CN101828226A - 提取光学系统以及具有该提取光学系统的光学头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够以简单结构分离提取信号光和杂散光的提取光学系统以及具有该提取光学系统的光学头装置。相位板(20a)和相位板(21a)为+λ/4相位板，相位板(20b)和相位板(21b)为-λ/4相位板。焦线(Fi_L0)表示杂散光(Rs_L0)的焦线，焦线(Fi_L1)表示再现光(R_L1)的焦线，焦线(Fi_L2)表示杂散光(Rs_L2)的焦线。再现光(R_L1)的全部光束在透射相位元件(21)后，成为偏振方向旋转了90度的状态。杂散光(Rs_L0、Rs_L2)的全部光束与再现光(R_L1)的全部光束不同，即使在透射相位元件(21)后，偏振方向也不旋转。

Description

提取光学系统以及具有该提取光学系统的光学头装置
技术领域
本发明涉及从来自多个对象物的返回光分离提取来自特定的对象物的返回光和成为杂散光的来自其他对象物的返回光的提取光学系统、以及从同时包括从多层记录介质的各层反射的信号光分量和杂散光分量的光束分离提取信号光分量的光学头装置。
背景技术
以往，通过以下方法达到各种光盘的大容量化：减小写到光盘的磁道上的信息的大小，并且通过在记录或再现中使用的激光的短波长化以及采用高数值孔径的物镜，减小焦平面上的聚焦点尺寸。
例如，在CD(Compact Disc：光盘)中，成为光透射层(设置在信息记录层上的透明保护层以及间隔层。也称作透明基板)的光盘基板的厚度为大约1.2mm、激光波长为大约780nm、物镜的数值孔径(NA)为0.45，且为650MB的容量，但是在DVD(数字多用途光盘)中，成为光透射层的光盘基板的厚度为大约0.6mm、激光波长为大约650nm、NA为0.6，且为4.7GB的容量。例如粘合两片厚度为大约0.6mm的光盘基板来将DVD用作1.2mm厚度的光盘。
此外，在高密度的BD(Blu-ray Disc：蓝光光盘)中，使用将光透射层的厚度减薄为0.1mm的光盘，将激光波长设为大约405nm，将NA设为0.85，由此实现了每层25GB的大容量化。
此外，还具有以下的HDDVD(高清晰度数字多用途光盘)等：使用将成为光透射层的光盘基板的厚度设为与DVD相同的0.6mm的光盘，将激光波长设为大约405nm，将NA设为0.65，由此实现了18GB以上的大容量化。
用于在光盘中推进大容量化的非常有效的方法为光盘的多层化。至今为止，如DVD实现了双层DVD-ROM、双层DVD-R等那样，作为BD光盘以及HD-DVD光盘的大容量化的方法，除了实现了双层化以外，对于6层或8层这样的多层光盘也正在积极进行研究开发。
在光盘的多层化中，期望尽可能减小信息记录层的间隔、即层间距离来减小在进行层间跳跃时由于透明层厚度的变化而产生的球面像差。但是，在过度减小层间距离时，出现来自进行再现记录以外的信息记录层的杂散光漏入从而再现信号劣化这样的问题。所述杂散光的漏入也称作层间干扰。
人们提出了几种用于解决上述层间干扰的问题的方法。
专利文献1所记载的技术为通过+λ/4相位板和-λ/4相位板分离提取所述杂散光和再现光的提取光学系统。此处，+λ/4相位板或-λ/4相位板为将直线偏振的入射光的偏振状态变更为圆偏振光的双折射光学元件。在+λ/相位板向光提供右旋光性时，定义为-λ/4相位板提供左旋光性，向与双折射的主轴方向平行的光的电场分量提供+λ/4或-λ/4的相位差。
但是，专利文献1的提取光学系统为以下的结构：临时用聚光透镜会聚来自多层光盘的反射返回光，在到达其焦点后的成为发散光的位置上进行再现光的分离提取，为了在用于接收再现光并生成再现信号的受光元件中聚集再现光，必须再次进行聚光。
当要在光学头装置中应用所述提取光学系统时，在不延伸在光学头装置中所需的聚焦误差信号检测用以及循轨误差信号检测用的光学系统的光路的情况下，难以构成所述提取光学系统。
专利文献2所记载的技术为了解决上述问题，构成了如下的光学头装置中的所述聚焦误差信号检测用以及循轨误差信号检测用的光路系统：为了折回临时聚光的光路，在所述焦点处配置反射聚光光束的反射板，并且通过在折回光路中配置相位控制元件，去除来自多层光盘的杂散光。
但是，光学头装置的光学结构由于所述折回光路而变复杂，除此以外，产生光通过配置在折回光路中的光学部件的光量损失，从而信号S/N变得不利。
在专利文献3所记载的技术中，将返回光分离成两个半圆的聚光光束，通过配置在各个焦点位置上的二分割受光元件接收所述半圆的聚光光束，并且根据来自相对光学头装置离再现层较远一侧的层的杂散光、或来自较近一侧的层的杂散光，选择所述二分割受光元件的两个受光部件的输出信号来得到再现信号，从而能够同时构成光学头装置中的所述聚焦误差信号检测用以及循轨误差信号检测用的光路系统。
