CN1925035A - 兼容的光学拾取器以及光学记录和/或再现设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种光学拾取器和光学记录和/或再现设备，其包括：光源，发射具有第一波长的光；物镜，将入射光聚焦到信息存储介质上；偏振变换器，将从光源入射的具有第一波长的光改变为具有彼此垂直的第一和第二偏振的光束；偏振全息元件，具有根据通过偏振变换器的具有第一波长的光的偏振而变化的折射力；光电检测器，在光从光源被发射，被物镜聚焦到信息存储介质上，并被该信息存储介质反射之后，接收所述光；光路变换器，将由信息存储介质反射的光引导向光电检测器，其中，所述光学拾取器可兼容地采用第一信息存储介质以及具有与第一信息存储介质的厚度不同的厚度的第二信息存储介质。

Description

兼容的光学拾取器以及光学记录和/或再现设备
本申请要求于2005年9月3日在韩国知识产权局提交的第2005-82004号韩国专利申请的利益，该申请公开于此以资参考。
                         技术领域
本发明的各方面涉及一种光学拾取器以及一种采用该光学拾取器的光学记录和/或再现设备，更具体地讲，涉及一种与多种信息存储介质标准兼容并仅使用一个物镜的兼容光学拾取器以及一种采用该光学拾取器的光学记录和/或再现设备。
                         背景技术
致密盘(CD)和数字多功能盘(DVD)现在正被广泛使用，市场上也正在推出蓝光盘(BD)和高清晰数字多功能盘(HD DVD)。
已开发出诸如BD和HD DVD的新光学记录介质来增加记录密度。必须使用发射短波长光的光源和高数值孔径(NA)的物镜来读取这些高密度格式。DVD标准使用650nm波长的光源和NA为0.6的物镜。因此，为了增加记录密度，应该使用发射波长为400至408nm的蓝光的光源和NA为0.65至0.85的物镜。BD具有约0.1mm的厚度(即，光入射面和信息存储表面之间的间隔，在这种情况下与保护层的厚度对应)，需要NA为0.85的物镜，并需要约405nm波长的光源。BD具有约25GB的记录容量。此外，HD DVD标准使用波长与BD标准的波长相同的光源、NA为0.65的物镜、以及厚度约为0.6mm的基底，具有约15GB的记录容量。
因此，需要与这两种光盘标准，BD和HD DVD兼容的设备。
诸如DVD-RAM和DVD±RW标准的DVD标准使用具有相似波长的光源、具有相似NA的物镜、以及具有相似厚度的光盘基底。在这些标准中，仅轨道间距或光盘结构是不同的。因此，由于无论采用这些较老的光盘标准中的哪一种，将从光源发出的光会聚到光盘上的操作几乎是相同的，所以人们设计了一种与各种轨道间距兼容的执行DVD的聚焦和循轨的方法。
然而，在诸如BD和HD DVD标准的下一代DVD标准的情况下，光盘的厚度是不同的。这样的光盘厚度差异产生严重的球面像差。因此，需要补偿该球面像差。
当使用一个光源时，为了补偿由这些下一代光盘的厚度差异引起的球面像差，已建议一种使用两个物镜的方法。
第5,892,749号美国专利公开了一种使用两个固定的物镜的光学拾取器。然而，由于使用两个固定物镜的光轴的调整比仅具有单个物镜的光学拾取器的调整更困难，因此’749专利中公开的光学拾取器更难于调整。
                         发明内容
本发明的各方面提供一种通过利用一个物镜、偏振变换器和偏振全息图(polarization hologram)而与具有不同记录密度的多种光学信息存储介质兼容的兼容光学拾取器以及一种采用该光学拾取器的光学记录和/或再现设备，所述偏振变换器改变入射光的偏振，所述偏振全息图根据入射光的偏振选择性地改变折射力(refractive power)。
根据本发明的各方面，提供一种兼容的光学拾取器，包括：光源，发射具有第一波长的光；物镜，将入射光聚焦到信息存储介质上；偏振变换器，将从光源入射的具有第一波长的光改变为具有彼此垂直的第一和第二偏振的光束；偏振全息元件，具有根据通过偏振变换器的具有第一波长的光的偏振而变化的折射力；光电检测器，在光从光源被发射，被物镜聚焦到信息存储介质上，并被该信息存储介质反射之后，接收所述光；光路变换器，将由信息存储介质反射的光引导向光电检测器，其中，所述光学拾取器可兼容地采用第一信息存储介质以及具有与第一信息存储介质的厚度不同的厚度的第二信息存储介质。
所述偏振变换器可以是相对于从光源发射的光的半波片。
所述偏振变换器可被布置在光路变换器和物镜之间。
所述光路变换器可以是偏振分束器。
所述偏振全息元件具有偏振全息区域，所述偏振全息区域将具有第一偏振的光束直接透射到物镜，以使物镜将具有第一偏振的光束聚焦到第一信息存储介质上，并将具有第二偏振的光折射到物镜，以使物镜将具有第二偏振的光束聚焦到第二信息存储介质上。
所述偏振全息区域可被形成为：当从所述偏振全息区域折射的具有另一种偏振的光束入射到物镜上时，所述物镜的有效数值孔径是第二信息存储介质的标准所需的数值孔径。
所述光源可以是发射蓝光的光源，所述第一信息存储介质可以是蓝光盘(BD)，所述第二信息存储介质可以是高清晰多功能盘(HD DVD)。
