專利名稱：光源單元、光學(xué)檢測器單元、光學(xué)拾取裝置和光盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時發(fā)射光束的光源單元，單獨(dú)檢測光束的光學(xué)檢測器單 元，和光束發(fā)射到光盤的記錄層并且接收由光盤反射的光束的光學(xué)拾取裝 置，以及具有該光學(xué)拾取裝置的光盤裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的提高，用于記錄計算機(jī) 程序、音樂信息、視頻信息(內(nèi)容)等的信息記錄介質(zhì)，包括光盤，諸如，
CD (只讀光盤)和DVD (數(shù)字化視頻光盤)，已經(jīng)引起人們的注意。用于進(jìn)行 光盤的信息記錄和光盤的信息再現(xiàn)的便宜光盤已經(jīng)普及。CD - RW ( CD -可重 寫)DVD - RAM, DVD - RW ( DVD -可重寫)，DVD + RW ( DVD +可重寫)等作為 可重寫光盤目前已經(jīng)占領(lǐng)市場。
在光盤裝置中，在軌道形成為螺旋形或同心圓形狀的光盤的記錄層上形 成激光束小光點(diǎn)，將信息記錄到盤上，并且基于記錄層的反射光進(jìn)行盤的信 息再現(xiàn)。
同時，視頻信息或內(nèi)容的信息量的趨勢是逐年增加，期待在單張光盤的 可記錄信息量，即，存儲容量，進(jìn)一步增加。例如，藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)作為增加光盤 的存儲容量的方法提出，使得其記錄密度高于目前視場上的DVD的記錄密度。
在與藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)兼容(稱為BD盤)的光盤的情況下，襯底的厚度等于大 約0. lmm，對應(yīng)于BD盤的光盤裝置使用波長等于405mm的光源，利用物鏡形 成NA為0. 85的聚焦光點(diǎn)，對BD盤進(jìn)行信息的記錄、信息的再現(xiàn)和信息的 刪除。即，DVD和BD盤具有彼此不同的光源波長、襯底厚度、和NA值。
出于這個原因，在適于存取DVD盤和BD盤并且具有單個物鏡的光盤裝 置中存在這樣一個問題，如果物鏡的特性適于DVD盤和BD盤之一，由于DVD 盤和BD盤之間的襯底厚度差，對于另一記錄介質(zhì)會產(chǎn)生像差。
增加光盤的存儲容量的另 一種方法是使用具有多個記錄層的光盤(稱為 多層盤)。相應(yīng)于多層盤的光盤和適于存取多層盤的光盤裝置的研究正在積
極進(jìn)行。例如，參照日本爿^開的專利申請No. 63 - 113947 、日本專利 No. 2988732、 和題為 "Volume holographic device for the spherical aberration correction and the parallel data access in three-dimensional memory" Fr-PD-15 ISOM2000, Lee S.C.和Y.Kawata的文獻(xiàn)。
然而，根據(jù)在日本公開的專利申請No. 63 - 113947中公開的光學(xué)元件， 為了使光盤的記錄層數(shù)量達(dá)到幾十層，需要對每記錄層利用不同的記錄介質(zhì) 來形成光盤，這樣使得形成光盤的成本太高。
根據(jù)在日本專利No. 2988732中公開的光盤裝置，如果多個光源布置在 相同的平面上，使用位于光軸外面的光源的光束，在透鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生像差(慧 差)。存在這樣一個問題，難以在盤表面上獲得衍射極限的光點(diǎn)。而且，準(zhǔn) 直透鏡的光以一定角度輸出，對于每個光源來說，物鏡所獲得的光量不同， 存在光利用效率明顯降低的問題。
根據(jù)在上述文獻(xiàn)中公開的光學(xué)元件，體積全息圖的衍射效率降低，因?yàn)?體積全息圖進(jìn)行多次曝光。如果光點(diǎn)數(shù)增加，獲得的表面功率將會降低。而 且，如果光源布置在垂直于光軸的表面上，準(zhǔn)直透鏡的光以一定角度輸出， 對于每個光源來說，物鏡所獲得的光量和光量分布彼此不同。存在這樣一個
問題將會出現(xiàn)光利用效率降低和對稱光點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供消除上述問題的改進(jìn)光源單元。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供光源單元、光學(xué)檢測器單元、光學(xué)拾取裝置、 和適于獲得裝置的最小化而不降低光利用率的光盤裝置。
在解決或減少上述一個或多個問題的本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種光源 單元，包括多個光源，發(fā)射多個光束；和多個體積全息元件，分別用于多 個光源，每個體積全息元件具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的 輸出輻射面，多個體積全息元件具有彼此不同的、衍射光束的光強(qiáng)為最大的 布拉格條件(Bragg condition )。
在解決或減少上述一個或多個問題的本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種光源 單元，包括多個光源單元，發(fā)射多個光束；和多個體積全息元件，分別用 于多個光源，多個體積全息元件的至少一個用于多個光源的至少一個，并且 具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射平面。
在解決或減少上述一個或多個問題的本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種光學(xué) 檢測器單元，其單獨(dú)地檢測多個光束，該光學(xué)檢測器單元包括多個體積全 息元件，分別用于多個光束，每個體積全息元件具有相互垂直的相應(yīng)光束的 入射面和衍射光束的輸出輻射面，多個體積全息元件具有彼此不同的衍射光
束的光強(qiáng)為最大的布拉格條件；多個光電檢測器分別用于多個體積全息元 件，每個光電檢測器接收從多個體積全息元件的相應(yīng)一個衍射的光束。
在解決或減少上述一個或多個問題的本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種光學(xué) 檢測單元，其分別檢測多個光束，該光學(xué)^^測單元包括多個體積全息元件， 分別用于多個光束，多個體積全息元件的至少一個用于^f汙射多束激光束的至 少一束，并且具有相互垂直的相應(yīng)光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面； 多個光電檢測器分別用于多個體積全息元件，每個光電^^測器接收從多個體 積全息元件的相應(yīng)一個衍射的光。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)裝置的最小化而不降低光利用率。 本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖的下列詳細(xì)描述顯而易見。


圖l是表示本發(fā)明一實(shí)施例中光盤裝置的組成的框圖。 圖2是解釋圖1中的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖3是解釋體積全息元件的特征的示意圖。 圖4A和4B是解釋圖2中的全息元件的操作的示意圖。 圖5是解釋圖2中的全息元件的形成方法的示意圖。 圖6是解釋當(dāng)從主機(jī)裝置接收記錄請求時通過圖1的光盤裝置進(jìn)行的處 理的流程圖。
圖7是解釋當(dāng)從主機(jī)裝置接收再現(xiàn)請求時通過圖1的光盤裝置進(jìn)行的處 理的流程圖。
圖8是解釋圖1的拾取裝置的改型的示意圖。
圖9是解釋圖1的拾取裝置的改型的示意圖。
圖IO是解釋圖1的拾取裝置的改型的示意圖。
圖11是解釋圖2的全息元件的改型的示意圖。
圖12是解釋形成圖11的全息元件的方法的示意圖。
圖13A和圖13B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖14A和圖14B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖15A和圖15B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖16是解釋圖1的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖17是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖18是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖19是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖20是解釋圖19的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖21是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖22是解釋圖20的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖23是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖2 4是解釋本發(fā)明 一 實(shí)施例的光盤裝置中的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖25是解釋圖24的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖26是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖27A、圖27B和圖27C是解釋圖26中的全息單元的示意圖。 圖28是解釋圖26的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖29是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖30A、圖30B和圖30C是解釋從圖29中的每個全息單元發(fā)射的光的 示意圖。
圖31A和圖31B是解釋圖29中的每個全息元件的制備方法的示意圖。 圖32A和圖32B是解釋圖29中的每個全息元件的操作的示意圖。 圖33A和圖33B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖34A和圖34B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖35A和圖35B是解釋信息發(fā)光強(qiáng)度分布與衍射光的強(qiáng)度分布之間的關(guān) 系的示意圖。
圖36是解釋圖29的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。
圖37是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。
圖38A是解釋圖37中的全息元件的制備方法的示意圖，圖38B是解釋 圖37的全息元件的操作的示意圖。
圖39是解釋圖37的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖40是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖41是解釋圖40的光學(xué)拾取裝置的改型的示意圖。 圖42是解釋本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。 圖43A、圖43B和圖43C是解釋圖42的全息單元的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示本發(fā)明一實(shí)施例的光盤裝置20的組成。如圖1所示，光盤裝 置20包括用于旋轉(zhuǎn)光盤15的主軸電機(jī)22、光學(xué)拾取單元23、用于沿盤15 的徑向驅(qū)動光學(xué)拾取單元23的尋道電機(jī)21、激光控制電路24、編碼器25、 驅(qū)動控制電路26、信號處理電路28、緩沖RAM 34、 緩沖管理器37、接口 38、閃存39、 CPU 40、和RAM 41。
在圖1中，箭頭僅僅表示一般信號或一般信息的流向，并不表示光盤裝 置的各個元件之間的物理連接。在本實(shí)施例中，光盤裝置20適于在單面多 層光盤上記錄信息，單面多層光盤在盤的一面具有多層可重寫記錄層。
圖2表示圖1的光盤裝置中的光盤結(jié)構(gòu)。如圖2所示，光盤15是單面 三層光盤，它具有按激光束的入射側(cè)順序布置的第一記錄層(Ll ),第二記 錄層(L2),和第三記錄層(L3)。光盤15—般是信息記錄介質(zhì)，諸如DVD。
光學(xué)拾取裝置34適于同時發(fā)射激光到光盤15的三層記錄層并同時接收 從三層記錄層反射的光束。
如圖2所示，在這個實(shí)施例中的光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(LDa， LDb, LDc)、三個全息元件(71a, 71b, 71c)、準(zhǔn)直透鏡52、偏振分?jǐn)?shù)器54、 四分之一波片55、物鏡60、；險測透鏡58、柱面透鏡73、兩個半棱鏡(76a， 76b)、三個針孔(75a， 75b， 75c)、三個光電檢測器(PDa， PDb, PDc )、和 用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
每個光源具有發(fā)射波長等于660nm的激光束的半導(dǎo)體激光器，每個光源 具有相同的發(fā)光特性。
在這個實(shí)施例中，所有最大強(qiáng)度輸出輻射，從各個光源發(fā)射的激光束的
指令設(shè)定為+ Z方向。光源LDb布置成與光源Lda的+ X側(cè)相鄰，光源LDc 布置成與光源LDb的+ X側(cè)相鄰。從每個光源發(fā)射平行于偏振分束器54的入 射面的偏振光束(P偏振)。
所有全息元件都是體積全息元件。體積全息元件意。木著全息元件#4居以 下公式(1)計算的參數(shù)Q的值(Q值)大于10,根據(jù)Corona Publishing Co., Ltd .出片反、4乍者是Jiro Koyama和Hiroshi Nishihara的 "Light wave electron optics"第117-132頁。
Q = 2兀VT/(n。J12) ....(l)
其中^表示入射光的波長(在空氣內(nèi)660nm)，T表示全息元件的厚度， n。表示全息元件襯底的折射率，JI表示圖案凹槽的間距(全息間距)。
已知體積全息元件僅僅衍射波長和入射角滿足特定衍射條件(稱為布拉 格條件)的光。
圖3是解釋體積全息元件的特性的示意圖。如圖3所示，當(dāng)()=10時， 如果入射角滿足布拉格條件，初級衍射效率P ( % )為峰值。在圖3中，ct 用7^式表示a=sin (入射角)/2sin(布拉格角)。
熱塑性塑料用于每個全息元件的材料，它被設(shè)定為T = 2mm， no =1.5， 和Jl = 0.7 x ;yn。。如果這些值應(yīng)用于上述公式(1)， Q值在這種情況下設(shè)定 為Qs5800。完全滿足體積全息元件的條件。
如果象光敏聚合物(其不容易行程厚的厚度)的材料用于每個全息元件 的材料，優(yōu)選材料夾在兩個玻璃片之間的層，以保證它具有足夠大的厚度。 滿足Q > 10時的材料厚度T設(shè)定為大于或等于4微米。至于每個全息元件， 整個區(qū)域設(shè)定為全息區(qū)域。各個全息元件的布拉格條件彼此不同。
全息元件71a布置在光源Lda的+ Z側(cè)，來自光源Lda的光進(jìn)入全息元 件71a。如圖4A所示，來自光源Lda的光在全息元件71a的全息區(qū)域HA內(nèi) 反復(fù)衍射，并且在邊界面上反復(fù)反射。衍射的光從全息元件71a沿+X方向 發(fā)射。從全息元件71a衍射的光等同于從虛發(fā)射點(diǎn)Sl發(fā)射的光，虛發(fā)射點(diǎn) Sl位于準(zhǔn)直透鏡52的光軸并位于離開準(zhǔn)直透鏡52的焦點(diǎn)位置的-X側(cè)。盡 管從全息元件71a衍射的光進(jìn)入全息元件71b和全息元件71c,該衍射光不 變化地透過它們，因?yàn)椴粷M足布拉格條件。
全息元件71a利用已知的2光束干涉的方法形成，如圖5所示。例如，
來自參考光源Lr (等同于光源Lda)的參考光從附圖中的下表面進(jìn)入全息元 件(其中還沒有形成全息圖案)，具有光發(fā)射點(diǎn)Sl的信息光從附圖的左手側(cè) 進(jìn)入全息元件。因此，在全息元件內(nèi)部形成全息圖案。這樣，形成全息圖案 的全息元件71a被形成。
返回來參照圖2，全息元件71b布置在光源LDb的+ Z側(cè)，光源LDb的 光進(jìn)入全息元件71b。光源LDb的光在全息元件71b的全息區(qū)域反復(fù)衍射， 并且在邊界面上反復(fù)反射。衍射的光從全息元件71b沿+ X方向發(fā)射。從全 息元件71b衍射的光是發(fā)散光，其等同于從位于準(zhǔn)直透鏡52的焦點(diǎn)位置的 虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。盡管從全息元件71b衍射的光進(jìn)入全息元件71c，它 不變化地透過全息元件71c,因?yàn)椴粷M足布拉格條件。
全息元件71c布置在光源LDc的+ Z側(cè)，光源LDc的光進(jìn)入全息元件71c。 光源LDc的光在全息元件71c的全息區(qū)域中反復(fù)衍射，并且在邊界面上反復(fù) 反射。衍射的光從全息元件71c沿+X方向發(fā)射。從全息元件71c衍射的光 等同于從位于離開上述虛發(fā)射點(diǎn)S2的+乂側(cè)位置的虛發(fā)射點(diǎn)S3發(fā)射的光。
也就是說，各個全息元件具有彼此不同的衍射光的光強(qiáng)為最大的布拉格 條件。如圖4B所示，從全息元件發(fā)射的衍射光具有與全息元件的光軸對稱 的強(qiáng)度分布，強(qiáng)度分布的半寬角eb大于入射光的半寬角0a。
全息元件71b和全息元件71c以與上述全息元件71a相似的方式形成。
各個虛發(fā)射點(diǎn)之間的距離根據(jù)準(zhǔn)直透鏡52和物鏡66所決定的光學(xué)放大 率、以及各個光盤15的記錄層之間的距離來確定。
因?yàn)檫@些虛發(fā)射點(diǎn)設(shè)定在位于準(zhǔn)直透鏡52的光軸上的位置，彼此分開 規(guī)定距離，每個記錄層到物鏡60的位置差造成的球差被校正。即，每個全 息元件具有校正由記錄層到物鏡60的位置差造成的像差的功能。
而且，在制備全息元件時，將用于校正高級球差的像差加到全息元件上， 增加像差是用于校正在物鏡60的追蹤伺服操作中的移動產(chǎn)生的像差(主要 是慧差)，可以校正高級球差和慧差。
準(zhǔn)直透鏡52布置在全息元件71c的+ X側(cè)。從全息元件71a衍射的光 在透過準(zhǔn)直透鏡52之后會聚成稍微會聚的光。從全息元件71b衍射的光在 透過準(zhǔn)直透鏡52之后會聚成平行光束。從全息元件71c衍射的光在透過準(zhǔn) 直透鏡52之后轉(zhuǎn)換成稍微發(fā)散的光。
