專(zhuān)利名稱(chēng)：讀寫(xiě)光學(xué)存儲(chǔ)載體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種讀/寫(xiě)光學(xué)存儲(chǔ)載體的裝置-一種放置在所述物鏡附近的光柵器件。
背景技術(shù)：
這樣的裝置在EP專(zhuān)利文獻(xiàn)n00 405 444中公開(kāi)。
這種類(lèi)型的已知裝置特別是在光學(xué)驅(qū)動(dòng)器的徑向跟蹤中存在問(wèn)題，所述光學(xué)驅(qū)動(dòng)器特別是R/RW驅(qū)動(dòng)器。一種稱(chēng)為推挽(PP)信號(hào)的信號(hào)用于該徑向跟蹤。已經(jīng)注意到該信號(hào)對(duì)于光點(diǎn)在檢測(cè)器上的位移十分敏感，光點(diǎn)位移是由光盤(pán)偏心(動(dòng)態(tài)光束著屏)和不同光學(xué)部件未對(duì)準(zhǔn)(靜態(tài)光束著屏)導(dǎo)致的物鏡徑向位移而引起的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種如上所述的裝置，其中提供了改善光學(xué)頭跟蹤性能的方法。
具有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭并用于讀/寫(xiě)光學(xué)存儲(chǔ)載體的裝置包括-照射光學(xué)載體的光源，-分析光學(xué)載體反射的光的光檢測(cè)器，-將光聚焦到光學(xué)載體上的物鏡，-放置在所述物鏡附近的光柵器件。
當(dāng)光柵、物鏡和其它光學(xué)材料固定地裝配在一起時(shí)，可以顯著地提高跟蹤能力。
本發(fā)明的這些和其它方面將通過(guò)非限定性的實(shí)例并參考下述實(shí)施例得到理解和闡述。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置。
圖2示出光學(xué)頭，其中示出了從光源到光學(xué)載體的光路。
圖3示出了適用于圖1所示裝置的光學(xué)頭的結(jié)構(gòu)，其中還示出了光學(xué)載體反射的光的光路。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的光柵元件的結(jié)構(gòu)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的光柵的結(jié)構(gòu)。
圖6示出了在像散伺服透鏡上的光束。
圖7示出了在檢測(cè)器平面上的光束。
圖8示出了在沒(méi)有光柵元件的條件下的檢測(cè)器上的光點(diǎn)。
圖9示出了在具有光柵元件的條件下，對(duì)于給定的參數(shù)，在檢測(cè)器上的光點(diǎn)。
圖10示出了本發(fā)明獲得的關(guān)于跟蹤誤差的改善。
具體實(shí)施例詳述圖1示出了在其中放置數(shù)據(jù)載體1的裝置。數(shù)據(jù)載體可以是光盤(pán)。在圖1中，示出該載體的橫截面。光盤(pán)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)該載體。在該載體上，結(jié)合在光學(xué)頭13中的透鏡12使激光束14聚焦。光學(xué)頭13安裝在傳動(dòng)器15中，傳動(dòng)器安裝在滑車(chē)16上，滑車(chē)可以在作用于滑車(chē)電機(jī)17的電路(圖中未示出)的控制下，沿著載體的半徑移動(dòng)。在滑車(chē)內(nèi)部，傳動(dòng)器件提供細(xì)微的移動(dòng)。存在用于徑向定位的傳動(dòng)器件20和用于焦點(diǎn)定位的傳動(dòng)器件22。箭頭26指示焦點(diǎn)定位的方向，箭頭28指示徑向定位的方向。傳動(dòng)器由電工元件構(gòu)成，例如線(xiàn)圈、磁回動(dòng)彈簧等?