CN1122981C - 聚焦装置及使用这种装置的光盘装置 - Google Patents

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Abstract

光盘(100)通过粘合两个厚度为“h”的基底制成，用作记录介质。至少有一个基底的后表面有信号标记或能提供信号标记的反射层。激光束(210)通过物镜(203)照射到光盘(100)上，并且从基底的反射层反射的光被光学探测器件(213)探测。光学探测器件(213)的一个输出提供给信号读出器件(215)，且另一个输出提供给聚焦装置(216)用于探测物镜(203)的聚焦误差以及用于控制物镜(203)关于光盘(100)的位置。在光盘装置中，激光束源的半宽Δλ满足不等式：λ0 2/{2h(n2 2-NA2)0.5}≤Δλ≤g(λ0，NA，f，dmax)其中λ0是激光束源(206)的主波长，Δλ是激光束源的半宽，NA是物镜的数值孔径，f是物镜的焦距，n2是基底材料的折射率，dmax是照射到信号凹坑的激光束光斑的最大直径，以及g是用于获得基于λ0、NA、f和dmax的最大半宽Δλ的通用函数公式。

Description

聚焦装置及使用这种装置的光盘装置
本发明涉及一种聚焦装置，当执行关于数字通用盘(以下简称为DVD)的信号记录/再现时显示出其性能，以及一种使用这种聚焦装置的DVD光盘装置。
近年来，数字信号处理、光盘制造、以及光盘记录方面的技术有了迅速的进步。最近，随着上述技术的进步，出现了一种光盘，尽管其大小与传统小型盘(以下简称为CD)相同，却具有几倍于前述小型盘的记录容量。
这种新型的光盘通常称为DVD并且用于依靠数字信号记录和再现信息，例如声音、图像、程序和计算机可处理的数据。在DVD领域，已经建立了一个世界标准(以下简称为DVD标准)。同时，DVD被寄予厚望作为一种能充分满足适应多媒体时代的一般目的的记录介质。
根据前述DVD标准，DVD具有与CD相同的直径，即120(mm)，并且同时，具有与CD相同的厚度，即1.2(mm)。为了增加记录容量，DVD具有一种结构，两张厚度为0.6(mm)的盘放在一起，使得可以使用所合成的盘的两面实现记录/再现。同时，用于记录/读出的激光束的主波长为650/635(nm)，用于记录/读出的物镜的数值孔径(NA)为0.6，轨道间距(track pitch)为0.74(μm)，最短凹坑(pit)长度为0.4(μm)，以及最长凹坑长度为2.13(μm)。这样一种规格允许DVD在DVD的一面上具有4千兆字节或更大的记录容量。
从前述规格中，显然，在DVD中，记录层的深度，即从基底的表面到反射记录层的深度，约为传统CD的1/2，并且同时，最短凹坑长度和轨道间距约为传统CD的1/2。此外，用于记录/读出的激光束的主波长与CD中的780(nm)的情况相比小得多。因此，根据在传统CD中采用的同样的方法，很难得到一个聚焦误差信号。
确切地，在这种类型的光盘中，信号以凹坑的形式记录在反射记录层上。通常，为了从光盘上读这样的信号，一束激光通过物镜照射到旋转的光盘上，并且光在光盘的反射记录层上反射，并且反射光被大体上探测到，由此获得一个记录信号。同时，通过使用部分的前述反射光可探测聚焦误差，并且通过使用探测到的误差信号，执行物镜的聚焦控制，使得反射记录层能够位于物镜的焦点位置。聚焦控制的好或坏取决于物镜和反射记录层之间的光学条件，所用激光束的特性等等。
迄今为止，在已知的DVD机中，是根据与传统CD机采用的同样的方法进行聚焦控制的。然而，根据以上的方法，依靠前述的光学条件不能获得高精度的聚焦控制。这导致再现信号的S/N降低和跳动(jitter)恶化的问题。
本发明的一个目的是提供一种聚焦装置，它可以执行高精度聚焦控制而不受光盘的光学条件的影响，以及一个DVD光盘装置，它可以通过使用聚焦装置执行高精度的记录/再现。
