CN101652814B - 全息光学装置、包括该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统 - Google Patents

全息光学装置、包括该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统 Download PDF

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Abstract

提供一种全息光学装置、一种包括该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及一种包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统。该全息光学装置包括：第一全息图区域，包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为0级衍射光和1级衍射光的全息图，其中，通过使用透镜对0级衍射光和1级衍射光进行聚焦来形成光点。因此，当由0级衍射光形成的光点形成在透镜的光轴上时，1级衍射光的光点形成在与透镜的光轴隔开的位置。

Description

全息光学装置、包括该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统
技术领域
本发明的各方面涉及一种全息光学装置、一种具有该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及一种包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统，更具体地讲，涉及一种能够使用从同一光源发射的光从具有不同厚度的信息存储介质再现数据/将数据记录在该信息存储介质中的全息光学装置、一种具有该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及一种包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统。
背景技术
通过物镜聚焦在信息存储介质(即，光盘)上的激光的光点的大小决定了光学记录和/或再现设备的数据记录容量。具体地讲，根据等式1，由激光的波长λ和物镜的数值孔径(NA)决定光点的大小。
等式1聚焦光点的直径∝λ/NA。
因此，为了减小形成在光盘上的光点的大小并由此实现高密度记录，有必要采用短波长光源(诸如蓝色激光器)和具有高NA的物镜。
根据蓝光盘(BD)标准，BD的单侧具有大约25GB的存储容量。记录/再现设备使用具有大约405nm波长的光源以及具有0.85的NA的物镜在BD上记录/再现数据。BD的厚度为0.1mm。所述厚度被定义为从光入射面到信息存储面的间隔，也对应于保护层的厚度。
另外，根据高清晰度DVD(HD DVD)标准，HD DVD具有大约15GB的存储容量。记录/再现设备使用具有大约405nm波长的光源(与BD的情形相同)以及具有0.65的NA的物镜在HD DVD上记录/再现数据。HD DVD的厚度为0.6mm。如同BD一样，所述厚度被定义为从光入射面到信息存储面的间隔，也对应于基底的厚度。
由于使用在一侧具有大约25GB的存储容量的BD以及在一侧具有大约15GB的存储容量的HD DVD两者，所以需要一种能够在单个系统中使用两种类型的光盘的可兼容设备。关于这一点，已经建议了一种使用适合于两种类型的光盘的两个物镜的方法。然而，在这种情况下，需要两个物镜单元以及相应的光学部件，所以增加了光学部件的数量。因此，增加了生产成本。此外，两个物镜之间的光轴调整是困难的。
为了解决上述问题，已经考虑了一种使用一个物镜单元并利用全息光学装置减小球面像差的方法。第08-062493号日本专利公开中披露了一种通过使用全息透镜与DVD光源兼容地使用基于CD的光盘的方法。根据该方法，在分离光的过程中，作为直的透射光束的0级衍射光形成聚焦，作为发散的透射光束的+1级衍射光形成具有不同聚焦长度的另一聚焦。在上述公开中，全息透镜将平行光束形式的入射光束衍射为0级衍射光和+1级衍射光。0级衍射光以非发散(非会聚)光束的形式入射在物镜上。该入射光束用于将信息记录在相对薄的光盘上或从该光盘再现记录的信息。另外，发散光束形式的+1级衍射光用于将信息记录在相对厚的光盘上或从该光盘再现记录的信息。由用于对DVD进行记录和再现的0级衍射光形成的光点以及由用于对CD进行记录和再现的+1级衍射光形成的光点形成在同一光轴上。
如上所述，传统上，0级衍射光和+1级衍射光分别用于直透射和发散透射，从而不仅使用DVD光源对DVD进行记录和再现，也使用DVD光源对CD进行记录和再现。但是，即使当全息光学装置将入射光衍射为0级衍射光和+1级衍射光时，其它级的光中的每一种的量不完全为零。即，全息光学装置实质上将少量入射光衍射到其它级。因此，光盘反射的并入射在全息透镜上的0级衍射光被全息透镜再次衍射为0级光、+1级光、-1级光等。这里，0级衍射光用于检测DVD再现信号。即，对于DVD再现，0级/0级衍射光用作信号光。
类似地，光盘反射的并入射在全息透镜上的+1级衍射光被全息透镜再次衍射为0级光、+1级光、-1级光等。这里，+1级衍射光用于检测CD再现信号。即，对于CD再现，+1级/+1级衍射光用作信号光。
用于DVD再现的信号光使用0级衍射光作为入射光并使用光盘反射的并入射在全息透镜上的0级衍射光。用于CD再现的信号光使用+1级衍射光作为入射光并使用光盘反射的并入射在全息透镜上的+1级衍射光。当这些信号光用于BD和HD DVD的可兼容再现时，0级/0级衍射光可用作用于BD再现的信号光，+1级/+1级衍射光可用作用于HD DVD再现的信号光。