偏振分束器54布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)。偏振分束器54的反射系
數(shù)根據(jù)入射光的偏振狀態(tài)不同而不同。例如，偏振分束器54設(shè)置成對P偏
振具有小反射系數(shù)，對S偏振具有大反射系數(shù)。因此，大部分準(zhǔn)直透鏡52 的光可以透過偏振分束器54。
四分之一波片55布置在偏振分束器54的十X側(cè)，對入射光給出1/4波 長的光學(xué)相位差。在四分之一波片55的+X側(cè)，布置物鏡60,使得透過四 分之一波片55的光被聚焦。
光源Lda的光聚焦在第一記錄層Ll上，光源LDb的光聚焦在第二記錄 層L2上，光源LDc的光聚焦在第三記錄層L3上。即，如果使每個光源同時 發(fā)光，在每個記錄層上可以同時形成光點(diǎn)。
檢測透鏡58布置在偏振分束器54的-Z側(cè)，并將偏振分束器54沿- Z 方向反射的返回光會聚成會聚光束。
柱面透鏡73布置在檢測透鏡58的-Z側(cè)，并對4企測透鏡58的光產(chǎn)生 像散(astigmatism)。
半棱鏡76a布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，沿+ X方向反射在柱面透鏡 73的光中所含的從第三記錄層L3返回的光成分，并且^f吏其余的光成分透過 半棱鏡76a。
半棱鏡76b布置在半棱鏡76a的_ Z側(cè)，沿+ X方向反射透過半棱鏡76a 的光中所含的從第二記錄層L2返回的光成分，并且使其余的光成分透過半 棱鏡76b。
針孔75a布置在半棱鏡76a的+ X側(cè)，由半棱鏡76a反射的光進(jìn)入針孔 75a。通過針孔75a的光被光電檢測器Pda接收。因此，光電檢測器Pda接 收的光主要是從第三記錄層L3返回的光。
針孔75b布置在半棱鏡76b的+ X側(cè)，由半棱鏡76b反射的光進(jìn)入針孔 75b。通過該針孔75b的光被光電檢測器PDb接收。因此，光電檢測器PDb 接收的光主要是從第二記錄層L2返回的光。
針孔75c布置在半棱鏡76b的-Z側(cè)，透過半棱鏡76a的光進(jìn)入針孔75c。 通過該針孔75c的光被光電檢測器PDc接收。因此，光電檢測器PDc接收的 光主要是從第一記錄層Ll返回的光。
驅(qū)動系統(tǒng)包括聚焦致動器和追蹤致動器，聚焦致動器用于沿物鏡60的 光軸方向的聚焦方向?qū)⑽镧R60致動非常小的量，追蹤致動器用于沿垂直于 盤軌道的切線方向的追蹤方向?qū)⑽镧R60致動非常小的量。
接下來，簡要解釋上述光學(xué)拾取裝置23的操作。
從光源Lda發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息元件71a沿+ X方向衍射， 并通過全息元件71b、全息元件71c和準(zhǔn)直透鏡52，以稍微的會聚光束的狀 態(tài)進(jìn)入偏振分束器54。
從光源LDb發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息元件71b沿+ X方向衍射， 并通過全息元件71c和準(zhǔn)直透鏡52,以主要是平行線光束的狀態(tài)進(jìn)入偏振分 束器54。
從光源LDc發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息員件71c沿+ X方向衍射， 并通過準(zhǔn)直透鏡54，以稍微發(fā)散的光束的狀態(tài)進(jìn)入偏振分束器54。
每束衍射光的大部分不變化地透過偏振分束器54，通過四分之一波片 55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，從而通過物鏡60作為小點(diǎn)聚焦在光盤15的每層記錄層上。
從光盤15的每層記錄層反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返 回的光通過物鏡60進(jìn)入四分之一波片55，從而轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線 偏振光(S偏振)。該返回的光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過檢測透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入半棱鏡76a。光被半棱鏡76a反射，在返回光中所含的從第三記錄層 L3返回的光成分通過針孔75a被光電4企測器Pda接收。
通過半棱鏡76a的返回光進(jìn)入半棱鏡76b。光被半棱鏡76b反射，在該 返回光中所含的從第二記錄層L2返回的光成分通過針孔75a被光電4企測器 PDb接收。
通過半棱鏡76b的返回光(主要從第一記錄層Ll返回的光成分)通過 針孔75c被光電檢測器PDc接收。
各個光電檢測器構(gòu)成為包括多個光電檢測器(或多個光接收區(qū))，這些 光電檢測器輸出包含抖動信號信息、再現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、聚焦誤差信息、追蹤誤 差信息等的信號，與已知光盤裝置相似。
每個光電檢測器(或每個光接收區(qū))分別根據(jù)光接收量通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn) 生信號，并且將信號輸出到再現(xiàn)信號處理電路28。
個光電轉(zhuǎn)換信號)獲得伺服信號(聚焦誤差信號、追蹤誤差信號等)、尋址 信息、同步信息、RF信號等。
所獲得的伺服信號輸出到驅(qū)動控制電路26,尋址信息輸出到CPU 40, 同步信號輸出到編碼器25和驅(qū)動控制電路26。再現(xiàn)信號處理電路28對RF 信號進(jìn)行解碼處理、誤差檢測處理等。當(dāng)檢測到誤差時，進(jìn)行誤差校正處理， 所獲得的再現(xiàn)數(shù)據(jù)通過緩沖管理器37存儲在緩沖RAM 34中。在再現(xiàn)凄t據(jù)中 所含的尋址信息輸出到CPU 40。
基于再現(xiàn)信號處理電路28的伺服信號，驅(qū)動控制電路26產(chǎn)生驅(qū)動系統(tǒng) 的驅(qū)動信號，并將驅(qū)動信號輸出到光學(xué)拾取裝置23。因此，進(jìn)行追蹤控制和 聚焦控制。
驅(qū)動控制電路26產(chǎn)生驅(qū)動尋道電機(jī)21的驅(qū)動信號，用于驅(qū)動主軸電積j 22的驅(qū)動信號基于CPU 40的指令。電機(jī)的驅(qū)動信號輸出到尋道電機(jī)21和主 軸電機(jī)22。
在光盤15上記錄的數(shù)據(jù)(記錄數(shù)據(jù))、從光盤15再現(xiàn)的數(shù)據(jù)(再現(xiàn)數(shù) 據(jù))臨時存儲在緩沖RAM 34中。緩沖RAM 34的數(shù)據(jù)輸入/輸出由緩沖管理 器37管理。
基于CPU 40的指令，編碼器25獲得通過緩沖管理器37存儲在緩沖RAM 34中的記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)制、誤差校正碼的添加，并產(chǎn)生光盤15的 寫入信號。所產(chǎn)生的寫入信號輸出到激光控制電路24。
激光控制電路24控制每個光源的發(fā)射功率。例如，在記錄的情況下， 每個光源的驅(qū)動信號基于寫入信號、記錄條件、每個光源的亮度特性等通過 激光控制電路24產(chǎn)生。
接口 38是與主機(jī)裝置90 (例如，個人電腦)的雙向交流接口。它基于 標(biāo)準(zhǔn)接口，諸如，ATAPT (附加信息包接口 )、 SCSI (小型計算機(jī)系統(tǒng)接口 )、 和USB (同樣串行總線)。
在由CPU 40翻譯的指令碼中描述的各種程序、每個光源的亮度特性等 存儲在閃存39中，
CPU 40根據(jù)在閃存39中存儲的上述程序控制各個部分的操作并將控制 所需的數(shù)據(jù)存儲到RAM 41和緩沖RAM 34中。
接下來，參照圖6解釋當(dāng)用戶數(shù)據(jù)的記錄請求由主機(jī)裝置90接收時光 盤裝置20進(jìn)行的記錄處理。
圖6的流程圖用于解釋CPU 40進(jìn)行的一系列處理運(yùn)算。用戶數(shù)據(jù)記錄 在第一記錄層L1、第二記錄層U、和第三記錄層U上。
如果由主機(jī)裝置90接收記錄請求命令，對應(yīng)于圖6的流程圖的程序的
起始地址設(shè)定為CPU 40的程序計數(shù)器，記錄處理開始。
在第一步驟401中，請求發(fā)送到驅(qū)動控制電路26，使得光盤以預(yù)定線 速度(或角速度)旋轉(zhuǎn)，通知再現(xiàn)信號處理電路28，記錄請求命令由主機(jī)裝 置9Q接收。
在下面的步驟403中，存儲在緩沖RAM 34的主機(jī)裝置90的用戶凄丈據(jù)(記 錄數(shù)據(jù))分成在第一記錄層L1上記錄的用戶數(shù)據(jù)、在第二記錄層L2上記錄 的用戶數(shù)據(jù)、和在第三記錄層L3上記錄的用戶數(shù)據(jù)。
在下面的步驟405中，請求發(fā)送到驅(qū)動控制電路26，使得光點(diǎn)可以在 對應(yīng)于規(guī)定地址的目標(biāo)位置附近形成。因此，進(jìn)行尋道操作。如果不需要尋 道操作，跳過該處理。
在下面的步驟407中，允許記錄。因此，用戶數(shù)據(jù)通過編碼器25、激 光控制電路24、和光學(xué)拾取裝置23記錄在光盤15的每層記錄層上。
在下面的步驟409中，判斷是否完成記錄。當(dāng)沒有完成時，判斷的結(jié)果 是否定的，在預(yù)定時間過后再次進(jìn)行判斷。當(dāng)完成記錄時，判斷的結(jié)果是肯 定的，并終止記錄處理。
同時進(jìn)行每層記錄層的記錄，記錄處理的時間可以減少。
接下來，將描述再現(xiàn)處理。參照圖7將解釋當(dāng)從主機(jī)裝置90接收再現(xiàn) 請求時通過光盤裝置20進(jìn)行的再現(xiàn)處理。
圖7的流程圖用于解釋CPU 40進(jìn)行的一系列處理運(yùn)算。再現(xiàn)處理從第 一記錄層L1、第二記錄層L2、和第三記錄層L3同時進(jìn)行。
如果從主機(jī)裝置90接收再現(xiàn)請求命令，對應(yīng)于圖7的流程圖的程序的 起始地址設(shè)定為CPU 40的程序計數(shù)器，再現(xiàn)處理開始。
在第一步驟501中，當(dāng)光盤15以預(yù)定線速度(或角速度)旋轉(zhuǎn)傳送到 驅(qū)動控制電路26時，通知再現(xiàn)信號處理電路28，再現(xiàn)請求命令由主機(jī)裝置 90接收。
在下面的步驟503中，傳送給到驅(qū)動控制電路26,使得光點(diǎn)可以在對 應(yīng)于規(guī)定地址的目標(biāo)位置附近形成。因此，進(jìn)行尋道操作。如果不需要尋道 操作，跳過該處理。
在下面的步驟505中允許再現(xiàn)。因此，當(dāng)前在光盤15的每層記錄層上 記錄的數(shù)據(jù)通過光學(xué)拾取裝置23和再現(xiàn)信號處理電路28再現(xiàn)。
在下面的步驟507中，判斷是否完成再現(xiàn)。當(dāng)沒有完成時，判斷的結(jié)果 是否定的，預(yù)定時間過后判斷再次判斷。當(dāng)完成再現(xiàn)處理時，判斷的結(jié)果時
肯定的，控制移到步驟509。
在步驟509中，第一記錄層Ll的再現(xiàn)數(shù)據(jù)、第二記錄層L2的再現(xiàn)數(shù)據(jù)、 和第三記錄層的再現(xiàn)數(shù)據(jù)相連接，獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)裝置90。結(jié)束再現(xiàn) 處理。同時進(jìn)行每層記錄層的再現(xiàn)，用于再現(xiàn)處理的時間可以減少。
在該實(shí)施例的光盤裝置20中，處理單元通過再現(xiàn)信號處理電路28、 CPU 40執(zhí)行的程序和CPU 40來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)CPU 40的程序?qū)崿F(xiàn)的一些處理單元可 以用硬件來實(shí)現(xiàn)。另外，所有處理單元可以用硬件來實(shí)現(xiàn)。
光源單元通過該實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中的三個光源(Lda， LDb， LDc )和三個全息元件來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，沿+ X方向衍射光源Lda 沿+ Z方向發(fā)射的光的全息元件71a、沿+ X方向衍射光源LDb沿+ Z方向發(fā) 射的光的全息元件71b、和沿+ X方向衍射光源LDc沿+ Z方向發(fā)射的光的全 息元件71c布置在從每個光源發(fā)射到物鏡60的光的光路上。不降低性能可 能獲得最小化。
可以實(shí)現(xiàn)最小化而不降低具有多個記錄層的光盤的存取精度，因?yàn)樗?有光學(xué)拾取裝置23，該光學(xué)拾取裝置23根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置20可以獲 得最小化，不會使性能降低。
根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置20，因?yàn)榈谝挥涗泴覮1的記錄、第二記錄層 L2的記錄、和第三記錄層L3的記錄幾乎可以同時進(jìn)行，因而可以對具有多 個記錄層的光盤進(jìn)行快速記錄處理。
根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置20,因?yàn)榈谝挥涗泴覮1的再現(xiàn)、第二記錄層 L2的再現(xiàn)、和第三記錄層L3的再現(xiàn)幾乎可以同時進(jìn)行，因而可以對具有多 個記錄層的光盤進(jìn)行快速再現(xiàn)處理。
在這個實(shí)施例中，還可能幾乎同時進(jìn)行記錄和再現(xiàn)。例如，可以從第二 記錄層L2再現(xiàn)信息，將信息記錄在第一記錄層Ll上。
在這個實(shí)施例中，如圖8所示，利用全息元件77a、全息元件77b、和 全息元件77c代替半棱鏡76a和半棱鏡76b,全息元件77c可以形成于全息 元件77b的-Z側(cè)。
全息元件77a是體積全息元件，其沿+ X方向衍射從第三記錄層L3返
回的光。全息元件77b是體積全息元件，其沿+ X方向衍射從第二記錄層L2 返回的光。全息元件77c體積全息元件，其沿+ X方向衍射從第一記錄層Ll 返回的光。
光電檢測器PDc布置在全息元件77c的十X側(cè)。即，三個全息元件(77a， 77b, 77c)具有彼此不同的衍射光的光強(qiáng)為最大的布拉格條件。全息元件 (77a， 77b, 77c)具有校正由記錄層與物鏡60的位置差造成的像差的功能。
在這種情況下，光學(xué)檢測器單元通過三個全息元件(77a， 77b， 77c) 和三個光電檢測器(Pda， PDb, PDc)來實(shí)現(xiàn)。不需要各個針孔。
在這種情況下，如圖9所示，圖8中的光電檢測器可以成一整體。這樣 使它在組裝處理中容易進(jìn)行定位。
如圖10所示，可以使用增加等同功能的全息元件78a、全息元件78b 和全息元件78c,代替上述全息元件77a、全息元件77b、和全息元件77c、 改變輸出輻射光與入射光的發(fā)散度的檢測透鏡58、和給予入射光像散的柱面 透鏡7 3 。這樣使得可以去除檢測透鏡5 8和柱面透鏡73，可以獲得進(jìn)一 步的 小型化。
在這種情況下，光學(xué)^^測器單元通過三個全息元件(78a, 78b， 78c)
和三個光電4企測器(PDa， PDb, PDc)來實(shí)現(xiàn)。
盡管上述實(shí)施例描述了光源數(shù)為3的情況，本發(fā)明不限于本實(shí)施例。 盡管上述實(shí)施例解釋了全部全息元件用作全息區(qū)域的情況，還可以使用
預(yù)先設(shè)定的每個全息元件的部分區(qū)域(例如，圖11中的灰色部分)作為全
息區(qū)域HA。
特別是，考慮到物鏡60在追蹤時的移動量，還可能使用比物鏡60的開 口直徑大O. 2-0. 4mm的區(qū)域作為全息區(qū)域。因此，可以提高光利用率。
在這種情況下，如圖12所示，當(dāng)形成全息元件71a時，從光發(fā)射點(diǎn)S1 發(fā)射的信息光通過孔徑AP進(jìn)入全息元件。
當(dāng)這樣限制全息區(qū)域時，優(yōu)選增加信息光的曝光，使其大于利用整個全 息區(qū)域時的曝光。
可以給予每個全息元件光束整形功能。如果體積全息元件用具有如圖 13B所示的強(qiáng)度分布PB2 (與通常的高斯分布相似)的信息光形成,在光源側(cè) 面的折射率變化將變大。如圖13A所示，存在這樣的可能性，衍射光的強(qiáng)度 分布PB1可以變成部分高斯分布，可以改變在光盤上形成的光點(diǎn)的形式，信
號特性劣化。
如圖14A所示，為了獲得具有如圖14B所示的強(qiáng)度分布PB3 (類似于軸 向?qū)ΨQ的高斯分布)的衍射光，有效的是用峰值強(qiáng)度位置具有與參考光的光 源Lr分離的方向偏移的強(qiáng)度分布PB4的信息光曝光^艮好。
如圖15A所示，為了獲得均勻強(qiáng)度分布PB5的衍射光，有效的是用強(qiáng)度 為圖15B所示的一般大并且與參考光的光源Lr分離的強(qiáng)度PB6的信息光曝 光。然后，通過調(diào)整信息發(fā)光強(qiáng)度分布可以調(diào)整衍射光的邊緣強(qiáng)度UIM強(qiáng) 度)。
在上述實(shí)施例中，如圖16所示，可以使用另外附加的全息元件72a、 全息元件72b、和全息元件72c，代替全息元件71a、全息元件71b、全息元 件71c,和改變輸出輻射光相對入射光的發(fā)散度的透鏡功能。因此，可以去 除準(zhǔn)直透鏡52,可以獲得進(jìn)一步的小型化。
在這種情況下，光源單元通過三個光源(LDa、 LDb、 LDc)和三個全息 元件(72a、 72b、 72c )來實(shí)現(xiàn)。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
本實(shí)施例使用全息單元代替上述實(shí)施例中的各個光源。除光學(xué)拾取裝置 之外，光盤裝置的構(gòu)成與上述實(shí)施例的相同，在此省略其描述。
如圖17所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個全息單元(HUa、 HUb、 HUc)、三個全息元件(171a、 171b、 171c)、準(zhǔn)直透鏡52、四分之一波 片55、物鏡60、和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(其未示出)。
所有全息元件都是體積全息元件，各個全息元件具有彼此不同的衍射光 的光強(qiáng)為最大的布拉格條件。每個全息元件具有校正由記錄層到物鏡60的 位置差造成的像差的功能。
全息元件171布置在全息元件171a的十X側(cè)，全息元件171C布置在全 息元件171b的+X側(cè)。全息單元HUa具有半導(dǎo)體激光器al、光電檢測器a2、 和偏振全息圖a3，并且布置在全息元件171a的-Z側(cè)。
半導(dǎo)體激光器al朝+ Z方向發(fā)射P偏振光。偏振全息圖a3布置在半導(dǎo) 體激光器al的+ Z側(cè)，這樣放置使得它對P偏振的衍射效率低，對S偏振的 衍射效率高。 .
