光拾取装置和倾斜量检测方法 本发明涉及一种光拾取装置，用于使用记录介质来记录和/或重放信息，并且更特别地，涉及一种光拾取装置和检测记录介质倾斜量的方法。
现在正在发展各种类型的光记录介质，如可写一次的DVD-R(可记录的数字多用途光盘)、可再写入的DVD-RW(可再写入DVD)和DVD-RAM(DVD随机存储器)。光记录介质具有例如几十亿字节的大记录容量。
在光盘记录/重放装置中，当光盘在记录或重放过程中由于旋转而发生弯曲，角偏差通常发生在从光拾取器中发出的光束的光轴与在照射位置的光盘的垂直方向之间。角偏差，即倾斜角，主要发生在光盘的径向，从而在光学系统中产生彗形像差。由此，倾斜角的发生产生信号退化，如与邻近轨迹之间的交扰或抖动，在光盘的重放质量上具有相反的效果。而且，特别在执行密度记录时，如在DVD中，需要减小激光的波长而增加物镜的数字光圈NA，来减小激电子束光点地直径。这促使倾斜角的边缘减小。由此，即使光盘只有轻微的倾斜，记录密度的增加也导致难于忽略邻进凹坑的影响，这样在重放质量上导致退化。
当应用径向倾斜伺服时，需要倾斜信号来监视径向倾斜量。然而，光拾取器的聚焦位置不同于倾斜传感器检测的位置，其中提供倾斜传感器，与信息-记录/重放光学系统分开来检测倾斜量。这导致难于获得正确的倾斜量，并且生产成本增加和尺寸难于减小。还有各种缺点，包括倾斜传感器老化产生的检测精度下降，在尝试克服这样的缺点时，已经发展了各种方法，来检测倾斜量而不用分开提供倾斜传感器。
日本专利申请公开说明书第H11-110769号揭示了传统的倾斜伺服设备，不使用分开提供的倾斜传感器来检测倾斜量。倾斜伺服使用了轨迹左侧和右侧临近轨迹之间的交扰量中的差异，由此产生径向倾斜信号。然而，这需要复杂的电路来检测交扰量。而且，当使用单束光拾取器时，需要将光盘三个旋转数据存储在缓存中，来检测交扰量。还需要已经记录在单束光拾取器中的数据。由此，应用只限于只重放光盘或可再次写入光盘的记录后重放。
日本专利申请公开说明书第2000-149298号揭示了倾斜检测方法，通过采用DPP(差动推挽)跟踪信号与DPD(差动相检测)跟踪信号之间的差异，来产生径向倾斜信号。然而，记录在CD-R或DVD-RW上的凹槽，本质上需要三束光系统。而且，由于在记录时应该获得DPD跟踪信号，用于指示地址信息的前置凹坑部分必须提供在光盘上。
更进一步，在日本专利申请公开说明书第2000-137923号揭示的倾斜检测方法中，通过监视相同的前置凹坑阵列中重放信号的改变量，来产生径向倾斜信号，其中前置凹坑阵列安排到轨迹中心的右侧和左侧，像在DVD-RAM光盘的CAPA(补充分配凹坑地址)中一样。然而，这只应用在提供相同前置凹坑阵列的光盘中。由此，这种方法不能应用到只重放光盘中。
本发明是考虑解决上述问题而提出的，并且本发明的目的是提供高性能的和减小尺寸的光拾取装置，它广泛应用于各种光盘和光学系统，并且能够精确地检测倾斜量。
为了实现这个目的，根据本发明的一方面，提供了一种光拾取装置，用于使用光束照射记录介质的记录岛，来记录和/或重放信息，它包括光检测器，用于接收记录介质反射的衍射光；和倾斜检测器，用于根据由光检测器接收的反射光的第0级衍射光与至少一级第0级反射光以外的衍射光形成的干涉区内的光强度，检测记录介质的倾斜量。
根据本发明的另一方面，提供了检测记录介质倾斜量的方法，通过使用光束照射记录介质的记录岛，来记录和/或重放信息，它包括接收记录介质反射的衍射光的步骤；和根据在接收步骤中接收的反射光的第0级衍射光与至少一级第0级反射光以外的衍射光形成的干涉区内的光强度，产生代表记录介质倾斜量的倾斜信号。
图1示意地显示了根据本发明的光拾取装置的结构；
图2显示了图1的光拾取装置的检测器结构；
