用于提取信号光束的光学系统、光学拾取装置、以及光盘装置

摘要

一种用于从由多层光盘反射的光线集束中高效率地提取多条信号光束的光学系统。

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统、光学拾取装置、以及光盘装置，而且更具体地，涉及用于从包括信号光束和杂散光束的光线集束中提取信号光束的光学系统、包含所述光学系统的光学拾取装置、以及包含所述光学拾取装置的光盘装置。

背景技术

近年来而且持续地，由于数字技术的进步以及数据压缩技术的改良，用于记录计算机程序、音频信息、视频信息(以下也称为“内容”)的光盘(例如，CD(致密盘)和DVD(数字多功能光盘))备受关注。从而，随着光盘变得更廉价，用于再现记录在光盘中的信息的光盘装置已经得到广泛使用。

记录在光盘中的信息的量逐年增长。因而，期待单个光盘的记录容量进一步增加。作为开发用于增加光盘的记录容量的措施，例如包括增加记录层的数量。因此，对具有多个记录层的光盘(以下称为“多层光盘”)以及存取多层光盘的光盘装置的研究目前很活跃。

在多层光盘中，如果记录层之间的间隔过大，则来自目标记录层的信号有可能受到球面像差的不利影响。从而，有减少记录层之间的间隔的倾向。然而，减少记录层之间的间隔导致记录层之间的串扰(所谓的“层间串扰”)。结果，从多层光盘返回(反射)的光线集束不但包含从目标记录层反射的期望的光束(以下称为“信号光束”)，而且包含大量从除目标记录层之外的记录层反射的非期望的光束(以下称为“杂散光束”)。这导致再现信号的信噪比下降。

在再现多层光盘期间减少层间串扰的装置例如在日本注册专利编号2624255中提出。

然而，日本注册专利编号2624255中公开的装置需要进一步减小针孔的直径以进一步减少检测器上的杂散光束入射。然而，杂散光束入射的减少非期望地导致检测器上信号光束入射的减少。

发明内容

本发明可以提供基本地避免由现有技术的局限和不足导致的一个或多个问题的光学系统、光学拾取装置、以及光盘装置。

本发明的特征和优点在下面的说明书中阐述，而且其部分地从说明书和附图将是显而易见的，或者可以通过根据说明书中提供的教导对本发明的实践而习得。可以通过在说明书中具体指出的光学系统、光学拾取装置、以及光盘装置来实现和获得本发明的目的以及其它特征和优点，其中使用完整、清楚、简洁、以及严格的术语以使得本领域普通技术人员能够实践本发明。

为了实现这些和其它优点并依照本发明的目的，如这里具体化和宽泛地描述的，本发明的一个实施例提供一种用于从由多层光盘反射的光线集束中提取多条信号光束的光学系统，所述反射光线集束包括所述多条信号光束以及多条杂散光束，该光学系统包括：偏振器，位于所述反射光线集束的光路上，用于分离所述反射光线集束；会聚光学元件，位于所述偏振器的前面或后面，用于会聚所述反射光线集束；第一偏振转换光学元件，位于第一假想面与第二假想面之间，所述第一假想面包括在其中所述多条信号光束被所述会聚光学元件会聚的会聚区域，所述第二假想面包括在其中所述多条杂散光束被所述会聚光学元件会聚的会聚区域，所述第一偏振转换光学元件具有多个划分的区域，用于将所述多条信号光束和所述多条杂散光束分离为两个光线集束，并转换所分离的光线集束的偏振以使得其中一个分离的光线集束具有与另一个分离的光线集束不同的偏振；第二偏振转换光学元件，位于所述第一假想面与比所述第一假想面离所述会聚光学元件更远的第三假想面之间，所述第三假想面包括在其中所述多条杂散光束被会聚的会聚区域，所述第二偏振转换光学元件具有与所述第一偏振转换光学元件的多个划分的区域相对的多个划分的区域，用于转换通过所述第一偏振转换光学元件透射的多条信号光束和多条杂散光束的偏振，以使得所述多条信号光束具有与所述多条杂散光束不同的偏振；以及检偏器，用于基于偏振的差异从通过所述第二偏振转换光学元件透射的反射光线集束中提取所述多条信号光束。

进一步，本发明的另一个实施例提供一种用于从由多层光盘反射的光线集束中提取多条信号光束的光学系统，所述反射光线集束包括所述多条信号光束以及多条杂散光束，该光学系统包括：偏振器，位于所述反射光线集束的光路上，用于分离所述反射光线集束；会聚光学元件，位于所述偏振器的前面或后面，用于会聚所述反射光线集束；偏振转换光学元件，位于第一假想面与第二假想面之间，所述第一假想面包括在其中所述多条信号光束被所述会聚光学元件会聚的会聚区域，所述第二假想面包括在其中所述多条杂散光束被所述会聚光学元件会聚的会聚区域，所述偏振转换光学元件具有多个划分的区域，用于将所述多条信号光束和所述多条杂散光束分离为两个光线集束，并转换所分离的光线集束的偏振以使得其中一个分离的光线集束具有与另一个分离的光线集束不同的偏振；以及反射部件，位于所述第一假想面上，用于将通过所述偏振转换光学元件透射的反射光线集束反射到所述偏振转换光学元件，其中从所述反射部件反射的反射光线集束入射到所述偏振器上，而且由所述偏振器基于偏振的差异从中提取所述多条信号光束。

进一步，本发明的另一个实施例提供一种用于向具有多个记录层的光盘照射光线集束并接收从所述光盘反射的光线集束的光学拾取装置，该光学拾取装置包括：光源，用于照射线偏振光束；光栅，用于将所述线偏振光束衍射为多个光线集束；物镜，用于将所述多个光线集束会聚到所述多个记录层中包含的目标记录层；1/4波片，位于所述光栅与所述物镜之间的光路上，用于向入射光线集束添加1/4波长的光学相位差；根据本发明的实施例的所述光学系统，位于从所述光盘反射并通过所述物镜和所述1/4波片透射的光线集束的光路上；以及光电检测器，用于接收来自所述光学系统的光线集束，并根据所接收的光线集束的光量产生信号。

进一步，本发明的另一个实施例提供一种至少能够再现来自具有多个记录层的光盘的信息的光盘装置，该光盘装置包括：根据本发明的实施例的所述光学拾取装置；以及处理装置，用于根据从所述光学拾取装置的光电检测器输出的信号再现所述光盘中记录的信息。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的光盘装置的结构的示意图；

图2是用于描述根据本发明的实施例的图1中所示的光盘的示范性结构的示意图；

图3是用于描述根据本发明的实施例的图1中所示的光学拾取装置的示意图；

图4A和4B是用于描述信号光束和杂散光束的示意图；

图5是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的其中一个偏振转换光学元件的示意图；

图6是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的另一个偏振转换光学元件的示意图；

图7A-7C是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的光学系统的操作的示意图；

图8A和8B是用于描述根据本发明的实施例的在图1中所示的再现信号处理电路处获得的聚焦误差信号和总和信号的曲线图；

图9A和9B是用于描述由传统示例获得的聚焦误差信号和总和信号的曲线图；

图10是用于描述根据本发明的实施例的用于获得差分推挽信号的电路结构的示意图；

图11是用于描述根据本发明的实施例的光盘装置在该光盘装置接收来自上层装置的存取请求的情况下的操作的流程图；

图12是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的其中一个偏振转换光学元件的第一改进示例的示意图；

图13是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的另一个偏振转换光学元件的第一改进示例的示意图；

