專利名稱：全息光學(xué)器件、具有該全息光學(xué)器件的兼容性光學(xué)拾取器、采用該兼容性光學(xué)拾取器的光 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的多個(gè)方面涉及一種全息光學(xué)器件、具有該全息光學(xué)器件的兼容 性光學(xué)拾取器以及采用該兼容性光學(xué)拾取器的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，更具 體地講，涉及一種用于通過使用從光源發(fā)射的光將信息記錄到具有不同厚度 的多種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)和/或從所述信息存儲(chǔ)介質(zhì)再現(xiàn)信息的全息光學(xué)器
的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)(如光盤)的記錄容量依賴于光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)
中的物鏡聚焦的激光束的光斑(opticalspot)的尺寸，其中，所述光學(xué)信息存 儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)利用光斑將數(shù)據(jù)記錄到光盤上和/或從光盤上再現(xiàn)數(shù)據(jù)。所述光斑 的尺寸根據(jù)激光束的波長X以及物鏡的數(shù)值孔徑(NA)來確定，如公式1所 示
聚焦光斑的尺寸oc;i/a^...... (1)
因此，需要短波長的光源(如藍(lán)激光束)和具有高NA的物鏡以減小聚 焦在光盤上的光斑的尺寸，從而增加光盤的記錄密度。
根據(jù)藍(lán)光盤(BD)標(biāo)準(zhǔn)，單面BD具有大約25GB的存儲(chǔ)容量。BD標(biāo)
(相應(yīng)于從光學(xué)入射面到信息存儲(chǔ)面的距離，即，保護(hù)層的厚度)大約為 O.lmm。根據(jù)高清晰度數(shù)字多功能盤(HD DVD )標(biāo)準(zhǔn)，HD DVD具有大約 15GB的存儲(chǔ)容量。HD DVD標(biāo)準(zhǔn)使用發(fā)射波長約為405nm的光的光源以及 NA為0.65的物4竟。HD DVD的厚度大約為0.6mm。
需要一種在一個(gè)系統(tǒng)中能夠使用兩種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)(如BD和HD DVD)的裝置。解決這一需要的一種嘗試是，使用兩個(gè)適用于兩種光學(xué)信息 存儲(chǔ)介質(zhì)的物鏡，以使得兩種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)相互兼容。然而，在這種情況下，必須使用兩個(gè)物鏡以及與這兩個(gè)物鏡相關(guān)的其它光學(xué)部件。因此，光 學(xué)部件的數(shù)量以及生產(chǎn)成本增加。此外，在兩個(gè)物鏡之間難以調(diào)整(fit)光軸。
為了解決這些問題，可以考慮一種僅使用一個(gè)物鏡并使用全息光學(xué)器件
減少球面像差的方法。日本公開專利第hei08-062493號(hào)公開了一種通過使用 全息透鏡使得用于DVD的光源與CD族光盤兼容的方法。在該方法中，直接 透射第0級(jí)衍射光束，從而將所述光束聚焦在焦點(diǎn)處。第+l級(jí)衍射光束發(fā)散 地透射，從而聚焦在與前一焦點(diǎn)具有不同焦距的焦點(diǎn)處。
在上述公開中，全息透鏡將以平行光束的形式入射的光束衍射為第0級(jí) 和第+1級(jí)衍射光束。第0級(jí)衍射光束作為不發(fā)散(不會(huì)聚)的光束入射到物 鏡上，用于將信息記錄到相對(duì)薄的光盤上和/或從該光盤上再現(xiàn)信息。第+1 級(jí)衍射光束是發(fā)散的，用于將信息記錄到相對(duì)厚的光盤上和/或從該光盤上再 現(xiàn)信息。由第0級(jí)衍射光束形成的光斑用于對(duì)DVD進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)。由 第+ 1級(jí)衍射光束形成的光斑用于對(duì)CD進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)。這兩個(gè)光斑形成 在同一光軸上。
如上所述，第0級(jí)衍射光束用于直接透射，第+1級(jí)衍射光束用于發(fā)散地 透射，從而使用用于DVD的光源對(duì)DVD和CD進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)。然而， 盡管全息光學(xué)器件將入射光束衍射為第0級(jí)衍射光束和第+l級(jí)衍射光束，但 是，具有不同階的衍射光束的量不為零。全息光學(xué)器件基本上將入射光束衍 射為具有較少量的不同級(jí)的光束。
因此，從光盤反射然后入射到全息透鏡上的第O級(jí)衍射光束被全息透鏡 衍射為第O級(jí)衍射光束、第+ l級(jí)衍射光束、第-l級(jí)衍射光束等。第O級(jí)衍射 光束用于4全測(cè)從DVD再現(xiàn)的信號(hào)。第0級(jí)/第0級(jí)書t射光束用作對(duì)DVD執(zhí)行 再現(xiàn)的信號(hào)光束。
類似地，從光盤反射然后入射到全息透鏡上的第+1級(jí)衍射光束被全息透 鏡衍射為第0級(jí)衍射光束、第+1級(jí)衍射光束、第-1級(jí)衍射光束等。第+1級(jí) 衍射光束用于檢測(cè)從CD再現(xiàn)的信號(hào)。第+1級(jí)/第1級(jí)衍射光束被用作對(duì)CD 執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束。
對(duì)DVD執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束使用作為入射光束的第0級(jí)衍射光束，以 及通過從光盤反射然后入射到全息透鏡上而產(chǎn)生的第0級(jí)衍射光束。對(duì)CD 執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束使用作為入射光束的第+1級(jí)衍射光束，以及通過從光盤反射然后入射到全息透鏡上而產(chǎn)生第+ 1級(jí)衍射光束。
如果這些衍射光束用于對(duì)BD和HD DVD執(zhí)行再現(xiàn)，則第0級(jí)/第0級(jí)衍 射光束可被用作對(duì)BD執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束，第1級(jí)/第1級(jí)衍射光束可被用 作對(duì)HD DVD執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束。然而，當(dāng)入射第n階衍射光束/第n階衍 射光束的返回光束被用作全息光學(xué)器件的信號(hào)光束時(shí)，第n-l級(jí)衍射光束的 入射光束/第n+l級(jí)衍射光束的返回光束以及第n+l級(jí)衍射光束的入射光束/ 第n-l級(jí)衍射光束的返回光束也入射到光電檢測(cè)器(PD)上，因此，成為影 響信號(hào)光束的噪聲。入射光束是由全息光學(xué)器件書f射然后入射到光盤上的光 束。反射光束是從光盤反射入射到全息光學(xué)器件并被其衍射，然后向著PD 傳播的光束。
的光學(xué)路徑。圖1A示出了 BD情況下的不同衍射階的衍射光束的光學(xué)路徑。 圖1B示出了 HDDVD情況下的衍射光束的光學(xué)路徑。在圖1A和圖1B中， OL表示物鏡。
如圖1A所示，準(zhǔn)直的平行光由光源入射到HOE上。從HOE入射的第 0級(jí)衍射光束從BD反射，然后通過第0級(jí)衍射光束路徑入射到HOE上。第 0級(jí)衍射光束在通過HOE之后作為平行光束前進(jìn)。從HOE入射的第1級(jí)衍 射光束被BD反射，然后通過第-1級(jí)衍射光束路徑入射到HOE上。第-l級(jí)衍 射光束入射到HOE上，隨后在通過HOE之后作為平行光前進(jìn)。從HOE入射 的第-1級(jí)衍射光束從BD反射，然后通過第1級(jí)衍射光束路徑入射到HOE上。 該光束在通過HOE之后作為平行光前進(jìn)。
相應(yīng)地，當(dāng)使用BD時(shí)，第0級(jí)/第0級(jí)衍射光束、第-1級(jí)/第1級(jí)衍射光 束、第1級(jí)/第-1級(jí)衍射光束在通過HOE之后沿著相同的光學(xué)路徑前進(jìn)。因 此，當(dāng)?shù)?級(jí)/第0級(jí)衍射光束被用作對(duì)BD執(zhí)行再現(xiàn)的信號(hào)光束時(shí)，第-1級(jí) /第1級(jí)衍射光束和第1級(jí)/第-1級(jí)衍射光束為噪聲，并且干擾存儲(chǔ)在BD上的 數(shù)據(jù)的再現(xiàn)。
類似地，如圖1B中所示，當(dāng)?shù)?級(jí)/第1級(jí)衍射光束被用作對(duì)HDDVD 進(jìn)行再現(xiàn)的信號(hào)光束時(shí)，第0級(jí)/第2級(jí)衍射光束以及第2級(jí)/第0級(jí)衍射光束 為噪聲。
