專利名稱：拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從/向在軌道上記錄有信息的光信息記錄媒體再現(xiàn)或記錄信息的拾取裝置，這種媒體諸如是光盤。本發(fā)明特別涉及用于從/向光信息記錄媒體再現(xiàn)或記錄信息的拾取裝置，所述光信息記錄媒體具有多個經(jīng)隔離層層疊的記錄層。
背景技術(shù)：
近年來，光盤被廣泛用作記錄和再現(xiàn)諸如視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)和計算機(jī)數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)的裝置。被稱為DVD(數(shù)字多能盤)的高密度記錄盤已經(jīng)投入實際應(yīng)用。DVD包括各種記錄類型和讀取類型，其中之一是具有層疊結(jié)構(gòu)的多層光盤類型，所述類型具有多個信息記錄層。
如圖1所示，在作為DVD的一個例子的雙層盤中，從讀取側(cè)看，第一記錄層叫作層0(后面稱為“L0”)，而第二記錄層叫作層1(后面稱為“L1”)。
作為半透明膜，L0的反射層由金或電介質(zhì)構(gòu)成，以允許通過L0從L1讀取信號。L1的反射層由鋁構(gòu)成，這類似于DVD單層盤中所使用的。
為了以恒定的厚度分開記錄層，在L0與L1之間具有一個透光隔離層。用作讀取光的光路的隔離層在讀取光的波長下具有高透射率。其使用UV射線固化樹脂材料，該材料具有接近于基片折射率的折射率。
只需通過把讀取光束的焦點從L0移動到L1或反之，即可在盤的一側(cè)從L0和L1中的任一層讀取信號(后面稱為“焦點跳動”)。
雙層盤要求清楚地分開L0與L1信號并且沒有惡化地讀出每層的信號。由于這個原因，隔離層厚度(中間層厚度)和基片厚度被適當(dāng)設(shè)定。
在隔離層較厚的情況下，如果焦點對準(zhǔn)例如L0，則照射到L1的光束被廣泛散射。因此，來自L1的反射光被給出一個以直流形式而不進(jìn)行凹坑調(diào)制的信號。因此，如果讀出信號通過高通濾波器去除高頻(high range)分量，那么只能讀出L0的信號。同樣，如果聚焦于L1，則只能讀出L1的信號。但是，在隔離層厚度很小的情況下，照射到L1的光束通過聚焦到L0而不被廣泛散射。因此，L1的信號有某種程度的泄漏(該泄漏稱為層間串?dāng)_)。為減小層間串?dāng)_，可以增大隔離層厚度。但是，厚度的增加導(dǎo)致球形象差的增大。
還有一種需要是在相對移動拾取裝置的同時，降低拾取裝置中的噪聲，該拾取裝置用在從/向光信息記錄媒體再現(xiàn)/記錄數(shù)據(jù)的設(shè)備中，所述光信息媒體諸如是如上所述在軌道上記錄數(shù)據(jù)的DVD。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明已經(jīng)考慮到這種情況，并且其目的是提供一種能夠在抑制噪聲的同時穩(wěn)定地從/向多層記錄層讀取/寫入數(shù)據(jù)的拾取裝置。
本發(fā)明的拾取裝置是用于通過照射光束向或從多層記錄媒體記錄或再現(xiàn)信息的設(shè)備的拾取裝置，所述多層記錄媒體具有多個經(jīng)隔離層層疊的記錄層并且具有不同于周圍反射率的反射率的預(yù)置凹坑區(qū)域形成于記錄層上，該拾取裝置包括一個照射光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于把光束聚焦到多層記錄媒體的記錄層之一的物鏡；和一個檢測光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于經(jīng)物鏡接收并光電轉(zhuǎn)換來自多層記錄媒體的記錄層的反射光的光電檢測器；其中光電檢測器具有尺寸為10μm2到50μm2的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸。
在根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的一方面中，所述多層記錄媒體以盤的形式出現(xiàn)，所述預(yù)置凹坑區(qū)域被設(shè)置成從盤中心向外延伸的輻條(spoke)形。
在根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的另一方面中，所述多層記錄媒體以盤的形式出現(xiàn)，所述預(yù)置凹坑區(qū)域沿著盤的圓周方向周期性地設(shè)置。
在根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的再一方面中，所述物鏡的數(shù)值孔徑為0.85或更大。