在根据本发明的一个实施例的光盘装置中，采用以下方式构造的光盘作为记录介质。光盘的结构是将两个厚度“h”的基底放在一起。在基底的最后方，两个基底每个都有一个信号标记或一个能够用作信号标记的反射层。激光束通过物镜照射在前述光盘上，并且光盘装置具有一个光探测器件，用于探测来自反射层的反射光。光探测器件的一个输出提供给一个信号读出机；其另一个输出提供给一个聚焦装置，用于探测物镜的聚焦误差以及用于控制物镜关于光盘的位置。
在光盘装置中，假定前述激光束主波长设为λ0，其半宽设为Δλ，物镜的数值孔径设为NA，构成前述光盘的基底的折射率设为n2，前述激光束的半宽Δλ满足以下方程(1)。换句话说，在光盘装置中使用了一种发射出满足方程(1)的激光束的激光光源。
Δλ≥λ0 2/{2h(n2 2-NA2)0.5}                   (1)
半宽Δλ具有一个上限。确切地，半宽Δλ受给定允许的最大激光光斑直径dmax，考虑物镜基于Δλ的色差的条件的限制。更确切地，假定物镜的焦距设为f，通常用于计算基于前述λ0，NA和dmax决定的最大半宽的函数方程设为g，半宽的上限Δλ≤g(λ0，NA，f，dmax)。
在光盘装置中，从激光光源发射的激光束通过物镜以后照射到光盘上。部分入射光线在光盘的表面上反射。在光盘表面上反射的反射光设为U1。另一方面，剩余的入射光线入射在形成光盘最外面部分的一个透明材料层(基底)上，并且随后，反射到形成一个信号标记的反射层上，这样通过透明的材料层被再次从光盘的表面发射。该发射光设为U2。
为了计算U1和U2间的光程差ΔL，假定入射光通量的最大角设为θ1(其中，sinθ1＝NA)，空气的折射率设为n1，透明材料层的折射率设为n2，光程差ΔL由以下方程(2)获得。
ΔL＝2·n2·h·cosθ2                       (2)
同时，根据斯涅耳折射定律，建立以下方程(3)。
n1·sinθ1＝n2·sinθ2                      (3)
同时，激光束的相干长度Lc由以下方程(4)表示。
Lc＝λ0 2/Δλ                               (4)
这样，如果光程差ΔL小于相干长度Lc，则光波在光盘的表面及其内部的反射层之间发生干涉。在这种条件下，如果光盘在圆周方向或半径方向存在厚度不均匀，或如果每个制造商的光盘厚度存在差异，则由于前述干涉的影响，在光盘旋转的同时聚焦误差有差异。结果，无法实现高精度的聚焦控制，导致再现信号的S/N降低和跳动恶化。
以下是关于聚焦误差信号上的干涉强度的差异的影响的详细说明。
如果光波在光盘的表面及其内部的反射层之间发生多次反射和干涉，从折射率为n2的基底射向折射率为n1的空气的整个光通量的强度Ir由以下方程(5)表示。
Ir＝{4R·sin2·δ/2·Ii}/{(1-R)2+4R·sin2·δ/2}      (5)
在以上方程(5)中，Ii表示入射光强，R表示空气(折射率n1)和基底(折射率n2)之间分界面的反射系数。并且，δ涉及分界面上的反射光U1和作为信息记录表面的反射层上的反射光U2之间的相位差，由以下方程(6)表示。
δ＝(2π/λ0)·ΔL＝(4πn2/λ0)h·cosθ2              (6)
从前述方程(3)，以上方程(6)表示如下。
δ＝(4π/λ0)h·(n2 2-n1 2·sin2θ1)0.5                 (7)
从前述方程(5)，如果相位差δ从0到π变化，可以看到干涉强度在0(暗)到最大值(亮)范围内取值。因此，干涉条纹的暗/亮周期Δh由以下方程给出。
Δh＝λ0/{4(n2 2-n1 2·sin2θ1)0.5}                    (8)
如果代入n1＝1(空气)，n2＝1.5(基底材料)，θ1＝0～36.9度(根据DVD标准，NA＝0.6＝sinθ1，由此得到最大入射角)，对于以上方程(8)，周期Δh的最小和最大值分别为Δhmin＝λ0/6和Δhmax＝λ0/5.5。
