CN1254802C - 读取和/或写入光记录介质的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于读取和/或写入光记录介质(1)的装置，该记录介质具有用于产生处于第一波长λ₁的第一扫描光束(AS1)的第一激光二极管(LD1)和用于产生处于第二波长λ₂的第二扫描光束(AS2)的第二激光二极管(LD2)，其中所述扫描光束(AS1，AS2)沿公共光轴(9)移动，扫描所述记录介质(1)上的信息层(6)并且落在同一个光检测器(8)上以生成信息信号(IS)其中光束组合部件被安排在所述光轴(9)的一个点上。根据本发明，该光束组合部件为衍射光栅(12)。

Description

读取和/或写入光记录介质的设备

技术领域

本发明涉及从光记录介质读取和/或写入光记录介质的装置，该装置使用不同波长的扫描光束，该扫描光束沿公共光轴移动，扫描该记录介质并且由单个光检测器进行检测。尤其是，该装置具有用于重放和记录可重写光盘上的数据的光扫描器。

背景技术

能够重放并且写入到数字多用途盘(DVD)和压缩盘(CD)的光扫描器需要两个不同的激光波长。为此，为CD兼容的DVD播放器和记录器配备两个不同的激光二极管。由于额外需要的光学部件这种分离结构导致了经济造价的增高。最近，已有一种所谓的双激光二极管作为减小所需部件数目的一种办法。这包括横向分离地安装在公共激光机架上的不同波长的两个激光二极管。

这两个光源的横向分离导致了经扫描器的光学系统的射线在光盘信息携带(information-carrying)层中的两个相互分离的光点上成像。这意味着两个横向分离的焦距又继而在其中对从光盘反射的光线成像的检测器的平面上生成。这样，用于两种波长的一个公共检测器的所期望使用是不可能。

US-A-6,043,911公开了使用具有两个波长的扫描光束的装置，该光束由光束组合部件进行组合以沿着公共光轴传播。该已知装置具有以下缺点：包括棱镜和全息照相组合的光束组合部件生产费用高。并且，全息照相不能最佳地与产生不同波长的光源的不同特性相匹配，这会导致多多少少的严重的干扰。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进装置。该目的通过在权利要求中指定的手段实现。

根据本发明，光束组合部件此时为衍射光栅。其优点为：可以计算其特性，从而该特性能够最佳地与光源，尤其是激光二极管的特性相匹配。该衍射光栅的特性在这种情况下最好用在下文中指定的计算方法之一进行计算。信息层为记录介质上的信息携带层，该记录介质可以是，例如，比如CD、DVD的光盘，或者是或仅能从其读取、仅能向其写入，或既能够从其读取又能够向其写入的一些其它光记录介质。

衍射光栅最好具有带刻痕剖面或与刻痕剖面相似的剖面的光栅线。在刻痕剖面的情况下，光栅线不具有正方形交叉部分，而基本上为倾斜连续交叉部分。从而剖面为，例如，锯齿形剖面。使用刻痕剖面的一个优点是最佳地利用了衍射效率并且尽可能大的光强从每个光源耦合到组合光束的路径上。这从而导致了最小可能的光损失。

根据本发明，为光栅线提供阶梯状剖面。该类似刻痕剖面的优点为能够省力地生产出来但却具有实际上与纯刻痕剖面一样好的特性。

衍射光栅的光栅线最好为直的或平行的，由于它们能够容易地生产出来，故是具有优势的。在许多种情况下，这提供了足够好的质量，尤其是如果衍射光栅以平行光束进行安排时。如果衍射光栅以发散或会聚光束进行安排，光栅线最好设计成弯曲的。如此的优点为，因为光栅线之间的距离从而依位置而不同，依位置而不同的衍射要求在非平行的光束中得到满足，并且校正了偏差。

即使使用弯曲光栅线，至少一个光栅线最好为直的。如此的优点为，从直线光栅线开始光栅线的曲度尤其容易地得以确定。该光栅线和光轴间的距离最好对应于光源之一和光轴间的距离的一半。

本发明提供的衍射光栅最优化到两个波长各自的一阶(first-order)衍射。尤其是当使用波长组合650nm，780nm时，在每种情况下相对于光栅结构的效率和简单性使用一阶衍射都是最优的。用于其它波长组合的其它衍射阶的组合也是值得的。这也包括不仅零阶而且第二或更高阶。

