專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)拾波器和全息激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被設(shè)計(jì)用于光盤(pán)，比如CD、CD-R/RW、DVD和DVD±R/RW，中的信號(hào)讀和寫(xiě)的光學(xué)拾波器和全息激光器，并且具體的說(shuō)涉及適于讀出記錄在具有多個(gè)信息記錄表面的光盤(pán)中的信息的光學(xué)拾波器和全息激光器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有地，已經(jīng)使用被稱(chēng)為“CD族磁盤(pán)”的光盤(pán)，其中使用具有780nm的發(fā)射波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光設(shè)備作為光源執(zhí)行信號(hào)的讀和寫(xiě)。在CD族磁盤(pán)的情況中，通常利用需要衍射光柵的所謂的3-束方法來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服控制。
并且，近年來(lái)，能記錄更大量信息的被稱(chēng)為“DVD族磁盤(pán)”的光盤(pán)已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的使用。在DVD族磁盤(pán)中，使用具有630至690nm發(fā)射波長(zhǎng)的紅色半導(dǎo)體激光設(shè)備作為用于讀和寫(xiě)信號(hào)的光源。在DVD族磁盤(pán)的情況中，通過(guò)相差檢測(cè)方法(DPD方法)實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服控制。此外，為增加信息記錄能力，使用具有多個(gè)信息記錄表面的光盤(pán)。在這種情況中，發(fā)生反射光來(lái)自其它信息記錄表面而不是來(lái)自在讀信息狀態(tài)中保持的給定的信息記錄表面的現(xiàn)象。為處理由此產(chǎn)生的反射光，必須采取某些對(duì)策(例如，參考日本未審查的專(zhuān)利公開(kāi)JP-A 7-129980和JP-A 9-161282)。
除此之外，已經(jīng)使用CD-R和CD-RW(此后總的作為“CD-R/RW”提到)，DVD-R、DVD-RW、DVD+R和DVD+RW(此后總的作為“DVD±R/RW”提到)作為信息記錄介質(zhì)。這些可記錄的光盤(pán)中的每一個(gè)都具有沿信息記錄磁道的引導(dǎo)槽。由于該引導(dǎo)槽不是簡(jiǎn)單的槽，而是構(gòu)造為擺動(dòng)槽，通過(guò)PP方法來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服控制。但是，在這種情況下，由于磁盤(pán)傾斜會(huì)引起PP信號(hào)中的DC偏置，這導(dǎo)致記錄精確度惡化。為消除DC偏置，采用差動(dòng)推挽方法(DPP方法需要衍射光柵)。特別地，因?yàn)樵O(shè)計(jì)用于DVD族光盤(pán)的光學(xué)拾波器也需要處理CD族磁盤(pán)上的讀操作，即使采用使用三光束的DPP方法，也不需要增加光學(xué)元件的數(shù)量。
圖13是示意性地示出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的光學(xué)拾波器的結(jié)構(gòu)的視圖。光學(xué)拾波器1包括全息激光器2、準(zhǔn)直透鏡3、提升鏡4和物鏡5。光學(xué)拾波器1用于從光盤(pán)6的信息記錄表面7讀出記錄的信息，并執(zhí)行信息記錄。將全息激光器2設(shè)計(jì)為由以下組件組合組成的單一單元用作激光光源的半導(dǎo)體激光器芯片；用作信號(hào)-檢測(cè)光接收元件的光電二極管；用于將從光盤(pán)6返回的光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)至光接收元件的全息圖；和用于將激光分為三個(gè)光束的衍射光柵。
圖14是現(xiàn)有實(shí)例的視圖，示出了全息元件的全息圖8圖形，在對(duì)應(yīng)于全息形的光接收元件9的光接收部分中光接收域的配置，和用于讀出信號(hào)的方法。全息圖8與光接收元件9之間的平面-方式(plane-wise)位置關(guān)系也在圖14中示出。該平面與光軸垂直。在圖14中進(jìn)一步示出在光接收域上觀察時(shí)，通過(guò)全息圖8圖形透射或在全息圖8圖形處衍射的光的圖形。因?yàn)閷⒐饨邮赵?位于離全息圖8比焦點(diǎn)更遠(yuǎn)的位置，在光接收域上觀察的激光圖形與全息圖8圖形不符合。相反地，如果光接收元件9位于比焦點(diǎn)更靠近全息圖8的位置，激光在圖形上與全息圖8成比例。
在比如在此所示的現(xiàn)有實(shí)例中，將刀刃(knife-edge)方法應(yīng)用于聚焦控制，并將DPP方法應(yīng)用于跟蹤控制。為了將刀刃方法應(yīng)用于聚焦控制，使用主束的一半獲得域D5和D6之間輸出信號(hào)中的差別。提供D4和D7以消除DC偏置，該DC偏置由從與保持在讀信息狀態(tài)中的記錄表面不同的信息記錄表面反射的光引起聚焦控制信號(hào)(例如，參考日本未審查的專(zhuān)利公開(kāi)JP-A 9-161282和JP-A 2000-57592)。
如圖14所示，由沿與光盤(pán)的軌道方向等效的方向平行的方向的直線(xiàn)和沿與軌道方向等效的方向垂直的方向的另一直線(xiàn)將全息圖8劃分為三個(gè)區(qū)域，從而構(gòu)造三分割全息圖。注意到“與軌道方向等效的方向”指的是這樣的方向，例如，在該方向中，將在如圖13所示的光盤(pán)6上的軌道方向中排列的3個(gè)光束在通過(guò)物鏡5和準(zhǔn)直透鏡3匯聚或從提升鏡4反射之后，重新布置在全息圖8上的陣列中。
