CN101140772A - 光学头和光盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学头以及光盘装置，所述光学头具有，对于槽间距不同的光盘，即使在2个副光点的光量不平衡时，也可以提高基于DPP方式生成的TE信号的质量的衍射元件。在3光束方式的光学头中，衍射元件(12)，在光盘的直径方向上，被分割为第1区域(31)、第2区域(32)和第3区域(33)，第2区域(32)进一步被分割为第4区域(321)和第5区域(322)。第1区域(31)的周期结构，相对于第4区域(321)的周期结构相差1/4周期，第3区域(33)的周期结构，相对于第1区域(31)的周期结构相差1/2周期，第5区域(322)的周期结构，相对于第3区域(33)的周期结构相差1/4周期，且相对于第4区域(321)的周期结构相差1/2周期。

Description

光学头和光盘装置
技术领域
本发明涉及一种在光盘类信息记录介质上记录和/或再生信息信号时使用的光学头，以及搭载了此种光学头的光盘装置。
背景技术
以往，已知有一种所谓3光束方式的光学头。在这种以往的光学头中，从激光光源射出的激光，经衍射元件，分为未被衍射的0次光(以下称主光束)和被衍射及偏向后的2束±1次光(以下称2束副光束)，主光束和2束副光束，通过物镜聚光在光盘上，形成由1个主光点和2个副光点构成的3个光点。2个副光点，分别相对于主光点，在光盘的径向上向内周方向和外周方向偏离1/2槽间距。光盘所反射的主光束和2束副光束，分别被导入设置在受光元件上不同位置的3个4分割(直径方向2分割，轨道方向2分割)光检测器。
通过从接收主光束的4分割光检测器所检测出的推挽信号(以下称PPM信号)中，减去，将接收一方副光束的4分割光检测器所检测出的推挽信号(以下称PPS1信号)和接收另一方副光束的4分割光检测器所检测出的推挽信号(以下称PPS2)相加后的信号乘以规定增益后的信号，可以获得基于差动推挽(DPP：Differential Push-Pull)方式的追踪误差(tracking error)信号(以下称TE信号)。
虽然上述PPS1信号、PPS2信号、PPM信号，因为物镜的移位(物镜的移位是由于为了追随因光盘偏芯引起的信息轨道的移动而产生的)会产生偏移成分，但由于PPS1信号、PPS2信号、PPM信号所含的偏移成分极性相同，根据副光点的直径方向的配置关系(1/2槽间距)，PPS1信号和PPM信号为逆相位，且PPS2信号和PPM信号为逆相位，因此，通过从PPM信号中减去PPS1信号和PPS2信号相加所得的信号，可获得偏移成分被抵消的TE信号。基于该TE信号，对光盘的信息轨道进行稳定的追踪伺服。
然而，在上述DPP方式中，在光盘的直径方向上，必须使主光点和2个副光点的间隔符合1/2槽间距。换言之，光盘的槽间距若较光点间距的2倍相差很多，就无法获得良好的TE信号。因此，在使用基于上述DPP方式生成的TE信号，以1个光学头对槽间距不同的多种光盘进行记录/再生时，需要设置诸如判断光盘的种类，例如，作为DVD(DigitalVersatile Disc)规格的光盘，为槽间距1.48μm的DVD-RAM(记录容量2.6GB)、槽间距1.23μm的DVD-RAM(记录容量4.7GB)、槽间距0.74μm的DVD-R(只写(recordable))和DVD-RW(可重复读写(rewritable))等，并使将光束分为主光束和2束副光束的衍射元件绕光轴转动来改变衍射光的方向，以便按照光盘的槽间距，使直径方向的光点间隔符合1/2槽间距等额外的机构。作为不设置此类使衍射元件绕光轴转动的机构，而在槽间距不同的光盘中应用DPP方式的方法，提出有一种技术，利用格子槽周期结构的相位被分割成互异的多个区域的衍射格子，将主光点和2个副光点配置在同一轨道上。下面，对这种以往技术进行说明。
图13A是表示以往光学头的衍射元件(以往例1)的格子槽的周期结构的俯视图，图13B是表示在图13A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图(例如，参照日本专利公开公报特开平9-81942号的图5)。
在图13A中，以往例1的衍射元件60，包括在与光盘的直径方向对应的方向上被分割的2个区域61、62。左侧的区域62中形成的格子槽(斜线所示)的周期结构，与右侧的区域61中形成的格子槽(斜线所示)的周期结构相差1/2周期。
以这样的周期结构所衍射的±1次衍射光的光束，生成图13B所示的相位分布。
若以被图13A右侧的区域61所衍射的光的相位为基准(0)，则因周期结构的不同，被左侧的区域62所衍射的光的相位，±1次衍射光的一方早π相位，另一方晚π相位。即，若以图13B右侧的区域65的相位为0，则左侧的区域66的相位为π的2级相位分布。此外，作为0次衍射光的主光束不产生相位分布。
