光学拾波装置、光盘装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200880014961.0

申请日:

2008.04.17

公开号:

CN101675474A

公开日:

2010.03.17

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G11B 7/09申请日:20080417|||公开

IPC分类号:

G11B7/09; G11B7/135

主分类号:

G11B7/09

申请人:

松下电器产业株式会社

发明人:

麻田润一; 西胁青儿; 百尾和雄

地址:

日本国大阪府

优先权:

2007.5.8 JP 123191/2007

专利代理机构:

上海市华诚律师事务所

代理人:

杨 暄;吕静姝

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内容摘要

本发明公开一种用激光光源对光盘等光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少一个的光学拾波装置及采用了该光学拾波装置的光盘装置。当因物镜与全息元件之间的位置偏差等造成1级衍射光漏进本来仅接收来自光盘的0级衍射光的区域时,在最好仅由DC成分构成的偏移修正用的信号中就包含了AC成分,从而降低跟踪误差(TE)信号的调制度。在全息图表面112a上,将部分遮光元件110形成为沿0级衍射光的受光区域(121a)和0次及1级衍射光的受光区域(121b,121c)的边界覆盖0级衍射光的受光区域(121a)。并且,能够通过部分遮光元件110使穿透光的相位错开π,来修正TE信号的偏移的同时,提高调制度。

权利要求书

1.  一种光学拾波装置,对光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少1个,其特征在于:
该光学拾波装置包括:
光源,射出第1波长的光、和与上述第1波长不同的第2波长的光,
物镜系统,使从上述光源射出的光在上述光记录媒体的轨道上聚光,
光分支单元,具有上述物镜系统的中心轴所通过的第1区域、和边界与上述第1区域相接的一对第2区域,当使用上述第2波长的光时,在上述第1区域接收来自上述光记录媒体的0级衍射光,在上述第2区域接收来自上述光记录媒体的0级衍射光及±1级衍射光,并将入射到上述第1及第2区域的光分支为多束光,
光学元件,设置在上述物镜系统与上述光分支单元之间,覆盖沿上述第1及第2区域的边界延伸的上述第1区域的一部分,
检测单元,在使用上述第2波长的光时,生成基于由上述第1区域所分支的光的强度的第1电信号,同时,生成基于由上述第1及第2区域所分支的光的强度的第2电信号,以及
运算单元,在使用上述第2波长的光时,用上述第1电信号来对包含在上述第2电信号中的偏移成分进行电修正,并生成用以控制跟踪的跟踪误差信号;
上述光学元件使上述第1波长的光穿透,并使上述第2波长的光的一部分穿透。

2.
  根据权利要求1所述的光学拾波装置,其特征在于:
上述光学元件使从上述物镜系统入射的光的相位错开后射出。

3.
  根据权利要求2所述的光学拾波装置,其特征在于:
穿透上述光学元件的光的波面的相位与穿透没有上述光学元件的部分的光的波面的相位之间的相位差在kπ-1/4π以上且kπ+1/4π以下,其中,k是奇数。

4.
  根据权利要求1所述的光学拾波装置,其特征在于:
上述光学元件对于上述第2波长的光的透射率在10%以上且50%以下。

5.
  一种光盘装置,包括对光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少1个的光学拾波装置,其特征在于:
上述光学拾波装置包括:
光源,射出第1波长的光、和与上述第1波长不同的第2波长的光,
物镜系统,使从上述光源所射出的光在上述光记录媒体的轨道上聚光,
光分支单元,具有上述物镜系统的中心轴所通过的第1区域、和边界与上述第1区域相接的一对第2区域,当使用上述第2波长的光时,在上述第1区域接收来自上述光记录媒体的0级衍射光,在上述第2区域接收来自上述光记录媒体的0级衍射光及±1级衍射光,并将入射到上述第1及第2区域的光分支为多束光,
光学元件,设置在上述物镜系统与上述光分支单元之间,覆盖沿上述第1及第2区域的边界延伸的上述第1区域的一部分,
检测单元,在使用上述第2波长的光时,生成基于由上述第1区域所分支的光的强度的第1电信号,同时,生成基于由上述第1及第2区域所分支的光的强度的第2电信号,以及
运算单元,在使用上述第2波长的光时,用上述第1电信号来对包含在上述第2电信号中的偏移成分进行电修正,并生成用以控制跟踪的跟踪信号误差;
上述光学元件使上述第1波长的光穿透,并使上述第2波长的光的一部分穿透。

