專利名稱：光學(xué)讀出系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)讀出系統(tǒng)，并且更特殊地，涉及一種新的光學(xué)讀出系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)具有多個(gè)反射面的光盤。
如

圖1所示為被從一個(gè)常規(guī)光信息記錄盤上的一個(gè)信息存貯區(qū)再現(xiàn)一個(gè)信號(hào)的一個(gè)光學(xué)讀出系統(tǒng)10，如已公開的美國專利No.5,111,449，其題目為“使用具有二個(gè)分區(qū)的衍射光柵元件的光學(xué)讀出設(shè)備”，在此引入作為參考。光學(xué)讀出系統(tǒng)10包括一個(gè)光源12，一個(gè)第一和一個(gè)第二衍射光柵元件14，16，一個(gè)準(zhǔn)直透鏡18，一個(gè)物鏡20，一個(gè)光盤22和一個(gè)光探測器24，其中第一衍射元件14被安裝在光探測器24的附近，由其產(chǎn)生的三束光在通過準(zhǔn)直透鏡18和物鏡20后入射到光盤22上。然后，這三束光反射回來并通過物鏡20和準(zhǔn)直透鏡18入射到第二衍射元件16上，該元件被安裝在接近光盤22的位置，然后由第二衍射元件16衍射后到達(dá)光探測器24。
上述光學(xué)讀出系統(tǒng)10的主要缺點(diǎn)之一在于缺少信息記錄面積。為了克服這個(gè)問題，已經(jīng)提出采用具有多個(gè)信息存貯層的光盤。圖2所示為一個(gè)具有一對反射全息膜的光盤的剖視圖，該用于一個(gè)光學(xué)讀出系統(tǒng)的光盤通常被稱為一個(gè)全息盤，如公開在一個(gè)題目為“具有一個(gè)反射全息膜的光盤及其加工方法”(OpticalDisk with a ReflectionHologram Film and Methodof Manufacturing the Same)的未決的共有美國專利申請No.08/340,941中的那樣。全息盤30包括一個(gè)基片32，一層第一反射全息膜34，一個(gè)透明中間層36，一層第二反射全息膜38以及一個(gè)透明保護(hù)層40，其中第一和第二反射全息膜中的每一層都能反射某種波長的光束并使其他波長的光通過。如圖所示，一束來自光學(xué)讀出系統(tǒng)并具有波長λ1的光束I通過透明保護(hù)層40、第二反射全息膜38和透明中間層36到達(dá)第一反射全息膜34，并反射回光學(xué)讀出系統(tǒng)。另一方面，一束來自光學(xué)讀出系統(tǒng)并具有波長λ2的光束II通過透明保護(hù)層40到達(dá)第二反射全息膜38，并反射回光學(xué)讀出系統(tǒng)，從而與常規(guī)的只有一層這種反射層的光盤相比，信息存貯面積增加了一倍。
因此，本發(fā)明的一個(gè)基本目的是提供一種能操作一個(gè)全息盤的新型光學(xué)讀出系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在具有一對記錄面的一個(gè)全息盤上進(jìn)行記錄的光學(xué)讀出系統(tǒng)，記錄面中的每一個(gè)都具有多個(gè)與該全息盤的正切方向?qū)?zhǔn)的(記錄)道，該系統(tǒng)包括生成一個(gè)第一和一個(gè)第二光束的一對光源，光源中的每一個(gè)都相互垂直，光源中的每一個(gè)具有不同波長，其中第一個(gè)光源被設(shè)置在與該全息盤相對的一側(cè)；一個(gè)衍射器件，置于第一光源和全息盤之間，包括位于其一對相對側(cè)面的第一和第二衍射元件的一個(gè)斜方晶系晶體基座，第一衍射元件上設(shè)置有多個(gè)衍射溝槽，用來將每個(gè)光源發(fā)出的光束分成三束，并且將這三束光傳遞到每個(gè)記錄面上，其中衍射溝槽中每一條的方向與全息盤的半徑方向(徑向)垂直，徑向與切向正交，第二衍射元件設(shè)置有二個(gè)由一條徑向分劃線分開的衍射分區(qū)，用來把第一記錄面衍射的三束光反射到第一個(gè)探測器上去，二個(gè)衍