專利名稱：能夠檢測(cè)并補(bǔ)償球面像差的光學(xué)拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)并補(bǔ)償由光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化引起的球面像差的光學(xué)拾取設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著信息記錄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于各種光學(xué)記錄介質(zhì)將被處理和記錄的數(shù)據(jù)量增加。因此，需要具有更高的記錄密度的光學(xué)記錄介質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)高容量的光學(xué)記錄介質(zhì)，聚焦在光學(xué)記錄介質(zhì)上的光點(diǎn)(light spot)的大小必須減小。通常，為了減小光點(diǎn)的大小，使用較短波長(zhǎng)的光，并增加物鏡的數(shù)值孔徑(NA)。例如，在藍(lán)光盤(BD)系統(tǒng)中使用了發(fā)射405nm波長(zhǎng)的光的光源和NA為0.85的物鏡。
在一般的光學(xué)記錄介質(zhì)中，分別在信息記錄層的頂面和底面上形成透明基底，以便使信息記錄層免于灰塵或劃傷。信息記錄層可以是單層，也可以是雙層，以便可以提供高信息存儲(chǔ)容量的光學(xué)記錄介質(zhì)。在多層光學(xué)記錄介質(zhì)的情況下，在兩個(gè)相鄰的記錄層之間布置間隔層，以使這兩個(gè)記錄層彼此分離開。
為了將信息記錄到具有上述結(jié)構(gòu)的單層光學(xué)記錄介質(zhì)或從該單層光學(xué)記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息，使用光學(xué)拾取設(shè)備將光聚焦到光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層上，并且分析從記錄層反射的光。在這一過程中，光通過透明基底并入射到記錄層上。在多層光學(xué)記錄介質(zhì)的情況下，光順次地通過透明基底、上面的記錄層和間隔層，并入射到下面的記錄層上，以將信息記錄到下面的記錄層或從下面的記錄層再現(xiàn)信息。然而，如果由于制造過程中的誤差或者記錄層的變化而使記錄層的厚度發(fā)生即使很小的變化，則也會(huì)產(chǎn)生球面像差。
這里，由到記錄介質(zhì)的入射面的距離來定義記錄層的厚度。通常，球面像差與記錄層的厚度的變化以及物鏡的NA的四次方成正比。該球面像差引起記錄和/或再現(xiàn)信息的系統(tǒng)的性能降低。具體地講，在使用大NA的物鏡來增加記錄密度的系統(tǒng)中，球面像差的影響非常大。因此，需要一種用于檢測(cè)并補(bǔ)償由記錄層的厚度變化引起的球面像差的光學(xué)拾取設(shè)備。
圖1是第US2002/41542號(hào)美國(guó)專利公開中公開的一種傳統(tǒng)光學(xué)拾取設(shè)備的示意圖。圖1中的傳統(tǒng)光學(xué)拾取設(shè)備包括光源101、準(zhǔn)直透鏡102、衍射光柵112、分束器103、包括凸透鏡和凹透鏡的組合透鏡104、物鏡105、致動(dòng)器106、全息光學(xué)元件(HOE)108、會(huì)聚透鏡109、柱面透鏡110和檢測(cè)器111。
在圖1的光學(xué)拾取設(shè)備中，從光源101發(fā)出的光由準(zhǔn)直透鏡102進(jìn)行準(zhǔn)直，然后入射到衍射光柵112上。被衍射光柵112衍射的光被分為三種類型的光，即第0級(jí)衍射光和第±1級(jí)衍射光，所述衍射光通過分束器103和組合透鏡104，然后聚焦到光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層上。在這種情況下，由物鏡105聚焦的第0級(jí)衍射光形成主光點(diǎn)，由物鏡105聚焦的第±1級(jí)衍射光在主光點(diǎn)的兩側(cè)形成第一副光點(diǎn)和第二副光點(diǎn)。主光點(diǎn)位于光學(xué)記錄介質(zhì)D的一個(gè)軌道上，第一副光點(diǎn)和第二副光點(diǎn)位于主光點(diǎn)聚焦在其上的軌道與相鄰于主光點(diǎn)聚焦在其上的軌道的軌道之間的間隔中。
光從光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層反射，并通過物鏡105和組合透鏡104，然后被分束器103反射，并入射到HOE 108上。HOE 108線性地透射大部分入射光，而衍射剩余的入射光。具體地講，HOE 108線性地透射第0級(jí)衍射光的大部分，而衍射第0級(jí)衍射光的一部分以形成第三和第四副光點(diǎn)。然后，主光點(diǎn)以及第一至第四副光點(diǎn)被會(huì)聚透鏡109會(huì)聚，通過柱面透鏡110，并入射到檢測(cè)器111上。此時(shí)，柱面透鏡110利用一般的像散方法為每一光束提供像散，以獲得聚焦誤差信號(hào)。
圖2示出由檢測(cè)器111接收到的光束點(diǎn)的圖案。如圖2中所示，檢測(cè)器11包括5個(gè)四分檢測(cè)器(quad-detector)111a-111e。主光點(diǎn)以及第一至第四副光點(diǎn)分別被四分檢測(cè)器11a-111e接收。在這種情況下，利用一般的差分推挽(DPP)方法，使用接收主光點(diǎn)以及第一副光點(diǎn)和第二副光點(diǎn)的四分檢測(cè)器111a-111c的輸出來獲得循軌誤差信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)和RF信號(hào)，以再現(xiàn)光學(xué)記錄介質(zhì)D上記錄的信息。循軌誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)用于利用控制和/或驅(qū)動(dòng)電路來控制致動(dòng)器106。此外，利用接收第三和第四副光點(diǎn)的四分檢測(cè)器111d-111e的輸出來獲得由于光學(xué)記錄介質(zhì)D的厚度變化而產(chǎn)生的球面像差信號(hào)。所述控制和/或驅(qū)動(dòng)電路利用所述球面像差信號(hào)來控制組合透鏡104的凸透鏡和凹透鏡之間的間隔，以便使球面像差最小化。
