專利名稱：光盤裝置和分光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在光盤上記錄信號(hào)或再現(xiàn)記錄在光盤上的信號(hào)的光盤裝置和分光裝置。
背景技術(shù)：
例如，日本專利文獻(xiàn)JP2000-133929A介紹了一種現(xiàn)有技術(shù)。下面參考圖9和10B來(lái)描述基于這篇專利并且作了部分修改的技術(shù)。圖9顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示例的光盤裝置的橫截面結(jié)構(gòu)，包括放射光源1和其附近結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，所述側(cè)視圖被添加在顯示橫截面結(jié)構(gòu)的圖的下方。在圖9中，諸如半導(dǎo)體激光器等安裝在光檢測(cè)基片9上的放射光源1發(fā)出的激光束被安裝在光檢測(cè)基片9上的反射鏡10反射，并被通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4轉(zhuǎn)換成平行光。該平行光通過(guò)偏振全息基片2并從線性偏振光(S波或P波)通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成圓偏振光，然后被物鏡5集中聚焦在光盤基片6的信號(hào)面6a上。被信號(hào)面6a反射的光通過(guò)物鏡5，并通過(guò)四分之一波片3被轉(zhuǎn)換成線性偏振光(P波或S波)，然后進(jìn)入偏振全息基片2內(nèi)部的全息面2a，被衍射和分支成一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’，該一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’相對(duì)于被用作對(duì)稱軸的光軸7彼此對(duì)稱。一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡4，從而不同的衍射光變成會(huì)聚光，入射到光檢測(cè)基片9上的檢測(cè)面9a上。四分之一波片3與全息面2a被設(shè)置在相同基片上，并與物鏡5一起運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)面9a被大致設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡4的焦平面所在位置(也就是放射光源1的虛擬發(fā)光點(diǎn)位置)。
圖10A和10B分別顯示現(xiàn)有技術(shù)示例光盤裝置的光檢測(cè)面和全息面的結(jié)構(gòu)。在圖10A和10B中，是從光盤一側(cè)看光檢測(cè)面和全息面。點(diǎn)20代表全息面2a和光軸7的交點(diǎn)。全息面2a被兩條在點(diǎn)20彼此垂直的直線(X軸和Y軸)劃分成四個(gè)象限。并且，每個(gè)象限被沿X軸劃分成條形區(qū)域21B、21F、22B、22F、23B、23F、24B和24F。
另一方面，點(diǎn)90是光軸7和檢測(cè)面9a的交點(diǎn)。兩條在點(diǎn)90彼此垂直并分別平行于X軸和Y軸的直線被表示為x軸和y軸。梳齒形焦點(diǎn)檢測(cè)元件F1a、F2a、F1b、F2b、F1c、F2c、F1d、F2d、F1e和F2e沿y軸被設(shè)置在y軸正側(cè)。梯形跟蹤檢測(cè)元件7T1、7T2、7T3和7T4被設(shè)置在y軸負(fù)側(cè)。這些檢測(cè)元件在形狀上被設(shè)置成相對(duì)于y軸對(duì)稱。從放射光源1的發(fā)光點(diǎn)1a發(fā)出的光在與紙面垂直并貫穿x軸的平面內(nèi)沿與x軸平行的方向傳播，并被反射鏡10沿光軸方向(也就是垂直于紙面并穿過(guò)點(diǎn)90的方向)反射。
通過(guò)全息面2a的第一象限中的梳齒形區(qū)域21B和21F被衍射的一級(jí)衍射光81B和81F被聚焦在光斑81BS和81FS上，上述光斑81BS和81FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F2a和F1b之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光81B’和81F’被聚焦在光斑81BS’和81FS’上，該光斑81BS’和81BF’分別被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T1上；通過(guò)第二象限內(nèi)的梳齒形區(qū)域22B和22F被衍射的一級(jí)衍射光82B和82F被聚焦在光斑82BS和82FS上，該光斑82BS和82FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F1b和F2b之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光82B’和82F’被聚焦在光斑82BS’和82FS’上，該光斑82BS’和82FS’分別被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T2上；通過(guò)第三象限內(nèi)的梳齒形區(qū)域23B和23F被衍射的一級(jí)衍射光83B和83F被聚焦在光斑83BS和83FS上，該光斑83BS和83FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F1d和F2d之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光83B’和83F’被聚焦在光斑83BS’和83FS’上，該光斑83BS’和83FS’分別被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T3上；通過(guò)第四象限內(nèi)的梳齒形區(qū)域24B和24F被衍射的一級(jí)衍射光84B和84F被聚焦在光斑84BS和84FS上，該光斑84BS和84FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F2d和F1e之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光84B’和84F’被聚焦在光斑84BS’和84BF’上，該光斑84BS’和84BF’分別被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T4上。由于一級(jí)衍射光81B、82B、83B和84B被聚焦在檢測(cè)面9a的背側(cè)上(也就是遠(yuǎn)離全息面2a的一側(cè))，形成在檢測(cè)面9a上的光斑分布類似于全息面2a上的光分布。由于負(fù)一級(jí)衍射光81B’、82B’、83B’和84B’被聚焦在檢測(cè)面9a的前側(cè)上(也就是靠近全息面2a的一側(cè))，形成在檢測(cè)面9a上的光斑分布類似于通過(guò)相對(duì)于點(diǎn)20反轉(zhuǎn)全息面2a上的光分布而獲得的光分布。由于一級(jí)衍射光81F、82F、83F和84F被聚焦在檢測(cè)面9a的前側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑分布類似于通過(guò)相對(duì)于點(diǎn)20反轉(zhuǎn)全息面2a上的光分布而獲得的光分布。此外，由于負(fù)一級(jí)衍射光81F’、82F’、83F’和84F’被聚焦在檢測(cè)面9a的后側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑分布類似于全息面2a上的光分布。
一些檢測(cè)元件被電導(dǎo)通，從而可以獲得下述六個(gè)信號(hào)。
F1＝檢測(cè)元件F1a獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1b獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1c獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1d獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1e獲得的信號(hào)
F2＝檢測(cè)元件F2a獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2b獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2c獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2d獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2e獲得的信號(hào)T1＝檢測(cè)元件7T1獲得的信號(hào)T2＝檢測(cè)元件7T2獲得的信號(hào)T3＝檢測(cè)元件7T3獲得的信號(hào)T4＝檢測(cè)元件7T4獲得的信號(hào)在圖10A和10B中，y軸表示光盤6的徑向，根據(jù)下述公式檢測(cè)表示在光盤信號(hào)面上的聚焦光誤差的焦距誤差信號(hào)FE、表示跟蹤光盤磁道的誤差的磁道誤差信號(hào)TE以及從光盤信號(hào)面被再現(xiàn)的再現(xiàn)信號(hào)RF。