在根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的又一方面中，所述隔離層的厚度為10μm到30μm。


圖1是DVD雙層盤的截面簡圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的DVR的一個記錄層的部分放大平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的DVR單層盤的平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的DVR雙層盤的平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的簡圖；圖6A，6B和6C是示出了根據(jù)本發(fā)明的拾取裝置的光電檢測器的光接收表面和其上的光斑形狀變化的平面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的光拾取裝置的信號發(fā)生部分的電路簡圖；圖8是表示標(biāo)準(zhǔn)尺寸的光電檢測器的光接收表面的平面圖；圖9是表示層間串?dāng)_Ct在標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸下的變化的曲線；圖10是表示捕獲范圍Cr在標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸下的變化的曲線；圖11是表示來自記錄層L0和L1的反射光的強度比相對于根據(jù)本發(fā)明的DVR雙層盤中的光斑位置而改變的曲線；圖12表示承受來自記錄層L0的層間串?dāng)_的記錄層L1的再現(xiàn)的信號相對于根據(jù)本發(fā)明的DVR雙層盤中的光斑位置而改變的曲線。
具體實施方式
下面將根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
首先說明通過使用基于本發(fā)明的光拾取器等來進(jìn)行記錄和再現(xiàn)的可重寫型多層記錄媒體(在本文中，這種媒體簡稱為DVR)。
DVR有多個記錄層，這些記錄層具有由一個媒體層和夾住該層的玻璃化保護(hù)層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，所述媒體層由相變材料、例如Ag-In-Sb-Te構(gòu)成，而所述保護(hù)層例如為ZnS-SiO2。
如圖2所示，凸出的槽軌道GV和凹入的脊軌道LD預(yù)先以螺旋或同軸形式交替形成在DVR的一個記錄層上。順便提及，各個槽軌道GV盡管在圖2中表示為線性的，但其可按對應(yīng)于DVR的旋轉(zhuǎn)速度的頻率擺動。信息被記錄在槽軌道GV和脊軌道LD中的至少一個上。
而且，在DVR記錄層的槽軌道GV和脊軌道LD中，載有與地址、記錄定時等相關(guān)的信息的脊預(yù)置凹坑LPP和槽預(yù)置凹坑GPP作為預(yù)置凹坑區(qū)域預(yù)先與鏡面表面區(qū)域Mrr一起形成。各自形成預(yù)置凹坑的預(yù)置凹坑區(qū)域可近似均勻地周期設(shè)置，例如按CAV(恒定角速度)模式或按CLV(恒定線速度)模式或按組合模式在DVR的整個表面上以輻條形式從中心延伸。
如圖3所示，例如，DVR雙層盤具有在DVR單層盤中以輻條形式形成的預(yù)置凹坑區(qū)域，該輻條以相等角度間隔徑向從中心延伸。同時，如圖4所示，DVR雙層盤以在層L0與L1之間有一個偏離以使得彼此不交疊地來以輻條形式形成預(yù)置凹坑區(qū)域。另外，可在DVR中提供兩個或多個記錄層。
通過把根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)制的記錄光束會集并照射到記錄軌道、同時識別一個由于檢測預(yù)置凹坑區(qū)域的脊預(yù)置凹坑LPP和槽預(yù)置凹坑GPP而要被記錄在軌道上的位置，實現(xiàn)向DVR記錄數(shù)據(jù)和從DVR再現(xiàn)數(shù)據(jù)。在這種情況下，例如，記錄光束所照射的部分被加熱，然后被快速或逐漸冷卻以形成具有不同于圖2所示的槽軌道GV周圍反射率的反射率的記錄標(biāo)記部分Mk。
圖5表示使用例如散光方法的本發(fā)明的拾取裝置。在圖5中，使從半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的光束在準(zhǔn)直透鏡2中成為平行光。該光束通過偏振光束分離器3和1/4波片(wavelength plate)18，然后由物鏡4聚焦到放置在其焦點周圍的DVR雙層光盤5上。這在光盤5的信息記錄表面上的凹坑排上形成一個光斑。