但是，在3层以上的多层光盘中，具有信息记录层与再现层的两侧邻接的情况，因此存在不能从杂散光分离提取再现光的问题。
专利文献1：日本特开2006-252716号公报
专利文献2：日本特开2007-133918号公报
专利文献3：日本特开2005-228436号公报
在上述那样的现有的提取光学系统、或搭载了所述现有的提取光学系统的光学头装置中，难以简单地同时构成所述提取光学系统以及聚焦误差检测用和循轨误差检测用的光学系统，此外，在提取光学系统的结构上，难以在设置在相同的受光元件上的受光图案中对误差进行检测。
由此，必须分开构成所述提取光学系统以及聚焦误差检测用和循轨误差检测用的光学系统，结果，部件个数变多，光学结构变复杂。
发明内容
本发明正是为了解决相关问题而完成的，其目的在于，提供一种能够以简单结构分离提取信号光和杂散光的提取光学系统以及具有该提取光学系统的光学头装置。
为了解决上述问题，权利要求1所述的提取光学系统是从信号光分量和杂散光分量混合的光束中提取所述信号光分量的提取光学系统，其特征在于，所述光束是经由会聚所述光束的聚光光学元件和对所述光束附加像散的像散附加单元而提供的，所述提取光学系统具有：第一相位元件，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的第一相位变更区域、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第二相位变更区域构成；第二相位元件，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的第三相位变更区域、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第四相位变更区域构成；以及分离元件，其根据透射了所述第一相位元件后的所述信号光分量和所述杂散光分量的偏振方向，仅使其中的所述信号光分量透射，或者仅吸收或反射所述杂散光分量，所述第一相位元件被第一边界线分割为所述第一相位变更区域和所述第二相位变更区域，所述第一边界线与第一焦线平行且与所述聚光光学元件的光轴正交，在所述第一焦线上，所述信号光分量在与所述聚光光学元件的光轴上的第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述聚光光学元件的光轴上的第一焦点位置上，由所述聚光光学元件会聚的所述信号光分量成为最小弥散圆，所述第二相位元件被与所述第一边界线平行的第二边界线分割为所述第三相位变更区域和所述第四相位变更区域，所述第一相位变更区域和所述第三相位变更区域以所述第一焦线为中心对称配置，所述第二相位变更区域和所述第四相位变更区域以所述第一焦线为中心对称配置，所述第一相位元件配置在所述第一焦点位置和所述第一焦线之间，所述第二相位元件配置在第二焦线和所述第一焦线之间，在所述第二焦线上，所述杂散光分量在与第二焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述第二焦点位置上，所述杂散光分量在与所述第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成为最小弥散圆。
根据本发明的提取光学系统，通过利用光束在其焦线前后关于通过焦线和光轴的面对称更换位置的情况，能够以简单结构分离提取信号光和杂散光。
本发明的目的、特征、方面和优点通过以下的详细说明和附图将变得更清楚。
附图说明
图1是使用了本发明的实施方式1的提取光学系统的光学头装置的概略结构图。
图2是示出受光元件的受光面图案的一个例子的图。
图3是关于来自多层光盘的再现层以外的杂散光简单示出了受光元件中的状态的图。
图4是说明用柱面透镜附加了像散的聚光光束的成像的图。
图5是提取光学系统的详细的说明图。
图6是示出构成提取光学系统的相位元件的具体例子的图。
图7是示出受光元件的受光面图案的另一个例子的图。
图8是示出受光元件的受光面图案的又一个例子和聚焦误差信号生成电路的图。
图9是示出相对于透镜移动ΔLS的输出信号P1、P2之间的关系的曲线图。
图10是示出受光元件的受光面图案的再一个例子和聚焦误差信号生成电路的另一个例子的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是使用了本发明的实施方式1的提取光学系统的光学头装置的概略结构图。
在图1中，从光源即半导体激光器1放射的光束2通过准直透镜3转换为平行光束。光束分离器4具有反射膜5，在此，在-z方向上使光束2偏转90度。物镜6将由光束分离器4偏转后的光束2会聚到光盘7的信息记录面上。由光盘7反射光束2而成的返回光8再次透射物镜6和光束分离器4。聚光透镜9是用于将返回光8会聚到受光元件11上的透镜，柱面透镜10是作为向返回光8附加像散的像散附加单元的透镜。此外，像散附加单元不限于柱面透镜，也可以是例如具有曲线的衍射图案等的全息元件。
