CN101188128A - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光拾取装置。在该光拾取装置中，将衍射元件置于光束分支元件(例如，分束器)和光电探测器之间。衍射元件进一步分割由衍射光栅引入到杂散光中的干涉条纹，其中衍射光栅将从激光束源发出的激光束分为主光束和两个次光束。

Description

光拾取装置

根据35 U.S.C.Section 119，本申请要求2006年11月21日提出的题为“光拾取装置”的日本专利申请No.2006-314516的优先权。

技术领域

本发明涉及一种光拾取装置，更具体的，涉及一种适用于在层叠有多个记录层的光盘上照射激光的光拾取装置。

背景技术

用于将激光束聚焦在光盘记录面上的光拾取装置设置在光盘驱动器中，光盘驱动器在例如CD(压缩盘)和DVD(数字多功能盘)的光盘中记录信息，以及从其中再现信息。

图7示出了光拾取装置的基本配置。在图7中，数字11指示的是半导体激光器，数字12指示的是衍射光栅，数字13指示的是分束器，数字14指示的是准直透镜，数字15指示的是物镜，数字16指示的是柱面透镜，数字17指示的是光电探测器。

衍射光栅12将从半导体激光器11发射的激光束分为主光束(0阶衍射光)和两个次光束(±1阶衍射光)，并且光束入射在分束器13上。准直透镜14将传输通过分束器13的激光束转换成实质上的平行光，并且物镜15将激光束聚焦在光盘记录面上。

从光盘反射的光沿光入射到光盘上的相反光路行进，并且部分光被分束器13反射。在柱面透镜16引入像散(astigmatism)之后，光聚焦在光电探测器17的光接收面上。在图7所示的配置中，采用像散法作为检测聚焦误差的技术。

图8A示出了光盘记录面上的三光束(主光束和次光束)的束斑排列。图8A示出了三光束聚焦在排列着凹槽(groove)和槽脊(land)的光盘上的状态。

如图8A中所示，在记录和再现操作中，主光束聚焦在凹槽上，并且两个次光束分别聚焦在从两侧将凹槽夹在中间的槽脊上。后面将描述图8A中排列的束斑可以通过差分推挽法(differential push-pullmethod)实现好的跟踪误差检测。

图8B示出了光盘记录面上主光束和次光束的光强分布。

仅通过主光束来执行光盘中的记录，而使用两个次光束来产生跟踪误差信号和聚焦误差信号。主光束的光强度设置得比次光束的光强度高很多。这是因为，从半导体激光器11输出的激光在记录中被有效利用。向光盘进行记录的速度随着记录面上激光束强度的增加而提高。因此，将半导体激光器11输出的激光分成主光束和次光束，使得记录中所使用的主光束的强度部分远远高于次光束的强度部分。

主光束和次光束之间的光强比由衍射光栅12的衍射效率(通常光栅深度)确定。通常，主光束强度是次光束强度的10到18倍。该比例直接反映在光电探测器17光接收面上的主光束和次光束之间的强度比上。

图9A示出了差分推挽法检测跟踪误差的原理。

参见图9A，数字171、172和173指示的是布置在光电探测器17上的象限(quadrant)传感器。象限传感器171接收主光束，象限传感器172和173分别接收两个次光束。图9A示出了位于象限传感器171、172和173上的主光束和次光束的聚焦束斑。在每个束斑中示意性的示出了光强的分布，采用阴影线，使得随着光强的增加，颜色变得接近于黑色。

如图9A中所示，字母A到L分别指示的是象限传感器171、172和173的传感器单元。假设PA到PL是传感器A到L的检测输出，如下的方程式给出了差分推挽信号(DPP)。

DPP＝{(PA+PB)-(PC+PD)}-k1·{(PE+PF+PI+PJ)-(PG+PH+PK+PL)}

                                                   …(1)

其中，系数K1对应于次光束接收单元的灵敏度倍率，设置系数K1，使得主光束的检测输出等于次光束检测输出的总和。

如图8A中所示，当主光束处于主光束聚焦在轨迹(凹槽)的中间位置的状态时，位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束是如图9A中(a-2)部分所示的束斑状态。在这种情况下，每个束斑的光强度分布相对于象限传感器的一条划分线(parting line)是对称的。因此，当用方程式(1)计算时，差分推挽信号(DPP)为零。

