CN1112685C - 读写光学记录介质的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个用于读和/或写光学记录介质(8)的设备，该设备有一个扫描光束生成装置(1)；有一个聚焦装置(7)；还有一个至少包括两个探测器区域(A、B、C、D)、用于从记录介质(8)接收零次和一次衍射光束的光探测器(11)。本发明的目的是抑制光探测器(11)的信号的衍生信号中的干涉分量。该目的通过光束分裂装置(13、13′、23、23″、33、43)而实现，该光束分裂装置将射到光探测器(11)上的光斑分裂为两个分开的部分光斑。

Description

读写光学记录介质的设备
技术领域
本发明涉及一种读写光学记录介质的设备，其中零次和一次衍射光束都射到光探测器上。
背景技术
该类型的设备都有一个缺点，由于零次和正负一次衍射光束的叠加，在光探测器上发生一些复杂衍射模式时，该衍射模式具有影响光探测器输出信号的衍生信号的非理想干涉，即使在光探测器的入射光束相对于光轴只发生微小偏离的情况下也是如此。
发明内容
本发明的目的是降低干涉对光探测器信号衍生的下列信号的影响：如聚焦错误信号，特别是从象差装置得到的信号，或者记录槽错误信号。在此种情况下，干涉影响可能由下列原因造成：特别是由于零次和一次或更高次衍射光束的叠加，或者是由于一个或多个光学元件相对与光轴的理想或非理想偏离产生的光探测器上光斑的偏离，或者是这些或更多干涉影响的结合，例如由设计决定的情况。
根据本发明，提供一种光束分裂装置，用于将入射到光探测器上的光斑都分裂成两个分开的部分光斑。在此种情况下，该光束分裂装置良好地排列在光束路径上光探测器的上游方向，并生成两个部分光束，在光探测器上产生两个互相独立的光斑。这具有如下优点：在任何情况下，部分光斑照亮的区域在不同的探测器区域具有相同大小，即使在对于光轴有相对偏离的情况下也是如此。位于部分光斑之间的是未照亮的边界区域，它良好地与两个探测器区域之间的边界重合，所以，即使在光斑的偏离与所述边界基本正交而导致边界区域偏离的情况下，该边界仍保持在未照亮的边界区域中。探测器区域被边界分开，从而即使在光斑偏离的情况下也接收不变的光强分量；衍生信号的干涉分量也不在第一位置产生。光学记录介质通常是以磁盘形式提供的，并带有信息存储层。该层通常具有同轴或呈螺旋形排列的记录槽，该记录槽具有预定的间距和预定的厚度。排列在记录槽上的是长度或大或小的细长形式的信息单元，又可称作斑点或凹槽，并可将其抑制、升高或反射到更大或更小的范围或具有其他合适形式的视差特性。扫描光束生成装置通常具有一个激光二极管及相应的光学元件。聚焦装置用作将扫描光束聚焦到光学记录介质的信息存储层上。此外，经常将它设计成在垂直于记录槽的方向作径向位移的同时还可以用于在记录槽上跟踪扫描光束。
根据本发明，探测器区域被与记录介质记录槽方向走向一致的边界线分开。这具有如下优点：跟踪信号可以用与所谓推拉方法一致的方法生成，其中信号可以尽可能地避免可能由光斑相对于光轴的偏离造成的干涉分量。除所提到的跟踪方法之外，也可以方便地使用任何其他跟踪方法，其中按照记录槽方向分开的探测器区域的输出信号将被组合，并被作为记录槽错误信号。在此种所提到方法的情况下，零偏差对应于最理想记录槽，大于或小于零的值分别对应于从左边或右边对记录槽的偏离。
根据对本发明的有利的改进，该设备具有包括至少四个探测器单元的光探测器，以及象差生成装置。象差生成装置用于生成入射到光探测器上的光束的象差，并使聚焦错误信号得以生成。作为记录介质上扫描光束的最理想焦点，在光探测器上生成一个圆形光斑。在未聚焦情况下，光斑呈椭圆形。因此，光探测器具有四个通常依四个象限排列的探测器单元，对角的探测器单元的输出信号被组合，用对角和之间的差值作为聚焦错误信号。象差生成装置可以是例如一个柱状透镜，但是在此种情况下也有可能使用任何其他元件来生成相应入射到光探测器上的象差。此改进的优点是根据象差方法可得到聚焦错误信号，该信号尽可能的避免了光斑相对于光探测器的位移引起的干涉影响。这种光斑的位移通常是由于一个或多个光学元件相对于各自的理想位置的非理想偏离而引起的。这由例如老化、热膨胀或不当的调整之类决定。
根据本发明，光束分裂装置有一个光感应条。它的优点是能够以简单方式将光束分成两个部分光束，光探测器的边界区域未被任一部分光束覆盖。最佳的光感应条是不透明条；这样光探测器的边界区域是阴影。不透明条排列在从记录介质到光探测器的光束路径上，与记录槽方向精确地平行或垂直，同时平行于两个探测器区域之间的边界，即所谓的“暗线”。
但是，也可用光折射条作光感应条。有利的改进是将该条设计成棱镜。射到该棱镜上的光束一部分被折射到位于光探测器外的区域，结果也可能得到边界区域的阴影。这样的光折射条制造便宜。
