专利名称：光头及具有光头的光盘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对光盘等信息记录媒体进行光学性的数据的写入及/或读出的光头。
背景技术：
近几年来，光盘正在不断地高密度化。作为高密度化的光盘的一个示例，预先在光盘上形成的槽的间距及信息轨道的轨道间距都是0.32μm，保护信息记录的掩盖层的厚度是0.1mm的相变化光盘，已广为人知。而且为了对这种光盘进行数据的写入及/或读出，在光盘装置的光头上，设置例如波长为405nm的光源和开口数(NA)为0.85的物镜。
在高密度的光盘中，由于信息轨道的轨道间距窄，所以光头的跟踪控制需要非常高的精度。因此，由于物镜的移动、光盘的倾斜等，在跟踪误差信号中产生偏移(deviation)后，就会出现不能确保轨道控制精度的问题。在这里，所谓跟踪误差信号的“偏移”，是指跟踪误差信号零交叉时，射束光斑的位置和信息轨道的中心之差(距离)。
另外，在相变化型光盘中，通过使反射率变化进行数据的写入。由于信息轨道间的轨道间距窄，所以在相邻的信息轨道的反射率不同时，受其影响，就会出现不能正确检测跟踪误差信号的危险。进而，在光盘的制造工序中的误差，还往往使信息轨道的间距随着部位的不同而变动，也要出现不能正确检测跟踪误差信号的危险。这样，就不能对高密度光盘确保跟踪控制的精度。因此，人们一直在为正确检测跟踪误差信号而努力。
例如，国际公开公报WO97/15923号，公布了降低物镜的移动和光盘的倾斜导致的跟踪误差信号的偏移的技术。下面，讲述实现该文献记述的技术的结构。
图1(a)示出现有技术的光头100的结构。光头100，具有光源101；将来自光源101的光变成平行光束的透镜102；使光的一部分反射，一部分透过的半反射镜103及106；聚光的物镜104；检出用光盘105反射的光束，进行焦点控制的焦点控制部107；将用光盘105反射的反射光束分割成多个受光区域后受光的受光部108。
光头100进行如下动作。即来自光源101的光通过透镜102、半反射镜103、物镜104，被聚光到光盘105上。由光盘105反射的反射光束，用半反射镜106将反射光束内的一部分光导入焦点控制部107；剩余的光，透过半反射镜106，射入受光部108。焦点控制部107根据受光信号，检出焦点误差信号，使用检出的信号，控制物镜104和光盘105的距离，以便用希望的精度使来自光源101的光在光盘105上聚光。另外，受光部108接收的信号，用于生成跟踪误差信号。光被聚光于垂直于纸面方向的信息轨道。
图1(b)示出受光部108接收的光束。光束110，被平行于信息轨道的分割线109a分割成两半，又被与分割线109a正交的2条分割线109b、109c分割。光束被分割成8个区域108a～108h。光盘105旋转后，例如，反射光由虚拟上区域108a朝着区域108g的方向移动下去。另一方面，区域108i是遮光区，射入该区域的光被遮挡。射入区域108a～区域108h的光，作为与其光量的大小对应的信号，被检出。使用将在区域108a～区域108h的每一个区域检出的信号赋予其区域的符号后表达，跟踪误差信号TE，可用下式表示。
TE＝(108c+108e-108d-108f)-k(108a+108g-108b-108h) (公式1)式中k是修正系数。将物镜104向垂直于信息轨道的方向移动后，在受光部108上，光束110向与分割线109a正交的方向移动。这样，所谓推挽信号(108c+108e-108d-108f)中就产生偏置(offset)。用信号(k(108a+108g-108b-108h))修正该偏置。修正系数k设定成使伴随物镜104的移动的跟踪误差信号的偏置变小。
此外，上述的跟踪误差信号的“偏移”和“偏置”，是互不相同的概念。跟踪误差信号的“偏移”，由于按照光束的焦点和信息记录层的位置关系及信息记录层的反射率的变化等时刻变化，所以使用上述的修正系数那样的系数，不能一律适用。另一方面，跟踪误差信号的“偏置”，由于起因于上述物镜的移动等，在信号整体上始终存在，所以使用修正系数后可以一律减少。
图2是在俯仰的光盘105中反射的光束110的光强度分布的示意图。所谓“俯仰”，是指在图1(a)中，光盘105的法线向平行于纸面的方向倾斜。光盘105俯仰后，光在信息轨道中衍射，反射光的光强度分布就变得不均匀。图2的斜线区域110-1，表示被信息轨道衍射的0次光成分和1次光成分的光束重叠的区域。光束110中，斜线区域110-1以外的区域110-2，表示只有0次光成分的部分、即没有衍射光的重叠的部分。由图2可知在分割线109a的左右，斜线区域110-1是非对称的。
光强度分布是非对称时，受光部108无法判断其原因是由于光盘105的俯仰，还是跟踪状态不良。根据这种反射光，生成跟踪误差信号后，由于跟踪误差信号都表示跟踪状态不佳，所以信号精度下降。因此，如图1(b)所示，设置遮光区域108i，以便使在强度分布的非对称性较大出现的部分的光不变换成信号，在跟踪误差信号的生成或检出中，不使用强度分布的非对称性较大的部分。这样，就能降低跟踪误差信号的检出误差。
另外，有的光盘作为使用了信息轨道的摆动(蛇行)的摆动信号，预先记录地址信息等。图3是光盘105上的摆动的信息轨道105-1～105-3的局部放大图。信息轨道105-1～105-3摆动，使用该摆动，记录信息。3条信息轨道105-1～105-3的摆动，互相毫不相干地变化。例如，日本国特开平7-14172号公报，公布了使用推挽信号检出这种摆动信号的技术。
在这里，利用根据数值计算进行的模拟，讲述根据来自高密度光盘105的反射光获得的跟踪误差信号。模拟中利用图1所示的现有技术的光头100进行，这时的计算条件定为光的波长为405nm，信息轨道的轨道间距为0.32μm，信息轨道槽的深度为波长的1/12，NA为0.85，物镜的焦点距离为2mm。此外，信息轨道槽是凸状的信息轨道之间限定的凹状的槽。在本说明书中，区别信息轨道和信息轨道槽，但究竟是凸状还是凹状，随着从哪个面上看光盘105而更换，所以下面主要讲述“信息轨道”。