此后，將參考圖15至17具體描述DPP方法。如公知的，在光盤(pán)6的信息記錄表面7上在軌道方向中布置信息-承載坑。匯聚在坑上的光從坑反射并同時(shí)在坑處衍射。對(duì)于來(lái)自坑的光，非衍射的光分量可以通過(guò)物鏡5，然而衍射的光分量在物鏡5處被部分地拒絕。由于干涉作用，衍射光和非衍射光之間重迭的部分出現(xiàn)變亮和變暗，使得如圖15所示產(chǎn)生亮和暗的部分。然后，主光束由沿軌道方向的中心線(xiàn)分成兩個(gè)束分量，并且獲得束分量之間信號(hào)中的差別以產(chǎn)生MPP信號(hào)(主推挽信號(hào))。這樣，將發(fā)現(xiàn)當(dāng)主束正好在軌道上時(shí)觀察不到信號(hào)差別。利用這個(gè)事實(shí)，可以控制通過(guò)物鏡5匯聚的光，使其一直位于軌道上。也就是，可以適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)跟蹤控制。
關(guān)于副束，通過(guò)獲得SPP信號(hào)(副推挽信號(hào))，即，+1階的光束和-1階的光束之間的差別可以產(chǎn)生推挽信號(hào)。此外，通過(guò)獲得DPP信號(hào)，即，MPP信號(hào)和SPP信號(hào)之間的差別，可以產(chǎn)生更高精度的跟蹤控制信號(hào)。如圖17A所示，在電路方面，將低強(qiáng)度的SPP信號(hào)相對(duì)于MPP信號(hào)放大K倍，以使其強(qiáng)度符合MPP信號(hào)的強(qiáng)度。因此，如圖17B所示，可以產(chǎn)生DPP信號(hào)。在按如圖16A所示的方法使用的3束產(chǎn)生衍射光柵10中，保證相移區(qū)域是為了促進(jìn)副束位置(關(guān)于軌道的位置)的調(diào)整目的(對(duì)于細(xì)節(jié)，參考例如日本未審查的專(zhuān)利公開(kāi)JP-A 2001-250250)。
因?yàn)榭有畔ㄔ诿總€(gè)主束中，如圖14所示，將從主束入射的所有光接收域輸出的信號(hào)相加(D2+D9+(D4+D5+D6+D7))以獲得RF信號(hào)(信息信號(hào))。這使得可以最大化信號(hào)強(qiáng)度。
如迄今所述，對(duì)于記錄的目的需要DPP方法完成在磁盤(pán)上的讀和寫(xiě)。但是，在這種情況中，出現(xiàn)了以下問(wèn)題。例如，當(dāng)具有多個(gè)信息記錄表面7的雙層磁盤(pán)接受信息讀操作時(shí)，來(lái)自保持在非讀狀態(tài)中的信息記錄表面的信號(hào)作為DC偏置到達(dá)進(jìn)入跟蹤信號(hào)檢測(cè)SPP信號(hào)中。通常，在從具有比如聚焦誤差信號(hào)這樣的推挽信號(hào)的單面信息記錄表面讀出信息的情況中，通過(guò)改變物鏡5和信息記錄表面7之間的距離，獲得S形彎曲，并且在聚焦的焦點(diǎn)處將信號(hào)匯聚至零。同時(shí)，在雙層磁盤(pán)中，當(dāng)也同時(shí)接收到從與保持在信息讀狀態(tài)的信息記錄表面不同的另一信息記錄表面返回的光時(shí)，由于返回光的影響，信號(hào)在聚焦的焦點(diǎn)處無(wú)法匯聚至零。這導(dǎo)致DC偏置的發(fā)生。
在防止偏置發(fā)生的嘗試中，JP-A 7-129980和JP-A 9-161282提出以下技術(shù)。根據(jù)前者，使用HOE(全息光學(xué)元件)，其中布置充分垂直于軌道方向的多個(gè)光接收域使得在衍射光中引起像散像差。在這種情況下，通過(guò)抵消由波長(zhǎng)波動(dòng)導(dǎo)致的全息衍射角中的變化的影響，可以防止在光電檢測(cè)器上的斑點(diǎn)中心偏離分割線(xiàn)。這使得可以防止偏置發(fā)生在跟蹤誤差信號(hào)或聚焦誤差信號(hào)中。但是，HOE必須要兩片全息元件。
根據(jù)后者，為防止在聚焦誤差信號(hào)FES中發(fā)生偏置，除兩個(gè)主光接收域之外，提供輔助光接收域。輔助光接收域檢測(cè)在極度散焦?fàn)顟B(tài)中擴(kuò)展出兩個(gè)主光接收域之外的返回光。因?yàn)閬?lái)自多個(gè)層的FES彎曲不互相干涉，不產(chǎn)生偏置。但是在這種情況下，不可能避免在跟蹤誤差信號(hào)中引起偏置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)拾波器和全息激光器，其通過(guò)消除出現(xiàn)在跟蹤信號(hào)-檢測(cè)信號(hào)中的DC偏置，能夠無(wú)故障地從目標(biāo)信息記錄表面讀出信息。
本發(fā)明提供一種光學(xué)拾波器，其包含激光光源；用于將從光源發(fā)射的激光分成三個(gè)光束的衍射光柵，該三個(gè)光束是作為零階衍射光束的主束和作為±1階衍射光束的兩個(gè)副束；用于將激光匯聚至光盤(pán)的信息記錄表面上的物鏡；通過(guò)利用衍射效應(yīng)，用于偏轉(zhuǎn)被從光盤(pán)反射以后向激光光源傳播的返回光的全息圖；和用于接收被全息圖偏轉(zhuǎn)的返回光的光接收元件，其中將光接收元件的光接收部分分割為多個(gè)光接收域，并且其中多個(gè)光接收域包括與兩個(gè)副束單獨(dú)地入射在其上的一組光接收域鄰接地放置的輔助光接收域。
根據(jù)本發(fā)明，將光接收元件的光接收部分劃分為多個(gè)光接收域。該多個(gè)光接收域包括與兩個(gè)副束單獨(dú)地入射在其上的一組光接收域鄰接地放置的輔助光接收域。以這種方式，可以適當(dāng)?shù)亟邮諒呐c保持在讀信息狀態(tài)中的信息記錄表面不同的信息記錄表面返回的光，并且可以使用得到的信號(hào)減少DC偏置。因此，通過(guò)可讀/可寫(xiě)光學(xué)拾波器，可以無(wú)故障地讀出記錄在具有雙層信息記錄表面的磁盤(pán)的每個(gè)信息記錄層中的信息。
在本發(fā)明中，用沿與光盤(pán)的軌道方向等效的方向相垂直的方向的分割線(xiàn)劃分全息圖。