图14是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的其中一个偏振转换光学元件的第二改进示例的示意图；

图15是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的另一个偏振转换光学元件的第二改进示例的示意图；

图16是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的其中一个偏振转换光学元件的第三改进示例的示意图；

图17是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的另一个偏振转换光学元件的第三改进示例的示意图；

图18是用于描述根据本发明的实施例的图3中所示的光学系统的改进示例的示意图；

图19是用于描述根据本发明的实施例的图1中所示的光学拾取装置的改进示例的示意图；

图20是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的偏振转换光学元件的示意图；

图21是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的操作的示意图(第一部分)；

图22是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的操作的示意图(第二部分)；

图23是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的操作的示意图(第三部分)；

图24是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的第一改进示例的示意图；

图25是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的第二改进示例的示意图；

图26是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的第三改进示例的示意图；

图27是用于描述根据本发明的实施例的图26中所示的弯曲反射面的示意图；

图28是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的第四改进示例的示意图；

图29是用于描述根据本发明的实施例的图28中所示的衍射反射面的衍射光栅的深度的示意图；

图30是用于描述根据本发明的实施例的图19中所示的光学系统的第五改进示例的示意图；以及

图31是用于描述根据本发明实施例的光学系统的效果的曲线图。

具体实施方式

基于图1-11中所示的实施例详细描述本发明。图1是示出根据本发明的实施例的光盘装置20的结构的示意图。

图1中所示的光盘装置20例如包括：主轴马达22，用于转动光盘15；光学拾取装置23；寻道马达21，用于沿光盘15的径向驱动光学拾取装置23；激光控制电路24；编码器25；驱动控制电路26；再现信号处理电路28；缓冲器RAM 34；缓冲器管理器37；接口38；闪速存储器39；CPU 40；以及RAM 41。主轴马达22是用于转动光盘15。图1中所示的箭头指示信号和信息的示范性流程，而并不表示图1中所示的块(组件)之间的全部连接。此外，根据本发明的实施例的光盘装置20适用于多层光盘。

如图2中所示，光盘15例如包括沿光线集束入射到光盘15的方向(图2中的激光束的箭头方向)顺序分层的第一基层M0、第一记录层L0、中间层ML、第二记录层L1、以及第二基层M1。此外，在第一记录层L0与中间层ML之间提供例如以金属材料(例如，金)或电介质材料形成的半透明膜MB0。另外，在第二记录层L1与第二基层M1之间提供例如以金属材料(例如，铝)形成的反射膜MB1。中间层ML包括具有相对照射的光线集束较高的透射率、以及与基层类似的折射率的UV固化树脂材料。即，光盘15是单面双层光盘。每个记录层具有以螺旋或同心导向沟槽形成的一个或多个轨道。光盘15的第一记录层L0比第二记录层L1更靠近光盘装置20。从而，入射到光盘15上的光线集束的一部分在半透明膜MB0处被反射，光线集束的剩余部分通过半透明膜MB0透射(transmit)。接着，通过半透明膜MB0透射的光线集束被反射膜MB1反射。本发明的该实施例中，光盘15是DVD型信息记录介质。

光学拾取装置23是用于将激光束照射到光盘15的两个记录层中试图存取的一个记录层(以下称为“目标记录层”)上，而且用于接收从光盘15反射的光线。如图3中所示，光学拾取装置23例如包括：光源单元51；耦合镜头52；光栅200；1/4波片55；物镜60；光学系统70；聚光器镜头58；光电检测器PD，担当光接收单元；以及驱动系统，包括聚焦致动器AC和寻道致动器(未示出)，用于驱动物镜60。

光学系统70包括：偏振分束器54，担当偏振器；镜头61，担当会聚光学元件；两个偏振转换光学元件(192、193)；以及检偏器(analyzer)64。

光源单元51例如包括半导体激光器，担当用于照射具有遵循光盘15的波长(该示例中，约为660纳米)的激光束的光源。本发明的该实施例中，从光源单元51照射的最大强度的激光束的方向是沿+X方向。此外，光源单元51例如照射与偏振分束器54的入射面平行的偏振光线集束(P偏振光)。

位于光源单元51的+X侧的耦合镜头52使从光源单元51照射的光线集束成为基本平行的光线。

光栅200位于耦合镜头52的+X侧。光栅200将来自耦合镜头52的基本平行的光线分离为三个光线集束：0阶光束(以下也称为“0阶光”)；正一阶衍射光束(以下也称为“+1阶光束”或“+1阶光”)；以及负一阶衍射光束(以下也称为“-1阶光束”或“-1阶光”)。即，光栅200将入射光线集束变为三条光束。更具体地，该示例中，光栅200将入射光线分离以使得入射光线集束的80％成为0阶光束，入射光线集束的10％成为+1阶光束，而且入射光线集束的10％成为-1阶光束。此外，为方便起见，以下将把+1阶光束和-1阶光束共同称为“±1阶光束”。

偏振分束器54位于光栅200的+X侧。偏振分束器54的反射率依赖于入射光线集束的偏振而变化。本示例中，将偏振分束器54设置为具有对于P偏振光束减少的反射率、以及对于S偏振光束增加的反射率。即，偏振分束器54分离包含在入射光线集束中的S偏振光。因而，从光源单元51照射的光线集束的大部分可以通过偏振分束器54透射。1/4波片55位于偏振分束器54的+X侧。

1/4波片55提供对于入射到1/4波片55上的光线集束的1/4波长的相位差。位于1/4波片55的+X侧的物镜60将通过1/4波片55透射的光线集束会聚到目标记录层上。

由于入射到物镜60上的每个光线集束(0阶光束、±1阶光束)的入射角是不同的，通过物镜60透射的光线集束在目标记录层上的不同区域处会聚。例如，在利用差分推挽方法检测寻道误差的情况下，光线拾取装置23被设置为将0阶光束会聚到目标记录层的沟槽上，并将+1和-1阶光束中的每一个会聚到位于0阶光束会聚到的沟槽附近的相应的槽脊。

聚焦致动器AC是用于沿聚焦方向(即，物镜60的光轴方向)精确地驱动(移动)物镜60。为方便起见，在目标记录层为第一记录层L0的情况下，将物镜60关于聚焦方向的最佳位置称为“第一镜头位置”，而在目标记录层为第二记录层L1的情况下，将物镜60关于聚焦方向的最佳位置称为“第二镜头位置”。与物镜60处于第一镜头位置的情况下相比，物镜60处于第二镜头位置的情况下物镜60与光盘15之间的距离更短(见图4A和4B)。

寻道致动器(未示出)用于沿寻道方向精确地驱动(移动)物镜60。

接下来，参照图4A和4B描述从光盘15反射的光线集束。

如图4A中所示，在目标记录层是第一记录层L0的情况下，将物镜60的位置限定在第一镜头位置。从而，物镜60将从光源单元51照射的光线集束会聚到第一记录层L0上。接着，光线集束的一部分从半透明膜MB0反射并入射到物镜60上。从半透明膜MB0反射的光线集束的这一部分包括信号光束(以下也称为“信号光”)。同时，光线集束的剩余部分通过半透明膜MB0透射，从反射膜MB1反射，并入射到物镜60上。从反射膜MB1反射的光线集束的剩余部分包括杂散光束(以下也称为“杂散光”)。

