CN101533646B - 光学拾波器以及使用该光学拾波器的光信息处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学拾波器以及使用该光学拾波器的光信息处理装置。其目的在于，抑制多记录层光记录媒体中的邻接层干涉光，以改善光轨误差信号劣化，并消除物镜移动影响聚光点。具体为，半导体激光光源1发射的P偏振光束经衍射元件2衍射成为三光束，透过偏振光分歧器3，经由球面镜4，由偏转反射镜5将光路偏转90°，而后经过补偿元件6、液晶元件7、1/4波长板8变成圆偏振后，经物镜9聚光，在光记录媒体10上形成光点。光记录媒体10的反射光经由上述相同光路，经1/4波长板8转变为S偏振直线光，偏振光分歧器3反射后，经由检测透镜11在受光元件12聚光。补偿元件6具有位相段差，不让邻接层的反射光在受光元件12中受光。

Description

光学拾波器以及使用该光学拾波器的光信息处理装置
技术领域
本发明涉及具备光学元件的光学拾波器(optical pickup)，尤其涉及对具有多层记录层的光记录媒体(以下称为多记录层光记录媒体)进行记录或者/以及重放时可防止邻接层引起的光轨误差信号劣化的光学拾波器，以及使用该光学示波器的光信息处理装置。
背景技术
为了将聚光点准确照射到光记录媒体中某一记录光轨上，现有的光学拾波器通常检测聚焦误差信号以及光轨误差信号，并通过这些误差信号控制物镜位置。其中，在光轨误差信号的检测方式中具有代表性的检测方式为三点(three-spot)方式、推拉(push-pull)方式、差动推拉方式。在以下的说明中出于方便起见将上述差动推拉方式称为DPP方式。
在上述方式中尤其是DPP方式，例如参见专利文献1JP特开平7-272303号公报可知，其优点为，不但可以用相对简单的光学系统来检测高感度光轨误差信号，而且能够检测去除了物镜变位或光记录媒体倾斜引起发生的光轨误差信号偏离成分的、可靠性高的光轨误差信号。
在此简单说明一下DPP方式的光轨误差信号检测原理。在采用DPP方式的光学检波器中，例如如图16所示，在半导体激光光源1和半透半反射镜23之间的光路中设置衍射元件2。如图17所示，通常，该衍射元件上刻有一定周期的等间隔直线状的漕，并具有从半导体激光光源1发射的光束中衍射并分离出0次光以及±1次衍射光的功能，共计至少分离出三束光束。
而后，该三束光束分别通过半透半反射镜23、球面镜4、物镜9，并被分别独自聚光后，如图18左部所示，在光记录媒体10的信号记录面上形成三个聚光点100、101、102。此时，三个聚光点100、101、102的照射位置可通过用围绕光轴转动调整衍射元件2等方法，使得垂直相交于该光记录媒体10记录面上的周期性导向漕110的方向即光记录媒体10半径方向上的照射位置间隔δ一致形成为该导向漕110的周期Tp的大约1/2，来作调整。而后光记录媒体10上各个聚光点100、101、102的反射光再度到达物镜9、球面镜4、半透半反射镜23。该反射光中的部分光量通过半透半反射镜23后，经由检测透镜11入射到受光元件12中。以下出于方便起见，将上述导向漕周期称为光轨间隔。
如图18右部所示，上述受光元件12中设有三个分割为两个部分或四个部分的受光部20a、20b、20c，光记录媒体30的反射光各自独立地入射到预定的受光面上，分别形成检测光点200、201、202。而后，用相减器50a、50b、50c对来自各个受光面上的光点转换信号分别作相减处理，检测每个检测光点200、201、202的推拉方式光轨误差信号。以下出于方便，将推拉方式光轨误差信号简称为推拉信号。
此时，如果设与光记录媒体30上主聚光点100相对应的检测光点为200，与副聚光点101、102相对应的检测光点分别为201、201，从各个聚光点得到的推拉信号为Sa、Sb、Sc，则从光记录媒体30上的聚光点100、101、102之间的位置关系可明确得知，推拉信号Sa、Sb、Sc之间的位相互相相差大约180度。也就是说，推拉信号Sa和Sb以及Sc所输出的信号波形相互之间为逆相(其中Sb和Sc为同相)。因此，如果对这些信号Sa和Sb以及Sc的和信号进行减相处理，信号成分不但不会相互抵消，反而会增幅。
另一方面，当发生物镜9变位或光记录媒体10倾斜时，则会引起各个推拉信号中产生偏置成分，该偏置成分明显与光记录媒体10面上的聚光点位置无关，Sa、Sb、Sc都以相同极性发生。因此，如果进行上述减相处理，各个推拉信号中只有偏置成分被选择性地抵消，其结果，仅偏置成分被完全去除或大幅度减低，从而检测到良好的光轨误差信号。
也就是说，如图18右部所示，对于推拉信号Sb和Sc，用加相器51进行加相处理，进而用放大器52将该加相处理后的信号适当放大后，用减相器53进行减相处理，从主聚光点100的推拉信号Sa中减去，从而去除或大幅度减低该推拉信号Sa中含有的偏置成分，输出仅振幅被放大的良好的光轨误差信号。
另一方面，具有两层信息记录面的两层光记录媒体可用于增加光记录媒体容量。两层光记录媒体中存在距离光记录媒体的光入射面较近的层L1和较远的层L2，在进行记录以及/或者重放时，返回受光元件12的返回光不但受到位于物镜焦点位置的层的影响，而且受到邻接层的影响。这样的情况被称为层间串扰(crosstalk)。在光学拾波器中需要阻止该层间串扰对伺服信号发生影响。
图19为显示两层光记录媒体在进行重放时的光路模式图。如图19所示，当接近光入射面的L1层重放时，L2层反射光L12的焦点位于受光元件12所接受的光束L11的焦点的前方。另一方面，在L2层重放时，L1层反射光L21的焦点位于受光元件12所接受的光L22的焦点的后方。
图20A是L1层重放时在受光元件上聚集的光的分布示意图，图20B是L2层重放时在受光元件上聚集的光的分布示意图。图20A中，L11_0次光、L11_±1次光、L12_0次光分别表示L1层重放时由L1层反射的0次光、L1层反射的±1次光、L2层反射的0次光，图20B中，L21_0次光、L21_±1次光、L22_0次光分别表示L2层重放时由L2层反射的0次光、L2层反射的±1次光、L1层反射的0次光。
在一般的DPP用衍射元件中，0次光与±1次光的光量比大致为0次光∶+1次光∶-1次光＝10∶1∶1。因此，与L11_±1次光或L22_±1次光重叠的来自邻接层的L12_0次光或L21_0次光，这些干涉光的光量达到不可忽视的程度，其结果，L12_0次光对L11_0次光和L11_±1次光形成的DPP信号产生影响。与此相同，L21_0次光也对L22_0次光和L22_±1次光形成的DPP信号产生影响。
尤其是因层间间隔厚度变动造成L12_0次光以及L21_0次光变化，发生光轨误差信号摇动等现象，无法准确进行光轨伺服。
非专利文献1(Ryuichi Katayma，Yuichi Komatsu″REDUCTION OFINTERLAYER CROSSTALE IN DUAL LAYER OPTIACAL DISKS USING PATTERNEDPHASE PLATE″NEC Corporation，13th Microoptics Conference(Moc’07)，PD4，8-9页，Oct.28-31.2007)公开了减轻上述层间串扰的方法。在该非专利文献1中，光学系统如图21所示，其中具备抑止受光元件接受邻接层干涉光的光学元件。
半导体激光光源1发射的光束经过衍射元件2分为三束光束后，由物镜9在光记录媒体10的访问对象即记录面上聚光。记录面的反射光经过物镜9在受光元件12上被检测。在此光路中设有光分歧器3，用于分歧射往光记录媒体10的去路和光记录媒体10的反射光，并使该反射光射往受光元件12。光分歧器3和受光元件12之间设有光学元件16，用于阻止受光元件12接受邻接层干涉光。