由于關(guān)于BD由第-1級(jí)/第1級(jí)4汙射光束和第1級(jí)/第-1級(jí)書f射光束形成 在PD上的光斑的尺寸，以及關(guān)于HD DVD由第0級(jí)/第2級(jí)衍射光束以及第2級(jí)/第0級(jí)^(汙射光束形成在PD上的光斑的尺寸具有與由信號(hào)光束形成的光 斑的尺寸相似的級(jí)別，因此產(chǎn)生噪聲。噪聲是再現(xiàn)信號(hào)惡化的主要因素。產(chǎn) 生噪聲的衍射光束的效率需要被減小，以減少噪聲以及^C高從BD和HD DVD 再現(xiàn)的信號(hào)的質(zhì)量。
當(dāng)對(duì)具有可重寫雙層結(jié)構(gòu)的BD,即，BDDLRE (下面稱為BDDL), 執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)，由于從BD的表面反射的第+1級(jí)A2級(jí)書f射光束、第-2級(jí)/第+l 級(jí)衍射光束或第-2級(jí)/第0級(jí)衍射光束以及第0級(jí)/第-2級(jí)衍射光束，存在流 動(dòng)噪聲。當(dāng)對(duì)BDDL執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)，存在由于不同衍射階的衍射光束引起的流 動(dòng)噪聲以及由于從BD DL的表面反射的光束引起的噪聲。
圖2A和圖2B示出了當(dāng)對(duì)BDDL執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)，由HOE衍射的不同衍射 階的光束的光學(xué)路徑。圖2A示出了對(duì)BD DL的層Ll執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)的衍射光 束的光學(xué)路徑。圖2B示出了對(duì)BD DL的層L0執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)的衍射光束的光 學(xué)路徑。在圖2A和圖2B中，層Ll位于距離BDDL的表面75lam處，層L0 位于距離層L125^m處。
如圖2A中所示，在對(duì)層L1進(jìn)行再現(xiàn)期間，當(dāng)在BDDL中在距離由第 +1級(jí)書t射光束形成的光斑大約150pm處由第O級(jí)書t射光束形成光斑時(shí)，由于 從BD DL的表面反射的第+1級(jí)/第-2級(jí)衍射光束和第-2級(jí)/第+1級(jí)衍射光束 引起的噪聲流動(dòng)。
從HOE入射的第+1級(jí)衍射光束從BD DL的表面反射，然后通過第-2級(jí) 衍射光束路徑入射到HOE上。因此，第-2級(jí)衍射光束入射到HOE上，然后 作為平行光前進(jìn)。從HOE入射的第-2級(jí)衍射光束從BD DL的表面被反射然 后通過第+1級(jí)衍射光束路徑入射到HOE上。因此，第+1級(jí)衍射光束入射到 HOE上，然后作為平行光前進(jìn)。
因此，第+l級(jí)/第-2級(jí)衍射光束以及第-2級(jí)/第+l級(jí)衍射光束在通過HOE 之后，沿著與第0級(jí)/第O級(jí)衍射光束相同的光學(xué)路徑前進(jìn)。因此，當(dāng)對(duì)層L1 執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)，從BDDL的表面反射的第+1級(jí)/第-2衍射光束以及第-2級(jí)/第+1 級(jí)衍射光束作為噪聲流動(dòng)。
如圖2B中所示，當(dāng)在BDDL中，在對(duì)層LO進(jìn)行再現(xiàn)期間，在距離由 第1級(jí)衍射光束形成的光斑大約lOOiim處由第0級(jí)書f射光束形成光斑時(shí)，由 從BD DL的表面反射的第0級(jí)/第-2級(jí)衍射光束以及第-2級(jí)/第0級(jí)衍射光束 引起的噪聲流動(dòng)，因此導(dǎo)致再現(xiàn)信號(hào)的質(zhì)量變差。因此，為了提高從BD和HDDVD再現(xiàn)的信號(hào)的質(zhì)量，必須減小產(chǎn)生噪 聲的衍射光束的效率。當(dāng)對(duì)BD DL執(zhí)行再現(xiàn)時(shí)，也必須減d、從BD DL的表 面反射的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的多個(gè)方面提供了 一種全息光學(xué)器件，該器件能夠減少當(dāng)使用第 0級(jí)衍射光束的入射光束/第0級(jí)衍射光束的返回光束作為用于藍(lán)光盤(BD ) 的信號(hào)光束并使用第1級(jí)衍射光束的入射光束/第1級(jí)^"射光束的返回光束用 于高密度數(shù)字多功能盤(HD DVD)的信號(hào)光束時(shí)，由不需要的衍射光束產(chǎn) 生的噪聲流，從而提高信息再現(xiàn)信號(hào)的信噪比(SNR)。本發(fā)明還提供了一種 具有所述全息光學(xué)器件的兼容性光學(xué)拾取器以及采用該兼容性光學(xué)拾取器的 光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種全息光學(xué)器件。所述全息光學(xué)器件包 括具有圖案的全息圖，所述圖案以4階階梯形狀為周期，其中，4階階梯形 狀的第一、第二、第三、第四階梯中的至少一個(gè)的寬度與至少一個(gè)其它階梯 的寬度不同。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種兼容性光學(xué)拾取器。所述兼容性光學(xué) 拾取器使用第 一標(biāo)準(zhǔn)的第 一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)以及第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息 存儲(chǔ)介質(zhì)，第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度不同于第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚 度。所述兼容性光學(xué)拾取器包括光源，用于發(fā)射預(yù)定波長的光束；物鏡， 用于將入射光束聚焦到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上；全息光學(xué)器件，用于將從光源 入射的光束衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束。所述全息光學(xué)器件包括具有圖 案的全息圖，所述圖案以4階階梯形狀為周期，所述4階階梯形狀的第一、 第二、第三、第四階梯中的至少一個(gè)以寬度不同于至少一個(gè)其它階梯的寬度 形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一和第四階梯的寬度相等，第二和第三階梯 的寬的相等，但是不同于第一和第四階梯的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，所述全息圖被形成為使得第一和第四階梯的寬 度彼此相等，等于或大于0.16T并小于0.25T，第二和第三階梯的寬度彼此相等，分別等于0.5T-第一階梯的寬度，其中，T為所述圖案的所述周期的寬度。 根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，所述全息圖被形成為使得由第 一和第二階梯之 間的階梯差確定的相位變化等于由第二和第三階梯之間的階梯差確定的相位 變化，并且等于由第三和第四階梯之間的階梯差確定的相位變化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述全息光學(xué)器件包括全息圖中形成的第 一 區(qū)
域，用于使第0級(jí)衍射光束發(fā)散。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述全息光學(xué)器件還包括第二區(qū)域，所述第二
區(qū)域包括形成于第一區(qū)域外側(cè)的全息圖，用于將入射光束衍射為第0級(jí)衍射
光束和會(huì)聚的第1級(jí)衍射光束。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，階梯形狀的全息圖形成在第二區(qū)域中，使得所 述階梯形狀的全息圖中的階梯的方向與第一區(qū)域中形成的全息圖的階梯的方 向?qū)ΨQ。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述第二區(qū)域被形成為使得第o級(jí)衍射光束的 衍射效率近似于或大于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
