專利名稱：偏光相位補償元件及應用該元件的光記錄播放器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是有關光記錄播放器的內(nèi)容。具體而言，是有關對光記錄媒介的不同種類(規(guī)格)的異種盤片，可將數(shù)據(jù)互換性地記錄與播放的光記錄播放器的內(nèi)容。
背景技術(shù)：
最近，隨著光記錄媒介向高密度化與高容量化的發(fā)展，為了縮小其記錄與播放的光束的大小，以增加物鏡的數(shù)值孔徑(NANumerical Aperture)，縮短光源(舉例激光)的波長為目的來開發(fā)光記錄播放器的結(jié)構(gòu)。在此，高密度記錄媒體舉例為HD盤片，中密度媒體舉例為DVD盤片，低密度記錄媒體舉例為CD盤片來加以說明。
例如，具有650MB容量的低密度記錄媒體CD盤片的光源波長是780nm左右，物鏡數(shù)值孔徑為0.45。另外，具有4.7GB容量的中密度記錄媒體DVD盤片的光源波長是650nm，物鏡數(shù)值孔徑為0.6。另外，相對CD盤片基板厚度為1.2mm來說，DVD用的0.6mm厚度的基板更加薄一些。再者，更高容量的高密度記錄媒體HD盤片是特殊設計，以應用405nm波長的光源，0.85nm數(shù)值孔徑的方式設計出來的，這時盤片厚度可以薄到0.1mm，使盤片更加單薄，以確保傾斜余量(margin)。
如上所述，根據(jù)光記錄媒體(例如盤片)的不同規(guī)格(種類)，盤片的基板厚度也不同，在用針對一種盤片而設計的光記錄播放器記錄與播放其他種類的盤片時，由于盤片的厚度差異，會產(chǎn)生大的球面像差與光品質(zhì)的熱化現(xiàn)象，從而阻礙正常的數(shù)據(jù)記錄與播放。根據(jù)于此，基于針對具有互相不同厚度的基板，可以互換使用的光記錄播放器的各種方案被提議出來。
另外，在光記錄播放器上，產(chǎn)生盤片傾斜時，會增加慧型像差，慧型像差(W131)表示為如下[數(shù)學式1]。

W131＝((n2-1)/2n2)d(NA)3an盤片折射率d盤片厚度NA物鏡數(shù)值孔徑a盤片傾斜角度由于慧型像差與盤片厚度d和物鏡數(shù)值孔徑(NA)的體積測量成正比，從而當使用高密度HD盤片時，把盤片厚度減小到0.1mm，以補償數(shù)值孔徑(NA)變大而產(chǎn)生的慧型像差來確保盤片的傾斜余量。
但是，用這種針對高密度記錄媒體(HD盤片)而設計的光記錄播放器來播放目前被廣泛應用的中密度記錄媒體(DVD盤片)時，會產(chǎn)生很多問題。這是因為，由于應用于播放中密度記錄媒體(DVD盤片)的光記錄播放器的光源波長為650mm，盤片的厚度為0.6mm，從而按照如下所述的[數(shù)學式2]，會根據(jù)球面像差(W040)增加波陣面像差。
W040＝((n2-1)/8n3)d(NA)4n盤片折射率d盤片厚度NA物鏡數(shù)值孔徑從上述[數(shù)學式2]可以得知，由于球面像差與盤片的厚度成比例，從而增加根據(jù)球面像差的波陣面像差(Wave Front error)。
例如，使用厚度為0.1mm的盤片，波長為405nm的光源及數(shù)值孔徑(NA)為0.85的物鏡(針對高密度記錄媒體最佳化)的光記錄播放器，播放中密度記錄媒體(DVD盤片)時的波陣面像差如圖1所示，約有545mλ。這是比一般光記錄播放裝置上允許的波峰誤差30mλ大10倍以上的值，從而播放中密度記錄媒體(DVD盤片)時，有很多的難題。圖1為使用具有根據(jù)現(xiàn)有高密度媒體(HD盤片)而設計的物鏡的光記錄播放器來播放中密度記錄媒體(DVD盤片)時產(chǎn)生的OPD曲線的圖像；另外，在兩種盤片之間產(chǎn)生的互換性問題，也在互換低密度記錄媒體(CD盤片)與中密度記錄媒體(DVD盤片)的情況下發(fā)生。其解決方案中荷蘭飛利浦公司(Philips)發(fā)表的“非周期相位(NPS)結(jié)構(gòu)在光學系統(tǒng)中的應用(Application of Non periodic Phase Structure(NPS)in Optical System)”(ODF 2000，東京(Tokyo))，使用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)制作相位補償元件，使用上述相位補償元件構(gòu)成光記錄播放器，從而確保CD/DVD的互換性。圖2為應用現(xiàn)有PMMA實施相位補償元件的一個例圖；在此應用荷蘭飛利浦公司(Philips)的上述相位補償元件時，利用中密度記錄媒體(DVD盤片)滿足相位2πm(m為自然數(shù))的條件，設計相位階(phasestep)的高度，并利用其條件來修正發(fā)生在低密度記錄媒體(CD盤片)上的像差。
但是，用這種相位補償元件確保高密度記錄媒體(HD盤片)/中密度記錄媒體(DVD盤片)的互換性時有如下難度。即，由于聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和空氣的折射率的差異過大，從而使得將由于HD與DVD之間的各種光學性變數(shù)(NA，光源的波長，盤片厚度)而產(chǎn)生的像差修正到30mλ以下成為非常困難的難題。
把上述荷蘭飛利浦公司(Philips)的提案方法，應用在HD與DVD的互換時，需要盡可能把HD的相位物理高度(hm)設在2πm(m＝1，2，3，...)，從而形成hm與DVD的相位如[數(shù)學式3]的情況。
hm＝mλHD/(nHD-1)，(m＝1，2，3，...)h相位階(Phase step)的物理高度λHDHD光源波長nHD射入HD光源時的PMMA折射率φm＝Mod[2πm×λHD×(nDVD-1)/(λDVD×(nHD-1))，2π]即，如上述[數(shù)學式3]所示，通過隨相位階(Phase step)hm的厚度而變化相位φm的條件，進行最佳設計。