射分區(qū)具有不同柵距寬度的溝槽，用來將三束光沿不同的角度衍射出去；一個(gè)分束器，設(shè)置在衍射器件和全息盤之間，具有第一反射面，使來自第一光源的第一光束通過它入射到第一記錄面，并且反射來自第二光源的第二光束，使其入射到第二記錄面，其中反射面相對于從各記錄面反射回來的光束的光軸是傾斜的，其中光軸與全息盤的切向和徑向垂直；一個(gè)設(shè)置在第二光源和分束器之間的衍射光柵，具有多個(gè)衍射溝槽，被用來將從全息盤反射的光束投射到第二探測器的接收面上；一個(gè)物鏡，設(shè)置在分束器和全息盤之間，用來將經(jīng)過分束器反射的每束光束會(huì)聚到每個(gè)記錄面上，并且將從每個(gè)記錄面反射回來的光束分別會(huì)聚到衍射光柵和衍射器件的第二衍射元件上；第一探測器，有五個(gè)光電池，光電池中的每一個(gè)都能測量一個(gè)光束的光強(qiáng)并以光強(qiáng)的形式生成一個(gè)相應(yīng)的輸出；第二探測器有一個(gè)光電池，能夠測量光束的光強(qiáng)并以光強(qiáng)的形式生成一個(gè)相應(yīng)的輸出；以及一個(gè)具有一個(gè)第一和一個(gè)第二信號(hào)檢測電路的信號(hào)檢測單元，第一信號(hào)檢測電路包括一個(gè)加法器，和一個(gè)第一和一個(gè)第二減法器，用來將來自光電池的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而生成一個(gè)聚焦誤差、一個(gè)跟蹤誤差和一個(gè)再現(xiàn)信息信號(hào)，其中第二信號(hào)檢測電路被用來檢測第二記錄面的再現(xiàn)信息信號(hào)。
從下面結(jié)合所附的圖對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的描述中，本發(fā)明連同上述的和其他的目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中
圖1表示一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)讀出系統(tǒng)的一個(gè)側(cè)面簡圖；圖2表示一個(gè)具有一對反射全息膜的光盤的剖面圖；圖3所示為與本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例相一致的一個(gè)光學(xué)讀出系統(tǒng)的一個(gè)透視圖；圖4所示為圖3中所示的光學(xué)讀出系統(tǒng)中的衍射器件的一個(gè)詳細(xì)透視圖；圖5給出了圖3中所示的光學(xué)讀出系統(tǒng)中的一個(gè)光探測器和一個(gè)衍射器件的一個(gè)透視圖；圖6A-6C舉例說明了入射到探測器接收面上的光束的點(diǎn)；以及圖7為與本發(fā)明相一致的信號(hào)檢測電路的方框圖。
圖3至圖7所示為與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例相一致的具有創(chuàng)造性的光學(xué)讀出系統(tǒng)的各種視圖。值得注意的是，圖中所出現(xiàn)的相同部分具有相同的參考標(biāo)號(hào)。
如圖3所示，與本發(fā)明相一致的光學(xué)讀出系統(tǒng)100包括一個(gè)第一和一個(gè)第二光源12A，12B，光源中的每一個(gè)具有一個(gè)不同的波長，比如λ1，λ2，一個(gè)衍射器件50，一個(gè)衍射光柵102，一個(gè)分束器52，一個(gè)物鏡56，一個(gè)其上包括一個(gè)第一和一個(gè)第二記錄面33，35的全息盤30以及一個(gè)第一和一個(gè)第二探測器24，25，第一探測器24包括五個(gè)光電池，而第二探測器25具有一個(gè)光電池。