对于光感应条的更有利的改进是将偏振感应元件紧邻着条排列，该条本身对通过它的光的偏振并无影响。其偏振未受影响的光可由检偏器装置滤出。偏振感应元件是如四分之一或半波偏振片，将线偏振光变为圆偏振光或调转偏振方向。使用的检偏器是如偏振滤波器、偏振光分裂器或其他合适的光学元件。
在光感应条特别地位于光束分裂器和象差生成元件之间的情况下，对于光束分裂装置有利。这具有如下优点：射到记录介质上的光束不会被光束分裂装置所影响，甚至位于象差生成装置下游的那部分光束路径也不会被光束分裂装置所影响。光束分裂装置用于将从记录介质过来的反射光束折射到光探测器的方向上，随后再射到象差生成装置上。将光束分裂装置排列在通过象差生成装置之后将对象差光束的波前产生干涉影响，并因此对聚焦错误信号的确定起到负的影响。
根据本发明的另一方面，光束分裂装置有一个双棱镜。最好，双棱镜由两个一样的棱镜组成，这两个棱镜之间有一个小角度并粘合在一起，例如用粘结剂。单个棱镜是易于制造的，例如对熔化金属用铸造模制工艺方法或者催化聚合方法。双棱镜的优点是激光束被分成相等的两半，即不产生阴影区域，而且随后从记录介质发出的光束的全部光强均入射到探测器区域上。
双棱镜可以单独作为光束分裂装置或者与其他一个或多个光学元件组合成光束分裂装置。后一种情况具有如下优点；组合减小了干涉效果以及/或者强化了所需效果。
根据对本发明的进一步的改进，光束分裂装置有一个偏振屏。该屏更适宜带有偏振条。它的优点是可以使用除线偏振激光束之外的偏振特性的激光束。因此，偏振屏也可以排列在位于记录介质扫描光束的反射光的上游的光束路径区域，缺少了这一部分，光束将受到逆向的影响。因此光束分裂装置排列得离记录介质或聚焦装置更近，这使之相对于光轴的定位更精确，并从而得到更好的干涉信号抑制特性。将四分之一偏振片排列在偏振屏的下游是有利的，该偏振片确保在出射与回射路径射到其上的线偏振光通过之后偏振方向偏转90°，所述被允许在出射路径上通过偏振屏的光束未受到影响，随后在回射路径上则被所述偏振屏依据所述屏的构造挡住。
光束分裂装置最好可以用两个平面平行并且相互之间有夹角的平片组成。这具有如下优点：两个部分光束在准平行分布方式传播时会互相分开。因此全部的光能量都落到探测器上，没有发生阴影损耗。偏振片排列成相互倾斜有一个锐角。相应效果也可以通过排列成相互倾斜的棱镜来达到。
根据对本发明的进一步的改进，光束分裂装置是双光栅元件。在此种情况下，两个具有不同的光栅参数的光栅互相平行并垂直于光探测器的边界线排列。该光栅设计成使一次衍射光束的光强显著大于零次衍射光束。因为光栅参数不同，不同光栅的一次衍射光束具有不同的衍射角，结果便得到了分裂出的部分光束。光栅具有如下优点：制造便宜并具有很高精度。
根据本发明，光束分裂装置具有一个半波偏振片和一个沃拉斯顿(Wollaston)棱镜。所述半波偏振片用于旋转部分入射光光束的偏振方向，同时其他部分的偏振方向保持不变。在此也可以将两个半波偏振片以适宜的方式组合。沃拉斯顿棱镜确定方向是为了使得从沃拉斯顿棱镜出射的一个部分光束是正常光线，而从沃拉斯顿棱镜出射的另一个部分光束是非常光线。从所述沃拉斯顿棱镜出射的所述部分光束相互之间有一个夹角。这种排列也具有制造便宜的优点。
本发明的有利的改进又提供了另一个光探测器，用于探测更多的部分光斑。这有如下优点：光束的被屏挡住的位于当前光探测器之外的分量可以被用于形成更多信号，例如形成高频或数据信号。这样，全部可估计的可用光强都被尽可能地利用了。
本发明提供的光束分裂装置在光束路径上的排列位置是可调节的。这具有可以适应周围环境变化的优点，例如温度波动、老化、光学元件相互之间的如由碰撞之类引起偏离。在此种情况下，若通过手动或部分自动调节介入是适宜的，可在间隔时执行调节，或者在或长或短的间隔时用自动模式。从而得到更好的干涉信号抑制；执行光束分裂装置的调节比多个光学元件相互之间的再调节要容易得多。光束分裂装置的调节最好使用电驱动元件，如果合适，也可以设法不使用机械移动部分。合适的例子如液晶元件具有多个可以分别变暗的条状单元，并且体积小巧方便。这便能够调节变暗的条的位置和宽度。光束分裂装置的自调节也是可能的，例如通过耦合可以影响光斑相对于光轴的偏离的元件。这使得光束分裂装置相对于光轴的位置可能得到被动偏离的效果。这有利于使耦合达到下述效果：使探测器区域上的部分光斑的对称在每一个有关操作阶段都尽可能地大。
本发明的对于光束分裂装置的进一步改进使之成为可将光斑分裂成多个部分光斑的光束分裂装置。在此种情况下，将生成两个、四个、六个或更多个部分光斑。奇数个部分光斑也在本发明的范围内。分裂成多个部分光斑具有如下优点：位于部分光斑之间的边界区域覆盖了多个或全部的相邻的探测器区域或探测器单元之间的边界，光斑在任意方向上的偏离会造成单独的探测器区域或探测器单元上光强分布的偏离，而所述影响单独的探测器信号的偏离不会发生，因为在任意情况下，部分光斑将在分配给它们的探测器部分区域上保持完整。任何由光束分裂装置引起的入射到光探测器上光的各自光强的减小与光探测器生成信号中干涉分量的减小相比，总是可以忽略的。