说明书

光学拾波装置、光盘装置
技术领域
本发明涉及一种用激光光源对光盘等光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少一个的光学拾波装置及采用了该光学拾波装置的光盘装置。
图5A是表示专利文献1中记载的光学拾波装置的概略构成的侧视图,图5B是从VB-VB线来看图5A所示的光源部分的图。
图5A及5B所示的光学拾波装置12如DVD和CD那样,用在对应于规格不同的第1光盘6及第2光盘6’的光盘装置中,并用以用对应于各个规格的波长的光,来分别对第1光盘6及第2光盘6’进行信息的读出、写入及消去。具体而言,光学拾波装置12包括:生成与接收到的光强度相应的电信号的光检测器9、配置在光检测器9上并射出波长为λ1的第1激光和波长为λ2(其中,λ2>λ1)的第2激光的激光光源1、配置在光检测器9上的反射镜10、照准透镜4、偏光性全息元件2、1/4波长板3、以及物镜5。
在使用第1光盘6时,激光光源1从发光点1a射出第1激光(波长λ1)。所射出的第1激光通过安装在光检测器9上的反射镜10在与光检测器9的检测表面9a正交的方向上反射,而入射到照准透镜4。入射到照准透镜4的光在转换为大致平行光之后,穿透偏光性全息元件2,而入射到1/4波长板3。1/4波长板3将入射的直线偏振光(S波或P波)转换为圆偏振光。从1/4波长板3所射出的光通过物镜5聚光,而在第1光盘6的信号表面6a上形成光点。通过信号表面6a反射的光在穿透物镜5,并由1/4波长板3再次转换为直线偏振光(P波或S波)之后,入射到偏光性全息元件2的全息图表面(hologram surface)2a。入射到偏光性全息元件2的光被全息图表面2a衍射,并分支为以第1激光的光轴7为对称轴的1级衍射光8和-1级衍射光8’之后,穿透照准透镜4而入射到光检测器9的检测表面9a。
另一方面,在使用第2光盘6’时,激光光源1从发光点1a’射出第2激光(波长λ2,其中λ2>λ1)。所射出的第2激光在通过安装在光检测器9上的反射镜10反射之后,由照准透镜4转换为大致平行光。从照准透镜4所射出的光在穿透偏光性全息元件2,并由1/4波长板3转换为圆偏振光之后,通过物镜5聚光,而在第2光盘6’的信号表面6a’上形成光点。通过信号表面6a’反射的光在穿透物镜5,并由1/4波长板3再次转换为直线偏振光(P波或S波)之后,入射到偏光性全息元件2的全息图表面2a。入射到偏光性全息元件2的光在被全息图表面2a衍射,并分支为以第2激光的光轴7’为对称轴的1级衍射光11和-1级衍射光11’之后,穿透照准透镜4而入射到光检测器9的检测表面9a。
图6是表示从图5A所示的VI-VI线来看的全息图表面2a的概略构成的图。此外,在图6中,用点划线表示在使用第2激光时来自第2光盘6’的0级衍射光及±1级衍射光入射到全息图表面2a的位置。
在全息图表面2a形成有圆形衍射区域。该衍射区域被在光轴7所通过的点20正交的两条直线(在光盘的直径方向上延伸的x轴和在与x轴正交的方向上延伸的y轴)分割成4个区域。并且,位于xy坐标上的各个象限的区域分别被分割成3个区域,形成有区域21a~21c(第1象限)、区域22a~22c(第2象限)、区域23a~23c(第3象限)及区域24a~24c(第4象限)。
被光盘衍射的0级衍射光及±1级衍射光入射到全息图表面2a,但在使用第1激光时和在使用第2激光时,0级衍射光及±1级衍射光所入射的区域不同。
首先,在使用第1激光(第1光盘6)时,只有通过信号表面6a上的轨道形状而反射且未被衍射的0级衍射光入射到区域21a、22a、23a、24a、21b、22b、23b及24b,而来自第1光盘6的0级衍射光和1级衍射光(+1级衍射光或-1级衍射光中的任意一个)入射到其余的区域21c、22c、23c及24d。
其次,在使用第2激光(第2光盘6’)时,只有通过信号表面6a’上的轨道形状而反射且未被衍射的0级衍射光入射到区域21a、22a、23a及24a,而来自第2光盘6’的0级衍射光和1级衍射光入射到其余的区域21b、22b、23b、24b、21c、22c、23c及24c。此外,将区域21b、22b、23b及24b的尺寸形成为相对于0级衍射光和1级衍射光所入射的区域(点划线)而增大了规定余量(margin),以免1级衍射光因物镜5与偏光性全息元件2之间的位置偏差而进入区域21a、22a、23a及24a。
图7及8是表示图5A所示的光检测器9上的检测模式和检测光分布的图,图7与使用第1激光的情况相对应,图8与使用第2激光的情况相对应。
以下,为了便于说明,如图7及8所示,将第1激光的光轴7与检测表面9a的交点作为点90,在点90正交的两条直线作为x轴及y轴,并用xy坐标系来表示检测表面9a上的位置。此外,点90’表示第2激光的光轴7’与检测表面9a的交点。
在检测表面9a上的y轴的+侧区域,配置有焦点检测单元F1a、F2a、F1b、F2b、F1c、F2c、F1d及F2d。这些焦点检测单元的极性交替不同。此外,方形的跟踪(tracking)检测单元S1b、S1c、S1d、S1e、S2b、S2c、S2d及S2e在y轴的-方向上与一连串的焦点检测单元相邻接而配置着。在使用第1光盘时,使用这些跟踪检测单元。并且,在一连串的焦点检测单元的x轴的+侧及-侧的位置配置有脱离轨道修正检测单元S1a、S2a。在使用第2光盘时,使用这些脱离轨道修正检测单元。此外,焦点检测单元、跟踪检测单元及脱离轨道修正检测单元被配置成相对于y轴成为线对称。
此外,在检测表面9a上的y轴的-侧区域,将方形的跟踪检测单元3T1、3T2、3T3及3T4配置成相对于y轴成为线对称。