在最简单的情况下，产生不同波长光的激光二级管安排成使其产生的扫描光束相互平行并且平行于光轴。本发明提供的两个激光二极管都安排成倾斜于光轴。如此的优点为，与衍射光栅相结合，这会导致尽可能轴对称的光强剖面。

为此光栅也最好安排成相对于光轴旋转。激光二极管和衍射光栅安排成旋转的具有特别的优点，从而使零阶虚拟光源停留在光轴上。

根据本发明，进一步确定衍射光栅的方向使侧面光点的方向确定为与光记录介质上的信息轨道成直角。侧面光点为最优化衍射光栅的一个不同阶的辅助光束的聚焦点。如果需要，可以特意计划这些衍射阶以确定具有合适光强的衍射光栅剖面。信息轨道为，例如，传统光盘上延长信息标记的螺旋形或圆形轨道。根据本发明的衍射光栅的排列具有以下优点：使用已知的方法，侧面光点可以用来检测可能的盘倾斜或检测扫描光点和轨道中心之间的任何差异。

根据本发明，激光二极管和衍射光栅集成到一个模块中。这样的优点是，为了安装该模块可以作为已经过质量控制的预先制造的部件进行运输，比在安装时所需集成和调试步骤更少。

衍射光栅优选地安排来自在记录介质的光束路径上，但仍然位于光检测器的上游前端。这样的优点为，光束组合仅在扫描光束的后向路径发生。从而衍射光栅可以设计得更简单，因为可能由其导致的任何误差对余下的短光束路径几乎没有影响。

在这种情况下，衍射光栅和检测器部件也优选地集成在一个模块中。

最好将另一衍射光栅安排在光束路径上。这样会具有进一步产生用于，例如跟踪的辅助光束的优点。如果该另一衍射光栅为Ronchi光栅，那么其具有的优点为：仅为波长中的一个产生辅助光束。当要将另外的辅助光束，例如为了实施已知的三光束跟踪方法，在任何情况下用于仅波长中的一个时，这是尤其有益的。

本发明提供的是在每种情况下仅操作两个激光二极管中的一个以从记录介质读取，而同时操作两个激光二极管以将信息记录在记录介质上。根据本发明的衍射光栅保证了两个激光二极管的光点都叠加在光记录介质上，从而由产生扫描光束的两个激光二极管同时都有益地施加记录或删除数据所需的能量。在每种情况下仅需要一个扫描光束从记录介质读取。尽管这里使用相同的波长在本发明的范围之内，最好为写入或删除提供不同的波长。

用于产生衍射光栅的根据本发明的一种方法，尤其用于根据本发明的装置，该方法是用于光栅结构和要定义的光栅线剖面，用于由此确定的并且要划分为阶梯状剖面的相应高度剖面，以及用于要利用光刻技术和蚀刻处理转换成空白的在该过程中产生的不同高度的区域。

