CN102394069A - 光拾取装置及光盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光拾取装置和光盘装置，在多层光盘的记录再现中，聚焦误差信号与跟踪误差信号均不会受到来自其它层的杂光的影响，从而能够获得稳定的伺服信号。为此，将来自多层光盘的反射光分割成多个区域，被分割的光束在光电探测器上的不同位置聚焦，并且利用多个被分割的光束采用刀口法检测聚焦误差信号，利用多个被分割的光束检测跟踪误差信号。此外，配置光束的分割区域与受光面，使得当对焦在目的层上时，来自其它层的杂光不射入到光电探测器的伺服信号用的受光面中。

Description

光拾取装置及光盘装置

技术领域

本发明涉及一种光拾取装置以及光盘装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术例如有特开2006-344344号公报(专利文献1)。该公报中有如下记载：“从具有多个记录层的光盘获取所要的信号”。此外，例如也有特开2006-344380号公报(专利文献2)。该公报中有如下记载：“在使用具有两个信息记录面的可记录式光存储介质的情况下，检测出偏移少的跟踪误差信号”。此外，例如非专利文献1中有如下记载：“在没有其它层杂光的区域中配置跟踪用光电探测器”，关于其构造也被记载在特开2004-281026中(专利文献3)。

专利文献1日本特开2006-344344号公报(第26页，图3、图5)

专利文献2日本特开2006-344380号公报(第14页，图1)

专利文献3日本特开2004-281026(第71页，图22、图24、图25)

非专利文献1日本电子信息通信学会信学技报CPM2005-149(2005-10)(第33页，图4、图5)

发明内容

在专利文献1中，采用以下这种构造：利用聚光透镜聚集被光盘反射的光束，利用聚光透镜聚集透过2片1/4波长板和偏振光学元件后扩散的光线，并将其照射在光电探测器上。因此，存在检测光学系统变得复杂，尺寸增加的担心。特别是在专利文献2中，在激光光源后配置用于生成3个光斑的衍射光栅，在光盘上照射1个主光斑和2个辅光斑，因此，存在记录所需的主光束的光利用率下降的担心。

在非专利文献1(专利文献3)中，采用一种在聚焦用光电探测器的周围产生的聚焦用光束的来自其它层的杂光的外侧配置跟踪用光电探测器，而且使在全息元件的中央部衍射的光射向来自其它层的杂光的外侧的构造，因此，存在光电探测器的尺寸增大的担心。

本发明的目的在于提供一种在记录再现具有多个信息记录面的信息记录介质的情况下，能够获得稳定的伺服信号的光拾取装置以及搭载它的光盘装置。

作为一例，根据专利权利要求书中记载的发明能够实现上述目的。

本发明提供一种光拾取装置，具备：射出激光的半导体激光器、将从上述半导体激光器射出的光束照射在光盘上的物镜、将从光盘反射的光束分支的衍射光栅、以及具有接受被上述衍射光栅分支的光束的多个受光面的光电探测器，其特征在于，上述衍射光栅具有区域A、区域B、区域C三个区域，在被上述光盘上的轨道衍射的光盘衍射光中，0级光盘衍射光入射到上述区域A中，0级、±1级光盘衍射光入射到上述区域B中，在上述光电探测器中，从在上述衍射区域A、B、C中衍射的光栅衍射光中检测再现信号，并且，检测上述衍射光栅区域A的+1级光栅衍射光或者-1级光栅衍射光的2个以上的受光面在与上述光盘的半径方向基本一致的方向大体在一条直线上排列，检测上述衍射光栅区域B的+1级光栅衍射光或者-1级光栅衍射光的2个以上的受光面在与上述光盘的切线方向基本一致的方向排列。