根据DVD标准，使用激光束的主波长为650/635(nm)。这样，在使用主波长λ0＝635(nm)的激光束的情况下，Δhmin为0.105(μm)；另一方面，Δhmax为0.115(μm)。所以，Δhmin和Δhmax之差仅为0.01(μm)。因此，数值孔径NA＝0.6的范围内的光通量的干涉强度关于大体相同的Δh(即基底厚度的不均匀)变化。并且，如果基底的厚度随光盘旋转而变化，则干涉条纹在最大宽度内从亮到暗变化；因此，聚焦误差信号改变。
然而，根据本发明，采用了具有满足前述方程(1)的半宽Δλ的激光束。这样，可能使得相干长度Lc小于光程差ΔL。因此，阻止了光波在光盘的表面及其内部的反射层之间的多次干涉。因此，本发明有可能很精确地探测聚焦误差，使得能够实现高精度的聚焦控制。此外，也能够阻止再现信号的S/N的降低和跳动恶化。
图1是根据本发明的一个光盘装置的结构方框图；
图2是在图1所示的装置中用作记录介质的DVD的透视图；
图3是图2所示的DVD的局部剖视图；
图4是显示图1所示的装置的光学系统的视图；
图5是光学传感器的前视图，它结合于图4所示的光学系统中并且用于探测聚焦误差信号；
图6显示一个激光二极管的功率谱，激光二极管记录和读出信号并且用于在结合于图4所示的光学系统的状态下的聚焦控制；
图7显示在图1所示的装置中探测的聚焦误差信号；
图8显示一个不适用于根据本发明的光盘装置的激光二极管的功率谱；
图9显示当使用具有图8所示特性的激光二极管时获得的聚焦误差信号；
图10显示另一个适用于根据本发明的光盘装置的激光二极管的功率谱；
图11显示另一个适用于根据本发明的光盘装置的激光二极管的功率谱；
图12是一个示意图，显示一个DVD母盘制造机械，根据本发明的一个聚焦装置结合于其中；
图13是显示结合于图12所示的机械中的聚焦装置的主要部分的视图；
图14显示装在图13所示的聚焦装置中并且用于聚焦控制的一个激光二极管的功率谱；以及
图15是一个示意图，显示结合了根据本发明的另一个聚焦装置的一个开放系统的结构。
在图1中，显示了根据本发明的一个光盘装置，即一个DVD机。
参考数字100表示用作一张光盘的DVD。DVD 100基于DVD标准制造，并且更特别地，其结构如图2和图3所示。
确切地，DVD 100由制成盘状的第一和第二信息记录部件101和102构成，第一和第二信息记录部件放在一起并且使其总体上厚度为1.2(mm)。第一和第二信息记录部件101和102分别包括透明基底103和104。这些透明基底103和104的背面分别贴在反射层105和106上。反射层独特地具有与记录信息，例如压缩的运动图象相应的凹坑，并且使光反射。这些反射层105和106在其上表面分别具有保护层107和108，用于阻止反射层被氧化。第一和第二信息记录部件101和102依靠介于保护层107和108之间的粘接层109放在一起。粘接层由热固性粘合剂组成。并且，DVD具有夹持孔110，用于在其中心处夹持。夹持孔的周围具有一个夹持区111。
以下是关于构成DVD 100的部件的材料性质的说明。透明基底103和104单独地由一种聚碳酸酯树脂或包括聚碳酸酯或PMMA(甲基丙烯酸甲酯)的一种树脂制成。反射层105和106由铝薄膜制成。保护层107和108由光学固化性树脂(紫外固化性树脂)制成。粘接层109由一种热融性粘合剂(热塑性树脂粘合剂)，例如，聚乙烯醚石蜡基的材料；[-CH2-CH＝CH-CH2]n-[CH2-CH(OCH3)-]n组成。
在图1所示的光盘装置中，DVD 100依靠一个转速为1350(rpm)的主轴电机，例如，卡在一个渐细的锥体200上来旋转。主轴电机依靠主轴电机驱动电路202驱动。
另一方面，一种记录/再现光学系统构造如下。确切地，物镜203对着DVD 100的一面放置。控制物镜203，使其依靠一个聚焦线圈204在光轴方向可移动，并且依靠一个轨道线圈205在轨道横向方向可移动。并且，一个半导体激光二极管(以下简称LD)206放在物镜203的对面位置，使得激光二极管可与物镜203一起移动。该LD 206依靠一个LD驱动器207激励。
