專利名稱：光學拾取器和光盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學拾取器和一種光盤裝置，并且希望應(yīng)用于例 如一種其中激光二極管和光檢測器接近布置的光學拾取器、和一種具 有其中激光二極管和分束器接近布置的光學拾取器的光盤裝置。
背景技術(shù)：
在光學拾取器中，根據(jù)雙層盤選擇激光二極管的額定值，對于該 雙層盤，與單層盤相比需要較大的照射光量。在光學拾取器中，對于單層盤，需要大大地減小激光二極管的輸 出。已知的是， 一般地，當激光二極管以使其輸出較小的方式被使用 時，噪聲相對于出射光束的光量的比值增大。相應(yīng)地，當通過簡單地 減小激光二極管的輸出使相對于光盤的照射光量較小時，在光束中的 噪聲不希望地增大。相應(yīng)地，如圖1中所示，已經(jīng)提出有一種其中可變?yōu)V光器2布置 在光學拾取器1中的構(gòu)造，該可變?yōu)V光器2具有透射基本上100%的 光束的高透射部分、和阻擋部分光束的中性濾光器部分(例如，參考 日本專利申請公開公報No.2002-260272)。在光學拾取器1中，在相對于雙層盤的再現(xiàn)和記錄處理時，使光 束通過高透射部分，其中對雙層盤要求較大的照射光量。在相對于單 層盤的再現(xiàn)和記錄處理時，使光束通過中性濾光器部分，其中對單層盤要求較小的照射光量。相應(yīng)地，在記錄處理時保證較大的照射光量， 并且在再現(xiàn)處理時以高輸出的方式使用激光二極管以抑制在光束中 的噪聲。在光學拾取器1中，可變?yōu)V光器2布置在激光二極管11與分束 器17之間。相應(yīng)地，在光學拾取器l中，在再現(xiàn)處理時，使光束40 通過可變?yōu)V光器2的中性濾光器部分以減小從激光二極管11照射的 光束40的光量，同時當光束40被光盤100反射時得到的反射光束50 的方向通過使用分束器17改變其方向而引向光檢測器22。相應(yīng)地， 不使反射光束50通過可變?yōu)V光器2，從而不減小反射光束50的光量。發(fā)明內(nèi)容同時，在光學拾取器l中，由于尺寸減小，釆用一種其中可減小 尺寸的光學元件組裝成集成光學回路、并且作為一個元件處理的構(gòu) 造。如圖2中所示，在集成光學回路4中，組裝激光二極管11、光檢 測器22、及相對于這些接近布置的光學元件。當把上述可變?yōu)V光器2布置在使用集成光學回路4的光學拾取器 1中時，可變?yōu)V光器2變?yōu)椴贾迷诩晒鈱W回路4與物鏡20之間，并 且可變?yōu)V光器2布置在光束40和反射光束50的共享光路上。當可變?yōu)V光器2布置在光束40和反射光束50的共享光路上時， 不僅光束40而且反射光束50變?yōu)橥ㄟ^可變?yōu)V光器2。就是說，在相 對于單層盤的再現(xiàn)和記錄處理時，反射光束50也變?yōu)橥ㄟ^中性濾光 器部分，并且減小由光檢測器22接收的反射光束50的接收光量，這 使再現(xiàn)特性劣化。相應(yīng)地，考慮到，通過把提供有偏振依賴性的衍射光柵用作中性 濾光器部分，借助于使用在光束40和反射光束50的偏振方向之間的 差別可減小光束40，但反射光束50可直接透射。然而，當衍射光柵用作中性濾光器部分時，在需要光束40的光 強度較大時的記錄處理時，由衍射光柵衍射的一級光束照射到光盤 IOO的記錄層上。相應(yīng)地，出現(xiàn)一級光束不利地影響光盤100的問題，如刪除在記錄層上記錄的記錄標記、或使記錄層劣化。鑒于上述情況，因此希望提供即使中性濾光器部分布置在光束和 反射光束的共享光路上也呈現(xiàn)所希望的再現(xiàn)特性、并且不會不利地影 響光盤的光學拾取器和光盤裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光學拾取器，它包括光源， 它照射作為線性偏振光的光束；物鏡，它會聚光束以使如此會聚的光 束通向光盤，并且接收由光盤反射的反射光束；分束器，它分離光束 和反射光束；四分之一波片，它把引自分束器的光束轉(zhuǎn)換成圓偏振光， 并且把引向分束器的反射光束從圓偏振光轉(zhuǎn)換到與光束垂直的偏振 方向；光檢測單元，它接收分離的反射光束；中性濾光器部分，它布 置在光束和反射光束的共享光路上，并且通過使用在光束和反射光束 的偏振方向之間的差別，減小光束的光量以把光束引向物鏡，并且在 反射光束的光量稍微變化的情況下把反射光束引向光檢測單元；及濾 光器驅(qū)動單元，它把中性濾光器部分驅(qū)動到光束和反射光束的光路上 或者驅(qū)動到所述光路外，以控制從光源照射的光束的光量，從而照射 到光盤上的光束具有預定照射光量，中性濾光器部分減小在由衍射光 柵衍射之后通過衍射光柵的光束，并且分散衍射的土l級光束在光盤的 記錄層上的照射位置。相應(yīng)地，當中性濾光器部分被驅(qū)動到光路上時，由于相對于照射 到光盤上的光束可選擇性地減小光量，所以中性濾光器部分可布置在 光束和反射光束的共享光路上，并且可使在光盤的記錄層上的一級光 束的照射面積變大。因而，可減小對于單位面積的一級光束的光強度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還提供一種光盤裝置，它包括光源， 它照射作為線性偏振光的光束；物鏡，它會聚光束以使如此會聚的光 束通向光盤，并且接收由光盤反射的反射光束；分束器，它分離光束 和反射光束；四分之一波片，它把引自分束器的光束轉(zhuǎn)換成圓偏振光， 并且把引向分束器的反射光束從圓偏振光轉(zhuǎn)換到與光束垂直的偏振 方向；光檢測單元，它接收分離的反射光束；中性濾光器部分，它布 置在光束和反射光束的共享光路上，并且通過使用在光束和反射光束的偏振方向之間的差別，減小光束的光量以把光束引向物鏡，并且在反射光束的光量稍微變化的情況下把反射光束引向光檢測單元；濾光 器驅(qū)動單元，它把中性濾光器部分驅(qū)動到光束和反射光束的光路上或 者驅(qū)動到所述光路外；及照射光量控制單元，它控制從光源照射的光 束的光量和濾光器驅(qū)動單元，從而使照射到光盤上的光束具有預定照 射光量，中性濾光器部分減小在由衍射光柵衍射之后通過衍射光柵的 光束，并且分散衍射的土l級光束在光盤的記錄層上的照射位置。