所述偏振变换器可被固定为使得所述偏振变换器的光轴相对于从光源入射的光的偏振方向在0至45度或45度至90度范围内，所述偏振变换器可将从光源入射的具有第一波长的光的偏振改变为具有彼此垂直的第一和第二偏振的光束。
所述光学拾取器还可包括：低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，以兼容地使用具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度的所述第三信息存储介质，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到具有第一波长的光的光路中，其中，所述光学拾取器可兼容地使用第一、第二和第三信息存储介质，所述第三信息存储介质是数字多功能盘(DVD)和/或致密盘(CD)中的至少一种。
所述光学拾取器还可包括：布置在低密度光学系统和物镜之间的光学元件，用于获得适合于第三信息存储介质的有效数值孔径。
所述光学拾取器还可包括：驱动单元，用于驱动偏振变换器，其中，所述驱动单元驱动偏振变换器，以使偏振变换器的光轴平行于或垂直于从所述光源入射的光的偏振方向。所述光轴还可相对于从光源入射的光的偏振方向形成45度、135度。所述光轴还可相对于从光源入射的光的偏振方向形满足下面的公式的θ角：
0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。
所述光学拾取器还可包括：相对于具有第一波长的光的四分之一波片，布置在偏振变换器和偏振全息元件之间的光路中。
根据本发明的另一方面，提供一种光学记录和/或再现设备，包括：光学拾取器，所述光学拾取器在信息存储介质的径向上移动，用于将信息记录在信息存储介质或从信息存储介质再现信息；控制单元，用于控制所述光学拾取器。
本发明的另外的和/或其他方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将从所述描述中变得明显，或者通过实施本发明可以了解。
                         附图说明
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得更清楚并更容易理解，其中：
图1示出根据本发明实施例的光学拾取器；
图2是根据本发明实施例的图1的光学拾取器的偏振全息元件的平面图；
图3示出当再现蓝光盘(BD)时图1的光学拾取器中的光的偏振的变化，所述BD需要高数值孔径(NA)，例如0.85的NA；
图4示出当再现高清晰多功能盘(HD DVD)时图1的光学拾取器中的光的偏振的变化，所述HD DVD需要与BD相同的波长，比BD小的NA，例如0.65的NA；
图5示出根据本发明另一实施例的光学拾取器；
图6示出当使用BD时图5的光学拾取器中的光的偏振的变化，其中，偏振变换器透射从光源入射的光而不改变该光的偏振，四分之一波片的快轴或慢轴相对于从光源入射到偏振变换器上的光的偏振方向成45度或135度角；
图7示出当使用HD DVD时图5的光学拾取器中的光的偏振的变化，其中，偏振变换器的光轴相对于从光源入射的光的偏振方向成θ角，例如22.5度角，四分之一波片的快轴或慢轴相对于从光源入射到偏振变换器上的光的偏振方向成45度或135度角；
图8示出采用根据本发明各方面的光学拾取器的光学记录和/或再现设备。
                        具体实施方式
现在，将详细描述本发明的实施例，其例子示于附图中，在附图中，相同的标号始终表示相同的部件。下面，将参照附图描述所述实施例以解释本发明。
图1示出根据本发明实施例的与多种信息存储介质标准兼容的光学拾取器，也被称为光学系统。
参照图1，所述光学拾取器包括：光源11；物镜30，用于将入射光聚焦到信息存储介质10上，物镜30适合于预定标准的第一信息存储介质，例如蓝光盘(BD)10a；偏振变换器25，用于将从光源11入射的具有第一波长的光的偏振改变为彼此垂直的第一和第二偏振；偏振全息元件20，根据穿过偏振变换器25的光的偏振来选择性地改变折射力(refractive power)；光电检测器18，接收具有第一波长的光的一部分；光路变换器，将信息存储介质10所反射的光引导向光电检测器18。所述具有第一波长的光从光源11发出，被物镜30聚焦到信息存储介质10上，并被信息存储介质10反射。所述光学拾取器与诸如BD 10a的第一信息存储介质兼容，还与诸如高清晰数字多功能盘(HD DVD)10b的第二信息存储介质兼容，所述第二信息存储介质的厚度不同于第一信息存储介质的厚度。
光源11可以是发射蓝光的光源。所述第一信息存储介质可以是BD 10a，所述第二信息存储介质可以是HD DVD 10b。光源11可发射具有第一波长，例如约400-408nm波长的蓝光，所述蓝光可用于BD 10a和HD DVD 10b二者。BD 10a具有约0.1mm的厚度，HD DVD 10b具有约0.6mm的厚度。光源11可以是半导体激光器，但是也可以是其他类型的光源。
物镜30将入射光聚焦在信息存储介质10上。物镜30可以是最适合于BD 10a的。换言之，当波长约为400nm的蓝光入射时，物镜30可以以约0.85的有效数值孔径(NA)来形成最适合于0.1mm厚的BD 10a的光点。
