CN1149176A - 光学读出系统 - Google Patents
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Abstract
再现存贮在有一对反射面的全息盘上的信息的光学读出系统，包括一对光源；光检测单元；衍射器件；分束器，置于第一探测器和全息盘之间；物镜，置于分束器和全息盘之间；及具有第一和第二信号检测电路的信号检测单元。当第二光源被用来从全息盘的第二反射面生成再现信息信号时，第一光源检测全息盘的第一反射面的跟踪和聚焦误差，代替全息盘的第二反射面的这些误差。当第一光源被用来探测全息盘的第一反射面的再现信号、聚焦误差和跟踪误差时，第二光源关闭。
Description
本发明涉及一种光学读出系统，并且更特殊地，涉及一种新的光学读出系统，该系统能够驱动一个具有多个反射面的光盘。
如图1所示为被从一个常规光信息记录盘上的一个信息存贮区再现一个信号的一个光学读出系统10，如已公开的美国专利No.5,111,449，其题目为“使用具有二个分区的衍射光栅元件的光学读出设备”，在此引入作为参考。光学读出系统10包括一个光源12，一个第一和一个第二衍射光栅元件14，16，一个准直透镜18，一个物镜20，一个光盘22和一个光探测器24，其中第一衍射元件14被安装在光探测器24的附近，由其产生的三束光在通过准直透镜18和物镜20后入射到光盘22上。然后，这三束光反射回来并通过物镜20和准直透镜18入射到第二衍射元件16上，该元件被安装在接近光盘22的位置，然后由第二衍射元件16衍射后到达光探测器24。
上述光学读出系统10的主要缺点之一在于缺少信息记录面积。为了克服这个问题，已经提出采用具有多个信息存贮层的光盘。图2所示为一个具有一对反射全息膜的光盘的剖视图，该用于一个光学读出系统的光盘通常被称为一个全息盘，如公开在一个题目为“具有一个反射全息膜的光盘及其加工方法”(OpticalDisk with a ReflectionHologram Film and Method
of Manufacturing the Same)的未决的共有美国专利申请No.08/340,941中的那样。全息盘30包括一个基片32，一层第一反射全息膜34，一个透明中间层36，一层第二反射全息膜38以及一个透明保护层40，其中第一和第二反射全息膜中的每一层都能反射某种波长的光束并使其他波长的光通过。如图所示，一束来自光学读出系统并具有波长λ1的光束I通过透明保护层40、第二反射全息膜38和透明中间层36到达第一反射全息膜34，并反射回光学读出系统。另一方面，一束来自光学读出系统并具有波长λ2的光束II通过透明保护层40到达第二反射全息膜38，并反射回光学读出系统，从而与常规的只有一层这种反射层的光盘相比，信息存贮面积增加了一倍。
因此，本发明的一个基本目的是提供一种能操作一个全息盘的新型光学读出系统。
根据本发明，提供了一种在具有一对记录面的一个全息盘上进行记录的光学读出系统，记录面中的每一个都具有多个与该全息盘的正切方向对准的(记录)道，该系统包括：生成一个第一和一个第二光束的一对光源，光源中的每一个都相互垂直，光源中的每一个具有不同波长，其中第一个光源被设置在与该全息盘相对的一侧；一个衍射器件，置于第一光源和全息盘之间，包括位于其一对相对侧面的第一和第二衍射元件的一个斜方晶系晶体基座，第一衍射元件上设置有多个衍射沟槽，用来将每个光源发出的光束分成三束，并且将这三束光传递到每个记录面上，其中衍射沟槽中每一条的方向与全息盘的半径方向(径向)垂直，径向与切向正交，第二衍射元件设置有二个由一条径向分划线分开的衍射分区，用来把第一记录面衍射的三束光反射到第一个探测器上去，二个衍射分区具有不同栅距宽