从LD 206发出的激光束依靠一个准直透镜208转变为平行光通量，并且然后，入射到一个偏振光束分光器209上。从LD 206发出的激光束通常具有椭圆远场图案。如果需要圆形图案，可以在准直透镜208的后面放置一个光束整形棱镜(没有显示)。
通过偏振光束分光器209的激光束依靠物镜203会聚，并且然后，入射到DVD 100的基底103或104上，如图3和图4所示。在本实施例中，物镜的数值孔径NA为基于DVD标准的0.6。
其次，以下是关于LD 206的光发射特性的说明，即，LD 206的功率谱。确切地，如图4所见，假定透明基底104(103)的厚度设为“h”，入射到透明基底104(103)的光通量210的最大角设为θ1(其中，sinθ1＝NA)，空气的折射率设为n1，透明基底104(103)的折射率设为n2，从LD 206发射的激光束，即入射光通量210的主波长设为λ0，主波长的半宽设为Δλ，满足以下方程的激光二极管用作LD 206。
Δλ≥λ0 2/{2h(n2 2-NA2)0.5}
更确切地，如图6所示，使用一个激光二极管，例如，其主波长λ0等于635(nm)且半宽Δλ等于0.5(nm)。
在再现过程中，通过物镜入射到透明基底104(103)的激光束在反射层106(105)上会聚为微光束光斑。然后，来自反射层106(105)的反射光以与入射光相反的方向通过物镜，并且随后，被偏振光束分光器209反射，这样通过一个包括聚光透镜211、柱面镜212等的探测光学系统，入射到一个光学传感器213上。
光学传感器213由四个位于同一平面的光学探测元件214a到214d组成，如图5所示。来自光学传感器213的四个探测输出被输入到一个包括放大器、加法减法器等的放大器阵列215。由此产生一个聚焦误差信号F、一个轨道误差信号T和一个再现信号S。
以上轨道误差信号T通过一个已知方法，所谓推-挽法获得。并且，聚焦误差信号F通过象散法获得。根据象散法，聚焦误差信号通过以下方式获得。在图5所示的光学探测元件中，位于对角线上光学探测元件214a和214b的输出Ia和Ib加在一起，从这个加得的信号中，减去光学探测元件214c和214d的输出Ic和Id相加得到的信号，从而从减得的信号得到聚焦误差信号。
聚焦误差信号F和轨道误差信号T通过伺服控制器216分别提供给聚焦线圈204和轨道线圈205。由此控制物镜203使其在光轴方向和轨道横向方向可移动，从而使激光束关于作为DVD 100的记录平面的反射层106(105)聚焦，并且关于目标轨道移动。
另一方面，来自放大器阵列215的再现信号S输入到一个信号处理电路217，并且进行波形修正(equalization)和二进制数字处理。在二进制数字处理中，进行波形修正的再现信号S导入一个PLL(锁相环)和一个数据识别电路，并且PLL从再现信号中提取一个通道时钟，该通道时钟是在DVD 100中记录信息时的基本时钟。然后，基于通道时钟，识别再现信号为“0”或“1”，并且执行记录在DVD 100中的信息的数据识别，由此获得一个数据脉冲。确切地，经过波形修正的再现信号在一个基于通道时钟的上升或下降的时间的预定时间宽度(称为探测窗口宽度或窗口宽度)内与一个合适的阈值比较，由此进行数据识别。
这样从信号处理电路217探测到的数据脉冲被输入到一个盘控制器218，并且然后，作为运动图象信息的比特流被输入到一个MPEG2解码器/控制器219。依照MPEG2标准，运动图象信息压缩和编码的数据以凹坑的形式记录在DVD 100的反射层105和106上。前述MPEG2解码器/控制器219解码(展开)输入的比特流(pit stream)以再现原始的运动图象信息。
