CN100336122C - 光学拾取器 - Google Patents

Abstract

一种光学拾取器，包括光学构件，用于当光学信息存储介质在其一侧包括多个记录层时抑制从相邻层反射的干涉光被光电检测器接收。该光学拾取器抑制光电检测器尤其是光电检测器的第一和第二副光电检测器接收从相邻层反射的干涉光。

Description

光学拾取器

本申请要求2004年1月14日提交到韩国知识产权局的第2004-2749号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。

                          技术领域

本发明涉及一种光学记录和/或再现装置，更具体地说，涉及一种在将数据记录到在其一侧具有多个记录层的多层记录介质上和/或从其再现数据期间防止由相邻层引起的跟踪误差信号的恶化的光学拾取器。

                          背景技术

在通过使用通过物镜聚焦到光点的激光而将信息记录在诸如光盘的光学信息存储介质上和/或从其再现信息的光学记录和/或再现设备中，由光点的大小确定记录容量。光点的大小S由激光的波长λ和物镜的数值孔径(NA)确定，如方程式1所示：

                 S∝λ/MA                       ...(1)

因此，为了降低聚焦到光盘上的光点的大小以增加记录密度，需要诸如蓝激光的短波长光源和具有大于0.6的NA的物镜。

由于使用780nm的波长和0.45或0.5的NA的物镜来记录和/或再现信息的压缩盘(CD)的出现，所以很多研究探究通过增加记录密度来增加信息存储容量。该研究的结果是数字多功能盘(DVD)，其可使用650nm波长的光和0.6或0.65的NA的物镜来记录和/或再现信息。

当今，正在进行对使用例如405nm波长的光的蓝波长光的超过20GB记录容量的高密度光盘的研究。高密度光盘当前在其中一些内容几乎已被定案的标准化的过程中。稍后将被描述的标准规定了例如405nm波长的蓝波长的光和0.65或0.85的NA的物镜的使用。

在CD的标准厚度为1.2mm时，DVD的标准厚度仅为0.6mm。由于物镜的NA从用于CD的0.45增加到用于DVD的0.6，所以DVD降低厚度的原因是为了保证倾斜容限。

换句话说，当θ表示光盘的倾角，n表示光盘的折射率，d表示光盘的厚度，并且NA表示物镜的NA时，由光盘的倾斜引起的彗形象差W₃₁由方程式2给出：

$W_{31}=-\frac{d}{2}\frac{n^2(n^2-1)\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\θ}}{{(n^2-{\sin }^2\mathrm{\θ})}^{5/2}}{\mathrm{NA}}^3---\left(2\right)$

其中，光盘的折射率n和厚度d表示范围为从光入射表面到记录层，即，保护层，或基片的光学介质的折射率和厚度。

考虑到方程式2，为了提供倾斜容限，当物镜的NA为高密度记录而增加时光盘的厚度必须被降低。因此，为提供倾斜容限，有降低厚度d的趋势并且从而CD为1.2mm厚，DVD仅0.6mm厚。

另外，在比DVD容量高的高密度光盘的情况下，如果用于高密度光盘的物镜的NA被增加到例如0.85，则该高密度光盘的厚度必须被降低到大约0.1mm以防止由光盘倾斜而引起的性能恶化。因此，蓝光盘(BD)系统具有增加的NA的物镜和更薄的光盘。BD标准规定光源的波长为405nm，物镜的NA为0.85，并且光盘的厚度大约为0.1mm。

另一类型的高密度光盘被称作高级光盘(AOD)。AOD标准规定光源的波长为405nm，物镜的NA为0.65，并且光盘的厚度大约为0.6mm。

在此，光盘的厚度是光从物镜入射的表面和信息存储表面之间的距离。在CD和DVD的情况下，厚度指的是基片的厚度。在BD的情况下，厚度指的是保护层的厚度。

在0.1的降低的厚度的光盘中，最大问题之一是将盘的厚度偏差降低到小于±3μm。这将被从下面的方程式3中被推导出，方程式3依据引起球面象差的光盘的厚度误差Δd表示球面象差W₄₀：

$W_{40d}=\frac{n^2-1}{{8n}^3}{\left(\mathrm{NA}\right)}^4\mathrm{\Δd}---\left(3\right)$

其中，n表示从光入射表面到信息存储表面的盘的材料的折射率，并且NA表示数值孔径。

图1是示出当使用波长λ＝400nm的光和NA＝0.85的物镜时光盘的厚度误差和波前象差之间的关系。如图1所示，当厚度误差超过±3μm时，球面象差产生超过0.03λ的波前象差(OPD(λ))。因此，在使用诸如0.85的高NA的系统中，球面象差的检测和/或补偿是不可缺少的。

同时，将信息记录在两层上以增加存储容量的标准DVD双层盘具有大约两层间55μm的距离。为了进一步增加高密度光盘的存储容量，高密度光盘期望被类似地形成具有多个记录层的结构。在此，层间的距离大致被确定为与焦点深度成正比。

由于焦点深度与关系λ/NA²成正比并且DVD双层盘的两层之间的距离大约为55μm，所以当形成双层BD时两层之间的距离可为例如大约17μm。在此，在光盘的一侧具有两个或更多记录层的多层光盘具有比单记录层的光盘更大的记录容量。

根据一侧上的记录层的数量，光盘可被分为在一侧具有单记录层的单层光盘和在一侧具有多记录层的多层光盘。另外，光盘可被分为仅在光盘的一侧有记录层的结构和在光盘的两侧都有记录层的另一结构。