由此，即使在主光点和2个副光点配置在同一轨道上的情况下，由2束副光束(PPS1信号、PPS2信号)检测出的推挽信号，相对于由主光束检测出的推挽信号(PPM信号)也为逆相位。因此，通过从PPM信号中减去PPS1信号和PPS2信号相加所得的信号，无须借助光盘的槽间距差异，也可获得偏移成分被抵消的TE信号。
图14A是表示以往光学头的衍射元件(以往例2)的格子槽的周期结构的俯视图，图14B是表示被图14A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图(例如，参照日本专利公开公报特开2004-145915号的图7)。
在图14A中，以往例2的衍射元件70，包括在与光盘的直径方向对应的方向上被分割的3个区域71、72、73。相对于在中央的区域71中形成的格子槽(斜线所示)的周期结构，右侧的区域72中形成的格子槽(斜线所示)的周期结构向下侧偏移1/4周期，左侧的区域73中形成的格子槽(斜线所示)的周期结构向上侧偏移1/4周期。因此，右侧的区域72和左侧的区域73的周期结构相差1/2周期。
以这样的周期结构所衍射的光的相位，同上所述，由于相位随该周期结构的差异而变化，生成图14B所示的相位分布。
图14B是±1次衍射光的一方的相位分布的图，另一方光的相位分布，其符号相反。在图14B中，若以中央的区域75的相位为基准(0)，则右侧的区域76为+π/2弧度(+90度)，左侧的区域77为-π/2弧度(-90度)的3级相位分布。左右区域76、77的相位差为π弧度，这是与上述以往例1相同的相位差。
据此，即使在主光点和2个副光点设置在同一轨道上的情况下，由2束副光束(PPS1信号、PPS2信号)检测出的推挽信号，相对于由主光束检测出的推挽信号(PPM信号)也大体为逆相位。因此，通过从PPM信号中减去PPS1信号和PPS2信号相加所得的信号，无须借助光盘的槽间距差异，也可获得偏移成分被抵消的TE信号。
然而，上述以往的3光束方式的光学头，存在如下问题。
首先，在使用以往例1的衍射元件的光学头中，若使物镜在光盘的直径方向上移位，则会有TE信号的振幅大幅度下降的问题。
图15是用使用以往例1的衍射元件的光学头再生作为光盘的槽间距1.23μm的DVD-RAM时，对相对于直径方向的物镜位移量的、基于DPP方式生成的TE信号振幅变化进行模拟的结果的曲线图(C1)。另外，图15的纵轴，表示以物镜位移量为0时(轨道中心)的TE信号振幅为100％来进行标准化后的振幅。由图15的曲线C1可知，物镜从轨道中心移位±0.2mm，TE信号振幅就降低近30％。
其次，在使用以往例2的衍射元件的光学头中，如图15的曲线C2所示，与以往例1相比，虽然TE信号振幅整体有所下降，但TE信号相对于物镜位移量的振幅下降率被抑制得更小。
然而，以往例2，具有对槽间距不同的光盘，2个副光点在轨道上的最佳配置点不同的问题。下面，对其理由进行详细说明。
图16是就槽间距0.74μm的DVD-R/RW，将副光点的配置调整至最佳时，由主光束和2束副光束获得的推挽信号的模拟波形。计算条件为，波长660nm，NA0.65，槽间距0.74μm，图14B所示的中央区域的宽度，设为通过光束74的直径的25％、各光束的光量相等来计算。另外，最佳副光点的配置，相当于使生成副光束的衍射元件绕光轴转动，将TE振幅调整至最大时的配置。图16中，由2束副光束获得的推挽信号(PPS1信号，PPS2信号)因相位相同而重叠，它们与由主光束获得的推挽信号(PPM)相位相差π弧度。
另一方面，图17是就槽间距1.23μm的DVD-RAM，在与上述DVD-R/RW的情况相同的副光点配置的情况下，由主光束和2束副光束获得的推挽信号的模拟波形。计算条件，除槽间距外与前述相同。图17中，信号PPS1和信号PPS2，其相位呈相对于槽中心互相向相反方向偏移相同量的相位的波形。信号PPS1和信号PPS2，由于在生成TE信号时相加，该相位差相互抵消，得到在槽中心处零交叉(zero cross)的TE信号。
然而，由于激光的射出光轴倾斜或物镜的倾斜等，光学头的零部件误差或装配误差会导致2个副光点的光量平衡被打破，在信号PPS1和PPS2的振幅不同时，该相位差不能相抵消，TE信号呈在偏离槽中心的位置处零交叉的波形。使用这样的TE信号，存在追踪伺服精度下降的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种光学头，该光学头具有相对于槽间距不同的光盘，即使在2个副光点的光量不平衡的情况下，也可以提高基于DPP方式生成的TE信号的质量的衍射元件，并且还提供一种通过搭载此种光学头，实现高精度追踪伺服的光盘装置。
