專利名稱：光頭、光學(xué)設(shè)備和象差校正元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種至少用于執(zhí)行例如光信號的記錄和再現(xiàn)中一項(xiàng)操作的光頭、配置有這種光頭的光學(xué)設(shè)備以及用在這種光頭中的象差校正元件。
背景技術(shù)：
近年來一直在致力于實(shí)現(xiàn)以光盤為代表的光學(xué)記錄介質(zhì)的高記錄密度和/或大記錄容量。例如，實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)提出了一種“DVD(數(shù)字通用盤商品名)”(以下稱作DVD)，其中使用了一種具有與“CD(光盤商品名(以下稱作CD))”有相同直徑的盤，“CD”中光學(xué)讀取單元的物鏡數(shù)值孔徑(NA)為0.45，用于信號讀出的光束波長為780nm，盤透射基底厚度(指設(shè)置在光盤記錄層上的透光層厚度)為1.2mm，記錄容量約為650MB，“DVD”中光學(xué)讀取單元的物鏡數(shù)值孔徑為0.60，用于信號讀取的光束波長為650nm，盤透射基底的厚度為0.6mm，記錄容量增大到4.7GB，約是CD的7倍。
另外，在此DVD中，為了使記錄容量近似翻倍，還實(shí)現(xiàn)了兩層記錄，以十幾微米的間隔設(shè)置兩個記錄層。
作為一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)上述高記錄密度和大記錄容量的關(guān)鍵技術(shù)，在光學(xué)記錄介質(zhì)中有“大NA”的物鏡和“多層記錄”。
但是，在“大NA”或 “多層記錄”的實(shí)現(xiàn)中會出現(xiàn)下述問題。
首先，與物鏡的數(shù)值孔徑(NA)變大相一致，由與盤透射基底參考厚度的偏差量Δt產(chǎn)生的球差與數(shù)值孔徑(NA)的四次方成正比的增大。即，產(chǎn)生的球差量表示如下[球差]∝Δt{(n2-1)/n3}NA4/λ在上述公式中，n是盤基底的折射率，λ是用于信號讀出的光束(激光束)波長。即，從上述公式可以知道，根據(jù) “大NA”的實(shí)施，相對于盤透射基底的厚度所能容許的誤差量顯著地減小。
此處，假設(shè)在上述CD、DVD和比較例三種情況下產(chǎn)生的球差量為恒定值，其中假設(shè)比較例中有較高的密度，“數(shù)值孔徑(NA)＝0.85，光束波長＝405nm”，則在計算與容限參考值的偏差Δt相對于盤透射基底厚度的比例時，得到如下結(jié)果。
當(dāng)假設(shè)CD(NA＝0.45，λ＝780nm)的Δt為1時，DVD(NA＝0.60，λ＝650nm)的Δt為0.264，并且比較例(NA＝0.85，λ＝405nm)的Δt為0.0409。
DVD偏離參考值的容限偏差量Δt是CD的0.264倍，比較例偏離參考值的容限偏差量是DVD的0.155倍。即，可以知道，在比較例的狀態(tài)下，偏離參考值的容限偏差量降低到CD的大約1/25。
另外，在作為實(shí)現(xiàn)大記錄容量的有效系統(tǒng)的“多層記錄”中，有意地以層疊的方式設(shè)置盤透射基底厚度不同的多個層。為此原因，每一層在會聚點(diǎn)產(chǎn)生的球差量變?yōu)椴煌闹怠?br> 當(dāng)試圖進(jìn)行“大NA”或“多層記錄”等時，為了實(shí)現(xiàn)上述的高記錄密度和大記錄容量，兩種情況中基于球差增大的特性下降也成問題，其中球差的產(chǎn)生由盤透射基底厚度的誤差導(dǎo)致。
相反，如日本專利申請JP269611/1998中所述，提出了一種如

圖1所示的利用液晶板形成球差校正模式的技術(shù)，以便在執(zhí)行“多層記錄”中進(jìn)行相差校正時對各層產(chǎn)生最佳的相差。
在圖1中，橫坐標(biāo)表示進(jìn)行了歸一化的徑向位置，縱坐標(biāo)表示象差校正元件給予光束的相變量，其中歸一化后，會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束在校正元件中的半徑變?yōu)?。
另外，圖2表示象差校正元件給予讀出信號的光束的相變量，其中相變量分為校正球差的相變量和散焦校正的相變量，橫坐標(biāo)表示歸一化情況下的徑向位置，縱坐標(biāo)表示象差校正元件給予光束的相變量，歸一化使得會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束在校正元件中的半徑變?yōu)?。
存在這樣的關(guān)系當(dāng)取圖2所示的兩相變量之差時獲得如圖1所示的相變量模式(pattern)。當(dāng)試圖利用校正元件對光束只給予校正球差的相變量而不包括對于散焦的相變量時，相差變大。為此，給出在包括對于散焦校正的相變量的狀態(tài)下的相變量。
即，圖1所示的相位分布對應(yīng)于通過取圖2所示的對應(yīng)于球差的相位分布(-r4)和散焦分布(-r2)之差而獲得的分布，并且經(jīng)常被用于例如在普通意義上的相差分析。
圖3A是表示利用圖1所示的相位分布優(yōu)化偏焦(focus bias)值和象差校正元件給出的球差校正量的過程說明圖。此處，圖3A表示以等值線為特征的信號，其中縱坐標(biāo)表示象差校正元件給予的相位校正量，橫坐標(biāo)表示偏焦值。另外，圖3B是表示利用易于理解的坐標(biāo)軸的調(diào)整，通過圖3A所示的相位校正量和偏焦值加以調(diào)節(jié)的球差量和散焦量的變化，其中縱坐標(biāo)表示球差量，橫坐標(biāo)表示散焦量。
此處，如日本專利申請JP269611/1998所述，在液晶板用作象差校正元件并采用一種結(jié)構(gòu)來校正圖1所示相差校正模式的球差的情況下，出現(xiàn)下列問題。
注意到近似于圖1所示模式的相位分布是由基于日本專利申請JP269611/1998中電極圖案的劃分的臺階狀圖案以偽方式導(dǎo)致產(chǎn)生的。另一方面，即使不采用這種臺階狀圖案，在例如“4p-K-1 ofproceedings of academic lecture meeting of autumn society of appliedphysics，2000”和“CPM 2000-91(2000-09)“Technical ResearchReport of Institue of Electronics and Communication Engineers ofJapan”Society of Electronic Information and Communication”中也宣稱了一項(xiàng)產(chǎn)生連續(xù)的相位分布的技術(shù)。在此技術(shù)中，位于液晶板內(nèi)周圍一側(cè)和外周圍一側(cè)的電極用于在取代板厚度方向的主面中的一個方向上產(chǎn)生電場，從而在液晶層內(nèi)板表面的方向中形成電勢梯度。但是，即使把產(chǎn)生連續(xù)相位分布的液晶板用作象差校正元件，也會類似地出現(xiàn)下述問題。
即，在利用“大NA”和“多層記錄”的物鏡的光學(xué)記錄介質(zhì)中，即在信號特征最佳的情形中，需要用液晶優(yōu)化散焦值和球差校正量。
但是，在試圖利用圖1所示的相差校正模式進(jìn)行此種優(yōu)化時，可以肯定，當(dāng)由液晶產(chǎn)生的散焦值和校正量改變時，信號特征將顯示圖3A所示的等值線分布。
因此，在執(zhí)行從圖中的“初始位置”向“最佳位置”的調(diào)節(jié)中，如果不多次交替重復(fù)“偏焦設(shè)置”和“液晶校正量的設(shè)置”，將不可能在隨后產(chǎn)生“最佳位置”。
這不僅使調(diào)節(jié)變得復(fù)雜，而且還導(dǎo)致調(diào)節(jié)收斂到稍許偏離“最佳位置”的位置。
這可以以下述方式考慮。
為了簡化解釋的目的，假設(shè)關(guān)于散焦量和球差的信號特征是圖3B所示的特征。此處，作為信號特征，可以使用RF信號的振幅或RF信號的跳動(jitter)。
如前所述，通過首先改變“偏焦”，可以不影響“球差”地調(diào)節(jié)“散焦量”。
但是，“球差”可以通過“液晶相位控制”得到校正，并且另一方面，當(dāng)控制球差量時，還使形成焦點(diǎn)誤差信號的在光探測元件上形成的光斑及“液晶相位控制”產(chǎn)生的強(qiáng)度分布發(fā)生變化。為此，在 “液晶相位控制”之前，信號特征變得令人滿意的“偏焦”會變化(實(shí)際上，信號特征變?yōu)樽詈玫淖罴褕D象表面位置也會由于“球差控制”而有一些改變)。