根據(jù)本發(fā)明，用沿與光盤(pán)的軌道方向等效的方向相垂直的方向的分割線(xiàn)劃分全息圖。這幫助促進(jìn)承載圖像的一個(gè)主光接收域和不承載圖像的另一個(gè)主光接收域的形成，由此使得可以增加在主光接收域之間的光接收質(zhì)量中的差別的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度。
在本發(fā)明中，將輔助光接收域相對(duì)于主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于全息圖的衍射方向的方向中。
根據(jù)本發(fā)明，將輔助光接收域相對(duì)于主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于全息圖的衍射方向的方向中。這使得可以高效地接收從處于散焦?fàn)顟B(tài)中的非目標(biāo)信息記錄表面返回的光。
在本發(fā)明中，將輔助光接收域相對(duì)于主光接收域布置在近似等效于全息圖的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。
根據(jù)本發(fā)明，將輔助光接收域相對(duì)于主光接收域布置在近似等效于全息圖的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。這樣，即使將從處于散焦?fàn)顟B(tài)中的非目標(biāo)信息記錄表面返回的光移遠(yuǎn)或移近，也可以適當(dāng)?shù)亟邮沼煞祷毓庑纬傻膱D像，在本發(fā)明中，多個(gè)光接收域包括與在全息圖中生成的±1階衍射光束對(duì)應(yīng)的一組三個(gè)光接收域；與±1階衍射光束中的一個(gè)副束入射在其上的光接收域鄰接放置的一個(gè)輔助光接收域；與±1階衍射光束中的另一個(gè)副束入射在其上的光接收域鄰接放置的另一個(gè)輔助光接收域。
根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)光接收域包括對(duì)應(yīng)于在全息圖中生成的±1階衍射光束的一組三個(gè)光接收域，和與±1階衍射光束中的副束單獨(dú)入射在其上的光接收域鄰接放置的輔助光接收域。通過(guò)有效使用這三個(gè)束，可以實(shí)現(xiàn)減少DC偏置。
在本發(fā)明中，輔助光接收域由相對(duì)于主光接收域以與全息圖的衍射方向近似垂直的方向布置的多個(gè)段組成，并且將這些段的每一個(gè)塑造成在與光盤(pán)的軌道方向等效的方向近似垂直的方向中延長(zhǎng)的形狀。
根據(jù)本發(fā)明，輔助光接收域由相對(duì)于主光接收域以與全息圖的衍射方向近似垂直的方向布置的多個(gè)段組成。此外，將這些段中的每一個(gè)塑造成在與光盤(pán)的軌道方向等效的方向近似垂直的方向中延長(zhǎng)的形狀。這使得可以容易地接收從處于散焦?fàn)顟B(tài)的信息記錄表面返回的光。
在本發(fā)明中，進(jìn)一步將輔助光接收域與主束入射在其上的光接收域相鄰放置。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步將輔助光接收域與主束入射在其上的光接收域相鄰放置。這樣，可以可靠地獲得由在偏離位置中的主束形成的圖像，因此實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
在本發(fā)明中，將輔助光接收域相對(duì)于主束入射在其上的主光接收域布置在與全息圖的衍射方向近似等效的方向中。
根據(jù)本發(fā)明，將輔助光接收域相對(duì)于主束入射在其上的主光接收域布置在與全息圖的衍射方向近似等效的方向中。這使得可以無(wú)故障地接收返回主束，并由此實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
在本發(fā)明中，用于將從激光光源發(fā)射出的激光分成三束的衍射光柵是由相移衍射光柵形成。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)相移衍射光柵將從激光光源發(fā)射出的激光分成三束。這使得可以實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服而不執(zhí)行對(duì)三束的旋轉(zhuǎn)調(diào)整。
在本發(fā)明中，全息圖由偏振全息元件形成，在偏振全息元件中，將具有一個(gè)給定的偏振方向的光分量充分地完全透射而不衍射，然而將具有另一偏振方向的另一光分量作為衍射光衍射。
根據(jù)本發(fā)明，全息圖由偏振全息元件形成，在偏振全息元件中將具有一個(gè)給定的偏振方向的光分量充分地完全透射而不衍射，然而將具有另一偏振方向的另一光分量作為衍射光衍射。通過(guò)使用偏振全息元件，可能避免向光盤(pán)傳播的激光的損失。
在本發(fā)明中，將激光光源、光接收元件、衍射光柵和全息圖組合在一起以構(gòu)成全息激光器的單一單元。
根據(jù)本發(fā)明，將激光光源、光接收元件、衍射光柵和全息圖組合在一起以構(gòu)成全息激光器的單一單元。這使得可以實(shí)現(xiàn)小型化并同時(shí)提供更高的可靠性。
本發(fā)明進(jìn)一步提供在上述的光學(xué)拾波器中使用的全息激光器，其包含激光光源；光接收元件；衍射光柵；全息圖；和封裝，其中將激光光源和光接收元件裝在該封裝中，并且將衍射光柵和全息圖附著到封裝的表面。
根據(jù)本發(fā)明，這樣設(shè)計(jì)在上述的光學(xué)拾波器中使用的全息激光器，使得將激光光源和光接收元件裝在該封裝中，并且將衍射光柵和全息圖附著到封裝的表面。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，作為光學(xué)拾波器的組成部分，全息激光器將成功地降低尺寸和提供更高的可靠性。


