以下の光学ピックアップ及びすべての実施の形態において適用しうる。
【００２７】
赤色光ビーム２は赤色レーザー１ａから放射される。１例において、赤色光ビーム２は、６３０−６７０ｎｍ（ＤＶＤの読み込みに適切）の範囲に波長を有している。
【００２８】
赤外線光ビーム２５は赤外線レーザー１ｂから放射される。１例において、赤外線光ビーム２５は、７４０−８３０ｎｍ（ＣＤの読み込みに適切）の範囲に波長を有している。
【００２９】
格子３は、図４を参照してより詳細に記述される。
【００３０】
コリメーティングレンズ５は、Ｘ線光学によって作製されるような、従来型のコリメーティングレンズであり、光ディスク７にビーム（例えば赤色光ビーム２あるいは赤外線光ビーム２５）を集中させる。
【００３１】
対物レンズ６は、光ディスク７上に光ビーム（例えば赤外線光ビーム２５あるいは赤色光ビーム２）を集中させる、光集束レンズを構成する。
【００３２】
光ディスク７は、トラックの全長に従う場合、外部端にディスク内部を接続する一つの螺旋トラックを備えた光ディスクを示す。
【００３３】
回折エレメント４は、周期的な構造を有する位相又は透過率が使用される光学エレメントを示す。回折エレメント４はそれぞれの光検出器への光ディスク７から反射されたビームを分離するために使用される。１例において、回折エレメント４は、＋１次赤色レーザー回折光１０（トラッキング部分としても知られる）を−１次赤色レーザー回折光１１（処理部分としても知られる）から分離するために使用される。回折エレメント４中での回折の結果、＋１次赤色レーザー回折光１０は、光検出器８１に入射するまで光路に沿って移動し、−１次赤色レーザー回折光１１は、光検出器８２に入射するまで光路に沿って移動する。別の例において、回折エレメント４は、＋１次赤外線レーザー回折光１２を
−１次赤外線レーザー回折光１３から分離するために使用される。その結果、＋１次赤外線レーザー回折光１２は、光検出器８１に入射するまで光路に沿って移動し、−１次赤外線レーザー回折光１３は、光検出器８３に入射するまで光路に沿って移動する。回折エレメント４では、周期又は方向（すなわち格子ベクトル）は、部位に依存して変わりうる。１例において、回折エレメント４はホログラムである。より具体的な例において、回折エレメント４は位相型ホログラムである。
【００３４】
＋１次赤色レーザー回折光１０および−１次赤色レーザー回折光１１は、回折エレメント４によって回折された第１の回折次数の赤色レーザー光を表す。
【００３５】
＋１次赤外線レーザー回折光１２および−１次赤外線レーザー回折光１３は、回折エレメント４によって回折された第１の回折次数の赤外線レーザー光を表す。
【００３６】
反射光路１４は、上述の赤色レーザー光や赤外線レーザー光が光ディスク７から反射された後の、レーザービームの光路を示す。図１Ｂは、反射光路１４が回折エレメント４を通るが、格子３を通らないことを明示している。
【００３７】
光検出器８１、８２および８３は、光ビームを受信して、かつ、受信した光ビームを電流のような電気信号に変換して、光電変換を行う。１例において、光検出器８１、８２および８３は、それらの相対的な位置関係を正確に決定することができるように、単一のシリコン基板上に存在している。光検出器８１、８２および８３は、光ディスク装置（ＤＶＤプレーヤー、ＣＤ−Ｒなど）内で他の電子機器（図示せず）に電子的に接続され、光検出器８１、８２および８３に影響を与える光のアナログ電気がデジタルドメインに調整されて変換される。
【００３８】
回折光ビーム１５は、＋１次赤色レーザー回折光１０、−１次赤色レーザー回折光１１、＋１次赤外線レーザー回折光１２、また、−１次赤外線レーザー回折光１３といった、回折エレメント４から出ずる異なる光路から成る。
【００３９】
レーザービーム２６は、赤色光ビーム２および赤外線光ビーム２５のようなシステム２０中のビームを表す。
【００４０】
光検出器アレイ８８は、回折光１５の読み込みに使用され、光検出器８１、８２および８３のような、光検出器のアレイである。
【００４１】
