CN1682289A - 光学头 - Google Patents

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Abstract

一种光学头，包括以下部件：光束分离器(35)，其包括从信息记录媒质反射并沿直路径传播的光与信息记录媒质的信息轨道产生的±1级衍射光的实际干涉区域，并且其在实际干涉区域的区域(32a、32b)中衍射多个光束中的每一个，其中信息记录媒质与物镜之间相对角度的变化以及物镜在信息记录媒质径向上的移动改变了该区域中的光量；光接收元件(36a、36b)，用于接收被信息记录媒质反射并且被光束分离器(35)分离的光束，并且将该光束转变为电信号；以及运算电路，其根据与物镜在信息记录媒质径向上移动量相对应的径向位置信号来校正光接收元件(36a、36b)检测到的电信号值，并且检测信息记录媒质与物镜之间的相对角度。

Description

光学头
技术领域
本发明涉及一种用于盘记录/再现装置中的光学头，该盘记录/再现装置采用了将光点投射到信息记录媒质上以通过光学方法记录/再现信息的系统。本发明尤其涉及一种倾斜检测器。
背景技术
光学头和盘记录/再现装置多年来已经用于多种用途中，例如DVD-RAM、DVD-ROM、MD、CD和CD-R，并且已经具有了更高的密度、性能、质量和附加值。近年来，盘记录/再现装置尤其向着更高的密度方向发展，这就要求进一步提高该记录/再现系统的性能、质量和功能。
随着光盘媒质记录信息密度的提高，对进一步改善光学头的精确度和性能的需求愈加强烈。尤其是，光学头中物镜的光轴应当精确地垂直于光盘媒质。当光学头与光盘媒质之间出现倾斜误差(也称作倾斜)时，需要一种技术来以高精度检测并校正该倾斜误差(参见例如JP2001-167461A)。
已经提出了许多关于光盘记录/再现装置中光学头的倾斜检测器和倾斜校正器技术的报道。以下将参照附图描述光盘记录/再现装置中光学头的常规倾斜检测器的实例。
图24表示了光学头的常规倾斜检测器的示意结构和工作原理(参见例如JP60(1985)-127630U)。
在图24中，附图标记80是光盘，附图标记81是光学头，附图标记82是光接收元件，附图标记83是差分放大器，附图标记84是LED(光源)，附图标记85a和85b是光电检测器。而且，附图标记2是半导体激光器，附图标记79是物镜，附图标记47是转盘，附图标记86是载体，附图标记87是驱动齿轮，附图标记88是DC电动机，附图标记89是倾斜支点。
转盘47将光盘80保持在保持表面上，并且使其围绕旋转中心轴R以预定转数精确旋转。
光学头81包括半导体激光器2、物镜79和物镜驱动器(未示出)。半导体激光器2发出的光束入射到物镜79。该物镜驱动器使物镜79的位置在聚焦和跟踪(径向)方向上相对于光盘80移动，从而精确地控制形成在光盘80上的光点位置。而且，将光聚焦到光盘80的预定信息轨道上，并且由光接收元件82检测从光盘80反射的光，从而再现光盘80的信息。
利用LED 84发出的光照射光盘80，并且由设置在光学头81中的光电检测器85a、85b接收该反射光。然后，差分放大器83计算光电检测器85a和85b的输出之间的差。在该倾斜检测器中，LED 84发出的光被光盘80反射并且到达光电检测器85a、85b。
当光盘80相对于预定基准值的倾斜为0°(小)，或者当光盘80与光学头81之间的相对倾斜为0°(小)时，即当物镜79的光轴垂直于光盘80时，到达光电检测器85a的反射光的光量，基本上等于到达光电检测器85b的反射光的光量。
当光盘80倾斜时，来自光盘80的反射光向光电检测器85a或85b移动。因此，能够获得对应于光盘80倾斜方向的电信号，即差分放大器83的输出，该放大器计算光电检测器85a和85b的输出之差。
为了校正倾斜，驱动齿轮87、DC电动机88等部件，使光学头81相对于载体86在光盘80的径向上围绕倾斜支点89移动，从而使光学头81在图24的V方向上移动。在这种情况下，将对应于差分放大器83输出的电压施加到直流电动机88，随后利用驱动齿轮87等部件使整个光学头81相对于载体86或光盘80发生倾斜，采用这种方式可以校正光盘80与光学头81之间的倾斜。
然而，在常规的光学头倾斜检测器中，LED 84的发散角或发光点的变化极度增加，这导致光电检测器85a、85b接收到的光量显著变化。因此，不仅检测敏感度显著变化，而且光盘80的倾斜检测精度也显著变化，其中该检测敏感度为差分放大器83的输出变化与光盘80的径向倾斜量之比。
而且，LED 84与光电检测器85a、85b之间的相对位置显著改变，这就要求精确定位LED 84的发光点和光电检测器85a、85b。因此，定位步骤的数量增加了，并且LED 84和光电检测器85a、85b的位置也显著变化。这就造成光学头81的外部形状精度变化。
此外，将用作光源的LED 84独立地设置在光学头81上。因此，难以减小光学头81的体积和厚度，并且在很大程度上增加了组装步骤和元件成本。
常规的倾斜校正器配置成使整个光学头81相对于载体86倾斜。因此，包括该倾斜校正器的光学头81的体积变大，从而难以减小光盘记录/再现装置的体积。此外，降低了倾斜校正的响应度。
因此，光学头81的倾斜校正要求该系统具有等待时间，使得不能够在记录或再现过程中高速实时地检测倾斜。所以，不能获得具有良好响应度的倾斜校正。
发明内容
了解了以前的情况，本发明的目的是提供一种光学头，其无需特别用于倾斜检测的光源就能够检测倾斜，从而减小了体积和厚度，并且能够以良好的响应度校正倾斜。
本发明的第一种光学头包括以下部件：半导体激光器；物镜，用于将半导体激光器发出的光束聚焦到信息记录媒质上；光束分离器，位于半导体激光器和物镜之间，其包括从信息记录媒质反射并沿直路径传播的光与信息记录媒质的信息轨道产生的±1级衍射光的实际干涉区域，并且其在实际干涉区域的区域中衍射多个光束中的每一个，信息记录媒质与物镜之间相对角度的变化以及物镜在信息记录媒质径向上的移动改变了该区域中的光量；光接收元件，其接收被信息记录媒质反射的并且被光束分离器分离的光束，并且将该光束转变为电信号；以及运算电路，其根据与物镜在信息记录媒质径向上移动量相对应的径向位置信号，来校正光接收元件检测到的电信号值，并且检测信息记录媒质与物镜之间的相对角度，或者信息记录媒质相对于预定基准平面的倾斜量。
本发明的第二种光学头包括以下部件：半导体激光器；物镜，用于将半导体激光器发出的光束聚焦到信息记录媒质上；光束反射部件，其反射半导体激光器发出的光束，并且与物镜一起移动；光接收元件，其包括光接收区域，该区域用于接收由光束反射部件反射的光束；以及运算电路，其利用由光接收元件检测到的电信号以及与物镜在径向上移动量相对应的径向位置信号，来检测物镜相对于预定基准平面的倾斜量。
本发明的第三种光学头包括以下部件：半导体激光器；物镜，用于将半导体激光器发出的光束聚焦到信息记录媒质上；光束分离器，位于半导体激光器和物镜之间，并且其在信息记录媒质上形成了多个光点；光接收元件，其接收由信息记录媒质反射的每个光点的光束，并且将接收到的光转变为电信号；以及运算电路，其计算光接收元件转变的电信号，并且检测信息记录媒质与物镜之间的相对角度。
本发明的第四种光学头包括以下部件：用于发射发散光的半导体激光器；物镜，用于将半导体激光器发出的发散光聚焦到信息记录媒质上；光束反射部件，其将基本上在物镜的有效光束直径之外传播的部分光束反射到信息记录媒质上；光接收元件，包括至少两个光接收部件，每个光接收部件接收由光束反射部件反射并且继而被信息记录媒质反射的光束；以及运算电路，其计算入射到光接收元件的光量，并且检测信息记录媒质相对于预定基准平面的倾斜量。