下面，分别讲述物镜移动时、光盘倾斜时、信息轨道的间距变动时以及相邻的信息轨道之间的反射率不同时，会对跟踪误差信号带来什么样的影响。
(1)起因于物镜移动的跟踪误差信号的偏置图4是受光部中检出的来自高密度光盘的反射光束的光强度分布的示意图。斜线区域表示光盘105的信息轨道槽产生的衍射光的0次成分及1次成分的光束重叠的区域。斜线区域以外的区域是只有0次光成分的部分(没有衍射光的重叠的部分)。与图1(b)或图2所示的光强度分布相比，在图4所示的光强度分布中，2个斜线部之间的间隔L离得较大，只有0次衍射光的部分较宽。这是因为高密度光盘信息轨道的间距狭窄的缘故。
在这种分布中，推挽信号的调制度小，即使稍微移动物镜104，在信号上就会产生不容忽视的偏置。这种光束，在图4所示的分割区域中受光。分割线109b及109c的间隔，大致与关于分割线109a方向，衍射光重叠的区域(图4的斜线区域)的最大宽度相等。此外，在这里，因为只考虑偏置修正，所以没有设置图1(b)的遮光区域108i。
图5表示物镜104的移动量和跟踪误差信号的对称性的关系。横轴表示物镜的移动量，纵轴表示跟踪误差信号的对称性。对称性根据偏置电压/振幅电压求出。由图5可知在物镜的移动量为±0.3mm的范围内，保持对称性，偏置得到良好的修正。
(2)信息轨道的间距不匀信息轨道的间距不匀后，相邻的信息轨道，就按照光盘105上的位置互相靠近、远离。图6示出3条信息轨道中，使最左侧的信息轨道的位置变化的模型。利用该模型，模拟跟踪误差信号波形。
图7(a)及(b)，示出使最左侧的信息轨道的位置变化后获得的跟踪误差信号的波形。使信息轨道的位置，以±20nm变化。图7(a)表示不修正偏置的推挽信号的波形，在图7(a)中，光点(光束的焦点)的位置，是0的点成为基准的信息轨道的中心位置，与图6所示的中央的轨道(以下称作“中央轨道”)的中心对称。光点位置在负区域，出现与图6中使位置变化的最左侧的信息轨道对应的信号；光点位置在正区域，则出现与图6中最右侧的信息轨道对应的信号。
图7(a)所示的3个信号波形114、115、116，是使最左侧的信息轨道的位置分作3个阶段变化后得到的信号。具体地说，波形115是将最左侧的信息轨道配置在本来的设计值的位置时获得的；波形114是配置在中央轨道侧，与设计值相差20nm时获得的；波形116是配置在与中央轨道相反的一侧，与设计值相差20nm时获得的。此外，最右侧的轨道位置是按照设计值配置。从图7(a)上可以看到，在位置从设计值处变化的信息轨道的附近(波形的左侧的山峰附近)有很大的偏置变动。这是信息轨道的间距不匀的影响。
图7(b)示出修正了偏置的跟踪误差信号的波形。使用物镜位置信号修正偏置。图7(b)所示的3个信号波形117、118、119，和图7(a)一样，是使最左侧的信息轨道的位置分作3个阶段变化后得到的信号。波形118表示将其信息轨道配置在本来的设计值的位置时的波形；波形117表示配置在中央轨道侧，与设计值相差20nm时的波形；波形119表示配置在与中央轨道相反的一侧，与设计值相差20nm时的波形。与图7(a)相比，在图7(b)中，信号波形的偏置变动变动的影响，基本上被消除。这表明通过上述的偏置修正单元，修正了因信息轨道的间距不匀产生的偏置变动。此外，在图7(b)的计算中使用的修正系数，是和修正前述物镜移动的偏置的修正系数相同的值。
(3)光盘的倾斜下面，分析在受光部108设置遮光区域108i(图1(b))时，能否减少起因于光盘105的倾斜的跟踪误差信号的偏移。此外，跟踪误差信号的“偏移”，如前所述，是跟踪误差信号零交叉时的光束点的位置和信息轨道的中心之差(距离)。
图8示出沿着分割线109a(图1(b))的延伸方向改变遮光区域108i的宽度时的跟踪误差信号的波形。横轴是将信息轨道中心作为原点的光点位置，纵轴是信号电平。使遮光区域108i的宽度分3个阶段变化，其结果，可以获得3个波形111、112、113。波形111表示将遮光区域108i的宽度定为0时(未设置遮光区域108i时)的波形，波形112表示将其宽度定为光束直径的20％时的波形，波形113表示将其宽度定为光束直径的35％时的波形。此外，光盘105的掩盖层的厚度为100μm、盘的倾斜为0.6°。
由图8可知光点在0的位置时，信号电平成来也应该成为0，却按照波形111、112、113的顺序，依次向负的方向偏移。就是说，将遮光区域108i的宽度定得越大，跟踪误差信号的偏移就越大。因此，对于今后将要问世的高密度的光盘，采用现有技术不能减少跟踪误差信号的偏移。
(4)在反射率不同的信息轨道的边界产生的跟踪误差信号的偏置图9示出3个信息轨道的剖面。图示的轨道中，假定中央及其右侧的信息轨道的反射率为1，是未记录轨道。另一方面，假定带斜线的左侧的信息轨道的反射率为0.5，是记录轨道。假设在光盘105中，这3条轨道周期性地存在着。
图10(a)表示未修正偏置的推挽信号的波形。图10(a)所示的3个信号的波形中，粗实线的波形表示在光点的焦点位置中的推挽信号的波形，细实线及虚线的2个波形表示将光点的焦点位置分别偏移开+0.2μm及一0.2μm的位置中的推挽信号的波形。所谓“偏移开的位置”，表示将光点的焦点位置移动到垂直于光盘105的方向、即光束照射光盘105的方向的位置，正方向表示从光盘105看光头侧的方向，负方向则表示其相反的方向。在这些波形中，可以看到由相邻的信息轨道的反射率不同而引起的较大的偏置变动，和该偏置变动随着光点的焦点位置变化的现象。
因此，用和物镜移动引起的偏置修正系数相同的修正系数，计算了偏置修正后的跟踪误差信号波形。图10(b)表示修正了偏置的跟踪误差信号的波形。图10(b)所示的3个信号的波形中，粗实线的波形表示在光点的焦点位置中的推挽信号的波形，细实线及虚线的2个波形表示将光点的焦点位置分别偏移开+0.2μm及-0.2μm的位置中的推挽信号的波形。与图10(a)相比，可以说图10(b)所示的3个波形中的偏置变动，受到相当大的抑制。
