專利名稱：光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以下類型的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，即安裝有面向光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的物鏡以便在存儲(chǔ)介質(zhì)上生成光點(diǎn)的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置。具體而言，本發(fā)明涉及正確檢測(cè)此類數(shù)據(jù)處理裝置中由于存儲(chǔ)介質(zhì)基底之厚度誤差引起的球面像差的技術(shù)。在本說(shuō)明書(shū)中，“光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤(pán)”指以光學(xué)方式寫(xiě)入、讀出所需信息的任意類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)可以為只讀光盤(pán)(如CD-ROM)，磁光盤(pán)或相變光盤(pán)。
背景技術(shù)：
通常采用傅科勒特方法檢查光學(xué)數(shù)據(jù)裝置中的聚焦誤差?？梢栽诟綀D11所示的常規(guī)光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置中使用以上方法。
確切地說(shuō)，在常規(guī)裝置中，激光二極管90發(fā)射的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡91、第一分束器92a和物鏡93，照射到光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤(pán)D上。在光盤(pán)D上反射后的激光束再次通過(guò)物鏡93，然后進(jìn)入第一分束器92a。此時(shí)，在分束器92a內(nèi)反射該激光束，以使其射向第二分束器92b和第三分束器92c。正如圖11所示，在分束器92b和92c中，反射一部分激光束(在該圖中向上)，并且允許一部分激光束通過(guò)。將第二分束器92b中的反射光導(dǎo)向磁光信號(hào)檢測(cè)器，而將第三分束器92c中的反射光導(dǎo)向循跡誤差檢測(cè)器。
將通過(guò)分束器92b和92c的激光束導(dǎo)向復(fù)合棱鏡94和安裝有光檢測(cè)設(shè)備95的聚焦誤差檢測(cè)器。然后，按照以下方式，利用傅科勒特方法生成聚焦誤差信號(hào)。
參照?qǐng)D12，當(dāng)通過(guò)復(fù)合棱鏡94時(shí)，激光束分裂成具有半圓形截面的上部光線和下部光線。利用光檢測(cè)設(shè)備95檢測(cè)以上兩種光線。在所示情況中，當(dāng)出現(xiàn)聚焦誤差時(shí)，檢測(cè)設(shè)備95上的兩個(gè)半圓形光點(diǎn)的位置偏移。利用兩條相互垂直的分割線Lx和Ly，將檢測(cè)設(shè)備95的受光面四等分為a～d四個(gè)區(qū)域。四個(gè)區(qū)域a～d分別接收光束，以便生成與所接收的光量相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。將檢測(cè)設(shè)備95輸出的信號(hào)提供給聚焦誤差信號(hào)發(fā)生器(FESG)95，以生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)(FES)。聚焦誤差信號(hào)的電平LFES等于{(La-Lb)+(Lc-Ld)}，其中La～Ld分別為區(qū)域a～d輸出的檢測(cè)信號(hào)的電平。
以下參照?qǐng)D13A～13B、14A～14B和15A～15B說(shuō)明傅科勒特方法。
當(dāng)物鏡93的聚焦正確時(shí)(如14A)，檢測(cè)設(shè)備95上的兩個(gè)射束點(diǎn)中的各射束點(diǎn)的形狀是一個(gè)相對(duì)于水平分割線Lx對(duì)稱的橢圓。在該情況中，LFES為零。然而，當(dāng)物鏡93與光盤(pán)D的距離很近時(shí)(圖13A)，兩個(gè)射束點(diǎn)的形狀和位置如圖13B所示。在該情況中，LFES大于零。另一方面，當(dāng)物鏡93與光盤(pán)D的距離很遠(yuǎn)時(shí)(圖15A)，兩個(gè)射束點(diǎn)的形狀和位置如圖15B所示。在該情況中，LFES小于零。
正如從上述看到的那樣，可以使用聚焦誤差信號(hào)檢測(cè)物鏡93的去焦。更確切地說(shuō)，可以根據(jù)聚焦誤差信號(hào)(FES)檢測(cè)物鏡93的去焦范圍和方向。因此，可以根據(jù)FES對(duì)透鏡93進(jìn)行焦距調(diào)整，從而使透鏡93靠近或遠(yuǎn)離光盤(pán)D(即，沿聚焦方向)以便調(diào)整焦距。
