像差检测装置以及具有它的光拾取器装置的制作方法

专利名称：像差检测装置以及具有它的光拾取器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测光盘的球面像差的像差检测装置以及具有它的光拾 取器装置。
背景技术：
近年来，要求光盘的高密度化，并且为了实现这个要求，进行着光盘的
信息存储层中的线存储密度的提高或轨道(track)的窄间距化。此外，在光 盘的高密度化中，需要减小在光盘的信息存储层上所聚光的光束的光束直径。 要減小光束的光束直径，可考虑加大从作为光拾取器装置的聚光光学系统的 物镜照射的光束的数值孔径、和使光束短波化。
当光束通过光盘的防护玻璃罩(coverglass)时，产生球面像差。 一般， 球面像差的大小与数值孔径的四次方成比例，所以在使用数值孔径大的物镜 时不能忽略球面像差的误差的影响，在信息的读取中产生影响。因此，在使 用数值孔径大的物镜时，需要校正球面像差。以下，描述用于检测球面像差 的以往纟支术。
例如，在日本公开专利公报"特开2002-55024号公报(
公开日平成14 年2月20日)，，以及日本公开专利公报"特开2000-171346号公报(
公开日
平成12年6月23日)"中，公开了为了检测在聚光光学系统中所产生的球面 像差而使用了全息的衍射光的技术。此外，在日本公开专利公报"特开 2002-157771号公报(
公开日平成14年5月31日)"中，公开了通过全息而 适当地分离光束，从而使各个光束的点(Spot)径最小的位置相差变大，使 各个光束的焦点位置偏移量变大，从而高灵敏度地检测球面像差的技术。此 夕卜，在日本公开专利公报"特开2006-65935号公报(
公开日平成18年3月9 日)"中，公开了如下的技术在使用了使在衍射光栅上的光束直径变大、使 从衍射元件到光接收元件为止的光路经长度变长的光集成单元的光拾取器装 置中，进行使用了全息的球面像差检测。
图ll是表示在以往的技术的光拾取器装置lOl中的光学系统部件的配置
的图。在该光拾取器装置101中，设置有半导体激光器1、分光器(beam splitter) 2、偏振全息图(hologram) 3、透射式分级器(grading) 4、准直透 镜5、物镜6以及光接收元件8。图IO表示偏振全息图3的模式。此外，图 12表示光接收元件8的结构。来自光源即半导体激光器1的发射光透过分光 器2,入射到偏振全息图3。入射光透过偏振全息图3,通过透射式分级器4 而在切线方向上分割为三束，并通过准直透镜5、物镜6在光盘7的表面聚 光。来自光盘7的反射光通过物镜6、准直透镜5，再次入射到偏振全息图3 中。
这里，对于入射到偏振全息图3的光的偏振方向为，来自光源的发射光 以及来自光盘7的反射光通过未图示的波长板被给予90。的差。因此，来自半 导体激光器1的光束透过偏振全息图3,来自光盘7的反射光根据偏振全息 图3的特性而被衍射，并在图10所示的偏振全息图3的三个区域3a 3c中， 在图12所示的分别不同的场所所配置的光接收单元PD1 PD5上聚光。图12 表示光接收元件8以及所聚光的光。
如图IO所示，偏振全息图3成圓形，并具有区域3a 3c。其中，区域3c 是通过沿着径向方向的中心线被二分割的一个半圓部分。此外，设置为区域 3a、 3b包含在偏振全息图3的被二分割的另一个半圓部分中，区域3b形成比 区域3c小的半圆形状，区域3a包围了区域3b的圓弧部分。尤其，区域3a 是由与光束的光轴正交的径向方向的直线和第一半圆(上述另一个半圆)、以 及半径小于该第一半圆并与该第一半圓具有相同的中心的第二半圆(上述圆 弧部分)包围的区域。
此外，图13表示偏振全息图3的衍射的情况。如图13所示，在光接收 元件8中，光接收单元PD卜PD3配置为，光接收单元PD1位于中央，并且 光接收单元PD2、 PD3分别沿着切线方向相隔规定间隔地排列。此外，光接 收单元PD1、 PD4、 PD5配置为，光接收单元PD1位于中央，并且光接收单 元PD4、 PD5分别沿着径向方向相隔规定间隔地排列。
被分割的三个光束中，中央的主光束MB作为透过了偏振全息图3的0 次衍射光而导入到光接收单元PD1，并如图12所示地会聚为光点SP1。此外， 被分割的三个光束中，进入主光束MB的两侧的两个副光束SB1、 SB2分别 导入到光接收单元PD2、 PD3,并会聚为光点SP2、 SP3。此外，上述的主光 束MB作为在偏振全息图3的区域3c被衍射的-l次衍射光而导入到光接收单
元PD4，并会聚为光点SP4。此外，上述的主光束MB作为在偏振全息图3 的区域3a被衍射的+l次衍射光而导入到光接收单元PD5，并会聚为光点SP5。
如图12所示，光接收单元PD1具有被四分割的光接收区域A D,并检 测透过了偏振全息图3的主光束的0次衍射光。光接收单元PD2具有被二分 割的光接收区域E、 F，并一企测一个副光束，光接收单元PD3具有被二分割的 光接收区域G、 H,并检测另一个副光束。光接收单元PD2、 PD3用于生成 跟踪伺服(tracking servo)信号。光接收单元PD4具有,皮二分割的光接收区 域I、 J,并检测上述的-1次衍射光，用于检测FES信号。此外，光接收单元 PD5具有被二分割的光接收区域K、 L,并检测上述的+1次衍射光，用于检 测球面像差信号(SA信号)。
另外，在图12中，通过上述的区域3a而被衍射的光仅图示了+l次光； 通过上述的区域3c而被衍射的光仅图示了-1次光；因为本次不使用，所以 没有图示通过偏振全息图3的区域3b而被衍射的光。