因此，在使“散焦”恒定并使“球差量”變化的情況下，“球差量”變化之前散焦量也改變。但是，對應(yīng)于在校正盤透射基底厚度誤差產(chǎn)生的球差時所必需的主要象差的相位分布只是對應(yīng)于球差的相位分布(-r4)。
另外，在把圖1所示的相位分布用于執(zhí)行象差校正的情形中，象差改變量可以利用變量C以下述方式表述[模式0]＝C{(-r4)-(-r2)}…(1)常規(guī)的調(diào)節(jié)可以表達(dá)成假設(shè)此變量C變化的情形。
即，在常規(guī)的校正中，圖1所示的相位分布在縱坐標(biāo)方向上由變量C整體改變。
如上所述，在利用日本專利申請JP269611/1998中所述的象差校正模式進(jìn)行校正的情況下，存在校正量調(diào)節(jié)變得復(fù)雜的問題。
發(fā)明概述鑒于上述考慮，本發(fā)明的目的在于提供一種象差校正元件，甚至在采用諸如“大NA”或“多層記錄”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高記錄密度或大記錄容量目的的情況下，也可以通過一個簡單的技術(shù)以最佳的方式校正產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)，本發(fā)明的目的還在于提供一種利用此象差校正元件的光頭和利用此光頭的光學(xué)設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的光頭是指一種在光學(xué)記錄介質(zhì)上記錄和/或再現(xiàn)信息信號的光頭，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息的記錄層上的透光層，光頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；聚光裝置，用于把光束會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上；光探測裝置，用于探測由聚光裝置會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上并被記錄層反射的反射光束；和象差校正裝置，設(shè)置在從光源向聚光裝置延伸的光路上，用于以任意的模式控制會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。
另外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備是指一種在光學(xué)記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄和再現(xiàn)信息信號中至少一項(xiàng)操作的光學(xué)設(shè)備，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息的記錄層上的透光層，該光學(xué)設(shè)備包括一個光頭，用于向光學(xué)記錄介質(zhì)照射光束并探測從光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層反射的光束；一個伺服電路，用于根據(jù)光頭輸出的光探測信號控制光頭；和一個信號處理電路，用于處理光頭輸出的光探測信號，其特征在于光頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個聚光裝置，用于把光束會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上；光探測裝置，用于探測由聚光裝置會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上并被記錄層反射的反射光束；和象差校正裝置，設(shè)置在從光源向聚光裝置延伸的光路上，用于以任意的模式控制會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。
另外，根據(jù)本發(fā)明的象差校正元件是指一種可以設(shè)置在光頭內(nèi)的光路上的象差校正元件，用于在光學(xué)記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄和再現(xiàn)信息信號中的至少一項(xiàng)操作，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息的記錄層上的透光層，其特征在于會聚到記錄層上的光束光斑的半徑為r，彼此不同的變量為A、B，透射光束產(chǎn)生由下列相位分布公式表示的相位分布A(-r4)-(-r2)本發(fā)明的光頭中，在從光源向聚光裝置延伸的光路上設(shè)置象差校正裝置，以任意一種模式控制光束相對于光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層的球差和散焦。因而，甚至在采用諸如“大NA”或“多層記錄”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高記錄密度和/或大記錄容量目的的情況下，也可以通過一個簡單的技術(shù)以最佳的方式校正產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備中，在從光源向聚光裝置延伸的光路上設(shè)置象差校正裝置，以任意一種模式控制光束相對于光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層的球差和散焦。因而，甚至在將諸如“大NA”或“多層記錄”的技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)高記錄密度和/或大記錄容量目的的情況下，也可以通過一個簡單的技術(shù)以最佳的方式校正產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
另外，在本發(fā)明的象差校正中，當(dāng)會聚到記錄層上的光束光斑半徑為r，并且彼此不同的變量為A、B時，透射光束產(chǎn)生由下列相位分布公式表示的相位分布A(-r4)-(-r2)因此，甚至在采用諸如“大NA”或“多層記錄”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高記錄密度和/或大記錄容量目的的情況下，也可以通過一個簡單的技術(shù)以最佳的方式校正產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
附圖簡述圖1是表示常規(guī)的象差校正元件中球差校正模式的說明圖；圖2是表示圖1所示的象差校正元件給予激光束的相位分布說明圖，它被分成用于球差校正的相位分布和用于散焦校正的相位分布；
圖3A和3B是表示把圖1所示象差校正元件的相位校正模式用于優(yōu)化偏焦值和利用圖1所示的象差校正元件的相位校正模式由液晶元件對象差校正元件產(chǎn)生的球差校正量的程序說明圖；圖4是表示采用光盤的光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，其中光學(xué)設(shè)備中以最佳實(shí)施方式組裝了用于執(zhí)行本發(fā)明的象差校正元件和光頭；圖5是表示圖4所示光頭的光學(xué)系統(tǒng)的要點(diǎn)的說明圖；圖6是表示圖4所示光頭結(jié)構(gòu)的一個更接近實(shí)用的例子的說明圖；圖7A、7B和7C是設(shè)置在圖4所示光頭處的液晶元件的結(jié)構(gòu)說明圖；圖8是可以利用圖7所示的液晶元件產(chǎn)生的相位校正圖的更接近實(shí)用的例子的說明圖；圖9是用圖8所示的相位校正模式優(yōu)化偏焦值和球差校正量的程序說明圖；圖10是表示用于確定圖4所示光頭中對應(yīng)于球差和的相位分布散焦模式之間的校正率值K＝B/A的技術(shù)的說明圖；圖11是表示光盤中最短的刻痕長度(mark