才艮據(jù)本發(fā)明的又一方面，第一區(qū)域可以被形成為使得第o級(jí)衍射光束的 衍射效率接近于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度為O.lmm，第二 光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度為0.6mm。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)符合藍(lán)光盤(BD)標(biāo)準(zhǔn)， 第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)符合高清晰度數(shù)字多功能盤(HDDVD)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述光源發(fā)射波長在400nm和420nm之間的藍(lán)光 光束。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述物鏡具有適合于第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存 儲(chǔ)介質(zhì)的第一NA (數(shù)值孔徑)，當(dāng)所述全息光學(xué)器件與物鏡結(jié)合時(shí)，所述全 息光學(xué)器件的第 一 區(qū)域可被形成為使得第 一 區(qū)域的最外側(cè)直徑形成適合于第 二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的第二 NA。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，第一NA為0.85,第二NA為0.65。 根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了一種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。所述光學(xué)信 息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)包括兼容性光學(xué)拾取器，用于將數(shù)據(jù)記錄到第一標(biāo)準(zhǔn)的第 一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)和第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上和/或從所述介 質(zhì)上再現(xiàn)數(shù)據(jù)，所述第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度不同于第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度；控制器，用于控制所述兼容性光學(xué)拾取器。所述兼容性光學(xué)拾 取器具有上述特征中的至少 一種。
將在下面的描述中部分闡述本發(fā)明的另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)，另外的部 分，通過該描述將是清楚的，或者通過實(shí)施本發(fā)明來了解。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的全息光學(xué)器件，當(dāng)使用入射的第0
階/返回的第0階^"射光束作為用于BD的信號(hào)光束以及入射的第1階/返回的 第1階衍射光束作為用于HDDVD的信號(hào)光束時(shí)，所述全息光學(xué)器件能夠減 少由于不需要的衍射光束而產(chǎn)生的噪聲流入。因此，當(dāng)所述全息光學(xué)器件被 使用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)能夠提高BD和HD DVD的信號(hào)特性的兼容的光學(xué)拾取器 以及光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面和 優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚并更容易理解，其中
圖1A和圖1B示出了在藍(lán)光盤(BD)和高清晰度數(shù)字多功能盤(HD DVD)的情況下，由全息光學(xué)元件(HOE)衍射的不同衍射級(jí)的光束的光學(xué) 路徑；
圖2A和圖2B示出了當(dāng)對(duì)BD DL的層Ll和L0才丸行再現(xiàn)時(shí)，由HOE 衍射的不同衍射級(jí)的光束的光學(xué)路徑；
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用全息光學(xué)器件的兼容性光 學(xué)拾取器；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全息光學(xué)器件；
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中示出的全息光學(xué)器件的第一區(qū) 域中形成的全息圖案的放大的截面圖6是示出了普通衍射器件(全息光學(xué)器件)的全息圖案的截面1992-212730號(hào)中公開的傳統(tǒng)全息光學(xué)器件；
圖8是示出了相對(duì)于02中的變化，M、 M^和^L(^i)中的變化的
707o ^7o 7070
曲線圖9是示出了當(dāng)(Df54.05。時(shí)根據(jù)^，第O級(jí)、第1級(jí)、第-l級(jí)、第2級(jí)
以及第-2級(jí)衍射光束的效率中的變化的曲線圖；圖10是示出了當(dāng)7。-7,時(shí)相對(duì)于占空變化第-l級(jí)、第-2級(jí)和第2級(jí)衍射光束的效率；
圖ll是示出了當(dāng);;,仏時(shí)相對(duì)于占空變化，比率^、 ^和Ml(^l)
W 跳跳
的曲線圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用兼容性光學(xué)拾取器的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用全息光學(xué)器件的兼容性光學(xué)拾取器10。所述兼容性光學(xué)拾取器10可使用第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)la和第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)lb。所述兼容性光學(xué)拾取器10包括光源11、物鏡30、光路改變器15、光電二極管(PD) 19以及全息光學(xué)器件20。所述光源ll發(fā)射預(yù)定波長的光束。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，所述兼容性光學(xué)拾取器10可包括附加的和/或不同的組件。類似地，兩個(gè)或更多的上述組件的功能性可以;故組合成一個(gè)單元。
物鏡30將入射光束聚焦到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1上。光路改變器15設(shè)置在光源11和物鏡30之間的光路上，以改變?nèi)肷涔馐那斑M(jìn)路徑。PD 19接收經(jīng)過物鏡30和光路改變器15從光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)反射的入射光束。所述全息光學(xué)器件20將從光源11入射的光束衍射為直接透射的第0級(jí)衍射光束，以及發(fā)散地透射的第1級(jí)衍射光束。
第一和第二光學(xué)信息介質(zhì)la和lb與定義具有不同厚度并使用相同波長的光束的光盤的標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)。第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)la可相應(yīng)于藍(lán)光盤(BD)標(biāo)準(zhǔn)。第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)lb可相應(yīng)于高清晰度數(shù)字多功能盤(HDDVD)標(biāo)準(zhǔn)。第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)la的厚度可大約為O.lmm。第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)lb的厚度可大約為0.6mm。第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)la以及第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)lb分別被示例性地描述為BD和HDDVD。然而，根據(jù)本發(fā)明的其它方面的第一和第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)也可以符合不同的標(biāo)準(zhǔn)，并具有與這些不同的標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的厚度。
