CN104081459B - 光学头装置及光盘装置 - Google Patents

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Abstract

光学头装置(11)具有：光学元件(36)，其使从半导体激光器(34)射出的光束透射式衍射，生成0次衍射光束和±1次衍射光束；以及光检测元件(40)，其接收被光盘(2)反射的0次衍射光束和+1次衍射光束。光检测元件(40)包含接收0次衍射光束的主受光部(400)、和比主受光部(400)靠外侧配置的第1副受光部(401)。第1副受光部(401)被配置于检测+1次衍射光束的受光光斑的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出副检测信号。

Description

光学头装置及光盘装置
技术领域
本发明涉及用于对光记录再现介质执行信息的记录或者再现的光学头装置及具有该光学头装置的光盘装置。
背景技术
通过减小在光盘的信息轨道上记录的记录标记的尺寸，并通过缩短在进行信息的记录或者再现时使用的激光的波长以及提高物镜的数值孔径，减小在该物镜的焦平面上的会聚光斑尺寸，而实现了光盘的大容量化。
例如，在CD(紧凑型光盘)中，作为光盘的光透过层(覆盖信息记录层的透明保护层及空间层)的盘片基板的厚度约为1.2mm、激光波长约为780nm、物镜的数值孔径(NA：Numerical Aperture)为0.45，能够实现650MB的记录容量。另外，在DVD(数字多用途光盘)中，光透过层的厚度约为0.6mm、激光波长约为650nm、NA为0.6，能够实现4.7GB的记录容量。此外，在高密度的BD(蓝光光盘；注册商标)中，通过将光透过层的厚度设为约0.1mm、激光波长设为约405nm、NA设为0.85，而能够实现每一层为25GB的大容量化。另外，关于BD的详细情况例如在下述的非专利文献1中已被公开。
另外，通过增加每一张光盘的信息记录层的数量，能够实现光盘的大容量化。但是，在具有多个信息记录层的多层光盘中存在如下的层间串扰的问题：即由于不仅检出来自作为信息的记录或者再现的对象的信息记录层(以下称为“对象层”)的反射光、而且也检出来自对象层以外的信息记录层的反射光(以下称为“其它层杂散光”)，因而再现RF信号的质量以及循轨误差信号等伺服信号的质量劣化。关于抑制如上所述的层间串扰的技术，例如在日本特开2011－86354号公报(专利文献1)中被公开。
而近年来在光记录的技术领域中正在研究使用成膜有超分辨(super-resolution)功能层的光盘的高密度记录方式，该超分辨功能层具有折射率根据光的强度而局部变化的非线性光吸收特性或者非线性光透过特性。在该高密度记录方式中，通过在光盘中使会聚光斑内的光强度较大或者在温度较高的局部部位产生超分辨现象(折射率变化等)，能够根据尺寸小于分辨极限λ/4NA的记录标记来再现信息，其中，该分辨极限λ/4NA是由作为光盘装置的光学要素的会聚透镜的数值孔径NA和光的波长λ决定的。使得产生这样的超分辨现象的光盘被称为超分辨光盘。有关超分辨光盘的现有技术文献，例如可以举出下述的非专利文献2～5。
例如，在下述的非专利文献2中公开了具有产生超分辨现象的超分辨掩模(mask)层的光盘。在该超分辨掩模层中，作为超分辨现象是产生折射率变化，产生该超分辨现象的局部区域有时也被简称为“开口”。另外，下述的非专利文献2及非专利文献3公开了基于产生超分辨现象的Super-RENS(Super Resolution Nearfield Structure：超分辨近场结构)方式的光盘。另外，在下述的非专利文献4中还提出了利用具有折射率根据光的强度而变化的非线性光吸收特性或者非线性光透过特性的材料形成的光盘。下面，将上述的产生超分辨现象的光盘统称为“超分辨光盘”。超分辨光盘的一大特点在于，能够直接沿用作为现有技术的BD等光盘的再现技术，能够实现在全息记录方式或近场光记录方式等其它大容量化技术中比较困难的、与BD等现行光盘的向下兼容性(downward compatibility)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2011－86354号公报(图5和图6、第0040段～第0046段等)
【非专利文献】
【非专利文献1】Blu-ray Disc White paper1.C Physical FormatSpecifications for BD-ROM5th Edition March,2007.
【非专利文献2】“Observation of Eye Pattern on Super-Resolution Near-Field Structure Disk with Write-Strategy Technique”,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.43,No.7A,pp.4212-4215(2004).
【非专利文献3】“Low Frequency Noise Reduction of Super-Resolution Near-Field Structure Disk with Platinum-Oxide Layer”,ODS Technical Digest,ThC3(2005).
【非专利文献4】“Sub-Terabyte-Data-Capacity Optical Discs Realized byThree-Dimensional Pit Selection”,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.45,No.4A,pp.2593-2597(2006).
【非专利文献5】“First Proposal of100GB Rewritable Triple-layer OpticalDisk using a GeTe-rich GeSbTe Film and a New Dielectric Film with a HighRefractive Index”,Tech.Dig.of ISOM2009,Mo-D-03(2009).
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1公开的光学头具有：光学元件，其使来自光盘的返回光束透射式衍射，生成0次衍射光束和±1次衍射光束；以及光检测元件，其接收从光学元件射出的0次衍射光束和±1次衍射光束。该光检测元件具有接收该0次衍射光束的主受光部、和接收该+1次衍射光束的副受光部，副受光部被配置在接收该+1次衍射光束的半圆弧状或者半椭圆弧状的受光光斑的一部分的位置处，因而不易受到以主受光部为中心分布的其它层杂散光的影响。因此，能够抑制层间串扰。
在专利文献1公开的光学头中，由副受光部检测出的受光光斑的形状被限定为半圆弧状或者半椭圆弧状，该受光光斑的光强度分布随着物镜移位(距物镜相对于光检测元件的基准位置的相对移位)而移位。起因于物镜移位的偏置成分的去除精度尤其依赖于该光强度分布的强度中心的移位，因而其去除精度是有界限的。因此，存在当产生了物镜移位时不能生成稳定的循轨误差信号的情况。
另外，通常再现信号的质量由于信息再现时或者信息记录时的光盘的倾斜(盘倾斜)而劣化。尤其是在超分辨光盘中具有倾斜裕度(盘倾斜的容许误差度)变窄的倾向。倾斜裕度与覆盖光盘的信息记录层的保护层的厚度成反比例，因而即使是超分辨光盘的情况下，也能够通过使保护层变薄来确保规定的倾斜裕度。但是，在具有多个信息记录层的超分辨光盘中，在使保护层变薄时，需要使信息记录层的层间隔变窄，以保证与BD等现行光盘的向下兼容性。如果层间隔变窄，则如上面所述不能忽视层间串扰的影响。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供如下的光学头装置及光盘装置，即使是对多层光盘进行信息的记录或者再现的情况下，也能够有效地抑制层间串扰，并且能够从循轨误差信号中高精度地去除起因于物镜移位的偏置成分。
用于解决问题的手段
本发明的第一方式的光学头装置的特征在于，该光学头装置具有：半导体激光器；光学元件，其使从所述半导体激光器射出的光束透射式衍射，生成0次衍射光束、+1次衍射光束和-1次衍射光束；物镜，其使所述+1次衍射光束和所述0次衍射光束会聚，在光盘的信息记录层形成会聚光斑；以及光检测元件，其接收被所述光盘反射的所述0次衍射光束和所述+1次衍射光束，所述光检测元件包含：主受光部，其具有沿着与所述光盘的径向对应的第1方向排列的第1主受光面和第2主受光面；第1副受光部，其被配置于在所述第1方向的正方向外侧离开该主受光部的位置处；以及第1非光检测区域，其介于所述主受光部和所述第1副受光部之间，从所述主受光部的所述第1方向的正方向上的端部起连续地延伸到所述第1副受光部的所述第1方向的负方向上的端部，所述第1主受光面和所述第2主受光面对所述0次衍射光束的受光光斑进行光电转换，分别输出第1主检测信号和第2主检测信号，所述第1副受光部被配置在检测所述+1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的正方向上的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出第1副检测信号，所述+1次衍射光束的受光光斑的剩余部分照射在所述第1非光检测区域中。