來自光盤5的反射光由物鏡4聚焦并由偏振光束分離器3引向檢測聚焦透鏡7。由檢測透鏡7聚焦的聚焦光通過散光發(fā)生元件8，如柱狀透鏡和多透鏡，然后在四分光電檢測器9的光接收表面的中心周圍形成光斑，該光電檢測器9具有沿著DVR槽軌道GV的方向和垂直于槽軌道的方向被分成的4個光接收表面。當(dāng)會集在光盤5的記錄表面上的光束被聚焦時，多透鏡8把正圓形光斑SP照射到四分光電檢測器9，如圖6A所示。當(dāng)從光盤5到物鏡4的距離太遠(yuǎn)(圖6B)或太近(圖6C)而造成散焦時，它還把在元件的對角方向上的橢圓光斑SP照射到四分光電檢測器9，即引起所謂的散光，如圖6B和6C所示。
四分光電檢測器9對分別照射到4個光接收表面的光斑部分執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為電信號，并把該信號提供給與之連接的檢測電路12。檢測電路12包括預(yù)定電路以根據(jù)由四分光電檢測器9提供的電信號產(chǎn)生RF信號(RF)、聚焦誤差信號(FES)、跟蹤誤差信號(TES)等。激勵器驅(qū)動電路13在誤差信號的基礎(chǔ)上把各個驅(qū)動信號提供給物鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)15。物鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)15根據(jù)驅(qū)動信號使得物鏡4移動到焦點位置和跟蹤位置。
如圖7所示，四分光電檢測器9由作為第一到第四象限(quadrant)的4個獨立元件DET1到DET4構(gòu)成，這4個元件DET1到DET4大致以兩條垂直的分割線為界。四分光電檢測器9如此設(shè)置使得一條分割線平行于光盤5的記錄軌道的延伸方向，即切向，而另一條分割線與徑向平行。加法器22把來自關(guān)于四分光電檢測器9的光接收表面中心O對稱的元件DET1和DET3的光電轉(zhuǎn)換輸出加在一起。加法器21把來自件DET2和DET4的光電轉(zhuǎn)換輸出加在一起。把這些加法器21、22的輸出提供給減法器23。減法器23計算所提供的信號之差并把減法信號作為聚焦誤差信號(FES)輸出。
在產(chǎn)生聚焦誤差分量的過程中，聚焦期間的光斑強度分布相對于四分光電檢測器9的光接收表面中心O在切向和徑向上對稱(圖6A所示的正圓形光斑形成于四分光電檢測器9上)。因此，在對角線上的元件的光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個相加值彼此相等，聚焦誤差信號分量為“0”。同時，在散焦期間，元件對角方向上的橢圓形光斑形成于四分光電檢測器9上，如圖6B和6C所示。因此，對角線元件的光電轉(zhuǎn)換輸出的兩個相加值彼此不同。從而從減法器23輸出的聚焦誤差信號分量根據(jù)聚焦誤差取值。
即，如果以四分光電檢測器9的元件符號表示其輸出，則聚焦誤差信號FES被表示為FES＝(DET1+DET3)-(DET2+DET4)。
同樣，由于通過把加法器21，22的輸出提供給加法器24，加法器24輸出其和信號作為RF信號(RF)，如圖7所示，所以FR信號RF被表示為RF＝(DET1+DET3+DET2+DET4)。
關(guān)于跟蹤伺服，如圖7所示，把在軌道切向兩側(cè)處的四分光電檢測器9的元件對DET1，DET4和DET2，DET3的輸出分別提供給加法器25，26。這些加法器25，26把各自的輸出提供給減法器27。減法器27計算所提供的信號之差以使得其徑向推挽信號作為跟蹤誤差信號(TES)。盡管這個實施例通過推挽方法實現(xiàn)跟蹤控制，但也可以通過差分推挽方案實現(xiàn)跟蹤控制。順便提及，光電檢測器光接收部分的形狀除圖6所示的矩形外，還可以是另外的多角形或圓形或利用光斑直徑方法的并置形式。另外，盡管上面實施例示出了使用了利用準(zhǔn)直透鏡的無限光學(xué)系統(tǒng)的拾取裝置，但本發(fā)明也可采用使用了未應(yīng)用準(zhǔn)直透鏡的有限光學(xué)系統(tǒng)的拾取裝置。
接著，對用于本實施例的雙層盤光電檢測器9的光接收部分的尺寸作出解釋。
在圖4所示的DVR的雙層盤中，以偏離成使記錄層L0和L1不交疊的輻條形式形成預(yù)置凹坑區(qū)域，通過將數(shù)值孔徑設(shè)置為較高，例如NA＝0.85或更大并把中間層距離或隔離層厚度設(shè)置成10μm到30μm的厚度范圍來實現(xiàn)密度增大和球形像差的降低。為此，在保持拾取裝置要求的可靠性的同時必須抑制層間串?dāng)_。
因此，本發(fā)明人著眼于聚焦伺服捕獲范圍和層間串?dāng)_，以定義適用于拾取裝置中的光電檢測器(光接收表面)的標(biāo)準(zhǔn)的檢測器尺寸。
