CN1194343C - 用于高密度记录/再现的兼容的光学头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种与不同格式的光盘兼容的用于高密度记录/再现的光学头，包括：设置在第二光源和第二光路改变装置之间光路上的第一分光装置；一个具有第一和第二光接收部分的第二光电检测器，接收被相应的光盘反射的光；第二信号处理单元，处理从第二光电检测器的第一和第二光接收部分输出的信号，以校正由于波长差所致的色差和/或由于第一和第二光盘之间的厚度差所致的球差，由此检测第二光盘的再现信号。

Description

用于高密度记录/再现的兼容的光学头
技术领域
本发明涉及一种用于高密度记录/再现的与不同格式的光盘兼容的光学头，尤其涉及一种采用单物镜的用于高密度记录/再现的光学头，它与不同格式的光盘兼容，并能够校正光波长不同导致的色差和/或光盘厚度不同所致的球差。
背景技术
光学头是一种通过用物镜把激光束聚焦到光盘上而在盘上记录信息或从光盘上再现信息的装置。记录和再现的容量由聚焦光斑的大小决定。聚焦光斑的大小与激光束的波长(λ)和物镜的数值孔径(NA)有关，如方程(1)所示：
              聚焦光斑的大小∝λ/NA                    ...(1)
对于大约15GB或更高的记录密度，还必须进一步减小聚焦到光盘上的光斑大小。为了形成一个用于高密度记录的较小光斑，如可以从方程(1)中推出，必须采用一个蓝色激光器做为光源，发射波长大约为410nm的短波长光束，并使用一个NA约为0.6或更大的物镜。
另一方面，由于光盘倾斜而产生的慧差W31与光盘的信息记录表面相对于光轴的倾角(θ)、盘衬底的折射率(n)、盘衬底的厚度(d)和物镜的NA有关，由方程(2)表示：
W 31 = - d 2 · n 2 ( n 2 - 1 ) sin θ cos θ ( n 2 - sin 2 θ ) 5 / 2 NA 3
为了确保用于高密度记录的盘的倾斜容限，有一种减小盘衬底厚度(d)的趋势。例如，小型盘(CD)具有1.2mm的厚度，数字多用盘(DVD)具有0.6mm的厚度。另外，还有一种很大的可能，最近开发的新一代DVD系列介质(所谓的高分辨率(HD)-DVD)的厚度确定为0.6mm或更小。
在新一代DVD上高密度记录/再现信息的光学头采用一种发射兰色激光束的光源，以及一个被优化成适合蓝色激光束和新一代DVD衬底厚度的物镜。
为了与现有盘如DVD兼容，用于高密度记录和再现的光学头需要另一种发射红光的光源。在用于新一代DVD的光学头中使用蓝色和红色光源的原因是为了与可记录DVD(DVD-R)和多层DVD兼容，这两种DVD对兰光有较低的反射率。
用于新一代DVD的光学头的物镜设计成适合兰光和新一代DVD衬底的厚度。所以，当采用DVD做为记录介质时，通过物镜聚焦到DVD记录表面上的红光光斑包含由于红光和兰光的波长差所致的色差。另外，当使用的新一代DVD衬底的厚度与DVD衬底的厚度不同时，产生由盘厚度差导致的球差。
图1表示采用专门为405nm的光设计的物镜的光学头对于入射到物镜上的光波长变化的光程差(OPDrms)。在图1中，OPDrms指物镜聚焦的光斑中的象差量，并以波长表示。
如图1中所示，当405nm的光入射到物镜上时，几乎不产生象差，以致于OPDrms在405nm处接近零。相反，当650nm的光入射到物镜上时，在该波长处的OPDrms因增大的象差而变成0.15λ。
所以，考虑到在有关场中的标准象差容限，即OPDrms＝0.07λ，用于新一代DVD的光学头设计成用对于405nm的光最佳的物镜聚焦650nm的光，因此与DVD不兼容。换言之，为了与DVD兼容，用于新一代DVD的光学头需要一种校正前述色差和/或球差的装置。
参见图2，常规的象差校正装置包括一个聚焦入射光束的物镜3和一个进一步会聚由物镜3聚焦的光束、从而在光盘1上形成一个光斑的聚光透镜5。如图3所示，根据光盘衬底1的厚度变化(Δd)和使用的光的波长变化调节聚光透镜5和物镜3之间的距离，以致于能够校正象差。