然而，在第US2002/41542號(hào)美國(guó)專利公開中公開的傳統(tǒng)光學(xué)拾取設(shè)備中，使用衍射光柵112和HOE 108來檢測(cè)由記錄層的厚度變化引起的球面像差。因此，由于光學(xué)元件的數(shù)量增加，光學(xué)效率降低，并且應(yīng)當(dāng)使用多個(gè)價(jià)格相對(duì)較高的光電檢測(cè)器。
第6,661,750號(hào)美國(guó)專利也公開了一種檢測(cè)由記錄層的厚度變化引起的球面像差的光學(xué)拾取設(shè)備。然而，在第6,661,750號(hào)美國(guó)專利的光學(xué)拾取設(shè)備中，球面像差信號(hào)受到光學(xué)拾取設(shè)備的散焦的影響。因此，即使當(dāng)沒有厚度變化而僅出現(xiàn)很小的散焦時(shí)，也產(chǎn)生球面像差信號(hào)，難以精確校正球面像差。
此外，在第6,807,133號(hào)美國(guó)專利中公開的光學(xué)拾取設(shè)備中，使用了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的八角形HOE，并且檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，難以制造該光學(xué)拾取設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種檢測(cè)并補(bǔ)償由光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化引起的球面像差的光學(xué)拾取設(shè)備，該光學(xué)拾取設(shè)備具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，不受散焦的影響，并且制造成本相對(duì)較低。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種光學(xué)拾取設(shè)備，包括光源，發(fā)射光；物鏡，通過對(duì)從光源發(fā)出的光進(jìn)行聚焦來在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成光點(diǎn)(lightspot)；分光單元，布置在光源和物鏡之間，用于將從光源發(fā)出的光分為主光束和兩個(gè)副光束，以在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成一個(gè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)，所述分光單元具有第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；檢測(cè)器，檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量以及各個(gè)副光束的光的量；分束器，布置在光源和物鏡之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器；信號(hào)產(chǎn)生電路，響應(yīng)于檢測(cè)器的輸出，分別產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)(TES)、聚焦誤差信號(hào)(FES)和球面像差信號(hào)(SAS)；和球面像差補(bǔ)償單元，布置在物鏡和分束器之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的SAS來補(bǔ)償球面像差。
通過所述分光單元形成的主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)可按一列排列在光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的同一軌道上，并且所述兩個(gè)副光點(diǎn)可以分別位于所述主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)。
所述分光單元可以是全息光學(xué)元件(HOE)，所述主光束可以是第0級(jí)衍射光束，所述副光束可以是第±1級(jí)衍射光束，所述副光束的光的量小于所述主光束的光的量。通過HOE形成的兩個(gè)副光點(diǎn)可具有相同的光的量，副光點(diǎn)之一可與光軸相鄰近并具有圓形橫截面，另一副光點(diǎn)比與光軸相鄰近的副光點(diǎn)距離光軸遠(yuǎn)，并可具有環(huán)形橫截面。HOE的表面可被分為第一圓形區(qū)域和形成在第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，在第一區(qū)域和第二區(qū)域中可分別形成具有不同的光柵間隔(grating interval)的不同衍射光柵。
所述HOE可被布置在光源和分束器之間。所述HOE可以是偏振HOE(p-HOE)，可以被布置在物鏡和分束器之間，并且可選擇性地僅衍射向光學(xué)記錄介質(zhì)傳播的光。
所述檢測(cè)器可包括主光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量；兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的兩個(gè)副光束的光的量。
所述光學(xué)拾取設(shè)備還可包括像散透鏡，布置在分束器和檢測(cè)器之間，其中，所述像散透鏡為從光學(xué)記錄介質(zhì)反射并入射到檢測(cè)器上的光提供像散。
所述信號(hào)產(chǎn)生單元可包括RF/FES電路，用于產(chǎn)生FES和RF信號(hào)；TES電路，用于產(chǎn)生TES；和SAS電路，用于產(chǎn)生SAS。
所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器可被分為2×2部分，RF/FES電路可通過將所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器的每一部分中所測(cè)量的光的量相加來產(chǎn)生RF信號(hào)，通過利用沿一對(duì)角線方向排列的兩個(gè)部分中所測(cè)量的光的量的和與沿另一個(gè)對(duì)角線方向的兩個(gè)部分中所測(cè)量的光的量的和之差來產(chǎn)生FES。
所述SAS電路可利用所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器所分別計(jì)算出的兩個(gè)副光點(diǎn)的FES之差來產(chǎn)生SAS。