正因如此，如圖3所示，進行最佳設計時，對DVD盤片也以55mλ產(chǎn)生殘存波陣面像差(殘存OPD)。圖3為通過應用現(xiàn)有相位補償元件的HD光記錄播放器來播放DVD盤片時產(chǎn)生的OPD曲線圖。這時，圖3的‘初期OPD’是指，在使用不采用相位補償元件的光記錄播放器時，產(chǎn)生的波陣面像差，即指圖1上顯示的波陣面像差。
因此，利用具備上述相位補償元件的HD光記錄播放器來記錄與播放DVD盤片時，會產(chǎn)生太大的殘存波陣面像差，從而有引起RF信號熱化的問題。根據(jù)于此，利用上述相位補償元件的光記錄播放器，無法確保HD與DVD盤片的互換性。
另外，作為光記錄播放器所要具備的條件之一，不僅是HD與DVD之間的互換性及DVD與CD之間的互換性，再進一步，確保對HD與DVD及CD的各記錄媒體之間的互換性，成為實際需求。

發(fā)明內(nèi)容
為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件(PPCPolarizationPhase Compensator)，有一種應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，包括結(jié)合一個均質(zhì)媒介與多個雙折射媒介而形成，根據(jù)入射的光束波長及偏光方向，調(diào)節(jié)透過的光束的光路徑的偏光相位補償元件(PPCPolarizat ion Phase Compensator)；其特征是所述應用偏光相位補償元件的光記錄播放器包括根據(jù)通過所述偏光相位補償元件入射的光束，將其光束集光于適合各光束波長的光記錄媒介的物鏡。
形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介與均質(zhì)媒介，根據(jù)入射的光束進行方向上依次排列其位置。
形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介，在光束進行方向的垂直面，形成同心圓，在反射方向形成定向形狀。
所述用于高密度與中密度及低密度記錄媒體的光束各自入射于上述偏光相位補償元件，在光束的入射方向，以第二雙折射媒介、第一雙折射媒介、均質(zhì)媒介的順序安排所述偏光相位補償媒介，選擇所述各媒介時，所述均質(zhì)媒介用于高密度記錄媒體的光束折射率(n_high)、所述第一雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的異常光線(extraordinary ray)折射率(n1e_high)、所述第二雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n2e_high)均相等；所述均質(zhì)媒介用于中密度記錄媒體的光束折射率(n_middle)、所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線(ordinary ray)折射率(n1o_middle)各不相等，所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n1o_middle)、所述第二雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n2o_middle)相等；所述均質(zhì)媒介用于低密度記錄媒體的光束折射率(n_low)、所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n1o_low)相等；所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n1o_low)、所述第二雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n2o_low)不同。
所述用于高密度與中密度及低密度記錄媒體的光束各自入射于上述偏光相位補償元件，在光束的入射方向，以第二雙折射媒介、第一雙折射媒介、均質(zhì)媒介的順序安排上述偏光相位補償媒介，在選擇所述媒介時，所述均質(zhì)媒介用于高密度記錄媒體的光束折射率(n_high)、所述第一雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n1o_high)、所述第二雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的正常光線折射率(n2o_high)均相等；所述均質(zhì)媒介用于中密度記錄媒體的光束折射率(n_middle)、所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_middle)各不相等；所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_middle)、所述第二雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n2e_middle)相等；所述均質(zhì)媒介用于低密度記錄媒體的光束折射率(n_low)、所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_low)相等；所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_low)、所述第二雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n2e_low)不同。
所述用于高密度與中密度及低密度記錄媒體的光束各自入射于所述物鏡的情況下，以針對上述高密度記錄媒體用光學儀器為最佳設計。
