用于光记录/再现系统 的误差信号检测装置 发明领域
本发明涉及一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，更具体讲，涉及这样一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，它可以根据物镜与记录媒介之间的相对倾斜，使用用于将信息信号记录在记录媒介上或从记录媒介再现信息信号的主光束检测切向倾斜错误信号和/或径向倾斜错误信号和/或散焦误差信号。
发明背景
当光拾取器沿着径向方向扫描记录媒介(如放在转盘上并旋转的光盘)时，光拾取器在记录媒介上记录信息信号或从中再现信息信号。但是，如果由于光盘自身弯曲或安放有误而使旋转的光盘相对于光轴倾斜，则会使记录/再现信号失真。
当为了提高记录密度，光拾取器采用的光源所发射的光波波长较短并且采用的物镜具有高数值孔径(NA)时，由光盘倾斜引起的慧形象差(commaaberration)就会增强，从而使记录/再现信号进一步失真。这是由于光学象差正比于λ/(NA)3。
在用于用记录媒介，如数字多用盘(DVD)(digital versatile disc，数字多用盘)和/或下一代DVD(所谓的高清晰度(HD)-DVD)，进行高密度记录和再现的光记录/再现系统中，需要一种用于根据记录媒介和物镜之间的相对倾斜，校正记录/再现信号的倾斜误差信号检测装置。
为了准确地检测径向倾斜误差信号，需要一种用于这样的光记录/再现系统地误差信号检测装置，它可以不受切向倾斜、散焦或偏道(detract)的影响，检测径向倾斜误差信号。为了准确地检测切向倾斜误差信号，需要一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，它可以不受径向倾斜、散焦或偏道的影响，检测切向倾斜误差信号。
另一方面，如图1所示，在光束已经被聚焦为记录媒介10上的一个光点之后，记录媒介10所反射的光束例如被记录媒介10上形成的凹坑(P)衍射为第0级衍射束和第±1级衍射束。这样，光拾取器的用于检测信息信号的光电探测器9接收第0级衍射束和第±1级衍射束。对于由光电探测器9接收到的第0级衍射束和第±1级衍射束，第0级衍射束将彼此不覆盖的每个第±1级衍射束覆盖。来自第0级衍射束与每个第±1级衍射束之间的覆盖部分的检测信号和单纯来自第0级衍射束的检测信号具有不同的相位特性。即，被记录媒介10反射/衍射的各个光束部分的相位特性彼此不同。检测信号的相位特性按照切向和/或径向倾斜度而变化。
在通常用于检测切向或径向倾斜的误差检测装置中，被记录媒介10反射的光束由被分为四部分的光电探测器9接收为四束分光束。将这四束分光束分别进行光电转换，来自四束分光束的检测信号被相加或相减，从而检测出切向或径向倾斜误差信号。这样，在检测切向或径向倾斜误差信号的过程中，不能充分反映相应于从记录媒介10反射/衍射的光束的位置的初始相位特性。结果，不能准确地检测切向或径向倾斜误差信号。
另一方面，由于与使用红色激光束的常规记录媒介相比，散焦对高密度记录媒介的影响很大，因此在用于高密度记录的下一代DVD系列记录媒介中，当在记录数据过程中发生散焦时，需要一种补偿散焦的方法。换句话说，当短波长光源，例如420nm(纳米)或更小的蓝色波长，和NA为0.6或更多的物镜被用于高密度记录时，由于入射光束的聚焦深度小，因而散焦边缘较小。结果，即使发生的散焦程度很小，在记录数据方面的散焦问题也会很严重。
众所周知，当在DVD系列记录媒介上进行记录时，使用650nm的光束和NA为0.6的物镜足以将散焦控制为具有大约230nm的偏差。但是，当在下一代DVD系列记录媒介上，即所谓HD-DVD系列记录媒介上，用蓝色光和NA例如为0.85的物镜的进行记录时，需要准确地将散焦控制在十纳米的范围内。
对于在下一代DVD系列记录媒介上的记录，为了准确地将散焦控制在十纳米的范围内，需要在不受偏道以及物镜和记录媒介之间的相对切向和径向倾斜影响的情况下，检测散焦误差信号。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，它可以在不受径向倾斜、散焦以及偏道影响的情况下，根据从记录媒介的信息流反射/衍射的各光束部分的相位特性，准确地检测切向倾斜误差信号。
本发明的第二个目的是提供一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，它可以在不受切向倾斜、散焦以及偏道影响的情况下，根据从记录媒介的信息流反射/衍射的各光束部分的相位特性，准确地检测径向倾斜误差信号。
本发明的第三个目的是提供一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，它可以在不受切向和径向倾斜以及偏道影响的情况下，根据从记录媒介的信息流反射/衍射的各光束部分的相位特性，准确地检测散焦误差信号。
为了达到本发明的第一个目的，提供了一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置，该装置包括：光电检测单元，用于至少将一部分来自记录媒介信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜的光束分为多个光束部分，并且检测多个光束部分；信号处理器，用于通过检测来自多个光束部分的检测信号之间的相位差来检测切向误差信号。
最好，光电检测单元沿着对应于记录媒介的径向方向的方向，将光束分为第一至第四光束部分，并且检测和输出来自第一至第四光束部分的第一、第二、第四和第三检测信号；信号处理器检测和输出作为第一和第二检测信号之间的相位差与第三和第四检测信号之间的相位差之和的切向倾斜误差信号。
最好，相对于穿过平行于记录媒介的切向方向的光轴的轴线，光电检测单元沿着对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，将一部光束部分分为第一至第四光束部分并且检测第一至第四光束部分，第一至第四光束部分按照逆时针或顺时针顺序排列为2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向；信号处理器检测和输出作为来自第一和第三光束部分的第一和第二检测信号之间的相位差与来自第二和第四光束部分的第三和第四检测信号之间的相位差之和的切向倾斜误差信号。