当主光束从图8A所示的状态在径向(纸面中的垂直方向)移位时，位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束变为如图9A中(a-1)或(a-3)部分所示的束斑状态。图9A中(a-1)或(a-3)部分分别示出了主光束从轨迹的中央向光盘的外圆周方向产生轨迹偏移和从轨迹的中央向光盘的内圆周方向产生轨迹偏移的状态。

在这种情况下，位于光接收面上的主光束和两个次光束的光强度分布变为光强度分布沿纸面中的水平方向有偏置的状态。比较图9A中的(a-1)和(a-3)部分可以看到，根据主光束的轨迹偏移方向，每个束斑中的光强分布的偏置方向是相反的。主光束不同于次光束，光强度的偏置方向相反。

光强偏置方向相对于三个束斑的排列方向(轨迹方向)不是正交的原因是，在像散的作用下，束斑内的强度分布转变了90度。

当通过方程式(1)进行计算时，在图9A中(a-1)部分所示的状态下，差分推挽信号(DPP)是负值，在图9A中(a-3)部分所示的状态下，差分推挽信号(DPP)是正值。因此，可以根据差分推挽信号(DPP)检测光盘上主光束的轨迹偏移。

在所谓的单光束推挽方法中，仅从主光束生成推挽信号，并且根据推挽信号检测主光束的轨迹偏移。然而，在单光束推挽方法中，由于光盘的倾斜和物镜光轴的偏移，在推挽信号中会产生DC偏移，这就导致了轨迹偏移检测精度的降低。另一方面，在差分推挽方法中，通过方程式(1)的计算，抵消了DC偏移，从而可以提高轨迹偏移的检测精度。

图9B示出了用差分像散法检测聚焦误差的原理。在这种情况下，根据焦点偏移，位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束的聚焦束斑从标准圆形变为椭圆形。

当主光束聚焦在光盘记录面上时，位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束的束斑形状几乎是如图9B中(b-2)部分所示的标准圆形。另一方面，当主光束的焦点位置相对于光盘记录面向前向后偏移时，位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束的束斑形状变形成如图9B中(b-1)或(b-3)部分所示的形状。

在这种情况下，可以通过如下的方程式得到差分像散信号(DAS)。

DAS＝{(PA+PC)-(PB+PD)}-k2·{(PE+PG+PI+PK)-(PF+PH+PJ+PL)}

                                                  …(2)

其中K2是与K1具有相同含义的系数。

在图9B中(b-2)部分所示的聚焦状态下，由于位于光电探测器17光接收面上的主光束和两个次光束具有几乎标准圆形的束斑形状，当计算方程式(2)时，差分像散信号(DAS)为零。相反，如图9B中(b-1)或(b-3)部分所示，当主光束的焦点位置从记录面向前向后偏移时，根据焦点的偏移方向，每个光束的束斑形状变形为不同方向的椭圆形。因此，当计算方程式(2)时，差分像散信号(DAS)有时为负(图9B中(b-1))，有时为正(图9B中(b-3))。所以，可以根据差分像散信号(DAS)，检测在光盘记录面上的主光束焦点的偏移。

和轨迹偏移检测一样，在焦点偏移检测中，可以仅从主光束生成聚焦误差信号。然而，当仅从主光束生成聚焦误差信号时，在穿过光盘上的束斑的轨迹时，推挽信号作为噪声叠加在聚焦误差信号上，这导致了不能获得好的聚焦误差信号。相反，在差分像散法中，由于通过方程式(2)的计算抵消了作为噪声的推挽信号，因此可以获得好的聚焦误差信号。

因而，为了提高跟踪误差信号和聚焦误差信号的精度，基于次光束的检测信号扮演了重要的角色。

响应在光盘上记录大容量信息的要求，已经开发并商业应用了层叠了多个记录层的光盘(以下称作“多层光盘”)。在当前商业应用的下一代DVD中，所层叠的记录层是与具有大约400nm波长的蓝色激光束相应的。

