CN101401159A - 光盘装置 - Google Patents

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CN101401159A CNA2007800091085A CN200780009108A CN101401159A CN 101401159 A CN101401159 A CN 101401159A CN A2007800091085 A CNA2007800091085 A CN A2007800091085A CN 200780009108 A CN200780009108 A CN 200780009108A CN 101401159 A CN101401159 A CN 101401159A
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百尾和雄
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Abstract

本发明涉及光盘装置，在记录再生多层光盘时，不受聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能。为此，本发明的光盘装置的光分离元件具有包含从物镜入射来的光的光轴位置(20)的第1区域(21c～24c)和位于上述第1区域的周围、离开上述光轴的位置上的第2区域(21a～24a、21b～24b)。光检测器的检测面(9a)具有检测来自上述第1区域的入射光的第1检测区域(97、98)和检测来自上述第2区域的入射光的第2检测区域(95、96)。用第2检测区域检测循轨误差信号。当上述光盘具有多个信号面时，使被聚焦的信号面以外的信号面反射的光中的、从上述第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中。

Description

光盘装置
技术领域
本发明涉及用于将信号记录到光盘中、或者用于将记录在光盘中的信号再生的光盘装置。
背景技术
作为现有技术，例如日本特开2000-132848号公报(专利文献1)中公开了光盘装置。下面用图1、图7和图8根据该现有技术例，将其一部分修改进行说明。
图1(a)表示现有技术例的光盘装置的主要部分的剖面结构。如图1(a)所示，现有技术的光盘装置具有光检测基板9和安装在光检测基板9上的光源1。光源1为例如半导体激光器等。并且，该光盘装置在来自光源1的激光1a的光路上具有校准透镜4、偏光性全息照相基板2、1/4波长板3和物镜5。1/4波长板3设置在偏光性全息照相基板2的背面。
图1(b)为用包含激光1a的光路并且与图1(a)的截面垂直的面剖切图1(a)的光检测基板9时的结构的剖视图。如图1(b)所示，光检测基板9上设置有具有与基板面倾斜约45°角的反射面的反射镜10。从光源1向反射镜10的反射面照射的激光1a被反射面反射向校准透镜4，由校准透镜4变换成平行光。而且，从校准透镜4射出的平行光透过偏光性全息照相基板2被1/4波长板3从直线偏振光(S波或P波)变换成圆形偏振光，被物镜5聚光后汇聚在光盘6的信号面6a上。被信号面6a反射的光经过物镜5被1/4波长板3变换成直线偏振光(S波或P波)。该直线偏振光入射到偏光性全息照相基板2的全息照相面2a上，该光被衍射，被分成以光轴7为对称轴的1次衍射光8和—1次衍射光8′。这些衍射光经过校准透镜4变成汇聚光，入射到光检测基板9的检测面9a上。另外，1/4波长板3粘贴在偏光性全息照相基板2上，它们设置在与物镜5相同的框体内，整体地移动。检测面9a位于与校准透镜4的焦平面位置(即光源1的假想发光点位置)大致相同的位置上。
图7(a)和图7(b)表示现有技术的光盘装置的全息照相面2a和检测面9a的结构。图7(a)为从光盘6一侧看检测面9a时的平面图，同时表示了检测面9a上形成的光点。图7(b)为从光盘6一侧看全息照相面2a时的平面图。
图7(b)中，全息照相面2a被在全息照相面2a与光轴7的交点20上正交的2条直线(X轴、Y轴)分割成第1象限21、第2象限22、第3象限23和第4象限24这4个象限。Y轴与光盘6的半径方向平行，由光盘6的信号面6a上形成的引导槽产生的衍射光80a、80b沿Y轴方向移动后重叠在全息照相面2a上的返回光80上。另外，图7(b)用虚线表示了光点的外形。该光通过全息照相面2a时产生±1次衍射光，各衍射光分别被分成4份，投射到检测面9a上。
如图7(a)所示，以在检测面9a与光轴7的交点90上正交并且与X轴、Y轴平行的2条直线作为x轴、y轴，在检测面9a上y轴的正侧配置梯形循轨检测单元91、92、93、94。并且，在y轴的负侧，交错地配置有沿y轴成梳齿形状的聚焦检测单元95、96。图7(a)中，电气导通的检测单元附加相同的参照符号，本说明书中以下的记载也同样。这些检测单元的外形形状呈关于y轴大致对称的形状。另外，从光源1的发光点射出的光1a在与图7的图面平行的面内与x轴平行前进，被反射镜10反射向光轴方向(通过点90与图面正交的方向)。