FE＝F1-F2(1)TE＝T1+T2-T3-T4 (2)RF＝F1+F2+T1+T2+T3+T4(3)這種普通光盤裝置具有下述問(wèn)題。通常根據(jù)公式2的TE信號(hào)可以用下面使用適當(dāng)系數(shù)a和b的公式表達(dá)，此時(shí)Δ代表相對(duì)于光盤磁道的磁道偏離量，δ代表物鏡5和偏振全息基片2在盤的徑向(也就是Y軸方向)上的偏差。
TE＝aΔ+bδ (4)也就是在現(xiàn)有技術(shù)示例中，當(dāng)使用根據(jù)公式2的TE檢測(cè)信號(hào)時(shí)，由于一起運(yùn)動(dòng)的物鏡5和偏振全息基片2在光盤徑向產(chǎn)生偏差(在跟蹤控制下，不可避免地產(chǎn)生這種偏差)，因此發(fā)生偏移現(xiàn)象。信號(hào)TE為什么是δ的函數(shù)的原因如下由于物鏡5和全息基片2在徑向上的偏差，從放射光源1發(fā)出的光的不均勻的強(qiáng)度分布導(dǎo)致在全息面2a上的返回光80的強(qiáng)度分布相對(duì)于X軸不對(duì)稱，上述放射光源1發(fā)出光的不均勻的強(qiáng)度分布是指在靠近光軸的位置強(qiáng)度大，距光軸距離越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越小。對(duì)于具有深導(dǎo)引凹槽(光學(xué)深度D例如為λ/6，其中λ代表放射光源的波長(zhǎng))和寬間距(例如凹槽間距Λ大約是1.21～1.48μm)的諸如DVD-RAM的光盤，由于凹槽所產(chǎn)生的衍射效應(yīng)使得返回光80在全息面2a上的強(qiáng)度分布在Y軸方向上大致均勻，因此系數(shù)b大約是0(也就是大致上b＝0)，這不會(huì)引起任何問(wèn)題。然而對(duì)于具有淺導(dǎo)引凹槽(光學(xué)深度D例如為λ/10～λ/20)和窄間距(例如凹槽間距Λ大約是0.74m)的諸如DVD-R、DVD-RW的光盤，由于返回光80變差的不對(duì)稱性，系數(shù)b不等于0(也就是b≠0)。
通常執(zhí)行跟蹤控制以便使信號(hào)TE為0(也就是TE＝0)。因此當(dāng)b≠0時(shí)，根據(jù)公式4產(chǎn)生的磁道偏離量為Δ＝-bδ/a (5)作為示例，對(duì)于具有λ/12的凹槽深度D和0.74μm的凹槽間距Λ的盤，b/a大約為2.4/10000，當(dāng)δ＝200μm時(shí)，磁道偏離量Δ為0.048μm。這個(gè)量很大，對(duì)于磁道間距為0.74μm的盤是不能忽略的。這將產(chǎn)生磁道遺漏、再現(xiàn)信號(hào)變差，在記錄時(shí)影響相鄰磁道信號(hào)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種光盤裝置，其中即使當(dāng)物鏡和全息基片在徑向上偏離時(shí)，也不會(huì)在跟蹤控制下產(chǎn)生磁道偏離。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光盤裝置和分光裝置，二者可以同時(shí)處理兩個(gè)被彼此相鄰地設(shè)置在光檢測(cè)基片上的放射光源。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一光盤裝置包括一個(gè)放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，從所述放射光源發(fā)出的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在光盤的信號(hào)面上；被該信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡進(jìn)入所述分光器；所述分光器被兩條與光軸相交的直線(一與光盤徑向平行的y軸，一與光盤徑向垂直的x軸)劃分成四個(gè)象限Ak(k＝1，2，3，4)；所述光檢測(cè)器被劃分成至少4個(gè)區(qū)域Bk；一級(jí)衍射光ak由進(jìn)入各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，并且投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上；一級(jí)衍射光a2和a3沿x軸所做的剖面大致位于區(qū)域B2和B3之間的邊界上；一級(jí)衍射光a1和a4被彼此分開地分布在所述光檢測(cè)器上。
優(yōu)選根據(jù)公式TE＝C1-C4-(C2-C3)/m產(chǎn)生光盤的跟蹤誤差信號(hào)TE，其中Ck代表在區(qū)域Bk內(nèi)檢測(cè)到的信號(hào)(k＝1，2，3，4)，m代表1或更大的值。
優(yōu)選地，負(fù)一級(jí)衍射光ak’(k＝1，2，3，4)由進(jìn)入各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)；負(fù)一級(jí)衍射光a2’被聚焦在所述檢測(cè)面上，不相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)；負(fù)一級(jí)衍射光a3’相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)并被聚焦在檢測(cè)面上。
根據(jù)本發(fā)明的第二光盤裝置包括第一放射光源、第二放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，所述第一放射光源和第二放射光源被設(shè)置在所述光檢測(cè)器上；從所述第一放射光源發(fā)出的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第一光盤的信號(hào)面上；被該信號(hào)面反射的光穿過(guò)物鏡并進(jìn)入所述分光器；所述分光器被兩條與光軸相交的直線(一與光盤徑向平行的y軸，一與光盤徑向垂直的x軸)劃分成四個(gè)象限Ak(k＝1，2，3，4)；所述光檢測(cè)器被劃分成至少4個(gè)區(qū)域Bk；一級(jí)衍射光ak由進(jìn)入各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，并且投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上；從所述第二放射光源發(fā)出并具有與從第一放射光源發(fā)出的光不同波長(zhǎng)的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第二光盤的信號(hào)面上；被該第二光盤的信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡并進(jìn)入所述分光器；一級(jí)衍射光bk由進(jìn)入各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，且所述一級(jí)衍射光bk被分別投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上。
一級(jí)衍射光a2和a3或b2和b3沿x軸所做的剖面優(yōu)選大致位于區(qū)域B2和B3之間的邊界上，一級(jí)衍射光a1和a4或b1和b4被彼此分開地分布在所述光檢測(cè)器上。
優(yōu)選根據(jù)公式TE＝C1-C4-(C2-C3)/m產(chǎn)生第一或第二光盤的跟蹤誤差信號(hào)TE，其中Ck代表在區(qū)域Bk內(nèi)檢測(cè)到的信號(hào)(k＝1，2，3，4)，m代表1或更大的值。
優(yōu)選負(fù)一級(jí)衍射光ak’或bk’(k＝1，2，3，4)由進(jìn)入各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，負(fù)一級(jí)衍射光a2’或b2’被聚焦在檢測(cè)面上而沒(méi)有相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)，負(fù)一級(jí)衍射光a3’或b3’相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)并被聚焦在所述檢測(cè)面上。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一種光盤裝置和分光器每個(gè)都包括第一放射光源、第二放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，所述分光器具有下述結(jié)構(gòu)，也就是其具有一帶有周期性凸凹橫截面的雙折射介質(zhì)；從所述第一放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ1的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ(n代表0之外的整數(shù))的光；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第一光盤的信號(hào)面上；被該信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ+α(α代表0之外的實(shí)數(shù))的光，并且由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)；從第二放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ2的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπλ1/λ2的光；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第二光盤的信號(hào)面上；被所述第二光盤的信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是(2nπ+α)λ1/λ2的光；由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)。