本发明所提供的光学头，包括：光源，其射出光；衍射元件，将从上述光源射出的光，分支为未被衍射的主光束和被衍射及偏移后的一对副光束；物镜，将上述衍射元件分支的上述主光束和上述一对副光束聚光在光盘上，上述衍射元件，在与上述光盘的直径方向相对应的方向上，被分割为第1区域、与该第1区域相邻的第2区域和与该第2区域相邻的第3区域，上述第2区域，进一步被分割为第4区域和与该第4区域相邻的第5区域，上述分割出的各区域具有周期结构的格子图纹，上述第1区域的周期结构，被配置成相对于上述第4区域的周期结构相差1/4周期，上述第3区域的周期结构，被配置成相对于上述第1区域的周期结构相差1/2周期，上述第5区域的周期结构，被配置成相对于上述第3区域的周期结构相差1/4周期，且相对于上述第4区域的周期结构相差1/2周期。
本发明的具有上述结构的光学头，针对槽间距不同的光盘，无须为使主光点和2个副光点的直径方向间隔符合槽间距的1/2，而使衍射元件绕光轴转动调整2个副光点的直径方向位置，就能抑制基于DPP方式生成的TE信号相对于物镜位移的振幅下降，即使在2束副光束的光量不平衡的情况下，也可以提高基于DPP方式生成的TE信号质量。
本发明还提供一种光盘装置，其对光盘进行信息信号的记录和/或再生，包括：主轴马达，使上述光盘转动；光学头，为如本发明的光学头，并包括用分割成多个光检测区域的受光面分别接收被上述光盘反射后透过上述物镜的上述主光束和上述一对副光束，并将其变换为对应各光束光量的电信号的受光元件和至少在直径方向上相对于上述光盘的信息轨道驱动上述物镜的致动器的光学头；信号处理部，根据从上述光学头的上述受光元件接收的电信号，生成基于差动推挽方式的追踪误差信号；控制部，控制上述主轴马达的驱动，并且基于从上述信号处理部接收的上述追踪误差信号，控制上述光学头的上述致动器的驱动，进行对上述光盘的追踪伺服。
根据上述结构，针对槽间距不同的光盘，无须为使主光束和一对副光束的直径方向间隔符合槽间距的1/2，而使衍射元件绕光轴转动调整一对副光束的位置，就能抑制基于DPP方式生成的TE信号相对于物镜位移的振幅下降，即使在一对副光束的光量不平衡的情况下，也可以提高基于DPP方式生成的TE信号的质量。因此，在将此种光学头应用于光盘装置等时，在可实现高精度的追踪伺服这一点上很有用。
附图说明
图1是本发明的实施例1所涉及的光学头的简要结构图。
图2是表示使用本发明的实施例1所涉及的光学头时的DVD上的3个光点的位置关系的模式图。
图3A是表示本发明的实施例1所涉及的光学头的衍射元件的格子槽的周期结构的俯视图。
图3B是表示以图3A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图。
图4是将在信息轨道被衍射的来自DVD的反射光的情况与图3B的各区域配置重叠在一起所记述的图。
图5A是主光束反射光内的光的相位矢量图。
图5B是本发明的副光束反射光内的光的相位矢量图。
图5C是以往例2的副光束反射光内的光的相位矢量图。
图6是表示在本发明的实施例1所涉及的光学头中就DVD-RAM，对由主光束和2束副光束获得的推挽信号波形进行模拟的结果的图。
图7A是表示本发明的实施例2所涉及的光学头的衍射元件的格子槽的周期结构的俯视图。
图7B是表示以图7A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图。
图8是表示在信息轨道被衍射的副光束的反射光的形态的图。
图9是表示被实施例1和实施例2的变形例所涉及的衍射元件衍射的光束的相位分布的模式图。
图10是表示实施例3所涉及的光学头结构的图。
图11是将在信息轨道被衍射的来自光盘146的反射光的情况与图3B的各区域配置重叠在一起所记述的图。
图12是表示本发明的实施例4所涉及的光盘装置的简要结构的功能方框图。
图13A是表示以往例1的衍射元件的格子槽的周期结构的俯视图。
图13B是表示以图13A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图。
图14A是表示以往例2的衍射元件的格子槽的周期结构的俯视图。
图14B是表示以图14A的衍射元件的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图。
图15是表示使用具有以往例1、2的衍射元件的光学头时，相对于物镜位移量的、基于DPP方式生成的TE信号振幅变化的图。
图16是表示以往的DVD-R/RW的由主光束和2束副光束获得的推挽信号的模拟波形的图。
图17是表示以往的DVD-RAM的由主光束和2束副光束获得的推挽信号的模拟波形的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，以下的实施例，只是将本发明具体化的一个例子，并非是对本发明技术范围的限制。此外，在以下的各实施例中，以可兼容再生槽间距不同的DVD-RAM和DVD-R/RW光盘的3光束方式的光学头为例进行说明。
(实施例1)
图1是本发明的实施例1所涉及的光学头的简要结构图。在图1中，光学头1，包括作为光源的半导体激光器11、衍射元件12、光束分离器(beam splitter)13、准直透镜(collimator lens)14、将激光光束聚光在光盘17上的物镜(object lens)15、用于驱动物镜15的致动器(actuator)16、检测透镜18和受光元件19。以下，将DVD-RAM和DVD-R/RW光盘总称为DVD，并予以相同的符号17进行说明。