即使在这种多层光盘中，也可以采用差分推挽法和差分像散法。然而，当这些技术应用于多层光盘时，从除了记录和再现目标的记录层之外的记录层反射的光(杂散光)入射到光电探测器17上，导致了聚焦误差信号和跟踪误差信号精度降低的问题。这就是所谓的杂散光导致的信号恶化问题

图10A和10B示出了激光束聚焦在含有两个记录层的多层光盘上时杂散光的生成状态。在图10A和10B中，用实线表示信号光(从作为记录和再现目标的记录层反射的光)，用虚线表示杂散光。

图10A示出了从光拾取装置发出的激光束聚焦在记录层L1上的状态。在这种情况下，传播通过记录层L1并且从记录层L0反射的光是杂散光。由于从记录层L0反射的光是发散光，相对于物镜15的位置，其出发点所处的位置要远于记录层L1，因此，当传播通过物镜15后，同平行光相比，该光是稍稍聚焦的状态。因此，由于在准直透镜14的作用下，焦点靠近光电探测器17光接收面的光盘侧，所以焦点在光电探测器17光接收面上呈大大发散的束斑。

图10B示出了从光拾取装置发出的激光束聚焦在记录层L0上的状态。在这种情况下，从记录层L1反射的光是杂散光。由于从记录层L1反射的光是发散光，同记录层L0相比，其出发点所处的位置更接近于物镜15，因此，当传播通过物镜15之后，同平行光相比，该光是稍稍发散的状态。因此，由于在准直透镜14的作用下，相对于光电探测器17的光接收面来说，焦点与光盘分离，所以焦点在光电探测器17光接收面上呈大大发散的束斑。

图11示出了在光电探测器17光接收表上的杂散光的照射状态。在这种情况下，杂散光照射在光接收面上，使得所有的象限传感器171、172和173覆盖在杂散光下。存在三个杂散光束，包括基于主光束的杂散光，以及基于两个次光束的杂散光，次光束的杂散光也入射在光接收面上同时与主光束的杂散光重叠。然而，次光束的杂散光光强对聚集误差信号和跟踪误差信号的影响小，从而为方便起见，图11中仅示出了主光束的杂散光。

图12示出了在光电探测器17光接收面上的信号光和杂散光的光强分布。如后面将要描述的，在衍射光栅12的相位调整作用下，杂散光在光电探测器17光接收面上构成了干涉条纹。因此，在实际的杂散光强度分布中，强的部分和弱的部分以与干涉条纹相对应的波的形式反复。图12中杂散光的强度分布表示了由于干涉条纹导致的强度变化的包络曲线。

如图12中所示，同主光束的信号光的峰值强度相比，杂散光的峰值强度相当的低。因此，杂散光对主光束的信号光的影响小。另一方面，由于次光束位置处的杂散光强度接近于次光束的信号光的强度，因此有时杂散光的行为会对次光束检测信号有较强的影响。

图13示意性的示出了杂散光在光接收面上产生的干涉条纹。如图13中所示，干涉条纹之间的间距通常使得若干干涉条纹落在一组象限传感器上。当干涉条纹的入射位置相对于象限传感器固定时，可以通过进行适当的信号处理去除干涉条纹对次光束检测信号的影响。然而，从对图13、14A和14B中区域S1的比较中可以清楚看到，实际上干涉条纹相对于象限传感器的入射位置随时间而改变。这可能是光盘倾斜、光路长度的时间变化、光盘基板的厚度不均匀、双折射分布不均匀等因素导致的。

在这样的情况下，假设相对于上述的聚集误差信号(差分像散信号：DAS)，在一个干涉条纹中光强是不变的，那么通过方程式(2)的计算，可以彼此抵消由于干涉条纹位置变化导致的影响。然而，对于跟踪误差信号(差分推挽信号：DPP)，即使用方程式(1)计算，也不能彼此抵消影响。

参考图15A到15C，将描述干涉条纹的位置变化对跟踪误差信号的影响。图15A到15C示出了在图13、14A和14B中区域S1附近的干涉条纹变化的示例。在光盘上，假设主束斑位于轨迹的中央，而光电探测器17上的信号束斑处于如图9A中(a-2)所示的状态。

