CN1139918C - 光读出装置及使用该装置的光学记录媒体驱动装置 - Google Patents

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Abstract

透过型全息图元件具有由互相正交的假想分割线分割成等面积的4个区域的4分割全息图。4分割光检测部由大致平行于光盘半径方向的分割线与跟它正交的分割线分割成等面积的4个光检测部。4分割全息面一条对角线位置的2个区域所衍射的主光束在4分割光检测部的一条分割线上互相相对的邻接的位置上聚光成聚光点，另一条对角线位置的2个区域所衍射的主光束在4分割光检测部的另一条分割线上的互相相对的离开的位置上聚光成聚光点。

Description

光读出装置及使用该装置的光学记录媒体驱动装置
本发明涉及光读出装置及使用该装置的光学记录媒体驱动装置。
用于光盘驱动装置等的光学记录媒体驱动装置的光读出装置用激光对光盘等的光学记录媒体进行信息记录和信息读出或伺服信号检测。
近年来，随着光读出装置的小型化、轻量化及低价格化的要求，正进行采用作为衍射光栅一种的透过型全息图元件的光读出装置的研究和开发。
图25是特开平3-76035号公报中所揭示的具有透过型全息图元件的光读出装置的示意图。这种光读出装置依靠像差法进行聚焦伺服和依靠3波束法进行跟踪伺服。
图25中，设光盘101的半径方向为X方向，光盘101的跟踪方向为Y方向，垂直于光盘101盘面的方向为Z方向。
半导体激光元件102向Z方向发射激光(光束)。从半导体激光元件102发射的光束依靠3分割用衍射光栅103被分割成大致在含Y方向和Z方向的平面内的0次衍射光束(主光束)，+1次衍射光束(副光束)和-1次衍射光束(副光束)的3束光束，透过透过型全息图元件104。
透过透过型全息图元件104的3束光束由聚光透镜105在光盘101上作为主光点和位于其两侧的副光点被聚焦。该聚光透镜105被支持得可为跟踪动作在以箭头U所示的X方向上移动，且可为聚焦动作在Z方向上移动。
来自光盘101的3束返还光束(反射光束)由透过型全息图元件104大致在包含X方向和Z方向的平面内衍射，由光检测器所检测。透过型全息图元件104如图26所示具有非对称图形的全息图面140，对来自光盘101的3束返还光束提供各自的像差。
图27表示形成于光盘101上的主光点和副光点图。如图27所示，调整光读出装置的光学***使主光点MO扫描应复现的道TR，副光点S1、S2稍微碰到道TR扫描主光点MO的两侧。
图28示出光检测器106一例的模式平面图。该光检测器106包含：设于用像差法进行聚焦伺服用的中心部的4分割光检测部160，及设于4分割光检测部160的两侧依靠3光束法进行跟踪伺服用的光检测部E、F。在4分割光检测部160的中心部上入射对应于上述主光点MO的返还光束(主光束)。而在光检测部E、F上入射分别对应副光点S1、S2的返还光束(副光束)。
一当光盘101的Z方向的位置改变，则返还光束的焦点改变，在光检测器106的4分割光检测部160上的光点形状就变成如图29所示那样。相对聚光透镜105，光盘101过于靠近的场合，如图29(a)所示，聚光点S变成以光检测部B和光检测部D的中心连线方向为长轴方向的椭圆形。在光盘101位于聚光透镜105的焦点位置的场合，如图29(b)所示，聚光点S在光检测部A、B、C、D的中心处成为圆形。光盘101相对聚光透镜105过远的场合，如图29(c)所示，聚光点S变成以光检测部A和光检测部C的中心连线方向为长轴方向的椭圆形。
因此，利用4分割光检测部160的各光检测部A、B、C、D的输出信号PA、PB、PC、PD，求得下式的聚焦误差信号FES，
          FES＝(PA+PC)-(PB+PD)。
上式的聚焦误差信号FES，在光盘101过近的场合为负，在聚焦良好的场合为零，在光盘101过远的场合为正。
而且，在主光点MO在光盘101应该复现的道上良好地跟踪的场合，入射到光检测部E、F的2个副光束的强度相等，在主光点MO无论偏向于应该复现的道TR的哪一侧时，副光束的一方强度变大。因此，利用光检测部E、F的输出信号PE、PF求得下式的跟踪误差信号TES，
                      TES＝PE-PF。
图30表示由光盘101的Z轴方向位置引起的聚焦误差信号FES的变化图。称该FES变化为S曲线特性。如用像差法，则能得到计算不费事、能放大S曲线特性的幅度、得到理想的S形状等优点。因此，在实用化的光读出装置中，像差法用得最多。
然而，半导体激光元件102中，依变于周围温度要产生振动波长的变化。由于这种振动波长的变化，引起在透过型全息图元件104上的返还光束的衍射角度的变化。
为了防止由振动波长变化引起的聚焦误差信号FES的变化，光检测器106的4分割光检测部160，用大致沿着由振动波长变化引起全息图元件104的衍射光束移动方向的分割线LX进行分割。
但是，即使考虑到上述波长变化来配置光检测器106的场合，也会由于当波长变化大时衍射光束的聚光点S与分割线LX和分割线LY的交点不相合，从而产生不能得到正确的聚焦误差信号FES的问题。
例如，在光盘101距离聚光透镜105过于近时，半导体元件102的振动波长变长，就如图31所示那样，4分割光检测部160上的聚光点S在与用实线示出的衍射方向相同的方向(X方向)上移动。结果光检测部A的输出信号PA变大，聚焦误差信号FES的值变小。由此S曲线特性的幅度如图32中实线示出的那样变小，降低了聚焦状态的检测精度。
为解决这一问题，本申请人采用如图33所示的互相平行的分割线来分割聚焦伺服用的3分割光检测部206，取代采用互相正交的分割线LX、LY来分割上述的4分割光检测部160，作为聚焦伺服用的光检测部。
利用光检测部206a、206b、206c的输出信号Sa、Sb、Sc来获得下式的聚焦误差信号FES，
                      FES＝(Sa+Sc)-Sb
为了使表示光轴方向的聚光透镜105移动量与聚焦误差信号FES强度的关系的S曲线特性优良化，有必要设定得使衍射光束的聚光点均等地跨在光检测部206a、206c上。然而，在采用上述光检测部206的场合，调整衍射光束的聚光点使均等地跨在光检测部206a、206c上是困难的。
因此，本申请人进一步制作如图34所示的光读出装置，进行实验。
图34中，半导体激光元件302向Z方向发射激光(光束)。从半导体激光元件302发射的光束由3分割用衍射光栅303在大致含有Y方向和Z方向的平面上被分割成3束光束(主光束和位于其两侧的1对副光束)。透过透过型全息图元件304。透过透过型全息图元件304的3束光束，由聚光透镜305聚焦于光盘301上作为主光点和位于其两侧的副光点。
由光盘301返还的3束反射光束，由透过型全息图元件304在大致含有X方向和Z方向的平面内被衍射，由光检测器306加以检测。透过型全息图元件304透过3束光束，并将来自光盘301的3束返还光束(反射光束)分别进行2分割并衍射，且将对应于聚焦状态的像差分配给这种2分割的光束。
如图35所示，全息图元件304具有按照大致沿道方向延伸的分割线304L所分割的区域304a、304b。而且图中模式地示出由上述3束光束M、S1、S2引起的光点m、S1、S2。
如图36所示，光检测器306具有：由检测与区域304衍射的主光束有关的返还光束的光检测部316a、316b、316c组成的光检测部306a；由检测与区域304b衍射的主光束有关的返还光束的光检测部316d、316e、316f组成的光检测部306b；检测与区域304a、304b衍射的一方副光束的返还光束有关的光检测部306c；以及检测与区域304a、304b衍射的另一方副光束有关的返还光束的光检测部306d。
根据从光检测部316a、316b、316c、316d、316e、316f得到的输出信号Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf以及从光检测部306c、306d得到的输出信号SA、SB，用下式求出聚焦误差信号FES和跟踪误差信号TES，
FES＝(Sa+Sc+Se)-(Sb+Sd+Sf)，
TES＝SA-SB。
由于如上述求得的聚焦误差信号FES，因此即使聚光点偏离光检测部306a、306b的中心，也可进行计算其修正偏差，得到正确的聚焦误差信号FES。
然而，在采用上述2分割的全息图元件304的光读出装置中，例如为将聚光点移动到所希望的道位置，如图37那样使聚光透镜305移动在与道方向大致垂直的方向(光盘301的半径方向)上时，如图38所示那样，在全息图元件304的区域304a与区域304b上返还光束的通过面积大小变得不同。
因此，随着聚光透镜305的径向移动，与光检测部306a和光检测部306b接收的主光束有关的返还光束的检测光量发生变化。这样，使聚光透镜305在半径方向上移动例如0μm±400μm时的S曲线特性就成为图39所示，得不到正确的聚焦误差信号FES。
本发明的目的在于提供不论道位置移动或光源的波长变化都能进行理想的聚焦伺服的光读出装置以及使用该装置的光学记录媒体驱动装置。
本发明的另一目的在于提供，即使为跟踪而移动聚光透镜的场合也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态的光读出装置以及使用该装置的光学记录媒体驱动装置。
本发明的又一目的在于提供，无论为跟踪而移动聚光透镜的场合，且无论由光源波长变化引起返还光束的衍射角度变化的场合，也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态的光读出装置以及使用该装置的光学记录媒体驱动装置。
本发明的再一个目的在于提供，即使由于光源波长变化引起返还光束衍射角度变化的场合也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态的光读出装置以及使用该装置的光学记录媒体驱动装置。
本发明的再一个目的在于提供，即使由于光源波长变化引起返还光束衍射角度变化的场合也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态的全息图元件。
将光束照射光学记录媒体、并检测来自光学记录媒体的返还光束的本发明的光读出装置包括：发射光束的光源；将光源发射的光束照射光学记录媒体的聚光透镜；衍射来自光学记录媒体通过聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件；具有检测经第1衍射元件衍射的返还光束的第1和第2光检测部的光检测器，第1衍射元件具有由大致沿光学记录媒体的半径方向延伸的第1分割线和与第1分割线正交的第2分割线所分割的4个区域，聚光透镜被设置得为跟踪动作而可以大致沿光学记录媒体的半径方向移动，光检测器的第1光检测部检测由第1衍射元件的4个区域中的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，第2光检测部检测由第1衍射元件的4个区域中的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，第1和第2光检测部每一个在因光源波长变化所衍射的返还光束的聚光点移动的方向上具有的长度为大于聚光点的移动距离。
本发明的光读出装置中，由第1衍射元件的4个区域中的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束由第1光检测部检测，并且由第1衍射元件的4个区域中的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束由第2光检测部检测。因此，通过比较第1光检测部上的返还光束的光接收面积与第2光检测部上的返还光束的光接收面积的差异，能够获得聚焦误差信号。