相應(yīng)地，當中性濾光器部分被驅(qū)動到光路上時，由于相對于照射 到光盤上的光束可選擇性地減小光量，所以中性濾光器部分可布置在 光束和反射光束的共享光路上，并且可使在光盤的記錄層上的一級光 束的照射面積變大。因而，可減小對于單位面積的一級光束的光強度。根據(jù)本發(fā)明，當中性濾光器部分被驅(qū)動到光路上時，由于相對于 照射到光盤上的光束可選擇性地減小光量，所以中性濾光器部分可布 置在光束和反射光束的共享光路上，并且可使在光盤的記錄層上的一 級光束的照射面積變大。因而，可減小對于單位面積的一級光束的光 強度。以這種方式，即使中性濾光器部分布置在光束和反射光束的共 享光路上，也可呈現(xiàn)希望的再現(xiàn)特性，并且可以實現(xiàn)對光盤不施加不 良影響的光學拾取器和光盤裝置。當結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)如下詳細描述，本發(fā)明的性質(zhì)、原理及 實用性將變得更顯而易見，在附圖中類似部分由類似附圖標記或字符 指示。


在附圖中圖1示出表示傳統(tǒng)光學拾取器的構(gòu)造的示意圖；圖2示出解釋由可變?yōu)V光器的布置造成的反射光束的減小的示意圖；圖3示出表示光盤裝置的整個構(gòu)造的示意圖；圖4示出表示在記錄處理中可變?yōu)V光器的布置的示意圖；圖5A和圖5B示出解釋濾光片的效果的示意圖；圖6示出表示在再現(xiàn)處理中可變?yōu)V光器的布置的示意圖；圖7A和7B示出表示衍射光柵和衍射光束的構(gòu)造的示意圖；圖8A和圖8B示出解釋傳統(tǒng)帶條衍射光柵的示意圖；圖9A和圖9B示出解釋通過光柵角度的變化劃分衍射光柵的示意圖；圖IOA和圖10B示出解釋通過周期的變化劃分衍射光柵的示意圖；圖IIA和圖IIB示出解釋衍射光柵的組合(1)的示意圖； 圖12A和圖12B示出解釋衍射光柵的組合(2)的示意圖；及 圖13A和圖13B示出解釋同心衍射光柵的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，將通過參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施例。 (1)光盤裝置的整體構(gòu)造在圖3中，附圖標記"3，，代表光盤裝置，并且與在圖1和圖2中 的部分或元件相類似的部分或元件用相同附圖標記指示。光盤裝置3 與作為光盤100的單層盤100a和雙層盤100b相對應(yīng)，該單層盤100a 僅具有一個信號記錄層，如壓縮盤(CD)，該雙層盤100b具有兩個 信號記錄層，如藍光盤(BD，注冊商標)?？刂茊卧?2包括中央處理單元(CPU)、其中存儲各種程序的 只讀存儲器(ROM)、及作為用于CPU的工作存儲器的隨機存取存 儲器(RAM)，并且控制光盤裝置3的各單元。就是說，控制單元32通過伺服電路33轉(zhuǎn)動主軸電機34，并且 驅(qū)動和轉(zhuǎn)動在轉(zhuǎn)臺(未表示)上放置的光盤100。控制單元32通過伺 服電路33驅(qū)動進給電機35，并且在跟蹤方向上運動光學拾取器1, 該跟蹤方向是沿導向軸37的光盤100的半徑方向。而且，控制單元 32控制光學拾取器1，以執(zhí)行關(guān)于光盤100的再現(xiàn)和記錄處理。如圖4中所示，光學拾取器1的激光二極管11以與從控制單元32供給的驅(qū)動電流相對應(yīng)的光量照射具有與光盤100的各系統(tǒng)相對應(yīng) 的波長的激光束，并且使激光束作為光束40穿過半波片12進入衍射 光柵13。
衍射光柵13把光束40分離成用于相對于光盤100再現(xiàn)和記錄處 理的主光束、和用來產(chǎn)生各種跟蹤控制信號的次光束，并且使主光束 和次光束作為光束40進入分束器17。
分束器17直接地透射入射光束40的大部分，并且使光束40進 入可變?yōu)V光器2?？勺?yōu)V光器2根據(jù)單層盤和雙層盤調(diào)節(jié)光束40的光 量，其細節(jié)將在以后解釋，并且使光束40進入準直透鏡18。準直透 鏡18把作為發(fā)散光束入射的光束40轉(zhuǎn)換成平行光束，并且使如此轉(zhuǎn) 換的平行光束進入四分之一波片19。
四分之一波片19把S偏振光的光束40轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并且使 圓偏振光進入物鏡20。物鏡20會聚光束40，并且使如此會聚的光束 40進入光盤100。
然后，物鏡20接收當光束40被光盤100反射時得到的反射光束 50，并且使反射光束50進入四分之一波片19。四分之一波片19把圓 偏振光的反射光束50轉(zhuǎn)換成線性偏振光的P偏振光，并且使P偏振 光穿過準直透鏡18和可變?yōu)V光器2進入分束器17。
分束器17使用其偏振平面反射入射的反射光束50，并且把光束 的方向改變90。以使光束穿過校正象差的多透鏡21進入光檢測器22。 然后，光檢測器22對反射光束50進行光電轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生檢測信號，并 且把檢測信號供給到信號處理單元38 (圖3)。