利用上述結(jié)構(gòu)，在跟蹤控制下發(fā)生的磁道偏離可以被消除。并且，對(duì)于具有兩個(gè)相鄰放射光源的結(jié)構(gòu)，使用相同的光檢測(cè)器可以檢測(cè)對(duì)應(yīng)于從不同放射光源發(fā)射出光的控制信號(hào)和再現(xiàn)信號(hào)，且在跟蹤控制下發(fā)生的磁道偏離可以被消除。尤其是在相對(duì)于一個(gè)放射光源的情況下，在指定用于光盤基片的任何雙折射情況下，衍射效率可以始終不為0，從而可以可靠地檢測(cè)光盤信號(hào)。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光盤裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2A和2B分別顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光盤裝置的檢測(cè)面和全息面的構(gòu)造；圖3A～3C顯示當(dāng)焦點(diǎn)被聚焦在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光盤信號(hào)面上時(shí)，位于沿光軸所作的橫截面內(nèi)的光檢測(cè)器之前和之后焦點(diǎn)的位置；圖3A顯示了一級(jí)衍射光81B、84B、81F和84F以及負(fù)一級(jí)衍射光81B’、84B’、81F’和84F’；圖3B顯示了一級(jí)衍射光82和負(fù)一級(jí)衍射光82’；圖3C顯示了一級(jí)衍射光83和一級(jí)衍射光83’；圖4A和4B是分別顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的光檢測(cè)圖案和光在該圖案上的分布方式以及全息攝影圖案的視圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的光盤裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的偏振全息攝影圖2和四分之一波片3的構(gòu)造的剖視圖；圖7A是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的另一例偏振全息攝影圖的構(gòu)造的剖視圖，圖7B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的又一例偏振全息攝影圖的構(gòu)造的剖視圖。
圖8A和8B分別是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的光檢測(cè)圖案和光在該圖案上的分布方式的視圖；圖9是一個(gè)顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示例的光盤裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖10A和10B分別顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示例的光盤裝置的檢測(cè)面和全息面的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的特征在于，從照射放射光源發(fā)出的光通過(guò)物鏡被聚焦在光盤裝置的信號(hào)面上，被信號(hào)面反射的光被一分為四，其中兩股光被分開，另兩股光位于多個(gè)光檢測(cè)器之間的接合處，檢測(cè)每對(duì)光的微分信號(hào)，計(jì)算這些微分信號(hào)，以便檢測(cè)跟蹤誤差(TE)信號(hào)。由此，本發(fā)明可以提供一種光盤裝置，其中即使物鏡和偏振全息基片在盤的徑向上偏移，也不會(huì)在跟蹤控制下出現(xiàn)磁道偏差。此外，本發(fā)明可以提供一種光盤裝置和分光器，同時(shí)處理兩個(gè)被彼此相鄰地設(shè)置在光檢測(cè)基片上的放射光源。
實(shí)施例1下文結(jié)合圖1～3C介紹本發(fā)明的實(shí)施例1。在實(shí)施例1與現(xiàn)有技術(shù)示例中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記表示。圖1顯示了根據(jù)實(shí)施例1的光盤裝置的橫截面結(jié)構(gòu)，并包括發(fā)射放射光源1以及其附近的一側(cè)視圖，該側(cè)視圖被設(shè)置在顯示上述橫截面結(jié)構(gòu)的視圖下方。在圖1中，從諸如半導(dǎo)體激光器等安裝在光檢測(cè)基片9上的放射光源1發(fā)出的激光束被安裝在光檢測(cè)基片9上的反射鏡10反射，并被通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4轉(zhuǎn)換成平行光。該平行光通過(guò)一作為分光器的偏振全息基片2，并從線性偏振光(S波或P波)通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成圓偏振光，然后被物鏡5會(huì)聚以便聚焦在光盤基片6的信號(hào)面6a上。被信號(hào)面6a反射的光通過(guò)物鏡5，通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成線性偏振光(P波或S波)，然后進(jìn)入全息基片2內(nèi)的全息面2a，被衍射和分支成相對(duì)于被用作對(duì)稱軸的光軸7彼此對(duì)稱的一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’。一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4，從而各衍射光變成會(huì)聚光，然后入射到光檢測(cè)基片9上的檢測(cè)面9a上。四分之一波片3與全息面2a被設(shè)置在相同的基片上，并與物鏡5一起運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)面9a大致位于準(zhǔn)直透鏡4的焦平面的位置(也就是放射光源1的虛擬發(fā)光點(diǎn)位置)。在全息攝影圖2內(nèi)，返回光的衍射效果例如是0級(jí)光0％，正負(fù)一級(jí)光41％。
圖2A和2B分別顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光盤裝置的光檢測(cè)面和全息面的構(gòu)造。在圖2A和2B中，是從光盤側(cè)觀察光檢測(cè)面和全息面。點(diǎn)20代表全息面2a和光軸7的交點(diǎn)。全息面2a被兩條在點(diǎn)20彼此垂直的直線(X軸和Y軸線)分成四個(gè)象限。并且，第一象限和第四象限沿X軸被分成條形區(qū)域21B、21F、24B和24F，第二和第三象限分別被表示成區(qū)域22和23。
另一方面，點(diǎn)90是檢測(cè)面90a和光軸7的交點(diǎn)。兩條在點(diǎn)90彼此垂直并分別平行于X軸和Y軸的直線被表示為x軸和y軸。梳齒形焦點(diǎn)檢測(cè)元件F1a、F2a、F1b、F2b、F1c和F2c沿y軸被設(shè)置在y軸的正側(cè)上。矩形跟蹤檢測(cè)元件7T1、7T2、7T3和7T4被設(shè)置在y軸的負(fù)側(cè)上，這些檢測(cè)元件被設(shè)置為在形狀上相對(duì)于y軸對(duì)稱。從放射光源1的發(fā)光點(diǎn)1a發(fā)出的光在垂直于紙面并貫穿過(guò)x軸的平面內(nèi)沿平行于x軸的方向傳播，然后被反射鏡10在光軸方向(也就是垂直于通過(guò)點(diǎn)90的紙面的方向)反射。
通過(guò)全息面2a的第一象限內(nèi)的梳齒形區(qū)域21B和21F而被衍射的一級(jí)衍射光81B和81F分別被聚焦在光斑81BS和81FS上，所述光斑81BS和81FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F2a和F1b之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光81B’和81F’分別被聚焦在被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T1上的光斑81BS’和81FS’上。通過(guò)第二象限區(qū)域22而被衍射的一級(jí)衍射光82和負(fù)一級(jí)衍射光82’分別被聚焦在光斑82S和82S’上，光斑82S被形成在跨檢測(cè)元件F1b和F2b之間的邊界上，光斑82S’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T2上；通過(guò)第三象限區(qū)域23而被衍射的一級(jí)衍射光83和負(fù)一級(jí)衍射光83’分別被聚焦在光斑83S和83S’上，光斑83S被形成在跨檢測(cè)元件F1b和F2b之間的邊界上，光斑83S’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T3上；通過(guò)第四象限內(nèi)的梳齒形區(qū)域24B和24F而被衍射的一級(jí)衍射光84B和84F分別被聚焦在光斑84BS和84FS上，所述光斑84BS和84FS分別被形成在跨檢測(cè)元件F2b和F1c之間的邊界上，負(fù)一級(jí)衍射光84B’和84F’分別被聚焦在被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T4上的光斑84BS’和84FS’上。