在图7(a)和图7(b)中，被全息照相面2a的第1象限21衍射的1次衍射光汇聚在收敛于检测单元91中的光点81S上，—1次衍射光汇聚在横跨检测单元95与检测单元96的边界的光点81S′上。被第2象限22衍射的1次衍射光汇聚在收敛于检测单元92中的光点82S上，—1次衍射光汇聚在横跨检测单元95与检测单元96的边界的光点82S′上。被第3象限23衍射的1次衍射光汇聚在收敛于检测单元93中的光点83S上，—1次衍射光汇聚在横跨检测单元95与检测单元96的边界的光点83S′上。被第4象限24衍射的1次衍射光汇聚在收敛于检测单元94中的光点84S上，—1次衍射光汇聚在横跨检测单元95与检测单元96的边界的光点84S′上。另外，各聚光点中y轴方向上的焦线可以位于检测面9a的任一侧，但x轴方向上的焦线对于1次衍射光来说位于从全息照相面2a一侧看去的检测面9a的里侧，对于—1次衍射光来说位于从全息照相面2a一侧看去的检测面9a的靠身边一侧。图7(a)中使y轴方向上的焦线与x轴方向上的焦线的位置一致(所谓没有象散性聚光)。
另外，上述日本特开2000-132848号公报中记载的装置继续将全息照相面的每个象限分割成沿X轴的长方形形状，以横跨同一检测单元95和检测单元96的边界线的方式透过隔开一个的长方形区域的光汇聚在检测面9a的里面一侧，使透过存在于其间的隔开一个的长方形区域的光汇聚在检测面9a的靠身边一侧(1次衍射光时)。但是，由于是否将全息照相面分割成长方形区域是与本发明的特征无关的事情，因此下面为了简单用没有长方形区域的形态进行说明。另外，虽然后述的实施形态也用没有将全息照相面分割成长方形区域的形态进行说明，但将全息照相面分割成长方形区域的实施形态也属于本发明的技术范围。
图7(a)和图7(b)所示的结构能够用各检测单元95、96获得以下6个信号。
假设T1为检测单元91获得的信号、T2为检测单元92获得的信号、T3为检测单元93获得的信号、T4为检测单元94获得的信号、F1为检测单元95获得的信号、F2为检测单元96获得的信号。
利用这些检测信号根据以下公式(1)～(3)生成跟踪光盘6的光轨的循轨误差信号TE、聚焦光盘6的信号面6a的聚焦误差信号FE、再生光盘6的信号面6a的再生信号RF。
TE＝T1+T2—T3—T4                                …(1)
FE＝F1—F2                                       …(2)
RF＝F1+F2+T1+T2+T3+T4                            …(3)
这种现有技术的光盘装置存在以下问题。
图8(a)和图8(b)为表示现有技术例中相对于光盘6的信号面6a汇聚光散焦时检测面9a上的光点的样子的图。图8(a)为信号面6a离物镜5的距离比聚焦时近的情形的图，图8(b)为信号面6a离物镜5的距离比聚焦时远的情形的图。另外，图8(a)和图8(b)只表示了检测面9a上y轴正方向上形成的1次衍射光的光点，—1次衍射光的光点为以图7(a)所示的点90为原点、与1次衍射光的光点大致点对称的形状。图8(a)中，光点81S、83S和84S的一部分分别入射到检测单元92、94和91中。图8(b)中光点81S、82S和84S的一部分也分别入射到检测单元94、91和93中。DVD-R和Blu-Ray光盘等已经被商品化，在2个信号面夹着粘接层构成双层结构的所谓双层盘的情况下，当聚焦在一个信号面上时，假设粘接层的厚度为d、折射率为n，则被另一个信号面反射回来的光仅在往返2d/n散焦的状态下回到检测面9a上。因此，如图8(a)或图8(b)所示，记录再生对象信号面以外的信号面反射的光变成干扰光混入循轨误差检测器中，妨碍正常的循轨控制，引起偏离光轨或光轨跳跃。
发明内容
本发明就是鉴于这样的问题，目的是要提供一种在记录再生多层光盘时不受聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能的光盘装置。
为了达到上述目的，本发明的光盘装置为具有光源、光分离元件、物镜和光检测器的光盘装置，其特征在于：上述物镜使从上述光源射出的光汇聚在光盘的信号面上，并且使该信号面反射的光入射到上述光分离元件中；上述光分离元件具有包含从上述物镜入射来的光的光轴位置的第1区域和位于上述第1区域的周围、离开上述光轴的位置上的第2区域，使入射到上述第1区域内的光和入射到上述第2区域内的光分离并入射到上述光检测器中；上述光检测器的检测面具有：检测来自上述光分离元件的第1区域的入射光的第1检测区域；和设置在离开上述第1检测区域的位置上并检测来自上述光分离元件的第2区域的入射光的第2检测区域，使用上述第2检测区域检测到的检测信号检测上述光盘的循轨误差信号；当上述光盘具有多个信号面时，使被上述物镜聚焦的信号面以外的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中。
如果采用这种结构，在使用具有多个信号面的所谓多层光盘进行记录再生时，来自与记录再生对象信号面不同的信号面的反射光不会入射到用来检测循轨误差信号的第2检测区域中，因此能够精度良好地检测循轨误差信号。由此，能够提供不受被聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能的光盘装置。
在上述光盘装置中，上述光检测器最好使用上述第1检测区域检测到的信号检测上述光盘的聚焦误差信号。
并且，上述光盘装置如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，优选以当上述d在40μm～70μm的范围内(d为55μm时更好)时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式形成上述光分离元件。由此，在记录再生信号面的间隔被限定在40μm～70μm的范围内的DVD-R时，能够不受被聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能。