一種偏光相位補償元件，其特征在于，由結(jié)合一個均等媒介與多個雙折射媒介所構(gòu)成，根據(jù)入射的光束波長及偏光方向，調(diào)節(jié)透過的光束光路徑。
形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介與均質(zhì)媒介，對入射的光束進行方向上依次排列其位置。
形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介，在光束進行方向的垂直面，形成同心圓，在反射方向形成定向形狀。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，由于應用采用多個雙折射物質(zhì)及均質(zhì)物質(zhì)的偏光相位補償元件，從而確保對多數(shù)規(guī)格的光記錄媒體各自的球面像差，并發(fā)揮光束的最高效率，可以記錄與播放數(shù)據(jù)。


圖1為通過應用根據(jù)現(xiàn)有HD用盤片而設計的物鏡的光記錄播放器，播放DVD用盤片時產(chǎn)生的OPD曲線的示意圖；圖2為應用現(xiàn)有聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)實施相位補償元件的一個例圖；圖3為通過應用現(xiàn)有相位補償元件的HD用光記錄播放器，播放DVD盤片時產(chǎn)生的OPD曲線為例子的圖；圖4為偏光于一般的雙折射媒介的光束，在其入射時，顯示透過的光束行進路徑的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件，入射光束一側(cè)的形狀透視圖；圖7為圖6的B-B線路的例圖；圖8為應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，通過入射于偏光相位補償元件的光速波長與偏光方向的透過光束的狀態(tài)顯示圖；圖9為應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，顯示偏光相位元件自身的OPD曲線與其物理結(jié)構(gòu)圖；圖10為通過應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，播放DVD用盤片時產(chǎn)生的OPD曲線的例圖；圖11為應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，顯示其在光學儀器構(gòu)成的例圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖來說明一下根據(jù)本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明是由應用多個雙折射媒介及均質(zhì)媒介，形成的偏光相位補償元件(PPC)，補償根據(jù)光記錄媒體的厚度差異產(chǎn)生的球面像差。首先參照圖4，觀察雙折射媒介偏光的光束透過特性。圖4為偏光于一般的雙折射媒介的光束，在其入射時，顯示透過的光束進行路徑的圖紙。
在雙折射媒介入射偏光的光束時，根據(jù)入射的光束偏光方向，透過的光束進行路徑會不同。即，如圖4所示，對雙折射媒介，向X軸方向偏光的光束，通過雙折射媒介并不會改變光束的進行方向，這樣的光束叫做正常光線(ordinary ray)。另外，對雙折射媒介，向y軸方向偏光的光束，通過雙折射媒介，多少會改變光束的進行路徑，這樣的光束叫做異常光線(extraordinary ray)。
下面，參照圖5，首先來觀察一下，利用這樣的雙折射媒介的，根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件。圖5為根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的結(jié)構(gòu)的概念性圖紙。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件由均質(zhì)媒介51與第一雙折射媒介52以及第二雙折射媒介53所構(gòu)成。在此，上述均質(zhì)媒介51具有折射率“n(λ)”值；上述第一雙折射媒介52，具有根據(jù)入射的光束偏光方向的“n1e(λ)”與“n1o(λ)”折射率。在此，“n1e(λ)”是指對上述第一雙折射媒介52的異常光線的折射率，“n1o(λ)”是指對上述第一雙折射媒介52的正常光線的折射率。另外，上述第二雙折射媒介52，具有根據(jù)入射的光束偏光方向的“n2e(λ)”與“n2o(λ)”折射率。在此，“n2e(λ)”是指對上述第一雙折射媒介52的異常光線的折射率，“n2o(λ)”是指對上述第一雙折射媒介52的正常光線的折射率。
這時，針對高密度記錄媒體用光源(舉例為對波長405nm的HD用盤片的光源)，為了滿足“n_high＝n1e_high＝n2e_high”或“n_high＝n1o_high＝n2o_high”的條件，選擇適當?shù)木|(zhì)媒介51與第一雙折射媒介52及第二雙折射媒介53時，根據(jù)入射的高密度記錄媒體用光束的偏光方向，可以使三種媒介之間的折射率像差為“0”。根據(jù)于此，對高密度記錄媒體用光束，不會產(chǎn)生光路徑的差，不產(chǎn)生波陣面像差的變化。
另外，針對中密度記錄媒體用光源(舉例為對波長650nm的DVD用盤片的光源)，將偏光方向調(diào)節(jié)成與上述高密度盤片用光源的偏光方向形成90度的角，從而引起如下面[數(shù)學式4]的波陣面的變化。這時，對中密度記錄媒體用光源，要滿足“n_middle≠n1e_middle＝n2e_middle”或“n_middle≠n1o_middle≠n2o_middle”的條件，選擇適當?shù)木|(zhì)媒介51與第一雙折射媒介52及第二雙折射媒介53。在此，對中密度記錄媒體用光束的進行，由于上述第一雙折射媒介52及第二雙折射媒介53的折射率相等，從而上述第一雙折射媒介52及第二雙折射媒介53的界限不會被認定，并且認定為同等媒介。