图3是透视图，示意地显示了照射到光盘上的光束的第0级衍射光和第+-1级衍射光；
图4显示了当径向倾斜发生时，中心检测器上的电子束光点强度的分布；
图5显示了光强度的分布，在图中4的光强度分布中由虚线显示，在穿过检测器中心的部分上，并且平行于径向，相对于电子束光点直径标准化的相对直径；
图6是方块图，显示了检测器和倾斜信号检测部分结构的例子；
图7是图示，画出了本发明第一实施例中，相对于径向倾斜角的径向倾斜信号强度S；
图8是图示，显示了光轴偏差(δ)出现时径向倾斜信号强度的模拟效果；
图9是图示，显示了对于0、3％和6％的光轴偏差(δ)，径向推挽信号Pr的模拟效果；
图10是方块图，显示了本发明第二实施例中检测器和倾斜信号产生部分的结构例子；
图11是图示，画出了以本发明第二实施例中光轴偏差参数δ＝0、3％、6％的参数，相对于径向倾斜角纠正的径向倾斜信号强度S｀；
图12是图示，显示了光盘记录区域中的岛(L)、凹槽(G)和照射电子束光点，并且显示了检测器；
图13是图示，显示了切线推挽信号TPP14和TPP23的振幅，其中在图12的情况下有光轴偏差(δ)；
图14是方块图，显示了本发明的第三实施例中检测器和倾斜信号产生部分的结构例子；
图15是图示，显示了当在本发明第三实施例中不执行增益控制时，相对于径向倾斜角的径向倾斜信号强度和切线推挽信号振幅；
图16是图示，显示了在本发明第三实施例的增益控制下，相对于径向倾斜角的径向倾斜信号强度和切线推挽信号振幅；
图17是第三实施例改进的方块图，显示了使用六元件检测器的倾斜信号产生部分的结构例子；
图18是图示，显示了根据本发明的检测器分割形式的改进例子；
图19是图示，显示了根据本发明的检测器分割形式的改进例子；
图20是图示，显示了根据本发明的检测器分割形式的改进例子；而
图21是图示，显示了检测器分割形式的改进例子，用于根据本发明检测一个干涉区内的光强度差异。
现在将通过参考图示的实施例的方式，具体描述本发明。注意，在下面描述的图中，相同的参考数字实质上指示相等同的组成元件。第一实施例
图1示意地显示了根据本发明的一种光拾取装置的结构。光源2发出的激光由校准镜3校准，并且入射到衍射光栅4上。衍射光栅4将激光束分成主光束BM及第一和第二分激光束BS1和BS2。换句话说，光拾取装置具有三束结构。光束BM、BS1和BS2通过分光器5传输，并且穿过λ/4的波盘6，使光束通过物镜7以圆形偏振光束的形式聚焦，这样照射到光盘8上。从光盘8的记录岛反射的光束穿过物镜7、λ/4的波盘6和分光器5，并且通过聚焦物镜9聚焦，然后被检测器10检测。通过检测器10检测的光束BM、BS1和BS2的接收光信号，被提供给信号处理部分(未画出)，并且被提供给倾斜信号产生部分11，用于产生倾斜信号，其中由于从如下所述光盘8的反射光束中检测到倾斜量，所以产生倾斜信号。注意，信号处理部分不仅产生读出数据信号，而且执行跟踪和聚焦控制的信号处理。
图2显示了检测器10的结构。检测器10包括用于主光束的中心检测器12，和用于分光束的两个侧检测器13和14。中心检测器12是具有六个光检测元件的六元件检测器。六个光检测元件安排在中心检测器12的区域中，其中所述区域通过在光盘8径向上分割或划分两个检测器区域，并且进一步在光盘8切线方向上分割三个区域而得到。换句话说，中心检测器12的六个光检测元件安排成2×3的矩阵结构。两组三元件部分(即R1-R3和L1-L3)如图2所示安排在记录介质的径向上，中心检测器12检测电子束光点15。
如图2所示，在径向上相对的两组之一的光检测元件，在相对于切线方向的顺序上，被各自指示为L1、L2和L3。另一组中的那些表示为R1、R2和R3。顺便地，在后面的描述中为了方便起见，光检测元件的检测信号还使用相同的参考数字L1-L3和R1-R3描述。中心检测器以这样的分割宽度分割，即中心的光检测器元件L2和R2被设定为0.6的宽度(即W＝0.6)，提供电子束光点具有1的直径。因为依靠物镜7的数字光圈NA、光源的波长λ、轨迹间距(凹槽间距)等因素而改变，可以对使用的设备选择优化值W。