并且，上述光盘装置如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，优选以当上述d在20μm～30μm的范围内(d为25μm时更好)时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式形成上述光分离元件。由此，在记录再生信号面的间隔被限定在20μm～30μm的范围内的Blu-Ray盘时，能够不受被聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能。
并且，上述光盘装置如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，优选以当上述d在17μm～23μm的范围内(d为20μm时更好)时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式形成上述光分离元件。由此，在记录再生信号面的间隔被限定在17μm～23μm的范围内的HD-DVD时，能够不受被聚焦的信号面以外的信号面反射的干扰光的影响，使控制误差小、稳定地循轨成为可能。
并且，上述光盘装置优选采用以下形态：当以没被上述光分离元件分离而入射到上述光检测面中的光的光轴位置为原点，以通过上述原点、与上述光盘的径向平行的直线为y轴，以通过上述原点、与上述y轴正交的直线为x轴时，沿上述y轴形成上述光检测器中的第2检测区域，上述第1检测区域以在x轴方向上分为2个而夹住上述第2检测区域的方式形成。
或者，上述光盘装置也可以采用以下形态：当以没被上述光分离元件分离而入射到上述光检测面中的光的光轴位置为原点，以通过上述原点、与上述光盘的径向平行的直线为y轴，以通过上述原点、与上述y轴正交的直线为x轴时，沿上述y轴形成上述光检测器中的第1检测区域，上述第2检测区域以在x轴方向上分为2个而夹住上述第1检测区域的方式形成。
并且，上述光盘装置优选上述第2检测区域具有x轴方向上的长度相对较小的第1部分和相对较大的第2部分。而且，如果将上述第2检测区域中的上述第1部分在x轴方向上的长度表示为w1、将上述第2部分在x轴方向上的长度表示为w2，则在相对上述光盘的信号面散焦为0时形成于上述第2检测区域的光点中，位于上述第2部分上的光点优选形成在上述第2部分的y轴方向的大致中心、并且离y轴的距离大于w1/2的位置上。
通过采用上述本发明，在记录再生双层光盘或多层光盘时，被记录再生对象信号面以外的信号面反射的光不会作为干扰光入射到光检测器中。因此，能够从光检测器检测到的光信号中求取高精度的循轨误差信号，能够实现误差小、稳定的循轨控制。由此，即使在例如物镜沿光盘径向方向偏心的情况下也能够消除循轨控制时产生的光轨偏离等。
附图说明
图1为本发明的一个实施形态及现有技术的光盘装置的剖面结构图。
图2(a)和图2(b)为表示本发明的一个实施形态的光盘装置的全息照相面和检测面的结构以及这些面上的光点配置的图。
图3(a)和图3(b)为表示本发明的一个实施形态的光盘装置中散焦时检测面上的光点的样子的说明。
图4(a)和图4(b)为用来说明本发明的一个实施形态的光盘装置记录再生多层光盘时，来自记录再生对象信号面以外的信号面的反射光不入射到检测面上的条件的图。
图5为表示本发明的其他实施形态的光盘装置的检测面的结构和光点配置的图。
图6(a)和图6(b)为表示图5所示的本发明的其他实施形态的光盘装置中散焦时检测面上的光点的样子的说明图。
图7(a)和图7(b)为表示现有技术的光盘装置的全息照相面和检测面的结构以及这些面上的光点配置的图。
图8(a)和图8(b)为现有技术的光盘装置中散焦时检测面上的光点的样子的说明。
具体实施方式
下面参照图1～图6详细说明本发明的一个实施形态的光盘装置。另外，对于与上述现有技术的光盘装置共同的构成要素添加相同的附图标记。
本实施形态的光盘装置与图1所示的现有技术的光盘装置一样，具有光检测基板9和安装在光检测基板9上的光源1。光源1为例如半导体激光器等。并且，该光盘装置与现有技术的光盘装置一样，在从光源1射出的激光1a的光路上具有校准透镜4、偏光性全息照相基板2、1/4波长板3和物镜5。1/4波长板3设置在偏光性全息照相基板2的背面。但是，本实施形态的光盘装置中偏光性全息照相基板2的全息照相面2a的区域结构和光检测基板9的检测面9a上的检测单元的配置与现有技术的光盘装置不同。
图2(a)和图2(b)表示本实施形态的光盘装置的全息照相面2a和检测面9a的结构。图2(a)为从光盘6一侧看检测面9a时的平面图。图2(b)为从光盘6一侧看全息照相面2a时的平面图。
在本实施形态的光盘装置中，偏光性全息照相基板2的全息照相面2a用在全息照相面2a与光轴7的交点即原点20上正交的2条直线(X轴、Y轴)分割成4个象限21、22、23和24。象限21～24分别被以下线段分割成3个区域：关于X轴对称的2条圆弧71、72；从圆弧71、72的端点与Y轴平行并且向远离X轴的方向延伸的线段73、74、75、76；以与圆弧71、72的交点为两端，与X轴垂直相交的线段77、78。
即，第1象限21被分成区域21a、21b、21c。第2象限22被分成区域22a、22b、22c。第3象限23被分成区域23a、23b、23c。第4象限24被分成区域24a、24b、24c。区域21c、22c、23c、24c为与原点20相连的区域。区域21a、22a、23a、24a为在X轴方向上离开原点20的区域，换言之，为X轴方向上与区域21c、22c、23c、24c相邻的区域。区域21b、22b、23b、24b为在Y轴方向上离开原点20的区域，换言之，为Y轴方向上与区域21c、22c、23c、24c相邻的区域。