上述光学元件16中设有位相段差，对于至少在单面具有多层记录层的光记录媒体10，阻止其邻接层反射的光束入射到受光元件12中。图22是从光入射方向观察时光学元件16的正视图(上图)和截面图(下图)。如图22上图所示，该光学元件16分为6个区域，其中区域a、d、f相对区域b、c、e有厚度差，该厚度差形成相位差π。
图23A和图23B是否具有光学元件所造成的受光元件上光量分布变化的示意图。图23A是不在光路上设置光学元件时在受光元件面上聚光的光分布示意图，与图20所表示的意义相同。另一方面，图23B为插入光学元件时在受光元件面上聚光的光分布示意图，其中L11_0次光、L11_±1次光、L12_0次光的各个光点各自分裂为6个部分。这样，L12_0次光不入射受光元件，从而避免层间串扰。而且，信号光L11_0次光、L11_±1次光虽然也各自分裂成6个，但因各个元件的受光量与未插入光学元件的受光量相同，因此不受影响。
然而，用于光学拾波器的物镜被设于执行器中，可在聚焦方向或光轨方向移动。当向光轨方向可动时，如图24所示，物镜9相对光源发射光束的光轴朝光轨方向发生偏离(称为光轴偏离)。光轴偏离的发生会引起如图25所示的闪光干涉。而且，从光学系设计观点出发，有时会要求将光学元件设置在去路和回路的共同光路上。
对此，如果对光学元件16也配设执行器，与物镜9一体可动，有可能避免上述问题的发生。但是，在非专利文件1的光学元件16对从光源到记录媒体的去路也付与了位相段差，因此存在射往光记录媒体10的光点的聚光特性降低的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，其目的在于提供一种光学拾波器和使用该光学拾波器的光信息处理装置，用以抑制光记录媒体中邻接层干涉光，改善邻接层引起的光轨误差信号劣化，尤其在物镜移动引起光轴偏离时，可通过设于该光学拾波器中作为补偿装置的光学元件，在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，而且可配设执行器，或设置在去路和回路为共同的光路上。
(1)用于对具有多层记录层的光记录媒体进行信息记录或信息重放的光学拾波器，其中包括：光源；聚光装置，将光源发射的发射光聚集在光记录媒体中访问对象的记录面上；衍射元件，设置于聚光装置和光源之间的光路上，将光源的发射光分为三束光束；光分歧装置，设置于聚光装置与光源之间的光路上，对经由聚光装置返回的返回光束进行分歧；1/4波长板，设置于聚光装置与光分歧装置之间的光路上，使入射光发生1/4波长的光学位相差；受光装置，在预定位置接受经光分歧装置分歧后的返回光；以及，补偿元件，设置于聚光装置与受光元件之间的光路上，在对具有多层记录层的光记录媒体进行记录或重放时，用于抑制邻接层引起的干涉光被受光元件受光，其特征在于，补偿元件在其垂直于光轴的面内至少被分割为两个区域，各区域由具有比入射光波长短的周期的副波长凹凸结构构成，各相邻区域之间该副波长凹凸结构的漕的方向相互垂直，并通过设定各区域中的副波长凹凸结构感度因子，使得在与光源发射光偏振方向相同的偏振方向上，相邻区域之间的有效折射率大致相同，而在与光源发射光偏振方向相垂直的偏振方向上，相邻区域之间形成位相差π。
上述光学拾波器结构可用于抑制光记录媒体中邻接层干涉光，改善邻接层引起的(层间间隔厚度变动等)光轨误差信号劣化，尤其在物镜移动引起光轴偏离时，可通过设于该光学拾波器中作为补偿装置的光学元件，在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，而且可配设执行器，或设置在去路和回路为共同的光路上。
(2)用于对具有多层记录层的光记录媒体进行信息记录或信息重放的光学拾波器，其中包括：第一光源，发射波长为λ1的光束；第二光源，发射波长为λ2(＞λ1)的光束；聚光装置，将第一光源以及第二光源发射的发射光聚集在光记录媒体中访问对象的记录面上；衍射元件，设置于聚光装置和第一光源以及第二光源之间的光路上，将第一光源以及第二光源的发射光分为三束光束；光分歧装置，设置于聚光装置与第一光源以及第二光源之间的光路上，对经由聚光装置返回的返回光束进行分歧；1/4波长板，设置于聚光装置与光分歧装置之间的光路上，使入射光发生1/4波长的光学位相差；受光装置，在预定位置接受经光分歧装置分歧后的返回光；以及，补偿元件，设置于聚光装置与受光元件之间的光路上，在对具有多层记录层的光记录媒体进行记录或重放时，用于抑制邻接层引起的干涉光被受光元件受光，其特征在于，补偿元件在其垂直于光轴的面内至少被分割为两个区域，各个区域由具有比入射光波长λ1短的周期的副波长凹凸结构构成，各相邻区域之间该副波长凹凸结构的漕的方向相互垂直，并通过设定各区域中的副波长凹凸结构感度因子，使得在与第一光源发射光偏振方向相同的偏振方向上，相邻区域之间的有效折射率大致相同，而在与第一光源发射光偏振方向相垂直的偏振方向上，相邻区域之间形成位相差π。
上述光学拾波器结构中具备两波长光源，可用于BD/DVD互换型装置，并抑制光记录媒体中邻接层干涉光，改善邻接层引起的光轨误差信号劣化，尤其在物镜移动引起光轴偏离时，可通过设于该光学拾波器中作为补偿装置的光学元件，在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，而且可配设执行器，或设置在去路和回路为共同的光路上。
(3)光信息处理装置，在多层记录层光记录媒体的记录面上照射以进行信息的记录或重放，其特征在于具有权利要求1或者权利要求2的光煦示波器。
上述光信息处理装置可通过下述光学拾波器，抑制光记录媒体中邻接层干涉光，改善邻接层引起的光轨误差信号劣化，当物镜移动引起光轴偏离时，在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，进行具有广泛的通用性和高可靠性的信息记录或者信息重放。
本发明的效果在于，提供一种光学拾波器和使用该光学拾波器的光信息处理装置，用以抑制光记录媒体中邻接层干涉光，改善邻接层引起的(层间间隔厚度变动等)光轨误差信号劣化，尤其在物镜移动引起光轴偏离时，可通过设于该光学拾波器中作为补偿装置的光学元件，在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，而且可配设执行器，或设置在去路和回路为共同的光路上。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的光学拾波器的概略结构示意图。
图2是液晶元件的球面像差补偿原理示意图。
图3是DPP方式信号检测电路示意图。
图4A是抑制层间串扰用补偿元件分割为两个部分时的示意图。
图4B是抑制层间串扰用补偿元件分割为六个部分时的示意图。
图5A是L1层重放时在受光元件12上聚光的光分布示意图。
图5B是L2层重放时在受光元件12上聚光的光分布示意图。
图6是本发明的实施方式2所涉及的光学拾波器的概略结构示意图。
图7是抑制层间串扰用补偿元件的放大图。
图8是感度因子与不同偏振方向的折射率(波长为405nm)之间的关系图。
图9是感度因子与不同偏振方向的折射率(波长为660nm)之间的关系图。
图10是以石英为基材的模制作方法的制作步骤(a)～(d)的示意图。
图11是以硅为基材的模制作方法的制作步骤(a)～(d)的示意图。
图12是在玻璃基板上形成Ta2O5薄膜，且在Ta2O5薄膜上形成补偿元件的制作步骤(a)～(g)的示意图。
图13是利用硅薄膜和模在玻璃基板上制作补偿元件的制作步骤(a)～(i)的示意图。
图14为不使用金型的衍射元件制作方法的制作步骤(a)～(g)的示意图。
图15是概略显示本发明实施方式4的光信息处理装置的模块图。
图16是使用现有DPP方式的光学检波器中的示意图。
图17是置衍射元件的结构示意图。
图18是光记录媒体上的聚光点示意图。
图19是两层光记录媒体重放时的光路模式图。