圖3A～3C顯示當(dāng)光盤信號(hào)面6a上的焦點(diǎn)被聚焦時(shí)位于沿根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光軸所作的橫截面內(nèi)的光檢測(cè)器平面9a之前和之后焦點(diǎn)的位置；圖3A顯示了一級(jí)衍射光81B、84B、81F和84F以及負(fù)一級(jí)衍射光81B’、84B’、81F’和84F’；圖3B顯示了一級(jí)衍射光82和負(fù)一級(jí)衍射光82’；圖3C顯示了一級(jí)衍射光83和一級(jí)衍射光83’。對(duì)應(yīng)于每束衍射光的0級(jí)衍射元件被聚焦在檢測(cè)面9a上點(diǎn)90上，但是在實(shí)際中，由于0級(jí)衍射光的衍射效率基本上是0，因此不產(chǎn)生光輻射。
如圖3A所示，相對(duì)于衍射穿過(guò)全息面2a的衍射光80，分別在第一和第四象限被衍射的一級(jí)衍射光81B和84B被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)8B上，負(fù)一級(jí)衍射光81B’和84B’被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)8B’上(光的路徑用實(shí)線表示)。此外，相對(duì)于衍射穿過(guò)全息面2a的衍射光80，分別在第一和第四象限被衍射的一級(jí)衍射光81F和84F被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)2的點(diǎn)8F上，負(fù)一級(jí)衍射光81F’和84F’被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)2的點(diǎn)8F’上(光的路徑用實(shí)線表示)。距離L2和L1大致相等。
如圖3B所示，相對(duì)于衍射穿過(guò)全息面2a的衍射光80，衍射穿過(guò)第二象限的一級(jí)衍射光82的焦點(diǎn)在平行于紙面和垂直于紙面彼此不同的橫截面內(nèi)。在垂直于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光82被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)82x上(該束衍射光被表示為82X)。在平行于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)3的點(diǎn)82y上(該束衍射光被表示為82Y)。另一方面，衍射穿過(guò)第二象限的負(fù)一級(jí)衍射光82’的焦點(diǎn)在平行于紙面和垂直于紙面彼此不同的橫截面內(nèi)。在垂直于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光82’被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)82x’上(這束衍射光被表示為82X’)。在平行于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光82’被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)3的點(diǎn)82y’上(該束衍射光被表示為82Y’)。
如圖3C所示，相對(duì)于衍射穿過(guò)全息面2a的衍射光80，衍射穿過(guò)第三象限的一級(jí)衍射光83的焦點(diǎn)在平行于紙面和垂直于紙面彼此不同的橫截面內(nèi)。在垂直于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光83被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)83x上(該束衍射光被表示為83X)。在平行于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光83被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)3的點(diǎn)83y上(該束衍射光被表示為83Y)。另一方面，衍射穿過(guò)第三象限的負(fù)一級(jí)衍射光83’的焦點(diǎn)在平行于紙面和垂直于紙面彼此不同的橫截面內(nèi)。在垂直于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光83’被聚焦在距檢測(cè)面9a背側(cè)距離為L(zhǎng)1的點(diǎn)83x’上(該束衍射光被表示為83X’)。在平行于紙面的橫截面內(nèi)，一級(jí)衍射光83’被聚焦在距檢測(cè)面9a前側(cè)距離為L(zhǎng)3的點(diǎn)83y’上(該束衍射光被表示為83Y’)。
參考圖2、3A、3B和3C，由于一級(jí)衍射光81B和84B被聚焦在檢測(cè)面9a背側(cè)(也就是離全息面2a較遠(yuǎn)的一側(cè))，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于在全息面2a上的光分布。由于負(fù)一級(jí)衍射光81B’和84B’被聚焦在檢測(cè)面9a前側(cè)(也就是靠近全息面2a的一側(cè))，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于通過(guò)將全息面2a上的光分布相對(duì)于點(diǎn)20反轉(zhuǎn)而獲得的光分布。由于一級(jí)衍射光81F和84F被聚焦在檢測(cè)面9a前側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于通過(guò)將全息面2a上的光分布相對(duì)于點(diǎn)20反轉(zhuǎn)而獲得的光分布。由于負(fù)一級(jí)衍射光81F’和84F’被聚焦在檢測(cè)面9a的背側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于在全息面2a上的光分布。并且，由于一級(jí)衍射光82被聚焦于在平行于紙面的橫截面和垂直于紙面的橫截面內(nèi)的檢測(cè)面9a的背側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于由沿Y方向擴(kuò)展全息面2a上的光分布而獲得的光分布。由于負(fù)一級(jí)衍射光82’被聚焦于在平行于紙面的橫截面和垂直于紙面的橫截面內(nèi)的檢測(cè)面9a的前側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于通過(guò)將全息面2a上的光分布相對(duì)于點(diǎn)20反轉(zhuǎn)并沿Y方向擴(kuò)展而獲得的光分布。此外，由于一級(jí)衍射光83被聚焦于在平行于紙面的橫截面和垂直于紙面的橫截面內(nèi)的檢測(cè)面9a的前側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于通過(guò)將全息面2a上的光分布圍繞Y軸反轉(zhuǎn)并沿Y方向擴(kuò)展而獲得的光分布。由于負(fù)一級(jí)衍射光83’被聚焦于在垂直于紙面的橫截面內(nèi)的檢測(cè)面9a的背側(cè)和在平行于紙面的橫截面內(nèi)的檢測(cè)面9a的前側(cè)，形成在檢測(cè)面9a上的光斑在形式上類似于通過(guò)將全息面2a上的光分布相對(duì)X軸反轉(zhuǎn)并沿Y方向擴(kuò)展而獲得的光分布。整個(gè)光斑81BS’和81FS’以及整個(gè)光斑84BS’和84FS’分別被形成在光檢測(cè)器7T1和7T4內(nèi)。然而，光斑82S’和83S’在y軸方向被彼此連接，兩者之間的連接大致與光檢測(cè)器7T2和7T3之間的分隔線重合，這是一種特性。此外，另一種特性是，不用相對(duì)Y軸線反轉(zhuǎn)全息面2a上的光分布而形成光斑82S的形狀，相對(duì)Y軸線反轉(zhuǎn)全息面2a上的光分布而形成光斑83S的形狀。
一些光檢測(cè)元件被電導(dǎo)通，因此，可以獲得下述6個(gè)信號(hào)。