根据本发明，光束分裂装置耦合了本设计的另一个光学元件。这具有如下优点：制造简单、不需要任何用于排列和调整的附加费用，并且可以毫无困难地综合在本设计中。例如，在此种情况下，光束分裂装置的条排列在透镜的表面。
本发明更使双棱镜具有至少一个双折射棱镜。其优点是可能通过光的偏振来分裂光束。偏振面可以利用两次通过半波片而进行旋转。
方法权利要求定义了一种用于根据本发明设计的设备的有益方法。在此种情况下，可以用类似于从属权利要求的表述的方式对本发明作各种有益改进。
附图说明
本发明的更多优点也通过下面描述的实施例得到体现。在此种情况下，该描述用于阐明本发明，并不局限于本实施例。
在图中：
图1显示了根据本发明的设备按照第一实施例的光束路径。
图1a、1b显示了图1部分区域的侧面视图。
图2a-2g显示了根据本发明的设备在不同情况下光探测器上的光斑分布。
图3显示了根据本发明的第二实施例的本发明的设备的光束路径。
图3a、3b显示了图3部分区域的视图。
图4显示了根据本发明的第三实施例的本发明的设备的光束路径。
图4a显示了图4部分区域的侧面视图。
图5显示了根据本发明的第四实施例的光束分裂装置的平面图。
图6显示了根据本发明的第五实施例的本发明的设备的光束路径。
图6a、6c显示了棱镜形式的具有条纹的光束分裂装置的立体图。
图6b显示了根据第五实施例的光探测器上的光斑分布。
图7显示了根据本发明的第六实施例的本发明的设备的光束路径。
图8显示了根据本发明的第七实施例的本发明的设备的光束路径。
图8a显示了根据图8的光束分裂的概略图。
图8b显示了第七实施例中使用的光栅的光强分布。
图9显示了根据本发明的第八实施例的本发明的设备的光束路径。
图9a显示了图9的光束分裂装置的立体图。
图9b显示了根据图9的结构的偏振方向和光轴的图象。
图10显示了根据本发明的第九实施例的本发明的设备的光束路径。
图10a显示了图10的光束分裂装置的平面图。
图10b显示了图10的光束分裂装置的侧面图。
图11显示了根据第十实施例的光束分裂装置。
图12显示了根据第十一实施例的光束分裂装置。
图12a显示了图12的部分视图。
图12b显示了图12a的可供选择的实施例。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的设备按照本发明的第一实施例的光束路径的概略图。激光二极管1生成线性偏振扫描光束2，首先通过光栅元件3和非偏振光束分裂器4并且到达瞄准仪5，射出时变为平行光束。然后由于偏转镜6偏转到目标透镜7上，它将扫描光束聚焦到光学记录介质8上。偏转镜6、目标透镜7和记录介质8重叠放置，如图1中所示；它们的轮廓被全部显示，而未考虑任何重叠。图1a显示了图1的这一区域从箭头P1方向的侧面视图。显然，偏转镜6将扫描光束2偏转了90°。目标透镜7将扫描光束2聚焦到记录介质8的信息层9上。为了聚焦，目标透镜7通过聚焦驱动器(未在图中显示)可以在与光学记录介质8垂直的方向上移动。该移动方向如箭头P2所示。目标透镜7通过另一个驱动设备(也未在图中显示)可以在相对于记录介质8的径向移动。相应的移动方向如箭头P3所示。箭头P3也在图1中显示。
信息记录槽10的一部分，特别是略多于相应记录介质一次旋转的部分，如在图1中那样被放大显示。在图1的上边缘，显然信息记录槽10对于显示的记录介质8而言作螺旋状运行。在记录介质8的较低的区域中，显然目标透镜7的移动方向垂直于信息记录槽10，如箭头P3所示。记录介质8的旋转和目标透镜7按照箭头P3所示径向的移动的相互作用使整个信息记录槽10都被扫描到。
记录介质8反射光依次通过目标透镜7到偏转镜6并被光束分裂器4偏转到光探测器11上。一个凹面圆柱透镜12作为象差生成装置排列在光束分裂器4和光探测器11之间。此外，根据本发明，光束分裂装置13′排列在光束分裂器4和光探测器11之间，该光束分裂装置最好排列在光束分裂器4和圆柱透镜12之间，但也可以排列在圆柱透镜12和光探测器11之间，如图显示了光束分裂装置13′的两种可选择的排列之一。
光束分裂装置13′要排列得尽可能靠近圆柱透镜12。光束分裂装置13′与因通过圆柱透镜12而变形为椭圆截面的光束的校准便可以避免。这样的校准以及如果适合的话，在距圆柱透镜较远时，必需对光束分裂装置13′进行特别调整。
图1b显示了光束分裂装置13按照箭头P1所示方向的侧面视图。显然，在此种情况下，一个不透明条14横切通过光束分裂装置13，所述条的走向与图中信息记录槽10平行，即在读出方向。但是，按照本发明的另一实施例则提供了与之垂直的不透明条14。
元件1到7和11到13都是扫描单元19的一部分，它也可以在在箭头P3所示方向移动，并且因此使之能够对记录介质8的信息储存区域作从里到外边缘的跟踪，这被作为跟踪过程而提到，因为目标透镜7在箭头P3方向只作相对较小的移动，相应于跟踪的精细校准。扫描单元19的概略图用虚线框标出。