根据本发明，能够提供一种在记录再现具有多个信息记录面的信息记录介质的情况下，能够获得稳定的伺服信号的光拾取装置以及搭载它的光盘装置。

附图说明

图1是用来说明实施例1中的光拾取装置及光盘的配置的示意图。

图2是用来说明实施例1的本发明的光学系统的示意图。

图3表示实施例1的本发明的衍射光栅。

图4表示实施例1的本发明的受光面。

图5表示实施例1中的双层光盘记录/再现时杂光的形状(检测器上)。

图6是用来说明来自双层光盘的另一层的杂光的行为的图。

图7是用来说明来自双层光盘的另一层的杂光的行为的图。

图8表示实施例1的本发明的其它衍射光栅。

图9表示实施例2的本发明的受光面。

图10表示实施例2中的双层光盘记录/再现时杂光的形状(衍射光栅上)。

图11表示实施例2中的双层光盘记录/再现时杂光的形状(检测器上)。

图12表示实施例2中的双层光盘记录/再现时物镜发生了位移的状态。

图13表示实施例3的本发明的受光面。

图14表示实施例3的本发明的衍射光栅。

图15表示实施例3中的双层光盘记录/再现时杂光的形状(检测器上)。

图16是用来说明实施例4中的光学再现装置的示意图。

图17是用来说明实施例5中的光学记录再现装置的示意图。

符号说明

1、光拾取装置2、物镜5、致动器7、驱动机构10、光电探测器

11、衍射光栅50、半导体激光器51、准直透镜52、分束镜

53、前监视器54、扩束镜55、竖起镜56、1/4波长板

171、主轴电机驱动电路172、访问控制电路

173、致动器驱动电路174、伺服信号生成电路

175、信息信号再现电路176、控制电路177、激光器点亮电路

178、信息记录电路179、球面像差补偿元件驱动电路

180、主轴电机Da～Di：衍射光栅的区域

Di1～Di4、衍射光栅的区域a1～i1、光电探测器上的受光面

e2～h2、光电探测器上的受光面r～v、s1、s2、光电探测器上的受光面

i、光电探测器上的受光面

具体实施方式

下面，使用实施例对本发明的光拾取装置及光盘装置进行更加详细的说明。

(实施例1)

图1表示本发明的第1实施例的光拾取装置的一个例子。

如图1所示，光拾取装置1能够由驱动机构7沿着光盘100的半径方向(以下称作Rad方向)驱动。在光拾取装置上的致动器5上搭载有物镜2，光从该物镜2被照射在光盘上。从物镜2射出的光在光盘10上形成光斑，在光盘100反射。通过检测该反射光，生成聚焦误差信号与跟踪误差信号。

在上述这样的光拾取装置中，图2表示光学系统。此处，将对BD进行说明，当然也可以是DVD和其它的记录方式。

波长大致为405nm的光束作为发散光从半导体激光器50中射出。从半导体激光器50中射出的光束在分束镜52反射。部分光束透过分束镜52射入前监视器53中。一般情况下，在BD-RE、BD-R等的记录式光盘中记录信息的情况下，为了在光盘的记录面照射规定的光量，必需高精度地控制半导体激光器的光量。因此，当在记录式光盘中记录信号时，前监视器53检测半导体激光器50的光量变化，并反馈到半导体激光器50的驱动电路(图中未示)。这样就能监视光盘上的光量。

在分束镜52反射的光束被准直透镜51变换成大致平行的光束。透过准直透镜51的光束射入扩束镜54中。扩束镜54被用于改变光束的发散、收敛状态，以此来补偿因光盘100的覆盖层的厚度误差而产生的球面像差。从扩束镜54射出的光束在竖起镜55反射，透过1/4波长板56后，被搭载在致动器5上的物镜2聚光在光盘100上。

在光盘100反射的光束透过物镜2、1/4波长板56、竖起镜55、扩束镜54、准直透镜51、分束镜52并射入到衍射光栅11。光束被衍射光栅11分割成多个区域，并且按各个区域沿着相互各异的方向前进，在光电探测器10上聚焦。在光电探测器10上形成多个受光面，被衍射光栅11分割的光束被照射在各个受光面上。根据被照射在受光面上的光量，从光电探测器10输出电信号，对这些输出进行运算，生成作为再现信号的RF信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。