光源11發(fā)射共用于BD la和HD DVD lb的波長的光束。例如，光源11可發(fā)射波長在400nm和420nm之間(例如，大約405nm)的藍(lán)光光束。光源
1511可以是發(fā)射藍(lán)光激光束的半導(dǎo)體激光器。
物鏡30將入射光束聚焦到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1上。物鏡30還可以被設(shè)
置為適合于BDla,因而可具有第一數(shù)值孔徑(NA),例如0.85的NA。
當(dāng)使用BD la時(shí)，第0級(jí)衍射光束直接穿過全息光學(xué)器件20的第一區(qū) 域21和第二區(qū)域23 (下面將參照?qǐng)D4進(jìn)行描述)，然后通過物鏡30聚焦到 BD上。當(dāng)使用HD DVD lb時(shí)，第1級(jí)衍射光束在全息光學(xué)器件20的la第 一區(qū)域21中被衍射，然后通過物鏡30聚焦到HD DVD lb上。
準(zhǔn)直透鏡13可被進(jìn)一步包含在光源11和物鏡30之間的光路上，從而將 從光源ll發(fā)射的發(fā)散的光束準(zhǔn)直為平行光束。如圖3中所示出的，準(zhǔn)直透鏡 13被設(shè)置在光路改變器15和全息光學(xué)器件20之間。還可在光路改變器15 和PD 19之間的光路上進(jìn)一步包括檢測(cè)透鏡18,從而將從光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì) 1反射的光束以合適尺寸的光斑聚焦到PD 19上。檢測(cè)透鏡18可以是像散透 鏡，從而使用像散方法檢測(cè)聚焦誤差信號(hào)。光路改變器15可包括普通分束器。 可選地，光路改變器15可包括偏振分束器(PBS)和四分之一波片。
所述兼容性光學(xué)拾取器10還可包括光柵(未示出)，以使用三光束法或 差分推挽(DPP)來檢測(cè)循軌(tracking)伺服信號(hào)。所述光柵可被設(shè)置在光 源11和光路改變器15之間的光路上，從而將從光源11入射的光束分為三個(gè) 光束，即，主光束和兩個(gè)次光束。在這種情況下，PD 19可包括接收主光束 的主光接收區(qū)以及分別接收兩個(gè)次光束的第一和第二次光接收區(qū)。例如，主 光接收區(qū)可具有四個(gè)光接收區(qū)域。次光接收區(qū)可具有兩個(gè)光接收區(qū)域。在這 種情況下，可使用DPP或三光束法來檢測(cè)循軌伺服信號(hào)。當(dāng)所述兼容性光學(xué) 拾取器IO使用三維激光定位技術(shù)檢測(cè)循軌伺服信號(hào)時(shí)，第一光接收區(qū)和第二 光接收區(qū)可具有單一的光接收區(qū)域。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，當(dāng)使用三光 束法或DPP時(shí)用于檢測(cè)循軌伺服信號(hào)的光柵和PD 19的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是公知的， 因此將省略對(duì)它們的說明。
全息光學(xué)器件20將從光源入射的光束衍射為第O級(jí)衍射光束和第1級(jí)衍 射光束。第O級(jí)衍射光束用于對(duì)BD la執(zhí)行記錄和/或再現(xiàn)。第l級(jí)衍射光束 用于對(duì)HD DVD lb執(zhí)行記錄和/或再現(xiàn)。通過支撐構(gòu)件25將全息光學(xué)器件20 固定，從而與物鏡30保持預(yù)定的距離。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全息光學(xué)器件20。如圖4中所示，當(dāng)即 第0級(jí)衍射光束的入射光束/第0級(jí)衍射光束的返回光束被用作用于BD la的信號(hào)光束，以及第1級(jí)書f射光束的入射光束/第1級(jí)^f汙射光束的返回光束被用
作用于HDDVDlb的信號(hào)光束時(shí)，全息圖22形成在全息光學(xué)器件20中，以減少由其它衍射光束產(chǎn)生的噪聲流。全息圖22的周期1P的全息圖案的截面圖形成為4階階梯形狀，4階階梯形狀的第一至第四階梯中的至少一個(gè)具有與其它階梯不同的寬度。
全息光學(xué)器件20包括第一區(qū)域21，在第一區(qū)域21中形成具有4階階梯形狀的全息圖22。第一區(qū)域21中的全息圖22被形成為使得直接透射第0級(jí)衍射光束并將第1級(jí)衍射光束發(fā)散。第一區(qū)域21中的全息圖22可被形成為第O級(jí)衍射光束的衍射效率與第1級(jí)衍射光束的衍射效率近似。衍射效率之間的近似包括衍射效率相同的可能性。第 一 區(qū)域21中的全息圖22以相同軸上的階梯形狀的全息圖案形成，從而用作將第1級(jí)衍射光束發(fā)散的全息透鏡。
當(dāng)物鏡30具有適合于BD la的第一NA (例如，0.85的NA)時(shí)，當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域21與物鏡30結(jié)合時(shí)，第一區(qū)域21的尺寸可被確定以具有適合于HDDVD lb的第二 NA (例如，0.65的NA )。將在后面更詳細(xì)地描述形成在第一區(qū)域21中的全息圖22。
全息光學(xué)器件20還可包括形成在第一區(qū)域21的外側(cè)的第二區(qū)域23,在第二區(qū)域23中形成全息圖24，以將入射光束衍射為入射的第0級(jí)衍射光束和會(huì)聚的第1級(jí)衍射光束。第二區(qū)域23中的全息圖24可以以相同軸上的階梯形狀的全息圖案形成，從而用作將第1級(jí)衍射光束會(huì)聚的全息透鏡。全息圖24可以以與第一區(qū)域21中形成的全息圖22的階梯形狀對(duì)稱的階梯形狀形成在第二區(qū)域23中，從而防止第+ 1級(jí)衍射光束聚焦到HDDVDlb上。由第二區(qū)域23中的全息圖24衍射的第O級(jí)衍射光束被用作用于BD la的有效光束，而第l級(jí)衍射光束不聚焦在HDDVDlb的信息存儲(chǔ)表面上，因此不被用作用于BD的有效光束。
可通過適合于BD la的第一NA,例如，0.85的NA,來確定第二區(qū)域23的尺寸。第二區(qū)域23中的全息圖24可被形成為使得第0級(jí)衍射光束的衍射效率近似于或大于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。所述衍射效率之間的近似包括衍射效率相同的可能性。
第二區(qū)域23中的全息圖可基本上形成為與第一區(qū)域21中的全息圖22相同的階梯形狀。然而，全息圖24的階梯形狀可以相對(duì)于全息圖22的階梯形狀對(duì)稱。如圖3和圖4中所示，全息圖22和24分別形成在全息光學(xué)器件20的第 一區(qū)域21和第二區(qū)域23中。然而，本發(fā)明不限于此。全息光學(xué)器件20可具 有這樣的結(jié)構(gòu)全息圖22形成在第一區(qū)域21中，而全息圖24不形成在第二 區(qū)域23中。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成在圖4的全息光學(xué)器件20的第一區(qū) 域21中的全息圖案的放大的截面圖。如前所述，全息圖案還可形成在全息光 學(xué)器件20的第二區(qū)域23中。如圖5所示，具有周期1P的全息光學(xué)器件20 的全息圖案的截面可具有4階階梯形狀。4階階梯形狀的第一階梯Sl、第二 階梯S2、第三階梯S3和第四階梯S4中的至少一個(gè)具有與其它階梯的寬度不 同的寬度。
現(xiàn)在，將日本公開專利第1992-212730號(hào)中公開的傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件 與所述全息光學(xué)器件20進(jìn)行比較。在傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件中，階梯的寬度是 相同的，但是階梯差的高度不同，從而改變階梯的相位。因此，入射光束大 部分被衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束。通過對(duì)比，在全息光學(xué)器件20中， 階梯的寬度被調(diào)整為主要將入射光束衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束，并抑 制第-l級(jí)、第2級(jí)和第-2級(jí)衍射光束的衍射效率。因此，減少了由不需要的 衍射光束產(chǎn)生的噪聲流。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一階梯Sl和第四階梯S4的寬度可彼此相等， 第二階梯S2和第三階梯S3的寬度可彼此相等。
如圖5中所示，具有4階階梯形狀的周期1P的全息圖案的總寬度為T， 第一階梯S1、第二階梯S2、第三階梯S3和第四階梯S4的寬度分別為WOl、 W12、 W23和W34。第一階梯Sl的寬度W01和第四階梯S4的寬度W34可 均為'l/4T-aT，，第二階梯S2的寬度W12和第三階梯S3的寬度W23可均為 'l/4T+aT，，其中，'a，表示絕對(duì)值比T小的數(shù)，用占空變化(duty variation) 表示。