本发明的第五种光学头包括以下部件：半导体激光器，用于发射发散光；物镜，用于将半导体激光器发出的发散光聚焦到信息记录媒质上；准直透镜，位于半导体激光器与物镜之间；光束反射部件，其将基本上在物镜或准直透镜的有效光束直径之外传播的部分光束反射到信息记录媒质上；光接收元件，包括至少两个光接收部件，每个光接收部件接收由光束反射部件反射并且继而被信息记录媒质反射的光束；以及运算电路，其计算入射到光接收元件的光量，并且检测信息记录媒质相对于预定基准平面的倾斜量。
本发明的第六种光学头包括以下部件：半导体激光器；物镜，用于将半导体激光器发出的光束聚焦到信息记录媒质上；用于驱动物镜的物镜驱动器；电压控制器，用于向物镜驱动器供给电压，从而在聚焦方向上驱动物镜；光接收元件，其接收从信息记录媒质反射的光束并且生成聚焦误差信号；以及运算电路，其检测信息记录媒质在聚焦方向上相对于预定基准位置的相对位置，并且利用电压控制器施加给物镜驱动器的驱动信号，以及光接收元件生成的聚焦误差信号，来计算从信息记录媒质与物镜之间的相对角度、倾斜量、翘曲量以及信息记录媒质的横截面形状中选出的至少一个量。
附图说明
图1A是实施例1中光学头的平面图。
图1B是图1A中光学头的侧视图。
图1C是表示磁光记录媒质的中心部分附近的侧视图。
图2是表示根据本发明实施例的光学头的倾斜检测器结构的分解透视图。
图3是表示根据本发明实施例的光接收/发射元件的平面图。
图4是表示根据本发明实施例的光学头与光学头进给器之间工作关系的分解透视图。
图5包括表示实施例1中光学头的倾斜检测器结构的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。
图6A表示了聚焦误差信号的实际中心与GND重合时的状态。
图6B表示了聚焦误差信号的实际中心移开GND时的状态。
图6C是表示根据本发明实施例的聚焦伺服的框图。
图7A表示了跟踪误差信号的实际中心与GND重合时的状态。
图7B表示了跟踪误差信号的实际中心移开GND时的状态。
图7C是表示根据本发明实施例的跟踪伺服的框图。
图8A是表示根据本发明实施例的调整光学头的方法的分解透视图。
图8B是在组装了图8A中的每个结构之后的透视图。
图9A表示了根据本发明实施例的物镜驱动器的驱动波形。
图9B表示了根据本发明实施例的进给电动机的驱动电压波形。
图9C表示了根据本发明实施例的物镜的径向移动波形。
图10A表示了根据本发明实施例的在没有倾斜和移动的情况下的光束分布。
图10B表示了根据本发明实施例的在存在径向移动的情况下的光束分布。
图10C表示了根据本发明实施例的在存在径向倾斜的情况下的光束分布。
图10D表示了根据本发明实施例的在存在切向倾斜的情况下的光束分布。
图11包括表示根据本发明实施例的倾斜检测器的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。
图12包括表示根据本发明另一实施例的倾斜检测器的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。
图13A是根据本发明实施例的光学头的平面图。
图13B是图13A中光学头的侧视图。
图14A是表示根据本发明实施例的光学头的倾斜检测器的平面图。
图14B是沿垂直于图14A中光学头的进给方向截取的横截面图。
图15A是表示本发明实施例5中光学头的倾斜检测器的第二实例的横截面图。
图15B是表示本发明实施例5中光学头的倾斜检测器的第三实例的横截面图。
图15C是表示本发明实施例6中光学头的倾斜检测器的横截面图。
图16A表示了指示本发明实施例5的光接收元件的分划图案中不存在径向倾斜和切向倾斜的光束分布。
图16B表示了指示本发明实施例5的光接收元件的分划图案中存在径向倾斜但不存在切向倾斜的光束分布。
图16C表示了指示本发明实施例5的光接收元件的分划图案中存在切向倾斜但不存在径向倾斜的光束分布。
图17A表示了本发明实施例6中光学头的示意结构。
图17B表示了本发明实施例6中光束反射部件的另一实例。
图17C表示了本发明实施例6中光束反射部件的又一实例。
图18A表示了本发明实施例7中具有三角形波的驱动波形图案的实例。
图18B表示了本发明实施例7中具有正弦波的驱动波形图案的实例。
图18C表示了本发明实施例7中具有梯形波的驱动波形图案的实例。
图19是表示本发明实施例7中倾斜检测的操作流程的框图。
图20表示了本发明实施例7中的聚焦误差信号。
图21表示了本发明实施例7中由处理电路设备进行的计算。
图22表示了本发明实施例7中由处理电路设备进行的计算的另一实例。
图23A表示了本发明实施例8中光学头的示意性结构。
图23B表示了本发明实施例8中信息轨道与光点之间的角度关系。
图23C表示了本发明实施例8中信息轨道与光点之间的角度关系的另一实例。
图24表示了常规的光学头倾斜检测器的示意结构和工作原理的实例。
具体实施方式
根据本发明的第一种光学头，用于检测信息记录媒质的信息的半导体激光器，也可以用作用于检测信息记录媒质倾斜的光源。因此，无需用于倾斜检测的附加光源，从而能够减小该光学头的体积、厚度和成本，由此获得了一种小而薄且成本低的光盘记录/再现装置。
而且，利用物镜的径向位置信号校正检测值。因此，能够以高精度检测径向倾斜量，从而该盘记录/再现装置能够获得高性能和低功耗。在记录或者再现期间，还可以实时检测径向倾斜量。因此，能够高速实施具有更高性能的倾斜检测和倾斜校正。
根据本发明的第二种光学头，利用需要更少元件的简单结构，不仅可以检测物镜的倾斜，还可以校正物镜的径向移动引起的相对角度的变化量。因此，能够显著提高检测精度。
根据本发明的第三种光学头，可以利用简单结构，根据信息记录媒质的轨道间距实施倾斜检测。
根据本发明的第四种光学头，用于检测信息记录媒质的信息的半导体激光器，也可以用作用于检测信息记录媒质倾斜的光源。因此，无需用于倾斜检测的附加光源，从而能够减小该光学头的体积、厚度和成本，由此获得了一种小而薄且成本低的光盘记录/再现装置。而且，利用在物镜的有效光束直径之外传播的部分光束实施倾斜检测，从而能够减少功耗。
根据本发明的第五种光学头，用于检测信息记录媒质的信息的半导体激光器，也可以用作用于检测信息记录媒质倾斜的光源。因此，无需用于倾斜检测的附加光源，从而能够减小该光学头的体积、厚度和成本，由此获得了一种小而薄且成本低的光盘记录/再现装置。而且，利用在准直透镜或者物镜的有效光束直径之外传播的部分光束实施倾斜检测，因此能够减少功耗。
根据本发明的第六种光学头，可以在未实施聚焦伺服和跟踪伺服的情况下，检测关于信息记录媒质的信号记录表面(光束反射表面)相对于基准位置(例如其上保持信息记录媒质的转盘表面)的高度的信息。而且，还能够以高速度检测信息记录媒质与物镜之间在径向上的相对角度变化、信息记录媒质相对于预定基准平面的径向倾斜量，或者信息记录媒质的翘曲量。
尽管在记录或者再现过程中不能够实时检测径向倾斜量，但是这种光学头不需要任何用于倾斜检测的元件，例如光源、光接收元件以及反射镜，从而能使该光学头更小更薄。而且，由于不需要倾斜检测器的装配步骤，因此还能够实现成本的显著减少。
另外，通过检测倾斜量、翘曲量或者信息记录媒质的形状并且根据物镜的径向位置实施倾斜校正的学习控制，该光学头能够以高速度校正倾斜。
以上的各种光学头利用了半导体激光器，其发射点精度的变化以及发散角小于LED的发射点精度的变化以及发散角。因此，不仅可以减少光接收元件检测到的光量变化，还可以减少检测敏感度的变化，该敏感度是倾斜变化量与测得的光量之比。因此，能够获得高精度的倾斜检测器。
在本发明的第一种光学头中，优选的是在实际干涉区域中光束分离器衍射每种光束中的一部分。利用这种结构，能够以良好的敏感度检测信息记录媒质的径向倾斜量和物镜的径向偏移量。因此，能够实现高精度倾斜检测。