在一侧具有两个记录层的光盘被称作双层光盘。双层光盘还可被分为具有单侧结构的双层光盘和具有双侧结构的双层光盘。

补偿当从偏心光盘再现数据时再现的推挽偏差的差分推挽(DPP)方法通常被用于可记录光盘的跟踪方法。使用光栅，光被衍射为三束。负一级∶0级∶正一级的衍射光的比率大于1∶10∶1。即，使0级衍射光的量增大从而增加光利用率是有利的。

图2是使用DPP方法检测跟踪误差信号的光电检测器1的结构的示图。在接收区域A到D接收到0级光，并且在接收区域E到H接收正和负一级光。如果正和负一级光的相位相对于0级光而被改变180度，则使用DPP方法而被检测的跟踪误差信号TES_DPP＝[(A+D)-(B+C)-k[(E-F)+(G-H)]被导出，并且由物镜的运动引起的跟踪误差信号的偏差被补偿。在此，当负一级束、0级束和正一级束的光比率是1∶10∶1时，k是10/(1+1)＝5。

在双层光盘的情况下，L1被假设为较靠近光入射表面的层并且L2被假设为较远的层。在记录和/或再现期间，输入到光电检测器的光不但被在处于物镜的焦点上的层影响，而且被相邻层影响。

如标准中所规定的层之间的距离被决定，从而记录在光盘上的信息不会被层间的串扰影响。因此，在光学拾取器中，层间的串扰将不影响伺服信号。

图3是在从双层光盘再现数据期间光路的示图。参照图3，当从较靠近光入射表面的层L1再现时，从层L2反射的光L12的焦点在从层L1反射的光L11的焦点之前并且被光电检测器1接收。另一方面，当从层L2再现时，从层L1反射的光L21的焦点位于从层L2反射的光L22的焦点之后并且被光电检测器1接收。

图4A是当从层L1再现时在光电检测器1上采集的光的分布的示图。图4B是从层L2再现时在光电检测器1上采集的光的分布的示图。在图4A中，当从层L1再现时，L11_0级光、L11_正和负一级光和L12_0级光分别表示从层L1反射的0级光、从层L1反射的正和负一级光和从层L2反射的0级光。在图4B中，当从层L2再现时，L22_0级光、L22_正和负一级光和L21_0级光分别表示从层L2反射的0级光、从层L2反射的正和负一级光和从层L1反射的0级光。

如果0级光L12和L21的量被假定为基本类似于0级光L11和L22的量，则0级光L12和L21的量对应于1级光L11和L22的量的十倍。虽然0级光L12和L21的量实际上将不会分别与0级光L11和L22的量相同，但是0级光可影响1级光L11和L22。因此，即使0级光L12和L21被散焦，0级光也对跟踪信号有影响。尤其是，如果0级光L12和L21通过例如层间的距离的改变而被改变，则跟踪信号波动。

图5是显示当从层1再现时在光接收区域E和F的检测信号的差信号(E-F)、在光接收区域G和H的检测信号的差信号(G-H)、和差信号的和信号[(E-F)+(G-H)]的测量信号的示图。如图5所示，差信号(E-F)和差信号(G-H)的波动具有完全相反的相位。虽然如此，当差信号(E-F)和(G-H)被求和时，波动将不被补偿而是保持。

因此，考虑到使用DPP方法检测的跟踪误差信号是TES_DPP＝[(A+D)-(B+C)-k[(E-F)+(G-H)]，利用DPP方法检测的跟踪误差信号波动例如在层间的距离的改变。

                          发明内容

本发明提供一种通过抑制从相邻层反射的干涉光来改善由相邻层引起的跟踪信号的恶化的光学拾取器。

根据本发明的一方面，提供了一种用于光学信息存储介质的光学拾取器，包括：光源用于发射预定波长的光；物镜，用于将从光源发射的光聚焦到光学信息存储介质的点；光路改变器，用于将来自光源的光引导至物镜并改变光的传输路径；光电检测器，用于经光路改变器接收从光学信息存储介质反射的光，并检测信息信号和/或误差信号；和光学构件，用于当光学信息存储介质在其至少一侧具有多个记录层时来抑制从相邻层反射的干涉光被光电检测器接收。

这里，光学构件包括将从相邻层反射的光的一部分衍射的衍射区域。偏振全息图或非偏振全息图之一被形成在衍射区域。光学构件被置于光路改变器和物镜或光电检测器之一之间。

光学拾取器还可包括四分之一波片，用于改变入射光的偏振，在光路改变器和物镜之间；和液晶元件，其产生相位差以补偿在光学信息存储介质中由厚度偏差引起的球面像差。

光学拾取器还可包括光栅，用于将从光源发射的光分解为0级光、正1级光、和负1级光，并将它们透射到光学信息存储介质，其中，光学拾取器包括：主光电检测器，用于接收从光学信息存储介质反射的0级光；和第一和第二副光电检测器，用于接收从光学信息存储介质反射的正1级光和负1级光，其中，光学构件将从相邻层反射的0级光的至少一部分衍射，从而第一和第二副光电检测器不接收0级光。

这里，主光电检测器在光学信息存储介质的径向上至少被平分一次和在切向上被平分一次；第一和第二副光电检测器在光学信息存储介质的径向上至少被平分一次，其使得使用差分推挽方法检测跟踪误差信号可行。光电检测器还可包括接收由光学构件衍射的0级光的辅助光电检测器。

这里，光学构件包括可以与主光电检测器和第一与第二副光电检测器的形状相应的形状被形成的衍射区域，从而主光电检测器和第一与第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。此外，光学构件的衍射区域作为单个区域被形成，从而主光电检测器和第一与第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。另外，光学构件的衍射区域可以与第一和第二副光电检测器相应的形状被形成，以防止第一和第二副光电检测器接收从相邻层反射的0级光。

