像差检测装置和具有该装置的拾光装置的制作方法

专利名称：像差检测装置和具有该装置的拾光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测出汇聚光学系统中产生的像差用的像差检测装置和具有该 像差检测装置的拾光装置。尤其涉及将光分离部件的划分图案优化成在跟踪控 制时汇聚光学系统移动的情况下也不使球面像差误差信号检测灵敏度发生变 化的像差检测装置和具有该像差检测装置的拾光装置。
背景技术：
近年，随着信息量的增大，要求提高光盘的记录密度。 一直利用提高光盘 的信息记录层中的线记录密度或纹道的窄间距化，进行光盘的高记录密度化。 为了适应此光盘高记录密度化，需要减小汇聚在该光盘的信息记录层上的光束 的束径。作为减小光束的束径的方法，考虑加大作为对光盘进行记录再现的拾光装置的汇聚光学系统的物镜的数值孔径(NA: Numerical Aperture)和谋求光束的 短波长化。关于光束的短波长化，波长405纳米(nm)的蓝紫色半导体激光器已付诸实 用，形成光源可能从DVD —般利用的波长650纳米的红色半导体激光器置换 到波长405纳米的蓝紫色半导体激光器的状况。作为加大物镜的数值孔径的方法，以往提出用2块透镜(2组透镜)构成物镜 的方法，但最近由于透镜设计技术和透镜制造技术的提高，即使单透镜也已将 NA为0.85左右的大数值孔径的物镜付诸实用。为了保护信息记录层免受尘埃和损伤，光盘一般用防护玻璃覆盖信息记录 层。因此，穿透拾光装置的物镜的光束通过防护玻璃后，汇聚在处于其下方的 信息记录层上，结成焦点。光束通过防护玻璃时，产生球面像差(SA: Spherical Aberration)。球面像 差SA用式(1)表示，与防护玻璃的厚度d、物镜的NA的4次方成正比，与光 源的波长入成反比。通常将物镜设计成抵消此球面像差，所以通过物镜和防护 玻璃的光束的球面像差充分小。 SA oc (d / X) NA4 ......(1)然而，防护玻璃的厚度d偏离预定的值时，汇聚在信息记录层的光束产生 球面像差，束径变大，产生不能正确读写信息的问题。根据上述式(l)，判明防护玻璃的厚度误差Ad越大，球面像差的误差ASA越 大，越不能正确读写信息。又判明光源的波长X越短，球面像差SA越大。作为叠层化地形成信息记录层以便往光盘厚度方向进行记录信息高密度化 的多层光盘，例如信息记录层为2层的DVD (Digital Versatile Disc:数字多功 能光盘)、BD (Blue-ray Disc:蓝光光盘)已商品化。对这种多层光盘进行记录 再现的拾光装置，需要使光束充分小地汇聚到光盘的各信息记录层。形成上述多个信息记录层的光盘中，由于该光盘的表面(防护玻璃表面)至各 信息记录层的厚度各自不同，因此光束通过光盘的防护玻璃时发生的球面像差 在各信息记录层中不同。这时，根据式(l)，例如相邻的信息记录层发生的球面 像差的差异(误差ASA)与相邻的信息记录层的层间距离t(相当于d)成正比。信息记录层为2层的DVD中，拾光装置的物镜的数值孔径NA小达0.6左 右，所以根据上述式(l)，判明即使防护玻璃厚度误差Ad稍微变大，对球面像 差的误差ASA的影响也不大。因此，以往的使用数值孔径NA为0.6左右的拾光装置的DVD装置中，DVD 的防护玻璃厚度误差Ad产生的球面像差的误差ASA小，能使汇聚在各信息记 录层的光束充分小地汇聚。然而，即使防护玻璃的厚度误差Ad相等，也NA越大，产生越大的球面像 差SA。例如，与NA-0.6相比，NA二0.85产生约4倍的球面像差SA。又， 即使防护玻璃的厚度误差Ad相等，也波长越短，产生越大的球面像差。例如， 与入=650纳米相比，人=405纳米产生约1.6倍的球面像差SA。因此，使用短 波长光源和大NA物镜的BD中，产生DVD的约6.4倍的球面像差。同样，多层光盘的情况下，即使相邻的信息记录层的层间距离t相等，也拾光装置的物镜的NA越大，产生越大的球面像差的差异(误差ASA)。例如，与 NA = 0.6相比，NA = 0.85产生约4倍的球面像差的差异。因此，根据上述式(l)， 判明NA = 0.85那样NA越大，各信息记录层的球面像差的差异越大。因此，NA大的物镜中，不能忽略球面像差的误差的影响，产生导致信息读 取精度降低的问题D于是，为了使用NA大的物镜以实现高记录密度化，需要 校正球面像差。作为校正球面像差的技术，例如专利文献1等揭示一种技术，其中利用全 息元件将从光盘反射后进行汇聚的返程的光束分离成接近该光束的光轴的第1 光束和其外侧(接近光束外周部)的第2光束，利用第1光束与第2光束的汇聚位置差异，检测出球面像差，并根据此检测结果校正球面像差。 用图14说明专利文献1记载的拾光装置的概略组成。拾光装置200中，将全息元件210、准直透镜203和物镜204配置在形成于 半导体激光器201的光束照射面与光盘206的光束反射面之间的光轴OZ上， 将光检测器207配置在全息元件210的衍射光的焦点位置。可使用具有与全息 元件210不同的划分图案(全息图案)的全息元件220，以代替全息元件210。艮口，拾光装置200中，半导体激光器210照射的光束作为O次衍射光通过 全息元件210，并由准直透镜203变换成平行光后，通过物镜204，汇聚到光 盘206上的后面阐述的信息记录层206c或信息记录层206d。另一方面，从光盘206的信息记录层206c或信息记录层206d反射的光束 按物镜204、准直透镜203的顺序通过各构件，入射到全息元件210，被全息 元件210衍射后，汇聚在光检测器207上。将光检测器207配置在全息元件210 的+ 1次光的焦点位置。光盘206包含防护玻璃206a、衬底206b和形成于防护玻璃206a与衬底206b 之间的上述2个信息记录层206c、 206d。 g卩，光盘206是2层的光盘，拾光装 置200通过使光束汇聚到信息记录层206c或信息记录层206d，从信息记录层 206c或信息记录层206d再现信息，对信息记录层206c或信息记录层206d记 录信息。用图15详细说明第1已有例使用的全息元件210的划分图案。所述全息元
件210具有第1区210a、第2区210b和第3区210c这3个区。第1区210a是由与光轴OZ正交的径向的直线Dll和以光轴OZ为中心的 第1半圆Ell(半径rll)的圆弧包围的区域。第2区210b是由以光轴OZ为中心 的第2半圆E12(半径rl2; rl2〉rll)的圆弧、第1半圆El l(半径rl l)的圆弧和 直线D11包围的区域。第3区210c是由相对于直线Dll处在第1半圆E11和 第2半圆E12的相反侧的第3半圆E13(半径rl2)的圆弧和直线Dll部位的区域。 将全息元件210上的物镜204(图14)的孔径规定的光束208的有效直径的半径 表示为rl0(rl2>rl0〉rll)时，通过设定为r 11 = 0.7 r10，能使球面像差误差 信号(下文称为"SAES")的检测灵敏度最大。接着，用图16详细说明第2已有例使用的全息元件220的划分图案。全息 元件220具有第1区220a、第2区220b和第3区220c这3个区。第1区220a 是由与光轴OZ正交的径向的直线D21、与该直线D21在Y方向隔开距离h5 的径向的直线D22和以光轴OZ为中心的圆(半径rl2)的圆弧E21、 E22包围的 区域。第2区220b是由直线D22和以光轴OZ为中心的圆(半径rl2)的圆弧E23 包围的区域。第3区220c是由直线D21和以光轴OZ为中心的半圆(半径r12) 的圆弧E24包围的区域。将全息元件220上的物镜204(图14)的孔径规定的光束208的有效直径的半 径表示为r10 (rl2 > r10)时，将直线D21与直线D22的距离h5设定为h5 = 0.6 r10。这样，由径向的直线D22划分第1区220a和第2区220b，所以不产生跟 踪控制时的物镜移位的影响，SAES的检测灵敏度几乎没有变化。 专利文献l:日本国公开专利公报"特开2002—157771号公报(