本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的目的，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的參考附圖的具體描述更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)拾波器的視圖，示出了關(guān)于全息圖的它的光接收域的布置；圖2是圖1中示出的光學(xué)拾波器的簡(jiǎn)化截面圖，示出了如何從雙層磁盤(pán)讀出信息；圖3是光學(xué)拾波器的視圖，示出了由從保持在非讀狀態(tài)中的信息記錄表面反射的光形成的圖像存在于圖1中所示的光接收域中的情況；圖4是圖1中示出的光學(xué)拾波器的簡(jiǎn)化截面圖，示出了如何從雙層磁盤(pán)讀出信息；圖5是光學(xué)拾波器的視圖，示出了由從保持在非讀狀態(tài)中的信息記錄表面反射的光形成的圖像存在于圖1中所示的光接收域中的情況；圖6是部分地分段示出了在圖2中示出的全息激光器的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖7是示出圖6中示出的全息元件的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8A和8B是示出圖7中示出的偏振全息元件的工作方式的簡(jiǎn)化截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的透視圖，部分地分段示出了全息激光的結(jié)構(gòu)；圖10是本發(fā)明的第三實(shí)施例的視圖，示出了關(guān)于全息圖的光接收元件的光接收部分中的光接收域的布置；圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施例的視圖，示出了關(guān)于全息圖的光接收元件的光接收部分中的光接收域的布置；圖12A和12B是本發(fā)明的第五實(shí)施例的視圖，示出了采用束尺寸方法以獲得聚焦控制信號(hào)的情況；圖13是示意性地示出了現(xiàn)有設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)拾波器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖14是示出了現(xiàn)有全息元件的全息圖形、對(duì)應(yīng)于全息圖形的光接收元件的光接收部分中的光接收域的配置、和用于讀出信號(hào)的方法的視圖；圖15是示出迄今為止用在跟蹤控制中的推挽圖形的理論的視圖；圖16A和16B是示出現(xiàn)有的3束產(chǎn)生衍射光柵的結(jié)構(gòu)和功能的視圖；和圖17A和17B是示出迄今為止采用的相移DPP方法的理論的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，下面描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)拾波器11的視圖，示出了它的光接收域相對(duì)于全息圖8的布置。將光學(xué)拾波器11設(shè)計(jì)用于通過(guò)3束方法從雙層磁盤(pán)等讀出信息。這里，與在如圖14所示的現(xiàn)有實(shí)例等之中起相同或相應(yīng)的作用的部件將由相同的參考數(shù)字識(shí)別，并且將省略重復(fù)的描述。
用于信號(hào)檢測(cè)的光接收元件19由光電二極管或類(lèi)似的元件組成。正如現(xiàn)有實(shí)例的情況中，將其中的光接收部分劃分為多個(gè)光接收域。將光接收域段延長(zhǎng)的方向?qū)?zhǔn)光由全息圖8衍射的方向。盡管在圖中，將光接收域段的每一個(gè)示為平行于特定方向延長(zhǎng)而不管光的方向，實(shí)際上，類(lèi)似于圖14示出的現(xiàn)有實(shí)例，光接收域段根據(jù)入射光的方向而在不同方向延長(zhǎng)。具體地說(shuō)，例如，光接收域D8、D9和D10逐漸往上向右傾斜，然而D3、D2，和D1逐漸往下向右傾斜。
通過(guò)以該方法布置光接收域，即使周?chē)鷾囟雀淖兓蚱渌蛩貙?dǎo)致的激光波長(zhǎng)波動(dòng)使得全息圖8的衍射角變化，并且因此入射在光接收元件19上的光在光接收域段的延長(zhǎng)方向上傳播，也可以防止接收的光束偏離出光接收域的段配置。
副束中是+1階衍射光束的一束入射至光接收域D3和D10上。另一-1階衍射光束副束入射在光接收域D1和D8上。注意到全息圖8的衍射方向在紙張平面上與水平方向一致。關(guān)于衍射方向，在光接收域D3的兩個(gè)外側(cè)面都提供一個(gè)輔助光接收域D3_1和D3_2，并且同樣地，在光接收域D8的兩個(gè)外側(cè)面都提供另一輔助光接收域D8_1和D8_2。因?yàn)橐詢(xún)?nèi)部連接的方式計(jì)算信號(hào)D8-(D8_1+D8_2)；和D3-(D3_1+D3_2)，可以在用于跟蹤伺服控制的DPP方法中使用的RES信號(hào)(DI+D3和D8+D10)中實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。利用刀刃方法執(zhí)行聚焦伺服控制，并通過(guò)該方法計(jì)算FES信號(hào)。在RF信號(hào)的基礎(chǔ)上讀出信息。
圖2是示出了如何從雙層磁盤(pán)20讀出信息的視圖。在圖中示意性地示出提升鏡4，它具有與圖14中所示的現(xiàn)有實(shí)例中的提升鏡基本上相同的結(jié)構(gòu)。將提升鏡4單獨(dú)使用以改變光的方向使得減少在垂直于目標(biāo)信息記錄表面的方向中所見(jiàn)的器械的厚度，并且從而不與光學(xué)拾波器11的基本性能相關(guān)聯(lián)。這里，做如下假定，在雙層磁盤(pán)20中，第一層信息記錄表面21是非目標(biāo)信息記錄表面(保持在非讀狀態(tài)中的表面)，而第二層信息記錄表面22是目標(biāo)信息記錄表面(保持在讀狀態(tài)中的表面)。稍后將描述根據(jù)該實(shí)施例的全息激光器30。