光路改变器可以是依靠偏振的光路改变器。如在蓝光光盘标准中规定的那样，光源发射蓝波长的光并且物镜满足蓝光光盘标准，从而信息可被记录在在其至少一侧具有多个记录层的光学信息存储介质上和/从其至少一侧具有多个记录层的光学信息记录介质上再现。

将在下面的描述中部分地提出本发明的另外的和/或其他方面和优点，另外的部分，通过描述将是清楚的，或可通过实施本发明来了解。

                          附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是示出当使用波长λ＝400nm的光和NA＝0.85的物镜时光盘的厚度误差和波前象差之间的关系的曲线图；

图2是使用差分推挽(DPP)方法检测跟踪误差信号的光电检测器的结构的示图；

图3是在蓝光光盘的再现期间光路的示图；

图4A是当从层L1再现时在光电检测器收集的光的分布的示图；

图4B是当从层L2再现时在光电检测器收集的光的分布的示图；

图5是示出当从层L1再现时光接收区域E和F的检测信号的差信号(E-F)，光接收区域G和H的检测信号的差信号(G-H)，差信号的和信号[(E-F)+(G-H)]的测量信号；

图6是示出根据本发明实施例的光学拾取器的光学系统的透视图；

图7是示出图6的光学拾取器的排列的平面示图；

图8是示出通过使用图6的光学拾取器的补偿元件补偿球面象差的原理的示图；

图9是图6的光电检测器和用于通过使用DPP方法检测跟踪误差信号(DPP信号)和信息再现信号(RF信号)的电路的结构的示图；

图10A至10C是图6的光学构件的全息图区域的一些例子的示图；

图11A是在使用图6的光学拾取器从光盘的层L1再现的过程中在光电检测器收集的光的分布的示图；

图11B示是在使用图6的光学拾取器从光盘的层L2再现的过程中在光电检测器收集的光的分布的示图；

图12是示出当通过根据本发明的光学拾取器从层L1再现时光接收区域E和F的检测信号的差信号(E-F)，光接收区域G和H的检测信号的差信号(G-H)，差信号的和信号[(E-F)+(G-H)]的测量信号的曲线图；和

图13使用根据本发明的光学拾取器的光学记录和/或再现装置的示意性示图。

                        具体实施方式

以下，将详细描述本发明的实施例，其例子表示在附图中，其中相同的标号始终表示相同的部件。将在下面参照附图描述实施例以解释本发明。

图6和图7是根据本发明实施例的光学拾取器的光学系统的示图。参照图6和图7，光学拾取器包括光源11、物镜30、光路改变器，即图6所示的偏振分束器14、光电检测器40、和光学构件25。物镜30将从光源11发射的光聚焦以在如光盘10的记录介质上形成光点。光路改变器改变入射光的传播路径。光电检测器40通过接收从光盘10反射的光来检测信息信号和/或误差信号。在到在光盘的至少一侧具有多个层的光盘上记录和/或从在光盘的至少一侧具有多个层的光盘上再现的过程中，光学构件25将从相邻层反射的光的一部分衍射，以防止当光电检测器40接收光时由从相邻层反射的光引起的干涉。

如上所提到的，根据本发明的光学拾取器可包括，如光路改变器、依靠偏振的光路改变器，例如，偏振分束器14，根据其偏振改变入射光的传播路径，以满足记录光学系统的高效率需求。光学拾取器还可包括改变入射光的偏振的四分之一波片19，其位于偏振分束器14和物镜30之间。

此外，根据本发明的光学拾取器还可包括用于产生相位差的补偿元件，例如液晶元件20，以补偿由光盘10的厚度的偏离引起的球面象差。

此外，根据本发明的光学拾取器还可包括光栅12，用于将从光源11发射的光衍射为0级光(主光)和正与负1级光(次光)，从而通过使用例如三光束方法或差分推挽方法跟踪误差信号被检测。再现信号从来自光盘10反射的0级光的检测信号中被导出，并且跟踪误差信号从来自光盘10反射的0级光正和负1级光的检测信号的称作中导出。

参考标号13表示用于监视光源11的光输出功率的光电检测器。参考标号23表示用于在聚焦、跟踪、和/或倾斜方向上驱动物镜30的激励器。图6和图7中的参考标号16表示准直透镜，用于将作为发散光束从光源11发射的光准直为平行光束，以使得平行光束入射到物镜30上。参考标号15表示象散透镜，用于产生象散象差，从而通过使用象散方法聚焦误差信号被检测。此外，参考标号18表示用于弯曲光的传播路径的反射镜。

光源11可发射具有预定波长的光。根据本发明的一方面，该预定波长应该是蓝光波长，从而满足先进光盘(AOD)和蓝光光盘(BD)标准。例如，波长405nm波长满足。此外，例如，物镜30可具有满足BD标准的高数值孔径，即，大约0.85的数值孔径。

当光源11发射蓝波长区域的光并且物镜30具有0.85的数值孔径时，根据本发明的光学拾取器可在高密度光盘10上记录和/或从高密度光盘10上再现，尤其是BD标准的光盘10。

这里，光源11的波长和物镜30的数值孔径可以改变。此外，根据本发明的光学拾取器也可以改变。例如，光源11可发射适于数字多功能盘(DVD)的红波长区域的光，即波长650nm的光，并且物镜30可具有适于DVD的数值孔径，即0.65的数值孔径。以这种方式配置，本发明的光学拾取器能够在在DVD的一侧具有多个记录层的DVD上记录和/或从其上再现。