优选的是，光束分离器的四个区域中存在多个光束，该四个区域被径向上的轴和切向上的轴相互分开，这两条轴从由信息记录媒质反射并且沿着直路径传播的光的实际中心穿过。利用这种结构，能够精确检测信息记录媒质的径向和切向倾斜。
优选的是，该光学头还包括用于在径向和聚焦方向上驱动物镜的物镜驱动器，并且利用在径向上驱动物镜的施加电流计算径向位置信号。利用这种结构，能够在未增长元件数量的情况下轻易检测物镜的径向偏移量。
优选的是，通过计算光束分离器的至少两个区域中的光量可产生径向位置信号，该至少两个区域在实际干涉区域外，并且被切向上的轴相互分开，该轴从由信息记录媒质反射并且沿着直路径传播的光的实际中心穿过。利用这种结构，能够精确检测物镜的径向偏移量。
优选的是，光束分离器是由树脂或玻璃制成的全息或者衍射光栅。利用这种结构，能够减少光学头中的元件数目，从而降低光学头的成本。
优选的是，该光束分离器包括λ/4波片以及位于该λ/4波片和半导体激光器之间的偏振全息图，并且该光束分离器具有仅对于预定偏振成分的光束的衍射效应，光接收元件接收偏振全息图衍射的光束。利用这种结构，仅能够衍射从信息记录媒质反射的光束，从而提高光利用效率。
优选的是，该光束分离器与物镜集成在一起，并且与物镜共同在聚焦方向和径向上移动。利用这种结构，即使物镜在径向上偏移，入射到光束分离器的光束的强度分布在很大程度上未改变。因此，能够实现高精度检测。
优选的是，该光学头还包括准直透镜，其位于物镜与半导体激光器之间，并且该准直透镜与光束分离器集成在一起。
在本发明的第二种光学头中，优选的是在用于保持物镜的物镜保持器中形成光束反射部件。利用这种结构，能够在未增加元件数目的情况下提供光束反射部件。该物镜保持器跟随物镜偏移，从而能够增强检测精度。
优选的是，该光学头还包括用于调整物镜倾斜角的物镜驱动器，和用于接收信息记录媒质反射的光束的第二光接收元件，并且利用第二光接收元件检测到的电信号和，在物镜驱动器调整物镜倾斜角时，光接收元件的电信号，来检测信息记录媒质与物镜之间的相对角度。利用这种结构，能够以简单的结构检测信息记录媒质与物镜之间的相对角度。
优选的是，该光学头还包括用于在径向和聚焦方向上驱动物镜的物镜驱动器，并且利用在径向上驱动物镜的施加电流，计算径向位置信号。利用这种结构，能够在未增加元件数目的情况下，轻易地检测物镜的径向偏移量。
优选的是，通过计算光束分离器的至少两个区域中的光量可产生出径向位置信号，该至少两个区域位于从信息记录媒质反射并且沿着直路径传播的光与信息记录媒质的信息轨道产生的±1级衍射光的实际干涉区域外，并且该至少两个区域被切向上的轴相互分开，该轴从由信息记录媒质反射并且沿直路径传播的光的实际中心穿过。利用这种结构，能够精确检测物镜径向偏移量。
在本发明的第三种光学头中，优选的是该光学头还包括用于在径向和聚焦方向上驱动物镜的物镜驱动器，并且通过使物镜驱动器围绕物镜的中心轴旋转，来实施光束分离器相对于信息记录媒质的旋转调整，并且通过该旋转调整，来调整光点在信息记录媒质上的排列。利用这种结构，可以在检测仅在径向上的倾斜、检测仅在切向上的倾斜以及检测径向和切向上的倾斜之间切换。
优选的是，该光束分离器是全息图或者衍射光栅。利用这种结构，能够减少光学头中的元件数目，从而减少该光学头的成本。
在本发明的第四种光学头中，优选的是该光学头还包括用于保持半导体激光器的光学基座，并且该光学基座由金属或树脂制成，光束反射部件与光学基座集成构成，并且将光反射膜形成在光束反射部件上。利用这种结构，能够轻易地并且精确地提供光束反射部件。
优选的是，光学基座由树脂制成并且与玻璃制成的光束反射部件集成构成。利用这种结构，能够轻易地并且精确地提供光束反射部件。
优选的是，该光束反射部件是通过沉积或涂敷形成的光反射膜。利用这种结构，能够轻易地并且精确地提供光束反射部件。
在本发明的第五种光学头中，优选的是大体上将光束反射部件置于准直透镜的有效光束直径之外，并且将光束反射部件集成在准直透镜外部附近。利用这种结构，能够在未增加元件数目的情况下轻易、精确而低成本地提供光束反射部件。
优选的是，通过在准直透镜外部附近沉积、涂敷或者涂布铝反射膜或者光反射膜来，形成光束反射部件。利用这种结构，能够在未增加元件数目的情况下轻易、精确而低成本地提供光束反射部件。
在本发明的第六种光学头中，优选的是基准位置是从用于保持信息记录媒质的转盘、部分光学头和光学头的导轴中选择的任意一个。利用这种结构，该基准位置精度可以是稳定的。
优选的是，来自电压控制器的驱动信号是从三角波、正弦波、梯形波中选择的任意一种。利用这种结构，能够轻易并精确地检测聚焦误差信号。
优选的是，运算单元，在信息记录媒质径向上至少两个不同部分中，检测信息记录媒质在聚焦方向上相对于基准位置的相对位置，并且利用该相对位置，计算从信息记录媒质的倾斜量、信息记录媒质与物镜之间的相对角度、信息记录媒质的翘曲量和横截面形状中选出的至少一个。
优选的是，将从对应于算得的信息记录媒质的径向位置的倾斜量、信息记录媒质与物镜的相对角度、信息记录媒质的翘曲量和横截面形状中选出的至少一个存储在存储器中，并且利用存储器的信息生成倾斜校正信号，以根据径向位置改变物镜与信息记录媒质之间的相对角度。利用这种结构，通过所谓的学习效应实施高速倾斜校正。
下文中，将参照附图描述本发明的实施例。
实施例1
图1表示了本发明实施例1中光学头的结构。图1A是该光学头的平面图，图1B是图1A中光学头的侧视图。图1C是表示磁光记录媒质中心部分附近的侧视图。
附图标记1是硅衬底，附图标记2是固定在硅衬底1上并且对应于光源的半导体激光器，附图标记3是通过IC处理在硅衬底1上形成的多段式光电检测器，附图标记4是借助银膏将硅衬底1保持在热传导状态的热传导盘。
附图标记5是通过引线接合等方法与多段式光电检测器3相连的接线端，附图标记6是保持硅衬底1、热传导盘4和接线端5的树脂外壳，附图标记7是由树脂制成的全息元件(衍射光栅)，附图标记8是包括分束器8a、弯曲反射镜8b和偏振分离元件8c的组合元件。
在这种结构中，硅衬底1、半导体激光器2、多段式光电检测器3、热传导盘4、接线端5、树脂外壳6、全息元件7和组合元件8，集成在一起，并且将其定义为集成单元9。
附图标记10是反射镜，附图标记11是物镜，附图标记13是具有磁光效应的磁光记录媒质，其具有连续的脊和槽。衍射光栅(全息元件)35位于半导体激光器2与物镜11之间，并且用作光束分离器。
图2是图1中光学头的分解透视图。物镜驱动器14包括物镜11、用于固定物镜的物镜保持器12、基座15、悬挂16、磁电路17以及线圈18a、18b和18c。附图标记19是光学基座。
通过使相同的电流流过线圈18a和18c，能够在聚焦方向上移动物镜11，并且通过使电流流过线圈18b能够在径向上移动物镜11。
而且，当不同的电流流过线圈18a和18c时，物镜11能够围绕物镜11的光轴在径向上旋转。因此，可以改变磁光记录媒质13与物镜11之间在径向上的相对角度。
图3是表示图1中光学头的光接收/发射元件的平面图。附图标记20是形成在多段式光电检测器3上的光点，其用于检测聚焦误差信号，附图标记21是形成在多段式光电检测器3上的光点，其用于检测跟踪误差信号。
附图标记22是形成在多段式光电检测器3上的主光束(P偏振光)，附图标记23是形成在多段式光电检测器3上的主光束(S偏振光)，附图标记24是聚焦误差信号光接收区域，附图标记25和26是跟踪误差信号光接收区域。
附图标记27是信息信号光接收区域，附图标记28a、28b和28c是减法器。减法器28a提供磁光盘信号，减法器28b提供聚焦误差信号，减法器28c提供跟踪误差信号。
附图标记29是提供预制坑(prepit)信号的加法器。如图1所示，附图标记30和31是用于检测聚焦误差信号的光点的焦点，附图标记32是形成在磁光记录媒质13上的光点。