图20A是L1层重放时在受光元件12上聚光的光分布示意图。
图20B是L2层重放时在受光元件12上聚光的光分布示意图。
图21是具备抑制受光元件接受邻接层干涉光的光学元件的光学系结构图。
图22是从光入射方向观察时光学元件16的正视图(上图)和截面图(下图)。
图23A是没有光学元件时在受光元件面上聚光的光分布示意图。
图23B为设置光学元件时在受光元件面上聚光的光分布示意图。
图24是在具备抑制受光元件接受邻接层干涉光的光学元件的光学系中发生光轴偏离时的结构图。
图25是发生光轴偏离时受光元件上的光量分布示意图。
具体实施方式
以下，参考附图详细说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1是本发明的实施方式1所涉及的光学拾波器的概略结构示意图。图1中，1为半导体激光光源、2为三光束用衍射元件、3为偏振光分歧器、4为球面镜、5为偏转反射镜、6为阻止串扰用补偿元件、7为球面像差补偿用液晶元件、8为1/4波长板、9为物镜、10为光记录媒体、11为检测镜、12为受光元件、13为执行器。在光记录媒体10中面对物镜9的侧面上依次具有信息记录面L1和L2。
半导体激光光源1发射预定波长带域的光束，例如，满足Blu-ray(以下称为BD)系光记录媒体规格的蓝色波长带域光束，如波长为405nm的光束。
如同用三光束法以及DPP方式等检测光轨误差信号，三光束用衍射元件2将半导体激光光源1发射的光束分为0次光(主光束)以及±1次光(副光束)。由此，从光记录媒体10反射的0次光的检测信号中获得重放信号，并通过对光记录媒体10反射的0次光和±1次光检测信号进行的运算得到光轨误差信号。
偏振光分歧器3不但是用于分歧去路光束和回路光束、并引导该回路光束射往受光元件12的光路变换器，而且是为满足光学系的高效率要求用偏振改变入射光进路的偏振依存性光路变换器。去路光束是指半导体激光元件1发射光经聚光后射往光记录媒体10，即射往物镜9的光束，物镜9用于在光记录媒体10上将光束收束结为光点，回路光束是指从光记录媒体10反射的光束。球面镜4不但将半导体激光光源1发射的发散性入射光改变为平行光，而且对经光记录媒体10反射后射往受光元件12的回路光束起到聚光透镜的作用。
偏转反射镜5是用沉淀形成反射膜的反射镜，将光路转换90°。
抑制串扰用补偿元件6在两层光记录媒体进行记录以及/或者重放时，将邻接层反射光至少分割为两束，用以阻止受光元件12接受邻接层引起的干涉光。
液晶元件7是发生位相差的补偿元件，用于补偿光记录媒体10厚度差造成的球面像差。
1/4波长板8设置于偏振光分歧器3与物镜9之间，用于满足记录光学系中的高效率要求，改变入射光的偏振。
物镜9优选例如满足BD规格的大数值孔径，大约为0.85。
光记录媒体10为两层光记录媒体，从物镜9侧起依次具有信息记录面L1和L2，例如BD系光记录媒体。
检测透镜11为发生非点像差的非点像差透镜，用以以非点像差法检测聚光误差信号。
受光元件12用于接受光记录媒体10的反射光并检测信息信号以及/或者误差信号。
执行器13是装载抑制串扰用的补偿元件6、球面像差补偿用的液晶元件7、1/4波长板8、物镜9而形成的可动部，在聚光方向或光记录媒体10的半径方向即光轨方向可动。
半导体激光光源1发射的发散光，经衍射元件2衍射成为三光束，透射偏振光分歧器3，由球面镜4转换成平行光，由偏转反射镜5将光路偏转90°，而后经过补偿元件6、液晶元件7、1/4波长板8，在物镜9上聚光后，在光记录媒体10的预定记录面上形成光点。从光记录媒体10的反射光经由上述相同光路，由偏振光分歧器3反射后，经由检测透镜11在受光元件上聚光。
如上所述，在具备偏振光分歧器3以及1/4波长板8时，半导体激光光源1入射到偏振光分歧器3的直线偏振光，例如P偏振光，在透过偏振光分歧器3的镜面，经由1/4波长板8转变为圆偏振光束后，射往光记录媒体10。该圆偏振光经光记录媒体10反射后成为逆转圆偏振光，再次经过1/4波长板8成为不同的直线偏振光，如S偏振光。该不同的直线偏振光在偏振光分歧器3的镜面上受到反射，射往受光元件12。
除上述偏振光分歧器3之外，例如还可以使用以一定比例透射并反射入射光的光分歧器，或者，使用全息(hologram)元件，其可让半导体激光光源1发射光束透射，而对经光记录媒体10反射的入射光束进行衍射并分为+1次光束或-1次光束。
在两层光记录媒体10的记录以及/或者重放时，作为对象记录层，其与光记录媒体10的光入射面之间的厚度离脱了物镜9设计值，此时，液晶元件7用于对该厚度差造成的球面像差补偿。
由于液晶具有偏振特性，因此液晶元件7通过入射光偏振以及电源驱动来选择性地发生位相差。即，在电源接通状态时，液晶元件7使半导体激光光源1向光记录媒体10发射的偏振光束，例如P偏振光束发生位相差，使波面发生变化，以补偿厚度差引起的球面像差，而当电源切断时，无论入射光如何偏振都不发生位相差，发生透射，没有波面变化。
图2是液晶元件的球面像差补偿原理示意图。S表示光记录媒体10的厚度与物镜9设计值之间的差值所引起、并经物镜9收束后在光记录媒体10的记录层上的结光时发生的球面像差的位相即波面。S′是用于补偿该厚度差引起的球面像差的液晶元件7所发生的位相即波面。
如图2所示，当发生光记录媒体10的厚度差造成的球面像差时，通过设置并驱动液晶元件7，可使通过该液晶元件7的光束变成具有与球面像差位相分布相反的位相分布后入射物镜9，由此补偿光记录媒体10厚度差引起的球面像差。
在如图1所示半导体激光光源1发射的光束经衍射元件2分歧成三束光束的情况下，受光元件12如图3所示的DPP方式信号检测电路那样，具备主受光元件(相当于图18右部的受光部)20a和位于该主受光元件两侧的副受光元件20b以及20c。副受光元件20b以及20c分别用于接受光记录媒体10反射的第一以及第二副光束(相当于图18右部的受光部)。
图3显示了一例本实施方式所涉及的光学拾波器中使用的受光元件12以及用于信号运算的运算电路50。为了参见图3，设定由主受光元件(受光部20a)受光的主光束透射衍射元件2并成为0次衍射光束，由第一以及第二副受光元件(受光部20b以及20c)受光的第一以及第二副光束经衍射元件2衍射，成为+一次衍射光束和-一次光束。
主受光元件(受光部20)为了能够检测聚焦误差信号以及/或者光轨误差信号，优选例如在光记录媒体10的半径方向即辐射方向(R方向)、和光记录媒体10的转动方向即切线方向(T方向)，分别分割为两个部分，即将主受光元件12分割为至少有4个部分形成。
第一以及第二副受光元件(受光部20b、20c)分割为2个部分，用以检测DPP方式用的光轨误差信号。
即，优选主受光元件(受光部20a)至少在R方向和T方向分别分割为两个部分，第一和第二副受光元件(受光部20b、20c)皆在R方向至少分割为两个部分，用以检测DPP方式用光轨误差信号。
如上所述，当主受光元件20a被分割为四部分或八部分，且第一以及第二副受光元件20b、20c在R方向分别被分割为两个部分时，可检测DPP方式用光轨误差信号。
当设四分割的主受光元件20a的各个受光区域为A、B、C、D，第一副受光元件20b的受光区域为E、F，第二副受光元件20c的受光区域为G、H，辅助受光元件20d的受光区域为M时，表1显示了如图3所示的受光元件12分割结构、以及图1所示的本实施方式1所涉及的光学拾波器的光学结构所得到的聚焦误差信号FES、光轨误差信号、以及信息重放信号RF-SUM。在此，为了方便起见，用相同符号表示各个受光区域以及由该受光区域检测到的信号。
表1
  FES   非点像差法：(B+D)-(A+C)
  TES   Push-Pull：(B+C)-(A+D)DPP：{(B+C)-(A+D)}-κ{(E-F)+(G-H)}
  RF-SUM   A+B+C+D
κ为增益，为定值。