光電檢測器a2布置在半導(dǎo)體激光器al的附近，接收被偏振全息圖a3 偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光器al發(fā)射的光通過偏振全息圖a3進(jìn)入全息元件171a。
全息單元HUa的光在全息元件171a的全息區(qū)域反復(fù)衍射，在邊界面上 反復(fù)反射。衍射的光從全息元件171a朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件171a衍射的光是發(fā)散光，其等于從位于準(zhǔn)直透鏡52的光軸 的- Z側(cè)和位于虛發(fā)射點(diǎn)S2的-X的的虛擬發(fā)射點(diǎn)Sla發(fā)射的光。
盡管它進(jìn)入全息元件171b和全息元件171c，它不滿足這些全息元件的 布拉格條件，從全息元件171a衍射的光不變化地透過。
全息單元HUb包括半導(dǎo)體激光器bl、光電檢測器b2、和偏振全息圖b3。 全息單元Hub布置在全息元件171b的+ Z側(cè)。
半導(dǎo)體激光器bl朝-Z方向發(fā)射P偏振光。偏振全息圖b3布置在半導(dǎo) 體激光器bl的-Z側(cè)，它這樣放置使得它對P偏振的衍射效率低，對S偏振 的衍射效率高。
光電檢測器b2布置在半導(dǎo)體激光器bl的附近，接收被偏振全息圖b3 偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光器bl發(fā)射的光通過偏振全息圖b3進(jìn)入 全息元件171b。
全息單元HUb的光在全息元件171b的全息區(qū)域反復(fù)衍射，在邊界面上 反復(fù)反射。從全息元件171b衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件171b衍射的光是發(fā)散光，其等于從虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。 盡管它進(jìn)入全息元件171c,它不滿足其布拉格條件，從全息元件171b衍射 的光不變化地透過。
全息單元HUc包括半導(dǎo)體激光器cl、光電檢測器c2、和偏振全息圖c3。 全息單元HUc布置在全息元件171c的-Z側(cè)。
半導(dǎo)體激光器cl朝+ Z方向發(fā)射P偏振光。偏振全息圖c3布置在半導(dǎo) 體激光器cl的+ Z側(cè)，這樣放置使得它對P偏振的衍射效率低，對S偏振的 衍射效率高。
光電檢測器c2布置在半導(dǎo)體激光器cl的附近，接收被偏振全息圖c3 偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光器cl發(fā)射的光通過偏振全息圖c3進(jìn)入 全息元件171c。
全息單元HUc的光在全息元件171c的全息區(qū)域反復(fù)衍射，在邊界面上 反復(fù)反射。從全息元件171c衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件171c衍射的光是發(fā)散光，其等于位于準(zhǔn)直透鏡52的光軸的
+ Z側(cè)和位于虛發(fā)射點(diǎn)S2的+ X側(cè)的虛發(fā)射點(diǎn)S3a發(fā)射的光。
準(zhǔn)直透鏡52布置在全息元件171c的+ X側(cè)。四分之一波片55和物鏡
60的每一個與上述實(shí)施例類似地布置。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
從半導(dǎo)體激光器al發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖a3進(jìn)入
全息元件171a,被全息元件171a衍射，通過全息元件171b和全息元件171c
進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
從半導(dǎo)體激光器bl發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖b3進(jìn)入 全息元件171b,被全息元件171b衍射，通過全息元件171c進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡 52。
從半導(dǎo)體激光器cl發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖c3進(jìn)入 全息元件171c，被全息元件171c衍射，進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
透過準(zhǔn)直透鏡52的各衍射光被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并且 通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15的每層記錄層上。
在這個實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器al的光聚焦在第一記錄層L1上，半導(dǎo) 體激光器bl的光聚焦在第二記錄層L2上，半導(dǎo)體激光器cl的光聚焦在第 三記錄層L3上。也就是說，如果使各個半導(dǎo)體激光器同時發(fā)光，那么在各 層記錄層上同時形成光點(diǎn)。
然而，不象上述實(shí)施例那樣，在Z驟方向上的各個光點(diǎn)的位置彼此不同 (參照圖17)。即，各個光點(diǎn)與光盤15的旋轉(zhuǎn)中心的距離彼此不同。
從光盤15反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60進(jìn)入四分之一波片55,從而轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光(S偏 振)。該返回的光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息元件171c。
在全息元件171c中，從第三記錄層L3返回的光成分朝-Z方向衍射。 透過全息元件171c的返回光進(jìn)入全息元件171b。
在全息元件171b中，從第二記錄層L2返回的光成分朝+ Z方向衍射。 透過全息元件171b的返回光進(jìn)入全息元件171a。
在全息元件171a中，從第一記錄層Ll返回的光成分朝-Z方向衍射。 從全息元件171c衍射的光(從第三記錄層L3返回的光成分)被偏振全息圖 c3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器c2接收。
從全息元件171b衍射的光(從第二記錄層L2返回的光成分)被偏振全息圖b3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器b2接收。
從全息元件171a衍射的光(從第一記錄層Ll返回的光成分)被偏振全 息圖a3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器a2接收。
各個光電檢測器與上述實(shí)施例類似地構(gòu)成，各個光電檢測器將光接收量 的信號輸出到再現(xiàn)信號處理電路28。
在本實(shí)施例的光盤裝置20中，光源單元通過三個光源(al、 bl、 cl) 和三個全息元件(171a、 171b、 171c)來實(shí)現(xiàn)。光學(xué)4企測器單元通過三個全 息元件(171a、 171b、 171c)和三個光電才全測器(a2、 b2、 c2 )來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，體積全息元件171a衍射 半導(dǎo)體激光器al的光束，以將衍射光傳送給物鏡60，并衍射半導(dǎo)體激光器 al發(fā)射的光束通過物鏡60返回的光。體積全息元件171b衍射半導(dǎo)體激光器 bl的光束，以將衍射光傳送給物鏡60,并衍射半導(dǎo)體激光器bl發(fā)射的光束 通過物鏡60返回的光。體積全息元件171c衍射半導(dǎo)體激光器cl的光束， 以將衍射光傳送給物鏡60,并衍射半導(dǎo)體激光器cl發(fā)射的光束通過物鏡60 返回的光。因此，光學(xué)拾取裝置和光盤裝置的小型化可以比上述實(shí)施例進(jìn)一 步提高。
在本實(shí)施例中，使每個全息元件的虛發(fā)射點(diǎn)的位置在準(zhǔn)直透鏡52的光 軸方向和垂直于光軸方向都不同。因此，從第一記錄層Ll返回的光成分與 每個全息元件的入射角、從第二記錄層L2返回的光成分的入射角、從第三 記錄層L3返回的光成分的入射角可以改變。
因此，可以是只有從第三記錄層L3返回的光成分被全息元件171 c衍射， 只有從第二記錄層L2返回的光成分被全息元件171b衍射，只有從第一記錄 層Ll返回的光成分被全息元件171a衍射。
也就是說，每個全息元件的返回光的分離特性可以提高。
在本實(shí)施例中，在4皮此相鄰布置的兩個全息元件的入射光的入射方向彼 此不同，全息元件的寬度小于全息單元的寬度。
針對光源數(shù)量為3的情況描述上述實(shí)施例。然而，本發(fā)明不限于本實(shí)施例。
接下來，描述本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例適于同時在相同記錄層上形成多個光 點(diǎn)。除了數(shù)據(jù)處理與信號處理部分、和光學(xué)拾取裝置之外，光盤裝置的構(gòu)成
與上述實(shí)施例相同。與上述實(shí)施例對應(yīng)元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表
示，在此省略其描述。假設(shè)光盤15是具有一層記錄層的DVD型光盤。
如圖18所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(LDa、 LDb、 LDc)、三個全息元件(172a、 172b、 172c)、準(zhǔn)直透鏡52、偏振分束器54、 四分之一波片55、物鏡60、檢測透鏡58、柱面透鏡73、三個光電檢測器(PDa、 PDb、 PDc)、和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
每個光源具有發(fā)射波長為660nm的激光束的半導(dǎo)體激光器，具有相同的 發(fā)光特性。從每個光源發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向都是+ Z方向。
光源LDb鄰接光源LDa的+ X側(cè)布置，光源LDc鄰接光源LDb的+ X側(cè) 布置。從每個光源發(fā)射平行于偏振分束器54的入射面的偏振光束(P偏振)。
所有全息元件都是體積全息元件，各個全息元件具有彼此不同的衍射光 的光強(qiáng)為最大的布拉格條件。
全息元件172a布置在光源LDa的+X側(cè)，光源LDa的光進(jìn)入全息元件 172a。光源LDa的光在全息元件172a的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面反 復(fù)地反射。全息元件172a的衍射光朝+ X方向發(fā)射。從全息元件172a衍射 的光是發(fā)散光，其等于從位于虛反射點(diǎn)S2的+ Z側(cè)的虛發(fā)射點(diǎn)Sbl反射的光。
雖然它進(jìn)入全息元件172b和全息元件172c，因?yàn)樗粷M足這些布拉格 條件，從全息元件172a衍射的光不變化地透過。
全息元件172b布置在光源LDb的+ Z側(cè)，光源LDb的光進(jìn)入全息元件 172b。光源LDb的光在全息元件172b的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面上 反復(fù)地反射。從全息元件172b衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件172b衍射的光是發(fā)散光，其等于從虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。 雖然它進(jìn)入全息元件172c，不滿足布拉格條件，從全息元件172b衍射的光 不變化地透過。
全息元件172c布置在光源LDc的+ Z側(cè)，光源LDc的光進(jìn)入全息元件 172c。光源LDc的光在全息元件172c的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面上 反復(fù)地反射。從全息元件172c衍射的光朝+X方向發(fā)射。從全息元件172c 衍射的光是發(fā)散光，其等于從位于虛發(fā)射點(diǎn)S2的-Z側(cè)的虛發(fā)射點(diǎn)S3b反射 的光。
各個虛發(fā)射點(diǎn)之間的距離取決于由準(zhǔn)直透鏡52、物鏡60確定的光學(xué)放 大率、和光盤15的軌道間距。
準(zhǔn)直透鏡52布置在全息元件172c的+ X側(cè)。偏振分束器54、四分之一 波片55、物鏡60、；險測透鏡58、和柱面透鏡73與上述實(shí)施例類似地布置。
光電4企測器PDb布置在柱面透4免73的-Z側(cè)，并布置在柱面透4竟73的 光軸上。光電4企測器PDa布置在光電沖企測器PDb的+ X側(cè)，光電^r測器PDc 布置在光電^r測器PDb的-X側(cè)。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
從光源LDa發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息元件172a衍射，通過全 息元件172b、全息元件172c、和準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入偏振分束器54。
從光源LDb發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息元件172b衍射，通過全 息元件172c和準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入偏振分束器54。
從光源LDc發(fā)射的面偏振(P偏振)光被全息元件172c衍射，通過準(zhǔn) 直透鏡52進(jìn)入偏振分束器54。各個衍射光的大部分不變化地透過偏振分束 器54,通過四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚 焦在光盤15的記錄層上。
光源LDb的光聚焦在與物鏡的光軸相交的第一軌道上的位置A2，光源 LDa的光聚焦在鄰接第一軌道的兩個軌道中、位于第一軌道的-Z側(cè)的第二 軌道上的位置Alb，光源LDc的光聚焦在鄰接第一軌道的兩個軌道中、位于 第一軌道的+ Z側(cè)的第三軌道上的位置A3b。
從光盤15反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60進(jìn)入四分之一波片55,使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光(S偏 振)。并且該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過檢測透鏡58和柱面透鏡 73被各個光電檢測器接收。
從位置Alb返回的光被光電檢測器PDa接收，從位置A2返回的光被光 電檢測器PDb接收，從位置A3b返回的光成分被光電檢測器PDc接收。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，如果使各個光源同時發(fā)光，在三個 軌道上可以同時形成三個光點(diǎn)。因此，同時記錄和再現(xiàn)三個軌道是可能的。 還可能同時進(jìn)行光盤15的記錄和再現(xiàn)。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過三個光源(LDa、 LDb、 LDc)和三個全息元件(172a、 172b、 172c)來實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，全息元件172a沿+ X方向衍射光源
LDa沿+ Z方向發(fā)射的光，全息元件172b沿+ X方向衍射光源LDb沿+ Z方 向發(fā)射的光，全息元件172c沿+ X方向衍射光源LDc沿+ Z方向發(fā)射的光， 這些全息圖布置在每個光源面對物鏡60的光的光軸上?？梢詫?shí)現(xiàn)最小化， 不會造成性能下降。
根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置，幾乎可以同時進(jìn)行第一軌道上的記錄、第二
軌道上的記錄、和第三軌道上的記錄，可以快速地對光盤進(jìn)行記錄處理。 根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置，幾乎可以同時進(jìn)行第一軌道的再現(xiàn)、第二軌
道的再現(xiàn)、和第三軌道的再現(xiàn)，可以快速地對光盤進(jìn)行再現(xiàn)處理。
在本實(shí)施例中，還可以幾乎同時進(jìn)行記錄和再現(xiàn)。例如，從第二軌道再
現(xiàn)信息，在第一軌道記錄信息。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例的特征在于，光學(xué)拾取裝置適于存取 歸和BD。
除了光學(xué)拾取裝置、數(shù)據(jù)處理與信號處理部分之外，光盤裝置的構(gòu)成與 上述實(shí)施例相同。與上述實(shí)施例對應(yīng)的元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表 示，在此省略其描述。假設(shè)光盤15是DVD和BD, DVD為光盤15a， BD為光 盤15b。
如圖19所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括兩個光源(LDd、 Lde)、 耦合透鏡79、全息元件173、準(zhǔn)直透鏡73、偏振分束器54、用于兩個波長 的四分之一波片55、開口波長濾波片57、物鏡60、檢測透鏡58、柱面透鏡 73、分光棱鏡76c、和用于驅(qū)動兩個光電檢測器(PDa、 PDb)和物鏡60的驅(qū) 動系統(tǒng)(未示出)。
當(dāng)光盤是BD時，使用光源LDd，該光源具有發(fā)射波長為405nm的激光 束的半導(dǎo)體激光器。從光源0)(1發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向是+ X方向。
光源LDd布置在其發(fā)光點(diǎn)對應(yīng)于準(zhǔn)直透鏡52的焦距位置的位置。當(dāng)光 盤是DVD時，使用光源LDe,該光源具有發(fā)射波長為660腿的激光束的半導(dǎo) 體激光器。從光源LDe發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向時+ Z方向。 從光源LDd和光源LDe的每一個發(fā)射平行于偏振分束器54的入射面的偏振 光束(P偏振)。
耦合透鏡79布置在光源LDe的+ Z側(cè)，使從光源LDe發(fā)射的光會聚。
全息元件173是體積全息元件，它布置在光源LDd的+ X側(cè)，和布置在耦合 透鏡79的+ Z側(cè)，透過耦合透鏡79的光進(jìn)入全息元件173。
透過耦合透鏡79的光在全息元件173的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，并且在 邊界面上反復(fù)反射。從全息元件173衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件173衍射的光是發(fā)散光，其等于從位于準(zhǔn)直透鏡52的焦點(diǎn) 位置的+ X側(cè)的虛發(fā)射點(diǎn)S4反射的光。
物鏡60最適于BD?？紤]BD和DVD襯底厚度差確定虛發(fā)射點(diǎn)S4。從而 校正由BD和DVD襯底厚度差產(chǎn)生的像差。
準(zhǔn)直透鏡52布置在全息元件173的+ X側(cè)。偏振分束器54、四分之一 波片55、物鏡60、檢測透鏡58、柱面透鏡73與上述實(shí)施例相似地布置。
開口波長濾波片57布置在四分之一波片55和物鏡60之間的光路上， 它被設(shè)計成開口直徑可以根據(jù)波長變化。
進(jìn)行光源LDd的光的開口限制，使得物鏡60的數(shù)值孔徑(M)設(shè)定為 0. 85。進(jìn)行光源LDe的光的開口限制，使得物鏡60的數(shù)值孔徑(NA )設(shè)定 為0. 65。
開口波長濾波片57的伺服驅(qū)動與物鏡60整體地進(jìn)行。 分光棱鏡76c布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，當(dāng)光盤是DVD時，它沿+X 方向反射返回光。光電檢測器PDa布置在該分光棱鏡76c的+X側(cè)，接收分 光棱鏡76c反射的返回光。光電檢測器PDb布置在分光棱鏡76c的-Z側(cè)， 接收透過分光棱鏡76c的返回光。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
當(dāng)光盤是DVD時，從光源LDe反射的面偏振(P偏振)光通過耦合透鏡 79進(jìn)入全息元件173,它被全息元件173衍射，被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成稍發(fā) 散的光束，進(jìn)入偏振分束器54。不變化地透過偏振分束器54，它被四分之 一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光束，用開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，大部分 衍射光通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15a的記錄層上。