由于光盘7的厚度误差而产生了球面像差的情况下，如图14 U)、 (b) 所示，在光接收单元PD5的光接收区域K、 L上所聚光的光形成光点SP5a、 SP5b,其中，光接收区域K、 L中的一个所光接收的面积大于另一个所光接 收的面积。此外，在没有产生球面像差的情况下，如图14(c)所示，在光接 收区域K、 L上所聚光的光，在光接收区域K、 L的边界线上形成点状的光点 SP5c。这里，不考虑散焦(defocus)的影响。这里，将在光接收区域K、 L 中分别产生的电信号设为Sk、 Sl，计算光接收区域K、 L的电信号的差Sk-Sl。 根据该运算，在不产生球面像差的情况下，Sk-S1的信号成为0，但是在产生 球面像差的情况下，Sk-Sl的信号表示正或负的值，所以可作为信号而检测球 面^象差。
但是，在上述以往的光拾取器装置101中，为了使在光盘7上所形成的 同心圆状或者螺旋状的轨道上追随光点，物镜6沿径向方向(与轨道垂直的 方向)偏移。通过该物镜6的偏移，由来自光盘7的反射光所构成的偏振全 息图3上的光点SPH也从如图15 (b)所示的状态，如图15 (a)或者(c) 所示地同样沿径向方向偏移。这样的话，如图16 (a)或者(c)所示，对在 光接收区域K、 L上所衍射的光点SP5d或者光点SP5e的形状产生影响。这 样，在物镜6偏移的状态下，通过光点形状的变化，导致光接收区域K、 L 的电信号产生变化。因此，在物镜6有偏移时，如图16 (b)所示的光点SP5f
那样与物镜6没有偏移时相比，具有在Sk-Sl的信号中产生正或负的信号的 问题。以下，将其称为偏移信号。

发明内容
本发明鉴于上述以往的问题点而完成，其目的在于，提供为了作为信号 而正确地检测球面像差，可以使其不受偏移信号的影响的像差检测装置以及 具有它的光拾取器装置。
为了达到上述目的，本发明的第一像差4全测装置，包括透射式分级器， 使从光源发射的光束沿着切线方向分割为主光束、第一副光束以及第二副光 束的三个光束；光学元件，将三个光束在光盘聚先;偏振全息图,对被光盘 反射的光束进行衍射；以及光接收元件，对偏振全息图的衍射光进行光接收， 其特征在于，
光接收元件包括第一至第三光接收单元，为了对主光束、第一副光束以 及第二副光束通过偏振全息图的+1次衍射光分别进行光接收而排列配置，
为了检测球面像差，第一光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分 割，并位于对主光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；
第二光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第一副 光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；
第三光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第二副 光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；
第二以及第三光接收单元配置为，沿着第二光接收单元的切线方向的一 端以及沿着第三光接收单元的切线方向的另一端横切第一光接收单元，并位 于沿着切线方向延伸的直线上。
根据上述结构，第二光接收单元相对于第一光接收单元沿着与切线方向
垂直的方向(径向方向)偏移地配置，第三光接收单元相对于第一光接收单 元沿着与第二光接收单元相反的方向偏移地配置(参照图i的光接收单元
PD5 PD7)。因此，第二光接收单元接收与第一光接收单元所光接收的+1次 衍射光相同形状的+1次衍射光的一半，另一方面，第三光接收单元接收另一 半。因此，求两个光接收单元的光检测信号之差时，因物镜偏移，所以它们 的差不为0,成为第一光接收单元的光检测信号(球面像差检测信号)的误 差分量(偏移信号)。因此，通过具有上述配置的第二以及第三光接收单元，
可以基于第二以及第三光接收单元的光检测信号之差，校正球面像差检测信 号。其结果，可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所产 生的偏移信号的影响。为了达到上述目的，本发明的第二像差检测装置，包括偏振全息图， 对被光盘反射的光束进行衍射；以及光接收元件，对偏振全息图的衍射光进 行光接收，其特征在于，光接收元件包括通过径向方向延伸的边界线被二分割、并且通过切线方 向延伸的边界线被二分割，从而被四分割的光接收单元。根据上述结构，光接收元件具有被四分割的光接收单元，所以光接收单 元成为第一像差检测装置中的第一至第三光接收单元共同地形成的结构。由 此，可以与第一像差检测装置相同地对球面像差检测信号进行校正。其结果， 可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所产生的偏移信号 的影响。此外，光接收元件为了检测球面像差而具有一个光接收单元即可， 所以结构被简化。因此，即使补偿了球面像差检测信号的偏移信号，也可以 抑制像差检测装置的成本上升。为了达到上述目的，本发明的第三像差检测装置，包括偏振全息图， 对被光盘反射的光束进行衍射；以及光接收元件，对偏振全息图的衍射光进 行光接收，其特征在于，光接收元件包括第一以及第二光接收单元，为了对主光束以及副光束分 别进行光接收而沿着切线方向排列配置，第一光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对主光束 通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；第二光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割、并通过切线方向 延伸的边界线;波二分割，从而被四分割，位于对副光束通过偏振全息图的+1 次衍射光进行光接收的位置。根据上述结构，光接收元件具有被四分割的第二光接收单元，所以第二 光接收单元成为第 一像差检测装置中的第二以及第三光接收单元共同地形成 的结构。