公开日2002 年5月31日)然而，上述第1已有例和第2已有例产生以下所示的问题。 图15所示的第1已有例使用的全息元件210中，通过用以光轴OZ为中心 的半径rll(物镜204的孔径规定的光束208的有效直径的半径r10的约70%的 半径rll)的圆的圆弧分离光束，能以使分离后的光束的焦点位置偏移最大的方 式进行检测。因此，能高灵敏度地检测出SAES。然而，由于跟踪控制时的物 镜移位，全息元件210的中心位置和光束的中心位置往径向错开时，SAES的
灵敏度变化大，存在SAEA的检测灵敏度降低的问题。另一方面，图16所示的第2已有例使用的全息元件220中，通过用径向的 直线D22分离光束，即使因跟踪控制时的物镜移位而全息元件210的中心位置 和光束的中心位置往径向错开时，也不发生SAES的检测灵敏度变化。然而， 与SAES的检测灵敏度绝对值最大的划分(基于物镜204的孔径规定的光束208 的有效直径的半径rlO的约70X的半径r11的圆弧的划分，参考图15)形状的 形状误差大，所以存在SAES的检测灵敏度绝对值变小(SAES的信号质量不充 分)的问题。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种像差检测装 置和使用此像差检测装置的拾光装置，其中通过优化对光束进行分离的光束分 离部件的划分形状(划分图案)，加犬球面像差误差信号的检测灵敏度的绝对值 (确保信号质量)后，使(将)跟踪控制时的物镜移位造成的球面像差误差信号检测 灵敏度的变化(抑制得)充分小。发明内容为了解决上述课题，本发明的像差检测装置，具有将通过汇聚光学系统 并由信息记录媒体反射的光束分离成包含该光束的光轴的第1光束和不包含所 述光轴的第2光束的光束分离部件；分别对该光束分离部件分离的所述第l光 束和第2光束进行感光的、具有多个感光部的光检测部件；以及根据所述感光 部感光的所述第1光束和第2光束的感光量，检测出所述汇聚光学系统的球面 像差的球面像差检测部件，其中，所述光束分离部件具有往径向延伸的通过光 轴的第l边界线；以及第2边界线，该第2边界线至少在两端部含有形成与该 第1边界线实质上平行的部分，在中央部鼓出到该光束分离部件的外周侧，该 鼓出段的顶形成与该第1边界线实质上平行。这里，径向是指与光记录媒体上形成的纹道的方向(纹道方向)和光轴方向相 互正交的方向。汇聚光学系统产生球面像差时，在光束的光轴附近和光束的外周部附近， 光束的焦点位置(光束的束径变成最小的位置)不同。利用此焦点位置偏移，能
求出球面像差误差信号。这时，焦点偏移越大，能检测出灵敏度越高的球面像 差误差信号。因此，重要的是光束分离部件怎样分离光。即，重要的是怎样制 作光束分离部件的划分形状(划分图案)。而且，为了求出正确的球面像差误差 信号，需要减小跟踪控制造成的球面像差误差信号的检测灵敏度的变化。如上文所述，以往的像差检测装置仅为具有只满足(i)球面像差误差信号的 检测灵敏度绝对值大或(ii)球面像差误差信号的检测灵敏度变化小的任一方的光束分离部件的像差检测装置，以往不存在具有满足(i)和(ii)双方的光束分离部件的像差检测装置。针对这点，根据上述组成，像差检测装置具有的光束分离部件，具有往 径向延伸的通过光轴的第1边界线；以及第2边界线，该第2边界线至少在两 端部含有形成与该第l边界线实质上平行的部分，在中央部鼓出到该光束分离 部件的外周侧，该鼓出段的顶形成与该第l边界线实质上平行。这样，往径向延伸的第2边界线的鼓出到外周部的鼓出段的顶与径向(第1 边界线延伸的方向)实质上平行，鼓出段以外的部分(至少两端部)也与径向实质 上平行地延伸。第2边界线在鼓出段的顶和鼓出段以外的部分具有往径向延伸 的直线，所以光束分离部件的中心与光束的中心不一致时，即使跟踪控制使汇 聚光学系统往径向移位的情况下，也能防止在与光束分离部件的原划分区不同 的划分区汇聚光束。因此，并非在与原光检测部件的感光部不同的感光部对由各划分区分离的 光束进行感光，能减小此感光部求出的球面像差误差信号的变化。所以，本发 明的像差检测装置满足上述(ii)。根据此组成，第2边界线在中央部鼓出到该光束分离部件的外周侧。因此， 光束分离部件利用中央部鼓出的第2边界线(利用中央部的鼓出段)，能将光束 分离部件的中央部附近的划分形状做成接近以光轴为中心的半圆形的形状的 划分图案。因此，通过利用所划分的各区的汇聚位置的偏移，能检测出灵敏度 高的球面像差误差信号。因而，能加大球面像差误差信号的检测灵敏度的绝对 值(提高信号质量)。也就是说，本发明的像差检测装置满足上述(i)。因此，加大球面像差误差信号的检测灵敏度绝对值(确保信号质量)后，能使
(将)跟踪控制时的物镜移位造成的球面像差误差信号检测灵敏度的变化(抑制 得)充分小。由下面示出的记述会充分了解本发明的其它目的、特征和优点。在接着参 照附图的说明中会明白本发明的利益。


图1使示出本发明的拾光装置使用的全息元件的全息图案详况的说明图。 图2是示出具有本发明的拾光装置的光记录再现装置的概略组成的说明图。 图3是示出具有图1的全息元件的拾光装置的概略组成的说明图。图4(a)是示出无焦点偏移和球面像差的状态下的光检测器上的汇聚光斑的汇聚状态的说明图。图4(b)是示出无球面像差的状态下产生焦点偏移时的光检测器上的汇聚光斑的汇聚状态的说明图。图4(c)是示出无焦点偏移的状态下产生球面像差时的光检测器上的汇聚光 斑的汇聚状态的说明图。图5(a)以对比无物镜移位时和有物镜移位时的方式示出图1中使用全息元 件的拾光装置的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。图5(b)以对比无物镜移位时和有物镜移位时的方式示出使用图15所示第1 己有例的全息元件的拾光装置的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲 线图。图5(c)以对比无物镜移位时和有物镜移位时的方式示出使用图16所示第1 已有例的全息元件的拾光装置的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲 线图。图6(a)是示出使用图1所示的距离h2为0.4rl、 0.6rl、 0.8rl的全息元件时 的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。图6(b)是以对比无物镜移位时和有物镜移位时的方式示出使用图1所示的 距离h2为0.8rl的全息元件时的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲 线图。
图7是示出使用图l所示的距离hl为0.2rl、 0.3rl、 0.4rl的全息元件时的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。图8(a)是示出使用图1所示的11的长度为0.4rl、 0.6rl、 0.8rl的全息元件时的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。图8(b)是以对比无物镜移位时和有物镜移位时的方式示出使用11的长度为0.8rl的全息元件时的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。 图9是示出使用图1所示的倾斜角度e为土45度、士90度的全息元件时的SAES与光盘的防护玻璃厚度变化的关系的曲线图。图IO是示出具有光集成单元的拾光装置的概略组成的说明图。图ll(a)是示出图IO所示的光集成单元的概略组成的截面图。图ll(b)是示出图IO所示的光集成单元的概略组成的俯视图。图12是示出图11的光集成单元使用的第1偏振全息元件的全息图案的说明图。图13(a)是示出图10的光集成单元使用的第2偏振全息元件的全息图案与光 检测器上的汇聚光斑的关系并示出球面像差和焦点偏移都不发生时的汇聚状 态的说明图。图13(b)是示出与图13(a)同样不发生球面像差的状态下物镜靠近光盘时的 汇聚状态的说明图。图14是示出已有例的拾光装置的概略组成的说明图。图15是示出第1已有例的拾光装置的全息元件详况的说明图。图16是示出第2已有例的拾光装置的全息元件详况的说明图。