可是，在0μm和+0.32μm附近的光点位置中，偏置变动因光点的焦点位置而异，波形为零交叉的位置发生变化。另外，由光点的焦点位置引起的偏置变动的这种变化量，对3条信息轨道来说并不一致，所以改变偏置修正时的修正系数，不能将所有的信息轨道的跟踪误差信号的偏移一样地减少。
综上所述，在上述高密度光盘的条件下，对于(3)的光盘倾斜造成的跟踪误差信号的偏移完全没有降低的效果，而且，对于(4)的在反射率不同的信息轨道的边界产生的跟踪误差信号的偏置变动，特别是因为光点的焦点位置的偏移而产生的偏置变动，修正效果也远远不够。
另外，在信息轨道存在摆动的光盘(图3)中，如果将中央的信息轨道作为基准，那么在该摆动的作用下，相邻的信息轨道的间隔就要变化。如同参阅图7(a)及(b)所讲述的那样，推挽信号容易受到来自相邻的信息轨道的影响。某个信息轨道的摆动信号，可以说被与相邻的信息轨道的距离所记录，所以使用容易受到相邻的信息轨道的影响的推挽信号检出摆动信号后，相邻的信息轨道的摆动信号的交调失真就要变大。
发明内容
本发明的目的，是要在光盘的信息轨道的中心，正确地进行跟踪控制。本发明的另一个目的，是要降低来自相邻的信息轨道的摆动信号的交调失真后，检出信息被摆动记录的光盘的摆动信号。
采用本发明的光头，用于对具有反射率不同的2个以上的轨道的记录媒体，进行数据的写入及/或读出。光头包括光源；将来自所述光源的光，在所述记录媒体的轨道中聚光的物镜；接收被所述轨道衍射的衍射光的0次成分和1次成分重叠的多个第1反射光束，生成与所述多个第1反射光束的光量对应的光量信号的多个受光区域，以及在所述多个受光区域之间存在、不接收只包含所述0次成分的第2反射光束的非受光区域的受光单元，对于连接所述多个受光区域之间的第1方向，所述多个受光区域的距离比所述非受光区域的宽度长的受光单元；根据所述光量信号，生成跟踪误差信号的跟踪误差信号生成单元。
关于垂直于所述第1方向的第2方向，所述多个受光区域的长度，可以比所述多个第1反射光束的宽度短。
对于所述第2方向来说，所述多个受光区域的全长，可以比所述反射光束的直径长。
所述光源，放射波长λ的光；所述物镜，是开口数NA；将所述轨道的周期作为T时，所述光头可以对于满足0.44＜λ/(NA·T)-1的所述记录媒体，进行数据的写入及/或读出。
所述光头，还可以具有将所述反射光束分割为所述多个第1反射光束及所述第2反射光束的光分割单元。
采用本发明的装置，对于具有反射率不同的2个以上的轨道记录媒体，使用光头进行数据的写入及/或读出。该光头包括光源；将来自所述光源的光，在所述记录媒体的轨道中聚光的物镜；接收被所述轨道衍射的衍射光的0次成分和1次成分重叠的多个第1反射光束，生成与所述多个第1反射光束的光量对应的光量信号的多个受光区域，以及在所述多个受光区域之间存在、不接收只包含所述0次成分的第2反射光束的非受光区域的受光单元，对于连接所述多个受光区域之间的第1方向，所述多个受光区域的距离比所述非受光区域的宽度长的受光单元；根据所述光量信号，生成跟踪误差信号的跟踪误差信号生成单元；根据驱动信号，使透镜的位置向与所述轨道平行的方向变化的移动单元。装置还包括根据所述跟踪误差信号，生成控制所述透镜的位置，以便使所述光在所述记录媒体上沿着所述光盘的轨道的控制信号的控制信号生成单元；根据所述控制信号，生成驱动述移动单元的驱动信号的驱动单元。
图1(a)是表示现有技术的光头100的结构的图形，图1(b)是表示受光部108中接收的光束的图形。
图2是在俯仰的光盘105中反射的光束110的光强度分布的示意图。
图3是光盘105上的摆动的信息轨道105-1～105-3的局部放大图。
图4是来自高密度光盘的反射光束的光强度分布的示意图。
图5是表示物镜104的移动量和跟踪误差信号的对称性的关系的图形。
图6是表示3条信息轨道中，使最左侧的信息轨道的位置变化的模型的图形。
图7(a)及(b)是使最左侧的信息轨道的位置变化后获得的跟踪误差信号的波形图。
图8是沿着分割线109a(图1(b))的延伸方向改变遮光区域108i的宽度时的跟踪误差信号的波形图。
图9是3个信息轨道的剖面图。
图10(a)表示未修正偏置的推挽信号的波形图。
图10(b)表示修正了偏置的跟踪误差信号的波形图。
图11是表示采用本分明的光盘装置200的方框图。
图12是表示采用第1实施方式的光头220的结构的图形。
图13是表示射入的光束被分割成多个区域的情形的图形。
图14是光盘的倾斜为0.6°时的TE信号的波形图。
图15是只使信息轨道间距变化时的TE信号的波形图。
图16是表示采用第3实施方式的衍射元件19的图形。
图17是由反射率不同的信息轨道获得的TE信号的波形图。
图18是表示采用第4实施方式的衍射元件22的图形。
图19是利用采用第4实施方式的衍射元件22后获得的TE信号的波形图。
图20是表示采用第5实施方式的光头230的结构的图形。
图21是表示采用第6实施方式的光头的结构的图形。
具体实施例方式
下面，参照附图，讲述采用本发明的光盘装置及光头的各实施方式。
(第1实施方式)图11表示本实施方式采用的光盘装置200的功能块的结构。光盘装置200具有光头220，控制信号生成部211，驱动电路212，再生处理部213。光盘装置200能够对光盘进行数据的写入及/或读出。
光头220，是对光盘105照射光束，接收其反射光的光学系统，对光盘105进行数据的写入及/或读出。进而，光头220具有生成跟踪误差信号(以下称作“TE信号”)、焦点误差信号(以下称作“FE信号”)、再生信号等的信号处理电路。光头220的结构，后文再详述。此外，在图11中，记述了光盘105。但这是为了便于讲述，请留意它不是光盘装置200的构成要素。光盘105装在光盘装置200中。