；?chē)還包括提供信號(hào)的光檢測(cè)器。這些信號(hào)一方面用于例如在屏幕40上顯示畫(huà)面，另一方面用于控制各種伺服裝置。分配器42將這些信號(hào)導(dǎo)向相關(guān)的器件。其中，信號(hào)TRf用于通過(guò)聚焦器件45進(jìn)行聚焦，另一信號(hào)TRr用于通過(guò)徑向引導(dǎo)器件50進(jìn)行徑向定位。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)的光學(xué)頭13。該光學(xué)頭包括二極管激光器50。準(zhǔn)直透鏡55使二極管激光器50發(fā)出的激光束透過(guò)立方體形的偏振分束器58，經(jīng)各種元件透射到激光盤(pán)1。透鏡12將該光束聚焦在光盤(pán)1上，該光束首先通過(guò)1/4波片(λ/4片)60。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，雙折射光柵元件62配置在透鏡12附近。
圖3示出了同一光學(xué)頭13。這是更加詳細(xì)的由光盤(pán)1反射的光的光路圖。將該反射光引導(dǎo)到偏振分束器58，并從該分束器經(jīng)透鏡68引導(dǎo)到檢測(cè)器件65。該檢測(cè)器件由放置在區(qū)域上的多個(gè)部分構(gòu)成，所述區(qū)域優(yōu)選是平面。如圖3所示，由于存在光柵62，反射光束被分成在透鏡68的輸出端所呈現(xiàn)的兩等份H1和H2。根據(jù)本發(fā)明的重要方面，檢測(cè)器件65給出的(consider)信號(hào)電平具有圖中參考號(hào)S所示的形式。所檢測(cè)到的信號(hào)的電平Lv1取決于徑向跟蹤誤差Δ。
圖4示出光柵元件62的結(jié)構(gòu)。該光柵元件由沿直線(xiàn)M并排布置的兩部分p1和p2組成。圖5示出它們的橫截面。在圖4中，RB表示返回光束的軌跡。圖5所示的橫截面是沿著虛線(xiàn)X1和X2獲得的。兩部分P1和P2非對(duì)稱(chēng)地放置在相互反轉(zhuǎn)的位置，如圖5所示。兩部分P1和P2制作在各向同性襯底70上，該襯底上放置了雙折射層72。光柵具有周期(pitch)為p深度為h的圖案。本發(fā)明基于下述考慮。
光束著屏問(wèn)題通常利用三點(diǎn)推挽(3SPP)方法來(lái)解決，其代價(jià)是功率效率和其它誤差。
本發(fā)明基于雙折射光柵62，該光柵使具有一種偏振狀態(tài)的光毫無(wú)影響地透過(guò)，并將具有正交極化的光束分成兩等份。這可以用在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，因?yàn)槠駹顟B(tài)在光路中的變化方式。在到達(dá)光盤(pán)的光路中，偏振是線(xiàn)性的，然后通過(guò)四分之一(λ/4)波片轉(zhuǎn)換為圓偏振。一旦在光盤(pán)上發(fā)生反射，圓偏振的旋向就發(fā)生變化。當(dāng)光在返回路徑上穿過(guò)四分之一(λ/4)波片時(shí)，偏振再次變成線(xiàn)性的，但是該線(xiàn)性偏振的取向與原始取向正交。如果雙折射光柵放置在分束器和(λ/4)波片之間，那么它將不會(huì)影響射向光盤(pán)的光束，但是會(huì)改變由光盤(pán)到檢測(cè)器的光束。
光柵將返回光束分成兩等份。與光盤(pán)上的軌道平行的直線(xiàn)將這兩等份分開(kāi)。左側(cè)徑向的等份沿切線(xiàn)方向獲得一個(gè)角偏差α＝λ/p，其中p是光柵的周期，λ是光的波長(zhǎng)，而右側(cè)徑向的等份在切線(xiàn)方向獲得一個(gè)角偏差-α。