每个光接收区域包括一个光接收元件，该元件将所接收到的光量转变为电信号。以下每个实施例中的光接收区域同样是这样的。
图4是表示在本发明实施例1中的光学头与光学头进给器之间的工作关系的透视图。附图标记33是盖子，附图标记34是粘合剂。利用粘合剂34将如图2所示的盖子33、反射镜10和物镜驱动器14固定到光学基座19上。
图5包括表示实施例1中光学头的倾斜检测器结构的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。衍射光栅35在衍射光束区域32a和32b衍射每个光束。衍射光束区域32a、32b是从磁光记录媒质13反射并且沿直路径传播的光与信息轨道产生的±1级衍射光的部分实际干涉区域。
衍射光束通过分束器8a(图1)并且入射到多段式光电检测器3上形成的光接收区域36a和36b。将衍射光栅35并入到物镜驱动器14(图2)中，并且与物镜11共同在聚焦方向和径向上移动。后面将详细描述倾斜校正。
接着，考虑到伺服信号，参照附图描述光学头的光学配置。按照以下方式能够设定聚焦误差信号的初始位置。集成单元9的树脂外壳6固定到光学基座19(图2)，使得在图1的Z轴方向(光轴)上调整多段式光电检测器3的位置，从而使聚焦误差信号光接收区域24(图3)几乎位于光点的焦点30与31(图1)中间。
图6表示了光学头的聚焦伺服。在图6A和6B中，水平轴Z表示磁光记录媒质13与物镜11之间的相对距离，垂直轴V表示电压(距离)。图6A表示了聚焦误差信号(所谓的“S形信号”)的实际中心与GND重合的状态。图6B表示了聚焦误差信号的实际中心移开GND的状态。
半导体激光器2精确地固定到集成单元9。因此，如图6A所示，当磁光记录媒质13和物镜11位于Z轴(光轴)方向上的正常位置(设计中心)时，聚焦误差信号(所谓的“S形信号”)的实际中心与GND重合。
图6C是当如图6B所示的聚焦误差信号的实际中心移开GND时聚焦伺服的框图。具体讲，利用SSD系统检测到的聚焦误差信号计算离开GND的散焦量(步骤103)，根据该散焦量确定偏移电流(电压)(步骤104)，并且将对应于该偏移量的电流施加到线圈18a和18c(步骤105)，从而在GND附近会聚。图6B中的v表示了离开GND的散焦量，其为水平轴与S形信号中心之间的值。
图7表示了本发明实施例1中光学头的跟踪伺服。在图7A和7B中，垂直轴V表示电压(离轨量)，水平轴X表示径向位置。图7A表示跟踪误差信号的实际中心与GND重合的状态。图7B表示了跟踪误差信号的实际中心离开GND的状态。
通过所谓的推拉方法调整跟踪误差信号。具体的是，物镜驱动器14(图2)在X(径向)和Y(切向)方向上移动，同时利用外部夹具(未示出)保持光学基座19(图4)。通过这种移动，将跟踪误差信号光接收区域25、26(图3)的输出调整为基本上均匀的。因此，跟踪伺服会聚到跟踪误差信号与GND的交点上。
如图7C的框图所示，利用测得的跟踪误差信号计算离开GND的离轨量(步骤106)，根据离轨量确定离轨电流(步骤107)，并且将对应于离轨量的电流施加到线圈18b(步骤108)，从而在GND附近会聚。图7B中的v表示离轨量，其为水平轴与S形信号中心之间的值。
因此，这种调整可以使物镜11的中心与图1中的半导体激光器2的发光轴中心对准。
接着，将参照图8描述磁光记录媒质13和物镜11之间相对倾斜的调整(倾斜调整)。图8A是表示调整光学头的方法的分解透视图。图8B是在组装之后的透视图。
如图8A所示，在利用外部夹具(未示出)保持基座15的同时，通过径向倾斜调整(围绕Y轴)θR和切向倾斜调整(围绕Y轴)θT能够实施倾斜调整。在进行调整之后，如图8B所示，利用粘合剂34将基座15粘结到光学基座19上。
通过这些处理，完成了对于聚焦误差信号、跟踪误差信号以及扭曲的调整，从而构成了光学头。
光学头进给器在磁光记录媒质13的径向(X方向)上移动整个光学头。如图4所示，该光学头进给器包括进给螺杆40、中间轴41、进给电动机42、齿轮43a和43b、具有螺帽板44的盖子33，以及轴承45。光学头进给器安装到机械基座46上(安装的具体情况未示出)。
如图1C所示，转盘47将磁光记录媒质13保持在(位于光轴方向的)预定高度上的保持表面上。
在这种条件下，当进给螺杆40与螺帽板44啮合，并且旋转进给电动机42时，整个光学头在径向上移动了一定的进给量，该进给量是根据齿轮43a与齿轮43b的齿轮比和利用进给螺杆40的螺距算得的减速比确定的。
在这种情况下，通过从物镜11在径向上的移动量中减去光学头在径向上的进给量，就获得了物镜11与光学基座19之间的相对位置。物镜11的移动(径向移动)量在旋转进给电动机42之前立即获得最大值(参见图9)。
将参照图4和9描述在记录或再现过程中，物镜11从磁光记录媒质13的内圆周到外圆周的移动。
图9A表示了物镜驱动器14的驱动波形。在图9A中，垂直轴i表示施加到线圈18b的施加电流(或施加电压)，水平轴t表示时间(或者物镜11的移动量)。图9B表示了进给电动机42的驱动电压波形。在图9B中，垂直轴v表示施加到进给电动机42的施加电压，水平轴t表示时间。图9C表示了物镜11的径向移动波形。在图9C中，垂直轴v表示电压量(或者移动量(μm))，水平轴t表示时间(或者物镜11的移动量)。
首先，在径向上移动物镜11，使得物镜11的实际中心位于设计光轴50(图1)附近，并且跟随磁光记录媒质13的轨道(图9A)。通过向线圈18b施加电流能够实现物镜11的径向移动。
如图9A所示，当物镜11向外圆周移动时，线圈18b的电流值的DC成份增大，而磁光记录媒质13具有偏心量e。进给量F是线圈18b的电流值的上、下限之间的量。
同时，将对应于施加到线圈18b的电流值的电压施加到进给电动机42上(图9B)。当此电压达到预定值时，旋转进给电动机42以根据齿轮43a、43b确定的齿轮比和进给螺杆40，提供光学头的进给量。因此，在外圆周方向(径向)上驱动整个光学基座19(图9C)。
利用图1到9描述的光学头结构和操作与以下实施例相同，不同之处在于图5中倾斜检测器的结构。
参照附图对具有以上结构的实施例1进行更加详尽的描述。通过全息元件7，将半导体激光器2发射的光分成多个不同的光束。从组合元件8的分束器8a穿过的多个不同光束被反射镜10反射，并且入射到衍射光栅35。该衍射光栅35将入射光分成多个光束，并且固定在物镜保持器12上的物镜11将沿着直路径传播的光(0级光)聚焦到磁光记录媒质13上，从而形成了直径约为1微米的光点32。
从组合元件8的分束器8a反射的光束入射到激光监测器(未示出)的光接收元件，并且控制半导体激光器2的驱动电流。
来自磁光记录媒质13的反射光沿相反路径返回，组合元件8的分束器8a将其反射并分开，并且该反射光入射到弯曲反射镜8b和偏振及分离元件8c。
半导体激光器2置于平行于图1A纸面的偏振方向(W)上。偏振及分离元件8c将入射光分成偏振方向相互垂直的两个光束。然后，两个光束入射到信息信号光接收区域27(图3)。如图3所示的，当计算主光束22(P偏振光)与主光束23(S偏振光)之差时，通过差分检测方法可以检测磁光盘信息信号。而且，通过确定主光束的和，能够检测预制坑信号。
全息元件7将从磁光记录媒质13反射并且穿过分束器8a的光束分成多个光束。如图3所示，分离的光束在聚焦误差信号光接收区域24以及跟踪误差信号光接收区域25和26中聚集。利用所谓的SSD方法可实施聚焦伺服，利用所谓的推拉方法可实施跟踪伺服。
如图5所示，衍射光栅(光束分离器)35包括两个区域，在这两个区域中，从磁光记录媒质13反射并且沿直路径传播的光，与磁光记录媒质13的连续槽衍射的±1级光相互干涉，并且该衍射光栅35在这两个区域的衍射光束区域32a和32b中衍射每个光束。
两个衍射光束在穿过分束器8a之后，传播到全息元件7之外(全息元件7可能衍射部分光束)，并且入射到光接收区域36a和36b，每个光接收区域具有光接收元件。