此外，根据本发明的光学拾取器可包括如光源11的光学模块，用于单独地发射多个波长的光，从而BD、AOD和DVD可被兼容地采用。例如，光源11可以是发射适于高密度光盘的蓝波长和适于DVD的红波长的光学模块。同时，根据本发明的光学拾取器可包括具有对BD和DVD均适合的有效数值孔径，或还可包括用于调整有效数值孔径的单独构件。

此外，根据本发明的光学拾取器可使用图6所示的光学结构在高密度光盘上记录和/或从其上再现，并且还可包括用于在DVD和/或CD上记录和/或从其上再现的另外的光学结构。

同时，依靠偏振的光路改变器，例如偏振分束器14，将从光源11发射的光引导至物镜30，并将从光盘10反射的光引导至光电检测器40。在图6和图7中，依靠偏振的光路改变器被表示为偏振分束器14，其根据其偏振选择性地传输或反射入射的光。依靠偏振的光路改变器的另一个例子是偏振全息图，其传输从光源11发射的一个偏振束并将从光盘10反射后入射的另一个偏振束衍射为正或负1级光束。当依靠偏振的光路改变器是偏振全息图时，光源11和光电检测器40可被结合为光学模块。

当光学拾取器包括偏振分束器14和四分之一波片19时，从光源11入射到偏振分束器14上的线性偏振光束，例如P偏振光，透射通过偏振分束器14的表面，由四分之一波片19圆形地偏振，然后前进到光盘10上。当光从光盘10被反射时，一个被圆形地偏振的光束被转换为其他被圆形地偏振的光，并再次经四分之一波片19被转换为另一线性偏振的光束，例如S偏振光。然后，线性偏振光被从偏振分束器14的表面上反射，并前进到光电检测器40。

在另一个例子中，不是依靠偏振的光路改变器，光学拾取器可包括用于以预定比例透射并反射入射光的分束器，或用于透射从光源11发射的光并将从光盘10反射的光衍射为正或负1级光的全息图元件。当光学拾取器包括作为依靠偏振的光路改变器的全息图元件时，光源11和光电检测器40可被结合为光学模块。

这里，当考虑P和S偏振光通常从被用作光源11的半导体激光器发射时，光学拾取器可包括四分之一波片19和非依靠偏振的光路改变器，例如分束器或全息图元件，而不是依靠偏振的光路改变器。在这种情况下，光学拾取器可包括四分之一波片19。

在根据本发明的光学拾取器中，补偿元件可用于在在其至少一侧具有多个记录层的多层光盘10的记录/再现过程中，补偿由从光盘10的光入射表面到目标记录层的距离的偏离引起的球面象差。

补偿元件可包括上面提到的液晶元件20。由于液晶具有偏振特性，在本发明的实施例中，通过入射光的偏振和电源的操作，液晶元件20选择性地产生相位差。即，当打开电源时，在本发明的实施例中，液晶元件20通过在从光源11到光盘10的光如P偏振光的一个偏振光束中产生相位差和通过改变其波前来补偿由厚度偏离引起的球面象差。当关掉电源时，在本发明实施例中，无论入射光的偏振如何，液晶元件20基本透射所有入射的光而不产生实际相位差，即没有改变波前。

在本发明的另一实施例中，液晶元件20被置于光路改变器和四分之一波片19之间，从而从光源11入射到液晶元件20上的光的偏振与在从光盘10反射后入射到液晶元件20上的光的偏振不同。

在图8中，S表示球面象差的相位，即波前，其由于光盘10的厚度和物镜30的设计值之间的差而产生于由物镜30聚焦到光盘10的记录层上的光中。S’表示相位，即波前，其产生于液晶元件20中，以补偿由光盘10的厚度和物镜30的设计值之间的差引起的球面象差。

图8的相位分布S和S’是这样一种情况，其中，由于准直透镜16存在于如图6和图7中所示的从光源11到物镜30的路径上，所以入射到液晶元件20上的光是平行光。准直透镜将从光源11发射的散射光改变为平行束。

如图8所示，因为球面象差是由光盘10的厚度的偏离引起，所以如果液晶元件20被驱动来将透射的光相位分布改变为与球面象差的相位分布相反，则可补偿球面象差。

另外，如图6和图7所示，当从光源11发射的光被光栅12分解为至少三束时，光电检测器40可包括主光电检测器240和分别在主光电检测器240两侧的第一与第二副光电检测器242和245，其用于接收由光栅12衍射的光和从光盘10反射的光，如图9中所示。

图9是可被用于根据本发明的光学拾取器中的光电检测器40和电路50的一个例子的结构的示图。参照图9，在主光电检测器40接收的主光是通过光栅12直接透射的被衍射的0级光，在第一和第二副光电检测器241和245接收的第一和第二副光是被光栅12衍射为正和负1级光的光。

例如，主光电检测器40可在光盘10的径向上(方向R)和切向(方向T)被平分，从而可检测聚焦误差信号和/或跟踪误差信号。即，主光电检测器240具有至少4部分的结构。

图9示出在方向R和方向T上被平分的具有四部分的主光电检测器240的例子。在另一个例子中，通过将主光电检测器240在方向R上分为4部分和在方向T上平分主光电检测器240，主光电检测器240可被分为8部分。

第一和第二副光电检测器241和245可在R方向上被平分，从而通过使用差分推挽(DPP)方法检测跟踪误差信号。即，主光电检测器240可在方向R上至少被平分和在方向T上至少被平分，并且第一和第二副光电检测器241和245可在方向R上至少被平分，以能够使用DPP方法检测跟踪误差信号。

如上所述，当主光电检测器240被分为4或8部分并且第一和第二副光电检测器241和245在方向R上被平分时，通过DPP方法检测跟踪误差信号是可能的。

同时，当一些光被将在后面描述的光学构件25衍射时，为了抑制由相邻层引起的干涉光，再现光的一部分也被衍射。再现光的衍射引起再现信号的恶化。因此，光电检测器40还可包括辅助光电检测器247，用于在单独的区域检测被衍射的光并补偿再现信号。