附图说明

本发明的进一步的优点和改进包含在下面对实施例的说明中。附图中：

图1：显示了使用两个激光二极管的光束路径；

图2：显示了利用Wollaston棱镜的光束组合；

图3：显示了利用衍射光栅的光束组合；

图4：显示了衍射光栅的线剖面；

图5：显示了使用衍射光栅的光束路径；

图6：显示了根据本发明的衍射光栅的线结构；

图7：显示了安排得相对于光轴有偏移的激光二极管的光束路径；

图8：显示了具有发散光束衍射光栅的根据本发明的装置；

图9：显示了具有平行光束衍射光栅的根据本发明的装置；

图10：显示了具有校验路径衍射光栅的根据本发明的装置；

图11：显示了计算的衍射效率的表格。

具体实施方式

图1显示了用于从光记录介质1读取和/或写入光记录介质1的装置的光扫描器3中的光束路径，该光扫描器3具有两个激光二极管LD1，LD2。所谓的双激光二极管包括两个单独的激光二极管LD1，LD2的配置，二者集成在一个公共机架2中。对于在用于从光记录介质1读取和写入光记录介质1的光扫描器3的领域中的应用，第一激光二极管LD1在第一波长λ₁＝650nm发光，并且第二激光二极管LD2在第二波长λ₂＝780nm发光。第二波长λ₂的射线用于读取和写入较早的CD格式的所述情况，而第一波长λ₁用于较新的DVD格式。作为不同盘格式的各种要求的结果，扫描器3的所有部件必须优化到两个波长λ₁，λ₂。从而，例如，准直透镜4应该具有尽可能小的发散，并且物镜5应该补偿对CD和DVD而言不同的基底厚度sd₁，sd₂的球形像差。图1(a)中的记录介质1可选地用DVD的基底厚度sd₁和用CD sd₂的基底厚度指示。为简洁起见，不同激光二极管LD1，LD2的光束路径在独立的图，图1(a)和图1(b)中进行说明。诸如这样的装置存在下面问题：原理上，光扫描器3为光存储盘1上的激光源LD1，LD2的衍射限制成像(diffraction-limitedimage)。在双激光二极管的情况下，两个激光源LD1，LD2在安装机架2中横向分离。它们产生沿扫描器3的光轴9移动的两个扫描光束AS1，AS2。它们经过光束分离器16，并且由包括准直透镜4和物镜5的光学系统投射到光盘1的信息携带层上的两个相互分离的光点SP1，SP2上。这两个光点SP1，SP2可以继而被当作光源，它们经物镜5和圆柱透镜7投射到检测器8的平面上。在图1c中检测器8被说明为倾斜90°并且在所说明的情况下，具有分别发射电子信号A1，B1，C1，D1的四个象限A，B，C，D。这些信号由评估单元10以已知的方式(这里将不进行详述)转换成一个或多个信息信号IS。由于圆柱透镜7引入的散光的结果，检测器平面上的两个光点SP1，SP2的成像SB1，SB2不再是衍射限制的长度，而是精确依赖于圆柱透镜7的聚焦长度的尺寸。因此在它们的成像SB1，SB2中不再保证两个光点SP1，SP2的起初的分离。该问题将用数个例子进行说明：两个激光源LD1，LD2典型地相互横向分离大约1d＝0.1mm。在检测器平面上，有赖于圆柱透镜7的聚焦长度，这导致同样相互分离大约1d’＝0.1mm的成像SB1，SB2。通常选择圆柱透镜7本身从而在同样具有直径db为大约db＝0.1mm的检测器8上同样导致光点SP1，SP2的成像SB1，SB2。因此，实际上，可以找到每个都具有四个象限A，B，C，D的两个互相移位的光点成像SB1，SB2，它们的间隔大约对应于它们的直径db。一种可能的方案为使用由两个都具有四个象限的光电二极管形成的检测器模式。但是，由于在调整圆柱透镜7期间检测器8的平面上的两个光点成像SB1，SB2间的距离会变化，故这种方案选择在实际上实现起来比较昂贵。从而在光扫描器3的构造和调整期间不能保持检测器模式预定的固定成像间隔。

允许使用具有四个象限的单个检测器8的光学安排是令人满意的。从而两个光点成像SB1，SB2会汇聚在检测器平面的同一个位置上。在原理上，区分用于实现该目的的两个不同解决方案是可能的：首先，盘1上的横向位于同一个位置的两个光点SP1，SP2的产生。这导致两个光点成像SB1，SB2汇聚在检测器平面上。其次，在盘1上横向分离的光点SP1，SP2在检测器平面上位于同一位置的成像。

对后一种情况，建议在检测器的路径上使用Wollaston棱镜11的双折射特性。这在图2中进行说明。为简单起见，该说明仅显示了那些从记录介质1沿检测器8的方向后向射出的扫描光束AS1，AS2。当波长为λ₁的扫描光束AS1作为普通光束射到Wollaston棱镜11并且没有折射地又离开它时，波长为λ₂的扫描光束AS2作为特殊光束被折射。现在选择这种安排从而使处于两个波长λ₁，λ₂的成像SB1，SB2在同一个横向位置到达检测器8。选择Wollaston棱镜11用于光束组合会引入下面缺陷：两个波长的极化矢量必须相互成直角。这限制了两个激光二极管LD1，LD2的可变方向确定的角度自由。在生产技术中两个激光二极管LD1，LD2永远不可能真正地在机架上相互垂直极化地排列。这使调整相当困难。作为光学扫描仪的位置相对于记录介质1的函数，尤其是当使用四分之一波长相位片时，记录介质1的基底的双折射使极化方向旋转，该四分之一波长相位板通常用于写驱动但在此不作说明。

上述缺点使其很清楚，即，使用材料的依赖于极化的特性的光束组合是不令人满意的。在下文中将说明允许基于上述两种解决方案的不依赖于极化的光束组合的根据本发明的方法。

如图3中所示的本发明的基本原理以相反的认识使用衍射光栅12的发散特性。而在光栅分光计的情况中，以固定入射角α射到光栅的多色射线根据下列光栅公式

n*λ＝d*(sin(α)-sin(β))          (1)