对于普通的光盘，凹槽或轨迹间距设置为λ/(2×NA)或更大。在这种情况下，照射到光盘上的光束被凹槽17或数据记录区域衍射，并分成至少第0级衍射光21、第+1级衍射光22和第-1级衍射光23，如图3所示。衍射光在光路上部分重叠，由此促使干涉区25产生。更特别地，由于第0级衍射光21与第+1级衍射光22，产生干涉区25A，并且由于第0级衍射光21与第-1级衍射光23，产生干涉区25B。
图4显示了由于在记录或重放时光束照射到凹槽17上，相对于0°、0.2°、0.4°和0.6°的倾斜角，中心检测器12的电子束光点的强度分布。图5显示了穿过检测器中心，并且平行于径向(如图4中的虚线所示)的部分上光强度的分布，相对于电子束光点直径被标准化为1的相对电子束光点直径。如从图5中所理解的，当径向倾斜增加时，在干涉区的内周边区域27与外周边区域28之间的衍射光强度增加。由此，可以通过监视内周边区域27与外周边区域28之间的光强度差异，来得到径向倾斜量。另外，通过检测或者内周边区域27或者外周边区域28与其它区域之间的光强度差异，如电子束光点中心29，能够知道径向倾斜量。
图6是方块图，显示了检测器12和倾斜信号产生部分11的结构例子。检测器12是上述六元件检测器。在安排在光盘8切线方向的三个光检测元件R1-R3检测的信号中，检测信号R1和R3提供给加法器31，它们在那里被加在一起。累加的和信号(R1+R3)和检测信号R2提供给减法器32，它从和信号(R1+R3)中减去检测信号R2，而将差信号(R1-R2+R3)提供给加法器33。另一组检测信号L1-L3受到相似的操作，而将差信号(L1-L2+L3)提供给减法器33。在减法器33中，从差信号(L1-L2+L3)中减去差信号(R1-R2+R3)，而得到后面的表达式，作为径向倾斜信号。
S＝(L1-L2+L3)-(R1-R2+R3) (1)在这种情况下，根据干涉区25的内周边区域27与外周边区域28之间光强度的差，来检测径向倾斜量。
图7显示了作为径向倾斜角函数的径向倾斜信号强度S的图形效果。相对于径向倾斜角，径向倾斜信号S强度单调地改变。由此理解，通过使用上面方法中得到的径向倾斜信号强度S，能够执行所需的径向倾斜伺服控制。这里，在这种情况下执行的跟踪伺服控制使用Pr＝(L1+L2+L3)-(R1+R2+R3)作为径向推挽信号。还假设数据不记录在光盘上。顺便地，对于数据记录其上的光盘，RF信号部分包含在检测信号中。然而，因为RF信号部分可以通过低通滤波器去除，能够与上面相似得到径向倾斜信号S。
L1到L3和R1到R3都用在本实施例中。然而，可以使用S＝L1-L2+L3或S＝R1-R2+R3之一。第二实施例
在描述本发明第二实施例的倾斜检测方法之前，在下面描述光轴偏差出现时本实施例的径向倾斜信号，其中在偏差出现时，本实施例特别有效。
在通常的光拾取装置中，当光盘偏心时，物镜通过跟踪伺服而在径向上偏移。效果，检测器上的电子束光点将在径向上移动，这样发生光轴偏差(δ)。图8显示了在光轴偏差(δ)出现时，径向倾斜信号强度的模拟效果。在这种情况下，使用DPP(差动推挽)跟踪信号，来去除由于光轴偏差产生的跟踪偏移。
图8显示了对于0、3％和6％的光轴偏差，相对于径向倾斜角的径向倾斜信号强度S。能够看出，尽管径向倾斜角为0，径向倾斜信号也不取0。换句话说，在径向倾斜信号中将发生强度偏移。