控制信号生成部211，例如根据光头220输出的TE信号，生成旨在控制光束的束点和光盘105的信息轨道的半径方向的位置关系的控制信号。由控制信号生成部211输出的控制信号，被给予驱动电路212。驱动电路212根据接收的控制信号，生成驱动信号，施加给跟踪促动器或光头220的移送台(图中未示出)。它们分别使物镜204或光头220向光盘105的半径方向移动，从而调整光束的束点和光盘105的信息轨道的半径方向的位置关系。再生处理部213在稳定地进行焦点控制、跟踪控制等伺服控制时，对来自光盘105的反射光进行所定的再生处理，再生数据。
下面，讲述光头220的结构。图12表示采用本实施方式的光头220的结构。光头220具有光源201，射束分裂器202、视准透镜203、物镜204、衍射元件206、受光部207、位置信号检出部208、TE信号生成部209和偏置修正部210。
光源201，例如，输出波长为405nm的蓝紫激光。射束分裂器202，透过一部分光，反射另一部分光。视准透镜203将来自光源201的光变换成平行光束。物镜204使光源201放射的光束聚光，在所定的距离位置上形成焦点。衍射元件206接收来自光盘105的反射光束，通过所定的衍射区域或遮光区域，使其一部分通过或遮光。在本说明书中，还将选择性地使光束通过和遮挡，称作“分割”光束。受光部207具有多个受光区域，其受光区域的每一个生成大小与受光的光的光量对应的光量信号。位置信号检出部208，检出受光部207和物镜的位置。偏置修正部210，和TE信号生成部209修正TE信号产生的偏置。
接着，沿着光经过的路线，讲述在该光头220中进行处理。由光源201发射的光，透过射束分裂器202，用视准透镜203变换为平行光束后射入物镜204，在物镜204的作用下，在光盘105的信息记录面上聚光。
用光盘105反射的光，再次经过物镜204、视准透镜203，射入射束分裂器202。用射束分裂器202反射的光，射入衍射元件206，在那里通过衍射被分割成多个光束。受光部207具有多个受光区域，旨在接收用衍射元件206分割的光束。被衍射元件206分割的多个光束，被引入与受光部207设置的对应的受光区域。各受光区域生成与受光量对应的信号。
受光部207的受光区域中生成TE信号时使用的信号，向TE信号生成部209输出。另外，受光部207的受光区域中旨在检出物镜204的位置信号时使用的信号，向位置信号检出部208输出。TE信号生成部209，根据来自受光部207的信号，生成TE信号，向偏置修正部210输出。位置信号检出部208，根据来自受光部207的信号，检出物镜204的位置信号，向偏置修正部210输出。
偏置修正部210，设定使TE信号的偏置变小的修正系数，进行所定的运算处理，生成修正了偏置的TE信号。此外，TE信号的偏置，伴随着使物镜204的位置移动而产生。使用该偏置被修正的TE信号，在图11所示的控制信号生成部211中，生成控制信号，实现跟踪控制。此外，在光头中，除此之外，焦点检出部、使物镜的位置变化的驱动部等一般的结构要素，是必不可少的。但它们都能够使用众所周知的结构，所以在此不再赘述。
现在，详细讲述用衍射元件206分割的光束。图13示出射入的光束被分割成多个区域的情形。4个区域6a、6b、6e、6f，是旨在检出物镜的位置信号的光束通过的区域，2个区域6c及6d，是旨在检出TE信号的光束通过的区域。分割线11a～11e，分割射入的光束。具体地说，分割线11a向与信息轨道平行的方向将光束一分为二。分割线11b及11c是检出物镜位置信号的区域的边界线，向与信息轨道正交的方向分割光束。分割线11d及11e是检出TE信号的区域的边界线，向与信息轨道正交的方向分割光束。
另外，区域6a和区域6c之间的区域Rac、区域6b和区域6d之间的区域Rbd、区域6c和区域6e之间的区域Rce及区域6d和区域6f之间的区域Rdf，被遮光，形成不将射入的光引入受光部207的结构。采用这种结构的目的，是为了在检出TE信号及物镜位置信号时，不利用射入这些区域的光。但是，为了达到这一目的，光头220也可以采用别的结构。例如可以给这些区域设置衍射光栅，以免将光导入受光部207的受光区域。另外，还可以不赋予这些区域什么特点，而在通过这些区域的光束射入的受光部207中不设置受光区域。
在图13中，示出射入衍射元件206的光束的外形12。另外，画了斜线的区域12-1，表示来自信息轨道的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的区域。光束12的区域中，画了斜线的区域12-1以外的区域12-2，表示只有衍射光的0次成分的部位。
例如，将通过图13所示的区域6c、在对应的受光部207的受光区域中检出的信号，用“6c”表示后，修正的TE信号就成为TE＝(6c-6d)-k(6a+6e-6b-6f) (公式2)式中k表示偏置修正系数。(公式2)的第1项，是修正前的TE信号(推挽信号)，乘以偏置修正系数k的第2项，是物镜位置信号。这些和前文讲述的现有技术的结构相同。
本实施方式的光头220的主要特征之一，是采用了下述结构对平行于信息轨道的方向(或沿着分割线11a的方向)，将分割线11d和分割线11e的间隔，设定成比来自信息轨道的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的区域(图13的斜线区域12-1)的长度的最大值短；以及将垂直于衍射元件206的信息轨道的方向(或沿着分割线11b、11d等的方向)的全长变长，成为和光束12的直径同等以上。这样，可以减少由于光盘105的倾斜而产生的TE信号的偏移。这里所谓的“光盘105的倾斜”，是指将光盘105的面，在信息轨道的切线的周围旋转时产生的倾斜，即径向俯仰。