从半导体激光器11射出的波长范围为630nm～680nm(通常为660nm)的红色激光光束，由衍射元件12，分支为未被衍射的0次光即主光束(main beam)和被衍射及偏向后的±1次光即2束副光束(一对sub-beam)，主光束和2束副光束，透过光束分离器13，经准直透镜14由发散光变为平行光，通过物镜15聚光在DVD17上，在信息轨道上形成主光点和2个副光点。
图2是表示使用包括图1所示的衍射元件12的光学头1时的DVD17(槽间距Tp，在DVD-R/RW中为0.74μm，在记录容量为4.7GB的DVD-RAM中为1.23μm)上的3个光点的位置关系的模式图。在图2中，主光点22和2个副光点23、24，配置在1个信息轨道(槽)21上，2个副光点，均为具有2个强度峰值的光点。关于图2，在后面进行进一步说明。
在DVD17被反射的主光束和2束副光束，透过物镜15和准直透镜14，经光束分离器13反射，通过检测透镜18，向受光元件19上的3个4分割光检测器分离并聚光，作为与主光束和2束副光束各自的光量相对应的电信号，被3个4分割光检测器检测出。
图3A是表示本发明的实施例1所涉及的光学头1的衍射元件12的格子槽的周期结构的俯视图。在图3A中，衍射元件12，在与DVD17的直径方向相对应的方向上，被分割为左侧的第1区域31、中央的第2区域32和右侧的第3区域33。另外，在图3A中，用斜线表示格子槽。中央的第2区域32，进一步在与DVD17的直径方向相对应的方向上，被分割为第4区域321和第5区域322。
被分割的各区域，具有格子周期为Λ的格子图纹，左侧的第1区域31的周期结构，相对于第4区域321的周期结构向上侧偏移1/4周期，右侧第3区域33的周期结构，相对于左侧第1区域31的周期结构向下侧偏移1/2周期，第5区域322的周期结构，相对于右侧第3区域33的周期结构向下侧偏移1/4周期，且相对于第4区域321的周期结构，向下侧偏移1/2周期。
图3B是表示以图3A的衍射元件12的周期结构所衍射的光束的相位分布的模式图。图3B所示的区域与图3A区域的对应关系为，区域31和区域36、区域321和区域35、区域322和区域38、区域33和区域37分别对应。此外，区域34表示主光束的光点。
通过这样的衍射元件12的周期结构，主光束不附加相位分布，保持原样而透过，被衍射的2束副光束分别以如上所述的互为逆相位的关系，被变换为具有4级相位分布的波前，即以通过区域35的光的相位为基准(0)，包括区域36的-π/2弧度、区域38的+π弧度和区域37的+π/2弧度的4级相位分布的波前(wavefront)。
这样的相位分布，即基于相对于通过的光束中心，左右等距离区域内的光的相位差为π的相位分布，被聚光在DVD17上的副光点的强度分布，如图2的模式图所示，呈其强度分布具有2个峰值的光点。
下面，说明通过赋予副光束以如上所述的相位分布，即使在2个副光点的光量不平衡时，也可以提高基于DPP方式生成的TE信号质量的理由。
图4是将在信息轨道被衍射的来自DVD17的反射光的情况与图3B的各区域配置重叠在一起所记述的图。该图中的圆和2个圆弧的重叠，表示基于信息轨道产生的±1次衍射光和0次衍射光的重叠，假定为DVD-RAM进行了描绘。DVD-RAM，由于槽间距较宽，基于信息轨道产生的±1次衍射光的衍射角较小，这些衍射光的重叠部分被包含在区域35、38中。斜线部35A、38A，均为基于信息轨道产生的0次衍射光和1次衍射光重叠，按照其相位差产生干涉的区域。
图5A至图5C，分别为用矢量表示在信息轨道被衍射的0次和±1次衍射光的相位的图。图5A表示，对于主光束反射光内的各衍射光，当DVD17上的主光点在信息轨道中心时的相位矢量。由于±1次衍射光相对于0次衍射光均为90度，所以，光的干涉状态相同。因此，在主光束中，0次和±1次衍射光重叠的区域的强度分布相同，所检测出的推挽信号，为在信息轨道中心零交叉的信号。
图5B表示，对于作为本发明的特征的副光束的区域35、38内的各衍射光，当DVD17上的主光点在信息轨道中心时的相位矢量。在本发明中，由于是变换为具有4级相位分布的波前，即以通过区域35的光的相位为基准(0)，包括区域36的-π/2弧度、区域38的+π弧度和区域37的+π/2弧度的4级相位分布的波前，所以，区域35A内的0次衍射光和1次衍射光的相位差为180度，区域38A内的0次衍射光和1次衍射光的相位差也为180，其相位差均相等。因此，图4所示的区域35A和38A光强度分布相同，从这些区域检测出的推挽信号，为在信息轨道中心零交叉的信号。