图3表示衍射光栅11的形状。实线表示区域的分界线，两点划线表示激光光束的外形，阴影部表示被光盘的轨道衍射的0级衍射光与±1级衍射光的干涉区域(推挽图案)。衍射光栅11由在光盘上的轨道上衍射的衍射光的仅0级衍射光入射的区域De、Df、Dg、Dh(区域A)、衍射光的0级衍射光和±1级衍射光入射的区域Da、Db、Dc、Dd(区域B)、区域Di(区域C)形成。

衍射光栅11的区域Di以外区域的分光比例如为0级光∶+1级光∶-1级光＝0∶7∶3，区域Di中的比例为0级光∶+1级光∶-1级光＝0∶1∶0。光电探测器10采用如图4所示的布图。

此处，在衍射光栅11的区域Da、Db、Dc、Dd、De、Df、Dg、Dh、Di衍射的+1级光分别入射到图4所示的光电探测器的受光面a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1。另外，在区域Da、Db、Dc、Dd衍射的-1级光入射到聚焦误差信号检测用受光面r、s、t、u、v，在区域De、Df、Dg、Dh衍射的-1级光分别入射到受光面e2、f2、g2、h2。

对从受光面a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1、r、s、t、u、v、e2、f2、g2、h2获得的A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1、R、S、T、U、V、E2、H2、F2、G2、H2的信号进行以下的运算，生成聚焦误差信号、跟踪误差信号、RF信号。

(公式1)

FES＝(R+T+V)-(S+U)

TES＝{(A1+B1+E1+F1)-(C1+D1+G1+H1)}

-kt×{(E2+F2)-(G2+H2)}

RF＝A1+B1+C1+D1+E1+F1+G1+H1+I1+E2+F2+G2+H2

kt是当物镜发生位移时使得不在跟踪误差信号中产生DC成分的系数。

此处，聚焦误差检测方式是刀口式，因本方式众所周知，故省略其说明。

图5表示双层光盘记录/再现时的信号光以及来自另一层的杂光的关系。(a)表示L0记录/再现时，(b)表示L1记录/再现时。由图可知，在衍射光栅11的Di区域中衍射的光束以外的光束，在受光面上信号光与来自另一层的杂光不相互重叠。但是，从受光面i1检测出来的信号I1并不用于检测跟踪误差信号，而仅用于检测再现信号，因此，即使存在杂光，在实际应用上也不会有问题。

在实际的信号检测中，由于物镜一边追随光盘上的轨道一边记录/再现，因此，物镜沿着半径方向(以下称作Rad方向)位移。如果物镜位移，那么在光电探测器上仅杂光成分发生位移。因此，如果是通常的光电探测器的受光面图案，如果物镜发生位移，那么来自其它层的杂光就有可能入射到受光面。与此不同，在本发明中，通过对于衍射光栅11的图案优化光电探测器10，能够增大物镜的位移容许量。此处，必须考虑的一点是在物镜位移方向如何分离信号光与杂光。以下，将对此进行说明。

图6表示在衍射光栅区域Dh发生衍射，并入射到受光面h1的光束。图7表示在衍射光栅区域Dd发生衍射，并入射到受光面d1的光束。(a)、(b)、(c)根据光盘上的光斑状态区分，(b)表示在光盘上聚焦的状态，(a)、(c)表示散焦了的状态。但是，(a)、(b)、(c)的关系几乎并不依存于受光面的位置。此处，对散焦进行说明的原因在于，双层光盘的杂光可以解释为在非聚焦位置所反射的散焦光。

比较图6与图7可知，因散焦而移动的方向各异。在图6的Dh中衍射的光束因散焦在光盘的轨道方向(以下称作Tan方向)移动。与此不同，在图7的Dd中衍射的光束在Rad方向移动。这是由于，相对于衍射光栅上的光束中心15呈点对称地发生模糊，因此散焦产生的移动方向各异。因此，避开杂光的方法也要根据区域来区别，这一点很重要。在衍射光栅的区域在Tan方向离开光束中心15(Dh、De、Df、Dg(区域A))的情况下，最好在Tan方向避开杂光。通过这样地避开杂光，即使物镜沿着Rad方向位移，也不会入射光导电探测器中。因此，沿着Rad方向排列用来检测在衍射光栅的区域Dh、De、Df、Dg中衍射的光束的受光面，这样就能最大限度地减少在其它区域中衍射的杂光的影响。