所述TES電路可利用由所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)與由所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)之差來產(chǎn)生TES。
所述球面像差補(bǔ)償單元可以是液晶面板或者擴(kuò)束器，用于在與光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化所引起的球面像差相反的方向上產(chǎn)生球面像差。
所述光學(xué)拾取設(shè)備還可包括致動(dòng)器，響應(yīng)于信號(hào)產(chǎn)生電路所分別產(chǎn)生的FES和TES來驅(qū)動(dòng)物鏡；準(zhǔn)直透鏡，用于將從光源發(fā)出的光準(zhǔn)直為平行光束。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)單元，用于安放光學(xué)記錄介質(zhì)并使光學(xué)記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)；光學(xué)拾取器，被安裝為沿光學(xué)記錄介質(zhì)的徑向運(yùn)動(dòng)，用于將信息記錄到光學(xué)記錄介質(zhì)或從光學(xué)記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息；和控制器，用于控制光學(xué)拾取器的聚焦伺服和循軌伺服，其中，所述光學(xué)拾取器檢測(cè)并補(bǔ)償由光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化引起的球面像差，所述光學(xué)拾取器還包括光源，發(fā)射光；物鏡，通過對(duì)從光源發(fā)出的光進(jìn)行聚焦來在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成光點(diǎn)；分光單元，布置在光源和物鏡之間，用于將從光源發(fā)出的光分為主光束和兩個(gè)副光束，以在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成一個(gè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)，所述分光單元具有第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；檢測(cè)器，檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量以及各個(gè)副光束的光的量；分束器，布置在光源和物鏡之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器；信號(hào)產(chǎn)生電路，響應(yīng)于檢測(cè)器的輸出，分別產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)(TES)、聚焦誤差信號(hào)(FES)和球面像差信號(hào)(SAS)；和球面像差補(bǔ)償單元，布置在物鏡和分束器之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的SAS來補(bǔ)償球面像差。
本發(fā)明的另外的和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中被部分地闡述，并且部分地將從所述描述中變得明顯，或者通過實(shí)施本發(fā)明可以了解。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚并更容易理解，其中圖1是用于檢測(cè)并補(bǔ)償由記錄層的厚度變化引起的球面像差的傳統(tǒng)光學(xué)拾取設(shè)備的示意圖；圖2示出圖1的傳統(tǒng)光學(xué)拾取設(shè)備的光電檢測(cè)器以及由光電檢測(cè)器接收的光束點(diǎn)的圖案；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取設(shè)備的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備中使用的全息光學(xué)元件(HOE)的正視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備的光電檢測(cè)器、形成在光電檢測(cè)器上的光點(diǎn)的圖案、以及連接到光電檢測(cè)器以獲得循軌誤差信號(hào)(TES)和球面像差信號(hào)(SAS)的外圍電路的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備中的SAS關(guān)于記錄層的厚度變化的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備中的TES的曲線圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備中當(dāng)物鏡移位時(shí)SAS關(guān)于光學(xué)記錄層的厚度變化的曲線圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3的光學(xué)拾取設(shè)備中當(dāng)物鏡移位時(shí)TES的曲線圖；和圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有圖3的光學(xué)拾取器的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其例子示于附圖中，在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的部件。下面，將參照附圖描述實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取設(shè)備的示意圖。