從光盤15a反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入四分之一波片55,從而4皮轉(zhuǎn)換成垂直于外部 行程的線偏振光(S偏振)。該返回的光進(jìn)入偏振分束器54。
光通過檢測透鏡58和柱面透鏡73進(jìn)入分光棱鏡76c，被分光棱鏡76c 反射，并且被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光被光電檢測器PDa接
收。
當(dāng)光盤是BD時，從光源LDd發(fā)射的面偏振(P偏振)光不變化地透過 全息元件173，用準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光束，進(jìn)入偏振分束器54。
不變化地透過偏振分束器54，用四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，用 開口波長綠光盤57進(jìn)行開口限制，來自準(zhǔn)直透鏡52的大多數(shù)光通過物鏡60 作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15b的記錄層上。
從光盤15b反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入四分之一撥片55,從而被轉(zhuǎn)換成垂直于外部 行程的線偏振光(S偏振)。該返回的光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過檢測透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76c,不變化地透過分光棱鏡76c，被光電檢測器PDb接收。
在DVD的情況下，進(jìn)入物鏡60的光變成發(fā)射光，由于村底厚度與BD襯 底厚度之間的差和波長造成的像差被校正。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過兩個光源(LDd， LDe) 和全息元件173來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23，可以實(shí)現(xiàn)小型化，不會造成性能下 降，因?yàn)檠? X方向衍射從光源LDe的+ Z方向發(fā)射的光的全息元件173布 置在從各個光源面對物鏡60的光的光軸上。
可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化，不會降低襯底厚度彼此不同的幾個光盤的存取 精度，因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的光盤裝置，它具有可以獲得小型化的光學(xué)拾取裝 置，不會造成性能下降。
在本實(shí)施例中，如圖20所示，代替分光棱鏡76c,可以使用全息元件 77d。該全息元件77d是體積全息元件，當(dāng)光盤是光盤15a時，它沿+X方向 衍射返回光。全息元件77d還具有校正由于襯底厚度造成像差的功能。在這 種情況下，光學(xué)檢測器單元通過兩個光電檢測器(PDa, PDb)和全息元件77d 來實(shí)現(xiàn)。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例的特征在于，光學(xué)拾取裝置適于存取 CD、 DVD和BD的4壬4可一個。
除了光學(xué)拾取裝置、數(shù)據(jù)處理與信號處理部分之外，光學(xué)拾取裝置的構(gòu) 成與上述實(shí)施例相同。與上述實(shí)施例對應(yīng)元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記
表示，在此省略其描述。假設(shè)光盤15是CD、 DVD和BD的任何一個，DVD是 光盤15a, BD是光盤15b， CD是光盤15c。
如圖21所示，光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(LDd， LDe， LDf )、兩個 分光棱鏡(76d， 76e)、三個全息元件(174a, 174b, 174c)、偏振分束器54、 用于三個波長的四分之一波片55、衍射光學(xué)元件56、開口波長濾波片57、 物鏡60、檢測透鏡58、三個光電檢測器(PDa， PDb, PDc )、柱面透《竟73、 和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
當(dāng)光盤為BD時，使用光源LDd,它具有以激光束形式發(fā)射波長為405nm 的光的半導(dǎo)體激光器。從光源LDd發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向是 + Z方向。
當(dāng)光盤為DVD時，使用光源LDe 。它具有以激光束形式發(fā)射波長為6 6 Onm 的光的半導(dǎo)體激光器。從光源LDe發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向是 + Z方向。
當(dāng)光盤為BD時，使用光源LDf。它具有以激光束形式發(fā)射波長為780nm 的光的半導(dǎo)體激光器。從光源LDf發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向是 - Z方向。從每個光源發(fā)射平行于偏振分束器54的入射面的偏振光束(P偏振)。
全息元件174a布置在光源LDd的+ Z側(cè)，光源LDd的光進(jìn)入。光源LDd 的光在全息元件174a的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面上反復(fù)地反射。平 行光束的衍射元件174a的衍射光朝+ X方向發(fā)射。
全息元件174b在全息元件174a的+ X側(cè)，它布置在光源LDf的-Z側(cè)， 光源LDf的光進(jìn)入。光源LDf的光在全息元件174b的全息區(qū)域反復(fù)地衍射， 并且在邊界面上反復(fù)地反射。從全息元件174b衍射的光是平行的，朝+ X 方向發(fā)射。
全息元件174c布置在全息元件174b的+ X側(cè)，它布置在光源LDe的+ Z側(cè)，光源LDe的光進(jìn)入。光源LDe的光在全息元件174c的全息區(qū)域反復(fù)地 衍射，并且在邊界面上反復(fù)地反射。全息元件174c的衍射光轉(zhuǎn)換成朝+ X方 向發(fā)散的稍微發(fā)散的光。
也就是說，在本實(shí)施例中，增加每個全息元件改變輸出輻射光到入射光 的發(fā)散度的透鏡功能。
偏振分束器54布置在全息元件174c的十X側(cè)。四分之一波片5、物鏡
60、檢測透鏡58、和柱面透鏡73與上述實(shí)施例類似地布置。
假設(shè)物鏡60最適宜BD盤。那么，對于全息元件174b和全息元件174c 增加像差，以校正全息圖案形成時由于襯底厚度差產(chǎn)生的像差。
衍射光學(xué)元件56布置在四分之一波片55的+ X側(cè)，并且對應(yīng)于每個波 長進(jìn)行像差補(bǔ)償。開口波長濾波片57布置在衍射光學(xué)元件56的+ X側(cè)，并 且對應(yīng)于每個波長進(jìn)行開口限制。衍射光學(xué)元件56和開口波長濾波片57的 每一個的伺服驅(qū)動與物鏡60整體地進(jìn)行。
分光棱鏡76d布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，當(dāng)光盤是CD時，它沿+ X 方向反射返回光。光電^f全測器PDc布置在該分光棱鏡76d的+ X側(cè)并且由分 光棱鏡76d接收被分光棱鏡76d反射的返回光。
分光棱鏡76e布置在分光棱鏡76d的-Z側(cè)，當(dāng)光盤是DVD時，它沿+ X方向反射返回光。光電檢測器PDa布置在該分光棱鏡76e的+ X側(cè)，并且 接收被分光棱鏡76e反射的返回光。光電檢測器PDb布置在分光棱鏡76e的 -Z側(cè)，并且接收透過分光棱鏡76e的返回光。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
當(dāng)光盤為DVD時，從光源LDf反射的面偏振(P偏振)光進(jìn)入全息元件 174b，它被全息元件174b衍射。衍射的光轉(zhuǎn)換成平行光束并且不變化地透 過全息元件174c,使得它進(jìn)入偏振分束器54。
大部分衍射光不變化地透過偏振分束器54,被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成 圓偏振光。用衍射光源元件56進(jìn)行像差補(bǔ)償，用開口波長濾波片57進(jìn)行開 口限制，使得它通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15a的記錄層上。
光盤15a的反射光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，作為返回光通過物 鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換 成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，從而被轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的 線偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過檢測透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76d，不變化地透過分光棱鏡76d。光進(jìn)入分光棱鏡76e, 被分光棱鏡76e反射，使得反射的光被光電檢測器PDa接收。
當(dāng)光盤為BD時，從光源LDd發(fā)射的面偏振(P偏振)光進(jìn)入全息元件 174a。光被全息元件174a衍射并轉(zhuǎn)換成平行光束，其不變化地透過全息元 件174b和全息元件174c，進(jìn)入偏振分束器54。大部分衍射光不變化地透過偏振分束器54,被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成 圓偏振光。光不變化地透過衍射光學(xué)元件56,通過開口波長濾波片57進(jìn)行 開口限制，通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15b的記錄層上。
從光盤15b反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，作為返回光通過 物鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn) 換成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55,從而被轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程 的線偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過^r測透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76d。光變化地透過分光棱鏡76d,進(jìn)入分光棱鏡76e。光 不變化地透過分光棱鏡76e，并且被光電檢測器PDb接收。
當(dāng)光盤為CD時，從光源LDe發(fā)射的面偏振(P偏振)光進(jìn)入全息元件 174c。光被全息元件174c衍射，轉(zhuǎn)換成稍微發(fā)散的光束，并進(jìn)入偏振分束 器54。
大部分衍射光不變化地透過偏振分束器54，被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成 圓偏振光。通過衍射光學(xué)元件56進(jìn)行像差補(bǔ)償，通過開口波長濾波片57進(jìn) 行開口限制，光通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15c的記錄層上。
從光盤15c反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，作為返回光通過 物鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。從衍射光學(xué)元件57返 回的光進(jìn)入四分之一波片55,從而被轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光(S 偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過4企測透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76d。光被分光棱鏡76d反射，并且被光電檢測器PDc接收。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過三個光源(LDd, LDe， LDf )和三個全息元件(174a, 174b， 174c)來實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，沿+ X方向衍射光源LDd沿+ Z方向 發(fā)射的光的全息元件174a、沿+ X方向衍射衍射光源LDe沿+ Z方向發(fā)射的 光的全息元件174c、和沿+ X方向衍射光源LDf沿-Z方向發(fā)射的光的全息 元件174b布置在各個光源面對物鏡60的光的光軸上?？梢詫?shí)現(xiàn)小型化，不 會造成性能下降。
在本實(shí)施例中，每個全息元件都增加透鏡功能，準(zhǔn)直透鏡可以去除，可 以獲得光學(xué)拾取裝置和光盤裝置的小型化。同，全息元件的寬度小于光源的寬度。
在本實(shí)施例中，如圖22所示，可以用全息元件77e代替分光棱《竟76(1, 可以用全息元件77f代替分光棱鏡76e，全息元件77g可以設(shè)置在全息元件 77f的-Z側(cè)。該全息元件77e是體積全息元件，當(dāng)光盤為CD時，它沿+ X 方向衍射返回光。全息元件77f時體積全息元件，當(dāng)光盤為DVD時，它沿+ X方向衍射返回光。全息元件77g是體積全息元件，當(dāng)光盤為BD時，它沿+ X方向衍射返回光。光電檢測器PDb布置在全息元件77g的+ X側(cè)。
全息元件(77e， 77f, 77g)具有彼此不同的衍射光的光強(qiáng)為最大的布 拉格條件。全息元件(77e, 77f, 77g)具有校正由襯底厚度差產(chǎn)生的像差 的功能。全息元件(77e， 77f, 77g)對于衍射光具有給定像散。在這種情 況下，光學(xué)檢測器單元通過第三個光電檢測器(PDa, PDb, PDc)和三個全 息元件(77e， 77f， 77g)來實(shí)現(xiàn)。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
本實(shí)施例的特征在于，用全息單元代替上述實(shí)施例的各個光源。與上述 實(shí)施例對應(yīng)元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示，在此省略其描述。
如圖23所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個全息單元(HUd, HUe，肌f)、三個全息元件(175a, 175b， 175c)、準(zhǔn)直透鏡52、用于三個波 長的四分之一波片55、衍射光學(xué)元件56、開口波長濾波片57、物鏡60、和 用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
全息元件175b布置在全息元件185a的+ X側(cè)，全息元件175c布置在 全息元件175b的+ X側(cè)。各個全息元件具有彼此不同的衍射光的光強(qiáng)為最大 的布拉格條件。
當(dāng)光盤為BD時，使用全息單元HUd，它具有發(fā)射波長為405nm的激光 束的半導(dǎo)體激光器dl，光電檢測器d2、和偏振全息圖d3，并且布置在全息 元件175a的-Z側(cè)。半導(dǎo)體激光器dl朝+ Z方向發(fā)射P偏振光。
偏振全息圖d3布置在半導(dǎo)體激光器dl的+ Z側(cè)，它被設(shè)定為使它對P 偏振的衍射效率低，對S偏振的衍射效率高。光電檢測器d2布置在半導(dǎo)體 激光器dl附近，接收被偏振全息圖d3偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光 器dl發(fā)射的光通過偏振全息圖d3進(jìn)入全息元件175a。
全息單元HUd的光在全息元件175a的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面
上反復(fù)地反射。從全息元件175a衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件175a衍射的光是發(fā)散光，等于從虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。盡 管從全息元件175a衍射的光進(jìn)入全息元件175b和全息元件175c,它不滿足 布拉格條件并且不變化地透過它們。
當(dāng)光盤為DVD時，使用全息單元HUe，它具有發(fā)射波長為660nm的激光 束的半導(dǎo)體激光器el、光電檢測器e2、和偏振全息圖e3。全息單元HUe布 置在全息元件175b的+ Z側(cè)。
半導(dǎo)體激光器el朝-Z方向發(fā)射P偏振光。偏振全息圖e3布置在半導(dǎo) 體激光器el的-Z側(cè)，它設(shè)定為使它對P偏振的衍射效率低，對S偏振的衍 射效率高。光電檢測器e2布置在半導(dǎo)體激光器e3的附近，接收被偏振全息 圖e3偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光器el發(fā)射的光通過偏振全息圖e3 進(jìn)入全息元件175。
全息單元HUe的光在全息元件175b的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面 上反復(fù)地反射。從全息元件175b衍射的光朝+ X方向發(fā)射。
從全息元件175b衍射的光是發(fā)散光，等于從虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。盡 管從全息元件17b衍射的光進(jìn)入全息元件175c，它不滿足布拉;f各條件，光不 變化地透過全息元件175c。
當(dāng)光盤為CD時，使用全息單元HUf,它具有發(fā)射波為780麵的激光束 的半導(dǎo)體激光器fl、光電檢測器f2、和偏振全息圖f3。該全息單元HUf布 置在全息元件175c的-Z側(cè)。
半導(dǎo)體激光器f 1朝+ Z方向發(fā)射P偏振光。偏振全息圖f 3布置在半導(dǎo) 體激光器f 1的+ Z側(cè)，它被設(shè)定為使它對P偏振的衍射效率低，對S偏振的 衍射效率高。光電檢測器f2布置在半導(dǎo)體激光器fl附近，接收被偏振全息 圖f3偏轉(zhuǎn)的返回光。因此，從半導(dǎo)體激光器fl發(fā)射的光通過偏振全息圖f3 進(jìn)入全息元件175c。
全息單元HUf的光在全息元件175c的全息區(qū)域反復(fù)地衍射，在邊界面 上反復(fù)地反射。從全息元件175c衍射的光朝+ X方向發(fā)射。從全息元件175c 衍射的光是發(fā)散光，等于從虛發(fā)射點(diǎn)S2發(fā)射的光。
物鏡60最適于BD。在全息圖案形成時，為了校正由BD和DVD的襯底 厚度差產(chǎn)生的像差的像差加到全息元件175b。在全息圖案形成時，為了校正 由BD和CD的襯底厚度差產(chǎn)生的像差的像差加到全息元件175c。
準(zhǔn)直透鏡52布置在全息元件175c的十X側(cè)。四分之一波片55、書亍射光 學(xué)元件56、開口波長濾波片57、和物鏡60與上述實(shí)施例類似地布置。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
當(dāng)光盤為DVD時，從半導(dǎo)體激光器el發(fā)射的面偏振光通過偏振全息圖 e3進(jìn)入全息元件175b,被全息元件175b衍射，通過全息元件175c進(jìn)入準(zhǔn) 直透鏡52。
光用四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，用衍射光源元件56進(jìn)行像差補(bǔ) 償，用開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光束的 衍射光通過物鏡60作為小亮點(diǎn)聚焦在光盤15a的記錄層上。
從光盤15a反射的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，它作為返回光通 過物鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。
被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，使 它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光。該返回光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息 元件175c，不變化地透過全息元件175c,并進(jìn)入全息元件175b。
在全息元件175b中，返回光沿+ Z方向衍射。從全息元件175b衍射的 光被偏振全息圖e3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器e2接收。