以不同的角度β以第n级的衍射阶又离开它，在该种情况下处于不同波长λ₁和λ₂的射线以角度α₁和α₂到达衍射光栅12。选择光栅周期d从而使其根据光栅公式导致相同的出射角度β₁和β₂。从而，对于β₁＝β₂＝0：

$n_1*\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{d}-\sin \left({\mathrm{\α}}_1\right)=0;n_2*\frac{{\mathrm{\λ}}_2}{d}-\sin \left({\mathrm{\α}}_2\right)=0,---\left(2\right)$

其中n₁和n₂描述了用于光束组合的衍射阶。这些从一开始就选择为相互独立。例如，可以选择n₁＝0和n₂＝1，并且α₁＝0，导致所需的光栅周期变成：

$d=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_2+\sin \left({\mathrm{\α}}_2\right)}---\left(3\right)$

衍射阶n₁和n₂的其它组合从公式(2)的相应解获得。从两个激光二极管发射出的波长为λ₁和λ₂的射线相对于普通的到表面的情况以角度α₁和α₂到达衍射光栅。该图显示了根据本发明射出角β选择为对两个波长为相同值。

图4显示了根据本发明衍射光栅12的线剖面的最优化。在图4(a)中刻痕剖面用于此目的，而在图4(b)中阶梯状剖面用作刻痕剖面的近似。在这种情况下阶梯状剖面由4个高度阶梯表示。选择等距阶梯h₁、h₂、h₃从而平均而言使它们对应于图4(a)中所示的刻痕角度θ_B。

根据本发明，通过额外地考虑衍射效率ε而适当地选择衍射阶n₁和n₂。衍射效率ε确定波长为λ₁和λ₂的射出的激光的哪个分量可用于扫描器3的光学系统。原理上，衍射效率ε不仅依赖于衍射阶n₁、n₂的选择，而且严格依赖于衍射光栅12的结构因子，即依赖于单个光栅线13的剖面。图4说明了光栅线13的这种剖面的例子。在图4(a)中说明的非对称形成的刻痕剖面，根据本发明，尤其适合于在一个唯一衍射阶n中集中尽可能大的衍射光线比例。如果为其基底以衍射指数n_r为特征的这种衍射光栅12愉好满足了刻痕条件

$2\mathrm{\π}*\frac{x}{d}=\frac{2\mathrm{\π}}{n*\mathrm{\λ}}*(n_r-1)*h\left(x\right)\→h\left(x\right)=\frac{n*\mathrm{\λ}}{d}*\frac{x}{n_r-1}---\left(4\right)$

则对于相应的阶n得到衍射效率ε＝1，并且对于所有其它阶，ε＝0。实际上，从图4(a)公式(4)可以证明对于两个波长λ₁和λ₂不能同时满足刻痕条件。衍射效率ε由下式给出

ε(n)＝|α(n)|²，              (5)

其中α(n)描述了复杂振幅衍射效率。可以通过下式为不是特别小的光栅周期计算变量α(n)：

$\mathrm{\α}\left(n\right)=\frac{1}{d}\underset{0}{\overset{d}{\∫}}\exp \left(\mathrm{i\φ}\left(x\right)\right)*\exp (-i2\mathrm{\πn}\frac{x}{d})\mathrm{dx}---\left(6\right)$

其中φ(x)描述了在点x到达光栅阶梯的光束的相对相位。对于刻痕光栅：

$\mathrm{\φ}\left(x\right)=2\mathrm{\π}\frac{n_r-1}{n*\mathrm{\λ}}h\left(x\right)---\left(7\right)$

其中h(x)表示光栅线13的高度剖面。图4(a)中所示的刻痕角度的关系由下式给出：

h(x)＝tan(θ_B)*x对于x∈[0，d]           (8)

如果在衍射阶n₁光栅剖面对波长λ₁最优化，则假设光栅基底的发散，即对于波长n_r的变化忽略不计，对于阶n₂中的波长λ₂这会导致：

$\mathrm{\ϵ}\left(n_2\right)=\frac{2-2*\cos (2\mathrm{\π}*(n_1*\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_2}-n_2))}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^2*{(n_1*\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_2}-n_2)}^2}---\left(9\right)$