图5C是就以往例2，与如上所述一样，用矢量表示区域35A、38A内的衍射光的相位的图。在以往例2中，由于其区域内的0次衍射光相位一致，区域35A内的0次衍射光和1次衍射光的相位差为180度，区域38A内的0次衍射光和1次衍射光的相位差为0度。由于光的干涉效果，相位差为180度的光相互削弱，相位差为0度的光相互加强，所以，区域35A的光强度减小，区域38A的光强度增大。因此，从这些区域检测出的推挽信号，不在信息轨道中心处零交叉。
如上所述，本发明与以往例2不同，在主光点位于信息轨道中心时，可使副光束的反射光内的区域35A、38A的光强度分布相同。
图6是就本发明的实施例，针对信息轨道的槽间距1.23μm的DVD-RAM，将由主光束和2束副光束获得的推挽信号波形进行模拟的结果。主光点和2个副光点，如图2所示，配置在同一信息轨道中心上，计算条件与以往例的计算一样。图6中，信号PPS1和信号PPS2重叠，呈在槽中心处零交叉的波形。因此，即使它们的振幅不同，也可获得基于DPP方式运算后的TE信号零交叉点不变的良好信号。
此外，在槽间距较窄的DVD-R/RW中，由于被信息轨道所衍射的±1次衍射光的衍射角较大，上述区域35、38中不会产生0次衍射光和±1次衍射光的重叠部分。因此，在DVD-R/RW中与上述以往例2同样，可以获得良好的TE信号。
如上所述，根据本实施例1，即使将主光点和2个副光点配置在同一信息轨道中心上，也可以对槽间距不同的光盘，例如DVD-RAM和DVD-R/RW，实现最佳的副光点配置。即，分别对应于2束副光束的推挽信号PPS1、PPS2，由于无论槽间距如何，均为在信息轨道中心处零交叉的信号，可以用相同的光点配置实现TE振幅最大。进一步，即使在2个副光点的光量不平衡的情况下，由于基于DPP方式生成的TE信号为在轨道中心处零交叉的信号，因此，可以提高TE信号的质量。
另外，图3B所示的中央区域的宽度，以通过的副光束直径的25％进行了模拟，但在副光束直径的15～35％左右的范围内也可取得同样的效果。
(实施例2)
本发明的实施例2，与实施例1的不同之处在于衍射元件的结构，其它结构由于与实施例1相同，赋予相同的符号省略详细说明。下面，对与实施例1的不同点进行说明。
图7A是表示本发明的实施例2所涉及的光学头1的衍射元件120的格子槽的周期结构的俯视图。在图7A中，衍射元件120，在与DVD17的直径方向相对应的方向上，被分割为左侧的第1区域31、中央的第2区域32和右侧的第3区域33。另外，在图7A中，用斜线表示格子槽。中央的第2区域32，进一步在与DVD17的信息轨道方向相对应的方向上，被分割为第4区域41和第5区域42。
被分割的各区域，具有格子周期为Λ的格子图纹，左侧的第1区域31的周期结构，相对于第4区域41的周期结构向上侧偏移1/4周期，右侧的第3区域33的周期结构，相对于左侧的第1区域31的周期结构向下侧偏移1/2周期，第5区域42的周期结构，相对于右侧的第3区域33的周期结构向下侧偏移1/4周期。此外，在中央的第2区域32中，第5区域42的周期结构，相对于第4区域41的周期结构，向下侧偏移1/2周期。
以这样的周期结构所衍射的光的相位，与上述一样，由于相位根据其周期结构的差异而变化，生成图7B所示的相位分布。图7B是表示以图7A的衍射元件120的周期结构被衍射的光束的相位分布的模式图。图7B所示的区域与图7A区域的对应关系为，区域31和区域36、区域41和区域45、区域42和区域48、区域33和区域37分别对应。此外，区域44表示主光束的光点。
图7B是表示±1次衍射光的一方的相位分布的图，另一方的光的相位分布，其符号相反。在图7B中，相位分布被变换为具有以中央区域45的相位为基准(0)，包括第1区域36的-π/2弧度和第3区域37的+π/2弧度的3级相位，和包括第1区域36的-π/2弧度、第5区域48的+π弧度和第3区域37的+π/2弧度的3级相位的波前，以及在信息轨道方向上，具有包括第4区域45的0和第5区域48的+π弧度的2级相位的波前。
下面，就通过赋予如上所述的本实施例的相位分布，具有与上述实施例1相同的效果进行说明。
图8是表示在信息轨道被衍射的副光束的反射光的形态的图。与图4的说明同样，斜线部是在信息轨道被衍射的0次衍射光和±1次衍射光重叠的部分。区域45内部中0次衍射光和±1次衍射光重叠的部分与区域48内部中0次衍射光和±1次衍射光重叠的部分，其不同点在于0次衍射光的相位相差π。据此，由区域45内的光检测出的推挽信号和由区域48内的光检测出的推挽信号，其波形相位相差π。因此，通过在检测出信号PPS1和信号PPS2时的加算效果，可以抵消区域45、48的影响，与实施例1同样，信号PPS1、PPS2为在信息轨道中心处零交叉的信号。
如上所述，根据本实施例2，即使将主光点和2个副光点配置在同一信息轨道中心上，也可以对槽间距不同的光盘，例如DVD-RAM和DVD-R/RW，实现最佳的副光点配置。即，分别对应于2束副光束的推挽信号PPS1、PPS2，由于无论槽间距如何，均为在信息轨道中心处零交叉的信号，可以用相同的光点配置实现TE振幅最大。进一步，即使在2个副光点的光量不平衡的情况下，由于基于DPP方式生成的TE信号为在轨道中心处零交叉的信号，因此，也可以提高TE信号的质量。