度的沟槽，用来将三束光沿不同的角度衍射出去；一个分束器，设置在衍射器件和全息盘之间，具有第一反射面，使来自第一光源的第一光束通过它入射到第一记录面，并且反射来自第二光源的第二光束，使其入射到第二记录面，其中反射面相对于从各记录面反射回来的光束的光轴是倾斜的，其中光轴与全息盘的切向和径向垂直；一个设置在第二光源和分束器之间的衍射光栅，具有多个衍射沟槽，被用来将从全息盘反射的光束投射到第二探测器的接收面上；一个物镜，设置在分束器和全息盘之间，用来将经过分束器反射的每束光束会聚到每个记录面上，并且将从每个记录面反射回来的光束分别会聚到衍射光栅和衍射器件的第二衍射元件上；第一探测器，有五个光电池，光电池中的每一个都能测量一个光束的光强并以光强的形式生成一个相应的输出；第二探测器有一个光电池，能够测量光束的光强并以光强的形式生成一个相应的输出；以及一个具有一个第一和一个第二信号检测电路的信号检测单元，第一信号检测电路包括一个加法器，和一个第一和一个第二减法器，用来将来自光电池的输出信号转换为电信号，从而生成一个聚焦误差、一个跟踪误差和一个再现信息信号，其中第二信号检测电路被用来检测第二记录面的再现信息信号。
从下面结合所附的图对优选实施例进行的描述中，本发明连同上述的和其他的目的和优点将变得明显，其中：
图1表示一个现有技术光学读出系统的一个侧面简图；
图2表示一个具有一对反射全息膜的光盘的剖面图；
图3所示为与本发明的一个优选实施例相一致的一个光学读出系统的一个透视图；
图4所示为图3中所示的光学读出系统中的衍射器件的一个详细透视图；
图5给出了图3中所示的光学读出系统中的一个光探测器和一个衍射器件的一个透视图；
图6A-6C举例说明了入射到探测器接收面上的光束的点；以及
图7为与本发明相一致的信号检测电路的方框图。
图3至图7所示为与本发明的优选实施例相一致的具有创造性的光学读出系统的各种视图。值得注意的是，图中所出现的相同部分具有相同的参考标号。
如图3所示，与本发明相一致的光学读出系统100包括一个第一和一个第二光源12A，12B，光源中的每一个具有一个不同的波长，比如λ1，λ2，一个衍射器件50，一个衍射光栅102，一个分束器52，一个物镜56，一个其上包括一个第一和一个第二记录面33，35的全息盘30以及一个第一和一个第二探测器24，25，第一探测器24包括五个光电池，而第二探测器25具有一个光电池。
在系统100中，当第一光源12A从全息盘30的第一记录面33再现一个信号时，第二光源12B是关闭的。这时，从第一光源12A，比如一个半导体激光器发出的一束光13A入射到第一衍射器件50的第一衍射元件58上并被衍射成0和±1级三束光15A。三束光15A部分透过分束器52的反射面54入射到物镜56，物镜56将三束光15A会聚到第一记录面33上，其中第一记录面33仅仅反射来自第一光源12A具有波长λ1的光束15A，它对具有其他波长的光束来讲是透明的。
该三光束15A被第一记录面33反射，反射后的三束光17A通过物镜56和分束器52的反射面54入射到第一衍射器件50的第二衍射元件60上。因为如图4、5所示，第二衍射元件60具有一对衍射分区，每个分区具有一个不同的栅距，因此，第二衍射元件60将包含在反射后的三束光17A中的0和±1级光束中的每一束衍射成三对0和±1级衍射光束。由第二衍射元件60产生的来自包含在光束17A中的0级光束的一对+1(或-1)级衍射光束用18、19表示。该对+1(或-1)级衍射光束18、19接着被送到第一探测器24。为简捷起见，其他光束图中没有标出。