所述光路变换器可被置于光源11和偏振变换器25之间的光路中。所述光路变换器可以是偏振选择光路变换器，例如偏振分束器13，但根据本发明实施例，也可使用其他类型的光路变换器。
偏振分束器13根据从光源11发出的光的偏振来选择性地透射或反射入射光。当光源11是半导体激光器时，由于从半导体激光器发出的光基本上是第一线偏振光，例如P偏振光，所以从光源11入射的P偏振光透射通过偏振分束器13，到达偏振变换器25。如果光源11发射第一线偏振光，则从信息存储介质10反射与第一线偏振光垂直的第二线偏振光，例如S偏振光，然后所述第二线偏振光被偏振分束器13反射到光电检测器18。另一方面，从光源11可以发射S偏振光，在这种情况下，偏振分束器13可以以相同的方式透射S偏振光，反射P偏振光。可以调整光源11和光电检测器18以改变从光源11发出的何种类型的偏振光通过偏振分束器13被透射和反射。
当光路变换器是偏振分束器13时，偏振变换器25可以被置于偏振分束器13和物镜30之间，但是偏振变换器25也可被置于其他位置。
当第一物镜30最适合于厚度为0.1mm的BD 10a时，偏振变换器25和偏振全息元件20可被配置如下，以使第一物镜30与厚度不同于BD 10a并且需要不同于BD 10a的NA的HD DVD 10b兼容。
偏振变换器25将具有第一波长的光的偏振改变为彼此垂直的第一和第二偏振。偏振变换器25可以是改变具有第一波长的光的偏振的半波片，但是偏振变换器25不限于半波片。
众所周知，当半波片的光轴，具体地讲，半波片的快轴相对于入射的第一线偏振光的偏振方向成45度角时，所述光的偏振被半波片旋转90度，从而发射与第一线偏振光垂直的第二线偏振光。当半波片的光轴相对于入射的线偏振光的偏振方向成除了45度以外的角时，入射的第一线偏振光，例如P偏振光的偏振被半波片转换为彼此垂直的两个线偏振：S偏振和P偏振。
在本实施例中，偏振变换器25具有光轴，并且偏振变换器25被固定为使得偏振变换器25的光轴，即快轴相对于从光源11入射的具有第一波长的光的偏振方向在0至45度或45度至90度范围内。换言之，偏振变换器25被布置为使得偏振变换器25的光轴相对于从光源11入射的线偏振光的偏振方向形成除了45度之外的角度。因此，偏振变换器25可将从光源11入射的具有第一波长的线偏振光的偏振改变为彼此垂直的第一和第二偏振。所述线偏振光可以是S偏振光或P偏振光，所述第一和第二偏振可以分别是S偏振和P偏振，或者分别是P偏振和S偏振。
偏振变换器25可被配置为使得偏振变换器25的光轴相对于从光源11入射的具有第一波长的光的偏振方向形成22.5度角。在这种情况下，入射的S偏振或P偏振光被偏振变换器25转换为具有S偏振(50％)和P偏振(50％)的线偏振光。
图2是图1的光学拾取器的偏振全息元件20的平面图。
参照图2，偏振全息元件20具有偏振全息区域21，该偏振全息区域21直接透射已通过偏振变换器25的转换而偏振的具有第一和第二偏振中的一种偏振的光，而折射具有另一种偏振的光。偏振全息区域21可以具有形成于其上的阶梯状或炫耀全息图案。
线性地透射通过偏振全息区域21的具有一种偏振的光被物镜30聚焦在BD 10a上。被偏振全息区域21折射的具有另一种偏振的光被物镜30聚焦在HD DVD 10b上。
可这样形成偏振全息区域21：即当被偏振全息区域21折射的具有另一种偏振的光入射到物镜30上时，产生物镜30的约0.65的有效NA(是HD DVD10b标准所需的NA)。偏振全息区域21可被形成为位于偏振全息元件20的中央部分的预定大小，以获得0.65的有效NA。在图2中，标号22表示除了偏振全息区域21之外的透明区域，标号23表示与0.85的有效NA(适合于BD 10a的NA)对应的区域。
当偏振全息区域21被形成为获得HD DVD 10b标准所需的物镜30的有效NA，并且物镜30最适合于BD 10a时，并且当信息存储介质10是BD 10a时，从光源发出的光直接透射通过偏振全息元件20的透明区域22和偏振全息区域21并聚焦在BD 10a的表面上。
另一方面，当信息存储介质10是HD DVD 10b时，由于BD 10a和HDDVD 10b之间的厚度差异，从光源发出的直接透射通过偏振全息元件20的透明区域22和偏振全息区域21的光不能被聚焦在HD DVD 10b的信息存储表面上，因此这些光不能用于HD DVD 10b。仅有被偏振全息元件20的偏振全息区域21折射的光才被聚焦在HD DVD 10b的信息存储表面上。
因此，通过使用偏振变换器25和偏振全息元件20，即使物镜30最适合于BD 10a，根据本发明本实施例的光学拾取器也可与BD 10a和HD DVD 10b格式二者兼容。
为了兼容地读取记录密度比BD 10a或HD DVD 10b低的第三信息存储介质，所述光学拾取器还可包括：低密度光学系统50，发射适合于第三信息存储介质的光并接收被第三信息存储介质反射的光；光路耦合器60，将从低密度光学系统50发出的光的光路耦合到具有第一波长的光的光路。
此外，根据本发明各方面的光学拾取器还可包括：光学元件55，布置在低密度光学系统50和物镜30之间的光路中，用于获得适合于第三信息存储介质的有效NA，以兼容地使用低密度信息存储介质。代替单独安装的光学元件55，可在物镜30的透镜表面上形成全息图(hologram)。