图2a显示了根据本发明的设备的光探测器11上的光斑分布。在此种情况下，光探测器11在图1的箭头P1的反方向显示。光探测器11包括从A到D四个探测器单元。单独的探测器单元A到D之间的边界15和16互相垂直，且分别与信息记录槽和所谓“暗线”的方向平行。入射到光探测器11上的光斑由圆形光斑组成，这是由零次衍射光束引起的，而光斑18、18′都是由两个相应正负一次衍射光束的圆弧围出的。光斑18、18′用阴影线表示，并在图象的中心区域重叠。应该注意到该图象未表示光斑光强，因为光斑17、18和18′互相重叠是复杂干涉模式的结果。所要表示的仅仅是反射衍射光束以及因此发生的干涉。扫描光束2分裂为零次和正负一次反射光束是由于信息层9的结构，特别是厚度以及信息记录槽10与相邻部分的间隔。信息记录槽10与相邻部分的间隔形成光栅，从而使反射光束分裂为零次、正负一次以及如果适宜的更高次光束。记录介质8和本设备，特别是目标透镜7的几何条件与光学参数是互相相关的，所以零次与正负一次衍射光束在光探测器11上发生重叠。这种情况可以在下面的例子中得到证明：相应的记录介质8是DVD-RAM，读出该记录介质的读出波长约为650nm，记录槽宽度为0.8μm，记录槽厚度约为六分之一读出波长。在此种情况下，目标透镜7的数字孔径为0.6。在这些参数的基础上，对记录介质8的周期结构的一次衍射的面积很大，以致互相重叠。此外，信息记录槽10的厚度是优化的，使从中可形成推拉记录槽错误信号并且用于尽可能的跟踪。该信号的组成是：
TEPP＝(A+B)-(C+D)，
其中字母A到D表示由相应探测器单元A到D发射的信号。如果己聚焦的扫描光束2精确地集中到信息记录槽10上，则两个和(A+B)及(C+D)是同样大小的。如果所述光束从该记录槽中心偏离，则所述和将得到不同的值。则记录槽错误信号TEPP将不等于零。将它作为错误信号反馈到记录槽调整电路，以启动目标透镜7在箭头P3所示的径向的驱动。
沿信息记录槽10排列的是延长的信息单元，所谓凹槽，由于它的光学特性对反射光的光强进行调制。一方面，这可能是因光路径差值引起的干涉而造成的，或者是由不同的反射率或其他合适的原因造成的。当记录槽跟在后面时，它将被加强，并产生形成光斑17的干涉模式的光强分布。考虑光斑的特殊点，该光强分布生成了可视为类正弦的信号。聚焦错误信号FE按照象差方法生成，是探测器单元的对角和的差FE＝(A+C)-(B+D)。如果己聚焦的扫描光束2以精确集中的方式射到光探测器11上，如图2a所示，则一次光斑18、18′的光强沿与边界15一致的轴作对称分布，并且记录槽错区信号TEPP的调制对于聚焦错误信号FE没有影响。在此种情况下，聚焦错误信号FE将不会发生干涉分量，也可视为串扰。甚至在光探测器11和光斑17的相互位置发生了平行于沿边界15方向的移动时，这仍是有效的。例如，当目标透镜7沿箭头P3的方向移动时，干涉分量才会发生。
如果光探测器11和光斑17、18、18′相互之间作垂直于边界15的方向的移动，则落在探测器单元A和B上的部分光斑17A的面积，与落在探测器单元B和C上的部分光斑17B、17C的面积相比要小。出于简化的需要，部分光斑被表示为17A到17D，即使它们也包含来自干涉光束18、18′的分量。如图2b所示，并且符合实际发生的情况。引起这种情况有如下原因：特别是由于老化引起的独立光学元件相互之间位置的移动，温度波动决定的位移，或其他外部波动。另外，在设备制造时不完全精确的调节可以带来相应的效果。在图2b中已无须对一次光斑18、18′使用阴影线。
通过记录槽错误信号TEPP的调制，对角和(A+C)及(B+D)也被不均衡地调制，即使聚焦是理想的。这造成了如下结果：并非对应于真的聚焦错误，而是对应于其他信号的串扰，聚焦错误信号FE也一样显示出调制。这会对聚焦调整电路的动态行为引起相当大的干扰。在实践中，例如因为上述的某个原因，光探测器11并不是一直关于光斑17即光轴中心对称的。光学记录介质8的离心率意味着在记录介质8的每次旋转中，目标透镜7执行往复径向移动将已聚焦的扫描光束2保持在信息记录槽10上。其结果是光斑17和光斑18、18′也相对于光探测器11作相应移动。该移动平行于边界15的方向，在光斑17、18、18′按照边界15集中的情况下，它对聚焦错误信号FE并无影响；在光斑17、18、18′垂直于边界15的方向偏移的情况下，如图2b所示，则放大了聚焦错误信号FE的干涉影响。相应的干涉影响也发生在信息记录槽10对径向作横向移动时，例如在从记录介质8上存储的一个标题跳到另一个标题的情况下。