在衍射光栅的区域在Rad方向离开光束中心15(Da、Db、Dc、Dd(区域B))的情况下，最好在Rad方向避开杂光。因此，沿着Tan方向排列用来检测在区域Da、Db、Dc、Dd中衍射的光束的受光面，这样就能最大限度地减少杂光的影响，同时，能够实现光电探测器的小型化。假如沿着Rad方向排列在区域Da、Db、Dc、Dd中衍射的光束，那么在物镜在Rad方向位移的情况下，就会发生杂光入射受光面中这样的问题。

如上所述，光电探测器10采用图4所示的光电探测器，这样就能够有效地分离信号光和杂光，并且能够实现光电探测器的小型化。当然，衍射光栅11是图8(a)、(b)所示的图案也能获得同样的效果。而且，在本实施例中，在透过分束镜后的位置配置衍射光栅，当然，即使将衍射光栅11作成偏振衍射光栅，在透过分束镜前的位置配置衍射光栅，也能获得同样的效果。此处，采用双层光盘进行了说明，但是当然2层以上的光盘也能够获得同样的效果。关于球面像差补偿，当然并不限于此。

(实施例2)

图9表示本发明的第2实施例中光拾取装置的光学系统的光电探测器。与实施例1的不同之处在于，图2的物镜与衍射光栅11间的距离增大，其余与实施例1相同。

如果物镜与衍射光栅11间的距离增大，那么，杂光的影响因记录再现层不同而不相同。这是因为，杂光在L0记录/再现时为汇聚光，在L1记录/再现时为发散光，因此衍射光栅11上的杂光光束直径大幅变化而产生影响。

例如，衍射光栅11上的信号光以及杂光的光束直径如图10所示。(a)表示L0记录/再现时，(b)表示L1记录/再现时。此外，在各个附图中用两点划线表示信号光，用一点划线46表示杂光。图11表示此情况下的杂光。图11(a)表示L0记录/再现时，(b)表示L1记录/再现时。由图中可知，对于在衍射光栅11的Di区域衍射的光束以外的光束，在受光面上信号光不与来自另一层的杂光相互重叠。但是，从受光面i1检测出来的信号I1并不用于检测跟踪误差信号，而是仅用于检测再现信号，因此，即使存在杂光，在实际应用上也不会有问题。在检测聚焦误差信号的受光面r、s上有杂光入射，但是在伺服信号检测方面不成为问题。

在这样的结构中，如图9所示，受光面a1、b1、c1、d1沿着Tan方向，e1、f1、g1、h1以及e2、f2、g2、h2沿着Rad方向配置在一直线上，这样不仅能够分离杂光，并且能够实现光电探测器的小型化。

此处，对沿着Rad方向排列的受光面与沿着Tan方向排列的受光面并非线对称的原因进行说明。如图10(b)所示，在光束入射了的情况下，因物镜的位移，就会入射到其它的衍射光栅区域(Da、Db、Dc、Dd)。实际上，即使在物镜位移的状态下，也应避开来自其它层的杂光。此处，如果使物镜位移，那么，在衍射光栅区域Db衍射的来自其它层的杂光就会入射到受光面e1中。对于这种情况，只要简单地将沿着Rad方向排列的受光面的位置沿着Tan方向配置也能应对此情况，但是，从光电探测器的小型化的观点来看，最好在Tad方向上偏移。这样，即使物镜位移也能获得稳定的伺服信号，并且能够实现光电探测器的小型化。

根据上述理由，沿着Rad方向排列的受光面与沿着Tan方向排列的受光面并非线对称。

如上所述，即使物镜与衍射光栅11之间的距离增大，光电探测器10做成图9所示的那样能够有效地分离信号光与杂光。此处，关于信号检测可以根据与实施例1同样的运算来获得。此外，当然，衍射光栅11采用图8(a)、(b)所示的类型也能获得同样的效果。而且，在本实施例中衍射光栅配置在透过分束镜后的位置，但是，当然将衍射光栅11做成偏振衍射光栅，并将其配置在透过分束镜前的位置，也能获得同样的效果。此处，对双层光盘进行了说明，但是当然2层以上的光盘也能获得同样的效果。此外，关于球面像差补偿，当然并不限于此。