这里,对入射到图6所示的全息图表面2a的各个区域的光与检测表面9a上的光点之间的关系进行说明。
首先,在使用第1激光时,从光盘6a入射到全息图表面2a的各个象限的光如下述那样被衍射且聚光(参照图7)。
<第1象限(第1激光)>
被第1象限的区域21a、21b及21c衍射的一级衍射光分别在检测单元S1b、S2e及S1c上形成光点31aB、31bB及31cB。此外,被区域21a、21b及21c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T1上形成光点31aF、31bF及31cF。
<第2象限(第1激光)>
被第2象限的区域22a、22b及22c衍射的1级衍射光分别在检测单元S2b、S1e及S2c上形成光点32aB、32bB及32cB。此外,被区域22a、22b及22c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T2上形成光点32aF、32bF及32bF。
<第3象限(第1激光)>
被第3象限的区域23a衍射的1级衍射光在偏离检测单元的位置形成光点33aB,而被区域23b、23c衍射的1级衍射光在检测单元F2a、F1b的边界上形成光点32bB、33bB。此外,被区域23a、23b、23c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T3上形成光点33aF、33bF及33cF。
<第4象限(第1激光)>
被第4象限的区域24a衍射的1级衍射光在偏离检测单元的位置形成光点34aB,而被区域24b、24c衍射的1级衍射光在检测单元F2c、F1d的边界上形成光点34bB、34cB。此外,被区域24a、24b、24c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T4上形成光点34aF、34bF及34cF。
其次,在使用第2激光时,从光盘6a’入射到全息图表面2a的各个象限的光如下述那样被衍射且聚光(参照图8)。
<第1象限(第2激光)>
被第1象限的区域21a衍射的1级衍射光在检测单元S1a上形成光点41aB,而被区域21b、21c衍射的1级衍射光在偏离检测单元的位置形成光点41bB、41cB。此外,被区域21a、21b、21c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T1上形成光点41aF、41bF、41cF。
<第2象限(第2激光)>
被第2象限的区域22a衍射的1级衍射光在检测单元S2a上形成光点42aB,而被区域22b、22c衍射的1级衍射光在偏离检测单元的位置形成光点42bB、42cB。此外,被区域22a、22b、22c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T2上形成光点42aF、42bF及42cF。
<第3象限(第2激光)>
被第3象限的区域23a衍射的1级衍射光在检测单元S2a上形成光点43aB,而被区域23b、23c衍射的1级衍射光在检测单元F2a、F1b的边界上形成光点43bB、43cB。此外,被区域23a、23b及23c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T3上形成光点43aF、43bF及43cF。
<第4象限(第2激光)>
被第4象限的区域24a衍射的1级衍射光在检测单元S1a上形成光点44aB,而被区域24b、24c衍射的1级衍射光在检测单元F2c、F1d的边界上形成光点44bB、44cB。此外,被区域24a、24b及24c衍射的-1级衍射光分别在检测单元3T4上形成光点44aF、44bF及44cF。
其次,对聚焦误差检测方法及跟踪误差检测方法进行说明。
这样形成全息图表面2a上的衍射图案:1级衍射光的聚光点位于光检测器9的基板内部侧,并且-1级衍射光的聚光点比检测表面9a位于光盘侧。由于当使物镜在与光轴平行的方向上移动,并使物镜的动作距离发生变化时,1级衍射光及-1级衍射光的各个聚光点也在与光轴平行的方向上移动,所以在检测表面9a上形成的光点的大小发生变化。这样一来,能够根据形成在检测表面9a上的光点的大小,来检测焦点信号(所谓光点尺寸法:spot-sizemethod)。
上述检测单元中的几个实现电连接,从而获得以下8个信号。
F1=在检测单元F1a中获得的信号+在检测单元F1b中获得的信号+在检测单元F1c中获得的信号+在检测单元F1d中获得的信号
F2=在检测单元F2a中获得的信号+在检测单元F2b中获得的信号+在检测单元F2c中获得的信号+在检测单元F2d中获得的信号
T1=在检测单元3T1中获得的信号
T2=在检测单元3T2中获得的信号
T3=在检测单元3T3中获得的信号
T4=在检测单元3T4中获得的信号
S1=在检测单元S1a中获得的信号+在检测单元S1b中获得的信号+在检测单元S1c中获得的信号+在检测单元S1d中获得的信号
+在检测单元S1e中获得的信号
S2=在检测单元S2a中获得的信号+在检测单元S2b中获得的信号+在检测单元S2c中获得的信号+在检测单元S2d中获得的信号
+在检测单元S2e中获得的信号
设置在光检测器9上的运算单元(未图示)用检测出的各个信号F1~S2来进行下面的数式(1)~(4)的运算,从而求出焦点误差信号FE、信号TE1、信号TE2及光盘信号表面的再生信号RF。
FE=F1-F2…(1)