具体实施方式
根据图1至图13(b)说明一本发明实施方式如下。本实施方式中，说明将本 发明的像差检测装置用于对作为光记录媒体的光盘以光学方式进行信息的记 录再现的光记录再现装置具有的拾光装置的例子。图2是示出具有本发明的拾光装置的光记录再现装置的概略组成的说明图。 如图2所示，本实施方式的光记录再现装置具有对作为光记录媒体的光盘(信 息记录媒体)6进行旋转驱动的主轴电动机62;对此主轴电动机62进行驱动控制用的主轴电动机驱动电路56;以及拾光装置ll。拾光装置ll具有作为此拾光装置11的关键部的拾光器10;以及对此拾 光器10进行驱动控制用的驱动控制部51。拾光器IO具有对光盘6照射光束用的半导体激光器(光源)1;全息元件(光 束分离部件)2;准直透镜3;物镜(汇聚光学系统)4;以及光检测器(光检测部件)7。在物镜4与准直透镜3之间，设置使来自物镜4的光束或来自准直透镜3 的光束的光路曲折约90度的镜63。物镜4是由配置在此物镜4的外周侧的物镜驱动机构53，往光轴方向(图2 所示的Z方向)或径向(图2所示的X方向)驱动的。由于此驱动，即使存在光盘 6的面振动、偏心，也使汇聚光斑跟踪光盘6上的信息记录层6d的规定位置。 这里，径向是指与光盘6上形成的纹道的方向和光轴方向正交的方向。准直透镜3是由配置在此准直透镜3的外周侧的球面像差校正机构(称为球 面像差校正用执行器)55，往光轴方向(图2所示的X方向)驱动的。此驱动使拾 光装置10的光学系统(物镜4)产生的球面像差得到校正。后面阐述光盘6、全 息元件2和光检测器7。驱动控制部51具有进行物镜驱动机构53的驱动控制的聚焦驱动电路57 和跟踪驱动电路61;进行球面像差校正机构55的驱动控制的球面像差校正机 构驱动电路(像差校正电路、球面像差校正部件)58;从光检测器7得到的信号 产生对各驱动电路的控制信号用的控制信号产生电路(控制电路、球面像差检测 部件)59;以及从所述光检测器7得到的信号再现光盘6记录的信息并产生再现 信号RF(后面阐述)用的信息再现电路60。这里，本发明的像差检测装置是指具有全息元件2;光检测器7;以及控制 电路59的装置，图2中用参考标号33表示。控制电路59根据从光检测器7得到的信号，产生跟踪误差信号(TES)、焦 点误差信号(FES)和球面像差误差信号(SAES)。控制电路59产生的TES、 FES 和SAES，分别被输出到跟踪驱动电路61、聚焦驱动电路57和像差校正电路 58。各驱动电路分别根据各误差信号进行各根据的控制。 具体而言，聚焦驱动电路57从控制电路59输入FES，根据此FES的值使 物镜4往光轴方向(图2所示的Z方向)移动，对物镜驱动机构53进行驱动控制， 以便校正该物镜4的焦点偏移。像差校正电路58从控制电路59输入SAES， 根据此SAES的值使准直透镜3往光轴方向(图2所示的X方向)移动，对球面 像差校正机构55进行驱动控制，以便校正拾光器10的光学系统产生的球面像 差。跟踪驱动电路61输入TES，根据此信号的值使物镜4往径向(图2所示的X 方向)移动，对物镜驱动机构53进行驱动控制，以便校正该物镜4的跟踪位置 偏移。图3是示出作为拾光装置11的关键部的拾光器10的概略组成的说明图。 这里，参照图3在下面详细说明拾光器10。为了说明方便，图3所示的拾光器 IO省略图2所示的镜63。拾光器10中，将全息元件2、准直透镜3和物镜4配置在形成于半导体激 光器1的光束照射面与光盘的光束反射面之间的光轴OZ上，并将光检测器7 配置在所述全息元件2的衍射光的焦点位置。艮P，拾光器10中，半导体激光器1照射的光束作为O次衍射光通过全息元 件2，并由准直透镜3变换成平行光后，通过物镜4，汇聚到光盘6上的信息 记录层6c或信息记录层6d。另一方面，从光盘6的信息记录层6c或信息记录层6d反射的光束，按物 镜4、准直透镜3的顺序通过各构件，入射到全息元件2，被全息元件2衍射 后，汇聚在光检测器7上。即，将光检测器7配置在全息元件2的+ 1次光的 焦点位置。光盘6包含防护玻璃6a、衬底6b和形成于防护玻璃6a与衬底6b之间的上 述2个信息记录层6c、 6d。即，光盘6是2层的光盘，拾光器10通过使光束 汇聚到信息记录层6c或信息记录层6d，从信息记录层6c或信息记录层6d再 现信息，对信息记录层6c、 6d记录信息。因此，下面的说明中，光盘6的信息记录层表示信息记录层6c或信息记录 层6d，拾光器IO能使光束汇聚到任一信息记录层，对信息进行记录或再现。
接着，详细说明本发明最重要的部分，即全息元件2的划分形状(划分图案)。 图1是示出用于拾光装置11并且是像差检测装置3的一组成单元的全息元件的划分形状(划分图案)的说明图。如图1所示，将全息元件2划分成第1区2a、 第2区2b、以及第3区2c这3个区域。第1区2a是由通过光轴OZ的往径向延伸的直线(第l边界线)Dl、划分线(第 2边界线)D2、以及以光轴OZ为中心的圆(半r2)的圆弧El和圆弧E2包围的区。划分线D2在其中央部凸出(鼓出)到全息元件2的外周侧，该凸出部(鼓出 段)44的顶(直线D5(后面阐述))与径向实质上平行。详细而言，划分线D2包含一对直线(第1直线)D3和D3、 一对线段(第2直 线)D4和D4、以及直线(鼓出段的顶)D5;该一对直线D3和D3位于全息元件2 的两端部，形成对通过光轴OZ的与所述光盘6的纹道方向平行的直线(纹道直 线)D8相互轴对称，并且与径向平行；该一对线段D4和D4从这些直线D3和 D3的光轴OZ侧的端点(第1端点)A和A对直线D8倾斜，往离开直线Dl的 方向而且接近直线D8的方向延伸，并对直线D8形成轴对称；该直线D5以连 接这些线段D4的端点A和A的相反侧的端点(第2端点)B和B的方式形成。艮P，由线段D4、 D4和直线D5形成所述凸出部44。这里，线段D4、 D4 取为直线，但不限于直线，也可以是弯曲的线段。凸出部44只要从划分线D2 的中央部鼓出，并且其鼓出段的顶(直线D5)与径向平行，不论其形状。又，最好将一对直线D3与直线Dl的距离hl设定为全息元件2上的物镜4 的孔径规定的光束47的有效直径的半径rl的30%的距离(hl=0.3rl)，而将 直线D5与直线Dl的距离h2设定为光束47的有效直径的半径rl的60%的距 离(h2 = 0.6rl)。即，直线D5最好位于比一对直线D3远离直线D1。直线D5 的长度ll最好为光束47的有效直径的半径rl的60%的距离(ll=0.6rl)。线段D4对直线D8的倾斜角度e最好为土45度(9 = ±45度)。这里，±45度 是指由于线段D4包含一对直线， 一线段D4的倾斜角度为+45度，另一线 段D4的倾斜角度为一45度。第2区2b是由划分线D2和以光轴OZ为中心的圆(半径r2)的圆弧E3包围 的区。第3区2c是由直线Dl和以光轴OZ为中心的圆(半径r2)的圆弧E4包围
的区。考虑物镜移位和调整误差，将半径r2设定成充分大于有效直径的半径rl。