length)和校正率K的關(guān)系曲線；圖12是光盤上最短的刻痕衍射的光斑的狀態(tài)de平面圖；圖13A、13B和13C是表示根據(jù)校正率K值的象差校正量差異的曲線(圖13A中，K＝1；圖13B中，K＝1.25；圖13C中，K＝1.5)；圖14是球差校正量、偏焦和信號特征之間的關(guān)系曲線；圖15是光頭中光探測器的光接收面的形狀正面圖；圖16A和16B是表示在大NA光對于焦點(diǎn)誤差信號的作用度很高的系統(tǒng)中，當(dāng)向著(-)側(cè)進(jìn)行球差校正時光盤的入射光束(圖16A)和反射光束(圖16B)的狀態(tài)側(cè)視圖；圖17A和17B是表示在大NA光對于焦點(diǎn)誤差信號的作用度很高的系統(tǒng)中，當(dāng)向著(+)側(cè)進(jìn)行球差校正時光盤的入射光束(圖16A)和反射光束(圖16B)的狀態(tài)側(cè)視圖；圖18是表示當(dāng)球差和偏焦處于最佳狀態(tài)時光盤的入射光束和反射光束的狀態(tài)側(cè)視圖；圖19A和19B是表示在大NA光和小NA光對于聚焦誤差信號的作用度相同的系統(tǒng)中，當(dāng)向著(-)側(cè)進(jìn)行球差校正時光盤的入射光束(圖19A)和反射光束(圖19B)的狀態(tài)側(cè)視圖；圖20A和20B是表示在大NA光和小NA光對于聚焦誤差信號的作用度相同的系統(tǒng)中，當(dāng)向著(+)側(cè)進(jìn)行球差校正時光盤的入射光束(圖19A)和反射光束(圖19B)的狀態(tài)側(cè)視圖；圖21A、21B和21C表示在對透光層厚度不同的光學(xué)記錄介質(zhì)進(jìn)行切換的情形中，執(zhí)行球差校正時光盤的入射光狀態(tài)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面。參考附圖對本發(fā)明的光頭、光學(xué)設(shè)備和象差校正元件的最佳實(shí)施方式進(jìn)行描述。
注意，下面將要解釋的最佳實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，它們還聯(lián)系了技術(shù)上優(yōu)選的各種限定，但本發(fā)明的范圍并不局限于這些實(shí)施例，只要不存在“本發(fā)明特別限定在下列描述中”這樣的語句。即，雖然在下列最佳實(shí)施方式中將旋轉(zhuǎn)工作的光盤用作光學(xué)記錄介質(zhì)，但可以用各種沒限定為光盤的介質(zhì)作為光學(xué)記錄介質(zhì)。另外，雖然在下面的最佳實(shí)施方式中本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備構(gòu)成為一種對光學(xué)記錄介質(zhì)進(jìn)行信息信號的記錄和再現(xiàn)的設(shè)備，但本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備也可以做成一種只對光學(xué)記錄介質(zhì)進(jìn)行信息信號的記錄的記錄設(shè)備，或只對光學(xué)記錄介質(zhì)進(jìn)行信息信號的再現(xiàn)的再現(xiàn)設(shè)備。
圖4是表示采用光盤的光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，其中光學(xué)設(shè)備中以最佳實(shí)施方式組裝了用于執(zhí)行本發(fā)明的象差校正元件和光頭。注意，利用圖4所示光盤的光學(xué)設(shè)備是可以組裝下面將要描述的象差校正元件和光頭的光學(xué)設(shè)備的一個例子。
本光學(xué)設(shè)備101如圖4所示，包括一個用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動光盤102的主軸電機(jī)103，一個光頭104、一個用于此光頭104的推進(jìn)電機(jī)105和后面將要描述的電路模塊。
此處，作為光盤102，采用一種滿足“大NA(數(shù)值孔徑)”的物鏡或“多層記錄”的光盤。主軸電機(jī)103通過一個控制系統(tǒng)107和一個伺服控制單元109進(jìn)行驅(qū)動控制，從而旋轉(zhuǎn)操縱光盤102。
光頭104分別根據(jù)系統(tǒng)控制器107、信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108的指令對旋轉(zhuǎn)光盤102的信號記錄表面進(jìn)行光照射。通過此光照射執(zhí)行對光盤102的記錄和/或再現(xiàn)。而且，支撐此光頭104，使得推進(jìn)電機(jī)105可以執(zhí)行把此光頭104移動到光盤102上所需的記錄軌道的運(yùn)動操作。
另外，光頭104根據(jù)從光盤102的信號記錄表面反射的光束探測各種光束，從而把對應(yīng)于各個光束的信號傳輸?shù)筋A(yù)放大單元120。
預(yù)放大單元120根據(jù)對應(yīng)于各個光束的信號產(chǎn)生聚焦誤差信號、跟蹤誤差信號和RF信號等，把RF信號傳輸給信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108，并且將各個誤差信號發(fā)送給伺服控制單元109。
信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108根據(jù)要再現(xiàn)的盤102的類型，依據(jù)系統(tǒng)控制器107的控制執(zhí)行發(fā)送的RF信號的調(diào)制/解調(diào)和ECC(糾錯碼)的添加。
系統(tǒng)控制器107通過記錄表面探測單元106探測裝載的光盤102類型和/或響應(yīng)的記錄是否是多層記錄。而且，系統(tǒng)控制器107控制液晶板的驅(qū)動，此處液晶板通過液晶驅(qū)動器110用作象差校正元件，設(shè)置在光頭104中。
記錄表面探測單元106探測光盤102的表面反射引子和/或形狀或外表的其它差異等，由此探測裝載光盤102的記錄系統(tǒng)/類型和/或記錄表面與光束的相對線速度等，并在光盤102的記錄區(qū)域被劃分的情況下探測任何一個被劃分的記錄區(qū)域，或在此光盤102有多個疊置記錄表面的情況下探測任何一個疊置的記錄表面。
另外，伺服控制單元109根據(jù)發(fā)送的各種誤差信號控制主軸電機(jī)103、光頭104和推進(jìn)電機(jī)105。即，通過伺服控制單元109分別執(zhí)行主軸電機(jī)103的控制、推進(jìn)電機(jī)105的控制以及雙軸致動器的聚焦方向和跟蹤方向的控制，其中雙軸致動器固定光頭104的物鏡。
例如，如果光盤102是用于計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲的盤，則在信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108中被解調(diào)的記錄信號經(jīng)接口111發(fā)送給外部計算機(jī)130等。因而，外部計算機(jī)130等可以接收記錄在光盤102中的信號作為再現(xiàn)信號。
另外，如果光盤102是聲頻/視頻盤，則再現(xiàn)信號在D/A、A/D轉(zhuǎn)換器112的D/A轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，并被輸送給聲頻/視頻處理單元113。另外，已經(jīng)在此聲頻/視頻處理單元113中得到聲頻/視頻信號處理的再現(xiàn)信號經(jīng)聲頻/視頻信號輸入/輸出單元114傳輸給外部聲頻/視頻設(shè)備，如電影放映機(jī)等。
注意，根據(jù)光學(xué)設(shè)備的使用目的，設(shè)置D/A、A/D轉(zhuǎn)換器112或聲頻/視頻處理單元113中的任何一個都足矣，不必要求兩個單元都設(shè)置。
另外，在利用此光學(xué)設(shè)備對光盤102進(jìn)行信息信號記錄的情形中，從外部計算機(jī)130或外部聲頻/視頻設(shè)備輸送的信號經(jīng)接口111或D/A、A/D轉(zhuǎn)換器112發(fā)送給信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108。此信號調(diào)制/解調(diào)和ECC模塊108按照系統(tǒng)控制器107的控制調(diào)制發(fā)送的信號，從而根據(jù)調(diào)制信號經(jīng)激光控制電路115控制光頭104的光源。另外，調(diào)制光頭104的光源的發(fā)射輸出。由此執(zhí)行對光盤102的信息信號的記錄。
如圖5所示，光頭104包括一個光源2，一個分束器(偏振分束器)3，一個象差校正元件4，一個四分之一波長的片(quarterwavelength plate)5，一個物鏡6和一個光探測元件7，光頭104的構(gòu)成方式為使得這些光學(xué)部件單獨(dú)安裝。作為光源2，采用半導(dǎo)體激光器。