本发明的第二方式的光盘装置的特征在于，该光盘装置具有：光学头装置；盘驱动部，其使光盘旋转；信号处理部，其根据由所述光学头装置检测到的信号生成循轨伺服控制信号；以及伺服控制部，其根据所述循轨伺服控制信号进行使物镜沿所述光盘的径向移位的控制，所述光学头装置具有：半导体激光器；光学元件，其使从所述半导体激光器射出的光束透射式衍射，生成0次衍射光束、+1次衍射光束和-1次衍射光束；物镜，其使所述+1次衍射光束和所述0次衍射光束会聚，在光盘的信息记录层形成会聚光斑；以及光检测元件，其接收被所述光盘反射的所述0次衍射光束和所述+1次衍射光束，所述光检测元件包含：主受光部，其具有沿着与所述光盘的径向对应的第1方向排列的第1主受光面和第2主受光面；以及第1副受光部，其被配置于在所述第1方向的正方向外侧离开该主受光部的位置处，所述第1主受光面和所述第2主受光面对所述0次衍射光束的受光光斑进行光电转换，分别输出第1主检测信号和第2主检测信号，所述第1副受光部具有沿着所述第1方向排列的多个副受光面，所述多个副受光面包含被配置于在所述第1方向的正方向上最远离所述主受光部的位置处的第1外侧副受光面，所述第1外侧副受光面对所述+1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的正方向上的外侧的一部分进行光电转换，生成第1副检测信号，所述信号处理部根据所述第1主检测信号和所述第2主检测信号生成主推挽信号，并且根据所述第1副检测信号检测因所述物镜相对于所述光检测元件的相对移位而引起的偏置成分，并从所述主推挽信号中去除所述偏置成分，由此生成所述循轨伺服控制信号。
本发明的第三方式的光学头装置的特征在于，该光学头装置具有：半导体激光器；物镜，其使从所述半导体激光器射出的单一的光束会聚，在光盘的信息记录层形成会聚光斑；光学元件，其使被所述光盘反射的返回光束透射式衍射；以及光检测元件，其接收所述透射衍射光束，所述返回光束包括被所述光盘衍射的反射衍射光，所述光学元件包含：主衍射区域，其被配置于所述反射衍射光的0次光成分的一部分和所述反射衍射光的±1次光成分的全部或一部分入射的位置处，具有0次衍射作用和±1次衍射作用；以及一对副衍射区域，其具有0次衍射作用和±1次衍射作用，被配置于，在设所述反射衍射光的0次光成分与所述反射衍射光的±1次光成分所成的列的方向为第1方向时，在与所述第1方向垂直的第2方向上的所述主衍射区域的外侧、且所述反射衍射光的0次光成分的剩余部分入射的位置处，所述光检测元件包含：主受光部，其具有沿着与所述光盘的径向对应的第1方向排列的第1主受光面和第2主受光面；第1副受光部，其被配置于在所述第1方向的正方向外侧离开该主受光部的位置处；以及第1非光检测区域，其介于所述主受光部和所述第1副受光部之间，从所述主受光部的所述第1方向的正方向上的端部起连续地延伸到所述第1副受光部的所述第1方向的负方向上的端部，所述第1主受光面和所述第2主受光面对透过所述主衍射区域和所述一对副衍射区域双方的0次衍射光束的受光光斑进行光电转换，分别输出第1主检测信号和第2主检测信号，所述第1副受光部被配置在检测通过所述一对副衍射区域的该+1次衍射作用生成的+1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的正方向上的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出第1副检测信号，所述+1次衍射光束的受光光斑的剩余部分照射在所述第1非光检测区域中。
本发明的第四方式的光盘装置的特征在于，该光盘装置具有：上述第三方式的光学头装置；盘驱动部，其使所述光盘旋转；信号处理部，其根据由所述光学头装置检测到的信号生成循轨伺服控制信号；以及伺服控制部，其根据所述循轨伺服控制信号进行使所述物镜沿所述光盘的径向移位的控制，所述信号处理部根据所述第1主检测信号和所述第2主检测信号生成主推挽信号，并且根据所述第1副检测信号检测因所述物镜相对于所述光检测元件的相对移位而引起的偏置成分，并从所述主推挽信号中去除所述偏置成分，由此生成所述循轨伺服控制信号。
发明效果
根据本发明，即使是对多层光盘进行信息的记录或者再现的情况下，也能够有效地抑制层间串扰，能够从循轨误差信号中高精度地去除起因于物镜移位的偏置变动量(偏置成分)。
附图说明
图1是概要示出本发明的实施方式1的光盘装置的主要结构的图。
图2是概要示出实施方式1的光学头装置的基本结构的图。
图3是概要示出光盘的信息记录层处的会聚光斑的形态的图。
图4是概要示出实施方式1的照射到光检测元件的返回光束的光斑的图。
图5是概要示出实施方式1的物镜偏离基准位置时的光检测元件上的光斑的图。
图6是示出其它层杂散光与实施方式1的光检测元件之间的位置关系的一例的图。
图7是概要示出作为图4所示的光检测元件的变形例的光检测元件的结构的图。
图8是概要示出本发明的实施方式2的光检测元件的结构的图。
图9是示出其它层杂散光与实施方式2的光检测元件之间的位置关系的一例的图。
图10是概要示出作为图8所示的光检测元件的变形例的光检测元件的结构的图。
图11是概要示出本发明的实施方式3的光学头装置的基本结构的图。
图12是概要示出实施方式3的光学元件的衍射光栅面的构造的俯视图。
图13是概要示出实施方式3的光检测元件的受光面的一例的图。
图14是概要示出作为图12所示的光学元件的变形例的光学元件的衍射光栅面的结构的图。
图15是概要示出作为图13所示的光检测元件的变形例的光检测元件的受光面形式的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的各种实施方式。另外，在附图中对相同的构成要素标注相同的标号，而不重复其详细说明。
实施方式1
图1是概要示出本发明的实施方式1的光盘装置1的主要结构的图。如图1所示，该光盘装置1具有光学头装置11、伺服控制电路12、信号处理电路13、调制电路14、激光器控制电路15、解调电路16、MPU(Micro Processor Unit：微处理器)17及存储器18。MPU17是依照通过接口(I/F)23从主机设备(未图示)提供的指令执行各种控制处理的控制器。
伺服控制电路12包含主轴电机控制部121、螺旋电机控制部123及光学头控制部122，这些主轴电机控制部121、螺旋电机控制部123及光学头控制部122独立地从MPU17接收指令进行动作。此外，信号处理电路13包含摆动信号检测部132、再现信号检测部(RF信号检测部)131及伺服信号检测部133。
光盘2以装卸自如的方式装配在固定于主轴电机19的驱动轴(主轴)的转台上。主轴电机19在主轴电机控制部121的控制下驱动该光盘2旋转。在此，主轴电机控制部121依照来自MPU17的指令进行动作，根据从主轴电机19提供的表示实际转速的脉冲信号执行主轴伺服，以使实际转速与目标转速一致。
光学头装置11向该光盘2照射激光光束IL，接收被光盘2的信息记录层反射的返回光束而生成电信号，并将该电信号输出给信号处理电路13。光盘2可以是具有单一信息记录层的单层光盘、或具有多个信息记录层的多层光盘。作为光盘2的具体例，例如可以举出CD(Compact Disc：紧凑型光盘)、DVD(Digital Versatile Disc：数字多功能光盘)或者BD(Blu-ray Disc：蓝光光盘)，但不限于这些。另外，光盘2也可以是超分辨光盘。
螺旋电机控制部123依照来自MPU17的指令控制螺旋电机22的动作。螺旋电机22受到螺旋电机控制部123的控制而进行动作。具体而言，螺旋电机22例如向齿条和小齿轮等进给机构21传递旋转驱动力，由此使框架20沿光盘2的径向(光盘2的半径方向)移动。光学头装置11被固定于框架20，因而与框架20一起移动并被定位。
由光学头装置11检测到的信号通过总线(未图示)被提供给信号处理电路13。在信号处理电路13中，再现信号检测部131根据由光学头装置11提供的检测信号生成再现RF信号(再现信号)，并将该再现RF信号输出给解调电路16。并且，再现信号检测部131生成表示再现RF信号的信号振幅值的信号和表示再现RF信号的质量等状态的信号，并将这些信号提供给MPU17。另外，在光盘2具有以规定的空间频率进行蛇形(wobble，摆动)的引导轨道槽的图案(wobble pattern，摆动图案)的情况下，摆动信号检测部132根据来自该引导轨道槽的反射光的检测成分生成摆动信号。该摆动信号被输出给解调电路16。在此，在光盘2是不具有摆动图案的再现专用ROM(Read Only Memory：只读存储器)型光盘的情况下，不需要摆动信号检测部132的功能。