下面，讲述采用上述结构获得的TE信号。图14示出光盘的倾斜为0.6°时的波形。横轴是将成为基准的信息轨道中心作为原点时的光点位置，纵轴是信号电平。数值计算的条件定为相邻的信息轨道槽之间的间距为0.32μm，光的波长为405nm，物镜的开口数为0.85，掩盖层的厚度为100nm。另外，设上述的分割线11b和分割线11c的间隔为V1、分割线11d和分割线11e的间隔为V2，将它们的值用与光束外形12的外径之比表示，使V1＝0.65，保持恒定。
图14示出使分割线11d和分割线11e的间隔V2变化时的波形。波形13表示V2＝V1＝0.65时的波形，波形14表示V2＝0.43时的波形，波形15表示V2＝0.25时的波形。各波形的零交叉点，在波形13中成为负侧(在原点的左侧)，在波形14中在原点上，在波形15中成为正侧(在原点的右侧)。这样，在这种条件下，通过使V2＝0.43，可以使光盘105的倾斜造成的TE信号的偏移(TE信号波形的零交叉点与信息轨道中心的偏移)几乎全部消失。另外，相邻的信息轨道槽间的间距和开口数变化后，V2的最佳值也变化，所以最好根据条件设定V2。但本实施方式能够适用的条件，限于以下所述的范围。
接着，讲述本实施方式能够适用的范围。由图14可知使V1＝V2后，不采用本实施方式时，TE信号的零交叉点偏移到原点的左侧(图14所示的波形13)，采用本实施方式使V2变小后，其零交叉点向右侧移动(图14所示的波形14、15)。就是说，如果不采用本实施方式时光盘105的倾斜造成的零交叉点偏移的方向，和采用本实施方式使V2变小后零交叉点偏移的方向不相反，就不能减少跟踪误差信号。
图15示出使V1＝V2，只使信息轨道间距变化时的TE信号的波形。在波形16中，信息轨道间距为0.35μm；在波形17中，信息轨道间距为0.33μm；在波形18中，信息轨道间距为0.30μm；曲线图的各轴，和图14一样。受起因于光盘105的倾斜的影响，波形的零交叉点的位置偏移。该位置随着信息轨道间距的减小而向负侧偏移下去。在图14和图15的计算中，光盘105的倾斜是同一个方向，所以可以理解能够通过减小V2减少跟踪误差信号的，限定于波形的零交叉点在负侧时、即信息轨道间距小于0.33μm时。
下面，将该限定条件一般化。光盘105的倾斜造成的TE信号的零交叉点的移动，其原因是光通过倾斜的光盘105的掩盖层(图中未示出)时产生的慧形象差，在来自信息轨道的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的部分，出现强度分布变化后产生的。该强度分布变化，取决于具有波面象差的光束的周边部位的重叠状况，所以零交叉点移动，依赖于波长、信息轨道间距、物镜的开口数。因此，设波长为λ、信息轨道间距为T、物镜的开口数为NA时，可以由下式定义U这个量U＝λ/(T·NA)-1(公式3)该量U是用对光束直径的比率表示图13所示的左右斜线部的间隔W的结果。将前文讲述的本发明和现有技术的边界条件，即T＝0.33μm、NA＝0.85、λ＝405nm代入(公式3)，计算U后，可得U＝0.44。与(公式3)相比，将T减小后，U就增加。另外，在前文讲述的条件中，能够应用本实施方式的是相邻的信息轨道槽之间的间距小于0.33um时，所以一般的适用条件就成为U＞0.44(公式4)此外，在U小于0.44时，成为前文讲述的现有技术的适用范围。
综上所述，采用本实施方式后，通过从比由信息轨道产生的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的区域的信息轨道方向的宽度狭窄的范围中检出TE信号，从而能够减少由光盘的倾斜产生的跟踪误差。
在本实施方式中，具有位置信号检出部208。但在物镜的移动量可以抑制在很小的程度，例如±0.05mm以下的光盘装置中，即使省略位置信号检出部208，上述效果也不变。
(第2实施方式)在本实施方式中，研究设光的波长为λ，对光盘进行数据的写入及/或读出的光头的物镜的开口数为NA、信息轨道槽的周期T时，满足0.40＜λ/(NA·T)-1＜0.46(公式5)的光盘。
对于这种光盘，进行数据的写入及/或读出时的光头的动作，与前文讲述的第1实施方式一样，所以不再赘述。下面，讲述该光盘能够抑制TE信号的起因于光盘的倾斜而发生的偏移的理由。
在前文讲述的第1实施方式的边界条件(公式4)中，如果使U＝0.44 (公式6)后，它就是计算了图15的波形17的条件。如前所述，这时，即使采用现有技术的TE信号生成方法，TE信号的起因于光盘的倾斜而发生的偏移也几乎不发生。所以，最好制作实质上满足U＝0.44的光盘105。例如，令波长为405nm、NA为0.85后，如果将光盘的间距设定在0.326μm～0.334μm之间，就满足该条件。
图14的波形13，表示信息轨道间距T为0.32μm时的波形。另一方面，图15的波形16，表示信息轨道间距T为0.35μm时的波形。假设光盘的倾斜为0.6°。这些波形的TE信号的偏移，不能说非常小，最好为它们的一半以下。因为在T＝0.32μm时U为0.49，另外，在T＝0.35μm时U为0.36，所以取和(公式6)所示的U的最佳值0.44的中间值，得到(公式5)的条件。它是实质上满足(公式6)的条件。
综上所述，采用本实施方式的光盘后，对于一般的光盘允许的倾斜量-0.6°左右，可以将因其倾斜而产生的TE信号的偏移，抑制在基本上能够忽视的程度。
(第3实施方式)采用本实施方式的光头，仅在用光分割单元(衍射元件)进行的光束分割方法中，与采用第1实施方式的光头不同。所以，下面只讲述其不同之处。
图16表示采用本实施方式的衍射元件19。通过将衍射元件19和衍射元件206(图12)置换，可以构成光头。衍射元件19在区域19a～19g中分割光束。各区域被分割线20a～20c分割。此外，在图16中，示出射入衍射元件19的光束的外形21。