信號處理單元38由檢測信號產(chǎn)生再現(xiàn)RF信號和各種伺服控制 信號?？刂茊卧?2基于從信號處理單元38供給的伺服控制信號產(chǎn)生 驅(qū)動控制信號，并且在聚焦方向和跟蹤方向上驅(qū)動物鏡20，從而光束 40正確地照射到光盤100的希望軌道上。
此外，分束器17 (圖4)通過使用其偏振平面以預定光量比值反 射光束40來分離光束40的一部分，并且使分離光束穿過自動功率控 制(APC )透鏡15進入APC光檢測器16。 APC光檢測器16檢測入射光束40的光量，產(chǎn)生與光量相對應(yīng)的電流值的APC檢測電流，并 把APC檢測電流供給到控制單元32。控制單元32增大和減小供給到激光二極管11的驅(qū)動電流，并且 調(diào)節(jié)激光二極管11的輸出，從而APC檢測電流具有預定電流值以便 控制從激光二極管11照射的光束40的強度(下文，稱作照射光強度)， 從而使該強度根據(jù)光盤的類型和光盤100的記錄層數(shù)變?yōu)轭A定值。在這時，控制單元32調(diào)節(jié)激光二極管11的輸出，從而在記錄處 理時對于光盤100的照射光量變得比在再現(xiàn)處理時的照射光量大。由 于照射到雙層盤100b的各信號記錄層上的光束40的損失與單層盤 100a的損失相比較大，所以控制單元32驅(qū)動可變?yōu)V光器2，從而使 對于雙層盤100b的照射光量變得大于對于單層盤100a的照射光量， 并且調(diào)節(jié)激光二極管11的輸出。以這種方式，光盤裝置3對于光盤100執(zhí)行再現(xiàn)處理和記錄處理。另一方面，在光學拾取器l中，具有在記錄處理時使用的高透射 部分2B和在再現(xiàn)處理時使用的中性濾光器部分2C的可變?yōu)V光器2 布置在分束器17與物鏡20之間。因而，如圖4中所示，從激光二極管11照射的光束40在到光盤 100之前通過可變?yōu)V光器2,并且被光盤100反射的反射光束50再次 通過可變?yōu)V光器2。相應(yīng)地，當使用傳統(tǒng)的可變?yōu)V光器2 (圖1)時，當在再現(xiàn)處理 時通過使光束通過中性濾光器部分2C而減小光束40的光量時，通過 中性濾光器部分2C的反射光束50的光量也被不希望地減小。相應(yīng)地，在光學拾取器l中，中性濾光器部分2C只選擇性地調(diào) 節(jié)光束40的光量。(2)可變?yōu)V光器(2-1)可變?yōu)V光器的構(gòu)造接下來，將解釋可變?yōu)V光器2的構(gòu)造。在這個實施例中，借助于 使用光束40是P偏振光并且反射光束50是S偏振光的情況，中性濾 光器部分2C減小光束40的光量，但幾乎不改變反射光束50的光量?？勺?yōu)V光器2由濾光片2A和電磁致動器(未表示)構(gòu)造。如圖 5A和5B中所示，濾光片2A具有直接透射光束40的大部分的高透射 部分2B和阻擋一部分的光束40的中性濾光器部分2C。相應(yīng)地，通 過根據(jù)從控制單元32供給的驅(qū)動電流驅(qū)動濾光片2A，可變?yōu)V光器2 使光束40通過高透射部分2B和中性濾光器部分2C中的任一個。高透射部分2B是透明平板，并且使入射光束的大部分穿過其而 與光束的偏振方向無關(guān)，及相應(yīng)地幾乎不減小作為S偏振光的光束40 (圖5A )和作為P偏振光的反射光束50 (圖5B )的光量。另一方面，中性濾光器部分2C提供有偏振特性，并且反射作為 S偏振光的光束的大約50%,并大約透射其剩余的50%，而透射作為 P偏振光的光束的大部分。就是說，中性濾光器部分2C把作為S偏 振光的光束40的光量減小50% (圖5A ),而幾乎不減小作為P偏振 光的反射光束50的光量(圖5B)。以后將解釋中性濾光器部分2C 的構(gòu)造。相應(yīng)地，在記錄處理時，控制單元32驅(qū)動濾光片2A，從而光束 40和反射光束50通過高透射部分2B，如圖4中所示。在這時，高透射部分2B透射從分束器17進入的光束40的大部 分，并且使光束進入準直透鏡18。此外，高透射部分2B透射從準直 透鏡18進入的反射光束50的大部分，并且使光束進入分束器17。相應(yīng)地，在相對于雙層盤100b的再現(xiàn)和記錄處理時(與單層盤 100a相比對雙層盤需要較大的照射光量)，當使光束通過可變?yōu)V光器 2時光學拾取器1幾乎不減小光束40的光量，使得可以保證充分的照 射光量。另一方面，在相對于單層盤100a的再現(xiàn)和記錄處理時，控制單 元32驅(qū)動濾光片2A，從而光束40和反射光束50通過中性濾光器部 分2C，如圖6中所示。在這時，通過僅透射從分束器17進入的光束40的大約50%， 中性濾光器部分2C減小光束40的光量，并且使光束進入準直透鏡 18。相應(yīng)地，控制單元32把激光二極管11的照射光強度設(shè)置為其中 不布置可變?yōu)V光器2的情形的大約兩倍，并且可使光束40的信噪 (S/N)比較大。此外，中性濾光器部分2C直接透射從準直透鏡18進入的反射 光束50的大部分，并且使光束進入分束器17。相應(yīng)地，中性濾光器 部分2C不減小在光檢測器22中反射光束50的接收光量，這不會降 低作為根據(jù)接收光量產(chǎn)生的再現(xiàn)信號的再現(xiàn)RF信號和各種伺服控制 信號的質(zhì)量。以這種方式，通過利用光束40和反射光束50的偏振方向之間的 差，中性濾光器部分2C使用衍射光柵GT反射光束40的一部分以減 小其光量，并且?guī)缀醪粶p小反射光束50的光量。