圖6示出在像散伺服透鏡上的光束，圖7示出在檢測(cè)器平面上的光束。在伺服透鏡上，兩等份沿著切線(xiàn)方向錯(cuò)開(kāi)一定距離～Lα(L表示光柵元件和伺服透鏡之間的距離)，并具有視場(chǎng)角～α。該視場(chǎng)角導(dǎo)致在檢測(cè)器上沿著切線(xiàn)方向產(chǎn)生位移～b＝～fα，f表示(像散)伺服透鏡的(平均)焦距。該距離還可以表示為b=fα=apλNAS]]>其中“a”表示光瞳半徑，NAs表示在檢測(cè)器側(cè)的數(shù)值孔徑。在伺服透鏡上的光束位移～Lα將導(dǎo)致在相反方向上產(chǎn)生-Lα/a倍于光點(diǎn)直徑的位移。光點(diǎn)半徑大約為2A2-2/NAS，產(chǎn)生附加的位移Lαa2A2-2NAS=2A2-2λλLa2apλNAS]]>其中A2-2＝3.0λ，菲涅耳數(shù)a2/λL≈(1.75mm2/(0.655μm20nm))236，由此得出結(jié)論，附加位移只是現(xiàn)場(chǎng)使用伺服透鏡引起的位移的百分之幾。因此，可以安全地忽略該附加位移。因此，檢測(cè)器上的暗條寬度為2b。由于45度的像散，兩個(gè)徑向等份在檢測(cè)器上旋轉(zhuǎn)90度。這意味著徑向信息在檢測(cè)器平面上沿著切線(xiàn)方向。因此兩等份的切向距離意味著檢測(cè)器可以相對(duì)于光束移動(dòng)～b，而不會(huì)影響推挽信號(hào)。這解決了靜態(tài)光束著屏問(wèn)題。
如果將光柵和λ/4波片連接在傳動(dòng)器上，那么還可以解決與物鏡位移相關(guān)的動(dòng)態(tài)光束著屏問(wèn)題。那么這些元件與物鏡一起移動(dòng)。因此，返回光路中的光束將分成兩個(gè)徑向等份，兩等份仍舊是相等的。盡管光學(xué)頭的質(zhì)量增加了，這將減少伺服系統(tǒng)的機(jī)械帶寬，但是對(duì)于低速驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，質(zhì)量增大并不是缺點(diǎn)。
光柵要求具有所需效果的光柵結(jié)構(gòu)是閃耀型結(jié)構(gòu)(B1azed Structure)，閃耀(blaze)的“符號(hào)”在左等份和右等份是相反的(圖4和5)。閃耀的頂層是雙折射材料，例如液晶聚合物。對(duì)稱(chēng)單軸或者平行于或者垂直于從光盤(pán)到檢測(cè)器的光路上的線(xiàn)性偏振。在此假設(shè)是平行的。在這種情況下，雙折射材料的折射率在到達(dá)光盤(pán)的光路上等于尋常折射率n，在從光盤(pán)到檢測(cè)器的光路上等于異常折射率ne。閃耀襯底的折射率為n，并且必須與尋常折射率匹配，使得光柵不會(huì)影響射向光盤(pán)的光束n＝no必須調(diào)節(jié)異常折射率和閃耀高度h，使得所有的光衍射到第1階。這意味著h(ne-n)＝λ其中λ表示光波長(zhǎng)。典型的標(biāo)稱(chēng)值為n＝no＝1.5，ne＝1.6和波長(zhǎng)λ＝0.655pm，閃耀高度為6.55μm。
必須盡可能地避免由于例如溫度變化或波長(zhǎng)變化而導(dǎo)致的雙折射材料折射率的失配。如果尋常折射率匹配不好，那么一些光將被衍射到更高階。功率效率為ηstray=sinc2[πh(no-n)λ]≈1-13[πh(no-n)λ]2]]>其中sinc(x)＝sin(x)/x。典型的標(biāo)稱(chēng)值為n＝no＝1.5和ne＝1.6，為保證功率損耗小于2％，失配必須小于8×10-3。這是非常嚴(yán)格的要求。
如果在到達(dá)光盤(pán)的光路上出現(xiàn)折射率失配，那么除了功率損耗問(wèn)題之外還將在光盤(pán)上出現(xiàn)輔助點(diǎn)(satellite spot)。如果這些輔助點(diǎn)距離零階主光點(diǎn)足夠遠(yuǎn)，以至于它們將互不影響，那么這將不成問(wèn)題。光盤(pán)上的各階衍射之間的距離為foα=[fαNAS/NA]≈apλNA]]>因此一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于λ/NA。因而，周期p必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光瞳半徑a，即必須在光瞳邊緣內(nèi)容納大約10個(gè)周期。在從光盤(pán)到檢測(cè)器的光路中，失配將使部分光線(xiàn)衍射到零階。該雜散光的功率比為ηstray=sinc2[πh(no-n)λ]≈[πh(no-n)λ-1]2]]>這部分光束受到光束著屏的影響，降低了需要增加的光束著屏范圍(margin)。如果要求該部分小于5％，那么異常折射率的失配必須小于2×10-2。
