CN100552782C - 用于光学拾取器的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于光学拾取器的设备，其最小化当物镜被构形为沿光学存储介质的轨道离轴时在记录和非记录的图案之间产生的偏移元素。通过将入射光束作为一个光束进入光学存储器，然后将该光束划分为三个光束，以及通过防止次光束的AC信号到达光检测装置，本发明的光学拾取器最小化偏移电压电平改变。

Description

用于光学拾取器的设备
本发明根据35 U.S.C.119和35 U.S.C.365要求于2006年4月18日提交的韩国专利申请号10-2006-0034999的优先权，该文献的全部内容在此结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于光学拾取器的设备，更具体地，涉及一种用于光学拾取器的设备，当物镜被设置为沿光学存储介质的轨道离轴时，其能最小化在记录和非记录的图案之间产生的偏移元素。
背景技术
例如光盘的光学存储介质光学记录数据并且盘的形状为手掌大小。这些介质被装载在驱动器上，通过驱动器内部的光学设备将数据记录到其中或从其中读出数据。
存在多种光学存储介质，例如CD(压缩光盘)，DVD(数字多用途光盘)，和BD(蓝光光盘)。同样，存在DVD的子组，例如DVD-RW，DVD+RW，DVD-RW。这些介质的种类正在日益多样化。
在现有技术中，已经研发多种技术来跟踪光学记录介质上的轨道和凹槽。在这些技术中，可以使用三种光束来跟踪轨道和凹槽。在该情况下，特别是当三分支光束定位成沿跟踪方向离轴时，存在在光学记录介质的记录和非记录图案的边缘附近大面积产生偏移元素的问题。
在制造这些多种图像传感器时，正在做出努力来改善。
发明内容
本发明涉及一种用于光学拾取器的设备，其能有效最小化偏移元素而不会受到光束进入记录和非记录区域时的时间之间的差别和这些光束沿内轨道和外轨道离轴定位时物镜定位的位置之间的差别的影响。
本发明的优点，目的和特征将部分在下面的说明书中陈述，部分对于本领域技术人员来说可以从描述中显而易见，或者可以从本发明的实施中了解。通过说明书及其权利要求以及所附附图中所指出的具体结构，可以实现和得到本发明的目的和优点。
为了实现这些目的和其他优点以及根据本发明的目的，如这里具体和概括描述的，提供一种用于光学拾取器的设备，包括：发射光的光源；透射或反射光的分束器；将分束器透射的光聚集到光学存储器中的物镜；衍射光栅，其具有将光学存储器反射的光衍射并划分为主光束和两个次光束的第一光栅图案和将光衍射到与第一光栅图案的衍射方向不同的方向的第二光栅图案；使第一光栅图案衍射的光产生象散的聚光透镜；和经由聚光透镜接收该光并检测跟踪误差信号的光传感器，其中所述第一光栅图案覆盖除了与次光束区域重叠的主光束区域以外的被光穿透的区域，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
根据本发明的另一方面，提供一种制造CMOS图像传感器的方法，包括以下步骤：
根据本发明的另一方面，提供一种光学拾取器，包括：发射光的光源；透射或反射光的分束器；将分束器透射的光聚集到光学存储器中的物镜；衍射光栅，其具有将光学存储器反射的且然后被分束器反射的光衍射并划分为主光束和两个次光束的第一光栅图案，和将所述光衍射到第一光栅图案的衍射方向不同的方向的第二光栅图案；使第一光栅图案衍射的光产生象散的聚光透镜；和经由聚光透镜接收光并检测跟踪误差信号的光传感器，其中所述第一光栅图案覆盖除了与次光束区域重叠的主光束区域以外的被光穿透的区域，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
应当理解，之前的概述和下面的详述都是例证性和解释性的，意在提供对于要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