下面，进一步讲述分割的各光束的区域。4个区域19a、19b、19e、19f，是旨在检出物镜的位置信号的光束通过的区域。2个区域19c及19d，是旨在检出TE信号的光束通过的区域。用横线加了剖面线的区域19g，是具有使光束衍射的功能的衍射元件等，形成即使反射光束射入该区域，也不射入旨在生成TE信号的受光部207的区域的结构。用斜线加了剖面线的部分，表示来自信息轨道的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的区域。
在这里，讲述图16所示的区域的宽度W1及W2的关系。宽度W1，表示来自信息轨道的衍射光重叠的区域的间隔；宽度W2，表示不检出TE信号的区域的宽度。用各检出区域19a～19f分割的光，被导入受光部207、受光。使用附加给衍射元件19的符号，表示通过图16所示的衍射元件19的各区域，在对应的受光部207的受光区域被检出的信号后，修正后的TE信号就成为TE＝(19c-19d)-k(19a+19e-19b-19f) (公式7)式中k表示偏置修正系数。
在这里，上式的第1项，是修正前的TE信号(推挽信号)，乘以偏置修正系数k的第2项，是物镜位置信号。这些和前文讲述的现有技术的结构相同。
本实施方式的特征之一，是将TE信号非检出区域19g，配置在射入的光束的大致中央部位，而且在来自信息轨道的0次衍射光和1次衍射光重叠的2个区域之间。这样，可以减少相邻的信息轨道的反射率不同时产生的TE信号的偏置。
下面，详述本实施方式涉及的特点。图17示出由反射率不同的信息轨道获得的TE信号的波形。在这里，将对光束20的直径而言的TE信号非检出区域19g的宽度W2，定为0.36。其它的计算条件，与前文讲述的图10的计算条件相同。此外，反射率不同的信息轨道，例如如图9所示。
图17的3个波形中，粗实线的波形表示在光点的焦点位置中的信号的波形，细实线及虚线的2个波形表示将光点的焦点位置分别偏移开+0.2μm及-0.2μm的位置中的波形。与图10(b)的各波形相比，图17的各波形在各信息轨道中心附近(曲线图横轴的0μm及±0.32μm的位置)，各波形的零交叉点可以说良好地一致，能够减少对焦点位置而言的TE信号的偏移。
下面，讲述能够减少TE信号的偏移的理由。
光点横穿反射率变化的信息轨道后，不仅信息轨道的周期性，而且在来自光盘的反射光束内部出现由该反射率变化的周期性造成的衍射模式。如图9所示，假设3条信息轨道中的1条的反射率降低后，反射率变化的基本波周期，就成为信息轨道间距的3倍；2次、3次的傅立叶级数成分，则分别成为1.5倍、1倍。来自具有比信息轨道间距大的周期的结构的衍射光，其衍射角较小，所以还会出现在光束的中央部。可是，采用本实施方式的衍射元件19后，在区域19g的作用下，可以不包含光束的中央部分地生成TE信号，所以即使中央部分的强度分布变动，其影响与包含光束的中央部分生成TE信号时相比，极其小。因此可以不使TE信号的偏置变动，减少TE信号的偏移。
此外，图16所示的区域的宽度W1及宽度W2，最好是W1＞W2。其理由是如果使W1≤W2后，图16所示的斜线部的光束，就会覆盖在TE信号非检出部19g上，根据该斜线部的强度分布变化，检出TE信号后，其精度就要下降。特别是衍射元件19被光头固定后，伴随着使物镜204移动，光束也移动，所以斜线部的光束进而覆盖在TE信号非检出部19g上，TE信号的精度就要下降。
综上所述，在本实施方式中，通过将TE信号非检出区域设置在光束的中央部，从而能减少在反射率不同的信息轨道的边界产生的TE信号的偏置。
(第4实施方式)采用本实施方式的光头，仅在用光分割单元(衍射元件)进行的光束分割方法中，与采用第1实施方式的光头不同。所以，下面只讲述其不同之处。
图18表示采用本实施方式的衍射元件22。通过将衍射元件22和衍射元件206(图12)置换，可以构成光头。衍射元件22在区域22a～22g中分割光束。各区域被分割线23a～23e分割。此外，在图18中，示出射入衍射元件19的光束的外形24。
下面，进一步讲述分割的各光束的区域。4个区域22a、22b、22e、22f，是旨在检出物镜的位置信号的光束通过的区域。2个区域22c及22d，是旨在检出TE信号的光束通过的区域。用横线加了剖面线的区域22g，是具有使光束衍射的功能的衍射元件等，形成即使反射光束射入该区域，也不射入旨在生成TE信号的受光部207的区域的结构。
另外，区域22a和区域22c之间的区域、区域22b和区域22d之间的区域、区域22c和区域22e之间的区域及区域22d和区域22f之间的区域，被遮光，形成不将射入的光引入受光部207的结构。采用这种结构的目的，是为了在检出TE信号及物镜位置信号时，不利用射入这些区域的光。只要能够如此，衍射元件22也可以采用别的结构。例如可以给这些区域设置衍射光栅，以免将光导入受光部207的受光区域。另外，还可以不赋予这些区域什么特点，而在通过这些区域的光束射入的受光部207的位置上不设置受光区域。
另外，在图18中，用斜线加了剖面线的部分，表示来自信息轨道的衍射光的0次成分和1次成分的光束重叠的区域。另外，图中表记的W1，表示来自信息轨道的衍射光重叠的区域的间隔；W2是TE信号非检出区域22g的宽度。用各检出区域22a～22f分割的光，被导入受光部207、受光。使用附加给衍射元件22的符号，表示通过图18所示的衍射元件22的各区域，在对应的受光部207的受光区域被检出的信号后，修正后的TE信号就成为TE＝(22c-22d)-k(22a+22e-22b-22f) (公式8)在这里，上式的第1项，是修正前的TE信号(推挽信号)，乘以偏置修正系数k的第2项，是物镜位置信号。
本实施方式的特征之一，是将TE信号生成区域22c、22d的信息轨道方向的宽度(沿分割线23a方向的宽度)，设定成小于该方向的斜线区域的宽度，进而将TE信号非检出区域22g配置在光束的中央。这样，可以同时减少因光盘的倾斜而产生的TE信号的偏移，以及在反射率不同的信息轨道的边界产生的TE信号的偏置。其理由是采用本实施方式的衍射元件22，在具有相当于第1实施方式中的衍射元件206的区域Rac、Rbd、Rce、Rdf的区域的同时，还具有相当于第3实施方式中的衍射元件19的TE信号非检出区域19g的区域22g。下面，讲述将它们组合起来后，也能同时发挥其各自的效果的情况。