图9显示了相对于0、3％和6％的光轴偏差(δ)，径向推挽信号Pr的模拟效果。从图8和图9中理解，在径向倾斜信号的偏移量与径向推挽信号Pr的量级之间，有近似的比例关系。由此，由于径向倾斜信号中的光轴偏差(δ)导致的偏移量，可以通过使用径向推挽信号Pr＝(L1+L2+L3)-(R1+R2+R3)，纠正径向倾斜信号S＝(L1-L2+L3)-(R1-R2+R3)，而纠正偏移量，这在第一实施例中已描述。纠正后的径向倾斜信号S｀可以由后面的等式表达。
S｀＝(L1-L2+L3)-(R1-R2+R3)-α×Pr (2)其中α是预定纠正系数。
图10的方块图是作为倾斜检测器12和倾斜信号产生部分11的例子，用于执行本发明第二实施例的倾斜检测方法。注意，检测器12的结构相似于第一实施例中的结构。
安排在光盘8的切线方向的三个光检测元件R1-R3检测到的检测信号R1、R2和R3，通过加法器31和减法器32，以相似于第一实施例的方式操作。得到的信号(R1-R2+R3)提供给减法器33。切线方向安排的另一组光检测元件L1-L3检测到的检测信号L1、L2和L3，也通过加法器31和减法器32操作。得到的信号(L1-L2+L3)提供给减法器33。在减法器33中，可以得到径向倾斜信号S＝(L1-L2+L3)-(R1-R2+R3)。
另一方面，通过加法器35、36和减法器37操作检测信号R1、R2、R3、L1、L2和L3。径向推挽信号Pr＝(L1+L2+L3)-(R1+R2+R3)从减法器37提供给系数运算器38。在系数运算器38中，径向推挽信号Pr乘以纠正系数(α)。在减法器39中，从径向倾斜信号S中减去纠正值α×Pr，由此得到纠正的径向倾斜信号S｀＝{(L1-L2+L3)-(R1-R2+R3)}-α×Pr。
图11显示了当执行上述倾斜检测方法时，以光轴偏差δ＝0、3％和6％的参数纠正，相对于径向倾斜的纠正的径向倾斜信号S｀的图。即使光轴偏差(δ)发生，纠正的径向倾斜信号强度S｀也不偏移。由此理解，通过使用上面的方法中得到的纠正的径向倾斜信号强度S｀，所需的倾斜伺服控制是可行的。
尽管显示了使用DPP信号的跟踪伺服，通过三光束方法也得到相似的效果。同样，尽管这里给出了纠正系数α＝0.2，可以根据使用的光学系统的设计、光盘类型等因素，来适当地确定纠正系数。更进一步，因为跟踪伺服可以在重放时使用DPD信号来执行，所以本发明还可以应用到具有单束结构的光拾取器中。第三实施例
除了前面的实施例，由光轴偏差在径向倾斜信号中促使产生的偏移，可以通过另一种方法去除。在本发明的第三实施例中，通过使用切线推挽信号获得径向倾斜信号。在描述本发明第三实施例的倾斜检测设备之前，下面对切线推挽信号与光轴偏差之间的关系进行描述。
图12显示了光盘8记录区域上的岛(L)、凹槽(G)和照射电子束光点，并且还显示了检测器。为了简化描述，通过四元件检测器(四光检测器)举例说明检测器。光束在岛前置凹坑(LPP)的扫描，提供了切线推挽信号的振幅TPP14(即TPP14＝DET1-DET4)和TPP23(即TPP23＝DET2-DET3)，如图所示。然而，当有光轴偏差(DLETA)时，切线推挽信号振幅TPP14与TPP23之间有差异，如图13所示。在本实施例中，通过使用切线推挽信号，来去除光轴偏差的效果。
图14是方块图，显示了本发明第三实施例中检测器12和倾斜信号产生部分11的结构例子。检测器12是八元件检测器，具有八个光检测元件安排在这样得到的区域中，通过在光盘8的径向和切线方向，各自分成两个和四个区域，来得到八个区域。
安排在光盘8切线方向的四个光检测元件R1-R4检测到的检测信号R1、R2、R3和R4，被具有振幅增益GR的放大器41放大。放大的信号由加法器31和减法器32执行，相似于第一实施例的操作。得到的信号GR×(R1-R2-R3+R4)提供给减法器33。同样，放大的信号由加法器35和减法器36操作。得到的信号GR×(R1+R2-R3-R4)提供给振幅比较器43。