(实施例3)

图13表示本发明的第3实施例的光拾取装置的光学系统的光电探测器。与实施例1的不同之处在于衍射光栅11的特性以及光电探测器10，其余与实施例1相同。

衍射光栅采用图14的方式。实线表示区域的分界线，两点划线表示激光的光束外形，阴影部表示被光盘的轨道衍射的0级衍射光与±1级衍射光的干涉区域(推挽图案)。衍射光栅11由在光盘上的轨道衍射的衍射光的仅0级衍射光入射的区域De、Df、Dg、Dh(区域A)、衍射光的0级衍射光与±1级衍射光入射的区域Da、Db、Dc、Dd(区域B)、以及区域Di(区域C)形成。此处，衍射光栅11的分光比例如为0级光∶+1级光∶-1级光＝7∶3∶0。

在衍射光栅11的区域Da、Db、Dc、Dd、De、Df、Dg、Dh衍射的+1级光(或者-1级光)分别入射到图14所示的光电探测器的受光面a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1，在区域Di1、Di2、Di3、Di4衍射的+1级光(或者-1级光)入射到检测聚焦误差信号的受光面r、s1、s2、t。检测聚焦误差信号的受光面上的光斑i1、i2、i3、i4分别是在衍射光栅的区域Di1、Di2、Di3、Di4衍射的光斑。整个衍射光栅区域的0级光入射到受光面i。

对从受光面a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、r、s1、s2、t、i获得的A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、R、S1、S2、T、I信号进行以下的计算，生成聚焦误差信号、跟踪信号、RF信号。

(公式2)

FES＝(R+T)-(S1+S2)

TES＝{(A1+B1+E1+F1)-(C1+D1+G1+H1)}

-kt×{(E2+F2)-(G2+H2)}

RF＝I

Kt是当物镜发生位移时使得不在跟踪误差信号中产生DC成分的系数。

此处，聚焦误差检测方式是刀口方式，因本方式众所周知，故省略其说明。

图15表示双层光盘记录/再现时的信号光以及来自另一层的杂光的关系。(a)表示L0记录/再现时，(b)表示L1记录/再现时。由图可知，除了在衍射光栅11的Di区域衍射的光束之外，在受光面上信号光不与来自另一层的杂光相互重叠。但是，从受光面i1检测出来的信号I并不用于检测跟踪误差信号，而是仅用于检测再现信号，因此，即便存在杂光，在实际应用上也不会有问题。

此处，沿着Rad方向排列用来检测在衍射光栅的区域Dh、De、Df、Dg衍射的光束的受光面，沿着Tan方向排列用来检测在区域Da、Db、Dc、Dd衍射的光束的受光面，这样就能最大限度地抑制杂光的影响。另外，在本实施例中，受光面a1与b1、以及c1与d1相互分开配置，但是，当然，将a1、b1、c1、d1沿着Tan方向排成一列，也能获得同样的效果。

通过采用这样的受光面的配置方法，能够对于多层光盘检测出稳定的伺服信号。另外，对于利用相同的一个光束进行检测的专利文献3，通过在检测器上聚光，则能够缩小受光面间隔。因此，能够实现光电探测器的小型化。

此处，刀口的受光面并非局限于图13的位置，当然，在其它位置配置也能够获得同样的效果。

在本发明中，对于检测聚焦误差信号，当然使用衍射光栅上的任何区域都能获得同样的效果，例如，使用衍射光栅区域Da～Dh、Di1～Di2的一个或者多个衍射光栅区域的-1级光来检测聚焦误差信号，当然也能获得同样的效果。