用虚线框示出的提取光学系统30由相位板20a、相位板20b、相位板21a、相位板21b以及检偏镜22构成，透射柱面透镜10的返回光8透射提取光学系统30再由受光元件11接收。
受光元件11具有分割为多个的受光面，将在各个受光面中接收到的光量转换为电信号。为了在受光元件11的内部或外部转换为期望的信号而运算所述电信号。在记录再现光盘的装置中，生成再现信号、聚焦误差信号以及循轨误差信号等。
图2是示出图1所示的受光元件11的受光面图案的一个例子的图。在图2中，受光面40被分割为6块，接收来自再现层的返回光8来作为光信号A1、A2、B1、B2、C1、C2。
用FES＝(A1+A2)+(C1+C2)-(B1+B2)运算聚焦误差信号FES。用TES＝(A1+B1+C1)-(A2+B2+C2)运算循轨误差信号TES。聚焦误差信号FES和循轨误差信号TES在物镜6的光轴方向(图1的z轴方向)、光盘7的半径方向(图1的y轴方向)上分别被用作用于驱动物镜6的控制信号，控制为能够将光束正确会聚到光盘7的信息记录层上，并且能够在信息磁道上正确进行跟踪。
关于上述控制方法，不是本发明的主要部分，因此省略对其进行说明的图和详细说明。此外，在本实施方式中，与多层光盘对应。
接着，使用图3对在多层光盘中产生的来自再现层以外的杂散光进行说明。
图3是关于来自多层光盘的再现层以外的杂散光简单示出了受光元件中的状态的图。在图3中，仅用物镜6和聚光透镜9表示用光盘7反射了光束以后的回程光学系统，进行了简化。
图3(a)示出L0层的杂散光Rs_L0，该L0层相比再现层即L1层位于从物镜6远离的方向上。在此，再现光用实线示出，杂散光用虚线示出。来自L0层的杂散光Rs_L0在受光元件11的近前临时会聚后，成为发散光而分布到整个受光面上。
另一方面，图3(b)示出L2层的杂散光Rs_L2，该L2层相比再现层即L1层位于与物镜6接近的方向上。来自L2层的杂散光Rs_L2为在越过受光元件11的位置上具有聚焦点的会聚光，在受光面上扩展分布。
如图3所示，在具有3层以上的信息记录层的多层光盘上，在再现层位于其他层之间的情况下，由受光元件11同时接收图3(a)和图3(b)所示的两种杂散光。
本发明中的提取光学系统为如下的光学系统：从来自配置在焦点方向的不同位置上的对象物(在实施方式1中与L0层、L1层、L2层对应)的返回光，分离上述两种杂散光(在实施方式1中与杂散光Rs_L0以及杂散光Rs_L2对应)和来自处于物镜的焦点位置上的特定的对象物的返回光(在实施方式1中与再现光R_L1对应)。
图4是说明用柱面透镜10附加了像散的聚光光束的成像的图。此外，图5是在图1的概略结构图中示出的提取光学系统30的详细的说明图，示出了在图3(a)和图3(b)中示出的两种杂散光混合的情况。
在说明图5之前，参照图4，说明像散的光学性质。如图4所示，一般而言，附加了像散的所述聚光光束，在其性质上，在沿着z轴方向的位置Fi上成像为与y轴平行的线状(焦线)后，在位置F上形成最小弥散圆(焦点位置)，在位置Fo上成像为与x轴平行的线状(焦线)。此外，在图5中，将受光元件11配置在再现光R_L1的焦点位置上。
图5(a)分别针对杂散光Rs_L0和杂散光Rs_L2以及再现光R_L1示出了在图4中成像在焦线Fi上的xz平面内的光线。
此外，图5(b)分别针对杂散光Rs_L0和杂散光Rs_L2以及再现光R_L1示出了在图4中成像在焦线Fo上的yz平面内的光线。
使用图5(a)，详细说明提取光学系统30。
相位板20a和相位板21a为针对返回光8的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的+λ/4相位板，相位板20b和相位板21b为针对返回光8的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的-λ/4相位板。相位元件20为由配置在+x侧的+λ/4相位板20b和配置在-x侧的-λ/4相位板20a构成的相位元件，相位元件21为由配置在+x侧的-λ/4相位板21a和配置在-x侧的+λ/4相位板21b构成的相位元件。换言之，相位元件20通过边界线B1被分割为相位板20a和相位板21a，相位元件21通过边界线B2被分割为相位板21a和相位板21a(严格而言，相位元件20、21具有有限的厚度，因此边界线B1、B2不是线状而为面状，但是为了方便说明称作边界线)。检偏镜22为仅通过一个方向的偏振的检偏镜，受光面13为设置在接收透射检偏镜22的光的图1和图3所记载的受光元件11上的受光面。此外，焦线Fi_L0表示杂散光Rs_L0的焦线，焦线Fi_L1表示再现光R_L1的焦线，焦线Fi_L2表示杂散光Rs_L2的焦线。