一張典型光盤(pán)包括一個(gè)透明基底以及在基底上制作的記錄層。在使用此類光盤(pán)時(shí)，激光束首先通過(guò)透明基底，然后照射到記錄層上。不幸的是，光盤(pán)基底的厚度可能不均勻(即，基底有厚度誤差)，從而引起球面像差。當(dāng)進(jìn)行焦距控制時(shí)，球面像差使得物鏡難以達(dá)到正確的聚焦位置。因此，不可能在存儲(chǔ)介質(zhì)上生成足夠小的光點(diǎn)，所以不能執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)讀取操作。近來(lái)，人們提出了用于提高存儲(chǔ)光盤(pán)之?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的高NA物鏡(NA代表“數(shù)值孔徑”)。然而，由于球面像差與NA的四次方成正比，所以安裝有高NA物鏡的裝置會(huì)受到不能接受的較大的球面像差。過(guò)去，還沒(méi)有提出過(guò)用于檢測(cè)基底厚度誤差引起的球面像差的既容易又準(zhǔn)確的方法。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況提出本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，從而既容易又準(zhǔn)確地檢測(cè)所出現(xiàn)的球面像差。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，包括一個(gè)物鏡，用于會(huì)聚從光源發(fā)射的光束，以便在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄層上生成一個(gè)射束點(diǎn)；一個(gè)第一分光器，用于將來(lái)自記錄介質(zhì)的反射光分裂為兩個(gè)半圓形射線；一個(gè)第二分光器，用于將兩個(gè)半圓形射線分裂為非偏置光和與非偏置光具有不同光學(xué)距離的偏置光；一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，該檢測(cè)器接收非偏置光和偏置光，從而生成一個(gè)與所接收的非偏置光對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)，和一個(gè)與所接收的偏置光對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)；一個(gè)第一信號(hào)處理部件，用于根據(jù)第一信號(hào)生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)；以及一個(gè)第二信號(hào)處理部件，用于根據(jù)第二信號(hào)生成一個(gè)球面像差信號(hào)。
在上述數(shù)據(jù)處理裝置中，可以利用上述現(xiàn)有技術(shù)中的傅科勒特方法，生成以上述非偏置光為基礎(chǔ)獲得的聚焦誤差信號(hào)。另一方面，球面像差信號(hào)是以上述偏置光為基礎(chǔ)獲得的。由于偏置光與作為配對(duì)物的非偏置光的光學(xué)距離不同，所以當(dāng)出現(xiàn)球面像差時(shí)，偏置光的剖面圖將改變。基于以上剖面圖變化，獲得球面像差信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，同時(shí)獲得聚焦誤差信號(hào)和球面像差信號(hào)。因此，在進(jìn)行聚焦調(diào)整時(shí)，也可以進(jìn)行球面像差控制。因此，可以在存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄層上形成適當(dāng)?shù)男∩涫c(diǎn)，而這對(duì)于正確執(zhí)行有關(guān)存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)是非常有利的。
由第二分光器分裂的偏置光最好包括正1階衍射光和負(fù)1階衍射光。既然這樣，第二信號(hào)處理部件可以根據(jù)正1階衍射光和負(fù)1階衍射光生成球面像差信號(hào)。
