像差檢測裝置和具有該裝置的拾光裝置的製作方法
2023-05-30 05:04:26
專利名稱：像差檢測裝置和具有該裝置的拾光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測出匯聚光學系統中產生的像差用的像差檢測裝置和具有該 像差檢測裝置的拾光裝置。尤其涉及將光分離部件的劃分圖案優化成在跟蹤控 制時匯聚光學系統移動的情況下也不使球面像差誤差信號檢測靈敏度發生變 化的像差檢測裝置和具有該像差檢測裝置的拾光裝置。
背景技術：
近年，隨著信息量的增大，要求提高光碟的記錄密度。 一直利用提高光碟 的信息記錄層中的線記錄密度或紋道的窄間距化，進行光碟的高記錄密度化。 為了適應此光碟高記錄密度化，需要減小匯聚在該光碟的信息記錄層上的光束 的束徑。作為減小光束的束徑的方法，考慮加大作為對光碟進行記錄再現的拾光裝置的匯聚光學系統的物鏡的數值孔徑(NA: Numerical Aperture)和謀求光束的 短波長化。關於光束的短波長化，波長405納米(nm)的藍紫色半導體雷射器已付諸實 用，形成光源可能從DVD —般利用的波長650納米的紅色半導體雷射器置換 到波長405納米的藍紫色半導體雷射器的狀況。作為加大物鏡的數值孔徑的方法，以往提出用2塊透鏡(2組透鏡)構成物鏡 的方法，但最近由於透鏡設計技術和透鏡製造技術的提高，即使單透鏡也已將 NA為0.85左右的大數值孔徑的物鏡付諸實用。為了保護信息記錄層免受塵埃和損傷，光碟一般用防護玻璃覆蓋信息記錄 層。因此，穿透拾光裝置的物鏡的光束通過防護玻璃後，匯聚在處於其下方的 信息記錄層上，結成焦點。光束通過防護玻璃時，產生球面像差(SA: Spherical Aberration)。球面像 差SA用式(1)表示，與防護玻璃的厚度d、物鏡的NA的4次方成正比，與光 源的波長入成反比。通常將物鏡設計成抵消此球面像差，所以通過物鏡和防護 玻璃的光束的球面像差充分小。 SA oc (d / X) NA4 ......(1)然而，防護玻璃的厚度d偏離預定的值時，匯聚在信息記錄層的光束產生 球面像差，束徑變大，產生不能正確讀寫信息的問題。根據上述式(l)，判明防護玻璃的厚度誤差Ad越大，球面像差的誤差ASA越 大，越不能正確讀寫信息。又判明光源的波長X越短，球面像差SA越大。作為疊層化地形成信息記錄層以便往光碟厚度方向進行記錄信息高密度化 的多層光碟，例如信息記錄層為2層的DVD (Digital Versatile Disc:數字多功 能光碟)、BD (Blue-ray Disc:藍光光碟)已商品化。對這種多層光碟進行記錄 再現的拾光裝置，需要使光束充分小地匯聚到光碟的各信息記錄層。形成上述多個信息記錄層的光碟中，由於該光碟的表面(防護玻璃表面)至各 信息記錄層的厚度各自不同，因此光束通過光碟的防護玻璃時發生的球面像差 在各信息記錄層中不同。這時，根據式(l)，例如相鄰的信息記錄層發生的球面 像差的差異(誤差ASA)與相鄰的信息記錄層的層間距離t(相當於d)成正比。信息記錄層為2層的DVD中，拾光裝置的物鏡的數值孔徑NA小達0.6左 右，所以根據上述式(l)，判明即使防護玻璃厚度誤差Ad稍微變大，對球面像 差的誤差ASA的影響也不大。因此，以往的使用數值孔徑NA為0.6左右的拾光裝置的DVD裝置中，DVD 的防護玻璃厚度誤差Ad產生的球面像差的誤差ASA小，能使匯聚在各信息記 錄層的光束充分小地匯聚。然而，即使防護玻璃的厚度誤差Ad相等，也NA越大，產生越大的球面像 差SA。例如，與NA-0.6相比，NA二0.85產生約4倍的球面像差SA。又， 即使防護玻璃的厚度誤差Ad相等，也波長越短，產生越大的球面像差。例如， 與入=650納米相比，人=405納米產生約1.6倍的球面像差SA。因此，使用短 波長光源和大NA物鏡的BD中，產生DVD的約6.4倍的球面像差。同樣，多層光碟的情況下，即使相鄰的信息記錄層的層間距離t相等，也拾光裝置的物鏡的NA越大，產生越大的球面像差的差異(誤差ASA)。例如，與 NA = 0.6相比，NA = 0.85產生約4倍的球面像差的差異。因此，根據上述式(l)， 判明NA = 0.85那樣NA越大，各信息記錄層的球面像差的差異越大。因此，NA大的物鏡中，不能忽略球面像差的誤差的影響，產生導致信息讀 取精度降低的問題D於是，為了使用NA大的物鏡以實現高記錄密度化，需要 校正球面像差。作為校正球面像差的技術，例如專利文獻1等揭示一種技術，其中利用全 息元件將從光碟反射後進行匯聚的返程的光束分離成接近該光束的光軸的第1 光束和其外側(接近光束外周部)的第2光束，利用第1光束與第2光束的匯聚位置差異，檢測出球面像差，並根據此檢測結果校正球面像差。 用圖14說明專利文獻1記載的拾光裝置的概略組成。拾光裝置200中，將全息元件210、準直透鏡203和物鏡204配置在形成於 半導體雷射器201的光束照射面與光碟206的光束反射面之間的光軸OZ上， 將光檢測器207配置在全息元件210的衍射光的焦點位置。可使用具有與全息 元件210不同的劃分圖案(全息圖案)的全息元件220，以代替全息元件210。艮口，拾光裝置200中，半導體雷射器210照射的光束作為O次衍射光通過 全息元件210，並由準直透鏡203變換成平行光後，通過物鏡204，匯聚到光 盤206上的後面闡述的信息記錄層206c或信息記錄層206d。另一方面，從光碟206的信息記錄層206c或信息記錄層206d反射的光束 按物鏡204、準直透鏡203的順序通過各構件，入射到全息元件210，被全息 元件210衍射後，匯聚在光檢測器207上。將光檢測器207配置在全息元件210 的+ 1次光的焦點位置。光碟206包含防護玻璃206a、襯底206b和形成於防護玻璃206a與襯底206b 之間的上述2個信息記錄層206c、 206d。 g卩，光碟206是2層的光碟，拾光裝 置200通過使光束匯聚到信息記錄層206c或信息記錄層206d，從信息記錄層 206c或信息記錄層206d再現信息，對信息記錄層206c或信息記錄層206d記 錄信息。用圖15詳細說明第1已有例使用的全息元件210的劃分圖案。所述全息元
件210具有第1區210a、第2區210b和第3區210c這3個區。第1區210a是由與光軸OZ正交的徑向的直線Dll和以光軸OZ為中心的 第1半圓Ell(半徑rll)的圓弧包圍的區域。第2區210b是由以光軸OZ為中心 的第2半圓E12(半徑rl2; rl2〉rll)的圓弧、第1半圓El l(半徑rl l)的圓弧和 直線D11包圍的區域。第3區210c是由相對於直線Dll處在第1半圓E11和 第2半圓E12的相反側的第3半圓E13(半徑rl2)的圓弧和直線Dll部位的區域。 將全息元件210上的物鏡204(圖14)的孔徑規定的光束208的有效直徑的半徑 表示為rl0(rl2>rl0〉rll)時，通過設定為r 11 = 0.7 r10，能使球面像差誤差 信號(下文稱為"SAES")的檢測靈敏度最大。接著，用圖16詳細說明第2已有例使用的全息元件220的劃分圖案。全息 元件220具有第1區220a、第2區220b和第3區220c這3個區。第1區220a 是由與光軸OZ正交的徑向的直線D21、與該直線D21在Y方向隔開距離h5 的徑向的直線D22和以光軸OZ為中心的圓(半徑rl2)的圓弧E21、 E22包圍的 區域。第2區220b是由直線D22和以光軸OZ為中心的圓(半徑rl2)的圓弧E23 包圍的區域。第3區220c是由直線D21和以光軸OZ為中心的半圓(半徑r12) 的圓弧E24包圍的區域。將全息元件220上的物鏡204(圖14)的孔徑規定的光束208的有效直徑的半 徑表示為r10 (rl2 > r10)時，將直線D21與直線D22的距離h5設定為h5 = 0.6 r10。這樣，由徑向的直線D22劃分第1區220a和第2區220b，所以不產生跟 蹤控制時的物鏡移位的影響，SAES的檢測靈敏度幾乎沒有變化。 專利文獻l:日本國公開專利公報"特開2002—157771號公報(