为了达到本发明的第二个目的，提供了一种用于光记录/再现装置的误差信号检测装置，该装置包括：光电检测单元，用于至少将一部分来自记录媒介信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜的光束分为多个光束部分，并且检测多个光束部分；信号处理器，用于通过检测来自多个光束部分的检测信号之间的相位差来检测散焦误差信号。
最好，光电检测单元沿着对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，将光束分为逆时针或顺时针排列的第一至第四内部部分和第一至第四外部部分，第一至第四外部部分沿着对应于记录媒介切向方向的方向位于第一至第四内部部分的外部，其中，第一至第四内部和外部部分排列成4×2阵列，阵列的行和列平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，第一内部和外部部分所在的列与第四内部和外部部分所在的列不同。当来自第一外部部分和第四内部部分的检测信号之和是第一检测信号，来自第四外部部分和第一内部部分的检测信号之和是第二检测信号，来自第二内部部分和第三外部部分的检测信号之和是第三检测信号，来自第三内部部分和第二外部部分的检测信号之和是第四检测信号时，信号处理器检测作为第一和第二检测信号之间的相位差与第三和第四检测信号之间的相位差之和的径向倾斜误差信号。
本发明的第三个目的通过一种用于光记录/再现系统的误差信号检测装置实现，该装置包括：光电检测单元，用于至少将一部分来自记录媒介的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜的光束分为多个光束部分，并且检测多个光束部分；信号处理器，用于通过检测来自多个光束部分的检测信号之间的相位差来检测径向倾斜误差信号。
在误差信号检测装置的一个实施例中，光电检测单元可以将光束分为第一至第四光束部分并且检测来自第一至第四光束部分的第一、第二、第四和第三检测信号，第一至第四光束部分按照顺序逆时针或顺时针的顺序排列为2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向；信号处理器可以检测和输出作为来自位于阵列同一列的第一和第二光束部分的第一和第二检测信号之间的相位差与来自位于阵列另一列的第四和第三光束部分的第三和第四检测信号之间的相位差之和的散焦误差信号。在这种情况下，最好，当对应于径向方向的方向将光束分为第一外部部分、中间光束部分和第二外部部分时，光电检测单元将光束的第一和第二外部部分分为第一至第四光束部分，并检测该第一至第四光束部分。最好，当沿着对应记录媒介的径向方向将光束分为第一外部部分、中间光束部分和第二外部部分时，光电检测单元将光束的中间光束部分分为第一至第四光束部分，并检测第一至第四光束部分。最好，将光电检测单元制作成这样，即，光电检测单元将光束分为第一至第四光束部分并且检测第一至第四光束部分。
在误差信号检测装置的另一个实施例中，当沿着对应于记录媒介切向方向的方向将光束分为第一外部部分、中间光束部分和第二外部部分时，光电检测单元可以沿着对应于记录媒介的切向方向的方向，将光束的第一和第二外部部分分为按照逆时针或顺时针顺序排列的第一至第四外部部分，并检测第一至第四外部部分；光电检测单元并且/或者可以沿着对应记录于媒介的径向和切向方向的方向，将中间光束部分分为按照逆时针或顺时针顺序排列的第一至第四内部部分，并检测第一至第四内部部分。信号处理器可以检测作为来自第一外部部分和/或第二内部部分的第一检测信号与来自第二外部部分和/或第一内部部分的第二检测信号之间的相位差以及来自第三内部部分和/或第四外部部分的第三检测信号与来自第三外部部分和/或第四内部部分的第四检测信号之间的相位差之和的散焦误差信号。
在这种情况下，最好，光电检测单元将光束的第一和第二外部部分分为第一至第四外部部分并且检测第一至第四外部部分，第一至第四外部部分形成一个2×2阵列，其中，阵列的行和列平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，并且第一至第四外部部分不在同一列；信号处理器接收和处理从第一至第四外部部分输出的第一、第二、第四和第三检测信号。
最好，光电检测单元将光束的中间部分分为第一至第四内部部分并且检测该第一至第四内部部分，第一至第四内部部分形成一个2×2阵列，其中，阵列的行和列平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，并且第一至第四内部部分不在同一列；信号处理器接收和处理从第一至第四内部部分输出的第二、第一、第三和第四检测信号。
最好，光电检测单元将光束的第一和第二外部部分分为按照逆时针或顺时针顺序排列、在方向上平行于对应记录媒介的切向方向的第一至第四外部部分并检测第一至第四外部部分；光电检测单元将中间光束部分分为按照逆时针或顺时针顺序排列、在方向上平行于对应记录媒介的径向和切向方向的第一至第四内部部分并检测该第一至第四内部部分，其中，第一至第四内部和外部部分按照4×2阵列排列，阵列的行和列平行于对应于记录媒介的径向和切向方向的方向，第一和第四外部部分不在同一列。信号处理器输出第一检测信号和第二检测信号之间的相位差与第三检测信号和第四检测信号之间的相位差之和，其中，第一检测信号是来自第一外部部分和第二内部部分的检测信号之和，第二检测信号是来自第二外部部分和第一内部部分的检测信号之和，第三检测信号是来自第三内部部分和第四外部部分的检测信号之和，第四检测信号是来自第三外部部分和第四内部部分的检测信号之和。
在误差信号检测装置的另一个实施例中，光电检测单元可以沿着对应于记录媒介的切向方向的方向将光束分为第一至第四光束部分并检测和输出来自第一至第四光束部分的第一、第二、第四和第三检测信号。信号处理器可以检测和输出作为第一和第二检测信号之间的相位差与第三和第四检测信号的相位差之和的散焦误差信号。
附图的简要说明
通过参照附图对优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了从记录媒介反射和衍射的光束；
图2示出了采用用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的光拾取器的例子；
图3和图4示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第一实施例；