另外，图7B所示的中央区域的宽度，以通过的副光束直径的25％进行了模拟，但在副光束直径的15～35％左右的范围内也可取得同样的效果。
另外，可以将实施例1和实施例2结合。例如，如图9的相位分布所示，衍射元件120在DVD17的直径方向上被分割为相互邻接的左侧的第1区域36、中央的第2区域39、右侧的第3区域37。在此，第2区域39在DVD17的信息轨道方向上被分割为相互邻接的第4区域45和第5区域48。进一步，第4区域45，在DVD17的直径方向上被分割为相互邻接的第6区域45a和第7区域45b，第5区域48在DVD17的直径方向上被分割为相互邻接的第8区域48a和第9区域48b。
图9是表示±1次衍射光的一方的相位分布的图，另一方的光的相位分布，其符号相反。在图9中，将中央的第7区域45b和第8区域48a为基准(0)。此时，变换为在DVD17的直径方向上，具有包括第1区域36的-π/2弧度、第8区域48a的0、第9区域48b的+π弧度、第3区域37的+π/2弧度的4级相位和，包括第1区域36的-π/2弧度、第6区域45a的+π弧度、第7区域45b的0、第3区域37的+π/2弧度的4级相位的波前。另外，变换为在具有，包括在DVD17的信息轨道方向上，具有包括第8区域48a的0和第6区域45a的+π弧度的2级相位和，包括第9区域48b的+π弧度和第7区域45b的0的2级相位的波前。
即、第6区域45a的周期结构相对于第7区域45b的周期结构偏移1/2周期，第8区域48a的周期结构相对于第9区域48b的周期结构偏移1/2周期，第6区域45a的周期结构与第9区域48b的周期结构相同。
据此，利用在信息轨道被衍射的副光束的反射光的在上下方向上的对称性，在因第6区域45a和第7区域45b的在左右方向上的相位分布的非对称性而产生强度分布的非对称性的情况下，可以用第8区域48a和第9区域48b的在左右方向上的相位分布的逆向的非对称性，抵消其强度分布的非对称性。另外，在图9中，将第8区域48a的相位为0时的各区域的相位分别设为π、0，但在本实施例中，并不限定于该值。
(实施例3)
下面，对实施例3所涉及的光学头进行说明。图10是表示实施例3所涉及的光学头结构的图。图10所示的光学头140，以将衍射元件配置在光源的附近为特征。光学头140包括光源141、衍射元件12、光束分离器143、准直透镜144、物镜145、检测透镜147、受光元件148以及致动器149。
光源141具有与图1所示的半导体激光器11相同的结构，射出波长范围为630nm～680nm的红色激光光束。实线142a表示主光束，虚线142b表示2束副光束中的其中一个副光束。
另外，图10所示的衍射元件12、光束分离器143、准直透镜144、物镜145、检测透镜147、受光元件148以及致动器149的结构分别与图1所示的衍射元件12、光束分离器13、准直透镜14、物镜15、检测透镜18、受光元件19以及致动器16相同，因此，省略其说明。
由于光源141与衍射元件12相接近地被配置，因此，主光束通过的光路与副光束通过的光路的偏移较大。图11是将通过衍射元件12的主光束和副光束的位置与图3B的各区域配置重叠在一起表示的图。图11所示的主光点区域34表示主光束的光点，第1副光点区域39a表示一对副光束之中的一方的副光束的光点，第2副光点区域39b表示另一方的副光束的光点。如图所示，2束副光束偏移光盘的信息轨道方向通过衍射元件12。
衍射元件12，在与光盘146的直径方向相对应的方向上，被分割为第1区域31、第2区域32和第3区域33，第2区域32，进一步在与光盘146的直径方向相对应的方向上，被分割为第4区域321和第5区域322，被分割的各区域具有周期结构的格子图纹(参照图3A)。因此，即使1对副光束在光盘146的信息轨道方向上偏移，衍射元件12也可使两副光束具有相同的相位分布。另外，图11所示的区域与图3A区域的对应关系为，区域31和区域36、区域321和区域35、区域322和区域38、区域33和区域37分别对应。
另外，图7A所示的衍射元件120，在与光盘146的直径方向相对应的方向上，被分割为第1区域31、第2区域32和第3区域33，第2区域32，进一步被分割为第4区域41和第5区域42，被分割的各区域具有周期结构的格子图纹。例如，将图7A所示的衍射元件120应用在实施例3的光学头中时，由于第1副光点区域39a和第2副光点区域39b，是沿着光盘146的信息轨道方向排列而被照射的，衍射元件120无法使两副光束具有相同的相位分布。因此，如实施例3所示，将光源与衍射元件接近设置的结构中，与使用图7A所示的衍射元件120相比，使用图3A所示的衍射元件12更为理想，图3A的衍射元件12，不论光盘和衍射元件的间隔如何，均可以赋予2束副光束以相同的、所希望的相位分布。
(实施例4)