由此，可以与第一像差检测装置相同地对球面像差检测信号进行校 正。其结果，可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所产 生的偏移信号的影响。此外，光接收元件为了检测球面像差而具有两个光接 收单元即可，所以结构被简化。因此，即使补偿了球面像差检测信号的偏移 信号，也可以抑制像差检测装置的成本上升。本发明的光拾取器装置包括上述的任意一个像差检测装置，所以可以得 到被补偿了通过物镜的偏移所产生的偏移信号的球面像差检测信号。因此， 通过球面像差检测信号，可以正确地校正从光盘所读取的信息信号。本发明的其他目的、特征以及优点通过以下所示的记载会非常清楚。此 外，本发明的有益之处，通过参照了附图的以下的说明，会变得清楚明了。


图1是表示本发明实施方式1光拾取器装置中光接收元件的结构的平面图。图2是表示上述光拾取器装置的结构的斜视图。图3U)是表示在产生了负的球面像差的情况下的光接收单元PD5 PD7 上的光点形状的平面图，图3 (b)是表示在产生了正的球面像差的情况下的 光接收单元PD5 PD7上的光点形状的平面图，图3 (c)是表示在没有产生 球面像差的情况下的光接收单元PD5 PD7上的光点形状的平面图。图4是表示用于运算上述光拾取器中的球面像差信号的运算电路的结构 的方框图。图5是表示本发明实施方式2的光拾取器装置的结构的斜视图。图6是表示在图5的光拾取器装置中光接收元件的结构的平面图。图7是表示用于运算图5的光拾取器装置中的球面像差信号的运算电路的结构的方框图。.图8是表示本发明的实施方式3的光拾取器装置的结构的斜视图。 图9是表示图8的光拾取器装置中的光接收元件的结构的平面图。 图10是表示本发明的各个实施方式的光拾取器装置以及以往的光拾取器装置中共同设置的偏振全息图的结构的平面图。图11是表示以往的光拾取器装置的结构的斜视图。图12是表示图11的光拾取器装置中的光接收元件的结构的平面图。图13是表示上述偏振全息图的衍射的情况的斜视图。图14 (a)表示在图11的光拾取器装置中，产生了负的球面像差的情况下的用于检测球面像差的光接收单元上的光点形状，图14 (b)表示在图11的光拾取器装置中，产生了正的球面像差的情况下的用于检测球面像差的光
接收单元上的光点形状，图14 (C)表示在图11的光拾取器装置中，没有产 生球面像差的情况下的用于检测球面像差的光接收单元上的光点形状，图15 (a)是表示在图11的光拾取器装置中，当物镜沿着径向方向偏移 时、偏振全息图3上的光束点的情况的平面图，图15 (b)是表示在图11的 光拾取器装置中，物镜不沿着径向方向偏移时、偏振全息图3上的光束点的 情况的平面图，图15 (c)是表示在图11的光拾取器装置中，当物镜沿着径 向方向偏移时、偏振全息图3上的光束点的情况的平面图。图16 (a)是表示在图11的光拾取器装置中，当物镜沿着径向方向偏移 时、用于检测球面像差的光接收单元上的衍射光的形状的平面图，图16(b) 是表示在图ll的光拾取器装置中，物镜不沿着径向方向偏移时、用于检测球 面像差的光接收单元上的衍射光的形状的平面图，图16(c)是表示在图II 的光拾取器装置中，当物镜沿着径向方向偏移时、用于检测球面像差的光接 收单元上的衍射光的形状的平面图。
具体实施方式
以下，基于图1 图7说明本发明的一个实施方式如下。图2表示本实施 方式的光拾取器装置12的结构。图1表示光拾取器装置12中光接收元件21 的结构。如图2所示，光拾取器装置12与图11的以往的技术的光拾取器装置101 相同地具有半导体激光器1、分光器2、偏振全息图3、透射式分级器4、准 直透镜5、物镜6，但其中具有光接收元件21来代替光接收元件8，还具有 用于计算上述的SA信号(球面像差信号)的运算电路9。光接收元件21除 了具有如图12所示的以往的光拾取器装置101的光接收元件8所具有的光接 收单元PD1 PD5之外，如图1所示地，还具有光接收单元PD6、 PD7。光接收单元PD6配置为，在光接收单元PD2的径向方向的侧向与光接收 单元PD2相隔规定的间隔。光接收单元PD7配置为，在光接收单元PD3的其右端(沿着切线方向的一个端)与直线CL (图1中，用虚线表示) 一致， 该直线CL沿着横切光接收单元PD5的切线方向延伸。此外，光接收单元PD7 配置为，其左端(沿着切线方向的另一端)与上述的直线CL 一致。光接收 单元PD6具有两个光电二极管。 一个光电二极管具有光接收区域O,另一个
光电二极管具有光接收区域P。光接收区域O、 P的形状是与将光接收单元PD6二分割的相同大小的方形。光接收单元PD7具有两个光电二极管。 一个 光电二极管具有光接收区域Q,另一个光电二极管具有光接收区域R。光接 收区域Q、 R的形状是与将光接收单元PD6二分割的相同大小的方形。此外， 光接收单元PD5 PD7配置为，光接收区域K、 L的边界线、光接收区域O、 P的边界线、以及光接收区域Q、 R的边界线沿着径向方向延伸，成为相互平 行。另外，切线方向是与沿着光盘7的轨道的切向的、与径向方向垂直的方向。这样，可以检测球面像差信号而不会受到Sk-Sl的偏移信号的影响。在 以下的说明中，主要说明通过光接收元件21的光接收单元0~R的配置模式 的球面像差检测方法。来自光源即半导体激光器1的发射光透过分光器2,入射到偏振全息图3。 入射光透过偏振全息图3,通过透射式分级器4而在切线方向上分割为三束， 并通过准直透镜5、物镜6在光盘7的表面聚光。来自光盘7的反射光通过 物镜6、准直透镜5，再次入射到偏振全息图3中。这里，对于入射到偏振全息图3的光的偏振方向为，来自光源的发射光 以及来自光盘7的反射光通过未图示的波长板被给予90。的差。