DVD手冊(DVD標(biāo)準(zhǔn)手冊)中的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸定義了光電檢測器9的光接收部分的尺寸。如圖8所示，在S是光斑直徑而L是一側(cè)檢測器(光接收表面)尺寸的條件下，以實際光電檢測器(光接收表面)面積B＝L2與檢測光學(xué)系統(tǒng)放大率β＝fc/fOB(其中fc表示檢測光學(xué)系統(tǒng)的焦距，fOB表示物鏡的焦距)的平方之商(B/β2)表示在給定的盤表面上的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸。DVD手冊中定義的盤表面上的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸在100μm2＜B/β2＜144μm2的范圍中。因此，由標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸與檢測的光學(xué)系統(tǒng)放大率的平方之積給出實際的檢測器尺寸。
通過提供標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸與檢測器上的(on-detector)光斑直徑的關(guān)系系數(shù)x＝S/L的近軸計算，聚焦伺服捕獲范圍Cr與層間串?dāng)_Ct可通過下面的公式1和公式2來計算。盡管x取決于拾取器的設(shè)計方案，但將其設(shè)置在0.5左右。
Cr＝S/(2βNAo)(1)S=xL=xB]]>Cr聚焦伺服捕獲范圍(μm)S光斑直徑(μm)β檢測的光學(xué)系統(tǒng)放大率
L一側(cè)檢測器尺寸(μm)x光斑直徑與檢測器之間的相關(guān)系數(shù)B實際檢測器尺寸(μm2)NAo物鏡數(shù)值孔徑Ct=4x2π1(2dnCr)2-1---(2)]]>Ct.層間串?dāng)_(％)d中間層厚度(μm)n盤折射率在DVD手冊中定義的當(dāng)前DVD中的雙層盤(x＝0.5，NA＝0.6，中間層厚度為40μm)的情況下，在計算層間串?dāng)_Ct時，捕獲范圍Cr和層間串?dāng)_Ct對標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸B/β2的改變分別由圖9和10所示的曲線(虛線)給出。從圖9明顯看到，在當(dāng)前的DVD雙層盤中，它們在尺寸為100μm2＜B/β2＜144μm2的標(biāo)準(zhǔn)檢測器中處于3.5％到5％的層間串?dāng)_Ct的范圍內(nèi)。如果實際實現(xiàn)這個值，捕獲范圍Cr將接近3.7μm到5μm，如圖10所示(虛線)。
由于當(dāng)前DVD雙層盤只是ROM而不可重寫，所以層間串?dāng)_Ct幾乎沒有調(diào)制DC分量。從而認(rèn)為使用ATC(自動閥值控制)對再現(xiàn)不產(chǎn)生影響。
因此，如果對圖4所示的DVD雙層盤(x＝0.5，NA＝0.285，中間層厚度為20μm)進(jìn)行計算，捕獲范圍Cr和層間串?dāng)_Ct對標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸B/β2的改變分別由圖9和10所示的曲線(實線)給出。在DVR雙層盤中，實現(xiàn)幾乎與當(dāng)前DVD的層間串?dāng)_Ct相等的檢測器尺寸B/β2是一個在50μm2到72μm2的范圍內(nèi)的值，如圖9所示。
假設(shè)給出5％的層間串?dāng)_量，使如圖4所示的DVR雙層盤具有記錄層L0和L1。對來自L0和L1的反射光密度和經(jīng)受了來自L0的層間串?dāng)_的L1再現(xiàn)信號進(jìn)行測量和評估。結(jié)果分別表示在圖兒和圖12中。在圖中，水平軸上的光斑位置表示從通過經(jīng)偏離與圖4所示的光斑交疊的L0上的預(yù)置凹坑區(qū)域的時間點開始的位置。
只要L1上的RF調(diào)制程度是45％并且層間串?dāng)_量是5％，由來自L0的層間串?dāng)_導(dǎo)致的包絡(luò)失真與RF振幅之比就會達(dá)到5.7％，如圖12所示。頻率為280kHz或更高于ATC區(qū)。如從圖1 1理解的那樣，認(rèn)為來自L0的失真一方面是由DVR記錄層的預(yù)置凹坑區(qū)域上平均反射率與脊軌道LD和槽軌道GV周圍的平均反射率不同引起的。
串?dāng)_量5％相當(dāng)于在DVD手冊中的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸的最大值144μm2處產(chǎn)生的串?dāng)_量。但是在DVR的情況下，希望除非所給出的比這個層間串?dāng)_值更小的值，否則在再現(xiàn)雙層盤時會發(fā)生問題。