这样形成的运动图象信息被输入到一个视频信号发生器电路220，并且然后，一个消隐信号等等被加到其上。于是运动图象信息被转变为一个具有预定电视制式例如NTSC制式的视频信号，并且通过一个显示装置(没有显示)显示。
如前所述，DVD光盘装置使用具有满足前述方程(1)要求的光发射特性的LD 206，使得由前述方程(4)表示的相干长度Lc能够关于光程差ΔL缩短。因此，可以阻止相干光在DVD 100的表面及其内部的反射层105(106)之间产生。
给出一个数值的例子，例如，LD 206发射一束主波长λ0＝635(nm)并且半宽Δλ＝0.5(nm)的激光束。因此，由前述方程(4)激光束的相干长度Lc为0.8(mm)。基于DVD标准，DVD 100的结构中厚度“h”为0.6(mm)的信息记录部件101和102放在一起。并且，基于DVD标准，物镜203的数值孔径NA设为0.6。这样，在构成信息记录部件101和102的透明基底103和104独特地由折射率n2＝1.5的聚碳酸酯制成的情况下，由前述方程(2)光程差ΔL为1.650(mm)。
如前所述，LD发射一束具有满足方程(1)的半宽Δλ的激光束。因此，能够使相干长度Lc小于光程差ΔL；因此，可以阻止多次相干光在DVD 100的表面及其内部的反射层之间产生。这样，可能获得一个关于物镜203的聚焦方向位移ΔZ线性变化的聚焦误差信号，如图7所示。这有助于实现高精度的聚焦控制，并且有助于阻止再现信号的S/N的降低以及跳动的恶化。
如果所用激光束的半宽Δλ不满足方程(1)，例如，激光束的主波长λ0＝685(nm)并且半宽Δλ＝0.2(nm)，结果如下。确切地，在这种情况下，相干长度Lc为2.34(mm)；另一方面，光程差ΔL变得远远大于1.650(mm)。因此，没有阻止U1与U2的干涉(见图5)。结果，仅获得一个关于物镜203的聚焦方向位移ΔZ脉动变化的聚焦误差信号，如图9所示。
由以上说明，显然，使用DVD作为记录介质的光盘装置，或者运用期望在不久的将来出现的高分辨率DVD的光盘装置，需要避免前述U1与U2的干涉以便实现高精度的记录/再现。为此，即使DVD的厚度不均匀，也有必要使光程差ΔL始终大于相干长度Lc。为了减小相干长度Lc，需要使用具有大半宽Δλ的激光二极管。
图10显示一个能够满足这个要求的激光二极管的功率谱的例子。由图可见，LD发射一个具有主波长λ0＝650(nm)并且半宽Δλ＝0.3(nm)的激光束。通过计算，这个LD的相干长度Lc为1.408(mm)；另一方面，其光程差ΔL变得远远小于1.65(mm)。因此，可以阻止U1与U2的干涉。
并且，运用高分辨率DVD的光盘装置，需要使用具有大体上主波长λ0＝417(nm)的激光束。随后，为了计算一个要求的半宽Δλ，将值λ0＝417(nm)，h＝0.6(mm)及n2＝1.5代入方程(1)；于是得到Δλ≥0.105(nm)的关系。确切地，运用高分辨率DVD的光盘装置要求激光束的主波长λ0为410(nm)到420(nm)，且半宽Δλ为0.105(nm)或更大。
关于将在高分辨率DVD出现以后开发的光盘装置，用于阻止U1与U2之间干涉的半宽值Δλ可以由方程(1)得到。
在以上实施例中，通过例子描述了用于DVD机的光盘。然而，本发明也适用于ROM(DVD-ROM)、RAM(DVD-RAM)等用于记录和再现程序及计算机可处理的数据。
在图12中，显示一个用于具有本发明的聚焦装置的光盘的母盘记录装置。母盘记录装置用于在原始盘制造的初始阶段使记录加于应用光敏抗蚀剂的防蚀涂层母盘的过程。
参考数字300表示一个光源。光源300包含一个Kr+激光管(波长＝351nm)。由光源300发射的激光束301通过一组透镜302变为一束平行光，并且然后通过反射镜303到308反射。此外，光束的光强度(opticalpower)的交流噪声通过一个电光调制器件309消除。随后，激光束通过一个波片，并且然后，被反射镜311反射。此外，光束的光强度的直流成分通过一个声光调制器件312稳定，并且然后，通过反射镜313和314反射，并且大体上，依照将要记录的信息通过一个声光调制器件315调制。在图中，省略了用于控制声光调制器件315的控制系统。