在系統(tǒng)100中，當(dāng)?shù)谝还庠?2A從全息盤30的第一記錄面33再現(xiàn)一個(gè)信號(hào)時(shí)，第二光源12B是關(guān)閉的。這時(shí)，從第一光源12A，比如一個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的一束光13A入射到第一衍射器件50的第一衍射元件58上并被衍射成0和±1級三束光15A。三束光15A部分透過分束器52的反射面54入射到物鏡56，物鏡56將三束光15A會(huì)聚到第一記錄面33上，其中第一記錄面33僅僅反射來自第一光源12A具有波長λ1的光束15A，它對具有其他波長的光束來講是透明的。
該三光束15A被第一記錄面33反射，反射后的三束光17A通過物鏡56和分束器52的反射面54入射到第一衍射器件50的第二衍射元件60上。因?yàn)槿鐖D4、5所示，第二衍射元件60具有一對衍射分區(qū)，每個(gè)分區(qū)具有一個(gè)不同的柵距，因此，第二衍射元件60將包含在反射后的三束光17A中的0和±1級光束中的每一束衍射成三對0和±1級衍射光束。由第二衍射元件60產(chǎn)生的來自包含在光束17A中的0級光束的一對+1(或-1)級衍射光束用18、19表示。該對+1(或-1)級衍射光束18、19接著被送到第一探測器24。為簡捷起見，其他光束圖中沒有標(biāo)出。
參見圖4，第一衍射器件50包括位于其相對側(cè)面的第一和第二衍射元件58，60的一個(gè)斜方晶系晶體基座68，其中第二衍射元件60又進(jìn)而設(shè)置有一個(gè)第一和一個(gè)第二衍射分區(qū)64，66，二者由分劃線62分開，分劃線62與全息盤30的徑向平行并與全息盤30的記錄道方向(即切向)垂直。形成在衍射分區(qū)64，66中的每一個(gè)上的光柵溝槽具有一個(gè)預(yù)先確定的柵距，并且這些溝槽與分劃線62正交。再有，第二衍射分區(qū)66中所設(shè)置的柵距比第一衍射分區(qū)64的要大。晶體基座68是由一種透明材料，如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，Polymethyl Meta Acryllrate)或PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)制成。應(yīng)注意，第一衍射元件58上的溝槽與全息盤30的徑向?qū)?zhǔn)，從而與第二衍射元件60上的分劃線62平行。
第一探測器24被分成五個(gè)光電池70，72，74，76和78。每個(gè)光電池都能探測來自光束點(diǎn)，例如80，82，83，84，85和86的光束強(qiáng)度。反射后的三束光17A中的每一束被衍射分區(qū)64和66衍射成三對0級和±1級衍射光束。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一探測器24被設(shè)置在接收由衍射分區(qū)64，66衍射的三束光17A的+1級或-1級光束的位置。比如，光束點(diǎn)80，83，85是由衍射分區(qū)66衍射的+1級光束形成的，而光束點(diǎn)82，84，86是由衍射分區(qū)64衍射的+1級光束形成的。
特殊地，在上述設(shè)置中，當(dāng)來自第一光源12A的0級和±1級三束光15A被精確定位在全息盤30的每個(gè)記錄面33，35上，即全息盤30處于正好對焦位置時(shí)，反射后的三束光17A中的0級光束被第二衍射元件60的第一衍射分區(qū)64衍射，并由此產(chǎn)生一個(gè)+1級衍射光19。這個(gè)+1級衍射光19被會(huì)聚在分開光電池72和74的分劃線90上并形成一個(gè)光束點(diǎn)82。反射后的三束光17A中的0級衍射光束的另一部分在衍射分區(qū)66中衍射并由此產(chǎn)生+1級衍射光18。這個(gè)一級衍射光18被會(huì)聚在光電池76上并形成一個(gè)光束點(diǎn)80。包括在反射后的三束光17A中的-1級衍射光被衍射分區(qū)66和64衍射后，在光電池70上各自形成一對光束點(diǎn)83，84。反射后的三束光17A的+1級衍射光被衍射分區(qū)66和64衍射后在光電池78上各自形成一對光束點(diǎn)85，86。