F1＝檢測(cè)元件F1a內(nèi)所獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1b內(nèi)所獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F1c內(nèi)所獲得的信號(hào)F2＝檢測(cè)元件F2a內(nèi)所獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2b內(nèi)所獲得的信號(hào)+檢測(cè)元件F2c內(nèi)所獲得的信號(hào)T1＝檢測(cè)元件7T1內(nèi)所獲得的信號(hào)T2＝檢測(cè)元件7T2內(nèi)所獲得的信號(hào)T3＝檢測(cè)元件7T3內(nèi)所獲得的信號(hào)T4＝檢測(cè)元件7T4內(nèi)所獲得的信號(hào)在圖2A和2B內(nèi)，y軸表示光盤6的徑向，根據(jù)下列各式檢測(cè)表示聚焦光在光盤信號(hào)面上的誤差的焦點(diǎn)誤差信號(hào)FE、表示在跟蹤光盤磁道上的誤差的跟蹤誤差信號(hào)TE以及從光盤信號(hào)面再現(xiàn)的再現(xiàn)信號(hào)RFFE＝F1-F2(6)TE＝(T1-T4)-(T2-T3)/m(7)RF＝F1+F2+T1+T2+T3+T4(8)通常，當(dāng)在光盤上出現(xiàn)散焦時(shí)，在光檢測(cè)面上形成光斑的方式取決于光檢測(cè)面9a和每個(gè)光斑的焦點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系。FE信號(hào)特別依靠X軸方向上光斑的形狀。如圖3A～3C所示，該形狀取決于光檢測(cè)面9a和每個(gè)光斑在垂直于紙面的橫截面內(nèi)的焦點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系。
在現(xiàn)有技術(shù)示例中，當(dāng)在光盤上發(fā)生散焦時(shí)，光斑82FS和83BS與光斑83FS和82BS采用相同方式被形成。因此，即使沒(méi)有形成光斑82FS和83BS，信號(hào)FE具有與形成光斑82FS和83BS時(shí)所獲得的特性相同的特性。在示例1中，光斑81BS、81FS、82S、83S、84BS和84FS在x軸方向上的寬度與現(xiàn)有技術(shù)示例中光斑81BS等在x軸方向上的寬度相同。當(dāng)在光盤上發(fā)生散焦時(shí)，光斑81BS、81FS、84BS和84FS采用與現(xiàn)有技術(shù)示例相同的方式形成。因此，由于光檢測(cè)面9a和在垂直于紙面的橫截面內(nèi)的焦點(diǎn)之間的位置關(guān)系相同(也就是相對(duì)于光斑82BS和83FS，光斑82S和83S在y軸方向上擴(kuò)張，但是由于涉及FE檢測(cè)的方式取決于它們?cè)趚軸方向上的寬度，F(xiàn)E信號(hào)的特性并不改變)，因此光斑82S和83S的形成方式與現(xiàn)有技術(shù)示例中的光斑82BS和83FS的形成方式相同。從而示例1內(nèi)FE信號(hào)的特性與現(xiàn)有技術(shù)示例內(nèi)的FE信號(hào)的特性相同。
相對(duì)于磁道偏差，信號(hào)(T1-T4)和信號(hào)(T2-T3)彼此基本上相同，但是它們也具有不同的特性。例如信號(hào)(T1-T4)可以由下列公式采用現(xiàn)有技術(shù)示例內(nèi)所使用的系數(shù)a和b來(lái)表示，其中Δ代表相對(duì)于光盤磁道的磁道偏離數(shù)量，δ代表在盤的徑向(也就是Y軸方向)上物鏡5以及和物鏡5一起運(yùn)動(dòng)的偏振全息基片2的偏差。
T1-T4＝aΔ+bδ (9)另一方面，信號(hào)(T2-T3)可以用下述公式表示T2-T3＝aΔ+b’δ (10)信號(hào)(T1-T4)是δ的函數(shù)的原因如下與現(xiàn)有技術(shù)示例相同，由于物鏡5和全息基片2在徑向上的偏差，從放射光源1發(fā)出光的不均勻的強(qiáng)度分布導(dǎo)致在全息面2a上的返回光80的強(qiáng)度分布相對(duì)于X軸不對(duì)稱，上述不均勻的強(qiáng)度分布是指在靠近光軸的位置強(qiáng)度大，距光軸距離的越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越小。另一方面，除了返回光80在全息基片上的強(qiáng)度分布相對(duì)于X軸不對(duì)稱之外，相應(yīng)于物鏡5和偏振全息基片2在徑向上偏移，檢測(cè)面9a上的光斑在y軸上移動(dòng)，從而信號(hào)(T2-T3)依賴δ的原因與信號(hào)(T1-T4)依賴δ的原因不同(此處b≠b’)。也就是由于光斑81BS’和81FS’以及84BS’和84FS’分別被形成在光檢測(cè)器7T1和7T4內(nèi)，光斑在y軸上的移動(dòng)不引起光量的變化(與現(xiàn)有技術(shù)示例相同)。然而，光斑82S’和83S’在y軸方向上相連，兩者之間的連接近似與光檢測(cè)器7T2和7T3之間的分隔線重合。因此，當(dāng)這些光斑在y軸上一起移動(dòng)時(shí)，在所述分隔線兩側(cè)上出現(xiàn)光量的改變。
在具有深導(dǎo)引凹槽(光學(xué)深度D例如為λ/6，其中λ代表放射光源的波長(zhǎng))和寬間距(例如凹槽間距Λ大約是1.21～1.48μm)的諸如DVD-RAM的光盤的情況下，由于凹槽所產(chǎn)生的衍射效應(yīng)使在全息面2a上返回光80的強(qiáng)度分布在Y軸方向上大致均勻，系數(shù)b大約是0(也就是大致上b＝0)。在此情況下，當(dāng)系數(shù)m＝∞，也就是TE＝(T1-T4)，在跟蹤控制下(TE＝0)，磁道偏差數(shù)量是0。
在具有淺導(dǎo)引凹槽(光學(xué)深度D例如為λ/10～λ/20)和窄間距(例如凹槽間距Λ大約是0.74μm)的諸如DVD-R、DVD-RW的光盤情況下，由于返回光80變差的不對(duì)稱性，系數(shù)b不等于0(也就是b≠0)，如果公式7中的系數(shù)m被設(shè)定滿足公式m＝b/b’，則從公式7、9和10中獲得下述公式TE＝(1-1/m)aΔ (11)
因此物鏡5和與物鏡5一起運(yùn)動(dòng)的偏振全息基片2的偏差δ的影響幾乎被完美地消除。即使存在偏差δ，在跟蹤控制下(TE＝0)，不產(chǎn)生磁道偏移(也就是為0)。
系數(shù)比b/b’的值基本上取決于光學(xué)系統(tǒng)和光盤的凹槽形狀。在諸如DVD-R和DVD-RW的光盤情況下，系數(shù)b比b’大大約2～4。在上述實(shí)施例中，光斑82S’與83S’被描述為在y軸上彼此相連的點(diǎn)。然而，即使這些光斑在x軸方向上移動(dòng)彼此分開，在消除偏差δ影響上也沒(méi)有變化。當(dāng)發(fā)光點(diǎn)1a的位置在y軸方向上移動(dòng)時(shí)，光斑82S’和83S’之間的連接點(diǎn)偏離光檢測(cè)器7T2和7T3之間的分隔線7Ta。因此，該偏離量被添加到信號(hào)(T2-T3)上，但是通過(guò)初始研究，這種成分的影響可以被消除。此外，即使發(fā)光點(diǎn)1a的位置在y軸方向上移動(dòng)，由于光斑82S’和83S’沿y軸方向延伸，偏離量和光斑直徑的比值可以被保持的很小，從而提供這種偏差的增大余量。此外在上文已經(jīng)介紹檢測(cè)面9a位于準(zhǔn)直透鏡4的焦平面所在位置，但是其也可以位于該焦平面的附近。此外在實(shí)施例1中，放射光源和光檢測(cè)器被設(shè)置在同一個(gè)基片上，但是也可以被分開設(shè)置。
實(shí)施例2下面將結(jié)合圖4A和4B介紹本發(fā)明的實(shí)施例2。除了全息面2a的圖案、光檢測(cè)器平面9a上的檢測(cè)圖案和其上的光分布之外，實(shí)施例2與實(shí)施例1相同。此處省略了與實(shí)施例1相同部分的介紹。在下文介紹中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與實(shí)施例1相同的元件。圖4A和4B分別顯示實(shí)施例2內(nèi)的光檢測(cè)圖案和在該圖案上的光分布方式以及全息攝影圖案，其中是從光盤一側(cè)看光檢測(cè)面(圖4A)和全息面(圖4B)。
用點(diǎn)20表示全息面2a和光軸7的交點(diǎn)，全息面2a被兩條在點(diǎn)20彼此垂直的直線(X軸和Y軸)分成四個(gè)象限。第一、第二、第三和第四象限分別被表示為區(qū)域21B、區(qū)域22、區(qū)域23和區(qū)域24F。
用點(diǎn)90表示光檢測(cè)面9a和光軸7的交點(diǎn)。在點(diǎn)90彼此垂直并平行于X軸和Y軸的兩條直線被表示為x軸和y軸。梳齒形焦距檢測(cè)元件F1a、F2a、F1b、F2b、F1c和F2c沿y軸被設(shè)置在y軸的正側(cè)。矩形跟蹤檢測(cè)元件7T1、7T2、7T3和7T4被設(shè)置在y軸的負(fù)側(cè)。檢測(cè)元件被設(shè)置為形狀相對(duì)于y軸對(duì)稱。從放射光源1的發(fā)光點(diǎn)1a發(fā)出的光線在垂直于紙面并貫穿x軸的平面內(nèi)沿平行于x軸的方向傳播，然后被反射鏡10沿光軸方向(也就是垂直于通過(guò)點(diǎn)90的紙面的方向)反射。
通過(guò)全息面2a的第一象限21B而被衍射的一級(jí)衍射光81B和負(fù)一級(jí)衍射光81B’分別被聚焦在光斑81BS和81BS’上，所述光斑81BS被形成在跨檢測(cè)元件F2a和F1b之間的邊界上，光斑81BS’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T1上；通過(guò)第二象限區(qū)域22而被衍射的一級(jí)衍射光82和負(fù)一級(jí)衍射光82’分別被聚焦在光斑82S和82S’上，光斑82S被形成在跨在檢測(cè)元件F1b和F2b之間的邊界上，光斑82S’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T2上；通過(guò)第三象限區(qū)域23而被衍射的一級(jí)衍射光83和負(fù)一級(jí)衍射光83’分別被聚焦在光斑83S和83S’上，光斑83S被形成在跨檢測(cè)元件F1b和F2b之間的邊界上，光斑83S’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T3上；通過(guò)第四象限24F而被衍射的一級(jí)衍射光84F和負(fù)一級(jí)衍射光84F’分別被聚焦在光斑84FS和84FS’上，所述光斑84FS被形成在跨檢測(cè)元件F2b和F1c之間的邊界上，光斑84FS’被單獨(dú)形成在檢測(cè)元件7T4。