公開日2002 年5月31日)然而，上述第1已有例和第2已有例產生以下所示的問題。 圖15所示的第1已有例使用的全息元件210中，通過用以光軸OZ為中心 的半徑rll(物鏡204的孔徑規定的光束208的有效直徑的半徑r10的約70%的 半徑rll)的圓的圓弧分離光束，能以使分離後的光束的焦點位置偏移最大的方 式進行檢測。因此，能高靈敏度地檢測出SAES。然而，由於跟蹤控制時的物 鏡移位，全息元件210的中心位置和光束的中心位置往徑向錯開時，SAES的
靈敏度變化大，存在SAEA的檢測靈敏度降低的問題。另一方面，圖16所示的第2已有例使用的全息元件220中，通過用徑向的 直線D22分離光束，即使因跟蹤控制時的物鏡移位而全息元件210的中心位置 和光束的中心位置往徑向錯開時，也不發生SAES的檢測靈敏度變化。然而， 與SAES的檢測靈敏度絕對值最大的劃分(基於物鏡204的孔徑規定的光束208 的有效直徑的半徑rlO的約70X的半徑r11的圓弧的劃分，參考圖15)形狀的 形狀誤差大，所以存在SAES的檢測靈敏度絕對值變小(SAES的信號質量不充 分)的問題。本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在於，提供一種像差檢測裝 置和使用此像差檢測裝置的拾光裝置，其中通過優化對光束進行分離的光束分 離部件的劃分形狀(劃分圖案)，加犬球面像差誤差信號的檢測靈敏度的絕對值 (確保信號質量)後，使(將)跟蹤控制時的物鏡移位造成的球面像差誤差信號檢測 靈敏度的變化(抑制得)充分小。發明內容為了解決上述課題，本發明的像差檢測裝置，具有將通過匯聚光學系統 並由信息記錄媒體反射的光束分離成包含該光束的光軸的第1光束和不包含所 述光軸的第2光束的光束分離部件；分別對該光束分離部件分離的所述第l光 束和第2光束進行感光的、具有多個感光部的光檢測部件；以及根據所述感光 部感光的所述第1光束和第2光束的感光量，檢測出所述匯聚光學系統的球面 像差的球面像差檢測部件，其中，所述光束分離部件具有往徑向延伸的通過光 軸的第l邊界線；以及第2邊界線，該第2邊界線至少在兩端部含有形成與該 第1邊界線實質上平行的部分，在中央部鼓出到該光束分離部件的外周側，該 鼓出段的頂形成與該第1邊界線實質上平行。這裡，徑向是指與光記錄媒體上形成的紋道的方向(紋道方向)和光軸方向相 互正交的方向。匯聚光學系統產生球面像差時，在光束的光軸附近和光束的外周部附近， 光束的焦點位置(光束的束徑變成最小的位置)不同。利用此焦點位置偏移，能
求出球面像差誤差信號。這時，焦點偏移越大，能檢測出靈敏度越高的球面像 差誤差信號。因此，重要的是光束分離部件怎樣分離光。即，重要的是怎樣制 作光束分離部件的劃分形狀(劃分圖案)。而且，為了求出正確的球面像差誤差 信號，需要減小跟蹤控制造成的球面像差誤差信號的檢測靈敏度的變化。如上文所述，以往的像差檢測裝置僅為具有隻滿足(i)球面像差誤差信號的 檢測靈敏度絕對值大或(ii)球面像差誤差信號的檢測靈敏度變化小的任一方的光束分離部件的像差檢測裝置，以往不存在具有滿足(i)和(ii)雙方的光束分離部件的像差檢測裝置。針對這點，根據上述組成，像差檢測裝置具有的光束分離部件，具有往 徑向延伸的通過光軸的第1邊界線；以及第2邊界線，該第2邊界線至少在兩 端部含有形成與該第l邊界線實質上平行的部分，在中央部鼓出到該光束分離 部件的外周側，該鼓出段的頂形成與該第l邊界線實質上平行。這樣，往徑向延伸的第2邊界線的鼓出到外周部的鼓出段的頂與徑向(第1 邊界線延伸的方向)實質上平行，鼓出段以外的部分(至少兩端部)也與徑向實質 上平行地延伸。第2邊界線在鼓出段的頂和鼓出段以外的部分具有往徑向延伸 的直線，所以光束分離部件的中心與光束的中心不一致時，即使跟蹤控制使匯 聚光學系統往徑向移位的情況下，也能防止在與光束分離部件的原劃分區不同 的劃分區匯聚光束。因此，並非在與原光檢測部件的感光部不同的感光部對由各劃分區分離的 光束進行感光，能減小此感光部求出的球面像差誤差信號的變化。所以，本發 明的像差檢測裝置滿足上述(ii)。根據此組成，第2邊界線在中央部鼓出到該光束分離部件的外周側。因此， 光束分離部件利用中央部鼓出的第2邊界線(利用中央部的鼓出段)，能將光束 分離部件的中央部附近的劃分形狀做成接近以光軸為中心的半圓形的形狀的 劃分圖案。因此，通過利用所劃分的各區的匯聚位置的偏移，能檢測出靈敏度 高的球面像差誤差信號。因而，能加大球面像差誤差信號的檢測靈敏度的絕對 值(提高信號質量)。也就是說，本發明的像差檢測裝置滿足上述(i)。因此，加大球面像差誤差信號的檢測靈敏度絕對值(確保信號質量)後，能使
(將)跟蹤控制時的物鏡移位造成的球面像差誤差信號檢測靈敏度的變化(抑制 得)充分小。由下面示出的記述會充分了解本發明的其它目的、特徵和優點。在接著參 照附圖的說明中會明白本發明的利益。
圖1使示出本發明的拾光裝置使用的全息元件的全息圖案詳況的說明圖。 圖2是示出具有本發明的拾光裝置的光記錄再現裝置的概略組成的說明圖。 圖3是示出具有圖1的全息元件的拾光裝置的概略組成的說明圖。圖4(a)是示出無焦點偏移和球面像差的狀態下的光檢測器上的匯聚光斑的匯聚狀態的說明圖。圖4(b)是示出無球面像差的狀態下產生焦點偏移時的光檢測器上的匯聚光斑的匯聚狀態的說明圖。圖4(c)是示出無焦點偏移的狀態下產生球面像差時的光檢測器上的匯聚光 斑的匯聚狀態的說明圖。圖5(a)以對比無物鏡移位時和有物鏡移位時的方式示出圖1中使用全息元 件的拾光裝置的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。圖5(b)以對比無物鏡移位時和有物鏡移位時的方式示出使用圖15所示第1 己有例的全息元件的拾光裝置的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲 線圖。圖5(c)以對比無物鏡移位時和有物鏡移位時的方式示出使用圖16所示第1 已有例的全息元件的拾光裝置的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲 線圖。圖6(a)是示出使用圖1所示的距離h2為0.4rl、 0.6rl、 0.8rl的全息元件時 的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。圖6(b)是以對比無物鏡移位時和有物鏡移位時的方式示出使用圖1所示的 距離h2為0.8rl的全息元件時的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲 線圖。
圖7是示出使用圖l所示的距離hl為0.2rl、 0.3rl、 0.4rl的全息元件時的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。圖8(a)是示出使用圖1所示的11的長度為0.4rl、 0.6rl、 0.8rl的全息元件時的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。圖8(b)是以對比無物鏡移位時和有物鏡移位時的方式示出使用11的長度為0.8rl的全息元件時的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。 圖9是示出使用圖1所示的傾斜角度e為土45度、士90度的全息元件時的SAES與光碟的防護玻璃厚度變化的關係的曲線圖。圖IO是示出具有光集成單元的拾光裝置的概略組成的說明圖。圖ll(a)是示出圖IO所示的光集成單元的概略組成的截面圖。圖ll(b)是示出圖IO所示的光集成單元的概略組成的俯視圖。圖12是示出圖11的光集成單元使用的第1偏振全息元件的全息圖案的說明圖。圖13(a)是示出圖10的光集成單元使用的第2偏振全息元件的全息圖案與光 檢測器上的匯聚光斑的關係並示出球面像差和焦點偏移都不發生時的匯聚狀 態的說明圖。圖13(b)是示出與圖13(a)同樣不發生球面像差的狀態下物鏡靠近光碟時的 匯聚狀態的說明圖。圖14是示出已有例的拾光裝置的概略組成的說明圖。圖15是示出第1已有例的拾光裝置的全息元件詳況的說明圖。圖16是示出第2已有例的拾光裝置的全息元件詳況的說明圖。