首先，减少因光盘的倾斜而产生的TE信号的偏移的效果，取决于对图18的斜线部区域而言的跟踪检出区域的宽度。因此，显而易见即使设置不包含斜线部区域的区域22g，也能保持其效果。下面，再分析在沿着分割线23a的方向，将区域22c、22d的宽度减小，进而设置区域22g时的TE信号。图19示出利用采用本实施方式的衍射元件22后获得的TE信号的波形。计算条件是分割线23d和23e的间隔及W2，与光束直径的比率分别为0.36和0.36，其余都和图17的计算条件相同。这些波形，显示出良好的特性，因焦点位置偏移而在信息轨道中心附近出现的的零交叉点的偏移也小。即可以说，即使在具有相当于第1实施方式中的衍射元件206的区域Rac、Rbd、Rce、Rdf的区域的同时，还具有相当于第3实施方式中的衍射元件19的TE信号非检出区域19g的区域22g，也能同时发挥采用各实施方式的衍射元件的效果。
综上所述，采用本实施方式后，可以将因光盘105的倾斜而产生的TE信号的偏移，和在反射率不同的信息轨道的边界产生的TE信号的偏置，都予以减少。
(第5实施方式)图20表示采用本实施方式的光头230的结构。光头230具有光源201，偏光射束分裂器225、视准透镜203、偏光性衍射元件226、1/4波长板227、物镜204、托架228、TE信号生成部209、偏置修正部210和分布变化检出部229。对本实施方式的光头230的构成要素中，和第1实施方式的光头220具有相同功能的，赋予相同的符号，不再赘述。
偏光性衍射元件226，是衍射效率附着偏光方向的不同而不同的衍射元件，作为光分割单元发挥作用。托架228将偏光性衍射元件226、1/4波长板227及物镜204保持为一体。分布变化检出部229，检测光盘105反射的光束的光强度分布的变化。
由光源201发射的光，以P偏光射入偏光射束分裂器225后透过。然后，光在视准透镜203中变成平行光束，射入偏光性衍射元件226，原封不动地透过后射入1/4波长板227。通过1/4波长板227的光，成为圆偏光，射入物镜204，在物镜204作用下，被聚光于光盘105的信息记录面。
光盘105反射的光，再次通过物镜204射入1/4波长板227。通过1/4波长板227的光，这次成为与往路的P偏光正交的直线偏光，射入偏光性衍射元件226。射入偏光性衍射元件226的光，因为偏光方向与往路的偏光正交，所以这次几乎全部被衍射。在偏光性衍射元件226作用下，被分割成多个光束后，被衍射的光经过视准透镜203，射入偏光射束分裂器225。该偏光因为是S偏光，所以在这里被全部反射，导入受光部207。
用偏光性衍射元件226分割的光，在受光部207中被检测，作为生成TE信号使用的信号，被导入TE信号生成部209。另外，用偏光性衍射元件226分割、在受光部207中检测光强度分布变化信号中使用的信号，被导入分布变化检出部229。
用这2个TE信号生成部209及分布变化检出部229检出的2个信号，被导入偏置修正部210。在偏置修正部210中，设定使检出光束(指被光盘反射后射入偏光性衍射元件226的光束)的光强度分布变化造成的TE信号的偏置变小的修正系数，进行所定的运算处理，生成其偏置被修正的TE信号。使用修正了该偏置的TE信号，进行跟踪控制。用偏光性衍射元件226进行的光束分割方法，与图13所示的衍射元件206一样。如果参照图13进行讲述，那么作为旨在检出光束的光强度分布变化的光束通过的区域，使用区域6a、6b、6c、6e、6f的4个区域；作为旨在检出TE信号的光束通过的区域，使用区域6c及6d的2个区域。
采用本实施方式后，物镜104和作为光束分割单元的偏光性衍射元件226，通过托架228成为一体，形成在进行跟踪控制之际，它们一起移动的结构。采用这种结构后，即使物镜204移动，对偏光性衍射元件226而言检出光束的位置也不移动，所以在通过区域6a～6f的光束的作用下，能够检出前文所述的信息轨道间距的不匀，以及前文所述的在反射率不同的信息轨道的边界产生的检出光束的光强度分布变化。这样，在决定偏置修正系数，以便修正反射率不同的信息轨道的边界产生的偏置变动时，可以不必担心伴随物镜的移动产生的TE信号的偏置。因此，可以进一步减少因它们的影响而产生的跟踪误差。
另外，偏光性衍射元件226如图16所示，分割反射光时，可以在不移动检出光束位置的同时，还可以使TE信号非检出区域19g的宽度W2，和该图的W1实质上一致。于是，如前文所述，可以更多地消除反射率不同的信息轨道的边界产生的因焦点位置而引起的偏置变动的变化的原因，可以进一步减少因其影响而产生的TE信号的偏置。
综上所述，采用本实施方式后，形成将光分割单元和物镜结成一体移动的结构，而且，在该光分割单元中，和采用第3或第4实施方式的光分割单元一样地分割光，从而可以主要考虑减少信息轨道间距的不匀及相邻的的反射率不同时产生的TE信号的偏置变动，设定偏置修正系数，进一步减少将它们作为原因的TE信号的偏置。
(第6实施方式)图21示出采用本实施方式光头的结构。采用本实施方式的光头，是对采用第1实施方式的光头220(图12)，再附加摆动信号检出部240后构成的。下面，只讲述与摆动信号检出部240有关的结构及动作。其它的结构及动作和第1实施方式的光头220一样，所以不再赘述。