レーザー９０は、赤色レーザー１ａ及び赤外線レーザー１ｂといった、システム２０内の一組のレーザーである。
【００４２】
図２Ａは、トラック２１０、ランド領域２２０および多くのピット２３０といったエレメントを含むＣＤである、典型的な光ディスク７の拡大図２００ａを示す。
【００４３】
トラック２１０は、光ディスク７の内部径からその外部端まで光ディスク７に沿って移動する単一の螺旋トラックである。トラック２１０内には、多くのピット２３０がある。ピット２３０は、光ディスク７上に格納されたデータビットを表す。ランド領域２２０は、トラック２１０周囲の光ディスク７上における実質的に平らな表面である。ランド領域２２０はピット２３０を含んでいない。１例において、ランド領域２２０はおよそ６００ｎｍの幅であり、トラック２１０は５００ｎｍの広さであり、また、ピット２３０は、８３０ｎｍの広さ、５００ｎｍの長さ、そして１２５ｎｍの深さである。この同じ例において、トラックピッチ（つまり１つのピット２３０の中心からトラック２１０の隣接した輪のピット２３０の中心までの距離）は、１６００ｎｍである。
【００４４】
光学ピックアップシステム２０内のオペレーションでは、赤外線レーザー１ｂは光ディスク７上のピット２３０を読み取るために使用される。
【００４５】
図２Ｂは、トラック２４０、ランド領域２５０および多くのピット２６０といったエレメントを含むＤＶＤである、典型的な光ディスク７の拡大図２００ｂを示す。
【００４６】
トラック２４０、ランド領域２５０およびピット２６０は、トラック２１０、ランド領域２２０およびピット２３０と同じ機能をそれぞれ提供する。トラック２４０、ランド領域２５０およびピット２６０は、これらのエレメントが図２Ａに関連して説明されたそれらの等価物よりも小さい点で異なっている。１例において、ランド領域２５０はおよそ４００ｎｍの幅であり、トラック２１０は３４０ｎｍの広さであり、ピット２６０は４００ｎｍの広さ、３２０ｎｍの長さ、そして１２０ｎｍの深さである。この同じ例において、トラックピッチは７４０ｎｍである。ＤＶＤはＣＤよりもより多くのデータを含み、それ故、特に、トラック２４０、ランド領域２５０、およびピット２６０といったエレメントの小型化が必要とされる。
【００４７】
光学ピックアップシステム２０内のオペレーションでは、赤色レーザー１ａは光ディスク７上でピット２６０を読み取るために使用される。
【００４８】
図３は、光ディスク７に送信されるレーザービーム光路を読み込むシステム２０を示す。ビーム光路は、前に規定したレーザービーム２６を、入射ビーム３２０、トラッキング部分３２４、処理部分３２５および損失部分３３０に分割して、より詳細に示されている。
【００４９】
図４は、格子３、入射ビーム３２０、トラッキング部分３２４、処理部分３２５および損失部分３３０の拡大図を示す。
【００５０】
格子３はバイナリ格子を示す。格子３内では、１つの周期当たり２ステップある。１例において、各回折周期が３．８ミクロンで測定され、また、ステップの高さは０．３ミクロンである。格子３は、より高次の回折を行うとともに、入射ビーム３２０（例えば赤色光ビーム２あるいは赤外線光ビーム２５）を、処理部分３２５、トラッキング部分３２４、そして損失部分３３０中にも回折する。単純化のために、この例においては、入射ビーム３２０が回折格子３に直角であると仮定されている。したがって、次の方程式（方程式１）中の回折角度（θｉ）は、０に等しい。
【００５１】
方程式１：ｓｉｎθｑ＝ｓｉｎθｉ＋ｑλ／Λ
ここで、λ＝波長、Λ＝回折周期およびｑ＝回折次数、である。
【００５２】
格子３を有効にするために、λ＜Λであることが重要である。
【００５３】
１例において、入射ビーム３２０は、１１０ミクロンの直径を有している。同じ例において、処理部分３２５は、１１０ミクロンの直径を有している。また、トラッキング部分３２４および損失部分３３０は各々、１１０ミクロンの直径を有している。さらに図４を参照すると、θｑ＝−１は、θｑ＝１であり、各々（例えば、処理部分３２５および損失部分３３０）の１次回折ビームの強度は等しい。