而且，第1衍射元件具有由大致沿光学记录媒体的半径方向延伸的第1分割线与跟第1分割线正交的第2分割线所分割的4个区域，而且聚光透镜设置得为跟踪动作而可大致沿光学记录媒体的半径方向移动。因此即使由于聚光透镜的跟踪动作在第1衍射元件上的返还光束位置改变，那么对第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积与对第1衍射元件的另一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积也大致没有改变。这样，伴随着跟踪动作时聚光透镜的移动，聚焦误差信号的劣化得到抑制。
而且，为检测聚焦状态的第1和第2光检测部各自在由光源波长变化引起经衍射的返还光束的聚光点移动的方向上具有大于聚光点移动距离的长度(就是说，即使聚光点移动它仍位于检测部内的长度)，因此，即使光源波长变化，由光检测器的各光检测部检测的返还光束的光量没有变化。因此，由光源波长变化引起的聚焦误差信号劣化得到抑制。
结果改善了光读出装置的聚焦特征和视场特性。
第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域与另一条对角线位置的2个区域也可将对应于聚焦状态的空间变动分别给与各自的返还光束，使得通过比较由一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束与由另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，能够检测聚焦状态。
这种场合，对由第1衍射元件的4个区域中的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束分配对应于聚焦状态的空间变动，并由光检测器的第1光检测部所检测，而对由另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束分配对应于聚焦状态的空间变动，并由光检测器的第2光检测部所检测。
这样一来，即使聚光透镜由于跟踪动作沿光学记录媒体的半径方向移动的场合，入射到第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域的返还光束的合计面积和入射到第1衍射元件的另一条对角线的2个区域的返还光束的合计面积也没有变化，第1光检测部上的光接收量的合计和第2检测部上的光接收量的合计也没有变化。因此在跟踪动作时也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态。
还有，光源是半导体激光器为好。而且，4个区域中一条对角线位置的2个区域与另一条对角线位置的2个区域，最好将对应于聚焦状态相互相反关系的空间变动分配给由一方的2个区域所衍射的返还光束和由另一方的2个区域所衍射的返还光束。
第1和第2的光检测部的每一个也可包含由大致沿经衍射的返还光束的聚光点因光源波长变化而移动的方向的假设的分割线所分割的多个光接收区域。
多个光接收区域也可包含第1光接收区域和配置在第1光接收区域两侧的且比第1光接收区域更宽的2个第2光接收区域。
这种场合，根据由第1衍射元件对角线的2个区域所衍射的返还光束，能够比较容易地设定光学***，使得2个聚光点的对向点位于宽度窄的光接收区域内。而且能够互相相加从第1和第2光检测部的每一个的两侧的宽度大的光接收区域得到的输出信号，根据加算结果的差别，能比较由一条对角线的2个区域所衍射的返还光束的光接收面积和由另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束的光接收面积的不同。
而且，从各宽度窄的光接收区域得到的输出信号能在求复现信号时加以利用。即是说，通过对第1和第2光检测部的宽度窄的光接收区域的输出信号与其两侧的光接收区域的输出信号求和，复现信号的强度变大。结果获得良好的复现信号。
来自光学记录媒体的返还光束产生的第1衍射元件上的光点，也可有关于第1分割线大致对称的形状。
这种场合，即使聚光透镜因跟踪动作而移动，对第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积，与对另一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积仍然相等，因此，由聚光透镜的移动引起聚焦误差信号的劣化进一步得到抑制。
光学记录媒体的半径方向与由于光源波长变化引起聚光点的移动方向也可为大致互相平行的关系。
这种场合，因大致保持对第1衍射元件一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积与对另一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积的比率的状态，能由光检测器的第1光检测部检测由一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，同时由第2光检测部检测由另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，因此，聚焦误差信号的劣化进一步得到抑制。
光学记录媒体的半径方向与因光源波长变化引起聚光点的移动方向处于大致互相正交的关系。
这种场合，因大致保持对第1衍射元件一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积与对另一条对角线位置的2个区域的返还光束的入射面积的比率的状态，能由光检测器第1光检测部检测由一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，同时由第2光检测部检测由另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，因此，聚焦误差信号的劣化进一步得到抑制。
还有，当光检测器的第1和第2光检测部大致沿垂直于由光源波长变化引起聚光点的移动方向的方向上配置成直线时，能够通过第1衍射元件的旋转容易地进行光轴调整。这种场合，从光点的对称性出发，构成光检测器的第1和第2光检测部的各光接收区域的长度方向大致沿道方向为好。
空间变动也可以是像差。这种场合能够进行根据像差法的聚焦伺服。
第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域与另一条对角线位置的2个区域，对由一方的对角线位置的2个区域所衍射的返还光束与由另一方对角线的2个区域所衍射的返还光束分别分配互成正交关系的像差也可以。
还有，这种正交方向的一方最好是大致平行于光检测器的第1和第2光检测部的分割线。这时，上述光接收面积相差变大，因此可获得良好的聚焦误差信号。
第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域与另一条对角线位置的2个区域，也可以对各自返还光束分配空间变动，使得聚焦时由一方对角线位置的2个区域所衍射的返还光束的焦点位置与由另一方对角线位置的2个区域所衍射的返还光束的焦点位置互相位于不同的高度。
这种场合，根据聚焦状态在光检测器的聚焦状态检测用的第1和第2光检测部，由返还光束引起的聚光点的大小不同地变化，因此能进行聚焦伺服。
在聚焦时，由第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束的焦点位置，位于比光检测器的光接收面更近处，由第1衍射元件的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束的焦点位置，位于比光检测器的光接收面更深处。
这种场合，根据聚焦状态，在光检测器的聚焦状态检测用的第1和第2光检测部，由返还光束引起的聚光点的大小成互相相反的关系变化，而且在第1和第2光检测部能够设定成将因返还光束引起聚光点的大小大致相同的场合作为聚焦的状态，因此，能够容易地进行聚焦伺服。
光读出装置进一步包括设置于光源与第1衍射元件之间的光路中、将光源发射的光束分割为主光束和跟踪状态检测用的副光束和第2衍射元件。聚光透镜将第2衍射元件分割的主光束和副光束照射光学记录媒体，第1衍射元件衍射来自光学记录媒体、通过聚光透镜给出的主光束和副光束，光检测器的第1光检测部检测由第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域所衍射的主光束，第2光检测部检测由第1衍射元件的另一条对角线位置的2个区域所衍射的主光束，光检测器进一步包括检测由第1衍射元件的一条对角线位置的2个区域所衍射的副光束和由第1衍射元件和另一条对角线位置的2个区域所衍射的副光束的第3光检测部，第3光检测部也可具有大于在因光源波长变化引起衍射的副光束的聚光点移动的方向上的聚光点的移动距离的长度。
这种场合，能够防止由于光源波长变化或跟踪动作使聚光点移动造成的聚焦误差信号的劣化，同时能进行用3波束法的跟踪伺服。
第1衍射元件的第1分割线也可设置成使它相对于包含由第2衍射元件新分割的主光束和副光束的光轴的平面成规定的角度。
在这种场合，由第2衍射元件所分割的主光束和副光束相对于光学记录媒体道是成可检测跟踪状态的位置关系，第1衍射元件的第1分割线与聚光透镜的移动方向相平行。因此，能正确检测跟踪状态和聚焦状态。
第2衍射元件和第1衍射元件被设置得可绕规定轴转动，以使相对于光学记录媒体道而言主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系，第1衍射元件的第1分割线也可为：在位置关系调整后与聚光透镜的移动方向相平行，而在位置关系调整前相对于含有主光束和副光束的光轴的平面成规定的角度。
这种场合，通过使第2衍射元件和第1衍射元件绕规定轴转动，在进行调整使相对于光学记录媒体的道而言主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系后，第1衍射元件的第1分割线成为平行于聚光透镜的移动方向。因此，位置关系调整后，即使为跟踪动作聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
第2衍射元件的衍射沟也可形成为：相对于光学记录媒体的道而言使主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系，并对道的切线方向成规定的角度。
在这种场合，不必让第2衍射元件和第1衍射元件绕规定轴转动，相对光学记录媒体的道，主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的关系，且第1衍射元件的第1分割线与聚光透镜的移动方向相平行。因此，即使为跟踪动作聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
副光束包括位于主光束两侧的2个副光束，光检测器的第3光检测部也可包括2个第3光检测部，这2个第3光检测部将第1和第2光检测部夹在中间地配置，且分别检测2个副光束。
第1衍射元件一条对角线位置的2个区域也可具有衍射返还光束的衍射面图案，使光检测器的第1光检测部上形成的2个聚光点大致沿与因光源波长变化而移动的方向相正交的方向上排列，第1衍射元件另一条对角线位置的2个区域也可具有衍射返还光束的衍射面图案，使光检测器的第2光检测部上形成的2个聚光点大致沿与因光源波长变化而移动的方向相正交的方向上排列。