圖6A所示為入射到光電池72，74上的光束點(diǎn)82，此時(shí)全息盤30處于正好對焦位置，并產(chǎn)生一個(gè)零對焦誤差信號(hào)。如果全息盤30從正好對焦位置移開，如遠(yuǎn)離物鏡56，光束點(diǎn)82入射到光電池74上，如圖6B所示。如果全息盤30移近物鏡56，則光束點(diǎn)82入射到光電池72上，如圖6C所示。
參見圖7，假設(shè)S1至S5表示分別來自光電池70，72，74，76和78的輸出信號(hào)，代表圖3中所示的第一記錄面33上的光束15A的聚焦誤差的聚焦誤差信號(hào)(FE)可以通過使用第一減法器94從S2和S3的差值中獲得，例如用S2減去S3。代表光束15A的跟蹤誤差的跟蹤誤差信號(hào)(TE)可以通過使用第二減法器96從S1和S5中的差值中獲得。攜帶來自記錄面33的記錄信息的再現(xiàn)信息信號(hào)(RF)，可以通過使用加法器92將輸出信號(hào)S2，S3和S4相加獲得。
再參看圖3，為了再現(xiàn)來自記錄面35的記錄信息，第二探測器25從全息盤30的第二記錄面讀取再現(xiàn)的信息信號(hào)，此時(shí)第二光源12B是打開的。來自全息盤30的第一記錄面33的聚焦和跟蹤誤差信號(hào)也被用于聚焦和跟蹤第二記錄面35的誤差信號(hào)。在這種情況下，從第二光源12B，如一個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束13B進(jìn)入分束器52并被分束器52中的反射面54部分反射，然后進(jìn)入物鏡56。然后，光束13B被物鏡56聚焦并通過對波長不是λ1的光束透明的第一記錄面33入射在第二記錄面35上。第二記錄面35將光束13B反射回目鏡56，從而提供反射后的光束15B。反射后的光束15B通過物鏡56并由反射面54部分反射到衍射光柵102。衍射光柵102將光束15B衍射成0和±1級衍射光束。第二探測器25的位置使+1級衍射光束20入射到其接收表面上，從而能檢測在全息盤30的第二記錄面35上的再現(xiàn)信息信號(hào)。為簡單起見，其他光束未畫出。必須指出，如果第二探測器的位置使-1級衍射光束入射到其接受表面上，所述的-1級衍射光束也能被用來檢測第二記錄面上的再現(xiàn)信息信號(hào)。
因此，如上所述，該具有創(chuàng)造性的、采用了一對光源的光學(xué)讀出系統(tǒng)能在全息盤中使用。
已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作了描述，然而在不偏離本發(fā)明在所附權(quán)利要求書中所限定的范圍的情況下，還可以進(jìn)行其他修改和變化。
權(quán)利要求
1.一個(gè)光學(xué)讀出系統(tǒng)，用來再現(xiàn)存貯在包括第一和第二反射面的全息盤上的信息記錄，每個(gè)反射面具有多個(gè)沿全息盤切向設(shè)置的記錄道，包括一對用來產(chǎn)生第一和第二光束的光源，每一光束具有不同的波長；一個(gè)衍射器件，被設(shè)置在第一光源和全息盤之間，包括位于其相對側(cè)面的第一和第二衍射元件的一個(gè)斜方晶系晶體基座，第一衍射元件上設(shè)置有多個(gè)衍射溝槽，用來將由光源發(fā)出的光束分成三束光，并且將這三束光傳遞到第一和第二反射面上去，其中每一個(gè)衍射溝槽的方向與全息盤的徑向平行，徑向與切向相垂直，第二衍射元件中設(shè)置有由徑向分劃線分成的二個(gè)衍射分區(qū)，用來將從第一記錄面反射的三束光衍射到第一探測器上去，二個(gè)衍射區(qū)具有不同的柵距的溝槽，用來使三束光沿不同的角度衍射；一個(gè)分束器，位于衍射器件和全息盤之間，設(shè)置了一個(gè)第三反射面，用來使第一光源發(fā)出的第一束光傳遞到第一反射面上，并且將第二光源發(fā)出的第二束光反射到第二反射面上，其中第三反射面相對于從每個(gè)記錄面反射的光的光軸是傾斜的，而光軸垂直于全息盤的切向和徑向；一個(gè)衍射光柵，設(shè)置在第二光源和分束器之間，具有多個(gè)衍射溝槽，用來將從全息盤反射后的光束入射到第二探測器的接收面上；一個(gè)物鏡，位于分束器和全息盤之間。