【００５４】
損失部分３３を減少又は除去するための方法が見出された場合、トラッキング部分３２４および処理部分３２５内により多くのレーザーエネルギーが許可され、より効率的でそれほど高価でない光学ピックアップシステムがもたらされうる。
【００５５】
ＤＶＤリーダーおよびトラッキングのためのオペレーションの１例において、赤色レーザー１ａから放射された赤色光ビーム２は、格子３を通り、赤色光ビーム２は、トラッキング部分３２４および処理部分３２５に分離される。トラッキング部分３２４および処理部分３２５は、回折エレメント４のまわりで、光路に沿って伝播し、コリメーティングレンズ５によってほぼ平行光ビームへレンズ５中に集光されて、対物レンズ６によって光ディスク７上に集中される。更に、トラッキング部分３２４および処理部分３２５は、光ディスク７の表面上で、ピット２６０あるいはトラック２４０の溝によってそれぞれ回折され反射される。その後、トラッキング部分３２４および処理部分３２５は、対物レンズ６およびコリメーティングレンズ５、そして回折エレメント４を経由して反射光路上に戻り、＋１次赤色レーザー回折光１０および−１次赤色レーザー回折光１１を発生する。
【００５６】
＋１次赤色レーザー回折光１０および−１次赤色レーザー回折光１１は、光検出器８１および光検出器８２にそれぞれ入射して、光電変換される。光検出器８１上の＋１次赤色レーザー回折光１０の位置は、赤色光ビーム２の処理部分３２５が光ディスク７のトラック２４０のバンプに入射したか否かを示す。さらに、光検出器８２上の−１次赤色レーザー回折光１１の位置は、赤色光ビーム２のトラッキング部分３２４が光ディスク７のトラック２４０間のランド領域２５０に入射したか否かを示す。
【００５７】
本発明は、トラッキング目的のためにより効率的なビーム回折格子を含む光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムである。
【００５８】
図５は、以下のエレメントを含むシステム５００を示す。赤色レーザー１ａ、赤外線レーザー１ｂ、赤色光ビーム２、格子５１０、回折エレメント４、コリメーティングレンズ５、対物レンズ６、光ディスク７、＋１次赤色レーザー回折光１０、−１次赤色レーザー回折光１１、＋１次赤外線レーザー回折光１２、−１次赤外線レーザー回折光１３、赤外線光ビーム２５、光検出器８１、光検出器８２、また光検出器８３である。格子５１０を除いて、全てのエレメントは、図１Ａに関して記述されたものと同様である。格子５１０は、図６を参照してより詳細に記述される。
【００５９】
図６は、格子５１０の拡大図を示す。図６はさらに入射ビーム３２０、トラッキング部分６２４、処理部分６２５および損失部分６３０を示す。
【００６０】
格子５１０は、システム２０とシステム５００間の特徴的なエレメントである。格子５１０はグレイスケール格子である。１例において、図７で示されるように、格子５１０は各回折周期内に１６のピクセルを有し、各ピクセルは０と２πの間で異なる位相を有している。格子５１０は、入射ビーム３２０を効率的に回折して、トラッキング部分６２４、処理部分６２５を生成して、損失部分６３０を減少する。これは、入射ビーム３２０の著しい部分が失われる前述の発明（つまり、システム２０における格子３）に関する本質的な改良を表す。
【００６１】
１例において、グレイスケールの格子構造は、図７中で示され、対応する構造データはテーブル１中で示される。この格子は、６５８ｎｍのレーザー波長で、１．５２の屈折率を有するガラス中での送信格子として作製されるように設計されている。その格子は、３．８μｍの周期を有している。したがって１つの周期に１６のピクセルがあり、それゆえ各ピクセルは、０．２３７５μｍの幅を有している。各ピクセルは、そのピクセルへの入射ビームに所定の位相遅延を与える、テーブル１中で示された高さを有している。この構造用のガイドラインは、＋１次（例えばトラッキング部分６２４）のものは入射ビーム出力の９．４％を有し、および入射ビーム出力の割合は、非回折のゼロ次（例えば、処理部分６２５）に最大限に残るように、最大化されるべきである、ということである。図７およびテーブル１中で示される構造については、回折された＋１次（例えばトラッキング部分６２４）が、入射ビーム出力の所望のパーセンテージである、入射ビーム出力の９．４％を有している。０次ビーム（例えば処理部分６２５）は、入射ビーム出力の８１．５％を有し、−１次（例えば損失部分６３０）は、入射ビーム出力の４．８％を有している。