图10A到10D表示了衍射光栅35上的光束分布。附图标记90是0级光区域，附图标记91是+1级光区域，附图标记92是-1级光区域。在区域91中，0级光与+1级光干涉。在区域92中，0级光与-1级光干涉。
图10A表示了当物镜11在径向上的移动量很小(基本上为0)以及物镜11与磁光记录媒质13之间在径向上的相对角度的误差(或者磁光记录媒质13相对于预定基准平面的径向倾斜)很小(基本上为0)时的光束分布。
在这种情况下，衍射光束区域32a中的光量大约和衍射光束区域32b中的光量相同。因此，入射到图5中的光接收区域36a和36b的光量同样几乎相同。
图10B表示了当物镜11从图10A中的状态开始径向移动时的光束分布。对于移动而言，光束分布表示径向移动，而非切向移动。对于倾斜而言，光束分布既不表示径向倾斜，也不表示切向倾斜。
在这种情况下，与图10A中的状态相比，减少了衍射光束区域32a中的光量，而增加了衍射光束区域32b中的光量。因此，入射到光接收区域36a和36b的光量同样相应地变化。因此，差分放大器37a的输出与物镜11在径向上的移动量之间存在相关性。
通过计算物镜驱动器13的线圈18b(图2)的DC电流值，能够检测物镜11的移动量(根据物镜11向内圆周径向移动还是向外圆周径向移动而使变化的方向(或符号)相反)。换句话说，根据衍射光栅35上的光束能够独立地检测物镜11的移动量。
根据物镜11的移动量与图5中差分放大器37a的输出，可以计算对应于径向移动量的差分放大器37a的输出值。
因此，利用与根据线圈18b的DC电流值算得的物镜11移动量相对应的校正值，校正了物镜11在径向上的移动量引起的差分放大器37a输出成份的变化。因此，能够消除由于物镜11的径向移动造成的差分放大器37a的任何变化。
尽管当如图10A的状态变为图10B的状态时，入射到光接收区域36a和36b的光量将发生变化，但是通过以上的消除方法能够使图5的差分放大器37b的输出值为0。
图10C表示了当发生倾斜时的光束分布。对于倾斜而言，光束分布表示径向倾斜，而非切向倾斜。对于移动而言，光束分布既不表示径向移动，也不表示切向移动。
具体地讲，当物镜11几乎不移动时，磁光记录媒质13相对于预定基准表面(例如其上保持磁光记录媒质13的转盘表面)的径向倾斜将会出现，或者磁光记录媒质13与物镜11之间的相对角度将会发生变化。
在这种情况下，由于0级光与±1级光的干涉，减少了衍射光束区域32a中的光量，而增加了衍射光束区域32b中的光量。因此，入射到光接收区域36a和36b的光量也相应改变。
与图10A的状态相比，差分放大器37a、37b的输出值发生了变化。因为物镜11未移动，所以仅由磁光记录媒质13的倾斜引起这种变化。当径向倾斜的角度相反时，光接收区域36a和36b中的变化同样相反。
当不仅出现物镜11的径向移动，还出现磁光记录媒质13的径向倾斜时，衍射光束区域32a和32b中的光量进一步变化，从而入射到光接收区域36a和36b的光量也相应改变。在这种情况下，入射到光接收区域36a、36b的光量变化对应于径向移动，利用如上所述的线圈18b的DC电流值(或电压值)，能够独立地计算该光量变化。
因此，当从入射到光接收区域36a、36b的光量变化中减去对应于径向移动的光量变化时，能够获得对应于径向倾斜的光量变化。
因此，在衍射光栅35上仅由移动造成光量变化的区域中，这种变化不能用于计算倾斜量。然而，在衍射光栅35上由移动和倾斜共同造成光量变化的区域中，检测这种变化来计算对应于倾斜量的光量变化，这是因为能够独立地计算由于倾斜造成的光量变化。
因此，即使出现移动和倾斜，也能够精确地获得磁光记录媒质13的倾斜量。
下文中，参照图5的框图描述倾斜控制。检测线圈18b的DC电流值(步骤109)，并且利用运算电路计算物镜11在径向上的移动量(步骤110)。然后，该运算电路根据径向移动量输出信号(电压)(步骤111)。利用该输出以及对应于入射到光接收区域36a和36b的光量和的放大器37c的输出，确定增益(xk)以计算校正值(步骤112)。差分放大器37b输出差分放大器37a的输出与校正值之差。
运算电路利用差分放大器37b的输出值执行计算(步骤100)。因此，能够精确地获得磁光记录媒质13的倾斜量。
而且，运算电路计算用于消除倾斜的倾斜校正信号(步骤101)，并且将其发送给驱动电路。当接收该倾斜校正信号时，驱动电路驱动线圈18a、18c(步骤102)，从而控制磁光记录媒质13的倾斜。
在这种情况下，能够按照以下方式校正由于入射到光接收区域36a和36b的光量造成的检测敏感度误差：(a)在加法放大器37c将磁光记录媒质13未倾斜的情况下光接收区域36a和36b接收到的光量与物镜11的移动量(或者在存在移动和倾斜的情况下)相加之后，用算得的倾斜量值除以总信号；或者(b)当根据线圈18b的电流值算得的移动量用于确定校正值时，用移动量除以总信号。
如图5的框图的虚线所示，通过将差分放大器37b或37a的输出除以差分放大器37c的输出，也能够校正由于入射到光接收区域36a和36b的光量造成的检测敏感度误差。
当对应于由运算电路算得的径向倾斜量的倾斜校正量，输出到驱动电路(图5的步骤102)，并且继而施加到物镜驱动器14的线圈18a与18c时，能够以高速度校正物镜11与磁光记录媒质13之间的相对角度。这是因为，线圈18a、18c的电流值变化，从而改变了产生径向倾斜的聚焦方向上的驱动力。
图10D表示了当仅出现切向倾斜时的光束分布。对于倾斜而言，光束分布表示切向倾斜，而非径向倾斜。对于移动而言，光束分布既不表示径向移动，也不表示切向移动。
当出现切向倾斜时，干涉图案偏离附图纸张的纵向。在图10D的实例中，干涉图案向上偏离。因此，光束分成上、下两部分，并且接收各个光束，从而检测切向倾斜。这将在实施例2中详细描述。
接着，图11包括表示实施例1中光学头的倾斜检测器另一实例的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。在以上实例中，通过根据线圈18b的DC电流值计算对应于物镜在径向上移动量的径向位置信号，确定径向移动量。在图11的实例中，利用针对光接收区域36e和36f的差分放大器49的输出计算径向移动量。光接收区域36e和36f分别接收已经通过光束区域48a和48b的光束，在光束区域48a和48b中±1级光对于推拉信号的影响较少。
具体地讲，如图11所示，运算电路，利用由入射到光接收区域36e和36f的光量之差生成的差分放大器49的输出，来计算物镜11在径向上的移动量(步骤113)。然后，运算电路，根据该径向移动量而输出信号(电压)(步骤114)。利用这个输出以及对应于入射到光接收区域36a和36b的光量和的放大器37c的输出，可确定增益(xk)以计算校正值(步骤115)。差分放大器37b输出差分放大器37a的输出与校正值之差。随后的步骤100、101和102与图5中的步骤相同。
与图5相似，图11的框图的虚线表示了用于校正由于入射到光接收区域的光量造成的检测敏感度误差的结构。
而且，推拉信号的偏移值可以用于计算径向移动量。
如上所述，能够以实施例1中的高精度检测物镜11与磁光记录媒质13之间的相对角度。因此，能够显著地改善由于物镜在径向上的移动量造成的再现信号和伺服信号的劣化。因此，可以进一步提高光学头和盘记录/再现装置的记录和再现性能。
而且，计算对应于相对角度的电流值，并且将其施加到线圈18a和18c，使得能够以高速度实时校正物镜11与磁光记录媒质13之间的相对角度的误差。这就能够提供具有高精度倾斜检测器和倾斜校正器的光学头。
而且，不需要用于倾斜检测的特殊光源，从而能够减少光学头和盘记录/再现装置的体积、厚度和成本。