φm1＝Mod[(2π/λDVD)×(n1o-n)×m1×d1，2π]，(m1＝1，2，3，...)＝Mod[(2π/λDVD)×Δn×m1×d1，2π]，(m1＝1，2，3，...)在這里，Mod[Equation，2π]是表示把‘Equation’除以‘2π’時的剩余值。另外，上述[數(shù)學式4]說明，高密度記錄媒體用光束(HD用光束)以異常光線的偏光方向入射，中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)以正常光線的偏光方向入射的情況。另外，“m1”是表示以定向形狀形成的上述第一雙折射媒介52的各層。即，“m1”的值大是說明上述第一雙折射媒介52的定向數(shù)多的意思，并根據(jù)于此，產(chǎn)生很多相位延遲。
此時，如[數(shù)學式4]所示，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的相位差，可根據(jù)“Δn×m1×d1”調(diào)節(jié)；對高密度記錄媒體用光束(HD用光束)的相位差，可根據(jù)調(diào)節(jié)偏光方向，使不產(chǎn)生相位差。根據(jù)于此，根據(jù)調(diào)節(jié)上述第一雙折射媒介52與均質(zhì)媒介51及第二雙折射媒介53的折射率以及調(diào)節(jié)上述第一雙折射媒介52的相位階(phase step)的高度(d1)，可以使偏光相位補償元件的生產(chǎn)具有多樣的自由度，并可補償對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的波陣面像差。
利用這些偏光相位補償元件來具體計算對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的相位(φm1)的舉例如下。這里對“n1o＝1.53”，“n＝1.4755”，“d1＝1μm”進行計算。
0.0838462，0.167692，0.251538，0.335385，0.419231，...
以這些結(jié)果為依據(jù)，利用φm1(m1＝1，2，3，...)的適當組合時，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)，由于最小化波陣面像差值，從而使殘存波陣面像差降到30mλ以下。
另外，針對低密度記錄媒體用光源(舉例為對波長780nm的CD用盤片的光源)，將偏光方向調(diào)節(jié)成與上述中密度盤片用光源的偏光方向相等，從而引起如下面[數(shù)學式5]的波陣面的變化。這時，對低密度記錄媒體用光源，要滿足“n_low＝n1o_low≠n2o_low”或“n_low＝n1e_low≠n2e_low”的條件，選擇適當?shù)木|(zhì)媒介51與第一雙折射媒介52及第二雙折射媒介53。如上所述，各媒介的折射率被選擇的情況下，對低密度記錄媒體用光束的進行，由于上述第一雙折射媒介52及均質(zhì)媒介51的折射率相等，從而上述第一雙折射媒介52及均質(zhì)媒介51的界限被認定，并且認定為同等媒介。
φm2＝Mod[(2π/λCD)×(n2o-n)×m2×d2，2π]，(m2＝1，2，3，.)＝Mod[(2π/λCD)×Δn×m2×d2，2π]，(m2＝1，2，3，...)在這里，Mod[Equation，2π]是表示把‘Equation’除以‘2π’時的剩余值。另外，上述[數(shù)學式5]說明，高密度記錄媒體用光束(HD用光束)以異常光線的偏光方向入射，中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)以正常光線的偏光方向入射，低密度記錄媒體用光束(CD用光束)以正常光線的偏光方向入射的情況。另外，“m2”是表示以定向形狀形成的上述第二雙折射媒介53的各層。即，“m2”的值大是說明上述第二雙折射媒介53的定向數(shù)多的意思，并根據(jù)于此，產(chǎn)生很多相位延遲。
此時，如[數(shù)學式5]所示，對低密度記錄媒體用光束(CD用光束)的相位差，可根據(jù)“Δn×m2×d2”調(diào)節(jié)；對高密度記錄媒體用光束(HD用光束)及中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的相位差，可根據(jù)調(diào)節(jié)偏光方向，使不產(chǎn)生相位差。根據(jù)于此，根據(jù)調(diào)節(jié)上述第二雙折射媒介53與第一雙折射媒介52及均質(zhì)媒介51的折射率以及調(diào)節(jié)上述第二雙折射媒介53的相位階(phasestep)的高度(d2)，可以使對偏光相位補償元件的生產(chǎn)具有多樣的自由度，并可補償對低密度記錄媒體用光速(DVD用光束)的波陣面像差。
再次詳細說明如下。對形成像圖5結(jié)構(gòu)的偏光相位補償元件來說，各媒介的折射率被選擇如下，在對確保高密度與中密度及低密度記錄媒體之間的互換性時，產(chǎn)生具有多樣的自由度，并可以補償波陣面像差。
利用這些偏光相位補償元件來具體計算對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的相位(φm1)的舉例如下。這里對“n1o＝1.53”，“n＝1.4755”，“d1＝1μm”進行計算。
0.0838462，0.167692，0.251538，0.335385，0.419231，...