因此，来自光 盘7的反射光在图10所示的偏振全息图3的三个区域3a 3c中净皮衍射，在图 1所示的分别不同的场所的光接收单元PD1 PD7聚光。图1表示光接收元件21的各个光接收单元PD1 PD7以及在各个光接收 单元PD1 PD7所聚光的光的形状。如图13所示，光接收单元PD1检测透过 了偏振全息图3的主光束MB的0次衍射光。光接收单元PD2、 PD3用于检 测副光束SB1、 SB2，生成跟踪伺服信号。光接收单元PD4用于检测主光束 MB通过偏振全息图3的区域3c而被衍射的-1次衍射光DB1 ，检测FES信 号。此外，光接收单元PD5用于检测主光束MB通过偏振全息图3的区域3a 而被衍射的+1次衍射光DB2，检测SA信号。此外，光接收单元PD6、 PD7 分别检测通过透射式分级器4所分别生成的切线方向的两个副光束(第一以 及第二副光束)通过偏振全息图3的区域3a而被衍射的两个+1次衍射光。 光接收单元PD6、 PD7所检测到的两个+1次衍射光用于检测SA信号的偏移 (偏移信号)。
另外，在图1中，通过图8所示的区域3a所衍射的光仅图示了+l次衍 射光，通过区域3c所衍射的光仅图示了-1次衍射光，因本次不使用，所以 未图示通过区域3b所衍射的光。在由于光盘7的厚度误差而产生了球面像差的情况下，如图3 (a)所示 地，光接收单元PD5 PD7上分别形成光点SP5a SP7a,或如图3(b)所示 地，分别形成光点SP5b SP7b。在不产生球面像差的情况下，如图3 (c)所 示地，光接收单元PD5 PD7上分别形成光点SP5c SP7c。当计算在光接收区 域K、 L所产生的电信号的差Sk-Sl，在不产生球面像差的情况下，Sk-Sl的 信号为0。但是，在发生球面像差的情况下，Sk-Sl的信号表示正或负的值， 所以可作为信号来检测球面像差。此外，分别将在光接收区域O、 P、 Q、 R 产生的电信号设为So、 Sp、 Sq、 Sr时，在不产生球面像差的情况下，So-Sp、 Sq-Sr的运算信号分别成为0,但在产生球面像差的情况下，So-Sp、 Sq-Sr 的信号表示正或负的值。在以往技术中成为问题的是，为了跟随轨道而物镜6沿着径向方向偏移 时，由于来自光盘7的反射光而在偏振全息图3上聚光的光点也同样沿着径 向方向偏移，从而光接收元件8上的光点形状变化，虽然不产生球面像差， 但是在Sk-Sl的信号中产生偏移信号。通过物镜6偏移，在光接收单元K、 L 上的光点形状沿着径向方向变化。此外，相同地，在光接收单元O、 P和光 接收单元Q、 R上的光点形状也同样沿着径向方向变化。因此，使用So-Sp、 Sq-Sr的信号来检测球面像差信号，使得Sk-Sl的信号不会受到由于物镜6 的偏移所产生的偏移信号的影响。以下，说明其细节。虽然，由于物镜6的偏移而在光接收元件21上的光点形状变化，但根据 Soff={ (So-Sp) - (Sq-Sr) }的运算，由信号大概计算出通过该光点形状的 变化所产生的Sk-Sl的偏移信号。例如，图3 (a)是物镜6没有偏移的状态 下产生球面像差的情况，此时Soff为0。相同地，在图3 (b)的状态下，Soff 也成为0。这里，当物镜6沿着径向方向偏移时，光接收单元PD6和光接收单元 PD7上的光点形状沿着径向方向变化，从而Soff表示正或负的值。Soff是随 着物镜6的偏移的偏移信号分量，但根据物镜6偏移到光盘7的内周侧、外 周侧的哪一侧，Soff的符号变化。例如，如图3(a)所示地，光接收单元PD6 和光接收单元PD7位于，对与在光接收单元PD5上形成在光接收区域K侧 的光点SP5a基本相同形状的光点SP6a、 SP7a的各一半进行光接收的位置。 此外，如图3 (b)所示地，光接收单元PD6和光接收单元PD7位于，将与 在光接收单元PD5上形成在光接收区域L侧的光点SP5b基本相同形状的光 点SP6b、 SP7b的各一半进行光接收的位置。因此，沿着物镜6的偏移方向， (So-Sp)和(Sq-Sr)的信号的大小变化，在减法电路9g中取两者之差，则 Soff的符号沿着物镜6的偏移方向变化。但是，Sk-Sl通过物镜6的偏移的偏移信号是，与物镜6的偏移方向无 关地成为相同符号的值，所以需要将Soff的绝对值加到球面像差信号Sk-Sl 上。此外，如图3(a)、 (b)所示，在正的球面像差和负的球面像差，光接收 单元K、 L上的光点SP5a、 SP5b的形状变化，Sk-Sl的符号也会变化,所以 Sk-Sl的信号也取绝对值，通过如下所示的运算式求出球面像差信号SA。<formula>formula see original document page 14</formula>2)点是副光束通过偏振全息图3的+1次衍射光，所以光强度弱。因此，需要通 过乘以适当的系数，进行调整。图4表示用于上述的SA信号的运算的运算电路9的结构。如图4所示， 运算电路9具有电流/电压变换电路(图中是I/V) 9a 9f、减法电路9g 9j、 乘法电路9k以及加法电路9m。电流/电压变换电路9a 9f是，将光接收区域K、 L、 O、 P、 Q、 R的各 个输出电流(光接收电流)变换为电压的信号Sk、 Sl、 So、 Sp、 Sq、 Sr的电 路。减法电路9g是从信号Sk减去信号Sl的电路，减法电路9h是从信号So 减去信号Sq的电路，减法电路9i是从信号Sq减去信号Sr的电路。减法电 路9j是从减法电路9h输出的So-Sp减去从减法电路9i输出的Sq-Sr而输出 Soff的电路。乘法电路9k是在减法电路9j的输出上乘以上述的系数a的电路。 加法电路9m是将从减法电路9g输出的Sk-Sl和从乘法电路9k输出的ocSoff 相加的电路。电流/电压变换电路9a 9f、減法电路9g 9j、乘法电路9k以及 加法电流9m是以运算放大器为中心所构成的通常的模拟电路，所以省略其 细节的说明。如上所述，光拾取器装置12包括具有相对于光接收单元PD5配置在径