具體實施方式
根據圖1至圖13(b)說明一本發明實施方式如下。本實施方式中，說明將本 發明的像差檢測裝置用於對作為光記錄媒體的光碟以光學方式進行信息的記 錄再現的光記錄再現裝置具有的拾光裝置的例子。圖2是示出具有本發明的拾光裝置的光記錄再現裝置的概略組成的說明圖。 如圖2所示，本實施方式的光記錄再現裝置具有對作為光記錄媒體的光碟(信 息記錄媒體)6進行旋轉驅動的主軸電動機62;對此主軸電動機62進行驅動控制用的主軸電動機驅動電路56;以及拾光裝置ll。拾光裝置ll具有作為此拾光裝置11的關鍵部的拾光器10;以及對此拾 光器10進行驅動控制用的驅動控制部51。拾光器IO具有對光碟6照射光束用的半導體雷射器(光源)1;全息元件(光 束分離部件)2;準直透鏡3;物鏡(匯聚光學系統)4;以及光檢測器(光檢測部件)7。在物鏡4與準直透鏡3之間，設置使來自物鏡4的光束或來自準直透鏡3 的光束的光路曲折約90度的鏡63。物鏡4是由配置在此物鏡4的外周側的物鏡驅動機構53，往光軸方向(圖2 所示的Z方向)或徑向(圖2所示的X方向)驅動的。由於此驅動，即使存在光碟 6的面振動、偏心，也使匯聚光斑跟蹤光碟6上的信息記錄層6d的規定位置。 這裡，徑向是指與光碟6上形成的紋道的方向和光軸方向正交的方向。準直透鏡3是由配置在此準直透鏡3的外周側的球面像差校正機構(稱為球 面像差校正用執行器)55，往光軸方向(圖2所示的X方向)驅動的。此驅動使拾 光裝置10的光學系統(物鏡4)產生的球面像差得到校正。後面闡述光碟6、全 息元件2和光檢測器7。驅動控制部51具有進行物鏡驅動機構53的驅動控制的聚焦驅動電路57 和跟蹤驅動電路61;進行球面像差校正機構55的驅動控制的球面像差校正機 構驅動電路(像差校正電路、球面像差校正部件)58;從光檢測器7得到的信號 產生對各驅動電路的控制信號用的控制信號產生電路(控制電路、球面像差檢測 部件)59;以及從所述光檢測器7得到的信號再現光碟6記錄的信息並產生再現 信號RF(後面闡述)用的信息再現電路60。這裡，本發明的像差檢測裝置是指具有全息元件2;光檢測器7;以及控制 電路59的裝置，圖2中用參考標號33表示。控制電路59根據從光檢測器7得到的信號，產生跟蹤誤差信號(TES)、焦 點誤差信號(FES)和球面像差誤差信號(SAES)。控制電路59產生的TES、 FES 和SAES，分別被輸出到跟蹤驅動電路61、聚焦驅動電路57和像差校正電路 58。各驅動電路分別根據各誤差信號進行各根據的控制。 具體而言，聚焦驅動電路57從控制電路59輸入FES，根據此FES的值使 物鏡4往光軸方向(圖2所示的Z方向)移動，對物鏡驅動機構53進行驅動控制， 以便校正該物鏡4的焦點偏移。像差校正電路58從控制電路59輸入SAES， 根據此SAES的值使準直透鏡3往光軸方向(圖2所示的X方向)移動，對球面 像差校正機構55進行驅動控制，以便校正拾光器10的光學系統產生的球面像 差。跟蹤驅動電路61輸入TES，根據此信號的值使物鏡4往徑向(圖2所示的X 方向)移動，對物鏡驅動機構53進行驅動控制，以便校正該物鏡4的跟蹤位置 偏移。圖3是示出作為拾光裝置11的關鍵部的拾光器10的概略組成的說明圖。 這裡，參照圖3在下面詳細說明拾光器10。為了說明方便，圖3所示的拾光器 IO省略圖2所示的鏡63。拾光器10中，將全息元件2、準直透鏡3和物鏡4配置在形成於半導體激 光器1的光束照射面與光碟的光束反射面之間的光軸OZ上，並將光檢測器7 配置在所述全息元件2的衍射光的焦點位置。艮P，拾光器10中，半導體雷射器1照射的光束作為O次衍射光通過全息元 件2，並由準直透鏡3變換成平行光後，通過物鏡4，匯聚到光碟6上的信息 記錄層6c或信息記錄層6d。另一方面，從光碟6的信息記錄層6c或信息記錄層6d反射的光束，按物 鏡4、準直透鏡3的順序通過各構件，入射到全息元件2，被全息元件2衍射 後，匯聚在光檢測器7上。即，將光檢測器7配置在全息元件2的+ 1次光的 焦點位置。光碟6包含防護玻璃6a、襯底6b和形成於防護玻璃6a與襯底6b之間的上 述2個信息記錄層6c、 6d。即，光碟6是2層的光碟，拾光器10通過使光束 匯聚到信息記錄層6c或信息記錄層6d，從信息記錄層6c或信息記錄層6d再 現信息，對信息記錄層6c、 6d記錄信息。因此，下面的說明中，光碟6的信息記錄層表示信息記錄層6c或信息記錄 層6d，拾光器IO能使光束匯聚到任一信息記錄層，對信息進行記錄或再現。
接著，詳細說明本發明最重要的部分，即全息元件2的劃分形狀(劃分圖案)。 圖1是示出用於拾光裝置11並且是像差檢測裝置3的一組成單元的全息元件的劃分形狀(劃分圖案)的說明圖。如圖1所示，將全息元件2劃分成第1區2a、 第2區2b、以及第3區2c這3個區域。第1區2a是由通過光軸OZ的往徑向延伸的直線(第l邊界線)Dl、劃分線(第 2邊界線)D2、以及以光軸OZ為中心的圓(半r2)的圓弧El和圓弧E2包圍的區。劃分線D2在其中央部凸出(鼓出)到全息元件2的外周側，該凸出部(鼓出 段)44的頂(直線D5(後面闡述))與徑向實質上平行。詳細而言，劃分線D2包含一對直線(第1直線)D3和D3、 一對線段(第2直 線)D4和D4、以及直線(鼓出段的頂)D5;該一對直線D3和D3位於全息元件2 的兩端部，形成對通過光軸OZ的與所述光碟6的紋道方向平行的直線(紋道直 線)D8相互軸對稱，並且與徑向平行；該一對線段D4和D4從這些直線D3和 D3的光軸OZ側的端點(第1端點)A和A對直線D8傾斜，往離開直線Dl的 方向而且接近直線D8的方向延伸，並對直線D8形成軸對稱；該直線D5以連 接這些線段D4的端點A和A的相反側的端點(第2端點)B和B的方式形成。艮P，由線段D4、 D4和直線D5形成所述凸出部44。這裡，線段D4、 D4 取為直線，但不限於直線，也可以是彎曲的線段。凸出部44隻要從劃分線D2 的中央部鼓出，並且其鼓出段的頂(直線D5)與徑向平行，不論其形狀。又，最好將一對直線D3與直線Dl的距離hl設定為全息元件2上的物鏡4 的孔徑規定的光束47的有效直徑的半徑rl的30%的距離(hl=0.3rl)，而將 直線D5與直線Dl的距離h2設定為光束47的有效直徑的半徑rl的60%的距 離(h2 = 0.6rl)。即，直線D5最好位於比一對直線D3遠離直線D1。直線D5 的長度ll最好為光束47的有效直徑的半徑rl的60%的距離(ll=0.6rl)。線段D4對直線D8的傾斜角度e最好為土45度(9 = ±45度)。這裡，±45度 是指由於線段D4包含一對直線， 一線段D4的傾斜角度為+45度，另一線 段D4的傾斜角度為一45度。第2區2b是由劃分線D2和以光軸OZ為中心的圓(半徑r2)的圓弧E3包圍 的區。第3區2c是由直線Dl和以光軸OZ為中心的圓(半徑r2)的圓弧E4包圍
的區。考慮物鏡移位和調整誤差，將半徑r2設定成充分大於有效直徑的半徑rl。
上述hl-0.3rl、 h2 = 0.6rl、 9 = ±45度、11 = 0.6rl這些數值是本發明人專 心研究的結果得出的數值，後面用實驗結果說明這些數值。