所附附图用于提供本发明的进一步理解，并结合在本说明书中，构成本说明书的一部分，这些附图说明了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的光学拾取器100的示意图。
图2a说明了通过光学存储器的光的衍射，图2b说明了通过在光学存储器处的衍射光形成的棒球(baseball)(缝线型)的形成。
图3示出了棒球图案。
图4示出了根据本发明的衍射光栅的第一实施例。
图5示出了根据本发明的衍射光栅的第二实施例。
图6示出了根据本发明的衍射光栅的第三实施例。
图7示出了通过根据本发明第一实施例的光学拾取器的衍射光栅产生的示例性推挽信号输出。
图8示出了根据本发明的主光束和次光束到达光学存储器上方的位置。
图9a示出了偏移电压的改变，其取决于不存在物镜的径向移动的时间，图9b示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动的时间，两种情况下物镜都位于轴上。
图10示出了偏移电压的改变，其取决于次光束误差产生时的时间，其中物镜位于轴上。
图11示出了偏移电压的改变，其取决于次光束误差产生时的时间以及存在物镜的径向移动的时间，其中物镜位于轴上。
图12a和12b示出了偏移电压的改变，其取决于分别存在物镜的径向移动1au和5au时的时间，其中物镜是离轴放置的。
图13a示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动为5au且次光束误差产生时的时间，其中物镜位于轴上，图13b示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动为5au且次光束误差产生时的时间，其中物镜是离轴放置的。
图14示出了在给定与根据本发明的光学拾取器中测量的图13b相同的条件下，取决于时间的偏移电压的改变。
图15示出了根据本发明第二实施例的光学拾取器200的示意图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，这些例子在所附附图中说明。在任何可能的情况下，相同的附图标记在整个附图中表示相同或相似的部件。
图1示出了根据本发明实施例的光学拾取器100。
参考图1，根据本发明第一实施例的光学拾取器100包括光源110，准直透镜120，分束器130，衍射光栅140，波长片150，物镜155，聚光透镜160和光检测装置170，光学存储器180可以放置在物镜155之前。
光源110产生激光束，准直透镜120将光源110产生的光转换为平行光束。
作为分光装置的分束器130根据光的偏振方向透射来自准直透镜120的入射光，或将光学存储器180反射的光反射到聚光透镜160。
通过分束器130的透射光通过衍射光栅140，然后由1/4波长片150转换为圆偏振光。
圆偏振光通过物镜155，由具有纹间表面和凹槽结构的光学存储器180反射，然后返回到物镜130。
反射光由物镜130转换为平行光束，然后由1/4波长片150偏振以使其偏振方向反向。然后该光由衍射光栅140衍射。
衍射光栅140将通过光学存储器180的反射光衍射并且划分为主光束和两个次光束，其中主光束和次光束的衍射光形成棒球图案，如图3所示。
衍射光栅140包括两个光栅图案区域，其彼此具有不同的偏振方向。第一光栅图案进行光学存储器的反射光的衍射的划分，并排除AC信号产生区域，即次光束区域和主光束区域重叠的区域。第二光栅图案覆盖次光束区域和主光束区域重叠的区域，并且将光衍射到不同于第一光栅图案的情况的方向。通过第二光栅图案的衍射光不进入光检测装置并排除在误差检测处理之外。
衍射光栅140的详细结构将参考图4和下述附图在下面描述。