利用上述結(jié)構(gòu)，可以生成能夠更準(zhǔn)確地反映實(shí)際球面像差特性的球面像差信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，包括一個(gè)物鏡部件，用于會(huì)聚從光源發(fā)射的光束，以便在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄層上生成一個(gè)射束點(diǎn)；一個(gè)聚焦誤差檢測(cè)器，用于根據(jù)來(lái)自存儲(chǔ)介質(zhì)的反射光生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)；以及一個(gè)球面像差檢測(cè)器，將反射光引入球面像差檢測(cè)器中，以與聚焦誤差檢測(cè)器分離的方式提供球面像差檢測(cè)器。球面像差檢測(cè)器包括一個(gè)分束器，用于將反射光分裂為兩束；一個(gè)聚光鏡，用于會(huì)聚兩束光線；用于接收兩束光線的一個(gè)第一和一個(gè)第二光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，第一檢測(cè)設(shè)備和第二檢測(cè)設(shè)備與以上聚光鏡之間的距離不同；以及一個(gè)信號(hào)處理部件，用于根據(jù)檢測(cè)設(shè)備接收的光束的光強(qiáng)分布，生成一個(gè)球面像差信號(hào)。
利用以上結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)球面像差時(shí)，第一檢測(cè)設(shè)備接收的光線的光強(qiáng)分布與第二檢測(cè)設(shè)備接收的光線的光強(qiáng)分布不同。根據(jù)以上差異，可以檢測(cè)所出現(xiàn)的球面像差。正如第一方面中的裝置一樣，可以同時(shí)進(jìn)行聚焦控制和球面像差控制。
物鏡部件最好能夠沿聚焦方向移動(dòng)，并支撐沿聚焦方向排列的第一和第二透鏡，能夠相對(duì)于第二透鏡沿聚焦方向移動(dòng)第一透鏡。
另外，可以根據(jù)聚焦誤差信號(hào)，沿聚焦方向同時(shí)移動(dòng)第一透鏡和第二透鏡，以便進(jìn)行聚焦控制。同時(shí)，可以根據(jù)球面像差信號(hào)，相對(duì)于第二透鏡移動(dòng)第一透鏡，以減少球面像差。
通過(guò)參照附圖閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明之第一實(shí)施例的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置的主要組件；圖2是一個(gè)透視圖，表示圖1所示裝置中全息元件分裂光線的方式；圖3表示圖1所示裝置中使用的檢測(cè)設(shè)備的受光面的布局以及生成所需信號(hào)的信號(hào)處理部件；圖4表示用于圖1所示裝置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤(pán)上的照射光的反射方式；
圖5是一個(gè)透視圖，表示根據(jù)本發(fā)明之第二實(shí)施例的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置中使用的全息元件分裂光線的方式；圖6表示圖5所示裝置中使用的檢測(cè)設(shè)備的受光面的布局以及生成所需信號(hào)的信號(hào)處理部件；圖7表示根據(jù)本發(fā)明之第三實(shí)施例的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置的主要組件；圖8表示在圖7所示裝置中用于檢測(cè)聚焦誤差/循跡誤差的檢測(cè)設(shè)備的受光面的布局；圖9表示在圖7所示裝置中用于檢測(cè)球面像差的檢測(cè)設(shè)備的受光面的布局；圖10表示在圖7所示裝置中用于檢測(cè)球面像差的檢測(cè)設(shè)備的受光面的另一種可能布局；圖11表示常規(guī)數(shù)據(jù)處理裝置的主要組件；圖12是一個(gè)透視圖，表示圖11所示裝置中使用的復(fù)合棱鏡分裂光線的方式；以及圖13A～13B、14A～14B和15A～15B表示傅科勒特方法的原理。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
首先參考圖1～4，圖1～4表示根據(jù)本發(fā)明之第一實(shí)施例的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置。正如從圖1中看到的那樣，所示裝置A是一個(gè)用來(lái)向光盤(pán)D寫(xiě)入數(shù)據(jù)或從光盤(pán)D讀取數(shù)據(jù)的光盤(pán)裝置。裝置A包括一個(gè)作為光源的激光二極管10，激光二極管發(fā)射激光束照射光盤(pán)D。發(fā)射光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡11，第一分束器12A和物鏡組件2。透鏡組件2包括一個(gè)下透鏡2a和一個(gè)上透鏡2b，上透鏡2b與光盤(pán)D的距離大于下透鏡2a與光盤(pán)D的距離。利用透鏡支架20支撐兩個(gè)透鏡。通過(guò)使用1個(gè)以上的透鏡，可以獲得較高的NA，而并不會(huì)增加各透鏡的曲率。