但是，至于这种常规的采用两个透镜、即聚光透镜5和物镜3的象差校正装置，组装两个透镜很复杂。另外，必须驱动物镜3和聚光透镜5用于循道和聚焦控制，并调节物镜3和聚光透镜5之间的距离，这使得整个致动器的结构变得复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种采用单物镜的用于高密度记录/再现的光学头，其中可以通过改进的结构校正由于光的波长差所致的色差和/或由于光盘的厚度变化所致的球差，并因此该装置与不同格式的光盘兼容。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种与不同格式的光盘兼容的光学头，装置包括：第一光源，用于发射适于具有某一格式的第一光盘的较短波长的光束；第二光源，用于发射适于具有另一格式的第二光盘的较长波长的光束；一个物镜，设计成适于第一光盘和从第一光源发出的光束波长，用于聚焦入射光束以在对应的光盘上形成一个光斑；一个第一光路改变装置，设置在第一光源和物镜之间的光路上，用于改变从第一光源发射的光束的传播路径；第二光路改变装置，设置在第二光源和物镜之间的光路上，用于改变从第二光源发射的光束的传播路径；一个第三光路改变装置，设置在第一光路改变装置和物镜之间以及第二光路改变装置和物镜之间的光路上，用于透射从第一和第二光源发射的其中一种光束并反射另一种光束，以改变入射光的传播路径；第一光电检测器，用于接收从第一光源发出后被相应的光盘反射并通过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；第一信号处理单元，用于从第一光电检测器的输出信号中检测第一光盘的再现信号；第一分光装置，设置在第二光源和第二光路改变装置之间的光路上，用于把入射光束分成至少两个光束，包括分别聚焦到相应的光盘上做为主光斑和次光斑的第一和第二光束，该第一分光装置是一种全息光学元件，用于仅使第二光束具有预定量的球差，从而使第二光束相对于第一光束还具有球差；一个具有第一和第二光接收部分的第二光电检测器，用于接收从第二光源发出后被相应的光盘反射并分别通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；和第二信号处理单元，处理从第二光电检测器的第一和第二光接收部分输出的信号，以校正由于从第一和第二光源发射的光束的波长差所致的色差和/或由于第一和第二光盘之间的厚度差所致的球差，由此检测第二光盘的再现信号。
为了实现本发明的上述目的，还提供了一种与不同格式的光盘兼容的光学头，包括：用于发射适于第一光盘格式的较短波长光束的第一光源，用于发射适于另一格式的第二光盘的较长波长光束的第二光源，光学头的特征在于包括：
一个物镜，设计成适于第一光盘和从第一光源发出的光束波长，用于聚焦入射光束以在对应的光盘上形成一个光斑；
一个第一光路改变装置，设置在第一光源和物镜之间的光路上，用于改变从第一光源发射的光束的传播路径；
一个第二光路改变装置，设置在第二光源和物镜之间的光路上，用于改变从第二光源发射的光束的传播路径；
一个第三光路改变装置，设置在第一光路改变装置和物镜之间以及第二光路改变装置和物镜之间的光路上，用于透射从第一和第二光源发射的其中一种光束并反射另一种光束，以改变入射光的传播路径；
一个第一光电检测器，用于接收从第一光源发出后被相应的光盘反射并通过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；
一个第一信号处理单元，用于从第一光电检测器的输出信号中检测第一光盘的再现信号；
一个第一分光装置，设置在第二光源和第二光路改变装置之间的光路上，用于把入射光束分成至少两个光束，包括分别聚焦到相应的光盘上做为主光斑和次光斑的第一和第二光束；
一个具有第一和第二光接收部分的第二光电检测器，用于接收从第二光源发出后被相应的光盘反射并分别通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；和
一个第二信号处理单元，处理从第二光电检测器的第一和第二光接收部分输出的信号，以校正由于从第一和第二光源发射的光束的波长差所致的色差和/或由于第一和第二光盘之间的厚度差所致的球差，由此检测第二光盘的再现信号，