所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容。所述第三信息存储介质可以是数字多功能盘(DVD)10c或者致密盘(CD)10d，但是不限于这些信息存储介质。换言之，根据本发明各方面的光学拾取器与BD 10a、HD DVD 10b、DVD 10c、CD 10d、以及其他类型的信息存储介质兼容。
低密度光学系统50可以包括：第一光学模块，用于DVD 10c；第二光学模块，用于CD 10d；和分束器，用于对从第一和第二光学模块入射的光的光路进行耦合，以沿相同光路透射所述光并将被信息存储介质10反射的光引导向第一和第二光学模块。低密度光学系统50还可包括：用于DVD 10c和CD 10d的第一准直透镜51。第一准直透镜51被置于所述分束器和光路耦合器60之间，用于将从第一和第二光学模块入射的光准直。
第一光学模块可以是用于DVD 10c的全息光学模块，其包括具有红光波长(例如，约650nm波长)的光源。第二光学模块可以是用于CD 10d的全息光学模块，其包括具有红外波长(例如，约780nm波长)的光源。这些全息光学模块中的每一个包括：光源；光电检测器，检测信号；和全息图，线性透射从光源发射的光，并将被信息存储介质10反射的光衍射成第一级光，以使该第一级光向着光电检测器传播。所述全息光学模块还可包括：光栅图案，形成在透明元件的与形成有所述全息图的表面相对的表面上，用于将入射光分为三个或更多光束，以利用三光束法检测循轨误差信号。由于所述全息光学模块是本领域所公知的，因此将不给出其详细描述和示图。
低密度光学系统50可以被形成为用于DVD 10c或CD 10d。
光路耦合器60透射从光源11入射的具有第一波长的光，并反射从低密度光学系统50入射的红光和/或红外光，以将从光源11入射的具有第一波长的光的光路耦合到从低密度光学系统50入射的红光和/或红外光的光路。光路耦合器60可以是分色镜(dichroic mirror)，但是不限于分色镜。
光学元件55可以是衍射光学元件(DOE)或者液晶元件，但是不限于DOE或液晶元件。
当光学元件55是DOE，并且低密度光学系统50发射用于DVD 10c的红光和用于CD 10d的红外光时，该DOE透射适合于BD 10a和HD DVD 10b的具有第一波长的光，衍射适合于DVD 10c的红光和适合于CD 10d的红外光，以分别获得约0.6和0.45的有效NA。可以通过改变由DOE引起的衍射的折射力来调整所述有效NA。
当光学元件55是液晶元件时，可形成并驱动该液晶元件，以透射适合于BD 10a和HD DVD 10b的具有第一波长的光，而通过与约0.6和0.45的有效NA对应的区域来选择性地阻挡适合于DVD 10c的红光和适合于CD 10d的红外光。可通过改变光阑的NA大小来调整所述有效NA。所述NA大小是在液晶元件的操作期间获得的。
代替包括用于DVD 10c的第一光学模块和/或用于CD 10d的第二光学模块，根据本发明各方面的光学拾取器的低密度光学系统50可以是分离类型的光学系统，在该光学系统中，为了兼容使用DVD 10c和/或CD 10d，光源和光电检测器是分离的。本发明不限于低密度光学系统50的本实施例，可对所述光学拾取器的低密度光学系统50的光学配置进行各种修改。
由于用于DVD 10c和CD 10d的低密度光学系统50是本领域所公知的，所以将不给出低密度光学系统50的详细描述和示图。
根据本发明各方面的光学拾取器还可包括如图1所示的第二准直透镜14。第二准直透镜14布置在光源11和物镜30之间的光路中，用于对从光源11发出的发散的光进行准直。该光学拾取器还可包括：光栅12，布置在光源11前面，用于将从光源11入射的具有第一波长的光分为多个光束，以利用三光束法来检测循轨误差信号。参照图1，第二准直透镜14布置在偏振变换器25和光路耦合器60之间。
所述光学拾取器还可包括：反射镜15，使光的光路弯折；传感透镜17，将被信息存储介质反射的具有第一波长的光的一部分聚焦到光电检测器18上，以形成适合于有效使用的光点。传感透镜17可以是可利用像散方法检测聚焦误差信号的像散透镜。由于这些方法是本领域公知的，因此没有包括更详细的描述。
反射镜15可被形成为反射大部分入射光，而透射入射光的剩余部分。根据本实施例的光学拾取器还可包括：监控光电检测器19，布置在反射镜15后面，用于监控从光源11和/或低密度光学系统50的光源输出的光；会聚透镜16，将光会聚到监控光电检测器19上。
图3和图4示出当偏振变换器25的光轴相对于从光源11发出并透射通过偏振分束器13的预定的线偏振光的偏振方向倾斜22.5度时光的偏振的变化。图3示出使用BD 10a时的情形，图4示出再现HD DVD 10b时的情形。
图3示出当需要例如约0.85的NA来再现BD 10a时图1的光学拾取器中的光的偏振的变化。
从光源11发出的光透射通过偏振分束器13，穿过偏振变换器25(例如具有倾斜22.5度的光轴的半波片)以使光的偏振状态旋转45度，然后透射到偏振全息元件20。为了使光的偏振状态旋转45度，偏振变换器25的光轴应该相对于入射光的偏振方向形成22.5度角。