接着，说明提取光学系统30的作用。
在z＝z1处设置相位元件20，在z＝z2处设置相位元件21(其中，z1＜z2)。准直透镜9的入射光瞳位置为z＝zc(zc＜z1)。
首先，说明来自L1层的再现光R_L1。
z＝zc处的再现光R_L1的+x侧的光束通过相位板20b产生-λ/4的相位差而成为圆偏振光后，以焦线Fi_L1为界成为-x侧，通过相位板21b进一步产生-λ/4的相位差而成为偏振光针对z＝zc处的偏振光旋转了90度的光束。
另一方面，z＝zc处的再现光R_L1的-x侧的光束通过相位板20a产生+λ/4的相位差而成为圆偏振光后，以焦线Fi_L1为界成为+x侧，通过相位板21a进一步产生+λ/4的相位差而成为偏振光针对z＝zc处的偏振光旋转了90度的光束。
即，再现光R_L1的所有光束在透射相位元件21后，成为偏振方向旋转了90度的状态。
接着，说明来自L0层的杂散光Rs_L0。
z＝zc处的杂散光Rs_L0的+x侧的光束以焦线Fi_L0为界成为-x侧，通过相位板20a产生+λ/4的相位差而成为圆偏振光后，通过相位板21b产生-λ/4的相位差，因此成为与z＝zc处的偏振光相同的偏振光的光束。
另一方面，z＝zc处的杂散光Rs_L0的-x侧的光束以焦线Fi_L0为界成为+x侧，通过相位板20b产生-λ/4的相位差而成为圆偏振光后，通过相位板21a产生+λ/4的相位差，因此与上述杂散光Rs_L0的+x侧的光束同样地，成为与z＝zc处的偏振光相同的偏振光的光束。
即，杂散光Rs_L0的所有光束与再现光R_L1的所有光束不同，即使在透射相位元件21后，偏振方向也不旋转。
接着，说明来自L2层的杂散光Rs_L2。
z＝zc处的杂散光Rs_L2的+x侧的光束通过相位板20b产生-λ/4的相位差而成为圆偏振光后，通过相位板21a产生+λ/4的相位差，因此成为与z＝zc处的偏振光相同的偏振光的光束。
另一方面，z＝zc处的杂散光Rs_L2的-x侧的光束通过相位板20a产生+λ/4的相位差而成为圆偏振光后，通过相位板21b产生-λ/4的相位差，因此与上述杂散光Rs_L2的+x侧的光束同样地，成为与z＝zc处的偏振光相同的偏振光的光束。
即，杂散光Rs_L2的所有光束与再现光R_L1的所有光束不同，即使在透射相位元件21后，偏振方向也不旋转。
由此，通过使由再现光R_L1、杂散光Rs_L0和杂散光Rs_L2构成的返回光8透射相位元件20和相位元件21，仅能使再现光偏振旋转90度。检偏镜22配置成仅能够透射与透射相位元件21的光中的再现光的偏振光相同的光，因此能够仅提取再现光来由受光面13进行受光。
如上所述，图5(b)示出在yz平面内观察到的情况，但是相位元件20和相位元件21在y方向上各向同性，因此与图5(a)所示那样在xz平面内观察到的情况不同，+y侧的光束和-y侧的光束受到相同作用。此外，焦线Fo_L0表示杂散光Rs_L0的焦线，焦线Fo_L1表示再现光R_L1的焦线，焦线FoL2表示杂散光Rs_L2的焦线。
图6是示出构成本实施方式的提取光学系统30的相位元件20、21的具体例子的图。图6(a)与侧视图对应，图6(b)与立体图对应。
在图6中，在平行平板的透明材料25的两侧上粘贴相位元件20和相位元件21，并在相位元件21上粘贴检偏镜22来进行了一体化，适于降低光学头装置的组装成本。
此外，相位元件20和相位元件21也可以由在例如日本国际公开第2004/113974号小册子中提出那样的光子晶体等偏振元件构成，该偏振元件具有周期性的凹凸形状，并由交替重叠高折射率层和低折射率层的多层膜构成。由此能够确保精度较高的偏振特性。
此外，相位元件20和相位元件21也可以由高分子定向膜或液晶高分子或光学晶体等表现出双折射性的材料构成。
此外，作为受光元件11的另一个形式，也可以是具有图7所示的受光图案的受光元件。能够通过FES＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)运算聚焦误差信号FES。能够通过TES＝(A+B1+D1)-(C+B2+D2)运算循轨误差信号TES。
以往，为了分离提取再现光和杂散光，需要在受光元件的近前(即，-z方向侧的位置)上临时会聚杂散光Rs_L0和再现光R_L1，但是在本发明中，通过对光束附加像散，在所述光束成为最小弥散圆的位置上配置受光元件，能够在受光元件的近前(即，-z方向侧的位置)上会聚杂散光Rs_L0和再现光R_L1，并且能够进行聚焦误差检测和循轨误差检测。