记录光束通过反射镜316反射，并且其光束直径通过一个放大光学系统317放大。此外，放大的光束被反射镜318和319反射，并且通过一个偏振光束分光器320和一个λ/4波片321。此外，光束被一个二色镜322反射，并且然后，通过位于物镜单元323中的物镜324会聚，这样在用于光盘的母盘325的感光剂表面形成一个记录光斑。
通过前述记录光斑在用于光盘的母盘325的感光剂表面形成记录部分。记录部分通过用于光盘的母盘325的旋转以及通过支撑物镜单元323的滑块326在半径方向的运动在一个螺旋形轨道上形成。在旋转过程中，物镜324通过一个聚焦装置327控制使得物镜的聚焦始终位于母盘325的感光剂表面上。其上记录信息的用于光盘的母盘325，从属于一个发展的过程，使得凹坑形成在记录部分，并且此后，被镀银，这样被用作一个母盘。
前述聚焦装置327包括一个粗控制系统328用于在记录开始前粗调物镜324的位置，以及一个精控制系统329用于在记录过程中利用记录光精调物镜324的位置。
如图13所示，粗控制系统328包括一个物镜致动器330用于调整物镜324在光轴方向的位置，一个聚焦误差检测光学系统331用于光学地检测物镜324中的聚焦误差，以及一个控制器332用于基于从检测光学系统331获得的信号来控制物镜致动器330。
聚焦误差检测光学系统331是一个应用象散法的光学系统，并且具有一个光源341，一个准直透镜342，一个柱面镜343，中继透镜344a和344b，一个偏振光束分光器345，一个λ/4波片346，一个反射镜347，一个球面镜348，一个柱面镜349以及一个四分光接收器件350。
光源341发射一个发散的椭圆光束。该光束通过准直透镜342转变为略微会聚的光束，并且然后，通过柱面镜343变为圆形光束。此后，光束通过中继透镜344a和344b，并且入射到偏振光束分光器345上。从光源341发出的激光束为线偏振光并且设为P波。这样，入射到偏振光束分光器345上的光束通过偏振光束分光器传播，并且然后，转变为顺时针的圆偏振光。此外，光束被反射镜347反射，并且通过二色镜322传播，这样通过物镜324被聚焦到母盘325上。
从母盘325反射的光束变成一个相反的，即逆时针的圆偏振光，并且入射到物镜324上。此外，反射光束通过二色镜322传播，并且被反射镜347反射，这样通过λ/4波片346被转变为S波。此后，反射光束被偏振光束分光器345反射，并且然后，通过球面镜348转变为会聚光束，并且随后，通过柱面镜349入射到四分光接收器件350上。四分光接收器件350的四个接收元件350a、350b、350c和350d分别输出与光接收量相应的信号Ia、Ib、Ic和Id。
前述控制器332引入四分光接收器件350的各个信号Ia到Id，并且基于象散法执行(Ia+Id)-(Ib+Ic)的操作。由该操作，得到指示离焦量的聚焦误差信号。此外，控制器332关于物镜致动器330执行反馈控制，以便使聚焦误差只保持在零。由此控制物镜定位，使其焦点始终位于母盘325的感光剂表面上。
图12显示的母盘记录装置用于制造具有轨道间距例如0.74(μm)的母盘。这样，用作装置中的物镜324的透镜的数值孔径NA＝0.9，焦距f=4.002(mm)(波长：351nm)。工作距离d(从贴在物镜324的最低的表面的半透明的平行平板到母盘325的表面的长度)为350(μm)。
在聚焦装置327的粗控制系统328中，光源341使用SLD(超发光二极管，Anritsu Kabushiki Kaisha制造)，如图14所示。SLD的功率谱的主波长λ0＝670(nm)且半宽Δλ＝20(nm)。因此，由前述方程(4)，SLD发出的光束的相干长度Lc为22(μm)。