如圖3中所示，該光學(xué)拾取設(shè)備包括光源11，發(fā)射光；準(zhǔn)直透鏡12，對(duì)從光源11發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直；物鏡16，通過對(duì)準(zhǔn)直的光束進(jìn)行聚焦來在諸如光盤的光學(xué)記錄介質(zhì)D上形成光點(diǎn)(light spot)；分光單元(optical division unit)13，布置在光源11和物鏡16之間，用于將準(zhǔn)直的光束分為主光束和副光束；檢測(cè)器20，檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)D反射的光的量；分束器14，布置在光源11和物鏡16之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)D反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器20；信號(hào)產(chǎn)生電路30、40和50，響應(yīng)于檢測(cè)器20的輸出分別產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)(FES)、循軌誤差信號(hào)(TES)和球面像差信號(hào)(SAS)；球面像差補(bǔ)償單元15，布置在物鏡16和分束器14之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路50所產(chǎn)生的SAS信號(hào)來補(bǔ)償由厚度變化引起的球面像差。信號(hào)產(chǎn)生電路30、40和50包括RF/FES電路30，產(chǎn)生FES和RF信號(hào)；TES電路40，產(chǎn)生TES；SAS電路50，產(chǎn)生SAS。此外，該光學(xué)拾取設(shè)備還包括致動(dòng)器17，致動(dòng)器17響應(yīng)于TES和FES驅(qū)動(dòng)物鏡16的循軌/聚焦。
光源11可以是發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的光的半導(dǎo)體激光元件，如激光二極管。例如，發(fā)射約405nm的短波長(zhǎng)的藍(lán)光的半導(dǎo)體激光元件可用作光源11。此外，從光源11發(fā)出的光可能是發(fā)散的。通過將光轉(zhuǎn)換為平行光束的準(zhǔn)直透鏡12來解決這一問題。如圖3中所示，通過準(zhǔn)直透鏡12并被轉(zhuǎn)換為平行光束的光入射到分光單元13上。
根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，分光單元13包括例如全息光學(xué)元件(HOE)。HOE將入射光分為多束衍射光，并根據(jù)形成在HOE的表面上的衍射圖案的形狀來控制衍射的光的量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取設(shè)備中使用的HOE 13的正視圖。如圖4中所示，HOE 13的表面被分為形成在半徑R1的內(nèi)側(cè)的區(qū)域13a和形成在半徑R1的外側(cè)的區(qū)域13b。在HOE 13的兩個(gè)區(qū)域13a和13b中形成具有不同光柵間隔(grating interval)的不同衍射光柵。這里，R2是通過準(zhǔn)直透鏡12的平行光束入射到其中的區(qū)域的半徑。在這一結(jié)構(gòu)中，入射到HOE 13上的平行光束被分為第0級(jí)衍射主光束和兩個(gè)第±1級(jí)衍射副光束，第±1級(jí)衍射副光束的光少于主光束的光。在這種情況下，從HOE 13發(fā)出的主光束是具有半徑為R2的圓形橫截面的平行光束。此外，第±1級(jí)衍射副光束之一與光軸相鄰近，并具有半徑為R1的圓形橫截面，第±1級(jí)衍射副光束中的另一個(gè)距離光軸較遠(yuǎn)，并具有內(nèi)徑為R1外徑為R2的環(huán)形橫截面。兩個(gè)副光束中的光的量可以基本相等，以便球面像差和光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層的厚度變化之間具有線性比例關(guān)系。為此，半徑R1與半徑R2之比可以約為0.75。
通過HOE 13形成的主光束和副光束通過分束器14和球面像差補(bǔ)償單元15(將在隨后描述)，并入射到物鏡16上。物鏡16通過聚焦主光束和副光束來在光學(xué)記錄介質(zhì)D上形成光點(diǎn)。以下，由主光束產(chǎn)生的光點(diǎn)稱為“主光點(diǎn)”，由副光束產(chǎn)生的光點(diǎn)稱為“副光點(diǎn)”。通常，光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層具有在光學(xué)記錄介質(zhì)D上環(huán)繞的多個(gè)螺旋形軌道。通過物鏡16形成的主光點(diǎn)和副光點(diǎn)按一列布置在一個(gè)軌道上。具體地講，所述副光點(diǎn)分別布置在主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)。
以這樣的方式，聚焦在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的主光束和副光束在記錄層的軌道處被反射和衍射，然后通過物鏡16和球面像差補(bǔ)償單元15，并入射到分束器14上。分束器14將從光學(xué)記錄介質(zhì)D反射的光向檢測(cè)器20反射。被分束器14反射的光由會(huì)聚透鏡18聚焦到檢測(cè)器20上，并形成主光點(diǎn)和副光點(diǎn)。在這種情況下，由像散透鏡19為形成在檢測(cè)器20上的主光點(diǎn)和副光點(diǎn)提供約45°的像散。
檢測(cè)器20可包括例如，分別檢測(cè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)的三個(gè)四分檢測(cè)器(quad-detector)21、22和23。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可采用另外的四分檢測(cè)器。圖5示出三個(gè)四分檢測(cè)器21、22和23上形成的光點(diǎn)的圖案。如圖5中所示，四分檢測(cè)器21、22和23中的每一個(gè)被分為四部分，分別從每一部分檢測(cè)光的量。在圖5中，主光點(diǎn)四分檢測(cè)器21檢測(cè)主光點(diǎn)中的光的量，上面的四分檢測(cè)器23和下面的四分檢測(cè)器22分別檢測(cè)兩個(gè)副光點(diǎn)中的光的量?？梢詮乃姆謾z測(cè)器21、22和23分別檢測(cè)到的光的量獲得用于對(duì)物鏡16進(jìn)行循軌和聚焦驅(qū)動(dòng)的TES和FES、用于校正由記錄層的厚度變化引起的球面像差的SAS、以及用于再現(xiàn)記錄在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的信息的RF信號(hào)。