由此，本实施方式的提取光学系统为从信号光分量(再现光R_L1)和杂散光分量(杂散光Rs_L0、Rs_L2)混合的光束(光束2)中提取所述信号光分量的提取光学系统30，所述光束是经由会聚所述光束的聚光光学元件(聚光透镜9)和对所述光束附加像散的像散附加单元(柱面透镜10)而提供的，该提取光学系统30具有：第一相位元件(相位元件21)，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长(λ)的(+1/4)倍的相位差的第一相位变更区域(相位板21a)、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第二相位变更区域(相位板21b)构成；第二相位元件(相位元件20)，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的第三相位变更区域(相位板20a)、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第四相位变更区域(相位板20b)构成；以及分离元件(检偏镜22)，其根据透射了所述第一相位元件后的所述信号光分量和所述杂散光分量的偏振方向，仅使其中的所述信号光分量透射，或者仅吸收或反射所述杂散光分量。
此外，所述第一相位元件通过第一边界线(边界线B2)分割为所述第一相位变更区域和所述第二相位变更区域，所述第一边界线(边界线B2)与第一焦线(焦线Fi_L1)平行且与所述聚光光学元件的光轴正交，在所述第一焦线(焦线Fi_L1)上，所述信号光分量在与所述聚光光学元件的光轴上的第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述聚光光学元件的光轴上的第一焦点位置上，由所述聚光光学元件会聚的所述信号光分量成为最小弥散圆，所述第二相位元件通过与所述第一边界线平行的第二边界线(边界线B1)，分割为所述第三相位变更区域和所述第四相位变更区域，所述第一相位变更区域和所述第三相位变更区域以所述第一焦线为中心对称配置，所述第二相位变更区域和所述第四相位变更区域以所述第一焦线为中心对称配置，所述第一相位元件配置在所述第一焦点位置和所述第一焦线之间，所述第二相位元件配置在第二焦线(焦线Fi_L0)和所述第一焦线之间，在所述第二焦线(焦线Fi_L0)上，所述杂散光分量在与第二焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述第二焦点位置上，所述杂散光分量在与所述第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成为最小弥散圆。
根据本实施方式的提取光学系统，利用返回光束在其焦线前后，关于通过焦线和光轴的面对称更换位置的情况，通过构成为在所述焦线前后分别配置所述相位元件，从而再现光的一边的半光束两次通过+λ/4相位板，另一边的半光束两次通过-λ/4相位板，并且杂散光的各个半光束分别通过一次+λ/4相位板和-λ/4相位板，能够使再现光和杂散光的偏振状态成为90度的关系。即，通过在受光面的近前配置仅使再现光或杂散光的偏振光透射的检偏镜，能够以简单结构分离提取信号光和杂散光。
此外，本实施方式的光学头装置具有：提取光学系统30；光源(半导体激光器1)，其向具有多个记录层(L0层～L2层)的光盘7射出光束；以及物镜6，其将从所述光源射出的所述光束会聚到所述多个记录层中的访问对象的记录层(L1层)，所述提取光学系统配置在由所述光盘反射的经由所述物镜的返回光8的光路上，将由所述多个记录层中的所述访问对象的记录层反射的所述返回光作为所述信号光分量，将由所述多个记录层中的所述访问对象的记录层以外的记录层反射的所述返回光作为所述杂散光分量，从所述返回光提取所述信号光分量。
由此，能够以简单结构进行聚焦误差检测和循轨误差检测而不用增加光路。此外，能够高精度地记录再现具有多个信息记录层的多层光盘。
接着，对以下的结构进行说明：能够使用图7的受光图案的受光元件11校正聚焦误差信号偏移，抑制产生聚焦点的焦点误差，而不会减少从返回光8分离提取信号光即再现光和杂散光的效果。此外，在日本特开2006-252559号公报中记载有成为前提的技术。
首先，说明问题点。例如，参照图1，通常存在光盘7上的信息磁道的偏芯，因此光盘7旋转时的所述信息磁道位置以用物镜6会聚的光斑为基准而在光盘7的半径方向上具有偏差。因此，通常的光学头装置具有移动物镜6的控制单元和物镜活动机构。在该光学头装置中，根据利用由受光元件11的受光部件检测到的输出信号而生成的循轨误差信号，通过上述控制单元和物镜活动机构来移动物镜6。由此，光学头装置在所述信息磁道的变动位置上，跟踪用物镜6会聚的光斑。
在图1的光学头装置中，将y方向设定为光盘7的半径方向。因此，图1的光学头装置的未图示的控制单元和物镜活动机构为了分别进行焦点的调节控制和对所述信息磁道的跟踪控制，分别在z方向和y方向上移动物镜6。
此时，为了进行对上述信息磁道的跟踪控制，在y方向(即，光盘7的半径方向)上移动(以下，有时记作“透镜移动”)物镜6时，投影到受光元件11上的光束(返回光8)也在y方向上移动。