如上文所述，此全息元件2使從半導體雷射器l側出射的光束作為O次衍 射光透射到光碟6側，並將來自光碟6側的反射光(作為+ l次衍射光)衍射且引 導到光檢測器7(參考圖3)。
圖4(a) 圖4(c)是示出拾光裝置11具有的光檢測器7的組成的俯視圖。如 圖4(a) 圖4(c)所示，光檢測器7包含5個感光部7a ~ 7e。
依據全息元件2的各區設置感光部7a ~ 7e，使光碟6的信息記錄層6c或信 息記錄層6d上反射的光束中，通過全息元件2的第1區2a的光束的+ l次衍 射光(第1光束)在感光部7a和感光部7b的邊界線上形成匯聚光斑SP1 ，通過 第2區2b的光束的+ 1次衍射光(第2光束)在感光部7c和感光部7d的邊界線 上形成匯聚光斑SP2，並且通過第3區2c的光束的+ 1次衍射光在感光部7e 形成匯聚光斑SP3。這樣，分別在各感光部對第1光束和第2光束進行感光。
然後，將光檢測器7的各感光部7a 7e接收的光束變換成電信號Sa Se。 將這些電信號Sa Se輸入到控制電路59(參考圖2)，用於物鏡4的焦點位置偏 移量檢測及其調整(校正)和球面像差檢測及其調整(校正)。即，控制電路59兼 作檢測出焦點位置偏移量的焦點位置偏移量檢測部件和檢測出球面像差的(球 面)像差檢測部件。
來自將光檢測器7的各感光部7a 7e的電信號Sa ~ Se輸出到例如信息再 現電路60，變換成再現信號RF。這時，以光檢測器7的各感光部7a 7e輸出 的電信號Sa Se的總和給出光碟6記錄的再現信號RF，如下式所示。
RF = Sa + Sb + Sc + Sd + Se
首先，在下面說明使用電信號Sa Se的焦點位置偏移量的檢測及其校正。 這裡，說明物鏡4的球面像差量小到能忽略的程度時，用上述電信號Sa Se 檢測出焦點位置偏移量並進行其校正的情況。
利用稱為刀刃法的公知技術，由下式的運算產生檢測出焦點位置偏移量用 的FES。
FES = (Sa—Sb) + (Sc-Sd)
為了說明方便，下文將Sa- Sb和Sc - Sd分別稱為第1輸出信號和第2輸 出信號。說明此FES的檢測動作。
首先，考慮光碟6的信息記錄層6c或信息記錄層6d上焦點一致的情況， 即焦點位置不偏移的情況。此情況下，如圖4(a)所示，將匯聚光斑SP1匯聚在 感光部7a與感光部7b的邊界線上，形成感光部7a和感光部7b的感光量相等， 所以第1輸出信號Sa-Sb為0。另一方面，如該圖所示，將匯聚光斑SP2匯聚 在感光部7c與感光部7d的邊界線上，形成感光部7c和感光部7d的感光量相 等，所以第2輸出信號Sc-Sd為0。因此，FES為0。
接著，考慮因光碟6靠近或遠離物鏡4而焦點位置偏離信息記錄層6c或信 息記錄層6d的情況。此情況下，如圖4(b)所示，匯聚光斑SP1和匯聚光斑SP2 為散焦狀態，此匯聚光斑SP1和匯聚光斑SP2的形狀從圖4(a)所示形狀變化到 圖4(b)所示形狀。因而，作為第l輸出信號Sa-Sb和第2輸出信號Sc-Sd， 輸出與焦點位置偏移相當的值(O以外的值)。所以，FES呈現相當於焦點位置偏 移的0以外的值。
因此，為了總使焦點位置與信息記錄層一致，即為了校正焦點位置偏移量， 使物鏡4往光軸OZ方向移動成FES的輸出(值)總為0即可。
接著，說明產生球面像差時，此球面像差的檢測及其校正。首先，考慮產 生物鏡4的球面像差而拾光裝置11的光學系統無焦點位置偏移的情況。在光 盤6的防護玻璃6a的厚度變化或進行信息記錄層6c與信息記錄層6d(圖3)之 間的跳移時，產生此球面像差。
例如，防護玻璃6a(圖3)的厚度變化，並產生球面像差時，光束的光軸OZ 附近的光束和光束外周附近的光束，其光束焦點位置(光束的束徑為最小的位置) 不同。
因此，由全息元件2的第1區2a將光束的光軸OZ附近的光束衍射後、檢 測出光束的光軸OZ附近(內周部附近)的光束(第1光束)的焦點位置偏移量的第 l輸出信號Sa-Sb的值，和將光束的外周部附近的光束衍射後、檢測出光束的 外周部附近的光束(第2光束)的焦點位置偏移量的第2輸出信號Sc - Sd的值，
均非0，分別為符合球面像差量的值。
產生球面像差造成的焦點位置偏移的方向，在光束內周部和光束外周部為
相反的方向。因此，通過運算第l輸出信號Sa-Sb和第2輸出信號Sc-Sd， 檢測出靈敏度絕對值較大的SAES。 B卩，利用下式的運算，獲得SAES。
SAES = (Sa_Sb) —kX (Sc - Sd) ......(2)
其中，k是係數。這裡，說明SAES的檢測動作。
首先，考慮無球面像差的情況。無球面像差時，如圖4(a)所示，匯聚光斑 SP1匯聚在感光部7a與感光部7b的邊界線上，形成感光部7a與感光部7b的 感光量相等，所以第l輸出信號Sa-Sb為0。另一方面，匯聚光斑SP2匯聚在 感光部7c與感光部7d的邊界線上，形成感光部7c與感光部7d的感光量相等， 所以第2輸出信號Sc-Sd為0。即，匯聚光斑SP1和匯聚光斑SP2為匯聚狀 態(聚焦狀態)。因此，SAES為O。
接著，考慮產生球面像差的情況。產生球面像差時，如圖4(c)所示，匯聚光 斑SP1和匯聚光斑SP2從匯聚狀態變化到散焦狀態，不顧無焦點位置偏移。
因此，第l輸出信號Sa-Sb和第2輸出信號Sc-Sd呈現O以外的值。匯 聚光斑SP1和匯聚光斑SP2的散焦方向相反(焦點位置偏移的方向相反)，因此 通過將這些信號(第1輸出信號Sa- Sb、第2輸出信號Sc- Sd)的差信號代入到 上述式2，能檢測出檢測靈敏度高的SAES。
又，考慮拾光裝置11的光學系統殘留若干焦點偏移的狀態下產生球面像差 的情況。此情況下，即使無球面像差時也因焦點偏移的影響而匯聚光斑SP1和 匯聚光斑SP2為散焦狀態，所以第1輸出信號Sa- Sb和第2輸出信號Sc- Sd 呈現O以外的值。在焦點偏移小的範圍中，將第l輸出信號Sa-Sb和第2輸 出信號Sc-Sd的變化看做實質上直線，所以通過優化係數k，能消除焦點偏移 對SAES的影響。
球面像差造成的散焦在匯聚光斑SP1和匯聚光斑SP2上極性相反(焦點偏移 的方向為相反的方向)，因此即使進行係數k的優化，也並非不輸出SAES。
但是，對此SAES的檢測靈敏度絕對值的大小而言，後文將闡述隨全息元 件的劃分狀態變化。
以往，不存在(i)SAES的檢測靈敏度變化小、(ii)SAES的檢測靈敏度絕對值 大(SAES的檢測靈敏度高)這(i)和(ii)兩點都得到滿足的全息元件。下面，分別 說明(i)和(ii)後，說明上述全息元件2的具體劃分圖案的數值(hl-0.3rl、 h2 = 0.6rl、 9 = ±45度、ll=0.6rl，參考圖l)的效果。拾光裝置11實際上為了使光束匯聚在形成於光碟6的信息記錄層6c或信 息記錄層6d上的紋道上，進行使物鏡4往光碟6的徑向移動並使光束總匯聚 在紋道上的跟蹤控制。合為一體地製作全息元件2和物鏡4時，光束的中心與 全息元件2的中心一致，所以沒有問題，但以分離方式將全息元件2和物鏡4 裝到拾光器10時，由於跟蹤控制，產生光束的中心與全息元件2的中心不一 致的狀況。這樣，因跟蹤控制而光束的中心和全息元件2的中心往徑向錯開時，是圖 15所示以往的劃分形狀的全息元件210，則原本應在全息元件210的區210a 或區210b衍射的光束的一部分分別在別的區衍射。艮P，原本應在全息元件210的區210a衍射的部分光束在區210b衍射，原 本應在全息元件210的區210b衍射的部分光束在區210a衍射。隨之，各區衍 射的光束在與原來的感光部不同的感光部受到感光。因此，光束的中心與全息元件210的中心存在徑向錯位時和不存在該錯位 時，來自光檢測器的各感光部的電信號變化。因而，即使球面像差量恆定，SAES 也因光束的中心與全息元件210的中心的錯位量而變化。所以，存在即使根據 此SAES校正球面像差也不能適當校正的問題。為了儘量抑制光束的中心(光軸) 往光碟6的徑向錯位造成的對SAES的影響，使用與徑向平行的直線的劃分形 狀即可。於是，以往，為了儘量抑制光軸0Z往光碟6的徑向錯位造成的對SAES的 影響(減小SAES檢測靈敏度變化)，使用圖16所示劃分形狀的全息元件220。 如"背景技術"中所說明，用往徑向延伸的直線D22分開區域。因此，即使光 束的中心和全息元件220的中心往徑向錯開，原本應在全息元件220的區220a 和區220b衍射的光束也不在別的區衍射。這裡，將表示使用本發明的全息元件2時的SAES與光碟6的防護玻璃6a