在这个实施例中，衍射光栅35和物镜11在径向上共同移动。然而，衍射光栅35可以位于物镜11与半导体激光器2之间，并且可以不与物镜11集成。当光学结构为包括准直透镜的所谓的无限光学系统时，衍射光栅35可以与准直透镜集成。
在这个实施例中，磁光记录媒质11用作信息记录媒质。然而，也可以使用具有预制坑的相变媒质或者ROM盘。
而且，穿过分束器8a的光束可用于倾斜检测。然而，也可以利用由分束器8a和弯曲反射镜8b反射的光束。
此外，由衍射光栅35衍射两个光束。然而，衍射光栅35可以衍射三个或多个光束。在这种情况下，可以通过计算在经反射并沿直路径传播的光与+1级衍射光的干涉区域中衍射的光量和与在经反射并沿直路径传播的光与-1级衍射光的干涉区域中衍射的光量和之差，进行倾斜检测。
实施例2
参照图12描述实施例2。图12包括表示实施例2中光学头的倾斜检测器的分解透视图和表示输出倾斜校正信号过程的框图。与实施例1的图5中相同的元件用相同的附图标记表示，并且不再重复对其的详细说明。
在实施例2中，用作实施例1的图5中的光接收区域32a和32b的衍射光栅区域35(光束分离器)被分成四个区域51a到51d。
区域51a到51d是从磁光记录媒质13反射并且沿直路径传播的光与磁光记录媒质13的信息轨道产生的±1级衍射光的实际干涉区域。而且，在X轴(径向)和Y轴(切向)上将这些区域相互分开，并且这两条轴穿过沿直路径传播的反射光的实际中心。
在多段式光电检测器3上形成分别对应于光接收区域51a到51d的四个光接收区域52a到52d。根据入射到光接收区域52a到52d的光量，利用差分放大器37a到37h的输出，能够检测磁光记录媒质13与物镜11之间在径向和切向上的相对角度。
当发生切向倾斜时，与没有倾斜时的干涉图案相比，如图10A所示的0级光与±1级光在衍射光栅35上的干涉图案偏离例如图10D的纸面的纵向。在图10D的实例中，干涉图案向上偏离。
在图12中，差分放大器37f输出对应于入射到上半光接收区域52a和52b的光量和的值，差分放大器37g输出对应于入射到下半光接收区域52c和52d的光量和的值。而且，差分放大器37h输出对应于差分放大器37f与37g之间的输出差的值。差分放大器37h的输出具有与切向倾斜量的相关性。因此，利用运算电路，根据差分放大器37h的输出就能够计算切向倾斜的量(步骤116)。
当差分放大器37d输出对应于入射到右半接收区域52b和52d的光量和的值，并且差分放大器37e输出对应于入射到左半接收区域52a和52c的光量和的值时，随后的处理可以与实施例1的图5中用于计算径向倾斜量的处理相同。
在这种情况下，根据线圈18b的DC电流值可以计算物镜11在径向上的移动量。可选择的是，如实施例1的图11所示，可以利用差分放大器49对于光接收区域48a和48b的输出来计算该移动量。
与实施例1相似，通过改变线圈18a、18b的电流值可以校正径向倾斜量。利用外部设备，例如升降电动机能够校正切向倾斜量。这对于以下的各个实施例是同样有效的。
在这个实施例中，能够以高精度实时地检测切向和径向上的倾斜量。因此，可以以更高的精度实施记录/再现，从而显著提高不同的记录/再现极限(例如，伺服极限、RF检测极限或者记录功率极限)。
实施例3
参照图13描述实施例3。图13表示了实施例3中光学头的结构。图13A是光学头的平面图，图13B是图13A中的光学头的侧视图。与实施例1的图1中相同的元件用相同的附图标记表示，并且不再重复对其的详细说明。
这个实施例与实施例1和2的不同之处在于用于倾斜检测的光束分离器的结构。在实施例1和2中，将衍射光栅35用作光束分离器。在这个实施例中，使用所谓的相变媒质55取代了磁光记录媒质13，该相变媒质的反射率随记录状态变化，并且将λ/4波片56和偏振全息图57用作倾斜检测的光束分离器。
λ/4波片56位于物镜11与半导体激光器2之间，偏振全息图57位于λ/4波片56与半导体激光器2之间。半导体激光器2的偏振方向平行于附图纸面(由图13A的W表示)。正向光束在穿过λ/4波片56之后是圆偏振的。由相变媒质55反射的反向光束，在穿过λ/4波片56之后，是在垂直与附图纸面的方向上偏振的(由图13A的G表示)，然后，仅对G方向上的偏振成分有衍射作用的偏振全息图57将反向光束分成多个光束。
在这种结构中，沿从半导体激光器2到相变媒质55的路径传播的正向光束不发生衍射，而仅仅由相变媒质55反射、穿过λ/4波片56并且入射到偏振全息图57的反向光束发生衍射。因此，减少了正向光束的损失，从而能够获得具有高光利用率的倾斜检测器。
尽管半导体激光器2的偏振方向平行于附图纸面(由图13A中的W表示)，但是其也可以垂直于附图的纸面。在这种情况下，偏振方向应当与偏振全息图57提供全息效应的方向一致。
而且，可以使用(5/4)λ波片取代λ/4波片56。
即使从这种结构中去除了偏振和分离元件8c，也不会影响倾斜检测。
在实施例3中，将相变媒质用作信息记录媒质。然而，也可以使用磁光媒质或者具有预制坑的ROM盘。
实施例4
参照图14描述实施例4。图14A是表示实施例4中光学头的倾斜检测器的平面图。图14B是沿垂直于图14A中光学头的进给方向的方向截取的横截面图。
在图14中，附图标记62是光盘，附图标记2是半导体激光器，附图标记19是光学基座，附图标记50是准直透镜，附图标记10是反射镜，附图标记11是物镜，附图标记d1是物镜11的有效光束直径(入射光束直径)，附图标记d2是准直透镜50的有效光束直径(入射光束直径)，附图标记60是用作光束反射部件的光束分支反射镜。尽管在图14中没有示出，但是光学头包括对应于图2中的物镜驱动器14的结构。
附图标记61是分成两个光接收区域61a和61b的光接收元件，附图标记63是差分操作单元利用在光接收区域61a和61b中测得的信号计算并输出的差分输出。
光学基座19保持半导体激光器2、物镜驱动器(未示出)、光束分支反射镜60以及光接收元件61。
准直透镜50的有效光束直径d2与物镜11的有效光束直径d1之间的关系由以下关系式表示
d2＝d1+s
其中s表示物镜11在径向上的移动量。
将从半导体激光器2发出并且基本上在准直透镜50的有效光束直径d2之外传播的发散光，确定为有效直径外的光束58。光束分支反射镜60将部分有效直径外的光束58反射到光盘62上。精确配置该光束分支反射镜60，使得光反射膜与金属或树脂制成的部分光学基座19集成构成。可以通过沉积或涂敷形成该光反射膜。能够使用任意的光学反射膜，例如铝反射膜和介电反射膜。由玻璃制成的光束分支反射镜60也可以与树脂制成的光学基座集成构成。
由光束分支反射镜60反射并且继而被光盘62反射的光束入射到光接收元件61的光接收区域61a、61b。在这种情况下，设定光接收元件61，使得当光盘62与预定基准平面(例如转盘的光盘保持部分或者部分光学基座19)之间在径向上的相对倾斜量基本为0度时，差分输出63基本为0。也就是说，对应于入射到在径向(X方向)上相互分离的光接收区域61a和61b的光量的输出之差基本为0。因此，利用差分输出63的输出能够检测光盘62的倾斜。
如实施例1所述，当根据差分输出63的输出值，通过改变线圈18a、18b的电流值来校正物镜11的角度时，还可以将光盘62与物镜11之间的相对角度调整到最佳值。
这个实施例与以上各个实施例的不同之处在于，将在准直透镜50的有效光束直径d2之外传播的有效直径外的光束58用于检测光盘62的径向倾斜。因此，可以提供具有更高光利用率的倾斜检测器(即光量损失更小)。
通过在部分光学基座19上涂敷或者沉积反射膜，来配置光束分支反射镜60。然而，也可以使用其它配置。图15A和15B是表示包括对应于光束分支反射镜60的其它配置实例的光学头的横截面图。