上述hl-0.3rl、 h2 = 0.6rl、 9 = ±45度、11 = 0.6rl这些数值是本发明人专 心研究的结果得出的数值，后面用实验结果说明这些数值。
如上文所述，此全息元件2使从半导体激光器l侧出射的光束作为O次衍 射光透射到光盘6侧，并将来自光盘6侧的反射光(作为+ l次衍射光)衍射且引 导到光检测器7(参考图3)。
图4(a) 图4(c)是示出拾光装置11具有的光检测器7的组成的俯视图。如 图4(a) 图4(c)所示，光检测器7包含5个感光部7a ~ 7e。
依据全息元件2的各区设置感光部7a ~ 7e，使光盘6的信息记录层6c或信 息记录层6d上反射的光束中，通过全息元件2的第1区2a的光束的+ l次衍 射光(第1光束)在感光部7a和感光部7b的边界线上形成汇聚光斑SP1 ，通过 第2区2b的光束的+ 1次衍射光(第2光束)在感光部7c和感光部7d的边界线 上形成汇聚光斑SP2，并且通过第3区2c的光束的+ 1次衍射光在感光部7e 形成汇聚光斑SP3。这样，分别在各感光部对第1光束和第2光束进行感光。
然后，将光检测器7的各感光部7a 7e接收的光束变换成电信号Sa Se。 将这些电信号Sa Se输入到控制电路59(参考图2)，用于物镜4的焦点位置偏 移量检测及其调整(校正)和球面像差检测及其调整(校正)。即，控制电路59兼 作检测出焦点位置偏移量的焦点位置偏移量检测部件和检测出球面像差的(球 面)像差检测部件。
来自将光检测器7的各感光部7a 7e的电信号Sa ~ Se输出到例如信息再 现电路60，变换成再现信号RF。这时，以光检测器7的各感光部7a 7e输出 的电信号Sa Se的总和给出光盘6记录的再现信号RF，如下式所示。
RF = Sa + Sb + Sc + Sd + Se
首先，在下面说明使用电信号Sa Se的焦点位置偏移量的检测及其校正。 这里，说明物镜4的球面像差量小到能忽略的程度时，用上述电信号Sa Se 检测出焦点位置偏移量并进行其校正的情况。
利用称为刀刃法的公知技术，由下式的运算产生检测出焦点位置偏移量用 的FES。
FES = (Sa—Sb) + (Sc-Sd)
为了说明方便，下文将Sa- Sb和Sc - Sd分别称为第1输出信号和第2输 出信号。说明此FES的检测动作。
首先，考虑光盘6的信息记录层6c或信息记录层6d上焦点一致的情况， 即焦点位置不偏移的情况。此情况下，如图4(a)所示，将汇聚光斑SP1汇聚在 感光部7a与感光部7b的边界线上，形成感光部7a和感光部7b的感光量相等， 所以第1输出信号Sa-Sb为0。另一方面，如该图所示，将汇聚光斑SP2汇聚 在感光部7c与感光部7d的边界线上，形成感光部7c和感光部7d的感光量相 等，所以第2输出信号Sc-Sd为0。因此，FES为0。
接着，考虑因光盘6靠近或远离物镜4而焦点位置偏离信息记录层6c或信 息记录层6d的情况。此情况下，如图4(b)所示，汇聚光斑SP1和汇聚光斑SP2 为散焦状态，此汇聚光斑SP1和汇聚光斑SP2的形状从图4(a)所示形状变化到 图4(b)所示形状。因而，作为第l输出信号Sa-Sb和第2输出信号Sc-Sd， 输出与焦点位置偏移相当的值(O以外的值)。所以，FES呈现相当于焦点位置偏 移的0以外的值。
因此，为了总使焦点位置与信息记录层一致，即为了校正焦点位置偏移量， 使物镜4往光轴OZ方向移动成FES的输出(值)总为0即可。
接着，说明产生球面像差时，此球面像差的检测及其校正。首先，考虑产 生物镜4的球面像差而拾光装置11的光学系统无焦点位置偏移的情况。在光 盘6的防护玻璃6a的厚度变化或进行信息记录层6c与信息记录层6d(图3)之 间的跳移时，产生此球面像差。
例如，防护玻璃6a(图3)的厚度变化，并产生球面像差时，光束的光轴OZ 附近的光束和光束外周附近的光束，其光束焦点位置(光束的束径为最小的位置) 不同。
因此，由全息元件2的第1区2a将光束的光轴OZ附近的光束衍射后、检 测出光束的光轴OZ附近(内周部附近)的光束(第1光束)的焦点位置偏移量的第 l输出信号Sa-Sb的值，和将光束的外周部附近的光束衍射后、检测出光束的 外周部附近的光束(第2光束)的焦点位置偏移量的第2输出信号Sc - Sd的值，
均非0，分别为符合球面像差量的值。
产生球面像差造成的焦点位置偏移的方向，在光束内周部和光束外周部为
相反的方向。因此，通过运算第l输出信号Sa-Sb和第2输出信号Sc-Sd， 检测出灵敏度绝对值较大的SAES。 B卩，利用下式的运算，获得SAES。
SAES = (Sa_Sb) —kX (Sc - Sd) ......(2)
其中，k是系数。这里，说明SAES的检测动作。
首先，考虑无球面像差的情况。无球面像差时，如图4(a)所示，汇聚光斑 SP1汇聚在感光部7a与感光部7b的边界线上，形成感光部7a与感光部7b的 感光量相等，所以第l输出信号Sa-Sb为0。另一方面，汇聚光斑SP2汇聚在 感光部7c与感光部7d的边界线上，形成感光部7c与感光部7d的感光量相等， 所以第2输出信号Sc-Sd为0。即，汇聚光斑SP1和汇聚光斑SP2为汇聚状 态(聚焦状态)。因此，SAES为O。
接着，考虑产生球面像差的情况。产生球面像差时，如图4(c)所示，汇聚光 斑SP1和汇聚光斑SP2从汇聚状态变化到散焦状态，不顾无焦点位置偏移。
因此，第l输出信号Sa-Sb和第2输出信号Sc-Sd呈现O以外的值。汇 聚光斑SP1和汇聚光斑SP2的散焦方向相反(焦点位置偏移的方向相反)，因此 通过将这些信号(第1输出信号Sa- Sb、第2输出信号Sc- Sd)的差信号代入到 上述式2，能检测出检测灵敏度高的SAES。
又，考虑拾光装置11的光学系统残留若干焦点偏移的状态下产生球面像差 的情况。此情况下，即使无球面像差时也因焦点偏移的影响而汇聚光斑SP1和 汇聚光斑SP2为散焦状态，所以第1输出信号Sa- Sb和第2输出信号Sc- Sd 呈现O以外的值。在焦点偏移小的范围中，将第l输出信号Sa-Sb和第2输 出信号Sc-Sd的变化看做实质上直线，所以通过优化系数k，能消除焦点偏移 对SAES的影响。
球面像差造成的散焦在汇聚光斑SP1和汇聚光斑SP2上极性相反(焦点偏移 的方向为相反的方向)，因此即使进行系数k的优化，也并非不输出SAES。
但是，对此SAES的检测灵敏度绝对值的大小而言，后文将阐述随全息元 件的划分状态变化。
以往，不存在(i)SAES的检测灵敏度变化小、(ii)SAES的检测灵敏度绝对值 大(SAES的检测灵敏度高)这(i)和(ii)两点都得到满足的全息元件。下面，分别 说明(i)和(ii)后，说明上述全息元件2的具体划分图案的数值(hl-0.3rl、 h2 = 0.6rl、 9 = ±45度、ll=0.6rl，参考图l)的效果。拾光装置11实际上为了使光束汇聚在形成于光盘6的信息记录层6c或信 息记录层6d上的纹道上，进行使物镜4往光盘6的径向移动并使光束总汇聚 在纹道上的跟踪控制。合为一体地制作全息元件2和物镜4时，光束的中心与 全息元件2的中心一致，所以没有问题，但以分离方式将全息元件2和物镜4 装到拾光器10时，由于跟踪控制，产生光束的中心与全息元件2的中心不一 致的状况。这样，因跟踪控制而光束的中心和全息元件2的中心往径向错开时，是图 15所示以往的划分形状的全息元件210，则原本应在全息元件210的区210a 或区210b衍射的光束的一部分分别在别的区衍射。艮P，原本应在全息元件210的区210a衍射的部分光束在区210b衍射，原 本应在全息元件210的区210b衍射的部分光束在区210a衍射。随之，各区衍 射的光束在与原来的感光部不同的感光部受到感光。因此，光束的中心与全息元件210的中心存在径向错位时和不存在该错位 时，来自光检测器的各感光部的电信号变化。因而，即使球面像差量恒定，SAES 也因光束的中心与全息元件210的中心的错位量而变化。所以，存在即使根据 此SAES校正球面像差也不能适当校正的问题。为了尽量抑制光束的中心(光轴) 往光盘6的径向错位造成的对SAES的影响，使用与径向平行的直线的划分形 状即可。于是，以往，为了尽量抑制光轴0Z往光盘6的径向错位造成的对SAES的 影响(减小SAES检测灵敏度变化)，使用图16所示划分形状的全息元件220。 如"背景技术"中所说明，用往径向延伸的直线D22分开区域。因此，即使光 束的中心和全息元件220的中心往径向错开，原本应在全息元件220的区220a 和区220b衍射的光束也不在别的区衍射。这里，将表示使用本发明的全息元件2时的SAES与光盘6的防护玻璃6a