在操作中，致動(dòng)器3a沿聚焦方向Fs移動(dòng)透鏡支架20。能夠在透鏡支架20內(nèi)相對(duì)于下透鏡2a移動(dòng)上透鏡2b。具體而言，在操作致動(dòng)器3b時(shí)，使上透鏡2b靠近或遠(yuǎn)離固定在支架20上的下透鏡2a。這樣，可以改變兩個(gè)透鏡2a和2b之間的距離S。
光盤(pán)D包括一個(gè)用透明樹(shù)脂制造的基底98和在基底98的一邊形成的一個(gè)記錄層99。由旋轉(zhuǎn)軸(未示出)支撐光盤(pán)D。激光束在通過(guò)透鏡組件2后進(jìn)入透明基底98，然后照射記錄層99。正如圖4所示，記錄層99由溝槽99a和沿跟蹤方向Tg與溝槽99a交錯(cuò)的凸區(qū)99b組成。通過(guò)照射記錄層99產(chǎn)生的反射光包括一個(gè)0階衍射線R0和兩個(gè)1階衍射線R1(+和-)。在記錄層99上反射后，0階衍射線(即，非衍射線)R0跟蹤前一條入射路徑。1階衍射線R1由溝槽99a和凸區(qū)99b的交錯(cuò)排列產(chǎn)生。正如從圖4中看到的那樣，正1階衍射線R1和負(fù)1階衍射線R1沿跟蹤方向Tg(光盤(pán)D的徑向)并排出現(xiàn)。1階衍射線R1部分干擾0階衍射線R0，從而生成干擾光I。
正如圖1所示，光盤(pán)D的向上反射光通過(guò)透鏡組件2。然后，將第一分束器12A反射的光線導(dǎo)向第二分束器12B和第三分束器12C。在第二分束器12B中，將部分光線向上反射到磁光信號(hào)檢測(cè)器4A，而允許部分光線通過(guò)分束器12B。不反射的光線進(jìn)入第三分束器12C。向上的光線通過(guò)Wallaston棱鏡40和聚光器(聚光鏡)41，以便用光學(xué)檢測(cè)設(shè)備42檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)的光線，識(shí)別記錄層99中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位(即，0或1)。
在第三分束器12C中，將部分光線向上反射到循跡誤差檢測(cè)器4B，而允許部分光線通過(guò)分束器12C進(jìn)入聚焦誤差/球面像差檢測(cè)器5。用光學(xué)檢測(cè)設(shè)備44檢測(cè)通過(guò)聚光器(聚光鏡)43的向上的光線。當(dāng)出現(xiàn)循跡誤差時(shí)，正負(fù)1階衍射線R1是不對(duì)稱的。根據(jù)檢測(cè)到的不對(duì)稱性，生成一個(gè)循跡誤差信號(hào)。
在通過(guò)第二分束器12B和第三分束器12C后，將光線導(dǎo)向聚焦誤差/球面像差檢測(cè)器5。正如圖1所示，檢測(cè)器5包括一個(gè)復(fù)合棱鏡50，一個(gè)聚光器(聚光鏡)51，一個(gè)全息元件52和一個(gè)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備53。將檢測(cè)設(shè)備53連接到第一信號(hào)處理部件54a和第二信號(hào)處理部件54b，信號(hào)處理部件54a和54b分別安裝有一個(gè)中央處理器(CPU)，和一個(gè)與CPU合作的存儲(chǔ)器。復(fù)合棱鏡50的功能與參照現(xiàn)有技術(shù)裝置說(shuō)明的復(fù)合棱鏡94的功能類似。復(fù)合棱鏡50將光盤(pán)D的反射光分裂為具有半圓形截面的兩束光線。兩束光線通過(guò)聚光器51，然后進(jìn)入全息元件52。正如圖2所示，全息元件52將光束Ra和Rb分裂為4束光線Ra0～Rb0和Ra1～Rb1。第一對(duì)光線Ra0～Rb0為不用全息元件52進(jìn)行偏置的0階光，而第二對(duì)光線Ra1～Rb1為用全息元件52進(jìn)行偏置的1階衍射光。由于偏置操作，所以第二光線對(duì)與第一光線對(duì)的光學(xué)距離不同。
正如圖2所示，將檢測(cè)設(shè)備53的受光面劃分為用1條水平線L1和3條垂直線L2定義的8個(gè)區(qū)域a～h。當(dāng)物鏡的聚焦合適時(shí)，將光線Ra0照射到區(qū)域a和b之間的邊界上，而光線Rb0照射到區(qū)域c和d之間的邊界上。另外，將光線Ra1照射到區(qū)域e～f上，而將光線Rb1照射到區(qū)域g～h上。檢測(cè)設(shè)備53輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)的輸出電平與區(qū)域a～h接收的光的光強(qiáng)一致。