Y轴与光盘6的半径方向平行，由光盘6的信号面6a上形成的引导槽产生的衍射光80a、80b沿Y轴方向移动后重叠在全息照相面2a上的返回光80上。图2(a)中用虚线表示了光盘6为DVD-R或DVD-RW等窄间距格式时从光盘6来的返回光的外形。该光通过全息照相面2a时产生±1次衍射光。该衍射光被分别设置在4个象限中的3个区域分离，被分离成12束光投射到光检测基板9的检测面9a上。即，第1象限21中的区域21a～21c的全息相(光栅形态)互不相同。因此，通过区域21a～21c的光向互不相同的3个方向前进，投射到检测面9a上3个互不相同的位置上。第2象限22中的区域22a～22c、第3象限23中的区域23a～23c、第4象限24中的区域24a～24c也同样。
另一方面，如图2(a)所示，以在检测面9a与光轴7的交点即原点90上正交并且与X轴、Y轴平行的2条直线作为x轴、y轴，在光检测基板9的检测面9a上y轴的正侧交错地配置有沿y轴成梳齿形状的聚焦检测单元95、96。图2(a)中也将电气导通的检测单元附加相同的参照符号。并且，在y轴的附近配置有循轨检测单元97、98。循轨检测单元97、98以y轴为边界、呈关于y轴对称的形状。循轨检测单元97、98中相当于y轴负侧的一部分区域与其他区域相比向x轴的负方向或正方向突出。如图3(a)所示，循轨检测单元97、98在x轴方向上的宽度在离y轴的负方向一端的高度为h的区域中为w2/2，在比该区域靠y轴的正方向一侧的区域中为w1/2。另外，w2>w1。
聚焦检测单元95、96以夹着循轨检测单元97、98的形态配置在离开循轨检测单元97、98的位置上，其外形形状关于y轴基本对称。在y轴的负方向侧分散配置有方形检测单元91、92、93、94。另外，检测单元91、92、93、94中也将电气导通的检测单元附加相同的参照符号。另外，从光源1的发光点射出的光1a在与图2的图面平行的面内与x轴平行前进，被反射镜10反射向光轴方向(通过原点90与图面正交的方向)。
在全息照相面2a的区域21a中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于循轨检测单元98中的光点81S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元91的光点81S′上。另外，光点81S和光点81S′位于关于原点90对称的位置上。并且，在区域21b中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于循轨检测单元97中的光点81′S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元91的光点81′S′上。光点81′S和光点81′S′也位于关于原点90对称的位置上。在区域21c中衍射的1次衍射光汇聚在横跨聚焦检测单元95与96的边界的光点81＂S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元91中的光点81＂S′上。光点81＂S和光点81＂S′也位于关于原点90对称的位置上。
同样，在区域22a、22c中衍射的1次衍射光汇聚在横跨聚焦检测单元95与96的边界的光点82S、82＂S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元92的光点82S′、82＂S′上。在区域22b中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于检测单元97的光点82′S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元92的光点82′S′上。
并且，在区域23a、23c中衍射的1次衍射光汇聚在横跨聚焦检测单元95与96的边界的光点83S、83＂S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元93的光点83S′、83＂S′上。在区域23b中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于循轨检测单元98中的光点83′S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元93的光点83′S′上。
并且，在区域24a中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于循轨检测单元97中的光点84S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元94中的光点84S′上。在区域24b中衍射的1次衍射光汇聚在收敛于循轨检测单元98中的光点84′S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元94中的光点84′S′上。在区域24c中衍射的1次衍射光汇聚在横跨聚焦检测单元95与96的边界的光点84＂S上，—1次衍射光汇聚在收敛于检测单元94中的光点84＂S′上。