依照本发明的另一方面的驱动光学记录媒体的光学记录媒体驱动装置包括：使光学记录媒体旋转的旋转驱动机构；将光束照射光学记录媒体的光读出装置；使光读出装置在光学记录媒体的半径方向上移动的读出驱动机构；以及处理来自光读出装置的光检测器输出信号的信号处理电路，光读出装置包括：发射光束的光源；将光源发射的光束照射光学记录媒体的聚光透镜；衍射由光学记录媒体通过聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件；以及具有检测经第1衍射元件衍射的返还光束的第1和第2光检测部的光检测器，第1衍射元件具有由大致沿光学记录媒体的半径方向延伸的第1分割线和与第1分割线相正交的第2分割线所分割的4个区域，聚光透镜为跟踪动作被设置成大致沿光学记录媒体的半径方向可以移动。光检测器的第1光检测部检测由第1衍射元件的4个区域中一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，第2光检测部检测由第1衍射元件的4个区域中另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，第1和第2光检测部各自具有的长度大于由光源波长变化而衍射的返还光束的聚光点移动方向上的聚光点的移动距离。
在这种光学记录媒体驱动装置中采用了上述的光读出装置，因此，不论道位置移动或者光源的波长变动都能进行理想的聚焦伺服。
依照将光束照射光学记录媒体、检测从该媒体的返还光束的本发明的另一方面的光读出装置，包括：发射光束的光源；将从光源发射的光束照射光学记录媒体的聚光透镜；衍射来自光学记录媒体通过聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件；以及光接收由第1衍射元件衍射的返还光束的光检测器，聚光透镜为跟踪动作被设置成沿光学记录媒体的半径方向可以移动，第1衍射元件具有由平行于聚光透镜的移动方向的第1分割线分割成多个区域。
在这个光读出装置中，第1衍射元件由平行于聚光透镜移动方向的第1分割线分割成多个区域，因此即使因跟踪动作聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，入射到第1衍射元件的各区域的返还光束的面积也不改变。因此，跟踪动作时也能够正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
也可以，第1衍射元件具有由第1分割线和与第1分割线正交的第2分割线分割成的4个区域，光检测器具有检测由第1衍射元件各区域衍射的返还光束的多个光检测部。
这种场合，由于第1衍射元件由平行于聚光透镜的第1分割线和与该第1分割线成正交的第2分割线分割成4个区域，光检测器具有检测由第1衍射元件各区域衍射的返还光束的多个光检测部，因此，即使因跟踪动作聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，入射到位于第1衍射元件一条对角线位置上的2个区域的返还光束的合计面积和入射到位于另一条对角线位置上的2个区域的返还光束的合计面积也不会变化，由一方的2个区域衍射的返还光束的光接收量的合计和由另一方的2个区域衍射的返还光束的光接收量的合计也不变化。因此，跟踪动作时也能正确检测光学记录媒体的状态。
光读出装置还包括设置于光源与第1衍射元件之间的光路中、将光源发射的光束分割成主光束与跟踪状态检测用的副光束的第2衍射元件，聚光透镜将由第2衍射元件分割的主光束和副光束照射到光学记录媒体，第1衍射元件衍射来自光学记录媒体经过聚光透镜给出的主光束和副光束，光检测器的多个光检测部检测由第1衍射元件衍射的主光束，光检测器还可进一步含有检测由第1衍射元件衍射的副光束的光检测部。
第1衍射元件的第1分割线也可以设置成使它相对于包含由第2衍射元件分割的主光束和副光束的光轴的平面成规定的角度。
在这种情况下，由第2衍射元件分割的主光束和副光束相对于光学记录媒体成可检测跟踪状态的位置关系的状态，因此第1衍射元件的第1分割线与聚光透镜的移动方向成平行。从而，能正确检测跟踪状态和聚焦状态。
第2衍射元件和第1衍射元件设置成可绕规定的轴转动，使得相对于光学记录媒体主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系，第1衍射元件的第1分割线也可被形成得，在上述位置关系调整后与聚光透镜的移动方向相平行，在上述位置调整前对包含主光束和副光束的光轴的平面成规定的角度。
这种场合，通过使第2衍射元件和第1衍射元件绕规定的轴转动，在进行使相对于光学记录媒体主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系那样的调整之后，第1衍射元件的第1分割线平行于聚光透镜的移动方向。因此在位置关系调整后，即使因跟踪动作使聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
而且，第2衍射元件的衍射沟也可以形成得相对道切线方向成规定的角度，使得相对于光学记录媒体的道而言主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系。
在这种场合下，不必让第2衍射元件和第1衍射元件绕规定的轴转动，相对于光学记录媒体的道的主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系，且第1衍射元件的第1分割线平行于聚光透镜的移动方向。因此，即使因跟踪动作聚光透镜在光学记录媒体的半径方向上移动，也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
依照本发明的另一个方面的驱动光学记录媒体的光学记录媒体驱动装置，包括：使光学记录媒体转动的旋转驱动机构；将光束照射光学记录媒体的光读出装置；使光读出装置在光学记录媒体的半径方向上移动的读出驱动机构；以及处理由光读出装置的光检测器来的输出信号的信号处理电路，光读出装置包括：发射光束的光源；将光源发射的光束照射光学记录媒体的聚光透镜；衍射来自光学记录媒体通过聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件；以及检测由第1衍射元件衍射的返还光束的光检测器，聚光透镜被设置得可因跟踪动作沿光学记录媒体的半径方向移动，第1衍射元件具有由平行于聚光透镜移动方向的第1分割线所分割的多个区域。
该光学记录媒体驱动装置由于采用上述的光读出装置，因此跟踪动作时也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
对光学记录媒体照射光束。检测来自光学记录媒体的返还光束的、依照本发明再一个方面的光读出装置，包括：发射光束的光源；衍射基于光源发射的光束的返还光束的衍射元件；以及检测由衍射元件衍射的返还光束的检测器，衍射元件具有由相互正交的分割线所分割的4个区域，光检测器具有由互相正交的第1分割线和第2分割线分割成的4个光检测部，该第1分割线大致平行于由衍射元件衍射的返还光束的聚光点因光源波长变动而移动的方向，衍射元件的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，在以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心、第2分割线上互相相对的邻接的位置上形成各自聚光点，衍射元件的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，在以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心、第1分割线上互相相对的离开的位置上形成各自的聚光点。
在这种光读出装置中，衍射元件一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束产生的聚光点，分别形成在以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心、第2分割线上互相相对的邻接的位置上，衍射元件另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束产生的聚光点，分别形成于以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心、第1分割线上互相相对的离开的位置上。
当因光源的波长变动返还光束的衍射角度发生变化时，光检测器上的聚光点就沿第1分割线移动。这时，从衍射元件的一条对角线位置的2个区域来的返还光束产生的聚光点，从第2分割线上移动到两侧的光检测部的其中一侧。然而，从另一条对角线位置的2个区域来的返还光束产生的聚光点，由于移动前形成在从第1和第2分割线交点互相离开的第2分割线上，因此虽沿第1分割线移动但不超过第2分割线。
因此，聚光点移动引起的各光检测部的输出信号的变化被抑制得小于二分之一。所以，光源波长变动时能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
而且，可以与现有例同样地放大S曲线特性的幅度，且在调准焦点时4个光检测部的输出都相等，因此调整容易。
特别是，衍射元件的一条对角线位置的2个区域和另一条对角线位置的2个区域也可以将对应于聚焦状态的空间变动分配给各个光束，使得根据4个光检测部的输出计算可以检测光学记录媒体上的聚焦状态。
这种场合，对衍射元件一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束分配对应聚焦状态的空间变动并由光检测器的第2分割线两侧的光检测部所接收，并且另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束分配对应聚焦状态的空间变动并由光检测器的第1分割线两侧的光检测部所接收。
这样，通过比较光检测器一条对角线位置的2个光检测部的输出信号与另一条对角线位置的2个光检测部的输出信号，能够检测光学记录媒体上的聚焦状态。
而且，对应于聚焦状态的空间变动也可以是像差。在这种场合，一当光学记录媒体上的聚焦状态不符合调准焦点状态时，光检测器上的聚光点的形状就变成扁平，光检测器的各光检测部的输出信号就改变。因此，通过比较光检测器的一方对角线位置的2个光检测部的输出信号的合计与另一方对角线位置的2个光检测部的输出信号的合计，能够检测光学记录媒体上的聚焦状态。
对于光检测器的第1和第2分割线，像差也可分配在大致45°的方向上。这种场合，当光学记录媒体上的聚焦状态不符合调焦点状态时，光检测器上的聚光点的形状就成为具有对第1和第2分割线大致45°角度的长轴的椭圆形。
衍射元件的4个区域也可以以该衍射元件的分割线的交点作为共同的原点来形成，衍射元件的一条对角线位置的2个区域具有以光检测器的第1和第2分割线的交点为基准设定的全息图案，衍射元件的另一条对角线位置的2个区域具有以从光检测器的第1和第2分割线的交点互相离开的第1分割线上的2点为基准分别设定的全息图案。
特别是，衍射元件一条对角线位置的2个区域也可以沿大致平行于衍射元件所衍射的返还光束的聚光点因光源波长变动而移动方向的方向上配置，衍射元件的另一条对角线位置的2个区域沿大致正交于衍射元件所衍射的返还光束的聚光点因光源波长变动而移动的方向的方向上配置。
衍射元件的分割线也可以相对光检测器的第1和第2分割线大致成45°角度。
光源也可以发射具有椭圆形状的远场像的光束，返还光束在衍射元件上形成椭圆形状的光点，设定光源与衍射元件的位置关系使椭圆形状的光点的短轴延伸在一方对角线位置的2个区域上，而长轴延伸在另一方对角线位置的2个区域上。
这种场合，入射到衍射元件一方对角线位置的2个区域上的返还光束的面积比入射到另一方对角线位置的2个区域上的返还光束的面来得小。这样，光检测器的第2分割线上形成的聚光点的光强度比光检测器的第1分割线上形成的聚光点的光强度来得低。
从而，因光源波长变动检测器上的聚光点沿第1分割线移动的场合，光检测器的各光检测部的输出信号的变化变小。结果，光源波长变动时也能正确检测光学记录媒体上的聚焦状态。