由衍射光栅140划分的主光束是第0级光束并且在光检测装置170处被检测为MPP信号，其次光束是第+1和-1级光束并在光检测装置170处分别被检测为第一SPP信号和第二SPP信号。
来自衍射光栅140的衍射光通过分束器130反射并经由聚光透镜160透射到光检测装置。
光检测装置170是例如光电二极管的光电转换器件，接收第0级光束，第+1和-1级光束，并产生MPP信号、第一SPP信号和第二SPP信号以及检测来自其中的TES(跟踪误差信号)。
图2a说明了通过光学存储器的光的衍射。
如图2a所示，入射到光学存储器180的入射光通过光学存储器180上的纹间表面/凹槽的轨道结构以某个角度θ进行衍射，形成第0级，第+1和-1级光束。第0级，第+1和-1级光束形成圆形图案。
由第0级，第+1和-1级光束形成的圆形图案的尺寸可以等效于直接放置在光学存储器之前的物镜的EPD(入射光瞳)，并且可以通过下述等式计算。
EPD＝2×f×NA    (等式1)
其中“f”是物镜的焦距，
“NA”是数值孔径。
图2b说明了通过在光学存储器180处的衍射光形成的棒球的形成。
如图2b所示，当圆形图案光束入射到光学存储器180中时，它被衍射以形成三个光束b1，b2，b3。
由侧面光束b 1，b3形成的圆形图案从中心光束b2形成的中心图案移出，其中移动的量可以通过下述等式进行计算。
移动量＝次光束的级别×f×λ÷TP
其中“次光束的级别”是+1或-1，
“f”是物镜的焦距，
“λ”是次光束的波长，
“TP”是光学存储器的轨道节距。
通过光学存储器180反射，三个光束b1，b2，b3形成棒球(baseball，缝线型)图案，如图3所示。
尺寸和重叠区域取决于光学存储器180的种类。例如，在BD(蓝光光盘)或DVD-RW的情况下，重叠区域倾向于相对大。
在光学存储器180处反射形成的棒球图案P1，P2，P3通过物镜155转换为平行光束，然后通过波长片150和衍射光栅140。
图4示出了可以在图1的光学拾取器100中使用的根据本发明的衍射光栅的第一实施例的平面图。
在根据本发明一个实施例的光学拾取器100中，衍射光栅140a的结构等效于圆形图案P1，P2，P3。通过次光束(第±1级光束)区域(P4，P6)和主光束区域P5和次光束区域P4，P6的重叠区域P7的光束被衍射到不同于光检测装置170的其它方向，以便它们从检测TES信号的处理中排除。
AC信号由次光束区域和主光束区域的重叠区域引起。通过防止AC信号到达光检测装置170，提高了检测精确的TES。
参考图4，假定Y轴沿轨道方向，X轴沿切线方向，则在衍射光栅140a中，第一光栅图案A1覆盖除了次光束区域以及与次光束区域重叠的主光束区域以外的区域，第二光栅图案A2覆盖衍射光栅140a的剩余部分。
第二光栅图案A2防止第±1级光束到达光学存储器，以便AC信号从检测TES信号的处理中排除。
图5示出了可以在图1的光学拾取器100中使用的根据本发明的衍射光栅的第二实施例的平面图。
参考图5，类似于第一实施例，衍射光栅140b的第二实施例包括第一光栅图案A3和第二光栅图案A4。第一光栅图案A3为矩形形状，其不与次光束P4，P6的圆形图案重叠。第二光栅图案A4覆盖衍射光栅140b的剩余部分。
优选地，第一光栅图案A3的一条边与次光束的圆形图案接触，如图5所示。矩形的宽度和长度在本发明的范围中可变。
图6示出了可以在图1的光学拾取器100中使用的根据本发明的衍射光栅的第三实施例的平面图。
参考图6，类似于第一实施例，衍射光栅140c的第三实施例包括第一光栅图案A5和第二光栅图案A6。第一光栅图案A5包括两个水平的长矩形，每个矩形分别放置在顶部和底部。
类似地，第一光栅图案P5不重叠次光束P4，P6的圆形图案，第二光栅图案A6覆盖衍射光栅140c的剩余部分。
第一衍射图案A5的一条边通过四个交点的上面或下面两个，在该交点处，主光束和次光束的圆形图案相交。第一光栅图案的矩形的宽度和长度在本发明的范围中可变。