正如圖3所示，第一信號(hào)處理部件54a根據(jù)檢測(cè)設(shè)備53的區(qū)域a～d的輸出，生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)(FES)。利用參照現(xiàn)有技術(shù)說(shuō)明的傅科勒特方法獲得FES。FES的電平LFES等于{(La-Lb)+(Lc-Ld)}，其中La～Ld分別為區(qū)域a～d提供的信號(hào)的輸出電平。LFES的絕對(duì)值與聚焦誤差的程度一致。LFES的符號(hào)(+或-)表示透鏡的散焦方向。
第二信號(hào)處理部件54b根據(jù)檢測(cè)設(shè)備53的區(qū)域e～f的輸出，生成一個(gè)球面像差信號(hào)(SAS)。SAS的電平LSAS等于{(Le-Lf)+(Lg-Lh)}，其中Le～Lh分別為區(qū)域e～h輸出的信號(hào)的電平。在沒(méi)有球面像差的時(shí)候，當(dāng)透鏡處于正確的聚焦點(diǎn)時(shí)，反射光的光束剖面圖在焦點(diǎn)前后是對(duì)稱的。然而，當(dāng)出現(xiàn)球面像差時(shí)，光束剖面圖是不對(duì)稱的。當(dāng)球面像差變大時(shí)，1階衍射線Ra1和Rb1的變形更明顯，從而越過(guò)檢測(cè)設(shè)備53上的相鄰區(qū)域上的垂直分割線L1。球面像差信號(hào)(SAS)的絕對(duì)值表示球面像差的程度，而SAS的符號(hào)(+或-)表示像差的散焦方向。
預(yù)先調(diào)整SAS，以便光盤(pán)D上不出現(xiàn)球面像差時(shí)，球面像差等于零?？梢园匆韵路绞竭M(jìn)行預(yù)先調(diào)整。首先，將一張精密制造的校準(zhǔn)盤(pán)(沒(méi)有厚度誤差)插入到數(shù)據(jù)處理裝置的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，同時(shí)將物鏡設(shè)置到聚焦位置。接著，執(zhí)行SAS檢測(cè)。如果檢測(cè)到的信號(hào)等于零，則無(wú)需進(jìn)行預(yù)先調(diào)整。當(dāng)信號(hào)不等于零時(shí)，通過(guò)適當(dāng)電路向該信號(hào)添加偏移值，直至將該信號(hào)調(diào)整為零。
在數(shù)據(jù)處理裝置A中，通過(guò)操作致動(dòng)器3a以便沿聚焦方向Fs移動(dòng)透鏡支架20(由此移動(dòng)透鏡組件2)，直至聚焦誤差信號(hào)(FES)變?yōu)榱?，進(jìn)行聚焦控制。當(dāng)光盤(pán)D的基底98有厚度誤差(從而出現(xiàn)球面像差)時(shí)，即使在執(zhí)行聚焦調(diào)整后，記錄層99上形成的射束點(diǎn)也比沒(méi)有球面像差時(shí)形成的射束點(diǎn)大。在此情況中，第二信號(hào)處理部件54b輸出一個(gè)球面像差信號(hào)(SAS)，其電平與當(dāng)前的球面像差一致。
根據(jù)以上SAS，操作致動(dòng)器3b，以便相對(duì)于下透鏡2a移動(dòng)上透鏡2b。這樣，可以增加或減少上透鏡2b和下透鏡2a之間的距離S。因此，能夠消除或減輕球面像差。當(dāng)減少球面像差時(shí)，光盤(pán)D的記錄層99上的射束點(diǎn)變小。所以，可以正確地將數(shù)據(jù)寫(xiě)入光盤(pán)D或讀取光盤(pán)D上的數(shù)據(jù)。
以下參考圖5和圖6，圖5和圖6表示根據(jù)本發(fā)明之第二實(shí)施例的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置的主要組件。在圖5和圖6中，未示出與第一實(shí)施例之裝置中的組件相同或相似的組件。因此，不再贅述這些組件。
正如圖5所示，第二實(shí)施例的裝置包括一個(gè)全息元件52A(對(duì)應(yīng)于圖1中的元件52)和一個(gè)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備53A(對(duì)應(yīng)于圖1中的設(shè)備53)。全息元件52A將兩束半圓形光束分裂為6束射線Ra0～Rb0、Ra1′～Rb1′和Ra1″～Rb1″。在這些射線中，射線Ra1′～Rb1′為正(+)1階衍射光，而射線Ra1″～Rb1″為負(fù)(-)1階衍射光。將檢測(cè)設(shè)備53A的受光面利用1條垂直線L1和5條水平線L2劃分為12個(gè)區(qū)域a～l。當(dāng)未示出的透鏡組件(對(duì)應(yīng)于圖1中的組件2)處于聚焦位置時(shí)，將射線Ra0～Rb0照射到垂直線L1上，垂直線L1橋接左右區(qū)域a～b或c～d。將射線Ra1′照射到區(qū)域e～f上，將射線Rb1′照射到區(qū)域g～h上，將射線Ra1″照射到區(qū)域i～j上，將射線Rb1″照射到區(qū)域k～l上。