例如，可以形成全息光學(xué)器件20的全息圖案，從而滿足如下條件第一 階梯的寬度W01和第四階梯的寬度W34彼此相等，均等于或大于0.16T,并 小于0.25T，第二階梯S2的寬度W12和第三階梯S3的寬度W23彼此相等， 均等于'0.5T-W01'。
如圖5中所示，第一階梯Sl和第二階梯S2之間的階梯差為d12,第二 階梯S2和第三階梯S3之間的階梯差為d23，第三階梯S3和第四階梯S4之間的階梯差為d34，由階梯差d12、 d23和d34確定的光束的相位變化分別為(W2、①23、①34?？蓪?階階梯形狀形成為使得相位變化4皮此相等，即，0)12=023=034。可選地，4階階梯形狀可形成為4吏得至少一部分相位變化與其它相位變化不同。
當(dāng)如上所述全息光學(xué)器件20使用入射的第0級(jí)衍射光束/第0級(jí)衍射光束的返回光束作為用于BD la的信號(hào)光束，并且使用入射的第1級(jí)/反射的第1級(jí)衍射光束作為用于HDDVD lb的信號(hào)光束時(shí)，噪聲光束的光功率與信號(hào)光束的光功率的之比可被最小化。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述使用全息光學(xué)器件20將噪聲光束的光功率與信號(hào)光束的光功率的比最小化的基礎(chǔ)。將描述由4階階梯的階梯差確定的相位變化相同的情況，以進(jìn)一步闡述通過改變4階階梯的四個(gè)階梯的寬度獲得的全息光學(xué)器件20的特性。
如前所述，噪聲光束的光功率與信號(hào)光束的光功率的比應(yīng)該被最小化，以提高BD和HD DVD的信號(hào)特性。由于BD使用第0級(jí)衍射光束作為信號(hào)光束，而HD DVD使用第1級(jí)衍射光束作為信號(hào)光束，所以第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束的衍射效率應(yīng)該被最大化，以將噪聲光束的光功率與信號(hào)光束的光功率的比最小化，從而提高BD和HDDVD的信號(hào)特性。然而，由于入射到全息光學(xué)器件上的光束被劃分，以分別用于BD和HD DVD,所以第O級(jí)衍射光束和第1級(jí)衍射光束的衍射效率應(yīng)該相等，以使將第1級(jí)衍射光束和第l級(jí)衍射光束最大化。為了滿足上述要求，以提高BD和HD DVD的信號(hào)特性，全息光學(xué)器件20應(yīng)該滿足等式2:
BD: Min (堅(jiān))，Min (^^),或Min
，0 "o"o
HD DVD: Min (墜) ......(2 )
跳
其中，；;m(w = ... —2,-1,0,1，2,...)表示每個(gè)衍射階的衍射效率。換句話說，//。、
7,、 7-,、 72和7-2分別表示第0級(jí)、第1級(jí)、第-l級(jí)、第2級(jí)和第-2級(jí)衍射效率。
現(xiàn)在將考慮如圖6所示的以4階階梯形狀為周期的圖案的普通衍射器件，即，全息光學(xué)器件20'。全息光學(xué)器件20，的介質(zhì)的折射率為ni。圍繞所述介質(zhì)的介質(zhì)(氣隙)的折射率為n。。 dl表示第四階梯S4，和第三階梯S3，之間的階梯差，d2表示從第四階梯S4，到第二階梯S2，的階梯差，d3表示從第四 階梯S4，到第一階梯S1，的階梯差。當(dāng)該周期的圖案的總寬度為T時(shí)，第一階
梯sr的寬度為"T,第一階梯sr和第二階梯S2，的寬度和為^，第一階梯 sr、第二階梯S2，和第三階梯S3，的寬度和為/r。在這種情況下，每個(gè)衍射
階的透射率Tm以及與透射率Tm的平方相應(yīng)的每個(gè)衍射階的衍射效率^分別
被表示在等式3和等式4中
<formula>formula see original document page 20</formula>
如圖7中所示，在傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件20"中，由全息圖案的階梯差確
定的相位變化被改變?yōu)槊總€(gè)衍射階的衍射效率。這種傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件
20"被公開在日本公開專利第1992-212730號(hào)中。如圖7中所示，全息光學(xué)器
件20"的一周期的圖案的總寬度為T。傳統(tǒng)全息光學(xué)器件20"的4階階梯的第
一、第二、第三、第四階梯S1，、 S2，、 S3，和S4，均具有寬度0.25T。通過第一
階梯Sl，和第二階梯S2，之間的階梯差確定的相位變化cl^等于由第三階梯S3，
和第四階梯S4，之間的階梯差確定的相位變化0^。衍射效率被表示在等式5
中。當(dāng)只有全息光學(xué)器件20，，的深度被改變時(shí)，第2級(jí)衍射效率等于第-2級(jí)
衍射效率。 2
7-i= ~r (1 _ )(l 一 cos )
7。 = * (1 + cos 02 XI + cos ^) 2
77'=1(1 + sin^2)(l — cos
7+2 -"^"(l-cos^Xl + cos^)<formula>formula see original document page 21</formula>……(5)
這里，屯是由第一階梯sr和第二階梯S2，之間的階梯差確定的相位變化
^2與由第二階梯S2，和第三階梯S3，之間的階梯差確定的相位變化d^的和，02相應(yīng)于由第三階梯S3，和第四階梯S4，之間的階梯差確定的相位變化d^。
如上所述，當(dāng)在采用BD期間第0級(jí)/第0級(jí)衍射光束被用作信號(hào)光束時(shí)，第-1級(jí)/第1級(jí)衍射光束和第1級(jí)/第1級(jí)衍射光束為噪聲。當(dāng)在采用HDDVD期間第1級(jí)/第1級(jí)衍射光束被用作信號(hào)光束時(shí)，第0級(jí)/第2級(jí)衍射光束和第2級(jí)/第0級(jí)衍射光束為噪聲。如在等式6中所示，從等式2和等式5獲得噪聲光束的光功率與信號(hào)光束的光功率之比
71L—')—(1-—2)W o 7, 4"(i+sii^)(i一co—J (l + sin九)
2
Mo = 〃2 = ;r2 1 cos^2)(l + cos^)^ 4x(l-s—2)柳7。 2)(1 + —) "(l + si,
……(6)
這里，^和》分別表示第_1級(jí)/第i級(jí)衍射光束(噪聲光束)70 70 ，，
的光功率與信號(hào)光束的衍射功率的比，以及第2級(jí)/第0級(jí)衍射光束(噪聲光
束)與信號(hào)光束的光功率的比。相位變化02的條件可以從等式6推導(dǎo)出來。
圖8是示出相對(duì)于相位變化02， H、 Ml和^L(^^)中的變化的曲
7o7o 7o7o
線圖。這里，M(皿)表示第+i級(jí)/第_2級(jí)或第_2級(jí)/第0級(jí)衍射光束的光
Wo Wo
學(xué)功率與信號(hào)光束的光功率的比，其中，當(dāng)對(duì)具有可重寫雙層結(jié)構(gòu)的BD執(zhí)
行再現(xiàn)時(shí)第+1級(jí)/第-2級(jí)或第-2級(jí)/第0級(jí)衍射光束從BD的表面反射。
如圖8中所示，當(dāng)。2=54.05°時(shí)^和^1可 最小化 并分別具有大約
騷 柳
為0.1的值。因此，當(dāng)/7『仏時(shí)，^和^可分別被減小到小于0.1。
跳 柳
圖9是示出當(dāng)①^54.05。時(shí)根據(jù)相位變化OV第0級(jí)、第1級(jí)、第-l級(jí)、第2級(jí)和第-2級(jí)衍射光束的效率的變化的曲線圖。如圖9中所示，當(dāng)?shù)?l級(jí)和第2級(jí)(第-2級(jí))書f射光束的效率被最小化時(shí)，相位變化A大約為92.26°。當(dāng)將02=54.05。代入等式5從而0,92.26。時(shí)，"7。=仏，，的效率大約為38%,、-,= 7+2=^"大約為4%。因此，如果使用在日本公開專利第1992-212730號(hào)中公開的傳統(tǒng)全息光學(xué)器件技術(shù)，則不可能將H、 ^和M(M)全
，0 跳 ，0 騷
部減小到低于大約0.1。
如上所述，當(dāng)?shù)谝浑A梯S1，、第二階梯S2，、第三階梯S3，和第四階梯S4，的寬度W01、 W12、 W23和W34相同并且階梯差不同時(shí)，如在日本/>開專利第1992-212730號(hào)中公開的傳統(tǒng)全息光學(xué)器件那樣，當(dāng)Ml 、 Mi和
M(M)被最小化時(shí)，可從等式6獲得相位差012、 。23和0>34，其值分別為
，0 ，0
54.05、 38.21和54.05。當(dāng)7,仏時(shí)，^ 、通和M(M)的每
7o7o 7oW 7o7o
一個(gè)被最小化的比例為大約10%。
與傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件20"相比，全息光學(xué)器件20改變?nèi)D案的階梯的寬度，以減少M(fèi)、 Mi和Ml(Mi)的比例。
"O"O ，！ ，0 跳
例如，在全息光學(xué)器件20中，階梯的高度相同，階梯的寬度彼此不同，