當(dāng)光盤的信號(hào)面6a上的焦點(diǎn)被聚焦時(shí)，沿光軸所做的橫截面內(nèi)的光檢測(cè)器之前和之后的焦點(diǎn)位置與實(shí)施例1中的相同，并與圖3A～3C所示的相同，除了一級(jí)衍射光81F和84B以及負(fù)一級(jí)衍射光81F’和84B’之外。因此圖3A對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中的一級(jí)衍射光81B和84F以及負(fù)一級(jí)衍射光81B’和84F’的情況，圖3B對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中的一級(jí)衍射光82和負(fù)一級(jí)衍射光82’的情況，圖3C對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中的一級(jí)衍射光83和負(fù)一級(jí)衍射光83’的情況。
當(dāng)在光盤上發(fā)生散焦時(shí)，實(shí)施例1中的光斑81FS和84BS的形成方式與光斑84FS和81BS的形成方式相同。因此即使沒(méi)有形成光斑81FS和84BS，F(xiàn)E信號(hào)仍具有與形成光斑81FS和84BS時(shí)所獲得的特性相同的特性。實(shí)施例2對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1，其中省略了光斑81FS和84BS。很明顯，利用與實(shí)施例1相同的原理，相對(duì)于物鏡5和偏振全息基片2在徑向上的偏移，可以獲得與實(shí)施例1相同的效果。
實(shí)施例3下面結(jié)合圖5～7B介紹本發(fā)明的實(shí)施例3。除了放射光源的發(fā)光點(diǎn)數(shù)量從一個(gè)增加到兩個(gè)、作為分光器的偏振全息基片2的結(jié)構(gòu)、偏振全息面2a的圖案、檢測(cè)器平面9a上的圖案以及在其上的光分布進(jìn)行改進(jìn)之外，實(shí)施例3與實(shí)施例1相同。此處不再對(duì)實(shí)施例3和實(shí)施例1相同的元件進(jìn)行介紹，使用相同的附圖標(biāo)記代表實(shí)施例3中與實(shí)施例1相同的元件。
圖5顯示了根據(jù)實(shí)施例3的光盤結(jié)構(gòu)的橫截面，并包括發(fā)射放射光源1以及其附近部位的一側(cè)視圖，其被設(shè)置在顯示上述橫截面的視圖的下方。在圖1中，從諸如半導(dǎo)體激光器等安裝在光檢測(cè)基片9上的放射光源1的發(fā)光點(diǎn)1a發(fā)出的第一激光束(波長(zhǎng)λ1)被安裝在光檢測(cè)基片9上的反射鏡10反射，并被通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4轉(zhuǎn)換成平行光。該平行光通過(guò)一偏振全息基片2并從線性偏振光(S波或P波)通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成圓偏振光，然后被物鏡5會(huì)聚以便聚焦在第一光盤基片6的信號(hào)面6a上。被信號(hào)面6a反射的光通過(guò)物鏡5，通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成線性偏振光(P波或S波)，然后進(jìn)入全息基片2內(nèi)的全息面2a，被衍射和分支成一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’，衍射光8和8’相對(duì)于被用作對(duì)稱軸的光軸7彼此對(duì)稱。一級(jí)衍射光8和負(fù)一級(jí)衍射光8’通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4，在該處各衍射光變成會(huì)聚光，然后入射到光檢測(cè)基片9上的檢測(cè)面9a上。四分之一波片3與全息面2a被設(shè)置在相同的基片上，并與物鏡5一起運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)面9a大致位于準(zhǔn)直透鏡4的焦平面的位置(也就是發(fā)光點(diǎn)1a的虛擬發(fā)光點(diǎn)位置)。由全息面2a所提供的返回光的衍射效果例如是大約為0級(jí)光情況下的0％，和正負(fù)一級(jí)光41％。
放射光源1可以發(fā)射波長(zhǎng)與第一激光束波長(zhǎng)不同的光。從放射光源1的第二發(fā)光點(diǎn)1a’發(fā)出的第二激光束(波長(zhǎng)λ2，λ2＞λ1)被安裝在光檢測(cè)基片9上的反射鏡10反射，并被通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4轉(zhuǎn)換成平行光。該平行光通過(guò)一偏振全息基片2并從線性偏振光(S波或P波)通過(guò)四分之一波片3而轉(zhuǎn)換成橢圓偏振光，然后被物鏡5會(huì)聚以便聚焦在第二光盤基片6’的信號(hào)面6a’上。被信號(hào)面6a’反射的光通過(guò)物鏡5，通過(guò)四分之一波片3，進(jìn)入全息基片2內(nèi)的全息面2a，被衍射和分支成一級(jí)衍射光11和負(fù)一級(jí)衍射光11’，該衍射光11和11’相對(duì)于被用作對(duì)稱軸的光軸7’彼此對(duì)稱。一級(jí)衍射光11和負(fù)一級(jí)衍射光11’通過(guò)準(zhǔn)直透鏡4，從而各衍射光變成會(huì)聚光，然后入射到光檢測(cè)基片9上的檢測(cè)面9a。光盤基片6是一種諸如DVD等具有低雙折射的盤，光盤基片6’是一種諸如CD等具有高雙折射的盤。
圖6顯示了根據(jù)實(shí)施例3的偏振全息基片2和四分之一波片的橫截面結(jié)構(gòu)。偏振全息基片2具有下述結(jié)構(gòu)，也就是其具有一被設(shè)置在具有均勻折射率(透明基片2A的折射率被表示為“na”)的透明基片2A和2C之間的雙折射介質(zhì)2B。在透明基片2A面對(duì)介質(zhì)2B的表面上形成深度為d的光柵。用作對(duì)于波長(zhǎng)為λ1的光的四分之一波片的四分之一波片3被疊層在基片2C上遠(yuǎn)離介質(zhì)2B的表面上。在相對(duì)于X軸和Y軸成45°角的方向上，四分之一波片3具有其快軸。沿光傳播方向設(shè)置Z軸，沿平行于全息面2a的平面設(shè)置X軸和Y軸。介質(zhì)2B在x軸和y軸方向上的折射率分別用“nx”和“ny”表示。在實(shí)際中，這些折射率分別是波長(zhǎng)的函數(shù)，但是由于在可視～紅外線范圍內(nèi)它們之間的差別非常小，可以使用同一個(gè)值代替實(shí)際值。圖6顯示了沿Y軸方向的光柵走向，但是也可以沿其它方向。此外，從各發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的輸出光12a(從放射光源1向偏振全息攝影圖2傳播的光)在Y方向被偏振。
下述公式表示光柵深度d和不同折射率(na-nb)＝Nλ1 (12)(na-nx)＝Nλ1+λ1/2(13)在上述公式中，N代表0之外的整數(shù)，n表示一整數(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)示例和實(shí)施例1的偏振全息攝影圖中，N＝0，但是本實(shí)施例的特征在于N≠0首先，當(dāng)光波長(zhǎng)為λ1時(shí)，由于輸出光12a在Y方向被偏振，當(dāng)光傳播通過(guò)偏振全息基片2時(shí)，通過(guò)根據(jù)公式12的光柵的凹處和凸處的光之間產(chǎn)生相位差Nλ1(也就是相位差為2π)。該相位差基本上等同于0。因此通過(guò)介質(zhì)2B的光12b不被光柵衍射。光12b的偏振方向在Y方向保持不變。光12b穿過(guò)四分之一波片3，變成圓偏振光12c。當(dāng)光盤基片6不導(dǎo)致雙折射時(shí)，來(lái)自光盤信號(hào)面6a的返回光13a是與光12c相同的圓偏振光。穿過(guò)四分之一波片3后，返回光13a變成在X方向線性偏振的光13b。因此，根據(jù)公式13，當(dāng)光13b傳播通過(guò)偏振全息基片2時(shí)，通過(guò)光柵的凹處和凸處的光之間產(chǎn)生相位差Nλ1+λ1/2(也就是相位差為π)。已經(jīng)穿過(guò)基片2A的光13c相當(dāng)大一部分被光柵衍射(0級(jí)光情況下大約0％，正負(fù)一級(jí)光情況下大約41％)。