另一方面，在上述参考图20所作的说明中，两层光记录媒体的记录以及/或者重放时，返回受光元件的光束不仅是物镜焦点所在的记录以及/或者重放对象层的反射光，还包含邻接层引起的干涉光。此时，记录以及/或者重放的对象层反射的0次光和±一次光以及与该±一次光重叠的邻接层引起的0次光。上述现象被称为层间串扰。
对此，图1所示本实施方式1中阻止层间串扰用的补偿元件可抑制邻接层引起的干涉光，当对两层光记录媒体10的记录层进行记录以及/或者重放时，补偿元件衍射返回光束，使邻接层反射的光束具有位相段差，从而不为受光元件12受光。因该位相段差，至少与对象层反射的±一次光相重叠的邻接层引起的0次光发生衍射，不在第一以及第二副受光元件20b、20c中受光。
而且，当半导体激光光源1发射后射往物镜的光束为S偏振光束时，用于层间串扰的补偿元件6优选设为，仅对这样的光束进行衍射，即射往物镜9的S偏振光束直接透射物镜9后、由光记录媒体10反射、经过1/4波长板8转变为P偏振光的光束。这样，在抑止层间串扰用的补偿元件6中形成偏振选择性能，对半导体激光光源1发射并射往物镜9的光束不起衍射效果。这样做的理由在于，不让射往光记录媒体10的光束因衍射而发生损失，减弱聚光点强度，从而防止了记录光量下降以及/或者重放信号劣化。
图4A和图4B显示了抑制层间串扰用补偿元件位相段差附加方法(区域分割方法)的实施例。图4A中在光入射区域大约中间部分分割成为两个部分。或者如图4B所示，也可以与现有技术例即非专利文献1公开的分割为六个部分。除此以外，区域分割方法可有多种变形。
对象层反射的0次光与邻接层反射的0次光之间，由于光量差很大，因此对于DPP方式检测光轨误差信号中使用的差信号，即表1所示的(B+C)-(A+D)信号，邻接层的0次光并没有很大影响。
然而，在对象层反射的±1次光与邻接层反射的0次光之间，因光量差相对不大，因此参考图20如上所述，对于DPP方式光轨误差信号检测中使用的信号，即表1所示的(B+C)-(A+D)信号，邻接层的0次光具有相当大的影响。
因此，在抑制光轨误差信号的抖动时，阻止邻接层的0次光与对象层反射的±1次光相重叠且在第一以及第二副受光元件20b、20c中受光十分重要。
如下所述，图4b所示结构为将第一以及第二副受光元件远离邻接层的0次光的结构。
假设将本实施方式1的光学拾波器用于图19所示的两层光记录媒体10。参考图19如上所述，对于接近光入射面的L1层进行重放时，在受光元件12中L2层反射的光束L12的焦点位于受光光束L11的焦点的前方，另一方面，L2层重放时，受光元件12中L1层反射的光束L21的焦点位于受光光束L22的焦点后方。
此时，由两层光记录媒体反射、经由图4A所示区域图形的抑制层间串扰用补偿元件6、在受光元件12上聚集的光分布如图5A和图5B所示。图5A显示了L1层重放时在受光元件12上聚光的光分布，图5B显示了L2层重放时在受光元件12上聚光的光分布。
图5A与图20A所示相同，L11_0次光、L11_±1次光、L12_0次光分别表示在L1层重放时的L1层反射的0次光、L1层反射的±1次光、L2层反射的0次光。图5A中L12_0次光表示经抑制层间串扰用补偿元件6的位相段差衍射的光束。
图5B与图20B所示相同，L22_0次光、L22_±1次光、L21_0次光分别表示在L2层重放时的L2层反射的0次光、L2层反射的±1次光、L1层反射的0次光。图5B中L21_0次光表示经抑制层间串扰用补偿元件6的位相段差衍射的光束。
如图5A和图5B所示，如果采用本实施方式1的光学拾波器，则可用第一以及第二副受光元件20b、20c来阻止由邻接层反射且与对象层反射的±1次光相重叠的0次光的受光。
因此，用于DPP信号的±1次光的受光区域中邻接层干涉光受到有效抑制，大大改善了邻接层干涉光造成的光轨误差信号抖动。
尤其是本实施方式1的补偿元件6可设置在去路与回路为共同的光路上，并可装载于驱动器上，因此伴随物镜9移动而发生光轴偏离时，能够在不影响光记录媒体10记录面上聚光光点的情况下抑制层间串扰。
实施方式2
图6是本发明实施方式2所涉及的光学拾波器的概略结构示意图。本实施方式2与图1所示上述实施方式1在结构上的不同之处为，实施方式1所例举的光学拾波器为BD系光记录媒体专用，而本实施方式2则可同时对应BD系光记录媒体和DVD系光记录媒体两种类型光记录媒体的读取和写入。
图6中，设置了半导体激光光源14以取代图1所示的半导体激光光源1，而且如下所述，各光学元件被形成为对应两种波长。半导体激光光源14为将两种波长光源容纳在同一组件中的光源组件，其中一种为BD用光源，由发射波长405nm带域光的激光二极管形成，另一种为DVD用光源，由发射波长660nm带域光的激光二极管所形成。该两波长光源可采用在同一半导体基板上形成两波长光源的单片类型、或者装入个别芯片的混合类型。此外在本实施方式2中，BD用光源射出光束的偏振方向与DVD光源射出的偏振方向相同。
如用同三光束法以及DPP方式等检测光轨误差信号，三光束用衍射元件2将半导体激光光源14发射的光束分为0次光(主光束)以及±1次光(副光束)。由此，从光记录媒体10反射的0次光束的检测信号中获得重放信号，并通过光记录媒体10反射的0次光束和±1次光束检测信号的运算得到光轨误差信号。尤其是本实施方式2中的衍射元件2在其两侧表面分别形成衍射格子，其中一侧表面为BD用三光束衍射格子，另一侧表面用以作为DVD用三光束衍射格子。这是因为BD用光记录媒体信息记录面上的导向漕即光轨间隔不同于DVD用光记录媒体信息记录面上的光轨间隔，因此需要有对应于各光记录媒体的衍射格子。
偏振光分歧器3不但是用于分歧去路光束和回路光束、并引导该回路光束射往受光元件12的光路变换器，而且是为满足光学系的高效率要求用偏振改变入射光进路的偏振依存性光路变换器。去路光束是指半导体激光光源14发射光经聚光后射往光记录媒体10，即射往物镜9的光束，物镜9用于在光记录媒体10上将光束收束结为光点，回路光束是指从光记录媒体10反射的光束。
球面镜4不但将半导体激光光源14发射的发散性入射光改变为平行光，而且对经光记录媒体10反射后射往受光元件12的回路光束起到聚光透镜的作用。
偏转反射镜5是用沉淀形成反射膜的反射镜，将光路转换90°。
抑制串扰用补偿元件6在两层光记录媒体进行记录以及/或者重放时，将邻接层反射光至少分割为两束，用以阻止受光元件12接受邻接层引起的干涉光。
液晶元件7是发生位相差的补偿元件，用于补偿光记录媒体10厚度差造成的球面像差。并对应光记录媒体分别进行附加位相差调整。
1/4波长板8设置于偏振光分歧器3与物镜9之间，用于满足记录光学系中的高效率要求，改变入射光的偏振。
物镜9用于，例如，分别在BD系光记录媒体和DVD系光记录媒体上聚光，为树脂形成的衍射镜。镜表面形成衍射结构，根据入射光波长可转换聚光位置以及数值孔径。对于波长405nm入射光，数值孔径NA为0.85，用于BD系光记录媒体的聚光，而对于波长660nm入射光，数值孔径NA为0.65，用于DVD光记录媒体的聚光。
光记录媒体10为BD系的两层光记录媒体和DVD系的两层记录媒体，各自从物镜9侧起依次具有信息记录面L1和L2。例如，BD系光记录媒体在从光入射方向0.075mm和0.100mm的位置上具有信息记录面。而DVD系光记录媒体在从光入射方向0.600mm和0.640mm的位置上具有信息记录面。
检测透镜11为发生非点像差的非点像差透镜，用以以非点像差法检测聚光误差信号。
受光元件12用于接受光记录媒体10的反射光并检测信息信号以及/或者误差信号。
执行器13是装载抑制串扰用的补偿元件6、球面像差补偿用的液晶元件7、1/4波长板8、物镜9而形成的可动部，在聚光方向、光记录媒体10的半径方向即光轨方向可动。
本实施方式2中，抑制层间串扰用补偿元件6可让波长405nm光束和波长660nm光束透射，并且与实施方式1相同，可使该两种光束的回路光束发生位相差，其设计时可以优先层间串扰严重的光记录媒体。即优先副光点信号光与邻接层干涉光之间的光量差较小的一方。