其中，第一分光装置是一种偏振全息光学元件，用于产生具有一种偏振分量的第一光束和具有另一种偏振分量的第二光束，并仅使具有另一种偏振分量的第二光束具有预定量的球差，从而使第二光束还相对于第一光束具有球差；光学头还包括一个设置在第二光路改变装置和第二光电检测器之间光路上的偏振分束器，用于根据它们的偏振透射或反射从相应光盘上反射的第一和第二光束，并通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置，其中，第二光电检测器的第一和第二光接收部分布置成它们能够单独地接收具有由偏振分束器分开的不同偏振分量的第一和第二光束。
优选第一光源发射兰光，第二光源发射红光。优选第一分光装置是一种全息光学元件(HOE)，用于仅使第二光束具有预定量的球差，从而使第二光束相对于第一光束还具有球差。在这种情况下，第二信号处理单元还包括延迟器，该延迟器位于第一光接收部分的输出端和第二处理单元的至少一个输入端之间，或者位于第二光接收部分的输出端和第二处理单元的至少一个输入端之间，或者位于第一光接收部分和第二光接收部分的输出端与第二处理单元的至少一个输入端之间，用于延迟第一和第二光接收部分中的其中一个输出信号，以与电信号的相位匹配。
优选地，第一分光装置是一种偏振全息光学元件(HOE)，用于产生具有一种偏振分量的第一光束和具有另一种偏振分量的第二光束，并只对具有另一种偏振分量的第二光束有预定量的球差，使第二光束还包括相对于第一光束的球差；光学头还包括一个设置在第二光路改变装置和第二光电检测器之间光路上的偏振分束器，用于根据它们的偏振，透射或反射从相应光盘上反射并通过物镜、第二光路改变装置和第二光路改变装置的第一和第二光束，其中，第二光电检测器的第一和第二光接收部分布置成能够单独地接收由偏振分束器分开的具有不同偏振分量的第一和第二光束。
优选地，当由第一光接收部分光电接收并转换的来自主光斑的主再现号是Sm，由第二光接收部分接收并光电转换的来自次光斑的次再现信号是Ssub，k是增益因子时，第二信号处理单元利用下列方程处理从第一和第二光接收部分输出的信号，由此输出一个最终的再现信号，从中校正由第一和第二光源发射的光束波长差导致的色差和/或由第一和第二光盘之间的厚度差导致的球差：
                      S＝Sm+k(Sm-Ssub)
附图说明
下面通过参考附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更加清晰：
图1是表示光程差(OPDrms)关于光入射到物镜上的波长变化的曲线；其中该物镜对405nm的光最佳；
图2是常规的象差校正装置简图；
图3是图2所示常规的色差校正装置的操作图；
图4是根据本发明优选实施例的用于高密度记录和再现的兼容式光学头的光学配置简图；
图5是数字通用盘(DVD)的局部平面图，只表示了三条凹点线，凹点具有0.74μm的信道间距和0.40μm的最小标记长度；
图6是表示从图5中央信道再现信号的曲线。
图7～图9分别表示图6的信号So、Sm和Ssub的孔环图案；
图10表示利用图6所示具有增益因子k为3.5的信号Sm和Ssub处理的再现信号S，利用方程(3)还调节成包括与图6所示信号So相同的DC和AC成分；
图11表示图10所示再现信号S的孔环图案；和
图12表示根据本发明用于高密度记录/再现的兼容式光学头另一实施例的光学配置。
具体实施方式
参见图4，根据本发明用于高密度记录/再现的兼容式光学头的实施例包括分别发射不同波长的激光束的第一和第二光源11、21，聚焦入射光束以在光盘10上形成一个光斑的物镜17，改变入射光束传播路径的第一至第三光路改变装置13、23和15，对第二光源21发出的光束分束、从而在光盘10上形成至少两个光斑的分光装置，接收光盘10的反射光束、通过光电转换检测信号的第一和第二光电检测器19、29，从第一和第二光电检测器19、29检测到的信号中检测光盘10的再现信号的第一和第二信号处理单元20、30。
在本实施例中，光盘10是具有不同格式的第一光盘和第二光盘。第一光盘例如可以是新一代数字通用盘(即所谓的高分辨率(HD)-DVD)系列介质，衬底厚度不大于0.6mm(即从光入射面到信息记录面之间的厚度)，第二光盘例如可以是DVD系列介质(以下称作DVD)，衬底厚度为0.6mm。