45度线偏振光具有P偏振和S偏振。当具有P偏振的光直接透射通过偏振全息元件20的偏振全息区域21时，其不被折射。结果，具有P偏振的光被最适合于BD 10a的物镜30聚焦到BD 10a上。这里，聚焦到BD 10a上的光包括透射通过偏振全息元件20的偏振全息区域21的具有P偏振的光、以及在偏振全息区域21外部传播的光。
从聚焦的光获得BD 10a的再现信号，并且信号光被BD 10a反射。反射的光再次透射通过物镜30，并且如图3所示，具有P偏振的光沿着与入射时相同的路径透射通过偏振全息元件20到达偏振变换器25，而没有受到折射。偏振变换器25使P偏振光旋转45度，然后将旋转后的光透射到偏振分束器13。偏振分束器13仅将具有S偏振的光的一部分反射到光电检测器18，以检测BD 10a的信号。
在图3的左侧示出了光通过各个元件时的偏振变化。箭头的长度表示偏振光的幅度。图3左侧示出的光轴表示偏振变换器25的光轴。
图4示出当再现HD DVD 10b时有效光的偏振的变化，HD DVD 10b使用与BD 10a相同的波长以及比BD 10a小的NA，例如约0.65的NA。从光源11发出的光透射通过偏振分束器13，穿过偏振变换器25以使具有P偏振的光被偏振变换器25旋转45度。为了使光的偏振旋转45度，偏振变换器25的光轴应该相对于入射光的偏振方向形成22.5度角。
由于45度线偏振光具有P偏振和S偏振，所以仅具有S偏振的光在通过偏振全息元件20的偏振全息区域21时才受到折射，从而被聚焦到HD DVD10b上。聚焦到HD DVD 10b上的光仅包括通过偏振全息元件20的偏振全息区域21的S偏振光。通过偏振全息区域21的具有P偏振的光以及在偏振全息区域21外部传播的光没有被聚焦在HD DVD 10b上。
从聚焦的光获得HD DVD 10b的再现信号，并且信号光被HD DVD 10b反射。反射的光透射通过物镜30，以使S偏振的光的折射力受到偏振全息元件20的偏振全息区域21的影响。然后，如图4中所示，具有S偏振的光沿着与入射光相同的光路透射到偏振变换器25。偏振变换器25使具有S偏振的光旋转45度，然后将旋转后的光透射到偏振分束器13。偏振分束器13将具有S偏振的光的一部分反射到光电检测器18，以检测HD DVD 10b的信号。
图4的左侧示出了光透射通过各个元件时的偏振变化。箭头的长度表示偏振光的幅度。图4左侧示出的光轴表示偏振变换器25的光轴。
如上所述，由于根据本发明各方面的光学拾取器包括根据光的偏振选择性地生成折射力的偏振全息元件20，所以该光学拾取器与具有不同格式和厚度但使用相同波长的信息存储介质(如BD 10a和HD DVD 10b)兼容。此外，由于该光学拾取器包括低密度光学系统50，所以该光学拾取器与BD 10a、HD DVD 10b、DVD 10c、CD 10d以及其他类型的低密度信息存储介质兼容。
图5示出根据本发明另一实施例的光学拾取器。与图1的光学拾取器不同，图5的光学拾取器还包括有源地使偏振变换器25旋转的驱动单元70。图5中所示的元件的功能与图1中的元件相同或相似，并且对这些元件赋予了与图1相同的标号，因此省略了这些元件的详细描述。
参照图5，驱动单元70根据所使用的信息存储介质的类型，以及用户是在记录模式下使用光学拾取器还是在再现模式下使用光学拾取器来使偏振变换器25旋转。偏振变换器25的光轴平行于从光源11入射的具有第一波长的光的偏振方向、垂直于该偏振方向、或者相对于该偏振方向形成45度、135度或θ角。角度θ满足不等式0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。图1的角度θ对应于图1的偏振变换器25的光轴与从光源11入射的具有第一波长的光的偏振方向之间形成的角度。
根据本发明各方面的光学拾取器还可包括相对于从光源11发出的光的波长的四分之一波片80。四分之一波片80的快轴或慢轴可相对于从光源11入射到偏振变换器25上的光的偏振方向形成45度或135度角。当驱动偏振变换器25以便在不改变光的偏振或使光的偏振方向旋转90度的情况下透射从光源11入射的光时，四分之一波片80可在从光源11传播的P偏振光通过四分之一波片80后使该P偏振光转变为圆偏振光。
当通过驱动单元70驱动偏振变换器25以使偏振变换器25的光轴平行于或垂直于从光源11入射的光的偏振方向时，不改变从光源11发出的光的偏振方向而使从光源11发出的光透射通过偏振变换器25。
当通过驱动单元70驱动偏振变换器25以使偏振变换器25的光轴相对于从光源11入射的光的偏振方向形成45度或135度角时，当从光源11入射的光通过偏振变换器25时偏振变换器25使所述光的偏振方向旋转90度。
图6示出当应用于BD 10a时图5的光学拾取器，具体地讲，示出了当偏振变换器25不改变从光源11发出的光的偏振而透射所述光，并且四分之一波片80的快轴或慢轴相对于从光源11入射到偏振变换器25上的光的偏振方向形成45度或135度角时相对于BD 10a光的偏振变化。
参照图6，光(例如P偏振光)通过四分之一波片80，从而变成第一圆偏振光。第一圆偏振光可具有S偏振(50％)和P偏振(50％)。这些不同的偏振具有90度相位差和相同的幅度。