向方向的光接收单元PD6、 PD7的光接收元件21、和偏移运算电路9，从而 可以算出SA信号，上述SA信号加上了根据光接收单元PD6、 PD7的输出 所算出的Soff。这样，即使物镜6偏移，也可以用Soff来校正Sk-Sl的减少， 所以可以大幅度地抑制SA信号由于物镜6的偏移所受到的影响。 实施方式2基于图5至图7说明本发明的其他实施方式如下。另外，在本实施方式 中所说明的结构之外的结构与所述实施方式1相同。此外，为了便于说明， 对于与所述实施方式1的附图所示的部件具有相同的功能的部件，赋予相同 的标号，并省略其说明。图5表示本实施方式的光拾取器装置13的结构。图6表示光拾取器装置 13中光接收元件22的结构。如图5所示，光拾取器装置13与如图1所示的实施方式1的光拾取器装 置12相同地，具有半导体激光器1、分光器2、偏振全息图3、透射式分级 器4、准直透镜5、物镜6,但其中，具有光接收元件22来代替光接收元件 21,同时还具有运算电路10来代替运算电路9。如图6所示，光接收元件22 与如图12所示的以往的光拾取器装置101的光接收元件8相同地具有光接收 单元PD1 PD4，并具有光接收单元PD8来代替光接收单元PD5。光接收单元PD8具有被四分割的光接收区域0、 P、 Q、 R。该光接收单 元PD8将上述实施方式1中的光接收单元PD6的光接收区域O、 P和光接收 单元PD7的光接收区域Q、 R—体形成。光接收区域O、 Q沿着径向方向排 列，光接收区域P、 R也沿着径向方向排列。此外，光接收区域O、 P沿着切 线方向排列，光接收区域Q、 R也沿着切线方向排列。将在四个光接收区域O、 P、 Q、 R中产生的电信号设为So、 Sp、 Sq、 Sr,则上述的Sk以及Sl与Sk = So + Sq.........( 3 )Sl 二 Sp + Sr.........( 4 )对应。通过这样的运算，除了以往技术之外，主光束通过偏振全息图3的区 域3a的+1次衍射光在光接收单元PD8会聚为光点SP8，并在光接收单元PD8 的光接收区域O、 P、 Q、 R被4全测。这样，可以不会受到物镜6的偏移所产 生的偏移信号的影响，检测出球面像差信号。本实施方式的通过光接收元件22的配置模式的球面像差检测方法与实 施方式1的通过光接收元件21的配置模式的球面像差检测方法的不同点在于，球面像差信号检测的光接收元件22的配置和模式以及运算方法，所以在以下〗叉i兌明这些部分。实施方式1的通过光接收元件21的配置模式的球面像差检测方法中的光 接收信号So和在本实施方式的光接收元件22的配置模式中的光接收信号 So,虽然有根据副光束和主光束的不同的输出之差，但用于检测光接收量的 光点的形状是相同。此外，关于信号Sp、 Sq、 Sr也分别相同。因此，在本实 施方式的球面像差检测的运算式是，将式(3)、式(4)代入有关实施方式1 的通过光接收元件21的配置模式的球面像差检测方法的球面像差检测运算 式的形式，成为如下S A = I Sk—SI I + I Soff I ■ ■ ( 5 )=1 (So + Sq) — (Sp + Sr) I + I (So_Sp) — (Sq —Sr) I ■ ■ ■ ■ (6)。其中，因在Soff中使用主光束的信号，所以不需要校正系数a。图7是表示用于运算上述的SA信号的运算电路10的结构。如图7所示， 运算电路10具有电流/电压变换电路(图中是I/V) 10a 10d、加法电路 10e 10g以及减法电^各10h 10k。电流/电压变换电路10a 10d是，将光接收区域O、 P、 Q、 R的各个输出 电流(光接收电流)变换为电压的信号So、 Sp、 Sq、 Sr的电路。加法电路 10e是将信号So、 Sq相加的电路,加法电路10f是将信号Sp、 Sr相加的电路。 减法电路10h是从信号Sq减去信号Sr的电路，减法电路10i是从信号So减 去信号Sp的电路。减法电路10j是从加法电路10e输出的So+Sq减去从加法 电路10f输出的Sp+Sr的电路。减法电路10k是从减法电路10h输出的Sq-Sr 减去从减法电路10i输出的So-Sp的电路。加法电路10m是将减法电路10j、 10k的输出相加并输出SA信号的电路。电流/电压变换电路10a 10d、加法电路10e 10g以及减法电路10h 10k 是以运算放大器为中心所构成的通常的模拟电路，所以省略其细节的说明。如上所述，光拾取器装置13包括具有四个光接收区域O、 P、 Q、 R的 光接收单元PD8的光接收元件22、和运算电路10，从而可以计算包含了 Soff 的SA信号。这样，即使物镜6偏移，也可以用Soff来校正Sk-Sl的减少，
所以可以大幅度地抑制由于物镜6的偏移SA信号所受到的影响。此外，光接收元件22为了检测SA信号而具有一个光接收单元PD8即可，所以可以将 结构比实施方式1中的光接收元件21简化。由此，即使补偿了 SA信号的偏 移，也可以抑制光拾取器装置13的成本上升。 实施方式3基于图8以及图9说明本发明的其他实施方式如下。另外，在本实施方 式中所说明的结构之外的结构与所述实施方式1相同。此外，为了便于说明， 对于与所述实施方式i以及2的附图所示的部件具有相同功能的部件，赋予 相同的标号，并省略其说明。图8表示本实施方式的光拾取器装置14的结构。图9表示光拾取器装置 14中的光接收元件23的结构。如图8所示，光拾取器装置14与图1所示的实施方式1的光拾取器装置 12相同地具有半导体激光器1、分光器2、偏振全息图3、透射式分级器4、 准直透镜5、物镜6，但其中，具有光接收元件22来代替光接收元件21，具 有运算电路11来代替运算电路9。如图9所示地，光接收元件23与如图12所示的以往的光拾取器装置101 中光接收元件8相同地具有光接收单元PD1 PD5，并且还具有光接收单元 PD8。