但是，当使用一般的光轴旋转对称全息光学装置(诸如传统的全息透镜)时，用于再现BD的光点和用于再现HD DVD的光点存在于同一光轴上。因此，在被光盘反射并穿过全息光学装置之后被光电检测器检测的光包括由于其它衍射光而导致的噪声，从而再现信号被劣化。即，当全息光学装置使用n级衍射光的入射光/n级衍射光的返回光作为信号光时，(n-1)级衍射光的入射光/(n+1)级衍射光的返回光以及(n+1)级衍射光的入射光/(n-1)级衍射光的返回光入射在光电检测器上，并作为影响信号光的噪声。在这种情况下，入射光是由全息光学装置衍射的并发射到光盘的光。返回光是由光盘反射的、再次入射在全息光学装置上以被衍射的、并向光电检测器传播的光。
当来自光源的准直平行光入射在全息光学装置上并且BD被使用时，由于来自全息光学装置的0级衍射光被BD反射，并且使用0级衍射光的光路再次入射在全息光学装置上，所以全息光学装置的0级衍射光在经过全息光学装置之后作为平行光传播。另外，由于来自全息光学装置的1级衍射光被BD反射，并且使用-1级衍射光的光路再次入射在全息光学装置上，所以最终-1级衍射光入射在全息光学装置上，并且该光在经过全息光学装置之后作为平行光传播。类似地，由于来自全息光学装置的-1级衍射光被BD反射，并且使用1级衍射光的光路再次入射在全息光学装置上，所以该光在经过全息光学装置之后作为平行光传播。
当使用BD时，0级/0级衍射光、-1级/1级衍射光以及1级/-1级衍射光在经过全息光学装置之后使用相同的光路传播。因此，当0级/0级衍射光用作信号光来再现BD上，-1级/1级衍射光以及1级/-1级衍射光成为噪声。
类似地，当1级/1级衍射光用作对于HD DVD的信号光时，0级/2级衍射光以及2级/0级衍射光成为噪声。从图1可看出，-1级/1级衍射光和1级/-1级衍射光以及0级/2级衍射光和2级/0级衍射光在光电检测器上形成的光点的大小与信号光形成的光点的大小接近。其结果是，再现信号被劣化。图1显示了在BD和HD DVD再现期间在光电检测器的表面上接收的信号光和噪声光的光点。因此，为了提高BD和HD DVD再现信号的质量，应该通过降低产生噪声的衍射光的效率来减小噪声。
同时，由于具有高衍射效率的0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光在光电检测器上形成大的光点，所以0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光没有对再现信号产生大的影响。
然而，对于使用差分推挽(DPP)信号作为寻轨伺服信号的光盘(诸如WORM和可重记录光盘)，-1级/1级衍射光、1级/-1级衍射光、0级/2级衍射光以及2级/0级衍射光不仅仅是劣化副推挽(SPP)信号使得DPP信号被劣化的光。0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光也使得SPP信号被劣化，从而DPP信号被劣化。其原因如下。被光栅分离以用于DPP信号检测的3个光束(主光束和两个副光束)通过物镜在光盘的表面上形成光点。在这种情况下，主光束和副光束之间的光量比为大约10∶1。当使用一般的光轴旋转对称全息光学装置时，在副光接收区域中接收的光的量大到足以影响副推挽信号，其中，副光接收区域用于检测主光束的0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光的副光束。
发明内容
技术问题
本发明的各方面提供一种全息光学装置，当差分推挽信号用作寻轨伺服信号以使用同一光源将数据记录到具有不同厚度的光学信息存储介质/从该光学信息存储介质再现数据时，该全息光学装置可确保再现信号的质量并防止副推挽信号的劣化，本发明的各方面还提供一种具有该全息光学装置的可兼容光学拾取器以及一种包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种设置在光学拾取器中的全息光学装置，所述光学拾取器包括物镜以及沿着光轴发射入射光的光源，所述全息光学装置包括：第一全息图区域，包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点。
根据本发明的另一方面，提供一种用于根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质的可兼容光学拾取器，第二信息存储介质具有与第一信息存储介质的厚度不同的厚度，所述可兼容光学拾取器包括：光源，沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；物镜，将入射光聚焦在第一信息存储介质和第二信息存储介质中的信息存储介质上；全息光学装置，包括第一全息图区域，所述第一全息图区域包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在信息存储介质上在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点。
根据本发明的另一方面，全息光学装置的第一全息图区域可使得1级衍射光发散。
根据本发明的另一方面，全息光学装置还可包括：第二全息图区域，设置在第一全息图区域的外部，并且具有用于将入射光衍射为第二0级衍射光和会聚的第二1级衍射光的全息图。
根据本发明的另一方面，在全息光学装置中，当第二全息图区域衍射的1级衍射光的聚焦光点与光轴之间的距离为d1，当第一全息图区域衍射的1级衍射光的聚焦光点与光轴之间的距离为d2时，d1≠d2。
根据本发明的另一方面，在全息光学装置的第二全息图区域中，0级衍射光的衍射效率可等于或大于1级衍射光的衍射效率。
根据本发明的另一方面，设置在第一全息图区域中的全息图可具有同心圆图案。
根据本发明的另一方面，在第一全息图区域中，0级衍射光的衍射效率可等于1级衍射光的衍射效率。