可利用主光點(diǎn)四分檢測(cè)器21沿不同對(duì)角線方向的部分所檢測(cè)的光的量之差來計(jì)算FES。如上所述，由像散透鏡19為形成在檢測(cè)器20上的光點(diǎn)提供45°(即對(duì)角線方向)的像散。當(dāng)光精確地聚焦在光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層上時(shí)，形成在檢測(cè)器20上的光點(diǎn)基本為圓形。然而，當(dāng)光沒有精確地聚焦在光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層上時(shí)，由于像散，在檢測(cè)器20上形成沿對(duì)角線方向的傾斜角度布置的橢圓形光點(diǎn)。因此，通過主光點(diǎn)四分檢測(cè)器21沿對(duì)角線方向的每?jī)蓚€(gè)部分中測(cè)量到的光的量之差來指示物鏡16的聚焦誤差。即，F(xiàn)ES可以利用等式1來計(jì)算。
FES＝A+C-B-D (1)，其中，A、B、C和D表示由所述字母指示的主光點(diǎn)四分檢測(cè)器21的相應(yīng)部分中測(cè)量到的光的量。
此外，如等式2中所示，用于再現(xiàn)光學(xué)記錄介質(zhì)D上記錄的信息的RF信號(hào)表示主光點(diǎn)四分檢測(cè)器21的各個(gè)部分中測(cè)量到的光的量之和。
RF＝A+C+B+D(2)。
光學(xué)記錄介質(zhì)D的記錄層的厚度變化被測(cè)量為記錄層的一個(gè)軌道上位于主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)的兩個(gè)副光點(diǎn)的FES之差。即，當(dāng)不存在記錄層的厚度變化時(shí)，從位于主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)的每一個(gè)副光點(diǎn)計(jì)算出的FES被確定為基本相等。然而，當(dāng)存在記錄層的厚度變化時(shí)，兩個(gè)副光點(diǎn)的聚焦深度不同。因此，兩個(gè)副光點(diǎn)的FES不同。兩個(gè)副光點(diǎn)的FES之差也與記錄層的厚度變化量成比例。在等式3中，從副光點(diǎn)四分檢測(cè)器22和23的每一部分中檢測(cè)的光的量來計(jì)算由記錄層的厚度變化引起的SAS。
SAS＝FES1-FES2＝(F+H-E-G)-(J+L-I-K) (3)，其中，E-L的值表示由所述字母指示的副光點(diǎn)四分檢測(cè)器22和23的相應(yīng)部分中測(cè)量到的光的量。
形成在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的主光點(diǎn)和副光點(diǎn)被記錄層的軌道反射，并同時(shí)被軌道的邊沿衍射。當(dāng)形成在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的主光點(diǎn)和副光點(diǎn)精確地位于軌道的中心時(shí)，形成在檢測(cè)器20上的光點(diǎn)的衍射圖案基本上彼此對(duì)稱。然而，當(dāng)形成在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的主光點(diǎn)和副光點(diǎn)沒有精確地位于軌道的中心時(shí)，形成在檢測(cè)器20上的光點(diǎn)的衍射圖案不對(duì)稱。因此，可利用差分推挽(DPP)方法從四分檢測(cè)器21、22和23的上面的部分和下面的部分中所測(cè)量的光的量之差來獲得TES。即，可利用等式4來計(jì)算TES。
TES＝MPP-M×SPP＝(A+B-C-D)-M×[(E+H-F-G)+(I+L-J-K)](4)，其中，MPP是由主光點(diǎn)產(chǎn)生的推挽信號(hào)，SPP是由副光點(diǎn)產(chǎn)生的推挽信號(hào)，M是補(bǔ)償主光點(diǎn)和副光點(diǎn)中的光的量之間的差的系數(shù)。
參照?qǐng)D5，產(chǎn)生FES和RF信號(hào)的RF/FES電路30、產(chǎn)生TES的TES電路40以及產(chǎn)生SAS的SAS電路50包括多個(gè)加法器和差分電路。
當(dāng)將信息記錄在光學(xué)記錄介質(zhì)D上或從光學(xué)記錄介質(zhì)D再現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以這樣的方式獲得的FES和TES被發(fā)送到致動(dòng)器17并用于物鏡16的聚焦和循軌控制。此外，SAS被發(fā)送到球面像差補(bǔ)償單元15并用于補(bǔ)償由記錄層的厚度變化引起的球面像差。球面像差補(bǔ)償單元15可以是，例如液晶面板或者擴(kuò)束器。即，由液晶面板或擴(kuò)束器產(chǎn)生相反方向上的球面像差，以便補(bǔ)償由從光學(xué)記錄介質(zhì)D的表面到記錄層的距離的變化引起的球面像差。使用液晶面板或擴(kuò)束器來補(bǔ)償球面像差的方法是公知技術(shù)。因此，將省略其詳細(xì)描述。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取設(shè)備中的SAS關(guān)于記錄層的厚度變化的曲線圖。如圖6中所示，SAS與記錄層的厚度變化成線性比例。圖7示出在物鏡16橫跨記錄層的軌道時(shí)產(chǎn)生的TES。在圖7中，當(dāng)由物鏡16聚焦的光學(xué)點(diǎn)精確地位于軌道的中心，或者位于軌道間的間隔中時(shí)，TES為0。因此，可從圖7的曲線圖所示的TES的值來獲知光點(diǎn)相對(duì)于軌道的位置。
圖8和圖9是當(dāng)物鏡16向著軌道的邊緣移位了預(yù)定距離(例如，約2mm)時(shí)的SAS和TES的曲線圖。參照?qǐng)D8，在圖3中所示的光學(xué)拾取設(shè)備中，即使物鏡16移位，SAS也不受所述移位的影響。因此，總可獲得精確的SAS。參照?qǐng)D9，當(dāng)物鏡16移位時(shí)，作為由主光點(diǎn)產(chǎn)生的推挽信號(hào)的MPP以及作為由副光點(diǎn)產(chǎn)生的推挽信號(hào)的SPP偏移預(yù)定值，但是在從兩個(gè)信號(hào)MPP和SPP之差獲得的TES中不產(chǎn)生偏移。因此，在圖3中所示的光學(xué)拾取設(shè)備中，即使物鏡16移位，也總可獲得精確的TES。
在圖3中所示的光學(xué)拾取設(shè)備中，由于主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)形成在記錄層的同一軌道上，因此本發(fā)明的原理可適用于具有岸臺(tái)或溝槽形狀的任何光學(xué)記錄介質(zhì)(例如，該原理可適用于DVD-RW、DVD-RAM、HDDVD-RW或BD-RW)。