图5A至5D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图4的误差信号检测装置输出的切向倾斜误差信号Ttilt；
图6和图7示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第二实施例；
图8A至8D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图7的误差信号检测装置输出的切向倾斜误差信号Ttilt；
图9和图10示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第三实施例；
图11A至11D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图10的误差信号检测装置输出的径向倾斜误差信号Ttilt；
图12和图13示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第四实施例；
图14A至14D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图13的误差信号检测装置输出的散焦误差信号dFE；
图15和图16示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第五实施例；
图17和图18示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第六实施例；
图19示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第七实施例；
图20A至20D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图19的误差信号检测装置输出的散焦误差信号dFE；
图21和图22示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第八实施例；
图23和图24示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第九实施例；
图25和图26示出了用于按照本发明的光记录/再现系统的误差信号检测装置的第十实施例；
图27A至27D示出了当径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道分别出现时，从图26的误差信号检测装置输出的散焦误差信号dFE；
图28示出了适用于图4、7、10、13、16、18、19、22、23和/或24的误差信号检测装置的信号处理器的另一个实施例；并且
图29示出了适用于图4、7、10、13、16、18、19、22、23和/或24的误差信号检测装置的光电检测单元的另一个实施例。
具体实施方式
参照图2，按照本发明、用于光记录/再现系统的误差信号检测装置的优选实施例接收来自记录媒介信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17和光径变换器15的光束LB，并检测来自所接收的光束LB的切向倾斜误差信号、径向倾斜误差信号和/或散焦误差信号。在图2中，标号11表示光源，标号13表示准直透镜。
按照本发明、用于光记录/再现系统的误差信号检测装置包括：一个光电检测单元，用于至少将一部分来自记录媒介信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜的光束分为多个光束部分，并检测来自被分开的光束的信号；一个信号处理器，用于检测来自多个光束部分的检测信号之间的相位差，从而检测切向倾斜误差信号、径向倾斜误差信号和/或散焦误差信号。
参照图3和图4，按照本发明、用于光记录/再现系统的误差信号检测装置的第一实施例包括：一个光电检测单元，用于将来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后通过物镜17的光束LB沿着对应于记录媒介10的径向方向的方向(R方向)分为第一至第四光束部分A、B、C和D，并检测和输出第一、第二、第四和第三检测信号S11、S12、S14和S13；一个信号处理器50，用于将第一和第二检测信号S11和S12之间的相位差与第三和第四检测信号S13和S14之间的相位差相加并输出相加的结果。该误差信号检测装置生成切向倾斜误差信号。
举例来说，按照本发明的误差信号检测装置的第一个实施例的光电检测单元可以包括：一个光电探测器30，如图4所示，具有沿着R方向被分开的第一至第四光接收部分A、B、C和D，用于将光束LB分为第一至第四光束部分A、B、C和D，并分别对第一至第四光束部分A、B、C和D进行光电转换。为了便于说明，在本实施例和后面的实施例中，光束LB的各光束部分和用于接收各光束部分的光电探测器的光束接收部分用相同的标号表示。
第一至第四光束接收部分A、B、C和D沿着对应于记录媒介10的切向方向(T方向)的方向较长、R方向宽度较狭窄。光电探测器的第一至第四光束接收部分A、B、C和D分别对来自记录媒介10的、已经被反射/衍射之后的入射光束LB的第一至第四光束部分A、B、C和D进行光电转换，并检测第一、第二、第四和第三检测信号S11、S12、S14和S13。
最好，光电探测器30具有通过沿着图4的虚线、在T方向上将第一至第四光束接收部分A、B、C和D一分为二而得到的八个光束接收部分。
在本实施例和后面的实施例中，入射在光电检测单元上的光束LB是用于在记录媒介上记录信息和从记录媒介再现信息的主光束。在本实施例和后面的实施例中，用做光电检测单元的光电探测器按照具有八个元素的2×4或4×2阵列构成，或至少按照具有四个元素的2×2阵列构成，由此，光电探测器能够既用于检测记录在记录媒介10上的信息信号，又用于检测误差信号。
例如，信号处理器50可以包括：第一相位比较器51，用于接收第一和第二检测信号S11和S12并且比较第一和第二检测信号S11和S12的相位；第二相位比较器53，用于接收第三和第四检测信号S13和S14并且比较第三和第四检测信号S13和S14的相位；以及阵列电路55，用于处理从第一和第二相位比较器51和53输出的检测信号。