因而，即使在相對 于單層盤100a的再現(xiàn)和記錄處理時，激光二極管11也能以高輸出的 方式使用，并且可以不減小在光檢測器22中反射光束50的接收光量。 (2-2)中性濾光器部分的構(gòu)造接下來，將解釋中性濾光器部分2C的構(gòu)造。中性濾光器部分2C是提供有偏振特性的光柵，并且如圖7A中 所示，具有總體上的平板形狀。中性濾光器部分2C具有在其一個表 面上布置的使用不呈現(xiàn)雙折射特性的光學材料的凹-凸構(gòu)造的衍射光 柵GT，并且具有填充有雙折射材料的衍射光柵GT的下凹部分2Cb， 這使衍射光柵GT的表面變平。作為下凹部分2Cb的雙折射材料，使用相對于作為P偏振光的 光束呈現(xiàn)的折射率與衍射光柵GT的光學材料的折射率不同的材料。 另一方面，使用相對于作為S偏振光的光束呈現(xiàn)的折射率與衍射光柵 GT的光學材料的折射率相等的材料。相應(yīng)地，在相對于單層盤100a的再現(xiàn)和記錄處理時使用的中性 濾光器部分2C對于作為P偏振光的光束40起光柵的作用，并且通過 衍射光束40的大約50%來直接透射光束40以把穿過物鏡20 (圖6) 照射到單層盤100a的希望軌道上的光束40(下文，稱作透射光束40a ) 的光量減小約50%。中性濾光器部分2C對于作為S偏振光的反射光束50僅起平板的作用，并且直接透射反射光束50。在可重寫(BD-RE)標準下，要求即使透射光束40a照射到單層 盤100a上一百萬次，單層盤100a也可以再現(xiàn)數(shù)據(jù)(就是說，相對于 一百萬次照射的再現(xiàn)耐用性)，該透射光束40a的作為整個主斑點 MS的光強度(下文，稱作主斑點光強度)是0.40 mW，在單倍速的 再現(xiàn)處理時當光束40a照射在記錄層上時得到該光強度。在BD-RE 標準下，規(guī)定在單倍速記錄處理時把數(shù)據(jù)以6.0 mW或更低的主斑點 光強度記錄到單層盤100a上。此外，在通過衍射光柵GT衍射的衍射光束的單層盤100a的記 錄層上，作為其光量最大的土l級光束的一級光束DF是否不利地影響 所希望的軌道的外緣部分(下文，稱作軌道外緣部分)，取決于當一 級光束DF照射在記錄層上時得到的一級光斑點SS的單位面積的光 量。一般地，由于物鏡20相對于透射光束40a被優(yōu)化，所以各一級 光斑點SS的面積變得大于透射光束40a的主斑點MS的面積。下文， 一級光斑點SS的光強度當主斑點MS的面積設(shè)置為一個單位時，設(shè) 置到一級斑點光強度。相應(yīng)地，在相對于單層盤100a的記錄處理時，當主斑點MS的 面積基本上等于各一級光斑點的面積時，并且當衍射光柵GT可把一 級斑點光強度設(shè)置到0.40mW或更低，就是說，相對于透射光束40a 的最大主斑點光強度(6.0 mW)的6.7% (0.40/6.0x100 — 6.67%)或 更低時，即使在單倍速記錄處理時以最大主斑點光強度(6.0 mW)記 錄數(shù)據(jù)，也可認為，對于軌道外緣部分基本上不給出不利影響。類似地，對于單層盤100a，在雙倍速再現(xiàn)處理時要求相對于其 斑點強度是最大0.44 mW的透射光束40a的一百萬次照射的再現(xiàn)耐用 性，并且規(guī)定在雙倍速記錄處理時以最大7.0 mW的主斑點光強度記 錄數(shù)據(jù)。因此，當衍射光柵GT可把一級斑點光強度設(shè)置到0.44 mW或 更低，就是說，相對于透射光束40a的最大主斑點光強度(7.0mW)的6.3% (0.44/7.0x100 — 6.29%)或更低時，即使在雙倍速記錄處理 時以最大主斑點光強度(7.0mW)記錄數(shù)據(jù)，也可認為，對于軌道外 緣部分基本上不給出不利影響。相應(yīng)地，在這個實施例中，選擇中性濾光器部分2C的衍射光柵 GT的衍射圖案輪廓，從而使一級斑點光強度變?yōu)橹靼唿c光強度的 6.3%或更低。當如圖7B中所示衍射光束40時，提供有在圖8A中所示的帶條 形式的衍射圖案的傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp把光束40分離成作為零級 光束的透射光束40a、作為±1級光束的兩個一級光束DF、及土2級或 更高的高級光束(未表示)。如圖7A和圖7B中所示，傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp在這樣的方向 上衍射一級光束DF，從而使它們根據(jù)帶條衍射光柵GTp的周期PT (圖7A)關(guān)于相對于帶條衍射光柵GTp的帶條的垂直線以衍射角cp (圖7B)對稱。作為結(jié)果，如圖8B中所示，在使用傳統(tǒng)帶條衍射光 柵GTp的光學拾取器1中，在單層盤100a上， 一級光束DF的兩個 一級光斑點SS照射到對稱的位置，使透射光束40a的主斑點MS夾 在其之間。當傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp (圖8A)衍射光束40的大約50%時， 衍射光柵GT把光量的近似20%分離成二級或更高的高級光束。因而， 兩個一級光束DF的總光量變?yōu)榇蠹s30%,并且用于一個一級光束 DF的光量變?yōu)檎麄€入射光束40的大約15%。就是說，在使用傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp的光學拾取器1中，當 把透射光束40a照射到光盤100的希望軌道上時，如果光束40的主 斑點光強度是100%，則存在大約30%的第一斑點光強度的一級光束 照射到軌道外緣部分的可能性。