在这种情况下，由于主光束和次光束中光强的分布相对于一个传感器划分线(将象限传感器172分为传感器单元E、F和传感器单元H、G的线)是对称的，在没有杂散光影响的情况下，通过方程式(1)的计算，跟踪误差信号DPP为零。然而，考虑杂散光的影响，当相对于光电探测器17光接收面，杂散光干涉条纹位于图15中的位置时，杂散光的强度分布相对于传感器划分线是不对称的，使得方程式(1)的计算结果为零以外的值。

当杂散光的干涉条纹从图15A中的状态改变为图15B中的状态时，在传感器单元E和F的(E+F)区域，增加了与图15B中面积IEF1相对应的光量。另一方面，在传感器单元G和H的(G+H)区域，增加了与图15B中面积IGH1相对应的光量，同时减小了与DGH1面积相对应的光量。然而，由于DGH1的面积大于IGH1的面积，同图15A中的情况相比，在传感器单元G和H的(G+H)区域，所接收的总光量减少了。因此，在图15B状态下的方程式(1)的计算结果(跟踪误差信号DPP)从图15A的情况进一步变化。

当杂散光的干涉条纹从图15B中的状态改变为图15C中的状态时，在传感器单元E和F的(E+F)区域，增加了与图15C中面积IEF2相对应的光量，同时减小了与面积DEF2相对应的光量。由于IEF2的面积大于DEF2的面积，同图15B中的情况相比，所接收的总光量增加了。另一方面，在传感器单元G和H的(G+H)区域，增加了与面积IGH2相对应的光量，同时减小了与面积DGH2相对应的光量。然而，由于DGH2的面积几乎等于IGH2的面积，同图15B中的情况相比，所接收的总光量几乎没有改变。因此，在图15C状态下的方程式(1)的计算结果(跟踪误差信号DPP)从图15B的情况进一步变化。

因而，跟踪误差信号的大小根据杂散光干涉条纹位置的时间变化而相应改变。在这种情况下，由于杂散光干涉条纹的位置通常以与跟踪误差信号几乎相同的频率变化，因此，所产生的杂散光干涉条纹对跟踪误差信号的影响是强噪声的形式。

因此，提出如下的技术来解决该问题。图16A示出了根据第一技术的光拾取装置的配置。在图16A的配置示例中，将遮光构件插入到激光束的光路中，并且设置在遮光构件上的遮光部分将杂散阻挡。在这种情况下，图16B示出了主光束和次光束的束斑状态，以及光电探测器光接收面上的杂散光照射状态。

如图16B中所示，在该配置示例中，防止杂散光进入象限传感器。然而，与此同时，由于遮光部分也阻挡了部分信号光，因此，在光电探测器光接收面上的主光束和次光束的束斑中，产生了缺失反射光的区域(在图16B中以“N”表示)。具体的，主光束信号光的束斑中的缺失区域就带来了问题。即，主光束信号光束斑的缺失部分产生在具有强光强的束斑中央部分，这导致了显著降低RF信号或聚集误差信号质量的问题。

图17A示出了根据第二技术的光拾取装置的配置。在图17A的配置示例中，具有两个临界角平面(第一临界角平面和第二临界角平面)的棱镜布置在准直透镜和物镜之间。在这种情况下，第一临界角平面和第二临界角平面仅反射具有预定入射角度(临界角)或更大角度的光。因此，第一临界角平面阻挡了一半的杂散光，第二临界角平面阻挡了另一半的杂散光。

在这种情况下，由于临界角条件是苛刻的，因此，几乎消除了光电探测器光接收面上的杂散光，如图17B所示。然而，与此同时，由于次光束信号光入射在棱镜上同时偏离平行光状态，因此，当次光束信号光入射在第一临界角平面和第二临界角平面上时，也受到了阻挡，并且不会引入到光电探测器光接收面上，如图17B所示。

发明内容

根据本发明的一个方面提供了一种光拾取装置，包括：光源，发射激光束；衍射光栅，将激光束分为主光束和两个次光束；物镜，使主光束和两个次光束会聚到多个记录层中的目标记录层上；光电探测器，包括三个光接收单元，用于分别接收从目标记录层反射的主光束和两个次光束；光束分支元件，将从光源向着物镜行进的激光束以及向着光电探测器的反射光分离；以及衍射元件，置于光束分支元件和光电探测器之间，以进一步分割光接收单元上从目标记录层之外的记录层反射的光的干涉条纹，所述干涉条纹由衍射光栅中的光学作用而产生。