正如圖6所示，將檢測(cè)設(shè)備53A連接到第一信號(hào)處理部件59a、第二信號(hào)處理部件59b、第三信號(hào)處理部件59c和第四信號(hào)處理部件54a。第一信號(hào)處理部件59a生成一個(gè)信號(hào)S1，其電平LS1等于{(Le-Lf)+(Lg-Lh)}，其中Le、Lf、Lg和Lh分別為受光區(qū)域e、f、g和h提供的檢測(cè)信號(hào)的電平。第二信號(hào)處理部件59b生成一個(gè)信號(hào)S2，其電平LS2等于{(Li-Lj)+(Lk-Ll)}，其中Li、Lj、Lk和Ll分別為受光區(qū)域i、j、k和l提供的檢測(cè)信號(hào)的電平。第三信號(hào)處理部件59c生成一個(gè)球面像差信號(hào)(SAS)，其電平LSAS等于(LS1+LS2)。第四信號(hào)處理部件54a(對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施方式中的信號(hào)處理部件54a)根據(jù)受光區(qū)域a～d輸出的信號(hào)，生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)(FES)。
正如從圖6看到的那樣，在第二實(shí)施例中，根據(jù)正1階衍射線Ra1′和Rb1′生成信號(hào)S1，而根據(jù)負(fù)1階衍射線Ra1″和Rb1″生成信號(hào)S2。當(dāng)沒(méi)有球面像差并且物鏡處于正確聚焦位置時(shí)，反射光的光束剖面圖在焦點(diǎn)前后是對(duì)稱的，從而信號(hào)S1和S2的符號(hào)相反當(dāng)絕對(duì)值相等。在此情況中，由此生成的SAS等于零。另一方面，當(dāng)出現(xiàn)球面像差時(shí)，反射光的光束剖面圖是不對(duì)稱的，從而信號(hào)S1和S2的絕對(duì)值不相等。在該情況中，LSAS(＝LS1+LS2)具有非零值，后者對(duì)應(yīng)于球面像差的度數(shù)和方向。因此，在第二實(shí)施例中，可以根據(jù)聚焦誤差信號(hào)進(jìn)行聚焦調(diào)整(即，調(diào)整透鏡組件2和光盤(pán)D之間的距離)。另外，依靠球面像差信號(hào)，可以調(diào)整透鏡組件2的上透鏡2b和下透鏡2a之間的距離。所以，能夠消除或至少減輕球面像差。因此，光盤(pán)D上的射束點(diǎn)具有較小的直徑。
在第二實(shí)施方式中，根據(jù)兩種衍射線，即，正1階衍射線Ra1′～Rb1′和負(fù)1階衍射線Ra1″～Rb1″，檢測(cè)球面像差。因此，與第一實(shí)施方式(僅使用一種1階衍射線Ra1～Rb1)相比，能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)球面像差。
圖7～9表示根據(jù)本發(fā)明之第三實(shí)施方式的光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置。通過(guò)比較圖7和圖1可以看出，第三實(shí)施方式中的裝置和第一實(shí)施方式中的裝置具有若干共同組件。例如，第三實(shí)施方式的裝置包括一個(gè)物鏡組件2(以及有關(guān)致動(dòng)機(jī)制)，一個(gè)光源10，一個(gè)準(zhǔn)直透鏡11，一個(gè)第一分束器12A，一個(gè)第二分束器12B，一個(gè)Wallaston棱鏡40，一個(gè)聚光器(聚光鏡)41，一個(gè)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備42和一個(gè)第三分束器12C。
透鏡組件2包括一個(gè)下透鏡2a和一個(gè)上透鏡2b，其中用支架20支撐上下透鏡。能夠沿聚焦方向Fs移動(dòng)支架20和其上安裝的兩個(gè)透鏡。與支架20的移動(dòng)無(wú)關(guān)，可以沿聚焦方向Fs相對(duì)于下透鏡2a移動(dòng)上透鏡2b，從而調(diào)整上透鏡2b和下透鏡2a之間的距離S。
與第一實(shí)施例不同的是，將第三分束器12C分裂的一部分反射光導(dǎo)向聚焦/循跡誤差檢測(cè)器4C，一部分導(dǎo)向球面像差檢測(cè)器5A。在聚焦/循跡誤差檢測(cè)器4C中，來(lái)自第三分束器的光線通過(guò)復(fù)合棱鏡45和聚光器(聚光鏡)46，由光學(xué)檢測(cè)設(shè)備47接收。
正如圖8所示，將檢測(cè)設(shè)備47的受光面劃分為利用2條垂直線L1和3條水平線L2定義的6個(gè)區(qū)域a～f。在此實(shí)施例中，光盤(pán)D的反射光包括0階衍射光(參見(jiàn)圖4中的R0)，1階衍射光(R1)和由上述衍射光束引起的干擾光(I)。在第三實(shí)施例中，檢測(cè)設(shè)備47按下述方式接收第一類光線和第二類光線。