用來會(huì)聚由分束器反射到每個(gè)第一和第二反射面上的每個(gè)光束，并且將從每個(gè)第一和第二反射面反射的光束分別會(huì)聚到衍射光柵和衍射器件的第二衍射元件上；以及一個(gè)具有多個(gè)光電池的第一探測器，每個(gè)光電池能夠測量光束的強(qiáng)度，并以光束強(qiáng)度形式產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出；一個(gè)第二探測器，具有一個(gè)能夠測量光束強(qiáng)度的一個(gè)光電池，并以光束強(qiáng)度形式產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出；一個(gè)具有一個(gè)第一和一個(gè)第二信號(hào)檢測電路的信號(hào)檢測單元，第一信號(hào)檢測電路包括一個(gè)加法器，以及一個(gè)第一和一個(gè)第二減法器，用來將來自光電池的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并由此產(chǎn)生一個(gè)聚焦誤差信號(hào)，一個(gè)跟蹤誤差信號(hào)和一個(gè)再現(xiàn)信息信號(hào)，其中第二信號(hào)檢測電路被用來檢測第二記錄面的再現(xiàn)信息信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中每個(gè)探測器包括五個(gè)光電池，第一和第四個(gè)光電池由第一切向分劃線分開，第二和第三個(gè)光電池由第二切向分劃線分開，第二和第四個(gè)光電池由一徑向分劃線分開，第四和第五個(gè)光電池由第三切向分劃線分開。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中第二探測器至少具有一個(gè)光電池。
4.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中聚焦誤差信號(hào)是通過使用第一減法器，從第二和第三光電池輸出信號(hào)的差值獲得的。
5.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中跟蹤誤差信號(hào)是通過使用第二減法器，從第一和第五光電池的輸出信號(hào)的差值獲得的。
6.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中再現(xiàn)信息信號(hào)是從加法器獲得的，即將第二、第三和第四光電池的輸出信號(hào)相加。
7.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝还庠磸娜⒈P的第一反射面生成再現(xiàn)信息信號(hào)時(shí)；第二光源是關(guān)閉的。
8.如權(quán)利要求1的光學(xué)讀出系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)诙庠幢挥脕韽娜⒈P的第二反射面生成再現(xiàn)信息信號(hào)時(shí)，第一光源被用來檢測跟蹤和聚焦誤差信號(hào)。
全文摘要
再現(xiàn)存貯在有一對反射面的全息盤上的信息的光學(xué)讀出系統(tǒng)，包括一對光源；光檢測單元；衍射器件；分束器，置于第一探測器和全息盤之間；物鏡，置于分束器和全息盤之間；及具有第一和第二信號(hào)檢測電路的信號(hào)檢測單元。當(dāng)?shù)诙庠幢挥脕韽娜⒈P的第二反射面生成再現(xiàn)信息信號(hào)時(shí)，第一光源檢測全息盤的第一反射面的跟蹤和聚焦誤差，代替全息盤的第二反射面的這些誤差。當(dāng)?shù)谝还庠幢挥脕硖綔y全息盤的第一反射面的再現(xiàn)信號(hào)、聚焦誤差和跟蹤誤差時(shí)，第二光源關(guān)閉。
文檔編號(hào)G11B7/123GK1149176SQ95105599
公開日1997年5月7日 申請日期1995年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月15日
發(fā)明者催良吾 申請人:大宇電子株式會(huì)社