當(dāng)光盤為BD盤時，從半導(dǎo)體激光器dl發(fā)射的面偏振光通過偏振全息圖 d3進(jìn)入全息元件175a，通過全息元件175b和全息元件175c進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡 52。
光用四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，不變化地透過衍射光學(xué)元件56， 用開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光束的衍射 光作為小亮點(diǎn)通過物鏡60聚焦在光盤15b的記錄層上。
從光盤15b反射的光轉(zhuǎn)換成相反圓周的圓偏振光，作為返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。
被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，使 它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光。該返回光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息 元件175c,不變化地透過全息元件175b并且進(jìn)入全息元件175a。
在全息元件175a中，返回光沿-Z方向衍射。從全息元件175a衍射的 光被偏振全息圖d3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器d2接收。
當(dāng)光盤為CD時，從半導(dǎo)體激光器fl發(fā)射的面偏振光通過偏振全息圖 f3進(jìn)入全息元件175c，被全息元件175c衍射，進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
光用四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，用衍射光學(xué)元件56進(jìn)行^f象差補(bǔ) 償，用開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光束的 衍射光作為小亮點(diǎn)通過物鏡60聚焦在光盤15c的記錄層上。
從光盤15c反射的光轉(zhuǎn)換成相反圓周的圓偏振光，作為返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。
被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55， 使 它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光。該返回光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息 元件175c。
在全息元件175c中，返回光沿-Z方向衍射。從全息元件175c衍射的 光被偏振全息圖f 3偏轉(zhuǎn)，被光電檢測器f 2接收。
在本實(shí)施例的光盤裝置20中，光源單元通過三個光源(dl, el， fl) 和三個全息元件(175a, 175b, 175c)來實(shí)現(xiàn)。光學(xué)一企測器單元通過三個全 息元件(175a， 175b, 175c )和三個光電檢測器(d2， e2， f 2 )來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，設(shè)有體積全息元件175a、 175b和175c，體積全息元件175a衍射半導(dǎo)體激光器dl的光束，以將光束 傳送給物鏡60，并衍射從半導(dǎo)體激光器dl發(fā)射的光束通過物鏡60返回的光， 體積全息元件175b衍射半導(dǎo)體激光器el的光束，以將光束傳送給物鏡60， 并衍射從半導(dǎo)體激光器el發(fā)射的光束通過物鏡60返回的光，體積全息元件 175c衍射半導(dǎo)體激光器1的光束，以將光束傳送給物鏡60,并衍射從半導(dǎo) 體激光器fl發(fā)射的光束通過物鏡60返回的光?？梢詫?shí)現(xiàn)小型化，不會造成 性能下降。
在本實(shí)施例中，彼此相鄰布置的全息元件的入射光的入射方向4皮it匕不
同，全息元件的寬度小于全息單元的寬度。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23是適于同時發(fā)射激光到光盤15的三層記錄 層上和同時接收三層記錄層的檢測光束的光學(xué)拾取裝置。
假設(shè)光盤15是從激光束的入射側(cè)的順序具有第一記錄層(Ll )、第二記 錄層(L2)、和第三記錄層(L3)的三層盤，如圖24所示，光盤15例如是 DVD型信息記錄介質(zhì)。
如圖24所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(Ldl, Ld2， Ld3)、準(zhǔn)直透鏡52、兩個全息元件(Hl, H3)、偏振分束器54、四分之一波
片55、物鏡60、聚光透鏡58、柱面透鏡73、兩個半棱鏡(76a, 76b )、三 個針孔(75a， 75b， 75c)、三個光電4企測器(Pdl, Pd2， Pd3 ),和用于驅(qū) 動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
三個光源的每一個發(fā)射波長為660nm的激光束。光源Ld2布置在準(zhǔn)直透 鏡52的光軸上，光源Ldl布置在光源Ld2的+ Z側(cè)，光源Ld3布置在光源 Ld2的-Z側(cè)。每個光源例如發(fā)射P偏振光。從三個光源發(fā)射的激光束的最 大強(qiáng)度輸出輻射方向都是+X方向。
準(zhǔn)直透鏡52布置在每個光源的+X側(cè)，并將從每個光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換 成普通平行光束。在這種情況下，當(dāng)從光源Ldl發(fā)射的光透過準(zhǔn)直透鏡52 時，它轉(zhuǎn)換成沿X方向稍微傾斜的平行光束，該平行光束沿軸向的順時針方 向稍孩H頃斜。當(dāng)從光源Ld3反射的光透過準(zhǔn)直透鏡52時，它轉(zhuǎn)換成沿X方 向稍微傾斜的平行光束，該平行光束沿軸向的逆時針方向稍微傾斜。當(dāng)從光 源Ld2發(fā)射的光透過準(zhǔn)直透鏡52時，它轉(zhuǎn)換成平行光束。
全息元件都是體積全息元件，其參照圖3在前面描述。光敏聚合物可以 用于各個全息元件的材料。該光敏聚合物是有機(jī)高分子記錄材料，其在多數(shù)情況下用于WORM(—次寫入多次讀取)型全息存儲器。其性能通過近年的加 工顯著提高，厚度為幾百微米的光敏聚合物光學(xué)性能優(yōu)良，并且在減小記錄 時伴隨的收縮的材料研制中取得成功。例如，低收縮性光敏聚合物包括兩種化學(xué)性質(zhì)，低收縮性光敏聚合物利用陽離子環(huán)聚合機(jī)理聚合。結(jié)果，高光感度和高容量記錄密度可兼容。通過 利用這種用于體積全息元件的光敏聚合物，可實(shí)現(xiàn)高效和高精度光束合成裝置，和光通量分離裝置。
此外，許多熱塑性塑料用于WORM型全息存儲器。對于熱塑性塑料而言， 著色劑通過該熱塑性塑料摻有各個波長光，記錄和再現(xiàn)是可能的。對于制造 商來說，幾毫米厚的加工是可能的，它的光學(xué)性能優(yōu)良，并且在減小記錄時 伴隨的收縮的熱塑性塑料的研制中取得成功。結(jié)果，高光感度和高容量記錄 密度可兼容。因?yàn)榫瓦@樣的熱塑性塑料來說，材料本身適于體積全息元件用 作襯底，因而可以實(shí)現(xiàn)光束合成裝置和光通量分離裝置為幾毫米厚，并且高效和高精度。
例如，由熱塑性塑料制成的每個全息元件利用已知的2光束相干曝光的方法形成。
全息元件HI布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，被設(shè)定為從光源Ldl通過準(zhǔn) 直透鏡52的光可以滿足布拉格條件。因此，從光源Ldl通過準(zhǔn)直透鏡52的 光被全息元件HI沿+ X方向衍射。從全息元件HI發(fā)射的衍射光(圖24中未 示出)轉(zhuǎn)換成稍微會聚的光束，當(dāng)光源Ld2的光聚焦在記錄層L2上時，通 過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計會聚度，使得光源Ldl的光可以聚焦在記錄層LI上。
光源Ld2的光和光源Ld3的光通過準(zhǔn)直透鏡52不滿足全息元件HI的布 拉格條件，不變化地透過全息元件Hl。
全息元件H3布置在全息元件HI的+ X側(cè)，這樣設(shè)定使得從光源Ld3不 變化地透過全息元件HI的光可以滿足布拉格條件。因此，從光源Ld3不變 化地透過全息元件HI的光被全息元件H3沿+ X方向^f汙射。
從全息元件H3發(fā)射的衍射光(圖24中未示出)轉(zhuǎn)換成稍微發(fā)散的光束， 當(dāng)光源Ld2的光聚焦在記錄層L2上時，通過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計發(fā)散度，使 得光源Ld3的光可以聚焦在記錄層L3上。
從光源Ld2發(fā)射、透過不變化地透過全息元件Hl、并且被全息元件H1 衍射的光不滿足全息元件H3的布拉格條件，不變化地透過全息元件H3。
全息元件Hl和全息元件H2的布拉格條件彼此不同，全息元件都沿X方 向布置。各個全息元件的各個角放大率(=sin (輸出輻射角度)/sin (入 射角))小于1。全息元件H3布置在準(zhǔn)直透鏡52的十X側(cè)，全息元件Hl布 置在全息元件H3的十X側(cè)。
偏振分束器54布置在全息元件H3的+ X側(cè)。該偏振分束器54反射系 數(shù)根據(jù)進(jìn)入光的偏振狀態(tài)不同而不同。例如，偏振分束器54對P偏振的反 射系數(shù)小，這種設(shè)定使得它對S偏振的反射系數(shù)就大。因此，從各個光源通 過全息元件H3的大部分光可以透過偏振分束器54。
四分之一波片55布置在偏振分束器54的+ X側(cè)，對入射光給出1/4波 長的光學(xué)相位差。物鏡60布置在該四分之一波片55的+X側(cè)，通過四分之 一波片的光被聚焦。
光源Ldl的光聚焦在第一記錄層Ll上，光源Ld2的光聚焦在第二記錄 層上，光源Ld3的光聚焦在第三記錄層L3上。也就是說，如果使光源同時 發(fā)光，在光盤15的三層記錄層上可以同時形成光點(diǎn)。
聚光透鏡58布置在偏振分束器54的-Z側(cè)，將被偏振分束器54沿-Z 方向反射的從光盤15返回的光變成會聚光。
柱面透鏡73布置在聚光透鏡58的-Z側(cè)，將像散給予聚光透鏡58的 光。半棱鏡76a布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，沿+ X方向反射通過柱面透鏡 73的光中所含的從第三記錄層L3返回的光成分。
半棱鏡76b布置在半棱鏡76a的-Z側(cè)，沿+ X方向反射透過半棱鏡76a 的光中所含的從第二記錄層L2返回的光成分。
針孔75a布置在半棱鏡76a的十X側(cè)，被半棱鏡76a反射光進(jìn)入。通過 該針孔75a的光被光電檢測器Pd3接收。因此，被光電檢測Pd3接收的光主 要是從第三記錄層L3返回的光。
針孔75b布置在半棱鏡76b的+ X側(cè)，被半棱鏡76b反射的光進(jìn)入。通 過該針孔75b的光被光電檢測器Pd2接收。因此，被光電檢測器Pd2接收的 光主要是從第二記錄層L2返回的光。
針孔75c布置在半棱鏡76b的-Z側(cè)，通過半棱4竟76b的光進(jìn)入。通過 該針孔75c的光被光電檢測器Pdl接收。因此，被光電檢測器Pdl接收的光 主要是從第一記錄層Ll返回的光。
驅(qū)動系統(tǒng)具有用于沿聚焦方向驅(qū)動物鏡60的非常小移動的聚焦致動 器，聚焦方向是物鏡60的光軸方向，和用于沿追蹤方向驅(qū)動物鏡60的非常 小移動的追蹤致動器。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
在從光源Ldl發(fā)射的面偏振(P偏振)光被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光 束之后，被全息元件H1衍射，不變化地透過全息元件H3，并且進(jìn)入偏振分 束器54。
在從光源Ld2發(fā)射的面偏振(P偏振)光被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平^f亍光 束之后，不變化地透過全息元件Hl和全息元件H3，并且進(jìn)入偏振分束器54。
在從光源Ld3發(fā)射的面偏振(P偏振)光被準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平^"光 束之后，不變化地透過全息元件Hl，被全息元件H3衍射，并且進(jìn)入偏l展分 束器54。
進(jìn)入偏振分束器54的大部分光不變化地透過偏振分束器54，被四分之 一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，通過物鏡60聚焦在光盤15的每層記錄層上。
由光盤15的每層記錄層接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返 回的光通過物鏡60進(jìn)入四分之一波片55，使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線 偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過聚光棱鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入半棱鏡76a。光被半棱鏡76a反射，在返回光中所含的從第三記錄層 L3返回的光成分通過針孔75a被光電檢測器Pd3接收。
透過半棱鏡76a的返回光進(jìn)入半棱鏡76b。光被半棱鏡76b反射，在給 返回光中所含的從第二記錄層L2返回的光通過針孔75b被光電檢測器Pd2 接收。
透過半棱鏡76b的返回光通過針孔75c被光電檢測器Pdl接收。 設(shè)置各個針孔，以便去除盤的記錄層之間的串?dāng)_。
光接收區(qū))，其象通用光盤裝置一樣，輸出含有抖動信號信息、再現(xiàn)數(shù)據(jù)信 息、聚焦誤差信息、追蹤誤差信息等的信號。每個光電檢測器(或每個光電 接收區(qū))根據(jù)光電轉(zhuǎn)換的光接收量分別產(chǎn)生信號，并且將信號輸出到反饋信 號處理電^各28。
返回來參照圖1，反饋信號處理電路28基于光學(xué)拾取裝置23的每個光 電檢測器的輸出(兩個或更多光電轉(zhuǎn)換信號)獲得伺服信號(聚焦誤差信號， 追蹤誤差信號)、地址信息、同步信息、RF信號等。
獲得的伺服信號被輸出到控制電路26,地址信息輸出到CPU 40，同步 信號輸出到編碼器25、驅(qū)動控制電路26等。
反饋信號處理電路28對RF信號進(jìn)行解碼處理、誤差檢測處理等。當(dāng)檢 測到誤差時，它進(jìn)行誤差校正處理，通過緩沖管理器37在緩沖Ram34中存 儲獲得的信號作為反饋數(shù)據(jù)。在返回數(shù)據(jù)中所含的地址信息輸出到CPU 40。
基于反饋信號處理電路28的伺服信號，驅(qū)動控制電路26產(chǎn)生驅(qū)動系統(tǒng) 的驅(qū)動信號，將信號輸出到光學(xué)拾取裝置23。因此，進(jìn)行追蹤控制和聚焦控 制。
驅(qū)動控制電路26基于CPU 40的指令產(chǎn)生驅(qū)動尋道電機(jī)21的驅(qū)動信號 和驅(qū)動主軸電機(jī)22的驅(qū)動信號。每個電機(jī)的驅(qū)動信號輸出道尋道電機(jī)21和 主軸電沖幾22。
在光盤15上記錄的數(shù)據(jù)(記錄數(shù)據(jù))、從光盤15再現(xiàn)的數(shù)據(jù)(再現(xiàn)數(shù) 據(jù))暫時存儲在緩沖RAM 34中。緩沖RAM34的數(shù)據(jù)的輸入/輸出由緩沖管理 器37管理。
基于CPU 40的指令，編碼器25通過緩沖管理器37獲得在緩沖RAM34
中存儲的記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)制、誤差校正碼的添加等，產(chǎn)生光盤15 的寫入信號。產(chǎn)生的寫入信號輸出到激光控制電路24。
激光控制電路24控制光學(xué)拾取裝置23的每個光源的發(fā)射功率。例如， 在記錄的情況下，基于寫入信號、記錄條件、每個光源的亮度特性等，每個 光源的驅(qū)動信號由激光控制電路24產(chǎn)生。
接口 38是與主機(jī)裝置90 (例如，個人電腦)雙向交流接口。它基于標(biāo) 準(zhǔn)接口，諸如ATAPI (AT Attachment Packet Interface附件包裝4妻口 )、 SCSI (小型計算機(jī)接口 )、和USB (串行總線)。在CPU 40中以可譯代碼描述 的各種程序、各個光源的亮度特性等存儲在閃存39中。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過三個光源(Ldl， Ld2, Ld3)和兩個全息元件(H1， H3)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23，三個光源(Ldl， Ld2, Ld3)和不變 化地透過的全息元件H1，不沿十X方向衍射光源Ldl的光，衍射光源Ld2和 Ld3的光，不變化地透過全息元件HI的光源Ld3的光沿+ X方向衍射，它具 有使光源Ld2的光和從光源Ld2透過全息元件Hl的^f汙射光不變化地透過的 全息元件H3，全息元件H1和全息元件H3、入射光的入射面和衍射光的輸出 輻射面是平行的，體積全息元件沿三個光源(Ldl， Ld2， Ld3)和物4竟66之 間的光軸布置。因此，不用降低光的利用率可以使照明系統(tǒng)小型化，從而有 可能不使性能降低獲得小型化。
不用降低具有兩個或更多個記錄層的光盤的存取精度而獲得小型化是 可能的。
根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置20，因?yàn)樵诘谝挥涗泴覮1中的記錄、在第二 記錄層L2中的記錄、和在第三記錄層L3中的記錄幾乎可以同時進(jìn)行，因而 可以對光盤快速進(jìn)行記錄處理。
根據(jù)本實(shí)施例的光盤裝置20，因?yàn)榈谝挥涗泴覮1的再現(xiàn)、第二記錄層 L2的再現(xiàn)、和第三記錄層L3的再現(xiàn)幾乎可以同時進(jìn)行，因而可以快速進(jìn)行 再現(xiàn)處理。
在上述實(shí)施例中，可以幾乎同時進(jìn)行記錄和再現(xiàn)。例如，從第二記錄層 L2可再生信息，在第一記錄層L上記錄信息。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
在本實(shí)施例中，如圖25所示，代替半棱鏡76a和半棱鏡76b,兩個全
息元件(R3, Rl )可以布置在偏振分束器54和聚光透鏡58之間的返回光的 光軸上。
全息元件R3和全息元件Rl具有彼此不同的布拉格條件，兩者都是入射 光的入射面和衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。
全息元件R3布置在偏振分束器54的-Z側(cè)，在被偏振分束器54沿- Z 方向反射的返回光中所含的從第三記錄層L3返回的光設(shè)定為滿足布拉格條件。
因此，在返回光中所含的從第三記錄層L3返回的光被全息元件R3衍射。
從該全息元件R3發(fā)射的衍射光(在圖25中未示出)與聚光透鏡58的 光軸稍微傾斜。全息元件R3具有校正由第二記錄層L2的位置到物鏡60與 第三記錄層L3的位置到物鏡60的差產(chǎn)生的像差的功能。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光中包含的從第一記錄層Ll返 回的光成分和從第二記錄層L2返回的光成分不滿足全息元件R3的布拉;格條 件，只是不變化地透過全息元件R3。
全息元件Rl布置在全息元件R3的-Z側(cè)，在透過全息元件R3的返回 光中所含的從第一記錄層Ll返回的光成分設(shè)定為滿足布拉格條件。因此， 在返回光中所含的從第一記錄層Ll返回的光被全息元件Rl衍射。
從全息元件Rl發(fā)射的衍射光(圖25中未示出)與會聚透鏡58的光軸 稍微傾斜。
全息元件Rl具有校正由于第二記錄層L2的位置到物鏡60與第一記錄 層L1的位置到物鏡60的差產(chǎn)生的像差的功能。
錄層L2返回的光成分不滿足全息元件Rl的布拉格條件，只是不變化地透過 全息元件Rl。
因此，各個光電檢測器可以布置在相同的范圍，在很小的檢測點(diǎn)可以產(chǎn) 生正常聚焦信號。即，光電檢測器Pd3布置在光電檢測器Pd2的-X側(cè)，光 電檢測器Pdl布置在光電檢測器Pd2的+ X側(cè)。
在這種情況下，光學(xué)檢測器單元通過全息元件U3, Rl)和三個光電檢 測器(Pdl, Pd2， Pd3)來實(shí)現(xiàn)。不需要各個針孔。在這種情況下，全息元 件Rl可以布置在偏振分束器54的-Z側(cè)，全息元件R3可以布置在全息元件 Rl的- Z側(cè)。
因此，檢測系統(tǒng)可以小型化，不降低光利用率，從而可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)拾取 裝置的小型化，不會另外造成性能下降。
雖然上述實(shí)施例解釋光源數(shù)為3的情況，本發(fā)明不限于本實(shí)施例。雖然 上述實(shí)施例解釋具有光盤15的三層記錄層的情況，本發(fā)明不限于本實(shí)施例。
在上述實(shí)施例中，高級球差可以加到在形成每個全息元件時使用的信息
光中。完全校正球差也是可能的。因在追蹤控制時物鏡60的偏移而造成的 像差可以加到信息光中。在這種情況下，對應(yīng)于光源Ld2,可以提供增加上 述像差 一 卜償功能的全息元件。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。源。