第一光源11、第一光路改变装置13、第一光电检测器19和第一信号处理单元20用于在第一光盘上记录和/再现信息信号。具体的说，第一光源11发射波长较短的适合第一光盘的光，例如，波长约为400nm。从第一光源11发射的发散光束通过准直透镜12准直。
第一光路改变装置13例如包括一个透射部分入射光并反射其余入射光的分束器，如图4中所示。分束器可以是扁平形或棱镜型分束器，而不是图4中所示的立方型。
或者，第一光路改变装置可以包括一个偏振分束器(未示出)，用于根据它们的偏振透射或反射入射光束，从而改变入射光的传播路径，还包括一个设置在偏振分束器和第三光路改变装置15之间光路上的相位延迟片(未示出)，使入射光的相位滞后。相位延迟片最好是一个四分之一波片，使入射光束延迟λ/4相位。
物镜17针对第一光盘的衬底厚度和从第一光源11发射的光波长为最佳，并具有0.6或更大的NA。为此原因，当从第二光源21发出的光被物镜177聚焦到光盘10上时，由于第一和第二光源11和21发射的光束波长差而产生色差。另外，当第一光盘的厚度不同于第二光盘的厚度时，光束从第二光源中发出后聚焦到第二光盘上的光斑中由于衬底厚度的不同而出现球差。但是，色差和/或球差通过分光装置、第二光电检测器29和第二信号处理单元30校正，如后述，并且所以本发明的光学头与第一和第二光盘兼容。
第三光路改变装置15设置在第一光路改变装置13和物镜17之间，透射第一和第二光源11和12中发出的其中一束光，反射另一束光，由此改变第一和第二光源11和12中发出的光束的传播路径。第三光路改变装置15可以是一个带有镜面15a的分束器，透射第一光源11发出的光束并反射第二光源21发出的光束。最好涂敷镜面15a，使其能够透射兰光和反射红光。
第一光电检测器19接收从第一光源11发出后顺序经过物镜17、第三光路改变装置15和第一光路改变装置13从第一光盘反射的光，并从经光电转换而接收的光束中检测信号。第一信号处理单元20利用第一光电检测器检测到的信号检测从第一光盘再现的信息信号。在本实施例中，如前所述，光学头能够在新一代DVD上记录信息信号并从新一代DVD上再现信息信号。
另一方面，第二光源21、第二光路改变装置23、分光装置、第二光电检测器29和第二信号处理单元20协同在第二光盘上记录和/或再现信息信号。具体的说，第二光源21发射一个波长较长的适合第二光盘的光，如大约650nm。从第二光源21发射的发散光束通过准直透镜22准直。
平行光束通过分光装置分成至少两束包括第一光束I和第二光束II的光束。第一和第二光束I和II通过物镜17聚焦到光盘10上，由此产生一个主光斑和一个次光斑。分光装置可以包括一个全息光学元件(HOE)25，能够使第二光束II有预定量的球差，并把入射光束分成第一和第二光束I和II。在这种情况下，第一光束I是HOE 25的0级衍射光，第二光束II是HOE 25的±1级衍射光。
设置在HOE 25和第三光路改变装置15之间光路上的第二光路改变装置23改变入射光的传播路径。具体地说，从第二光源21发出的光被第二光路改变装置23导向第三光路改变装置15，并且来自第三光路改变装置15的光被第二光路改变装置23导向第二光电检测器19。象第一光路改变装置13一样，第二光路改变装置23可以是一个分束器，或者是偏振分束器(PBS)和相位延迟片的合并。
来自HOE 25的第一和第二光束I和II依次通过第二和第三光路改变装置23和15，并通过物镜17聚焦到光盘10的同一信道上，成为主光斑和次光斑。
光盘10上的主光斑和次光斑中包含第一和第二光源11和12发射的光的波长差导致的色差。当采用衬底厚度不同于第一光盘的第二光盘时，主光斑和次光斑中还包含由于衬底厚度差导致的球差。与主光斑相比，次光斑还包含HOE 25必然导致的球差。
从光盘10反射后，第一和第二光束I和II经物镜17、第三光路改变装置15、第二光路改变装置23和聚光透镜28被第二光电检测器29接收。聚光透镜28会聚穿过第二光路改变装置23的第一和第二光束I和II。第二光电检测器29包括分别接收第一和第二光束I和II的第一和第二光接收部分29a和29b。
第二信号处理单元30对由第一和第二光接收部分29a和29b通过光电转换而获得的电信号校正色差和/或厚度差所致的球差，并输出一个再现信号。具体的说，第二信号处理单元30包括一个用于减去从第一和第二接收部分29a、29b输出的信号的差分单元33，一个以增益因子k放大差分单元33输出的减法信号的增益控制器35，和一个将增益控制器33输出的信号与第一接收部分29a输出的信号相加的加法器37。