伺服信号检测部133能够根据从光学头装置11接收到的检测信号，生成反馈控制用的各种伺服信号(例如，聚焦误差信号及循轨误差信号)Ds。这些伺服信号Ds通过MPU17被提供给光学头控制部122。
MPU17具有根据从信号处理电路13内的构成要素131～133及伺服控制电路12内的构成要素121～123提供的信号，控制光盘装置1的整体动作的功能。MPU17能够对构成要素131～133、121～123提供控制数据并单独控制它们的动作。另外，MPU17也可以具有信号处理电路13的构成要素131～133的一部分功能。
解调电路16具有如下功能：对从再现信号检测部131提供的再现RF信号实施二值化处理而生成二值数据组，对该二值数据组实施例如RLL(Run Length Limited：运行长度限制)解码及纠错，而生成再现数据Da。该再现数据Da被提供给MPU17。MPU17能够通过I/F23将再现数据Da传送给主机设备。并且，解调电路16具有如下功能：对从摆动信号检测部132提供的摆动信号实施例如MSK(Minimum-Shift-Keying：最小频移键控)解调或者STW(Saw-Tooth-Wobble：锯齿摆动)解调，而生成表示地址信息及同步信息的数据Db。该数据Db被提供给MPU17和伺服控制电路12。
如图1所示，在存储器18设有程序区域18P和数据区域18D。MPU17能够读取在存储器18的程序区域18P中存储的程序的数据，并使用数据区域18D执行该程序。由此，MPU17能够控制光盘装置1内的各构成要素的动作，并且根据从各构成要素输出的信号进行控制用的判断。
光学头控制部122依照来自MPU17的指令进行动作，并控制光学头装置11的动作。具体而言，光学头控制部122根据伺服信号Ds中包含的聚焦误差信号和循轨误差信号，生成与将照射光盘2的光束IL相关的聚焦用和循轨用的驱动信号，并将该驱动信号提供给光学头装置11内的致动器。
图2是概要示出实施方式1的光学头装置11的基本结构的图。如图2所示，光学头装置11具有半导体激光器34、光学元件36、光束分离器33、物镜35、致动器39、柱面透镜37和光检测元件40。另外，图2是以说明本实施方式的光学头装置11的基本结构及其动作原理为目的来示出检测光学系统的构成部件的图，因而光学头装置11的结构并不限于图2所示的结构。例如，光学头装置11也可以具有用于检测物镜35相对于光盘2的信息记录层的焦点误差量或者循轨误差量的传感器光学系统。
在对光盘2进行数据再现时，图1的激光器控制电路15依照来自MPU17的指令进行动作，控制光学头装置11内的半导体激光器34(图2)，使从该半导体激光器34射出具有数据再现所需要的发光功率的激光EL。另一方面，在对光盘2进行数据记录时，图1的调制电路14对从MPU17输出的数据赋予纠错码，实施数据调制而生成记录数据。调制电路14还根据该记录数据生成写策略信号。激光器控制电路15根据该写策略信号，控制光学头装置11内的半导体激光器34，使从该半导体激光器34射出具有数据记录所需要的发光功率的激光EL。
从半导体激光器34射出的光束EL入射到作为透射型衍射光栅的光学元件36。光学元件36由玻璃材料或透明树脂材料构成，在光学元件36的光入射面和光出射面的一方或双方形成有主要提供0次光衍射效率和±1次光衍射效率的衍射光栅构造。光学元件36使来自半导体激光器34的光束EL透射式衍射，生成0次衍射光束D0、+1次衍射光束D1b和-1次衍射光束D1a。这些0次衍射光束D0、+1次衍射光束D1b和-1次衍射光束D1a被光束分离器33反射，而向物镜35的方向射出。作为光束分离器33，例如可使用如图2所示的立方体型的半透半反镜，但不限于此。也可以使用平行平板形状的光束分离器替代图2所示的光束分离器33。
物镜35是使来自光束分离器33的入射光会聚而在光盘2的信息记录层形成会聚光斑的光学部件。图3是概要示出光盘2的信息记录层Lx处的会聚光斑的形式(pattern)的图。信息记录层Lx具有沿光盘2的径向X有规则地排列的多个信息轨道2T、2T、…，各信息轨道2T沿着光盘2的切线方向Y延伸。并且，这些信息轨道2T、2T、…形成为相对于光盘2的中心呈同心圆状或者螺旋状。如图3所示，0次衍射光束D0在成为信息的记录或再现的对象的信息轨道2T上形成会聚光斑，-1次衍射光束D1a和+1次衍射光束D1b分别在相对于0次衍射光束D0的会聚光斑在径向X上错位大致半个轨道的位置处形成会聚光斑。
图2的致动器39能够驱动物镜35使会聚光斑追随信息记录层的信息轨道。如图2所概要示出的那样，致动器39具有磁路39A、39B、以及配置在这些磁路39A、39B之间的可动部39C。可动部39C具有固定物镜35的透镜架(未图示)、以及卷绕在该透镜架上的聚焦线圈和循轨线圈(均未图示)。通过向聚焦线圈提供驱动电流(驱动信号)，能够沿聚焦方向(物镜35的光轴方向)驱动物镜35，通过向循轨线圈提供驱动电流(驱动信号)，能够沿光盘2的径向驱动物镜35。由此，通过光学头装置11、伺服信号检测部133和光学头控制部122形成聚焦伺服环和循轨伺服环。
被光盘2反射的返回光束通过物镜35而成为会聚光束，透射过光束分离器33后入射到柱面透镜37。柱面透镜37是对透射过该柱面透镜37的光赋予像散的光学部件。如图2所示，柱面透镜37具有作为光入射面的柱面37s，该柱面37s具有不产生曲率的方向并将该方向作为母线方向，在与该母线方向大致垂直的方向上具有曲率。因此，在母线方向上和与其大致垂直的方向上，透镜面的曲率存在差异。由此，柱面透镜37使得在与母线方向平行的面内的光束的会聚位置和与母线方向垂直的面内的光束的会聚位置之间产生偏移。设计并配置柱面透镜37，使得在物镜35的位置与对光盘2的信息记录层的对焦位置一致时，柱面37s的母线方向上的像高和与该母线方向大致垂直的方向上的像高彼此大致相等，由此能够在光检测元件40的受光面形成大致圆形状的受光光斑。另外，根据物镜35的位置相对于对焦位置的偏移即离焦量，受光光斑的形状变形而成为大致椭圆形状。基于这种原理的聚焦误差信号的检测方法是被称为像散法的通用方法。基于像散法的聚焦误差信号的生成能够使用后述图7的受光面形式(pattern)来实现。
在此，关于聚焦伺服控制，例如也能够使用SSD(Spot Size Detection：光斑尺寸检测)法。在SSD法的情况下，能够使用全息元件取代柱面透镜37。
透射过柱面透镜37后的返回光束照射到光检测元件40。此时，光检测元件40的主受光部400接收作为被光盘2反射的0次衍射光束D0的返回光束RL0。并且，光检测元件40的第1副受光部401和第2副受光部402分别接收作为被光盘2反射的+1次衍射光束D1b和-1次衍射光束D1a的返回光束RL1b和返回光束RL1a。
图4是概要示出照射到光检测元件40的返回光束RL0、RL1b、RL1a的光斑的图。光检测元件40例如使用光电二极管构成。如图4所示，光检测元件40包含：主受光部400，其接收作为0次衍射光的返回光束RL0的光斑；第1副受光部401，其利用单一受光面接收作为+1次衍射光的返回光束RL1b的光斑的一部分；以及第2副受光部402，其利用单一受光面接收作为-1次衍射光的返回光束RL1a的光斑的一部分。
另外，光检测元件40具有：非光检测区域501，其介于主受光部400和第1副受光部401之间；以及非光检测区域502，其介于主受光部400和第2副受光部402之间。这些非光检测区域501、502是不对照射到该非光检测区域501、502的光进行光电转换的区域。如图4所示，一方的非光检测区域501从主受光部400的X1轴方向的正方向(图中左方)上的端部起连续地延伸到第1副受光部401的X1轴方向的负方向(图中右方)上的端部。另一方的非光检测区域502从主受光部400的X1轴方向的负方向(图中右方)上的端部起连续地延伸到第2副受光部402的X1轴方向的正方向(图中左方)上的端部。
主受光部400被划分为第1主受光面4001和第2主受光面4002，这些第1主受光面4001和第2主受光面4002沿着与物镜移位方向对应的X1轴方向排列。X1轴方向与基于光学元件36的光的衍射方向对应。主受光部400在这些第1主受光面4001和第2主受光面4002接收0次衍射光的返回光束RL0，并分别生成与该受光量对应的电信号MR、ML，将这些电信号MR、ML提供给信号处理电路13。在此，第1主受光面4001输出电信号MR，第2主受光面4002输出电信号ML。