光柵的周期決定檢測(cè)器上的光束著屏范圍。根據(jù)波長(zhǎng)為λ＝0.655μm、像散為A2-2＝3.0λ和伺服數(shù)值孔徑為NAS＝0.12得出沒(méi)有光柵的情況下的光點(diǎn)直徑為66μm。假定最小比值a/p＝10，該光點(diǎn)將被分成兩部分，暗條為2b＝110μm寬。對(duì)于1.75mm的光瞳半徑，檢測(cè)器焦距f為15mm，給出a＝3.7×10-3＝0.21度的視場(chǎng)角。這仍然小到足以避免由于現(xiàn)場(chǎng)使用伺服透鏡而產(chǎn)生的像差所導(dǎo)致的不期望的光點(diǎn)變形。
光點(diǎn)計(jì)算雙折射光柵對(duì)檢測(cè)器上的光點(diǎn)的影響可以用衍射理論建模。圖8示出檢測(cè)器上的光點(diǎn)(單位為λ/NASJ，其中像散值為A2-2＝3λ，和DVD+RW參數(shù)(λ＝0.655pm，NA＝0.65，軌道間距為0.74pm，零階和一階之間的相位差為π/2，軌道上的徑向位置))。圖9示出由于光柵而在光點(diǎn)中間產(chǎn)生的暗條DB。圖10示出在這兩種情況下根據(jù)PP方法的跟蹤誤差信號(hào)(TES)隨光束著屏的變化。顯然，由于采用雙折射光柵，光束著屏不再是光路中的問(wèn)題。
曲線(xiàn)NGR是在沒(méi)有光柵的條件下獲得的，曲線(xiàn)GR是在有光柵器件的條件下獲得的。DSP是光束相對(duì)于光瞳半徑的位移。
權(quán)利要求
1.一種具有光學(xué)頭并用于讀/寫(xiě)光學(xué)存儲(chǔ)載體的裝置，包括-照射光學(xué)載體的光源，-分析光學(xué)載體反射的光的光檢測(cè)器，-將光聚焦到光學(xué)載體的物鏡，-放置在所述物鏡附近的光柵器件。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于光檢測(cè)器由放置在一個(gè)區(qū)域中的多個(gè)部分形成，用于分析來(lái)自光學(xué)載體的光束，光柵被設(shè)計(jì)為將光束分成基本相同的兩等份，這兩等份在檢測(cè)器平面上由暗條分開(kāi)，使得兩等份的每一等份都由所述區(qū)域上的不同部分捕獲。
3.如權(quán)利要求1或2的裝置，具有包括尤其是λ/4波片的光學(xué)頭。
4.如權(quán)利要求1或2或3的裝置，其特征在于光柵器件為閃耀型，包括放置在閃耀頂部并由雙折射材料形成的層，例如液晶聚合物。
5.如權(quán)利要求2或3或4的裝置，具有一光學(xué)頭，其中所述光柵器件和所述λ/4波片連接在傳動(dòng)器上，使其隨著物鏡一起移動(dòng)。
6.一種光學(xué)頭，其適用于如權(quán)利要求1至5的用于讀/寫(xiě)光學(xué)存儲(chǔ)載體的裝置。
全文摘要
該裝置包括具有下列元件的光學(xué)頭照射光學(xué)載體的光源，分析光學(xué)載體反射的光的光檢測(cè)器，將光聚焦到光學(xué)載體上的物鏡，和放置在所述物鏡附近的光柵器件。主要光學(xué)元件固定在一起，這樣的配置能夠提高DVD閱讀器和記錄器的光學(xué)頭的跟蹤能力。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1806282SQ200480016414
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者S·斯塔林加 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司