已经发现，对于给定比率λ₁/λ₂＝0.833为了实现两个波长的最大光强，选择衍射阶为n₁＝n₂＝±1是尤其有益的。作为一例，图11显示了假设在第一阶对于波长λ₁＝650nm恰好满足的刻痕条件的光栅剖面，对于各种衍射阶n的衍射效率ε。该刻痕条件相应地抵触于波长λ₂＝780nm。但是，由于波长λ₁和λ₂的间相对小的差别，已证明对于λ₂也可以实现大于90％的衍射效率ε。另外，图11列出了随光栅剖面导致的衍射效率，在该种情况下如在图4(b)中描绘的和从四个离散的阶梯形成的以四阶梯剖面的形式。这种剖面可以通过光刻暴光和随之的蚀刻处理比理想的刻痕剖面较容易地产生，理想的刻痕剖面需要机械地制造。在这种情况下选择阶梯高度h₁、h₂、h₃及阶梯的数目以实现尽可能近似于最优化刻痕剖面。该剖面的在图11中指示的衍射效率由公式(5)的数字评估确定。在这种情况下同样地，已经发现可以对两个波长λ₁和λ₂实现大于70％的光强。

下面将说明光扫描器中对光束组合的特殊安排，尤其对于衍射阶n₁＝n₂＝±1。

图5显示了根据本发明用于发散扫描光束AS1，AS2的光束组合的装置的光束路径。从两个激光二极管LD1和LD2以发散形式发出的射线在衍射光栅12处衍射后没有偏移，并且就象两个波长从同一点，虚拟光源VS发出的一样进行传播。在这种情况下两个激光二极管LD1和LD2被视作光源。在衍射光栅12处衍射后，从两个光源LD1和LD2发出的射线就象从同一光源，所谓的虚拟光源VS发出的一样传播。对于虚拟光源VS，两个实际光源LD1，LD2分别位于横向坐标点(0，y₁)(0，y₂)。衍射光栅12位于纵向距离Z₀。到达衍射光栅12，即坐标点(Z₀，0)的光束在衍射后集中地沿光轴9移动，并且对于两个光束AS1，AS2的出射角度β都为0。一方面入射角α₁和α₂可以从下面的几何安排确定：

y₁＝Z₀*tan(α₁)；y₂＝Z₀*tan(α₂)       (10)

另一方面，它们必须满足光栅公式(1)，对于β＝0，从而这导致条件：

$\mathrm{\Δy}=y_2-y_1=Z_0*(\tan \left(\arcsin \frac{{\mathrm{\λ}}_2}{d}\right)-\tan \left(\arcsin \frac{{\mathrm{\λ}}_1}{d}\right))\≈\frac{Z_0}{d}({\mathrm{\λ}}_2-{\mathrm{\λ}}_1)---\left(11\right)$

使进行到公式(11)的最后一步并且受下面限制：λ_1，2＜＜d。公式(11)对激光二极管LD1和激光二极管LD2间的给定距离Δy允许确定重组所需的光栅常数d和位置y₁。例如，对Z₀＝10mm和Δy＝0.1mm得到光栅常数d＝13μm和位置y₁＝0.5mm。

如果使用了周期对应于公式(11)的简单线性衍射光栅12，确保了两个扫描光束AS1，AS2的组合，但是在记录介质1的信息携带层上没有衍射限制光点SP1，SP2。这是由于在线性光栅上的发散光束AS1，AS2的衍射期间发生的偏差。为了防止该现象，根据本发明的衍射光栅12构造成比简单衍射光栅复杂得多。

图6显示了带有弯曲光栅线13的最优化衍射光栅12的线结构。如其所示，一个光栅线13’没有弯曲。该栅线分隔d在这种情况下作为坐标(x，y)的函数以笛卡尔形式由d_x(x，y)和d_y(x，y)进行描述。

如下文所述，为从激光二极管LD1发出的射线确定衍射光栅12的正确结构。对所有偏差的完美校正仅对两个激光二极管LD1，LD2中的一个的波长λ₁，λ₂是可能的。如由数字模拟计算所示的从激光二极管LD2发出的射线的有限偏差是可忽略的。

从激光二极管LD1，即从点(0，y₁)发出的并且在点(x_a，y_a)到达衍射光栅12的每个光束，都要被衍射，从而使合成的光束对应于在虚拟光源VS于点(0，0)处生成的光束并且没有衍射地通过点(x_a，y_a)。这意味着衍射光束的出射方向等于虚拟光束的入射方向。为了正确描述弯曲光栅线13上的衍射，如图6所示，光栅周期对每个光栅坐标(x，y)被分解成笛卡尔坐标d_x和d_y。入射角α以相应的方式划分为它的分量α_x和α_y。