另外，第1副受光部401相比主受光部400靠X1轴方向的正方向(左方)外侧配置，第2副受光部402相比主受光部400靠X1轴方向的负方向(右方)外侧配置。第1副受光部401接收+1次衍射光的返回光束RL1b的一部分，并生成与该受光量对应的电信号SL，将该电信号SL提供给信号处理电路13。在此，如图4所示，第1副受光部401配置在仅检测返回光束RL1b的受光光斑的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出电信号SL。返回光束RL1b的受光光斑的剩余部分照射到非光检测区域501，因而不进行光电转换。
另一方面，第2副受光部402接收-1次衍射光的返回光束RL1a的一部分，生成与该受光量对应的电信号SR，并将该电信号SR提供给信号处理电路13。如图4所示，第2副受光部402配置在仅检测返回光束RL1a的受光光斑的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出电信号SR。返回光束RL1a的受光光斑的剩余部分照射到非光检测区域502，因而不进行光电转换。如下文所述，信号处理电路13根据电信号MR、ML、SR、SL生成伺服信号Ds。该伺服信号Ds通过MPU17被提供给光学头控制部122。
被光盘2的信息记录层反射的返回光束包含因该信息记录层的信息轨道的周期性构造引起的衍射光(以下称为“反射衍射光”)。因此，如图4所示，照射到光检测元件40的主受光部400的返回光束RL0包含大致圆形状的0次反射衍射光成分RL00，并且包含叠加在该0次反射衍射光成分RL00中的+1次反射衍射光成分RL01和-1次反射衍射光成分RL02。
+1次反射衍射光成分RL01和-1次反射衍射光成分RL02分别与0次反射衍射光成分RL00干涉，因而在这些干涉区域中，根据该信息记录层处的会聚光斑和信息轨道的位置关系而产生光密度的强弱。通过将该光密度的强弱(以下称为“推挽”)检测为循轨误差量，而生成循轨伺服控制信号。此时，+1次反射衍射光成分RL01和-1次反射衍射光成分RL02是正好相反的相位，因而例如存在如下这样的关系：当0次反射衍射光成分RL00和+1次反射衍射光成分RL01彼此增强时，0次反射衍射光成分RL00和-1次反射衍射光成分RL02彼此削弱。
另外，在分别照射到第1副受光部401和第2副受光部402的返回光束RL1b和RL1a中虽然也包含反射衍射光成分，但是返回光束RL0是在成为信息的记录或再现的对象的信息轨道2T上反射的光，而返回光束RL1b、RL1a是在相对于该信息轨道2T错位了大致半个轨道的位置处反射的光。因此，例如形成如下的关系：当返回光束RL1a的0次反射衍射光成分RL1a0和+1次反射衍射光成分RL1a1彼此增强时，0次反射衍射光成分RL00和+1次反射衍射光成分RL01彼此削弱。并且，返回光束RL1a、RL1b相对于该信息轨道2T保持大致相同的相对位置关系。因此，例如形成如下的关系：当0次反射衍射光成分RL1a0和+1次反射衍射光成分RL1a1彼此增强时，返回光束RL1b的0次反射衍射光成分RL1b0和+1次反射衍射光成分RL1b1也同样彼此增强。
然后，下面说明循轨伺服控制信号的生成方法。在使照射光盘2的照射光束IL追随信息轨道的循轨伺服中，使用信号电平根据照射光束IL的会聚点与光盘2的信息轨道之间的位置关系而变化的推挽信号。在本实施方式中，伺服信号检测部133能够依照下面的运算式(1)、(1a)，生成推挽信号PP作为循轨伺服控制信号。
PP＝MPP+k×(SE-SH)……(1)
MPP＝SAD-SBC……(1a)
在式(1)中，SAD表示从第1主受光面4001的输出信号MR得到的检测信号，SBC表示从第2主受光面4002的输出信号ML得到的检测信号，SE表示从第1副受光部401的输出信号SL得到的检测信号，SH表示从第2副受光部402的输出信号SR得到的检测信号。k表示增益系数。另外，在式(1a)中，MPP表示主推挽信号。
图5是概要示出物镜35通过追随信息轨道而从基准位置移位时的光检测元件40的受光面上的光斑的图。另外，图4示出了物镜35位于大致中心的基准位置时的光斑。如图5所示，如果返回光束RL0、RL1a、RL1b的光斑整体由于物镜移位而相对于光检测元件40从基准位置向左方移动，则主推挽信号MPP(＝SAD-SBC)的信号电平减小。同时，第1副受光部401的受光量增大，而且第2副受光部402的受光量减小，因而(SE-SH)的信号电平增大。
因此，可知关于物镜移位，主推挽信号MPP和信号成分SE具有彼此相反的相位，主推挽信号MPP和信号成分-SH也具有彼此相反的相位。因此，通过适当调整增益系数k，将(SE-SH)的信号成分放大，能够生成因物镜移位引起的偏置成分即-k×(SE-SH)。另外，按照上式(1)，能够从主推挽信号MPP去除该偏置成分。
或者，也可以使用由下面的式(1A)或(1B)给出的主推挽信号PPL、PPR，替代上式(1)。
PPL＝MPP+k×SE……(1A)
PPR＝MPP+k×(-SH)……(1B)
其中，偏置成分为-k×SE、k×SH。
光学头控制部122通过控制致动器39的动作，使得由上式(1)、(1A)或(1B)给出的推挽信号的信号电平接近零，能够使照射光束IL追随光盘2的信息轨道。
另外，再现信号SRF能够按照下面的运算式(2)生成。
SRF＝SAD+SBC……(2)
再现信号SRF的信号成分SAD、SBC关于物镜移位具有彼此相反的相位。即，在产生物镜移位使得信号成分SAD的信号电平增大时，信号成分SBC的信号电平减小。另一方面，在产生物镜移位使得信号成分SAD的信号电平减小时，信号成分SBC的信号电平增大。因此，通过两个信号成分SAD、SBC的相加，能够消除因物镜移位引起的偏置。
在以上说明的实施方式1中，信号处理电路13能够根据由第1副受光部401和第2副受光部402检测到的电信号SL、SR，生成与因物镜移位引起的偏置成分相当的信号成分-k×(SE-SH)、-k×SE或者k×SH，并生成去除了该偏置成分的推挽信号PP、PPL或PPR。通过使用具有如图4所示的简单结构的受光面形式的光检测元件40，能够容易生成这些信号成分。
另外，如图4所示，由第1副受光部401接收的光斑的一部分包含0次反射衍射光成分RL1b0和+1次反射衍射光成分RL1b1的重叠部分，但是不包含-1次反射衍射光成分RL1b2。另一方面，由第2副受光部402接收的光斑的一部分包含0次反射衍射光成分RL1a0和-1次反射衍射光成分RL1a2的重叠部分，但是不包含+1次反射衍射光成分RL1a1。因此，关于会聚光斑相对于信息轨道的脱轨(会聚光斑从作为目标的信息轨道的中心向盘片内周侧或盘片外周侧的移位)，在第1副受光部401中的推挽成分的相位与在第1主受光面4001中的推挽成分的相位成为相同相位，在第2副受光部402中的推挽成分的相位与在第1主受光面4001中的推挽成分的相位成为相反相位。另外，所谓“推挽成分”意味着受光量由于会聚光斑的脱轨而变动的成分，主要指0次反射衍射光成分和+1次反射衍射光成分的重叠部分的光成分、或者0次反射衍射光成分和-1次反射衍射光成分的重叠部分的光成分。
因此，可知关于会聚光斑的脱轨，主推挽信号MPP(＝SAD-SBC)和信号成分SE具有彼此相同的相位，主推挽信号MPP和信号成分-SH也具有彼此相同的相位。因此，在按照上式(1)、(1A)、(1B)生成推挽信号PP、PPL或PPR时，推挽成分的检测信号成分被按照相同相位进行相加，因而能够得到具有足够高的振幅的循轨伺服控制信号。
另外，如图4所示，第1副受光部401和第2副受光部402各自的受光面是单一受光面，因而具有能够使光检测元件40的受光面形式成为简单构造的优点。
可是，如上所述，虽然能够使用基于替代上式(1)的上式(1A)、(1B)的推挽信号PPL、PPR作为循轨伺服控制信号，但是从提高对外部干扰、温度变化或者光束的波长变动的耐受性的角度考虑，相比上式(1A)或(1B)，优选使用上式(1)。关于外部干扰，由于上式(1)的信号成分SE、SH具有相同的相位，信号成分SE、SH各自的变化量也大致相同，因而通过取信号成分SE、SH之差(＝SE-SH)，能够消除外部干扰、温度变化或者光束的波长变动的影响。并且，由于光学元件36的光栅间距因温度变化而变化或者由于产生光束的波长变动，有时衍射角的绝对值存在偏差。在这种情况下，将导致图4的返回光束RL1a、RL1b的光斑的照射位置变动，进而受光量在第1副受光部401和第2副受光部402的一方或者双方发生变动。这种受光量的变动也能够利用信号成分SE、SH之差(＝SE-SH)来消除。
另外，如上所述，在专利文献1公开的现有的光学头中，由副受光部检测到的受光光斑的形状限定于半圆弧状或者半椭圆弧状，在副受光部检测不到该受光光斑的推挽成分。该现有的光学头根据半圆弧状或者半椭圆弧状的受光光斑的光强度分布的强度中心的移位，检测与因物镜移位引起的偏置相当的信号成分。该受光光斑内的光强度分布与光的会聚性相关联，在想要减小会聚光斑的尺寸来提高偏置去除性能的情况下，优选在减小会聚光斑直径的同时，使会聚光斑内的光强度分布尽可能均匀(平坦化)。但是，会聚光斑的直径减小与光强度分布的均匀性存在相互制约的关系，因而消除被叠加在推挽信号中的偏置成分与会聚性能的提高的并存是有界限的。尤其是在光盘2是多层光盘的情况下，由于因叠加在受光光斑中的其它层杂散光而引起的噪声成分的存在，难以消除偏置成分，推挽信号的S/N比降低。另外，在专利文献1公开的现有的光学头中，因物镜移位引起的偏置成分的去除精度取决于半圆形状或者半椭圆形状的受光光斑的光强度中心的移位，因而专利文献1的光检测元件的设计的自由度较低，设计上的制约比较大。