以這些結(jié)果為依據(jù)，利用φm1(m1＝1，2，3，...)的適當組合時，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)，由于最小化波陣面像差值，從而使殘存波陣面像差降到30mλ以下。
1)“n_high＝n1e_high＝n2e_high”，“n_middle≠n1o_middle＝n2o_middle”，“n_low＝n1o_low≠n2o_low”的情況下2)“n_high＝n1o_high＝n2o_high”，“n_middle≠n1e_middle＝n2e_middle”，“n_low＝n1e_low≠n2e_low”的情況下下面，對如上所述的偏光相位補償元件的實施例，參照圖6及圖7來加以說明。圖6為根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件，入射光束一側(cè)的形狀透視圖；圖7為圖6的B-B線路的例圖。
如圖6及圖7所示，在偏光補償元件內(nèi)部，第二雙折射媒介73與第一雙折射媒介72對光束進行方向的垂直面形成同心圓形狀(annular zones)，并且在放射方向(radial direction)形成定向形狀。另外，上述第一雙折射媒介72的定向形狀面與均質(zhì)媒介71連接形成境界面，上述第二雙折射媒介73的定向形狀面與上述第一雙折射媒介72連接形成境界面。
下面，參照圖7及圖8來了解一下，應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器的多數(shù)記錄媒體互換性。圖8為應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，通過入射于偏光相位補償元件的光速波長與偏光方向的透過光束的狀態(tài)顯示圖。
在此，上述均質(zhì)媒介71是對高密度記錄媒體用光源(舉例為405nm波長的HD用光源)具有n_405的折射率的物質(zhì)，對中密度記錄媒體用光源(舉例為650nm波長的DVD用光源)具有n_650的折射率的物質(zhì)，對低密度記錄媒體用光源(舉例為780nm波長的DVD用光源)具有n_780的折射率的物質(zhì)。另外，對第一雙折射媒介72的405nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n1o_405與n1e_405的折射率，對650nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n1o_650與n1e_650的折射率，對780nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n1o_780與n1e_780的折射率。
另外，對第二雙折射媒介73的405nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n2o_405與n2e_405的折射率，對650nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n2o_650與n2e_650的折射率，對780nm的波長，根據(jù)入射光束的偏光方向，具有n2o_780與n2e_780的折射率。根據(jù)在這里入射的光束偏光方向，no顯示對正常光線(ordinary ray)的折射率，ne顯示對異常光線(extraordinary ray)的折射率。
下面對“n_405＝n1e_405＝n2e_405”，“n_650≠n1o_650＝n2o_650”，“n_780＝n1o_780≠n2o_780”的情況說明一下。在這里設置成，上述高密度記錄媒體用光束(波長405nm)以異常光線的偏光方向入射偏光的光束；中密度記錄媒體用光束(波長650nm)及低密度記錄媒體用光束(波長780nm)，以正常光線的偏光方向入射偏光的光束。
這時，以異常光線的偏光方向入射的高密度記錄媒體用光束(波長405nm)，由于上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72及第二雙折射媒介(73)的折射率均相等，從而在通過各媒介時，無法確認有境界面的存在，并且使相位無變化透過。
另外，以正常光線的偏光方向入射的中密度記錄媒體用光束(波長650nm)，在上述均質(zhì)媒介71的折射率為n_650，在第一雙折射媒介72的折射率為n1o_650，在第二雙折射媒介73的折射率為n2o_650。根據(jù)于此，中密度記錄媒體用光束(波長650nm)在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72感覺出相互不同的折射率，在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73感覺出相等的折射率。
把此當作附件來加以說明時，在正常光線的偏光方向入射中密度記錄媒體用光束(波長650nm)時，只有在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72的境界面才能感覺到媒介的不同。根據(jù)于此，根據(jù)構(gòu)成偏光相位補償元件的上述第一雙折射媒介72的形狀，由于調(diào)節(jié)光束的光路徑，從而可以修正球面像差。