依照本发明另一个方面的全息图元件，包括衍射入射光束、在假想面上形成经衍射的光束的聚光点的衍射面，衍射面由互相正交的分割线分割成4个区域，互为正交的分割线相对于包含入射光束的光轴和经衍射的光束的光轴的平面与衍射面的交线，大致成45°角度，衍射面对经衍射的光束分配像差。
依照本发明另一个方面的全息图元件，包括衍射入射光束，在假想面上形成经衍射的光束的聚光点的衍射面，衍射面由互相正交的分割线分割成4个区域，4个区域中一条对角线位置的2个区域具有的全息图案，使以假想面上的第1假想线和与第1假想线正交的第2假想线的交点为中心在第2假想线上互相相对的邻接的位置上形成各自的聚光点，4个区域中另一条对角线位置的2个区域具有的全息图案在以第1和第2假想线的交点为中心的第1假想线上互相相对的离开的位置上形成各自的聚光点，第1假想线位于包含入射光束光轴和衍射的光束光轴的平面内。
依照本发明另一个方面的驱动光学记录媒体的光学记录媒体驱动装置，包括：转动光学记录媒体的旋转驱动机构；对光学记录媒体照射光束的光读出装置；使光读出装置在光学记录媒体的半径方向上移动的读出驱动机构；以及处理从光读出装置的光检测器来的输出信号的信号处理电路，光读出装置包括：发射光束的光源；衍射基于光源发射光束的返还光束的衍射元件；以信检测由衍射元件衍射的返还光束的光检测器，衍射元件具有由互相正交的分割线所分割的4个区域，光检测器具有4个光检测部，它们由大致平行于衍射元件所衍射的返还光束的聚光点因光源波长变动而移动的方向的第1分割线和与第1分割线正交的第2分割线分割而成，衍射元件的一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束在以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心的第2分割线上互相相对的邻接位置上形成各自的聚光点，衍射元件的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束在以光检测器的第1和第2分割线的交点为中心的第1分割线上互相相对离开的位置上形成各自的聚光点。
这种光学记录媒体驱动装置中由于采用上述的光读出装置，因此在光源波长变动时也能正确地检测光学记录媒体上的聚焦状态。
图1为本发明第1实施例的光读出装置概示图。
图2为图1光读出装置的透过型全息图元件平面图。
图3表示跟踪相位调整前的光盘的道、透过型全息图元件及3分割用衍射光栅状态的平面图。
图4表示跟踪相位调整后的光盘的道、透过型全息图元件及3分割用衍射光栅状态的平面图。
图5示出光盘上主光束聚焦情况下在光检测器上的聚光状态模式的平面图。
图6示出光盘接近聚光镜成聚焦误差状态情况下光检测器上的聚光状态模式的平面图。
图7示出光盘离开聚光镜成聚焦误差状态情况下光检测器上的聚光状态模式的平面图。
图8为本发明第2实施例的光读出装置其光盘1的道TR、透过型全息图元件4A以及3分割用衍射光栅3A的状态图。
图9A、9B、9C示出光检测器上的聚光点的光束形状另一例模式的平面图。
图10为第1和第2实施例的光读出装置的聚光镜移动的场合下S曲线特性图。
图11为本发明第3实施例光读出装置的概示图。
图12为图11光读出装置的透过型全息图元件的平面图。
图13示出光盘接近聚光镜成聚焦误差状态情况下光检测器上的聚光状态模式的平面图。
图14示出光盘离开聚光镜成聚焦误差状态情况下光检测器上的聚光状态模式的平面图。
图15示出光检测器另一例的模式平面图。
图16示出采用第1、第2或第3实施例的光读出装置的光学记录媒体驱动装置的构成的方块图。
图17为本发明第4实施例的光读出装置的概示图。
图18为图17光读出装置的透过型全息图元件和光检测器的平面图。
图19为表示4分割光检测部上的主光束的聚光状态的模式的平面图。
图20示出由于半导体激光元件的振动波长变动引起在4分割光检测部上的聚光点移动的模式平面图。
图21为图17的光读出装置的半导体激光元件的顶视图。
图22示出在激光远场像的方向为最佳情况下4分割全息图面上的光点及4分割光检测部上的聚光点的模式的平面图。
图23示出光学调整时和波长变动时的S曲线特性图。
图24示出采用第4实施例的光读出装置的光学记录媒体驱动装置的构成方块图。
图25为具有透过型全息图元件的已有光读出装置的概示图。
图26为已有光读出装置中采用的透过型全息图元件的全息面的平面图。
图27表示在光盘上形成的主光束和副光束图。
图28示出光检测器一例的模式平面图。
图29示出已有光读出装置的光检测器上的聚光状态的模式平面图。
图30为光读出装置的S曲线特图。
图31表示由于半导体激光元件的振动波长变动引起4分割光检测部上的聚光点移动的图。
图32示出由半导体激光元件的振动波长变动引起S曲线特性变化的图。
图33为另一个光检测器的光检测部的模式平面图。
图34为另一例光读出装置的概示图。
图35为图34的光读出装置中采用的透过型全息图元件的平面图。
图36为图34的光读出装置中采用的光检测器的平面图。
图37为图34的光读出装置中的聚光透镜移动状态的概示图。
图38为图34的光读出装置的聚光透镜移动的情况下透过型全息图元件的光点状态的模式平面图。
图39为图34的光读出装置的聚光透镜移动的情况下的S曲线特性图。
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1为本发明第1实施例光读出装置的概示图。图1的光读出装置100进行用像差法的聚焦伺服和用3波束法的跟踪伺服。
图1中，取CD等反射型光盘1的半径方向为X方向，光盘1的道方向为Y方向，垂直于光盘1盘面的方向为Z方向。
光读出装置装置100包括光投射接收单元10和聚光透镜5。交投射接收单元10由半导体激光元件2、透过型3分割用衍射光栅3、透过型全息图元件4及光检测器6组成。
半导体激光元件2装于底座7上设置的散热器8的侧面，光检测器6装于底座7上。3分割用衍射光栅3由光学玻璃或光学树脂构成，通过衬垫9a配设在支架9内。透过型全息图元件4配置在支架9上面的开口部。
半导体激光元件2向Z方向发射激光(光束)。3分割用衍射光栅3有衍射面30，半导体激光元件2发射的光束大致在含Y方向和Z方向的平面内分割成由0次衍射光束(主光束)M、+1次衍射光束(副光束)S1和-1次衍射光束(副光束)S2组成的3束光束，透过透过型全息图元件4。图中，上述3束光束被表示成一个光束。
聚光透镜5被支持得可在如箭头U所示的光盘1的半径方向上移动以用于跟踪伺服，而且可在上下方向(Z方向)上移动以用于聚焦伺服。该聚光透镜5使以0次衍射透过透过型全息图元件4的主光束M以及2束副光束S1、S2分别作为主光点MO以及位于其两侧的副光束S1、S2聚光在光盘1上。
透过型全息图元件4有4分割全息面40，将自光盘1来的3束返还光束(反射光束)M、S1、S2分别作4分割，同时在含X方向和Z方向的平面内作1次衍射，然后入射到光检测器6。这时，该透过型全息图元件4对来自光盘1的3束返还光束M、S1、S2分别分配对应于光盘1上的聚焦状态的空间变动(本实施例中为像差)。
光检测器6检测光盘1反射的、通过聚光透镜5、由透过型全息图元件4以1次透过衍射的3束光束M、S1、S2。
本实施例中，光盘1相当于光学记录媒体，半导体激光元件2相当于光源，透过型全息图元件4相当于第1衍射元件，3分割用衍射光栅3相当于第2衍射元件。
该光读出装置100中，如图27所示，有必要使主光束MO扫描应该复现的道TR，副光束S1、S2稍微碰到道TR扫描主光点MO的两侧，以进行跟踪相位调整。这种跟踪相位调整，通过使光投射接收单元10绕着Z方向按箭头R方向转动规定的角度θ来进行。这里，角度θ为1-3°。
图2为图1的光读出装置100的透过型全息图元件4的平面图。该透过型全息图元件4的4分割全息面40由互相正交的假想的分割线4L、4M分割成等面积的4个区域4a、4b、4c、4d。另外，图m0、s1、s2表示来自光盘1的返还光束中由各个主光束M和2束副光束S1、S2引起的光点。
跟踪相位调整前，分割线4L对光盘1的道方向(Y方向)成角度θ，分割线4M对光盘1的半径方向(X方向)成角度θ。
关于分割线4L与分割线4M的交点，位于一方的对称位置(一条对角线位置)的区域4a和区域4c具有相同的全息面图案(衍射面图案)，位于另一方对称位置(另一条对角线位置)的区域4b和4d具有相同的全息面图案。而且，区域4a、4c与区域4b、4d对来自光盘的返还光束分配互相相反关系的空间变动(本实例中为互相正交关系的像差)。
图3为跟踪相位调整前的光盘1的道TR、透过型全息图元件4和3分割用衍射光栅3的状态的平面图。图4为跟踪相位调整后的光盘1的道TR、透过型全息图元件4和3分割用衍射光栅3的状态的平面图。
跟踪相位调整前，如图3所示，主光点MO和2个副光点S1、S2形成在光盘1的1个道TR上。这时，透过型全息图元件4的分割线4L对光盘1的道TR方向(Y方向)成角度θ，分割线$M对光盘1半径方向(X方向)成角度θ。另一方面，3分割用衍射光栅3的衍射面30的衍射沟的方向与X方向一致。即是，透过型全息图元件4的分割线4M对3分割用衍射光栅3的衍射沟成角度θ。
跟踪相位调整后，如图4所示，主光点MO形成在光盘1的一个道TR上，2个副光点S1、S2形成在主光点MO的两侧，稍微碰到道TR。
由于设置得在道TR外比道TR上的反射率大，因此在主光点MO偏离道TR的场合，由两个副光点S1、S2的反射光产生差异。还有，主光点MO和副光点S1、S2被配置成其长轴或短轴大致与道TR正交。
这时，透过型全息图元件4的分割线4L与光盘1的道方向(Y方向)相一致，分割线4M与光盘1的半径方向(X方向)相一致。另一方面，3分割用衍射光栅3的衍射面30的衍射沟方向对X方向成角度θ。
因此，在因跟踪动作聚光透镜5如图1箭头U所示在X方向上移动的场合，透过型全息图元件4上的光点沿分割线4M移动。因此，透过区域4a、4c的返还光束的光量合计和透过区域4b、4d的返还光束的光量合计没有改变。
图5为在光盘1上主光束聚焦场合下光检测器6上的聚光状态的模式平面图。
光检测器6包括：沿光盘1的大致半径方向(X方向)一直线地并排放置的聚焦伺服用的一对光检测部6a、6b，和与这些光检测部6a、6b相对配置在它们两侧，且在光盘1的大致半径方向(X方向)延伸的跟踪伺服用的一对光检测部6c、6d。
光检测部6a由分别平行于X方向延伸的长方形的光检测部16a、16b、16c组成，在有相等宽度的光检测部16a、16c之间配置宽度窄的光检测部16b。光检测部6b与光检测部6a相同，由分别平行于X方向延伸的长方形的光检测部16d、16e、16f组成，宽度窄的光检测部16e配置在相同宽度的光检测部16d、16f之间。
光检测部6c、6d、16a-16f的X方向的长度，设定得比因半导体激光元件2的振动波长变动使透过型全息图元件4所衍射的返还光束的各聚光点移动的长度还要长。
本实施例中，采用沿基于全息图元件4所衍射的返还光束的聚光点、因半导体激光元件2的振动波长变动而在光检测器6上移动的方向的假想分割线，将光检测部6a、6b分割成各自光检测部16a-16c和光检测部16d-16f.
该光读出装置100，为了跟踪，光学***被设定得使光盘1来的返还光束中主光束M的中心大致位于分割线4M上。光盘1来的主光束M由透过型全息图元件4的区域4a-4d分割衍射，入射到透过型全息图元件4的区域4a、4c的主光束M以1次透过衍射，使光检测部6a光接收，区域4b、4d上入射的主光束M以1次透过衍射，使光检测部6b光接收。
由区域4a1次衍射的主光束M和由区域4c1次衍射的主光束M，聚光在光检测部6a上分别作为聚光点Pa和聚光点Pc，而由区域4b 1次衍射的主光束M和由区域4d1次衍射的主光束M，聚光在光检测部6b上分别作为聚光点Pb和聚光点Pd。