此外，衍射光栅11采用图8(a)、(b)的方式，对衍射光栅区域Di进行分割，当然也能获得同样的效果。而且，在本实施例中，在透过分束镜后的位置配置衍射光栅，但是，把衍射光栅11做成偏振衍射光栅，在透过分束镜前的位置配置衍射光栅，当然也能获得同样的效果。此处，虽然对双层光盘进行了说明，但是，当然双层以上的光盘也能获得同样的效果。关于球面像差补偿，当然并不限于此。

(实施例4)

在实施例4中，将对搭载了光拾取装置1的光学再现装置进行说明。图16是光学再现装置的结构概图。光拾取装置1设置有能够沿着光盘100的Rad方向驱动的机构，并且根据来自访问控制电路172的访问控制信号被进行位置控制。

规定的激光驱动电流从激光器点亮电路177被供给到光拾取装置1内的半导体激光器，激光按照规定的光量根据再现从半导体激光器中射出。激光器点亮电路177也可以组装在光拾取装置1内。

从光学装置1内的光电探测器10输出的信号被发送至伺服信号生成电路174以及信息信号再现电路175。在伺服信号生成电路174中，根据来自前述光电探测器10的信号生成聚焦误差信号、跟踪误差信号以及倾斜控制信号等伺服信号，据此，经过致动器驱动电路173来驱动光拾取装置1内的致动器，进行物镜的位置控制。

在前述信息信号再现电路175中，根据来自前述光电探测器10的信号，再现被记录在光盘100中的信息信号。

在前述伺服信号生成电路174以及信息信号再现电路175中获得的一部分信号被传送至控制电路176。在该控制电路176上连接主轴电机驱动电路171、访问驱动电路172、伺服信号生成电路174、激光器点亮电路177、球面像差补偿元件驱动电路179等，控制用来使光盘100旋转的主轴电机180的旋转、控制访问方向以及访问位置、伺服控制物镜、控制光拾取装置1内的半导体激光器发光光量、以及补偿因光盘基板厚度产生的球面像差等。

(实施例5)

在实施例5中，将对搭载了光拾取装置1的光学记录再现装置进行说明。图17是光学记录再现装置的结构概图。在该装置中，与前述图16中说明的光学信息记录再现装置的不同点在于，在控制电路176与激光器点亮电路177之间设置信息信号记录电路178，根据来自信息信号记录电路175的记录控制信号来控制激光器点亮电路177的点亮，增加了在光盘100中写入预期信息的功能。

以上，对本发明的光拾取装置以及光盘装置的实施例进行了说明，但是，本发明并非局限于此，它可以包括各种变形和改良，在能够应用的范围内，可以组合上述实施例中表示的构成部件。

Claims (3)

1.一种光拾取装置，具备：射出激光的半导体激光器、将从所述半导体激光器射出的光束照射在光盘上的物镜、将从光盘反射的光束分支的具有多个区域的光学元件、具有用来接受被所述光学元件分支的光束的多个受光面的光电探测器，其特征在于，

在所述多个受光面中，在与所述光盘的半径方向基本一致的方向大体在一条直线上排列的受光面，在记录或者再现由多个层构成的光盘的情况下，在与所述光盘切线方向基本一致的方向避开来自记录或者再现层以外的层的反射光。

2.一种光拾取装置，具备：射出激光的半导体激光器、将从所述半导体激光器射出的光束照射在光盘上的物镜、具有将从光盘反射的光束分支的多个区域的光学元件、具有用来接受被所述光学元件分支的光束的多个受光面的光电探测器，其特征在于，

在所述多个受光面中，在与所述光盘的切线方向基本一致的方向大体在一条直线上排列的受光面，在记录或者再现由多个层构成的光盘的情况下，在与所述光盘的半径方向基本一致的方向避开来自记录或者再现层以外的层的反射光。

3.一种光盘装置，其特征在于，包括，权利要求1或2所述的光拾取装置、用来驱动所述光拾取装置内的所述半导体激光器的激光器点亮电路、利用从所述光拾取装置内的所述光电探测器检测出来的信号生成聚焦误差信号和跟踪误差信号的伺服信号生成电路、以及再现被记录在光盘中的信息信号的信息信号再现电路。

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