在此光頭104中，從光源2發(fā)出的光束入射到分束器3上，并透過該反射面，因?yàn)榇斯馐顷P(guān)于該分束器3的反射面的P偏振光。因此，象差校正元件4產(chǎn)生出象差。另外，此光束透過四分之一波長的片5并聚焦到光盤102的信號記錄表面的一個特定點(diǎn)上，從該處再射出。
物鏡6的數(shù)值孔徑NA例如為0.65。另外，光盤102可以是一個至少設(shè)置有兩個或多個記錄層的盤。
從光盤102的信號記錄表面反射的光束第二次透過物鏡6、四分之一波長的片5和象差校正元件，并入射到分束器3。此反射光束在反射面被反射，這是因?yàn)樗顷P(guān)于此分束器3的反射面的S偏振光。反射光從返回到光源2的光路分出，即與從光源2發(fā)出的光束分開，并被光探測元件7接收。
另外，通過利用從該光探測元件7輸出的信號執(zhí)行對記錄在光盤102上的信號的再現(xiàn)并產(chǎn)生各自的誤差信號。另外，通過照射到光盤102上的光束執(zhí)行在光盤102上的信息信號的記錄。
在更實(shí)用的意義上，如圖6所示，使此光頭104有這樣一種結(jié)構(gòu)，即包括一個用作光源的半導(dǎo)體激光器元件12，準(zhǔn)直透鏡13、19，一個偏振分束器14，一個用作象差校正元件的液晶元件15，一個四分之一波長的片16，一個物鏡17，一個用于FAPC(前功率自動控制器，F(xiàn)ront Auto Power Control)的光探測元件18，一個分束器20和光探測元件21、22。
即，在此光頭104中，從半導(dǎo)體激光元件12發(fā)出的光束被準(zhǔn)直透鏡13變成基本上平行的光束并入射到偏振分束器14上。
偏振分束器14把從半導(dǎo)體激光器元件12發(fā)出的光束分成用于監(jiān)測激光強(qiáng)度的光束和用于執(zhí)行信號的記錄或再現(xiàn)的光束。
最佳實(shí)施方式的象差校正元件的液晶元件15使得從半導(dǎo)體激光器元件12發(fā)出的被偏振分束器14分開并透射的光束產(chǎn)生象差。這樣，此光束被物鏡17聚焦到光盤102的信號記錄表面的特定點(diǎn)上，并再從那兒射出。
從光盤102的信號記錄表面反射的光束經(jīng)物鏡17、四分之一波長的片16和液晶元件15第二次入射到偏振分束器1上。第二次入射到偏振分束器14的光束在此偏振分束器14的反射面反射并入射到準(zhǔn)直透鏡19上，從而提供聚焦光束。此聚焦光束被分束器20分開，通過例如所謂的“光斑大小法”被一對光探測元件21、22接收，獲得焦點(diǎn)誤差信號。
通過利用從這些光探測元件21、22輸出的信號，執(zhí)行包括焦點(diǎn)誤差信號的伺服信號的產(chǎn)生和對記錄在光盤102上的信號的再現(xiàn)。
另外，在此最佳實(shí)施方式中的象差校正元件4給予透射光束由下列公式(2)表示的相差，該公式用類似于前述公式(1)的符號，用彼此不同的變量A和B表示[模式1]＝A(-r4)-B(-r2)…(2)(以上公式中A≠B)另外，此象差校正元件4的特征在于它可以改變公式(2)中變量A和B或它們中的一個。用于改變變量A或變量B的象差校正元件例如可以由圖7A所示結(jié)構(gòu)的液晶元件實(shí)現(xiàn)。
如圖7A所示，液晶元件30是這樣一種結(jié)構(gòu)液晶分子34密封在兩個玻璃基片(基底)31A、31B之間。在各個基片31A、31B的內(nèi)側(cè)(彼此相對的表面)設(shè)置用于把電壓施加到液晶分子34上的透明電極32A、32B。另外，在各個透明電極32A、32B的內(nèi)側(cè)(彼此相對的表面)設(shè)置用于對液晶分子34取向的取向膜33A、33B。此處，圖7A中的箭頭α表示取向膜33A、33B的取向(摩擦方向)。
此液晶元件30中，在不給各個透明電極32A、32B施加電壓的狀態(tài)下，液晶分子34與各個取向膜33A、33B平行設(shè)置，沿各個取向膜33A、33B給出的取向。另外，當(dāng)給各個透明電極32A、32B施加電壓時，液晶分子34在垂直于各個取向膜33A、33B的方向上上升。在此例中，可以通過施加的電壓水平控制液晶分子34的上升角度。
另外，在此最佳實(shí)施方式中，由液晶元件30組成的象差校正元件4中，當(dāng)通過電極32A、32B對液晶分子施加電壓時，液晶分子層的折射率根據(jù)施加的電壓而變化。
注意，如日本專利申請JP269611/1998所述，各個透明電極32A、32B可以形成為分開的電極，給分開的電極施加不同的電壓以控制電壓分布，由此控制給予透射光束的相位分布。另外，如前面提到的“4p-K-1 of proceedings of academic lecture meeting of autumnSociety of applied physics，2000”或“CPM 2000-91(2000-09)”Technical Research Report of Institute of Electronics andCommunication Engineers of Japan” Society of ElectronicInformation and Communication”等，形成在液晶板內(nèi)周一側(cè)和外周一側(cè)的電極在沿主表面的方向而不是板的厚度方向產(chǎn)生電場，在液晶層內(nèi)的板表面方向形成電勢梯度，產(chǎn)生連續(xù)的相位分布。
另外，此最佳實(shí)施方式中，在一個透明電極32A處，如圖7B所示，形成一種可產(chǎn)生對應(yīng)于球差的相位分布的電極特性曲線(electrodepattern)，并且在另一個透明電極32B處，如圖7C所示，形成一種產(chǎn)生散焦分布的電極圖案。另外，通過控制施加到這些電極的電壓，可以獨(dú)立的執(zhí)行對上述變量A和B的可變控制。
注意，由這種液晶元件30組成的象差校正元件4可以以這樣的方式設(shè)置，即光源發(fā)出的光束從透明電極32A一側(cè)入射，或者可以以這樣的方式設(shè)置，即光源發(fā)出的光束從另一個透明電極32B一側(cè)入射。
另外，可以以疊置的方式采用兩層或多層液晶元件，由此實(shí)現(xiàn)如上所述的相位分布的產(chǎn)生。
另外，在此最佳實(shí)施方式中已經(jīng)描述了液晶元件用作象差校正元件4的實(shí)例，但象差校正元件4的使用不限于此。象差校正元件4也可以通過利用一種相變材料，如PLZT(鐵電、壓電或鋯酸鉛鈦鑭(zirconic acid lead titanate lanthanum)組成的電光陶瓷材料)等構(gòu)成。
另外，相位校正曲線例如可以通過改變變量A和B之比而按圖8所示不同地變化。在此情況下，在圖8中，為了表示曲線形狀的變化，曲線形狀通過改變K(校正比)來表示[模式1]＝A{(-r4)-K(-r2)}…(2)其中，A＝1，K＝B/A。
另外，雖然上述的“由球差校正產(chǎn)生的最佳偏焦的變化”還依賴于形成焦點(diǎn)誤差的方法而變化，但如果選取的K合適，則關(guān)于“偏焦值”和“相位校正量A”的信號特征的分布能夠是圖9所示的易于調(diào)節(jié)的分布。因此，可以簡化從初始位置向最佳位置的調(diào)節(jié)程序并使之精確。
下面將利用圖10簡述確定對應(yīng)于球差和散焦曲線的相位分布之間的校正比K＝B/A的技術(shù)。在光盤裝載到光學(xué)設(shè)備中以啟動光頭光源的狀態(tài)下執(zhí)行下列操作。
(1) 首先，“偏焦值”從初始位置擺動(變化)，從而決定信號特征的最佳點(diǎn)(或容限的中點(diǎn))。
(2) 然后，通過對應(yīng)于球差的相位分布執(zhí)行象差校正，增加球差A(yù)(-r4)(注意，增加的方向是信號特征被增強(qiáng)的方向)。
(3) 然后，在球差量和偏焦值恒定的狀態(tài)下按散焦曲線擺動散焦調(diào)節(jié)量，使得信號特征在該狀態(tài)下變?yōu)樽罴?調(diào)節(jié)量為B(-r2))。
(4) 通過上述步驟決定K＝B/A。在K保持恒定的狀態(tài)下改變A，即控制兩個相位分布對應(yīng)于球差和散焦曲線的電極的電壓，使信號特征變?yōu)樽罴?或處于容限的中心)。
注意，雖然此處已針對不知道K的最佳值的情形描述了推導(dǎo)技術(shù)，但如果光盤和光頭的結(jié)構(gòu)確定，則可以大致地確定K的值。在該情況下，可以把對應(yīng)于所需K值的象差校正模式設(shè)置給象差校正元件(液晶元件)的一個透明電極，并把另一個透明電極作為固定電極(整個電極)。因此，可以減小用于驅(qū)動液晶元件的管腳數(shù)。
