CN1190669C - 光头和光盘装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种光头和使用它的光盘装置。其中，光束经第一全息片(5)和物镜(8)照射在光盘(9)上，该第一全息片(5)包括不具有衍射作用的第一区(52)和具有衍射作用的第二区(51)，由光盘(9)反射且经物镜(8)返回的光被第二全息片(12)分离成通过第一全息片(5)的第一和第二区(52、51)的第一和第二光束。

Description

光头和光盘装置
技术领域
本发明涉及对光盘进行信息记录或再生的光头和光盘装置，尤其涉及检测其光盘的透明衬底的厚度的光头和光盘装置。
背景技术
众所周知，光盘具有在透明衬底和硬质保护层之间夹有记录再生面的结构。且从光头射出的聚焦光束透过透明衬底照在记录再生面上。由此，向记录再生面上记录信息或从记录再生面上再生信息。
一般地，聚焦光束透过的透明衬底的厚度因制造偏差等而不均匀，有数十微米左右的厚度误差。而且，聚焦光束透过有厚度误差的透明衬底照到记录再生面上时，因球面象差使记录再生面上的光斑形状变化。
由此，向记录再生面上记录的信息的记录密度或从记录再生面上再生的信息的再生精度劣化，难以对光盘进行正确且稳定的记录和再生。
因此，为了对光盘进行正确且稳定的记录和再生，必须在光头内部附加对因透明衬底的厚度误差产生的球面象差进行补正的功能，使球面象差在允许值范围内。而且，在进行这样的球面象差的补正时，必须正确地检测产生的球面象差，或作为原因的透明衬底的厚度。
作为检测透明衬底的厚度的方法，有例如日本专利特开2000-76665号公报中记载的方式。即，通过在光头上附加产生用来检测透明衬底的厚度的光束的单元和检测该光束的单元，来检测透明衬底的厚度。具体地讲，改变物镜中心区域的曲率，利用通过物镜的光束的中心附近来检测透明衬底的厚度。
或者，利用在光路中配置的全息元件的一次衍射光检测透明衬底的厚度。为此，把记录再生面上的反射光和透明衬底上的反射光导入检测用全息片，分割成处理再生信号和聚焦误差信号等的光束和用来检测透明衬底厚度的光束，用光检测器检测出各光束并进行运算处理。
该运算处理得到从记录再生面反射的光导致的聚焦误差信号、和在从透明衬底表面反射的光得到的信号上乘上一预定比例系数后得到的信号的差分，以该差分信号作为检测透明衬底的厚度的信号。
但是，在改变物镜的中心区域的曲率的方式中，由于照射到记录再生面之前的光束的光路和从记录再生面反射后的光束的光路不同，信号的分离困难，存在难以得到正确的透明衬底的厚度检测信号的问题。
另外，由于用具有衍射效果的全息元件分割从记录再生面上反射的光和从透明衬底表面上反射的光，会生成透明衬底的厚度误差的检测范围局限于与聚焦误差信号相同的检测范围的不满意的情况。
另一方面，在以在光路中配置的全息元件得到的一次衍射光作为用来检测透明衬底厚度的光束的方式中，由于在向光盘照射光束时和从光盘反射光束时分别产生0次衍射光和高次衍射光，所以还存在信号的分离困难的问题。
如上所述，在现有的检测透明衬底的厚度的方法中存在着，难以分离从透明衬底反射的光和从透明衬底表面反射光，以及透明衬底的厚度误差检测范围局限于与聚焦误差信号相同的检测范围的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供这样的光头和光盘装置，即，可以正确地分离从记录再生面反射的光和从透明衬底表面反射的光，与聚焦误差信号的检测范围无关地设定透明衬底的厚度误差的检测范围，可以进行正确的透明衬底的厚度误差的检测。
根据本发明的一个方面，提供一种光头，用来在把从光源发生的光束经物镜聚在光盘上的同时，把从上述光盘反射的、经物镜入射的光束转换成电信号，其特征在于包括：
第一光学系统，把从上述光源发出的光束经第一全息片导入到上述物镜上，上述第一全息片包含不具有衍射作用的第一区和具有衍射作用的第二区；
第二光学系统，把上述光盘反射的经上述物镜入射的光束导引到第二全息片，上述第二全息片把通过上述第一全息片的上述第一区和上述第二区的光束分离为作为0级衍射光的第一光束和作为1级衍射光的第二光束；以及
把由上述第二全息片分离的第一和第二光束分别转换成电信号的光检测器。
根据本发明的另一个方面，提供一种光盘装置，其特征在于包括：