將其主要成分為0階衍射光R0的第一類光線分裂兩束光線Rc和Rd。在以上兩束光線中，區(qū)域a～b以光點(diǎn)越過(guò)上面的垂直分割線L1的方式，接收光線Rc。區(qū)域c～d以光點(diǎn)越過(guò)下面的垂直分割線L1的方式，接收另一束光線Rd。正如圖8所示，區(qū)域e～f以光點(diǎn)越過(guò)水平分割線L2的方式，接收其主要成分為干擾光I(參見(jiàn)圖4)的第二類光線Re。
在聚焦/循跡誤差檢測(cè)器4C中，生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)(FES)和一個(gè)循跡誤差信號(hào)(TES)。FES的電平LFES等于{(La-Lb)+(Lc-Ld)}，其中La～Ld分別為區(qū)域a～d提供的信號(hào)的輸出電平。TES的電平LTES等于(Le-Lf)，其中Le和Lf分別為區(qū)域e和f提供的信號(hào)的輸出電平。
在球面像差檢測(cè)器5A中，來(lái)自第三分束器12C的反射光通過(guò)聚光器(聚光鏡)55，然后進(jìn)入第四分束器56。在分束器56中，將光線分裂為兩束光線，由光學(xué)檢測(cè)設(shè)備57a接收一束光線，由另一個(gè)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備57b接收另一束光線。正如圖7所示，聚光器55具有檢點(diǎn)F1。檢測(cè)設(shè)備57a負(fù)責(zé)檢測(cè)未通過(guò)焦點(diǎn)F1的光線，而檢測(cè)設(shè)備57b負(fù)責(zé)檢測(cè)通過(guò)焦點(diǎn)F1的光線。
正如圖9所示，將檢測(cè)設(shè)備57a、57b的受光面劃分為三個(gè)區(qū)域g～I(xiàn)或j～l，其中可以在這些區(qū)域中形成一個(gè)半圓形光點(diǎn)。
將檢測(cè)設(shè)備57a、57b連接到信號(hào)處理部件58，以便利用稱為“光點(diǎn)大小檢測(cè)”的方法生成一個(gè)球面像差信號(hào)(SAS)，其中光點(diǎn)大小檢測(cè)方法類似于聚焦誤差檢測(cè)方法。SAS的電平LSAS等于{(Lg+Li+Lk)-(Lh+Lj+Ll)}，其中Lg、Lh、Li、Lj、Lk和Ll分別為區(qū)域g～l提供的檢測(cè)信號(hào)的輸出電平。預(yù)先進(jìn)行調(diào)整，以便當(dāng)光盤(pán)D的基底沒(méi)有厚度誤差時(shí)，電平LSAS為零。
根據(jù)第三實(shí)施例，當(dāng)沒(méi)有球面像差并且物鏡處于正確聚焦位置時(shí)，反射光的光束剖面圖是對(duì)稱的，從而LSAS為零。當(dāng)出現(xiàn)球面像差時(shí)，光盤(pán)D的反射光在聚焦點(diǎn)F1的前后的光強(qiáng)不同。通過(guò)檢測(cè)LSAS，可以了解隨球面像差增加而增加的差異。
利用上述結(jié)構(gòu)，信號(hào)處理部件58提供其輸出電平和符號(hào)與球面像差嚴(yán)格一致的球面像差信號(hào)(SAS)。根據(jù)以上精確信號(hào)，可以適當(dāng)調(diào)整上透鏡2b的位置。因此，可以防止出現(xiàn)球面像差，從而能夠在光盤(pán)D上形成較小的射束點(diǎn)。
正如從第三實(shí)施方式中看到的那樣，可以分別提供檢測(cè)球面像差的光學(xué)系統(tǒng)和檢測(cè)聚焦誤差或循跡誤差的光學(xué)系統(tǒng)。
圖10表示光學(xué)檢測(cè)設(shè)備57a、57b的受光面的一種可能布局。在所示示例中，將檢測(cè)設(shè)備57a、57b的受光面劃分為中央的圓形檢測(cè)區(qū)域a或c，以及圍繞中央檢測(cè)區(qū)域的環(huán)形檢測(cè)區(qū)域b或d。信號(hào)處理裝置58生成一個(gè)球面像差信號(hào)(SAS)，其輸出電平LSAS等于{(La+Ld)-(Lb+Lc)}，其中La～Ld分別為檢測(cè)區(qū)域a～d提供的信號(hào)的電平。
顯然能夠以許多方式改變本發(fā)明。