的厚度变化的关系的曲线图示于图5(a)。作为比较例，将表示使用图15所示全 息元件210时和使用图16所示全息元件220时的SAES与光盘6的防护玻璃 6a的厚度变化的关系的曲线图示于图5(b)、图5(c)。再者，全息元件210的(划分)半径rll在光束208的有效直径的半径表示为 rl0时，rll=0.7rl0。全息元件220的直线D22与直线D21的距离h5为h5 = 0.6dO。本发明的全息元件2的划分线(直线D3)的位置(离开直线D1的距离)hl 为hl=0.3rl;全息元件2的划分线(线段D4)离开直线D1的距离h2为h2 = 0.6rl。图5(a) (c)所示的曲线图示出全息元件2、 210、 220的中心和光束的中心 不错开时(即错位量为0微米时)和因跟踪控制而全息元件2、 210、 220的中心 和光束的中心的错位在径向错位300微米(fim)时的SAES与防护玻璃6a的厚度 变化的关系。将物镜4的孔径规定的光束有效直径的半径取为1.5毫米。因此 300微米相当于有效直径的半径的20%。从上述图5(a)、 (c)所示的曲线图判明由全息元件2的划分线分离光束时和 由全息元件220的划分线分离光束时，即使全息元件2、 220和光束的中心错 位300微米也几乎不影响SAES。然而，如图5(b)所示，判明由全息元件210的划分线(第1半圆E11)划分光 束时，由于全息元件210的中心和光束的中心的错位，SAES明显受到影响。本实施方式的全息元件2，如图1所示，判明利用凸出部44以外的部分(两 端部；直线D3)、位于凸出部44的顶的直线D5、以及与径向平行的直线(直线 D3、 D5)划分区域，所以即使因跟踪控制而产生物镜移位，并且全息元件2的 中心和光束的中心错位，在别的划分区衍射光束的状况也少，SAES的检测灵 敏度变化小(参考图5(a))。根据上文所述，从SAES检测灵敏度变化小的角度看，在区域划分中使用 径向直线的全息元件2和全息元件220为佳。然而，全息元件220的划分形状与SAES检测灵敏度绝对值最大的划分形 状(全息元件210的划分形状)的形状误差大，所以存在SAES的检测灵敏度绝 对值小的问题。
在全息元件2、 210中比较SAES检测灵敏度绝对值时，从图5(a) 图5(c) 判明如下。
利用全息元件210的划分线分离光束时，SAES的检测灵敏度绝对值最大。 利用全息元件210的划分线分离光束时，SAES的检测灵敏度绝对值最大，是 因为通过用以光轴OZ为中心的圆(物镜的孔径规定的光束有效直径的半径rlO 的70X的半径rl1的圆)的圆弧Ell分离光束，能以使分离后的光束的焦点位 置偏移最大的方式进行检测。
与此相反，用全息元件220的划分线分离光束时，与全息元件210的划分 形状的形状误差大，所以如图5(b)、图5(c)所示，SAES的检测灵敏度绝对值 仅为全息元件210的SAES的检测灵敏度绝对值的1/3。
另一方面，用全息元件2的划分线分离光束时的SAES的绝对值小于全息 元件210的SAES的绝对值，但形状与全息元件210的划分形状近似，所以如 图5(a)、图5(b)所示，检测出全息元件220的SAES的灵敏度绝对值的约2倍 的SAES灵敏度绝对值。
全息元件2与全息元件210的划分形状这样近似，是因为划分线D2在其中 央部具有鼓出到全息元件的外周侧的凸出部44，如图1所示。由于具有这种凸 出部44，能以近似于全息元件210的划分状态，由接近光束的光轴OZ的部分 和接近光束的外周部的部分进行划分。所以，能检测出灵敏度绝对值大的 SAES。
换言之，全息元件2与全息元件210的划分形状近似，是因为划分线D2具 有从直线D3、 D3的光轴OZ侧的端点(第1端点)A、 A对直线D8倾斜并往离 开直线Dl的方向延伸而且对直线D8形成轴对称的一对线段D4，如图1所示。
由于划分线D2的一部分具有对直线D8倾斜的线段D4，全息元件2形成形 状接近以光轴OZ为中心的第1半圆E11(参考图15)的划分图案。所以，能检 测出灵敏度绝对值大的SAES。
从上文所述判明(i)SAES的检测灵敏度变化小，而且(ii)SAES的检测灵敏 度绝对值大，这(i)和(ii)的条件都得到满足的是本发明的全息元件2。
从上述图5(a) 图5(c)判明为了满足上述(i)和(ii)，需要用与径向平行的
直线径向划分，而且用近似于全息元件210的划分线的划分线划分全息元件。 为了使全息元件2的划分线近似于全息元件210的划分线，将上述全息元
件2上的物镜4的孔径规定的光束有效直径的半径表示为rl时，最好hl =0.3rl、 h2 = 0.6rl、 6 = ±45度、ll=0.6rl。通过设定为这种数值，根据图1与图15的 对比，视觉上判明全息元件2的划分线与全息元件210的划分线近似，但下面 由实验例说明这些数值最近的理由。
图6(a)是示出使图1所示的距离h2为0.4rl、 0.6rl、 0.8rl时的SAES与光 盘6的防护玻璃6a的厚度变化的关系的曲线图。如该图所示，将距离h2取为 0.4rl日寸，SAES的检测灵敏度绝对值小于将距离h2取为0.6rl、0.8rl时的SAES 的检测灵敏度绝对值。
图6(b)中，使距离h2为0.8rl，并示出全息元件2的中心和光束的中心不错 位时和全息元件2的中心和光束的中心因跟踪控制而往光盘6的径向错位300 微米时的SAES与防护玻璃的厚度变化的关系。
使距离h2为0.8rl时，与图5(a)所示的使距离h2为0.6rl时相比，由于全 息元件2与光束的中心错位，使SAES的检测灵敏度受到大影响(变化大)。因 此，从SAES的检测灵敏度绝对值大小和SAEA的检测灵敏度变化的角度看， 判明最好将距离h2取为0.6rl。
图7是示出使图1所示的距离hl为0.2rl、 0.3rl或0.4rl时的SAES与光盘 的防护玻璃的厚度变化(微米)的关系的曲线图。如该图所示，距离hl为0.2rl、 0.4rl时与距离hl为0.3rl时相比，SAES的检测灵敏度绝对值小。因此，判明 最好将距离hl取为0.3rl。
图8(a)是示出使图1所示的长度11为0.4rl、 0.6rl或0.8rl时的SAES与光 盘的防护玻璃的厚度变化(微米)的关系的曲线图。
从该图判明按长度ll为0.8rl、 0.6rl、 0.4rl的顺序，SAES的检测灵敏度 绝对值变小。因此，从SAES的检测灵敏度绝对值的角度看，最好使长度ll为 0.8rl或0.6rl。
图8(b)是示出使11为0.8rl并且全息元件2的中心与光束的中心无错位时和 全息元件2的中心与光束的中心因跟踪控制而往光盘6的径向错位300微米时