此外，由于由HOE 13形成的兩個(gè)副光點(diǎn)具有基本相同的光的量，因此即使在光學(xué)拾取設(shè)備中出現(xiàn)少量散焦，兩個(gè)副光點(diǎn)也幾乎不受散焦作用的影響。然而，即使具有基本相同的光的量的兩個(gè)副光點(diǎn)受到散焦的影響，由于SAS是利用兩個(gè)副光點(diǎn)的FES之差而獲得的(即，SAS＝FES1-FES2)，因此散焦的作用被抵消。因此，即使在光學(xué)拾取設(shè)備中出現(xiàn)散焦，也可以精確地計(jì)算由記錄層的厚度變化引起的SAS。
盡管在圖3中HOE 13被布置在光源11和分束器14之間，但是HOE 13也可被布置在分束器14和物鏡16之間。在這種情況下，HOE 13僅衍射入射在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的光，而不影響從光學(xué)記錄介質(zhì)D反射的光。在這種情況下，偏振HOE(p-HOE)可用作HOE 13。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有圖3的光學(xué)拾取器的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)60的示意圖。參照?qǐng)D10，具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取器的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)60包括主軸電機(jī)65，使諸如CD、DVD或BD的光學(xué)記錄介質(zhì)D旋轉(zhuǎn)；光學(xué)拾取器61，沿光學(xué)記錄介質(zhì)D的徑向運(yùn)動(dòng)，將信息記錄在光學(xué)記錄介質(zhì)D上或從光學(xué)記錄介質(zhì)D再現(xiàn)信息；驅(qū)動(dòng)單元67，驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)65；控制單元69，控制光學(xué)拾取器61的聚焦伺服和循軌伺服。標(biāo)號(hào)62和63分別表示光學(xué)記錄介質(zhì)D安裝于其上的轉(zhuǎn)臺(tái)和夾緊光學(xué)記錄介質(zhì)D的夾具。
如上所述，光學(xué)拾取器61包括這樣的光學(xué)系統(tǒng)，其具有物鏡16，用于將光源發(fā)出的光聚焦到光學(xué)記錄介質(zhì)D上；致動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)物鏡16；和信號(hào)產(chǎn)生電路30、40和50，用于產(chǎn)生FES、TES、SAS和RF信號(hào)。
從光學(xué)記錄介質(zhì)D反射的光被布置在光學(xué)拾取器61中的光電檢測(cè)器檢測(cè)到，并被光電轉(zhuǎn)換為上述的電信號(hào)，所述電信號(hào)被輸入到控制單元69?？刂茊卧?9利用驅(qū)動(dòng)單元67來控制主軸電機(jī)65的旋轉(zhuǎn)速度，并基于從光學(xué)拾取器61輸入的信號(hào)控制光學(xué)拾取器61的聚焦和循軌。此外，控制單元69基于從光學(xué)拾取器61輸入的RF信號(hào)再現(xiàn)記錄在光學(xué)記錄介質(zhì)D上的信息。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明各方面的光學(xué)拾取設(shè)備中，可利用相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來檢測(cè)并補(bǔ)償由光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化引起的球面像差。此外，即使在光學(xué)拾取設(shè)備中出現(xiàn)散焦時(shí)，SAS也不受所述散焦的影響，因此可精確地檢測(cè)記錄層的厚度變化，并且在物鏡移位時(shí)，TES不受所述移位的影響。另外，根據(jù)本發(fā)明各方面的光學(xué)拾取設(shè)備具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且所使用的價(jià)格高的元件的數(shù)量較少，因此可以以相對(duì)低的價(jià)格來制造。
盡管已顯示和描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可在這些實(shí)施例中進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)拾取器，包括光源，發(fā)射光；物鏡，通過對(duì)從光源發(fā)出的光進(jìn)行聚焦來在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成光點(diǎn)；分光單元，布置在光源和物鏡之間，用于將從光源發(fā)出的光分為主光束和兩個(gè)副光束，以在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成一個(gè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)，所述分光單元具有第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；檢測(cè)器，用于檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量以及各個(gè)副光束的光的量；分束器，布置在光源和物鏡之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器；信號(hào)產(chǎn)生電路，響應(yīng)于檢測(cè)器的輸出，分別產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)和球面像差信號(hào)；和球面像差補(bǔ)償單元，布置在物鏡和分束器之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的球面像差信號(hào)來補(bǔ)償球面像差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取器，其中，通過所述分光單元形成的主