另外，1次衍射光形成的汇光点81S、84S、81′S、82′S、83′S、84′S为大致在检测面9a上形成焦点的光。汇光点81＂S、82S、82＂S、83S、83＂S、84＂S在y轴方向上的焦线可以位于检测面9a的任一侧，但x轴方向上的焦线位于从全息照相面2a一侧看去的检测面9a的里侧。图2(a)中使y轴方向上的焦线与x轴方向上的焦线的位置一致(所谓没有象散性聚光)。因此，—1次衍射光形成的汇光点81S′、84S′、81′S′、82′S′、83′S′、84′S′为大致在检测面9a上形成焦点的光。汇光点81＂S′、82S′、82＂S′、83S′、83＂S′、84＂S′在x轴方向上的焦线位于从全息照相面2a一侧看去的检测面9a的靠身边一侧，y轴方向上的焦线的位置也与x轴方向上的焦线的位置一致。
用图2(a)所示的各检测单元能够获得以下8个信号。其中，假设T1为检测单元91获得的信号、T2为检测单元92获得的信号、T3为检测单元93获得的信号、T4为检测单元94获得的信号、F1为聚焦检测单元95获得的信号、F2为聚焦检测单元96获得的信号、S1为循轨检测单元97获得的信号、S2为循轨检测单元98获得的信号。
利用这些检测信号根据以下公式(4)～(8)生成跟踪DVD-RAM等宽间距光盘的光轨的循轨误差信号TE1、跟踪DVD-R或DVD-RW等窄间距光盘的光轨的循轨误差信号TE2、跟踪DVD-ROM等再生专用光盘的光轨的循轨误差信号TE3、聚焦光盘的信号面的聚焦误差信号FE、再生光盘的信号面的再生信号RF。
TE1＝T1+T2—T3—T4                     …(4)
TE2＝S2—S1                            …(5)
TE3＝T1+T3—T2—T4                     …(6)
FE＝F1—F2                             …(7)
RF＝T1+T2+T3+T4                        …(8)
光点81S、84S由于能够捕捉来自DVD-R或DVD-RW等窄间距格式光盘的衍射光成份(80a、80b)，因此强度随着光轨偏离产生变化。这是所谓0次光与衍射光互相干涉引起的现象。另一方面，由于光点81′S、82′S、83′S、84′S中不包含衍射光成份，因此强度不随光轨偏离产生变化。并且，当物镜5随着循轨控制相对于光轴7(即激光的高斯中心)移动时，返回光80的强度分布也同时移动。这种现象用例如Y>0光量增加、Y<0光量减少或者Y<0光量增加、Y>0光量减少这样的强度中心在全息照相面2a上沿Y轴移动的形式表示。因此，光点84S与光点81′S、82′S强度变化的方向互相相反，光点81S与光点83′S、84′S强度变化的方向也相反。因此，在消除了物镜移动的影响的状态下信号TE2只能够检测到光轨偏离的信息。即，通过恰当地调整全息照相面2a上各象限中形成的3个区域的面积比，信号TE2能够完全消除物镜5的透镜的移动对光轨偏离的影响。
另外，DVD-RAM等间距在1.2μm以上的大间距格式的光盘中返回光80的强度分布大致均匀。因此，各光点中透镜移动引起的光强度变化小，信号TE1的偏差量也变小，因此可以将其用于检测循轨误差。而且，DVD-RAM时没有双层光盘的格式，因此不需要考虑干扰光的影响，用信号TE1检测循轨误差就可以了。
图3(a)和图3(b)为表示本实施形态中相对于光盘6的信号面汇聚光的散焦为0时和散焦时检测面9a上的光点的样子的图。图3(a)表示信号面离物镜5的距离比聚焦时近时的光点，图3(b)表示信号面离物镜5的距离比聚焦时远时的光点。即，图3(a)为表示来自光盘6的记录再生对象信号面(散焦为0的信号面)的反射光形成的光点(参照标记中附加了P的光点)和来自离物镜5的距离比该信号面近的其他信号面的反射光形成的光点(参照标记中附加了S的光点)的图。并且，图3(b)为表示来自光盘6的记录再生对象信号面(散焦为0的信号面)的反射光形成的光点(参照标记中附加了P的光点)和来自离物镜5的距离比该信号面远的其他信号面的反射光形成的光点(参照标记中附加了S的光点)的图。另外，图3(a)和图3(b)只表示了1次衍射一侧的光点，—1次衍射光一侧的光点为关于原点90与1次衍射光一侧的光点大致对称的形状。
图3(a)中，当散焦时，无论哪个光点都不会进入检测单元97和检测单元98中。例如，当散焦为0时检测单元97上位于点84P的光点由于散焦量超过某一定值(单条光轨为δ1)向y轴的负方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点84S。有关δ1的条件后面叙述。并且，检测单元98上位于点81P上的光点向y轴的正方向移动，变成离开检测单元98的位置上的光点81S。另外，图3(a)中，散焦为0时的光点实际上在检测面9a上位于焦点附近，因此由于光的衍射变成复杂的形状，透过全息照相面2a的各象限21～24的分割区域时不与与该分割区域重叠的形状相似，因此表示为圆形。
这些光点不留在检测单元97、98中的原因有以下几点：光点84S、81S为全息照相面2a上在Y轴方向上离开其原点20的区域(区域24b、21b)产生的衍射光；检测单元98中y轴的负方向一侧的部分区域比y轴的正方向一侧的区域向x轴的正方向突出，点81P位于该突出的区域；点84P位于检测单元97的靠近y轴的负方向一侧的端部附近的位置上等。