另外，當(dāng)在一個透明電極處設(shè)置對應(yīng)于所需K值的象差校正模式、并且提前在另一個透明電極處設(shè)置散焦模式以改變K保持恒定的狀態(tài)下的散焦值時，可以只使施加給一個透明電極的電壓具有這樣一種分布，即，在需要時，利用另一透明電極的散焦模式的功能。
下面進(jìn)一步考慮球差校正模式的優(yōu)化。
粗略地分類，可以想象下列兩類最佳實(shí)施方式(1) 對于特定的光盤易于進(jìn)行“校正量優(yōu)化(調(diào)節(jié))”的模式；(2) 在光盤中的多層記錄層之間切換時不改變FOCUS BIAS(偏焦)的模式。
此處，首先結(jié)合這樣一種情況來考慮，即物鏡和光盤的記錄面之間的位置關(guān)系不改變的情況下，球差(r4項(xiàng))和散焦(r2項(xiàng))的最佳校正比K取何值。
＝A{(-r4)-K(-r2)}注意，根據(jù)RF信號的跳動、誤差率和/或RF信號幅值等，對信號特征在球差和/或散焦等的變化方面變?yōu)樽罴训臓顟B(tài)進(jìn)行判斷。本申請的申請人已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上獲得了這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即，在這些方法中，把最短刻痕的幅度變?yōu)樽畲蟮臓顟B(tài)作為基準(zhǔn)的方法具有良好的靈敏度，并且，相對于容限(margin)的中心有較小的偏差。此處，稱作最短刻痕(mark)的項(xiàng)在例如EFM調(diào)制中表示3T刻痕，在(1，7)調(diào)制中表示2T刻痕。
當(dāng)把[λ/(NA×[最短刻痕長度]×2)]取作橫坐標(biāo)、把最佳K值取作縱坐標(biāo)、其值代表充當(dāng)最短刻痕調(diào)制的基礎(chǔ)的衍射圖案的狀態(tài)時，可以看到，如圖11所示，其間存在一種預(yù)定的關(guān)系。
此處，最佳值K是在其大小變化的情形中最短刻痕的幅度改變變?yōu)樽钚r的K值，并且A在曲線形狀關(guān)于對應(yīng)于校正曲線的形狀的象差保持不變的狀態(tài)下變化，以便校正球差。因此，當(dāng)最短的刻痕長度改變時，最佳K值將改變。
圖11所示曲線的趨勢可以表述如下。即，與最短刻痕變小相一致，[λ/(NA×[最短刻痕長度]×2)]的值變大，并且，由相繼的最短刻痕衍射的0級光和±1級光的疊加導(dǎo)致對應(yīng)于孔徑周圍部分的區(qū)域，即如圖12所示物鏡的數(shù)值孔徑(NA)大的部分。
另一方面，當(dāng)K變大時，接近相位平坦分布部位的部分移向如圖13A、13B和13C所示對應(yīng)于數(shù)值孔徑(NA)大的區(qū)域。圖13A表示K＝1時在光束半徑方向的相位分布，圖13B表示K＝1.25時在光束半徑方向的相位分布，圖13C表示K＝1.5時在光束半徑方向的相位分布。
因此，可以說是K值最佳的狀態(tài)導(dǎo)致這樣的相位分布，即對最短刻痕貢獻(xiàn)最小的區(qū)域的光束被會聚到的位置通過象差校正不會變化太大。
實(shí)際上，因?yàn)榻裹c(diǎn)誤差還通過返回光束的象差變化而改變，所以上述最佳K值不對應(yīng)于上述“可以簡化象差校正的調(diào)節(jié)的K”。
在此情況下，在“DVD(數(shù)字通用盤)”的光頭中，最佳K值為1.35。另外，在用于密度高于DVD的光盤的光頭中，最佳K值根據(jù)上述最短刻痕變小而變大。即，可以說在等效于DVD或具有較高密度的光盤的光頭中，最佳K值是一個大于1的值。
此處，在上述基準(zhǔn)的最佳K值變?yōu)?.5的最短刻痕系統(tǒng)中，表述了利用K＝1的液晶元件執(zhí)行象差校正的情形中的結(jié)果。當(dāng)把此時的球差校正量取作縱坐標(biāo)、把偏焦值取作橫坐標(biāo)時，可以用圖14所示的等值線表示信號特征。在進(jìn)行(+)量的球差校正中，其中由(r2)決定的散焦改變1μm，最佳偏焦值移向遠(yuǎn)離光盤的一側(cè)0.15μm。在此情況下，采用使K等于0.85的方法意味著消除了偏焦值偏差。這一點(diǎn)可以解釋如下。
即，在本實(shí)驗(yàn)中，通過所謂的“象散法”由探測焦點(diǎn)誤差信號的系統(tǒng)執(zhí)行焦點(diǎn)誤差信號的探測，其中如圖15所示采用在中心部位具有分開的光接收面的光探測器，只使用在周圍一側(cè)的四個光接收面中接收到的光，在此狀態(tài)下，中心部位接收到的光不用于焦點(diǎn)誤差的探測(本申請人已經(jīng)提交(日本未公開專利申請JP101681/2001)(US專利申請09/671103，US申請日2000年9月27日，標(biāo)題“光頭、光探測元件、光信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備和焦點(diǎn)誤差探測法”)的日本專利申請JP277544/1999中所示的系統(tǒng))。為此，數(shù)值孔徑(NA)較小的光束部分(以下稱作“小NA光”，幾乎對改變焦點(diǎn)誤差信號和數(shù)值孔徑(NA)較大的部分光束(以下稱作“大NA光”)返回到焦點(diǎn)位置不起作用)是焦點(diǎn)誤差信號的主要部分。
下面將考慮焦點(diǎn)誤差信號變?yōu)榱愕那樾?，其中在焦點(diǎn)誤差信號變?yōu)榱愕臓顟B(tài)下RF信號的質(zhì)量最佳，如圖18所示。圖16A和16B分別表示在執(zhí)行(-)象差校正的情況下光束被光盤反射之前的狀態(tài)和光束被光盤反射之后的狀態(tài)。在此情形中，在下面將要描述的圖16A、16B和18以及圖17A、17B、19A、19B、20A和20B中，波浪形線表示離開焦點(diǎn)位置的返回光，其中在焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)誤差信號為零，RF信號的質(zhì)量最佳。
即，在執(zhí)行(-)象差校正的情況下，可以看到，在焦點(diǎn)位置(in-focus position)的近側(cè)存在大NA光束，而不管有這樣的事實(shí)，即在信號最佳的狀態(tài)下(相對于最佳狀態(tài)，返回光束的出發(fā)(發(fā)射)焦點(diǎn)位置位于接近物鏡的一側(cè))實(shí)際當(dāng)中(K＞1)的光盤變得更遠(yuǎn)。因此，在焦點(diǎn)誤差信號中，導(dǎo)致這樣的狀態(tài)，即信號的最佳點(diǎn)移向近側(cè)。圖16A表示光束反射之前的狀態(tài)，圖16B表示光束反射之后的狀態(tài)。
另外，圖17A和17B分別表示在執(zhí)行(+)象差校正的情況下被光盤反射之前和被光盤反射之后的狀態(tài)。在執(zhí)行(+)象差校正的情況下，可以看到大NA光束位于焦點(diǎn)位置的遠(yuǎn)側(cè)，而不管有這樣的事實(shí)，即在信號處于圖17A和17B所示的最佳狀態(tài)下(相對于最佳狀態(tài)下返回光束的出發(fā)(發(fā)射)焦點(diǎn)位置位于遠(yuǎn)離物鏡的一側(cè))實(shí)際當(dāng)中(K＞1)的光盤變得更近。因此，在焦點(diǎn)誤差信號中，導(dǎo)致這樣的狀態(tài)，即信號的最佳點(diǎn)移向遠(yuǎn)側(cè)。圖17A表示光束反射之前的狀態(tài)，圖17B表示光束反射之后的狀態(tài)。
這種結(jié)果表明用孔徑內(nèi)的光束對焦點(diǎn)誤差信號的影響度不同的方法，探測焦點(diǎn)誤差信號的系統(tǒng)獲得不同的結(jié)果，這稱作“象散法”或“光斑尺寸法”等。
另外，在實(shí)際當(dāng)中如果采用“光斑大小法”，則因?yàn)檫€依據(jù)探測焦點(diǎn)誤差信號的返回光路的NA如何、或光探測器的分隔寬度(divisional width)如何設(shè)置而發(fā)生變化，所以希望根據(jù)不同的設(shè)計適當(dāng)?shù)膬?yōu)化K值。
作為另一個例子，聯(lián)合這樣一個系統(tǒng)，即大NA光束和小NA光束之間對焦點(diǎn)誤差信號的貢獻(xiàn)度相同，入射光束和反射光束以類似于上述圖19A、19B、圖20A和20B的方式表示?？紤]到大NA光束和小NA光束對焦點(diǎn)誤差信號貢獻(xiàn)度相同這一事實(shí)，假設(shè)大NA光束和小NA光束在反射后焦點(diǎn)誤差信號變?yōu)榱愕某錾浣裹c(diǎn)位置的近側(cè)或遠(yuǎn)側(cè)對稱。當(dāng)假設(shè)在反射之前就給出反射之后變?yōu)榱愕南蟛顣r，則小NA光焦點(diǎn)位置的移動量變大，即K＞1，就不夠了。