TE1=S1-S2…(2)
TE2=(T2+T3)-(T1+T4)…(3)
RF=T1+T2+T3+T4…(4)
并且,用于控制跟踪的跟踪误差信号TE是用下面的数式(5)及(6)而求出的。
TE=TE1…(5)
(在使用第1激光时)
TE=TE2-α×TE1…(6)
(在使用第2激光时,其中,α是常数)
图9A及9B是表示当使用第2激光时,在物镜5及偏向性全息图基板2在光盘6’的直径方向上偏心的情况下的信号TE1、TE2的偏移量的变化的概念图。图9A与上述数式(3)所表示的信号TE2相对应,而图9B与上述数式(2)所表示的信号TE1相对应。此外,横轴表示以光轴为基准的、物镜5及偏光性全息图基板(hologram substrate)2的直径方向的偏心量,而纵轴表示包含在各个信号中的偏移量(offset level)。
一般来说,由于光强度以在光轴附近较强而随着离开光轴变弱的方式不均匀地分布,所以在信号TE2及TE1中,随着物镜5的偏心(即,对光强度分布的偏心)而产生偏移。于是,在使用第2激光时,必须用信号TE1对包含在信号TE2中的偏移进行电修正。具体而言,能够通过按照数式(6)从信号TE2减去将恰当的分量(常数α)提供给信号TE1来进行放大运算的信号,从而消除伴随物镜5及偏向性全息图基板2的偏心的跟踪误差信号TE的偏移。像这样生成跟踪误差信号TE,能够防止在控制跟踪时因偏移量的变化而产生脱离轨道。
上述的光强度分布的不均匀性在使用第1激光时也同样产生。具体而言,随着物镜5及偏光性全息图基板2的偏心,区域21a、21b及21c(全息图表面2a的第1象限)上的光分布与区域22a、22b及22c(全息图表面2a的第2象限)上的光分布成为非对称。如上述数式(5)(数式(2))及图7所示,由于在使用第1激光时,根据被全息图表面2a的第1象限及第2象限衍射的1级衍射光强度来生成跟踪误差信号TE,所以第1象限及第2象限的光分布的非对称性造成跟踪误差信号TE恶化。
于是,该例子所涉及的光学拾波装置12是在使用第1激光时,通过改善跟踪检测单元之间的电连接来代替利用偏移修正用的信号,从而修正偏移。具体而言,在交替地调换由第1象限的区域21b而产生的光点31bB、和由第2象限的区域22b而产生的光点32bB的状态下生成差信号。其结果是,光分布的非对称性通过数式(2)的运算而被消除,跟踪误差信号TE的偏移减少。
根据这样的光学拾波装置12,能够与两个规格的光盘相对应,并且,即使在物镜5及偏光性全息图基板2在光盘的直径方向偏心时,也能够进行不产生脱离轨道的跟踪控制。
专利文献1:国际公开第2007/072683号小册子
发明内容
然而,在上述光学拾波装置中存在有以下问题。
在使用第2激光时,用信号TE1修正信号TE2的偏移,该信号TE1是基于入射到全息图表面2a的区域21a、22a、23a及24a的光(来自光盘6’的0级衍射光)来生成的。因此,偏移修正用的信号TE1的感光度依存于入射到区域21a、22a、23a及24a的光强度。
图10A是表示在没有光盘的偏心等,并且光强度分布FF的中心L与物镜5的光轴大致一致的状态下入射到全息图表面2a的入射光的强度分布的图。在图10A中,用面积SS1表示入射到区域21a、24a的光强度,而用面积SS2表示入射到区域22a、23b的光强度。此时,由于面积SS1与SS2相等,所以用数式(2)求出的信号TE1成为零。
另一方面,图10B是表示在物镜5及偏光性全息元件2追随光盘的偏心等来一体移动,而使光强度分布FF的中心L与物镜5的光轴错开这一状态下入射到全息图表面2a的入射光的强度分布的图。在图10B中,用面积SS1’表示入射到区域21a、24a的光强度,而用面积SS2’表示入射到区域22a、23b的光强度。此时,面积SS1’与SS2’不相等,两者之间的差作为数式(2)的信号TE1被检测出。
然而,正如从图10A及10B所知地那样,由于区域21a、22a、23a及24a位于光强度分布的中心L附近,所以入射光的强度分布平稳。因此,即使物镜5及偏光性全息元件2的位置移动,光强度的不平衡,即面积SS1’与SS2‘之间的差也只不过是发生较小的变化。
于是,从尽量正确地检测光强度分布的变化,并提高修正用的信号TE1的感光度这一观点出发,最好尽量使区域21a、22a、23a及24a在图10A及10B的左右方向(即,轨道的直径方向)上扩大,以增大光强度的变化量。
然而,若仅扩大该区域宽度则发生这样的问题:即使物镜5与偏光性全息图2之间的相对位置关系稍微有些偏差,来自光盘的1级衍射光也会漏进区域21a、22a、23a及24a,该区域21a、22a、23a及24a本来是只有0级衍射光所入射的区域。
此外,来自光盘的1级衍射光漏进区域21a、22a、23a及24a时,还会发生下面的问题。
图11(a)表示用数式(3)表示的信号TE2的波形,图11(b)表示用数式(2)表示的修正用的信号TE1的波形,图11(c)表示用数式(5)表示的修正偏移之后的跟踪误差信号TE的波形。
包含在图11(a)所示的信号TE2中的正弦波状的波形表示横贯沟槽波形(groove cros sing waveform)(所谓AC成分),该横贯沟槽波形是由光盘的信号上的聚光点与轨道的沟槽之间的相对位置关系的变动造成±1级衍射光的强度不平衡而产生的。正弦波的中心与信号TE2的电平成为零的线之间的偏差量Q2是信号TE2的偏移,即因0级衍射光的不平衡而产生的偏移(所谓DC成分)。