在图15A中，反射镜60a粘结到光学基座19或者与该光学基座19集成。反射镜60a可以由玻璃等材料制成，并且具有反射表面，在该反射表面上沉积了介电膜等。在图15B中，在一个部件中提供光束反射部件64，该部件为在准直透镜50外的部分和准直透镜50的有效光束直径外的部分，使得光束引导到光盘62和光接收元件61。在这种情况下，通过使光束反射部件64的反射表面围绕光轴旋转来调整该反射表面。
实施例5
参照图15C描述实施例5。这个实施例与以上各个实施例的不同之处在于使用了不包括准直透镜50的所谓有限光学系统。
图15C是沿垂直于本实施例中光学头的进给方向的方向截取的横截面图，并且对应于实施例4中的图14B、15A和15B。
与实施例4相似，光束分支反射镜60反射在物镜11的有效光束直径d1之外传播的光束，并且精确配置该反射镜，使得在部分光学基座19上涂敷或沉积光学反射膜，例如铝反射膜或者介电膜。
这个实施例采用了不具有准直透镜50的有限光学配置。因此，该光学头在包括倾斜检测器的同时，能够实现小体积和高效率。因此，可以提供小、薄和低功耗的盘记录/再现装置。
图16表示了分成四个检测部分的光接收元件。在图16的实例中，将光接收元件61分成四个光接收区域61a到61d，这四个区域在径向(X方向)和切向(Y方向)上相互分离。利用这种结构，能够精确检测径向和切向倾斜。
图16A表示了既未出现径向倾斜，也未出现切向倾斜的状态，并且等量的光分别入射到光接收区域61a到61d。
图16B表示了出现径向倾斜，而未出现切向倾斜的状态，并且在入射到光接收区域61a、61c的光量与入射到光接收区域61b、61d的光量之间存在差别。
在这种情况下，根据入射到光接收区域61a、61c的光量和与入射到光接收区域61b、61d的光量和之差，能够检测径向倾斜。
此外，根据入射到光接收区域61a、61b的光量和与入射到光接收区域61c、61d的光量和之差，能够检测切向倾斜。在图16B中，该光量和之差为0，因此所检测到的切向倾斜为0。
图16C表示了出现切向倾斜，而未出现径向倾斜的状态，并且在入射到光接收区域61c、61d的光量与入射到光接收区域61a、61b的光量之间存在差别。
如上所述可以检测各个方向上的倾斜。具体地讲，根据入射到光接收区域61a、61b的光量和与入射到光接收区域61c、61d的光量和之差，能够检测切向倾斜。
因为入射到光接收区域61a、61c的光量和与入射到光接收区域61b、61d的光量和之差为0，所以检测到的径向倾斜为0。
本实施例的结构使光接收元件分成四部分，该结构可以用于实施例4中。
实施例6
参照图17描述实施例6。图17A表示了实施例6中光学头的示意结构。附图标记2是半导体激光器，附图标记50是准直透镜，附图标记12是在底部具有光束反射表面64的物镜保持器。光束反射表面64形成在物镜保持器12的底面上。将光束反射膜涂敷或沉积到光束反射表面64上。
附图标记75是在多段式光电检测器3上提供的光接收区域。光接收区域75具有在径向(X方向)上分离的两个光接收区域75a、75b。光接收区域75a、75b在平面图中示出，并且附图标记77表示光束。附图标记76是差分操作单元利用在光接收区域75a和75b中测得的信号计算并输出的差分输出。
这个实施例与以上各个实施例的不同之处在于，由光束反射表面64反射的光束入射到光接收区域75a、75b。在这个实施例中，当物镜11的径向移动量基本为0μm时，并且光盘62相对于预定基准表面(例如其上保持光盘62的转盘表面或者光学基座19的基准表面)的径向倾斜量基本为0度时，差分输出基本为0mV。
当物镜11在径向上倾斜时，光束反射表面64也和物镜11一起倾斜，并且改变了差分输出76的输出。因此，能够检测物镜11的径向倾斜。
利用接收穿过物镜11并且被信息记录媒质反射的光束的光接收区域的检测值，也能够检测信息记录媒质与物镜11之间的相对角度。例如，当信息记录媒质与物镜11之间的相对角度基本为0度时，接收来自信息记录媒质的反射光的光接收区域的检测值可以定义为基准值。如果信息记录媒质或者物镜11出现倾斜，则检测值不同于该基准值。在这种条件下，当物镜11在径向上倾斜时，接收来自信息记录媒质的反射光的光接收区域的检测值也发生变化。因此，根据在该检测值等于基准值时，差分输出76的输出，能够检测信息记录媒质与物镜11之间的相对角度。
如实施例1所述，通过使不同的电流流过线圈18a和18c，物镜11能够在径向上倾斜。
图17B表示了光束反射部件的另一实例。在这个实例中，在物镜11的边缘部分形成光束反射部件64a和64b。将光束反射膜涂敷或沉积到光束反射部件64a和64b上。物镜保持器12具有开口，通过该开口光束分别传播到对应于光反射部分64a和64b的部分中。
图17C表示了光束反射部件的又一实例。物镜11包括四个光束反射部件64a到64d作为光束反射表面。物镜保持器12具有光束反射孔径65作为开口。与这种结构相一致，可以提供四个光接收区域来检测径向和切向倾斜，该四个光接收区域中的每一个分成四个部分。
即使在物镜沿径向移动的同时出现倾斜，也能够利用物镜11在径向上的移动量，通过校正差分输出76的变化量，而以更高精度检测光盘62的径向倾斜。
如实施例1所述，根据在径向上施加到物镜驱动器的电流(即线圈18b的DC电流值)可以计算出径向移动量。可选择的是，利用对应于衍射光栅35的结构，可以根据实际干涉区域之外的区域(光束区域48a、48b)中的光量计算径向移动量。
在这个实施例中，能够利用需要较少元件的简单结构实施光盘62的倾斜检测，从而获得低成本倾斜检测器。
光接收区域75位于图17A和17B中的两个位置上。然而，也可以将其置于一个位置上。
这个实施例采用了包括准直透镜的无限光学系统。然而，也可以使用有限光学系统。
此外，在物镜保持器12的底面上形成光束反射表面64。然而，只要光束反射表面64能够与物镜11一起移动，其也可以形成在物镜11的有效光束直径之外的部分上，而不是物镜保持器12上。
实施例7
参照附图描述实施例7。这个实施例与以上各个实施例的不同之处在于倾斜检测的结构。在这个实施例中，将驱动波形图案施加到用于倾斜检测的物镜驱动器14，该图案为具有预定形状的电压(电流)图形。
这个实施例包括用于在聚焦方向上驱动物镜11的电压控制器(未示出)以及处理电路设备(未示出)。该电压控制器将驱动电压(电流)图案施加到物镜驱动器14。在聚焦误差信号光接收区域(图3)中，能够检测到驱动电压(电流)图案的聚焦误差信号(S形信号)，并且由处理电路设备计算这个检测值。
通过将相同波形输出到线圈18a和18c(图2)中的每一个来施加驱动波形图案。
以下是参照附图对本实施例的详细描述。图18表示了驱动波形图案的实例，该波形图案为具有预定形状的电压(电流)图案。驱动波形图案可以是三角波(图18A)、正弦波(图18B)、梯形波(图18C)或者任意的预定形状。
图19是表示本实施例中倾斜检测的操作流程的框图。首先，电压控制器向物镜驱动器14施加驱动波形图案，从而在聚焦方向上驱动物镜11(步骤200)。与步骤200同时，在聚焦误差信号光接收区域24中检测所施加的驱动波形图案的聚焦误差信号(S形信号)(步骤201)。
图20表示了聚焦误差信号。垂直轴v表示电压(或距离)，水平轴表示磁光记录媒质13与物镜11之间的相对距离。T表示S形信号的振幅，T/2的位置表示焦点(在该位置S形信号与水平轴相交)。对于图21和22同样是这种情况。
在步骤202中，处理电路设备进行计算，其中利用驱动波形图案和S形信号的焦点位置，检测到磁光记录媒质13距基准位置P的高度。
具体地讲，如图21所示，处理电路设备计算聚焦误差信号振幅T的约二分之一处的电压值T/2。根据对应于S形信号最大值的驱动波形图案的电压值以及对应于S形信号最小值的驱动波形图案的电压值，能够确定振幅T。