從而將Ml、 Ml和M(M)最小化。^7o 仏仏 7o 7o 7刃o
可以從上述等式3和4數(shù)學(xué)計(jì)算全息光學(xué)器件20中的比率H、 Mi和
ZLi!Zl(ZZA)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)寬度W01和W34相等并且寬度W12
7。7o 騷
和W23相等時(shí)，寬度WOl和W34分別改變"-a"，寬度W12和W23分別改變"+a"。這里，"a"表示占空變化。
圖10是示出當(dāng)7cT仏時(shí)，相對(duì)于占空變化，第-l級(jí)、第-2級(jí)和第2級(jí)衍
射光束的效率的曲線圖。圖11是示出當(dāng)^7,時(shí)，相對(duì)于占空變化，比率Ml、
跳
Mi和ZLi!ZL(^a!Zi)的曲線圖。如圖io和圖ll所示，當(dāng)總寬度T被固定時(shí)，
Wl 騷 ，0
相對(duì)于占空變化獲得所述效率和所述比率。
如圖11中所示，當(dāng)占空變化a為0.03T時(shí)，噪聲光束的光功率與信號(hào)光
束的光功率的比率，即，比率H、 Ml和ZZ^(ZZA)，可全部被最小化。
Wo , 跳 7o7o
當(dāng)占空a為0.03T時(shí)，比率M和Mi分別為大約io%,因此，幾乎等于參
7刀o照?qǐng)D8所描述的現(xiàn)有技術(shù)中的比率。比率Mi(^l)大約為4.2% ,因此可以
7。7o 跳
被減少大約現(xiàn)有技術(shù)的2.4倍。
下面的表l示出了當(dāng)使用所述全息光學(xué)器件20、傳統(tǒng)的全息光學(xué)器件20"
以及普通全息光學(xué)器件20，時(shí)的衍射效率以及比率H、 Ml和M(ZZA)。
707o 7o7o 7070
表1
衍射效率7-2" (7一2 70) 7o7o ，0幫o
第0 級(jí)衍第1 級(jí)衍第-1 級(jí)衍第2 級(jí)衍第-2 級(jí)衍Wo
射光射光射光射光射光
束束束束束
本發(fā)明38.0%38.0%4.2%4.2%1.6%11%4.2%11%
(dl2=d34=d23 )
(W01=W34，12=W23)
現(xiàn)有技術(shù)38.0%38.0%4.0%4.0%4,0%10.5%10.5%10.5%
(dl2=d34#d23 )
(W01=W12=W23=W34)
普通衍射器件38.0%38.0%5.8%3%3%15%8%8%
(dl2=d34=d23 )
(W01=W12=W23=W34)
如表l中所示，在本發(fā)明中，指示HDDVD的噪聲與信號(hào)光束之比的比
率》為11% ，而在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，則為10.5%。在本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù) 柳
中，比率Mi幾乎不存在區(qū)別。在本發(fā)明的情況下，指示BD的噪聲與信號(hào) 柳
光束的比的比率^和^L(^^)分別為11%和4.2%,所述比率的和為
7o 70 7070 替o
15.2%。在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，比率^L和^ L(^^)分別為10.5%和10.5%,
騷 ，o ，o
所述比率的和為21%。因此，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面的全息光學(xué)器件的每個(gè)全 息圖案的4階階梯的階梯寬度可被調(diào)整，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，大幅改善BD 的噪聲與信號(hào)光束之比。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于獲得表1的結(jié)果的全息光學(xué)器件 20的全息圖案。如圖12中所示，全息光學(xué)器件20可被形成為使得占空變化 a為0.03T,階梯的高度均具有0.28;r的相位變化。
當(dāng)如圖12中所示的全息光學(xué)器件20祐j吏用時(shí)，；故用作用于第一標(biāo)準(zhǔn)的 第一信息存儲(chǔ)介質(zhì)(即，BD la)的信號(hào)光束的入射的第0級(jí)/返回的第0級(jí) 衍射光束的使用效率增加。被用作用于第二標(biāo)準(zhǔn)的第二信息存儲(chǔ)介質(zhì)(即， HDDVD lb)的信號(hào)光束的入射的第1級(jí)/返回的第1級(jí)衍射光束的使用效率
23增加。不需要的衍射光束(例如，第-l級(jí)、第-2級(jí)和第2級(jí)衍射光束)的使
用效率不增加。結(jié)果，可以改善信息信號(hào)的信噪比(SNR)。
如上所述，全息光學(xué)器件20具有4階階梯，這4階階梯的四個(gè)階梯的階 梯差相等，第一和第四階梯具有相同的寬度0.22T，第二和第三階梯具有相同 的寬度0.28T,從而減少噪聲光束。然而，本發(fā)明不限于此。本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 可以在其中作出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。
全息光學(xué)器件20可構(gòu)成相位型全息透鏡。當(dāng)所述全息光學(xué)器件20與物 鏡30結(jié)合時(shí)，可使用一個(gè)光源對(duì)多種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，BD和HD DVD)進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)。
圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用所述兼容性光學(xué)拾取器 10的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。如圖13中所示，光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)包括 主軸電機(jī)312、兼容性光學(xué)拾取器10、驅(qū)動(dòng)器307和控制器309。主軸電極 312使光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1旋轉(zhuǎn)。所述兼容性光學(xué)拾取器IO可移動(dòng)地安裝在 光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1的半徑方向上，從而將信息記錄到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1 上和/或從其再現(xiàn)信息。驅(qū)動(dòng)器307驅(qū)動(dòng)所述主軸電極312和兼容性光學(xué)拾取 器10。控制器309控制兼容性光學(xué)拾取器10的聚焦、循軌和/或傾斜伺服。 參考標(biāo)號(hào)352和353分別表示卡住光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1的轉(zhuǎn)盤和夾具。光學(xué) 信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)可被結(jié)合到單機(jī)記錄和/或再現(xiàn)裝置中，或可以被嵌入到另 外的器件中，例如，計(jì)算機(jī)或視頻游戲控制器中。
從光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)1反射的光束被兼容性光學(xué)拾取器10的PD 19檢測(cè) 到，被光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過驅(qū)動(dòng)器307輸入到控制器309中。驅(qū)動(dòng)器 307控制主軸電機(jī)312的旋轉(zhuǎn)速度，放大輸入信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)兼容性光學(xué)拾取 器10?？刂破?09將基于從驅(qū)動(dòng)器307輸入的信號(hào)被控制的聚焦、循軌和/ 或傾斜伺服命令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器307，從而實(shí)現(xiàn)聚焦、循軌和/或傾斜操作。所 述采用本發(fā)明的兼容性光學(xué)拾取器IO的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)可使用BD和 HDDVD兩種光盤。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該明白，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例作出改 變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
2權(quán)利要求
