MXPA02011773A - Aparato para leer y/o escribir medios de grabacion opticos. - Google Patents

Abstract

La invencion presente se relaciona con un aparato para leer de y/o escribir en medios 1 de grabacion opticos que tienen un primer diodo LD1 laser para producir un primer haz AS1 de exploracion a una primera longitud de onda (1, y que tiene un segundo diodo LD2 laser para producir un segundo haz AS2 de exploracion a una segunda longitud de onda (2, con los haces AS1, AS2 de exploracion que corren a lo largo de un eje 9 optico comun, exploran una capa 6 de informacion en el medio 1 de grabacion y caen en un solo fotodetector 8 para producir una senal de informacion IS, con un elemento de combinacion de haces que esta dispuesto en un momento dado en el eje 9 optico. Segun la invencion, el elemento de combinacion de haces es una rejilla 12 de difraccion. Figure 8.

Description

APARATO PARA LEER Y/O ESCRIBIR MEDIOS DE GRABACIÓN ÓPTICOS La presente invención se relaciona con un aparato para leer de y/o escribir en medios de grabación ópticos, el aparato usa haces de exploración a diferentes longitudes de onda, los haces de exploración corren a lo largo de un eje óptico común, exploran el medio de grabación, y están detectan por medio de un fotodetector individual. En particular, el aparato tiene un explorador óptico para reproducir y grabar datos en discos ópticos regrabables .

Los exploradores ópticos, que pueden tanto reproducir y escribir en Discos Versátiles Digitales (DVD) y Discos Compactos (CD) , requieren dos longitudes de onda diferentes. Por esta razón, los reproductores y grabadoras de DVD compatibles con CD presentan dos diodos láser diferentes. Esta construcción discrecional resulta en costos financieros aumentados debido a los componentes ópticos adicionalmente requeridos. Recientemente, los así --Jama do s diodos láser gemelos han estado disponibles como un enfoque para reducir el número de componentes requeridos. Los mismos comprenden dos diodos láser de diferentes longitudes de onda, que están montados separados lateralmente en un alojamiento láser común.

La separación lateral de las dos fuentes de luz resulta en que la radiación emitida a través del sistema óptico del explorador es convertida en imagen en dos puntos de luz separados mutuamente en la capa portadora de información del disco óptico. Esto significa que los dos focos separados lateralmente a su vez se producen en el plano del detector en donde la luz reflejada del disco es convertida en imagen. El uso deseado de un detector en común para amabas longitudes de onda es así imposible .

El documento de la patente de los Estados Unidos US-A- 6 , 043 , 911 describe un aparato que usa haces de exploración en dos longitudes de onda, que se combinan por medio de un elemento de combinación de haces para que se propague a lo largo de un eje óptico común. Este aparato conocido tiene la desventaja que el elemento de combinación de haces, que consiste en la combinación de un prisma y un holograma, es costoso de producir. Además, el holograma no está óptimamente en coincidencia a diferentes características de las fuentes de luz que producen longitudes de onda diferentes, y esto lleva a efectos de alteraciones más ó menos severos.

Un objeto de la presente invención es proponer un aparato mejorado. Este Objeto se logra por las medidas especificadas en las reivindicaciones .

De acuerdo con la invención, el elemento de combinación de haces es en este caso una rejilla de difracción. Esto tiene la ventaja que sus características pueden ser calculadas, y por lo mismo hacerlas coincidir óptimamente con las características de las fuentes de luz que son, en particular, diodos láser. Las características de la rejilla de difracción en este caso se calculan preferiblemente usando uno de los métodos de -cálculo especificados en el texto que sigue. La capa de información es una capa portadora de información en el medio de grabación qu^e por ejemplo, puede ser un disco óptico tal como un CD, DVD, ó además algún otro medio de grabación óptico que puede ser ya sea tan sólo para leer del mismo, que tan sólo se puede escribir en el mismo, ó que puede tanto leerse de cómo escribirse en el mismo.