圖3是光學(xué)拾波器11的視圖，示出了由從非目標(biāo)信息記錄表面21反射的光形成的圖像存在于圖1中所示的光接收域中的情況。將每幅圖像表示成陰影區(qū)。由此，可以理解，來(lái)自非目標(biāo)信息記錄表面21的圖像是未對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)的，并因此被放大使得其前端擴(kuò)展進(jìn)輔助光接收域D3_1和D8_2。同時(shí)，如圖1中所示，輔助光接收域D3_1和D8_2在由從目標(biāo)信息記錄表面反射的光形成的圖像之外。這樣，來(lái)自輔助光接收域D3_1和D8_2的信號(hào)僅包括與從非目標(biāo)信息記錄表面返回的光相應(yīng)的分量。通過(guò)使用來(lái)自輔助光接收域D3_1和D8_2的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
圖4和圖5的每一個(gè)示出將保持在讀狀態(tài)中的信息記錄表面布置在相對(duì)于在雙層磁盤(pán)20中保持在非讀狀態(tài)的信息記錄表面的后面的情況。由此，可以理解，來(lái)自非目標(biāo)信息記錄表面22的圖像是未對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)的，并因此被放大使得其前端擴(kuò)展進(jìn)輔助光接收域D3_2和D8_1。那么，通過(guò)使用來(lái)自輔助光接收域D3_2和D8_1的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
如上文所述的，為光接收元件19提供多個(gè)光接收域以接收來(lái)自在將在后面描述的全息元件中形成的全息圖8的衍射光束。該光接收域分別接收從光盤(pán)6返回的光或從雙層磁盤(pán)20返回的光。在光接收域的附近布置輔助光接收域D8_1、D8_2、D3_1和D3_2用于消除偏置。注意到，在圖10中，提供另外的輔助光接收域D10_1、D10_2、D1_1和D1_2，這將在后面描述。將這些輔助光接收域布置在與來(lái)自全息元件的光的衍射方向近似等效的方向中。在將那些輔助光接收域D8_1、D8_2、D3_1和D3_2布置在與衍射方向垂直的方向中的情況中，需要將三束隔開(kāi)相對(duì)較大的間隔。但是，增加束間間隔引起光接收元件19更龐大的問(wèn)題，和旋轉(zhuǎn)調(diào)整困難的問(wèn)題。
在從具有單層信息記錄表面7的光盤(pán)6讀出信息和/或在其上記錄信息的情況中，光接收元件19不具有可能引起DC偏置的光束。但是，在從具有作為記錄區(qū)域的雙層信息記錄表面21和22的雙層磁盤(pán)20或從具有兩個(gè)或更多信息記錄層的多層磁盤(pán)讀出信息的情況中，從與保持在讀狀態(tài)中的層不同的層反射的光展開(kāi)，以入射在光接收元件19的光接收部分上。部分反射光入射在輔助光接收域和用于讀信號(hào)的光接收域兩者之上。響應(yīng)于入射在輔助光接收域上的光而產(chǎn)生的信號(hào)用于獲得在響應(yīng)于入射在輔助光接收域上的光而產(chǎn)生的信號(hào)和響應(yīng)于入射在用作信號(hào)獲得段的主光接收域上的光而產(chǎn)生的信號(hào)之間的差別。通常，通過(guò)在光接收元件19內(nèi)的信號(hào)處理機(jī)構(gòu)電氣地計(jì)算這樣獲得的信號(hào)差別。以這種方式，通過(guò)使用計(jì)算結(jié)果可以消除進(jìn)入主光接收域的用于讀出信號(hào)的光，因而使得可以減少DC偏置。
此外，在光接收元件19中，相對(duì)于全息圖8的衍射方向，將輔助光接收域布置在接收信號(hào)光的位置的前面和后面。畢竟，根據(jù)保持在讀狀態(tài)中的層是靠近還是遠(yuǎn)離物鏡5，光在光接收元件19的光接收部分上的返回位置中是變化的?？紤]到前面所述，通過(guò)以上述方式布置輔助光接收域，無(wú)論哪一層產(chǎn)生信號(hào)的返回光都可以實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。此外，與將輔助光接收域布置在垂直于衍射方向的方向中的情況相比，從在域之間保證足夠的空間的角度來(lái)說(shuō)更需要上述的布置。
圖6是分段地部分示出根據(jù)實(shí)施例的全息激光器30的結(jié)構(gòu)視圖。帽31和底座32組成用于裝入包括光接收元件19在內(nèi)的組成部件的封裝。將底座32放置在帽31的底部。以電氣互絕緣狀態(tài)從底座32引出多個(gè)引線(xiàn)33。由帽31和底座32形成的空間也裝有半導(dǎo)體激光器35。
半導(dǎo)體激光器35由用于發(fā)射具有780nm發(fā)射波長(zhǎng)的紅外激光的紅外激光器，或用于發(fā)射具有650nm發(fā)射波長(zhǎng)的紅光的紅色激光器形成。將由信號(hào)檢測(cè)光電二極管等形成的光接收元件19安裝在散熱基座上。
用作半導(dǎo)體激光器35的半導(dǎo)體元件和用作光接收元件19的信號(hào)檢測(cè)光電二極管由帽31密封以防止微小的組成部分，比如用于提供與引線(xiàn)的電氣連接的電線(xiàn)，從外部接觸。通過(guò)帽31中形成的窗口制成激光的入口和出口。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，可以在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上操作半導(dǎo)體激光器35和光接收元件19以在全息圖8的調(diào)整或安裝之前找到不完全性。這幫助減少不必要的操作。
半導(dǎo)體激光器35可以?xún)?yōu)選地安裝在由硅(Si)、碳化硅(SiC)等制成的副固定件上，或直接安裝在底座32的散熱盤(pán)上。例如，帽31由玻璃材料制成。為防止冷凝的發(fā)生，優(yōu)選地，該玻璃覆蓋的封裝內(nèi)部包含干燥空氣，或保持在可透氣的狀態(tài)。用于在其中安裝半導(dǎo)體激光器35的半導(dǎo)體芯片、光接收元件19和其它組分的封裝不限于其中由引線(xiàn)33建立外部連接的構(gòu)造，而可能是其中引線(xiàn)是由樹(shù)脂材料模壓的另一構(gòu)造。