如果第一检测信号S11的相位超前于第二检测信号S12，则第一相位比较器51输出第一相位比较信号P11，如果第二检测信号S12的相位超前于第二检测信号S11，则第一相位比较器51输出第二相位比较信号P12。以相似的方式，如果第三检测信号S13的相位超前于第四检测信号S14，则第二相位比较器53输出第三相位比较信号P13，如果第四检测信号S14的相位超前于第三检测信号S13，则第二相位比较器53输出第四相位比较信号P14。阵列电路55接收第一至第四相位比较信号P11、P12、P13和P14并将第二和第四相位比较信号P12和P14之和与第一和第三相位比较信号P11和P13之和之间的差分信号作为切向倾斜误差信号Ttilt(＝P11+P13-P12-p14)输出。
图5A至图5D说明了从按照本发明的误差信号检测装置的第一实施例输出的信号Ttilt。图中说明了按照本发明的本实施例和后面的实施例的误差信号检测装置的输出特性，所使用的光源的波长(λ)为400nm，物镜的NA为0.65，下一代DVD-ROM光盘的光道的间距为0.37μm。
图5A至图5D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第一实施例输出的信号Ttilt。在图5D中，根据记录媒介的光道间距，用百分数表示在水平轴上偏道的程度。
如图5A、5C和5D所示，由按照本发明第一实施例的误差信号检测装置检测到的信号Ttilt几乎不受径向倾斜、散焦和偏道的影响，而对其影响很大的只有切向倾斜，如图5B所示。
因此，使用按照本发明的第一实施例的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、散焦和偏道影响的情况下，准确地检测切向倾斜误差信号。
参照图6和图7，按照本发明的误差信号检测装置的第二实施例包括光电检测单元和信号处理器150。光电检测单元将来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17的光束LB的一部分沿着T和R方向，相对于穿过平行于T方向的光轴c的轴线，分为第一至第四光束部分A′、B′、C′和D′；分别检测来自第一至第四光束部分A′、B′、C′和D′的第一、第三、第二和第四检测信号S21、S23、S22和S24并输出第一、第三、第二和第四检测信号S21、S23、S22和S24。其中，光束LB的一部分对应于光束的一半，即，如果光束是圆形的，光束LB的一部分为半圆部分。信号处理器150将第一和第二检测信号S21和S22之间的相位差与第三和第四检测信号S23和S24之间的相位差的和信号输出。
第一至第四光束部分A′、B′、C′和D′形成一个按照逆时针顺序排列的2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于记录媒介的R和T方向。最好，第一光束部分A′位于第一行和第一列。或者，第一光束部分A′可以位于第二行和第二列。
图7示出了一个例子，其中，按照本发明第二实施例的误差信号检测装置的光电检测单元包括一个按照具有八个元素的2×4阵列构成的光电探测器130，并且使用由接收第一至第四光束部分A′、B′、C′和D′的第一至第四光束接收部分A′、B′、C′和D′分别接收的检测信号检测误差信号。这里，阵列的行和列分别平行于记录媒介的R和T方向。
信号处理器150包括：第一相位比较器151，用于接收第一和第二检测信号S21和S22；第二相位比较器153，用于接收第三和第四检测信号S23和S24；以及阵列电路155。在本实施例及后面的实施例中，第一和第二比较器以及处理第一至第四检测信号的阵列电路的结构在本质上与参照图4描述的第一实施例的结构相同，因此在本实施例和后面的实施例中，将不再描述第一和第二相位比较器对信号的处理。
阵列电路155接收从第一比较器151输出的第一和第二相位比较信号P21和P22以及从第二比较器153输出的第三和第四相位比较信号P23和P24并将第一和第三相位比较信号P21和P23之和与第二和第四相位比较信号P22和P24之和之间的差分信号作为切向倾斜误差信号Ttilt(＝P21+P23-P22-P24)输出。
图8A至图8D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第二实施例输出的信号Ttilt。如图8A、8C和8D所示，与按照本发明的第一实施例的误差信号检测装置相同，由按照本发明的第二实施例的误差信号检测装置检测到的信号Ttilt几乎不受径向倾斜、散焦和偏道的影响，而对其影响很大的只有切向倾斜，如图8B所示。
因此，使用按照本发明的第一和第二实施例的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、散焦和偏道影响的情况下，准确地检测切向倾斜误差信号。
参照图9和图10，按照本发明的误差信号检测装置的第三实施例包括一个光电检测单元和一个信号处理器250，并且该误差信号检测装置检测径向倾斜误差信号。光电检测单元将来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17的光束LB沿着R和T方向分为第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2以及第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1，并检测被分开的光束部分，其中，第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2按照逆时针的顺序排列，第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1沿着T方向分别排列在第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2的外面。信号处理器250将第一和第二检测信号S31和S32之间的相位差与第三和第四检测信号S33和S34之间的相位差的和信号输出。
第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2以及第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1按照4×2阵列排列，其中，阵列的行和列分别平行于R和T方向。最好第一外部部分A1位于第一行和第一列。或者，第一外部部分A1位于第四行和第二列。