图12是表示本发明的实施例4所涉及的光盘装置的简要结构的功能方框图。本实施例4的光盘装置50，包括光学头1、DVD17、主轴马达51、横移马达(traverse motor)52、信息处理部53和控制部54。
光学头1，为如图1所示的实施例1或实施例2的光学头1。主轴马达51，基于控制部54所提供的转动控制信号，使DVD17按固定的转数或固定的线速度转动。横移马达52，基于控制部54所提供的移动控制信号，使光学头1向DVD17直径方向上的规定位置移动。
信号处理部53，将外部提供的信息信号调制后发送到光学头1，或接收与光学头1所检测出的光量对应的电信号将其解调为信息信号，进而由光学头1的3个4分割光检测器所检测出的与主光束和2个副光束的光量对应的电信号，生成差动推挽(DPP)方式的追踪误差信号TE，发送到控制部54。
控制部54，控制主轴马达51和横移马达52的驱动，并根据从信息处理部53接收的DPP方式的追踪误差信号TE，生成追踪伺服信号TS，来控制光学头1的物镜15用的致动器16(图1)的驱动，进行对DVD17的追踪伺服。
如上所述，根据本实施例4，由于通过采用实施例1或实施例2的光学头1，可以提高基于DPP方式生成的追踪误差信号TE的质量，因此，可实现高精度的追踪伺服。
另外，在上述各实施例中，虽以可兼容再生DVD-RAM和DVD-R/RW的光学头为例进行了说明，但本发明并不限定于此，亦可应用于，可兼容再生使用波长范围为780nm～820nm的红外激光光束记录再生信息信号的CD和上述DVD的光学头，支持使用波长范围为390nm～415nm的蓝色激光光束记录/再生信息信号的BD(Blu-ray Disc)的光学头，或可兼容再生CD、DVD、BD这3种光盘的光学头等，或搭载了上述光学头的光盘装置。
另外，上述实施例1和2中，虽将位于衍射元件12或120中央的第2区域，分割为两个区域来作为第4和第5区域，上述第4和第5区域，亦可就2束副光束所通过的范围的中心点，点对称地进一步分割为多个区域，使就上述中心点呈点对称的区域的周期结构，为相互相差1/2周期的格子图纹。
根据此结构，由于副光束成为具有使上述中央第2区域的相位分布，就光束中心点呈点对称的区域的光的相位差为π弧度的相位分布的光束，因此，与上述实施例1或2同样，可使分别对应于2束副光束的推挽信号PPS1、PPS2，无论槽间距如何，均为在信息轨道中心处零交叉的信号。
另外，上述具体实施方式中主要包含具有以下结构的发明。
本发明提供的光学头，包括：射出光的光源；将从上述光源射出的光，分支为未被衍射的主光束和被衍射与偏移后的一对副光束的衍射元件；将上述衍射元件分支的上述主光束和上述一对副光束聚光在光盘上的物镜，上述衍射元件，在与上述光盘的直径方向相对应的方向上，被分割为第1区域、与该第1区域相邻的第2区域和与该第2区域相邻的第3区域，上述第2区域，进一步被分割为第4区域和与该第4区域相邻的第5区域，上述被分割的各区域具有周期结构的格子图纹，上述第1区域的周期结构，被配置成相对于上述第4区域的周期结构相差1/4周期，上述第3区域的周期结构，被配置成相对于上述第1区域的周期结构相差1/2周期，上述第5区域的周期结构，被配置成相对于上述第3区域的周期结构相差1/4周期，且相对于上述第4区域的周期结构相差1/2周期。
根据此结构，通过上述衍射元件，一对副光束中的一方副光束，变换为相对于第4区域，第1区域的相位偏移-π/2弧度，第3区域的相位偏移+π/2弧度，第5区域的相位偏移π弧度的波前，一对副光束中的另一方副光束，变换为相对于第4区域，第1区域的相位偏移+π/2弧度，第3区域的相位偏移-π/2弧度，第5区域的相位偏移π弧度的波前。
据此，对槽间距不同的光盘，可在将由主光束和一对副光束形成的3个光点配置在同一轨道上的同时，生成差动推挽(DPP)方式的追踪误差(TE)信号，并可抑制相对于物镜位移的追踪误差信号的振幅下降。进一步，通过使第4和第5区域的相位相差π，可使分别对应于一对副光束的推挽信号，成为在信息轨道中心处零交叉的信号，从而，即使在一对副光束的光量不平衡的情况下，基于DPP方式生成的TE信号也可成为在轨道中心处零交叉的信号，可以提高TE信号的质量。
此外，在上述光学头中，较为理想的是，上述第4区域和上述第5区域，在与上述光盘的直径方向相对应的方向上被分割。
根据此结构，衍射元件，分别将一对副光束，以逆相位的关系，变换为在直径方向上，具有包括上述第1区域的-π/2弧度、上述第4区域的0、上述第5区域的+π弧度和上述第3区域的+π/2弧度的4级相位的波前。另外，逆相位的关系，是指相对于一方副光束的相位符号，另一方副光束的相位符号±相反。
此外，在上述光学头中，较为理想的是，上述第4区域和上述第5区域，在与上述光盘的信息轨道方向相对应的方向上被分割。
根据该结构，衍射元件，就上述第4和第5区域，分别将一对副光束，变换为在信息轨道方向上，具有包括上述第4区域的0和上述第5区域的π弧度的2级相位的波前。