另一方面，在本发明的提取光学系统中，如使用图5说明的那样，将相位板20a和相位板20b的边界B1、以及相位板21a和相位板21b的边界B2设定为与y方向平行。即，在与焦线Fi_L1平行的方向上设定边界B1和边界B2，在焦线Fi_L1上，在与通过用柱面透镜10对光束附加像散而产生最小弥散圆的位置相比，在光轴方向(-z方向)上更靠近柱面透镜10的一侧成像为线状。由此，从返回光8进行了信号光分量和杂散光分量的分离提取。
在图5的结构中，产生与边界B1和边界B2正交的方向(x方向)上的光轴偏差时，信号光分量和杂散光分量的分离提取效果减少。因此，如果如上所述，通过将用于在所述信息磁道的变动位置上跟踪用物镜6会聚的光斑的物镜6的透镜移动仅限定为y方向，从而将光轴偏差仅限定为y方向，则能够防止上述分离提取效果的减少，并且减小循轨误差信号的偏移。
但是，在使边界B1、B2的方向与透镜移动方向一致(在此，是与y方向一致)时，如前所述，在图8所示的受光元件11的y方向上，受光光束也移动。此时，在通过FES＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)的运算式生成聚焦误差信号时，在聚焦误差信号中存在以下问题：产生偏移，产生光盘7上的焦点误差，再现性能劣化。
图8记载有用于解决该问题的光学头装置。该光学头装置具有上述受光元件11、和聚焦误差信号生成电路12。聚焦误差信号生成电路12组合从受光元件11的受光面40的各受光部件输出的电信号(A、B1、B2、C、D1、D2)来进行运算。此外，生成校正聚焦误差信号FES而成的聚焦误差信号FES_S。此外，将图8的光学头装置具有的提取光学系统的结构设为与图1的结构相同，省略图示和各结构部件的说明。
聚焦误差信号生成电路12包括FES生成电路13、P1生成电路14和P2生成电路15。FES生成电路13根据下述的式(1)的运算式生成聚焦误差信号FES。
FES＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)          (1)
P1生成电路14根据P1＝((A+B1+B2)-(C+D1+D2))/(A+B1+B2+C+D1+D2)的运算式生成P1。P2生成电路15根据P2＝((A+D1+D2)-(B1+B2+C))/(A+B1+B2+C+D1+D2)的运算式生成P2。该聚焦误差信号生成电路12将生成的输出信号P1和生成的输出信号P2相乘后的值再乘以增益值K而得到的运算信号(K×P1×P2)与式(1)的FES相加，生成校正聚焦误差信号FES_S。即，校正聚焦误差信号FES_S成为通过下述的式(2)生成的信号。
FES_S＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)+K1×P1×P2       (2)
所述增益K的极性设定为正值或负值，调整K值以使在y方向上对物镜6进行透镜移动时的校正聚焦误差信号FES_S的偏移与设为增益K＝0时相比较小。
如果使用这种校正聚焦误差信号FES_S，则如日本特开2006-252599号公报记载的那样，能够校正透镜移动时的聚焦误差信号FES的偏移。此外，在透镜移动时，也不会减少信号光分量和杂散光分量的分离提取效果，因此能够实现再现性能不会劣化的光学头装置。
接着，说明本实施方式的光学头装置。图9是示出输出信号P1和输出信号P2相对于离预定的基准位置的透镜移动量ΔLS的变化的曲线图。在此，为了方便，设为在透镜移动ΔLS＝0时在P1＝0的位置上配置受光元件11，并以此为基准进行说明。但是，该基准是为了方便，在透镜移动ΔLS＝0时，没必要一定在P1＝0的位置上配置受光元件11。
输出信号P1和输出信号P2分别相对于透镜移动ΔLS成比例关系，因此输出信号P2相对于输出信号P1成比例。即，输出信号P2能够以输出信号P1为变量，如式(3)那样表示。
P2＝K12×P1+p0        (3)
在此，K12为与输出信号P1和输出信号P2的倾角比率相当的值，p0为透镜移动ΔLS＝0时的输出信号P2的值。由此，在校正聚焦误差信号FES_S的式(2)中代入P2的式(3)时，成为加上了对P1进行平方的值后的运算式(4)。此外，在式(4)中，(K×K12)也可以构成为综合为一个系数值。
FES_S＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)+K×K12×P1×P1+p0×P1(4)
如上所述，受光元件11的分割受光面即受光面40包括将返回光8彼此二分割进行受光的多个受光面区域((A+B1+B2)、(C+D1+D2)、(A+C)、(B1+B2+D1+D2))。在FES生成电路13中，组合所述多个受光面区域中的输出信号彼此，根据式(1)来运算聚焦误差信号FES，并与返回光8和受光元件11的位置偏差对应。