1、一種全息光學(xué)器件，包括全息圖，包括以4階階梯形狀為周期的圖案，其中，4階階梯形狀的第一、第二、第三、第四階梯中的至少一個(gè)的寬度與至少一個(gè)其它階梯的寬度不同。
2、 如權(quán)利要求1所述的全息光學(xué)器件，其中，第一和第四階梯的寬度相 等，第二和第三階梯的寬度相等并且不同于第 一和第四階梯的寬度。
3、 如權(quán)利要求2所述的全息光學(xué)器件，其中所述全息圖被形成為使得由第 一和第二階梯之間的階梯差確定的相位變 化等于由第二和第三階梯之間的階梯差確定的相位變化，并且等于由第三和 第四階梯之間的階梯差確定的相位變化。
4、 如權(quán)利要求1所述的全息光學(xué)器件，其中，所述全息圖被形成為使得 第一和第四階梯的寬度彼此相等，等于或大于0.16T并且小于0.25T，第二和 第三階梯的寬度彼此相等，均等于0.5T-第一階梯的寬度，其中T為所述圖案 的周期的寬度。
5、 如權(quán)利要求4所述的全息光學(xué)器件，其中，所述全息圖被形成為使得 由第一和第二階梯之間的階梯差確定的相位變化等于由第二和第三階梯之間的階梯差確定的相位變化，并且等于由第三和第四階梯之間的階梯差確定的 相位變化。
6、 如權(quán)利要求1所述的全息光學(xué)器件，其中，所述全息圖被形成為使得 由第一和第二階梯之間的階梯差確定的相位變化等于由第二和第三階梯之間 的階梯差確定的相位變化，并且等于由第三和第四階梯之間的階梯差確定的 相位變化。
7、 如權(quán)利要求1所述的全息光學(xué)器件，還包括 第一區(qū)域，所述全息圖形成在第一區(qū)域中；第二區(qū)域，在所述第二區(qū)域中，階梯形狀的全息圖形成在第一區(qū)域的外 側(cè)，使得該階梯形狀的全息圖中的階梯的方向與第 一 區(qū)域中形成的全息圖的 階梯的方向?qū)ΨQ。
8、 一種兼容性光學(xué)拾取器，所述兼容性光學(xué)拾取器使用第一標(biāo)準(zhǔn)的第一 光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)以及第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)，第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度不同于第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度，所述兼容性光學(xué)拾取器包括光源，用于發(fā)射預(yù)定波長的光束；物鏡，用于將入射光束聚焦到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上；全息光學(xué)器件，用于將從光源入射的光束衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束，其中，所述全息光學(xué)器件包括全息圖，所述全息圖具有以4階階梯形狀 為周期的圖案，所述4階階梯形狀的第一、第二、第三、第四階梯中的至少 一個(gè)形成為寬度不同于至少一個(gè)其它階梯的寬度。
9、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第一和第四階梯的寬 度相等，第二和第三階梯的寬度相等，并且不同于第一和第四階梯的寬度。
10、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述全息圖被形成 為使得第一和第四階梯的寬度彼此相等，等于或大于0.16T并小于0.25T,第 二和第三階梯的寬度彼此相等，分別等于0.5T-第一階梯的寬度，其中，T為 所述圖案的所述周期的寬度。
11、 如權(quán)利要求IO所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述全息圖被形成 為使得由第一和第二階梯之間的階梯差確定的相位變化等于由第二和第三階 梯之間的階梯差確定的相位變化，并且等于由第三和第四階梯之間的階梯差 確定的相位變化。
12、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述全息圖被形成 為使得由第 一和第二階梯之間的階梯差確定的相位變化等于由第二和第三階 梯之間的階梯差確定的相位變化，并且等于由第三和第四階梯之間的階梯差 確定的相4立變4匕。
13、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述全息光學(xué)器件 包括全息圖中形成的第一區(qū)域，用于將第l級(jí)衍射光束發(fā)散。
14、 如權(quán)利要求13所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述全息光學(xué)器件 還包括第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包括形成于第一區(qū)域外側(cè)的全息圖，用于將 入射光束衍射為第0級(jí)衍射光束和會(huì)聚的第1級(jí)衍射光束。
15、 如權(quán)利要求14所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，階梯形狀的全息圖 形成在第二區(qū)域中，使得所述階梯形狀的全息圖中的階梯的方向與第一區(qū)域 中形成的全息圖的階梯的方向?qū)ΨQ。
16、 如權(quán)利要求14所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第二區(qū)域被形成為使得第0級(jí)衍射光束的衍射效率近似于或大于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
17、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第一區(qū)域被形成為 使得第O級(jí)衍射光束的衍射效率接近于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
18、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第一光學(xué)信息存儲(chǔ) 介質(zhì)的厚度為O.lmm，第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度為0.6mm。
19、 如權(quán)利要求8所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第一光學(xué)信息存儲(chǔ) 介質(zhì)符合BD (藍(lán)光盤)標(biāo)準(zhǔn)，第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)符合HD DVD (高清 晰度數(shù)字多功能盤)標(biāo)準(zhǔn)。
20、 如權(quán)利要求19所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述光源發(fā)射波長 在400nm和420nm之間的藍(lán)光光束。
21、 如權(quán)利要求13所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，所述物鏡具有適合 于第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的第一NA (邀:值孔徑)，當(dāng)所述光學(xué)器 件與物鏡結(jié)合時(shí)，所述全息光學(xué)器件的第一區(qū)域被形成為使得第一區(qū)域的最 外側(cè)直徑形成適合于第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的第二 NA。
22、 如權(quán)利要求21所述的兼容性光學(xué)拾取器，其中，第一NA為0.85, 第二NA為0.65。
23、 一種光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，包括兼容性光學(xué)拾取器，用于將數(shù)據(jù)記錄到第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介 質(zhì)和第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上和/或A^所述介質(zhì)上再現(xiàn)數(shù)據(jù)，所述第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度不同于第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度；控制器，用于控制所述兼容性光學(xué)4合f^器，其中，所述兼容性光學(xué)拾取器包括 光源，用于發(fā)射預(yù)定波長的光； 物鏡，用于將入射光束聚焦到光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上； 全息光學(xué)器件，用于將從光源入射的光束衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束，其中，所述全息光學(xué)器件包括全息圖，所述全息圖具有以4階階梯形狀 為周期的圖案，所述4階階梯形狀的第一、第二、第三、第四階梯中的至少 一個(gè)被形成為寬度不同于至少一個(gè)其它階梯的寬度。