根据本发明提供的光束分裂装置13确认了探测器单元A到D上的部分光斑17A到17D，在所有上述情况或可能情况下都保持相同的面积。光束分裂装置13的不透明条14是在从记录介质8到光探测器11的回射路径上装配进光束路径的，它的走向平行于目标透镜7的移动，并且同时平行于探测器11的边界15。该条14被调节为使得探测器单元A和B上的部分光斑17A、17B以及探测器单元C和D上的部分光斑17C、17D在任何情况下都有相同的大小。如图2c所示。条14的宽度选择使得因为它而产生的光探测器11上的阴影20要大于光探测器11与光斑17相互之间在实践中发生的位移的最大值，特别是在垂直于边界15的方向上。这有利于使条14不被排列在光束路径上排列的附加单元上，而是与在任何情况下都位于光束路径上的单元相耦合。例如条14最好设置在聚焦透镜的表面上。
图3显示了根据本发明的第二实施例的设备的光束路径。与图1相同的单元使用相同的符号；只对于与图1不同的部分给以更详细的说明。
显然，双棱镜23、23′代替了光束分裂装置13。在此种情况下，双棱镜23的排列相对于双棱镜23′也组成了优先实施例。图3a显示了双棱镜23的立体图。
双棱镜23包括两个相同的棱镜21、22，其三角形面互相毗连，并且其倾斜面21a、22a的倾斜方向互相相反。在此种情况下，如图2g所示，首次达到使光束分裂成两个具有半圆截面17′、17″的部分光束，并在其直边170方向发生位移。这两个部分光束相对于光轴是倾斜的，光轴就是位于光束分裂装置23上游的那部分光束的直线延长线。圆柱透镜12，其圆柱的轴相对于与记录槽方向一致的线倾斜了45°，现在生成分裂光束的象差，相对于部分光束是分歧的。在此种情况下，因为对圆柱透镜12的入射角不同，部分光束将互相影响。这种影响在探测器11的平面上的表现是在每种相对于图2g显示的情况下，部分光束的截面17′、17″都旋转90°。在此种情况下，旋转点大约与各自的边170的中心点相一致。因此，在探测器11上发生如图2d所示的光斑分布。
图3b显示了双棱镜23、23′在箭头P1所示方向的视图。双棱镜23、23′具有将入射光束分裂为两半并相对于边界15对称地射到光探测器11上。如图2d所示。
在此实施例中不产生阴影；部分光斑17A、17B、17C、17D光强的和生成光斑17的总光强；这对于光斑18和18′也有效。
在光探测器11和光轴有相对位移情况下，部分光斑17A和17B之间以及部分光斑17C和17D之间的未照亮区域相对于部分光斑17A、17B、17C、17D保持不动。如果加宽边界15即所谓“暗线”以代替分裂部分光斑的执行，则所述边界相对于光探测器11将保持不动，反之，光强分布相对于光探测器11将有位移。因此，加宽暗线不能达到本发明达到的效果，即相同大小的部分光斑和光强分布基于相对位移保持恒定。
图4显示了本发明的一个实施例，其中光束分裂装置33有一个偏振屏32。这里只显示了相应于图1a的区域，设备的其它元件与图1描述的一致，只有光束分裂装置13、13′被光束分裂装置33所代替。
图4a显示了偏振屏32沿箭头P5方向的平面视图。可以辨认带阴影线的偏振条30，排列在中间并与非偏振区域29相邻。偏振条30的宽度选择方法与对第一实施例中的条14的描述一致。
除偏振屏32之外，光束分裂装置33还有一个四分之一波偏振片31。如在例子中所示，这两个元件都排列在偏转镜6和目标透镜7之间的光束路径上。偏振屏32的偏振方向与入射扫描光束2的偏振方向一致。因此，通过偏振屏32的扫描光束2不受影响。四分之一波偏振片31的光轴相对于偏振屏32偏振方向成45°夹角。入射扫描光束2通过偏振屏32将不受影响，而在通过四分之一波偏振片31后变为圆偏振光。在记录介质8反射之后，圆偏振光束再次通过四分之一波偏振片31，变为线偏振光。现在其偏振方向和原始入射光束的偏振方向垂直，也与偏振屏32的偏振方向垂直。因此，反射光束只能通过偏振屏32的非偏振区域29。光束的进一步过程与关于图1的描述的一致；光探测器11上的最终光斑17与关于图2c的显示一致。
图5显示了光束分裂装置43，其中带有两个相互垂直排列的条41和42。条41和42都设计成与图4a的条30类似的偏振条，在此种情况下，例如在图4的排列时，光束分裂装置43与四分之一波偏振片31将相互影响。但是，条41和42也可以是不透明条，在此种情况下，光束分裂装置43的排列与图1中的光束分裂装置13、13′一致。光束分裂装置43使光斑17分裂为四个部分区域，使之即使做任意方向的位移，也不会引起射到四个探测器单元A、B、C、D其一上的光的光强改变。
图6显示了根据本发明的第五实施例的设备的部分光束路径，和关于图1的描述类似。非偏振光束分裂器4、圆柱透镜12和光探测器11与关于图1的描述一致。作为条，光束分裂装置13有一个棱镜的凹槽14′，截面为三角形。通过凹槽14′的光发生横向偏转，同时光束的其他部分作为未偏转光束入射到圆柱透镜12上。在此种情况下，未偏转光束受到与前面一个例子中的阴影线光束一致的圆柱透镜12的影响。在此种情况下，探测器11上的光斑分布与图2c一致。用和关于图3d的描述类似的方法，被凹槽14′偏转的光束受到圆柱透镜12的影响，射到探测器11之外，在一个相对于光轴外的某旋转点旋转90°的平面上。在此实施例中，偏转光束入射到另一个光探测器11′上这在图中以光斑17′表示。