相應(yīng)地，為了把30%減小到6.3%，由于30%除以6.3%是4.76 (30%/6.3%—4.76)，所以當主斑點光強度可設(shè)置到傳統(tǒng)帶條衍射光 柵GTp的大約1/5時，衍射光柵GT可防止在單倍速和雙倍速中的任 一種記錄處理時一級光束DF對軌道外緣部分給出不利影響。將通過特定例子解釋滿足條件的衍射光柵GT的衍射圖案輪廓。 (2-3)衍射光柵的衍射圖案輪廓 (2-3-1)通過光柵角度變化劃分衍射光柵如圖9A和圖9B中所示，中性濾光器部分2C的衍射光柵GTa 具有其衍射圖案的光柵角e彼此不同的六個光柵區(qū)GA1至GA6，并且 分別使用各光柵區(qū)GA1至GA6衍射光束40以把一級光束DF的光通 量分離成總共12部分。作為結(jié)果，在使用具有衍射光柵GTa的中性 濾光器部分2C的光學拾取器1中， 一級光束DF分散到在光盤100 的記錄層上的不同照射位置，并且照射到其上作為十二個一級光斑點 SS土1至SS土6。由于光束40具有高斯分布，所以其中心部分的光量大于外緣部 分的光量。衍射光柵GTa調(diào)節(jié)各光柵區(qū)GA1至GA6的面積，從而使 通過各光柵區(qū)GA1至GA6的光束40的光量變得基本上彼此相等， 以使作為中心部分的光柵區(qū)GA2和GA5的面積比其它光柵區(qū)GA1、 GA3、 GA4、 GA6的面積小。在圖9A中所示的衍射光柵GTa中畫出 的圓圏代表光束40的光通量。作為結(jié)果，在使用具有衍射光柵GTa的中性濾光器部分2C的 光學拾取器i中，由于可使在各一級光斑點SS土1至SS土6中的一級斑 點光強度彼此相等，所以各一級斑點光強度可設(shè)置到傳統(tǒng)帶條衍射光 柵GTp的大約1/6,就是說，減小到主斑點光強度的大約5%。此外，衍射光柵GTa把相對于通過中心的中心劃分線CS的光 柵的角度(下文，稱作光柵角)9變化10。(在光柵區(qū)GA1中0=5°, 在光柵區(qū)GA2中0=15°，在光柵區(qū)GA3中0=25°，在光柵區(qū)GA4中 9=-5。，在光柵區(qū)GA5中0=-15°，在光柵區(qū)GA6中9=-25°)。作為結(jié)果，在使用具有衍射光柵GTa的中性濾光器部分2C的 光學拾取器l中，由六個光柵區(qū)GA1至GA6衍射的十二個一級光斑 點SS土1至SS±6關(guān)于設(shè)置到中心點的主斑點MS分別轉(zhuǎn)動10°,并且 可照射到相互充分分離的位置。因而，可確實地防止一級光斑點SS 彼此重疊，從而不會部分地增大。以這種方式，在衍射光柵GTa中，衍射光柵GTa劃分成六個光 柵區(qū)GA1至GA6，并且衍射圖案變化成把一級光束DF的光通量分 離成總共12部分。使各光柵區(qū)GAl至GA6的光柵角e彼此不同，以 分散在單層盤100a的記錄層上照射的一級光束DF的照射位置(就是 說， 一級光斑點SS的照射位置)。相應(yīng)地，可增大一級光斑點SS的 總面積，并且可充分地減小一級斑點光強度。光柵區(qū)GA的劃分數(shù)量不受限制，只要光柵區(qū)GA劃分成五個或 更多個區(qū)即可。各光柵區(qū)GA不必劃分，從而光束40的光量變?yōu)楸?此相等。例如，衍射光柵GTa可以相等地劃分成六個，并且在其中 各一級光斑點的一級斑點光強度不超過主斑點光強度的6.3%的范圍 內(nèi)可自由地設(shè)置劃分數(shù)量。此外，各光柵區(qū)GA1至GA6的衍射圖案 的光柵角e不受限制，并且在其中充分分離和照射一級光斑點SS的范圍內(nèi)可自由地改變光柵角e。(2-3-2)通過周期變化劃分衍射光柵在圖10A中所示的衍射光柵GTb具有六個光柵區(qū)GB1至GB6， 類似于在圖9A和圖9B中所示的情形，調(diào)節(jié)這六個光柵區(qū)GB1至GB6 的面積，從而使通過其的光束40的光量變?yōu)榇篌w彼此相等。在衍射光柵GTb中，在各光柵區(qū)GB1至GB6中的光柵角e彼此 相等的同時，通過使在圖7B中所示的周期PT彼此不同，可使在各 光柵區(qū)GB1至GB6中衍射的一級光束DF的在圖7A中所示的衍射角 cp彼此不同。作為結(jié)果，在使用具有衍射光柵GTb的中性濾光器部分2C的 光學拾取器1中，如圖10B中所示，十二個一級光斑點土l至±6可照 射在包括主斑點MS的同一直線上的不同位置上。相應(yīng)地，各一級斑 點光強度可設(shè)置到傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp的大約1/6，就是說，減小 到透射光束40a的大約5%。以這種方式，在衍射光柵GTb中，衍射光柵GTb被劃分成其衍 射圖案彼此不同的六個光柵區(qū)GB1至GB6,并且通過使各光柵區(qū)GB1 至GB6的周期PT間斷地彼此不同并分離一級光束DF的光通量，照射在單層盤100a上的一級光束DF的照射位置(就是說， 一級光斑點 SS的照射位置)被大大地分散，并且可增大一級光斑點SS的總面積， 這可充分地減小一級斑點光強度。 (2-3-3)衍射圖案的交叉在圖11A中所示的衍射光柵GTc中，其光柵角0是O。和90°的兩 個衍射圖案GCa和GCb彼此交叉，并且通過使用兩個光柵而衍射光 束40， 一級光束DF的光通量可分散到總共4部分。相應(yīng)地，在使用具有衍射光柵GTc的中性濾光器部分2C的光學 拾取器1中，通過衍射圖案GCa衍射的一級光束的兩個一級光斑點 SS土0。和通過衍射圖案GCb衍射的一級光束的兩個一級光斑點 SS土90?？烧丈湓趩螌颖P100a的記錄層上。類似地，如圖12A中所示，在衍射光柵GTd中，其光柵角e是 0。、 30。、 60°、 90°、 120°及150。的六個衍射圖案GDa至GDf彼此交 叉。