的SAES与防护玻璃的厚度变化(微米)的关系的曲线图。与图5(a)所示的使长度11为0.6rl时比较，判明长度11为0.8rl时的全息元 件2，如图8(b)所示，由于光束的中心错位，SAES的检测灵敏度受到大影响(变 化大)。因而，判明最好使长度ll为0.6rl。图9是示出使图1所示的倾斜角度e为土45度、±90度时的SAES与光盘的 防护玻璃厚度变化(微米)的关系的曲线图。从该图判明通过使倾斜角度e为土45 度，SAES的检测灵敏度绝对值变大。因此，判明最好使倾斜角度e为土45度。再者，作为将从光盘6的信息记录层6c、 6d反射的光束引导到光检测器7 用的部件，使用全息元件2，但不限于此，例如也可使用组合分束镜和楔形棱 镜的构件。即，作为本发明的汇聚光学系统，不限于全息元件2。然而，根据 谋求装置小型化的观点，最好使用全息元件2。本实施方式中，作为球面像差校正机构，驱动准直透镜3，但也可用调整构 成配置在准直透镜3与物镜4之间的光束扩展器(未图示)的2块透镜的间隔的 机构。g卩，可将调整构成光束扩展器的2块透镜的间隔的机构用作球面像差校 正部件。上文中，用将光源和光检测器合为一体的全息元件激光器的例子进行了说 明，但也可构成光源使用单体的半导体激光器，并利用PBS划分光路，在光检 测器对PBS反射光径向感光(后文阐述)。这时，可在返程光学系统配置光束分 离部件。上述本发明像差检测装置，能用于具有光集成单元的拾光装置。图10是示 出具有光集成单元100的拾光器81的概略组成的说明图。关于对此拾光器81 进行驱动控制用的驱动控制部，由于与上述对拾光器IO进行驱动控制用的驱 动控制部51相同，省略其说明。图10所示的拾光器81具有光集成单元IOO、准直透镜3和物镜4。 图10中，从装载在光集成单元100的光源(半导体激光器)IOI出射的光束 由准直透镜3变换成平行光后，通过物镜4汇聚到光盘6。然后，从光盘6反 射的光束(下文称为"返回光")又通过物镜4和准直透镜3，在装载在光集成单 元100的光检测器112上受到感光。
图ll(a)、图ll(b)是示出图10中示出的光集成单元100的组成的组成图。 图ll(a)是图IO所示的光集成单元100的从光轴方向(z方向)看的俯视图。图 ll(b)是图IO所示的光集成单元100的y方向看的侧视图。如图ll(b)所示，光集成单元100具有半导体激光器IOI、光检测器112、 偏振分束镜114、偏振衍射元件115、 1/4波长片116和封壳117。封壳117包含台座117a、底板117b和罩117c。罩117c上形成使光通过用 的窗部117d。封壳117内装载半导体激光器101和光检测器112。图ll(a)是为了示出封壳117内的半导体激光器101和光检测器112的配置 关系而从图11(b)所示的光轴方向(z方向)(即从罩117c的窗部lld侧)看封壳117 的俯视图。为了避免图繁杂，图ll(a)省略偏振分束镜114、偏振衍射元件115和1/4 波长片116。如图ll(a)所示，在台座117a上装载光检测器112，在台座117a的侧部设 置半导体激光器101。为了确保半导体激光器101出射的光束120的光路和光 检测器112接收的返回光(非衍射光122、 1次衍射光123)的光路，将半导体激 光器101的光束出射部和光检测器112的感光部配置成包含在形成于罩117c 的窗部117d的区域中。接着，根据图ll(b)说明各组成构件的配置。下面的说明中，为了说明方便， 将偏振分束镜114中的半导体激光器101出射的光束120入射的面表示为偏振 分束镜114的光束入射面，将偏振分束镜114中的返回光入射的面表示为偏振 分束镜114的返回光入射面。而且，将偏振衍射元件115中的半导体激光器101 出射的光束120入射的面表示为偏振衍射元件115的光束入射面，将偏振元件 115中的返回光入射的面表示为偏振衍射元件115的返回光入射面。如图ll(b)所示，将偏振分束镜114配置在封壳117上。具体而言，在封壳 117上配置成偏振分束镜114的光束入射面覆盖所述窗部117d。将偏振衍射元件115配置成其光束入射面与偏振分束镜114的返回光入射 面对置，而且配置在半导体激光器101出射的光束120的光轴上。半导体激光器101使用出射波长人- 405纳米的光束120的激光器。光束120 是对图中所示的光轴方向(Z方向)具有X方向的偏振面的线偏振光(P偏振光)。半导体激光器101出射的光束120入射到偏振分束镜114。偏振分束镜114具有偏振分束镜(PBS)面(功能面)114a和反射镜(反射 面)114b。PBS面114a具有的特性将对图中所示的光轴方向(z方向)具有x方向的偏振面的线偏振光(P偏振光)透射，将具有对偏振面垂直的偏振面(即对图中所示的 光轴方向(z方向)具有y方向的偏振面)的线偏振光(S偏振光)反射。将PBS面114a配置在半导体激光器101出射的具有P偏振的光束120的光 轴上，形成光束120透射。将所述反射镜114b配置成对PBS面114a平行。入射到PBS面114a的光束120(P偏振)照原样穿透PBS面114a。穿透PBS 面114a的光束120接着入射到偏振衍射元件115。接着，详细说明此偏振衍射元件115。偏振衍射元件115包含第1偏振全息 元件131和第2偏振全息元件(光束分离部件)138。将第1偏振全息元件131和第2偏振全息元件138都配置在光束120的光 轴上，并构成将第1偏振全息元件131配置得比第2偏振全息元件138靠近半 导体激光器101侧。第1偏振全息元件131使P偏振光衍射，并使S偏振光透射；第2偏振全 息元件138使S偏振光衍射，并使P偏振光透射。由各偏振全息元件131、 138 中形成的槽结构(光栅)进行这些偏振的衍射，由所述光栅的间距(下文将其称为 光栅间距)规定衍射角度。在第1偏振全息元件131形成用于检测出跟踪误差信号(TES)的产生3光束 用的全息图案。艮P，穿透PBS面114a的P偏振的光束120入射到构成偏振衍射元件115 的第l偏振全息元件131时，受到衍射，成为用于检测出TES的3光束(主光 束和2个子光束)，从第1偏振全息元件131出射。后面阐述上述第1偏振全息 元件131的详况。作为用3光束的TES检测方法，可用3光束法、差动推挽(DPP) 法或相移DPP法。第2偏振全息元件138使入射的光中的S偏振光衍射，而使P偏振光原样 透射。具体而言，第2偏振全息元件138将入射的S偏振光衍射成0次衍射光 (非衍射光)和±1次衍射光(衍射光)。艮P ，从第1偏振全息元件131出射的P偏振的光束120入射到第2偏振全 息元件138，并原样穿透。穿透第2偏振全息元件138的P偏振的光束120入 射到上述1 / 4波长片116。对第2偏振全息元件138的全息图案(划分形状)而 言，则与上述全息元件2的划分形状相同。所述1/4波长片116能入射线偏振光，并将其变换成圆偏振光后出射。因 此，入射到1/4波长片116的P偏振的光束120(线偏振光)被变换成圆偏振的 光束后，从光集成单元100出射。从光集成单元100出射的圆偏振的光束，如图10所示，由准直透镜3变换 成平行光后，通过物镜4汇聚到光盘6。然后，被光盘6反射的光束(即返回光) 又通过物镜4和准直透镜3，再次入射到光集成单元100的1/4波长片116。入射到光集成单元100的1/4波长片116的返回光是圆偏振光，由1/4波 长片116变换成对图中所示的光轴方向(z方向)具有y方向的偏振面的线偏振光 (S偏振光)。S偏振的返回光入射到第2偏振全息元件138。入射到第2偏振全息元件138的S偏振的返回光，如上文所述，被衍射成0 次衍射光(非衍射光)和士l次衍射光(衍射光)后出射。衍射的S偏振的返回光(O 次衍射光和±1次衍射光)入射到第I偏振全息元件131，并原样穿透。接着，S 偏振的返回光入射到上述偏振分束镜114，由PBS面114a反射，并受到反射镜 114b再次反射后，从偏振分束镜114出射。从偏振分束镜114出射的S偏振的 返回光在光检测器112受到感光。后面阐述此光检测器112的感光部图案。接着，用图12说明第1偏振全息元件131中形成的全息图案。图12是示出第1偏振全息元件131中形成的全息图案的模式图。作为全息 图案，可为使用3光束法或差动推挽法(DPP法)的跟踪误差信号(TES)检测用的 规则的直线光栅，但这里说明采用相移DPP法的情况。图12中的第1偏振全息元件131的全息图案包含区131a和区131b这2个 区域。区131a和区131b的周期结构的相位差相差180度。通过做成这种周期 结构，子光束的推挽信号振幅为实质上O，可对物镜移位或光盘倾斜抵消偏移。