如图10所示，按照本发明的第三实施例的误差信号检测装置的光电检测单元可以包括具有八个元素、按照4×2阵列构成的光电探测器230。这里，阵列的行和列分别平行于记录媒介的R和T方向。光电探测器230的第一至第四内部光束接收部分A2、B2、C2和D2分别检测第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2。第一至第四外部光束接收部分A1、B1、C1和D1分别检测第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1。
第一检测信号S31是来自第一外部部分A1和第四内部部分D2的检测信号之和。第二检测信号S32是来自第四外部部分D1和第一内部部分A2的检测信号之和。第三检测信号S33是来自第二内部部分B2和第三外部部分C1的检测信号之和。第四检测信号S34是来自第三内部部分C2和第二外部部分B1的检测信号之和。
信号处理器250包括用于接收第一和第二检测信号S31和S32的第一相位比较器251、用于接收第三和第四检测信号S33和S34的第二相位比较器253以及阵列电路255。阵列电路255接收从第一相位比较器251输出的第一和第二相位比较信号P31和P32以及从第二相位比较器253输出的第三和第四相位比较信号P33和P34，并且将第一和第三相位比较信号P31和P33之和与第二和第四相位比较信号P32和P34之和之间的差分信号作为径向倾斜误差信号Rtilt(＝P31+P33-P32-P34)输出。
图11A至图11D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第三实施例输出的信号Rtilt。如图11B、11C和11D所示，由按照本发明的第三实施例的误差信号检测装置检测到的信号Rtilt几乎不受切向倾斜、散焦和偏道的影响，而对其影响很大的只有径向倾斜，如图11A所示。
因此，使用按照本发明第三实施例的误差信号检测装置能够在不受切向倾斜、散焦和偏道影响的情况下，准确地检测径向倾斜误差信号。
参照图12和图13，按照本发明的用于检测散焦误差信号的误差信号检测装置的第四实施例包括光电检测单元和信号处理器350。光电检测单元检测来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17的一部光束部分LB的第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′并且输出第一、第二、第四和第三检测信号S41、S42、S44和S43。信号处理器350将第一和第二检测信号S41和S42之间的相位差与第三和第四检测信号S43和S44之间的相位差的和信号输出。
第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′按照逆时针顺序排列成2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于R方向和T方向。最好，第一和第二光束部分A1′和B1′位于同一列，第三和第四光束部分C1′和D1′位于另一列。
在本实施例中，第一和第四光束部分A1′和D1′沿着R方向彼此离开一个预定距离，第二和第三光束部分B1′和C1′沿着R方向彼此离开一个预定距离。在本实施例中，假设沿着R方向，光束LB被分为第一外部部分、中间光束部分和第二外部部分，则光电检测单元的结构是这样的，该光电检测单元将光束LB的第一和第二外部部分分为第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′并且检测被分开的第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′。
如图13所示，按照本发明的第四实施例的误差信号检测装置的光电检测单元可以包括按照2×4阵列构成的光电探测器330。这里，阵列的行和列分别平行于记录媒介的R和T方向。在图13中，用来自分别被第一至第四外部光束接收部分A1′、B1′、C1′和D1′接收的第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′的检测信号检测散焦误差信号。
信号处理器350包括：第一相位比较器351，用于接收从第一和第二光束部分A1′和B1′检测出的第一和第二检测信号S41和S42；第二相位比较器353，用于接收从第三和第四光束部分C1′和D1′检测出的第三和第四检测信号S43和S43；和阵列电路355。阵列电路355接收从第一相位比较器351输出的第一和第二相位比较信号P41和P42以及从第二相位比较器353输出的第三和第四相位比较信号P43和P44，并且将第一和第三相位比较信号P41和P43之和与第二和第四相位比较信号P42和P44之和之间的差分信号作为散焦误差信号dFE(＝P41+P43-P42-P44)输出。
图14A至图14D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第四实施例输出的信号dFE。如图14A、14B和14D所示，由按照本发明的第四实施例的误差信号检测装置检测到的信号dFE几乎不受径向倾斜、切向倾斜和偏道的影响，而对其影响很大的只有散焦，如图14C所示。
因此，使用按照本发明的第四实施例的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，准确地检测散焦误差信号。
如图15所示，按照本发明的误差信号检测装置的第五实施例可以使用光束LB的中间光束部分，而不是用第一和第二外部部分，来检测散焦误差信号。按照本发明的误差信号检测装置的第五实施例检测光束LB的、被分作第一至第四光束部分A2′、B2′、C2′和D2′的中间光束部分，并且检测来自第一至第四光束部分A2′、B2′、C2′和D2′的散焦误差信号。这里，光束LB的中间光束部分的第一至第四光束部分A2′、B2′、C2′和D2′对应于沿着R方向的、形成光束LB的第一和第二外部部分的第一至第四光束部分A1′、B1′、C1′和D1′的内部部分。如图13所示，当具有八个部分的光电探测器330被用做光电检测单元时，如图16所示，沿着R方向、位于图13的第一至第四外部光束接收部分A1′、B1′、C1′和D1′里面的第一至第四内部光束接收部分A2′、B2′、C2′和D2′检测来自光束LB的中间部分的、被分开的第一至第四光束部分A2′、B2′、C2′和D2′。由第一至第四内部光束接收部分A2′、B2′、C2′和D2′检测的第一、第二、第四和第三检测信号S41、S42、S44和S43被信号处理器450以与参照图13描述的方式相同的方式进行处理并且被作为散焦误差信号dFE输出。