图6a显示了光束分裂装置13的立体图。由如玻璃或塑料等材料制成的片26，在该片中安置了凹槽14′。凹槽14′沿平行于光探测器11的边界15和16的方向，并位于入射光束的中心。
图6c显示了一种光束分裂装置13′的不同选择。后者也有棱镜的凹槽14′，在此种情况下，倾斜面14a沿凹槽14′的纵向轴下降。偏转光束因为受圆柱透镜12的影响而横向分叉。所述光束射到探测器11之外的探测器11″上成为光斑17″。
图6b显示光探测器11、11′、11″上的光斑分布。光探测器11上的图象与关于图2c的描述一致，因此这里不标明细节。部分光斑17′、17″由射到探测器11′、11″上的偏转光束形成。光斑17′、17″与探测器11上的阴影区域20一致。为了估计射到光探测器11和11′或11″上的总光强，例如为了恢复存储在记录介质8上的信息单元，光探测器11和11′或11″的输出信号都是有用的。
图7显示了根据本发明的设备按照第六实施例的光束路径的部分。光束分裂器4、圆柱透镜12和光探测器11与关于图1的描述的相应部分一致。提供两个交叉的平面平行片27、27′作为光束分裂装置13。它们沿公共轴28相互倾斜，该轴垂直于光束25的光轴，也垂直于记录介质的记录槽方向。平面平行片27、27′相互之间的倾斜造成了如下效果：在任何情况各自通过片27、27′的部分光束都以近似平行显示方式从片27、27′射出，结果达到了分裂成两个部分光束的目的。部分光束的分裂方式在圆柱透镜12的下游与图2g显示的交叉截面一致。光斑17A和17D的分裂，以及17B和17C的分裂，考虑到圆柱透镜12的作用在光探测器11上生成与图2d一致的分布。
图8主要是与关于图1、6和7的描述的光束路径有关。在此种情况下，相应元件具有与图1涉及符号相同的相应元件。光束分裂装置设计为带有光栅51和52的双光栅元件53。光栅51和52有不同的栅距。光栅51和52的设计，凭借了对光栅参数的合适选择，特别是栅的厚度和宽度，并使得零次衍射光束的光强I0显著小于正负一次衍射光束的光强I+1和I-1。这在图8b中有概略的表示。图8a也概略地显示将光束25分裂为部分光束。分别对应于光栅51和52的独立的部分光斑用相连的箭头表示。该相连的箭头不表示光学路径，而只表示分配关系。双光栅元件53和光探测器11以及附加光探测器11′也在此种情况中都以平面图显示。光栅51和52的光栅常数的选择是使得从光栅51射出的一次衍射光束比之从光栅52射出的具有较小的横向分裂。光斑分裂与关于图2d的描述一致，也是在光探测器11上生成。附加光探测器11′上生成镜象分裂，这已在该图中探测器单元A′、B′、C′、D′的分配中表示。为了尽可能利用光强，互相关的探测器单元A和A′、B和B′、C和C′以及D和D′都组合在一起并进行相关估计。
图9概略的显示了本发明的第八实施例的光束路径；提供与图1涉及符号相同的相应元件。光束分裂装置63带有一个沃拉斯顿棱镜，包括两个部分棱镜61和62，以及一个半波偏振片64在下面简称为HWP。沃拉斯顿棱镜具有如下性质：将垂直偏振并平行于其优选方向的入射光束的成分，分裂为分开的部分光束25o、25e，其中25o指正常部分光束，25e指非常部分光束。如图9a所示。HWP 64排列在图9a的前半部分。它用于将入射到该图象的中心线上游的光束25的成分基于其偏振旋转90°。但是，最好提供两个HWP 64、65，在任何情况下，它们以各自相反方向将入射光束25的偏振方向旋转45°，因此得到互相垂直偏振的成分。HWP 64、65的光轴64′、65′以及入射光束25的偏振方向E如图9b所示。E′和E″分别指离开HWP 65和64的部分光束的偏振方向。在该具体的实施例中，入射光束25的偏振方向E相对于沃拉斯顿棱镜60的优选方向V有45°的夹角。在任何情况下，HWP 64、65的光轴64′、65′相互之间有22.5°的夹角，另外，在任何情况下偏振方向旋转45°，从而射出部分光束具有偏振方向E′和E″。
图10显示了本发明的另一个实施例。在此种情况下，光束分裂装置73临近目标透镜7排列，以与参照图4进行描述的光束分裂装置33类似的方式。在此种情况下，提供与前面描述的涉及符号相同的相应元件。在此种情况下，前一个实施例的非偏振光束分裂器4，由偏振光束分裂器74代替。后者的处理，在光探测器11的方向上，只有从记录介质过来的光其成分的偏振方向被相对于扫描光束2旋转90°。偏振方向的旋转是通过两个四分之一波偏振片71、72达到的，在扫描光束2射往记录介质时以及从记录介质回射时都经过它们。它们是光束分裂装置73的一部分，并且被不影响偏振方向的中性条70分开。该中性条70是由如玻璃制成的，与四分之一波偏振片71、72有相同的光学路径长度。这通过合适选择折射指数或几何厚度或其组合便可确认。图10a显示了光束分裂装置73的平面图，图10b显示了其侧面视图。光束第一次通过光束分裂装置73时，位于条70左边和右边的部分光束从线偏振光变换为圆偏振光。第二次通过，即经记录介质8反射之后，它们又从圆偏振光变换为线偏振光，偏振方向与其原始偏振方向垂直。只有垂直偏振方向的成分才被在探测器11方向上的偏振光束分裂器74反射。通过条70的那部分光未到达探测器11。这个解决方案可以在任何情况下，不需较高费用，结合在有偏振光束分裂器74的设备中，例如用于光学记录介质的读写设备。