与此相对，在本实施方式的光学头装置11中，如上所述，关于会聚光斑的脱轨，主推挽信号MPP和信号成分SE具有彼此相同的相位，主推挽信号MPP和信号成分-SH也具有彼此相同的相位，因而能够得到振幅较高的推挽信号PP、PPL或PPR，不易受到因其它层杂散光引起的噪声的影响。而且，如图4所示，第1副受光部401被配置在接收返回光束RL1b的受光光斑的外侧部分的位置处，第2副受光部402被配置在接收返回光束RL1a的受光光斑的外侧部分的位置处，因而能够高效抑制因以主受光部400的中心点为中心而分布的其它层杂散光引起的噪声成分。
尤其是由多层光盘2的与对象层(成为信息的记录或再现的对象的信息记录层)相邻的信息记录层反射的其它层杂散光的影响，比由其它信息记录层反射的其它层杂散光的影响大，因而如图6所示，优选第1副受光部401和第2副受光部402被配置在来自与对象层相邻的信息记录层的其它层杂散光SL1不会入射的位置处。
另外，在本实施方式中，如图4所示，第1副受光部401和第2副受光部402分别仅检测包含推挽成分的受光光斑的外侧部分，因而能够生成因其它层杂散光引起的噪声成分较少、而且振幅比较高的偏置成分-k×(SE-SH)、-k×SE或者k×SH。因此，能够减小增益系数k。由此，能够有效抑制因其它层杂散光而引起的层间串扰，能够从主推挽信号MPP中高精度地去除偏置成分。
可是，如上所述，在光盘2是超分辨光盘的情况下，虽然通过使覆盖信息记录层的保护层变薄能够确保规定的倾斜裕度，但是在光盘2是具有多个信息记录层的超分辨光盘的情况下，在使保护层变薄时，需要使信息记录层的层间隔变窄，以保证与BD等现行光盘的向下兼容性。在超分辨光盘中，在产生因盘片倾斜而引起的彗差时，除了因串扰(包括光盘2的轨道方向或径向中的任何方向的情况)的增大而导致的再现信号的劣化之外，会聚光斑的峰值强度也同时下降，该串扰是由于随着该彗差而产生的会聚光斑直径的增大和会聚光斑的闪烁增大而导致的。该峰值强度的下降使得作为超分辨再现的起源的开口部(产生超分辨现象的局部区域)的状态恶化，导致超分辨再现性能的下降。因此，关于盘片倾斜的再现性能的恶化程度大于过去的BD。这样，在依据于BD的标准的再现装置或者记录再现装置中，存在超分辨光盘的再现裕度比BD窄的问题。
在BD的标准中，如在非专利文献1中说明的那样，在单层BD中，作为覆盖信息记录面的保护层的透明层的厚度被设定为0.1mm。关于光盘相对于光轴的倾斜角，在隔着透明层而配置的信息记录面的会聚性能变差，但是该现象是因为彗差导致的。通常，该彗差具有与透明层的厚度大致成比例的大小。在BD中，透明层的厚度被标准化为前述的值，以便相对于能够满足某种程度的精度的倾斜角的偏差范围能够得到足够的再现性能。但是，如上所述，在超分辨光盘中，优选BD的透明层的厚度比0.1mm薄。另外，在还考虑具有两面的信息记录面的双层盘的情况下，在BD的双层光盘中，相对于覆盖第一层的透明层的厚度0.1mm，覆盖第二层的透明层的厚度为0.075mm，两个层之间的距离是0.025mm。假设在超分辨光盘中原样采用该值，则为了在超分辨光盘中确保兼容性，需要使覆盖第二层的透明层的厚度比0.075mm还薄。并且，对于三层盘或者四层盘，同样需要使超分辨光盘的透明层比BD的透明层更薄。
如果使超分辨光盘的透明层比在BD中采用的透明层薄，相应地从光盘表面到信息记录面的距离变短，因而可以想象到抗外伤性减弱，而且透明层变薄，相应地制造性下降。另外，一般的BD的再现装置具有使消除因透明层的厚度的变化而产生的球面像差的功能，但是对于超分辨光盘，如果产生了超过在BD中采用的校正范围的球面像差，将导致产生规格变更，而破坏与BD的再现装置的兼容性的问题。因此，在具有多个信息记录层的超分辨光盘中，需要缩窄信息记录层的层间隔，以保证与BD等现行光盘的向下兼容性。
但是，在使信息记录层的层间隔变窄时，同时层间串扰有可能成为问题。此时，如果对象层和与其相邻的信息记录层的间隔变窄，则相应地不需要的反射光的光密度也增大，因而导致串扰成分增大至成为问题的程度。
与此相对，在本实施方式中，在光盘2具有多个信息记录层的超分辨光盘中，即使是信息记录层的间隔比现行的BD的信息记录层的间隔窄的情况下，也能够有效抑制因其它层杂散光而引起的层间串扰，能够从主推挽信号MPP中高精度地去除偏置成分。
实施方式1的变形例
图7是概要示出作为图4所示的光检测元件40的变形例的光检测元件40A的结构的图。图7的光检测元件40A的结构除了主受光部400A的受光面被一分为四之外，其它与图4的光检测元件40的结构相同。
如图7所示，光检测元件40A的主受光部400A被分割成4个主受光面4001a、4001b、4002a、4002b。主受光面4001a、4001b沿着与光盘2的切线方向Y对应的Y1轴方向排列，主受光面4002a、4002b也沿着与切线方向Y对应的Y1轴方向排列。主受光面4001a、4001b的组对应于图4的第1主受光面4001，主受光面4002a、4002b的组对应于图4的第2主受光面4002。
在该变形例中，伺服信号检测部133能够按照以下的运算式(3)和(3a)生成推挽信号PP作为循轨伺服控制信号。
PP＝MPPa+k×(SE-SH)……(3)
MPPa＝(SA+SD)-(SB+SC)……(3a)
在式(3)中，SA表示从主受光面4001b的输出信号MA得到的检测信号，SB表示从主受光面4002b的输出信号MB得到的检测信号，SC表示从主受光面4002a的输出信号MC得到的检测信号，SD表示从主受光面4001a的输出信号MD得到的检测信号，SE表示从第1副受光部401的输出信号SL得到的检测信号，SH表示从第2副受光部402的输出信号SR得到的检测信号。k表示增益系数。另外，式(3a)中的MPPa表示主推挽信号。
或者，也可以按照以下的运算式(3A)或者(3B)生成推挽信号PPLa或者PPRa。
PPLa＝MPPa+k×SE……(3A)
PPRa＝MPPa+k×(-SH)……(3B)
另外，也能够按照以下的运算式(4)求出基于像散法的聚焦误差信号FES。
FES＝(SA+SC)-(SB+SD)……(4)
另外，也能够按照以下的运算式(5)生成再现信号SRF。
SRF＝SA+SB+SC+SD……(5)
实施方式2
下面，说明本发明的实施方式2。图8是概要示出实施方式2的光检测元件40B的结构的图。实施方式2的光学头装置及光盘装置的结构除了图8的光检测元件40B的结构之外，其它与实施方式2的光学头装置11及光盘装置1的结构大致相同。在本实施方式中，使用具有在三光束推挽法中使用的通用的受光面形式的光检测元件40B替代图4的光检测元件40。
如图8所示，光检测元件40B包含：主受光部400A，其接收作为0次衍射光的返回光束RL0的光斑；第1副受光部401B，其接收作为+1次衍射光的返回光束RL1b的光斑；第2副受光部402B，其接收作为-1次衍射光的返回光束RL1a的光斑。主受光部400A的结构与上述图7的主受光部400A的结构相同。
在本实施方式中，第1副受光部401B被分割成外侧副受光面4011和内侧副受光面4012这两部分，这些外侧副受光面4011和内侧副受光面4012沿着X1轴方向排列。另一方面，第2副受光部402B被分割成内侧副受光面4021和外侧副受光面4022这两部分，这些内侧副受光面4021和外侧副受光面4022沿着X1轴方向排列。并且，第1副受光部401B相比于主受光部400靠X1轴方向的正方向(左方)外侧配置，第2副受光部402B相比于主受光部400靠X1轴方向的负方向(右方)外侧配置。
如图8所示，在第1副受光部401B中，外侧副受光面4011是第1副受光部401B的一分为二的受光面中被配置于最远离主受光部400的位置处的受光面，对作为+1次衍射光的返回光束RL1b的受光光斑的外侧的一部分进行光电转换，生成对应于该受光量的电信号SLa，并将该电信号SLa提供给信号处理电路13。另外，内侧副受光面4012是第1副受光部401B的一分为二的受光面中被配置于最接近主受光部400的位置处的受光面，对作为+1次衍射光的返回光束RL1b的受光光斑的内侧的一部分进行光电转换，生成对应于该受光量的电信号SLb，并将该电信号SLb提供给信号处理电路13。