在此详细叙述上述实施方式1的光学拾波器中装载的层间抑制串扰用补偿元件6。
具有图4A所示宏观结构的抑制层间串扰用补偿元件6可让P偏振成分光束透射，而对S偏振成分光束，则使得例如在区域a和区域b之间产生位相差π。
图7是抑制层间串扰用补偿元件的放大图。首先说明图7中的标记。入射光波长以上的周期结构中重叠了副波长凹凸结构1A和2B。副波长凹凸结构1A的漕的方向为S偏振方向，其周期比入射光波长短。副波长凹凸结构2B漕的方向为P偏振方向，其周期比入射光波长短。
在图7中，
q1表示副波长凹凸结构1A的周期。
m1表示副波长凹凸结构1A的凸部宽度。
m1/q1被称为感度因子(feeling factor)，用于下述有效曲率计算。
q2表示副波长凹凸结构2B的周期。
m2表示副波长凹凸结构2B的凸部宽度。
m2/q2被称为感度因子，用于下述有效曲率计算。
d1表示副波长凹凸结构1A的漕的深度。
d2表示副波长凹凸结构2B的漕的深度。
如图7所示，抑制层间串扰用补偿元件6中形成了具有比波长短的周期q1和q2的副波长凹凸结构。副波长凹凸结构使P偏振成分或S偏振成分的其中之一产生位相差以作出偏振选择。这样，抑制层间串扰用补偿元件6对于如以P偏振成分光束为去路光束入射时不感带透射，而对S偏振成分的回路光束，使得其发生位相差，并在受光元件面上分割返回光束的光分布。
抑制层间串扰用元件6的表面所形成的副波长凹凸结构发生众所周知的结构性双折射。在此，结构性双折射是指，用短于光的波长的周期将折射率不同的两种介质作条纹状设置时，平行于条纹的偏振光成份(TE波)和垂直于条纹的偏振光成份(TM波)之间折射率不同，发生双折射效应。
在此，作为具有不同折射率的两种介质，可设空气和折射率n的介质，并设定波长为副波长凹凸结构周期两倍以上的光束垂直入射。此时，副波长凹凸结构的有效折射率可根据入射光偏振光方向是平行副波长凹凸结构的漕(TE方向)，还是垂直副波长凹凸结构的漕(TM方向)，分别用以下式1和式2计算。式1和式2中，以n(TE)表示入射光的偏振方向平行于副波长凹凸结构的漕时的有效效率，以n(TM)表示入射光的偏振方向垂直于副波长凹凸结构的漕时的有效折射率，t表示上述感度因子。
n(TE)＝[t×n2+(1-t)]1/2    (式1)
n(TM)＝[t/n2+(1-t)]1/2     (式2)
图8是感度因子与不同偏振方向的折射率之间的关系图。图8显示了各个折射率的计算结果例。计算中n＝2.313，并使用波长为405nm。
图7的感度因子t分别按如下计算，即，副波长凹凸结构1A的感度因子t1用式3，副波长凹凸结构2B的感度因子t2用式4。
t1＝m1/q1        (式3)
t2＝m2/q2        (式4)
根据以上所述，各个副波长凹凸结构的有效折射率按照如下计算，即副波长凹凸结构1A的TE方向有效折射率n(TE，1A)用式5，副波长凹凸结构1A的TM方向有效折射率n(TM，1A)用式6；副波长凹凸结构2B的TE方向有效折射率n(TE，2B)用式7，副波长凹凸结构2B的TM方向有效折射率n(TM，2B)用式8计算。
n(TE，1A)＝{t1×n2+[1-t1]}1/2    (式5)
n(TM，1A)＝{t1/n2+[1-t1]}1/2     (式6)
n(TE，2B)＝{t2×n2+[1-t2]}1/2    (式7)
n(TM，2B)＝{t2/n2+[1-t2]}1/2     (式8)
相位差按如下计算，即P偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(P偏振)用式9，S偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(S偏振)用式10计算。
ψ(P偏振)＝|(2π/λ)×[n(TM，1A)×d1
-n(TE，2B)×d2]|        (式9)
ψ(S偏振)＝|(2π/λ)×[n(TE，1A)×d1
-n(TM，2B)×d2]|        (式10)
在此，λ为使用波长，d为副波长凹凸结构的漕深。这样便可通过适当选择感度因子以及漕深d来任意调整相位差。
抑制层间串扰用补偿元件6允许P偏振成分光束透射，而使得S偏振成分光束如在图4A所示区域a和区域b之间发生位相差π。如果要让P偏振光成分光束不感带透射，需要相位差为0或2nπ(n为整数)。
以下显示一例具体的数值。
在n＝2.313的介质中，设感度因子如下，
副波长凹凸结构1A的感度因子t1＝0.30，
副波长凹凸结构2B的感度因子t2＝0.70，
此时，各有效折射率为，
副波长凹凸结构1A在TE方向有效折射率n(TE，1A)＝2.011，
副波长凹凸结构1A在TM方向有效折射率n(TM，1A)＝1.523，
副波长凹凸结构2B在TE方向有效折射率n(TE，2B)＝1.518，
副波长凹凸结构2B在TM方向有效折射率n(TM，2B)＝1.150，
当副波长凹凸结构1A和2B中漕深d为相同时，
P偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(P偏振)≈0
S偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(S偏振)＝＝(2πd/0.405μm)×(2.011-1.150)
按照以上所述，P偏正成分光束进行不感带透射。进而若设漕深为0.236μm，则ψ(S偏振)成为π，由此位相差为最大。
下面对上述实施方式2的光学拾波器所装载的抑制层间串扰用补偿元件6进行详细说明。补偿元件的截面构成与上述实施方式1相同，但在实施方式2中补偿元件的入射光使用BD用光源发射波长为405nm以及DVD用光源发射波长为660nm两种波长的入射光。
具有图4A所示宏观结构的抑制层间串扰用补偿元件6可让P偏振成分光束透射，而对S偏振成分光束，则使得例如在区域a和区域b之间产生位相差π。
图7是抑制层间串扰用补偿元件的放大图。实施方式2的抑制层间串扰用补偿元件与实施方式1的抑制层间串扰用补偿元件相同。在此首先说明图7中的标记。入射光波长以上的周期结构中重叠了副波长凹凸结构1A和2B。副波长凹凸结构1A所具有的漕的方向为S偏振方向，其周期比入射光波长短。副波长凹凸结构2B所具有的漕的方向为P偏振方向，其周期比入射光波长短。
在图7中，
q1表示副波长凹凸结构1A的周期。
m1表示副波长凹凸结构1A的凸部宽度。
m1/q1被称为感度因子，用于下述有效曲率计算。
q2表示副波长凹凸结构2B的周期。
m2表示副波长凹凸结构2B的凸部宽度。
m2/q2被称为感度因子，用于下述有效曲率计算。
d1表示副波长凹凸结构1A的漕的深度。
d2表示副波长凹凸结构2B的漕的深度。
如图7所示，抑制层间串扰用补偿元件6中形成具有比波长短的周期q1和q2的副波长凹凸结构。副波长凹凸结构使P偏振成分或S偏振成分的其中之一产生位相差以作出偏振选择。这样，抑制层间串扰用补偿元件6对于如以P偏振成分光束为去路光束入射时不感带透射，而对S偏振成分的回路光束，使得其发生位相差，并在受光元件面上分割返回光束的光分布。
抑制层间串扰用元件6的表面所形成的副波长凹凸结构发生众所周知的结构性双折射。在此，结构性双折射是指，用短于光的波长的周期将折射率不同的两种介质作条纹状设置时，平行于条纹的偏振光成份(TE波)和垂直于条纹的偏振光成份(TM波)之间折射率不同，发生双折射效应。
在此，作为具有不同折射率的两种介质，可设空气和折射率n的介质，并设定波长为副波长凹凸结构周期两倍以上的光束垂直入射。此时，副波长凹凸结构的有效折射率可根据入射光偏振方向是平行副波长凹凸结构的漕(TE方向)，还是垂直副波长凹凸结构的漕(TM方向)，分别用以下式11和式12计算。式11和式12中，以n(TE)表示入射光的偏振光方向平行于副波长凹凸结构的漕时的有效效率，以n(TM)表示入射光的偏振光方向垂直于副波长凹凸结构的漕时的有效效率，t表示上述感度因子。