根据本发明的另一方面，第一信息存储介质的厚度可为0.1mm，第二信息存储介质的厚度可为0.6mm。
根据本发明的另一方面，第一信息存储介质可根据BD(蓝光盘)标准，第二信息存储介质可根据HD DVD(高清晰度DVD)标准。
根据本发明的另一方面，光源可发射具有400nm和420nm范围内的波长的蓝光。
根据本发明的另一方面，物镜可具有适合于根据第一标准的第一信息存储介质的第一NA(数值孔径)，全息光学装置的第一全息图区域的最外径结合到物镜，以形成适合于根据第二标准的第二信息存储介质的第二NA。
根据本发明的另一方面，第一NA可为0.85，第二NA可为0.65。
根据本发明的另一方面，提供一种光学信息存储介质系统，所述光学信息存储介质系统包括可兼容光学拾取器和控制所述可兼容光学拾取器的控制部分，所述可兼容光学拾取器用于根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质，第二信息存储介质具有与第一信息存储介质的厚度不同的厚度，所述可兼容光学拾取器包括：光源，沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；物镜，将入射光聚焦在第一信息存储介质和第二信息存储介质中的信息存储介质上；全息光学装置，包括第一全息图区域，所述第一全息图区域包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在信息存储介质上在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点。
根据本发明的另一方面，提供一种记录/再现数据的方法，所述方法使用一个可兼容光学拾取器在根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质上记录/再现数据，第一信息存储介质和第二信息存储介质具有不同厚度，所述方法包括：沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；使用关于光轴非对称的第一全息图将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光；对第一0级衍射光进行聚焦，以在第一信息存储介质和第二信息存储介质中的信息存储介质上在光轴上形成第一光点；对第一1级衍射光进行聚焦，以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离在信息存储介质上形成第二光点。
本发明的另外方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分是清楚的，或者通过本发明的实施可以被理解。
有益效果
根据本发明的各方面，提供一种光轴旋转非对称相位型全息衍射光学装置，该全息衍射光学装置在0级衍射光的情况下在薄的信息存储介质上在光轴上形成光点，在1级衍射光的情况下在厚的信息存储介质上在与光轴离心的位置形成光点。因此，由衍射光形成的作为噪声的光点可在光电检测器上偏离中心，从而可去除使得再现信号和差分推挽伺服信号劣化的噪声衍射光。
因此，在具有根据本发明各方面的全息光学装置的可兼容光学拾取器以及包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统中，可确保再现信号的质量。另外，当差分推挽信号用作寻轨伺服信号时，可防止副推挽信号的劣化。
附图说明
通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本发明这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：
图1示出了在BD和HD DVD的再现期间在光电检测器上接收的信号光和噪声光的光点；
图2示出了根据本发明实施例的包括全息光学装置的可兼容光学拾取器的光学构造；
图3A和图3B是根据本发明实施例的全息光学装置的俯视图；
图4示出了根据本发明实施例的可兼容光学拾取器中的光路，0级/0级衍射光以及1级/-1级衍射光穿过该光路并到达光电检测器；
图5A作为对比示例示出了当传统的光轴旋转对称全息光学装置用于可兼容光学拾取器来代替根据本发明的全息光学装置时的光路，0级/0级衍射光以及1级/-1级衍射光穿过该光路并到达光电检测器；
图5B是图5A中的传统的光轴旋转对称全息光学装置的俯视图；
图6A示出了当使用图5B中的传统的全息光学装置时由光电检测器接收的0级/0级衍射光、0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光的光点；
图6B示出了当使用根据本发明各方面的全息光学装置时由光电检测器接收的0级/0级衍射光、0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光的光点；以及
图7示出了包括根据本发明实施例的可兼容光学拾取器的光学记录和/或再现设备的结构。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。下面通过参照附图来描述这些实施例以解释本发明。
图2示出了根据本发明实施例的包括全息光学装置20的可兼容光学拾取器10的光学构造。根据本发明的各方面，可兼容光学拾取器10可根据第一标准在第一信息存储介质1a上记录/再现数据，并且可根据第二标准在第二信息存储介质1b上记录/再现数据。参照图2，可兼容光学拾取器10包括：光源11，发射预定波长的光；全息光学装置20，具有第一全息图区域21(图3A和图3B所示)，用于将光源11发射的入射光衍射为直线传播的0级衍射光和发散的1级衍射光。物镜30具有第一数值孔径(NA)以将入射光聚焦在信息存储介质1上，并且根据第一标准为第一信息存储介质1a被优化/适合于第一信息存储介质1a，但是可与第二信息存储介质1b一起被使用。光路改变器15布置在光源11和物镜30之间的光路上，以改变入射光的传播路径。光电检测器19接收被信息存储介质1反射并通过物镜30和光路改变器15的光。