因此，在第一圆偏振光内，具有P偏振的光直接透射通过偏振全息区域21，然后被物镜30聚焦到BD 10a上，并且在偏振全息元件20的偏振全息区域21的外部传播的光也被物镜30聚焦到BD 10a上。
第一圆偏振光被BD 10a反射，从而变成与第一圆偏振光垂直的第二圆偏振光。
被BD 10a反射的第二圆偏振光与具有P偏振的光一起透射通过偏振全息元件20到达入射到四分之一波片80上的位置，然后分别被四分之一波片80变成S偏振光和预定的圆偏振光，最后不改变偏振而透射通过偏振变换器25。
如参照图6所描述的，当偏振变换器25被布置为使得入射在BD 10a上的光的至少一部分可以是圆偏振光时，即使BD 10a具有双折射特性，根据本发明各方面的光学拾取器也检测高质量再现信号，提高再现性能，并在BD 10a上形成高质量光点。
当如图6所示，偏振变换器25被驱动以使透射通过偏振变换器25的光具有S偏振或P偏振时，如果使用HD DVD 10b格式而不是BD 10a格式，则仅有被偏振全息元件20的偏振全息区域21折射的具有S偏振的光才可被聚焦到HD DVD 10b上。
图7示出当应用于HD DVD 10b时图5的光学拾取器，具体地讲，示出了当偏振变换器25的光轴相对于从光源发出的光的偏振方向形成θ角，例如22.5度角，并且四分之一波片80的快轴或慢轴相对于从光源11入射到偏振变换器25上的光的偏振方向形成45度或135度角时相对于HD DVD 10b光的偏振变化。
参照图7，当θ角为22.5度时，P偏振光穿过偏振变换器25以使该光的偏振方向旋转45度。由于已被偏振变换器25旋转了45度的P偏振光的偏振方向平行于四分之一波片80的快轴或慢轴，所以旋转后的光可不改变其偏振而透射通过四分之一波片80。
在旋转后的光中，在聚焦到HD DVD 10b上之前，仅具有S偏振的光被偏振全息元件20的偏振全息区域21折射。然后，具有S偏振的光被HD DVD10b反射，当具有S偏振的光沿着与其初始光路相同的光路向着四分之一波片80传播时，具有S偏振的光被偏振全息元件20折射，被四分之一波片80变成圆偏振光。然后，该圆偏振光不改变偏振而透射通过偏振变换器25。
当如图7所示，偏振变换器25被驱动以使透射通过偏振变换器25的光旋转45度时，如果使用BD 10a而非HD DVD 10b，则穿过偏振全息元件20的偏振全息区域21的P偏振光不被折射，在偏振全息区域21的外部传播的以45度偏振的光被聚焦到BD 10a上。
当用户如上所述有源地旋转偏振变换器25时，由于入射到信息存储介质10上的光的一部分可以被转变为圆偏振光，所以即使BD 10a具有双折射特性，也检测到高质量再现信号并获得高质量记录性能。
因此，根据本发明另一实施例的光学拾取器控制光学记录和/或再现设备以通过根据所采用的信息存储介质的双折射特性转动偏振变换器25来保证突出的记录性能并检测高质量再现信号。根据本发明另一实施例的光学拾取器允许用户根据用户是想在记录模式下使用光学拾取器还是在再现模式下使用光学拾取器来调整光学拾取器，以使偏振变换器25的光轴相对于光的偏振方向形成合适的角度。
图8示出采用根据本发明各种实施例的光学拾取器的光学记录和/或再现设备。
参照图8，该光学记录和/或再现设备包括：心轴电机312，使信息存储介质10旋转；光学拾取器300，在信息存储介质10的径向上可移动，用于从信息存储介质10再现信息和/或将信息记录在信息存储介质10上；驱动单元307，驱动心轴电机312和光学拾取器300；控制单元309，控制光学拾取器300的聚焦和循轨伺服。标号352表示转台，标号353表示夹持信息存储介质10的夹具。
光学拾取器300可以是图1和图5中所示的光学拾取器中的任何一种。
由信息存储介质10反射的光被光学拾取器300的光电检测器检测到，以被转换为电信号，所述电信号通过驱动单元307输入到控制单元309。驱动单元307控制心轴电机312的旋转速度，对输入信号进行放大，并驱动光学拾取器300。控制单元309基于从驱动单元307输入的另一信号来向驱动单元307发出聚焦伺服、循轨伺服和/或倾斜伺服控制命令，以使光学拾取器300能够执行聚焦、循轨和/或倾斜操作。采用根据本发明各方面的光学拾取器的光学记录和/或再现设备与BD 10a、HD DVD 10b兼容，并与DVD 10c或CD10d中的至少一种兼容，并且由于与传统的使用一个透镜支架和两个物镜的致动器相比仅使用一个物镜30，所以可保证高速操作。
如上所述，根据本发明各方面的光学拾取器通过仅使用一个物镜来与BD和HD DVD兼容。
根据本发明各方面的光学拾取器采用偏振变换器和偏振全息元件来使元件数量最小化，并容易地实现兼容的物镜。
尽管已显示和描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原则和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (33)

1、一种与多种信息存储介质标准兼容的光学拾取器，该光学拾取器包括：
光源，发射光；
物镜，将从光源发射的光聚焦到信息存储介质上；
偏振变换器，将光改变为第一光束和第二光束，所述第一光束和第二光束分别具有彼此垂直的第一偏振和第二偏振；
偏振全息元件，具有根据所述第一光束和第二光束的偏振而变化的折射力；