另一方面，在第2副受光部402B中，外侧副受光面4022是第2副受光部402B的一分为二的受光面中被配置于最远离主受光部400的位置处的受光面，对作为-1次衍射光的返回光束RL1a的受光光斑的外侧的一部分进行光电转换，生成对应于该受光量的电信号SRb，并将该电信号SRb提供给信号处理电路13。另外，内侧副受光面4021是第2副受光部402B的一分为二的受光面中被配置于最接近主受光部400的位置处的受光面，对作为-1次衍射光的返回光束RL1a的受光光斑的内侧的一部分进行光电转换，生成对应于该受光量的电信号SRa，并将该电信号SRa提供给信号处理电路13。
伺服信号检测部133具有选择性地生成两种推挽信号PP1、PP2中的任意一方作为循轨伺服控制信号的功能。推挽信号PP1是根据实质上与上式(3)、(3b)相同的下式(6)、(6a)给出的。
PP1＝MPPa+α×(SEa-SHb)……(6)
MPPa＝(SA+SD)-(SB+SC)……(6a)
其中，SA表示从主受光面4001b的输出信号MA得到的检测信号，SB表示从主受光面4002b的输出信号MB得到的检测信号，SC表示从主受光面4002a的输出信号MC得到的检测信号，SD表示从主受光面4001a的输出信号MD得到的检测信号，SEa表示从外侧副受光面4011的输出信号SLa得到的检测信号，SHb表示从外侧副受光面4022的输出信号SRb得到的检测信号。另外，α表示增益系数。式(6a)中的MPPa表示主推挽信号。
另外，第2推挽信号PP2是根据下式(7)给出的。
PP2＝PP1-β×(SF-SG)……(7)
其中，SF表示从内侧副受光面4012的输出信号SLb得到的检测信号，SG表示从内侧副受光面4021的输出信号SRa得到的检测信号。另外，β表示增益系数。
伺服信号检测部133分别将增益系数α、β设定为最佳的值。因此，伺服信号检测部133能够从主推挽信号MPPa中分别去除因物镜移位而引起的第1偏置成分即-α×(SEa-SHb)、和因物镜移位而引起的第2偏置成分即β×(SF-SG)，生成高质量的推挽信号PP2。
在光盘2是多层光盘的情况下，在信息记录层的间隔狭窄时，如图9所示，由光盘2的多个信息记录层中与对象层相邻而且距光轴方向最近的信息记录层反射的其它层杂散光SL2被照射到光检测元件40B。光盘2的多个信息记录层中与对象层最近的其它层杂散光SL2，形成以主受光部400A的中心点(主受光部400A的两条分割线的大致交叉点)为中心、且比来自其它信息记录层的其它层杂散光(未图示)狭窄的区域的光斑。另外，该其它层杂散光SL2的光强度比来自该其它信息记录层的其它层杂散光的光强度大，因而其它层杂散光SL2由于物镜移位而带给主推挽信号MPPa的偏置成分，大于来自该其它信息记录层的其它层杂散光带给主推挽信号MPPa的偏置成分。在一方的内侧副受光面4012接收的光包含由-1次反射衍射光成分RL1b2和0次反射衍射光成分RL1b0形成的推挽成分，在另一方的内侧副受光面4021接收的光包含由+1次反射衍射光成分RL1a1和0次反射衍射光成分RL1a0a形成的推挽成分。一方的内侧副受光面4012中的推挽成分和另一方的内侧副受光面4021中的推挽成分成为彼此相反的相位。由此，两者的推挽成分大致抵消，上式(7)的信号成分(SF-SG)成为主要体现了基于其它杂散光的偏置成分、基于0次反射衍射光成分RL1a0的偏置成分、和基于0次反射衍射光成分RL1b0的偏置成分的信号成分。
根据这种观点，优选将增益系数α设定为消除由来自对象层的返回光束RL1b、RL1a带来的偏置成分的值，将增益系数β设定为消除由其它层杂散光SL2带来的偏置成分的值。由此，能够分别生成由在对象层反射的返回光束RL1b、RL1a带来的偏置成分-α×(SEa-SHb)、和由其它层杂散光带来的偏置成分β×(SF-SG)。因此，即使是针对多层光盘的信息记录时或者信息再现时，也能够以非常高的精度从主推挽信号MPPa中去除偏置成分。
另外，伺服信号检测部133能够按照下式(8)生成再现RF信号SRFb。
SRFb＝SA+SB+SC+SD-γ×(SF+SG)……(8)
其中，γ表示用于从再现信号的主成分SRF(＝SA+SB+SC+SD)中去除基于其它层杂散光的信号成分的增益系数。通过使用式(8)，能够从再现信号的主成分SRF中高精度地去除因其它层杂散光而引起的噪声成分。
另外，基于像散法的聚焦误差信号FES根据以下的运算式(9)给出。
FES＝(SA+SC)-(SB+SD)……(9)
在以上说明的实施方式2的光学头装置中，能够使用通用的且具有简单结构的受光面形式的光检测元件40B，生成高精度地去除了因物镜移位而引起的偏置成分的推挽信号PP1、PP2作为循轨伺服控制信号。尤其通过使用上式(7)，能够以非常高的精度去除因物镜移位而引起的偏置成分。
另外，在使用式(7)的情况下，如图9示例的那样，外侧副受光面4011和外侧副受光面4022相比于其它层杂散光SL2的外径线靠外侧配置，而且内侧副受光面4012和内侧副受光面4021相比于其它层杂散光SL2的外径线靠内侧配置。尤其为了最大限度地得到偏置成分的去除效果，优选使其它层杂散光的外径线与外侧副受光面4011和内侧副受光面4012之间的边界线(分割线)大致一致，而且与外侧副受光面4022和内侧副受光面4021之间的边界线(分割线)大致一致。
实施方式2的变形例
图10是概要示出作为图8所示的光检测元件40B的变形例的光检测元件40C的结构的图。
如图10所示，该光检测元件40C具有主受光部400，并且具有分别配置在该主受光部400的X1轴方向两侧的第1副受光部401B和第2副受光部402B。第1副受光部401B包含一对外侧副受光面4011和内侧副受光面4012C，第2副受光部402B包含一对的外侧副受光面4022和内侧副受光面4021C。
本实施方式的光检测元件40C的结构除了内侧副受光面4012C和内侧副受光面4021C的尺寸之外，其它与图8的光检测元件40B的结构相同。如图10所示，第1副受光部401B的内侧副受光面4012C具有比外侧副受光面4011大的受光面积，第2副受光部402B的内侧副受光面4021C具有比外侧副受光面4022大的受光面积。内侧副受光面4012C对作为+1次衍射光的返回光束RL1b的受光光斑的内侧的一部分进行光电转换，生成与该受光量对应的电信号SLb，并将该电信号SLb提供给信号处理电路13。另一方面，内侧副受光面4021C对作为-1次衍射光的返回光束RL1a的受光光斑的内侧的一部分进行光电转换，生成与该受光量对应的电信号SLa，并将该电信号SLa提供给信号处理电路13。
这样，在本实施方式中，内侧副受光面4012C、4021C的受光面积大于图8的内侧副受光面4012、4021。因此，在光盘2是多层光盘的情况下，能够增加其它层杂散光在内侧副受光面4012C、4021C的受光量。由此，即使是减小上式(7)的增益系数β的值，也能够生成偏置成分β×(SF-SG)。并且，也能够高精度地消除在内侧副受光面4012C、4021C接收的推挽成分。
实施方式3
下面，说明本发明的实施方式3。图11是概要示出实施方式3的光学头装置11B的基本结构的图。本实施方式的光学头装置的结构除了该光学头装置11B的结构的一部分之外，其它与实施方式1的光学头装置11的结构大致相同。如图11所示，光学头装置11B具有光束分离器33、半导体激光器34、物镜35、柱面透镜37、致动器39和光检测元件40A。这些构成要素33、34、35、37、39的基本功能分别与图2所示的实施方式1的构成要素33、34、35、37、39的功能相同。
另外，图11是以说明本实施方式的光学头装置11B的基本结构及其动作原理为目的来示出构成部件的图，因而光学头装置11B的结构不限于图11的结构。例如，光学头装置11B也可以具有用于检测物镜35相对于光盘2的信息记录层的焦点误差量或循轨误差量的传感器光学系统。
本实施方式的光学头装置11B具有使被光盘2反射的返回光束透射式衍射的光学元件36B。在上述实施方式1中，光学头装置11如图2所示具有光学元件36，该光学元件36使从半导体激光器34射出的激光光束EL透射式衍射，生成3条衍射光束D0、D1b、D1a，因而如图3所示在光盘2的目标层Lx形成衍射光束D0、D1b、D1a的3个会聚光斑。
与此相对，在本实施方式中，在半导体激光器34和光盘2之间没有设置使产生衍射光束的光学元件，因而在光盘2的目标层Lx形成一个会聚光斑。被光盘2反射的返回光束通过物镜35成为会聚光束，透射光束分离器33后入射到作为透射型衍射光栅(全息光学元件)的光学元件36B。光学元件36B使入射光透射式衍射而生成0次衍射光束D0B、+1次衍射光束D1Bb和-1次衍射光束D1Ba。