从而，对于从(0，y₁)到距离Z₀的(x_a，y_a)的光束：

${\mathrm{\α}}_x(x_a,y_a)=\arctan \left(\frac{x_a}{\sqrt{Z_0^2+{(y_a-y_1)}^2}}\right)---\left(12\right)$

${\mathrm{\α}}_y(x_a,y_a)=\arctan \left(\frac{y_a-y_1}{\sqrt{Z_0^2+x_a^2}}\right)$

从虚拟光源VS发出的虚拟光束控制标称出射角β，该角度也以分量的形式进行表示。它等于虚拟光束的入射角，从而：

${\mathrm{\β}}_x(x_a,y_a)=\arctan \left(\frac{x_a}{\sqrt{Z_0^2+y_a^2}}\right)---\left(13\right)$

${\mathrm{\β}}_y(x_a,y_a)=\arctan \left(\frac{y_a}{\sqrt{Z_0^2+x_a^2}}\right)$

选择光栅周期d_x(x_a，y_a)和d_y(x_a，y_a)从而对于第一衍射阶在每个点(x_a，y_a)都满足带有上述计算角度α_x、α_y、β_x、β_y的光栅公式(1)。从而：

$d_x(x_a,y_a)=\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{\sin \left(\arctan \left(\frac{y_a-y_1}{\sqrt{Z_0^2+x_a^2}}\right)\right)-\sin \left(\arctan \left(\frac{y_a}{\sqrt{Z_0^2+x_a^2}}\right)\right)}---\left(14\right)$

$d_y=(x_a,y_a)=\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{\sin \left(\arctan \left(\frac{x_a}{\sqrt{Z_0^2+{(y_a-y_1)}^2}}\right)\right)-\sin \left(\arctan \left(\frac{x_a}{Z_0^2+y_a^2}\right)\right)}$

衍射光栅完全由公式14刻化并且可以划分为单个光栅线13。根据本发明，位于y_a＝y₁/2的光栅线13’是线结构的合适源点。在这种情况下，分母d_x具有一个奇点，这意味着光栅线13’与x轴平行。可以通过相继地加上d_y计算所有其它光栅线13的剖面。在图6中所示的衍射光栅12的结构在质量上对应于以这种方式计算的结构。

图7显示了安排相对于光轴9偏移的激光二极管LD1，LD2的光束路径。在这种情况下光箭头指示光强最大值的发射角度。通常安排两个激光二极管LD1和LD2使得光强剖面的角度分配平行于Z轴。光强最大值间的横向距离Δy(Z₁)取决于激光二极管LD1，LD2间的距离y₂(0)-y₁(0)和传播距离Z₁-Z₀。

至此的描述忽略了激光二极管的发射特性。激光二极管LD1和LD2被假设为其射线没有特定角度分散的点光源。图7显示了光强最大值最终移动的方向，或者它们的横向距离Δy(Z₁)如何在纵向方向上增加。从而，对于该距离：

$\mathrm{\Δy}\left(Z_1\right)=\frac{y_2\left(0\right)-y_1\left(0\right)}{Z_0}*Z_1---\left(15\right)$

如果准直透镜4位于Z₁，则对于Z＞Z₁距离Δy(Z₁)保持为常数。作为一个数字例子，将再次假设y₂-y₁＝0.1mm，Z₀＝10mm和Z₁＝20mm。从而这导致发射最大值分离0.2mm。该值相比于大约3-4mm的物镜5的典型口径较小。实际上，这意味着光强最大值间的分离是不明显的。相反，相对于示出的轴9’的最大发射的偏移是更重要的。该偏移y₁(Z₁)将假设大约为Δy(Z₁)值的5倍。对于上述数字示例，这意味着相对于光轴9’光强最大值移动了大约1mm。因此该偏移为透镜口径的大约1/4，并且从而得以校正。根据本发明，如下进行该操作：从衍射光栅12产生的波前对应于在虚拟源VS从发射点产生的球波。从而不需预先定义无效的衍射光栅12的步骤就可以沿点VS以任何期望的角度旋转随后的光学系统。从而组合光束AS1，AS2的特性也不会有变化，除非衍射光栅12的特性改变了。在一个角度有效地进行旋转从而使激光二极管LD1的光强最大值位于随后的系统的光轴9上。图8显示了相应最优化的总体系统。