这里，除了接收由第一至第四内部光束接收部分A2′、B2′、C2′和D2′，而不是第一至第四外部光束接收部分A1′、B1′、C1′和D1′检测出的信号之外，信号处理器450的结构与图13的信号处理器350相同。因此，由第一至第四内部光束接收部分A2′、B2′、C2′和D2′检测出的第一、第二、第四和第三检测信号S41、S42、S44和S43用与由第一至第四外部光束接收部分A1′、B1′、C1′和D1′检测出的检测信号的标号相同的标号进行标注。同时，将不提供对信号处理器450的描述。
参照图17和图18，按照本发明的误差信号检测装置的第六实施例将全部光束LB沿着R和T方向分为第一至第四光束部分A″、B″、C″和D″，并且检测第一至第四光束部分A″、B″、C″和D″，从而分别生成来自第一至第四光束部分A″、B″、C″和D″的第一、第二、第四和第三检测信号S51、S52、S54和S53。该误差信号检测装置通过将第一和第二检测信号S51和S52之间的相位差与第三和第四检测信号S53和S54之间的相位差相加，检测散焦误差信号。
第一至第四光束部分A″、B″、C″和D″按照逆时针的顺序排列、构成2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于R和T方向。最好，第一和第二光束部分A″和B″位于同一列，第三和第四光束部分C″和D″位于另一列。
如图18所示，按照本发明第六实施例的误差信号检测装置的光电检测单元可以包括一个具有四个部分，即分别接收第一至第四光束部分A″、B″、C″和D″的第一至第四光束接收部分A″、B″、C″和D″，的光电探测器530。
从第一和第二光束接收部分A″和B″输出的第一和第二检测信号S51和S52被输入到信号处理器550的第一相位比较器551。如果第一检测信号S51的相位超前于第二检测信号S52的相位，第一相位比较器551输出第一相位比较信号P51；如果第二检测信号S52的相位超前于第一检测信号S51的相位，第一相位比较器551输出第二相位比较信号P52。第三和第四检测信号S53和S54被输入到信号处理器550的第二相位比较器553。如果第三检测信号S53的相位超前于第四检测信号S54的相位，第二相位比较器553输出第三相位比较信号P53；如果第四检测信号S54的相位超前于第三检测信号S53的相位，第二相位比较器553输出第四相位比较信号P54。阵列电路555接收第一至第四相位比较信号P51、P52、P53和P54，并且将第一和第三相位比较信号P51和P53之和与第二和第四相位比较信号P52和P54之和之间的差分信号作为散焦误差信号dFE(＝P51+P53-P52-P54)输出。
与按照本发明第四实施例的误差信号检测装置相同，按照本发明第五和第六实施例的、具有上述结构的误差信号检测装置可以在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，检测散焦误差信号。
参照图9和图19，假设光束LB沿着T方向被分为第一外部部分、中间光束部分和第二外部部分，按照本发明的误差信号检测装置的第七实施例的、包括所有在本发明后面的第八和第九实施例中描述的光束部分分开结构的光电检测单元可以采用这样的结构，即光电检测单元将光束LB的第一和第二外部部分分为第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1，将中间光束部分分为第一至第四内部部分A2、B2、C2和D2并且检测这八个光束部分。被这个光电检测单元接收的被分开的光束部分的结构与图9的结构相同。
按照本发明第七实施例的误差信号检测装置的光电检测单元可以包括与图10结构相同的光电探测器230。最好，在光束LB的4×2阵列结构中，使第一外部部分A1位于第一行和第一列。或者，可以使第一外部部分A1位于第四行和第二列。
在本实施例中，信号处理器650包括用于接收第一和第二检测信号S61和S62的第一相位比较器651、用于接收第三和第四检测信号S63和S64的第二相位比较器653以及阵列电路655，从而使信号处理器650将第一和第二检测信号S61和S62之间的相位差与第三和第四检测信号S63和S64之间的相位差之和作为散焦误差信号dFE输出。第一检测信号S61是来自第一外部部分A1和第二内部部分B2的检测信号之和。第二检测信号S62是来自第二外部部分B1和第一内部部分A2的检测信号之和。第三检测信号S63是来自第四外部部分D1和第三内部部分C2的检测信号之和。第四检测信号S64是来自第四内部部分D2和第三外部部分C1的检测信号之和。
阵列电路655接收从第一相位比较器651输出的第一和第二相位比较信号P61和P62以及从第二相位比较器653输出的第三和第四相位比较信号P63和P64，并且将第一和第三相位比较信号P61和P63之和与第二和第四相位比较信号P62和P64之和之间的差分信号作为散焦误差信号dFE(＝P61+P63-P62-P64)输出。
图20A至图20D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第七实施例输出的信号dFE。如图20A、20B和20D所示，由按照本发明的第七实施例的误差信号检测装置检测到的信号dFE几乎不受径向倾斜、切向倾斜和偏道的影响，而对其影响很大的只有散焦，如图20C所示。
因此，使用按照本发明第七实施例的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，准确地检测散焦误差信号。
参照图21和图22，按照本发明的误差信号检测装置的第八实施例包括光电检测单元和信号处理器750并且检测散焦误差信号。光电检测单元检测外部部分，即，来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17的光束LB的第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1，并且输出第一、第二、第四和第三检测信号S71、S72、S74和S73。信号处理器750将第一和第二检测信号S71和S72之间的相位差与第三和第四检测信号S73和S74之间的相位差的和信号输出。