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)按一列排列在光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的同一軌道上，并且所述兩個(gè)副光點(diǎn)分別位于所述主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)拾取器，其中，所述分光單元包括全息光學(xué)元件，所述主光束是第0級(jí)衍射光束，所述副光束是第±1級(jí)衍射光束，所述副光束的光的量小于所述主光束的光的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾取器，其中，通過所述全息光學(xué)元件形成的兩個(gè)副光點(diǎn)具有相同的光的量，第一副光點(diǎn)與光軸相鄰近并具有圓形橫截面，第二副光點(diǎn)比第一副光點(diǎn)距離光軸遠(yuǎn)，并且第二副光點(diǎn)具有環(huán)形橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾取器，其中，所述全息光學(xué)元件的表面被分為圓形的第一區(qū)域和形成在第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，在第一區(qū)域和第二區(qū)域中分別形成具有不同的光柵間隔的不同衍射光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾取器，其中，所述全息光學(xué)元件被布置在光源和分束器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾取器，其中，所述全息光學(xué)元件是偏振全息光學(xué)元件，其被布置在物鏡和分束器之間，并且選擇性地僅衍射向光學(xué)記錄介質(zhì)傳播的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取器，其中，所述檢測(cè)器包括主光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量；兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的兩個(gè)副光束的光的量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾取器，還包括像散透鏡，布置在分束器和檢測(cè)器之間，用于為從光學(xué)記錄介質(zhì)反射并入射到檢測(cè)器上的光提供像散。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾取器，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生單元包括射頻/聚焦誤差信號(hào)電路，用于產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)和射頻信號(hào)；循軌誤差信號(hào)電路，用于產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)；和球面像差信號(hào)電路，產(chǎn)生球面像差信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器，其中，所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器被分為2×2部分，射頻/聚焦誤差信號(hào)電路通過將所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器的每一部分中所測(cè)量的光的量相加來產(chǎn)生射頻信號(hào)，通過利用沿一個(gè)對(duì)角線方向排列的兩個(gè)部分中所測(cè)量的光的量的和與沿另一個(gè)對(duì)角線方向的兩個(gè)部分中所測(cè)量的光的量的和之差來產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器，其中，所述球面像差信號(hào)電路利用所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器所分別計(jì)算出的兩個(gè)副光點(diǎn)的聚焦誤差信號(hào)之差來產(chǎn)生球面像差信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器，其中，所述循軌誤差信號(hào)電路利用由所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)與由所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)之差來產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取器，其中，所述球面像差補(bǔ)償單元包括液晶面板或者擴(kuò)束器，用于在與光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化所引起的球面像差相反的方向上產(chǎn)生球面像差。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取器，還包括致動(dòng)器，響應(yīng)于各個(gè)信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的循軌誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)來驅(qū)動(dòng)物鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取器，還包括準(zhǔn)直透鏡，用于將從光源發(fā)出的光準(zhǔn)直為平行光束。