本实施方式的光学头装置使用与差信号P1的平方成比例的值，如式(4)所示，校正聚焦误差信号FES的偏移，所述差信号P1为第1受光面区域(A+B1+B2)中的输出信号、与同该第1受光面区域分着接受返回光8的第2受光面区域(C+D1+D2)中的输出信号之间的差信号。图10是示出能够进行式(4)的运算的本实施方式的光学头装置的结构的图。
由此，根据本实施方式的光学头装置，与图8的结构同样地，不会减少信号光分量和杂散光分量的分离提取效果，并且能够得到可校正聚焦误差信号FES的偏移的光学头装置。此外，根据本实施方式的光学头装置，与图8的结构相比，能够削减P2生成电路15，因此能够使结构简化。结果，还能够实现低成本。
此外，代替P1，使用由P3＝((A+B1+D1)-(C+B2+D2))/(A+B1+B2+C+D1+D2)的运算式得到的P3，能够得到相同效果。
此外，输出信号P1和输出信号P2分别相对于透镜移动ΔLS成比例关系，因此输出信号P1和输出信号P2能够以透镜移动ΔLS为变量，通过P1＝Km×ΔLS、P2＝K12×Km×ΔLS+p0进行表达。在此，Km为输出信号P1相对于ΔLS的变化率。由此，通过下述的运算式(5)计算校正聚焦误差信号FES_S。在该式(5)中，(K×K12×Km)以及(p0×Km)也可以分别构成为综合为一个系数值。
FES_S＝(A+C)-(B1+B2+D1+D2)+K×K12×Km×ΔLS×ΔLS+p0×Km×ΔLS   (5)
由此表示校正聚焦误差信号FES_S，因此本实施方式的光学头装置也可以代替与上述的信号差P1的平方成比例的值，而使用与透镜移动ΔLS的平方成比例的值。此时，本实施方式的光学头装置使用与物镜6的位移即透镜移动ΔLS的平方成比例的值，如式(5)所示，校正聚焦误差信号FES的偏移。即使设为这种结构，也能够得到与上述同样的效果。
此外，透镜移动ΔLS使用根据物镜6的物理移动距离进行增减的信号即可，也可以利用例如为了物镜6而另外设置的透镜位置传感器的输出、或在光盘7的半径方向(y方向)上对物镜6进行循轨控制时的循轨控制信号。
此外，虽然在上述中省略了说明，但是也可以向光盘7照射多个光束，并且通过具有单独接收所述多个光束的返回光8的分割后的分割受光面40的受光元件11，接收多个返回光8。此外，也可以构成为通过组合所述多个返回光8的检测信号来进行运算的信号，伴随物镜6的透镜移动ΔLS，校正循轨误差信号的偏移。
根据以上说明的结构，能够以简单结构进行聚焦误差检测和循轨误差检测而不用增加光路。此外，能够高精度地记录再现具有多个信息记录层的多层光盘。
此外，在本发明的实施方式中，对本发明的提取光学系统为再现多层光盘、或者在多层光盘上进行记录的光学头装置的光学系统的情况进行了说明。但是，不限于此，通过将信号光分量作为从检测对象物反射的光的分量，将杂散光分量作为从所述检测对象物反射的光的分量，将访问对象的记录层作为所述检测对象物，将其以外的记录层作为所述检测对象物以外，能够进行通常化。例如，还能够适用于分离来自检测对象物的反射光分量、和来自存在于与所述检测对象物不同的距离处的所述检测对象物以外的反射光分量的光学系统，例如光学测定器的光学系统、光学分析器的光学系统等。
详细说明了本发明，但是上述说明在所有的方面都是例示性的，本发明不限于此。可解释为在不脱离本发明的范围的情况下，能够想象到未例示的无数个变形例。

Claims (9)

1.一种提取光学系统(30)，其从信号光分量(R_L1)和杂散光分量(Rs_L0、Rs_L2)混合的光束中提取所述信号光分量，其中，
所述光束是经由会聚所述光束的聚光光学元件(9)和对所述光束附加像散的像散附加单元(10)而提供的，
所述提取光学系统(30)具有：
第一相位元件(21)，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的第一相位变更区域(21a)、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第二相位变更区域(21b)构成；
第二相位元件(20)，其由针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(+1/4)倍的相位差的第三相位变更区域(20a)、以及针对所述光束的正交关系的偏振分量产生波长的(-1/4)倍的相位差的第四相位变更区域(20b)构成；以及
分离元件(22)，其根据透射了所述第一相位元件(21)后的所述信号光分量(R_L1)和所述杂散光分量(Rs_L0、Rs_L2)的偏振方向，仅使其中的所述信号光分量(R_L1)透射，或者仅吸收或反射所述杂散光分量(Rs_L0、Rs_L2)，