第一信息存储介质1a和第二信息存储介质1b具有不同的厚度，并且可与具有相同波长的光结合使用。例如，第一信息存储介质1a的厚度可以是0.1mm，第二信息存储介质1b的厚度可以是0.6mm。另外，第一信息存储介质1a可根据BD标准，第二信息存储介质1b可根据HD DVD标准。应该理解，本发明的各方面也可应用于其它光学介质标准。
光源11发射光，该光具有共用于根据第一标准(例如BD标准)的第一信息存储介质1a和根据第二标准(例如HD DVD标准)的第二信息存储介质1b的波长。例如，当第一信息存储介质1a和第二信息存储介质1b分别是BD和HD DVD时，光源11发射400-420nm(诸如大约405nm)范围内的蓝光。可设置发射蓝光的半导体激光器作为光源11，但不限于此。
在光源11和物镜30之间的光路上还设置用于将从光源11发射的发散光准直为平行光的准直透镜13。图2示出了光路改变器15和全息光学装置20之间的准直透镜13的布置的示例。另外，在光路改变器15和光电检测器19之间的光路上还设置用于接收被信息存储介质反射的光并在光电检测器19上形成适当大小的光点的传感器透镜18。传感器透镜18可以是像散透镜，从而可使用像散方法检测聚焦误差信号。光路改变器15可包括一般的光束分离器，但不是必要的。或者，光路改变器15可包括偏振光束分离器和四分之一波片。
为了在3光束方法或差分推挽(DPP)方法中检测寻轨伺服信号，可兼容光学拾取器10还包括光栅12，光栅12设置在光源11和光路改变器15之间的光路上，以将从光源11输出的光分离为3个光束(即，主光束和两个副光束)。在这种情况下，如图4和图6所示，光电检测器19可包括：光接收区域19a，接收主光束；光接收区域19b和19c，接收两个副光束。检测主光束的光接收区域19a包括例如四个划分的光接收区域，如图4和图6所示。检测副光束的光接收区域19b和19c包括例如两个划分的光接收区域，如图4和图6所示。在这种情况下，可使用差分推挽方法和/或3光束方法检测寻轨伺服信号。当可兼容光学拾取器10使用3光束方法检测寻轨伺服信号时，光接收区域19b和19c可仅包括单个光接收区域。在图2、图4和图6中，为了清楚地示出本发明各方面的特征部分，省略了副光束的显示。由于差分推挽方法或3光束方法中的寻轨伺服信号的检测是本发明各方面所属技术领域所公知的，所以这里省略了对其的详细描述和说明。
通过支撑构件25将全息光学装置20固定地布置为与物镜30相隔预定距离。
图3A和图3B是根据本发明实施例的全息光学装置20的俯视图。参照图3A和图3B，全息光学装置20的第一全息图区域21包括光轴旋转非对称相位型全息图。例如，可按照台阶图案或开诺全息图案来形成相位型全息图。因此，第一全息图区域21将入射光衍射为直线传播的0级衍射光和发散的1级衍射光。第一全息图区域21在物镜30的光路上形成0级衍射光点，并且在与物镜30垂直的光轴的方向上与该光轴隔开d0(图2中所示)的位置形成1级衍射光点。第一全息图区域21通过使用预定透镜(例如图2中的透镜30)对0级衍射光和1级衍射光进行聚焦，来形成光点。
可将第一全息图区域21设置为使得0级衍射光和1级衍射光的衍射效率彼此大致相等。例如，可这样设置第一全息图区域21，使得0级衍射光、1级衍射光、-1级衍射光以及2级衍射光的衍射效率分别为38.3％、38.3％、5.8％和3.0％。但是，应该理解，根据本发明的各方面，设置第一全息图区域21以将入射光主要衍射为0级衍射光和1级衍射光，而不考虑衍射效率值是否彼此大致相等。
当第一全息图区域21的最外径结合到物镜30时，第一全息图区域21可被设置为产生第二NA，该第二NA适合于根据第二标准(例如HD DVD标准)的第二信息存储介质1b。第一NA可以是0.85，第二NA可以是0.65。但是，应该理解，本发明的各方面不限于此。
如图1所示，BD入射光瞳大于HD DVD入射光瞳，其中，BD入射光瞳是用于BD的可实现0.85的第一NA的有效光范围，HD DVD入射光瞳是用于HD DVD的可实现0.65的第二NA的有效光范围。因此，当全息光学装置20仅包括与HD DVD入射光瞳的大小对应的第一全息图区域21时，可在HD DVD入射光瞳中调整0级衍射光和1级衍射光的比率。但是，入射光完全穿过环形区域，该环形区域位于HD DVD入射光瞳的外部并属于BD入射光瞳。因此，在BD入射光瞳的整个区域中，全息光学装置20中的透射效率是不均匀的，导致抖动劣化。
因此，如图2、图3A和图3B所示，通过在该环形区域中形成全息图以会聚并透射1级衍射光，1级衍射光被散射，从而不影响信息存储介质1的记录面。此外，0级衍射光的透射效率与相应于HD DVD入射光瞳大小的区域中的0级衍射光的透射效率大致相等，从而可在BD入射光瞳的整个区域获得大致相等的透射效率，由此防止抖动劣化。
根据图2、图3A和图3B所示的实施例的全息光学装置20还包括设置在第一全息图区域21外部的第二全息图区域23。第二全息图区域23包括将入射光衍射为直线传播的0级衍射光和会聚的1级衍射光的全息图。第二全息图区域23使得适合于第一信息存储介质1a的光束的透射率比与相应于第一NA的入射光瞳大小相应的整个区域中的透射率更均匀。
第二全息图区域23将入射光衍射为0级衍射光和1级衍射光，并会聚1级衍射光。具有与第一全息图区域21的全息图的深度相同的深度的全息图可被设置在第二全息图区域23中。被第二全息图区域23衍射的1级衍射光聚焦在第一信息存储介质1a(例如BD)的信息存储面前面的位置，所以实际上没有被聚焦在信息存储面上。