除了光學(xué)拾取裝置之外，光盤裝置的構(gòu)成與上述實(shí)施例相同。
如圖26所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個全息單元(HU1， 肌2, HU3)、兩個全息元件(H11, H31)、準(zhǔn)直透鏡52、四分之一波片55、 物鏡60、和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
各個全息單元分別是具有相同特性的全息單元。如圖27A所示，全息單 元HU2具有發(fā)射波長為660nm的激光束的光源k2、光電檢測器m2、和偏振 全息圖n2,該全息單元布置在準(zhǔn)直透鏡52的光軸上。
光源k2發(fā)射P偏振光。偏振全息圖n2布置在光源k2的+ X側(cè)，它被 設(shè)定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的反射系數(shù)大。
光電檢測器m2布置在光源k2的附近，接收被偏振全息圖n2偏轉(zhuǎn)的返 回光。因此從光源k2發(fā)射的光通過偏振全息圖n2進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
如圖27B所示全息單元HU1具有發(fā)射波長為660nm的激光束的光源kl、 光電檢測器ml、和偏振全息圖n2，該全息單元布置在全息單元HU2的+Z 側(cè)。
光源kl發(fā)射P偏振光。偏振全息圖nl布置在光源k的+ X側(cè)，它被設(shè) 定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的發(fā)射系數(shù)大。
光電檢測器ml布置在光源kl的附近，接收被偏振全息圖n偏轉(zhuǎn)的返回 光。因此，從光源kl發(fā)射的光通過偏振全息圖nl進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
如圖27C所示，全息單元HU3具有發(fā)射波長為660腿光束的光源k3、 光電檢測器m3、和偏振全息圖n3,該全息單元布置在全息單元HU2的-Z
側(cè)。
光源k3發(fā)射P偏振光。偏振全息圖n3布置在光源k3的+ X側(cè)，它被 設(shè)定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的反射系數(shù)大。
光電檢測器m3布置在光源k3附近，接收被偏振全息圖n3偏轉(zhuǎn)的返回 光。因此，從光源發(fā)射的光通過偏轉(zhuǎn)全息圖n3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
全息元件Hll和全息元件H31具有彼此不同的布拉格條件，兩者都是入 射光的入射面和衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。各個全息元件的 各個角放大率小于l。材料使用熱塑性塑料或光敏聚合物，利用已知的2光 束相干曝光方法形成各個全息元件。
全息元件Hll布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從全息單元 HU1通過準(zhǔn)直透鏡52的光滿足布拉格條件。因此，全息元件Hll衍射從光源 單元HU1通過準(zhǔn)直透鏡52的光。
從該全息元件H11衍射的光(在圖26中未示出)轉(zhuǎn)換成與物鏡60的光 軸稍微傾斜的稍微會聚的光束。會聚度通過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計，使得全息單 元HU1的光可以聚焦在記錄層L1上，光源HU2的光可以聚焦在記錄層L2上。
全息元件Hll具有校正由第二記錄層L2的位置到物鏡60與第一記錄層 L1的位置到物鏡6 0之間的差產(chǎn)生的像差的功能。
全息單元HU2的光和全息單元HU3的光通過準(zhǔn)直透鏡52不滿足全息元 件Hll的布拉格條件，它們不變化地通過全息元件Hll。
全息元件H31布置在全息元件Hll的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使得從全息單 元HU3透過全息元件Hll的光可以滿足布拉格條件。因此，全息元件H31衍 射從全息元件HU3透過全息元件Hll的光。
從該全息元件H31衍射的光(在圖26中未示出)轉(zhuǎn)換成與物鏡60的光 軸稍微傾斜的稍微發(fā)散的光束。發(fā)散度通過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計，使得全息單 元HU2的光可以聚焦在記錄層L2上，全息單元HU3的光可以聚焦在記錄層 L3。
全息元件H31具有校正由于第二記錄層L2的位置到物鏡60與第三記錄 層L3的位置到物鏡60之間的差產(chǎn)生的像差的功能。
從全息單元HU2、透過全息元件Hll、并從全息元件Hll衍射的光不滿 足全息元件H31的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件H31。
四分之一波片55布置在全息元件H31的+X側(cè)，物鏡60布置在四分之
一波片55的十X側(cè)。
下面筒要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。 從光源kl發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖nl進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡 52,它被全息元件H11衍射，不變化地透過全息元件H31，進(jìn)入四分之一波
片55。
光通過四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，該光通過物鏡60聚焦在光盤 15的記錄層L1上。
從光源k2發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖n2進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡 52，不變化地透過全息元件Hll和全息元件H31,進(jìn)入四分之一波片55。
光被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，該光通過物鏡60聚焦在光盤 15的記錄層L2上。
從光源k3發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過偏振全息圖n3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡 52，不變化地透過全息元件Hll,被全息元件H31衍射，進(jìn)入四分之一波片 55。
光被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，該光通過物鏡60聚焦在光盤 15的記錄層L3上。
因此，如果使每個光源同時發(fā)光，在各個記錄層上可以同時形成光點(diǎn)。
然而，不象上述實(shí)施例那樣，每個光點(diǎn)沿Z軸的位置彼此不同。即，每 個光點(diǎn)離光盤15的旋轉(zhuǎn)中心的距離彼此不同。
從光盤15接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60進(jìn)入四分之一波片55,從而使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光(S 偏振)。該返回的光進(jìn)入全息元件H31，在返回光中所含的從第三記錄層L3 返回的光被衍射。該衍射光與準(zhǔn)直透鏡52的光軸稍微傾斜。
通過全息元件H31的返回光進(jìn)入全息元件Hll,在返回光中從第一記錄 層Ll返回的光成分被衍射。該衍射光與準(zhǔn)直透鏡52的光軸稍微傾斜。
通過全息元件Hll返回的光進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。在進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52的返 回光中所含的從第三記錄層L3返回的光成分(被全息元件H31衍射的光) 從準(zhǔn)直透鏡52朝全息元件HU3發(fā)射，通過偏振全息圖n3被光電檢測器m3 接收。
在進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52的返回光中所含的從第一記錄層Ll返回的光成分 (被全息元件Hll衍射的光)從準(zhǔn)直透鏡52朝全息單元HU1發(fā)射，通過偏 振全息圖nl被光電檢測器ml接收。
在進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡51的返回光中所含的從第二記錄層L2返回的光成分 (透過各個全息元件的光)從準(zhǔn)直透鏡52朝全息單元HU2發(fā)射，通過偏振 全息圖n2被光電檢測器ra2接收。
各個光電檢測器如上述實(shí)施例那樣構(gòu)成，每個光電檢測器根據(jù)再現(xiàn)信號 處理電路28的光接收量輸出信號。
如上所述，在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，設(shè)有三個光源(kl， k2， k3)和兩個全息元件(Hll， H31),全息元件Hll沿面對物鏡60的方向衍
鏡60返回的光，全息元件H31沿面對物鏡60的方向衍射光源k3的光和沿 面對光電檢測器m3的方向衍射從光源k3反射的通過物鏡60的返回光。各 個全息元件是入射光的入射面與衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件， 各個體積全息元件沿X軸方向布置。因此，光學(xué)拾取裝置和光盤裝置的小型 化被上述實(shí)施例進(jìn)一 步提高。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)需要校正全息單元HU的光的像差時，如圖28所示， 對應(yīng)于全息單元(HU1， HU2, HU3)的三個全息元件(H13， H23， H33)可以 用于代替兩個全息元件(Hll， H31)。在這種情況下，例如，為了分開0級 衍射光和初級衍射光，在對應(yīng)的全息單元的光中，使得從各個光源發(fā)射的光 的最大強(qiáng)度輸出輻射方向通過全部全息元件與物鏡60的光軸傾斜。
全息元件(H13， H23, H33)布拉格條件彼此不同，它們是入射光的入 射面與衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。
全息元件H13布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使全息單元HU1 的光通過準(zhǔn)直透鏡52滿足布拉格條件。因此，全息元件H13衍射從全息單 元HU1通過準(zhǔn)直透鏡52的光。從該衍射元件H13發(fā)射的衍射光(在圖28中 未示出)轉(zhuǎn)換成稍微會聚的光束，其與物鏡60的光軸稍微傾斜，會聚度通 過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計，使得全息單元HU13的光聚焦在記錄層Ll上，全息單 元HU2的光聚焦在記錄層L2上。
全息元件H13具有校正由于第二記錄層L2的位置到物鏡60與第一記錄 層L的位置到物鏡60的差產(chǎn)生的像差的功能。
全息單元HU2的光和全息單元HU3的光通過準(zhǔn)直透鏡52不滿足全息元 件H13的布拉格條件，不變化地透過全息元件H13。
全息元件H23布置在全息元件H13的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從全息單元 HU2透過全息元件H13的光滿足布拉格條件。因此，全息元件H23衍射從全 息單元HU2透過全息元件H13的光。
全息元件H23的角放大率設(shè)定為0。
足全息元件H23的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件H23。
全息元件H33布置在全息元件H23的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從全息單元
HU3透過全息元件H23的光滿足布拉格條件。因此，全息元件H33衍射從全
息單元透過全息元件H23的光。
從該全息元件H33發(fā)射的衍射光(在圖28中未示出)與物鏡60的光軸
稍微傾斜，變成稍微發(fā)散的光束，通過光學(xué)參數(shù)預(yù)先設(shè)計全息單元肌2的光
聚焦在記錄層L2上的發(fā)散度，使得全息單元HU3的光聚焦在記錄層L3上。 全息元件H33具有校正由于第二記錄層L2的位置到物鏡60與第三記錄
層L3的位置到物鏡60的差產(chǎn)生的像差的功能。全息元件H13的衍射光和全
息元件H23的衍射光不滿足全息元件H33的布拉格條件，只是不變化地透過
全息元件H33。
光源不限于本實(shí)施例的三件。光盤15的記錄層的數(shù)量不限于本實(shí)施例 的三層。
接下來，描述發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例的特征在于，同時在相同的記錄層上形 成兩個和更多的光點(diǎn)。
除了光盤裝置、數(shù)據(jù)處理與信號處理部分之外，光盤裝置的構(gòu)成與上述 實(shí)施例相同。
如圖29所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(Ldl， Ld2， Ld3)、兩個全息元件(H12， H32)、準(zhǔn)直透鏡52、三個光電檢測器(Pdl, Pd2， Pd3)、偏振分束器54、四分之一波片55、物鏡60、會聚透鏡58、柱面透鏡 73、和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
每個光源發(fā)射波長為660nm的激光束。光源Ld2布置在準(zhǔn)直透鏡52的 光軸上，光源Ldl布置在光源Ld2的+ Z側(cè)，光源Ld3布置在光源Ld2的-Z 側(cè)。
各個光源發(fā)射P偏振光。從各個光源發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射 方向是+ X方向。
準(zhǔn)直透鏡52布置在各個光源的+X側(cè)，將各個光源的光轉(zhuǎn)換成普通的 平行光束。如圖30A所示，如果從光源Ldl發(fā)射的光透過準(zhǔn)直透鏡52,光被 轉(zhuǎn)換成與乂軸向順時針傾斜+ 6al的普通平行光。如圖30B所示，如果從光 源Ld2發(fā)射的光透過準(zhǔn)直透鏡52,光被轉(zhuǎn)換成沿X軸向平行的光束。如圖 30C所示，如果從光源Ld3發(fā)射的光透過準(zhǔn)直透鏡52，光被轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)成與X軸向 逆時針成-6 cl的普通平行光。
在本說明書中，順時針傾斜設(shè)為正(+ )，逆時針傾斜設(shè)為負(fù)(- )。
全息元件H12和全息元件H32具有彼此不同的布拉格條件，兩者都是入 射光的入射面與衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。全息元件H12布 置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，全息元件H32布置在全息元件H12的+ X側(cè)。
熱塑性塑料或光敏聚合物用于各個全息元件的材料，各個全息元件利用 已知的2光束相干曝光方法形成。例如，全息元件Hm還沒有形成全息圖案， 如圖31A所示，在全息元件Hm的參考光Lr進(jìn)入左側(cè)(水平接收的方向并且 傾斜+ 6al)的同時，信息光Li從全息元件Hm的左側(cè)(水平接收的方向并 且傾斜-6a2)進(jìn)入，通過在全息元件Hm內(nèi)部形成全息圖案形成全息元件 H12。光源Ldl不在準(zhǔn)直透鏡52的光軸上，由于布置在+ Z側(cè)，給出的像差 與參考光Lr的像差相同，這樣使信息光Li沒有像差。
也就是說，通過將光源Ldl布置在+ Z側(cè)，而不是布置在準(zhǔn)直透鏡52 的光軸上，全息元件H12可以校正像差。
對于還沒有形成全息圖案的全息元件Hm來說，如圖31B所示，在全息 元件Hm的參考光Lr進(jìn)入左側(cè)(水平接收的方向并且傾斜-6 cl )進(jìn)入的同 時，信息光Li從全息元件Hm的左側(cè)(水平接收的方向并且傾斜+ 6 c2 )進(jìn) 入，通過在全息元件Hm內(nèi)部形成全息圖案形成全息元件H32。光源Ld3不在 準(zhǔn)直透鏡52的光軸上，由于布置在-Z側(cè)，給出的像差與參考光Lr的像差 相同，這樣使信息光Li沒有像差。
也就是說，通過將光源Ld3布置在-Z側(cè)，而不是布置在準(zhǔn)直透鏡52 的光軸上，全息元件H32可以校正像差。
從光源Ldl通過準(zhǔn)直透鏡52的光被全息元件H12衍射，以滿足全息元 件H12的布拉格條件。全息元件H12沿與X軸方向傾斜-6 a2的方向發(fā)射衍
射光，如圖32A所示。
從光源Ld2通過準(zhǔn)直透鏡52的光和從光源Ld3通過準(zhǔn)直透4竟52的光不 滿足全息元件H12的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件H12。
從光源Ld3透過全息元件H12的光被全息元件H32衍射，以滿足全息元 件H32的布拉格條件。全息元件H32沿與X軸方向傾斜+ 6 c2的方向發(fā)射衍 射光，如圖32B所示。
全息元件H12的衍射光和從光源Ld2透過全息元件H12的光不滿足全息 元件H32的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件H32。
全息元件H32布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，全息元件H12布置在全息 元件H32的+ X側(cè)。信息光強(qiáng)分布被校正，以便將從各個全息元件衍射的光 的強(qiáng)度分布與軸向物體一樣相等地設(shè)定。
因?yàn)槿绻w積全息元件H12用參考光Lr和中軸偏移的普通高斯強(qiáng)度分 布的信息光Li形成，如圖33A所示，空間頂部的折射率變化變大。
如圖33B所示，存在這樣的可能性，衍射光的強(qiáng)度分布可以變成局部高 斯分布，可以改變在光盤中形成的光點(diǎn)的形式，信號特性劣化。
如果體積全息元件H12用空間底部具有峰值強(qiáng)度的信息光Li形成，如 圖34A所示，可以獲得具有軸向?qū)ΨQ的普通高斯強(qiáng)度分布的衍射光，如圖34B 所示。
如果體積全息元件H12用光束端部的強(qiáng)度大于光束中心的強(qiáng)度的信息 光Li形成，如圖35A所示，將獲得光束端部具有高強(qiáng)度的衍射光，如圖35B 所示。
調(diào)整信息光Li的強(qiáng)度分布可以調(diào)整衍射光的端部強(qiáng)度(RIM強(qiáng)度)。這 等于普通光束整形功能。
分布。各個全息元件被設(shè)定為使發(fā)射的衍射光的強(qiáng)度分布的半寬角大于入射 光的強(qiáng)度分布的半寬角。
返回來參照圖29，偏振分束器54布置在全息元件H32的十X側(cè)，四分 之一波片55、物鏡60、聚光透鏡58、和柱面透鏡73與上述實(shí)施例類似地布置。
光電檢測器Pd2布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，并且布置在柱面透鏡73 的光軸上。光電^^測器Pdl布置在光電一企測器Pd2的-X側(cè)，光電;f全測器Pd3
布置在光電檢測器Pd2的+ X側(cè)。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
從光源Ldl發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息元件 H12，被全息元件H12衍射，不變化地透過全息元件H32，進(jìn)入偏振分束器 54。
從光源Ld2發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息元件 H12,不變化地透過全息元件H12和全息元件H32，進(jìn)入偏振分束器54。
從光源Ld3發(fā)射的面偏振(P偏振)光通過準(zhǔn)直透鏡52進(jìn)入全息元件 H12，它不變化地透過全息元件H12,被全息元件H32衍射，進(jìn)入偏振分束器 54。
進(jìn)入偏振分束器54的大部分光不變化地透過偏振分束器，被四分之一 波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，通過物鏡60聚焦在光盤15的記錄層上。
光源Ld2的光在與物鏡60的光軸相交的位置t2聚焦，光源Ldl的光在 位置t2的+ Z側(cè)的位置U聚焦，光源Ld3的光在位置t2的-Z側(cè)的位置t3 聚焦。
也就是說，從各個光源發(fā)射的光在光盤15的記錄層上彼此不同的位置聚焦。
從光盤15接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60進(jìn)入四分之一波片55,使光轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏振光(S偏 振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向發(fā)射的返回光通過聚光透鏡58和柱面透鏡 7 3被各個光電檢測器接收。
從位置tl返回的光被光電檢測器Pdl接收，從位置t2返回的光被光電 檢測器Pd2接收，從位置t3返回的光被光電檢測器Pd3接收。