修正用的信号TE1具有图11(b)所示的波形。由于信号TE1本来是仅基于来自光盘的0级衍射光而生成的信号,所以即使因光盘上的聚光点与信号表面的沟槽之间的相对位置关系的变动而引起±1级衍射光的强度的不平衡,信号TE1也不受其影响,不会产生所谓的横贯沟槽波形。然而,在使图6所示的区域21a、22a、23a及24a的宽度较大时,当物镜5与偏光性全息元件2之间的相对位置稍微有些偏差时,±1级衍射光的成分就会漏进区域21a、22a、23a及24a。其结果是,信号TE1具有正弦波状的波形。此外,正弦波的中心与信号TE1的电平成为零的线之间的偏差量Q1是因0级衍射光的不平衡而引起的偏移(DC成分),并且修正信号TE2时本来需要该DC成分的值。
如图11(a)及(b)所示,由于包含在修正用的信号TE1中的横贯沟槽成分(AC成分)是±1级衍射光的明暗不平衡所引起的,所以其相位与信号TE2的AC成分的相位同相。因此,若按照上述数式(6),进行修正信号TE2的偏移成分的运算,则除了DC成分之外,AC成分的一部分也被抵消,从而引起跟踪误差信号TE的振幅降低(图11(c))。也就是说,在上述光学拾波装置12中,当增大区域21a、22a、23a及24a的宽度时,虽然跟踪误差信号TE的偏移被修正,但却存在有这样的问题:因跟踪误差信号TE的调制度降低而造成跟踪控制很容易变得不稳定。
故而,本发明的目的在于:提供一种能够在不导致跟踪误差信号的调制度下降的情况下,使跟踪控制保持稳定的光学拾波装置及采用了该光学拾波装置的光盘装置。
本发明涉及一种对光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少一个的光学拾波装置。该光学拾波装置包括:光源,射出第1波长的光、和与第1波长不同的第2波长的光;物镜系统,使从光源所射出的光在光记录媒体的轨道上聚光;光分支单元,具有物镜系统的中心轴所通过的第1区域、和边界与第1区域相接的一对第2区域,当使用第2波长的光时,在第1区域接收来自光记录媒体的0级衍射光,而在第2区域接收来自光记录媒体的0级衍射光及±1级衍射光,并将入射到第1及第2区域的光分支为多束光;光学元件,设置在物镜系统与光分支单元之间,覆盖沿第1及第2区域的边界延伸的第1区域的一部分;检测单元,在使用第2波长的光时,生成基于由第1区域所分支的光的强度的第1电信号,同时,生成基于由第1及第2区域所分支的光的强度的第2电信号;以及运算单元,在使用第2波长的光时,用第1电信号来对包含在第2电信号中的偏移成分进行电修正,并生成用以控制跟踪的跟踪信号误差。并且,光学元件使第1波长的光穿透,并使第2波长的光的一部分穿透。
光学元件最好使从物镜系统入射的光的相位错开后射出。
此时,穿透光学元件的光的波面的相位与穿透没有光学元件的部分的光的波面的相位之间的相位差最好在(kπ-1/4π)以上且(kπ+1/4π)以下,其中,k是奇数。
此外,最好对于第2波长的光的透射率在10%以上且50%以下。
此外,本发明所涉及的光盘装置包括具有上述特征的光学拾波装置。
(发明的效果)
根据本发明,即使因组装误差等而产生物镜系统与光分支单元之间的位置偏差时,也能够在不降低跟踪误差信号的调制度的情况下,谋求跟踪控制的稳定性。
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式所涉及的光学拾波装置的概略构成的侧视图。
图1B是从IB-IB线来看图1A所示的光源部分的图。
图2A是表示从图1所示的II-II线来看的、部分遮光元件及全息图表面的概略构成的图。
图2B是从图2A中的IIB-IIB线来看的图。
图3是表示相对于物镜5的偏光性全息元件的位置与入射到偏光性全息元件的光之间的关系的模式图。
图4是表示数式(3)所示的信号TE2、数式(2)所示的修正用的信号TE1以及数式(5)所示的修正偏移之后的跟踪误差信号TE的波形的图。
图5A是表示专利文献1中记载的光学拾波装置的概略构成的侧视图。
图5B是从VB-VB线来看图5A所示的光源部分的图。
图6是表示从图5A所示的VI-VI线来看的全息图表面的概略构成的图。
图7是表示图5A所示的光检测器上的检测图案和检测光的分布的图(在使用第1激光时)。
图8是表示图5A所示的光检测器上的检测图案和检测光的分布的图(在使用第2激光时)。
图9A是表示当使用第2激光时,在物镜及偏向性全息图基板在光盘的直径方向上偏心的情况下的信号TE2的偏移量的变化的概念图。
图9B是表示当使用第2激光时,在物镜及偏向性全息图基板在光盘的直径方向上偏心的情况下的信号TE1的偏移量的变化的概念图。
图10A是表示在光强度分布的中心与物镜的光轴大致一致的状态下入射到全息图表面的入射光的强度分布的图。
图10B是表示在光强度分布的中心与物镜的光轴错开这一状态下入射到全息图表面的入射光的强度分布的图。
图11是表示用数式(3)表示的信号TE2、用数式(2)表示的修正用的信号TE1、以及用数式(5)表示的修正偏移之后的跟踪误差信号TE的波形的图。
(附图标记说明)
1光源
1a、1a’发光点
31/4波长板
4照准透镜
5物镜
6、6’光盘
6a、6a’信号表面
7、7’光轴
8、111级衍射光
8’、11’-1级衍射光
9光检测器
9a检测表面
10反射镜
100光学拾波装置
110部分遮光元件
112偏光性全息元件
112a全息图表面
具体实施方式
图1A是表示本发明的实施方式所涉及的光学拾波装置的概略构成的侧视图,图1B是从IB-IB线来看图1A所示的光源部分的图。
光学拾波装置100用在对应于规格不同的第1光盘6(例如,DVD)和第2光盘6’(例如,CD)的光盘装置中,并用与各个规格相对应的波长的光,来分别对第1光盘6及第2光盘6’进行信息的读出、写入及消去。