即，不管目标记录层为第一记录层L0还是第二记录层L1，从光盘15反射的光线集束都包括从半透明膜MB0反射的一个光线集束(以下称为“第一反射光束”)以及从金属反射膜MB1反射的另一个光线集束(以下称为“第二反射光束”)。该示例中，在目标记录层是第一记录层L0的情况下，第一反射光束是信号光束而第二反射光束是杂散光束。同时，在目标记录层是第二记录层L1的情况下，第二反射光束是信号光束而第一反射光束是杂散光束。

本发明的该实施例中，由于向光盘15照射三个光束(0阶光束和±1阶光束)，第一反射光束包括0阶光束的反射光束和±1阶光束的反射光束。同样地，第二反射光束也包括0阶光束的反射光束和±1阶光束的反射光束。因而，根据本发明的该实施例，信号光束可以是包括0阶光束的信号光束和±1阶光束的信号光束的多个信号光束，而杂散光束可以是包括0阶光束的杂散光束和±1阶光束的杂散光束的多个杂散光束。

由于杂散光束(杂散光)导致在再现信号处理电路28中检测各种信号时的信噪比下降，将从由光盘15反射的光线集束中提取信号光束(信号光)。

位于偏振分束器54的-Z侧的镜头61会聚由偏振分束器54分离并沿-Z方向定向的反射光线集束。在包含在反射光线集束中的第一反射光束中，将+1阶光束的反射光束会聚到0阶光束会聚到的区域的+X侧，并将-1阶光束的反射光束会聚到0阶光束会聚到的区域的-X侧。同样地，在包含在反射光线集束中的第二反射光束中，将+1阶光束的反射光束会聚到0阶光束会聚到的区域的+X侧，并将-1阶光束的反射光束会聚到0阶光束会聚到的区域的-X侧。将包含从相同的记录层反射的0阶光束的反射光束和±1阶光束的反射光束被从相同的记录层会聚的区域的假想面称为“会聚面”。在光盘15中，由于半透明膜MB0与金属反射膜MB1相对于聚焦方向彼此分开布置，第一反射光束的会聚面与第二反射光束的会聚面不匹配。即，第一反射光束的会聚面与第二反射光束的会聚面相对于镜头61的光轴方向彼此分开。

回到图3，偏振转换光学元件192位于镜头61的-Z侧而且介于来自目标记录层的多条信号光束的会聚面与来自位于目标记录层的+X侧附近的记录层(该示例中，当目标记录层是L0时为第二记录层L1)的多条杂散光束的会聚面之间。如图5中所示，例如可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(192i、192j、192k、192l、192m)将偏振转换光学元件192划分为六个区域(192a、192b、192c、192d、192e、192f)。该示例中，区域192a、192c、192e中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟(光学相位差)，而区域192b、192d、192f中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟。应当注意，当物镜60沿寻道方向移动时，入射到偏振转换光学元件192上的反射光线集束沿与寻道方向对应的方向(该示例中，为Y轴方向)移动。

根据本发明的实施例的光学拾取装置23被设置为使得+1阶光束入射到区域192a和192b上，0阶光束入射到区域192c和192d上，而-1阶光束入射到区域192e和192f上。

偏振转换光学元件193位于偏振转换光学元件192的-Z侧而且介于来自目标记录层的多条信号光束的会聚面与来自位于目标记录层的-X侧附近的记录层(该示例中，当目标记录层是L1时为第一记录层L0)的多条杂散光束的会聚面之间。如图6中所示，例如可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(193i、193j、193k、193l、193m)将偏振转换光学元件193划分为六个区域(193a、193b、193c、193d、193e、193f)。该示例中，区域193a、193c、193e中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟(光学相位差)，而区域193b、193d、193f中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟。当物镜60沿寻道方向移动时，入射到偏振转换光学元件193上的反射光线集束沿与寻道方向对应的方向(该示例中，为Y轴方向)移动。

例如，可以使用扭曲向列型液晶、亚波长线栅、或光子晶体作为偏振转换光学元件192、193。

位于偏振转换光学元件193的-Z侧的检偏器64仅允许包含在来自偏振转换光学元件193的光线集束中的P偏振光束通过其透射。

位于检偏器64的-Z侧的聚光器镜头58将通过检偏器64透射的反射光线集束会聚到光电检测器PD的光接收面上。光电检测器PD具有多个光电检测元件(或光电检测区)，用于产生例如最适宜在再现信号处理电路28中检测RF信号、摆动信号、以及伺服信号的信号(光电转换信号)。

接下来，参照图3和图7A-7C描述根据本发明的实施例的上述光学拾取装置23的操作。应当注意，图3和图7A-7C中，以实线表示0阶光束并以虚线表示±1阶光束。

[目标记录层为第一记录层L0的情况下]

利用耦合镜头52使来自光源单元51的线偏振光束(该示例中，为P偏振光)的光线集束成为基本平行的光线集束。接着，利用光栅200将平行光线集束分离为三条光束(0阶光束和±1阶光束)。然后，三条光束入射到偏振分束器54上。每条光束的大部分通过偏振分束器54透射并维持其平行状态，由1/4波片55圆偏振化，并由物镜60会聚到光盘15上，从而在目标记录层L0上形成三个精细光束点。

接着，光线集束从光盘15反射，其中反射光线集束包括来自记录层L0的多条信号光束以及来自记录层L1的多条杂散光束。光线集束被沿相反旋转方向(相对于照射到光盘15上的圆偏振光线)圆偏振，而且由物镜60再次变成基本平行的光线。接着，反射平行光线集束在1/4波片55处被变成垂直交叉(相对于照射到光盘15上的圆偏振光线)的线偏振光束(该示例中，为S偏振光束)。然后，反射光线集束入射到偏振分束器54上。光线集束由偏振分束器54沿-Z方向反射并在镜头61处会聚。

通过镜头61透射的反射光线集束入射到偏振转换光学元件192上。在偏振转换光学元件192中，信号光束的+1阶光束和杂散光束的+1阶光束入射到区域192a和192b上，信号光束的0阶光束和杂散光束的0阶光束入射到区域192c和192d上，而信号光束的-1阶光束和杂散光束的-1阶光束入射到区域192e和192f上。入射到区域192a上的每条+1阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192b上的每条+1阶光束被延迟+1/4波长。此外，入射到区域192c上的每条0阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192d上的每条0阶光束被延迟+1/4波长。另外，入射到区域192e上的每条-1阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192f上的每条-1阶光束被延迟+1/4波长。应当注意，信号光束和杂散光束在镜头61与偏振转换光学元件192之间均为S偏振光束。

来自偏振转换光学元件192的每个光线集束入射到偏振转换光学元件193上。

[信号光束]

例如，如图7A中所示，由于多条信号光束在偏振转换光学元件192与偏振转换光学元件193之间会聚，通过区域192a透射的+1阶光束(被延迟-1/4波长的+1阶光束)的信号光束入射到区域193b上并被延迟-1/4波长。通过区域192b透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的+1阶光束)的信号光束入射到区域193a上并被延迟+1/4波长。通过区域192c透射的0阶光束(被延迟-1/4波长的0阶光束)的信号光束入射到区域193d上并被延迟-1/4波长。通过区域192d透射的0阶光束(被延迟+1/4波长的0阶光束)的信号光束入射到区域193c上并被延迟+1/4波长。通过区域192e透射的-1阶光束(被延迟-1/4波长的-1阶光束)的信号光束入射到区域193f上并被延迟-1/4波长。通过区域192f透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的-1阶光束)入射到区域193e上并被延迟+1/4波长。从而，多条信号光束全部成为P偏振光束。

[杂散光束]