首先，讲述直到摆动信号被检出为止的信号的流程。在图21中，用受光部207检出的各受光信号，分别发送给位置信号检出部208及TE信号生成部209。位置信号检出部208，检出物镜位置信号；TE信号生成部209，检出TE信号。这2个信号被导入偏置修正部210，用偏置修正系数k1进行所定的运算，得到修正后的TE信号。按照和上文讲述的第1实施方式相同的要领后，TE信号可以用下式表示TE＝6c-6d-k1(6a+6e-6b-6f) (公式9)另外，来自位置信号检出部208的物镜位置信号、来自TE信号生成部209的TE信号，还被发送给摆动信号检出部。导入摆动信号检出部240的2个信号，用修正系数k2进行所定的运算，得到摆动信号WTE。使用该摆动信号WTE，检出地址信息等。同样，采用和第1实施方式一样的表记后，摆动信号WTE可用下式表示WTE＝(6c-6d)-k2(6a+6e-6b-6f) (公式10)在这里，偏置修正系数k1，按照下述要求设定在不进行跟踪控制时，观测光点横穿信息轨道而产生的TE信号的波形，使伴随物镜204的移动产生的TE信号波形的偏置变小。另外，偏置修正系数k2，按照下述要求设定在进行跟踪控制时，使采用摆动信号WTE观测的摆动信号的偏置变动(频率低于摆动信号频率的包络线变动)变小。
现在，参照图7(b)，讲述使用物镜位置信号修正的摆动信号WTE的特点。在图7(b)中，在-0.32μm周边±0.02μm左右，相邻的信息轨道即使位移，在原点及+0.32μm周边，波形117、118、119相交，TE信号不变动。就是说，用(公式10)表示的摆动信号WTE不易接受相邻的信息轨道的位置位移的影响。相邻的信息轨道的摆动信号，是与该信息轨道相邻的信息轨道的位置位移。因此，不易接受其位置位移的影响，就意味着摆动信号的交调失真小。另外，由于该摆动信号的交调失真，成为观测的摆动信号的偏置变动后出现，所以将偏置修正系数k2设定成使该偏置变动变小，对该交调失真的减小，具有很大的效果。
综上所述，采用本实施方式后，由于能够减小摆动信号的交调失真，所以即使信息轨道的槽之间的间距狭窄的高密度的光盘，也能进行良好的地址检出。
此外，使用第1实施方式的光头的结构，讲述了本实施方式的光头。但这只是举例而已。除此之外，对上文讲述的第3、4及5实施方式的光头或上文讲述的现有技术的光头，也能应用本实施方式。进而，只要是具有分割光束的信息轨道方向周边部的区域，检出物镜位置信号或光强度分布偏移信号的单元的光头，对哪种光头都能适用。
在本说明中，图13、16及18，讲述了作为衍射元件，光通过的区域及被遮断的区域。可是，这些图还可以理解为表示受光部中接受光的区域及不接受光的区域。因为在衍射元件中存在光通过的区域及被遮断的区域这种情况，在受光部中，就与之对应，存在接受它们的光的区域及不接受它们的光的区域。因此，取代衍射元件，还可以在受光部的各区域中，使它们具有图13、16及18讲述的那种接收光的功能或不接收光的功能(或不利用接受的光的功能)。
采用本发明的光头等后，可以减少光盘的倾斜而产生的TE信号的偏移，还能减少在反射率不同的信息轨道的边界产生的TE信号的偏依。因此，装入这种光头的光盘装置，可以对光盘的信息轨道进行正确的跟踪控制。
权利要求
1.一种光头，用于对具有反射率不同的2个以上的轨道的记录媒体，进行数据的写入及/或读出，包括光源；将来自所述光源的光，在所述记录媒体的轨道中聚光的物镜；受光单元，该受光单元具有接收被所述轨道衍射的衍射光的0次成分和1次成分重叠的多个第1反射光束，生成与所述多个第1反射光束的光量对应的光量信号的多个受光区域，和在所述多个受光区域之间存在、不接收只包含所述0次成分的第2反射光束的非受光区域，并且在连接所述多个受光区域之间的第1方向上，所述多个受光区域间的距离比所述非受光区域的宽度长；以及根据所述光量信号，生成跟踪误差信号的跟踪误差信号生成单元。
2.如权利要求1所述的光头，其特征在于在垂直于所述第1方向的第2方向上，所述多个受光区域的长度，比所述多个第1反射光束的宽度短。
3.如权利要求2所述的光头，其特征在于对于所述第2方向来说，所述多个受光区域的全长，比所述反射光束的直径长。
4.如权利要求2所述的光头，其特征在于所述光源放射波长λ的光；所述物镜是开口数NA；将所述轨道的周期作为T时，所述光头对于满足0.44＜λ/(NA·T)-1的所述记录媒体，进行数据的写入及/或读出。
5.如权利要求1所述的光头，其特征在于还具有将所述反射光束分割为所述多个第1反射光束及所述第2反射光束的光分割单元。
6.一种装置，是对于具有反射率不同的2个以上的轨道记录媒体，使用光头进行数据的写入及/或读出的装置，所述光头，包括光源；将来自所述光源的光，在所述记录媒体的轨道中聚光的物镜；受光单元，该受光单元具有接收被所述轨道衍射的衍射光的0次成分和1次成分重叠的多个第1反射光束，生成与所述多个第1反射光束的光量对应的光量信号的多个受光区域，和在所述多个受光区域之间存在、不接收只包含所述0次成分的第2反射光束的非受光区域，并且在连接所述多个受光区域之间的第1方向上，所述多个受光区域间的距离比所述非受光区域的宽度长；根据所述光量信号，生成跟踪误差信号的跟踪误差信号生成单元；以及根据驱动信号，使透镜的位置向与所述轨道平行的方向变化的移动单元；还包括根据所述跟踪误差信号，生成控制所述透镜的位置，以便使所述光在所述记录媒体上沿着所述光盘的轨道的控制信号的控制信号生成单元；和根据所述控制信号，生成驱动述移动单元的驱动信号的驱动单元。
全文摘要
本发明的光头，用于对具有反射率不同的2个以上的轨道的记录媒体，进行数据的写入及/或读出。光头包括接收被轨道衍射的衍射光的0次成分和1次成分重叠的多个第1反射光束，生成与多个第1反射光束的光量对应的光量信号的多个受光区域，以及在多个受光区域之间存在、不接收只包含所述0次成分的第2反射光束的非受光区域的受光单元，对于连接多个受光区域之间的第1方向，多个受光区域的距离比非受光区域的宽度长的受光单元；根据光量信号，生成跟踪误差信号的跟踪误差信号生成单元。
文档编号G11B7/09GK1705988SQ200380101389
公开日2005年12月7日 申请日期2003年11月4日 优先权日2002年11月7日
发明者荒井昭浩 申请人:松下电器产业株式会社