24、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第一和第四階梯的寬度相等，第二和第三階梯的寬度相等，但是不同于第一和第四階梯的寬度。
25、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述全息圖被 形成為使得第 一和第四階梯的寬度彼此相等，等于或大于0.16T并小于0.25T, 第二和第三階梯的寬度彼此相等，分別等于0.5T-第一階梯的寬度，其中，T 是所述圖案的所述周期的寬度。
26、 如權(quán)利要求25所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述全息圖被 形成為使得第一和第四階梯的寬度彼此相等，等于或大于0.16T并小于0.25T, 第二和第三階梯的寬度彼此相等，分別等于0.5T-第一階梯的寬度，其中，T 是所述圖案的所述周期的寬度。
27、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述全息圖被 形成為使得第一和第四階梯的寬度彼此相等，等于或大于0.16T并小于0.25T， 第二和第三階梯的寬度彼此相等，分別等于0.5T-第一階梯的寬度，其中，T 是所述圖案的所述周期的寬度。
28、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述全息光學(xué) 器件包括形成在所述全息圖中的第一區(qū)域，用于使第l級(jí)衍射光束發(fā)散。
29、 如權(quán)利要求28所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述全息光學(xué) 器件還包括形成在第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，用于將入射光束衍射為第0級(jí) 衍射光束和會(huì)聚的第1級(jí)衍射光束。
30、 如權(quán)利要求29所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，階梯形狀的全 息圖形成在第二區(qū)域中，使得所述階梯形狀的全息圖中的階梯的方向與第一 區(qū)域中形成的全息圖的階梯的方向?qū)ΨQ。
31、 如權(quán)利要求29所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第二區(qū)域被形 成為使得第0級(jí)衍射光束的衍射效率近似于或大于第1級(jí)衍射光束的衍射效 率。
32、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第一區(qū)域被形 成為使得第O級(jí)衍射光束的衍射效率接近于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
33、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第一光學(xué)信息 存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度為O.lmm，第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度為0.6mm。
34、 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第一光學(xué)信息 存儲(chǔ)介質(zhì)相應(yīng)于BD標(biāo)準(zhǔn)，第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)相應(yīng)于HD DVD標(biāo)準(zhǔn)。
35、 如權(quán)利要求34所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，所述光源發(fā)射波長在400nm和420nm之間的藍(lán)光光束。
36、 如權(quán)利要求28所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，所述物鏡具有適合于第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的第一數(shù)值孔徑(NA),當(dāng)所述全息光學(xué)器件與物鏡結(jié)合時(shí)，所述全息光學(xué)器件的第一區(qū)域被形成為使得第一區(qū)域的最外側(cè)直徑形成適合于第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的第二 NA。
37、 如權(quán)利要求36所述的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)，其中，第一NA為0.85，第二NA為0.65。
38、 一種再現(xiàn)和/或記錄裝置，用于將數(shù)據(jù)記錄到#4居第一標(biāo)準(zhǔn)的第一光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)以及根據(jù)第二標(biāo)準(zhǔn)的第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上和/或從所述介質(zhì)上再現(xiàn)數(shù)據(jù)，所述裝置包括光學(xué)拾取器，用于將數(shù)據(jù)記錄到第一和/或第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上和/或從所述信息存儲(chǔ)介質(zhì)再現(xiàn)數(shù)據(jù)，具有發(fā)射預(yù)定波長的光束的光源、用于將所述光束聚焦到第一和/或第二光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)上的物鏡、用于將所述光束衍射為第0級(jí)和第1級(jí)衍射光束的全息光學(xué)器件；驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)拾取器；控制器，用于控制所述驅(qū)動(dòng)器從而再現(xiàn)和/或記錄數(shù)據(jù)；其中，所述全息光學(xué)器件包括具有圖案的全息圖，所述圖案以4階階梯形狀為周期，其中，4階階梯形狀的第一、第二、第三和第四階梯中的至少一個(gè)的寬度不同于至少 一個(gè)其它階梯的寬度。
39、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中第一階梯的寬度等于第四階梯的寬度；第二階梯的寬度等于第三階梯的寬度。
40、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述全息圖被形成為使得由第一階梯和第二階梯之間的階梯差確定的相位變化等于由第三階梯和第四階梯之間的階梯差確定的相位變化。
41、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述全息圖被形成為使得經(jīng)過所述全息圖的第-2級(jí)書f射光束的衍射效率大約為1.6%。
42、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述全息光學(xué)器件還包括其中形成所述全息圖的第一區(qū)域，以及位于第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，在所述第二區(qū)域中，形成階梯形狀的全息圖使得該階梯形狀的全息圖中的階梯的方向與第 一 區(qū)域中形成的全息圖的階梯的方向?qū)ΨQ。
43、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，第一標(biāo)準(zhǔn)是藍(lán)光盤標(biāo)準(zhǔn)，第二標(biāo)準(zhǔn)是高清晰度數(shù)字多功能盤(HDDVD)標(biāo)準(zhǔn)。
44、 如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述全息圖被形成為使得第0級(jí)衍射光束的衍射效率等于或大于第1級(jí)衍射光束的衍射效率。
全文摘要
提供了一種全息光學(xué)器件、具有該全息光學(xué)器件的兼容性光學(xué)拾取器以及采用該全息光學(xué)器件的信息存儲(chǔ)介質(zhì)系統(tǒng)。所述全息光學(xué)器件包括具有圖案的全息圖，所述圖案以4階階梯形狀為周期。所述4階階梯形狀的第一、第二、第三和第四階梯中的至少一個(gè)形成為寬度與至少一個(gè)其它階梯的寬度不同。
文檔編號(hào)G11B7/135GK101681644SQ200880015949
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者樸景臺(tái), 裴在喆, 金泰敬 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社