光电检测器，在光从光源被发射，被物镜聚焦到信息存储介质上，并被该信息存储介质反射之后，接收所述光；
光路变换器，将由信息存储介质反射的光向着所述光电检测器引导，
其中，所述光学拾取器与第一信息存储介质以及具有与第一信息存储介质的厚度不同的厚度的第二信息存储介质兼容。
2、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，所述偏振变换器是半波片。
3、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，所述偏振变换器被布置在光路变换器和物镜之间。
4、如权利要求3所述的光学拾取器，其中，所述光路变换器是偏振分束器。
5、如权利要求2所述的光学拾取器，其中，所述偏振全息元件具有偏振全息区域，所述偏振全息区域将具有第一偏振的光束直接透射到物镜以使所述具有第一偏振的光束被聚焦到第一信息存储介质上，并将具有第二偏振的光束折射到物镜以使所述具有第二偏振的光束被聚焦到第二信息存储介质上。
6、如权利要求5所述的光学拾取器，其中，所述偏振全息区域被形成为：当从所述偏振全息区域折射的具有第二偏振的光束被透射到物镜时，所述偏振全息区域形成物镜的数值孔径，以将具有第二偏振的光束聚焦到第二信息存储介质上。
7、如权利要求6所述的光学拾取器，其中，所述光源发射蓝光，所述第一信息存储介质是蓝光盘，所述第二信息存储介质是高清晰多功能盘。
8、如权利要求1所述的光学拾取器，其中，所述偏振全息元件具有偏振全息区域，所述偏振全息区域将具有第一偏振的光束直接透射到物镜以使所述具有第一偏振的光束被聚焦到第一信息存储介质上，并将具有第二偏振的光束折射到物镜以使所述具有第二偏振的光束被聚焦到第二信息存储介质上。
9、如权利要求8所述的光学拾取器，其中，所述偏振全息区域被形成为：当从所述偏振全息区域折射的具有第二偏振的光束被透射到物镜时，所述偏振全息区域形成使所述具有第二偏振的光束聚焦到第二信息存储介质上的数值孔径。
10、如权利要求8所述的光学拾取器，其中，所述光源发射蓝光，所述第一信息存储介质是蓝光盘，所述第二信息存储介质是高清晰多功能盘。
11、如权利要求1至10中任一项所述的光学拾取器，其中，所述偏振变换器被配置为使得所述偏振变换器的光轴相对于从光源发射的光的偏振方向在0至45度或45度至90度范围内。
12、如权利要求10所述的光学拾取器，还包括：
低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，所述第三信息存储介质具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；
光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到从所述光源发射的光的光路中，
其中，所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容，所述第三信息存储介质是数字多功能盘或致密盘中的至少一种。
13、如权利要求11所述的光学拾取器，还包括：
低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，所述第三信息存储介质具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；
光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到从所述光源发射的光的光路中，
其中，所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容，所述第三信息存储介质是数字多功能盘或致密盘中的至少一种。
14、如权利要求13所述的光学拾取器，还包括：布置在低密度光学系统和物镜之间的光学元件，所述光学元件通过创建合适的数值孔径来将从低密度光学系统发射的光聚焦到第三信息存储介质上。
15、如权利要求1至10中任一项所述的光学拾取器，还包括：驱动单元，用于驱动偏振变换器，以使偏振变换器的光轴平行于或垂直于从所述光源发射的光的偏振方向，或者相对于从光源发射的光的偏振方向形成45度、135度或满足下面的公式的θ角：
0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。
16、如权利要求15所述的光学拾取器，还包括：四分之一波片，布置在偏振变换器和偏振全息元件之间的光路中。
17、如权利要求15所述的光学拾取器，其中，所述光源发射蓝光，所述第一信息存储介质是蓝光盘，所述第二信息存储介质是高清晰多功能盘。
18、如权利要求15所述的光学拾取器，还包括：
低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，所述第三信息存储介质具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；
光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到从所述光源发射的光的光路中，