换言之，当从第二光盘中再现信息信号时，第二信号处理单元30利用下列的方程(3)处理第一和第二光接收部分29a和29b输出的检测信号。并输出一个再现信号S，从再现信号中校正由厚度差所致的色差和球差：
                       S＝Sm+k(Sm-Ssub)             ...(3)
此处Sm表示起源于主光斑的主要再现信号，它由第一光接收部分29a接收并转换成电信号，Ssub表示一个起源于次光斑的次要再现信号，它由第二光接收部分29b接收并转换成电信号，k是增益因子。
增益因子k根据第一和第二光盘的厚度差改变，并通过k值调节电路(未示出)控制，使得再现信号在第二光盘上的不稳定性减为最小。在这种情况下，最好用k值调节电路监测第二信号处理单元30输出的再现信号的不稳定性，根据监测结果调节增益因子k，并将结果反馈给增益控制器35用于增益控制。
在两个光斑，主光斑和次光斑通过HOE 25聚焦到光盘10的相同信道的情况下，如前所述，次光斑与主光斑在光盘的信道方向上分开。因此，最好第二信号处理单元30还包括一个延迟器31，如图4所示，用于补偿起源于两个光斑的信号之间的时间延迟。例如，延迟器31安置在第二光接收部分29a的输出端和差分单元33的输入端之间。延迟器31延迟先前信号的相位，如从第二光接收部分29a输出的信号的相位，使之与第一和第二光接收部分29a和29b输出的信号的相位匹配。
在根据本发明的光学头的操作中，具有参考图4所述的结构，当把具有第一格式的新一代DVD系列光盘用做光盘10时，第一光源11发射兰光。从第一光源11发射的发散光束并由准直透镜12准直，并继续穿过第一和第三光路改变装置13和15，入射到物镜17上。物镜17将入射光束聚焦，在具有第一格式的光盘的基本面上形成一个光斑。例如，如果具有第一格式的光盘可记录，则信息信号可通过聚焦到记录表面上的光斑记录。
从具有第一格式的光盘反射的光依次通过物镜17和第三光路改变装置13入射到第一光路改变装置13。入射光束被第一光路改变装置13反射、被聚光透镜18会聚并被第一光电检测器19接收。在再现期间，被第一光电检测器19检测到的电信号提供给第一信号处理单元20，第一信号处理单元20输出一个从具有第一格式的光盘再现的信息信号。可以理解，第一光电检测器19的检测信号用于检测聚焦和跟踪误差信号，使得物镜17可以在正常的聚焦位置沿光盘的信道中心扫描。
另一方面，当把具有第二格式的DVD系列光盘用做光盘10时，操纵第二光源21发射红光。从第二光源21发射的发散光束被聚光透镜22准直并被HOE 25衍射，分成包含球差的第二光束II和第一光束I。
第一和第二光束I和II透过第二光路改变装置23，被第三光路改变装置15反射并入射到物镜17上。物镜17聚焦入射的第一和第二光束I和II，在具有第二格式的光盘的记录表面同一信道上形成一个主光斑和一个次光斑。如果具有第二格式的光盘可记录，则信息信号可以通过聚焦到记录表面上的主光斑记录。
具有第二格式的光盘反射的第一和第二光束I和II透过物镜17，通过第三光路改变装置15导向第二光路改变装置23，被第二光路改变装置23反射，被聚光透镜28会聚并分别被第一和第二光接收部分29a和29b接收。在再现期间，由第一和第二光接收部分29a和29b检测到的电信号输入给第二信号处理单元30，第二信号处理单元30输出从具有第二格式的光盘再现的信息信号，从该信号中可以去掉色差和/或光盘的厚度差导致的球差。
与第一光电检测器19的检测信号一样，可以理解，第二光电检测器29的检测信号可以用于检测聚焦和跟踪误差信号，使得物镜17可以沿着光盘的信道中心在正常的聚焦位置扫描。
下面参照图5～11对根据本发明图4中所示的兼容光学头的操作进行描述。将描述采用具有第二格式的光盘和DVD系列光盘时，再现没有光盘衬底厚度差导致的色差和/或球差的信号。
图5表示具有三条凹点线的DVD的一部分，凹点具有0.74μm的信道间距和0.40μm的最小标记长度，图6表示从图5所示光盘的中心信道再现的信号。