在光盤15的記錄層上形成的各個光點(diǎn)的間隙D取決于各個光源在Z軸 方向的間隙dp，全息元件的角放大率 m ( = s i n (車lr出福射角度)/sin (入 射角度))，準(zhǔn)直透鏡52的焦距fc，物鏡60的焦距fo。即，用公式表示該 關(guān)系滿足m- (D/dp) x ( f c/f o )。
例力口，當(dāng)i殳定dp:6mm, fc = 24mm， fo-4mm時，在m = 0. 01的'清況下， 需要D- 0. 01。因?yàn)閟in (入射角的度數(shù))0. 25，它可以設(shè)定為 sin(輸出輻射角度)-sin(入射角度)xO. 01 = 0. 0025。
在這種情況下，例如，光電檢測器Pd2可以用作4分光電檢測器，基于 光電檢測器Pd2的輸出，可以進(jìn)行像散法的追蹤誤差信號檢測和推挽法的聚 焦誤差信號檢測。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過三個光源(Ldl, Ld2， Ld3)和兩個全息元件(H12, H32)來實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，透過三個光源(Ldl， Ld2， Ld3 )和 全息元件H12而不變化，來自光源Ldl的光衍射而來自光源Ld2和光源Ld3 的光不衍射，來自光源Ld3的透過全息元件H12的光纟皮^f汙射。
透過全息元件H32而不變化，來自光源Ld2的透過全息元件H12的光不 衍射，各個全息元件具有平行的入射光的入射面和衍射光的輸出輻射面，各 個全息元件是沿X軸向布置的體積全息元件。
因此，照明系統(tǒng)可以小型化，不降低光的利用率，可以實(shí)現(xiàn)小型化，不 會造成性能下降。
根據(jù)本發(fā)明的光盤裝置，因?yàn)閮蓚€或更多軌道的再現(xiàn)可以幾乎同時進(jìn) 行，因而可以快速進(jìn)行光盤的再現(xiàn)處理。
在本實(shí)施例中，還可以幾乎同時進(jìn)行記錄和再現(xiàn)。例如，在一個4九道上 記錄信息，從其它軌道再現(xiàn)信息。
在上述實(shí)施例中，如圖36所示，它可以用會聚透鏡58和柱面透鏡73 代替，三個全息元件(R32, R22， R12)設(shè)置在偏振分束器54和各個光電檢 測器之間的光路上。全息元件R32、全息元件R22、和全息元件H12具有彼 此不同的布拉格條件，它們是入射光的入射面與衍射光的輸出輻射面平行的 體積全息元件。
全息元件R32布置在偏振分束器54的一Z側(cè)，衍射被偏振分束器54沿 - Z方向反射的返回光中所含的從位置t3返回的光成分，被設(shè)定為會聚到光 電檢測器Pd3的接收表面。全息元件R32將像散給予衍射光。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光中所含的從位置tl返回的光 成分和從位置t2返回的光成分不滿足全息元件R32的布拉格條件，只是不 變化地透過全息元件R32。
全息元件R22布置在全息元件R32的_ Z側(cè)，衍射在透過全息元件R32 的返回光中所含妁從位置t2返回的光成分，被設(shè)定為會聚到光電檢測器Pd2 的接收表面。全息元件R22將像散給予衍射光。
除了在透過全息元件R32的返回光中所含的從位置t2返回的光成分之 外，沒有光滿足全息元件R22的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件 R22。
全息元件R12布置在全息元件R22的-Z側(cè)，衍射透過全息元件R22的 返回光中所含的從位置tl返回的光成分，被設(shè)定為會聚到光電檢測器Pdl 的接收表面。全息元件R12將像散給予衍射光。
除了透過全息元件R22的返回光中所含的從位置11返回的光成分之外， 沒有光滿足全息元件R12的布拉格條件，它們不變化地透過全息元件R12。
也就是"i兌，三個全息元件(R32， R22, R12)具有改變輸出輻射光到入 射光的發(fā)散度的透鏡功能。
因此，不降低光利用率可可以使檢測系統(tǒng)小型化，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)拾耳又裝 置的小型化，不會另外造成性能下降。
本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23使用全息單元。在這種情況下，使用衍射 從相應(yīng)全息單元發(fā)射的光和被相應(yīng)全息單元接收的返回光的每 一個的全息 元件。
下面描述本發(fā)明 一 實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例具有可以響應(yīng)所有基于藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的 光盤(BD)和基于DVD標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的光盤(DVD)。
除了光學(xué)拾取裝置和數(shù)據(jù)處理與信號處理部分之外，光盤裝置的構(gòu)成與 上述實(shí)施例相同。與上述實(shí)施例相應(yīng)元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表 示，在此省略其描述。
光盤15是DVD或BD。當(dāng)它需要被區(qū)別時，DVD表示為光盤15d， BD表 示為光盤15b。
如圖37所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括兩個光源(Lb， Ld)、 全息元件Hd、準(zhǔn)直透鏡52、偏振分束器54、用于兩個波長的四分之一波片 55、開口波長濾波片57、物鏡60、聚光透鏡58、柱面透鏡73、兩個光電斗企 測器(Pd， Pb)、分光棱鏡76、和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。 物鏡60最適于BD。
當(dāng)光盤為BD時，使用光源Lb，它發(fā)射波長為405nm的激光束。從光源 Lb發(fā)射的激光束的最大強(qiáng)度輸出輻射方向是+ X方向。光源Lb布置在其發(fā) 光點(diǎn)對應(yīng)于準(zhǔn)直透鏡52的焦點(diǎn)位置的位置。
當(dāng)光盤為DVD時，使用光源Ld，它發(fā)射波長為660nm的激光束。光源 Ld在光源Lb附近，它布置成從光源Ld發(fā)射的光滿足全息元件Hd的布拉格 條件。
從光源Lb和光源Ld發(fā)射P偏振光。入射光的入射面和衍射光的輸出輻 射面平行，和體積全息元件，全息元件Hd布置在各個光源與準(zhǔn)直透鏡52之 間的光路上。從光源Lb發(fā)射的光不滿足全息元件Hd的布拉格條件，只是不 變化地透過全息元件Hd。
另一方面，從光源Ld發(fā)射的光被全息元件Hd衍射，以滿足全息元件 Hd的布拉格條件。衍射光從全息元件Hd朝+ X方向發(fā)射。
該全息元件Hd被設(shè)定為使衍射光變成更等同于從位于準(zhǔn)直透鏡52的焦 點(diǎn)位置的+ X側(cè)的虛發(fā)射點(diǎn)SI發(fā)射的光的發(fā)散光。
例如，全息元件如圖38A所示。參考光Lr從光源Ld進(jìn)入還沒有形成全 息圖案的全息元件Hd,信息光Li從虛發(fā)射點(diǎn)SI進(jìn)入，通過在全息元件Hm 內(nèi)部形成全息圖案形成全息元件。虛發(fā)射點(diǎn)SI考慮BD與DVD的襯底厚度之 間和波長來確定。
也就是說，衍射光轉(zhuǎn)換成校正由BD與DVD的襯底厚度之間產(chǎn)生的像差 的發(fā)射光，如圖38B所示。全息元件Hd的角放大率小于l。材料使用熱塑性 塑料或光敏聚合物，利用已知的2光束相干曝光方法形成全息元件Hd。
準(zhǔn)直透鏡52、偏振分束器54、四分之一波片55、物鏡60、聚光透鏡 58、和柱面透鏡73與上述實(shí)施例類似地布置。
開口波長濾波片57布置在四分之一波片55和物鏡60之間的光路上， 它被設(shè)計成使得開口直徑可以根據(jù)波長來變化。進(jìn)行光源Lb的光的開口限 制，使得物鏡60的數(shù)值孔徑(NA )設(shè)定為0. 85，進(jìn)行光源Ld的開口限制， 使得物鏡60的數(shù)值孔徑(NA )設(shè)定為0. 65。該開口波長濾波片57的伺服驅(qū) 動與物鏡60整體進(jìn)行。
分光棱鏡76布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)。當(dāng)光盤為DVD時，返回光被 分光棱鏡76沿+X方向反射，當(dāng)光盤為BD時，返回光不變化地透過分光棱 鏡76。
光電檢測器Pd布置在分光棱鏡76的+ X側(cè)，接收分光棱鏡76反射的 返回光。光電檢測器Pb布置在分光棱鏡76的-Z側(cè)，接收透過分光棱鏡76 的i4回光。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
當(dāng)光盤為BD盤時，從光源Lb反射的面偏振(P偏振)光不變化地透過 全息元件Hd，用準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成平行光束，進(jìn)入偏振分束器54。
光不變化地透過偏振分束器54,用四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光， 用開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，準(zhǔn)直透鏡52的大部分光通過物鏡60 聚焦在光盤15b的記錄層上。
由光盤15b接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過物 鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入四分之一波片55，使得它轉(zhuǎn)換成垂直于外部 行程的線偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過會聚透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76，不變化地透過分光棱鏡76，被光電檢測器Pb接收。
當(dāng)光盤為DVD時，從光源Ld發(fā)射的面偏振(P偏振)光進(jìn)入全息元件 Hd,光被全息元件Hd沿+ X方向衍射，通過準(zhǔn)直透鏡52轉(zhuǎn)換成稍微發(fā)散的 光，進(jìn)入偏振分束器54。不變化地透過偏振分束器54，被四分之一波片55 轉(zhuǎn)換成圓偏振光，通過開口波長濾波片57進(jìn)行開口限制，大部分衍射光通 過物鏡60聚焦在光盤15d的記錄層上。
由光盤15的接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回的光通過 物鏡60和開口波長濾波片57進(jìn)入四分之一波片55d吏得它轉(zhuǎn)換成垂直于外 部行程的線偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
光通過會聚透鏡58和柱面透鏡73進(jìn)入分光棱鏡76,被分光棱鏡76反 射，被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光被光電檢測器Pd接收。
當(dāng)光盤為DVD時，進(jìn)入物鏡60的光轉(zhuǎn)換成發(fā)射光，校正由BD的襯底厚 度和波長之間的差產(chǎn)生的像差。當(dāng)形成全息元件Hd時，另外增加高級球差 和在追蹤控制時由物鏡的包嚢產(chǎn)生的像差。
利用非球面透鏡、液晶器件等將高級球差和慧差加到信息光Li，在全 息元件Hm內(nèi)部形成全息圖案。
因?yàn)槿绻麉⒖脊忾W耀，將出現(xiàn)信息光形成時間，如果使用該全息元件， 利用這種信息光形成的全息元件不僅可以校正BD襯底厚度與波長之間的差 產(chǎn)生的像差，而且校正在追蹤控制時物鏡產(chǎn)生的像差。
當(dāng)光盤為BD時，它還具有這樣的全息元件，其具有校正在追蹤控制時 由物鏡的包嚢產(chǎn)生的像差的功能。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，通過光源(Lb， Ld)和全息元件Hd 來實(shí)現(xiàn)光源單元。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元由兩個光源(Lb， Ld)和 全息元件Hd構(gòu)成。在全息元件Hd中，入射光的面與衍射光的輸出輻射面平 行，全息元件Hd是體積全息元件，使得光源Lb的光不變化地透過全息元件 Hd,全息元件Hd沿+ X方向衍射光源Ld的光。因此，不降低光利用率就可 以使照明系統(tǒng)小型化，不造成性能下降而獲得小型化是可能的。
對于本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23來說，可以實(shí)現(xiàn)小型化，而不會l吏基 板厚度降低彼此不同的光盤的存取精度，。
在本實(shí)施例的上述方法中，如圖39所示，代替分光棱鏡76，可以使用 全息元件Rd。
在該全息元件Rd中，入射光的入射面與衍射光的輸出輻射面平行。當(dāng) 光盤為BD盤時，使返回光不變化地透過該體積全息元件，當(dāng)光盤為DVD時， 返回光被體積全息元件衍射。
光電檢測器Pd布置在衍射光的會聚位置附近。全息元件Rd還具有校正 由襯底厚度差產(chǎn)生的像差的功能。在這種情況下，光學(xué)檢測器單元通過兩個 光電檢測器(Pb， Pd)和全息元件Rd來實(shí)現(xiàn)。
因此，不降低光利用率可以使檢測系統(tǒng)小型化，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)拾取裝置 的小型化，而不會另外造成性能下降。
順便地說，對于BD (光源波長為405nm),襯底厚度設(shè)計為0. lmm，由 于襯底厚度與波長之間的差，物鏡60產(chǎn)生像差，對于DVD (光源波長為 660nm)，襯底厚度設(shè)計為0. 6mm。
出于這個原因，當(dāng)光電檢測器Pd布置在與光電檢測器Pb相同的襯底上 時，全息元件Rd具有臨時的像差補(bǔ)償功能，光盤為DVD,在聚焦誤差信號中 出現(xiàn)偏移誤差或靈敏度下降。即，因?yàn)閺墓獗P15d返回的光以會聚光狀態(tài)進(jìn) 入聚光透鏡58，而從光盤15b返回的光以平行光束狀態(tài)進(jìn)入聚光透鏡58， 光電檢測器Pd必須布置在光電檢測器Pb前面(+ Z側(cè))。
全息元件Rd產(chǎn)生校正會聚光的像差的衍射光，即使它將光電檢測器Pd 和光電檢測器Pb布置在相同側(cè)，可以獲得正常的聚焦誤差信號，并且可以 進(jìn)一步獲得小型化和簡化。
本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23可以利用全息單元構(gòu)成。在這種情況下，
使用這樣的全息元件，其衍射從相應(yīng)全息單元發(fā)射的光和^皮相應(yīng)全息單元接 收的返回光的每一個。
下面描述本發(fā)明 一 實(shí)施例中的光學(xué)拾取裝置。
不象上述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例具有能夠響應(yīng)基于CD標(biāo)準(zhǔn)的光盤(CD)、
DVD、和BD的任何一個的特征。
除了光學(xué)拾取裝置和數(shù)據(jù)處理與信號處理部分之外，光盤裝置的構(gòu)成與 上述實(shí)施例相同。與上述實(shí)施例相應(yīng)元件相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表 示，在此省略其描述。
光盤15時CD、 DVD和BD的任何一個。當(dāng)需要^皮區(qū)別時，DVD表示為光 盤15d， BD表示為光盤15b， CD表示為光盤15c。
如圖40所示，本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個光源(Lb， Ld, Lc )、 兩個分光棱鏡(76c， 76d)、三個全息元件(Hbl， Hdl, Hcl )、偏振分束器 54、用于三個波長的四分之一波片55、衍射光學(xué)元件56、開口波長濾波片 57、物鏡60、聚光透鏡58、柱面透鏡73、三個光電檢測器(Pb, Pd， Pc )、 和用于驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)。
當(dāng)光盤為DVD時，使用光源Ld，它發(fā)射波長為660nm的激光束。該光 源Ld布置在偏振分束器54的光軸上。
當(dāng)光盤為BD時，使用光源Lb,它發(fā)射波長為405nm的激光束。該光源 Lb布置在光源Ld的十Z側(cè)。
當(dāng)光盤為CD時，使用光源Lc,它發(fā)射波長為780nm的激光束。該光源 Lc布置在光源Ld的-Z側(cè)。
從各個光源發(fā)射的光應(yīng)該是P偏振。各個全息元件是入射光的入射面與 衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。各個全息元件的各個角放大率小 于1。材料使用熱塑性塑料或光敏聚合物，利用已知的2光束相干曝光方法 形成各個全息元件。
全息元件Hbl布置在各個光源的+ X側(cè)，它被設(shè)定為是從光源Lb發(fā)射 的光滿足布拉格條件。因此，從光源Lb發(fā)射的光被全息元件Hbl衍射。該 衍射光與物鏡60的光軸幾乎平行地發(fā)射。
另一方面，從光源Ld和光源Lc發(fā)射的光不滿足全息元件Hbl的布^i格 條件，只是不變化地透過全息元件Hbl。全息元件Hdl布置在全息元件Hbl 的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從光源Ld透過全息元件Hbl的光滿足布拉格條件。
因此，從光源Ld透過全息元件Hbl的光被全息元件Hdl衍射。該衍射光與 物鏡60的光軸幾乎平行地發(fā)射。
另一方面，從光源Lc透過全息元件Hbl的光并且由全息元件Hbl衍射 的光不滿足全息元件Hdl的布拉格條件，只是不變化地透過全息元件Hdl。
全息元件Hcl布置在全息元件Hdl的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從光源Lc 透過全息元件Hdl的光滿足布拉格條件。因此，從光源Lc透過全息元件Hdl 的光^L全息元件Hcl衍射。該衍射光與物鏡60的光軸幾乎平行地發(fā)射。
另一方面，從全息元件Hbl衍射的光和從全息元件Hdl衍射的光不滿足 全息元件Hcl的布拉格條件，只是不變化地透過全息元件Hcl。
能。出于這個原因，不需要準(zhǔn)直透鏡。在形成全息元件時使用平行光束信息 光可以形成全息元件。各個全息元件的排列順序不限于此。
偏振分束器54布置在全息元件Hcl的+ X側(cè)，四分之一波片55、物鏡 60、聚光透鏡58、和柱面透鏡73與上述實(shí)施例類似地布置。物鏡60最適于 ,。
全息圖案形成時，用于校正由BD與DVD的襯底厚度差產(chǎn)生的像差的像 差加給全息元件Hbl,用于校正由CD與DVD的襯底厚度產(chǎn)生的像差的像差加 給全息元件Hcl。
衍射光源元件56布置在四分之一波片55的+ X側(cè)，對應(yīng)于各個波長進(jìn) 行像差補(bǔ)償。開口波長濾波片57布置在衍射光學(xué)元件56的+ X側(cè)，對應(yīng)于 各個波長進(jìn)行開口限制。
衍射光學(xué)元件56和開口波長濾波片57的伺服驅(qū)動與物鏡60整體進(jìn)行。
分光棱鏡76c布置在柱面透鏡73的-Z側(cè)，當(dāng)光盤為CD時，它沿+ X 方向反射返回的光。光電檢測器Pc布置在該分光棱鏡76c的+ X側(cè)，接收分 光棱鏡76c反射的返回光。分光棱鏡76c使返回光不變化地透過，當(dāng)光盤為 BD或DVD時，分光棱鏡76c使返回光不變化地透過。
分光棱鏡76d布置在分光棱鏡76c的-Z側(cè)，當(dāng)光盤為DVD時，它沿+ X方向反射透過分光棱鏡76c的返回光。光電檢測器Pd布置在該分光棱鏡 76d的+ X側(cè)，接收分光棱鏡76d反射的返回光。
當(dāng)光盤為BD時，分光棱鏡76d使返回光不變化地透過。光電檢測器Pb 布置在分光棱鏡76d的-Z側(cè)并接收透過分光棱鏡76d的返回光。
接下來，簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
解釋光盤為BD時的光學(xué)拾取裝置23的操作。從光源Lb發(fā)射的面偏振 (P偏振)光進(jìn)入全息元件Hbl,它全息元件Hbl衍射，轉(zhuǎn)換成平行光束， 不變化地透過全息元件Hdl和全息元件Hcl,進(jìn)入偏振分束器54。大部分衍 射光不變化地透過偏振分束器54,被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光。
用衍射光學(xué)元件56進(jìn)行適于BD的像差補(bǔ)償，用開口波長濾波片進(jìn)4亍適 于BD的開口限制，光通過物鏡60聚焦在光盤15b的記錄層上。
由光盤15b接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成 平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏 振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光通過聚光透鏡58和柱面透鏡 73進(jìn)入分光棱鏡76c,不變化地透過分光棱鏡76c，進(jìn)入分光棱鏡76d，不 變化地透過分光棱鏡76d，光被光電檢測器Pb接收。
解釋光盤為DVD時光學(xué)拾取裝置23的搡作。從光源Ld發(fā)射的面偏振(P 偏振)光進(jìn)入全息元件Hdl,被全息元件Hdl衍射。光被轉(zhuǎn)換成平行光束， 不變化地透過全息元件Hbl和全息元件Hcl，進(jìn)入偏振分束器54。