相應(yīng)地，在使用具有衍射光柵GTd的中性濾光器部分2C的光 學拾取器1中， 一級光束DF的光通量可分散成總共12部分，并且總 共十二個一級光斑點SS±0。、 30°、 60°、 90。、 120。及150。可照射在單 層盤100a上。各一級斑點光強度可設(shè)置為傳統(tǒng)帶條衍射光柵GTp的 大約1/6,就是說，減小到透射光束40a的大約5%。通過使六個衍射圖案GDa至GDf的光柵角e彼此相等并且使衍 射圖案彼此交叉，衍射光柵GTd可把十二個一級光斑點SS分離到最 大，這可確實地防止一級光斑點SS相互重疊。以這種方式，在衍射光柵GTd中，通過使其光柵角e彼此不同的六個衍射圖案GDa至GDf彼此交叉、并分離一級光束DF的光通量， 可分散在單層盤100a上照射的一級光束DF的照射位置(就是說，一 級光斑點SS的照射位置)，這可以充分地降低一級斑點光強度。另一方面，衍射光柵GTd通過組合五個光柵或七個或更多個衍 射圖案GD可充分地降低各一級斑點光強度。如果不使各衍射圖案 GD相等地彼此交叉，則當在各衍射圖案GD中的光柵角e相互改變10?；蚋髸r，各一級光斑點ss不彼此重疊，這可產(chǎn)生相同的效果。 (2-3-4)同心衍射圖案 在圖13A中所示的衍射光柵GTe具有相同周期PT的同心衍射圖案。在衍射光柵GTe中，可認為使光柵角e以非步進方式并連續(xù)地彼 此不同，并且通過以非步進方式轉(zhuǎn)動一級光斑點SS并連續(xù)地使用一 個衍射角cp，可分散一級光束DF的光通量，從而使橫截面變?yōu)榄h(huán)形 的形式。作為結(jié)果，如圖13B中所示，在使用具有衍射光柵GTe的中性 濾光器部分2C的光學拾取器1中，一級光斑點SS的面積可以通過擴 展環(huán)形形式的一級光斑點SS的外形指數(shù)地增大，這可以急劇地降低 一級斑點光強度。以這種方式，在同心衍射圖案的衍射光柵GTe中，通過以非步 進方式轉(zhuǎn)動并分散一級光束DF的光通量，照射在單層盤100a上的一 級光束DF的照射位置(就是說， 一級光斑點SS的照射位置)可被 大大地分散，并且可增大一級光斑點SS的面積，這可以充分地降低 一級斑點光強度。在衍射光柵GTe中，當衍射圖案由具有五個或更多個角的多邊 形而不是連續(xù)的圓構(gòu)造時，可得到類似的效果。 (3 )操作和效果在上述構(gòu)造中，通過利用光束40和反射光束50的偏振方向之間 的差別，在光學拾取器l中的可變?yōu)V光器2的中性濾光器部分2C減 小光束40的光量和把光束40引向物鏡20，并且在反射光束50的光 量稍微變化的情況下把反射光束50引向作為光檢測單元的光檢測器 22。而且，中性濾光器部分2C使用衍射光柵GT衍射光束40。相應(yīng) 地，當減小作為由衍射光柵GT透射的光束40的透射光束40a時， 使在光盤100的記錄層上作為衍射的土l級光束的一級光束DF的照射 位置分散。相應(yīng)地，由于衍射光柵GT可增大在記錄層上一級光束DF的一級光斑點SS的面積，所以可減小當在記錄層上透射光束40a的主斑 點MS的面積設(shè)置到標準值時在記錄層上作為一級光斑點SS的光強 度的一級斑點光強度。而且，可防止對于光盤100的記錄層的不利影 響，如通過一級光斑點SS刪除在軌道外緣部分上的記錄標記或使記 錄層劣化。為了相對于作為主斑點MS的整個斑點的光強度的主斑點光強 度把一級斑點光強度設(shè)置到6.3%或更低，分散在光盤100的記錄層 上一級光束DF的照射位置。相應(yīng)地，在假定其中一級斑點光強度成為最大的情形的情況下， 當主斑點光強度在記錄處理時最高，光盤100的再現(xiàn)耐用性是最低水 平，并且一級光束DF的斑點尺寸變窄到與透射光束40a的斑點尺寸 相類似的斑點尺寸時，可使一級斑點光強度小于在再現(xiàn)處理時假定的 主斑點光強度的最大值。相應(yīng)地，可確實地防止由一級光斑點SS對 于光盤100的記錄層的不利影響。此外，通過使在衍射光柵gt中衍射圖案的光柵角e彼此不同，衍射光柵GT可根據(jù)光柵角e使一級光束DF的光通量的方向彼此不 同，并且可轉(zhuǎn)動在光盤100的記錄層上一級光束DF的照射位置，這 可分散在記錄層上一級光束DF的照射位置。通過使在衍射光柵gt中衍射圖案的光柵角e連續(xù)地彼此不同， 與使光柵角e間斷地彼此不同并分離光通量的情形相比，得到一種其 中以非步進方式使多得多的光柵角e彼此不同的狀態(tài)，并且不形成在 光通量之間的間隙，從而可大大地擴展其橫截面面積。因而，可大大地分散在光盤100的記錄層上一級光束DF的照射位置。由于衍射光柵GT具有其衍射圖案彼此不同的多個光柵區(qū)GA，所以衍射光柵GT可把各光柵區(qū)GA的衍射圖案設(shè)置成彼此獨立，并且可增大在設(shè)計各衍射圖案時的自由度，這可大大地分散在光盤100的記錄層上一級光束DF的照射位置。通過使在衍射光柵GT中衍射圖案的周期PT間斷地彼此不同，衍射光柵GT可在沒有限制的情況下改進在設(shè)計衍射圖案時的自由度。因此，與使周期PT連續(xù)地彼此不同并從記錄層移動一級光束DF 的焦距的方法相比，通過使周期PT彼此大大地不同可使一級光束DF 的光通量的橫截面面積顯著較大，這可大大地分散在光盤100的記錄 層上一級光束DF的照射位置。由于中性濾光器部分2C提供有其中衍射圖案的下凹部分填充有 雙折射材料從而使衍射光柵GT的表面變平的構(gòu)造，所以與對于中性 濾光器部分2C使用電極以提供偏振依賴性的情形相比，可增加在設(shè) 計衍射圖案時的自由度，這使得可以把衍射光柵GT劃分成多個光柵 區(qū)GA,并且形成同心衍射圖案。