图3A示出了包括条纹图案全息图的第二全息图区域23的示例。图3B示出了包括同心圆图案全息图的第二全息图区域23的示例。应该理解，第一全息图区域2 1也可以是条纹图案或同心圆图案。由于第二全息图区域23仅用于在薄的第一信息存储介质1a上形成聚焦光点，所以不需要与第一全息图区域21的全息图案类似的图案。可使用能够控制0级衍射的效率的任何全息图案，而不考虑第二全息图区域23的图案形状。因此，可对图案进行各种改变。
在包括根据本发明各方面的全息光学装置20的可兼容光学拾取器10中，穿过第一全息图区域21和第二全息图区域23的0级衍射光用于在薄的第一信息存储介质1a(例如BD)上记录/再现数据。此外，被第一全息图区域21衍射的1级衍射光用于在比第一信息存储介质1a厚的第二信息存储介质1b(例如HD DVD)上记录/再现数据。因此，由于第二全息图区域23使得例如穿过全息光学装置20的0级衍射光在BD入射光瞳的整个区域中更均匀，所以第二全息图区域23可被设置为使得1级衍射光和0级衍射光的衍射效率彼此相等。但是，应该理解，本发明的各方面不限于此。例如，第二全息图区域23可被设置为使得0级衍射光的衍射效率大于1级衍射光的衍射效率。
尽管不是在所有方面都需要，但是全息光学装置20满足下列条件。当由第二全息图区域23衍射的1级衍射光聚焦在厚的第二信息存储介质1b上时，假设在与物镜30的光轴垂直的方向上聚焦光点离开该光轴的距离(离心距离)为d1。当由第一全息图区域21衍射的1级衍射光聚焦在第二信息存储介质1b上时，假设在与物镜30的光轴垂直的方向上聚焦光点离开的距离(离心距离)为d2。在这种情况下，d1可以不等于d2。
当第二全息图区域23包括如图3A所示的条纹图案全息图时，由于d1是大于0的值，所以满足条件d1≠d2的全息图案可被设置在第一全息图区域21和第二全息图区域23中。当第二全息图区域23包括如图3B所示的同心圆图案全息图时，由于d1＝0，所以全息光学装置20自然满足条件d1≠d2。
当全息光学装置20被设置为满足条件d1≠d2时，在再现第二信息存储介质1b期间，即使当在被第二全息图区域23衍射之后会聚的1级衍射光被信息存储介质1反射并穿过第一全息图区域21时，也防止在光电检测器19的有效光接收区域中接收到光。
根据本发明各方面的全息光学装置20是光轴旋转非对称相位型全息衍射光学装置，并且可通过0级衍射光(例如BD信号光)在物镜30的光轴上形成光点，可通过1级衍射光(例如HD DVD信号光)形成光点并在与物镜30的光轴垂直的方向上(例如，径向方向上)使该光点离心。因此，可防止在光电检测器19的有效光接收区域中接收到使得BD再现信号劣化的-1级衍射光的入射光/1级衍射光的返回光和1级衍射光的入射光/-1级衍射光的返回光、使得HD DVD再现信号劣化的0级衍射光的入射光/2级衍射光的返回光和2级衍射光的入射光/0级衍射光的返回光、以及使得伺服信号劣化的0级衍射光的入射光/1级衍射光的返回光和1级衍射光的入射光/0级衍射光的返回光，并且可防止远离光电检测器19的中心形成上述光。因此，可去除非信号衍射光形成的噪声，从而当使用差分推挽方法时的BD/HD DVD再现信号特性和寻轨伺服信号特性可得到很大改善。
下面描述使用本发明各方面的全息光学装置20来去除噪声衍射光，噪声衍射光使得再现信号或伺服信号劣化。
图4示出了根据本发明实施例的可兼容光学拾取器10中的光路，0级/0级衍射光以及1级/-1级衍射光穿过该光路并到达光电检测器。图5A作为对比示例示出了当传统的光轴旋转对称全息光学装置20￠用于可兼容光学拾取器10来代替根据本发明各方面的全息光学装置20时的光路，0级/0级衍射光以及1级/-1级衍射光穿过该光路并到达光电检测器。图5B是图5A中的传统的光轴旋转对称全息光学装置20′的俯视图。
如图5A所示，当使用传统的光轴旋转对称全息光学装置20￠时，在使用0级/0级衍射光再现第一信息存储介质1a(例如BD)期间，1级/-1级衍射光到达光电检测器19的相同位置。相反，如图4所示，当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时，1级衍射光的聚焦光点在与光轴垂直的第一信息存储介质1a的径向方向上离心。因此，当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时，在使用0级/0级衍射光再现例如BD期间，由于1级/-1级衍射光通过与0级/0级衍射光的到达位置离心而到达光电检测器19，所以可去除1级/-1级衍射光噪声。同样地，可在再现例如HD DVD期间去除0级/2级衍射光以及2级/0级衍射光噪声。因此，通过使用根据本发明各方面的全息光学装置20，可去除使得例如BD和HD DVD的再现信号劣化的衍射光噪声。
根据本发明的各方面，当在光轴上形成0级衍射光的聚焦光点，并且通过全息光学装置20在与光轴垂直的方向上在信息存储介质1上离心地形成1级衍射光的聚焦光点时，与光电检测器19的中心离心的n级衍射光的入射光/m级衍射光的返回光的绝对离心量可大致计算为如下。假设在信息存储介质1上1级衍射光的聚焦光点在与光轴垂直的方向上与光轴离心的距离为d0，n级衍射光的入射光/m级衍射光的返回光与光电检测器19的中心离心的距离为d1，并且在根据本发明各方面的可兼容光学拾取器10中设计的横向放大率为M。n级衍射光的入射光/m级衍射光的返回光与光电检测器19的中心离心的距离d1如等式2和等式3所示。
等式2  当n＝m时，d1＝0。
等式3  当n≠m时，d1＝abs(n-m)′d0′M
其中，横向放大率M为传感器透镜18的焦距f2与物镜30的焦距f1的比率f2/f1。