【００６２】
０次（例えば処理部分３２５）が入射ビーム出力の７５％を有し、−１次（例えば損失部分３３０）がビーム出力の９％を有する、バイナリ格子（例えば、格子３）の場合と比較して、グレイスケール格子構造が性能を増大して、望ましくない回折次数に向けられた浪費されるビーム出力を抑制していることが理解されうる。
【表１】
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テーブル１：図７中で説明されるような格子の例に対する構造データ
【００６３】
ピクセルサイズが０．２３７５μｍだけであるため、高解像度、高精度の作製方法が格子の製造に要求される。典型的な多量生産方法はプレス成型であり、相補形（逆の）プロファイルを有する型がプロファイルを格子中に加圧および高温下で押圧するために使用される。
【００６４】
本発明の説明は、本来単に例示のためであり、したがって、発明の要点から外れない変形は、発明の範囲内であることが意図される。そのような変形は、発明の趣旨および範囲からの逸脱するものとは扱われない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】図１Ａは、光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光ディスク装置で使用される同一の光学ピックアップシステムの側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは光ディスク（ＣＤ）の図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは光ディスク（ＤＶＤ）の図である。
【図３】図３は、出射するビームの回折を強調表示した、光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの正面図である。
【図４】図４は格子の拡大図である。
【図５】図５は、本発明の光ディスク装置で使用される光学ピックアップシステムの図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施の形態の中で使用される格子の拡大図である。
【図７】図７は、格子構造における２つの周期の典型的な構造データの図であり、この構造は、６５８ｎｍの波長に対するものであり、ガラス基板が６５８ｎｍでｎ＝１．５２の屈折率を有し、各周期中に１６のピクセルがある。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ  赤色レーザー
１ｂ  赤外線レーザー
２  赤色光ビーム
３、５１０  格子
４  回折エレメント
５  コリメーティングレンズ
６  対物レンズ
７  光ディスク
１０  ＋１次赤色レーザー回折光
１１  −１次赤色レーザー回折光
１２  ＋１次赤外線レーザー回折光
１３  −１次赤外線レーザー回折光
１４  反射光路
１５  回折光ビーム
２０、５００  光学ピックアップシステム
２５  赤外線光ビーム
２６  レーザービーム
８１、８２、８３  光検出器
８８  光検出器アレイ
９０  レーザーアレイ
２１０、２４０  トラック
２２０、２５０  ランド領域
２３０、２６０  ピット
３２０  入射ビーム
３２４、６２４  トラッキング部分
３２５、６２５  処理部分
３３０、６３０  損失部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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