光盘1来的返还光束中的2束副光束S1、S1也由透过型全息图元件4的区域4a-4d分割衍射。而且由区域4a1次衍射的一部分副光束S1和由区域4c1次衍射的一部分副光束S1被聚光在光检测部6c上的光检测部6a一侧，分别作为聚光点Qa和聚光点Qc，由区域4b1次衍射的一部分副光束S1和由区域4d1次衍射的一部分副光束S1被聚光在光检测部6c上的光检测部6b一侧，分别作为聚光点Qb和聚光点Qd。同样，另一方面副光束S2对应于区域4a-4d被聚光于光检测部6d上作为聚光点Ra、Rb、Rc、Rd。
图6示出光盘1接近聚光透镜5成为聚焦误差状态的场合下光检测器6上的聚光状态模式平面图。
这时，光检测部6a上的聚光点Pa和聚光点Pc成为在与衍射方向正交的方向(Y方向)上延伸的形状，光检测部6b上的聚光点Pb和聚光点Pd成为在衍射方向(X方向)上延伸的形状。
图7示出光盘1离开聚光透镜5成聚焦误差状态的场合下光检测器6上的聚光状态的模式平面图。
这时，光检测部6a上的聚光点Pa和聚光点Pc成为在衍射方向(X方向)上延伸的形状，光检测器6b的聚光点Pb和聚光点Pd成为在与衍射方向正交的方向(Y方向)上延伸的形状。
因此，聚焦误差信号FES，可以根据检测透过型全息图元件4的一条对角线位置的区域4a、4c来的主光束的光检测部6a的输出信号，和检测透过型全息图元件4的另一条对角线位置的区域4b、4d来的主光束的光检测部6b的输出信号来得到。
设光检测部16a-16f的输出信号分别为Sa-Sf，则可由下式求出聚焦误差信号FES，
FES＝(Sa+Sc+Se)-(Sb+Sd+Sf)。
这里，在聚焦状态的场合(图5)，聚光点Pb、Pd相对于聚光点Pa、Pc而言位于远离透过型全息图元件4的位置，因此成为在衍射方向(X方向)延长的形状，但是聚光点Pa-Pd的各光量仍相等，且与衍射方向正交的方向(Y方向)上以相同的比例聚光。因此，FES＝0。
在光盘1接近聚光透镜5、成聚焦误差状态的场合(图6)，则FES＞0，相反，在光盘1离开聚光透镜5成聚焦误差状态的场合(图7)，则FES＜0。
复现信号RF依下式求得，
RF＝(Sa+Sb+Sc+Sd+Se+Sf)，
跟踪误差信号TES，用光检测部6c、6d的输出信号SA、SB依下式求得，
TES＝(SA-SB)。
如上所述，本实施例的光读出装置100中，在跟踪相位调整后，透过型全息图元件4的4分割全息面40由沿光盘1的道方向(Y方向)的分割线4L和由沿光盘1的半径方向(X方向)的分割线4M 4分割成区域4a、4b、4c、4d。
然后，光检测器6的光检测部6a和光检测部6b分别检测来自透过型全息图元件4的分割线4L和分割线4M所分割的区域4a-4d之中分别位于一条对角线位置的区域4a、4c和另一条对角线位置的区域4b、4d的主光束。
而且，光检测器6的光检测部6a、6b，分别由大致沿半径方向(X方向)3分割的光检测部16a-16c、16d-16f组成，光检测部16a-16f是在半径方向(X方向)上延伸的长方形，而且光检测部6c、6d也是在半径方向(X方向)上延伸的长方形。
因此，在聚光透镜5为跟踪动作沿箭头U所示的X方向移动时，在透过型全息图元件4上，主光束的中心沿分割线4M移动。这种场合，由于透过型全息图元件4的4分割全息面40由沿X方向的分割线4M与跟它正交的分割线4L正交分割，因此入射到区域4a、4c的主光束的合计面积与入射到区域4b、4d的主光束的合计面积大致相等。结果，由聚光透镜5的跟踪动作而使聚焦误差信号FES恶化的情况得以防止。
而且，光检测器6的光检测部6a、6b，由大致沿因半导体激光元件2的振动波长变动而使透过型全息图元件4所衍射的主光束M移动的方向(X方向)的分割线所分割，同时是以与该移动的方向大致平行的方向作为长度方向的长方形，因此，由波长变动而使聚焦误差信号劣化的情况得以防止。
由于光检测部6c、6d也是在大致平行于透过型全息图元件4所衍射的副光束S1、S2移动的方向(X方向)上延伸的长方形，因此，由波长变动而使跟踪误差信号劣化的情况得以防止。
还有，由于在透过型全息图元件4上的主光束M的光点形状对于沿光盘1的半径方向(X方向)延伸的分割线4M是对称的，因此即使因跟踪动作聚光透镜5在X方向上移动，对一方对角线位置的2个区域4a、4c的主光束的入射面积与对另一方对角线位置的2个区域4b、4d的主光束的入射面积也是相等的，进一步抑制聚焦误差信号FES的劣化。
特别是，由于光盘1的半径方向(X方向)与由半导体激光元件2的振动波长变动引起的聚光点移动方向大致平行，因此为大体保持对透过型全息图元件4的一条对角线位置的2个区域4a、4c的主光束M的入射面积与对另一条对角线位置的2个区域4b、4d的主光束M的入射面积的比率的状态，能够由光检测部6a检测一条对角线位置的2个区域4a、4c所衍射的主光束M，并由光检测部6b检测另一条对角线位置的2个区域4b、4d所衍射的主光束M。由此，进一步抑制聚焦误差信号FES的劣化。
图8为本发明第2实施例光读出装置的主要部分的平面图。图8中示出光盘1的道TR、透过型全息图元件4A以及3分割用衍射光栅3A的状态。第2实施例的光读出装置的其他部分的构成与图1所示的相同。
如图8所示，在透过型全息图元件4A方面，在未进行跟踪相位调整状态时，透过型全息图元件4A的分割线41与光盘1的道方向(Y方向)一致，分割线4M与光盘1和半径方向(X方向)一致。另一方面，3分割用衍射光栅3A的衍射面30A的衍射沟的方向相对X方向形成角度θ。这样，主光点MO形成于光盘1的1个道TR上，2个副光束S1、S2形成于主光点MO的两侧，稍微碰着道TR。因此，没有必要通过使光投射接收单元10(参照图1)绕着Z方向轴转动来调整跟踪相位。
因此，在因跟踪动作使聚光透镜5沿图1箭头U所示的X方向移动的场合，透过型全息图元件4A上的光点沿分割线4M移动。因此，入射到区域4a、4c的主光束的合计面积与入射到区域4b、4d的主光束的合计面积大致相等。
图9A、9B、9C为光检测器6上的聚光点的波束形状的另一例的模式平面图，图9A表示光盘1上主光束M聚焦的场合，图9B表示光盘1接近聚光透镜5成为聚焦误差状态的场合，图9C表示光盘1离开聚光透镜5成为聚焦误差状态的场合。
图9A、9B、9C虽然只示出光检测器6的光检测部6a、6b和根据主光束M的聚光点，但是根据副光束S1、S2的聚光点形状也与根据主光束M的聚光点相同。
这种场合，光检测器6的结构，与第1和第2实施例的光检测器6的结构相同，图9A所示的透过型全息图元件4的全息面图案(衍射面图案)与图2或图8的透过型全息图元件4，4A不同。
图9A中，由透射型全息图元件4B的区域4a1次衍射的主光束M和由区域4c1次衍射的主光束M分别被聚光到光检测部6a作为聚光点Pa和聚光点Pc，同时由区域4b1次衍射的主光束M和由区域4d1次衍射的主光束M分别被聚光到光检测部6b上作为聚光点Pb和聚光点Pd。
这种场合，设计全息图元件4的区域4a和区域4c的全息面图案(衍射面图案)，使1/4圆的聚光点Pa的中心Ta从光检测器6a的中心偏离到接近于全息图元件4的位置上，而使1/4圆的聚光点Pc的中心Tc从光检测部6a的中心偏离到远离全息图元件4的位置上。同样地设计全息图元件4的区域4b和区域4d的全息面图案(衍射面图案)，使1/4圆的聚光点Pb的中心Tb从光检测部6b的中心偏离到接近全息图元件4的位置上，而使1/4圆的聚光点Pd的中心Td从光检测部6b的中心偏离到远离全息图元件4的位置上。
在光盘1接近聚光透镜5成为聚焦误差状态的场合，如图9B所示，光检测部6a上的聚光点Pa和聚光点Pc成为在衍射方向的正交方向上伸长的形状，同时光检测部6b上的聚光点Pb和聚光点Pd成为在衍射方向上伸长的形状。
在光盘1离开聚光透镜5成为聚焦误焦状态的场合，如图9C所示，光检测部6a上的聚光点Pa和聚光点Pc成为在衍射方向伸长的形状，同时光检测部6b上聚光点Pb和聚光点Pd成为在衍射方向的正交方向上伸长的形状。
在这种场合也与第1和第2实施例相同，能求出聚焦误差信号FES、跟踪误差信号TES以及复现信号RF。
通过设计上述全息图元件4的全息面图案(衍射面图案)，光检测部6a、6b、6c、6d上形成的聚光点的宽度变小。从而能缩小衍射方向的光检测器6的光检测部6a、6b、6c、6d的面积，可能谋求光检测器6的小型化。结果，光检测器的杂散电容量变小，高速动作成为可能。
而且，光检测部6a、6b、6c、6d的面积为一定的场合，通过缩小光检测部6a、  6b、6c、6d上形成的聚光点的宽度，光检测部6a、6b、6c、6d是聚光点的可能移动的范围变大，这样，能改善光读出装置的温度特征，扩大了光读出装置可能使用的温度范围。
上述第1和第2实施例的光读出装置如图10所示，即使聚光透镜5在半径方向上移动±400μm也能获得良好的S曲线特性。
上述实施例中，虽然透过型全息图元件4、4A进行衍射使以像差作为对应于光盘1上的聚焦状态的空间变动分配给来自光盘1的返还光束，但是对应于聚焦状态的空间变动的种类不限于上述实施例，如下面说明的第3实施例那样，也可以将位于透过型全息图元件的一方对角线位置上的2个区域和位于另一方对角线位置上的2个区域在非聚焦时互相相反关系的空间变动分配给来自光盘1的返还光束。
图11为本发明第3实施例的光读出装置的略图。本例中，除透过型全息图元件14不是将像差分配给衍射的返还光束这一点以外，都与第1或第2实施例相同，因此注以相同的符号而省略其说明。
图12所示那样，透过型全息图元件14由沿大致平行于光盘1的道方向(道延长方向)的Y方向延伸的假想分割线14L与跟该分割线14L正交的、即大致沿光盘1的半径方向(X方向)延伸的假想分割线14M分割成等面积的4个区域14a、14b、14c、14d。还在图中示出由3束光束M、S1、S2形成各自的光点m、s1、s2。
关于分割线14L与分割线14M的交点位于一方的对称位置(一条对角线位置)的区域14a和区域14c具有相同的全息面图案(衍射面图案)，位于另一方的对称位置(另一条对角线位置)的区域14b和区域14d具有相同的全息面图案(衍射面图案)。而且，区域14a、14c和区域14b、14d对衍射光束分配非聚焦时互相相反的空间变动。
本实施例中，全息图元件14的一方2个区域14a、14c衍射的返还光束的焦点位置与全息图元件14的另一方2个区域14b、14d衍射的返还光束的焦点位置在聚焦时位于互相不同高度上。
即是说，在聚焦状态中，如图11所示，区域14a和区域14c衍射的各返还光束以光检测器6的各检测部6a、6c、6d的前面侧作为焦点位置，区域14b和区域14d衍射的各返还光束以光检测器6的各检测部6b、6c、6d的较深侧作为焦点位置，得到同图5同样的光检测器6上的聚光点。
这里，区域14a1次衍射的主光束M和区域14c1次衍射的主光束M被分别聚光在光检测部6a上作为聚光点Pa和聚光点Pc，同时区域14b1次衍射的主光束M和区域14d1次衍射的主光束M被分别聚光在光检测部6b上作为聚光点Pb和聚光点Pd。
区域14a1次衍射的副光束S1和区域14C1次衍射的副光束S1被分别聚光在光检测部6c上靠光检测部6a一侧作为聚光点Qa和聚光点Qc，同时区域14b1次衍射的副光束S1和区域14d1次衍射的副光束S1被分别聚光在光检测部6c上靠光检测部6b一侧作为聚光点Qb和聚光点Qd。同样地副光束S2对应于区域14a-14d被聚光在光检测部6d上作为聚光点Ra-Rd。
在光盘1接近聚光透镜5成为聚焦误差的场合，如图13所示，光检测部6a上的聚光点Pa和Pc变小，光检测部6b上的聚光点Pb和Pd变大。
反之，在光盘1离开聚光透镜5成为聚焦误差的场合，如图14所示，光检测部6a上的聚光点Pa与Pc变大，光检测部6b上的聚光点Pb和Pd变小。
本实施例也同第1实施例一样，通过计算处理FES＝(Sa+Sc+Se)-(Sb+Sd+Sf)得到聚焦误差信号FES。通过分别计算处理RF＝Sa+Sb+Sc+Sd+Se+Sf用TES＝SA-SB，求得复现信号RF和跟踪误差信号TES。本实施例的光读出装置也获得与第1和第2实施例相同的效果。