图8显示了具有发散光束的衍射光栅12光学扫描器8的总体结构。为了使两个激光二极管LD1，LD2的光强最大值相对于衍射光栅12之后的光学系统的光轴9的偏移尽可能地小，构成激光二极管LD1，LD2的单元和衍射光栅2沿一个轴旋转，该轴与图的平面成直角并且通过虚拟源VS。最佳旋转角度为两个激光二极管LD1，LD2通过衍射光栅12后发射角度的平均值。

根据本发明，当使用相对小的距离Z₀时，提供作为集成总体部件的模块14，包括双激光二极管LD1，LD2和衍射光栅12。选择光学系统相对于衍射光栅12的定位方向，使衍射光栅12的其余衍射阶导致与光盘1上的轨道成直角的光点。当使用此处没有说明的另外的检测器器件时，这些侧面光点用于检测光盘的半径倾斜。作为一种选择，显示了另一个光栅15。这用于基于已知的三个光束跟踪方法在CD盘的重现期间检测任何跟踪差错。为此，其光栅线定向为与衍射光栅12的光栅线大约成直角，从而使盘1上的由另一个光栅15产生的侧面光点沿轨道排列。由于从DVD盘读取不需要另一个光栅15，本发明提供的这个光栅用于对于波长λ₁不发生衍射的情况下。这是，例如，对于650nm Ronchi光栅Δφ＝π的情况。

校准后光束的光束组合比上述情况中的简单。在这种情况下，如在图9中所示的，首先从激光二极管LD1和LD2以发散形式发出的射线AS1，AS2通过适当的瞄准透镜4进行校准。由于激光二极管LD1和LD2的不同目标位置，包括波长λ₁、λ₂的校准光束具有不同的视角。这些由位于校准后光束中的根据本发明的衍射光栅12相互匹配。校准后光束从线性光栅的衍射不导致任何偏差，并且衍射光栅12以简单衍射光栅的形式是有益的。为了对两个波长λ₁、λ₂都实现最大光子收益，两个激光视场都如已经描述的分别以第一阶被衍射。考虑到校准光束的视角间的差Δα＝α₂-α₁设计光栅周期，从而：

$2*\tan \left(\frac{\mathrm{\Δ\α}}{2}\right)=\frac{\mathrm{\Δy}}{f_{\mathrm{coll}}}\→\mathrm{\Δ\α}=2*\arctan \left(\frac{\mathrm{\Δy}}{2*f_{\mathrm{coll}}}\right)---\left(16\right)$

其中f_coll描述了瞄准透镜4的聚焦长度。在条件β＝0下，公式(2)用于唯一地定义光栅周期d和入射角α₁：

$d=\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{\sin \left({\mathrm{\α}}_1\right)}=\frac{{\mathrm{\λ}}_2}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+\mathrm{\Δ\α})}---\left(17\right)$

数字示例：对于瞄准器聚焦长度f_coll＝20mm和横向距离Δy＝0.1mm，这导致Δα＝0.286°。使用公式(17)，角度和光栅周期可以分别定义为α₁＝1.43°和d＝26μm。

图10显示了根据本发明的装置的后向路径中的光束组合。在这种情况下衍射光栅12安排在光学扫描器8的验证路径上。这种安排对应于图2中说明的情况，其中根据本发明的衍射光栅12而不是Wollaston棱镜11用于光束组合。在这种情况下，起初从两个激光二极管LD1和LD2发出的射线不进行组合从而，如图1所示，在光盘1的信息层产生两个横向分离的光点SP1，SP2。在这种情况下衍射光栅12在后向路径上满足了两个光点SP1，SP2都成像到检测器平面上的相同位置SB1，SB2的边界条件。衍射光栅12的结构在这种情况下为简单线性光栅的形式，既使它位于非平行光束路径上。此处由线性光栅的衍射导致的偏差可以忽略，与结合图5-8所描述的结构相反。为了光子收益的原因，衍射光栅12再次在第一衍射阶用于两个波长λ₁、λ₂。由点画线说明一种包含衍射光栅12和检测器8的模块14’，作为另一种选择。