并且，当散焦为0时检测单元97上位于点81′P的光点由于散焦量超过上述一定的值(单条光轨为δ1)向x轴的正方向移动，变成离开检测单元98的位置上的光点81′S。检测单元97上位于点82′P上的光点向x轴的负方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点82′S。检测单元98上位于点83′P上的光点向x轴的负方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点83′S。检测单元98上位于点84′P上的光点向x轴的正方向移动，变成离开检测单元98的位置上的光点84′S。这些光点不留在检测单元97、98中的原因有以下几点：光点81′S、82′S、83′S、84′S为全息照相面2a上在X轴方向上离开其原点20的区域(区域21a、22a、23a、24a)产生的衍射光；检测单元97、98中光点81′P、82′P、83′P、84′P所在的区域在x轴方向上的宽度w1/2小。
另一方面，散焦为0时检测单元96上位于点81＂P、点84＂P附近的光点分别变成向x轴的正方向扩散了的光点81＂S、84＂S。检测单元96上位于点82P和点83P附近的光点分别变成向x轴的负方向扩散了的光点82S、82＂S和光点83S、83＂S。由于光点84＂S、82S、82＂S向远离检测单元97、98的方向扩散，因此无论多大的散焦量都不会进入检测单元97、98中。虽然光点81＂S、83S、83＂S向检测单元97、98扩散，但只要散焦量不超过一定值(单条光轨为δ2)，就不会进入检测单元97、98中。另外，有关δ2的条件后面叙述。这些光点(81＂S、82S、82＂S、83S、83＂S、84＂S)不进入检测单元97、98中的原因是它们的起点(散焦为0时的光点位置)离开检测单元97、98。
并且，图3(b)中也是当散焦时哪个光点都不进入检测单元97和检测单元98。例如，当散焦为0时检测单元97上位于点84P的光点超过一定的散焦量(单条光轨为δ1)时向y轴的正方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点84S。检测单元98上位于点81P上的光点向y轴的负方向移动，变成离开检测单元97、98的位置上的光点81S。这些光点不留在检测单元97、98中的原因有以下几点：光点84S、81S为全息照相面2a上在Y轴方向上离开其原点20的区域(区域24b、21b)产生的衍射光；检测单元97中y轴的负方向一侧的部分区域比其他区域向x轴的负方向突出，点84P位于该突出的区域；点81P位于检测单元98的靠近y轴的负方向一侧的端部附近的位置上等。
并且，当散焦为0时检测单元97上位于点81′P的光点由于散焦量超过上述一定的值(单条光轨为δ1)向x轴的负方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点81′S。检测单元97上位于点82′P上的光点向x轴的正方向移动，变成离开检测单元98的位置上的光点82′S。检测单元98上位于点83′P上的光点向x轴的正方向移动，变成离开检测单元98的位置上的光点83′S。检测单元98上位于点84′P上的光点向x轴的负方向移动，变成离开检测单元97的位置上的光点84′S。这些光点不留在检测单元97、98中的原因有以下几点：光点81′S、82′S、83′S、84′S为全息照相面2a上在X轴方向上离开其原点20的区域(区域21a、22a、23a、24a)产生的衍射光；检测单元97、98中光点81′P、82′P、83′P、84′P所在的区域在x轴方向上的宽度w1/2小。
另一方面，散焦为0时检测单元96上位于点81＂P、点84＂P附近的光点分别变成向x轴的负方向扩散了的光点81＂S、84＂S。检测单元96上位于点82P和点83P附近的光点分别变成向x轴的正方向扩散了的光点82S、82＂S和光点83S、83＂S。由于光点81＂S、83S、83＂S向远离检测单元97、98的方向扩散，因此无论多大的散焦量都不会进入检测单元97、98中。虽然光点84＂S、82S、82＂S向检测单元97、98扩散，但只要散焦量不超过一定值(单条光轨为δ2)，就不会进入检测单元97、98中。这些光点(81＂S、82S、82＂S、83S、83＂S、84＂S)不进入检测单元97、98中的原因是它们的起点位于(散焦为0时的光点位置)离开检测单元97、98的位置上。
在双层光盘的情况下，当聚焦在一个层上时，在另一层中反射回来的光在单侧d/n、往返2d/n散焦的距离的状态下回到检测面9a上。双层光盘为DVD-R或Blu-Ray盘等已经商品化、2个信号面夹着厚度为d、折射率为n的粘接层的双层结构的光盘。d的值在DVD-R格式中规定为40μm<d<70μm，Blu-Ray格式规定为20μm<d<30μm，HD-DVD格式规定为17μm<d<23μm。如果该散焦量(单侧为d/n)在下式(9)的范围内的话，则光盘6中想要再生的信号面以外的信号面反射的光不会成为干扰光混入检测单元97、98中。
δ1<d/n<δ2            …(9)
上述实施形态中只要以适当的比例进行设计，能够容易地满足公式(9)。例如，假设n＝1.51μm、40μm<d<70μm的话，只要使δ1<26.5
μm、δ2>46.4μm地决定w1、w2等的比例就可以。并且，即使不能完全满足公式(9)，只要使厚度的中间值(DVD-R的大小为55μm、Blu-Ray的大小为25μm、HD-DVD的大小为20μm)产生的干扰光不入射到检测单元97、98中就可以，对于中间值以外的厚度应该具有一定的容许。这样一来，如果采用上述实施形态，被光盘中作为再生或者记录对象的信号面前后dμm的其他信号面反射的光不会入射到检测单元97、98中。因此，通过采用由检测单元97、98检测到的检测信号生成的信号TE2作为循轨误差信号，能够使双层光盘中的循轨控制稳定，能够消除循轨控制时光轨偏离或光轨跳跃。