图6A示出了当使用图5B中的传统的全息光学装置20￠时由光电检测器19接收的0级/0级衍射光、0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光的光点。图6B示出了当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时由光电检测器19接收的0级/0级衍射光、0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光的光点
当使用传统的全息光学装置20￠时(如图6A所示)，0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光相对于光电检测器的中心形成大的光点。1级/0级衍射光以及0级/1级衍射光在再现BD期间几乎不影响再现信号，但是导致DPP信号的副推挽信号的劣化。
由于被光栅12分离以进行DPP信号检测的主光束和副光束之间的光量比为大约10∶1，所以当使用传统的光轴旋转对称全息光学装置20￠时(如图6所示)，相对于光电检测器19的中心形成大的光点的0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光在副光接收区域19b和19c被充分检测为影响副推挽信号。因此，当使用传统的光轴旋转对称全息光学装置20￠时，在使用寻轨伺服DPP的信息存储介质被再现时，DPP信号的副推挽信号被劣化。
相反，当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时，0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光在与光电检测器19的中心偏离的位置形成大的光点。因此，在副光接收区域19b和19c中几乎不接收到0级/1级衍射光以及1级/0级衍射光，并且可减小或消除对副推挽信号的劣化。
图6A和图6B显示了当使用传统的全息光学装置20￠和根据本发明各方面的全息光学装置20时根据由光电检测器19检测的衍射光形成的光点的大小的示例。当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时，在根据本发明各方面的全息光学装置20的相位分布Φ的系数满足表1时，可得到图6B中的光点的大小d0为大约30mm并且横向放大率为大约30。
表1
    C1   0.00935     C23 0.000802417     C45   2.58E-05
    C2   0     C24 0     C46   0
    C3   0.008604948     C25 0.000861574     C47   0.000110809
    C4   0     C26 0     C48   0
    C5   0.008638046     C27 0.000356647     C49   0.000179156
  C6   -0.000275018   C28   -0.000170566   C50   2.63E-05
  C7   -3.88E-05   C29   0   C51   0.000120869
  C8   -0.000282749   C30   -0.00053363   C52   1.71E-05
  C9   -2.74E-05   C31   -4.32E-05   C53   2.73E-05
  C10   0.000893598   C32   -0.000556282   C54   0
  C11   0   C33   -7.14E-05   C55   3.65E-05
  C12   -0.001811142   C34   -0.000178316   C56   0
  C13   0   C35   -3.00E-06   C57   0.000150249
  C14   -0.000975022   C36   -0.000236949   C58   0
  C15   0.000348923   C37   0   C59   0.000349197
  C16   0   C38   -0.000842548   C60   0
  C17   0.000720162   C39   0   C61   0.000358451
  C18   5.26E-05   C40   -0.001381722   C62   0
  C19   0.000362666   C41   0   C63   0.000161105
  C20   -2.65E-06   C42   -0.000888663   C64   0
  C21   0.000293021   C43   0   C65   4.08E-05
  C22   0   C44   -0.000262734
Φ = Σ m Σ n C N x m y n , 其中，N＝0.5[(m+n)2+m+3n]
可使用子光束的光量的比率、子光束的光点的大小、噪声折射光的量以及噪声折射光形成的光点的大小来计算进入副推挽信号的噪声的量。当基于例如BD单层(SL)计算噪声的量时，可以看出，使用根据本发明各方面的全息光学装置20可完全去除在使用传统的全息光学装置20′的情况下的副推挽信号的35％的噪声。因此，当使用根据本发明各方面的全息光学装置20时，可防止由于1级/0级衍射光以及0级/1级衍射光导致的差分推挽信号的副推挽信号的劣化。
图7示出了包括根据本发明实施例的可兼容光学拾取器的光学记录和/或再现设备的结构。光学记录和/或再现设备包括：主轴电机312，使得信息存储介质1旋转；根据本发明各方面的可兼容光学拾取器10，能够在信息存储介质1的径向方向上移动，以在信息存储介质1上再现和/或记录信息；驱动部分307，驱动主轴电机312和可兼容光学拾取器10；控制部分309，控制光学拾取器30的聚焦、寻轨和/或倾斜伺服。光学记录和/或再现设备还包括转盘352以及夹持信息存储介质1的夹具353。