的厚度變化的關係的曲線圖示於圖5(a)。作為比較例，將表示使用圖15所示全 息元件210時和使用圖16所示全息元件220時的SAES與光碟6的防護玻璃 6a的厚度變化的關係的曲線圖示於圖5(b)、圖5(c)。再者，全息元件210的(劃分)半徑rll在光束208的有效直徑的半徑表示為 rl0時，rll=0.7rl0。全息元件220的直線D22與直線D21的距離h5為h5 = 0.6dO。本發明的全息元件2的劃分線(直線D3)的位置(離開直線D1的距離)hl 為hl=0.3rl;全息元件2的劃分線(線段D4)離開直線D1的距離h2為h2 = 0.6rl。圖5(a) (c)所示的曲線圖示出全息元件2、 210、 220的中心和光束的中心 不錯開時(即錯位量為0微米時)和因跟蹤控制而全息元件2、 210、 220的中心 和光束的中心的錯位在徑向錯位300微米(fim)時的SAES與防護玻璃6a的厚度 變化的關係。將物鏡4的孔徑規定的光束有效直徑的半逕取為1.5毫米。因此 300微米相當於有效直徑的半徑的20%。從上述圖5(a)、 (c)所示的曲線圖判明由全息元件2的劃分線分離光束時和 由全息元件220的劃分線分離光束時，即使全息元件2、 220和光束的中心錯 位300微米也幾乎不影響SAES。然而，如圖5(b)所示，判明由全息元件210的劃分線(第1半圓E11)劃分光 束時，由於全息元件210的中心和光束的中心的錯位，SAES明顯受到影響。本實施方式的全息元件2，如圖1所示，判明利用凸出部44以外的部分(兩 端部；直線D3)、位於凸出部44的頂的直線D5、以及與徑向平行的直線(直線 D3、 D5)劃分區域，所以即使因跟蹤控制而產生物鏡移位，並且全息元件2的 中心和光束的中心錯位，在別的劃分區衍射光束的狀況也少，SAES的檢測靈 敏度變化小(參考圖5(a))。根據上文所述，從SAES檢測靈敏度變化小的角度看，在區域劃分中使用 徑向直線的全息元件2和全息元件220為佳。然而，全息元件220的劃分形狀與SAES檢測靈敏度絕對值最大的劃分形 狀(全息元件210的劃分形狀)的形狀誤差大，所以存在SAES的檢測靈敏度絕 對值小的問題。
在全息元件2、 210中比較SAES檢測靈敏度絕對值時，從圖5(a) 圖5(c) 判明如下。
利用全息元件210的劃分線分離光束時，SAES的檢測靈敏度絕對值最大。 利用全息元件210的劃分線分離光束時，SAES的檢測靈敏度絕對值最大，是 因為通過用以光軸OZ為中心的圓(物鏡的孔徑規定的光束有效直徑的半徑rlO 的70X的半徑rl1的圓)的圓弧Ell分離光束，能以使分離後的光束的焦點位 置偏移最大的方式進行檢測。
與此相反，用全息元件220的劃分線分離光束時，與全息元件210的劃分 形狀的形狀誤差大，所以如圖5(b)、圖5(c)所示，SAES的檢測靈敏度絕對值 僅為全息元件210的SAES的檢測靈敏度絕對值的1/3。
另一方面，用全息元件2的劃分線分離光束時的SAES的絕對值小於全息 元件210的SAES的絕對值，但形狀與全息元件210的劃分形狀近似，所以如 圖5(a)、圖5(b)所示，檢測出全息元件220的SAES的靈敏度絕對值的約2倍 的SAES靈敏度絕對值。
全息元件2與全息元件210的劃分形狀這樣近似，是因為劃分線D2在其中 央部具有鼓出到全息元件的外周側的凸出部44，如圖1所示。由於具有這種凸 出部44，能以近似於全息元件210的劃分狀態，由接近光束的光軸OZ的部分 和接近光束的外周部的部分進行劃分。所以，能檢測出靈敏度絕對值大的 SAES。
換言之，全息元件2與全息元件210的劃分形狀近似，是因為劃分線D2具 有從直線D3、 D3的光軸OZ側的端點(第1端點)A、 A對直線D8傾斜並往離 開直線Dl的方向延伸而且對直線D8形成軸對稱的一對線段D4，如圖1所示。
由於劃分線D2的一部分具有對直線D8傾斜的線段D4，全息元件2形成形 狀接近以光軸OZ為中心的第1半圓E11(參考圖15)的劃分圖案。所以，能檢 測出靈敏度絕對值大的SAES。
從上文所述判明(i)SAES的檢測靈敏度變化小，而且(ii)SAES的檢測靈敏 度絕對值大，這(i)和(ii)的條件都得到滿足的是本發明的全息元件2。
從上述圖5(a) 圖5(c)判明為了滿足上述(i)和(ii)，需要用與徑向平行的
直線徑向劃分，而且用近似於全息元件210的劃分線的劃分線劃分全息元件。 為了使全息元件2的劃分線近似於全息元件210的劃分線，將上述全息元
件2上的物鏡4的孔徑規定的光束有效直徑的半徑表示為rl時，最好hl =0.3rl、 h2 = 0.6rl、 6 = ±45度、ll=0.6rl。通過設定為這種數值，根據圖1與圖15的 對比，視覺上判明全息元件2的劃分線與全息元件210的劃分線近似，但下面 由實驗例說明這些數值最近的理由。
圖6(a)是示出使圖1所示的距離h2為0.4rl、 0.6rl、 0.8rl時的SAES與光 盤6的防護玻璃6a的厚度變化的關係的曲線圖。如該圖所示，將距離h2取為 0.4rl日寸，SAES的檢測靈敏度絕對值小於將距離h2取為0.6rl、0.8rl時的SAES 的檢測靈敏度絕對值。
圖6(b)中，使距離h2為0.8rl，並示出全息元件2的中心和光束的中心不錯 位時和全息元件2的中心和光束的中心因跟蹤控制而往光碟6的徑向錯位300 微米時的SAES與防護玻璃的厚度變化的關係。
使距離h2為0.8rl時，與圖5(a)所示的使距離h2為0.6rl時相比，由於全 息元件2與光束的中心錯位，使SAES的檢測靈敏度受到大影響(變化大)。因 此，從SAES的檢測靈敏度絕對值大小和SAEA的檢測靈敏度變化的角度看， 判明最好將距離h2取為0.6rl。
圖7是示出使圖1所示的距離hl為0.2rl、 0.3rl或0.4rl時的SAES與光碟 的防護玻璃的厚度變化(微米)的關係的曲線圖。如該圖所示，距離hl為0.2rl、 0.4rl時與距離hl為0.3rl時相比，SAES的檢測靈敏度絕對值小。因此，判明 最好將距離hl取為0.3rl。
圖8(a)是示出使圖1所示的長度11為0.4rl、 0.6rl或0.8rl時的SAES與光 盤的防護玻璃的厚度變化(微米)的關係的曲線圖。
從該圖判明按長度ll為0.8rl、 0.6rl、 0.4rl的順序，SAES的檢測靈敏度 絕對值變小。因此，從SAES的檢測靈敏度絕對值的角度看，最好使長度ll為 0.8rl或0.6rl。
圖8(b)是示出使11為0.8rl並且全息元件2的中心與光束的中心無錯位時和 全息元件2的中心與光束的中心因跟蹤控制而往光碟6的徑向錯位300微米時