然后，當(dāng)光的波長(zhǎng)為λ2時(shí)，由于輸出光12a在Y方向被偏振，當(dāng)光傳播通過(guò)偏振全息基片2時(shí)，通過(guò)根據(jù)公式12的光柵的凹處和凸處的光之間產(chǎn)生相位差λ2-Nλ1(也就是相位差為2π(1-Nλ1/λ2))。通常已經(jīng)穿過(guò)介質(zhì)2B的光12b被光柵衍射。然而單獨(dú)的0級(jí)衍射光涉及記錄和再現(xiàn)信號(hào)，其它高級(jí)衍射光(一級(jí)或更高級(jí))是將要被消除的漫射光。因此在下文介紹中，忽略輸出路徑中的更高級(jí)光。光12b的偏振方向保持在Y方向上。光12b通過(guò)四分之一波片3(對(duì)應(yīng)于用于波長(zhǎng)為λ2的光的1/4×λ1/λ2波片)變成橢圓偏振光12c。當(dāng)光盤基片6’導(dǎo)致雙折射時(shí)，來(lái)自光盤信號(hào)面6a’的返回光13a可能是圓偏振光、橢圓偏振光或線性形偏振光。因此光13b通過(guò)穿過(guò)四分之一波片3而被偏振的方向應(yīng)該是X方向和Y方向之間的任何方向。從而根據(jù)公式13，當(dāng)光通過(guò)全息基片2后，在通過(guò)光柵的凹處和凸處的光之間存在相位差λ2-Nλ1-λ1/2以及λ2-Nλ1(也就是相位差為2π{1-(n+1/2)λ1/λ2}和2π(1-Nλ1/λ2))。通常已經(jīng)穿過(guò)基片2的光13c已經(jīng)被光柵衍射，因此，在任何給定光盤基片6’的雙折射條件下，衍射效率不會(huì)是0。例如，當(dāng)λ1＝660nm，λ2＝792nm，N＝1，n＝0時(shí)，在輸出路徑上正負(fù)一級(jí)衍射光的衍射效率大約是10％(相位差為π/3)，而返回路徑上存在7π/6和π/3兩種相位差，在前一種情況下，正負(fù)一級(jí)衍射光的衍射效率大約是38％，而在后一種情況下，衍射效率大約是10％。也就是說(shuō)，根據(jù)雙折射條件，衍射效率在10～38％之間變化。當(dāng)λ1＝660nm，λ2＝792nm，N＝1，n＝1時(shí)，在輸出路徑上正負(fù)一級(jí)衍射光的衍射效率大約是10％(相位差為π/3)，而返回路徑上存在-π/2和π/3兩種相位差，在前一種情況下，正負(fù)一級(jí)衍射光的衍射效率大約是20％，而在后一種情況下，衍射效率大約是10％。也就是說(shuō)，根據(jù)雙折射條件，衍射效率在10～20％之間變化。在兩種情況下，在光盤基片6’具有任何雙折射條件下，衍射效率也絕不低于10％。因此即使在光盤具有諸如CD等的高雙折射情況下，光盤信號(hào)也可以被光檢測(cè)器可靠地檢測(cè)。因此，相對(duì)于波長(zhǎng)為λ2的光，盡管在輸出路徑上的光傳播效率和返回路徑上的光檢測(cè)效率稍微變差，但可以保證穩(wěn)定的信號(hào)檢測(cè)性能不受光盤基片雙折射的影響。
在上文介紹中，圖6所示介質(zhì)2B由雙折射材料制成。然而基片2A可以由雙折射材料制成，或基片2A和介質(zhì)2B都可以由雙折射材料制成。
圖7A和7B都是顯示根據(jù)另一個(gè)示例的偏振全息基片2的剖視圖。圖7A所示的偏振全息基片2中，通過(guò)形成圖案并隨后進(jìn)行局部蝕刻而在LiNbO3晶體介質(zhì)200A上形成質(zhì)子交換區(qū)域200B。如圖6所示，質(zhì)子交換區(qū)域200B被形成在Y軸方向上，但是也可以被形成在任何方向上。
圖7A所示的偏振全息基片2包括這樣的偏振全息基片，即其具有在P波入射方向上折射率ne為2.33而在S波入射方向上折射率no為2.24的質(zhì)子交換區(qū)域200B以及在P波入射方向上折射率ne為2.20而在S波入射方向上折射率no為2.28的介質(zhì)200A，其中蝕刻深度h1是0.46μm，質(zhì)子交換深度h2是2.1μm。
圖7B所示的偏振全息基片2中，質(zhì)子交換區(qū)域210B被通過(guò)形成圖案而形成在LiNbO3晶體介質(zhì)210A上，并且一Ta2O3膜也通過(guò)形成圖案被形成在所述質(zhì)子交換區(qū)域210B上。如圖6所示，質(zhì)子交換區(qū)域210B被形成在Y軸方向上，但是也可以被形成在任何方向上。
圖7B所示的偏振全息基片2包括具有介質(zhì)200A，質(zhì)子交換區(qū)域200B以及一Ta2O3膜的偏振全息基片，所述介質(zhì)200A和質(zhì)子交換區(qū)域200B的折射率都與在上述示例中圖7A所示偏振全息基片2的折射率相同，所述Ta2O3膜的折射率n為2.10，厚度t為0.30μm，其中質(zhì)子交換深度h2是2.1μm。
在圖7A和7B中，虛線表示傳播的波陣面，在此情況下，波長(zhǎng)為λ1(0.66μm)的光通過(guò)偏振全息基片2被傳播，從而導(dǎo)致相位差λ1，但是這是一個(gè)基本上等于0的相位差。相對(duì)于其它方面，在各附圖中所示的偏振全息基片2的效果與圖6所示偏振全息基片內(nèi)所獲得的效果相同。因此，相對(duì)于波長(zhǎng)為λ1和λ2的光，可以可靠地獲得適合的衍射效率。
圖8A和8B都顯示了從光盤一側(cè)看全息面一側(cè)而獲得的根據(jù)實(shí)施例3的一種光檢測(cè)器圖案和在其上光分布的方式。全息攝影圖案和沿光軸所做的橫截面內(nèi)光檢測(cè)器之前和之后的焦點(diǎn)位置與實(shí)施例1中的相同，因此省略對(duì)它們的介紹。光檢測(cè)圖案除了其形狀沿y方向延伸之外，其它也與實(shí)施例1中的相同，因此也省略對(duì)它的介紹。圖8A顯示了由相對(duì)于從第一發(fā)光點(diǎn)1a發(fā)出的第一激光束的返回光所形成光斑的方式，同時(shí)圖8B顯示了由相對(duì)于從第一發(fā)光點(diǎn)1a’發(fā)出的第二激光束的返回光所形成光斑的方式。
在圖8A中，當(dāng)沿y軸方向進(jìn)行測(cè)量時(shí)，光斑82S’和83S’之間的連接處距點(diǎn)90的距離是11(光斑82S和83S之間的連接處也存在相同情況)。當(dāng)沿y軸方向進(jìn)行測(cè)量時(shí)，光斑81FS’和81BS’之間連接處以及84FS’和84BS’之間連接處距點(diǎn)90的距離是l1+l1’(光斑81FS和81BS之間連接處以及84FS和84BS之間連接處也存在相同情況)。另一方面，在圖8B中，當(dāng)沿y軸方向進(jìn)行測(cè)量時(shí)，光斑82S’和83S’之間的連接處距點(diǎn)90’的距離是l2(光斑82S和83S之間的連接處也存在相同情況)。當(dāng)沿y軸方向進(jìn)行測(cè)量時(shí)，光斑81FS’和81BS’之間連接處以及84FS’和84BS’之間連接處距點(diǎn)90’的距離是l2+l2’(光斑81FS和81BS之間連接處以及84FS和84BS之間連接處也存在相同情況)。發(fā)光點(diǎn)1a和1a’，即點(diǎn)90和90’沿Y軸彼此之間的距離是ε。假設(shè)存在下述關(guān)系。
l2＝l1+ε (14)
在此情況下，如果相對(duì)于第一激光束，光斑82S’和83S’之間連接處幾乎與光檢測(cè)器7T2和7T3之間的分隔線7Ta重合，則相對(duì)于第二激光束存在相同的情況。
另一方面，距虛擬發(fā)光點(diǎn)(也就是點(diǎn)90或90’)的距離大致與衍射角成比例，衍射角大致與波長(zhǎng)成比例。因此，存在下述公式l2/l1＝l2’/l1’＝λ2/λ1 (15)例如λ1＝660nm，λ2＝792nm，ε＝100μm，l1＝500μm，l2＝600μm。
由于本實(shí)施例的光檢測(cè)圖案具有沿y軸延伸的形狀，光斑81FS’和81BS’以及光斑84FS’和84BS’分別被形成在光檢測(cè)器7T1和7T4內(nèi)，即使當(dāng)它們由具有不同波長(zhǎng)的光形成時(shí)。此外，光斑82S和83S、光斑81FS和81BS、光斑84FS和84BS在x軸方向上具有狹窄寬度并基本上沿y軸線設(shè)置。即使當(dāng)它們由具有不同波長(zhǎng)的光形成時(shí)，它們也只沿y軸線移動(dòng)，對(duì)FE信號(hào)的影響很小。
因此，當(dāng)相對(duì)于兩個(gè)激光束保持良好的信號(hào)特性時(shí)，利用與實(shí)施例1相同的原理，相對(duì)于物鏡5和偏振全息基片2在徑向上的偏差，可以獲得與實(shí)施例1相同的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使物鏡和偏振全息基片在光盤的徑向上偏移，在跟蹤控制下發(fā)生的磁道偏離可以被消除。此外，對(duì)于具有兩個(gè)相鄰放射光源的結(jié)構(gòu)，使用相同的光檢測(cè)器檢測(cè)控制信號(hào)和再現(xiàn)信號(hào)，在跟蹤控制下發(fā)生的磁道偏離可以被消除。尤其是，相對(duì)于一個(gè)放射光源的情況下，在指定用于光盤基片的任何雙折射情況下，衍射效率可以總不為0，從而可以可靠地檢測(cè)光盤信號(hào)。