所述第一相位元件(21)被第一边界线(B2)分割为所述第一相位变更区域(21a)和所述第二相位变更区域(21b)，所述第一边界线(B2)与第一焦线(Fi_L1)平行且与所述聚光光学元件(9)的光轴正交，在所述第一焦线(Fi_L1)上，所述信号光分量在与所述聚光光学元件(9)的光轴上的第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述聚光光学元件(9)的光轴上的第一焦点位置上，由所述聚光光学元件(9)会聚的所述信号光分量(R_L1)成为最小弥散圆，
所述第二相位元件(20)被与所述第一边界线(B2)平行的第二边界线(B1)分割为所述第三相位变更区域(20a)和所述第四相位变更区域(20b)，
所述第一相位变更区域(21a)和所述第三相位变更区域(20a)以所述第一焦线为中心对称配置，
所述第二相位变更区域(21b)和所述第四相位变更区域(20b)以所述第一焦线为中心对称配置，
所述第一相位元件(21)配置在所述第一焦点位置和所述第一焦线(Fi_L1)之间，
所述第二相位元件(20)配置在第二焦线(Fi_L0)和所述第一焦线(Fi_L1)之间，在所述第二焦线(Fi_L0)上，所述杂散光分量在与第二焦点位置相比靠近所述聚光光学元件侧成像为线状，在所述第二焦点位置上，所述杂散光分量在与所述第一焦点位置相比靠近所述聚光光学元件(9)侧成为最小弥散圆。
2.根据权利要求1所述的提取光学系统，其中，
所述提取光学系统还具有受光元件(11)，所述受光元件(11)配置在所述第一焦点位置上，将所述信号光分量(R_L1)或所述杂散光分量(Rs_L0、Rs_L2)转换为电信号。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的提取光学系统，其中，
所述第一相位元件(21)和所述第二相位元件(20)通过形成周期性凹凸形状的包括多层膜的光子晶体构成。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的提取光学系统，其中，
所述第一相位元件(21)和所述第二相位元件(20)通过包括高分子定向膜或液晶高分子或光学晶体的双折射性材料构成。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的提取光学系统，其中，
所述第一相位元件(21)和所述第二相位元件(20)经由透明材料(25)被一体化固定。
6.一种光学头装置，其中，该光学头装置具有：
权利要求2所述的提取光学系统；
光源(1)，其向具有多个记录层(L0、L1、L2)的光盘(7)射出所述光束；以及
物镜(6)，其将从所述光源(1)射出的所述光束会聚到所述多个记录层(L0、L1、L2)中的访问对象的记录层，
所述提取光学系统(30)与所述聚光光学元件(9)和所述像散附加单元(10)一起配置在由所述光盘(7)反射的经由所述物镜(6)的返回光(8)的光路上，将由所述多个记录层(L0、L1、L2)中的所述访问对象的记录层反射的所述返回光(8)作为所述信号光分量(R_L1)，将由所述多个记录层(L0、L1、L2)中的所述访问对象的记录层以外的记录层反射的所述返回光(8)作为所述杂散光分量(Rs_L0、Rs_L2)，从所述返回光(8)中提取所述信号光分量(R_L1)。
7.根据权利要求6所述的光学头装置，其中，
所述受光元件(11)具有分割受光面(40)，所述分割受光面(40)用于检测进行所述物镜(6)的位置控制的聚焦误差信号(FES)或循轨误差信号(TES)。
8.根据权利要求7所述的光学头装置，其中，
所述受光元件(11)是组合所述分割受光面(40)的各个面而成的，具有将所述返回光(8)彼此二分割来进行接收的多个受光面区域，
所述聚焦误差信号(FES)是组合所述多个受光面区域(40)中的输出信号而运算出的，并与所述返回光(8)和所述受光元件(11)之间的位置偏差对应，
使用与差信号(P1)的平方成比例的值，校正所述聚焦误差信号(FES)的偏移，所述差信号(P1)是第1所述受光面区域(A+B1+B2)中的输出信号、与同该第1受光面区域(A+B1+B2)分着接收所述返回光(8)的第2所述受光面区域(C+D1+D2)中的输出信号之间的差信号。
9.根据权利要求7所述的光学头装置，其中，
所述受光元件(11)是组合所述分割受光面(40)的各个面而成的，具有将所述返回光(8)彼此二分割来进行接收的多个受光面区域，
所述聚焦误差信号(FES)是组合所述多个受光面区域(40)中的输出信号而运算出的，并与所述返回光(8)和所述受光元件(11)之间的位置偏差对应，
使用与所述物镜(6)的位移(ΔLS)的平方成比例的值，校正所述聚焦误差信号(FES)的偏移。
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