参见图4，第一衍射器件50包括位于其相对侧面的第一和第二衍射元件58，60的一个斜方晶系晶体基座68，其中第二衍射元件60又进而设置有一个第一和一个第二衍射分区64，66，二者由分划线62分开，分划线62与全息盘30的径向平行并与全息盘30的记录道方向(即切向)垂直。形成在衍射分区64，66中的每一个上的光栅沟槽具有一个预先确定的栅距，并且这些沟槽与分划线62正交。再有，第二衍射分区66中所设置的栅距比第一衍射分区64的要大。晶体基座68是由一种透明材料，如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，Polymethyl Meta Acryllrate)或PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)制成。应注意，第一衍射元件58上的沟槽与全息盘30的径向对准，从而与第二衍射元件60上的分划线62平行。
第一探测器24被分成五个光电池70，72，74，76和78。每个光电池都能探测来自光束点，例如80，82，83，84，85和86的光束强度。反射后的三束光17A中的每一束被衍射分区64和66衍射成三对0级和±1级衍射光束。在本发明的优选实施例中，第一探测器24被设置在接收由衍射分区64，66衍射的三束光17A的+1级或-1级光束的位置。比如，光束点80，83，85是由衍射分区66衍射的+1级光束形成的，而光束点82，84，86是由衍射分区64衍射的+1级光束形成的。
特殊地，在上述设置中，当来自第一光源12A的0级和±1级三束光15A被精确定位在全息盘30的每个记录面33，35上，即全息盘30处于正好对焦位置时，反射后的三束光17A中的0级光束被第二衍射元件60的第一衍射分区64衍射，并由此产生一个+1级衍射光19。这个+1级衍射光19被会聚在分开光电池72和74的分划线90上并形成一个光束点82。反射后的三束光17A中的0级衍射光束的另一部分在衍射分区66中衍射并由此产生+1级衍射光18。这个一级衍射光18被会聚在光电池76上并形成一个光束点80。包括在反射后的三束光17A中的-1级衍射光被衍射分区66和64衍射后，在光电池70上各自形成一对光束点83，84。反射后的三束光17A的+1级衍射光被衍射分区66和64衍射后在光电池78上各自形成一对光束点85，86。
图6A所示为入射到光电池72，74上的光束点82，此时全息盘30处于正好对焦位置，并产生一个零对焦误差信号。如果全息盘30从正好对焦位置移开，如远离物镜56，光束点82入射到光电池74上，如图6B所示。如果全息盘30移近物镜56，则光束点82入射到光电池72上，如图6C所示。
参见图7，假设S1至S5表示分别来自光电池70，72，74，76和78的输出信号，代表图3中所示的第一记录面33上的光束15A的聚焦误差的聚焦误差信号(FE)可以通过使用第一减法器94从S2和S3的差值中获得，例如用S2减去S3。代表光束15A的跟踪误差的跟踪误差信号(TE)可以通过使用第二减法器96从S1和S5中的差值中获得。携带来自记录面33的记录信息的再现信息信号(RF)，可以通过使用加法器92将输出信号S2，S3和S4相加获得。
再参看图3，为了再现来自记录面35的记录信息，第二探测器25从全息盘30的第二记录面读取再现的信息信号，此时第二光源12B是打开的。来自全息盘30的第一记录面33的聚焦和跟踪误差信号也被用于聚焦和跟踪第二记录面35的误差信号。在这种情况下，从第二光源12B，如一个半导体激光器发出的光束13B进入分束器52并被分束器52中的反射面54部分反射，然后进入物镜56。然后，光束13B被物镜56聚焦并通过对波长不是λ1的光束透明的第一记录面33入射在第二记录面35上。第二记录面35将光束13B反射回目镜56，从而提供反射后的光束15B。反射后的光束15B通过物镜56并由反射面54部分反射到衍射光栅102。衍射光栅102将光束15B衍射成0和±1级衍射光束。第二探测器25的位置使+1级衍射光束20入射到其接收表面上，从而能检测在全息盘30的第二记录面35上的再现信息信号。为简单起见，其他光束未画出。必须指出，如果第二探测器的位置使-1级衍射光束入射到其接受表面上，所述的-1级衍射光束也能被用来检测第二记录面上的再现信息信号。