第1偏振全息元件131上的光束120对区131a和区131b做越准确的对位， 得到越良好的偏移抵消性能。而且，光束120的有效直径越大，越能减小因随 时间的变化或温度变化而发生的光束120与区131a的错位和光束120与区131b 的错位时的影响。图12中，用参考标号134表示照射在第1偏振全息图案的 光束。第2偏振全息元件138中形成的全息图案与图1完全相同。S口，第2偏振 全息元件138的全息图案包含3个区(第1区2a、第2区2b、第3区2c)。于是， 使用来自第1区2a和第2区2b的+ 1次衍射光能检测出用于校正球面像差的 SAES。而且，能用使用来自第l区2a、第2区2b和第3区2c的土l次衍射光 的刀刃法检测出用于校正焦点位置的FES。本发明将0次衍射光用于检测出RF信号等高速信号。可用以掩模精度准确 定位的方式合为一体地制作第1偏振全息元件131和第2偏振全息元件138。 因此，在进行第2偏振全息元件138的位置调整以获得规定的伺服信号的同时， 完成第1偏振全息元件131的位置调整。即，取得光集成单元100的组装调整 方便且调整精度高的效果。第2偏振全息元件138为图1所示的划分形状的情况下，第2偏振全息元 件138上的物镜4的孔径规定的光束47的有效直径往X方向移动时，第1区 2a检测出的光量与第2区2b检测出的光量的比率变化。另一方面，第2偏振 全息元件138上的物镜4的孔径规定的光束47的有效直径往Y方向移动时， 第1区2a检测出的光量和第2区2b检测出的光量相加后得到的光量与第3区 2c检测出的光量的比率变化。因此，可利用这些光量关系将第2偏振全息元件 138与物镜4的孔径规定的光束47的有效直径的中心位置对准。结果，不必形 成对位的划分图案，所以可作利用光束的整个区域的刀刃法的FES检测，从而 能进行稳定的聚焦控制。另一方面，作为图16所示已有技术的用直线划分的情况下，光束的中心和 全息元件的中心在进行错位时，得不到光量变化，所以不能对位。因此，需要 用径向的划分线对分用于球面像差检测的半圆区相反侧的半圆区，以检测出错 位信号。做成这种结构时，不能利用光束的整个区域进行利用刀刃法的稳定聚
焦控制。接着，用图13(a)、图13(b)说明第2偏振全息元件138中形成的全息图案与 光检测器112的感光部图案的关系。图13(a)示出相对于图6(a)、图6(b)中的光盘6的防护玻璃6a的厚度完成准 直透镜3的光轴方向位置调整以免物镜4的汇聚光束发生球面像差的状态下在 信息记录层6c上汇聚成对焦状态时的光检测器112上的光束。还示出第2偏振全息元件138的3个区(第1区2a、第2区2b、第3区2c， 参考图l)与十l次衍射光行进方向的关系。实际上将第2偏振全息元件138的 中心位置设置在与感光部112a 感光部112d的中心位置对应的位置，但为了 说明，图中示出相对于光轴方向(z方向)往y方向偏移。如图13(a)所示，光检测器包含14个感光部(感光部112a 感光部112n)。 往程光学系统中由第1偏振全息元件131形成的3光束(主光束和2个子光 束)121(参考图11(b))受光盘6反射后，在返程光学系统中被第2偏振全息元件 138分离成非衍射光(O次衍射光)122(参考图ll(b))和衍射光(土l次衍射 光)123(参考图ll(b))。光检测器112具有感光部(感光部112a 感光部112n)，用于对在非衍射光 122和衍射光123中检测出RF信号和伺服信号时需要的光束进行感光。具体而言，形成第2偏振全息元件138的3个非衍射光(O次衍射光)122和 9个衍射光123，共计12个光束。其中，将非衍射光(O次衍射光)设计成具有某 种程度的规模的光束，以便完成推挽法的TES检测。为了非衍射光(O次衍射光) 的束径具有某种程度的规模，将光检测器112设置在相对于非衍射光122的汇 聚点往内侧偏移若干的位置。本发明不限于此，也可将光检测器112设置在相 对于非衍射光122的汇聚点往前方偏移的位置。这样，将具有某种程度规模的束径的光束汇聚在感光部112a 112d的边界 部，所以通过调整成这4个感光部(感光部112a 感光部112d)的输出相等，可 作非衍射光122和光检测器112的位置调整。图13(b)示出图6(a)、图6(b)中的物镜4从图13(a)的状态靠近光盘6时的光 检测器112上的光束。由于物镜4靠近光盘6，光束的束径变大。然而，不发
生光束从感光部112a 感光部112n溢出。接着，用图13(a)、图13(b)说明产生伺服信号的动作。这里，将感光部112a 112n的输出信号分别表示为电信号Sa Sn。用非衍射光检测出RF信号(RF)。即，能用下式给出RF信号(RF)。RF = Sa + Sb + Sc + Sd下式给出相移DPP法的TES。其中，将oc设定成优化系数，用于抵消物镜 移位或光盘倾斜造成的偏移。TES - {(Sa + Sb) - (Sc + Sd)} - a {(Se - Sf) + (Sg _ Sh)} 用刀刃法检测出FES。即，下式给出FES。 FES = (Sm - Sn) - {(Sk + Si) - (SI + Sj)}又，下式给出SAES。此SAES的说明与上文相同，所以省略其说明。 SAES = (Si — Sj)_k(Sk — Sl)再者，可使像差检测装置具有将通过汇聚光学系统的光束分离成包含该 光束的光轴的第1光束和不包含该光束的光轴的第2光束的光束分离部件；以 及根据所述光束分离部件分离的2个光束的焦点位置检测出所述汇聚光学系统 的球面像差的球面像差检测部件，其中所述光束分离部件具有利用由径向的多 条直线和对通过光轴的纹道方向的直线形成轴对称，并倾斜规定角度的直线对 构成的边界线分离的第1区和第2区。像差检测装置可将所述光轴与径向的直线的距离设定在光束分离部件上的 光束半径的30%至60%的范围。像差检测装置的所述直线对的倾斜角度可为 约45度。可使拾光装置具有光源、将所述光源照射的个汇聚到光记录媒体的汇聚 光学系统、将通过所述汇聚光学系统的光束分离成包含该光束的光轴的第l光 束和不包含该光束的光轴的第2光束的光束分离部件、根据所述光束分离部件分离的2个光束的焦点位置检测出所述汇聚光学系统的球面像差的球面像差检测部件、以及校正所述球面像差检测部件检测出的球面像差的球面像差校正部 件，并且所述光束分离部件具有利用由径向的多条直线和对通过光轴的纹道方 向的直线形成轴对称并倾斜规定角度的直线对构成的边界线分离的第1区和第2区。