第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1按照逆时针顺序排列、构成2×2阵列，其中，阵列的行和列分别平行于R和T方向。最好，使第一和第二光束部分A1和B1位于同一列，第三和第四光束部分C1和D1位于另一列。
在本实施例中，沿着T方向将第一和第二光束部分A1和B1彼此分开一个预定的距离；并且沿着T方向将第三和第四光束部分C1和D1彼此分开一个预定的距离。换句话说，假设沿着T方向，将光束分为第一外部部分、中间部分和第二外部部分，光电检测单元接收作为被分为第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1的光束LB的第一和第二外部部分。第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1相当于参照图9所描述的第七实施例中的第一至第四外部部分A1、B1、C1和D1。
这样，如图22所示，按照本发明的误差信号检测装置的第八实施例的光电检测单元可以包括按照2×4阵列构成的、具有八个部分的光电探测器730。这里，阵列的行和列分别平行于R和T方向。光电探测器730的第一至第四外部光束接收部分A1、B1、C1和D1检测第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1。
信号处理器750包括：第一相位比较器751，用于接收从第一和第二光束部分A1和B1检测出的第一和第二检测信号S71和S72；第二相位比较器753，用于接收从第四和第三光束部分D1和C1检测出的第三和第四检测信号S73和S74；以及阵列电路755。
阵列电路755接收从第一相位比较器751输出的第一和第二相位比较信号P71和P72以及从第二相位比较器753输出的第三和第四相位比较信号P73和P74，并且将第一和第三相位比较信号P71和P73之和与第二和第四相位比较信号P72和P74之和之间的差分信号作为散焦误差信号dFE(＝P71+P73-P72-P74)输出。
如图23所示，按照本发明的误差信号检测装置的第九实施例可以使用光束LB的中间光束部分，而不是第一和第二外部部分，来检测散焦误差信号。按照本发明的误差信号检测装置的第九实施例检测作为被分为第一至第四光束部分A2、B2、C2和D2的光束LB的中间光束部分，并且检测来自第一至第四光束部分A2、B2、C2和D2的散焦误差信号。这里，光束LB的中间光束部分的第一至第四光束部分A2、B2、C2和D2相应于沿着T方向形成光束LB的第一和第二外部部分的第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1的内部部分。第一至第四光束部分A2、B2、C2和D2相应于在第七实施例中参照图19说明的第一至第四内部部分A1、B1、C1和D1。
如图22所示，当具有八个部分的光电探测器730被用做光电检测单元时，如图24所示，第一至第四内部光束接收部分A2、B2、C2和D2检测对应于光束LB的中间部分的第一至第四光束部分A1、B1、C1和D1。第一至第四光束接收部分A2、B2、C2和D2沿着T方向位于图22中的第一至第四光束接收部分A1、B1、C1和D1的里面。以与参照图22所描述的方法相同的方法，由第一至第四内部光束接收部分A2、B2、C2和D2检测出的第二、第一、第三和第四检测信号被信号处理器850进行处理，并且被作为散焦误差信号dFE输出。
除了被输入到信号处理器850的是来自第一至第四内部光束接收部分A2、B2、C2和D2的第二、第一、第三和第四检测信号S72、S71、S73和S74以外，信号处理器850的结构与图22的信号处理器750相同。因此，使用与信号处理器750所用的标号相同的标号对信号处理器850的构成单元进行标注，并且将不对信号处理器850的结构进行说明。
与按照本发明的第七实施例的误差信号检测装置相同，按照本发明的第八和第九实施例的、具有上述结构的误差信号检测装置可以在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，检测散焦误差信号。
参照图25和图26，按照本发明的、用于光记录/再现系统的误差信号检测装置的第十实施例包括光电检测单元和信号处理器950，并且检测散焦误差信号。光电检测单元将来自记录媒介10的信息流的、已经被反射/衍射之后的、通过物镜17的光束LB沿着T方向分为第一至第四光束部分A、B、C和D，并且检测和输出第一、第二、第四和第三检测信号S81、S82、S84和S83。信号处理器950输出第一和第二检测信号S81和S82之间的相位差与第三和第四检测信号S83和S84之间的相位差之和。
如图26所示，按照本发明的误差信号检测装置的第十实施例可以包括具有第一至第四光束接收部分A、B、C和D的光电探测器930，它们将光束LB沿着T方向分为第一至第四光束部分A、B、C和D，并且分别对第一至第四光束部分A、B、C和D进行光电转换。第一至第四光束接收部分A、B、C和D沿着T方向较短，而沿着R方向的宽度较大。第一至第四光束接收部分A、B、C和D分别对来自媒介10、已经被反射/衍射之后的入射光束LB的第一至第四光束部分A、B、C 和D进行光电转换并且输出第一、第二、第四和第三检测信号S81、S82、S84和S83。
这里，光束LB是用于在记录媒介上记录信息和从记录媒介中再现信息的主光束，并且光电探测器930也是用于检测来自记录媒介10的信息信号。在这种情况下，最好再将第一至第四光束接收部分A、B、C和D按照图26的虚线、沿着T方向分为两部分，使得光电探测器930具有八个光束接收部分。
信号处理器950包括接收第一和第二检测信号S81和S82的第一相位比较器951、接收第三和第四检测信号S83和S84的第二相位比较器953和阵列电路955。阵列电路955接收从第一相位比较器951输出的第一和第二相位比较信号P81和P82以及从第二相位比较器953输出的第三和第四相位比较信号P83和P84，并且将第一和第三相位比较信号P81和P83之和与第二和第四相位比较信号P82和P84之和之间的差分信号作为散焦误差信号dFE(＝P81+P83-P82-P84)输出。