的SAES與防護玻璃的厚度變化(微米)的關係的曲線圖。與圖5(a)所示的使長度11為0.6rl時比較，判明長度11為0.8rl時的全息元 件2，如圖8(b)所示，由於光束的中心錯位，SAES的檢測靈敏度受到大影響(變 化大)。因而，判明最好使長度ll為0.6rl。圖9是示出使圖1所示的傾斜角度e為土45度、±90度時的SAES與光碟的 防護玻璃厚度變化(微米)的關係的曲線圖。從該圖判明通過使傾斜角度e為土45 度，SAES的檢測靈敏度絕對值變大。因此，判明最好使傾斜角度e為土45度。再者，作為將從光碟6的信息記錄層6c、 6d反射的光束引導到光檢測器7 用的部件，使用全息元件2，但不限於此，例如也可使用組合分束鏡和楔形稜 鏡的構件。即，作為本發明的匯聚光學系統，不限於全息元件2。然而，根據 謀求裝置小型化的觀點，最好使用全息元件2。本實施方式中，作為球面像差校正機構，驅動準直透鏡3，但也可用調整構 成配置在準直透鏡3與物鏡4之間的光束擴展器(未圖示)的2塊透鏡的間隔的 機構。g卩，可將調整構成光束擴展器的2塊透鏡的間隔的機構用作球面像差校 正部件。上文中，用將光源和光檢測器合為一體的全息元件雷射器的例子進行了說 明，但也可構成光源使用單體的半導體雷射器，並利用PBS劃分光路，在光檢 測器對PBS反射光徑向感光(後文闡述)。這時，可在返程光學系統配置光束分 離部件。上述本發明像差檢測裝置，能用於具有光集成單元的拾光裝置。圖10是示 出具有光集成單元100的拾光器81的概略組成的說明圖。關於對此拾光器81 進行驅動控制用的驅動控制部，由於與上述對拾光器IO進行驅動控制用的驅 動控制部51相同，省略其說明。圖10所示的拾光器81具有光集成單元IOO、準直透鏡3和物鏡4。 圖10中，從裝載在光集成單元100的光源(半導體雷射器)IOI出射的光束 由準直透鏡3變換成平行光後，通過物鏡4匯聚到光碟6。然後，從光碟6反 射的光束(下文稱為"返回光")又通過物鏡4和準直透鏡3，在裝載在光集成單 元100的光檢測器112上受到感光。
圖ll(a)、圖ll(b)是示出圖10中示出的光集成單元100的組成的組成圖。 圖ll(a)是圖IO所示的光集成單元100的從光軸方向(z方向)看的俯視圖。圖 ll(b)是圖IO所示的光集成單元100的y方向看的側視圖。如圖ll(b)所示，光集成單元100具有半導體雷射器IOI、光檢測器112、 偏振分束鏡114、偏振衍射元件115、 1/4波長片116和封殼117。封殼117包含臺座117a、底板117b和罩117c。罩117c上形成使光通過用 的窗部117d。封殼117內裝載半導體雷射器101和光檢測器112。圖ll(a)是為了示出封殼117內的半導體雷射器101和光檢測器112的配置 關係而從圖11(b)所示的光軸方向(z方向)(即從罩117c的窗部lld側)看封殼117 的俯視圖。為了避免圖繁雜，圖ll(a)省略偏振分束鏡114、偏振衍射元件115和1/4 波長片116。如圖ll(a)所示，在臺座117a上裝載光檢測器112，在臺座117a的側部設 置半導體雷射器101。為了確保半導體雷射器101出射的光束120的光路和光 檢測器112接收的返回光(非衍射光122、 1次衍射光123)的光路，將半導體激 光器101的光束出射部和光檢測器112的感光部配置成包含在形成於罩117c 的窗部117d的區域中。接著，根據圖ll(b)說明各組成構件的配置。下面的說明中，為了說明方便， 將偏振分束鏡114中的半導體雷射器101出射的光束120入射的面表示為偏振 分束鏡114的光束入射面，將偏振分束鏡114中的返回光入射的面表示為偏振 分束鏡114的返回光入射面。而且，將偏振衍射元件115中的半導體雷射器101 出射的光束120入射的面表示為偏振衍射元件115的光束入射面，將偏振元件 115中的返回光入射的面表示為偏振衍射元件115的返回光入射面。如圖ll(b)所示，將偏振分束鏡114配置在封殼117上。具體而言，在封殼 117上配置成偏振分束鏡114的光束入射面覆蓋所述窗部117d。將偏振衍射元件115配置成其光束入射面與偏振分束鏡114的返回光入射 面對置，而且配置在半導體雷射器101出射的光束120的光軸上。半導體雷射器101使用出射波長人- 405納米的光束120的雷射器。光束120 是對圖中所示的光軸方向(Z方向)具有X方向的偏振面的線偏振光(P偏振光)。半導體雷射器101出射的光束120入射到偏振分束鏡114。偏振分束鏡114具有偏振分束鏡(PBS)面(功能面)114a和反射鏡(反射 面)114b。PBS面114a具有的特性將對圖中所示的光軸方向(z方向)具有x方向的偏振面的線偏振光(P偏振光)透射，將具有對偏振面垂直的偏振面(即對圖中所示的 光軸方向(z方向)具有y方向的偏振面)的線偏振光(S偏振光)反射。將PBS面114a配置在半導體雷射器101出射的具有P偏振的光束120的光 軸上，形成光束120透射。將所述反射鏡114b配置成對PBS面114a平行。入射到PBS面114a的光束120(P偏振)照原樣穿透PBS面114a。穿透PBS 面114a的光束120接著入射到偏振衍射元件115。接著，詳細說明此偏振衍射元件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(光束分離部件)138。將第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 軸上，並構成將第1偏振全息元件131配置得比第2偏振全息元件138靠近半 導體雷射器101側。第1偏振全息元件131使P偏振光衍射，並使S偏振光透射；第2偏振全 息元件138使S偏振光衍射，並使P偏振光透射。由各偏振全息元件131、 138 中形成的槽結構(光柵)進行這些偏振的衍射，由所述光柵的間距(下文將其稱為 光柵間距)規定衍射角度。在第1偏振全息元件131形成用於檢測出跟蹤誤差信號(TES)的產生3光束 用的全息圖案。艮P，穿透PBS面114a的P偏振的光束120入射到構成偏振衍射元件115 的第l偏振全息元件131時，受到衍射，成為用於檢測出TES的3光束(主光 束和2個子光束)，從第1偏振全息元件131出射。後面闡述上述第1偏振全息 元件131的詳況。作為用3光束的TES檢測方法，可用3光束法、差動推挽(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偏振光原樣 透射。具體而言，第2偏振全息元件138將入射的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 ，從第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，並原樣穿透。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波長片116。對第2偏振全息元件138的全息圖案(劃分形狀)而 言，則與上述全息元件2的劃分形狀相同。所述1/4波長片116能入射線偏振光，並將其變換成圓偏振光後出射。因 此，入射到1/4波長片116的P偏振的光束120(線偏振光)被變換成圓偏振的 光束後，從光集成單元100出射。從光集成單元100出射的圓偏振的光束，如圖10所示，由準直透鏡3變換 成平行光後，通過物鏡4匯聚到光碟6。然後，被光碟6反射的光束(即返回光) 又通過物鏡4和準直透鏡3，再次入射到光集成單元100的1/4波長片116。入射到光集成單元100的1/4波長片116的返回光是圓偏振光，由1/4波 長片116變換成對圖中所示的光軸方向(z方向)具有y方向的偏振面的線偏振光 (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)後出射。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，並原樣穿透。接著，S 偏振的返回光入射到上述偏振分束鏡114，由PBS面114a反射，並受到反射鏡 114b再次反射後，從偏振分束鏡114出射。從偏振分束鏡114出射的S偏振的 返回光在光檢測器112受到感光。後面闡述此光檢測器112的感光部圖案。接著，用圖12說明第1偏振全息元件131中形成的全息圖案。圖12是示出第1偏振全息元件131中形成的全息圖案的模式圖。作為全息 圖案，可為使用3光束法或差動推挽法(DPP法)的跟蹤誤差信號(TES)檢測用的 規則的直線光柵，但這裡說明採用相移DPP法的情況。圖12中的第1偏振全息元件131的全息圖案包含區131a和區131b這2個 區域。區131a和區131b的周期結構的相位差相差180度。通過做成這種周期 結構，子光束的推挽信號振幅為實質上O，可對物鏡移位或光碟傾斜抵消偏移。