图7示出了在由光学存储器上的轨道结构反射后透射通过本发明的第一，第二或第三衍射光栅140a，140b，140c的第0级光束产生的推挽信号MPP和第±1级光束产生的SPP1和SPP2。注意到在由第±1级光束产生的推挽信号中基本上没有AC信号。通过透射通过本发明的衍射光栅140a，140b，140c，偏移从光检测装置170检测的信号中排除，其参考图9a和下述附图进行描述。
同时，来自光检测装置170检测的跟踪误差信号的跟踪误差电平可以通过下述等式进行计算。注意到跟踪误差电平通过本发明得到改善，这是因为SPP信号的AC信号在它到达光学存储器前被排除。
跟踪误差电平＝MPP信号-k×(第一SPP1信号+第二SPP信号)(等式3)
其中“k”＝MPP信号的DC电平÷(2×SPP信号的DC电平)
第一光栅图案A1，A3，A5正好通过主光束b2而没有相移，并且移动次光束B1，B3的相位，以便从检测跟踪误差信号的处理中排除相移的次光束。
第二光栅图案A2，A4，A6的光栅具有不同于第一光栅图案A1，A3，A5的光栅的方向，例如90°，以便它们可以向不同于光检测装置170的某个位置使光束转向。
图8示出了根据本发明的主光束和次光束越过光学存储器的位置。
主光束B2在未记录区域U和记录区域R之间的边缘线上，次光束与边缘线移动大约1/2 TP，其相应于光学存储器上的轨道线。
图9a示出了偏移电压的改变，其取决于不存在物镜的径向移动时的时间，图9b示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动时的时间，两种情况下物镜都位于轴上。在沿时间轴时间＝0之前，它表示未记录区域中的偏移电压，在沿时间轴时间＝0之后，表示未记录区域中的偏移电压。
未记录区域U和记录区域R之间的差别显示为反射比的差别。当利用三个光束使用DDP方法时，对比图9a和9b，通过物镜的径向移动，即通过在光学存储器上移动物镜，在未记录区域和记录区域之间产生电压电平差。
如图9a所示，当不存在物镜的径向移动时在t＝0之前和之后不存在偏移电压电平的改变，而如图9b所示，当存在物镜的径向移动时，在t＝0之前和之后产生偏移电压电平差。
图10示出了偏移电压的改变，其取决于次光束误差产生时的时间，其中物镜位于轴上。
在图10中，次光束误差产生，以至于次光束向第0级光束偏离轨道10TP。因而，偏移电压电平改变在t＝0附近增加。
图11示出了偏移电压的改变，其取决于次光束误差产生时以及存在物镜的径向移动的时间，其中物镜位于轴上。注意到偏移电压电平改变在t＝0附近显著增加。
图12a和12b示出了偏移电压的改变，其取决于分别存在物镜的径向移动1au(任意单位)和5au时的时间，其中物镜位于离轴。
对比图12a和12b，注意到径向移动越大，偏移电压电平改变越严重。
在两个物镜沿径向方向的轴上构形中，第±1级光束从第0级光束移动1/2TP，移动量随着物镜移动而固定，以至于产生偏移改变的相对小的量。相反，在两个物镜沿轨道方向的离轴构形中，第±1级光束从第0级光束移动1/2TP，移动量根据到光学存储器的中心的距离而变化，以至于产生非常大的量的偏移电平改变。
图13a示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动5au且次光束误差产生时的时间，其中物镜位于轴上，图13b示出了偏移电压的改变，其取决于存在物镜的径向移动5au且次光束误差产生时的时间，其中物镜离轴放置。
对比图13a和图13b，注意到在t＝0附近图13b中产生比图13a中更严重的偏移电压电平改变。
图14示出了在给定与根据本发明的光学拾取器中测量的图13b相同的条件下，取决于通过利用根据本发明的光学拾取器检测的时间的偏移电压的改变。
对比图14和图13a或图13b，注意到AC信号的幅度在t＝0处轻微地改变，但是在t＝0附近基本上没有偏移电压电平。