在根据本发明该方面的光拾取装置中，因为在光接收单元上分割干涉条纹，在光接收单元上将杂散光强度变化的波动抑制到低水平。因此，即使光接收单元上干涉条纹的位置改变，来自光接收单元的信号也不会改变很大。

附图说明

根据如下结合附图对优选实施例的描述，本发明的上述以及其他目的和特征将完全清楚：

图1A和1B示出了根据本发明实施例的光拾取装置的配置；

图2A示意性示出了当设置根据该实施例的衍射元件时光电探测器上杂散光干涉条纹和信号束斑的状态，以及图2B示意性示出了此时传感器光接收面上的光强分布；

图3A示出了根据该实施例的衍射元件的修改，以及图3B示意性示出了当使用根据该修改的衍射元件时光电探测器上杂散光干涉条纹和信号束斑的状态；

图4A和4B是示出了根据该实施例的衍射元件的设计方法的图；

图5A和5B是示出了根据该实施例的衍射元件的设计方法的图；

图6示出了当根据该实施例的衍射元件与光电探测器集成时的配置示例；

图7示出了根据现有技术的光拾取装置的配置；

图8示出了光盘上的激光束照射状态和光强分布；

图9示出了光电探测器上的主光束和次光束的状态；

图10A和10B是示出了根据现有技术的杂散光光路的图；

图11示出了根据现有技术的杂散光照射状态；

图12示出了根据现有技术的信号光和杂散光的光强分布；

图13是示出了现有技术的问题的图；

图14A和14B是示出了现有技术的问题的图；

图15A、15B和15C是示出了现有技术的问题的图；

图16A和16B图示了根据现有技术抑制杂散光的技术；以及

图17A和17B图示了根据现有技术抑制杂散光的技术。

然而，附图仅用于示例说明，本发明不受附图的限制。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明实施例的光拾取装置的配置。在图1A中，用相同的参考数字指示与图7中相同的配置和组件，并忽略其描述。

在本实施例中，衍射元件20放置在柱面透镜16和光电探测器17之间。衍射元件20可以是普通的表面起伏(relief)型衍射光栅，其中光栅部分202由透明基板201表面上的突出和凹陷形成，如图1B中所示。后面将参考图4A和图4B描述衍射元件20的设计方法。

图2A示意性的示出了当放置衍射元件20时，光电探测器17上的杂散光干涉条纹和信号束斑的状态。如图2A中所示，在本实施例中，在衍射元件20的衍射作用下，图13、14A和14B中所示的每个杂散光干涉条纹都被分成三条线，并且总体上形成细条纹。同时，主光束和次光束也被衍射。因此，如图2A中所示，在传感器单元上的主光束和次光束的会聚束斑中，三个束斑重迭同时略有偏移。

图2B示意性的示出了与图13、14A和14B中S1区域相对应的部分的光强分布。如上所述，在衍射元件20的衍射作用下，杂散光干涉条纹被分割了，如图2B中所示，传感器单元上的杂散光强度分布呈现小的波动。在光强分布具有小的波动的情况下，即使相对于光电探测器17中的传感器单元，干涉条纹的位置改变了，从光电探测器17输出的信号也不会有大的变化。根据本实施例，衍射元件20布置在光电探测器17的前面，以分割杂散光干涉条纹，使得可以抑制杂散光干涉条纹对次光束信号的不利影响。

在本实施例中，由于衍射元件20将主光束和次光束衍射，因此如参考图2A所述，主光束和次光束在传感器单元上的会聚束斑重迭且同时彼此略有偏移。然而，当会聚束斑被分成三个束斑时，同一个会聚束斑相比，聚集误差信号或跟踪误差信号容易恶化。尤其是来自接收高强度主光束的传感器单元的信号导致了恶化。另一方面，如现有技术中所述，杂散光对基于次光束的信号具有重要的影响，而对基于主光束的信号影响小，使得在主光束传感器单元上可以不分割杂散光干涉条纹。因此，唯一有必要的是在次光束传感器单元上分割杂散光干涉条纹，并且优选地使主光束会聚为一个光束束斑，而不在主光束传感器单元上衍射。