光接收单元PD8配置为相隔光接收单元PD5规定间隔，与光接收单元 PD5沿着切线方向排列。此外，光接收单元PD8配置为相隔光接收单元PD2 规定间隔，与光接收单元PD2沿着径向方向排列。具体地说，光接收单元PD8 配置为，光接收单元PD8的切线方向的中心与光接收单元PD5的切线方向的 中心排列在同一直线(在图9中，用虛线表示)上。在如上构成的光拾取器装置14中，如图13所示，为了检测球面像差而 使用通过透射式分级器4的切线方向的副光束SB1、以及主光束MB。副光 束SB1通过偏振全息图3的+1次衍射光使用如图7所示的被四分割的光接收 区域O、 P、 Q、 R而接收光，此外，主光束MB通过偏振全息图3的+1次衍 射光使用被二分割的光接收区域K、 L而接收光，从而检测球面像差信号。置模式的球面像差检测方法的不同点在于，球面像差信号检测的光接收元件 的配置和模式以及运算方法，所以在以下仅说明这些部分。对于实施方式1的通过光接收元件21的配置模式的球面像差检测方法中
的光接收信号So和在本实施方式的光接收元件23的配置模式中所光接收的 信号So，所检测的光点的形状是相同。此外，对于信号Sp也同样。关于信 号Sq、 Sr,副光束SB1和副光束SB2存在差异，但所检测的光点的形状相同。 因此，运算式与实施方式1的通过光接收元件21的配置模式的球面像差检测 方法的球面像差检测运算式相同，成为如下S A = I Sk—Sl I + a I Soff I .........( 7 )=I Sk—Sl I + a I (So —Sp) — (Sq—Sr) I.......■ ( 8 )0因此，可以使用作为运算电路11的、与运算电路9相同结构的电路来算出 SA信号。因此，对于运算电路ll省略了图示。其中，ot是系数，但是因光接 收单元O、 P、 Q、 R上的光点是副光束SB1通过偏振全息图的+1次衍射光， 所以光强度弱。因此需要通过乘以适当的系数进行调整。如上所述，光拾取器装置14包括光接收元件22和运算电路11,从而可 以计算加上了根据光接收单元PD8的输出所算出的Soff的SA信号，上述光 接收元件22包括光接收单元PD5以及具有四个光接收区域O、 P、 Q、 R的 光接收单元PD8。这样，即使物镜6偏移，也可以用Soff来校正Sk-Sl的减 少，所以可以大幅度地抑制由于物镜6的偏移SA信号所受到的影响。此外， 光接收元件23为了检测SA信号而具有两个光接收单元PD5、 PD8即可，所 以可以使结构比实施方式1中的光接收元件21简化。由此，即使补偿了 SA 信号的偏移，也可以抑制光拾取器装置14的成本上升。总结实施方式如上所述，本实施方式的第一像差检测装置包括透射式分级器4,使从半导体激光器1发射的光束沿着切线方向分割为 主光束、第一副光束以及第二副光束的三个光束；准直透镜5以及物镜6， 将三个光束在光盘7上聚光；偏振全息图3,对被光盘7反射的光束进行衍 射；以及光接收元件21,对偏振全息图3的衍射光进行光接收，光接收元件21包括光接收单元PD5 PD7，为了对主光束、第一副光束 及第二副光束通过偏振全息图3的+1次衍射光分别进行光接收而排列配置，为了检测球面像差，光接收单元PD5通过径向方向延伸的边界线被二分 割，并位于对主光束通过偏振全息图3的+1次衍射光进行光接收的位置；为了检测球面像差，光接收单元PD6通过径向方向延伸的边界线被二分 割，并位于对第一副光束通过偏振全息图3的+1次衍射光进行光接收的位置；
为了检测球面像差，光接收单元PD7通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第二副光束通过偏振全息图3的+1次衍射光进行光接收的位置；光接收单元PD6以及PD7配置为，沿着光接收单元PD6的切线方向的 一端以及沿着光接收单元PD7的切线方向的另 一端横切光接收单元PD5,并 位于沿着切线方向延伸的直线上。才艮据上述结构，光接收单元PD6相对于光接收单元PD5沿着与切线方向 垂直的方向(径向方向)偏移地配置，光接收单元PD7相对于光接收单元PD5 沿着与光接收单元PD6相反的方向偏移地配置(参照图1的光接收单元 PD5 PD7)。因此，光接收单元PD6接收与光接收单元PD5所光接收的+1次 衍射光相同形状的+1次衍射光的一半，另一方面，光接收单元PD7接收另一 半。因此，求两个光接收单元的光检测信号之差，但因物镜偏移，所以它们 的差不为0,成为光接收单元PD5的光检测信号(球面像差检测信号)的误 差分量(偏移信号)。因此，通过具有上述配置的光接收单元PD6以及PD7， 可以基于光接收单元PD6以及PD7的光检测信号之差，校正球面像差检测信 号。其结果，可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所产 生的偏移信号的影响。此外，优选地，在第一像差检测装置中，偏振全息图3具有由与光束的 光轴正交的径向方向的直线、和第一半圆、以及半径小于第一半圆并与第一 半圓具有相同中心的第二半圓所包围的区域3a，区域3a发射主光束、第一副 光束以及第二副光束的+1次衍射光。由此，可以更高精度地检测球面像差而 不会受到物镜便宜的影响。此外，优选地，第一像差检测装置包括减法电路9g,计算从形成光接收单元PD5的两个光接收区域K以及L 所输出的光4佥测信号之差；出的光检测信号之差；减法电路9i,计算从形成光接收单元PD7的光接收区域Q以及R所输出的光检测信号之差；减法电路9j,计算减法电路9h的输出和减法电路9i的输出之差；以及 加法电路9m，计算减法电路9g的输出和减法电路9j的输出之和。由此,可以算出消除了偏移信号的球面像差信号。 