在上述構(gòu)造下，在光學拾取器1中的可變?yōu)V光器2的中性濾光器 部分2C通過使用衍射光柵GT而衍射光束40來減小透射光束40a， 并且分散在光盤100的記錄層上由衍射圖案衍射的作為土l級光束的 一級光束DF的照射位置。在這時，光盤100的記錄層的平表面被廣 泛地用作一級光束DF的照射位置，并且通過使用衍射光柵GT的周 期PT和光柵角e的性質(zhì)使一級光束DF的衍射角cp和衍射方向彼此不 同。相應(yīng)地，可以實現(xiàn)即使中性濾光器部分2C布置在光束40和反射 光束50的共享光路上也呈現(xiàn)希望的再現(xiàn)特性和不會不利地影響光盤 的希望的再現(xiàn)特性的光學拾取器和光盤裝置。 (其它實施例)在上述實施例中，使用對于中性濾光器部分2C利用雙折射材料 并且提供偏振依賴性的衍射元件，但本發(fā)明不限于此。可以使用一種 使用光子晶體和電極并且提供偏振依賴性的衍射光柵。在這種情況 下，可得到與上述實施例相類似的效果。在上述實施例中，使用衍射光柵GTa、 GTb、 GTd、及GTe，但本發(fā)明不限于此。通過隨機地形成衍射圖案的周期pt和光柵角e(未示出)， 一級光束DF可大大地分散在光盤100的記錄層上以基 本上被散射。在上述實施例中，集成光學回路4用在光學拾取器1中，但本發(fā) 明不限于此。由于空間等等的各種限制，通過把本發(fā)明應(yīng)用于其中可變?yōu)V光器2不能布置在激光二極管11與分束器17之間的光學拾取器 1,可得到與在上述實施例中的效果相類似的效果。在上述實施例中，光盤裝置3與作為光盤100的單層盤100a和 雙層盤100b相對應(yīng)，但本發(fā)明不限于此。光盤裝置3可以與它們中 的任一個相對應(yīng)。在這種情況下，通過在再現(xiàn)處理和記錄處理時切換 高透射部分2B和中性濾光器部分2C,可得到與在上述實施例中的效 果相類似的效果。在上述實施例中，光學拾取器1根據(jù)單層盤100a和雙層盤100b 切換高透射部分2B和中性濾光器部分2C，幾乎不減小相對于對其要 求巨大照射光量的雙層盤100b在再現(xiàn)和記錄處理時光束40的光量， 并減小相對于單層盤100a在再現(xiàn)和記錄處理時光束40的光量，但本 發(fā)明不限于此?？梢圆捎靡环N其中根據(jù)再現(xiàn)和記錄處理、或根據(jù)光盤 100的類型切換高透射部分2B和中性濾光器部分2C的構(gòu)造，并且當 要求巨大照射光量時在處理時幾乎不減小光束40的光量，而當要求 較小照射光量時在處理時減小光束40的光量。在上述實施例中，為了分離照射到光盤100上的光束40和來自 光盤100的反射光束50,使用具有光學薄膜的棱鏡型分束器17,但 本發(fā)明不限于此?？梢园丫哂衅褚蕾囆缘难苌涔鈻庞米鞣质?7。 在這種情況下，分束器17由于偏振狀態(tài)透射光束40而不衍射光束40， 并且衍射反射光束50以使光束50進入光檢測器22。在上述實施例中，由于使用集成光學回路4，所以接近地布置激 光二極管11和光檢測器22，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于其 中分離光束40和反射光束50的空間太窄的情形。例如，其中偏振依 賴衍射元件用于分束器17、并且只有反射光束50衍射成引向光檢測 器22的情形與此相對應(yīng)。在這種情況下，在中性濾光器部分2C布置 在激光二極管11與分束器17之間的同時，在光束40和反射光束50 完全分離之前可布置中性濾光器部分2C,就是說將其布置在光束40 和反射光束50的共享光路上，并可得到與在上述實施例中的效果相 類似的效果。此外，在上述實施例中，作為光盤裝置的光盤裝置3由作為光源 的激光二極管11、作為物鏡的物鏡20、作為分束器的分束器17、作 為光檢測單元的光檢測器22、作為中性濾光器部分的中性濾光器部分 2C、作為濾光器驅(qū)動單元的電磁致動器、及作為照射光量控制單元的 控制單元32構(gòu)造，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明實施例的光盤裝 置可由其它各種構(gòu)造的光源、物鏡、分束器、光檢測單元、中性濾光 器部分、濾光器驅(qū)動單元、及照射光量控制單元構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明實施例的光學拾取器可應(yīng)用于例如在電子裝置上安 裝的各種系統(tǒng)的光盤驅(qū)動裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，依據(jù)設(shè)計要求和其它因素可做出各 種修改、組合、子組合及變更，只要它們在附屬權(quán)利要求書或其等效 物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種光學拾取器，包括光源，它照射作為線性偏振光的光束；物鏡，它會聚光束以使如此會聚的光束通向光盤，并且接收由光盤反射的反射光束；分束器，它分離光束和反射光束；四分之一波片，它把引自分束器的光束轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并且把引向分束器的反射光束從圓偏振光轉(zhuǎn)換到與光束垂直的偏振方向；光檢測單元，它接收分離的反射光束；中性濾光器部分，它布置在光束和反射光束的共享光路上，并且通過使用在光束和反射光束的偏振方向之間的差別，減小光束的光量以把光束引向物鏡，并且在反射光束的光量稍微變化的情況下把反射光束引向光檢測單元；及濾光器驅(qū)動單元，它把中性濾光器部分驅(qū)動到光束和反射光束的光路上或者驅(qū)動到所述光路外，以控制從光源照射的光束的光量，從而使照射到光盤上的光束具有預定照射光量，中性濾光器部分減小在由衍射光柵衍射之后通過衍射光柵的光束，并且分散衍射的±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 衍射光柵分散土l級光束在光盤的記錄層上的照射位置，從而相對于當透射光束照射到光盤的記錄層上時得到的主斑點的光強度，當 一級光束照射到記錄層上時相對于主斑點的面積得到的一級光斑點 的光強度變到6.3%或更低。