本实施方式所涉及的光学拾波装置100包括:光检测器9、激光光源1、反射镜10、照准透镜4、偏光性全息元件112、1/4波长板3、部分遮光元件110以及物镜5。
激光光源1被配置在光检测器9的检测表面9a上,并射出具有第1光盘6用的第1波长λ1的第1激光、和具有第2光盘6’用的第2波长λ2的第2激光(其中,λ2>λ1)。此外,第1激光从发光点1a射出,第2激光从发光点1a’射出。
反射镜10安装在光检测器9的检测表面9a上,并使从激光光源1射出的光在大致与检测表面9a正交的方向上反射。
照准透镜4被配置在被反射镜10反射的光的光程上,并将从激光光源1射出的扩散光转换为大致平行光。
偏光性全息元件112在配置光盘6或6’的一侧具有全息图表面112a,并通过衍射来自光盘6或6’的回光,来将其分支为多束光。此外,后面再对本实施方式所涉及的全息图表面112a进行详细说明。
1/4波长板3将穿透偏光性全息元件112之后的直线偏振光(S波或P波)转换为圆偏振光。此外,将从物镜5返回的圆偏振光转换为直线偏振光(P波或S波)。
部分遮光元件110是设置在物镜5与偏光性全息元件112之间,并覆盖全息图表面112a的一部分的光学元件。部分遮光元件具有这样的特性:使具有第1波长λ1的第1激光完全穿透,而使具有第2波长λ2的第2激光的一部分穿透。此外,本实施方式所涉及的部分遮光元件110还具有使从物镜5入射的光的相位错开规定量后射出的特性。后面再对部分遮光元件110进一步进行详细说明。
物镜5对所入射的光进行聚光,并在光盘6或6’的轨道上形成光点。此外,物镜5只要由1块以上的透镜元件构成即可,透镜元件的个数并不受限制。
此外,在本实施方式中,偏光性全息元件112、1/4波长板3和部分遮光元件110一体地形成。此外,偏光性全息元件112(1/4波长板3、部分遮光元件110)相对于物镜5固定着,并与物镜成为一体在光盘6或6’的直径方向上自由地移动。
光检测器9是对全息图表面112a所分支的各个光进行检测的元件。光检测器9具备设置在其检测表面9a上的多个检测单元,并生成上述数式(1)~(4)所示的各个信号。此外,光检测器9具备运算单元(未图示),该运算单元进行上述数式(5)及(6)所示的运算来生成用于控制跟踪的跟踪误差信号TE。尤其是,如数式(6)所示,在使用第2激光时,运算单元用数式(2)所示的第1信号TE1来对包含在数式(3)所示的第2信号TE2中的偏移(DC成分)进行电修正。
此外,本实施方式所涉及的光检测器9的具体构成及功能与图7及8和上述说明过的相同,在此对其说明加以省略。
在使用第1光盘6时,激光光源1从发光点1a射出第1激光(波长λ1)。所射出的第1激光在通过反射镜10反射之后,由照准透镜4转换为大致平行光。从照准透镜4射出的平行光在穿透偏光性全息元件112,并由1/4波长板3转换为圆偏振光之后,通过物镜5聚光,而在第1光盘6的信号表面6a上形成光点。通过信号表面6a反射的光在穿透物镜5,并由1/4波长板3再次转换为直线偏振光(P波或S波)之后,入射到偏光性全息元件112的全息图表面112a。入射到偏光性全息元件112的光在被全息图表面112a衍射,并分支为以第1激光的光轴7为对称轴的1级衍射光8和-1级衍射光8’之后,穿透照准透镜4而入射到光检测器9的检测表面9a。
另一方面,在使用第2光盘6’时,激光光源1从发光点1a’射出第2激光(波长λ2)。所射出的第2激光通过反射镜10反射之后,由照准透镜4转换为大致平行光。从照准透镜4所射出的平行光在穿透偏光性全息元件112,并由1/4波长板3转换为圆偏振光之后,通过物镜5聚光,而在第2光盘6’的信号表面6a’上形成光点。通过信号表面6a’反射的光在穿透物镜5,并由1/4波长板3再次转换为直线偏振光(P波或S波)之后,入射到偏光性全息元件112的全息图表面112a。入射到偏光性全息元件112的光在被全息图表面112a衍射,并分支为以第2激光的光轴7’为对称轴的1级衍射光11和-1级衍射光11’之后,穿透照准透镜4而入射到光检测器9的检测表面9a。
这里,对本实施方式所涉及的全息图表面112a及部分遮光元件110进行详细说明。
图2A是表示从图1所示的II-II线来看的、部分遮光元件110及全息图表面112a的概略构成的图,图2B是从图2A中的IIB-IIB线来看的图。此外,在图2A中,用点划线来表示在使用第2激光时,来自第2光盘6’的0级衍射光及±1级衍射光入射到全息图表面112a的位置。
以下,为了便于说明,将全息图表面112a与激光的光轴的交点作为点120,在点120正交的两条直线作为x轴及y轴,并用xy坐标系上的各个象限来表示全息图表面112a上的位置。
在全息图表面112a形成有圆形衍射区域,衍射区域被分割为与第1~第4象限中的各个象限相对应的4个区域。并且,位于各个象限的区域分别被分割为3个区域,形成有区域121a~121c(第1象限)、区域122a~122c(第2象限)、区域123a~123c(第3象限)及区域124a~124c(第4象限)。
被光盘衍射的0级衍射光及±1级衍射光入射到全息图表面112a,但在使用第1激光时和使用第2激光时,0级衍射光及±1级衍射光所入射的区域不同。
在使用第1激光(第1光盘6)时,只有通过信号表面6a上的轨道形状而反射且未被衍射的0级衍射光入射到区域121a、122a、123a、124a、121b、122b、123b及124b,而来自第1光盘6的0级衍射光和1级衍射光(+1级衍射光或-1级衍射光中的任意一个)入射到其余的区域121c、122c、123c及124d。