用于在其中安裝那些光學(xué)組件的封裝應(yīng)該優(yōu)選地是卵形的。采用卵形封裝的第一目的是降低該結(jié)構(gòu)相對(duì)于光盤(pán)6的垂直厚度。光學(xué)拾波器的厚度依賴(lài)于封裝輪廓線(xiàn)的直線(xiàn)段(弦的方向)。這樣，在總體上減少光學(xué)拾波器厚度方面，卵形封裝比圓形封裝更有利。
全息圖8形成在附著到帽31頂點(diǎn)的全息元件40中。在附著全息元件40的帽31的一側(cè)形成光透射窗口。在全息元件40面對(duì)帽31的窗口一側(cè)上形成衍射光柵41。向衍射光柵41提供用于將激光分成三個(gè)光束的光柵圖形。圖16A和圖16B中示出了光柵圖形的一個(gè)可用實(shí)例。在全息元件40的頂點(diǎn)形成具有全息圖形的全息圖8。
圖7示出全息元件40的結(jié)構(gòu)。與用于裝入包括半導(dǎo)體激光器35和光接收元件19的構(gòu)成組件的封裝集成地使用全息元件40。在某些情況中，將全息元件40建立為偏振全息圖，該全息圖用作全息元件或不依賴(lài)于激光的偏振方向。在使用偏振全息圖的情況中，通過(guò)使用玻璃或具有半透明性和所需的光學(xué)性質(zhì)的合成樹(shù)脂材料，形成偏振全息元件42。該偏振全息元件42具有根據(jù)光的偏振方向透射或衍射光的性質(zhì)。這是因?yàn)椋谄袢⒃?2中，組成衍射光柵41的材料具有根據(jù)光的偏振方向改變折射率的性質(zhì)。通過(guò)使用此性質(zhì)，可以獲得偏振全息元件42的所需特性。偏振全息元件42在一個(gè)表面具有衍射光柵41，并且在另一表面具有全息圖8。在單片結(jié)構(gòu)中，在攜帶偏振全息元件42的全息圖8的表面上可另外提供四分之一波長(zhǎng)波片43。
圖8A和8B是示出偏振全息元件42的工作方式的視圖。根據(jù)激光的偏振方向最優(yōu)地調(diào)整如圖7中所示的四分之一波長(zhǎng)波片43。在這種情況中，如圖8A中所示，即使輸出光束穿過(guò)全息圖，也不產(chǎn)生±1階光束。那么將看到，偏振全息元件42的使用使得可以將光束引向光盤(pán)而不引起激光損失。這樣的設(shè)計(jì)對(duì)于可記錄光學(xué)拾波器尤其有用，因?yàn)榭梢杂孟嗟鹊募す夤β蕦⒏罅康墓鈱?dǎo)向光盤(pán)。
如圖8B中所示，在返回光程中，不產(chǎn)生零階光束，而產(chǎn)生±1階光束。這樣，與不使用偏振全息元件42的情況相比，在這個(gè)光學(xué)拾波器中，可以增加入射在光接收元件19上的光的量，結(jié)果是可以提高光接收元件19的頻率特性。這使得可以以更高的速度執(zhí)行讀/寫(xiě)操作。
在現(xiàn)有設(shè)計(jì)的全息元件中，當(dāng)輸出光束穿過(guò)全息圖時(shí)，由于衍射產(chǎn)生±1階光束。因?yàn)榈玫降墓馐坏竭_(dá)光盤(pán)，相應(yīng)地發(fā)生光量的損失。這樣，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，特別是當(dāng)使用在待寫(xiě)入的光學(xué)拾波器中時(shí)，與根據(jù)該實(shí)施例構(gòu)造的全息激光器30相反，即使相等地發(fā)射激光功率，到達(dá)光盤(pán)的光量也由于在全息元件中引起的光量的損失而減少。盡管依賴(lài)于全息圖的衍射效率，大約20％至50％的損失是不可避免的。
為了根據(jù)輸出/返回光程改變穿過(guò)偏振全息元件42的激光的衍射方向，將四分之一波長(zhǎng)波片43布置在全息元件40和物鏡5之間。如圖7中所示，通過(guò)形成與全息元件40集成的四分之一波長(zhǎng)波片43，可以減少組成部件的數(shù)量。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的視圖，示出了全息激光器50的示意性結(jié)構(gòu)。這里，與如圖6中所示的全息激光器30起相同或相應(yīng)的作用的組件將由相同的參考數(shù)字表示，并且將省略重復(fù)的描述。在全息激光器50中，作為如圖8A和8B中所示的偏振全息元件42的替代品，可考慮使用偏振棱鏡51。在這種情況中，安裝偏振棱鏡51代替在輸出光程中放置全息圖8。類(lèi)似偏振全息元件42，偏振棱鏡51具有根據(jù)光的偏振方向透射或反射激光的性質(zhì)。這樣，偏振棱鏡51的使用使得可以創(chuàng)建具有透射從半導(dǎo)體激光器35發(fā)射的激光和反射從光盤(pán)反射的返回光的性質(zhì)的偏振反射平面52。然后將從偏振反射平面反射的返回光通過(guò)鏡53引導(dǎo)到全息元件40，并且由全息圖8衍射的光入射在光接收元件19上。
此外，在全息元件40的底面上形成3束產(chǎn)生衍射光柵41。提供該衍射光柵41用于DPP方法中，通過(guò)該方法通過(guò)在三束的基礎(chǔ)上信號(hào)的操作獲得跟蹤控制信號(hào)。通過(guò)給衍射光柵41以偏振特性，可以忽略在返回光程中可能發(fā)生的全息元件40和三束發(fā)生衍射光柵41之間的干涉，從而在增加設(shè)計(jì)靈活性方面具有優(yōu)點(diǎn)。
因?yàn)槿D8以光柵的形式組成，光柵間距依賴(lài)于衍射角。間距越小，光柵的形成越困難。這樣，需要將光柵間距做得盡可能大。同時(shí)，光柵間距越大，衍射角越小。在這個(gè)情況中，由全息圖8衍射的光(信號(hào)光)不便地延伸至衍射光柵41，這可能引起信號(hào)干擾。如前所述，通過(guò)使用偏振衍射光柵，可以獲得對(duì)于從非目標(biāo)信息記錄表面反射的光的衍射位置或傳播的更高的公差。這樣，即使由于增加光柵間距而令衍射角減小，由于受制于光的衍射光柵，不會(huì)發(fā)生信號(hào)受到干擾，繼而可以適當(dāng)?shù)刈x出信號(hào)。結(jié)果，可以更容易地生產(chǎn)全息元件40，并且另外，可以實(shí)現(xiàn)成本的減少。