n(TE)＝[t×n2+(1-t)]1/2    (式11)
n(TM)＝[t/n2+(1-t)]1/2     (式12)
图8是感度因子与不同偏振光方向的折射率之间的关系图。图8显示了各个折射率的计算结果例。计算中使用Ta2O5在波长405nm时的折射率n(BD)＝2.313。
图9也是感度因子与不同偏振光方向的折射率之间的关系图。图9显示了各个折射率的计算结果例。计算中使用Ta2O5在波长660nm时的折射率n(DVD)＝2.147。
图7的感度因子t分别按如下计算，即，副波长凹凸结构1A的感度因子t1用式13，副波长凹凸结构2B的感度因子t2用式14。
t1＝m1/q1    (式13)
t2＝m2/q2    (式14)
根据以上所述，各个副波长凹凸结构的有效折射率按照如下计算，即用于BD时副波长凹凸结构1A的TE方向有效折射率n(TE，BD1A)用式15，用于BD时副波长凹凸结构1A的TM方向有效折射率n(TM，BD1A)用式16；用于BD时副波长凹凸结构2B的TE方向有效折射率n(TE，BD2B)用式17，用于BD时副波长凹凸结构B的TM方向有效折射率n(TM，BD2B)用式18；用于DVD时副波长凹凸结构1A的TE方向有效折射率：n(TE，DVD1A)用式19，用于DVD时副波长凹凸结构1A的TM方向有效折射率：n(TM，DVD1A)用式20；用于DVD时副波长凹凸结构2B的TE方向有效折射率：n(TE，DVD2B)用式21，用于DVD时副波长凹凸结构2B的TM方向有效折射率：n(TM，DVD2B)用式22计算。
n(TE，BD1A)＝{t1×n(BD)2+[1-t1]}1/2      (式15)
n(TM，BD1A)＝{t1/n(BD)2+[1-t1]}1/2       (式16)
n(TE，BD2B)＝{t2×n(BD)2+[1-t2]}1/2      (式17)
n(TM，BD2B)＝{t2/n(BD)2+[1-t2]}1/2       (式18)
n(TE，DVD1A)＝{t1×n(DVD)2+[1-t1]}1/2    (式19)
n(TM，DVD1A)＝{t1/n(DVD)2+[1-t1]}1/2      (式20)
n(TE，DVD2B)＝{t2×n(DVD)2+[1-t2]}1/2     (式21)
n(TM，DVD2B)＝{t2/n(DVD)2+[1-t2]}1/2      (式22)
相位差按如下计算，即，当用于BD且P偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(BD，P偏振)用式23，当用于BD且S偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(BD，S偏振)用式24，当用于DVD且P偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(DVD，P偏振)用式25，当用于DVD且S偏振方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的ψ(BD，S偏振)用式26计算。
ψ(BD，P偏振)＝|(2π/405nm)×[n(TM，BD1A)×d1
-n(TE，BD2B)×d2]|        (式23)
ψ(BD，S偏振)＝|(2π/405nm)×[n(TE，BD1A)×d1
-n(TM，BD2B)×d2]|        (式24)
ψ(DVD，P偏振)＝|(2π/660nm)×[n(TM，DVD1A)×d1
-n(TE，DVD2B)×d2]|       (式25)
ψ(DVD，S偏振)＝|(2π/660nm)×[n(TE，DVD1A)×d1
-n(TM，DVD2B)×d2]|       (式26)
在此，d1和d2为副波长凹凸结构1A和2B的漕深。这样便可通过适当选择感度因子以及漕深d1、d2来任意调整相位差。
进而，针对BD系光源波长405nm具体例举一例数值。抑制层间串扰用补偿元件6可让P偏振成分光束透射，而对于S偏振成分光束，则在例如图4A中的区域a与区域b之间发生位相差π。如要让S偏振光成分光束不感带透射，则需要相位差为0或2nπ(n为整数)。
一下显示一例具体的数值。
在n＝2.313的介质中，设感度因子如下，
副波长凹凸结构1A的感度因子t1＝0.70，
副波长凹凸结构2B的感度因子t2＝0.30，
在各有效折射率为，
副波长凹凸结构1A在TE方向有效折射率n(TE，BD1A)＝2.011，
副波长凹凸结构1A在TM方向有效折射率n(TM，BD1A)＝1.523，
副波长凹凸结构2B在TE方向有效折射率n(TE，BD2B)＝1.518，
副波长凹凸结构2B在TM方向有效折射率n(TM，BD2B)＝1.150的副波长
凹凸结构1A和2B中，设漕深d为相同时，
P偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(BD，P偏振)≈0
S偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(BD，S偏振)＝(2πd/0.405μm)×(2.011-1.150)
从上述计算中可知，当S偏振成分光束不感带透射时，在副波长凹凸结构A和B之间，与入射光偏振方向相同的方向上，有效折射率非常接近(1.518和1.523)，但因元件材料的折射率分散，因而难以做到完全相同。通常，该有效折射率差取在0.05以下。这在下述DVD系时的衍射元件中也相同，不再重复叙述。
按照以上所述，P偏正成分光束进行不感带透射。进而若设漕深为0.236μm，则ψ(S偏振)成为π，由此位相差为最大。
继而，针对DVD系光源波长660nm具体例举一例数值。
在n＝2.147的介质中，设感度因子如下，
副波长凹凸结构1A的感度因子t1＝0.70，
副波长凹凸结构2B的感度因子t2＝0.30，
在各有效折射率为，
副波长凹凸结构1A在TE方向有效折射率n(TE，DVD1A)＝1.878，
副波长凹凸结构1A在TM方向有效折射率n(TM，DVD1A)＝1.488，
副波长凹凸结构2B在TE方向有效折射率n(TE，DVD2B)＝1.443，
副波长凹凸结构2B在TM方向有效折射率n(TM，DVD2B)＝1.143的副波长凹凸结构1A和2B中，设漕深d为相同时，
P偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(BD，P偏振)≈0
S偏振光方向光束入射时的副波长凹凸结构1A和2B的相位差为
ψ(BD，S偏振)＝(2π×0.236/0.660μm)×(1.878-1.143)
＝0.5π
按照以上所述，P偏正成分光束进行不感带透射。在回路上也可付与ψ(BD，S偏振)相当于π/2的位相段差。
实施方式3
下面在本发明实施方式3中说明上述各实施方式中的补偿元件的制作步骤。在说明补偿元件的制作之前首先说明模的制作方法。
图10是用以说明以石英为基材的模制作方法的制作步骤(a)～(d)的示意图。首先在图18的步骤(a)中，以石英材料55为基板，在该基板表面涂敷预定厚度的电子线57绘画用抗蚀剂56，而后预干。而后根据预制程序绘制对应衍射元件各部分的间隔和线宽度。
其次在图10的步骤(b)中，显影并冲洗抗蚀剂56，由此在抗蚀剂56上形成副波长凹凸结构58。其中的漕底露出石英材料55。