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 衍射光柵通過使在衍射光柵中的衍射圖案的光柵角彼此不同，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中衍射光柵通過使在衍射光柵中的衍射圖案的光柵角連續(xù)地彼此不同，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 衍射光柵通過具有其衍射圖案彼此不同的多個光柵區(qū)，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 衍射光柵通過使在衍射光柵中的衍射圖案的周期間斷地彼此不同，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學拾取器，其中 對于各光柵區(qū)，衍射光柵使光柵角彼此不同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學拾取器，其中 對于各光柵區(qū)，衍射光柵使衍射圖案的周期彼此不同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學拾取器，其中 光柵區(qū)使其面積被調(diào)節(jié)，從而使通過光束的光量在光柵區(qū)中變得基本上彼此相等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學拾取器，其中 光柵角彼此相差10。或更大。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學拾取器，其中 衍射光柵通過使光柵角不同的多個衍射圖案彼此交叉，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學拾取器，其中 衍射圖案彼此交叉，從而使光柵角變得彼此相等。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 當衍射圖案是同心的時，衍射光柵分散土l級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 衍射光柵通過隨機地使衍射圖案的周期和光柵角彼此不同，分散±1級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中衍射光柵提供有其中衍射圖案的下凹部分填充有雙折射材料，從而使衍射光柵的表面成為平面的構(gòu)造。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 濾光器驅(qū)動單元在對于所需的照射光量相對較小的光盤的處理時，把中性濾光器 部分驅(qū)動到光束和反射光束的光路上，并且在對于所需的照射光量相對較大的光盤的處理時，把中性濾光器 部分驅(qū)動到光束和反射光束的光路外。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學拾取器，其中 在與記錄處理時相比用于光盤的照射光量較小的再現(xiàn)處理時，濾光器驅(qū)動單元把中性濾光器部分驅(qū)動在光束和反射光束的光路上。
18. —種光盤裝置，包括光源，它照射作為線性偏振光的光束；物鏡，它會聚光束以使如此會聚的光束通向光盤，并且接收由光盤反射的反射光束；分束器，它分離光束和反射光束；四分之一波片，它把引自分束器的光束轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并且把 引向分束器的反射光束從圓偏振光轉(zhuǎn)換到與光束垂直的偏振方向；光檢測單元，它接收分離的反射光束；中性濾光器部分，它布置在光束和反射光束的共享光路上，并且 通過使用在光束和反射光束的偏振方向之間的差別，減小光束的光量 以把光束引向物鏡，并且在反射光束的光量稍微變化的情況下把反射 光束引向光檢測單元；濾光器驅(qū)動單元，它把中性濾光器部分驅(qū)動到光束和反射光束的 光路上或者驅(qū)動到所述光路外；及照射光量控制單元，它控制從光源照射的光束的光量和濾光器驅(qū) 動單元，從而使照射到光盤上的光束具有預定照射光量，中性濾光器部分減小在由衍射光柵衍射之后通過衍射光柵的光 束，并且分散衍射的士l級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學拾取器和光盤裝置。在本發(fā)明中，通過利用在光束和反射光束的偏振方向之間的差別，在光學拾取器中的可變?yōu)V光器的中性濾光器部分減小光束的光量和把光束引向物鏡，并且在反射光束的光量稍微變化的情況下把反射光束引向作為光檢測單元的光檢測器。當使用衍射光柵減小作為通過衍射光束透射的光束的透射光束時，分散作為衍射的±1級光束的一級光束在光盤的記錄層上的照射位置。
文檔編號G11B7/135GK101271702SQ200810083090
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者寺岡善之, 阿部嗣弘 申請人:索尼株式會社