主要用于記錄的DVR雙層盤以輻條結(jié)構(gòu)寫入有地址信息等。由于在輻條結(jié)構(gòu)預(yù)置凹坑區(qū)域中進(jìn)行調(diào)制，因此需要進(jìn)一步降低層間串?dāng)_。記錄層之間的預(yù)置地址區(qū)(輻條)中的偏離產(chǎn)生的影響呈現(xiàn)為不可再現(xiàn)層的預(yù)置地址區(qū)域的調(diào)制信號使再現(xiàn)層的信號失真。RF信號的失真幅度如果很大，可能導(dǎo)致出錯率的更大惡化。根據(jù)實驗結(jié)果，當(dāng)失真量為2％到3％或更大時，增大了出錯率的惡化。
從這些結(jié)果看，把50μm2作為盤表面上的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸(大約3％的再現(xiàn)信號失真)。對檢測器尺寸的下限給出一個捕獲范圍不是很小的值，例如為10μm2(捕獲范圍1μm2)。
以這種方式，本實施例僅檢測在預(yù)定范圍(0.85或更大的NA)內(nèi)入射的返程光。因此，提供具有面積足夠小的光接收部分的光電檢測器使得甚至在從DVR雙層盤的層L1讀取數(shù)據(jù)時都能夠不受層L0預(yù)置地址區(qū)域的影響而讀取數(shù)據(jù)。而且，如果作為中間層厚度的隔離層厚度被降低到例如10μm到30μm之間的值，將抑制球形像差的增大。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于光電檢測器具有10到50μm2的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸，從而能夠在拾取裝置中實現(xiàn)降噪。
應(yīng)理解前面的說明和附圖當(dāng)前提出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。當(dāng)然，在前面的教導(dǎo)的提示下，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種修改、添加和另外的設(shè)計對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是明顯的。從而，應(yīng)理解本發(fā)明并不限制于所公開的實施例，而是可在后附的權(quán)利要求的全部范圍內(nèi)來實施。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備的拾取裝置，用于通過照射光束向或從多層記錄媒體記錄或再現(xiàn)信息，所述多層記錄媒體具有多個經(jīng)隔離層層疊的記錄層并且具有不同于周圍的反射率的反射率的預(yù)置凹坑區(qū)域形成在記錄層上，該拾取裝置包括一個照射光學(xué)系統(tǒng)，包括用于把光束聚焦到所述多層記錄媒體的所述記錄層之一的物鏡；以及一個檢測光學(xué)系統(tǒng)，包括一個用于經(jīng)所述物鏡接收并光電轉(zhuǎn)換來自所述多層記錄媒體的所述記錄層的反射光的光電檢測器；其中所述光電檢測器具有尺寸為10μm2到50μm2的標(biāo)準(zhǔn)檢測器尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述多層記錄媒體以盤的形式出現(xiàn)，所述預(yù)置凹坑區(qū)域被設(shè)置成從盤中心向外延伸的輻條(spoke)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述多層記錄媒體以盤的形式出現(xiàn)，所述預(yù)置凹坑區(qū)域沿著盤的圓周方向周期性地設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述物鏡的數(shù)值孔徑為0.85或更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述隔離層的厚度為10μm到30μm。
全文摘要
公開一種設(shè)備的拾取裝置,用于通過照射光束向或從多層記錄媒體記錄或再現(xiàn)信息,所述多層記錄媒體具有多個經(jīng)隔離層層疊的記錄層并且具有不同于周圍的反射率的反射率的預(yù)置凹坑區(qū)域形成在記錄層上。所述拾取裝置包括一個照射光學(xué)系統(tǒng),包括用于把光束聚焦到所述多層記錄媒體的所述記錄層之一的物鏡,以及一個檢測光學(xué)系統(tǒng),包括一個用于經(jīng)所述物鏡接收并光電轉(zhuǎn)換來自所述多層記錄媒體的所述記錄層的反射光的光電檢測器。所述光電檢測器具有尺寸為10μm
文檔編號G11B7/007GK1337680SQ0111579
公開日2002年2月27日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者小笠原昌和, 小柳一 申請人:先鋒株式會社