图27A至图27D说明了当分别发生径向倾斜、切向倾斜、散焦和偏道时，从按照本发明的误差信号检测装置的第十实施例输出的信号dFE。如图27A、27B和27D所示，由按照本发明的第十实施例的误差信号检测装置检测到的信号dFE几乎不受径向倾斜、切向倾斜和偏道的影响，而对其影响很大的只有散焦，如图27C所示。
因此，使用按照本发明的第十实施例的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，准确地检测散焦误差信号。
由按照本发明第四、第五、以及第七至第十实施例的误差信号检测装置检测的散焦误差信号dFE的直流偏移量可以通过调节光电检测单元的光束分割比例或使用一个电路来加以消除。
上述按照本发明、用于检测散焦误差信号的误差检测装置使用来自记录媒介10的信息流的、已经被反射和衍射之后的、通过物镜17的光束LB。
当使用按照本发明的、参照图12至29进行描述的散焦误差信号检测装置检测光记录/再现系统的散焦成分时，使用这样形成的一种记录媒介，即该所记录媒介具有其水平低于预定水平的散焦误差信号值，该散焦误差信号值是由按照本发明的、用于检测散焦误差信号的信号处理器350、450、550、650、750、850、950和1050在不发生散焦的无散焦状态下检测出的。
假设记录在记录媒介上的信息信号的信道时钟间隔为T，输入到信号处理器350、450、550、650、750、850、950或1050的相位比较器的检测信号的平均时间间隔为Δt，最好将记录媒介设计成这样，即，在无散焦状态，相对于在光记录/再现系统中使用的光束LB的焦距深度的范围，Δt/T表示的散焦误差信号值为0.5-1.0。
平均时间间隔Δt指的是输入到相位比较器的检测信号的时间间隔的平均值，该检测信号已经通过用光束LB扫描信息流(例如，从3T至14T记录标记或凹坑)而从该信息流中被检测到。一般来说，焦距深度的范围本质上是由λ/NA3确定的，其中，λ为所用光源的波长，NA为物镜的数值孔径。
具有上述结构的、按照本发明第四至第十实施例的误差信号检测装置通过相位检测的方法检测散焦误差信号，因此，不论从记录媒介反射的光束强度如何，都能以很高的灵敏度检测散焦误差信号。
在初始化光记录/再现系统时，可以利用被检测到散焦误差信号消除任何散焦成分，并且补偿不易被检测到的成分，如包含大偏移成分的记录媒介中的S形弯曲。
按照本发明第四至第十实施例的误差信号检测装置例如通过对从凹坑衍射出的光束LB进行相位检测，来检测散焦误差信号，因此，不论是哪种类型的记录媒介或是多层的记录媒介的哪一层，都可以检测出散焦成分。
虽然在具有上述结构的、按照本发明第一至第九实施例的误差信号检测装置中，将信号处理器50、150、250、350、450、550、650、750、850或950构造成处理被输入到各个按照第一至第九实施例的误差信号检测装置的相位比较器的第一至第四检测信号Sn1、Sn2、Sn3和Sn4(其中，n＝1，2，…，8)，但是，如图28所示，信号处理器1050可以被构造成处理第一和第三检测信号Sn1和Sn3之和以及第二和第四检测信号Sn2和Sn4之和。在这种情况下，信号处理器1050包括：相位比较器1051，用于接收和信号(Sn1+Sn3)和(Sn2+Sn4)，并且如果和信号(Sn1+Sn3)的相位超前于和信号(Sn2+Sn4)，输出相位比较信号Pn5，如果和信号(Sn2+Sn4)的相位超前于和信号(Sn1+Sn3)，输出相位比较信号Pn6；阵列电路1055，用于输出相位比较信号Pn5和Pn6之间的差分信号。
虽然如所描述的、按照本发明的误差信号检测装置检测一种特定类型的误差信号，即，切向倾斜误差信号、径向倾斜误差信号或散焦误差信号，但是，可以将按照本发明第一至第十实施例的误差信号检测装置进行组合，使误差信号检测装置能够同时检测二或三种类型的误差信号。例如，如果按照本发明的误差信号检测装置是由按照本发明的第一和第四实施例、或者是第二和第四实施例的组合而成的，并且具有检测来自记录媒介的、按照2×4阵列被分为八个光束部分的、被反射/衍射的光束的光电检测单元，则可以检测切向倾斜和散焦误差信号这两种信号。
此外，如果按照本发明的误差信号检测装置是由按照本发明的第三和第七实施例、或者是第三和第九实施例的组合而成的，并且具有检测来自记录媒介的、按照4×2阵列被分为八个光束部分的、被反射/衍射的光束的光电检测单元，则可以检测径向倾斜和散焦误差信号这两种信号。
再者，如果按照本发明的误差信号检测装置具有检测来自记录媒介的、按照4×4阵列被分为十六个光束部分的、被反射/衍射的光束的光电检测单元，如图29所示，它可以通过根据前面的实施例进行组合、具有十六个被分开部分的光电探测器1030来实现，则可以同时检测切向倾斜、切向倾斜和散焦误差信号。
在前面描述的实施例中，描述了将具有分开部分的光电探测器用做光电检测单元。但是，光电检测单元可以用光束分离元件(没有示出)和对应于光束分离元件的光电探测器(没有示出)构成。在这种情况下，光束分离元件可以是具有多个衍射部分的衍射元件，例如，全息光学元件(hologram optical element，HOE)，因此，从记录媒介10反射/衍射的光束LB被分为多个光束部分，如图3、6、9、12、15、17、21和/或25中所示。每个衍射部分将对应的入射光束部分衍射为第+1或第-1阶衍射束并且传输该衍射束，由此，将光束LB分为多个光束部分。结合光电探测器的结构对衍射模式的方向和间距的间隔进行设计。
如前所述，当不安装任何影响来自记录媒介的、被反射/衍射的光束强度分布并且位于物镜17射出光孔和光电检测单元之间的光学元件时，按照本发明的误差信号检测装置的实施例是恰当的。
在影响来自记录媒介10的、被反射/衍射的光束强度分布的光学元件(例如，透镜和/或HOE)位于物镜17和光电检测单元之间的情况下，按照本发明的误差信号检测装置的光电检测单元和信号处理器的结构可以对应于由所述光学元件引起的光束分布的变化而相应改变。在这种情况下，即，当预定的影响光束强度分布的光学元件位于物镜17和光电检测单元之间时，由经过适当修改的信号处理器检测的误差信号与上述实施例中所描述的情况相同。
如前所述，按照本发明的误差信号检测装置能够在不受径向倾斜、散焦和偏道影响的情况下，准确地检测切向倾斜误差信号；在不受切向倾斜、散焦和偏道影响的情况下，准确地检测径向倾斜误差信号；和/或在不受径向倾斜、切向倾斜和偏道影响的情况下，准确地检测散焦倾斜误差信号。
尽管本发明是参照其优选实施例来具体描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。