另一方面，另一组检测信号L1、L2、L3和L4也被具有振幅增益GL的放大器42放大，然后受到与上面相似的处理。得到的信号GL×(L1-L2-L3+L4)提供给减法器33，同时信号GL×(L1+L2-L3-L4)提供给振幅比较器43。
振幅比较器43将信号提供给放大器41和42，用于调整切线推挽信号的振幅PTR(＝R1+R2-R3-R4)和PTL(＝L1+L2-L3-L4)的振幅增益GR和GL，来执行控制使GR×(R1+R2-R3-R4)与GL×(L1+L2-L3-L4)实质相等。这能够纠正由于径向倾斜信号中的光轴偏移(δ)促使产生的偏移量。纠正的径向倾斜信号S｀可以通过后面的等式表达。
S｀＝GL×(L1-L2-L3+L4)-GR×(R1-R2-R3+R4)(3)
顺便地，这里通过操作保持的值，来确定切线推挽信号振幅PTR和PTL，其中通过将信号振幅的各自峰顶到峰顶的值，保持在光检测元件L1-L4和R1到R4中，来得到保持的值。
对于没有和具有增益控制的情况，通过本发明的倾斜检测效果各自显示在图15和图16中。顺便地，光轴偏差(δ)假定为6％。如图15所示，当执行没有增益的控制时，切线推挽信号振幅PTR和PTL不同，促使径向倾斜信号中产生偏移。另一方面，当应用增益控制时，径向倾斜信号中的偏移被纠正。由此能够理解，通过使用纠正的径向倾斜信号，这可以在前面的方法中得到，所需的倾斜伺服控制是可行的。其它实施例
使用八元件检测器作为例子，已经举例描述了前面的第三实施例。然而，例如六元件检测器可以用于进行倾斜信号产生过程，如图17所示，与第三实施例中的相似。在这种情况下，代表纠正的径向倾斜量的纠正的径向倾斜信号S｀，被表达为S｀＝GL×(L1-L2+L3)-GR×(R1-R2+R3)，并且切线推挽信号振幅PTR和PRL被表达为PTL＝L1-L3和PTR＝R1-R3。
同样，在前面的各个实施例中，检测器的分割形式可以是任意的，提供检测器形成，来检测内周边区域与外周边区域之间，衍射光干涉部分中光强度的差。例如，如图18、19和20所示，形式可以根据干涉区内和外周边区域中的光强度分布。顺便地，在图中，虚线指示光强度分布，而实线指示分割部分。
可以使用检测器，在至少一个干涉区中检测光强度的差。例如，可以使用这样的检测器，它相应于一个干涉区的检测部分(在R和L侧的那些之一)如图21所示被分割。
更进一步，尽管对于第+1级衍射光和第-1级衍射光已经描述了前面的实施例，但本发明不只限于这样的情况。能够在第2级或更高级衍射光的干涉区中使用光强度分布。
尽管前面的实施例已经显示了使用DPP信号应用跟踪伺服的情况，在三光束方法和普通的推挽方法中可以实现相似的效果。顺遍地，当使用典型的推挽方法时，光拾取装置可以是单束结构。
同样，前面的实施例只是举例说明，并且可以根据光记录介质的种类、光拾取系统等因素，来应用适当的改进和结合。
如上具体所述，本发明应用于光盘中，而不论前置凹坑是否出现，其中提供了凹槽和凹坑链。本发明应用于任何可从中获得推挽信号的光盘中，例如DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM这样的光盘。光拾取器的光学系统和信号处理电路等特别简单，因为在任何光盘中单束结构都是可以实现的。
从前面的描述可明显看出，本发明提供光拾取装置，它广泛地应用于各种光盘和光学系统。在光盘的数据记录不具有前置凹坑时，可以应用本发明。本发明还可以应用于单束结构的光拾取器。本发明提供光拾取装置，它能够以高精度检测倾斜量，并且适于减小尺寸。
本发明已经参考其优选实施例进行了描述。本技术领域的专家应该理解，从上述实施例中，可以进行各种变化和修改，所附的权利要求书包括所有这样的变化和修改。