当被分为4部分的主光电检测器的光接收区域为A、B、C、和D时，第一副光电检测器241的光接收区域是E1和E2，第二副光电检测器245的光接收区域是F1和F2，辅助光电检测器247的光接收区域是M，聚焦误差信号是FES，跟踪误差信号是TES，从如图9所示的光电检测器40的分解的结构中和根据如图6和7所示的本发明的光学拾取器的光学结构中导出的聚焦误差信号FES、跟踪误差信号TES和信息再现信号RF-SUM如表1所示。为了方便起见，光接收区域和被光接收区域检测的信号由相同的标号表示。

                    表1

	ROM	可记录
			FES	象散方法：(B+D)-(A+C)
TES	DPD	推挽：(B+C)-(A+D)DPP：[(B+C)-(A+D)-k[(E-F)+(G-H)]
			RF-SUM	A+B+C+D+M或A+B+C+D

在表1中，k表示增益，ROM表示只读光盘，并且可记录表示诸如R、RW和RAM的可记录光盘或诸如BD或AODF的可记录高密度光盘。在此，DPP被主要用于RAM类光盘或BD，并且推挽被主要用于R/RW类光盘。DPP不仅可被用于RAM和BD而且可被用于R/RW类光盘。

图9显示了使用DPP方法检测跟踪误差信号TES，即DPP信号，和信息再现信号RF_SUM的电路50的例子。如之前参照图3、4A和4B所描述的，在向在其至少一侧上具有多个记录层的光盘上记录和/或从光盘上再现期间，由光电检测器接收的光不但包括从位于物镜的焦点的意图记录和/或再现的层(以下被称作目标层)反射的光，而且包括从相邻层反射的干涉光。

在此，与从目标层反射的第0级、正一级和负一级光重叠的从相邻层反射的干涉光是0级光。因此，光学构件25可包括衍射区域，即，全息图区域，该衍射区域在向在其至少一侧上具有多个记录层的光盘记录和/或从光盘再现期间衍射从相邻层反射的光的一部分。

如果与从预期的层反射的正和负一级光重叠的从相邻层反射的至少0级光被光学构件25的全息图区域衍射，则来自于相邻层的干涉光可从进入第一和第二副光电检测器241和245而被抑止。

光学构件25包括具有图9的光电检测器40的相同或基本类似的结构的全息图区域。为了抑止相邻层的干涉光，光学构件25利用全息图区域衍射干涉光。

图10A到10C是光学构件25的全息图区域的各种例子的示图。然而，其它构造当然也是可能的。

图10A示出其中光学构件25包括与光电检测器40的主光电检测器240和第一与第二副光电检测器241与245的形状相应的并且衍射从相邻层反射的0级光的全息图区域251的例子。图10B示出包括单一全息图区域253从而来自于相邻层的0级光不被光电检测器40的主光电检测器240和第一与第二副光电检测器241与245接收的光学构件25的例子。图10C示出其中光学构件25包括与光电检测器40的第一与第二副光电检测器241与245的形状相应的并且衍射来自于相邻层的0级光的全息图区域255的例子。

在图10A和10B中，光电检测器40的主光电检测器240和第一与第二副光电检测器241与245不接收来自于相邻层的0级光。在图10C中，仅第一与第二副光电检测器241与245不接收来自于相邻层的0级光，但是主光电检测器240接收来自于相邻层的0级光。

从目标层反射的0级光的量与从相邻层反射的0级光的量有很大的差。因此，从相邻层反射的0级光不会对用于利用DPP方法检测跟踪误差信号的差信号，即(B+C)-(A+D)信号，产生主要影响。

然而，因为在从目标层反射的正和负一级光的量与从相邻层反射的0级光的量之间有相对小的差，所以从相邻层反射的0级光显著地影响用于利用DPP方法检测跟踪误差信号的信号，即如之前参照图5所描述的(E-F)+(G-H)信号。

因此，为了抑止跟踪信号的波动，从相邻层反射的并且其后在第一与第二副光电检测器241与245上被接收的0级光将不与由目标层反射的正和负一级光重叠。具有图10A到10C的各种全息图区域251、253和255的光学构件25满足这些需要。

假设，根据本发明的光学拾取器如图3所示被应用于双层光盘。另外，还假设，如之前参照图3所述，当在从靠近光入射表面的层L1再现期间光电检测器接收光L11时，从层L2反射的光L12的焦点在光L11的焦点之前。相反地，当光电检测器在从层L2再现期间接收光L22时，从层L1反射的光L21的焦点在光L22的焦点之后。在此情况下，从双层光盘反射的并且经光学构件25而在光电检测器40上被采集的光的分布如图11A和11B所示。

图11A是在从层L1再现期间在光电检测器40上采集的光的分布的示图。图11B是在从层L2再现期间在光电检测器40上采集的光的分布的示图。图11A和11B示出当使用具有图10A的全息图区域251的光学构件25时在光电检测器40上采集的光的分布。

在图11A中，如图4A所示，L11_0级光、L11_正和负一级光和L12_0级光分别表示在层L1的再现期间从层L1反射的0级光、从层L1反射的正和负一级光和从层L2反射的0级光。图11A中的L1M表示由光学构件25的全息图区域251衍射的光。

在图11B中，如图4B所示，L22_0级光、L22_正和负一级光和L21_0级光分别表示在层L2的再现期间从层L2反射的0级光、从层L2反射的正和负一级光和从层L1反射的0级光。图11B中的L2M表示由光学构件25的全息图区域251衍射的光。