因此，如上所述，该具有创造性的、采用了一对光源的光学读出系统能在全息盘中使用。
已经根据优选实施例对本发明作了描述，然而在不偏离本发明在所附权利要求书中所限定的范围的情况下，还可以进行其他修改和变化。
Claims (8)
1、一个光学读出系统，用来再现存贮在包括第一和第二反射面的全息盘上的信息记录，每个反射面具有多个沿全息盘切向设置的记录道，包括：
一对用来产生第一和第二光束的光源，每一光束具有不同的波长；
一个衍射器件，被设置在第一光源和全息盘之间，包括位于其相对侧面的第一和第二衍射元件的一个斜方晶系晶体基座，第一衍射元件上设置有多个衍射沟槽，用来将由光源发出的光束分成三束光，并且将这三束光传递到第一和第二反射面上去，其中每一个衍射沟槽的方向与全息盘的径向平行，径向与切向相垂直，第二衍射元件中设置有由径向分划线分成的二个衍射分区，用来将从第一记录面反射的三束光衍射到第一探测器上去，二个衍射区具有不同的栅距的沟槽，用来使三束光沿不同的角度衍射；
一个分束器，位于衍射器件和全息盘之间，设置了一个第三反射面，用来使第一光源发出的第一束光传递到第一反射面上，并且将第二光源发出的第二束光反射到第二反射面上，其中第三反射面相对于从每个记录面反射的光的光轴是倾斜的，而光轴垂直于全息盘的切向和径向；
一个衍射光栅，设置在第二光源和分束器之间，具有多个衍射沟槽，用来将从全息盘反射后的光束入射到第二探测器的接收面上；
一个物镜，位于分束器和全息盘之间。用来会聚由分束器反射到每个第一和第二反射面上的每个光束，并且将从每个第一和第二反射面反射的光束分别会聚到衍射光栅和衍射器件的第二衍射元件上；以及
一个具有多个光电池的第一探测器，每个光电池能够测量光束的强度，并以光束强度形式产生一个相应的输出；
一个第二探测器，具有一个能够测量光束强度的一个光电池，并以光束强度形式产生一个相应的输出；
一个具有一个第一和一个第二信号检测电路的信号检测单元，第一信号检测电路包括一个加法器，以及一个第一和一个第二减法器，用来将来自光电池的输出信号转换成电信号，并由此产生一个聚焦误差信号，一个跟踪误差信号和一个再现信息信号，其中第二信号检测电路被用来检测第二记录面的再现信息信号。
2、如权利要求1的光学读出系统，其中每个探测器包括五个光电池，第一和第四个光电池由第一切向分划线分开，第二和第三个光电池由第二切向分划线分开，第二和第四个光电池由一径向分划线分开，第四和第五个光电池由第三切向分划线分开。
3、如权利要求1的光学读出系统，其中第二探测器至少具有一个光电池。
4、如权利要求1的光学读出系统，其中聚焦误差信号是通过使用第一减法器，从第二和第三光电池输出信号的差值获得的。
5、如权利要求1的光学读出系统，其中跟踪误差信号是通过使用第二减法器，从第一和第五光电池的输出信号的差值获得的。
6、如权利要求1的光学读出系统，其中再现信息信号是从加法器获得的，即将第二、第三和第四光电池的输出信号相加。
7、如权利要求1的光学读出系统，其中当第一光源从全息盘的第一反射面生成再现信息信号时；第二光源是关闭的。
8、如权利要求1的光学读出系统，其中当第二光源被用来从全息盘的第二反射面生成再现信息信号时，第一光源被用来检测跟踪和聚焦误差信号。
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