图3A示出了出于上述考虑的衍射元件20的配置示例。在图3A的配置中，没有在主光束通过的部分(透明部分20a)形成光栅部分202，并且，仅在两个次光束通过的部分(衍射区域20b)形成光栅部分202。

图3B示意性的示出了此时光电探测器17上的杂散光干涉条纹和信号束斑的状态。在这种情况下，仅是分割了接收次光束的传感器单元附近的杂散光干涉条纹，没有分割接收主光束的传感器单元附近的杂散光干涉条纹。由于衍射元件20没有衍射主光束，因此在传感器单元上，主光束束斑没有分成3个。

参考图4A和4B，描述设计衍射元件20的方法。

参考图4A，假设L是光栅部分202和光电探测器17的光接收面之间的距离，P是光接收面上0阶衍射光束和+1阶衍射光束或-1阶衍射光束之间的间距，那么方程式(3)给出了衍射角θ：

θ＝tan^-1(P/L)                (3)

此时，假设λ是光的波长，并且光垂直的入射到透明基板201上，那么方程式(4)给出了光栅周期Λ：

Λ＝λ/sin(θ)             (4)

此时，如图4B中所示，间距p表示光电探测器17的光接收面上的杂散光干涉条纹的间距(光栅部分202衍射之后的杂散光干涉条纹之间的距离)。图4B示意性的示出了光电探测器17的光接收面上的杂散光干涉条纹的衍射状态。在图4B中，在杂散光干涉条纹在实线表示的中间位置衍射时所生成的干涉条纹中，实线表示0阶衍射光束生成的干涉条纹，虚线表示±1阶衍射光束生成的干涉条纹。在图4B中，为方便起见，省略了相邻的杂散光干涉条纹在两侧实线所表示的位置衍射时所生成的±1阶衍射光束的干涉条纹。

在没有放置衍射元件20的情况下，杂散光干涉条纹处于图4B中实线所表示的位置(0阶衍射光束的位置)。在这种情况下，Q是光接收面上的杂散光干涉条纹之间的间距。另一方面，在如本实施例放置衍射元件20的情况下，每条杂散光干涉条纹都被分成0阶衍射光束和±1阶衍射光束的三条干涉条纹，并且在图4B中实线所表示的位置(0阶衍射光束的位置)和虚线所表示的位置(±1阶衍射光束的位置)产生干涉条纹。

如下所述，0阶衍射光束的干涉条纹的产生和±1阶衍射光束的干涉条纹的产生是根据图4A和4B中的间距p而改变的。因此，必须恰当的设置间距p，使得干涉条纹处于合适的状态。

例如，0阶衍射光束的干涉条纹和±1阶衍射光束的干涉条纹之间的间距p等于没有设置衍射元件20时杂散光干涉条纹的间距Q的情况下，±1阶衍射光束的干涉条纹与0阶衍射光束的干涉条纹相互重迭，使得在光接收面上产生了与没有设置衍射元件20的情况相似的杂散光干涉条纹。为了避免这种情况，必须设置间距p，使得±1阶衍射光束的干涉条纹不与0阶衍射光束的干涉条纹相互重迭。

在间距p设置为间距Q的一半的情况下，基于一条杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹与基于相邻杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹相互重迭。因此，间距p设置为间距Q的一半的情况，等价于每条原始杂散光干涉条纹被分成2条的状态。在这种情况下，同原始杂散光干涉条纹被分成3条的情况相比，杂散光干涉条纹的分割变为较低水平，使得杂散光强度变化的波动比图2B中的波动大(粗糙)。为了避免这种情况，优选地，设置间距p，使得基于一条杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹，不与基于另一条杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹相互重迭。

如图5A和5B所示，在间距p设置为间距Q的1/3或2/3的情况下，基于一条杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹，和基于相邻的杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹，均匀地处于两条相邻的0阶衍射光束的干涉条纹之间。因而，通过使干涉条纹的间距均等，图2B中杂散光强度变化的波动可以减小。因此，最为优选地，设置间距p，使得基于一条杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹，与基于相邻杂散光干涉条纹的±1阶衍射光束的干涉条纹，均匀地处于两条相邻的0阶衍射光束的干涉条纹之间。