上述第1-第3实施例中，虽然光检测器6的光检测部6a、6b大致沿光盘1的半径方向(X方向)直列地配置，但是如图15所示，各光检测部6a、6b大致沿半径方向(X方向)配置的同时，也可并列地配置光检测部6a、6b，这时，光检测部6a、6b由大致沿道方向(Y方向)的分割线分割成光检测部(光接收面)16a-16c、16d-16f。
采用这种光检测器6的光读出装置，能依靠全息图元件4、14的转动进行光轴调整，使返还光束的聚光点就位到光检测部6a、6b。因此，比采用第1和第2实施例的光检测器6的光读出装置可更容易地进行光轴调整，令人满意。
这时，全息图元件4的区域4a-4d或全息图元件14的区域14a-14d的各全息面图案与上述实例有别地加以设定。
这种场合，虽然光盘1的半径方向与因半导体激光元件2的振动波长变动引起聚光点移动的方向为互相成正交的关系，但是大致保持向一方对角线位置的2个区域4a、4c(14a、14c)的返还光束的入射面积与向另一方对角线位置2个区域4b、4d(14b、14d)返还的光束的入射面积的比率的状态。一方对角线位置的2个区域4a、4c(14a。14c)所衍射的返还光束由光检测部6a检测，同时另一方对角线位置的2个区域4b、4d(14b、14d)所衍射的返还光束由光检测部6b检测，因此进一步抑制聚焦误差信号FES的劣化。
上述第1-第3实施例中，虽然沿全息图元件4、14的分割线4M、14M和4L、14L配置光检测器6，但是即使对这些分割线取角度配置光检测器6，也能取得效果。然后这种场合与上述实施例相比，产生聚焦误差信号的劣化。
图16示出采用第1、第2或第3实施例的光读出装置100的光学记录媒体驱动装置200的结构方块图。图16的光学记录媒体驱动装置200是从光盘1读取信息的光盘驱动装置。
光学记录媒体驱动装置200包括光读出装置100、电机11、送进电机12、转动控制***13、信号处理***14、读取控制***15、送进电机控制***16以及驱动控制器17。
电机11以规定的速度使光盘1转动。转动控制***13控制电机11的转动动作。送进电机12在光盘1的半径方向上移动光读出装置。送进电机控制***16控制送进电机12的动作。光读出装置100对光盘1照射激光并从光盘1接收返还光束。读出控制***15控制光读出装置100的光投射接收动作。
信号处理***14接收光读出装置100的光检测器来的输出信号，计算出复现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号，将复现信号送至驱动控制器17，将聚焦误差信号和跟踪误差信号送至读出控制***15。驱动控制器17根据通过驱动接口18给出的指令控制转动控制***13、信号处理***14、读出控制***15以及送进电机控制***16，同时通过驱动接口18输出复现信号。
本实施例中，电机11和转动控制***13相当于旋转驱动机构，送进电机12和送进电机控制***16相当于读出驱动机构，信号处理***14相当于信号处理电路。
图16的光学记录媒体驱动装置200由于采用上述第1或第2实施例的光读出装置100，因此无论是在因跟踪动作的聚光透镜5移动时，或是在激光波长变动时，都获得正确的聚焦误差信号。这样，能高精度地进行聚焦伺服，得到高品质的复现信号。
上述第1-第3实施例中虽然采用透过型全息图元件4、4A作为第1衍射元件，但是本发明也能够同样适用于采用反射型衍射元件作为第1衍射元件的光读出装置中。
上述第1-第3实施例中虽然采用透过型的3分割用衍射光栅3、3A作为第2衍射元件，但是本发明也能够同样适用于，采用反射型的衍射元件作为第2衍射元件的光读出装置中。而且也能在光源与光学记录媒体之间***反射镜等反射器件使光路曲折。也可使用将3分割用衍射光栅3或3A与透过型全息图元件4或4a做成一体的光学元件。作为跟踪伺服的方法也可采用上述3波束法以外的方法。
上述第1-第3实施例中，光检测器6的光检测部6a、6b各自分割成3个光接收面(光检测部)所以灵敏度好，尽管如此，但也可以是各光检测部6a、6b各自分割成2个光接收面的结构。
上述第1-第3实施例中，作为第1衍射元件采用了具有4分割全息面40、40A的透过型全息图元件4、4a，但是本发明也能适用于采用具有2分割全息面衍射元件的光读出装置。这时，设定2分割全息面的分割线使与聚光透镜5的移动方向一致。
图17为本发明第4实施例的光读出装置略图。图17的光读出装置100按照像差法进行聚焦伺服和按照3波束法进行跟踪伺服。
图17中，设CD等反射型光盘1的半径方向为X方向，光盘1的道方向为Y方向，垂直于光盘盘面的方向为Z方向。
光读出装置100包括光投射接收单元10和聚光透镜5。光投射接受单元10由半导体激光元件2、透过型的3分割用衍射光栅3、透过型全息图元件4以及光检测器6组成。
底座8设在基台7上，散热器9装在底座8的侧面。半导体激光元件3安装在散热器9的表面端。3分割用衍射光栅3由光学玻璃或光学树脂构成，通过衬垫72配设在支架71内。透过型全息图元件4配置在支架71的上面开口部。
半导体激光元件2向Z方向发射激光(光束)。3分割用衍射光栅3在含有Y方向和Z方向平面内将半导体激光元件2发射的光束分配成由0次衍射光束(主光束)、+1次衍射光束(副光束)和-1次衍射光束(副光束)组成的3束光束，使透过透过型全息图元件4。图中。上述3束光束表示为一束光束。
聚光透镜5被支持得可以因跟踪伺服在光盘1的半径方向(X方向)上移动，且可以因聚焦伺服在上下方向(Z方向)上移动，该聚光镜5使以0次衍射透过透过型全息图元件4的主光束和2束副光束聚光在光盘1上分别作为主光束MO和位于其两侧的副光点S1、S2。
透过型全息图元件4具有4分割全息图面40，分别4分割来自光盘1的3束返还光束(反射光束)。同时在含X方向和Z方向的平面内1次衍射，然后入射至光检测器6。这时，透过型全息元件4对光盘1来的3束返还光束分别分配像差。
本实例中，光盘1相当于光学记录媒体，半导体激光元件2相当于光源，透过型全息图元件4相当于衍射元件。
图18为图17的光读出装置100的透过型全息图元件4和光检测器6的平面图。
透过型全息图元件4的4分割全息面40由互相正交的假想分割线4L、4M分割成等面积的4个区域Ha、Hb、Hc、Hd。分割线4L、4M相对于光盘1的半径方向(X方向)大致成45°的角度。
即分割线4L、4M相对于含有向4分割全息图面40的入射光束的光轴与衍射光束的光轴的平面与4分割全息面40的交线成45°角度。该透过型全息图元件4使入射光束衍射，经衍射的光束的聚光点形成在假想面(本实例为光检测器6的光接收面)上。
光检测器6的结构与图28所示的光检测器106的结构相同。即包括为用像差法聚焦伺服设于中心部的4分割光检测部60和为用3波束法跟踪伺服设于4分割光检测部60两侧的光检测部E、F。4分割光检测部60以互相正交的分割线LX、LY分割成等面积的4个光检测部A、B、C、D。分割线LX配置成大致平行于光盘1的半径方向(X方向)，分割线LY配置成大致平行于光盘1的道方向(Y方向)。
透过型全息图元件4的一条对角线位置的2个区域Hb、Hd的全息图案以光检测器6的4分割光检测部60的中心点(分割线LX、LY的交点)CO为基准加以设计。而透过型全息图元件4的另一条对角线位置的2个区域Ha、Hc的全息图案以4分割检测部60的分割线LX上的点C1、C2为基准分别加以设计。点C1、C2位于仅离开中心点CO规定的距离处。而且，4个区域Ha、Hc、Hb、Hd的全息图案的制作原点是共同的分割线4L、4M的交点(圆的中心)。
4分割全息图面40的区域Ha、He所衍射的主光束聚光在以4分割光检测部60的分割线LX上的点C1、C2为基准的互相相反侧位置上作为聚光点Sa、Sc。另一方面，4分割全息图面40的区域Hb、Hd所衍射的主光束分别聚光在以4分割检测部60的中心点CO为基准的互相相反侧的位置上作为聚光点Sb、Sd。
同样，4分割全息面40的区域Ha、Hb、Hc、Hd所衍射的一方副光束被分别聚光在光检测部E上作为聚光点Qa、Qb、Qc、Qd，区域Ha、Hb、Hc、Hd所衍射的另一方副光束被分别聚光在光检测部F上作为聚光点Ra、  Rb、Rc、Rd。
这样，聚光点被4分割、沿X方向配置的2个聚光点Sa、Sc被配置在互相相反方向上离开的位置上，还有，点C1、C2设定得在偏离中心点CO的位置上，使由于半导体激光元件2的振动波长变动聚光点Sa、Sc不超越分割线LY。
图19为表示4分割检测部60上的主光束的聚光状态的模式平面图。在光盘1接近聚光透镜5的聚焦误差状态的场合，如图19(a)所示，聚光点Sb、Sd成为从中心点CO各自延伸到光检测部B、D内的形状，聚光点Sa成为从分割线LX上的点C1延伸到光检测部B内的形状，聚光点Sc成为从分割线LX上的点C2延伸到光检测部D内的形状。
在光盘1上主光束聚焦的场合(调准焦点时)，如图19(b)所示，聚光点Sa成为以分割线LX上的点C1为中心跨越光检测部A、B间的1/4圆，聚光点Sc成为以分割线LX上的点C2为中心跨越光检测部C、D间的1/4圆，聚光点Sb成为以中心点CO为中心跨越光检测部B、C间的1/4圆，聚光点Sd成为以中心点CO为中心跨越在光检测部A、D间的1/4圆。
在光盘1离开聚光镜5的聚焦误差状态的场合，如图19(c)所示，聚光点Sb、Sd成为各自从中心点CO延伸到光检测部C、A内的形状，聚光点Sa成为从分割线LX上的点C1延伸到光检测部A内的形状，聚光点Sc成为从分割线LX上的点C2延伸到光检测部C内的形状。
这样，聚光点Sb、Sd与图26所示的采用现有全息面的情况完全一样地改变，聚光点Sa表观上变得在光检测部A、B间移动，聚光点Sc表观上变得在光检测部C、D间移动。
聚焦误差信号FES，与采用图28的4分割光检测部160一样，用各光检测部A、B、C、D的输出信号PA、PB、PC、PD按下式求得，
FES＝(PA+PC)-(PB+PD)。
上式的聚焦误差信号FES，在光盘1过近的场合为负，在聚焦良好的状态为0，在光盘1过远的场合为正。
图20示出因半导体激光元件2的振动波长变动引起4分割光检测部60上的聚光点移动的模式平面图。图20中表示光盘1靠近聚光镜5时的聚光点。
一当半导体激光元件2的振动波长变动，透过型全息图元件4上的返还光束的衍射角度就起变化。这样，4分割光检测部60上的聚光点Sa、Sb、Sc、Sd在分割线LX上沿X方向移动。例如，当半导体激光元件2的振动波长变长，聚光点Sa、Sb、Sc、Sd就从虚线所示位置移动到实线所示位置。
这时，聚光Sa、Sc由于在各自光检测部B、D内移动，不对输出信号PA、PC造成影响。另一方面，聚光点Sb、Sd由于在跨越分割线LY两侧的2个光检测部移动，对输出信号PB、PD造成影响。
这种场合，聚光点Sa、Sb、Sc、Sd移动对聚焦误差信号FES的影响，成为如图3 1所示情况的一半以下。特别是通过设定半导体激光元件2发射的激光的远场像(光束的断面强度分布)点与4分割全息面40的光学位置关系为如下的关系，就可能进一步减小半导体激光元件2的振动波长变动对聚焦误差信号FES的影响。
图21为图17的光读出装置100的半导体激光元件2的顶视图。图22表示4分割全息面40上的光点和4分割光检测部60上的聚光点的关系的模式平面图。
如图21所示，半导体激光元件2主要包括金属(包)(clad)层21、活性层22和金属层23。通常，半导体激光元件2的活性层22发射的激光的垂直方向(垂直活性层22的方向)的扩散角比水平方向(平行于活性层22的方向)的扩散角来得大。因此，激光的远场像ZO成为其长轴垂直活性层22的椭圆形状。
本实施例的光读出装置100中，半导体激光元件2的活性层与Y方向垂直地安装在散热器9的侧面上。因此，激光的远场像20成为其长轴平行于Y方向、短轴平行于X方向的椭圆形状。
这种场合，如图22所示，形成在4分割全息面40上的返还光束的光点SP成为具有延伸在区域Ha、Hc上的长轴和延伸在区域Hb、Hd上的短轴的椭圆形状。这样，入射到区域Ha、Hc上的返还光束的光量比入射到Hb、Hd上的返还光束的光量来得大。