参见图6，S0表示的虚线表示从图5所示DVD的中心信道再现的信号，它利用650nm波长的光源和设计成适于0.6mm厚的盘衬底的物镜再现，物镜具有0.6的NA。再现信号S0的不稳定度是8.64％，信号So的孔环图案示于图7。在图6中，由Sm表示的实线表示从图5所示DVD中心信道再现的信号，它用400nm波长的光源和设计成适于0.55mm厚的盘衬底的物镜再现。再现信号的不稳定度是24.16％，信号Sm的孔环图案示于图8。Ssub表示的虚线表示从图5的DVD再现的信号，此时由于采用HOE 25而在其中导致相应于衬底厚度50μm的球差的第二光束II被进一步聚焦到记录表面上成为次光斑。再现信号Ssub的不稳定度为30％或更大，信号Ssub的孔环图案示于图9。
图10表示通过利用方程(3)校正信号Sm和Ssub的象差所获得的再现信号S，增益因子k为3.5，它通过图4所示第二信号处理单元30的增益调节器35设置，即Sm+3.5(Sm-Ssub)，然后把它们的DC和AC成分调节成与再现信号S0的相同。如图10所示，再现信号S和S0几乎相同。再现信号S具有图11所示的孔环图案，再现信号的不稳定度为8.88％，小于用650nm波长的光源和用于DVD的物镜再现的信号S0的不稳定度(8.64％)。
所以，虽然采用DVD系列光盘，但根据本发明的具有上述结构的光学头可以输出一个再现信号，其中的由于盘衬底的厚度差导致的色差和/或球差通过利用方程(3)的操作而消除。
图12表示根据本发明光学头的另一优选实施例的光学配置。如图12所示，光学头包括发射不同波长的光束的第一和第二光源11和21，聚焦入射光束以在光盘10上形成光斑的物镜17，第一、第二和第三光路改变装置13、53和15，对第二光源21发射的入射光束分束、以在光盘10上至少形成两个光斑的分光装置，用于接收从光盘反射的光束的第一和第二光电检测器19和59，和第一及第二信号处理单元20和60，分别从第一和第二光电检测器19和59检测到的电信号中检测再现信号。在图12中，与图4所示相同的元件用相同的标号，在此不对它们进行描述。
如前面参照图4所描述的实施例，第二光源21、第二光路改变装置53、分光装置、第二光电检测器59和第二信号处理单元60用于在具有第二格式的DVD系列光盘上记录和/或再现信息信号。
从第二光源21发出后由准直透镜22准直的光被分光装置至少分成两束光，第一和第二光束I’和II’。第一和第二光束I’和II’通过物镜17聚焦到光盘10上，分别形成主光斑和次光斑。
在本实施例中，分光装置可以是一个偏振HOE 55，用于产生具有一种偏振分量如P偏振分量的第一光束I’和具有第二偏振分量如S偏振分量的第二光束II’。此时偏振HOE 55只对S偏振的第二光束II’产生预定量的球差。第一和第二光束I’和II’分别是偏振HOE 55的0级和±1级衍射光。
设置在偏振HOE 55和第三光路改变装置15之间光路上的第二光路改变装置53改变入射光的光路。在本实施例中，第二光路改变装置53可以是一个分束器。分束器透射从第二光源21发出的入射光，无论它们的偏振如何，使得它们向第三光路改变装置15传播。分束器反射来自第三光路改变装置15的入射光，无论它们的偏振如何，使得它们向第二光电检测器59传播。
因此，由偏振HOE 55分开的第一和第二光束I’和II’由物镜17聚焦到光盘10上。此时，由第一光束I’形成的主光斑和由第二光束II’形成的次光斑在光盘10上处于相同的信道。为此原因，第二信号处理单元60不需要一个延迟，与前面实施例的第二信号处理单元30(见图4)不同。此处的主光斑和次光斑除了具有不同的偏振分量外，与前面实施例中描述的主光斑和次光斑有相同的特性。
另一方面，图12的光学头还包括一个设置在第二光路改变装置53和第二光电检测器59之间光路上的偏振分束器58，用于对从光盘10反射后依次通过物镜17、第三和第二光路改变装置15和53的第一和第二光束I’和II’，根据它们的偏振进行分束，使得它们向着第二光电检测器59的第一和第二光接收部分59a和59b传播。可以理解，第二光电检测器59的第一和第二光接收部分59a和59b布置成它们能够单独地接收由偏振分束器58分开的第一和第二光束I’和II’。