接着在图10的步骤(c)中，将副波长凹凸结构58的抗蚀剂图案作为掩模进行石英材料55的干式蚀刻。蚀刻用RIE(Reactive Ion Etching，活性离子蚀刻)、NLD(Magnetic Neutral Loop Discharge，磁中性环路放电)、TCP(Transformer Coupled Plasma，电感耦合型等离子)等蚀刻装置进行，并使用CF4气体。通过在基板上施加偏压进行与表面垂直的蚀刻。
接着在图10的步骤(d)中剥离抗蚀剂55。剥离方法可以采用，在干式蚀刻装置中输入氧气并用氧等离子去除抗蚀剂的方法，以及，从装置中取出基板用CAROS(硫酸和过氧化氢的混合液体)清洗去除抗蚀剂的方法。上述剥离结束后的基板被用作为石英模。
另外，图11是用以说明以硅为基材的模制作方法的制作步骤(a)～(d)的示意图。首先在图11的步骤(a)中，以硅材料59为基板，在该基板表面涂敷预定厚度的电子线57绘画用抗蚀剂56，而后预干。而后根据预制程序绘制对应衍射元件各部分的间隔和线宽度。
其次在图11的步骤(b)中，显影并冲洗抗蚀剂56，由此在抗蚀剂56上形成副波长凹凸结构58。其中的漕底露出硅基材59。
接着在图11的步骤(c)中，将副波长凹凸结构58的抗蚀剂图案作为掩模进行石英材料55的碱性湿式蚀刻(使用KOH溶液)。蚀刻以硅基板59的面作为侧壁保持一定间隔向深度方向进行。除了上述以外，利用博施法(Boschprocess)进行蚀刻，也能够得到同样的结构。
接着在图11的步骤(d)中剥离抗蚀剂56。上述剥离结束后的基板被作为硅模。
出于方便起见，有时将上述制作的石英模或硅模称为金型。
图12是在玻璃基板上形成Ta2O5薄膜，且在Ta2O5薄膜上形成补偿元件的制作步骤(a)～(g)的示意图。
首先在图12的步骤(a)中，在玻璃基板表面形成Ta2O5薄膜(5氧化Ta薄膜)。利用溅射法按下述条件制作。
1.基板温度：70～100℃
2.制膜压力：5～8×10-4Torr
3.制膜速度：0.7～/sec
4.RF功率：300～500W
其次，在图12的步骤(b)中，在Ta2O5薄膜上涂敷UV(紫外线)硬化树脂(产品名称：GrandicRC8790，DIC株式会社制)，而后从上方压制模，对于模，可使用硅模或石英模，在形成微结构的纳米印刷时，因石英模光透射性能更好，因此更加适于使用石英模。
接着在图12的步骤(c)中，从模的上方面照射UV(紫外线)用以固化树脂。使用硅模时从玻璃基板一侧照射紫外线。
接着在图12的步骤(d)中进行脱模。玻璃基板上的UV硬化树脂中形成了凸起状微结构。在图12E中对树脂进行干式蚀刻，直到露出Ta2O5为止。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：氧气(O2)
2.进气量：20sccm(standard cm3/min，在1atm、0℃或常温条件下)
3.压力：0.4Pa
4.树脂蚀刻速度：30nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：60W
接着在图12的步骤(f)中，进行干式蚀刻，使Ta2O5漕的深度达到要求深度。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：CHF3(三氟甲烷)，氩气(Ar)
2.进气量：Ar 5sccm，CHF320sccm
3.压力：0.3Pa
4.Ta2O5蚀刻速度：8nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：400W
最后，在氧气(等离子)中用干式蚀刻进行剥离处理，以去除最上面的残留树脂掩膜。
形成的补偿元件如图12的步骤(g)所示状态，玻璃基板上的Ta2O5成为补偿部件。
图13是在玻璃基板上形成硅薄膜和利用模在玻璃基板上制作补偿元件的制作步骤(a)～(i)的示意图。
首先在图13的步骤(a)中，在玻璃基板表面形成硅(Si)薄膜。利用溅射法按下述条件制作。
1.板温度：70～100℃
2.制膜压力：7～8×10-4Torr
3.制膜速度：0.5～
Figure G2009101184707D00251
/sec
4.RF功率：100～200W
其次，在图13的步骤(b)中，在Si薄膜上涂敷UV硬化树脂(产品名称：GrandicRC8790，DIC株式会社制)，而后从上方压制模。对于模，可使用硅模或石英模，在形成微结构的纳米印刷时，因石英模光透射性能更好因此更加适于使用石英模。
接着在图13的步骤(c)中，从模的上方面照射紫外线用以固化树脂。使用硅模时从玻璃基板一侧照射紫外线。
接着在图13的步骤(d)中进行脱模。玻璃基板上的UV硬化树脂中形成了凸起状微结构。
在图13的步骤(e)中用干式蚀刻去除树脂直到Si薄膜露出。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：氧气(O2)
2.进气量：20sccm
3.压力：0.4Pa
4.树脂蚀刻速度：30nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：60W
在图13的步骤(f)中对Si薄膜以及树脂进行干式蚀刻，直到露出玻璃基板为止。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：SF6(6氟化硫)、CHF3
2.进气量：SF620sccm，CHF35sccm
3.压力：0.3Pa
4.树脂蚀刻速度：5nm/sec，Si蚀刻速度：30nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：50W
接着在图13的步骤(g)中，进行干式蚀刻，使玻璃漕达到要求深度。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：CHF3，Ar
2.进气量：Ar 5sccm，CHF320sccm
3.压力：0.3Pa
4.Si蚀刻速度：4nm/sec，玻璃蚀刻速度：12nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：400W
接着在图13的步骤(h)中，进行剥离处理去除最上部残留的Si薄膜。硅掩膜用碱性(KOH)溶液进行湿式剥离。
形成的补偿元件如图13的步骤(i)所示状态，玻璃基板本身一侧表面成为补偿部件。
图14为不使用金型的衍射元件制作方法的制作步骤(a)～(g)的示意图。
首先在图14的步骤(a)中，在玻璃基板表面形成Si薄膜。利用溅射法按下述条件制作。
1.基板温度：70～100℃
2.制膜压力：7～8×10-4Torr
3.制膜速度：0.5～
Figure G2009101184707D00271
/sec
4.RF功率：100～200W
其次，在图14的步骤(b)中在Si薄膜上涂敷电子线用抗蚀剂。
接着在图14的步骤(c)中利用“高精度微副曝光装置”等i线缩小投影型曝光装置(stepper)。曝光后，同过显影工序去除一部分抗蚀剂，使Si薄膜暴露。残留的抗蚀剂用于后面的可视用掩膜图案。
接着在图14的步骤(d)中对Si薄膜进行干式蚀刻，直到露出玻璃基板为止。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：SF6、CHF3
2.进气量：SF620sccm，CHF35sccm
3.压力：0.4Pa
4.Si蚀刻速度：30nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：50W
接着在图14的步骤(e)中，进行干式蚀刻，使玻璃基板的漕达到要求深度。干式蚀刻条件如下：
1.气体种类：CHF3，Ar
2.进气量：Ar 5sccm，CHF320sccm
3.压力：0.3Pa
4.玻璃蚀刻速度：12nm/sec
5.上部偏压功率：1KW
6.下部偏压功率：400W
接着在图14的步骤(f)中，进行剥离处理去除最上部残留的Si薄膜。硅掩膜用碱性(KOH)溶液进行湿式剥离。