下面说明散焦时光点不进入检测单元97、98的检测单元97、98的尺寸条件。如用图3(a)和图3(b)说明过的那样，散焦为0时检测单元98中位于点81P上的光点在单条光轨产生δ1的散焦的情况下变成向y轴的负方向或正方向移动的光点81S。同样，如用图3(a)和图3(b)说明过的那样，散焦为0时检测单元98中位于点84P上的光点在单条光轨产生δ1的散焦的情况下变成向y轴的负方向或正方向移动的光点84S。为了使该光点81S和84S不进入检测单元97、98，需要满足以下条件。
即，如图4(a)所示，假设检测单元97、98中宽度变宽的区域在y轴方向上的长度为h，散焦为0时的光点81P、84P最好位于检测单元97、98中离y轴负方向的端部h/2的距离上。并且，这些光点81P、84P在检测单元97、98的宽度变宽的区域中离y轴的距离大于w1/2的位置上。
并且，当单条光轨的散焦量为δ1时检测面9a上全孔径点的直径D1由下述公式(10)求出。另外，NA为物镜5的数值孔径，fc为校准透镜4的焦距，fφ为物镜5的焦距。并且假设δ1＝d1/n。d1为双层光盘的最小层间厚度，在例如DVD-R或DVD-RW的情况下为40μm以下。n为光盘6的盘基材的折射率。
D1＝2×fφ×NA×2×δ1/fc×(fc/fφ)2
＝fc/fφ×4×NA×d1/n                         …(10)
并且，当单条光轨的散焦量为δ1时，上述光点81P、84P不进入检测单元97、98的条件满足下述公式(11)。另外，如图4(b)所示，α为全息照相面2a中区域21c与区域21b的边界在y轴上离原点20的距离。
h/2<D1×α/(fφ×NA)                           …(11)
上式(11)的条件可以表示成下式(12)。
h/α<4×fc/fφ2×d1/n                     …(12)
由于满足该公式(12)并且散焦为0时的光点81P、84P位于检测单元97、98的x轴方向上的宽度变宽的区域中离y轴的距离大于w1/2的位置上，因此单条光轨的散焦量超过δ1时，光点81S、84S不进入检测单元97、98中。
而且，如参照图3(a)说明过的那样，图4(a)所示的光点81＂P为信号面离物镜5越近越向x轴的正方向扩大的光点81＂S。在单条光轨的散焦量为δ2的情况下，该光点81＂S不进入检测单元97的条件满足下式(13)。另外，如图4(a)所示，c为光点81＂P到检测单元97的x轴方向上的距离。并且，假设δ2＝d2/n。d2为双层光盘的最大层间厚度，在例如DVD-R或DVD-RW的情况下为70μm以下。D2为单条光轨的散焦量为δ2时检测面9a上的全孔径点的直径。
c>D2＝fc/fφ×4×NA×d2/n                           …(13)
同样，当满足该条件时，图3(b)所示的光点84＂P在单条光轨的散焦量为δ2时形成的光点84＂S也不进入检测单元98。
并且，如图3(b)所示，图4(a)所示的光点82′P为信号面离物镜5越远越往x轴的正方向移动的光点82′S。当单条光轨的散焦为δ1时，该光点82′S不进入检测单元98的条件满足下式(14)。另外，如图4(b)所示，β为全息照相面2a上原点20到区域21c与区域21a的边界的x轴方向上的距离。
3/4×w1<D1×β/(fφ×NA)                                   …(14)
上述公式(14)的条件可以表示为下式(15)。
w/β<16/3×fc/fφ2×d1/n                              …(15)
另外，上述实施形态中使循轨误差信号用信号光的检测单元为检测单元97、98，在检测单元97上配置光点84S、81′S、82′S，在检测单元98上配置光点81S、83′S、84′S地构成全息照相面2a。但是，这仅仅只是一个例子，这些光点以怎样的组合配置在检测单元97、98上可以是各种各样的形态。
并且，虽然上述实施形态说明了光盘6为双层光盘时的情况，但对于4层或8层等多层光盘也同样，能够获得同样的效果。
并且，虽然上述实施形态将光源1和检测面9a构成在同一块基板上，但也可以是将它们分开的结构，甚至可以是采用2个校准透镜、往路和回路分开使用的结构，能够获得的效果不会改变。
而且，上述实施形态的特征是仅使全息照相面2a上离开原点20的区域即区域21a～24a或区域21b～24b产生的光点汇聚在循轨检测单元上。只要具有与此相同的特征，其他的形态也能够产生同样的效果。
例如，上述实施形态将循轨检测单元97、98配置在在x轴方向上靠近原点的位置，将聚焦检测单元95、96配置在比循轨检测单元97、98靠x轴的正侧和x轴的负侧。但是，也可以考虑与此相反，将聚焦误差信号检测用的检测单元95、96配置在在x轴方向上靠近原点的位置，将循轨误差信号检测用的检测单元97配置在x轴的正侧、将检测单元98配置在x轴的负侧的结构。
此时的结构例作为本发明的其他实施形态表示在图5中。图5只有检测单元和光点的位置不同，其他全部与图2相同，其详细说明省略。并且，图6(a)和图6(b)为表示在图5所示的检测单元配置的情况下，相对于光盘6的信号面的汇聚光的散焦为0时和散焦时检测面9a上的光点的样子的图。图6(a)表示信号面离物镜5的距离比聚焦时近时的光点，图6(b)表示信号面离物镜5的距离比聚焦时远时的光点。即，图6(a)为表示来自光盘6的记录再生对象信号面(散焦为0的信号面)的反射光形成的光点(参照标记中附加了P的光点)和来自离物镜5的距离比该信号面近的其他信号面的反射光形成的光点(参照标记中附加了S的光点)的图。并且，图6(b)为表示来自光盘6的记录再生对象信号面(散焦为0的信号面)的反射光形成的光点(参照标记中附加了P的光点)和来自离物镜5的距离比该信号面远的其他信号面的反射光形成的光点(参照标记中附加了S的光点)的图。另外，图6(a)和图6(b)只表示了1次衍射一侧的光点，—1次衍射光一侧的光点为关于原点90与1次衍射光一侧的光点大致对称的形状。