只要不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，本發(fā)明可以具有其它任何形式。本申請(qǐng)文件所公開的具體實(shí)施例只是描述性的而非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書確定，所有基于所附權(quán)利要求書的精神的修改都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光盤裝置，包括一個(gè)放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，從所述放射光源發(fā)出的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在光盤的信號(hào)面上；被所述信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡并進(jìn)入所述分光器；所述分光器被兩條與光軸相交的直線(一與光盤徑向平行的y軸和一與光盤徑向垂直的x軸)劃分成四個(gè)象限Ak(其中k＝1，2，3，4)；所述光檢測(cè)器被劃分成至少4個(gè)區(qū)域Bk；一級(jí)衍射光ak由進(jìn)入所述各象限Ak的光在所述分光器的作用下分別派生出來(lái)，并且投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上；一級(jí)衍射光a2和a3沿x軸所做的剖面大致位于區(qū)域B2和B3之間的邊界上；以及一級(jí)衍射光a1和a4被彼此分開地分布在所述光檢測(cè)器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤裝置，其特征在于根據(jù)公式TE＝C1-C4-(C2-C3)/m，產(chǎn)生所述光盤的跟蹤誤差信號(hào)TE，其中Ck代表在區(qū)域Bk(其中k＝1，2，3，4)內(nèi)檢測(cè)到的信號(hào)，m代表1或更大的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤裝置，其特征在于負(fù)一級(jí)衍射光ak’(其中k＝1，2，3，4)由進(jìn)入所述各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，負(fù)一級(jí)衍射光a2’被聚焦在所述檢測(cè)面上而沒(méi)有相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)，負(fù)一級(jí)衍射光a3’相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)并被聚焦在所述檢測(cè)面上。
4.一種光盤裝置，包括第一放射光源、第二放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，所述第一放射光源和第二放射光源被設(shè)置在所述光檢測(cè)器上；從所述第一放射光源發(fā)出的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第一光盤的信號(hào)面上；被該信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡并進(jìn)入所述分光器；所述分光器被兩條與光軸相交的直線(一與光盤徑向平行的y軸和一與光盤徑向垂直的x軸)劃分成四個(gè)象限Ak(其中k＝1，2，3，4)；所述光檢測(cè)器被劃分成至少4個(gè)區(qū)域Bk；一級(jí)衍射光ak由進(jìn)入所述各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，并且投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上；從所述第二放射光源發(fā)出并具有與從所述第一放射光源發(fā)出的光不同波長(zhǎng)的光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在第二光盤的信號(hào)面上；被所述第二光盤的信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡并進(jìn)入所述分光器，一級(jí)衍射光bk由進(jìn)入所述各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，且所述一級(jí)衍射光bk被分別投射到所述光檢測(cè)器的Bk區(qū)域上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光盤裝置，其特征在于一級(jí)衍射光a2和a3或b2和b3沿x軸所做的剖面大致位于區(qū)域B2和B3之間的邊界上，一級(jí)衍射光a1和a4或b1和b4被彼此分開地分布在所述光檢測(cè)器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光盤裝置，其特征在于根據(jù)公式TE＝C1-C4-(C2-C3)/m，產(chǎn)生第一或第二光盤的跟蹤誤差信號(hào)TE，其中Ck代表在所述區(qū)域Bk(其中k＝1，2，3，4)內(nèi)檢測(cè)到的信號(hào)，m代表1或更大的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光盤裝置，其特征在于負(fù)一級(jí)衍射光ak’或bk’(其中k＝1，2，3，4)由進(jìn)入所述各象限Ak的光在所述分光器的作用下而分別派生出來(lái)，負(fù)一級(jí)衍射光a2’或b2’被聚焦在檢測(cè)面上而沒(méi)有相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)，負(fù)一級(jí)衍射光a3’或b3’相對(duì)于y軸方向反轉(zhuǎn)并被聚焦在檢測(cè)面上。
8.一種光盤裝置，包括第一放射光源、第二放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，所述分光器的結(jié)構(gòu)具有一帶有周期性凸凹橫截面的雙折射介質(zhì)；從所述第一放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ1的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ的光，其中n代表0之外的整數(shù)；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在所述第一光盤的信號(hào)面上；被所述信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ+α的光，并且由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)，其中α代表0之外的實(shí)數(shù)；從所述第二放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ2的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπλ1/λ2的光；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在一第二光盤的信號(hào)面上；被所述第二光盤的信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是(2nπ+α)λ1/λ2的光；由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)。
9.一種分光裝置，包括第一放射光源、第二放射光源、一個(gè)物鏡、一個(gè)分光器和一個(gè)光檢測(cè)器，其中，所述分光器的結(jié)構(gòu)具有一帶有周期性凸凹橫截面的雙折射介質(zhì)；從所述第一放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ1的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ的光，其中n代表0之外的整數(shù)；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在所述第一光盤的信號(hào)面上；被所述信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπ+α的光，并且由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)，其中α代表0之外的實(shí)數(shù)；從所述第二放射光源發(fā)出且波長(zhǎng)為λ2的光進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是2nπλ1/λ2的光；上述光穿過(guò)所述物鏡并被聚焦在一第二光盤的信號(hào)面上；被所述第二光盤的信號(hào)面反射的光穿過(guò)所述物鏡，然后進(jìn)入所述分光器，并被周期性地轉(zhuǎn)換成相位差大約是(2nπ+α)λ1/λ2的光；由上述光派生出來(lái)的衍射光進(jìn)入所述光檢測(cè)器并被檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光盤裝置和一種分光裝置，即使物鏡和偏振全息基片在光盤徑向產(chǎn)生偏離，在跟蹤控制下，這兩種裝置都不會(huì)出現(xiàn)磁道偏離，在使用具有兩個(gè)放射光源結(jié)構(gòu)的情況下，可以對(duì)兩個(gè)放射光源同時(shí)進(jìn)行處理。從放射光源發(fā)射出的光被光盤的信號(hào)面反射并穿過(guò)物鏡，進(jìn)入分光器。分光器被兩條與光軸相交的直線劃分成四個(gè)象限Ak(k＝1，2，3，4)。光檢測(cè)器被劃分成至少4個(gè)區(qū)域Bk。一級(jí)衍射光ak由進(jìn)入各象限Ak的光在分光器的作用下而分別派生出來(lái)，并被分別投射到光檢測(cè)器的區(qū)域Bk上。一級(jí)衍射光a2和a3沿x軸所做的剖面大致位于區(qū)域B2和B3之間的邊界上。一級(jí)衍射光a1和a4被分布在光檢測(cè)器上，彼此分開。
文檔編號(hào)G11B7/12GK1497555SQ20031010146
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者西脅青兒, 齊藤陽(yáng)一, 一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社