另外，圖19A表示在執(zhí)行(-)象差校正的情況下被光盤102反射之前的光束，圖19B表示在執(zhí)行(-)象差校正的情況下被光盤102反射之后的光束，圖20A表示在執(zhí)行(+)象差校正的情況下被光盤102反射之前的光束，圖20B表示在執(zhí)行(+)象差校正的情況下被光盤102反射之后的光束。
然后考慮在覆蓋層厚度大大不同于多層記錄等光盤的狀態(tài)之間進(jìn)行切換的情況。在此情況中，因?yàn)樵谛盘栍涗洷砻嬉宰罴逊绞叫Ｕ虿?，與上述情形不同，所以K值是最佳值，使得校正之前和之后對焦點(diǎn)誤差信號有貢獻(xiàn)的光束焦點(diǎn)位置盡可能地不變。
當(dāng)考慮使用在圖15所示的中心部位有分開的光接收面的光探測器這種情況時，主要對焦點(diǎn)誤差信號起作用的光束是NA較大的區(qū)域中的光束。因此，如圖21A、21B和21C所示，希望這樣一種模式，即，在較大NA的區(qū)域中光束的焦點(diǎn)位置得以保持的狀態(tài)下，校正NA較小的區(qū)域中光束的焦點(diǎn)位置的偏差。即，假設(shè)在如圖21A所示的覆蓋層較薄的狀態(tài)下校正象差，當(dāng)產(chǎn)生如圖21B所示的覆蓋層較厚的狀態(tài)時，大NA光的焦點(diǎn)位置離小NA光的焦點(diǎn)位置較遠(yuǎn)。在此校正時，使小NA光的焦點(diǎn)位置與圖21C所示的大NA光的焦點(diǎn)位置對應(yīng)就足夠了。
從上述“維持最短刻痕幅度的部分K值的圖”(圖13A、13B和13C)中可以知道，實(shí)現(xiàn)上述狀態(tài)的K值變?yōu)榇蠹s1.25。
另外，在此情形中，最佳K值還可以通過探測焦點(diǎn)誤差信號的系統(tǒng)改變。另外，在以上述方式考慮最佳球差校正模式(即K值)的情形中，一般有多種情況，其中，對特定的光盤進(jìn)行“校正量的優(yōu)化(調(diào)節(jié))”的模式與在多層之間的切換中不改變FOCUS BIAS(偏焦)的模式彼此不對應(yīng)。
然后，在下面的校正模式中考慮這種情況，即采取了可以以最佳實(shí)施方式用在光頭中以執(zhí)行本發(fā)明的各種模式。
＝A{(-r4)-K(-r2)}
作為可以實(shí)現(xiàn)所有K的一種模式，可以考慮下面四種模式(模式(A)～模式(D))模式(A)一個表面A(-r4)另一個表面B(-r2)校正模式A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}(∵B/A＝K)在此模式中，K＝B/A模式(B)一個表面A(-r4)-B1(-r2)另一個表面B2(-r2)校正模式A(-r4)-B1(-r2)-B2(-r2)＝A(-r4)-(B1+B2)(-r2)＝A(-r4)-B(-r2)(∵B1+B2＝B)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}(∵B/A＝K)在此情形中，K＝B/A＝(B1+B2)/A模式(C)一個表面A1(-r4)-B(-r2)另一個表面-A2(-r4)校正模式A1(-r4)-B(-r2)+A2(-r4)＝(A1+A2)(-r4)-B(-r2)＝A(-r4)-B(-r2)(∵A1+A2＝A)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}(B/A＝K)在此情形中，K＝B/A＝B/(A1+A2)模式(D)一個表面A1(-r4)-B1(-r2)另一個表面-A2(-r4)+B2(-r2)校正模式A1(-r4)-B1(-r2)+A2(-r4)-B2(-r2)＝(A1+A2)(-r4)-(B1+B2)(-r2)
＝A(-r4)-B(-r2)(∵A1+A2＝A)(∵B1+B2＝B)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}(∵B/A＝K)在此情形中，K＝B/A＝(B1+B2)/(A1+A2)另外，作為一種可以在兩種K值之間實(shí)現(xiàn)簡單切換的模式，可以考慮下列模式(E)。
模式(E)，兩個表面以模式(D)單獨(dú)移動(當(dāng)相對于各自的表面進(jìn)行移動時，不相對于其它的表面移動)。
另外，作為一種調(diào)節(jié)到一個K值的模式，可以考慮下列模式(F)。
模式(F)一個表面A(-r4)-B(-r2)另一個表面固定電極(整個電極)校正模式A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}(∵B/A＝K)在此情形中，K＝B/A。因?yàn)锳、B是相對于統(tǒng)一電極的變量，K變?yōu)楣潭ㄖ怠?br> 另外，分別對下列四種(情形1～情形4)情形采用上述模式。
在不考慮多層盤而只重視調(diào)節(jié)的方便性的情況下，希望采用模式(F)。
在希望以還包括離散等的方式任意設(shè)置K值的情況下，希望采用模式(A)～模式(D)中的任意一種。
在出于例如于多個記錄層之間進(jìn)行調(diào)節(jié)和切換的目的而要求兩個K值的情況下，希望采用模式(D)。
在考慮到象差校正元件的結(jié)構(gòu)和/或驅(qū)動或控制的簡化而只設(shè)置一個K值的情況下，其中，K值為在多個記錄層之間的調(diào)節(jié)或切換或二者都有三種情況之間的折中，希望采用模式(F)。
另外，本發(fā)明不限于上述最佳實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明要旨的前提下可以考慮各種應(yīng)用和改型。
如上所述，根據(jù)以最佳實(shí)施方式執(zhí)行本發(fā)明的光頭，在物鏡和光源之間設(shè)置象差校正元件，該元件以任意模式控制光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。因此，即使在為了高密度記錄或大記錄容量而采用諸如“大NA值”或“多層記錄”技術(shù)的情況下，也可以用最佳方式以簡單的技術(shù)校正由此產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
另外，根據(jù)以最佳實(shí)施方式執(zhí)行本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備，在物鏡和光源之間設(shè)置象差校正元件，該元件以任意模式控制光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。因此，即使在為了高密度記錄或大記錄容量而采用諸如“大NA值”或“多層記錄”技術(shù)的情況下，也可以用最佳方式以簡單的技術(shù)校正由此產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
另外，根據(jù)以最佳實(shí)施方式執(zhí)行本發(fā)明的象差校正元件，當(dāng)對應(yīng)于光頭信號記錄方向的方向上的有效半徑設(shè)為r時，對于滿足A≠B的變量A、B，產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式A(-r4)-B(-r2)的相位分布。因此，在光頭或光學(xué)設(shè)備中，即使在為了高密度記錄或大記錄容量等而采用諸如“大NA值”或“多層記錄”技術(shù)的情況下，也可以用最佳方式以簡單的技術(shù)校正由此產(chǎn)生的波前象差(主要是球差)。
權(quán)利要求
1.一種光頭，用于在光學(xué)記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄和再現(xiàn)信息信號中的至少一項(xiàng)操作，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息的記錄層上的透光層，光頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個聚光裝置，用于把光束會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上；光探測裝置，用于探測由聚光裝置會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上并被記錄層反射的反射光束；和象差校正裝置，設(shè)置在從光源向聚光裝置延伸的光路上，用于以任意模式控制會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。