在全息元件40的后表面上形成3束產(chǎn)生衍射光柵41以將激光分成三個(gè)光束。將這三個(gè)光束分為零階光束(中心束)，和±1階光束(旁束)。在旁束的基礎(chǔ)上，獲得跟蹤信號(hào)。這是所謂的三束方法，并且其是用于為利用具有780nm波長(zhǎng)的光獲得信號(hào)而從CD中得到讀出信息所需的跟蹤控制信號(hào)的普通方法之一。在封裝的外面的圓形部分中，在將全息激光器50安裝在光學(xué)拾波器中的時(shí)候執(zhí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，以調(diào)整三個(gè)束關(guān)于光盤(pán)的信息坑的位置。也就是，這樣調(diào)整三個(gè)束以使其位于獲得用于伺服控制的跟蹤信號(hào)的最適宜的位置，伺服控制是通過(guò)使用三個(gè)束的DPP方法實(shí)現(xiàn)的。
進(jìn)而，在具有光柵圖形的衍射光柵41中，優(yōu)選地在衍射光柵41中提供峰/谷相位反轉(zhuǎn)區(qū)域，就是說(shuō)，衍射光柵41優(yōu)選地由相移衍射光柵形成。通過(guò)這種方式，在采用跟蹤伺服控制的DPP方法中，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服而無(wú)需對(duì)三個(gè)束實(shí)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。這是因?yàn)?，在衍射光?1中提供相位反轉(zhuǎn)區(qū)域的情況中，在三個(gè)束的±1階光束，即副束，中不產(chǎn)生推挽信號(hào)，這樣，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服而無(wú)需調(diào)整在主束和副束的推挽分量之間的相位中的差別。這樣的相移衍射光柵的實(shí)例包括將相位反轉(zhuǎn)區(qū)域在垂直于衍射光柵41的凹槽方向的方向中翻轉(zhuǎn)的一個(gè)實(shí)例；和將相位相對(duì)于凹槽方向連續(xù)地傾斜翻轉(zhuǎn)的一個(gè)實(shí)例。
圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例的視圖，示出了在光接收元件59的光接收部分中的光接收域相對(duì)于全息圖8的布置。在光接收元件59中，除在光接收域D3和D8各自的兩個(gè)外側(cè)面上都提供的輔助光接收域以外，在光接收域D1的兩個(gè)外側(cè)面提供輔助光接收域D1_1和D1_2，并且同樣地，在光接收域D10的兩個(gè)外側(cè)面上都提供輔助光接收域D10_1和D10_2。這樣，可以更有效地檢測(cè)DC偏置消除信號(hào)。
圖11是本發(fā)明第四實(shí)施例的視圖，示出了在光接收元件69的光接收部分中的光接收域相對(duì)于全息圖8的布置。在這個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于軌道方向，在接收副束的光接收域的一個(gè)外側(cè)面上提供每個(gè)輔助光接收域。如圖3和圖5中所示，因?yàn)橛蓮姆悄繕?biāo)信息記錄表面返回的光形成的圖像向跟蹤方向外傳播，可以在輔助光接收域中獲得DC偏置消除信號(hào)。
圖12A和圖12B是本發(fā)明第五實(shí)施例的視圖，示出了采用束尺寸方法獲得聚焦控制信號(hào)的情況。注意到，在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中，可以采用使用聚焦誤差信號(hào)FES的刀刃方法。在采用通常用于聚焦伺服控制的束尺寸方法的情況中，因?yàn)楦櫩刂剖抢?束方法執(zhí)行的，如圖12A中所示，不將全息元件70分割?；蛘撸褂脙蓚€(gè)±1階衍射光束。當(dāng)從光盤(pán)反射的信號(hào)的光入射在全息圖上時(shí)生成±1階衍射光束。盡管，在迄今所描述的系統(tǒng)中，生成±1階衍射光束，也可以?xún)H使用+1階衍射光束和-1階衍射光束中的一個(gè)，以使光接收元件在面積上更小。
圖12B示出根據(jù)該實(shí)施例的二分割全息元件80。在采用DPP方法以實(shí)現(xiàn)跟蹤控制的情況中，由與軌道方向等效的方向平行的分割線(xiàn)將全息圖劃分為兩段。然后，在與光接收域S1、S6、S7和S12鄰接的位置分別提供接收副束的輔助光接收域。在這種情況中，通過(guò)獲得域S7_1和S12_2之間信號(hào)中的差別，例如，可以消除由從非目標(biāo)信息記錄表面反射的光引起的DC偏置。盡管在圖中為了簡(jiǎn)單的緣故，示出從非目標(biāo)信息記錄表面反射的光僅存在于二分割全息元件80的左手側(cè)上，光也必然會(huì)返回至右手側(cè)。此外，不用說(shuō)，同樣在本實(shí)施例中，通過(guò)使用偏振全息圖，可以更高效地利用光。
注意到，盡管上面的解釋涉及為了基于單波長(zhǎng)光執(zhí)行讀操作而將本發(fā)明應(yīng)用于光學(xué)拾波器的情況，本發(fā)明也可應(yīng)用于為了基于不同波長(zhǎng)光執(zhí)行讀操作的光學(xué)拾波器。在這種情況中，例如，能夠發(fā)射不同波長(zhǎng)的光的激光光源可以放置在單個(gè)封裝中，或者在不同封裝中。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以進(jìn)一步將輔助光接收域放置在與主束入射的光接收域相鄰的位置。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以可靠地得到在偏離位置由主束形成的圖像，從而實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以將輔助光接收域相對(duì)于主束入射的主光接收域布置在近似等效于全息圖衍射方向的方向中。根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以無(wú)故障地接收返回主束，從而實(shí)現(xiàn)DC偏置的消除。