图11显示了一个根据本发明的第十实施例的光束分裂装置83。它排列在扫描光束2和反射光束25都要通过的那部分的光束路径上。如相应的标出的箭头所示。光束分裂装置83更适宜于排列在关于图1的描述的光束分裂装置33的位置上，即紧邻着目标透镜7。后者适宜于和光束分裂装置83耦合。
光束分裂装置83带有一个四分之一波偏振片80、两个水晶棱镜81、82以及另外两个棱镜84、85。棱镜81和84以及棱镜82和85，有着相同的角度，并以这种方式组合，它们结合成一个平面平行的片。棱镜84、85由玻璃和其他对于光的偏振各向同性的金属制成。特别的，它们可能在同一片中，并由模制塑料制成。调整水晶棱镜81和82的光轴和折射指数与入射扫描光束2的偏振方向E和玻璃棱镜84、85的折射指数，以达到如下目的：扫描光束将不受影响地通过棱镜81、84组成的片以及棱镜82、85组成的片。取决于水晶棱镜81、82光轴的方向，其正常折射指数或其非常折射指数与玻璃棱镜84、85的折射指数一致。
根据进一步的改进，棱镜84、85以及棱镜81、82都以石英制成。这具有如下优点：其折射指数是相同的，即在此不需任何修正。在此种情况下，棱镜84、85的光轴在光束25的轴的方向上。因此，光束的偏振方向通过棱镜84、85保持不变。棱镜81、82的光轴在入射光束的偏振方向上。因此，对于其偏振方向没有影响，特别是在此种情况下也没有双折射。各自的光轴在图中以双箭头表示。
当扫描光束2通过棱镜81、82、84、85时，在图中从低到高，它就通过四分之一波偏振片80。其线偏振在此过程中变换为圆偏振。扫描光束2经记录介质8反射之后，反射光束25通过四分之一波偏振片。圆偏振在此过程中变换为线偏振，其偏振方向E′垂直于原始偏振方向E。
因此，水晶棱镜81、82的折射指数以及棱镜84、85的折射指数对于光束25是不同的。因此，折射发生在各自的跃变区域；反射光束25在此过程中分裂为两条光束25′、25″。如果棱镜84、85是玻璃棱镜，其折射指数与水晶棱镜81、82的正常折射指数一致，则光束25′、25″为非常光束；如果其与非常折射指数一致，则它们为正常光束。
通过圆柱透镜12之后并且在相应光束影响之后，在光探测器11上发生相应于图2d所示的光斑分裂。在此种情况下，未发生因阴影引起的损失。
图12显示了根据本发明的第十一实施例的光束分裂装置83′。它被用于代替图11中的光束分裂装置83；相应部分以与该图中一致的符号表示。棱镜86、87被用于代替棱镜81、82、84、85。棱镜86和87都为菱形、倾斜的顶部表面。如图12a所示，其中只显示了玻璃棱镜87的立体图。水晶棱镜86带有一个与之互补的顶部表面结构。棱镜87的顶部表面相互之间倾度的等高线87′在底面上的投影是互相垂直的。等高线87′即具有同样高度的线，在图12a中显示。
光束分裂装置83′的使用使反射光束25分裂为四个部分光束25A、25B、25C、25D。在通过圆柱透镜12之后，在光探测器11上成如图2f所示的分布。部分光斑17A、17B、17C、17D互相之间是分开的；因为不产生阴影，所以也没有光强损失。
根据对本发明的进一步改进，棱镜87是这样排列的：在其中间没有一个波谷点，如图12a所示，而有一个波峰点，如图12b所示。棱镜86作相应互补的排列。这种类型的排列使得通过圆柱透镜12后，在探测器11上的光斑分布与图2e一致。
本发明使通过如下方式补偿干涉影响成为可能：在光探测器11从光轴偏移的情况下叠加零次光斑17和一次光斑18、18′的调制，而不必使用诸如偏振全息摄影和非传统的探测器排列之类的复杂元件。光探测器11可以使用例如传统构造的四象限探测器，就如在这些实施例之中描述的那样。余下的光学元件排列也可以相对简单。在从记录介质8返回的光束路径上的条14或41、42具有“超级分辨率”效果，使通常从独立的探测器单元A、B、C、D的探测器信号的和得到的数据信号的质量得到提高。
根据本发明的设备是如CD或DVD(数字化视频光盘)播放器，但尤其是一个用于所谓DVD-RAM或类似光学记录介质的记录和再现设备。

Claims (16)