例如，如图7B中所示，由于多条杂散光束在透镜61与偏振转换光学元件192之间会聚，通过区域192a透射的+1阶光束(被延迟-1/4波长的+1阶光束)的杂散光束入射到区域193a上并被延迟+1/4波长。通过区域192b透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的+1阶光束)的杂散光束入射到区域193b上并被延迟-1/4波长。通过区域192c透射的0阶光束(被延迟-1/4波长的0阶光束)的杂散光束入射到区域193c上并被延迟+1/4波长。通过区域192d透射的0阶光束(被延迟+1/4波长的0阶光束)的杂散光束入射到区域193d上并被延迟-1/4波长。通过区域192e透射的-1阶光束(被延迟-1/4波长的-1阶光束)的杂散光束入射到区域193e上并被延迟+1/4波长。通过区域192f透射的-1阶光束(被延迟+1/4波长的-1阶光束)的杂散光束入射到区域193f上并被延迟-1/4波长。从而，多条杂散光束全部保持为S偏振光束。

来自偏振转换光学元件193的光线集束入射到检偏器64上。由于检偏器64只允许P极化光束通过其透射，仅有多条信号光束入射到聚光器镜头58上并被光电检测器PD接收。光电检测器PD的每个光接收元件(光接收区域)执行光电转换并向再现信号处理电路28输出光电转换信号。由于仅有多条信号光束在光电检测器PD处被接收，可以输出具有高信噪比的光电转换信号。

[目标记录层为第二记录层L1的情况下]

利用耦合镜头52使来自光源单元51的线偏振光束(该示例中，为P偏振光)的光线集束成为基本平行的光线集束。接着，利用光栅200将平行光线集束分离为三条光束(0阶光束和±1阶光束)。然后，三条光束入射到偏振分束器54上。每条光束的大部分通过偏振分束器54透射维持其平行状态，由1/4波片55圆偏振化，并由物镜60会聚到光盘15上，从而在目标记录层L1上形成三个精细光束点。

接着，光线集束从光盘15反射，其中反射光线集束包括来自记录层L1的多条信号光束以及来自记录层L0的多条杂散光束。光线集束成为沿相反旋转方向(相对于照射到光盘15上的圆偏振光线)圆偏振，而且由物镜60再次变成基本平行的光线。接着，反射平行光线集束在1/4波片55处被变成相对于照射到光盘15上的圆偏振光线垂直交叉的线偏振光束(该示例中，为S偏振光束)。然后，反射光线集束入射到偏振分束器54上。光线集束由偏振分束器54沿-Z方向反射并在镜头61处会聚。

通过镜头61透射的反射光线集束入射到偏振转换光学元件192上。在偏振转换光学元件192中，信号光束的+1阶光束和杂散光束的+1阶光束入射到区域192a和192b上，信号光束的0阶光束和杂散光束的0阶光束入射到区域192c和192d上，而信号光束的-1阶光束和杂散光束的-1阶光束入射到区域192e和192f上。入射到区域192a上的每条+1阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192b上的每条+1阶光束被延迟+1/4波长。此外，入射到区域192c上的每条0阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192d上的每条0阶光束被延迟+1/4波长。另外，入射到区域192e上的每条-1阶光束被延迟-1/4波长，而入射到区域192f上的每条-1阶光束被延迟+1/4波长。应当注意，信号光束和杂散光束在镜头61与偏振转换光学元件192之间光路(optical)上均为S偏振光束。

来自偏振转换光学元件192的每个光线集束入射到偏振转换光学元件193上。

[信号光束]

由于多条信号光束在偏振转换光学元件192与偏振转换光学元件193之间会聚，通过区域192a透射的+1阶光束(被延迟-1/4波长的+1阶光束)的信号光束入射到区域193b上并被延迟-1/4波长。通过区域192b透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的+1阶光束)的信号光束入射到区域193a上并被延迟+1/4波长。通过区域192c透射的0阶光束(被延迟-1/4波长的0阶光束)的信号光束入射到区域193d上并被延迟-1/4波长。通过区域192d透射的0阶光束(被延迟+1/4波长的0阶光束)的信号光束入射到区域193c上并被延迟+1/4波长。通过区域192e透射的-1阶光束(被延迟-1/4波长的-1阶光束)的信号光束入射到区域193f上并被延迟-1/4波长。通过区域192f透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的-1阶光束)入射到区域193e上并被延迟+1/4波长。从而，多条信号光束全部成为P偏振光束。

[杂散光束]

例如，如图7C中所示，由于多条杂散光束在检偏器64与偏振转换光学元件193之间会聚，通过区域192a透射的+1阶光束(被延迟-1/4波长的+1阶光束)的杂散光束入射到区域193a上并被延迟+1/4波长。通过区域192b透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的+1阶光束)的杂散光束入射到区域193b上并被延迟-1/4波长。通过区域192c透射的0阶光束(被延迟-1/4波长的0阶光束)的杂散光束入射到区域193c上并被延迟+1/4波长。通过区域192d透射的0阶光束(被延迟+1/4波长的0阶光束)的杂散光束入射到区域193d上并被延迟-1/4波长。通过区域192e透射的-1阶光束(被延迟-1/4波长的-1阶光束)的杂散光束入射到区域193e上并被延迟+1/4波长。通过区域192f透射的+1阶光束(被延迟+1/4波长的-1阶光束)的杂散光束入射到区域193f上并被延迟-1/4波长。从而，多条杂散光束全部保持为S偏振光束。

来自偏振转换光学元件193的光线集束入射到检偏器64上。由于检偏器64只允许P极化光束通过其透射，仅有多条信号光束入射到聚光器镜头58上并被光电检测器PD接收。光电检测器PD的每个光接收元件(光接收区域)执行光电转换并向再现信号处理电路28输出光电转换信号。由于仅有多条信号光束在光电检测器PD处被接收，可以输出具有高信噪比的光电转换信号。

接下来，回到图1，根据本发明的实施例的再现信号处理电路28基于从光电检测器PD输出的信号(光电转换信号)获得例如伺服信号(例如包括聚焦误差信号和寻道误差信号)、地址信息、同步信息、以及RF信号。由于从光电检测器PD输出的光电转换信号具有高信噪比，再现信号处理电路28可以准确地获得伺服信号、地址信息、同步信息(同步信号)、以及RF信号。例如，如图8A中所示，聚焦误差信号的线性部分与传统示例(图9A中所示)相比更长。这允许准确地检测聚焦的偏差(位置偏差)量。图8A中的垂直轴已标准化。例如，在利用沿与寻道方向对应的方向延伸的分割线将光电传感器PD划分为两个光接收区域(光接收元件)的情况下，将图8A的垂直轴表示为(S1-S2)/(S1+S2)，其中从各个划分的区域输出的信号为S1、S2。此外，如图8B中所示，包含RF信号的总和信号(将光电转换信号相加的总和)与传统示例(图9B中所示)相比也更稳定，可以准确地获得RF信号。图8B中的垂直轴已归一化，其中将总和信号的最大值设置为1。图8A和8B是基于中间层ML的厚度大约为9微米、物镜的NA(数值孔径)大约为0.65、而且激光光束的波长大约为660纳米的情况下的数据。

此外，如图10中所示，在光电检测器PD包括用于接收0阶光束的半分裂光接收元件PD1、用于接收+1阶光束的半分裂光接收元件PD2、和用于接收-1阶光束的半分裂光接收元件PD3的情况下，可以利用表达式(Sb-Sa)-K(Sd+Sf-Sc-Se)获得差分推挽信号DPP。