第1偏振全息元件131上的光束120對區131a和區131b做越準確的對位， 得到越良好的偏移抵消性能。而且，光束120的有效直徑越大，越能減小因隨 時間的變化或溫度變化而發生的光束120與區131a的錯位和光束120與區131b 的錯位時的影響。圖12中，用參考標號134表示照射在第1偏振全息圖案的 光束。第2偏振全息元件138中形成的全息圖案與圖1完全相同。S口，第2偏振 全息元件138的全息圖案包含3個區(第1區2a、第2區2b、第3區2c)。於是， 使用來自第1區2a和第2區2b的+ 1次衍射光能檢測出用於校正球面像差的 SAES。而且，能用使用來自第l區2a、第2區2b和第3區2c的土l次衍射光 的刀刃法檢測出用於校正焦點位置的FES。本發明將0次衍射光用於檢測出RF信號等高速信號。可用以掩模精度準確 定位的方式合為一體地製作第1偏振全息元件131和第2偏振全息元件138。 因此，在進行第2偏振全息元件138的位置調整以獲得規定的伺服信號的同時， 完成第1偏振全息元件131的位置調整。即，取得光集成單元100的組裝調整 方便且調整精度高的效果。第2偏振全息元件138為圖1所示的劃分形狀的情況下，第2偏振全息元 件138上的物鏡4的孔徑規定的光束47的有效直逕往X方向移動時，第1區 2a檢測出的光量與第2區2b檢測出的光量的比率變化。另一方面，第2偏振 全息元件138上的物鏡4的孔徑規定的光束47的有效直逕往Y方向移動時， 第1區2a檢測出的光量和第2區2b檢測出的光量相加後得到的光量與第3區 2c檢測出的光量的比率變化。因此，可利用這些光量關係將第2偏振全息元件 138與物鏡4的孔徑規定的光束47的有效直徑的中心位置對準。結果，不必形 成對位的劃分圖案，所以可作利用光束的整個區域的刀刃法的FES檢測，從而 能進行穩定的聚焦控制。另一方面，作為圖16所示已有技術的用直線劃分的情況下，光束的中心和 全息元件的中心在進行錯位時，得不到光量變化，所以不能對位。因此，需要 用徑向的劃分線對分用於球面像差檢測的半圓區相反側的半圓區，以檢測出錯 位信號。做成這種結構時，不能利用光束的整個區域進行利用刀刃法的穩定聚
焦控制。接著，用圖13(a)、圖13(b)說明第2偏振全息元件138中形成的全息圖案與 光檢測器112的感光部圖案的關係。圖13(a)示出相對於圖6(a)、圖6(b)中的光碟6的防護玻璃6a的厚度完成準 直透鏡3的光軸方向位置調整以免物鏡4的匯聚光束髮生球面像差的狀態下在 信息記錄層6c上匯聚成對焦狀態時的光檢測器112上的光束。還示出第2偏振全息元件138的3個區(第1區2a、第2區2b、第3區2c， 參考圖l)與十l次衍射光行進方向的關係。實際上將第2偏振全息元件138的 中心位置設置在與感光部112a 感光部112d的中心位置對應的位置，但為了 說明，圖中示出相對於光軸方向(z方向)往y方向偏移。如圖13(a)所示，光檢測器包含14個感光部(感光部112a 感光部112n)。 往程光學系統中由第1偏振全息元件131形成的3光束(主光束和2個子光 束)121(參考圖11(b))受光碟6反射後，在返程光學系統中被第2偏振全息元件 138分離成非衍射光(O次衍射光)122(參考圖ll(b))和衍射光(土l次衍射 光)123(參考圖ll(b))。光檢測器112具有感光部(感光部112a 感光部112n)，用於對在非衍射光 122和衍射光123中檢測出RF信號和伺服信號時需要的光束進行感光。具體而言，形成第2偏振全息元件138的3個非衍射光(O次衍射光)122和 9個衍射光123，共計12個光束。其中，將非衍射光(O次衍射光)設計成具有某 種程度的規模的光束，以便完成推挽法的TES檢測。為了非衍射光(O次衍射光) 的束徑具有某種程度的規模，將光檢測器112設置在相對於非衍射光122的匯 聚點往內側偏移若干的位置。本發明不限於此，也可將光檢測器112設置在相 對於非衍射光122的匯聚點往前方偏移的位置。這樣，將具有某種程度規模的束徑的光束匯聚在感光部112a 112d的邊界 部，所以通過調整成這4個感光部(感光部112a 感光部112d)的輸出相等，可 作非衍射光122和光檢測器112的位置調整。圖13(b)示出圖6(a)、圖6(b)中的物鏡4從圖13(a)的狀態靠近光碟6時的光 檢測器112上的光束。由於物鏡4靠近光碟6，光束的束徑變大。然而，不發
生光束從感光部112a 感光部112n溢出。接著，用圖13(a)、圖13(b)說明產生伺服信號的動作。這裡，將感光部112a 112n的輸出信號分別表示為電信號Sa Sn。用非衍射光檢測出RF信號(RF)。即，能用下式給出RF信號(RF)。RF = Sa + Sb + Sc + Sd下式給出相移DPP法的TES。其中，將oc設定成優化係數，用於抵消物鏡 移位或光碟傾斜造成的偏移。TES - {(Sa + Sb) - (Sc + Sd)} - a {(Se - Sf) + (Sg _ Sh)} 用刀刃法檢測出FES。即，下式給出FES。 FES = (Sm - Sn) - {(Sk + Si) - (SI + Sj)}又，下式給出SAES。此SAES的說明與上文相同，所以省略其說明。 SAES = (Si — Sj)_k(Sk — Sl)再者，可使像差檢測裝置具有將通過匯聚光學系統的光束分離成包含該 光束的光軸的第1光束和不包含該光束的光軸的第2光束的光束分離部件；以 及根據所述光束分離部件分離的2個光束的焦點位置檢測出所述匯聚光學系統 的球面像差的球面像差檢測部件，其中所述光束分離部件具有利用由徑向的多 條直線和對通過光軸的紋道方向的直線形成軸對稱，並傾斜規定角度的直線對 構成的邊界線分離的第1區和第2區。像差檢測裝置可將所述光軸與徑向的直線的距離設定在光束分離部件上的 光束半徑的30%至60%的範圍。像差檢測裝置的所述直線對的傾斜角度可為 約45度。可使拾光裝置具有光源、將所述光源照射的個匯聚到光記錄媒體的匯聚 光學系統、將通過所述匯聚光學系統的光束分離成包含該光束的光軸的第l光 束和不包含該光束的光軸的第2光束的光束分離部件、根據所述光束分離部件分離的2個光束的焦點位置檢測出所述匯聚光學系統的球面像差的球面像差檢測部件、以及校正所述球面像差檢測部件檢測出的球面像差的球面像差校正部 件，並且所述光束分離部件具有利用由徑向的多條直線和對通過光軸的紋道方 向的直線形成軸對稱並傾斜規定角度的直線對構成的邊界線分離的第1區和第2區。