当确定了振幅T时，也确定了电压值T/2，从而在焦点(S形信号与水平轴的交点)处产生了驱动波形图案的电压值。这个电压值可以通过以下方式的其中之一计算得到：a)将电压值T/2添加到对应于S形信号最小值的驱动波形图案的电压值；b)从对应于S信号最大值的驱动波形图案的电压值中减去电压值T/2。
通过这种方式，获得了从GND(或者基准电压值)测得的焦点处电压(电流)图案68的电压值D。通过确定电压值D，就能够利用由于物镜驱动器13引起的物镜11在聚焦方向上的电压敏感度(μm/V、μm/A)，计算物镜11在聚焦方向上相对于基准位置的位置。因此，可以检测磁光记录媒质13的信息记录表面相对于基准位置(例如转盘的盘保持表面)的高度。
此外，当光学头在径向上移动时，在不同于以上检测所使用的径向位置的(多个)径向位置处重复与上述相同的处理，从而检测磁光记录媒质13的信息记录表面的高度(电压)D。
因此，能够检测磁光记录媒质13相对于基准位置(基准平面)在聚焦方向上的相对位置。而且，还可以计算磁光记录媒质13与物镜11之间的相对角度的变化、倾斜量、翘曲量或者磁光记录媒质13的横截面形状。
利用光学头进给器能够实施光学头的径向移动，该光学头进给器包括进给螺杆40、中间轴41、进给电动机42、齿轮43a和43b、螺帽板44、轴承45以及机械基座46，如图4所示。
当磁光记录媒质13未倾斜时，无论在径向上的位置如何，检测到的磁光记录媒质13的信息记录表面的高度D均为固定值。
此外，可按照如下方式校正物镜11与磁光记录媒质13之间的相对角度变化，即将算得的值存储在存储器70中，并且将物镜11在径向上的任意位置处对应于物镜11与磁光记录媒质13之间的相对角度变化的电流(电压)量施加到线圈18a和18c。因此，通过所谓的学习控制能够实现高速倾斜检测和校正。
因此，在实施例7中，能够在未实施聚焦伺服和跟踪伺服的情况下，以高速度检测磁光记录媒质13相对于预定基准平面(例如，用于磁光记录媒质13的转盘的保持部分，或者光学基座19的基准表面)的径向倾斜量、翘曲量或者磁光记录媒质13的横截面形状。这就使得可以提供具有更高性能的盘记录/再现装置。此外，该光学头不需要任何用于倾斜检测的元件，从而能够减小盘记录/再现装置的体积、厚度和成本。
将用于磁光记录媒质13的转盘的保持部分用作基准位置(基准平面)。然而，对于该基准位置没有特别的限制，其可以是例如光学基座19的基准表面或者预定位置，例如轴。
此外，对于用于在径向上的检测位置数目没有特别的限制，只要在一个或多个位置处进行检测即可。同样，该检测可以从磁光记录媒质的内圆周或者外圆周开始。
仅仅从信息记录表面的一个位置产生S形信号。然而，如图22所示，由磁光记录媒质13的表面反射可以产生S形信号(图22中的高度A)，或者由两层结构的信息表面，例如相变媒质，也可以产生多个S形信号(图22中的高度B和C)。
在这种情况下，利用S形信号的振幅、驱动波形的形状、连续产生的S形信号的顺序、反射率等等可以指明信息记录媒质的信息表面，在该表面上测量倾斜。
实施例8
参照图23描述实施例8。图23A是表示实施例8中光学头的示意侧视图。图23B和23C表示了磁光记录媒质13的信息轨道与用于倾斜检测的光点77a、77b之间的角度关系。
这个实施例与以上各个实施例的不同之处在于，由通过衍射光栅35之后的多个光束在磁光记录媒质13上形成多个光点32、77a和77b。
该光点77a和77b用于磁光记录媒质13的倾斜检测，并且将它们设定在相对于信息轨道的预定角度上。在这种情况下，可以利用外部夹具(未示出)通过围绕物镜11的光轴旋转衍射光栅35或者旋转物镜驱动器14来调整光点的角度，如图8A所示。
磁光记录媒质13反射用于倾斜检测的光点77a、77b的光束，使其沿相反路径返回，并且入射到多段式光电检测器3(图3)上分别对应于光点77a和77b的光接收区域(未示出)。
比较在光接收区域中测得的两个信号的振幅或DC值，能够检测磁光记录媒质13的径向倾斜。
图23B和图23C分别表示了当衍射光栅35的调整角度θ为0度和90度时，磁光记录媒质13的信息轨道与用于倾斜检测的光点77a、77b之间的角度关系。
尽管衍射光栅35的调整角度θ可以是在0到90度范围内的任意角度，但是光点77a和77b应当设置在当倾斜为0度时光点77a、77b的输出之间没有差别的位置上(这些位置根据信息记录媒质的轨道之间的空间而不同)。
在图23B的实例(θ为0度)中，每个光点77a、77b位于不同的轨道上(与槽13a相邻(或者与脊13b相邻))，并且仅能检测到径向倾斜。
在图23C的实例(θ为90度)中，光点77a、77b位于相同轨道上，并且仅能检测到切向倾斜。
当在0到90度之间调整该位置时，能够检测切向和径向倾斜。
这个实施例允许利用简单的结构根据信息记录媒质的轨道间距实施倾斜检测，从而提供小型低成本的倾斜检测器和盘记录/再现装置。
在这个实施例中，将磁光记录媒质13用作信息记录媒质。然而，也可以使用相变媒质或者具有预制坑的ROM盘。
光点的椭圆方向随光点的像散而不同，从而改变了信号的调制系数，例如所检测到的光量的抖晃。
工业实用性
如上所述，本发明的光学头能够在不需要用于倾斜检测的特殊光源的情况下检测倾斜，减少体积和厚度，并且以良好的可靠性校正倾斜。因此，该光学头可以有效用于记录/再现光盘(信息记录媒质)的盘记录/再现装置。

Claims (9)

1、一种光学头，包括：
半导体激光器；
物镜，用于将该半导体激光器发出的光束聚焦到一信息记录媒质上；
光束分离器，位于该半导体激光器和该物镜之间，其包括从该信息记录媒质反射并沿直路径传播的光与由该信息记录媒质的信息轨道产生的±1级衍射光的实际干涉区域，并且其在该实际干涉区域的区域中对多个光束中的每一个进行衍射，其中该信息记录媒质与该物镜之间相对角度的变化以及该物镜在该信息记录媒质径向上的移动，改变了该区域中的光量；
光接收元件，其接收由该信息记录媒质反射并且被该光束分离器分离的光束，并且将该光束转变为电信号；以及
运算电路，其根据与该物镜在该信息记录媒质径向上的移动量相对应的径向位置信号，来校正由该光接收元件检测到的电信号值，并且检测该信息记录媒质与该物镜之间的相对角度或者该信息记录媒质相对于一预定基准平面的倾斜量。
2、根据权利要求1所述的光学头，其中所述光束分离器在所述实际干涉区域中衍射每个所述光束的一部分。
3、根据权利要求1所述的光学头，其中在所述光束分离器的四个区域中存在多个光束，该四个区域被该径向上的轴和切向上的轴相互分开，这两条轴从由所述信息记录媒质反射且沿着直路径传播的光的实际中心穿过。
4、根据权利要求1所述的光学头，进一步包括
物镜驱动器，用于在所述径向和聚焦方向上驱动所述物镜，
其中利用在所述径向上驱动所述物镜的施加电流，计算所述径向位置信号。
5、根据权利要求1所述的光学头，其中通过计算所述光束分离器的至少两个区域中的光量产生所述径向位置信号，该至少两个区域在所述实际干涉区域之外，并且被切向上的轴相互分开，该轴从由所述信息记录媒质反射且沿着直路径传播的光的实际中心穿过。
6.根据权利要求1所述的光学头，其中所述光束分离器是由树脂或玻璃制成的全息图或者衍射光栅。
7.根据权利要求1所述的光学头，其中所述光束分离器包括λ/4波片，以及位于该λ/4波片和所述半导体激光器之间的偏振全息图，并且所述光束分离器具有的衍射效应仅针对预定偏振成份的光束有效，所述光接收元件接收由该偏振全息图衍射的光束。
8.根据权利要求1所述的光学头，其中所述光束分离器与所述物镜集成在一起，并且与所述物镜共同在所述聚焦方向和所述径向上移动。
9.根据权利要求1所述的光学头，进一步包括准直透镜，其位于所述物镜与所述半导体激光器之间，
其中该准直透镜与所述光束分离器集成在一起。
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