如上所述，在粗控制系统328中，使用的光源341具有的功率谱足以使相干长度Lc小于物镜324的工作距离d。确切地，使用的光源341能够大体满足λ0 2/Δλ≤2d的条件。这样，可以阻止在位于物镜324前面的透明保护板与母盘325之间产生光波的多次干涉。因此，在控制器332中，象前述实施例一样，有可能获得如图7所示的关于物镜324的聚焦方向位移ΔZ线性变化的聚焦误差信号。因此，能够实现高精度的聚焦控制。
从以上说明可见，即使在本实施例的聚焦装置应用于具有短工作距离的母盘记录装置的情况下，也能够获得一个无噪声的聚焦误差信号。因此，可以进行高精度的聚焦控制，并且同时，可以有助于实现高质量母盘的制造。同样，在精控制系统329中，记录光束用于记录，并且根据象散法进行聚焦控制。在图12中，参考数字360表示一个用于检查光量的光学探测器。
图15显示具有根据本发明的聚焦装置的一个曝光装置。
曝光装置将LD 400发射的激光束401通过透镜402和403倾斜入射到测试材料例如晶片的表面上。来自测试材料404的表面的反射光405被引入光学传播型位置探测器408，并且然后，测试材料404的表面位置被位置探测器408探测到。随后，探测的表面位置信息被提供给曝光装置主体409的一个位置控制系统或测试材料支架的一个位置控制系统，并且聚焦控制系统的构成方式是曝光装置主体409的焦点位置始终位于测试材料的表面位置。
并且，在曝光装置中，一个激光二极管例如具有足够大的半宽Δλ的前述LD被用作LD 400。确切地，用作LD 400的激光二极管功率谱的主波长λ0和半宽Δλ关于有可能覆盖测试材料404的光学介质的厚度t大体满足方程λ0 2/Δλ≤2t(n2 2-sin2θ)0.5。在这种情况下，n2表示光学介质的折射率且θ表示到达光学介质的光线入射角。因此，可以不受覆盖测试材料404的光学介质的影响而进行聚焦控制。
本发明不仅仅限于以上描述的各种实施例并且可以用在各种修改的形式中。
本发明可以高精度地探测聚焦误差，从而实现高精度的聚焦控制。随之，在本发明的技术思想应用于例如一个光盘装置时，可能降低再现信号的S/N比以及抑制跳动。

Claims (6)

1.一种光盘装置，其构成方式是一个激光束源发出的一束光，通过一个物镜，照射在一个光盘上，并且通过照射将信息在所述光盘上记录或再现；其特征在于，光盘的结构是厚度为h的两个基底放在一起，两个基底中的至少一个具有一个反射层，反射层在距其表面大约h的距离处有信号凹坑；同时基于通过检测由所述反射层反射的部分激光束而获得的信号，探测所述物镜的聚焦误差，
当所述激光束源的主波长和所述激光束源的半宽分别设为λ0和Δλ，所述物镜的数值孔径设为NA，以及所述基底材料的折射率设为n2时，所述激光束源的所述半宽Δλ满足以下方程。
λ0 2/{2h(n2 2-NA2)0.5}≤Δλ
2.根据权利要求1的光盘装置，其中所述光盘的结构是每个厚度为0.6(mm)且直径为120(mm)的两个基底放在一起。
3.根据权利要求1的光盘装置，其中所述激光束源包括一个半导体激光二极管。
4.根据权利要求1或3的光盘装置，其中所述激光束源具有功率谱，即，主波长λ0的范围从635(nm)到650(nm)且其半宽Δλ为0.3(nm)或更大。
5.根据权利要求1或3的光盘装置，其中所述激光束源具有功率谱，即，主波长λ0的范围从410(nm)到420(nm)且其半宽Δλ为0.105(nm)或更大。
6.一种聚焦装置，用于将一个物镜的焦点位置调整到目标表面，所述聚焦装置包括：
一个致动器，用于在光轴方向移动所述物镜；
一种误差检测装置，包含一个光源以及光学地检测所述物镜的聚焦误差；以及
用于基于由所述误差检测装置获得的信号来控制所述致动器的装置；
包含在所述误差检测装置中的所述光源发射的光束具有功率谱，即，主波长λ0及其半宽Δλ关于所述物镜的工作距离大体满足λ0 2/Δλ≤2d的关系，其中，d为物镜工作距离。
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