为了以上述方式设置间距p，唯一有必要的是，根据方程式(3)和(4)，恰当的设置距离L和光栅周期Λ，使得间距p是所希望的值。方程式(3)中，优选地将距离L设置为使主光束和次光束在光栅部分202上在空间上分开的值。如图3A中所示，这使得主光束和次光束分别入射到衍射元件20的透明部分20a和衍射区域20b。

如以上参考图2A所述，主光束和次光束在传感器单元上的会聚束斑中，在光栅部分202的衍射作用下，三个束斑重迭同时略有偏移。束斑之间的偏移量随着间距p的变宽而增加。因此，过度宽的间距p能够显著地影响聚集误差信号和跟踪误差信号。因此，优选地设置间距p为这样的程度：间距p不大于没有设置衍射元件20情况下的杂散光干涉条纹之间的间距Q。即，优选地设置间距p，使得间距p小于间距Q。

在图5A和5B中，设置间距p为间距Q的1/3或2/3。类似地，在间距p设置为间距Q的4/3或5/3的情况下，干涉条纹之间的间距是相等的。然而，在这种情况下，同图5A和5B中的情况相比，传感器单元上的束斑之间的偏移量变大了，并且聚集误差信号和跟踪误差信号可能更容易恶化。因此，如图5A和5B中所示，设置间距p为间距Q的1/3或2/3，更为优选的，设置间距p为间距Q的1/3。

对于间距p设置为另一个值的情况，同样如此。例如，在传感器单元上所产生的干涉条纹方面，间距p设置为间距Q的1/4的情况就等同于间距p设置为间距Q的5/4的情况，尽管后者的偏移量变大了。因此，在这种情况下，适当的设置间距p为间距Q的1/4。

下面描述衍射元件20的具体设计示例。在应用该设计示例的光拾取装置中，测得光电探测器17上的杂散光干涉条纹之间的间距Q大约为39μm。设置干涉条纹的间距p为13μm，使得衍射之后均等，并且设置光栅部分202和光电探测器17的光接收面之间的距离为1mm。假设半导体激光器11输出波长λ为405nm，那么从方程式(3)和(4)可得光栅周期A为31.2μm。在衍射元件20的透明基板201是由光学玻璃(BK7)制造的情况下，当光栅深度为244nm，并且占空比(突出宽度与光栅周期的比)为0.5时，衍射比为+1阶∶0阶∶-1阶＝1∶1∶1。

根据设计示例，传感器单元上的干涉条纹之间的间距是均等的，使得可以更为有效的抑制杂散光强度变化的波动。此外，由于间距p压缩为间距Q的大约1/3，因此可以压缩传感器单元上束斑之间的偏移量，并且因此可以抑制聚集误差信号和跟踪误差信号的恶化。

在设计示例的条件下，当本发明人对束斑之间的偏移导致的聚焦误差信号和跟踪误差信号恶化进行仿真时，可以证明的是，同没有放置根据设计示例的衍射元件的情况相比，聚集误差信号(S曲线)和跟踪误差信号的幅度减小被压缩至大约10％。该仿真是基于衍射元件没有将衍射作用到主光束的假定进行的(见图3A)。因此，在应用根据设计示例的衍射元件的情况下，不仅可以有效的抑制杂散光干涉条纹所导致的跟踪误差信号的恶化，而且可以抑制束斑之间的偏移导致的聚集误差信号和跟踪误差信号的幅度恶化。

在设计示例的条件中，在间距p设置为Q/3，并且衍射比设置为+1阶∶0阶∶-1阶＝1∶1∶1的条件下，可以最为有效的抑制杂散光干涉条纹波动所导致的信号恶化。为进一步抑制聚集误差信号和跟踪误差信号的幅度恶化，唯一有必要的是，间距p缩窄至比间距Q/3小，以减少束斑之间的偏移量，或是，调整光栅深度和占空比以进一步减少±1阶的衍射比。