即，如圖8所示，在高密度記錄媒體用光束(波長405nm)的情況下，入射于偏光相位補償元件的附加光束波陣面(incident wave front)與透過的光束波陣面(transmitted wave front)以同等的波長傳播。但是，在中密度記錄媒體用光束(波長650nm)的情況下，根據(jù)入射于偏光相位補償元件的光束波陣面是直線的前提下，可以得知透過偏光相位補償元件的光束波陣面為曲線傳播。這是，根據(jù)偏光相位補償元件內(nèi)的第一雙折射媒介72與均質(zhì)媒介71的形狀產(chǎn)生的，根據(jù)光束進行路徑得折射率差的效果，并且根據(jù)于此可以修正球面像差。
另外，以正常光線的偏光方向入射的低密度記錄媒體用光束(波長780nm)，在上述均質(zhì)媒介71的折射率為n_780，在第一雙折射媒介72的折射率為n1o_780，在第二雙折射媒介73的折射率為n2o_780。根據(jù)于此，低密度記錄媒體用光束(波長780nm)在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72感覺出相等的折射率，在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73感覺出不相等的折射率。
把此當作附件來加以說明時，在正常光線的偏光方向入射低密度記錄媒體用光束(波長780nm)時，只有在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73的境界面才能感覺到媒介的不同。根據(jù)于此，根據(jù)構(gòu)成偏光相位補償元件的上述第二雙折射媒介73的形狀，由于調(diào)節(jié)光束的光路徑，從而可以修正球面像差。
另外，對一個不同的實施例，“n_405＝n1o_405＝n2o_405”，“n_650≠n1e_650＝n2e_650”，“n_780＝n1e_780≠n2e_780”的情況，加以說明。在這里設置成，上述高密度記錄媒體用光束(波長405nm的HD用光束)以正常光線的偏光方向入射偏光的光束；中密度記錄媒體用光束(波長650nm的DVD用光束)及低密度記錄媒體用光束(波長780nm的CD用光束)，以異常光線的偏光方向入射偏光的光束。
這時，以正常光線的偏光方向入射的高密度記錄媒體用光束(波長405nm)，由于上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72及第二雙折射媒介73的折射率均為相等，從而無法感覺有境界面的存在，并且使相位無變化透過。
另外，以正常光線的偏光方向入射的中密度記錄媒體用光束(波長650nm)，在上述均質(zhì)媒介71的折射率為n_650，在第一雙折射媒介72的折射率為n1e_650，在第二雙折射媒介73的折射率為n2e_650。根據(jù)于此，中密度記錄媒體用光束(波長650nm)在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72感覺出相互不同的折射率，在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73感覺出相等的折射率。
把此當作附件來加以說明時，在異常光線的偏光方向入射中密度記錄媒體用光束(波長650nm)時，只有在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72的境界面才能感覺到媒介的不同。根據(jù)于此，根據(jù)構(gòu)成偏光相位補償元件的上述第一雙折射媒介72的形狀調(diào)節(jié)光束的光路徑，從而可以修正球面像差。
另外，以異常光線的偏光方向入射的低密度記錄媒體用光束(波長780nm)，在上述均質(zhì)媒介71的折射率為n_780，在第一雙折射媒介72的折射率為n1e_780，在第二雙折射媒介73的折射率為n2e_780。根據(jù)于此，低密度記錄媒體用光束(波長780nm)在上述均質(zhì)媒介71與第一雙折射媒介72感覺出相等的折射率，在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73感覺出不相等的折射率。
把此當作附件來加以說明時，在異常光線的偏光方向入射低密度記錄媒體用光束(波長780nm)時，只有在上述第一雙折射媒介72與第二雙折射媒介73的境界面才能感覺到媒介的不同。根據(jù)于此，根據(jù)構(gòu)成偏光相位補償元件的上述第二雙折射媒介73的形狀調(diào)節(jié)光束的光路徑，從而可以修正球面像差。
另外，對于選擇射入的高密度盤片用光束和低密度盤片用光束的偏光方向時，使用產(chǎn)生先偏光的光束激光二極管來簡單解決。這時，考慮發(fā)出的光束偏光方向，可以調(diào)節(jié)激光二極管，又可利用λ/2板(plate)旋轉(zhuǎn)偏光方向，也可以選擇性的調(diào)節(jié)入射的光束偏光方向。
同時，對設計向多數(shù)規(guī)格的記錄媒體，集光光束的物鏡，只要考慮適合高密度記錄媒體用光學儀器的最佳設計就可以。即，物鏡的設計按照高密度記錄媒體用光學儀器來設計，中密度記錄媒體用光學儀器的問題，由于通過偏光相位補償元件來修正球面誤差，所以對光學儀器的構(gòu)成也很方便。這時，在中密度記錄媒體用光學儀器的相位補償，通過第一雙折射媒介的形象設計來修正；在低密度記錄媒體用光學儀器的相位補償，通過第二雙折射媒介的形象設計來修正。