在下文中说明本发明的其它应用选项。对于光束组合的前两种选项导致在光盘1上产生两个重叠光点SB1，SB2。在光学扫描器8的正常操作期间，最好使用在光学数据存储中为新的应用的根据本发明的方法、连续使用两个波长λ₁、λ₂，即激光二极管LD1的波长λ₁＝650nm用于DVD，和激光二极管LD2的波长λ₂＝780nm用于CD。这包括，例如，所谓的两个光子处理过程(two-photon processes)。该处理使用盘1上的存储层。该存储层通过使用分子电子转移写入信息单元。在这种情况下，从ZA状态到另一个ZB状态的分子转移经中间层ZC进行。例如，激光二极管LD1发出的光用于激励转移ZA→ZC，而转移ZC→ZB由从激光二极管LD2发出的射线激励。相反地，仅用两个激光二极管LD1，LD2中的一个读取已写入的信息。对该种两个光子处理过程的使用将使在将来实现更好的数据可靠性成为可能。所谓的“预热”过程被视为重叠光点SP1，SP2的另一个新应用。在这种情况下，例如，从激光二极管LD2发出的光保证了光盘上存储层6的大块区域被加热，而仅通过激光二极管LD1的适当脉冲将信息写入到存储层6。这同样地相对于删除过程在更好的数据稳定性方面比现有方法更具优势，并且可以实现更高性能的光强。例如，在带有多个信息携带层6的光存储盘1的情况下需要更高性能的光强。

本发明涉及用于形成从两个激光二极管LD1，LD2发出的射线以便可以使用单个检测器8的衍射方法。另一方面，指出了一种能够在光盘1上实现两个相互线性安排的焦点SP1，SP2以便可以使用单个检测器8的办法。另一方面，描述了一种用于将在光盘1上分离的光点SP1，SP2成像到公共检测器8上的办法。对Wollaston棱镜11的使用具有如下缺点：不能自由地选择激光二极管LD1，LD2的极化。它不能使用在前向路径上，并且横向分离的光点SP1，SP2在盘1上产生。由于Wollaston棱镜不能由塑料制造，故它们是比较昂贵的光学部件。根据本发明，对衍射光栅12的使用、能够形成从两个横向分离的单色光源，在这种情况下为激光二极管LD1，LD2发出的射线，从而在经过衍射光栅12后处于两个波长λ₁、λ₂的光束具有公共轴9。这可以为光学扫描器8重放和记录DVD和CD实现简单的概念。光栅中衍射的发散特性用于射线的组合，并且第一衍射阶n＝±1用于两个波长λ₁、λ₂。一种偏差校正的复杂线结构被描述用于扫描器8的前向路径。为了对两个波长λ₁、λ₂都实现尽可能高的衍射效率，即为了实现低光损失，以离散形式的刻痕几何结构用于衍射光栅12的阶梯形状。预热记录和两个光子处理过程作为该方法的进一步可能的应用。

Claims (13)

1.一种用于读取和/或写入光记录介质(1)的装置，具有用于产生处于第一波长(λ₁)的第一扫描光束(AS1)的第一激光二极管(LD1)和用于产生处于第二波长(λ₂)的第二扫描光束(AS2)的第二激光二极管(LD2)，其中所述扫描光束(AS1，AS2)沿公共光轴(9)移动，扫描所述记录介质(1)上的信息层并且落在一个光检测器(8)上以生成信息信号(IS)，其中一衍射光栅(12)作为光束组合部件被安排在所述光轴(9)的一个点上，其特征在于所述第一激光二极管(LD1)和第二激光二极管(LD2)被安排得偏离光轴(9)并且所述衍射光栅(12)对两个波长(λ₁，λ₂)都最优化到高于零阶衍射。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)具有带刻痕剖面或类似于刻痕剖面的光栅线(13)。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于提供带有阶梯状剖面(h₁，h₂，h₃)的光栅线(13)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)具有弯曲的光栅线(13)。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于一个光栅线(13’)为直的。

6.如述权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)对两个波长(λ₁，λ₂)都最优化到一阶衍射。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)相对于光轴(9)倾斜安排。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)如下进行定位：即，使得侧面光点被定位成与所述光记录介质(1)上的信息轨道成直角。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一激光二极管(LD1)，第二激光二极管(LD2)及所述衍射光栅(12)集成在一个模块(14)中。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)安排在从所述记录介质(1)发出的光束路径中所述光检测器(8)的上游。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于所述衍射光栅(12)和所述光检测器(8)集成在一个模块(14’)中。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于另一个衍射光栅(15)，具体是Ronchi光栅安排在所述光束路径上。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于同时操作两个激光二极管(LD1，LD2)以在所述光记录介质(1)上记录信息，而仅操作两个激光二极管(LD1，LD2)的任何一个用于读取。

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