光头，该光头具有：
第一光学系统，把从上述光源发出的光束经第一全息片导入到上述物镜上，上述第一全息片包含不具有衍射作用的第一区和具有衍射作用的第二区；
第二光学系统，把上述光盘反射的经上述物镜入射的光束导引到第二全息片，上述第二全息片把上述光束分离成通过上述第一全息片的上述第一区的第一光束和通过上述第一全息片的上述第二区的第二光束；和
把由上述第二全息片分离的第一和第二光束分别转换成电信号的光检测器；以及
检测部，从上述检测器的第一受光区的输出信号生成第一聚焦误差信号，从上述检测器的第二受光区的输出信号生成第二聚焦误差信号，基于该第一和第二聚焦误差信号，检测上述光盘的透明衬底的厚度误差。
附图说明
图1是用来说明本发明一个实施例的光头的光学系统的分解斜视图；
图2是用来说明该实施例中的偏振光全息片的详细结构的图；
图3A～3C是用来分别说明该实施例中的光检测器的受光区的图；
图4是用来说明该实施例中的聚焦误差信号和透明衬底的厚度误差的关系的特性图；
图5是用来说明该实施例中对透明衬底的厚度误差进行补正的装置的一例的图；
图6是用来说明该实施例的变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个实施例。图1展示了该实施例中说明的光头的光学系统。即，来自半导体激光光源2的出射光100经校准器3变成平行光，透过偏振光束分光器4后，入射到偏振光全息片5上。
该偏振光全息片5，如图2所示，其中心部51是具有透镜作用的衍射区，除此之外的外周部52是没有衍射作用的透明平行平板。
另外，该偏振光全息片5的中心部51设置成，只在入射光是沿图2的箭头y所示的方向的线偏振光时才衍射，入射光是图2中的箭头x所示方向的线偏振光时不衍射。
因此，从该偏振光全息片5出射的光100是y方向线偏振光，被分割成透过外周部52的0次光101、和透过中心部51的一次衍射光102。
该0次光101和一次衍射光102透过λ/4扳6从y方向线偏振光变换成圆偏振光，透过球面象差补正机构7后借助于物镜8经光盘9的透明衬底9a聚在记录再生面9b上。该记录再生面9b附着在硬质保护层9c上。
此时，0次光101的从光盘9的记录再生面9b反射的反射光103、一次衍射光102的从光盘9的透明衬底9b表面反射的反射光104再次透过物镜8和球面象差补正机构7，经λ/4板6从圆偏振光变成x方向线偏振光，入射到偏振光全息片5上。
此时，由于两反射光103、104都是x方向线偏振光，也是在偏振光全息片5的中心部51入射的成分，不发生衍射，原样地透过。
透过该偏振光全息片5的反射光103、104在偏振光束分光器4上以基本为直角的角度反射后，透过构成象散检测系统的聚光透镜10和圆筒透镜11。
于是，经全息片12反射光103各分离成0次光201-0和一次衍射光201-1，反射光104各分离成0次光202-0和一次衍射光202-1，之后，在光检测器13进行受光的光电变换。
该光检测器13如图3A所示，具有分别分割为四的两个受光区61和62。且，上述全息片12生成的反射光103的0次光201-0在受光区61被接收，在本来的再生信号、聚焦误差信号和跟踪(tracking)误差信号等的生成时被提供。
此时，由于上述全息片12生成的反射光104的0次光202-0光束直径大，反射光103的0次光201-0对各种信号的生成几乎没有什么影响。而且，根据构成象散检测系统的聚光透镜10和圆筒透镜11的焦点距离决定聚焦误差信号的检测灵敏度。
另一方面，上述全息片12生成的反射光104的0次光200-0在受光区62被接收，在聚焦误差信号的生成时被提供。此时，由于上述全息片12生成的反射光103的1次光202-1光束直径大，反射光104的1次光201-1对各种信号的生成几乎没有什么影响。
此时，根据构成象散检测系统的聚光透镜10和圆筒透镜11的焦点距离、以及在上述偏振光全息片5的中心部51处附加的象散量，决定聚焦误差信号的检测灵敏度。
在实际进行球面象差的检测时，对具有具有基准厚度的透明衬底的光盘基于0次光201-0进行聚焦控制时，以基于一次衍射光201-1生成的聚焦误差信号为0的方式，对偏振光全息片5的中心部51附加球面象差和象散成分。