如图11A和11B所示，当使用根据本发明的光学拾取器时，从相邻层反射的0级光不应该与从目标层反射的正和负一级光重叠，从而第一与第二副光电检测器241与245不接收从相邻层反射的0级光。

因此，由于从相邻层反射的干涉光在用于DPP信号的正和负一级光的光接收区域上被有效抑止，所以由干涉光引起的跟踪误差信号的波动有很大改善。

图12是显示使用当根据本发明的上述实施例的光学拾取器从层L1再现数据时，在光接收区域E和F的检测信号的差信号(E-F)、在光接收区域G和H的检测信号的差信号(G-H)、和差信号的和信号[(E-F)+(G-H)]的测量信号的示图。

如图12所示，差信号(E-F)和差信号(G-H)波动困难并具有彼此相反的相位。因此，当差信号(E-F)和差信号(G-H)被求和时，其波动将被极大改善。当比较图5和12时，使用本发明的信号的波动相对被显著改善。

就此而论，当根据本发明的光学拾取器被使用时，当考虑到使用DPP方法检测的跟踪误差信号是TES_DPP＝[(A+D)-(B+C)-k[(E-F)+(G-H)]时，由于例如层的厚度的偏差，使用DPP方法检测的跟踪误差信号波动困难。

图6和7示出在光路改变器和四分之一波片19之间的根据本发明的另一实施例的在光源11和四分之一波片19之间放置的光学构件25的例子。如图6和7所示，当根据本发明的光学拾取器包括四分之一波片19并且光学构件25被放置在光路改变器和四分之一波片19之间以被衍射时，光学拾取器可在光学构件25的全息图区域251、253或255上包括偏振全息图，该光学构件25根据其偏振有选择地衍射仅从光盘10反射的光从而经从光盘10被反射的光被衍射。

例如，当从光源11向物镜30发射的光为P偏振光时，偏振全息图直接透过P偏振光，并且仅衍射作为从光盘10反射的光并且经四分之一波片19而被改变为S偏振光的S偏振光。

在光学构件25上形成偏振全息图从而不衍射从光源11向物镜30传播的光的原因是为了通过光学构件25的衍射操作防止丢失聚焦到光盘10上的任何光。这种丢失会削弱在光盘10上形成的光点的强度。光点强度的减弱会降低记录光量和/或导致再现信号的恶化。

同时，为了降低跟踪误差信号的波动，在衍射从相邻层反射的0级光从而第一与第二副光电检测器241与245不接收0级光的处理中，当光学构件25包括图10A和10B中的全息图区域251和253时，从目标层反射的0级光的一部分也与从相邻层反射的0级光被衍射。因此，由于主光电检测器240不接收从相邻层反射的0级光，所以影响再现信号的干涉光被阻止从而降低了在再现信号中层之间的串扰。

当然，当光学构件25包括图10A和10B中的全息图区域251和253时，从目标层反射的0级光的一部分也与从相邻层反射的0级光被衍射。

因此，在信息再现期间，为了防止再现信号的恶化，辅助光电检测器247可检测0级光的衍射的部分(例如，分别为图11A和11B中的L1M和L2M)，并且通过将辅助光电检测器247的检测的信号和主光电检测器240的检测的信号相加可检测信息再现信号RF_SUM。

当光学构件25包括图10C中的全息图区域255时，从目标层反射的0级光被衍射。因此，被包括以防止再现信号的恶化的辅助光电检测器247可被去除。另外，即使当再现信号轻微恶化时，当试图降低层间的串扰时，辅助光电检测器247可被去除。

如果光电检测器40不具有辅助光电检测器247，则去除在电路50的输出RF信号之前的加法器。

在本发明的上述实施例中，光学构件25被放置在光路改变器和四分之一波片19之间，并且偏振全息图形成在光学构件25上的情况已被解释并且被显示为例子。然而，本发明不限于所述的实施例和例子。

即，根据本发明光学拾取器可不包括四分之一波片19。在此情况下，光学构件25可被附着在光路改变器和物镜30之间，并且偏振全息图可被形成在光学构件25上。在此，因为用作光源11的半导体激光器通常发射S或P偏振光，偏振全息图衍射从光源11发射的线性偏振光。在此情况下，从光盘10反射的由相邻层引起的0级光被衍射从而至少光电检测器40的第一与第二副光电检测器241与245不接收来自于相邻层的0级光。当然，从光源11向物镜30传播的光被光学构件25衍射。然而，此被衍射的光不被用作有效光。因此，如果一些光丢失是可接受的，则可使用具有在光路改变器和物镜30之间形成的偏振全息图而不包括四分之一波片19的光学构件25。

另外，不考虑四分之一波片19是否被包括，根据本发明的光学拾取器可包括具有在光路改变器和物镜30之间形成在其上的非偏振全息图的光学构件25。在此情况下，不但从光盘11反射的光，而且从光源11向物镜30传播的光被具有形成在其上的非偏振全息图的光学构件25衍射。因此，如果一些光丢失是可接受的，则可使用这样的结构。

另一方面，光学构件25可被放置在光路改变器，即偏振分束器14，和光电检测器40之间。在此情况下，光仅通过光学构件25一次。因此，在光学构件25上形成的全息图区域251、253或255可为非偏振全息图或偏振全息图。

由于光学构件25被放置在偏振分束器14和光电检测器40之间的实施例可通过类似推论而被更好地理解，所以将省略说明。

如上所述，在光学构件25上形成的全息图的类型和光学构件25的位置可改变。重要的是，使用光学构件25，从光盘10的相邻层反射的0级光至少被主光电检测器240和/或第一与第二副光电检测器241与245接收，从而从相邻层反射的干涉光可被抑止。