当从具有第二格式的DVD系列光盘上再现信息时，第二信号处理单元60利用方程(3)处理被第一和第二光接收部分59a和59b接收后经过光电转换的电信号，如前面的实施例一样，输出一个再现信号，信号中由光盘衬底的厚度差导致的色差和/或球差被校正。第二信号处理单元60与图4的第二信号处理单元30有相同的结果，除了在本实施例的第二信号除了单元60中不包含一个延迟。为此原因，第二信号处理单元60的构成元件用图4中采用的相同标号表示，在此不提供对该元件的描述。
为了校正新一代DVD系列光盘中由于厚度偏差导致的球差，在本发明的光学头中，用于在具有第一格式的新一代DVD系列光盘中记录和再现信息的光学系统可以构造成同于或类似于在具有第二格式的DVD系列光盘上记录或再现信息的光学系统，如前面参照图4和图12所述。
具体的说，分光装置(未示出)设置在第一光源11和第一光路改变装置13之间分离入射光束，使得主光斑和包含球差的次光斑聚焦在具有第一格式的光盘上。然后，从具有第一格式的光盘反射的两个光束分别被第一光电检测器19的不同的光接收部分(未示出)接收，并且第一信号处理单元20接收并利用公式(3)处理由第一光电检测器19检测到的电信号，由此输出一个再现信号，信号中由于新一代DVD系列光盘的厚度偏差导致的球差被校正。球差可以通过在利用公式(3)操作的第一信号处理单元20中调节增益因子k而消除。
通过在光盘上和主光斑一起聚焦包含球差的次光斑，并通过使用公式(3)的操作、利用从光盘反射的两个光束检测再现信号，可以校正色差和/或球差以及由光盘倾斜导致的慧差，由此大大地改善再现信号的不稳定性。
如前所述，根据本发明用于高密度记录/再现的光学头具有这样一种结构：包含球差的次光斑与主光斑一起聚焦在光盘上，通过利用公式(3)处理从光盘反射并被光电检测器接收的两光束而检测再现信号。
利用根据本发明的光学头中的单物镜使得致动器的结构简单。根据本发明的光学头可以校正由利用不同波长的光源导致的色差，和/或由光盘衬底厚度不同导致的球差，由此检测稳定度提高的再现信号。所以本发明的光学头与不同格式的光盘兼容，例如，与新一代DVD和DVD兼容。
虽然本发明已参照优选实施例进行了展示和描述，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明实质和范围的前提下可以做形式和细节上的各种变化。

Claims (6)

1.一种与不同格式的光盘兼容的光学头，包括：用于发射适于第一光盘格式的较短波长光束的第一光源，用于发射适于另一格式的第二光盘的较长波长光束的第二光源，光学头的特征在于包括：
一个物镜，设计成适于第一光盘和从第一光源发出的光束波长，用于聚焦入射光束以在对应的光盘上形成一个光斑；
一个第一光路改变装置，设置在第一光源和物镜之间的光路上，用于改变从第一光源发射的光束的传播路径；
一个第二光路改变装置，设置在第二光源和物镜之间的光路上，用于改变从第二光源发射的光束的传播路径；
一个第三光路改变装置，设置在第一光路改变装置和物镜之间以及第二光路改变装置和物镜之间的光路上，用于透射从第一和第二光源发射的其中一种光束并反射另一种光束，以改变入射光的传播路径；
一个第一光电检测器，用于接收从第一光源发出后被相应的光盘反射并通过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；
一个第一信号处理单元，用于从第一光电检测器的输出信号中检测第一光盘的再现信号；
一个第一分光装置，设置在第二光源和第二光路改变装置之间的光路上，用于把入射光束分成至少两个光束，包括分别聚焦到相应的光盘上做为主光斑和次光斑的第一和第二光束，该第一分光装置是一种全息光学元件，用于仅使第二光束具有预定量的球差，从而使第二光束相对于第一光束还具有球差；
一个具有第一和第二光接收部分的第二光电检测器，用于接收从第二光源发出后被相应的光盘反射并分别通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；和
一个第二信号处理单元，处理从第二光电检测器的第一和第二光接收部分输出的信号，以校正由于从第一和第二光源发射的光束的波长差所致的色差和/或由于第一和第二光盘之间的厚度差所致的球差，由此检测第二光盘的再现信号。