拾光裝置可將所述光軸與徑向的直線的距離設定在光束分離部件上的光束半徑的30%至60%的範圍。拾光裝置的所述直線對的傾斜角度可為約45度。本發明可用於將光分離部件的劃分圖案優化成在跟蹤控制時物鏡移動的情 況下也不發生像差檢測信號的靈敏度變化的像差檢測裝置和具有此像差檢測 裝置的拾光裝置。又，由光束的有效直徑的半徑的30%和60%的2條徑向直線D3和D5、以 及傾斜的線段D4劃分所述全息元件2。因此，不容易受到跟蹤造成的SAES 的檢測靈敏度變化，而且由於添加由傾斜線段D4以及徑向直線D3和D4表示 為的區域中的球面像差分量，SAES的檢測靈敏度絕對值變大。還將直線的傾斜角度e設定為45度。即，全息元件2的劃分形狀與SAES 檢測靈敏度為最大的劃分形狀近似。所以，能確保SAES的信號質量高。由於全息元件的邊界線具有徑向的多條直線，不容易受到物鏡移位的影響， 即使跟蹤時產生物鏡移位，球面像差誤差信號的檢測靈敏度的變化也小。因此， 即使進行跟蹤控制，也總能高精度地檢測出球面像差並加以校正。根據本發明， 能優化對光束進行分離的光束分離部件的劃分形狀(劃分圖案)。本發明的像差檢測部件中，最好所述第2邊界線具有與對所述光軸正交的 紋道方向實質上平行並對通過所述光軸的紋道直線形成相互軸對稱而且位於 所述兩端部的一對第1直線、以及從該一對第1直線的所述光軸側的第1端點 延伸成接近所述紋道直線的對所述紋道直線傾斜的一對第2直線，連接該一對 第2直線的第1端點的相反側的各第2端點之間，形成所述鼓出段的頂。這裡，徑向是指與光記錄媒體上形成的紋道的方向平行的方向。根據上述 組成，第2邊界線的形成鼓出段的第2直線為對紋道直線形成軸對稱的傾斜的 直線。因此，產生光束分離部件與光束的錯位的情況下，紋道方向和徑向的哪 一方上錯位時，從各區得到的光束的感光量都變化。因此，能進行光束分離部 件與光束的對位，而不形成對位用的劃分圖案。又，本發明的像差檢測裝置中，最好所述第1直線與所述第1邊界線的距 離為所述光束分離部件上的光束的有效直徑的半徑的約30%，並且所述鼓出段 的頂與所述第1邊界線的距離和所述鼓出段的頂的長度為所述有效直徑的半徑
的約60%。為了進一步加大球面像差誤差信號的檢測靈敏度絕對值，最好以匯聚光學 系統的孔徑規定的光束的有效直徑的半徑的約70%的半徑分離光束。這樣劃分 光束時，接近光束的光軸的部分上的光束焦點位置與接近光束外周部的部分上 的光束焦點位置的偏移最大。與此相對應，根據上述組成，第1直線與所述第1邊界線的距離為所述光束分離部件上的光束有效直徑的半徑的約30%。並且所述鼓出段的頂與所述第 1邊界線的距離為所述有效直徑的半徑的約60%。上述約60%和約30%這些數值是本發明人進行與其它數值的比較研究的結 果發現球面像差誤差信號絕對值大而且跟蹤控制造成的球面像差誤差信號的 檢測靈敏度變化小的數值。本發明的像差檢測裝置中，最好所述鼓出段的頂的長度為所述有效直徑的 半徑的約60%。根據上述組成，光束分離部件的劃分圖案近似於所述較佳劃分圖案的形狀。 因此，能以使此光束分離部件的劃分圖案分離的光束的焦點偏移最大的方式檢 測出球面像差誤差信號。所以，能加大球面像差誤差信號的檢測靈敏度絕對值。 上述60%這數值本發明人進行與其它數值的比較研究的結果，發現球面像差誤 差信號絕對值大而且跟蹤控制造成的球面像差誤差信號的檢測靈敏度變化小 的數值。又，本發明的像差檢測裝置中，最好所述第2直線與所述紋道直線的夾角 為約45度。此45度的數值本發明人進行與其它數值的比較研究的結果發現球 面像差誤差信號絕對值大的數值。本發明的拾光裝置中，最好具有上述任一像差檢測裝置和校正所述球面像 差檢測部件檢測出的球面像差的球面像差校正部件。根據所述組成，能使用球面像差誤差校正部件，根據像差檢測裝置求出的 像差誤差信號，實際校正(調整)球面像差。而且，通過將上述任一像差檢測裝 置設在拾光裝置，不容易受拾光裝置的光學系統發生的雜散光或來自非目的信 息記錄層的非所需光的影響，能確保球面像差誤差信號的信號質量，所以能進
行穩定的球面像差檢測。綜上所述，本發明的像差檢測裝置的所述光束分離部件，具有往徑向延 伸的通過光軸的第1邊界線；以及第2邊界線，該第2邊界線至少在兩端部含 有形成與該第1邊界線實質上平行的部分，在中央部鼓出到該光束分離部件的 外周側，鼓出段的頂形成與該第l邊界線實質上平行。因此，取得的效果能確保球面像差誤差信號的檢測靈敏度絕對值(信號質量) 後，將跟蹤控制時的物鏡移位造成的球面像差誤差信號檢測靈敏度的變化抑制 得充分小。本發明不限於上述實施方式，可在權利要求書所示的範圍作各種變換。艮P， 組合在權利要求書所示範圍適當變換的技術部件而得的實施方式也包含在本 發明的技術範圍內。工業上的實用性本發明能適用於對光碟等的光記錄媒體記錄或再現信息的拾光裝置的光學 系統的調整。
權利要求
1、一種像差檢測裝置，具有將通過匯聚光學系統並由信息記錄媒體反射的光束分離成包含該光束的光軸的第1光束和不包含所述光軸的第2光束的光束分離部件；分別對該光束分離部件分離的所述第1光束和第2光束進行感光的、具有多個感光部的光檢測部件；以及根據所述感光部感光的所述第1光束和第2光束的感光量，檢測出所述匯聚光學系統的球面像差的球面像差檢測部件，其特徵在於，所述光束分離部件具有往徑向延伸的通過光軸的第1邊界線；以及第2邊界線，該第2邊界線至少在兩端部含有形成與該第1邊界線實質上平行的部分，在中央部鼓出到該光束分離部件的外周側，該鼓出段的預形成與該第1邊界線實質上平行。
2、 如權利要求1中所述的像差檢測裝置，其特徵在於，所述第2邊界線具有與和所述光軸正交的紋道方向實質上平行並對通過所 述光軸的紋道直線相互軸對稱且位於所述兩端部的一對第l直線；以及從該一對第1直線的所述光軸側的第1端點延伸成接近所述紋道直線的、對所述紋道直線傾斜的一對第2直線，連接該一對第2直線的第1端點的相反側的各第2端點之間，形成所述鼓 出段的頂。
3、 如權利要求2中所述的像差檢測裝置，其特徵在於，所述第1直線與所述第1邊界線的距離為所述光束分離部件上的光束有效 直徑的半徑的約30%，並且所述鼓出段的頂與所述第1邊界線的距離為所述有 效直徑的半徑的約60%。
4、 如權利要求3中所述的像差檢測裝置，其特徵在於， 所述鼓出段的頂的長度為所述有效直徑的半徑的約60%。
5、 如權利要求2至4中任一項所述的像差檢測裝置，其特徵在於， 所述第2直線與所述紋道直線的夾角為約45度。
6、 一種拾光裝置，其特徵在於，具有-像差檢測裝置；以及校正所述像差檢測裝置中的球面像差檢測部件檢測出的球面像差的球面像 差校正部件，所述像差檢測裝置具有將通過匯聚光學系統並由信息記錄媒體反射的光束分離成包含該光束的光軸的第1光束和不包含所述光軸的第2光束分光束分離 部件；分別對該光束分離部件分離的所述第l光束和第2光束進行感光的、具 有多個感光部的光檢測部件；以及根據所述感光部感光的所述第1光束和第2 光束的感光量，檢測出所述匯聚光學系統的球面像差的球面像差檢測部件，其 中所述光束分離部件具有往徑向延伸的通過光軸的第1邊界線；以及第2邊界 線，該第2邊界線在兩端部至少含有形成與該第1邊界線實質上平行的部分， 在中央部鼓出到該光束分離部件的外周側，該鼓出段的頂形成與該第1邊界線 實質上平行。
7、 如權利要求6中所述的拾光裝置，其特徵在於，所述第2邊界線具有與和所述光軸正交的紋道方向實質上平行並對通過所 述光軸的紋道直線相互軸對稱且位於所述兩端部的一對第1直線；以及從該一 對第1直線的所述光軸側的第1端點延伸成接近所述紋道直線的對所述紋道直 線傾斜的一對第2直線，連接該一對第2直線的第l端點的相反側的各第2端點之間，形成所述鼓 出段的頂。
全文摘要
本發明的像差檢測裝置加大像差誤差信號的檢測靈敏度絕對值，並且即使產生跟蹤控制時的匯聚光學系統的移位造成的光束分離部件的中心與光束的中心錯位，像差誤差信號檢測靈敏度的變化也小。將信息記錄媒體反射的光束至少分離成2束+1次衍射光的全息元件(2)，具有往徑向延伸的通過光軸(OZ)的直線(D1)、以及劃分線(D2)。該劃分線(D2)至少在兩端部具有形成與直線(D1)實質上平行的部分，在中央部具有鼓出到全息元件(2)的外周側的凸出部(44)，該凸出部(44)的頂(D5)形成與直線(D1)實質上平行。
文檔編號G11B7/135GK101133447SQ200680006720
公開日2008年2月27日 申請日期2006年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者緒方伸夫 申請人:夏普株式會社