本发明的第二像差检测装置包括偏振全息图3，对被光盘7反射的光 束进行衍射；以及光接收元件22,对偏振全息图3的衍射光进行光接收，光接收元件22包括通过径向方向延伸的边界线被二分割、并且通过切线 方向延伸的边界线被二分割，从而被四分割的光接收单元。根据上述结构，光接收元件22具有被四分割的光接收单元PD8，所以光 接收单元PD8成为第一像差检测装置中的光接收单元PD5 PD7共同地形成 的结构。由此，可以与第一像差检测装置相同地对球面像差检测信号进行校 正。其结果，可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所产 生的偏移信号的影响。此外，光接收元件22为了检测球面像差而具有一个光 接收单元PD8即可,所以结构被简化。因此，即使补偿了球面像差检测信号 的偏移信号，也可以抑制像差检测装置的成本上升。此外，优选地，在第二像差检测装置中，偏振全息图3具有由与光束的 光轴正交的径向方向的直线、和第一半圆、以及半径小于第一半圓并与第一 半圓具有相同中心的第二半圆所包围的区域3a，区域3a向光接收单元PD8 发射衍射光。由此，可以检测出灵敏度更高的球面像差。此外，优选地，第二像差检测装置包括加法电路10e,计算从光接收区域O所输出的光检测信号和从光接收区 域Q所输出的光检测信号之和；加法电路10f,计算从光接收区域P所输出的光检测信号和从光接收区 域R所输出的光检测信号之和；减法电路10h,计算从光接收区域Q所输出的光检测信号和从光接收区 域R所输出的光检测信号之差；减法电路10i,计算从光接收区域O所输出的光检测信号和从光接收区 域P所输出的光检测信号之差；减法电路10j，计算加法电路10e以及10f的输出之差；减法电路10k,计算减法电路10h以及10i的输出之差；以及加法电路10g,计算减法电路10j以及10k的输出之和。由此，可以算出 消除了偏移信号的球面像差信号。本发明的第三像差检测装置，包括偏振全息图3，对被光盘7反射的 光束进行衍射；以及光接收元件23，对偏振全息图3的衍射光进行光接收，光接收元件23包括光接收单元PD5以及PD8,为了对主光束以及副光 束分别进行光接收而沿着切线方向排列配置，光接收单元PD5通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对主光束通过偏振全息图3的+1次衍射光进行光接收的位置；光接收单元PD8通过径向方向延伸的边界线被二分割、并通过切线方向 延伸的边界线被二分割，从而被四分割，位于对副光束通过偏振全息图3的 +1次衍射光进行光接收的位置。根据上述结构，光接收元件具有被四分割的光接收单元PD8，所以光接 收单元PD8成为第一像差检测装置中的光接收单元PD6以及PD7共同地形 成的结构。由此，可以与第一像差检测装置相同地对球面像差检测信号进行 校正。其结果，可以检测球面像差信号而不会受到物镜沿着径向方向偏移所 产生的偏移信号的影响。此外，光接收元件23为了检测球面像差而具有两个 光接收单元PD5以及PD8即可，所以结构被简化。因此，即使补偿了球面像 差检测信号的偏移信号，也可以抑制光拾取装置的成本上升。此外，优选地，在第三像差检测装置中，偏振全息图3具有由与光束的 光轴正交的径向方向的直线、第一半圓、以及半径小于第一半圆并与第一半 圆具有相同中心的第二半圓所包围的区域3a,区域3a发射主光束以及副光束 的+l次衍射光。由此，可以检测出灵敏度更高的球面像差。此外，优选地，第三像差检测装置包括减法电路9g,计算从形成光接收单元PD5的两个光接收区域K以及L 所输出的光检测信号之差；减法电路9h，计算从光接收区域O以及P所输出的光检测信号之差;减法电路9i,计算从光接收区域Q以及R所输出的光检测信号之差；减法电路9j,计算减法电路9h的输出和减法电路9i的输出之差；以及加法电路9m,计算减法电路9g的输出和减法电路9j的输出之和。由此， 可以算出消除了偏移信号的球面像差信号。本实施方式的光拾取器装置12~14包括上述的任一个像差检测装置，所 以可以得到被补偿了物镜的偏移所引起的偏移信号的球面像差检测信号。因 此，可以通过球面像差检测信号，正确地校正从光盘7所读取的信息信号。另外，本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内 可进行各种变更，对于在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地进行 组合所得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种像差检测装置，包括透射式分级器，使从光源发射的光束沿着切线方向分割为主光束、第一副光束以及第二副光束的三个光束；光学元件，将该三个光束在光盘聚光；偏振全息图，对被光盘反射的光束进行衍射；以及光接收元件，对该偏振全息图的衍射光进行光接收，其特征在于，上述光接收元件包括第一至第三光接收单元，为了对上述主光束、上述第一副光束以及上述第二副光束通过偏振全息图的+1次衍射光分别进行光接收而排列配置，为了检测球面像差，上述第一光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对上述主光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；为了检测球面像差，上述第二光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第一副光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；为了检测球面像差，上述第三光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第二副光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；上述第二以及第三光接收单元配置为，沿着上述第二光接收单元的切线方向的一端以及沿着上述第三光接收单元的切线方向的另一端横切上述第一光接收单元，并位于沿着切线方向延伸的直线上。