图13是使用根据本发明实施例的光学拾取器的光学记录和/或再现设备的示意图。参照图13，光学记录和/或再现设备包括：主轴电机455，旋转作为光学信息存储介质的光盘；光学拾取器450，从光盘10再现信息和/或向光盘10记录信息，其被安装以能够以光盘10的径向运动；驱动单元457，驱动主轴电机455和光学拾取器450；和一级控制单元459，控制例如光学拾取器的焦点和/或跟踪伺服。标号452表示转台，并且453表示用于卡住光盘10的卡具。

如上所述，光学拾取器450具有根据本发明的光学结构。

从光盘10反射的光在光学拾取器450中被光电检测器检测并且被光电转换为经过驱动单元457而输入到控制单元459的电信号。驱动单元457控制主轴电机455的旋转速度，放大输入信号，并且驱动光学拾取器450。控制单元459将聚焦伺服、跟踪伺服、和/或倾斜伺服控制命令再次发送到驱动单元457以根据从驱动单元457输入的信号控制光学拾取器450的聚焦、跟踪和/或倾斜操作。

在采用根据本发明的光学拾取器的光学记录和/或再现设备中，在向在其一侧上具有多个记录层的多层光盘记录和/或从该光盘再现期间，从相邻层反射的干涉光可被抑止以便降低使用DPP方法检测的跟踪误差信号的波动。

如上所述，本发明防止从相邻层反射的干涉光到达光电检测器，尤其是光电检测器的第一和第二副光电检测器。因此，即使当层间的距离的厚度被改变时，跟踪误差信号的波动也能被降低，使得可以检测高质量的跟踪误差信号。另外，通过防止主光电检测器接收干涉光，层间的串扰被降低。

尽管本发明的一些实施例已经被示出并被描述，本领域技术人员将会理解在不脱离本发明的原理和实质的情况下可对实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物来限定。

Claims (43)

1、一种用于光学信息存储介质的光学拾取器，包括：

光源，用于发射预定波长的光；

光栅，用于将从光源发射的光分解为0级光、正1级光、负1级光，并将0级光、正1级光、负1级光透射到光学信息存储介质；

物镜，用于将从光源发射的光聚焦到光学信息存储介质的点上；

光路改变器，用于将来自光源的光引导至物镜上并改变光的传输路径；

光电检测器，用于经光路改变器接收从光学信息存储介质反射的光，并检测信息信号和/或误差信号，包括主光电检测器与第一和第二副光电检测器，主光电检测器用于接收从光学信息记录介质反射的0级光，第一和第二副光电检测器，用于分别接收从光学信息存储介质反射的正1级光、和负1级光；和

光学构件，位于光路改变器与物镜和光电检测器中的一个之间，用于将从相邻层反射的0级光的至少一部分衍射，从而第一和第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。

2、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，光学构件包括将来自相邻层的反射的光的一部分衍射的衍射区域。

3、如权利要求2所述的光学拾取器，其中，偏振全息图或非偏振全息图被形成在衍射区域。

4、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，主光电检测器在光学信息存储介质的径向上被至少平分一次，在切向被平分一次，并且第一和第二副光电检测器在光学信息存储介质的径向上被至少平分一次，使得使用差分推挽方法进行跟踪误差信号的检测可行。

5、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，光电检测器还包括接收由光学构件衍射的0级光的辅助光电检测器。

6、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，光学构件包括与主光电检测器和第一与第二副光电检测器的形状相应成形的衍射区域，从而主光电检测器和第一与第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。

7、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，光学构件包括形成作为单个区域的衍射区域，从而主光电检测器和第一与第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。

8、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，光学构件包括衍射区域，以防止第一和第二副光电检测器接收从相邻层反射的0级光。

9、如权利要求1至3中任一项所述的光学拾取器，还包括改变入射光的偏振的四分之一波片，其位于光路改变器和物镜之间。

10、如权利要求9所述的光学拾取器，还包括液晶元件，位于光路改变器和四分之一波片之间，产生相位差以补偿由光学信息存储介质中的厚度偏差引起的球面象差。

11、如权利要求9所述的光学拾取器，其中，光路改变器是依靠偏振光路改变器。

12、如权利要求1至3中任一项所述的光学拾取器，其中如在蓝光盘标准中规定的那样，光源发射蓝色波长的光，并且物镜满足蓝光盘标准，从而信息是可记录到在其至少一侧具有多个记录层的光学信息存储介质上的，和/或从在其至少一侧具有多个记录层的光学信息存储介质上是可再现的。

13、一种记录/再现介质的光学拾取器，该光学拾取器包括：

光源，用于发射光；

包括将从光源发射的光衍射为0级光、正1级光和负1级光的光栅，从而跟踪误差信号被检测；

物镜，用于将发射的光聚焦到具有记录/再现层和相邻层的记录/再现介质上；

光路改变器，用于改变入射光的传播路径；

光电检测器，用于通过接收从记录/再现介质上反射的光来检测信息信号和/或误差信号，包括主光电检测器和第一和第二副光电检测器，第一和第二副光电检测器在主光电检测器的两侧，其接收被光栅衍射的光和从记录/再现介质反射的光；和

光学构件，位于光路改变器与物镜和光电检测器中的一个之间，用于将从相邻层反射的0级光的至少一部分衍射，从而第一和第二副光电检测器不接收从相邻层反射的0级光。

14、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，所述光路改变器根据其偏振改变入射光的传播路径。

15、如权利要求14所述的光学拾取器，其中，光路改变器包括偏振分束器。

16、如权利要求15所述的光学拾取器，还包括用来改变入射光的偏振的四分之一波片，其位于偏振分束器和物镜之间。

17、如权利要求13所述的光学拾取器，还包括用来产生相位差以补偿由记录/再现介质中的厚度偏离引起的球面象差的补偿元件。

18、如权利要求17所述的光学拾取器，其中，补偿元件包括液晶元件。

19、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，再现信号从0级光的检测信号中被导出，和跟踪误差信号从0级光和正与分1级光的检测信号的操作中被导出。