图12是概要示出光学元件36B的衍射光栅面的构造的俯视图。如图12所示，光学元件36B包含主要具有0次衍射作用及±1次衍射作用的主衍射区域603、和主要具有0次衍射作用及±1次衍射作用的一对副衍射区域604、605这三种衍射区域。例如，使用由树脂材料或玻璃材料构成的板状的透光性基材，在该透光性基材的光入射面和光出射面的一方或双方形成多个衍射光栅槽，由此制得光学元件36。通过按照每个该衍射区域单独设定衍射光栅槽的形状和方向、以及衍射光栅槽间隔，能够单独地形成主衍射区域603和一对副衍射区域604、605的衍射形式。副衍射区域604、605被配置于在与光盘2的切线方向对应的Y2轴方向上的主衍射区域603的外侧。另外，副衍射区域604、605具有相对于与Y2轴方向垂直的X2轴方向(与光盘2的径向对应的方向)的中心线彼此线对称的形状。并且，主衍射区域603和副衍射区域605被与X2轴方向平行的边界线600而相互分开，主衍射区域603和副衍射区域604被与X2轴方向平行的边界线601而相互分开。
如图12所示，在光学元件36B的衍射光栅面形成有返回光束RLB的光斑。被光盘2的信息记录层反射的返回光束包含因该信息记录层的信息轨道的周期构造而引起的反射衍射光。因此，如图12所示，返回光束RLB的光斑包含大致圆形状的0次反射衍射光成分(反射衍射光的0次光成分)RLB0，并且包含重叠在该0次反射衍射光成分RLB0的一端部的+1次反射衍射光成分(反射衍射光的+1次光成分)RLB1、和重叠在0次反射衍射光成分RLB0的另一端部的-1次反射衍射光成分(反射衍射光的-1次光成分)RLB2。其中，0次反射衍射光成分RLB0和±1次反射衍射光成分RLB1、RLB2所成的列的方向与X2轴方向大致一致。
主衍射区域603配置在0次反射衍射光成分RLB0的一部分和±1次反射衍射光成分RLB1、RLB2的全部或者中央部分(Y2轴方向两端部除外的部分)入射的位置处即可。另一方面，副衍射区域604、605配置在0次反射衍射光成分RLB0的剩余部分入射、而且±1次反射衍射光成分RLB1、RLB2的全部或者中央部分不入射的位置处即可。
如图11所示，透过主衍射区域603和副衍射区域604、605后的0次衍射光束D0B照射到光检测元件40A的主受光部400A。并且，通过一对副衍射区域604、605的+1次衍射作用而生成的+1次衍射光束D1Bb照射到光检测元件40A的第1副受光部401，通过一对副衍射区域604、605的-1次衍射作用而生成的-1次衍射光束D1Ba照射到光检测元件40A的第2副受光部402。另外，衍射区域603生成±1次衍射光束，然而这些±1次衍射光束作为不需要的衍射光，只要照射到光检测元件40A内的没有形成受光部(光电转换部)的区域或者光检测元件40的外部即可。
图13是概要示出光检测元件40A的受光面的一例的图。图13的光检测元件40A的受光面形式与作为实施方式1的变形例的图7的光检测元件40A的受光面形式相同。
如图13所示，主受光部400A上的0次衍射光束D0B的光斑QM具有大致圆形或者椭圆的形状。光斑QM包含0次反射衍射光成分QM0、以及与其重叠的+1次反射衍射光成分QM1a和-1次反射衍射光成分QM1b。这些0次反射衍射光成分QM0和±1次反射衍射光成分QM1a、QM1b是因光盘2的信息轨道的构造而引起的成分。0次反射衍射光成分QM0被主受光部400A的4个受光面4001a、4001b、4002a、4002b接收。-1次反射衍射光成分QM1b被受光面4002a、4002b接收，+1次反射衍射光成分QM1a被受光面4001a、4001b接收。
另一方面，+1次衍射光束D1Bb的光斑QS1a、QS1b被第1副受光部401检出。如图13所示，光斑QS1a、QS1b成对且具有圆弧状或者椭圆弧状的外形。并且，这些光斑QS1a、QS1b包含作为主成分的0次反射衍射光成分，而几乎不包含±1次反射衍射光成分。第1副受光部401被配置在仅检测+1次衍射光束D1Bb的光斑QS1a、QS1b的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出电信号SL。光斑QS1a、QS1b的剩余部分照射非光检测区域501，因而不被进行光电转换。
另一方面，-1次衍射光束D1Ba的光斑QS2a、QS2b被第2副受光部402检出。这些光斑QS2a、QS2b也成对且具有圆弧状或者椭圆弧状的外形。并且，这些光斑QS2a、QS2b包含作为主成分的0次反射衍射光成分，而几乎不包含±1次反射衍射光成分。第2副受光部402被配置在仅检测-1次衍射光束D1Ba的光斑QS2a、QS2b的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出电信号SR。光斑QS2a、QS2b的剩余部分照射非光检测区域502，因而不被进行光电转换。另外，从主衍射区域603射出的±1次衍射光束的光斑QS11、QS11在主受光部400A、第1副受光部401及第2副受光部402都没有被检测到。
在主受光部400A中，4个受光面4001a、4001b、4002a、4002b分别输出与各自的受光量对应的电信号MD、MA、MC、MB。另一方面，第1副受光部401输出与光斑QS1a、QS1b的受光量对应的电信号SL，第2副受光部402输出与光斑QS2a、QS2b的受光量对应的电信号SR。
然后，下面说明本实施方式的推挽信号的生成方法。在本实施方式中，能够使用在上述实施方式1的变形例中使用的运算式(3)生成推挽信号PP，将其作为循轨伺服控制信号。如上所述，照射到第1副受光部401的光斑QS1a、QS1b和照射到第2副受光部402的光斑QS2a、QS2b几乎不包含推挽成分，因而推挽成分主要是根据上式(3a)的主推挽信号MPP(＝(SA+SD)-(SB+SC))给出的。
另外，在物镜35由于追随信息轨道而偏离大致中心位置时，如图5所例示的那样，受光光斑整体根据物镜移位而进行移位。如果由于这样的物镜移位使得光斑QM0、QS1、QS2整体上相对于光检测元件40从图9所示的基准位置向左方移动，则主推挽信号MPP的信号电平减小。同时，第1副受光部401的受光量增大，而且第2副受光部402的受光量减小，因而推挽信号PP的信号成分(SE-SH)的信号电平增大。另一方面，如果由于物镜移位使得光斑QM0、QS1、QS2整体上相对于光检测元件40从基准位置向右方移动，则主推挽信号MPP的信号电平增大。同时，第1副受光部401的受光量减小，而且第2副受光部402的受光量增大，因而推挽信号PP的信号成分(SE-SH)的信号电平减小。
因此，可知关于物镜移位，主推挽信号MPP和信号成分SE具有彼此相反的相位，主推挽信号MPP和信号成分(-SH)也具有彼此相反的相位。因此，能够使用与实施方式1的变形例相同的式(3)，通过适当调整增益系数k将(SE-SH)的信号成分放大，由此能够消除因物镜移位引起的偏置成分。另外，也可以使用按照替代上式(3)的式(3A)或(3B)给出的主推挽信号PPL、PPR。
在实施方式3中，与实施方式1的情况相比，具有光学元件36B的衍射构造的参数(衍射效率、衍射角及衍射方向等)的设计制约少的优点。例如，在实施方式1中，为了提高0次衍射光束D0的利用效率，以使0次衍射光束D0的光强度比±1次衍射光束D1a、D1b的光强度高出数倍的方式，设定光学元件36的0次衍射效率和1次衍射效率，但是如果提高±1次衍射光束D1a、D1b的光强度，则照射到作为信息的记录或者再现的对象的信息轨道的0次衍射光束D0的光强度减小，因而存在光的利用效率下降的制约。与此相对，在本实施方式中，只有一个会聚光斑照射到作为信息的记录或者再现的对象的信息轨道，因而不存在那样的制约。因此，能够优化光学元件36B的衍射效率，使得在第1副受光部401和第2副受光部402的受光量增大。由此，能够减小上式(3)、(3A)、(3B)的增益系数k的值，检测出噪声成分较小的偏置成分。因此，能够从主推挽信号MPP中高精度地去除偏置成分。
因此，即使是对多层光盘进行信息的记录或者再现的情况下，也能够降低因其它层杂散光而引起的噪声成分，有效抑制层间串扰，也能够从循轨误差信号中高精度地去除因物镜移位引起的偏置变动量(偏置成分)。
实施方式3的变形例
图14是概要示出作为光学元件36B的变形例的光学元件36BM的衍射光栅面的结构的图。如图14所示，光学元件36BM具有主衍射区域603B、副衍射区域604B和副衍射区域605B。在上述实施方式3中，光学元件36B的衍射构造的参数的制约比较小，因而通过改变该参数，能够优化主受光部400、第1副受光部401和第2副受光部402的配置。本变形例的光学元件36BM的主衍射区域603B及副衍射区域604B、605B的配置，与图12的主衍射区域603及副衍射区域604、605的配置相同，但是主衍射区域603B及副衍射区域604B、605B的衍射构造在衍射角及衍射方向方面与图12的主衍射区域603及副衍射区域604、605不同。在其它方面，两者的衍射构造相同。
图15是概要示出接收从图14的光学元件36BM射出的衍射光束的光检测元件40AM的受光面形式的图。图15的光检测元件40AM的结构除了第1副受光部401及第2副受光部402的配置不同之外，其它与图13的光检测元件40A的结构相同。