图15示出了根据本发明第二实施例的光学拾取器200的示意图。
参考图15，根据本发明第二实施例的光学拾取器200包括光源210，准直透镜220，分束器230，波长片250，物镜255，衍射光栅240，聚光透镜260和光检测装置270，光学存储器280可以放置在物镜255之前。
图1 5的光学拾取器的第二实施例的结构类似于图1的第一实施例，但是不同之处在于衍射光栅240定位在分束器230和聚光透镜260之间。
根据图1的本发明的第一实施例的光学拾取器可以使用三个实施例的衍射光栅140a，140b，140c，而根据图15的本发明的第二实施例的光学拾取器不能使用第二实施例的衍射光栅140b。
参考图5，当存在物镜的径向移动，即物镜沿径向方向移动时，该径向方向相应于图5中纸面的水平方向，衍射光栅140b的第二实施例的第一光栅图案区域A3可以侵入第二光栅图案区域A4。在该情况下，可能在检测跟踪误差信号时存在显著的误差，其使得第二实施例的衍射光栅不可用。
关于图15中其它部件的详细描述与图1相同，因此省略。
根据本发明的光学拾取器提供下述优点：
当使用离轴构形并且物镜在未记录区域和记录区域的边缘移动时，可以防止偏移电压电平改变。
可以减少偏移电压电平改变而不会受到径向移动、次光束误差等的影响，并且当在具有不同轨道结构的HD-DVD，DVD-R，DVD-RW，BD上进行跟踪伺服时DPP电平和光效率不会降低。

Claims (7)

1.一种光学拾取器，包括：
发射光的光源；
透射或反射光的分束器；
将分束器透射的光聚集到光学存储器中的物镜；
衍射光栅，其具有将光学存储器反射的光衍射并划分为主光束和两个次光束的第一光栅图案和将光衍射到与第一光栅图案的衍射方向不同的方向的第二光栅图案；
使第一光栅图案衍射的光产生象散的聚光透镜；和
经由聚光透镜接收该光并检测跟踪误差信号的光传感器；
其中所述第一光栅图案覆盖除了与次光束区域重叠的主光束区域以外的被光穿透的区域，以及所述第二光栅图案覆盖所述衍射光栅的剩余部分。
2.根据权利要求1的光学拾取器，其中所述第一光栅图案为矩形形状，该矩形的至少一条边是两个次光束区域的圆的切线，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
3.根据权利要求1的光学拾取器，其中所述第一光栅图案具有矩形的上图案和下图案，该上图案和下图案分别定位在主光束区域和次光束区域的顶部和底部并且该上图案和下图案的一条边通过主光束的圆和次光束的圆的交点，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
4.根据权利要求1的光学拾取器，进一步包括放置在衍射光栅和物镜之间的1/4波长片。
5.一种光学拾取器，包括：
发射光的光源；
透射或反射光的分束器；
将分束器透射的光聚集到光学存储器中的物镜；
衍射光栅，其具有将光学存储器反射的且然后被分束器反射的光衍射并划分为主光束和两个次光束的第一光栅图案，和将光衍射到第一光栅图案的衍射方向不同的方向的第二光栅图案；
使第一光栅图案衍射的光产生象散的聚光透镜；和
经由聚光透镜接收光并检测跟踪误差信号的光传感器，
其中所述第一光栅图案覆盖除了与次光束区域重叠的主光束区域以外的被光穿透的区域，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
6.根据权利要求5的光学拾取器，其中所述第一光栅图案具有矩形的上图案和下图案，该上图案和下图案分别定位在主光束区域和次光束区域的顶部和底部并且该上图案和下图案的一条边通过主光束的圆和次光束的圆的交点，以及所述第二光栅图案覆盖衍射光栅的剩余部分。
7.根据权利要求5的光学拾取器，进一步包括放置在光束分离器和物镜之间的1/4波长片。
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