拾光装置可将所述光轴与径向的直线的距离设定在光束分离部件上的光束半径的30%至60%的范围。拾光装置的所述直线对的倾斜角度可为约45度。本发明可用于将光分离部件的划分图案优化成在跟踪控制时物镜移动的情 况下也不发生像差检测信号的灵敏度变化的像差检测装置和具有此像差检测 装置的拾光装置。又，由光束的有效直径的半径的30%和60%的2条径向直线D3和D5、以 及倾斜的线段D4划分所述全息元件2。因此，不容易受到跟踪造成的SAES 的检测灵敏度变化，而且由于添加由倾斜线段D4以及径向直线D3和D4表示 为的区域中的球面像差分量，SAES的检测灵敏度绝对值变大。还将直线的倾斜角度e设定为45度。即，全息元件2的划分形状与SAES 检测灵敏度为最大的划分形状近似。所以，能确保SAES的信号质量高。由于全息元件的边界线具有径向的多条直线，不容易受到物镜移位的影响， 即使跟踪时产生物镜移位，球面像差误差信号的检测灵敏度的变化也小。因此， 即使进行跟踪控制，也总能高精度地检测出球面像差并加以校正。根据本发明， 能优化对光束进行分离的光束分离部件的划分形状(划分图案)。本发明的像差检测部件中，最好所述第2边界线具有与对所述光轴正交的 纹道方向实质上平行并对通过所述光轴的纹道直线形成相互轴对称而且位于 所述两端部的一对第1直线、以及从该一对第1直线的所述光轴侧的第1端点 延伸成接近所述纹道直线的对所述纹道直线倾斜的一对第2直线，连接该一对 第2直线的第1端点的相反侧的各第2端点之间，形成所述鼓出段的顶。这里，径向是指与光记录媒体上形成的纹道的方向平行的方向。根据上述 组成，第2边界线的形成鼓出段的第2直线为对纹道直线形成轴对称的倾斜的 直线。因此，产生光束分离部件与光束的错位的情况下，纹道方向和径向的哪 一方上错位时，从各区得到的光束的感光量都变化。因此，能进行光束分离部 件与光束的对位，而不形成对位用的划分图案。又，本发明的像差检测装置中，最好所述第1直线与所述第1边界线的距 离为所述光束分离部件上的光束的有效直径的半径的约30%，并且所述鼓出段 的顶与所述第1边界线的距离和所述鼓出段的顶的长度为所述有效直径的半径
的约60%。为了进一步加大球面像差误差信号的检测灵敏度绝对值，最好以汇聚光学 系统的孔径规定的光束的有效直径的半径的约70%的半径分离光束。这样划分 光束时，接近光束的光轴的部分上的光束焦点位置与接近光束外周部的部分上 的光束焦点位置的偏移最大。与此相对应，根据上述组成，第1直线与所述第1边界线的距离为所述光束分离部件上的光束有效直径的半径的约30%。并且所述鼓出段的顶与所述第 1边界线的距离为所述有效直径的半径的约60%。上述约60%和约30%这些数值是本发明人进行与其它数值的比较研究的结 果发现球面像差误差信号绝对值大而且跟踪控制造成的球面像差误差信号的 检测灵敏度变化小的数值。本发明的像差检测装置中，最好所述鼓出段的顶的长度为所述有效直径的 半径的约60%。根据上述组成，光束分离部件的划分图案近似于所述较佳划分图案的形状。 因此，能以使此光束分离部件的划分图案分离的光束的焦点偏移最大的方式检 测出球面像差误差信号。所以，能加大球面像差误差信号的检测灵敏度绝对值。 上述60%这数值本发明人进行与其它数值的比较研究的结果，发现球面像差误 差信号绝对值大而且跟踪控制造成的球面像差误差信号的检测灵敏度变化小 的数值。又，本发明的像差检测装置中，最好所述第2直线与所述纹道直线的夹角 为约45度。此45度的数值本发明人进行与其它数值的比较研究的结果发现球 面像差误差信号绝对值大的数值。本发明的拾光装置中，最好具有上述任一像差检测装置和校正所述球面像 差检测部件检测出的球面像差的球面像差校正部件。根据所述组成，能使用球面像差误差校正部件，根据像差检测装置求出的 像差误差信号，实际校正(调整)球面像差。而且，通过将上述任一像差检测装 置设在拾光装置，不容易受拾光装置的光学系统发生的杂散光或来自非目的信 息记录层的非所需光的影响，能确保球面像差误差信号的信号质量，所以能进
行稳定的球面像差检测。综上所述，本发明的像差检测装置的所述光束分离部件，具有往径向延 伸的通过光轴的第1边界线；以及第2边界线，该第2边界线至少在两端部含 有形成与该第1边界线实质上平行的部分，在中央部鼓出到该光束分离部件的 外周侧，鼓出段的顶形成与该第l边界线实质上平行。因此，取得的效果能确保球面像差误差信号的检测灵敏度绝对值(信号质量) 后，将跟踪控制时的物镜移位造成的球面像差误差信号检测灵敏度的变化抑制 得充分小。本发明不限于上述实施方式，可在权利要求书所示的范围作各种变换。艮P， 组合在权利要求书所示范围适当变换的技术部件而得的实施方式也包含在本 发明的技术范围内。工业上的实用性本发明能适用于对光盘等的光记录媒体记录或再现信息的拾光装置的光学 系统的调整。
权利要求
1、一种像差检测装置，具有将通过汇聚光学系统并由信息记录媒体反射的光束分离成包含该光束的光轴的第1光束和不包含所述光轴的第2光束的光束分离部件；分别对该光束分离部件分离的所述第1光束和第2光束进行感光的、具有多个感光部的光检测部件；以及根据所述感光部感光的所述第1光束和第2光束的感光量，检测出所述汇聚光学系统的球面像差的球面像差检测部件，其特征在于，所述光束分离部件具有往径向延伸的通过光轴的第1边界线；以及第2边界线，该第2边界线至少在两端部含有形成与该第1边界线实质上平行的部分，在中央部鼓出到该光束分离部件的外周侧，该鼓出段的预形成与该第1边界线实质上平行。
2、 如权利要求1中所述的像差检测装置，其特征在于，所述第2边界线具有与和所述光轴正交的纹道方向实质上平行并对通过所 述光轴的纹道直线相互轴对称且位于所述两端部的一对第l直线；以及从该一对第1直线的所述光轴侧的第1端点延伸成接近所述纹道直线的、对所述纹道直线倾斜的一对第2直线，连接该一对第2直线的第1端点的相反侧的各第2端点之间，形成所述鼓 出段的顶。
3、 如权利要求2中所述的像差检测装置，其特征在于，所述第1直线与所述第1边界线的距离为所述光束分离部件上的光束有效 直径的半径的约30%，并且所述鼓出段的顶与所述第1边界线的距离为所述有 效直径的半径的约60%。
4、 如权利要求3中所述的像差检测装置，其特征在于， 所述鼓出段的顶的长度为所述有效直径的半径的约60%。
5、 如权利要求2至4中任一项所述的像差检测装置，其特征在于， 所述第2直线与所述纹道直线的夹角为约45度。
6、 一种拾光装置，其特征在于，具有-像差检测装置；以及校正所述像差检测装置中的球面像差检测部件检测出的球面像差的球面像 差校正部件，所述像差检测装置具有将通过汇聚光学系统并由信息记录媒体反射的光束分离成包含该光束的光轴的第1光束和不包含所述光轴的第2光束分光束分离 部件；分别对该光束分离部件分离的所述第l光束和第2光束进行感光的、具 有多个感光部的光检测部件；以及根据所述感光部感光的所述第1光束和第2 光束的感光量，检测出所述汇聚光学系统的球面像差的球面像差检测部件，其 中所述光束分离部件具有往径向延伸的通过光轴的第1边界线；以及第2边界 线，该第2边界线在两端部至少含有形成与该第1边界线实质上平行的部分， 在中央部鼓出到该光束分离部件的外周侧，该鼓出段的顶形成与该第1边界线 实质上平行。
7、 如权利要求6中所述的拾光装置，其特征在于，所述第2边界线具有与和所述光轴正交的纹道方向实质上平行并对通过所 述光轴的纹道直线相互轴对称且位于所述两端部的一对第1直线；以及从该一 对第1直线的所述光轴侧的第1端点延伸成接近所述纹道直线的对所述纹道直 线倾斜的一对第2直线，连接该一对第2直线的第l端点的相反侧的各第2端点之间，形成所述鼓 出段的顶。
全文摘要
本发明的像差检测装置加大像差误差信号的检测灵敏度绝对值，并且即使产生跟踪控制时的汇聚光学系统的移位造成的光束分离部件的中心与光束的中心错位，像差误差信号检测灵敏度的变化也小。将信息记录媒体反射的光束至少分离成2束+1次衍射光的全息元件(2)，具有往径向延伸的通过光轴(OZ)的直线(D1)、以及划分线(D2)。该划分线(D2)至少在两端部具有形成与直线(D1)实质上平行的部分，在中央部具有鼓出到全息元件(2)的外周侧的凸出部(44)，该凸出部(44)的顶(D5)形成与直线(D1)实质上平行。
文档编号G11B7/135GK101133447SQ200680006720
公开日2008年2月27日 申请日期2006年3月2日 优先权日2005年3月2日
发明者绪方伸夫 申请人:夏普株式会社