回到图1，再现信号处理电路28将各种获得的信号和数据输出到光盘装置20的相应部件。即，例如，获得的伺服信号被输出到驱动控制电路26，获得的地址信息被输出到CPU 40，而同步信号被输出到编码器25或驱动控制电路26。此外，再现信号处理电路28对RF信号执行解码处理和误差检测处理。在检测到误差的情况下，对RF信号执行纠错处理。接着，经由缓冲器管理器37将经纠正的信号作为再现数据存储在缓冲器RAM 34中。将包含在再现数据中的地址信息输出到CPU 40。

驱动控制电路26基于来自再现信号处理电路28的寻道误差信号产生寻道致动器的驱动信号，用于纠正物镜60相对于寻道方向的位置偏差。此外，驱动控制电路26基于来自再现信号处理电路28的聚焦误差信号产生聚焦致动器AC的驱动信号，用于纠正物镜60的聚焦偏差。向光学拾取装置23输出每个致动器的驱动信号。借以执行寻道控制和聚焦控制。另外，驱动控制电路26基于来自CPU 40的指令产生用于驱动寻道马达21的驱动信号以及用于驱动主轴马达22的驱动信号。分别向寻道马达21和主轴马达22输出每个马达的驱动信号。

缓冲器RAM 34临时存储将要记录在光盘15中的数据(记录数据)以及将要从光盘15再现的数据(再现数据)。缓冲器管理器37管理缓冲器RAM34的数据输入/输出。

编码器25基于来自CPU 40的指令经由缓冲器管理器37提取存储在缓冲器RAM 34中的记录数据。编码器25对所提取的记录数据执行数据调制并添加纠错码，从而产生用于向光盘15上写数据的信号(写信号)。向激光控制电路24输出所产生的写信号。

激光控制电路24控制半导体激光器的照射功率。例如，在光盘15中记录数据时，激光控制电路24基于写信号、记录条件、以及半导体激光器的照射特性产生用于驱动半导体激光器的驱动信号。

接口38担当用于与诸如个人计算机的上层装置(或主机)90执行双向通信的接口。接口38遵从诸如ATAPI(AT附加包接口)、SCSI(小型计算机系统接口)、以及USB(通用串行总线)的接口标准。

闪速存储器39例如存储以CPU 40可读的代码编写的各种程序、记录条件(例如记录功率、记录策略信息)、以及半导体激光器的照射特性。

CPU 40根据存储在闪速存储器39中的各种程序控制各种部件，并在RAM 41和缓冲器RAM 34中存储用于控制的数据。

接下来，参照图11描述据本发明的实施例的光盘装置20在光盘装置20接收来自上层装置90的存取请求的情况下的操作。

图11的流程示出包含由CPU 40执行的一系列步骤的算法。

在接收来自上层装置90的记录命令或再现命令(以下也称为“命令”)后，通过在CPU 40的程序计数器中设置与图11中所示的流程对应的程序的首部地址来开始CPU 40的操作。

在步骤S401，CPU 40指令驱动控制电路26以预定线速度(或角速度)转动光盘15。CPU 40还向再现信号处理电路28报告来自上层装置90的命令的接收。

接着，在步骤S403，CPU 40从命令中提取指定的地址，并基于指定的地址来识别目标记录层(确定其是第一记录层L0还是第二记录层L1)。

接着，在步骤S405，CPU 40例如向驱动控制电路26报告关于所识别的目标记录层的信息。

接着，在步骤S409，CPU 40指令驱动控制电路26在与指定的地址对应的目标区域的附近形成光束点。从而，执行寻道操作。如果不必执行寻道操作，则可以略去步骤S409中的过程。

接着，在步骤S411，CPU 40根据命令允许记录数据或再现数据。

接着，在步骤S413，CPU 40确定记录过程或再现过程是否已完成。如果记录过程或再现过程未完成，则CPU 40确定记录过程或再现过程的完成为否定，并在经过预定时间之后重试确定。如果记录过程或再现过程已完成，则CPU 40确定记录过程或再现过程的完成为肯定，从而结束操作。

因此，如上所述，根据本发明的实施例的光学拾取装置23提供：光源51，用于照射线偏振光束；光栅200，用于将从光源51照射的线偏振光束衍射为多个光线集束；物镜60，用于将多个光线集束会聚到光盘15的多个记录层中包含的目标记录层；1/4波片55，位于光栅200与物镜60之间的光路上，用于向入射光线集束添加1/4波长的光学相位差；光学系统70，位于从光盘15反射并通过物镜60和1/4波片55透射的光线集束的光路上；以及光电检测器PD，用于接收来自光学系统70的光线集束，并根据所接收的光线集束的光量产生信号。

此外，如上所述，光学系统70提供：偏振分束器54，位于反射光线集束的光路上，用于分离反射光线集束；镜头61，位于偏振分束器54的后面，用于会聚反射光线集束；偏振转换光学元件192，位于第一假想面与第二假想面之间，第一假想面包括在其中多条信号光束被镜头61会聚的会聚区域，第二假想面包括在其中多条杂散光束被镜头61会聚的会聚区域，偏振转换光学元件192具有多个划分的区域，用于将多条信号光束和多条杂散光束分离为两个光线集束，并转换所分离的光线集束的偏振以使得其中一个分离的光线集束具有与另一个分离的光线集束不同的偏振；另一个偏振转换光学元件193，位于第一假想面与比第一假想面离镜头61更远的第三假想面之间，第三假想面包括在其中多条杂散光束被会聚的会聚区域，偏振转换光学元件193具有与偏振转换光学元件192的多个划分的区域相对的多个划分的区域，用于转换通过偏振转换光学元件192透射的多条信号光束和多条杂散光束的偏振，以使得多条信号光束具有与多条杂散光束不同的偏振；以及检偏器64，用于基于偏振的差异从通过偏振转换光学元件193透射的反射光线集束中提取多条信号光束。

在根据本发明的实施例的光盘装置20中，将再现信号处理电路28、CPU40、以及由CPU 40执行的程序包含在根据本发明的实施例的处理装置中。另外，也可以部分或全部利用其它附加的硬件执行由CPU 40执行的过程(步骤)。

利用根据本发明的实施例的上述光学拾取装置23，通过耦合镜头52、光栅200、偏振分束器54、1/4波片55、以及物镜60会聚从光源单元51照射的线偏振光(该示例中，为P偏振光)集束以在光盘15的目标记录层上形成多个精细光束点。使从光盘15反射的反射光线集束(包括多条信号光和多条杂散光)成为与从光源单元51照射的光线的方向垂直交叉的线偏振光(本示例中，为S偏振光)并入射到偏振分束器54上。在偏振分束器54中沿-Z方向反射的光线集束在镜头61(会聚光学元件)处变成会聚的光并入射到偏振转换光学元件192上。在偏振转换光学元件192中，入射到区域192a、192c、和192e上的光线集束被延迟-1/4波长，而入射到区域192b、192d、和192f上的光线集束被延迟+1/4波长。通过偏振转换光学元件192透射的反射光线集束入射到偏振转换光学元件193上。在偏振转换光学元件193中，入射到区域193a、193c、和193e上的光线集束被延迟+1/4波长，而入射到区域193b、193d、和193f上的光线集束被延迟-1/4波长。从而，通过偏振转换光学元件193透射的多条信号光束变成P偏振光束，而通过偏振转换光学元件193透射的多条杂散光束保持为S偏振光束。通过偏振转换光学元件193透射的反射光线集束入射到检偏器64上。入射到检偏器64上的反射光线集束当中，仅有多条信号光束通过检偏器64透射。即，根据本发明的实施例的光学系统70从包含多条信号光束和多条杂散光束的反射光线集束中提取多条信号光束。通过检偏器64透射的反射光线集束经由聚光器镜头58被光电检测器PD接收。该情况下，由于仅有包含在反射光线集束中的多条信号光束在光电检测器PD处被接收，可以输出具有高信噪比的光电转换信号。因此，能够从具有多个记录层的光盘中精确地获得期望的信号。