尽管上面描述了根据本发明的实施例，但是本发明不限于上述的实施例。根据本发明，可以对实施例做出各种修改和改变。

尽管在上述实施例中，光电探测器17和衍射元件20分离设置，但是光电探测器17和衍射元件20可以集成，如图6所示。在图6的配置中，在光电探测器17的基础部分17a中制成凹陷，并将包括三个象限传感器171、172和173(参见图9A和9B)的传感器单元17b置于该凹陷中。将衍射元件20结合在基础部分17a的上表面，以便封闭该凹陷。在该情况下，设置凹陷的深度，使得衍射元件20的光栅部分202和传感器单元17b的光接收面之间的距离L变为预定距离(例如，1mm)。根据图6的配置，因为无需调整衍射元件20和光电探测器17之间的距离，在组装光学系统时可以改进可加工性。因为衍射元件20的光栅部分202和传感器单元17b的光接收面之间的距离固定为适当值，所以可以适当地实现本实施例的上述效果。另外，因为衍射元件20也用作用于封闭凹陷的盖片，从而简化了结构。

在该设计示例中，将激光波长设置为405nm，以针对下一代DVD来设计衍射元件。然而，除了下一代DVD外，本发明可以适当地应用于现有DVD和CD等。

此外，光拾取装置的光学系统不限于图1A的光学系统。例如，本发明可以应用于分束器13改变为偏振分束器并且在准直透镜14和物镜15之间加入四分之一波片的光学系统。

必须将衍射元件20置于衍射元件20对杂散光适当施加衍射作用的位置。例如，当将衍射元件20置于杂散光的焦点位置附近时，衍射元件20几乎不能对杂散光施加适当的衍射作用。优选地，将衍射元件20置于光电探测器17附近，使得充分扩散的杂散光入射到衍射元件20上。

在上述实施例中，使用分束器13作为光束分支元件。可选地，可以使用其他光束分支元件，例如全息元件。

在上述实施例中，以表面起伏型衍射光栅的形式设置衍射元件20。可选地，可以使用其他类型的衍射光栅作为衍射元件20。

应该理解，不脱离所附权利要求限定的范围和技术思想，可以对本发明适当地做出各种改变和修改。

Claims (9)

1.一种光拾取装置，用于以激光束照射沿层叠方向具有多个记录层的光盘，所述光拾取装置包括：

光源，发射激光束；

衍射光栅，将激光束分为主光束和两个次光束；

物镜，使主光束和两个次光束会聚到所述多个记录层中的目标记录层上；

光电探测器，包括三个光接收单元，用于分别接收从目标记录层反射的主光束和两个次光束；

光束分支元件，将从光源向着物镜行进的激光束以及向着光电探测器的反射光分离；以及

衍射元件，置于光束分支元件和光电探测器之间，以进一步分割光接收单元上从目标记录层之外的记录层反射的光的干涉条纹，所述干涉条纹由衍射光栅中的光学作用而产生。

2.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中，配置衍射元件，使得光接收单元上由衍射元件衍射的0阶衍射光束和±1阶衍射光束之间的间距p小于未设置衍射元件时光接收单元上产生的干涉条纹之间的间距Q。

3.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中，配置衍射元件，使得由衍射元件衍射的±1阶衍射光束的干涉条纹在光接收单元上不会彼此重迭。

4.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中，配置衍射元件，使得由衍射元件衍射的0阶衍射光束和±1阶衍射光束的干涉条纹以相同的间距排列在光接收单元上。

5.根据权利要求4所述的光拾取装置，其中，配置衍射元件，使得光接收单元上由衍射元件衍射的0阶衍射光束和±1阶衍射光束之间的间距p变为未设置衍射元件时光接收单元上产生的干涉条纹的间距Q的三分之一。

6.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中，衍射元件与光电探测器相集成。

7.根据权利要求6所述的光拾取装置，其中，在光电探测器的基础部分中形成凹陷，将传感器单元置于该凹陷重，并且将衍射元件固定结合到基础部分的上表面，使得衍射元件封闭该凹陷。

8.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中，衍射元件置于主光束和次光束空间上分离的位置处。

9.根据权利要求8所述的光拾取装置，其中，在主光束通过的区域中没有设置施加衍射作用的结构，而是在两个次光束通过的区域中设置施加衍射作用的结构。

Images