此類更改并不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，并且對(duì)熟練技術(shù)人員而言，附屬權(quán)利要求書(shū)的范圍意在包括所有此類更改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，包括一個(gè)物鏡，用于會(huì)聚從光源發(fā)射的光束，以便在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄層上生成一個(gè)射束點(diǎn)；一個(gè)第一分光器，用于將來(lái)自記錄介質(zhì)的反射光分裂為兩個(gè)半圓形射線；一個(gè)第二分光器，用于將兩個(gè)半圓形射線分裂為非偏置光和與非偏置光具有不同光程長(zhǎng)度的偏置光；一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，該檢測(cè)器接收非偏置光和偏置光，從而生成一個(gè)與所接收的非偏置光對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)，和一個(gè)與所接收的偏置光對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)；一個(gè)第一信號(hào)處理部件，用于根據(jù)第一信號(hào)生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)；以及一個(gè)第二信號(hào)處理部件，用于根據(jù)第二信號(hào)生成一個(gè)球面像差信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，由第二分光器分裂的偏置光包括正1階衍射光和負(fù)1階衍射光，并且第二信號(hào)處理部件可以根據(jù)正1階衍射光和負(fù)1階衍射光生成球面像差信號(hào)。
3.一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，包括一個(gè)物鏡部件，用于會(huì)聚從光源發(fā)射的光束，以便在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的記錄層上生成一個(gè)射束點(diǎn)；一個(gè)聚焦誤差檢測(cè)器，用于根據(jù)來(lái)自存儲(chǔ)介質(zhì)的反射光生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)；以及一個(gè)球面像差檢測(cè)器，將反射光引入球面像差檢測(cè)器中，以與聚焦誤差檢測(cè)器分離的方式提供球面像差檢測(cè)器；其中球面像差檢測(cè)器包括一個(gè)分束器，用于將反射光分裂為兩束；一個(gè)聚光鏡，用于會(huì)聚兩束光線；用于接收兩束光線的一個(gè)第一和一個(gè)第二光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，第一檢測(cè)設(shè)備和第二檢測(cè)設(shè)備與所述聚光鏡的距離不同；以及一個(gè)信號(hào)處理部件，用于根據(jù)檢測(cè)設(shè)備接收的光束的光強(qiáng)分布，生成一個(gè)球面像差信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的裝置，其特征在于，物鏡部件能夠沿聚焦方向移動(dòng)，并支撐沿聚焦方向排列的第一和第二透鏡，所述第一透鏡相對(duì)于所述第二透鏡沿聚焦方向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，可以根據(jù)聚焦誤差信號(hào)，沿聚焦方向同時(shí)移動(dòng)所述第一透鏡和所述第二透鏡，以便進(jìn)行聚焦控制，并且其特征還在于，所述第一透鏡根據(jù)球面像差信號(hào)，相對(duì)于所述第二透鏡移動(dòng)，以減少球面像差。
全文摘要
提供一種光學(xué)數(shù)據(jù)處理裝置，用于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤(pán)或讀取光盤(pán)上的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)處理裝置包括第一分光器和第二分光器。第一分光器將存儲(chǔ)光盤(pán)的反射光分裂為兩束半圓形射線。第二分束器將以上兩束半圓形射線分裂為非偏置光和偏置光。該數(shù)據(jù)處理裝置還包括一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，用于接收非偏置光和偏置光，從而生成與非偏置光相對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)和與偏置光相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)。根據(jù)第一信號(hào)和第二信號(hào)，生成一個(gè)聚焦誤差信號(hào)和一個(gè)球面像差信號(hào)。
文檔編號(hào)G11B11/105GK1414544SQ02108318
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月23日
發(fā)明者只木恭子 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社