此外，根据本发明的上述实施例，将每个偏振转换光学元件分隔(分割)为添加+1/4波长延迟的区域和添加-1/4波长延迟的区域的边界线(分割线)可以沿与寻道方向相同的方向定向。因而，即便沿寻道方向移动物镜60，也能够精确地分离信号光束和杂散光束。

另外，利用根据本发明的实施例的光盘装置20，可以从光学拾取装置23输出具有高信噪比的光电转换信号。从而，可以稳定精确地存取具有多个记录层的光盘。因此，可以从具有多个记录层的光盘精确地再现信息。

此外，在根据本发明的上述实施例的偏振转换光学元件192中，区域192a、192c、和192e中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟，而区域192b、192d、和192f中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟。而且，在根据本发明的上述实施例的偏振转换光学元件193中，区域193a、193c、和193e中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟，而区域193b、193d、和193f中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟。然而，可替换地，在根据本发明的另一个实施例的偏振转换光学元件192中，区域192a、192c、和192e中的每一个将向入射光线集束添加+1/4波长的延迟，而区域192b、192d、和192f中的每一个可向入射光线集束添加-1/4波长的延迟。而且，在根据本发明的该另一个实施例的偏振转换光学元件193中，区域193a、193c、和193e中的每一个可向入射光线集束添加-1/4波长的延迟，而区域193b、193d、和193f中的每一个将向入射光线集束添加+1/4波长的延迟。该情况下，与根据本发明的上述实施例相同，仅有信号光束可以被转换为P偏振光束。

在根据本发明的上述实施例的偏振转换光学元件193中，区域193a、193c、和193e中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟，而区域193b、193d、和193f中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟。然而，可替换地，在根据本发明的另一个实施例的偏振转换光学元件193中，区域193a、193c、和193e中的每一个将向入射光线集束添加-1/4波长的延迟，而区域193b、193d、和193f中的每一个将向入射光线集束添加+1/4波长的延迟。换句话说，可以将偏振转换光学元件192和193配置为相同的。然而，应当注意，检偏器64将允许S偏振光束透射，因为该情况下多条信号光束保持为S偏振光束而多条杂散光束被转换为P偏振光束。

此外，在根据本发明的上述实施例的偏振转换光学元件192中，区域192a、192c、和192e中的每一个向入射光线集束添加-1/4波长的延迟，而区域192b、192d、和192f中的每一个向入射光线集束添加+1/4波长的延迟。然而，可替换地，在根据本发明的另一个实施例的偏振转换光学元件192中，区域192a、192c、和192e中的每一个将向入射光线集束添加+1/4波长的延迟，而区域192b、192d、和192f中的每一个将向入射光线集束添加-1/4波长的延迟。换句话说，可以将偏振转换光学元件192和193配置为相同的。然而，应当注意，检偏器64将允许S偏振光束透射，因为该情况下多条信号光束保持为S偏振光束而多条杂散光束被转换为P偏振光束。

另外，作为上述偏振转换光学元件192的可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的三条分割线(292i、292k、292m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件292划分为四个区域(292a、292b、292c、292d)(见图12)，使得区域292a和292c中的每一个向入射光学集束添加+1/4波长的延迟，而区域292b和292d中的每一个向入射光学集束添加-1/4波长的延迟。该情况下，+1阶光束入射到区域292a和292b上，0阶光束入射到区域292b和292c上，而-1阶光束入射到区域292c和292d上。

同样地，作为上述偏振转换光学元件193的可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的三条分割线(293i、293k、293m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件293划分为四个区域(293a、293b、293c、293d)(见图13)，使得区域293a和293c中的每一个向入射光学集束添加-1/4波长的延迟，而区域293b和293d中的每一个向入射光学集束添加+1/4波长的延迟。与本发明的上述实施例相同，仅有多条信号被转换为P偏振光束。

从而，即便减少划分的区域的数量而且0阶光束与±1阶光束彼此变得更靠近(间隔更小)，也能够提取多条信号光束而不减少光量。

此外，作为上述偏振转换光学元件192的另一个可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(294i、294j、294k、294l、294m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件294划分为六个区域(294a、294b、294c、294d、294e、294f)(见图14)，使得区域294a、294c、和294e中的每一个向入射光学集束添加1/2波长的延迟，而区域294b、294d和294f中的每一个不向入射光学集束添加延迟。该情况下，+1阶光束入射到区域294a和294b上，0阶光束入射到区域294c和294d上，而-1阶光束入射到区域294e和294f上。

同样地，作为上述偏振转换光学元件193的另一个可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(295i、295j、295k、295l、295m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件295划分为六个区域(295a、295b、295c、295d、295e、295f)(见图15)，使得区域295a、295c、和295e中的每一个向入射光学集束添加1/2波长的延迟，而区域295b、295d和295f中的每一个不向入射光学集束添加延迟。与本发明的上述实施例相同，仅有多条信号被转换为P偏振光束。

因此，每个偏振转换光学元件可以具有简化的划分结构，从而获得高产出率的偏振转换光学元件。具体地，在该情况下的制造过程中，可以通过将能够添加1/2波长的延迟的单个波片划分为六个区域并去除(例如，蚀刻)与区域294b、294d、和294f对应的表面以消除区域294b、294d、和294f的延迟效应来制作偏振转换光学元件294。同样地，可以通过将能够添加1/2波长的延迟的单个波片划分为六个区域并去除(例如，蚀刻)与区域295b、295d、和254f对应的表面以消除区域295b、295d、和295f的延迟效应来制作偏振转换光学元件295。

此外，作为上述偏振转换光学元件192的另一个可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(296i、296j、296k、296l、296m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件296划分为六个区域(296a、296b、296c、296d、296e、296f)(见图16)，使得区域296a、296c、和296e中的每一个将入射光学集束的偏振(振动)旋转+45度，而区域296b、296d和296f中的每一个将入射光学集束的偏振(振动)旋转-45度。该情况下，+1阶光束入射到区域296a和296b上，0阶光束入射到区域296c和296d上，而-1阶光束入射到区域296e和296f上。

同样地，作为上述偏振转换光学元件193的另一个可替换选择，可以利用沿Y轴方向延伸的五条分割线(297i、297j、297k、297l、297m)将根据本发明的实施例的偏振转换光学元件297划分为六个区域(297a、297b、297c、297d、297e、297f)(见图17)，使得区域297a、297c、和297e中的每一个将入射光学集束的偏振(振动)旋转-45度，而区域297b、297d和297f中的每一个将入射光学集束的偏振(振动)旋转+45度。与本发明的上述实施例相同，仅有多条信号被转换为P偏振光束。