20、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，光源发射大约405nm波长的光，物镜具有大约0.85的数值孔径。

21、如权利要求20所述的光学拾取器，其中，光学拾取器记录到满足蓝光盘标准的高密度光盘和/或从满足蓝光盘标准的高密度光盘再现。

22、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，光源发射具有大约650nm波长的光，并且物镜(30)具有大约0.65的数值孔径。

23、如权利要求22所述的光学拾取器，其中，光学拾取器记录到在DVD的一侧具有多个记录层的数字多功能盘上和/或从在数字多功能盘的一侧具有多个记录层的数字多功能盘再现。

24、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，光源包括单独地发射多个波长的光的光学模块，从而蓝光光盘、先进视频盘和数字多功能盘被兼容地采用，并且物镜具有对蓝光光盘和数字多功能盘合适的有效数值孔径，或还包括单独构件以调整有效数值孔径。

25、如权利要求18所述的光学拾取器，其中，液晶元件具有偏振特性并通过入射光的偏振和电源的操作选择性地产生相位差。

26、如权利要求25所述的光学拾取器，其中，当电源被接通时，液晶元件通过在从光源到光盘的光的一个偏振束中产生相位差并通过改变其波前来补偿由厚度偏离引起的球面象差，当电源被关掉时，不管入射光的偏振如何，液晶元件透射所有的入射光作为入射光，而不产生任何相位差。

27、如权利要求25所述的光学拾取器，其中，液晶元件被驱动以改变传输的光的相位分布，以与球面象差的相位分布相反，从而可补偿球面象差。

28、如权利要求13所述的光学拾取器，其中，在主光电检测器中接收的主光是通过光栅直接透射的0级衍射的光，在第一和第二副光电检测器中接收的第一和第二光是由光栅衍射的正1级和负1级光。

29、如权利要求28所述的光学拾取器，其中，主光电检测器可在记录/再现介质的径向和切向上被平分从而可检测聚焦误差信号和/或跟踪误差信号，或通过在记录/再现介质的径向上将主光电检测器分为4部分，在主光电检测器的切向上平分来被分为8部分。

30、如权利要求29所述的光学拾取器，其中第一和第二副光电检测器可在径向上被平分，从而通过使用差分推挽方法跟踪误差信号是可检测的。

31、如权利要求30所述的光学拾取器，其中，主光电检测器可在径向上至少被平分并在切向上至少被平分，并且第一和第二副光电检测器在径向上至少被平分，以使用差分推挽方法可检测跟踪误差信号。

32、如权利要求31所述的光学拾取器，其中，当主光电检测器被分为4部分或8部分并且第一和第二副光电检测器在径向上被平分时，可通过差分推挽方法检测跟踪误差信号。

33、如权利要求32所述的光学拾取器，其中，一些光被光学构件衍射，以抑制由相邻层引起的干涉光，再现光的一部分也被衍射，从而引起再现信号的恶化，光电检测器包括辅助光电检测器，以在单独区域检测被衍射的光并补偿再现信号。

34、如权利要求33所述的光学拾取器，其中，光学构件包括衍射区域，以在在记录/再现介质上记录和/或从记录/再现介质上再现的过程中衍射从相邻层反射的光的一部分。

35、如权利要求34所述的光学拾取器，其中，衍射区域是全息区域以抑制来自相邻层的干涉光进入第一和第二副光电检测器。

36、如权利要求35所述的光学拾取器，其中，光学构件包括与主光电检测器和第一与第二副光电检测器的形状相应的全息图区域。

37、如权利要求35所述的光学拾取器，其中，光学构件包括单个全息图区域，从而来自相邻层的0级光不被主光电检测器和第一与第二光电检测器接收。

38、如权利要求35所述的光学拾取器，其中，光学构件包括与第一和第二副光电检测器的形状相应的全息图区域。

39、如权利要求38所述的光学拾取器，其中，从相邻层反射的0级光不应该与从记录/再现层反射的正和负1级光重叠，从而第一和第二副光电检测器不接收从相邻层的反射的0级光。

40、如权利要求36所述的光学拾取器，在全息图区域还包括偏振全息图。

41、如权利要求38所述的光学拾取器，在全息图区域还包括偏振全息图。

42、如权利要求40所述的光学拾取器，其中，从记录/再现层反射的0级光的一部分与从相邻层反射的0级光一起也被衍射，从而阻挡了影响再现信号的干涉光，从而在再现信号中减少了的层间的串扰。

43、一种记录/再现介质的光学拾取器，该光学拾取器包括：

光源，用于发射光；

光栅，用于将从光源发射的光分解为0级光、正1级光、和负1级光，并将0级光、正1级光、和负1级光透射到光学信息存储介质；

物镜，用于将发射的光聚焦到具有记录/再现层和相邻层的记录/再现介质上；

主光电检测器，主光电检测器用于接收从光学信息记录介质反射的0级光；

第一和第二副光电检测器，分别接收从光学信息存储介质反射的正1级光、负1级光；

光学构件，具有与主光电检测器和第一与第二副光电检测器的形状相应地成形的衍射区域，以在记录/再现层上记录和/或从记录/再现层上再现的过程中将从相邻层反射的光的一部分衍射，从而防止由从相邻层反射的0级光引起的干涉。

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