此时，在光检测器13的受光区61接收的反射光103的0次光201-0和在受光区62接收的反射光104的一次衍射光202-1，如图3B所示，都具有与没有聚焦误差的状态相对应的光斑形状。
与此不同，对具有具有与上述基准厚度有误差的透明衬底9a的光盘9，基于0次光201-0进行聚焦控制时，在受光区62接收的反射光104的一次衍射光202-1，如图3C所示，具有与有聚焦误差的状态相对应的椭圆形的光斑形状。
即，此时，从受光区62的输出信号生成的聚焦误差信号不是0，具有与透明衬底9a的基准厚度的误差成比例的值。因此，从受光区62的输出信号生成的聚焦误差信号，如图4所示，与透明衬底9a的基准厚度的误差成比例。
为此，通过从该比例关系求得比例系数，在一次衍射光202-1造成的造成的受光区62的输出信号上乘上比例系数，对作为基准的透明衬底的厚度可以得到与光盘9的透明衬底9a的厚度误差对应的信号。
另外，在上述实施例中，即使偏振光全息片5配置在半导体激光光源2和偏振光束分光器4之间，也能得到同样的效果。此时，即使偏振光全息片5是通常的无偏振光全息片，偏振光束分光器4是通常的无偏振光分光器，也可得到同样的效果。
于是，可以从如上所述生成的与光盘9的透明衬底9a的厚度误差信号对应的信号，决定该透明衬底9a的厚度误差造成的球面象差的补正量并进行补正。
另外，作为具有上述光头的光盘装置，例如，如图5所示，把接受一次衍射光202-1的受光区602的输出信号提供给运算电路400，如上所述地生成对光盘9的透明衬底9a的厚度误差进行补正的信号。于是，可以通过基于该生成的信号，由驱动电路401驱动致动器211，控制球面象差补正机构7进行补正。
该球面象差补正机构7是例如，平凸透镜和平凹透镜的组合，所以可以通过致动器211实现平凸透镜在光轴方向上的移动。
具体地，在光盘9上透明衬底9a没有厚度误差时，以入射波面和出射波面不变化的方式设定平凸透镜和平凹透镜的间隔。而在光盘9上透明衬底9a有厚度误差时，通过改变平凸透镜和平凹透镜的间隔，可以在球面象差补正机构7的出射波面上产生球面象差。
这样构成时，由于平凸透镜和平凹透镜的间隔与透明衬底9a的厚度补正量成比例关系，通过把运算的光盘9的透明衬底9a的厚度误差信号直接用作改变平凸透镜和平凹透镜之间隔的信号，可以使透明衬底9a的厚度误差造成的球面象差的补正容易化。
图6展示了上述实施例的变形例。在图6中，如果与图1相同的部分赋予相同的标号进行说明，删除上述偏振光全息片5和λ/4板6，在校准器3和偏振光束分光器4之间设置与上述偏振光全息片5具有相同功能的全息片14。
如果用这样的构成，也可以实现与上述实施例大体相同的动作，可以获得大体相同的效果。

Claims (3)

1.一种光盘装置，其特征在于包括：
光头，该光头具有：
第一光学系统，把从光源(2)发出的光束经第一全息片(5)导入到物镜(8)上，上述第一全息片包含不具有衍射作用的第一区(52)和具有衍射作用的第二区(51)；
第二光学系统，把光盘(9)反射的经上述物镜(8)入射的光束导引到第二全息片(12)，上述第二全息片把上述光束分离成通过上述第一全息片(5)的上述第一区(52)的第一光束和通过上述第一全息片(5)的上述第二区(51)的第二光束；和
把由上述第二全息片(12)分离的第一和第二光束分别转换成电信号的光检测器(13)；以及
检测部(400)，从上述光检测器(13)的第一受光区(61)的输出信号生成第一聚焦误差信号，从上述光检测器(13)的第二受光区(62)的输出信号生成第二聚焦误差信号，基于该第一和第二聚焦误差信号，检测上述光盘(9)的透明衬底(9a)的厚度误差。
2.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：上述检测部(400)在把上述第一聚焦误差信号设定成没有聚焦误差信号的状态下，从上述第二聚焦误差信号得到与上述光盘(9)的透明衬底(9a)的厚度误差对应的信号。
3.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于还包括：基于上述检测部(400)的检测结果，对上述光盘(9)的透明衬底(9a)的厚度误差造成的球面象差进行补正的补正单元(7、401、211)。
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