如上所述，作为另一个可替换选择，可以通过具有大于1的折射率(折射指数)的透明材料将偏振转换光学元件192和偏振转换光学元件193结合为联合体(见图18)。这允许更容易地限定偏振转换光学元件192和偏振转换光学元件193的位置。于是，在制造过程中可以容易地将偏振转换光学元件192的分割线(192i、192j、192k、192l、192m)和偏振转换光学元件193的分割线(193i、193j、193k、193l、193m)布置为彼此相对，从而简化装配过程(步骤)和校准过程(步骤)。由于偏振转换光学元件192和偏振转换光学元件193被制作为使得将偏振转换光学元件192的每个区域(192a、192b、192c、192d、192e、192f)和偏振转换光学元件193的每个区域(193a、193b、193c、193d、193e、193f)适当地布置在透明材料194上，优选的是使用亚波长光栅或光子晶体作为透明材料194。

虽然根据本发明的上述实施例的会聚光学元件被说明为位于偏振器后面(之后)，但是会聚光学元件也可以位于偏振器前面(之前)。

此外，在根据本发明的另一个实施例的光学拾取装置23中，镜头58和光电检测器PD可以位于偏振分束器54的-Z侧，同时使用偏振转换光学元件197和反射镜65(位于偏振分束器54的+Z侧)而不是使用上述的偏振转换光学元件192、偏振转换光学元件193、以及检偏器64(见图19)。另外，由于耦合镜头52可以担当会聚光学元件，本发明的该实施例中将不需要上述的镜头61。于是，根据本发明的该实施例的光学系统包括偏振分束器54、耦合镜头52、偏振转换光学元件197、以及反射镜65。

偏振转换光学元件197位于偏振分束器54的+Z侧而且介于多条信号光束的会聚面与位于多条信号光束的会聚面的-Z侧的多条杂散光束的会聚面之间。如图20中所示，可以利用沿Y轴方向延伸的三条分割线(197e、197f、197g)将偏振转换光学元件197划分为四个区域(197a、197b、197c、197d)。该示例中，每条分割线将多条信号光束在它们相应的光轴处一分为二。区域197a和197c中的每一个不向入射光线集束添加延迟，而区域197b和197d中的每一个向入射光线集束添加1/2波长的延迟。换句话说，将区域197a-197d以条纹状的结构提供，以每个光线集束的光轴作为边界，使得交替地布置添加1/2波长延迟和不添加延迟的区域。应当注意，当物镜60沿寻道方向移动时，入射到偏振转换光学元件197上的反射光线集束沿与寻道方向对应的方向(该示例中，为Y轴方向)移动。该情况下，信号和杂散光束的+1阶光束入射到区域197a和197b上，信号和杂散光束的0阶光束入射到区域197b和197c上，而信号和杂散光束的-1阶光束入射到区域197c和197d上。

例如，可以使用扭曲向列型液晶、亚波长线栅、或光子晶体来形成区域197b和197d。

反射镜65位于多条信号光束的会聚面处(见图21)。从而，反射镜65将通过区域197a透射的+1阶信号光束反射到区域197b，并将通过区域197b透射的+1阶信号光束反射到区域197a。此外，反射镜65将通过区域197b透射的0阶信号光束反射到区域197c，并将通过区域197c透射的0阶信号光束反射到区域197b。另外，反射镜65将通过区域197c透射的-1阶光束反射到区域197d，并将通过区域197d透射的-1阶信号光束反射到区域197c。

接下来，参照图19-23描述根据本发明的实施例的上述光学系统70′的操作。

从光盘15反射的多条信号光束和多条杂散光束被会聚到耦合镜头52并由偏振分束器54沿+Z方向引导。该情况下，多条信号光束和多条杂散光束的光线集束为S偏振光束。接着，多条信号光束和多条杂散光束入射到偏振转换光学元件197上。

[信号光束]

在偏振转换光学元件197中，区域197a不向入射的信号光束的+1阶光束添加延迟，而区域197b向入射的信号光束的+1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197a透射的信号光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197b，而通过区域197b透射的信号光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197a。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的信号光束的+1阶光束全部被添加1/2波长的延迟。

此外，在偏振转换光学元件197中，区域197b向入射的信号光束的0阶光束添加1/2波长的延迟，而区域197c不向入射的信号光束的0阶光束添加延迟。于是，如图21中所示，通过区域197b透射的信号光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197c，而通过区域197c透射的信号光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197b。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的信号光束的0阶光束全部被添加1/2波长的延迟。

另外，在偏振转换光学元件197中，区域197c不向入射的信号光束的-1阶光束添加延迟，而区域197d向入射的信号光束的-1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197c透射的信号光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197d，而通过区域197d透射的信号光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197c。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的信号光束的-1阶光束全部被添加1/2波长的延迟。

从而，多条信号光束全部变成P偏振光束。

[杂散光束]

1.杂散光束是从位于朝向目标记录层的+X侧的记录层反射的情况下

如图22中所示，从位于朝向目标记录层的+X侧的记录层反射的多条杂散光束在偏振分束器54与偏振转换光学元件197之间会聚并接着被引导入射到偏振转换光学元件197上。

在偏振转换光学元件197中，区域197a不向入射的杂散光束的+1阶光束添加延迟，而区域197b向入射的杂散光束的+1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197a透射的杂散光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197a，而通过区域197b透射的杂散光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197b(见图22)。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的+1阶光束不被添加延迟。

此外，在偏振转换光学元件197中，区域197b向入射的杂散光束的0阶光束添加1/2波长的延迟，而区域197c不向入射的杂散光束的0阶光束添加延迟。于是，通过区域197b透射的杂散光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197b，而通过区域197c透射的杂散光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197c(见图22)。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的0阶光束不被添加延迟。

另外，在偏振转换光学元件197中，区域197c不向入射的杂散光束的-1阶光束添加延迟，而区域197d向入射的杂散光束的-1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197c透射的杂散光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197c，而通过区域197d透射的杂散光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197d。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的-1阶光束不被添加延迟。

从而，从位于朝向目标记录层的+X侧的记录层反射的多条杂散光束全部保持为S偏振光束。

2.杂散光束是从位于朝向目标记录层的-X侧的记录层反射的情况下

如图23中所示，从位于朝向目标记录层的-X侧的记录层反射的多条杂散光束通过偏振转换光学元件197透射并在会聚之前到达反射镜65。于是，由反射镜65反射的多条杂散光束在通过偏振转换光学元件197透射之后会聚。

在偏振转换光学元件197中，区域197a不向入射的杂散光束的+1阶光束添加延迟，而区域197b向入射的杂散光束的+1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197a透射的杂散光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197a，而通过区域197b透射的杂散光束的+1阶光束被反射镜65反射到区域197b(见图23)。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的+1阶光束不被添加延迟。

此外，在偏振转换光学元件197中，区域197b向入射的杂散光束的0阶光束添加1/2波长的延迟，而区域197c不向入射的杂散光束的0阶光束添加延迟。于是，通过区域197b透射的杂散光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197b，而通过区域197c透射的杂散光束的0阶光束被反射镜65反射到区域197c(见图23)。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的0阶光束不被添加延迟。

另外，在偏振转换光学元件197中，区域197c不向入射的杂散光束的-1阶光束添加延迟，而区域197d向入射的杂散光束的-1阶光束添加1/2波长的延迟。于是，通过区域197c透射的杂散光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197c，而通过区域197d透射的杂散光束的-1阶光束被反射镜65反射到区域197d(见图23)。从而，由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的杂散光束的-1阶光束不被添加延迟。