由信息存储介质1反射的光被设置在可兼容光学拾取器10中的光电检测器19检测，并通过光电转换被转换为电信号。电信号通过驱动部分307被输入到控制部分309。驱动部分307控制主轴电机312的旋转速度，放大输入信号，并驱动可兼容光学拾取器10。控制部分309将基于从驱动部分307输出的信号调整的聚焦伺服命令、寻轨伺服命令和/或倾斜伺服命令发送到驱动部分307，从而可执行可兼容光学拾取器10的聚焦、寻轨和/或倾斜操作。因此，包括根据本发明各方面的可兼容光学拾取器10的光学记录和/或再现设备可使用BD和HD DVD两者。
如上所述，根据本发明的各方面，通过将全息光学装置结合到物镜，可提供这样一种物镜组，该物镜组使用单个光源并能够对根据不同标准(例如BD和HD DVD)的具有不同厚度的信息存储介质进行记录/再现。
根据本发明的各方面，提供一种光轴旋转非对称相位型全息衍射光学装置，该全息衍射光学装置在0级衍射光的情况下在薄的信息存储介质上在光轴上形成光点，在1级衍射光的情况下在厚的信息存储介质上在与光轴离心的位置形成光点。因此，由衍射光形成的作为噪声的光点可在光电检测器上偏离中心，从而可去除使得再现信号和差分推挽伺服信号劣化的噪声衍射光。
因此，在具有根据本发明各方面的全息光学装置的可兼容光学拾取器以及包括该可兼容光学拾取器的光学信息存储介质系统中，可确保再现信号的质量。另外，当差分推挽信号用作寻轨伺服信号时，可防止副推挽信号的劣化。虽然就BD和HD DVD来进行描述，但是应该理解，本发明的各方面可用于具有不同厚度的其它介质。
虽然已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行各种改变。

Claims (39)

1.一种设置在光学拾取器中的全息光学装置，所述光学拾取器包括物镜以及沿着光轴发射入射光的光源，所述全息光学装置包括：
第一全息图区域，包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，
其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点，
其中，在与光轴平行的方向上与第一光点的平面隔开预定距离形成第二光点。
2.根据权利要求1所述的全息光学装置，其中，第一全息图区域使得第一1级衍射光发散。
3.根据权利要求2所述的全息光学装置，还包括：
第二全息图区域，设置在第一全息图区域的外部，并且包括用于将入射光衍射为第二0级衍射光和第二1级衍射光的全息图，
其中，第二全息图区域会聚第二1级衍射光。
4.根据权利要求3所述的全息光学装置，其中，第一1级衍射光的第二光点与光轴之间的距离不等于第二1级衍射光的聚焦光点与光轴之间的距离。
5.根据权利要求3所述的全息光学装置，其中，第二0级衍射光的衍射效率等于或大于第二1级衍射光的衍射效率。
6.根据权利要求1所述的全息光学装置，其中，第一全息图区域的全息图包括同心圆图案。
7.根据权利要求1所述的全息光学装置，其中，第一0级衍射光的衍射效率等于第一1级衍射光的衍射效率。
8.根据权利要求3所述的全息光学装置，其中，第二全息图区域的全息图包括同心圆图案。
9.根据权利要求3所述的全息光学装置，其中，第二全息图区域的全息图包括条纹图案。
10.一种用于根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质的可兼容光学拾取器，第一信息存储介质和第二信息存储介质具有不同厚度，所述可兼容光学拾取器包括：
光源，沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；
物镜，将入射光聚焦在第一信息存储介质和第二信息存储介质中的信息存储介质上；
全息光学装置，包括第一全息图区域，所述第一全息图区域包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，
其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在信息存储介质上在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点，
其中，在与光轴平行的方向上与第一光点的平面隔开预定距离形成第二光点。
11.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中，全息光学装置的第一全息图区域使得第一1级衍射光发散。
12.根据权利要求11所述的可兼容光学拾取器，其中，全息光学装置还包括：
第二全息图区域，设置在第一全息图区域的外部，并且包括用于将入射光衍射为第二0级衍射光和第二1级衍射光的全息图，从而第二全息图区域会聚第二1级衍射光。
13.根据权利要求12所述的可兼容光学拾取器，其中，第一1级衍射光在第二信息存储介质上形成的第二光点与光轴之间的距离不等于第二1级衍射光在第二信息存储介质上形成的聚焦光点与光轴之间的距离。
14.根据权利要求12所述的可兼容光学拾取器，其中，第二0级衍射光的衍射效率等于或大于第二1级衍射光的衍射效率。
15.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中，第一全息图区域的全息图包括同心圆图案。
16.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中，第一0级衍射光的衍射效率等于第一1级衍射光的衍射效率。
17.根据权利要求12所述的可兼容光学拾取器，其中，第二全息图区域的全息图包括同心圆图案或条纹图案。
18.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中，第一信息存储介质的厚度为0.1mm，第二信息存储介质的厚度为0.6mm。