2. —种像差检测装置，包括偏振全息图，对被光盘反射的光束进行衍 射；以及光接收元件，对该偏振全息图的衍射光进行光接收，其特征在于，上述光接收元件包括通过径向方向延伸的边界线被二分割、并且通过切 线方向延伸的边界线被二分割，从而被四分割的光接收单元。
3. —种像差检测装置，包括偏振全息图，对被光盘反射的光束进行衍 射；以及光接收元件，对该偏振全息图的衍射光进行光接收，其特征在于，上述光接收元件包括第一以及第二光接收单元，为了对主光束以及副光 束分别进行光接收而沿着切线方向排列配置，上述第一光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对上 述主光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；上述第二光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割、并通过切线 方向延伸的边界线被二分割，从而被四分割，位于对上述副光束通过偏振全 息图的+ 1次衍射光进行光接收的位置。
4. 如权利要求1所述的像差检测装置，其特征在于，上述偏振全息图具有由与光束的光轴正交的径向方向的直线、第一半圓、 以及半径小于该第一半圓并与该第一半圓具有相同中心的第二半圓所包围的 衍射区域，上述衍射区域射出上述主光束、上述第一副光束以及上述第二副 光束的上述+1次衍射光。
5. 如权利要求2所述的像差检测装置，其特征在于，上述偏振全息图具有由与光束的光轴正交的径向方向的直线、第 一半圓、 以及半径小于该第一半圆并与该第一半圓具有相同中心的第二半圓所包围的
6. 如权利要求3所述的像差检测装置，其特征在于， 上述偏振全息图具有由与光束的光轴正交的径向方向的直线、第一半圆、以及半径小于该第一半圓并与该第一半圆具有相同中心的第二半圓所包围的 衍射区域，上述衍射区域射出上述主光束以及上述副光束的上述+1次衍射光。
7. 如权利要求1所述的像差检测装置，其特征在于，包括第 一减法电路，计算从形成上述第 一光接收单元的两个光接收区域所输 出的光检测信号之差;第二减法电路，计算从形成上述第二光接收单元的两个光接收区域所输 出的光检测信号之差；第三减法电路，计算从形成上述第三光接收单元的两个光接收区域所输 出的光4企测信号之差；第四减法电路，计算上述第二减法电路的输出和上述第三减法电路的输 出之差；以及加法电路，计算上述第一减法电路的输出和上述第四减法电路的输出之和。
8. 如权利要求2所述的像差检测装置，其特征在于， 上述光接收单元被分割为，沿着切线方向排列的第 一以及第二光接收区域，和与该第一以及第二光接收区域分别沿着径向方向排列、并沿着切线方 向排列的第三以及第四光接收区域， 像差检测装置包括第 一加法电路，计算从上述第 一光接收区域所输出的光检测信号和从上述第三光接收区域所输出的光检测信号之和；第二加法电路，计算从上述第二光接收区域所输出的光检测信号和从上述第四光接收区域所输出的光检测信号之和；第一减法电路，计算从上述第三光接收区域所输出的光检测信号和从上述第四光接收区域所输出的光检测信号之差；第二减法电路，计算从上述第一光接收区域所输出的光检测信号和从上述第二光接收区域所输出的光检测信号之差；第三减法电路，计算上述第一以及第二加法电路的输出之差； 第四减法电路，计算上述第一以及第二减法电路的输出之差;以及 第三加法电路，计算上述第三以及第四减法电路的输出之和。
9. 如权利要求3所述的像差检测装置，其特征在于， 上述光接收单元被分割为，沿着切线方向排列的第一以及第二光接收区域，和与该第一以及第二光接收区域分别沿着径向方向排列、并沿着切线方 向排列的第三以及第四光接收区域， 像差检测装置包括第 一减法电路，计算从形成上述第一光接收单元的两个光接收区域所输 出的光检测信号之差；第二减法电路，计算从上述第一以及第二光接收区域所输出的光检测信 号之差；第三减法电路，计算从上述第三以及第四光接收区域所输出的光检测信 号之差；第四减法电路，计算上述第二减法电路的输出和上述第三减法电路的输出之差；以及加法电路，计算上述第一减法电路的输出和上述第四减法电路的输出之和。
10. —种光拾取器装置，搭载了权利要求1至9的任一项所述的像差检测装置。
全文摘要
一种像差检测装置，为了检测球面像差，光接收元件的第一光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对主光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；光接收元件的第二光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第一副光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；光接收元件的第三光接收单元通过径向方向延伸的边界线被二分割，并位于对第二副光束通过偏振全息图的+1次衍射光进行光接收的位置；上述第二以及第三光接收单元被配置为，沿着上述第二光接收单元的切线方向的一端以及沿着上述第三光接收单元的切线方向的另一端横切上述第一光接收单元，并位于沿着切线方向延伸的直线上。
文档编号G11B7/135GK101159148SQ200710153198
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月29日 优先权日2006年10月3日
发明者长冈启 申请人:夏普株式会社