如图15所示，即使在光盘2是多层光盘的情况下，第1副受光部401及第2副受光部402也被配置在不接收其它层杂散光SL3、SL4的位置。在此，光盘2具有至少3层的信息记录层。一方的其它层杂散光SL3是来自在光盘2的光入射面侧与光盘2的对象层相邻的信息记录层的反射光，另一方的其它层杂散光SL4是来自在光盘2的光入射面的相反侧与光盘2的对象层相邻的信息记录层的反射光。
这样，通过以避开其它层杂散光SL3、SL4的方式配置第1副受光部401及第2副受光部402，能够减小其它层杂散光在第1副受光部401及第2副受光部402的受光量，减小再现信号及伺服信号中的噪声成分。
标号说明
1：光盘装置；2：光盘；11、11B：光学头装置；12：伺服控制电路；121：主轴电机控制部；122：光学头控制部；123：螺旋电机控制部；13：信号处理电路；131：再现信号检测部；132：摆动信号检测部；133：伺服信号检测部；14：调制电路；15：激光器控制电路；16：解调电路；17：MPU(Micro Processor Unit：微处理器)；18：存储器；19：主轴电机；22：螺旋电机；23：接口(I/F)；33：光束分离器；34：半导体激光器；35：物镜；36：光学元件；36B、36BM：全息光学元件；603、603B：主衍射区域；604、604B：副衍射区域；605、605B：副衍射区域；37：柱面透镜；39：致动器；40、40A、40AM、40B、40C：光检测元件；400、400A：主受光部；401、401B：第1副受光部；4011、4022：外侧副受光面；4012、4012C：内侧副受光面；402、402B：第2副受光部；4021、4021C：内侧副受光面；501、502：非光检测区域。

Claims (7)

1.一种光盘装置，其特征在于，该光盘装置具有：
光学头装置；
盘驱动部，其使光盘旋转；
信号处理部，其根据由所述光学头装置检测到的信号生成循轨伺服控制信号；以及
伺服控制部，其根据所述循轨伺服控制信号进行使物镜沿所述光盘的径向移位的控制，
所述光学头装置具有：
半导体激光器；
光学元件，其使从所述半导体激光器射出的光束透射式衍射，生成0次衍射光束、+1次衍射光束和-1次衍射光束；
物镜，其使所述+1次衍射光束和所述0次衍射光束会聚，在光盘的信息记录层形成会聚光斑；以及
光检测元件，其接收被所述光盘反射的所述0次衍射光束、被所述光盘反射的所述+1次衍射光束和被所述光盘反射的所述-1次衍射光束，
所述光检测元件包含：
主受光部，其具有沿着与所述光盘的径向对应的第1方向排列的第1主受光面和第2主受光面；以及
第1副受光部，其被配置于在所述第1方向的正方向外侧离开该主受光部的位置处；以及
第2副受光部，其被配置于在所述第1方向的负方向外侧离开所述主受光部的位置处，
所述第1主受光面和所述第2主受光面对所述0次衍射光束的受光光斑进行光电转换，分别输出第1主检测信号和第2主检测信号，
所述第1副受光部具有沿着所述第1方向排列的多个副受光面，
所述多个副受光面包含被配置于在所述第1方向的正方向上最远离所述主受光部的位置处的第1外侧副受光面以及被配置于在所述第1方向的正方向上最接近所述主受光部的位置处的第1内侧副受光面，
所述第2副受光部具有沿着所述第1方向排列的多个副受光面，
所述第2副受光部的该多个副受光面包含被配置于在所述第1方向的负方向上最远离所述主受光部的位置处的第2外侧副受光面以及被配置于在所述第1方向的负方向上最接近所述主受光部的位置处的第2内侧副受光面，
所述第1外侧副受光面对所述+1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的正方向上的外侧的一部分进行光电转换，生成第1副检测信号，
所述第2外侧副受光面对所述-1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的负方向上的外侧的一部分进行光电转换，生成第2副检测信号，
所述第1内侧副受光面具有比所述第1副受光部中包含的该多个副受光面中其它副受光面大的受光面积，
所述第2内侧副受光面具有比所述第2副受光部中包含的该多个副受光面中其它副受光面大的受光面积，
所述信号处理部根据所述第1主检测信号和所述第2主检测信号生成主推挽信号，并且根据所述第1副检测信号和所述第2副检测信号检测因所述物镜相对于所述光检测元件的相对移位引起的偏置成分，并从所述主推挽信号中去除所述偏置成分，由此生成所述循轨伺服控制信号。
2.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，
在第2方向上，所述第1内侧副受光面和所述第2内侧副受光面比所述第1主受光面和所述第2主受光面长，其中，该第2方向垂直于与所述光盘的径向方向对应的所述第1方向。
3.一种光学头装置，其特征在于，该光学头装置具有：
半导体激光器；
物镜，其使从所述半导体激光器射出的单一的光束会聚，在光盘的信息记录层形成会聚光斑；
光学元件，其使被所述光盘反射的返回光束透射式衍射；以及
光检测元件，其接收透射衍射光束，
所述返回光束包括被所述光盘衍射的反射衍射光，
所述光学元件包含：
主衍射区域，其被配置于所述反射衍射光的0次光成分的一部分和所述反射衍射光的±1次光成分的全部或一部分入射的位置处，具有0次衍射作用和±1次衍射作用；以及
一对副衍射区域，其具有0次衍射作用和±1次衍射作用，被配置于，在设所述反射衍射光的0次光成分与所述反射衍射光的±1次光成分所成的列的方向为第1方向时，在与所述第1方向垂直的第2方向上的所述主衍射区域的外侧、且所述反射衍射光的0次光成分的剩余部分入射的位置处，
所述光检测元件包含：
主受光部，其具有沿着与所述光盘的径向对应的第1方向排列的第1主受光面和第2主受光面；
第1副受光部，其被配置于在所述第1方向的正方向外侧离开该主受光部的位置处；以及
第1非光检测区域，其介于所述主受光部和所述第1副受光部之间，从所述主受光部的所述第1方向的正方向上的端部起连续地延伸到所述第1副受光部的所述第1方向的负方向上的端部，
所述第1主受光面和所述第2主受光面对透过所述主衍射区域和所述一对副衍射区域双方的0次衍射光束的受光光斑进行光电转换，分别输出第1主检测信号和第2主检测信号，
所述第1副受光部被配置在检测通过所述一对副衍射区域的该+1次衍射作用生成的+1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的正方向上的外侧的一部分的位置处，对这一部分进行光电转换而输出第1副检测信号，
所述+1次衍射光束的受光光斑的剩余部分照射在所述第1非光检测区域中。
4.根据权利要求3所述的光学头装置，其特征在于，
所述光检测元件还包含：
第2副受光部，其被配置于在所述第1方向的负方向外侧离开所述主受光部的位置处；以及
第2非光检测区域，其介于所述主受光部和所述第2副受光部之间，从所述主受光部的所述第1方向的负方向上的端部起连续地延伸到所述第2副受光部的所述第1方向的正方向上的端部，
所述第2副受光部被配置在检测通过所述一对副衍射区域的该-1次衍射作用生成的-1次衍射光束的受光光斑中位于所述第1方向的负方向上的外侧的一部分的位置处，对所述-1次衍射光束的受光光斑的这一部分进行光电转换而输出第2副检测信号，
所述-1次衍射光束的受光光斑的剩余部分照射在所述第2非光检测区域中。
5.根据权利要求4所述的光学头装置，其特征在于，
所述光盘是具有多个信息记录层的多层光盘，
所述第1副受光部及所述第2副受光部分别被配置于来自所述多个信息记录层中的、与作为信息记录或者再现的对象的信息记录层相邻的信息记录层的反射光不会入射的位置处。
6.一种光盘装置，其特征在于，该光盘装置具有：
权利要求3所述的光学头装置；
盘驱动部，其使所述光盘旋转；
信号处理部，其根据由所述光学头装置检测到的信号生成循轨伺服控制信号；以及
伺服控制部，其根据所述循轨伺服控制信号进行使所述物镜沿所述光盘的径向移位的控制，
所述信号处理部根据所述第1主检测信号和所述第2主检测信号生成主推挽信号，并且根据所述第1副检测信号检测因所述物镜相对于所述光检测元件的相对移位而引起的偏置成分，并从所述主推挽信号中去除所述偏置成分，由此生成所述循轨伺服控制信号。
7.一种光盘装置，其特征在于，该光盘装置具有：
权利要求4所述的光学头装置；
盘驱动部，其使所述光盘旋转；
信号处理部，其根据由所述光学头装置检测到的信号生成循轨伺服控制信号；以及
伺服控制部，其根据所述循轨伺服控制信号进行使所述物镜沿所述光盘的径向移位的控制，
所述信号处理部根据所述第1主检测信号和所述第2主检测信号生成主推挽信号，并且根据所述第1副检测信号和所述第2副检测信号检测因所述物镜相对于所述光检测元件的相对移位引起的偏置成分，并从所述主推挽信号中去除所述偏置成分，由此生成所述循轨伺服控制信号。
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