另一方面,在使用第2激光(第2光盘6’)时,基本上只有通过信号表面6a’上的轨道形状而反射且未被衍射的0级衍射光入射到区域121a、122a、123a及124a,而来自第2光盘6’的0级衍射光和1级衍射光入射到其余的区域121b、122b、123b、124b、121c、122c、123c及124c。换句话说,在使用第2激光时,区域121a、122a、123a及124a成为接收0级衍射光的区域(以下,称为第1区域),而其余的区域121b、122b、123b、124b、121c、122c、123c及124c则成为接收0级衍射光及1级衍射光的区域(以下,称为第2区域)。
各个区域的布局图案基本上与图6所示的例子相同。不过,与图6所示的区域21b、22b、23b及24b相比,通过缩小区域121b、122b、123b及124b,来在沿x轴的方向上扩大了区域121a、122a、123a及124a的宽度。特别是,区域121a、122a、123a及124a与区域121b、122b、123b及124b之间的边界和在不存在物镜5与偏光性全息元件112之间的位置偏差时1级衍射光所入射的区域的外周大致一致。
部分遮光元件110是通过在设置在遮光性全息元件112的全息图表面112a上的1/4波长板3的表面层叠多个层而形成的。如图2A所示,部分遮光元件110具有以点120为中心在x轴及y轴方向上延伸的十字形开口,并形成为覆盖圆形的衍射区域的一部分。更详细地说,部分遮光元件110形成为:沿着用于在使用第2激光时接收0级衍射光的第1区域与接收0级衍射光及1级衍射光的区域之间的边界线,覆盖从该边界线的各个两端部开始跨越规定范围的第1区域的一部分。
部分遮光元件110使第1激光完全穿透,而针对第2激光具有遮光性。不过,在本实施方式中,部分遮光元件110不完全遮挡第2激光,而仅遮挡其一部分,并使其他一部分穿透。
此外,本实施方式所涉及的部分遮光元件110使所入射的光的相位错开后射出,以使通过了遮光区域的光的相位相对于通过了其开口的光的相位产生相位差δ。该相位差δ是用下面的数式(7)给出的。
δ=(n1-1)d1+(n2-1)d2+…+(ni-1)di
这里,
n1,n2,…,ni:各个层的折射率
d1,d2,…,di:各个层的厚度
这里,以由制造时的安装误差等而使物镜5与偏光性全息元件112a之间的相对位置关系在轨道方向(即,图2A的y方向)错开这一情况为例,对部分遮光元件110的功能进行说明。
图3是表示对应于物镜5的偏光性全息元件112a的位置与入射到偏光性全息元件112a的光之间的关系的模式图。
例如,在偏光性全息元件112a的中心轴L2从物镜5的中心轴L3向图3中的左方向错开时,若没有部分遮光元件110,则-1级衍射光漏进位于比中心轴L2靠左侧的、本来只有0级衍射光入射的区域。然而,在本实施方式中,由于从照准透镜入射到中心轴L2的右侧部分的光的一部分被部分遮光元件110的一部分131除去,所以在相对于中心轴L2与该一部分131对称的位置产生部分遮光元件110的影子132,实际上抑制了-1级衍射光漏进(图中的虚线箭头)。此外,在比中心轴L2靠左侧位置中通过了部分遮光元件110的部分130的内周侧的光被部分遮光元件110的一部分131在与该光通过的位置对称的位置中除去(图中的实线箭头)。
像这样,即使物镜5与偏光性全息元件112之间的位置关系错开时,光的一部分也在去路或归路上被部分遮光元件110除去。其结果是,在为了生成修正用的信号TE1而扩大仅接收0级衍射光的区域121a、122a、123a及124a时,即使在y轴方向(图2A)上产生偏光性全息图112相对于物镜5的位置偏差,仍能够抑制1级衍射光漏进区域121a、122a、123a及124a。由于当1级衍射光向这些区域的漏进减少时,包含在偏移修正用的信号TE1中的AC成分减少,所以能够抑制由数式(6)的减法而引起的跟踪误差信号TE的振幅下降。
此外,通过在区域121a、122a、123a及124a与区域121b、122b、123b及124b之间的边界部分设置部分遮光元件110,来使开口的形状不为圆形。不过,在本实施方式中,部分遮光元件110的开口形成为相对于x轴线对称且相对于y轴线对称。此外,x轴方向上的开口尺寸和y轴方向上的开口尺寸都被设定为相对于穿透的光束的直径充分大。若是这样的部分遮光元件110的形状,则不会成为分辨率下降、产生轨道间的串音等对信号质量造成不良影响那样的聚光状态。
如上所述,本实施方式所涉及的部分遮光元件110具有将相位差δ提供给入射光的特性。以下,对物镜5与偏光性全息元件112在沿光盘的轨道的方向上错开时,通过该特征而实现的改进点进行说明。这里,为了便于简化说明,对部分遮光元件110使入射光的相位错开相位差π(δ)之后射出的例子进行说明。
图4(a)表示数式(3)所示的信号TE2的波形,图4(b)表示数式(2)所示的修正用的信号TE1的波形,图4(c)表示数式(5)所示的修正偏移之后的跟踪误差信号TE的波形。
图4(a)所示的信号TE2的正弦波状的波形表示横贯沟槽波形(所谓AC成分),该横贯沟槽波形由光点与信号表面上的沟槽之间的相对位置关系的变动造成±1级衍射光的强度不平衡而产生。正弦波的中心与TE2的值成为零的线之间的偏差量Q2是信号TE2的偏移,即因0级衍射光的不平衡而产生的偏移(所谓DC成分)。