另外，由多個雙折射媒介及均質(zhì)媒介形成的，這樣的偏光相位補償元件，可以通過金剛石車床(Diamond Turning Machine)的各媒介的加工而形成，也可以通過根據(jù)平板印刷(lithography)的蝕刻工程來形成各媒介。
如上所述，對采用偏光相位補償元件的光記錄播放器的相位補償，由圖9及圖10來顯示。圖9為應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，根據(jù)偏光相位補償元件的形狀，在播放中密度記錄媒體(DVD用盤片)的情況下，顯示補償?shù)腛PD曲線的例圖；圖10為通過應用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，播放中密度記錄媒體(DVD用盤片)時產(chǎn)生的OPD曲線的例圖。
即，如圖9及圖10所示，根據(jù)上述第一雙折射媒介72的形狀，產(chǎn)生相位延遲，根據(jù)于此，可以得知，可以減少對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的殘存波陣面像差。圖9的上邊曲線(Upper)為，構(gòu)成相位補償元件(PPC)的第一雙折射媒介72的物理結(jié)構(gòu)，下面的曲線(Lower)為，根據(jù)偏光相位補償元件，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)，產(chǎn)生的相位延遲。
另外一例，利用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件時，根據(jù)被選的第一雙折射媒介72及均質(zhì)媒介71，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)，可以把殘存波陣面像差修正至23.55mλ以下。圖10中‘初期OPD’是指，顯示在不應用偏光相位補償元件(PPC)時，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的波陣面像差；‘殘存OPD’是指，顯示在應用偏光相位補償元件(PPC)時，對中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)的波陣面像差。
另外，對于低密度記錄媒體用光束(CD用光束)與上述中密度記錄媒體用光束(DVD用光束)一樣，如上述說明的內(nèi)容同樣適用其內(nèi)容，以調(diào)節(jié)上述第二雙折射媒體73的形狀，來修正對低密度記錄媒體用光束(CD用光束)的波陣面像差。
根據(jù)于此，利用采用根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件的光記錄播放器，可以確保高密度與中密度及低密度的記錄媒體之間的互換性。圖11為顯示如上述的采用偏光相位補償元件的光記錄播放器的光學儀器為構(gòu)成的例圖。
即，如圖1所示，各自準備高密度記錄媒體用光源(HD用光源)與中密度記錄媒體用光源(DVD用光源)及低密度記錄媒體用光源(CD用光源)。另外形成有，為了使從各自的記錄媒體用光源發(fā)光的光束，通過物鏡入射的光學儀器。
這時，上述物鏡針對高密度記錄媒體用光學儀器最佳設計，根據(jù)中密度記錄媒體用光學儀器及低密度記錄媒體用光學儀器的相位補償，利用偏光相位補償元件而執(zhí)行。即，形成上述偏光相位補償元件的均質(zhì)媒介與第一雙折射媒介及第二雙折射媒介及形狀的合適的選擇，從各光學儀器入射的光束偏光方向的選擇，通過上述選擇，可以體現(xiàn)對多數(shù)光學儀器的相位補償。
如上所說明，本發(fā)明具有如下優(yōu)點對于根據(jù)本發(fā)明的偏光相位補償元件及利用其偏光相位補償元件的光記錄播放器來說，應用采用多個雙折射物質(zhì)及均質(zhì)物質(zhì)的偏光相位補償元件，使多種規(guī)格的光記錄媒體，修正球面像差，利用光束的最大效率，使數(shù)據(jù)記錄與播放。
權(quán)利要求
1.一種應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，包括結(jié)合一個均質(zhì)媒介與多個雙折射媒介而形成的，根據(jù)入射的光束波長及偏光方向來調(diào)整透過的光束光路徑的偏光相位補償元件，其特征在于，所述應用偏光相位補償元件的光記錄播放器包括根據(jù)通過所述偏光相位補償元件入射的光束，將其光束集光于適合各光束波長的光記錄媒介的物鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介與均質(zhì)媒介，在入射的光束進行方向上依次排列其位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，形成所述相位補償元件的多個雙折射媒介，在光束進行方向的垂直面形成同心圓，在反射方向形成定向形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，用于高密度與中密度及低密度記錄媒體的光束各自入射于所述偏光相位補償元件，在光束的入射方向，以第二雙折射媒介、第一雙折射媒介、均質(zhì)媒介的順序安排上述偏光相位補償媒介，選擇所述各媒介時，所述均質(zhì)媒介用于高密度記錄媒體的光束折射率、所述第一雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