19.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中，第一标准是蓝光盘标准，第二标准是高清晰度DVD标准。
20.根据权利要求19所述的可兼容光学拾取器，其中，光源发射具有400nm和420nm之间的波长的蓝光。
21.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，其中：
物镜具有适合于第一信息存储介质的第一数值孔径，
全息光学装置的第一全息图区域的最外径结合到物镜，以提供适合于第二信息存储介质的第二数值孔径。
22.根据权利要求21所述的可兼容光学拾取器，其中，第一数值孔径为0.85，第二数值孔径为0.65。
23.根据权利要求10所述的可兼容光学拾取器，还包括：光电检测器，在光电检测器的第一区域接收被第一信息存储介质反射的第一0级衍射光，在光电检测器的不同于第一区域的第二区域接收被第二信息存储介质反射的第一1级衍射光。
24.一种光学信息存储介质系统，包括可兼容光学拾取器和控制所述可兼容光学拾取器的控制部分，所述可兼容光学拾取器用于根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质，第一信息存储介质和第二信息存储介质具有不同厚度，所述可兼容光学拾取器包括：
光源，沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；
物镜，将入射光聚焦在第一信息存储介质和第二信息存储介质中的信息存储介质上；
全息光学装置，包括第一全息图区域，所述第一全息图区域包括相对于光轴非对称的用于将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光的全息图，
其中，物镜对第一0级衍射光进行聚焦以在信息存储介质上在光轴上形成第一光点，并且对第一1级衍射光进行聚焦以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离形成第二光点，
其中，在与光轴平行的方向上与第一光点的平面隔开预定距离形成第二光点。
25.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，全息光学装置的第一全息图区域使得第一1级衍射光发散。
26.根据权利要求25所述的光学信息存储介质系统，其中，全息光学装置还包括：
第二全息图区域，设置在第一全息图区域的外部，并且包括用于将入射光衍射为第二0级衍射光和第二1级衍射光的全息图，从而第二全息图区域会聚第二1级衍射光。
27.根据权利要求26所述的光学信息存储介质系统，其中，第一1级衍射光在第二信息存储介质上形成的第二光点与光轴之间的距离不等于第二1级衍射光在第二信息存储介质上形成的聚焦光点与光轴之间的距离。
28.根据权利要求26所述的光学信息存储介质系统，其中，第二0级衍射光的衍射效率等于或大于第二1级衍射光的衍射效率。
29.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，第一全息图区域的全息图包括同心圆图案。
30.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，第一0级衍射光的衍射效率等于第一1级衍射光的衍射效率。
31.根据权利要求26所述的光学信息存储介质系统，其中，第二全息图区域的全息图包括同心圆图案或条纹图案。
32.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，第一信息存储介质的厚度为0.1mm，第二信息存储介质的厚度为0.6mm。
33.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，第一标准是蓝光盘标准，第二标准是高清晰度DVD标准。
34.根据权利要求33所述的光学信息存储介质系统，其中，光源发射具有400nm和420nm之间的波长的蓝光。
35.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中：
物镜具有适合于第一信息存储介质的第一数值孔径，
全息光学装置的第一全息图区域的最外径结合到物镜，以提供适合于第二信息存储介质的第二数值孔径。
36.根据权利要求35所述的光学信息存储介质系统，其中，第一数值孔径为0.85，第二数值孔径为0.65。
37.根据权利要求24所述的光学信息存储介质系统，其中，可兼容光学拾取器还包括：光电检测器，在光电检测器的第一区域接收被第一信息存储介质反射的第一0级衍射光，在光电检测器的不同于第一区域的第二区域接收被第二信息存储介质反射的第一1级衍射光。
38.一种记录/再现数据的方法，所述方法使用一个可兼容光学拾取器在根据第一标准的第一信息存储介质和根据第二标准的第二信息存储介质上记录/再现数据，第一信息存储介质和第二信息存储介质具有不同厚度，所述方法包括：
沿着光轴发射入射光，所述入射光具有预定波长；
使用关于光轴非对称的第一全息图将入射光衍射为第一0级衍射光和第一1级衍射光；
对第一0级衍射光进行聚焦，以在第一信息存储介质上在光轴上形成第一光点；
对第一1级衍射光进行聚焦，以在与光轴垂直的方向上与光轴隔开预定距离在第二信息存储介质上形成第二光点，
其中，在与光轴平行的方向上与第一光点的平面隔开预定距离形成第二光点。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括：
使用第二全息图将入射光衍射为第二0级衍射光和第二1级衍射光，
其中，第一全息图使得第一1级衍射光发散，第二全息图会聚第二1级衍射光。
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