在图5所示的检测单元配置的情况下，也如图6(a)和图6(b)所示，通过使散焦量超过一定的量，使循轨检测单元97和循轨检测单元98上的光点跑到其外部，只要散焦量不超过一定值，聚焦检测单元95、96上的光点就不会进入循轨检测单元97、98。因此，图5所示的检测单元的配置也能够获得与图2所示的检测单元的配置完全相同的效果。
而且，全息照相面2a中区域的分割并不仅限于图2(b)所示的形态。例如，靠近原点20的区域21c～24c的形状并不局限于图2(b)所示的形状，只要靠近原点20，可以采取任意的形状。
本发明的光盘装置通过将全息照相面上离开原点的区域产生的光点汇聚在循轨检测单元上能够实现稳定的循轨控制，因此能够提高尤其是多层光盘的记录再生精度，可以作为各种与光盘有关的设备使用。

Claims (12)

1.一种光盘装置，具有：光源、光分离元件、物镜和光检测器，其特征在于：上述物镜使从上述光源射出的光汇聚在光盘的信号面上，并且使该信号面反射的光入射到上述光分离元件中；
上述光分离元件具有包含从上述物镜入射来的光的光轴位置的第1区域和在上述第1区域的周围位于离开上述光轴的位置上的第2区域，使入射到上述第1区域内的光和入射到上述第2区域内的光分离并入射到上述光检测器中；
上述光检测器的检测面具有：检测来自上述光分离元件的第1区域的入射光的第1检测区域；和设置在离开上述第1检测区域的位置上，并检测来自上述光分离元件的第2区域的入射光的第2检测区域，使用上述第2检测区域的检测信号检测上述光盘的循轨误差信号；
当上述光盘具有多个信号面时，被上述物镜聚焦的信号面以外的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中。
2.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：上述光检测器使用上述第1检测区域检测到的信号，检测上述光盘的聚焦误差信号。
3.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，则以当上述d在40μm～70μm的范围内时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
4.如权利要求3所述的光盘装置，其特征在于：以当上述d为55μm时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
5.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，则以当上述d在20μm～30μm的范围内时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
6.如权利要求5所述的光盘装置，其特征在于：以当上述d为25μm时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
7.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：如果将上述光盘中上述物镜聚焦的信号面与其他的信号面之间的距离表示为d，则以当上述d在17μm～23μm的范围内时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
8.如权利要求7所述的光盘装置，其特征在于：以当上述d为20μm时，使被上述其他的信号面反射的光中的、从上述光分离元件的第1区域入射到上述光检测器中的光不会入射到上述第2检测区域中的方式，形成上述光分离元件。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的光盘装置，其特征在于：当以没被上述光分离元件分离而入射到上述光检测面中的光的光轴位置为原点，以通过上述原点、与上述光盘的径向平行的直线为y轴，以通过上述原点、与上述y轴正交的直线为x轴时，沿上述y轴形成上述光检测器中的第2检测区域，上述第1检测区域以在x轴方向上分为2个而夹住上述第2检测区域的方式形成。
10.如权利要求1～8中的任一项所述的光盘装置，其特征在于：当以没被上述光分离元件分离而入射到上述光检测面中的光的光轴位置为原点，以通过上述原点、与上述光盘的径向平行的直线为y轴，以通过上述原点、与上述y轴正交的直线为x轴时，沿上述y轴形成上述光检测器中的第1检测区域，上述第2检测区域以在x轴方向上分为2个而夹住上述第1检测区域的方式形成。
11.如权利要求1～10中的任一项所述的光盘装置，其特征在于：上述第2检测区域具有x轴方向上的长度相对较小的第1部分和相对较大的第2部分。
12.如权利要求11所述的光盘装置，其特征在于：如果将上述第2检测区域中的上述第1部分在x轴方向上的长度表示为w1、将上述第2部分在x轴方向上的长度表示为w2，则在相对上述光盘的信号面散焦为0时形成于上述第2检测区域的光点中，位于上述第2部分上的光点形成在上述第2部分的y轴方向的大致中心、并且离y轴的距离大于w1/2的位置上。
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