因而，4分割光检测部60上形成的聚光点Sa、Sc的光强度比聚光点Sb、Sd的光强度来得大。结果，聚光点Sb、Sd对聚焦误差信号FES造成的影响比聚光点Sa、Sc的小，半导体激光元件2的振动波长变动对聚焦误差信号FES的影响变得相当小。
图23为本实施例的光读出装置100的半导体激光元件2的振动波长变动时引起S曲线特性变化图。
图23中，虚线L1表示光学调整时(初期)的S曲线特性，实线L2表示振动波长变动时的S曲线特性。如图23所示，即使半导体激光元件2的振动波长变动，S曲线特性的幅度跌落也变小。
表1示出采用现有透过型全息图元件104和本实施例的透过型全息图元件4时的S曲线特性的幅度的模拟结果。该模拟中以激光的振动波长785nm作为设计值。
表一
  波长(nm) 现有技术例             实施例
使远场像方向为最佳化场合 与最佳化方向差90°的场合
 785(设计值)     1.0      1.0      1.0
 790(+5)     0.6      0.9      0.8
   795(+10)    0.1    0.8    0.5
表1中，取采用现有透过型全息图元件104时和采用本实施例的透过型全息图元件4时的设计值的S曲线特性的幅度为1.0，将波长790nm和795nm的S曲线特性的幅度以设计值的幅度进行规一化。
本实施例的透过型全息图元件4中，示出如图22所示的使半导体激光元件2的远场像的方向最佳化的场合和与最佳化的方向相差90°的场合。
由表1可知，在采用现有的透过型全息图元件104的场合中，当由环境温度变化使激光的振动波长偏离设计值10nm时，S曲线特性的幅度就跌落到十分之一。与此相对，在采用本实施例的透过型全息图元件4的场合，即使在激光的远场像不是最佳化的场合，S曲线特性也只跌落到一半左右，在使激光的远场的方向最佳化的场合，即使振动波长变动10nm，S曲线特性的幅度也只跌落20％。
如上所述，本实施例的光读出装置，可以照样具有采用像差法的现有光读出装置的优点，即没有多余的计算得到大的S曲线，而且即使半导体激光元件的振动波长变动也能获得S曲线特性的振幅跌落较小的效果。而且，由于4分割光检测部的4个光接收面的面积做得均等，因此容易进行光检测器采用的IC的电路设计。
图24表示采用第4实施例的光读出装置100的光学记录媒体驱动装置200的构成方块图。图24的光学记录媒体驱动装置200是从光盘读取信号的光盘驱动装置。
图24的光学记录媒体驱动装置200与图16的光学记录媒体驱动装置200的不同之点在于，采用第4实施例的光读出装置100取代第1-第3实施例的光读出装置100。图24的光学记录媒体驱动装置200的其他部分结构和动作与图16的光学记录媒体驱动装置200的相同。
在本实施例中，电机11和转动控制***13相当于转动驱动机构，送进电机12和送进电机控制***16相当于读出驱动机构，信号处理***14相当于信号处理电路。
图24的光学记录媒体驱动装置200由于采用第4实施例的光读出装置100，因此即使激光的波长变动时也能得到正确的聚焦误差信号。这样能高精度地进行聚焦伺服，获得高品质的复现信号。
上述第4实施例中，虽然作为衍射元件采用透过型全息图元件4，但也可以采用反射型的全息图元件等的反射型衍射元件。
上述第4实施例中，虽然采用透过型3分割用衍射光栅3，但本发明也同样适用于采用反射型的3分割用衍射光栅的光读出装置。而且也可以在光源与光学记录媒体之间，或在全息图元件与光检测器之间***反射镜等的反射器件，使光路曲折。
而且，也可使用将3分割用衍射光栅3与透过型全息图元件4做成一体化的光学元件。作为跟踪伺服方法也可采用上述3波束法以外的方法。

Claims (36)

1.一种对光学记录媒体(1)照射光束、并检测来自该光学记录媒体的返还光束的光读出装置，其特征在于，包括：
发射光束的光源(2)；
将所述光源(2)发射的光束照射所述光学记录媒体的聚光透镜(5)；
衍射自所述光学记录媒体通过所述聚光透镜(5)给出的返还光束的第1衍射元件(4，14)；以及
具有检测所述第1衍射元件(4，14)所衍射的所述返还光束的第1和第2光检测部(6a，6b)的光检测器(6)；
所述第1衍射元件(4，14)具有由大致沿所述光学记录媒体的半径方向延伸的第1分割线(4M，14M)和与所述第1分割线正交的第2分割线(4L，14L)所分割的4个区域(4a～4d，14a～14d)；
所述聚光透镜(5)被设置得可因跟踪动作而大致沿所述光学记录媒体的半径方向(X)移动；
所述光检测器(6)的所述第1光检测部(6a)检测由所述第1衍射元件(4，14)的所述4个区域中的一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)所衍射的返还光束，所述第2光检测部(6b)检测由所述第1衍射元件的4个区域中的另一条对角线位置的2个区域(4b，4d；14b，14d)所衍射的返还光束，所述第1和第2光检测部(6a，6b)的每一个在因所述光源波长变动所述衍射的返还光束的聚光点移动的方向上具有大于所述聚光点移动距离的长度。
2.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，所述第1衍射元件(4，14)的所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)和所述另一条对角线位置的2个区域(4b，4d；14b，14d)对各自的返还光束分配对应于聚焦状态的空间变动，使通过比较所述一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束与所述另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，可能检测聚焦状态。
3.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，所述第1和第2光检测部(6a，6b)的每一个含有由大致沿因所述光源波长变动所述衍射的返还光束的聚光点移动方向的假想分割线所分割的多个光接收区域(16a，16b，16c，16d，16e，16f)。
4.如权利要求3所述的光读出装置，其特征在于，所述多个光接收区域含有第1光接收区域(16b，16e)和配置于所述第1光接收区域两侧且比所述第1光接收区域宽度更大的2个第2光接收区域(16a，16c，16d，16f)。
5.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，从所述光学记录媒体来的所述返还光束所形成在所述第1衍射元件(4，14)上的光点(MO)具有关于所述第1分割线大致对称的形状。
6.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，所述光学记录媒体的半径方向(X)与因所述光源的波长变动引起的所述聚光点的移动的方向大致互相平行。
7.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，所述光学记录媒体的半径方向(X)与因所述光源的波长变动引起的所述聚光点的移动的方向大致互相正交。
8.如权利要求2所述的光读出装置，其特征在于，所述空间变动是像差。
9.如权利要求8所述的光读出装置，其特征在于，所述第1衍射元件(4)的所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c)与所述另一条对角线位置的2个区域(4b，4d)，对所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c)所衍射的返还光束与所述另一条对角线位置的2个区域(4b，4d)所衍射的返还光束各自分配互为正交关系的像差。
10.如权利要求2所述的光读出装置，其特征在于，所述第1衍射元件(14)的所述一条对角线位置的2个区域(14a，14c)与所述另一条对角线位置的2个区域(14b，14d)，对所述一条对角线位置的2个区域(14a，14c)所衍射的返还光束和所述另一条对角线位置的2个区域(14b，14d)所衍射的返还光束各自分配空间变动，使在聚焦时所述返还光束的各自焦点位置位于不同的高度上。
11.如权利要求10所述的光读出装置，其特征在于，聚焦时，所述第1衍射元件(14)的所述一条对角线位置的2个区域(14a，14c)所衍射的返还光束的焦点位置位于比所述光检测器(6)的光接收面更近的位置，所述第1衍射元件(14)的所述另一条对角线位置的2个区域(14b，14d)所衍射的返还光束的焦点位置位于比所述光检测器(6)的光接收面更深的位置。
12.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，
还包括设置于所述光源(2)与所述第1衍射元件(4，14)之间的光路中、将由所述光源(2)发射的光束分割成主光束和用于跟踪状态检测的副光束的第2衍射元件(3)；
所述聚光透镜(5)，将由所述第2衍射元件(3)分割的所述主光束和所述副光束照射所述光学记录媒体；
所述第1衍射元件(4，14)衍射来自所述光学记录媒体经所述聚光镜(5)给出的所述主光束和所述副光束；
所述光检测器的所述第1光检测部(6a)检测由所述第1衍射元件(4，14)的所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)衍射的主光束，所述第2光检测部(6b)检测由所述第1衍射元件(4)的所述另一条对角线位置的2个区域(4b，4d；14b，14d)所衍射的主光束；
所述光检测器(6)还含有检测由所述第1衍射元件的所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)所衍射的副光束和由所述第1衍射元件的所述的另一对角线位置的2个区域(4b，4d；14b，14d)所衍射的副光束的第3光检测部，所述第3光检测部(6c)具有的长度大于由所述光源(2)的波长变动在所述衍射的副光束的聚光点移动的方向上所述聚光点的移动距离。
13.如权利要求12所述的光读出装置，其特征在于，所述第1衍射元件(4M，14M)的所述第1分割线设置得使对含有由所述第2衍射元件(3)所分割的所述主光束和副光束的光轴的面成规定的角度(θ)。
14.如权利要求13所述的光读出装置，其特征在于，
所述第2衍射元件(3)和所述第1衍射元件(4，14)设置成可绕规定的轴移动，使相对于所述光学记录媒体的道所述主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系；
所述第1衍射元件(4，14)的所述第1分割线(4M，14M)被形成为，在所述位置关系调整后使与所述聚光透镜(5)的移动方向相平行，在所述位置关系调整前使相对于含有所述主光束和副光束的光轴的面成规定的角度(θ)。
15.如权利要求13所述的光读出装置，其特征在于，所述第2衍射元件(3)的衍射沟(30)被形成为对所述道的切线方向成规定的角度(θ)，使相对于所述光学记录媒体的道而言，所述主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系。
16.如权利要求12所述的光读出装置，其特征在于，
所述副光束包括位于所述主光束两侧的2个副光束；
所述光检测器(6)的第3光检测部(6c，6d)包括2个第3光检测部(6c，6d)，该第3光检测部配置成把所述第1和第2光检测(6a，6b)部夹在中间，且分别检测所述2个副光束。
17.如权利要求1所述的光读出装置，其特征在于，
所述第1衍射元件(4，14)的所述一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)具有衍射返还光束的衍射面图案，该衍射面图案使所述光检测器(6)的所述第1光检测部(6a)上形成的2个聚光点大致沿因所述光源的波长变动引起的移动方向的正交方向排列；