大部分衍射光不變化地透過偏振分束器54，被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成 圓偏振光。光不變化地透過衍射光學(xué)元件56,通過開口波長濾波片57進(jìn)行 適于DVD的開口限制。光通過物鏡60聚焦在光盤15d的記錄層上。
由光盤15d接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成 平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55,使得它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線 偏振光(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
被偏振分束器54反射的返回光通過聚光透鏡58和柱面透鏡7 3進(jìn)入分 光棱鏡76c，不變化地透過分光棱鏡76c，光進(jìn)入分光棱鏡76d,被分光棱鏡 76b反射，光被光電檢測器Pd接收。
解釋光盤為CD時光學(xué)拾取裝置23的操作。從光源Lc發(fā)射的面偏振(P 偏振)光透過全息元件Hbl和全息元件Hdl，進(jìn)入全息元件Hcl,光纟皮全息 元件Hcl衍射，轉(zhuǎn)換成平行光束，進(jìn)入偏振分束器54。
大部分衍射光不變化地透過偏振分束器54，被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成
圓偏振光。用衍射光學(xué)元件56進(jìn)行適于CD的像差補(bǔ)償，用開口波長濾波片 57進(jìn)行適于CD的開口限制，光通過物鏡60聚焦在光盤15c的記錄層上。
由光盤15c接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，通過物鏡60和 開口波長濾波片57作為返回光進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56 轉(zhuǎn)換成平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，讓它成為垂直于外部行程的 面偏振(S偏振)。該返回光進(jìn)入偏振分束器54。
光通過聚光透鏡58和柱面透鏡73進(jìn)入分光棱鏡76c,被分光棱鏡76c 反射，被偏振分束器54沿-Z方向反射的返回光被光電檢測器Pc接收。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，光源單元通過三個光源(Lb， Ld， Lc)和三個全息元件(Hbl, Hdl, Hcl)來實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，設(shè)有三個光源(Lb， Ld， Lc)，使全 息元件Hbl不變化地透過，沒有沿+ X方向衍射光源Lb的光，光源Ld和光 源Lc的光沒有衍射，從光源Ld透過全息元件Hbl的光沿+ X方向衍射。透 過全息元件Hdl而不變化，從光源Lc透過全息元件Hbl沒有被衍射，從光 源Lc透過全息元件Hdl的光沿+ X方向衍射。
透過全息元件Hcl,沒有衍射，每個全息元件具有平行的入射光入射面和衍 射光輸出輻射面，體積全息元件沿X軸的方向布置。
因此，不降低光利用率可以使照明系統(tǒng)小型化，從而不使性能降低就可 以實(shí)現(xiàn)小型化。
在本實(shí)施例中，如圖41所示，使用三個全息元件(Rcl， Rdl， Rbl)可 以代替會聚透鏡58、柱面透鏡73、分光棱鏡76c、和分光棱鏡76d。
三個全息元件(Rcl, Rdl， Rbl )具有彼此不同的布拉格條件，每個都 是入射光的入射面與衍射光的輸出輻射面平行的體積全息元件。
全息元件Rcl布置在偏振分束器54的-Z側(cè)，當(dāng)光盤為CD時，它被設(shè) 定為使返回光滿足布拉格條件。因此，當(dāng)光盤為CD時，返回光被全息元件 Rcl衍射，并聚焦在特定位置。
該全息元件Rcl具有對校正CD與DVD的襯底厚度差產(chǎn)生的像差時發(fā)射 的衍射光具有給定的像散。當(dāng)光盤為BD或DVD時，沒有返回光滿足全息元 件Hcl的布拉格條件，光不變化地透過全息元件Rcl。
全息元件Rdl布置在全息元件Rcl的-Z側(cè)，當(dāng)光盤為DVD時，它被設(shè)
定為使返回光滿足布拉格條件。因此，當(dāng)光盤為DVD時，返回光被全息元件
Rdl衍射，并聚焦在特定位置。
該全息元件Rdl對衍射光具有給定像散。當(dāng)光盤為BD時，沒有返回光， 被全息元件Rcl衍射的返回光滿足全息元件Rdl的布拉格條件，它們不變化 地透過全息元件Rdl。
全息元件Rbl布置在全息元件Rdl的-Z側(cè)，當(dāng)光盤為BD時，它一皮i殳 定為使返回光滿足布拉格條件。因此，當(dāng)光盤為BD時，返回光被全息元件 Rbl衍射，并聚焦在特定位置。該全息元件Rbl對校正BD與DVD的襯底厚度 差產(chǎn)生的像差時發(fā)射的衍射光具有給定的像散。
沒有返回光被全息元件Rdl衍射，被全息元件Rcl衍射的返回光滿足全 息元件Rbl的布拉格條件，光不變化地透過全息元件Rbl。
也就是說，三個全息元件(Rcl, Rdl, Rbl)的每一個具有與會聚透鏡 58等同的透鏡功能和與柱面透鏡73等同的透鏡功能。三個全息元件(Rcl, Rdl， Rbl)的排列順序不限于此。
在這種情況下，光電檢測器Pc布置在從全息元件Rcl衍射的光的會聚 位置，光電檢測器Pd布置在從全息元件Rdl衍射的光的會聚位置，光電檢 測器Pb布置在從全息元件Rbl衍射的光的會聚位置。即，每個光電^r測器 布置在相同側(cè)。
在這種情況下，光學(xué)檢測器單元通過三個光電檢測器(Pd， Pb， Pc)和 三個全息元件(Rcl, Rdl, Rbl)來實(shí)現(xiàn)。因此,不降低光利用率可以使檢 測系統(tǒng)小型化。從而可能獲得光學(xué)拾取裝置的小型化，另外造成性能下降。
接下來，描述本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。
本實(shí)施例用全息單元代替上述實(shí)施例中的各個光源。如圖42所示，本 實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23包括三個全息單元(HUb, ,d， HUc)、兩個全息 元件(Hb2， Hc2)、準(zhǔn)直透鏡52、用于三個波長的四分之一波片55、衫t射光 學(xué)元件56、開口波長濾波片57、物鏡60、和擁有驅(qū)動物鏡60的驅(qū)動系統(tǒng)(未 示出)。
當(dāng)光盤為DVD時，使用全息單元HUd,如圖43A所示，全息單元HUd包 括發(fā)射波長為660nm激光束的光源dl，光電檢測器d2，和偏振全息圖d3。 全息單元HUd布置在準(zhǔn)直透鏡52的光軸上。
從光源dl發(fā)射P偏振光。偏振全息圖d3布置在光源dl的+ X側(cè)，它
被設(shè)定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的反射系數(shù)大。
光電檢測器d2布置在光源dl附近，接收被偏振全息圖d3偏轉(zhuǎn)的返回 光。因此，從光源dl發(fā)射的光通過偏振全息圖d3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
當(dāng)光盤為BD盤時，使用全息單元HUb,如圖43B所示，全息單元HUb 包括發(fā)射波長為405nm的激光束的光源bl、光電檢測器b2、和偏振全息圖 b3。全息單元HUb布置在全息單元HUd的+ Z側(cè)。
從光源bl發(fā)射P偏振光。偏振全息圖b3布置在光源bl的+ X側(cè)，它 被設(shè)定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的反射系數(shù)大。
光電檢測器b2布置在光源bl附近，接收被偏振全息圖b3偏轉(zhuǎn)的返回 光。因此，從光源bl發(fā)射的光通過偏振全息圖b3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
當(dāng)光源為CD時，使用全息單元HUc，如圖43C所示，全息單元冊c包 括發(fā)射波長為780腿的激光束的光源cl、光電檢測器c2、和偏振全息圖c3。 全息單元HUc布置在全息單元HUd的-Z側(cè)。
從光源cl發(fā)射P偏振光。偏振全息圖c3布置在光源cl的+ X側(cè)，它 被設(shè)定為使它對P偏振的反射系數(shù)小，對S偏振的反射系數(shù)大。
光電檢測器c2布置在光源cl附近，接收被偏振全息圖c3偏轉(zhuǎn)的返回 光。因此，從光源cl發(fā)射的光通過偏振全息圖c3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。
全息元件Hb2和全息元件Hc2具有彼此不同的布拉格條件，每個全息元
元件的各個角放大率小于1。材料使用熱塑性塑料或光敏聚合物，各個全息 元件利用已知的2光束相干曝光方法形成。
全息元件Hb2布置在準(zhǔn)直透鏡52的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從全息單元 HUb通過準(zhǔn)直透鏡52的光滿足布拉格條件。因此，從全息單元HUb通過準(zhǔn)直 透鏡52的光被全息元件Hb2沿+ X方向衍射。從全息單元HUd通過準(zhǔn)直透鏡 52的光和從全息單元HUc通過準(zhǔn)直透鏡52的光不滿足全息元件Hb2的布拉 格條件，它們不變化地透過全息元件Hb2。
全息元件Hc2布置在全息元件Hb2的+ X側(cè)，它被設(shè)定為使從全息單元 肌c透過全息元件Hb2的光滿足布拉格條件。因此，從全息單元HUc透過全 息元件Hb2的光被全息元件Hc2沿+ X方向衍射。全息單元HUd的光和全息 元件Hb2衍射的光透過全息元件Hb2不滿足全息元件Hc2的布拉格條件，它 們不變化地透過全息元件Hc2。
物鏡60最適于DVD。那么，對全息元件Hb2增加像差，以校正在全息 圖案形成時由BD和DVD的村底厚度差產(chǎn)生的像差。對全息元件Hc2增加像 差，以校正在全息圖案形成時由CD和DVD的襯底厚度差產(chǎn)生的像差。
四分之一波片55布置在全息元件Hc2的+ X側(cè)。衍射光學(xué)元件56、開 口波長濾波片57、和物鏡60與上述實(shí)施例類似地布置。
下面簡要解釋本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23的操作。
解釋光盤為BD時的光學(xué)拾取裝置23的操作。從光源bl發(fā)射的面偏振 光通過偏振全息圖b3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。光作為平行光束進(jìn)入全息元件Hb2， 被全息元件Hb2衍射。被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，通過書f射光學(xué) 元件56進(jìn)行適于BD的透過全息元件Hc2的像差補(bǔ)償和開口限制。通過開口 波長濾波片57進(jìn)行適于BD的開口限制，光通過物4竟60聚焦在光盤15b的 記錄層上。
由光盤15b接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被書f射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成 平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏 振光。該返回光不變化地透過全息元件Hc2,被全息元件Hb2衍射，通過準(zhǔn) 直透鏡52進(jìn)入偏振全息圖b3，被偏振全息圖b3偏轉(zhuǎn)，并且被光電檢測器 b2接收。
解釋當(dāng)光盤為DVD時的光學(xué)拾取裝置23的操作。從光源dl發(fā)射的面偏 振光通過偏振全息圖d3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。作為平行光束不變化地透過全息 元件Hb2和全息元件Hc2。
光被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，不變化地透過衍射光學(xué)元件56， 通過開口波長濾波片57進(jìn)行適于DVD的開口限制，光通過物鏡60聚焦在光 盤15d的記錄層上。
由光盤15d接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。 被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成 平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55，使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行程的線偏 振光。該返回光不變化地透過全息元件Hc2和全息元件Hb2,通過準(zhǔn)直透鏡 52進(jìn)入偏振全息圖d3,被偏振全息圖d3偏轉(zhuǎn)，并且被光電檢測器d2 接收。
解釋當(dāng)光盤為CD時的光學(xué)拾取裝置23的操作。從光源cl發(fā)射的面偏 振光通過偏振全息圖c3進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡52。作為平行光束透過全息元件Hb2，
并且進(jìn)入全息元件Hc2。
光被四分之一波片55轉(zhuǎn)換成圓偏振光，通過衍射光學(xué)元件56進(jìn)行,皮全 息元件Hc2衍射的像差補(bǔ)償和適于CD的開口限制。通過開口波長濾波片57 進(jìn)行適于Cd的開口限制。光通過物鏡60聚焦在光盤15c的記錄層上。
由光盤15c接收的光轉(zhuǎn)換成相反偏振方向的圓偏振光，返回光通過物鏡 60和開口波長濾波片57進(jìn)入衍射光學(xué)元件56。被衍射光學(xué)元件56轉(zhuǎn)換成 平行光束的返回光進(jìn)入四分之一波片55,使它轉(zhuǎn)換成垂直于外部行^E的線偏 振光。該返回光被全息元件Hc2衍射，不變化地透過全息元件Hb2，通過準(zhǔn) 直透鏡52進(jìn)入偏振全息圖c3,并且#:光電檢測器c2接收。
如上所述，在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置23中，沒有光源(bl, dl, cl )、 沿+ X方向衍射光源bl的光和衍射從光源bl發(fā)射的光通過物鏡60返回的光 的全息元件Hb2、沿+ X方向衍射光源cl的光和衍射從光源cl發(fā)射的光通 過物鏡60返回的光的全息元件Hc2。每個全息元件是入射光的入射面與書亍射 光的輸出輻射面平行的體積全息元件，兩者沿X軸方向布置。因此，可以進(jìn) 一步提高光學(xué)拾取裝置的小型化。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，不脫離本發(fā)明的范圍可以進(jìn)行改型。
另外，本申請基于2005年11月21日提交的日本專利申請 No. 2005-336097和2006年l月20日提交的日本專利申請No. 2006-012763， 并且要求上述兩個申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此并入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種光源單元，包括多個光源，發(fā)射多個光束；和多個體積全息元件，分別用于所述多個光源，每個體積全息元件具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面，所述多個體積全息元件具有彼此不同的、衍射光束光強(qiáng)設(shè)定為最大的布拉格條件。
2. —種光源單元，包括 多個光源，發(fā)射多個光束；和多個體積全息元件，分別用于所述多個光源，所述多個體積全息元件的 至少一個用于所述多個光源的至少一個，并且具有相互垂直的入射光束的入 射面和衍射光束的輸出輻射面。
3. 如權(quán)利要求2所述的光源單元，其中，所述多個體積全息元件的每一個具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面，所述多個 體積全息元件具有彼此不同的、衍射光束光強(qiáng)設(shè)定為最大的布拉格條件。
4. 如權(quán)利要求1所述的光源單元，其中，所述多個體積全息元件的兩 個相鄰體積全息元件具有由所述多個光源的相應(yīng)一個發(fā)射的光束的彼此不同的入射方向。
5. 如權(quán)利要求1所述的光源單元，其中，從所述多個體積全息元件的 每一個衍射的光具有與該體積全息元件的光軸對稱的強(qiáng)度分布，衍射光束的 強(qiáng)度分布的半寬角大于入射光束的半寬角。
6. 如權(quán)利要求1所述的光源單元，其中，每個體積全息元件具有預(yù)定 全息區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求1所述的光源單元，其中，每個體積全息元件具有改變 輸出衍射光束相對于入射光束的發(fā)散度的透鏡功能。
8. 如權(quán)利要求1所述的光源單元，其中，每個體積全息元件由光敏聚 合物或熱塑性塑料制成。
9. 一種光學(xué)檢測器單元，其對多個光束單獨(dú)地進(jìn)行檢測，包括 多個體積全息元件，分別用于所述多個光束，每個體積全息元件具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面，所述多個體積全息元 件具有彼此不同的、衍射光束光強(qiáng)設(shè)定為最大的布拉格條件；和 多個光電檢測器，分別用于所述多個體積全息元件，每個光電檢測器接 收從所述多個體積全息元件的相應(yīng)一個衍射的光束。
10. —種光學(xué)檢測器單元，其對多個光束單獨(dú)地進(jìn)行檢測，包括多個體積全息元件，分別用于所述多個光束，所述多個體積全息元件的 至少一個用于衍射所述多個光束的至少一束，并且具有相互垂直的所述多個 光束的所述至少 一束的入射面和衍射光束的輸出輻射面。多個光電檢測器，分別用于所述多個體積全息元件，每個光電檢測器接 收從所述多個體積全息元件的相應(yīng)一個衍射的光。
11. 如權(quán)利要求10所述的光學(xué)檢測器單元，其中，所述多個體積全息元件的每一個具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面， 所述多個體積全息元件具有彼此不同的、衍射光束光強(qiáng)設(shè)定為最大的布拉格條件。
12. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)檢測器單元，其中，所述多個體積全息元 件的每一個具有相同的衍射光束輸出輻射方向。
13. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)檢測器單元，其中，每個體積全息元件具 有改變輸出衍射光束相對于入射光束的發(fā)散度的透鏡功能。
14. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)檢測器單元，其中，每個體積全息元件將 像散給予輸出衍射光束。
15. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)檢測器單元，其中，每個體積全息元件由 光敏聚合物或熱塑性塑料制成。
16. —種光學(xué)拾取裝置，其發(fā)射光束到光盤并接收從該光盤反射的光束， 包括如權(quán)利要求1所述的光源單元；和光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡，該物鏡將從所述光源單元發(fā)射的多個光束分別聚 焦在光盤的多個記錄層上。
17. —種光學(xué)拾取裝置，其發(fā)射光束到光盤并接收從光盤反射的光束， 包括如權(quán)利要求2所述的光源單元；和光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡，該物鏡將從所述光源單元發(fā)射的多個光束分別聚 焦在光盤的多個記錄層上。
18. —種光學(xué)拾取裝置，其發(fā)射光束到光盤并接收從該光盤反射的光束， 包括多個光源，發(fā)射多個光束；光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡，該物鏡將從巧述多個光源發(fā)射的所述多個光束分 別聚焦在光盤的多個記錄層上；和如權(quán)利要求9所述的光學(xué)檢測器單元，該光學(xué)檢測器單元布置在從光盤 通過所述物鏡返回的光束的光路上，以;險測返回的光束。
19. 一種光學(xué)拾取裝置，其發(fā)射光束到光盤并接收從該光盤反射的光束， 包括多個光源，發(fā)射多個光束；光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡，該物鏡將從所述多個光源發(fā)射的所述多個光束分 別聚焦在光盤的多個記錄層上；和如權(quán)利要求IO所述的光學(xué)檢測器單元，該光學(xué)^r測器單元布置在從光 盤通過所述物鏡返回的光束的光路上，以;險測返回的光束。
20. —種光盤裝置，其執(zhí)行來自光盤的信息的再現(xiàn)，包括 如權(quán)利要求16所述的光學(xué)拾取裝置；處理單元，用于利用光學(xué)拾取裝置的光電檢測器的輸出，再現(xiàn)當(dāng)前記錄 在光盤上的信息。
全文摘要
一種光源單元，包括發(fā)射多個光束的多個光源。多個體積全息元件分別用于多個光源，每個體積全息元件具有相互垂直的入射光束的入射面和衍射光束的輸出輻射面，多個體積全息元件具有彼此不同的、衍射光束光強(qiáng)設(shè)定為最大的布拉格條件。
文檔編號G11B7/125GK101361126SQ20068005148
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者三樹剛, 北林淳一 申請人:株式會社理光