的異常光線折射率、所述第二雙折射媒介用于高密度記錄媒體得光束的異常光線折射率均相等；選擇所述各媒介時，所述均質(zhì)媒介用于中密度記錄媒體的光束折射率、所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線折射率各不相等，所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線折射率、所述第二雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的正常光線折射率相等；選擇所述各媒介時，所述均質(zhì)媒介用于低密度記錄媒體的光束折射率、所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率相等，所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率、所述第二雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的正常光線折射率不同。
5.如權(quán)利要求4所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，入射的用于所述高密度記錄媒體的光束的偏光方向與異常光線的偏光方向相等，入射的用于所述中密度記錄媒體用光束的偏光方向與正常光線的偏光方向相等，入射的用于所述低密度記錄媒體用光束的偏光方向與正常光線的偏光方向相等。
6.如權(quán)利要求1所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，所述用于高密度與中密度及低密度記錄媒體的光束各自入射到所述偏光相位補償元件，在光束的入射方向，以第二雙折射媒介、第一雙折射媒介、均質(zhì)媒介的順序安排所述偏光相位補償媒介，選擇所述各媒介時，所述均質(zhì)媒介用于高密度記錄媒體的光束折射率、所述第一雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的正常光線折射率、所述第二雙折射媒介用于高密度記錄媒體的光束的正常光線折射率均相等；所述均質(zhì)媒介用于中密度記錄媒體的光束折射率、所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率各不相等；選擇所述媒介時，所述第一雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_middle)、所述第二雙折射媒介用于中密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n2e_middle)相等；選擇所述媒介時，所述均質(zhì)媒介用于低密度記錄媒體的光束折射率(n_low)、所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_low)相等，所述第一雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n1e_low)、所述第二雙折射媒介用于低密度記錄媒體的光束的異常光線折射率(n2e_low)不同。
7.如權(quán)利要求6所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，入射的用于所述高密度記錄媒體的光束的偏光方向與正常光線的偏光方向相等，入射的用于所述中密度記錄媒體用光束的偏光方向與異常光線的偏光方向相等，入射的用于所述低密度記錄媒體用光束的偏光方向與異常光線的偏光方向相等。
8.如權(quán)利要求1所述的應用偏光相位補償元件的光記錄播放器，其特征在于，所述物鏡，在入射用于所述高密度與中密度及低密度各自的記錄媒體的光束時，以針對所述高密度記憶媒體用光學儀器為其最佳設計。
9.一種偏光相位補償元件，其特征在于，由一個均質(zhì)媒介與多個雙折射媒介的結(jié)合而形成，根據(jù)入射的光束波長及偏光方向調(diào)節(jié)透過的光束。
10.如權(quán)利要求9所述的偏光相位補償元件，其特征在于，形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介與均質(zhì)媒介，根據(jù)入射的光束進行方向上依次排列其位置。
11.如權(quán)利要求9或10所述的偏光相位補償元件，其特征在于，形成所述偏光相位補償元件的多個雙折射媒介，在光束進行方向的垂直面形成同心圓形狀，在反射方向形成定向形狀。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的利用偏光相位補償元件(PPC)的光記錄播放裝置，結(jié)合一個均質(zhì)媒介與多個雙折射而形成，包括根據(jù)入射的光束波長及偏光方向來調(diào)整透過的光束光路徑的偏光相位補償元件、根據(jù)通過偏光相位補償元件入射的光束，將其光束聚集于適合各光素波長的光記錄媒介的物鏡。另外，對于高密度、中密度和低密度記錄媒介，分別以適當?shù)墓馐凵渎蕘磉x擇均質(zhì)媒介、第一雙折射媒介和第二雙折射媒介。
文檔編號G11B7/135GK1609955SQ200310108159
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者李京彥 申請人:上海樂金廣電電子有限公司