2.如權(quán)利要求1所述的光頭，其特征在于，設(shè)會聚到記錄層上的光束光斑的半徑為r，并且假設(shè)彼此不同的變量為A、B時，象差校正裝置使光束產(chǎn)生由下列相位分布公式表示的相位分布A(-r4)-B(-r2)。
3.如權(quán)利要求2所述的光頭，其特征在于聚光裝置具有0.65或更大的數(shù)值孔徑。
4.如權(quán)利要求2所述的光頭，其特征在于象差校正裝置允許相位分布公式中的變量A和B彼此獨(dú)立地變化。
5.如權(quán)利要求2所述的光頭，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，該值會消除當(dāng)改變光束的球差量而使得偏焦值的變化量最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差。
6.如權(quán)利要求5所述的光頭，其特征在于K值大于1。
7.如權(quán)利要求2所述的光頭，其特征在于對光學(xué)記錄介質(zhì)至少執(zhí)行信息信號的記錄和再現(xiàn)中的一項(xiàng)，其中光學(xué)記錄介質(zhì)中至少設(shè)置兩個或多個記錄層。
8.如權(quán)利要求7所述的光頭，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣的值，消除由光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層的選擇切換而產(chǎn)生的最佳偏焦值的變化。
9.如權(quán)利要求7所述的光頭，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}對應(yīng)于光學(xué)記錄介質(zhì)中的兩層或多層記錄層預(yù)先設(shè)置多個值作為K值，選擇并使用對應(yīng)于選取的記錄層的K值。
10.如權(quán)利要求2所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣的結(jié)構(gòu)包括折射率可調(diào)裝置，其中折射率根據(jù)施加的電壓、用于向折射率可調(diào)裝置施加電壓的電極而變化。
11.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置由液晶元件組成。
12.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于電極施加的電壓值相對于透射光束為同心分布。
13.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，并由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A(-r4)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
14.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于，象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于，在相位分布公式中假設(shè)B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
15.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于，在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A1(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
16.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2和B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A1(-r4)-B1(-ru)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A2(-r2)+B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
17.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于當(dāng)采用相位分布公式中的A和B從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表達(dá)為下式時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，使得一個電極消除當(dāng)改變光束的球差量而使得偏焦值變化量最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差，并且將K值設(shè)置為這樣的值，使得另一個電極消除由光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層的選擇切換而產(chǎn)生的最佳偏焦值的變化。
18.如權(quán)利要求10所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于當(dāng)采用相位分布公式中的A和B從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表達(dá)為下式時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，使得一個電極消除改變光束的球差量以使偏焦值變化量成為最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差，并且用另一電極從對應(yīng)于光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層的提前設(shè)置的多個K值中選取對應(yīng)于選定記錄層的K值。
19.一種光學(xué)設(shè)備，適于對光學(xué)記錄介質(zhì)至少執(zhí)行信息信號的記錄和再現(xiàn)中的一項(xiàng)操作，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息的記錄層上的透光層，該光學(xué)設(shè)備包括一個光頭，用于對光學(xué)記錄介質(zhì)照射光束并探測從光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層反射的光束；一個伺服電路，用于根據(jù)光頭輸出的光探測信號控制光頭；和一個信號處理電路，用于處理光頭輸出的光探測信號，其特征在于光頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個聚光裝置，用于把光束會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上；光探測裝置，用于探測由聚光裝置會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上并被記錄層反射的反射光束；和象差校正裝置，設(shè)置在從光源向聚光裝置延伸的光路上，用于以任意模式控制會聚到光學(xué)記錄介質(zhì)記錄層上的光束的球差和散焦。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，設(shè)會聚到記錄層上的光束光斑的半徑為r，并設(shè)彼此不同的變量為A、B時，象差校正裝置允許光束產(chǎn)生由下列相位分布公式表示的相位分布A(-r4)-B(-r2)。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于聚光裝置具有0.65或更大的數(shù)值孔徑。
22.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置包括彼此獨(dú)立地改變相位分布公式中變量A和B的裝置。
23. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，消除改變光束的球差量以使偏焦值的變化量最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差。
24.如權(quán)利要求23所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于K值大于1。