此外，在上述光学头中，较为理想的是，上述第4和第5区域，相对于上述一对副光束所通过的范围的中心点呈点对称，上述第4和第5区域被分割成均与上述第1和第3区域邻接。
根据此结构，由于上述第4和第5区域被分割成均与上述第1和第3区域邻接，因此，不论光源和衍射元件的间隔如何，可以赋予1对副光束以相同的、所希望的相位分布。
此外，在上述光学头中，较为理想的是，上述第4和第5区域，相对于上述一对副光束所通过的范围的中心点，点对称地进一步被分割，相对于上述中心点呈点对称的区域的周期结构，相互相差1/2周期。
根据此结构，衍射元件，就进一步被分割为多个区域的上述第4和第5区域，分别将一对副光束，变换为具有偶数级相位的波前，以便使就光束的中心点呈点对称的区域的光相位相差π弧度。
此外，在上述光学头中，上述第4区域被分割为第6区域和与该第6区域相邻的第7区域，上述第5区域被分割为第8区域和与该第8区域相邻的第9区域，上述第6区域的周期结构，配置成相对于上述第7区域的周期结构相差1/2周期，上述第8区域的周期结构，配置成相对于上述第9区域的周期结构相差1/2周期，上述第6区域的周期结构配置成与第9区域的周期结构相同。
根据此结构，利用第4区域和第5区域的对称性，可以抵消第6区域和第7区域的非对称性、和第8区域和第9区域的非对称性。
本发明还提供的光盘装置，对光盘进行信息信号的记录和/或再生，其包括：使上述光盘转动的主轴马达；为如本发明的光学头，并包含用分割成多个光检测区域的受光面分别接收为上述光盘反射后经上述物镜透射的上述主光束和上述一对副光束，将其变换为对应各光束光量的电信号的受光元件，和至少在直径方向上相对于上述光盘驱动上述物镜的致动器的光学头；根据从上述光学头的上述受光元件接收的电信号，生成差动推挽方式的追踪误差信号的信号处理部；控制上述主轴马达的驱动，并基于从上述信号处理部接收的上述追踪误差信号，控制上述光学头的上述致动器的驱动，进行对上述光盘的追踪伺服的控制部。
根据此结构，由于通过使用上述光学头，可以提高基于DPP方式生成的TE信号的质量，因此，可提供一种实现了高精度追踪伺服的光盘装置。

Claims (7)

1.一种光学头，其特征在于包括：
光源，其射出光；
衍射元件，将从上述光源射出的光，分支为未被衍射的主光束和被衍射及偏光的一对副光束；
物镜，将上述衍射元件分支的上述主光束和上述一对副光束聚光在光盘上，其中，
上述衍射元件，在与上述光盘的直径方向相对应的方向上，被分割为第1区域、与该第1区域相邻的第2区域和与该第2区域相邻的第3区域，上述第2区域，进一步被分割为第4区域和与该第4区域相邻的第5区域，上述被分割的各区域具有周期结构的格子图纹，上述第1区域的周期结构，被配置成相对于上述第4区域的周期结构相差1/4周期，上述第3区域的周期结构，被配置成相对于上述第1区域的周期结构相差1/2周期，上述第5区域的周期结构，被配置成相对于上述第3区域的周期结构相差1/4周期，且相对于上述第4区域的周期结构相差1/2周期。
2.根据权利要求1所述的光学头，其特征在于：上述第4区域和上述第5区域，在与上述光盘的直径方向相对应的方向上被分割。
3.根据权利要求1所述的光学头，其特征在于：上述第4区域和上述第5区域，在与上述光盘的信息轨道方向相对应的方向上被分割。
4.根据权利要求2所述的光学头，其特征在于：上述第4和第5区域，相对于上述一对副光束所通过的范围的中心点呈点对称，并且被分割成上述第4和第5区域均与上述第1和第3区域相邻。
5.根据权利要求2所述的光学头，其特征在于：上述第4和第5区域，相对于上述一对副光束所通过的范围的中心点，点对称地进一步被分割，相对于上述中心点呈点对称的区域的周期结构，相互相差1/2周期。
6.根据权利要求1所述的光学头，其特征在于：上述第4区域被分割为第6区域和与该第6区域相邻的第7区域，上述第5区域被分割为第8区域和与该第8区域相邻的第9区域，上述第6区域的周期结构被配置成相对于上述第7区域的周期结构相差1/2周期，上述第8区域的周期结构被配置成相对于上述第9区域的周期结构相差1/2周期，上述第6区域的周期结构与上述第9区域的周期结构相同。
7.一种光盘装置，对光盘进行信息信号的记录和/或再生，其特征在于包括：
主轴马达，使上述光盘转动；
光学头，为如权利要求1至6其中之一所述的光学头，该光学头包括用分割成多个光检测区域的受光面分别接收被上述光盘反射并透过上述物镜后的上述主光束和上述一对副光束，并将其变换为对应各光束光量的电信号的受光元件，和至少在直径方向上相对于上述光盘的信息轨道驱动上述物镜的致动器；
信号处理部，根据从上述光学头的上述受光元件接收的电信号，生成基于差动推挽方式的追踪误差信号；
控制部，控制上述主轴马达的驱动，并基于从上述信号处理部接收的上述追踪误差信号，控制上述光学头的上述致动器的驱动，从而进行对上述光盘的追踪伺服。
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