其中，所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容，所述第三信息存储介质是数字多功能盘或致密盘中的至少一种。
19、如权利要求18所述的光学拾取器，还包括：布置在低密度光学系统和物镜之间的光学元件，所述光学元件通过创建适合于第三信息存储介质的数值孔径来将从低密度光学系统发射的光聚焦到所述第三信息存储介质上。
20、一种光学记录和/或再现设备，包括：
如权利要求1至10中任一项所述的光学拾取器，其中，所述光学拾取器被设计为在信息存储介质的径向上可移动，并且用于将信息记录在信息存储介质或从信息存储介质再现信息；
控制单元，用于控制所述光学拾取器的移动。
21、如权利要求20所述的光学记录和/或再现设备，其中，所述偏振变换器被配置为使得所述偏振变换器的光轴相对于从所述光源入射的光的偏振方向在0至45度或45度至90度范围内。
22、如权利要求21所述的光学记录和/或再现设备，还包括：
低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，所述第三信息存储介质具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；
光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到从所述光源发射的光的光路中，
其中，所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容，所述第三信息存储介质是数字多功能盘或致密盘中的至少一种。
23、如权利要求22所述的光学记录和/或再现设备，还包括：布置在低密度光学系统和物镜之间的光学元件，所述光学元件通过创建适合于第三信息存储介质的数值孔径来将从低密度光学系统发射的光聚焦到所述第三信息存储介质上。
24、如权利要求20所述的光学记录和/或再现设备，还包括：驱动单元，用于根据所使用的信息存储介质的类型以及所述设备是处于记录模式还是处于再现模式来驱动偏振变换器，以使偏振变换器的光轴平行于或垂直于从光源发射的光的偏振方向，或者相对于从光源发射的光的偏振方向形成45度、135度或满足下面的公式的θ角：
0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。
25、如权利要求24所述的光学记录和/或再现设备，还包括：四分之一波片，布置在偏振变换器和偏振全息元件之间的光路中。
26、如权利要求24所述的光学记录和/或再现设备，其中，所述光源发射蓝光，所述第一信息存储介质是蓝光盘，所述第二信息存储介质是高清晰多功能盘。
27、如权利要求24所述的光学记录和/或再现设备，还包括：
低密度光学系统，发射适合于第三信息存储介质的光，所述第三信息存储介质具有比第一和第二信息存储介质低的记录密度，所述低密度光学系统接收被第三信息存储介质反射的光；
光路耦合器，将从低密度光学系统发射的光的光路耦合到从所述光源发射的光的光路中，
其中，所述光学拾取器与第一、第二和第三信息存储介质兼容，所述第三信息存储介质是数字多功能盘或致密盘中的至少一种。
28、如权利要求24所述的光学记录和/或再现设备，还包括：布置在低密度光学系统和物镜之间的光学元件，所述光学元件通过创建适合于第三信息存储介质的数值孔径来将从低密度光学系统发射的光聚焦到所述第三信息存储介质上。
29、一种光学系统，包括：
光源，发射光，以选择性地从第一信息存储介质和第二信息存储介质进行读取和/或选择性地在第一信息存储介质和第二信息存储介质上进行写入，所述第二信息存储介质比第一信息存储介质厚；
单个光学透镜，将光聚焦到所述第一和第二信息存储介质上；
偏振元件，使光偏振为第一偏振光束和第二偏振光束；
偏振全息元件，所述偏振全息元件被调整以当第二偏振光束通过所述偏振全息元件时将第二偏振光束折射到所述单个光学透镜，以便从较厚的第二信息存储介质进行读取和/或在较厚的第二信息存储介质上进行写入。
30、如权利要求29所述的光学系统，其中，所述单个光学透镜最适合于从第一信息存储介质进行读取和/或在第一信息存储介质上进行写入。
31、如权利要求29所述的光学系统，其中，所述偏振全息元件在不折射第一偏振光束的情况下将第一偏振光束直接透射到所述单个光学透镜。
32、一种光学记录和/或再现设备，包括：
如权利要求29所述的光学拾取器，被设计为在第一和第二信息存储介质的径向上可移动，并用于在第一和第二信息存储介质上记录信息和/或从第一和第二信息存储介质再现信息；
控制单元，用于控制光学拾取器的移动。
33、一种利用单个光学透镜将一种波长的光聚焦到不同深度的多个表面上的方法，包括：
从光源发射光；
使光偏振为第一偏振光束以及与第一偏振光束垂直的第二偏振光束；
通过偏振全息元件的外部数值孔径直接透射第一偏振光束，以将第一偏振光束聚焦到一个深度；
通过偏振全息元件的内部数值孔径折射第二偏振光束，以将第二偏振光束聚焦到另一深度，
其中，所述内部数值孔径包括可调整的偏振全息区域，所述偏振全息区域被调整以将第二偏振光束折射到位于期望位置的所述单个光学透镜上。
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