1.一种用于读和/或写光学记录介质(8)的设备，包括扫描光束生成装置(1)，聚焦装置(7)，至少包括两个探测器区域(A、B、C、D)、用于从记录介质(8)接收零次和一次衍射光束的光探测器(11)，探测器区域(A、B、C、D)由垂直于光探测器(11)的零次和一次光束的偏移方向的边界(15、16)分割，光束分裂装置(13、13′、23、23′、23″、33、43、53、63、73、83、83′)，它将射到光探测器(11)上的光斑(17、18、18′)分裂成两个分开的部分光斑(17A、17B、17C、17D)，其特征在于，两个部分光斑(17A、17B、17C、17D)由与光探测器(11)的探测器区域(A、B、C、D)之间的边界(15、16)重合的未照亮边界(20)区域分割。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于探测器区域(A、B、C、D)是被与记录介质(8)的记录槽方向走向一致的边界(16)分开的。
3.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于该设备有一个象差生成装置(12)和至少包括四个探测器元件(A、B、C、D)的光探测器(11)。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(13、13′)带有光影响条(14、14′、70)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于光影响条(14、14′)排列在光束分裂器(4)和象差生成装置(12)之间。
6.根据权利要求1到3中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置带有双棱镜(23、23′、23″、81、84、82、85、86、87)。
7.根据权利要求1到3中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(33)带有一个偏振屏(32)。
8.根据权利要求1到3中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(13)带有互相成夹角排列的平面平行片(27、27′)。
9.根据权利要求1到3中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置带有双光栅元件(53)。
10.根据权利要求1到3中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置是一个半波偏振片(64、65)和一个沃拉斯顿棱镜(60)。
11.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于设置了用于探测其他部分光斑(17A′、17B′、17C′、17D′)的另外一个光探测器(11′)。
12.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(13、13′、23、23′、23″、33、43、53、63、73、83、83′)在光束路径上的设置是可调的。
13. 根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(43、83′)将光斑(17)分裂为多个部分光斑(17A、17B、17C、17D)。
14.根据前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于光束分裂装置(13、13′、23、23′、23″、33、43、53、63、73、83、83′)与另一个光学元件(5、6、7、12、31)耦合。
15.根据权利要求6所述的设备，其特征在于双棱镜带有至少一个双折射棱镜(81、82、84、86、87)。
16.一种用于在一个光学扫描仪(19)的光探测器信号的衍生信号中抑制干涉分量的方法，该光学扫描仪(19)用于读和/或写适用于单光束扫描方法的记录介质(8)，其中，提供的光探测器(11)至少包括两个探测器区域(A、B、C、D)、用于从记录介质接收零次和一次衍射光束，探测器区域(A、B、C、D)由垂直于光探测器(11)的零次和一次光束的偏移方向的边界(15、16)分割，提供的光束分裂装置(13、13′、23、23′、23″、33、43、53、63、73、83、83′)将射到光探测器(11)上的光斑(17、18、18′)分裂成两个分开的部分光斑(17A、17B、17C、17D)，每个部分光斑(17A、17B、17C、17D)被发射到光探测器(11)的一个部分(A/D、B/C)上，其特征在于，两个部分光斑(17A、17B、17C、17D)由与光探测器(11)的探测器区域(A、B、C、D)之间的边界(15、16)重合的未照亮边界(20)区域分割。
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