25.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于對光學(xué)記錄介質(zhì)至少執(zhí)行信息信號的記錄和再現(xiàn)中的一項(xiàng)，其中光學(xué)記錄介質(zhì)中至少設(shè)置兩個或多個記錄層。
26.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為消除由光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層的選擇切換而產(chǎn)生的最佳偏焦值的變化。
27.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于當(dāng)使用相位分布公式中的變量A和B從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表示如下時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}對應(yīng)于光學(xué)記錄介質(zhì)中的兩層或多層記錄層提前設(shè)置多個值作為K值，選擇并使用對應(yīng)于選取的記錄層的K值。
28.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為一種包括折射率可調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，其中折射率根據(jù)施加的電壓、用于向折射率可調(diào)裝置施加電壓的電極而變化。
29.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置由液晶元件組成。
30.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于電極施加的電壓值相對于透射光束為同心分布。
31.如權(quán)利要求28所述的光頭，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，并由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A(-r4)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
32.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
33.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A1(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[-A2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
34.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2和B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A1(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A2(-r2)+B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
35.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于，當(dāng)采用相位分布公式中的A和B，從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表達(dá)為下式時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，使得一個電極消除改變光束的球差量以使偏焦值變化量最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差，并且將K值設(shè)置為這樣的值，消除由光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層的選擇切換而產(chǎn)生的最佳偏焦值的變化。
36.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于，當(dāng)采用相位分布公式中的A和B從而有B/A＝K，并且此相位分布公式表達(dá)為下式時A(-r4)-B(-r2)＝A{(-r4)-(B/A)(-r2)}＝A{(-r4)-K(-r2)}K值設(shè)置為這樣一個值，使得由一個電極消除改變光束的球差量以使偏焦值變化量最小時產(chǎn)生的最佳偏焦值的偏差，并由另一個電極從對應(yīng)于光學(xué)記錄介質(zhì)中兩層或多層記錄層預(yù)先設(shè)置的多個K值中選取對應(yīng)于選定記錄層的K值。
37.一種象差校正元件，可以設(shè)置在光頭內(nèi)的光路上，用于在光學(xué)記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄和再現(xiàn)信息信號中的至少一項(xiàng)操作，其中光學(xué)記錄介質(zhì)包括一個位于記錄信息信號的記錄層上的透光層，其特征在于，設(shè)會聚到記錄層上的光束光斑的半徑為r，并設(shè)彼此不同的變量為A、B時，透射光束產(chǎn)生由下列相位分布公式表示的相位分布A(-r4)-B(-r2)。
38.如權(quán)利要求37所述的象差校正元件，其特征在于象差校正元件為一種包括折射率可調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，其中折射率根據(jù)施加的電壓、用于向折射率可調(diào)裝置施加電壓的電極而變化。
39.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于象差校正裝置由液晶元件組成。
40.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于電極施加的電壓值相對于透射光束為同心分布。
41.如權(quán)利要求37所述的象差校正元件，其特征在于包括彼此獨(dú)立地改變相位分布公式中變量A和B的裝置。
42.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，并由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A(-r4)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
43.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中設(shè)B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
44.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A1(-r4)-B(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
45.如權(quán)利要求38所述的象差校正元件，其特征在于象差校正裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在折射率可調(diào)裝置的兩側(cè)設(shè)置成對的電極，和其特征在于在相位分布公式中假設(shè)A＝A1+A2和B＝B1+B2的情況下，由一個電極產(chǎn)生對應(yīng)于[A1(-r4)-B1(-r2)]項(xiàng)的相位分布，由另一電極產(chǎn)生對應(yīng)于相位分布公式中[A2(-r4)+B2(-r2)]項(xiàng)的相位分布。
全文摘要
即使在采用諸如“大NA”或“多層記錄”等技術(shù)的情況下，為了利用簡單的技術(shù)對上述技術(shù)產(chǎn)生的波前象差進(jìn)行最優(yōu)校正，利用液晶元件(30)實(shí)現(xiàn)這樣一種象差校正元件，隨相位校正模式而改變相位分布公式A(－r
文檔編號G11B7/135GK1459100SQ02800631
公開日2003年11月26日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月12日
發(fā)明者西紀(jì)彰 申請人:索尼株式會社