从而，从位于朝向目标记录层的-X侧的记录层反射的多条杂散光束全部保持为S偏振光束。

换句话说，在光学系统70′中，多条信号光束被转换为P偏振光束，而多条杂散光束保持为S偏振光束。

从反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的光线集束入射到偏振分束器54上。仅有P偏振光束通过偏振分束器54透射并入射到聚光器镜头58上。从而，入射到光电传感器上的光线集束仅包含多条信号光束。因而，可以取得与本发明的上述实施例相同的效果。于是，可以减少光学拾取装置的组件数量并可以减小光学拾取装置的尺寸。

即，光学系统70′包括：偏振分束器54，位于反射光线集束的光路上，用于分离反射光线集束；耦合镜头52，位于偏振分束器54的前面，用于会聚反射光线集束；偏振转换光学元件197，位于第一假想面与第二假想面之间，第一假想面包括多条信号光束被耦合镜头52会聚的会聚区域，第二假想面位于比第一假想面更靠近耦合镜头52而且包括多条杂散光束被耦合镜头52会聚的会聚区域，偏振转换光学元件197将多条信号光束和多条杂散光束分离为两个光线集束，并控制所分离的光线集束的偏振以使得其中一个分离的光线集束具有与另一个分离的光线集束不同的偏振；以及反射镜65，位于第一假想面上，用于将通过偏振转换光学元件197透射的反射光线集束反射到偏振转换光学元件197，其中偏振分束器54基于入射光线集束的偏振状态的差异从由反射镜65反射并再次通过偏振转换光学元件197透射的入射光线集束中提取多条信号光束。

在光学系统70′中，由于偏振转换光学元件197的每条分割线和与寻道方向对应的方向匹配，所以即便物镜沿寻道方向移动也能够精确地分离多条信号光束和多条杂散光束。

此外，在光学系统70′中，可以将偏振转换光学元件197和反射镜65形成为联合体。在这种情况中，可以利用具有大于1的折射率的透明材料将偏振转换光学元件197和反射镜65形成为联合体。从而，可以简化装配过程(步骤)和调整过程(步骤)。

其间，在光栅200处衍射的±1阶光束的光轴相对于0阶光束的光轴倾斜。

因而，优选的是，反射镜65用于反射0阶光束的反射面的法线的取向与0阶光束的光轴的取向匹配，反射镜65用于反射+1阶光束的反射面的法线的取向与+1阶光束的光轴的取向匹配，而反射镜65用于反射-1阶光束的反射面的法线的取向与-1阶光束的光轴的取向匹配。

该情况下，如图24和25中所示，+1阶光束和-1阶光束的反射面可以相对于0阶光束的反射面倾斜。例如，在+1阶光束相对于偏振转换光学元件197的入射角为“θ”而且偏振转换光学元件197与反射镜65之间的透明材料的折射率为“n”的情况下，+1阶光束的反射面可以相对于0阶光束的反射面以满足关系φ＝arc sin(nsinθ)的角度倾斜。

可替换地，如图26中所示，反射镜65的反射面可以是弯曲的，以使得反射镜65用于反射0阶光束的反射部分的法线的取向与0阶光束的光轴的取向基本匹配，反射镜65用于反射+1阶光束的反射部分的法线的取向与+1阶光束的光轴的取向基本匹配，而反射镜65用于反射-1阶光束的反射部分的法线的取向与-1阶光束的光轴的取向基本匹配。该情况下，如图27中所示，在弯曲反射面使+1阶光束的光轴相对于0阶光束以角度“φ”倾斜而且+1阶光束相对于0阶光束的距离为“a”的情况下，反射面的曲率半径满足关系“R＝a/sin(φ)”。此外，可以将垂度“b”的量设置为满足“b”不小于R×{1-cos(φ)}的关系。

可替换地，如图28中所示，可以在反射镜65与+1阶光束对应的反射面处形成衍射光栅，并在反射镜65与-1阶光束对应的另一个反射面处形成另一个衍射光栅，以使得入射光束的光轴的取向与出射光束的光轴的取向匹配。例如，当波长为405纳米、+1阶光束的角度为φ＝0.505度、透明材料的折射率为n＝1.4714、而且阿贝数为ve＝65.41时，可以在+1阶光束的反射面处形成具有23微米的间距和0.22微米的深度的反射型衍射光栅(见图29)。

倘若如图30中所示反射镜65不使±1阶光束的反射面相对于0阶光束的反射面倾斜，则将偏振转换光学元件197划分为多个区域的分割线可以包括：分割线197f，与0阶光束的光轴交叉；分割线197e，在进入(入射)到偏振转换光学元件197上的+1阶光束的光轴与从反射镜65反射并从偏振转换光学元件197发出(出射)的+1阶光束的光轴之间延伸；以及分割线197g，在-1阶光束的光轴与从反射镜65反射并从偏振转换光学元件197发出(出射)的-1阶光束的光轴之间延伸。

此外，虽然根据本发明的上述实施例的光学系统70′被说明为将会聚光学元件置于偏振器前面(之前)，但是也可以将会聚光学元件置于偏振器后面(之前)。另外，虽然本发明的上述实施例说明向光盘照射三个光线集束(光束)以根据其获得推挽信号的情况，在通过与向光盘照射的光线集束(光束)的数量对应地增加偏振转换光学元件的划分区域的数量来照射例如五条或七条光束的情况下也可以达到相同的效果。

虽然上面将根据本发明的实施例的光盘装置20描述为能够向/从光盘15记录和再现信息的装置，但是光盘装置20也可以包括其它光学装置，只要所述装置至少能够再现光盘的信息。

此外，虽然将光盘15描述为具有两个层，光盘15不限于具有两个层。光盘15可以可替换地具有三个或更多个层。该情况下，当目标记录层位于两个记录层之间时，反射的光束集束包括在比多条信号光束的聚焦点更近的位置处会聚的多条杂散光束(第一杂散光)以及在比多条信号光束的聚焦点更远的位置处会聚的附加的多条杂散光束(第二杂散光)。即便在该情况下，也可以提取多条信号光束。而且，根据本发明的实施例的光盘15不但包括DVD型光盘，而且包括CD型光盘以及与具有大约405纳米的波长的光束对应的下一代信息记录介质。

另外，虽然使用单个半导体激光器的示例来描述光学拾取装置23，但是也可以采用多个激光器。例如，可以使用发射具有不同波长的光束的多个半导体激光器。在这样的情况下，一个半导体激光器可以发射具有大约405纳米的波长的光束，另一个半导体激光器可以发射具有大约660纳米的波长的光束，而另一个半导体激光器可以发射具有大约780纳米的波长的光束。换句话说，根据本发明的实施例的光盘装置20包括与不同标准的多种光盘兼容的光盘装置，其中所述光盘之一可以是具有多个记录层的光盘。

于是，如图31的示范性曲线图中所示，虽然传统光学系统的差分推挽信号因杂散光的影响而呈现不规则的信号幅度，但是根据本发明的实施例的光学系统的差分推挽信号呈现满意的正弦波幅度。

因此，利用根据本发明的实施例的上述光学系统，可以从包含多条信号光束和杂散光束的光线集束中高效率地提取多条信号光束。此外，利用根据本发明的实施例的光学拾取装置，可以从具有多个记录层的光盘中精确地获得期望的信号。而且，利用根据本发明的实施例的光盘装置，可以稳定精确地存取具有多个记录层的光盘。

进一步，本申请不限于这些实施例，可以作出变化和修改而不背离本发明的范围。

对相关申请的交叉引用

本申请基于分别于2006年8月22日、2007年5月7日和2007年5月18日向日本特许厅提交的日本优先权申请编号2006-225151、2007-122024和2007-132385，其全部内容通过引用而被合并于此。