另一方面,修正用的信号TE1具有图4(b)所示的波形。如上所述,由于部分遮光元件110不完全遮挡第2激光,所以漏进区域121a、122a、123a及124a的1级衍射光的一部分也会穿透(图4(b)所示的AC成分)。不过,由于穿透了部分遮光元件110的光的相位相对于穿透了部分遮光元件110的开口的光的相位错开了π,所以包含在修正用的信号TE1中的横贯沟槽成分(AC成分)与包含在信号TE2中的横贯沟槽成分(AC成分)反相。所以,在运算单元进行数式(6)的运算时,信号TE2的偏移(DC成分)大致被消除,同时,AC成分的振幅增加。这样一来,即使在产生物镜5与偏光性全息元件112之间的位置偏差时,也能够通过设置本实施方式所涉及的部分遮光元件110,来利用漏进的1级衍射光,谋求提高跟踪误差信号TE的调制度。
为了获得用图4(a)~4(c)说明过的放大效果,只要部分遮光元件110针对第2激光的透射率在10%以上且50%以下即可。当透射率小于10%时,与信号TE2反相的成分减少,跟踪误差信号TE的放大效果下降。此外,当透射率超过50%时,由于会对聚光性造成影响,因此不太理想。为了不影响聚光性,而谋求跟踪误差信号TE的放大效果,最好将第2激光的透射率设定为30%左右。如上所述,能够通过选择各个层的折射率及厚度,来设定部分遮光元件110的透射率。
此外,部分遮光元件110提供给穿透光的相位差δ只要在(kπ-1/4π)以上且(kπ+1/4π)以下即可(其中,k是奇数)。在相位差δ小于(kπ-1/4π)时,或相位差δ大于(kπ+1/4π)时,通过数式(6)的运算不能充分获得跟踪误差信号TE的放大效果。此外,为了使跟踪误差信号TE的放大效果更好,最好使相位差δ在(kπ-1/6π)以上且(kπ+1/6π)。并且,相位差δ为kπ是最理想的情况。此时,由于信号TE1的AC成分相对于信号TE2的AC成分反相,因此跟踪误差信号TE的放大效果最好。
此外,当漏进0级衍射光的受光区域的1级衍射光的相位错开π时,由于信号TE1的横贯沟槽波形与信号TE2反相,所以能够考虑设置没有遮光性,仅将相位差π提供给穿透光的光学元件,来代替部分遮光元件110。然而,此时,由于物镜在光学系统的去路上对相位仅相互错开了π的光进行聚光,所以会引起光盘上的光点的聚光性恶化。因此,使用没有遮光性,并仅将相位差π提供给穿透光的光学元件的构成不太理想。
此外,光学拾波装置也能够构成为:设置完全遮挡第2激光的遮光元件来代替部分遮光元件110,以使1级衍射光完全不会进入仅接收0级衍射光的区域。此时,必须精确地调整物镜5、遮光元件的开口膜图案(opening film pattern)以及偏光性全息元件的区域分割图案的位置。
如上所述,在本实施方式中,部分遮光元件110覆盖着用以在全息图表面112a上接收来自光盘的0级衍射光的区域的一部分。即使在扩大了0级衍射光的受光区域时,也能够通过设置这样的部分遮光元件110,来遮挡因物镜5与偏光性全息元件112之间的位置偏差等而漏进的、来自光盘的±1级衍射光的一部分。其结果是,能够降低基于被0级衍射光的受光区域衍射的光的偏移修正用信号TE1中所包含的AC成分,并抑制修正后的跟踪误差信号TE的调制度的降低。
此外,在部分遮光元件110具有使第2激光的一部分穿透,并使穿透光的相位仅错开规定的相位差8的特性的情况下,由于在用信号TE1对信号TE2进行电修正时,在DC成分抵消的同时AC成分放大,所以能够提高跟踪误差信号TE的调制度。
故而,根据本发明,即使在存在有物镜5与偏光性全息元件112之间的位置偏差时,也能够在不降低跟踪误差信号TE的调制度的情况下,实现跟踪控制的稳定性良好的光学拾波装置。
此外,在上述说明中,以光学拾波装置的构成及功能为中心进行了说明,但不用说本发明的概念同样可以适用于具备光学拾波装置的光盘装置。在本发明适用于光盘装置时,除了光学拾波装置之外的构成要素(例如,电动机,转台,光盘固定器(disk clamper等)并不受限制,只要是能够利用的众所周知的所有元件即可。
此外,本发明也能够适用于在进行信息的读出、写入及消去中的至少1个时照射激光的所有记录方式的装置,如能够重写的相变光盘、只读存储光盘(ROM)、光磁盘(MO)等。
此外,本发明也可以适用于对应于多层记录的光学拾波装置及光盘装置。
并且,在本实施方式中,将部分遮光元件与偏光性全息元件及1/4波长板一体地形成,但也可以将其与偏光性全息元件单独形成。
并且,在上述说明中确定了全息图表面的区域图案和光检测器上的检测单元图案,但这些图案可以相应于激光的波长、光学系统的设计等,而适当地改变。即使在全息图表面和/或光检测器的图案与上述例子不相同时,只要跟踪误差信号的生成方法与上述例子相同的话,则能够以覆盖用以在全息图表面上仅接收0级衍射光的区域的一部分的方式设置本发明所涉及的部分遮光元件。部分遮光元件的形状可以相应于全息图表面上的区域图案而适当地改变。
工业实用性
本发明可以适用于用激光光源对光记录装置进行信息的记录、再生、消去等的光学拾波装置及采用了该光学拾波装置的光盘装置等。

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本发明公开一种用激光光源对光盘等光记录媒体进行信息的读出、写入及消去中的至少一个的光学拾波装置及采用了该光学拾波装置的光盘装置。当因物镜与全息元件之间的位置偏差等造成1级衍射光漏进本来仅接收来自光盘的0级衍射光的区域时,在最好仅由DC成分构成的偏移修正用的信号中就包含了AC成分,从而降低跟踪误差(TE)信号的调制度。在全息图表面112a上,将部分遮光元件110形成为沿0级衍射光的受光区域(121a。

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