2.一种与不同格式的光盘兼容的光学头，包括：用于发射适于第一光盘格式的较短波长光束的第一光源，用于发射适于另一格式的第二光盘的较长波长光束的第二光源，光学头的特征在于包括：
一个物镜，设计成适于第一光盘和从第一光源发出的光束波长，用于聚焦入射光束以在对应的光盘上形成一个光斑；
一个第一光路改变装置，设置在第一光源和物镜之间的光路上，用于改变从第一光源发射的光束的传播路径；
一个第二光路改变装置，设置在第二光源和物镜之间的光路上，用于改变从第二光源发射的光束的传播路径；
一个第三光路改变装置，设置在第一光路改变装置和物镜之间以及第二光路改变装置和物镜之间的光路上，用于透射从第一和第二光源发射的其中一种光束并反射另一种光束，以改变入射光的传播路径；
一个第一光电检测器，用于接收从第一光源发出后被相应的光盘反射并通过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；
一个第一信号处理单元，用于从第一光电检测器的输出信号中检测第一光盘的再现信号；
一个第一分光装置，设置在第二光源和第二光路改变装置之间的光路上，用于把入射光束分成至少两个光束，包括分别聚焦到相应的光盘上做为主光斑和次光斑的第一和第二光束；
一个具有第一和第二光接收部分的第二光电检测器，用于接收从第二光源发出后被相应的光盘反射并分别通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置的光，并且光电转换接收的光束；和
一个第二信号处理单元，处理从第二光电检测器的第一和第二光接收部分输出的信号，以校正由于从第一和第二光源发射的光束的波长差所致的色差和/或由于第一和第二光盘之间的厚度差所致的球差，由此检测第二光盘的再现信号，
其中，第一分光装置是一种偏振全息光学元件，用于产生具有一种偏振分量的第一光束和具有另一种偏振分量的第二光束，并仅使具有另一种偏振分量的第二光束具有预定量的球差，从而使第二光束还相对于第一光束具有球差；光学头还包括一个设置在第二光路改变装置和第二光电检测器之间光路上的偏振分束器，用于根据它们的偏振透射或反射从相应光盘上反射的第一和第二光束，并通过物镜、第三光路改变装置和第二光路改变装置，其中，第二光电检测器的第一和第二光接收部分布置成它们能够单独地接收具有由偏振分束器分开的不同偏振分量的第一和第二光束。
3.如权利要求1或2所述的光学头，其特征在于第一光源发射兰光，第二光源发射红光。
4.如权利要求1或2所述的光学头，其特征在于第二信号处理单元还包括延迟器，该延迟器位于第一光接收部分的输出端和第二处理单元的至少一个输入端之间，或者位于第二光接收部分的输出端和第二处理单元的至少一个输入端之间，或者位于第一光接收部分和第二光接收部分的输出端与第二处理单元的至少一个输入端之间，用于延迟第一和第二光接收部分中的其中一个输出信号，以与电信号的相位匹配。
5.如权利要求1或2所述的光学头，其特征在于当由所述第一光接收部分接收并光电转换的来自主光斑的主再现信号是Sm，由所述第二光接收部分接收并光电转换的来自次光斑的次再现信号是Ssub，k是增益因子时，第二信号处理单元利用下列方程处理从第一光接收部分和第二光接收部分输出的信号，由此输出一个最终的再现信号S，从中校正由第一和第二光源发射的光束波长差导致的色差和/或由第一和第二光盘之间的厚度差导致的球差：
                      S＝Sm+k(Sm-Ssub)
6.如权利要求1或2所述的光学头，其特征在于，还包括一个位于第一光源和第一光路改变装置之间光路上的第二分光装置，用于把第一光源发出的光束分成第三光束和第四光束，第三光束和第四光束分别聚焦成对应光盘上的主光斑和次光斑，其中，所述第一光电检测器还包括第三光接收部分和第四光接收部分，用于分别接收从对应光盘反射并透过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的第三光束和从对应光盘反射并透过物镜、第三光路改变装置和第一光路改变装置的第四光束，第一信号处理单元从被第三光接收部分和第四光接收部分接收后又被光电转换的电信号中输出一个再现信号，信号中由第一光盘的厚度偏差导致的球差被校正。
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