形成的衍射元件如图14的步骤(g)所示状态，玻璃基板本身一侧表面成为衍射部件。
实施方式4
图15是概略显示本发明实施方式4的光信息处理装置的模块图。如图15所示，光信息处理装置具备以上所述的光学拾波器41，用于记录以及重放光记录媒体信息信号的装置。该光信息处理装置包括：主轴马达48，用于转动光记录媒体10；光学拾波器41，用于记录及重放信息信号；送入马达42，用于将光学拾波器41移动到光记录媒体10内的外侧周上；调制解调电路44，进行预定的调质处理和解调处理；伺服控制电路43，用于进行光学拾波器41的伺服控制等；以及，系统控制器47，用于控制整个光信息处理装置。
上述光信息处理装置的动作为，主轴马达48受伺服控制电路43驱动控制，以预定的转动速度转动。即，将记录及重放对象的光记录媒体10固定设置于主轴马达48的驱动轴上，通过受到伺服控制电路控制驱动的主轴马达48，以预定的转动速度转动扫描。
如上所述，光学拾波器41记录以及重放光记录媒体10的信息信号时，对受驱动而转动的光记录媒体10照射激光，而后检测其返回光束。该光学拾波其41连接调制解调电路44。当进行信息信号记录时，向光学拾波器41输送从外部电路45输入并经调制解调电路44实行了预定调制处理的信号。根据调制解调电路44提供的信号，光学拾波器41对光记录媒体10照射经过光强度调制的激光光束。
在进行信息信号重放时，光学拾波器41对受驱动而转动的光记录媒体10照射具有一定输出的激光，基于该激光的返回光束生成重放信号，并向调制解调电路44提供该重放信号。
另外，光学拾波器41还连接伺服控制电路43。在记录及重放信息信号时，由受驱动而转动的光记录媒体10反射的返回光束生成聚焦信号以及光轨伺服信号，并向伺服控制电路43提供该光轨伺服信号。
调制解调电路44连接系统控制器47以及外部电路45。在光记录媒体10中进行记录时，该调制解调电路44在系统控制器47的控制下，从外部电路45接受记录到光记录媒体中的信号，并对该信号进行预定的调制处理，而后向光学拾波器41提供调制后的信号。
在重放光记录媒体10中的信息信号时，调制解调电路44在系统控制器47的控制下，从光学拾波器41接受光记录媒体10的重放信号，并对该重放信号进行预定的解调处理，而后向外部电路45输出解调后的信号。
送入马达42在进行信息信号的记录以及重放时，将光学拾波器41移动到光记录媒体10径向的预定位置，并接受基于伺服控制电路43控制信号的驱动。即，该送入马达42连接伺服控制电路43并受到伺服控制电路43的控制。
伺服控制电路43在系统控制器47的控制下，控制送入马达42将光学拾波器41移动到光记录媒体10径向的预定位置。伺服控制电路43还连接主轴马达48，并在系统控制器47的控制下，控制主轴马达48的动作。即，在记录以及重放光记录媒体10中的信息信号时，伺服控制电路43控制主轴马达48驱动该光记录媒体10以预定速度转动。
在上述结构中，通过利用前面叙述的光学拾波器，可获得进行具有优异的通用性和可靠性的信息记录以及重放。
本发明提供了一种具有实用性的光学拾波器和使用该光学拾波器的光信息处理装置，可用以抑制光记录媒体中邻接层的干涉光，改善邻接层引起的(层间间隔厚度变动等)光轨误差信号劣化，尤其可通过设于该光学拾波器中作为补偿装置的光学元件，当物镜可动引起光轴偏离时，可在不影响光记录媒体记录面上的聚光光点的情况下补偿层间串扰，而且可装载于执行器上，也可设置在去路和回路为共同的光路上，以此防止在具有多个记录层的光记录媒体的纪录以及/或者重放时发生邻接层引起光轨误差信号的劣化。

Claims (3)

1.用于对具有多层记录层的光记录媒体进行信息记录或信息重放的光学拾
波器，其中包括：
光源；
聚光装置，将所述光源发射的发射光聚集在所述光记录媒体中访问对象的记录面上；
衍射元件，设置于所述聚光装置和所述光源之间的光路上，将所述光源的发射光分为三束光束；
光分歧装置，设置于所述聚光装置与所述光源之间的光路上，对经由所述聚光装置返回的返回光束进行分歧；
1/4波长板，设置于所述聚光装置与所述光分歧装置之间的光路上，使入射光发生1/4波长的光学相位差；
受光装置，在预定位置接受经所述光分歧装置分歧后的返回光；以及，
补偿元件，设置于所述聚光装置与所述受光装置之间的光路上，在对具有多层记录层的光记录媒体进行记录或重放时，用于抑制邻接层引起的干涉光被所述受光元件受光，
其特征在于，
所述补偿元件在其垂直于光轴的面内至少被分割为两个区域，各区域由具有比入射光波长短的周期的副波长凹凸结构构成，各相邻区域之间该副波长凹凸结构的槽的方向相互垂直，并通过设定各区域中的所述副波长凹凸结构感度因子，使得在与所述光源发射光偏振方向相同的偏振方向上，相邻区域之间的有效折射率大致相同，而在与所述光源发射光偏振方向相垂直的偏振方向上，相邻区域之间形成相位差π；
其中，所述副波长凹凸结构是指在偏振方向上交替排列凸部和槽的结构，所述副波长凹凸结构感度因子由m/q来确定，其中m表示副波长凹凸结构的凸部宽度，而q表示副波长凹凸结构的周期，所述有效折射率通过下式来计算：
n(TE)＝[t×n2+(1-t)]1/2            (式1)
n(TM)＝[t/n2+(1-t)]1/2             (式2)
其中：n(TE)表示入射光的偏振方向平行于副波长凹凸结构的槽时的有效效率，n(TM)表示入射光的偏振方向垂直于副波长凹凸结构的槽时的有效折射率，t表示副波长凹凸结构的感度因子，n表示记录媒体的折射率。
2.用于对具有多层记录层的光记录媒体进行信息记录或信息重放的光学拾
波器，其中包括：
第一光源，发射波长为λ1的光束；
第二光源，发射波长为λ2的光束，其中λ2＞λ1；
聚光装置，将所述第一光源以及第二光源发射的发射光聚集在所述光记录媒体中访问对象的记录面上；
衍射元件，设置于所述聚光装置和所述第一光源以及第二光源之间的光路上，将所述第一光源以及第二光源的发射光分为三束光束；
光分歧装置，设置于所述聚光装置与所述第一光源以及第二光源之间的光路上，对经由所述聚光装置返回的返回光束进行分歧；
1/4波长板，设置于所述聚光装置与所述光分歧装置之间的光路上，使入射光发生1/4波长的光学相位差；
受光装置，在预定位置接受经所述光分歧装置分歧后的返回光；以及，
补偿元件，设置于所述聚光装置与所述受光装置之间的光路上，在对具有多层记录层的光记录媒体进行记录或重放时，用于抑制邻接层引起的干涉光被所述受光元件受光，
其特征在于，
所述补偿元件在其垂直于光轴的面内至少被分割为两个区域，各个区域由具有比入射光波长λ1短的周期的副波长凹凸结构构成，各相邻区域之间该副波长凹凸结构的槽的方向相互垂直，并通过设定各区域中的所述副波长凹凸结构感度因子，使得在与所述第一光源发射光偏振方向相同的偏振方向上，相邻区域之间的有效折射率大致相同，而在与所述第一光源发射光偏振方向相垂直的偏振方向上，相邻区域之间形成相位差π；
其中，所述副波长凹凸结构是指在偏振方向上交替排列凸部和槽的结构，所述副波长凹凸结构感度因子由m/q来确定，其中m表示副波长凹凸结构的凸部宽度，而q表示副波长凹凸结构的周期，所述有效折射率通过下式来计算：
n(TE)＝[t×n2+(1-t)]1/2         (式1)
n(TM)＝[t/n2+(1-t)]1/2          (式2)
其中：n(TE)表示入射光的偏振方向平行于副波长凹凸结构的槽时的有效效率，n(TM)表示入射光的偏振方向垂直于副波长凹凸结构的槽时的有效折射率，t表示副波长凹凸结构的感度因子，n表示记录媒体的折射率。
3.光信息处理装置，在多层记录层光记录媒体的记录面上照射以进行信息的记录或重放，其特征在于具有权利要求1或者权利要求2所述的光学拾波器。
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