本發(fā)明在不脫離其精神或本質(zhì)特征的情況下可以在其它特殊形式中實(shí)現(xiàn)。因此認(rèn)為本實(shí)施例在所有方面作為說(shuō)明性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍由附加權(quán)利要求而不是由前面的描述指示，并且在與權(quán)利要求等效的意義和范圍內(nèi)的所有修改都意在包含于其中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)拾波器(11)，包含激光光源(35)；衍射光柵(41)，用于將從激光光源(35)發(fā)射的激光分成三個(gè)光束，三個(gè)光束是作為零階衍射光束的主束和作為±1階衍射光束的兩個(gè)副束；物鏡(5)，用于將激光匯聚至光盤(pán)(6，20)的信息記錄表面上；全息圖(8)，其通過(guò)利用衍射效應(yīng)，用于偏轉(zhuǎn)從光盤(pán)(6，20)反射以后向激光光源(35)傳播的返回光；和光接收元件(19，59，69)，用于接收被全息圖(8)偏轉(zhuǎn)的返回光，其中將該光接收元件(19，59，69)的光接收部分分割為多個(gè)光接收域，并且其中該多個(gè)光接收域包括輔助光接收域，其與該兩個(gè)副束單獨(dú)地入射在其上的一組光接收域相鄰接地放置。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，所述全息圖(8)被用沿與所述光盤(pán)(6，20)的軌道方向等效的方向相垂直的方向的分割線(xiàn)劃分。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，將所述輔助光接收域相對(duì)于所述主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于所述全息圖(8)的衍射方向的方向中。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，將所述輔助光接收域相對(duì)于所述主光接收域布置在近似等效于所述全息圖(8)的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。
5.如權(quán)利要求1至4任何一個(gè)所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，所述多個(gè)光接收域包括與在所述全息圖(8)中生成的±1階衍射光束對(duì)應(yīng)的一組三個(gè)光接收域；與±1階衍射光束中的一個(gè)副束入射在其上的光接收域鄰接地放置的一個(gè)輔助光接收域；和與±1階衍射光束中的另一個(gè)副束入射在其上的光接收域鄰接地放置的另一個(gè)輔助光接收域。
6.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，所述輔助光接收域由相對(duì)于所述主光接收域以與所述全息圖(8)的衍射方向近似垂直的方向布置的多個(gè)段組成，并且將這些段中的每一個(gè)塑造成在與所述光盤(pán)(6，20)的軌道方向等效的方向近似垂直的方向中延長(zhǎng)的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，進(jìn)一步將所述輔助光接收域與所述主束入射在其上的光接收域鄰接地放置。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，將所述輔助光接收域相對(duì)于所述主束入射其上的主光接收域布置在與所述全息圖(8)的衍射方向近似等效的方向中。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，用于將從所述激光光源(35)發(fā)射出的激光分成三束的衍射光柵(41)是由相移衍射光柵形成的。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，所述全息圖(8)由偏振全息元件(42)形成，在該偏振全息元件中，具有一個(gè)給定的偏振方向的光分量被充分地完全透射而不被衍射，然而具有另一偏振方向的另一光分量作為衍射光衍射。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器(11)，其中，將所述激光光源(35)、所述光接收元件(19，59，69)、所述衍射光柵(衍射光柵41)和所述全息圖(8)組合在一起以構(gòu)成全息激光器(30，50)的單一單元。
12.在權(quán)利要求1至11任何一個(gè)中的光學(xué)拾波器(11)中使用的全息激光器(30，50)，包含激光光源(35)；光接收元件(19，59，69)；衍射光柵(41)；全息圖(8)；和封裝，其中將所述激光光源(45)和所述光接收元件(19，59，69)裝在該封裝中，并且將所述衍射光柵(41)和所述全息圖(8)附著到該封裝的表面。
全文摘要
提供了通過(guò)在跟蹤信號(hào)檢測(cè)信號(hào)中消除DC偏置而從目標(biāo)信息記錄表面可靠地讀信息。在以3束方法達(dá)到跟蹤伺服的過(guò)程中，提供輔助光接收域D3_1、D3_2、D8_1、D8_2。該輔助光接收域接收由從與目標(biāo)為讀的信息記錄表面不同的信息記錄表面返回的光形成的圖像?！?階衍射光的副束進(jìn)入光接收域D3、D8、D1、D10。相對(duì)于全息圖(8)的衍射方向，在光接收域D3(D8)的兩側(cè)都提供輔助光接收域D3_1、D3_2(D8_1、D8_2)。因?yàn)橐詢(xún)?nèi)部連接的方式計(jì)算信號(hào)D8－(D8_1+D8_2)；和D3－(D3_1+D3_2)，可以在DPP方法中使用的RES信號(hào)(D1+D3、D8+D10)中消除DC偏置。
文檔編號(hào)G11B7/00GK1604207SQ20041008335
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者增井克榮, 土田和弘, 松原和德, 池原正博, 酒井啟至, 上山徹男, 長(zhǎng)濱敏也 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社