所述第1衍射元件(4)的所述另一条对角线位置的2个区域(4b，4d；14b，14d)具有衍射返还光束的衍射面图案，该衍射面图案使所述光检测器(6)的所述第2光检测部(6b)上形成的2个聚光点大致沿因所述光源的波长变动引起的移动方向的正交方向排列。
18.一种驱动光学记录媒体(1)的光学记录媒体驱动装置，其特征在于，包括：
转动所述光学记录媒体的旋转驱动机构(13)；
对上述光学记录媒体照射光束的光读出装置(100)；
使所述光读出装置在所述光学记录媒体的半径方向上移动的读出驱动机构(12)；以及
处理所述光读出装置(100)的所述光检测器的输出信号的信号处理电路(14)；
所述光读出装置(100)包括：
发射光束的光源(2)；
将所述光源(2)发射的光束照射所述光学记录媒体的聚光透镜(5)；
衍射来自所述光学记录媒体经过所述聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件(4，14)；以及
具有检测由所述第1衍射元件(4，14)所衍射的所述返还光束的第1和第2光检测部(6a，6b)的光检测器(6)；
所述第1衍射元件(4，14)具有由大致沿所述光学记录媒体的半径方向(X)延伸的第1分割线(4M，14M)和与所述第1分割线正交的第2分割线(4L，14L)所分割的4个区域(4a～4d；14a～14d)；
所述聚光透镜(5)设置成可因跟踪动作能大致沿所述光学记录媒体的半径方向移动；
所述光检测器(6)的所述第1光检测部(6a)检测由所述第1衍射元件(4)的所述4个区域中一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)所衍射的返还光束，所述第2光检测部(6b)检测由所述第1衍射元件的所述4个区域中的所述另一条对角线位置的2个区域(4a，4c；14a，14c)所衍射的返还光束，所述第1和第2光检测部(6a，6b)的每一个具有的长度大于在因所述光源(2)波长变动在衍射的返还光束的聚光点移动方向上所述聚光点的移动距离。
19.一种对光学记录媒体照射光束并检测来自该光学记录媒体的返还光束的光读出装置，其特征在于，包括：
发射光束的光源(2)；
将所述光源(2)发射的光束照射所述光学记录媒体的聚光透镜(5)；
衍射来自所述光学记录媒体经聚光透镜(5)给出的返还光束的第1衍射元件(4，14)；以及
检测由所述第1衍射元件(4，14)衍射的所述返还光束的光检测器(6)；
所述聚光透镜(5)设置成可因跟踪动作大致沿所述光学记录媒体的半径方向移动；
所述第1衍射元件(4，15)具有由平行于所述聚光透镜的移动方向的第1分割线(4M，14M)分割的多个区域。
20.如权利要求19所述的光读出装置，其特征在于，
所述第1衍射元件(4，14)具有由所述第1分割线(4M，14M)和与所述第1分割线正交的第2分割线(4L，14L)所分割的4个区域(4a～4d；14a～14d)；
所述光检测器(6)具有检测所述第1衍射元件(4，14)的各区域所衍射的返还光束的多个光检测部(6a，6b)。
21.如权利要求20所述的光读出装置，其特征在于，
还包括设置于所述光源(2)和所述第1衍射元件(4，14)之间的光路中、将所述光源(2)发射的光束分割成主光束和跟踪状态检测用的副光束的第2衍射元件(3)；
所述聚光透镜(5)将由所述第2衍射元件(3)分割的所述主光束和所述副光束照射所述光学记录媒体；
所述第1衍射元件(4，14)衍射来自所述光学记录媒体经所述聚光透镜(5)给出的所述主光束和所述副光束；
所述主检测器(6)的所述多个光检测部(6a，6b)检测所述第1衍射元件(4，14)所衍射的所述主光束；
所述光检测器(6)包含检测所述第1衍射元件(4，14)所衍射的所述副光束的光检测部。
22.如权利要求21所述的光读出装置，其特征在于，所述第1衍射元件(4，14)的所述第1分割线(4M，14)被设置成它对含有由所述第2衍射元件(3)所分割的所述主光束和副光束的光轴的面成规定角度。
23.如权利要求22所述的光读出装置，其特征在于，所述第2衍射元件(3)和所述第1衍射元件(4，14)设置成能绕规定的轴转动，使相对于所述光学记录媒体的道的所述主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系；
所述第1衍射元件(4，14)的所述第1分割线(4M，14M)被形成为，在所述位置关系调整后它平行于所述聚光透镜的移动方向，在所述位置调整前它对含有所述主光束和副光束的光轴的平面成规定的角度。
24.如权利要求22所述的光读出装置，其特征在于，所述第2衍射元件(3)的衍射沟被形成为对所述道的切线方向成规定的角度，使相对于所述光学记录媒体的道的所述主光束和副光束的位置关系成可检测跟踪状态的位置关系。
25.一种驱动光学记录媒体(1)的光学记录媒体驱动装置，其特征在于，包括：
使所述光学记录媒体转动的旋转驱动机构(13)；
对所述光学记录媒体照射光束的光读出装置(100)；
使所述光读出出装置在所述光学记录媒体的半径方向移动的读出驱动机构(16)；以及
处理所述读出装置的所述光检测器输出信号的信号处理电路(14)；
所述光读出装置(100)，包括：
发射光束的光源(2)；
将所述光源(2)发射的光束照射所述光学记录媒体的聚光透镜(5)；
衍射来自所述光学记录媒体经所述聚光透镜给出的返还光束的第1衍射元件(4，14)；以及
检测由所述第1衍射元件(4，14)所衍射的所述返还光束的光检测器(6)；
所述聚光透镜(5)设置成可因跟踪动作大致沿所述光学记录媒体的半径方向(X)移动；
所述第1衍射元件(4，14)具有由平行于所述聚光透镜(5)的移动方向的第1分割线(4M，14M)所分割的多个区域(4a～4d；14a～14d)。
26.一种对光学记录媒体照射光束并检测来自该光学记录媒体的返还光束的读出装置(100)，其特征在于，包括：
发射光束的光源(2)；
衍射基于所述光源(2)发射的光束的返还光束的衍射元件(4)；以及
检测由所述衍射元件(4)所衍射的所述返还光束的光检测器(6)；
所述衍射元件(4)具有由互相正交的分割线(4L，4M)所分割的4个区域(Ha，Hb，Hc，Hd)；
所述光检测器(6)具有由互相正交的第1分割线(LX)和第2分割线(LY)所分割的4个光检测部(A，B，C，D)，所述第1分割线大致平行于所述衍射元件所衍射的返还光束的聚光点因所述光源的波长变动而移动的方向；
所述衍射元件(4)的一条对角线位置的2个区域(Hb，Hd)所衍射的返还光束，在以所述光检测器(6)的所述第1和第2分割线的交点(CO)为中心的所述第2分割线(LY)上的互相相对的邻接位置上形成各自的聚光点，所述衍射元件(4)的另一条对角线位置的2个区域所衍射的返还光束，在以所述光检测器的所述第1和第2分割线的交点(CO)为中心的所述第1分割线(LX)上的互相相对的离开的位置上形成各自的聚光点。
27.如权利要求26所述的光读出装置，其特征在于，所述衍射元件(4)的所述一条对角线位置的2个区域(Hb，Hd)和所述另一条对角线位置的2个区域(Ha，Hc)将对应于聚焦状态的空间变动分配给各个光束，使依据所述4个光检测部(A，B，C，D)的输出计算可检测所述光学记录媒体上的聚焦状态。
28.如权利要求27所述的光读出装置，其特征在于，对应于所述聚焦状态的空间变动是像差。
29.如权利要求28所述的光读出装置，其特征在于，所述像差被分配在相对于所述光检测器(6)的所述第1和第2分割线(LX，LY)大致成45°角度的方向上。
30.如权利要求26所述的光读出装置，其特征在于，所述衍射元件(4)的4个区域(Ha，Hb，Hc，Hd)以该衍射元件的所述分割线的交点作为共同的原点形成，所述衍射元件(4)的一条对角线位置的2个区域(Hb，Hd)具有以所述光检测器(6)的所述第1和第2分割线的所述交点(CO)为基准而设定的全息图案(40)，所述衍射元件(4)的所述另一条对角线位置的2个区域(Ha，Hc)具有以从所述光检测器(6)的所述第1和第2分割线的所述交点(CO)互相离开的所述第1分割线(LX)上的2点为基准分别设定的全息图案。
31.如权利要求26所述的光读出装置，其特征在于，所述衍射元件(4)的所述一条对角线位置的2个区域(Hb，Hd)被配置在沿由所述衍射元件(4)衍射的返还光束的聚光点因光源(2)波长变动而移动的方向大致平行的方向上，所述衍射元件(4)的所述另一条对角线位置的2个区域(Ha，Hc)被配置在由所述衍射元件(4)衍射的返还光束的聚光点因光源(2)的波长变动而移动的方向的正交方向上。
32.如权利要求31所述的光读出装置，其特征在于，所述衍射元件(4)的所述分割线相对于所述光检测器(6)的所述第1和第2分割线(LX，LY)大致成45°角度。
33.如权利要求26所述的光读出装置，其特征在于，
所述光源(2)发射具有椭圆形远场像的光束，所述返还光束在所述衍射元件(4)上形成椭圆形的光点；
设定所述光源与所述衍射元件的位置关系，使所述椭圆形光点的短轴延伸在所述一条对角线位置的2个区域(4b，4d)上，而长轴延伸在所述另一条对角线位置的2个区域(4a，4c)上。
34.一种全息图元件(4)，其特征在于，
具有使入射光束衍射、在假想面上形成经衍射的光束的聚光点的衍射面；
所述衍射面由互相正交的分割线(4L，4M)分割成4个区域(Ha，Hb，Hc，Hd)；
所述互相正交的分割线(4L，4M)相对于含有所述入射光束的光轴和所述衍射的光束的光轴的平面与所述衍射面的交线大致成45°角度；
所述衍射面对所述衍射的光束分配像差。
35.一种全息图元件(4)，其特征在于，
具有使入射光束衍射、在假想面上形成经衍射的光束的聚光点的衍射面；
所述衍射而由互相正交的分割线(4L，4M)分割成4个区域(Ha，Hb，Hc，Hd)；
所述4个区域中一条对角线位置的2个区域，具有在以所述假想面上的第1假想线和与所述第1假想线正交的第2假想线的交点为中心的所述第2假想线上互相相对的邻接的位置上形成各自聚光点的全息图案(40)；
所述4个区域中的另一条对角线的2个区域(Ha，Hc)，具有在以所述第1和第2假想线的所述交点为中心的所述第1假想线上互相相对的离开的位置上形成各自聚光点的全息图案(40)；
所述第1假想线位于含有所述入射光束的光轴和所述衍射的光束的光轴的平面内。
36.一种驱动光学记录媒体(1)的光学记录媒体驱动装置，其特征在于，包括：
使所述光学记录媒体转动的旋转驱动机构(11)；
对所述光学记录媒体照射光束的光读出装置(100)；
使所述光读出装置(100)在所述光学记录媒体半径方向上移动的读出驱动机构(12)；以及
处理所述光读出装置(100)的所述光检测器输出信号的信号处理电路(14)，
所述光读出装置(100)包括：
发射光束的光源(2)；
衍射基于所述光源(2)发射光束的返还光束的衍射元件(4)；以及
检测所述衍射元件(4)衍射的所述返还光束的光检测器(6)；
所述衍射元件(4)具有由互相正交的分割线所分割的4个区域(Ha，Hb，Hc，Hd)；
所述光检测器(6)具有由第1分割线(LX)和与所述第1分割线正交的第2分割线(LY)所分割的4个光检测部(A，B，C，D)，所述第1分割线大致平行于由所述衍射元件(4)衍射的返还光束的聚光点因所述光源波长变动引起的移动方向；
所述衍射元件(4)的一条对角线位置的2个区域(Hb，Hd)所衍射的返还光束，在从所述光检测器的所述第1和第2分割线的交点(CO)为中心的所述第2分割线(LY)上互相相对的邻接位置上形成各自的聚光点；所述衍射元件(4)另一条对角线位置的2个区域(Ha，Hc)所衍射的返还光束，在以所述光检测器的所述第1和第2分割线的交点(CO)为中心的所述第1分割线(LX)上互相相对的离开的位置上，形成各自的聚光点。
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