17.一種光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)單元，用于安放光學(xué)記錄介質(zhì)并使光學(xué)記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)；光學(xué)拾取器，被安裝為沿光學(xué)記錄介質(zhì)的徑向運(yùn)動(dòng)，用于將信息記錄到光學(xué)記錄介質(zhì)和/或從光學(xué)記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息；和控制器，用于控制光學(xué)拾取器的聚焦伺服和循軌伺服，其中，所述光學(xué)拾取器檢測(cè)并補(bǔ)償由光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化引起的球面像差，所述光學(xué)拾取器包括光源，發(fā)射光；物鏡，通過對(duì)從光源發(fā)出的光進(jìn)行聚焦來在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成光點(diǎn)；分光單元，布置在光源和物鏡之間，用于將從光源發(fā)出的光分為主光束和兩個(gè)副光束，以在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成一個(gè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)，所述分光單元具有第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；檢測(cè)器，檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量以及各個(gè)副光束的光的量；分束器，布置在光源和物鏡之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器；信號(hào)產(chǎn)生電路，響應(yīng)于檢測(cè)器的輸出，分別產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)和球面像差信號(hào)；和球面像差補(bǔ)償單元，布置在物鏡和分束器之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的球面像差信號(hào)來補(bǔ)償球面像差。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，通過所述分光單元形成的主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)按一列排列在光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的同一軌道上，并且所述兩個(gè)副光點(diǎn)分別位于所述主光點(diǎn)的前側(cè)和后側(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述分光單元包括全息光學(xué)元件，所述主光束是第0級(jí)衍射光束，所述副光束是第±1級(jí)衍射光束，所述副光束的光的量小于所述主光束的光的量。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器包括主光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量；兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器，用于測(cè)量從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的兩個(gè)副光束的光的量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生電路利用所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器所分別計(jì)算出的兩個(gè)副光點(diǎn)的聚焦誤差信號(hào)之差來產(chǎn)生球面像差信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生電路利用由所述主光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)與由所述兩個(gè)副光點(diǎn)四分檢測(cè)器產(chǎn)生的推挽信號(hào)之差來產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述球面像差補(bǔ)償單元包括液晶面板或者擴(kuò)束器，用于在與光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層的厚度變化所引起的球面像差相反的方向上產(chǎn)生球面像差。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)系統(tǒng)，還包括致動(dòng)器，響應(yīng)于各個(gè)信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的循軌誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)來驅(qū)動(dòng)物鏡。
全文摘要
提供一種光學(xué)拾取設(shè)備，包括光源，發(fā)射光；物鏡，通過聚焦從光源發(fā)出的光來在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成光點(diǎn)；分光單元，布置在光源和物鏡之間，用于將從光源發(fā)出的光分為主光束和兩個(gè)副光束，以在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成一個(gè)主光點(diǎn)和兩個(gè)副光點(diǎn)，所述分光單元具有第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；檢測(cè)器，檢測(cè)從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的主光束的光的量以及各個(gè)副光束的光的量；分束器，布置在光源和物鏡之間，用于使從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光被引導(dǎo)向檢測(cè)器；信號(hào)產(chǎn)生電路，分別產(chǎn)生循軌誤差信號(hào)(TES)、聚焦誤差信號(hào)(FES)和球面像差信號(hào)(SAS)；球面像差補(bǔ)償單元，布置在物鏡和分束器之間，利用信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的SAS來補(bǔ)償球面像差。
文檔編號(hào)G11B7/095GK1917054SQ20061011575
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者洪濤, 金泰敬, 崔佑碩, 鄭鐘三 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社