La rejilla de difracción preferiblemente tiene líneas de rejilla con un perfil de costado inclinado de ranura ó un perfil que es similar a un perfil de costado inclinado de ranura. En el caso de un perfil de costado inclinado de ranura, una línea de rejilla no tiene una sección transversal rectangular, sino una sección transversal que corre esencialmente oblicua. El perfil es así, por ejemplo, un perfil de diente de sierra. Una ventaja de usar un perfil de costado inclinado de ranura es que la eficiencia de la difracción se usa óptimamente, y una intensidad tan grande como es posible se acopla de cada uno de las fuentes de luz en el trayecto del haz combinado. Esto resultada así en las pérdidas ópticas mínimas posibles.

Según la invención, a las lineas de rejilla se proporcionan con un perfil escalonado. Este perfil tipo costado inclinado de ranura tiene la ventaja que puede producirse con poco esfuerzo pero no obstante tener características que son virtualmente tan buenas como un perfil de costado inclinado de ranura puro.

Las líneas de rejilla de la rejilla de difracción son preferiblemente rectas y paralelas, lo que es ventajoso ya que pueden producirse fácilmente. En muchos casos, esto "proporciona una calidad suficientemente buena, particularmente si la rejilla de difracción está dispuesta en el haz paralelo. Si la rejilla de difracción está dispuesta en un haz divergente o convergente, las líneas de rejilla se diseñan preferiblemente tal que las mismas sean curvas. Esto tiene la ventaja que, debido a que las distancias entre las líneas de rejilla difieren así como una función de la ubicación, los requisitos de la difracción que difieren como una función de la ubicación, se satisfacen en el haz no paralelo, y se corrigen las desviaciones.

Incluso al usar líneas de rejilla curvas, por lo menos una línea de rejilla es preferiblemente recta. Esto tiene la ventaja que la curvatura de las líneas de rejilla puede ser determinada part icularmente fácilmente, a partir de una línea de rejilla recta. La distancia entre esta línea de rejilla y el eje óptico corresponde preferiblemente a la mitad de la distancia entre una de las fuentes de luz y el eje óptico.

La invención proporciona que la rejilla de difracción esté optimizada para la difracción de primer orden respectiva para ambas longitudes de onda. Especialmente al usar la combinación de longitudes de onda 650 nm, 780 nm, está en cada caso optimizada para usar la difracción de primer orden con respecto a la eficiencia y simplicidad de la arquitectura de la rejilla. Otras combinaciones de órdenes de difracción también son válidas para otras combinaciones de longitudes de onda. Esto también incluye no sólo el orden cero s-rho también los órdenes segundos o superiores.

En el caso más simple, los diodos láser que producen luz en longitudes de onda diferentes están dispuestos tal que los haces explora-ción producidos por los mismos ejecutadas corren paralelos entre sí y en paralelo al eje óptico. La invención proporciona que ambos diodos láser estén dispuestos inclinados con respecto al eje óptico. Esto tiene la ventaja que, junto con la rejilla de difracción, resulte en un perfil de intensidad que es tan axialmente simétrico como sea posible.

La rejilla de difracción también está dispuesta preferiblemente rotada con~respecto al eje óptico para este propósito. Es particularmente ventajoso que los diodos láser y la rejilla de difracción estén dispuestos rotados tal que una fuente de luz virtual de orden cero se pose sobre en el eje óptico .

Según la invención, la rejilla de difracción está orientada además tal que los puntos laterales estén orientados en ángulos rectos a las pistas de información en el medio de grabación óptico. Los puntos laterales son puntos de enfoque de haces secundarios de un orde-xt diferente a aquéllos para los que la rejilla de difracción está optimizada. De ser necesario, éstos órdenes de difracción están planeados deliberadamente para determinar el perfil de la rejilla de difracción con una intensidad conveniente. La pista de información es, por ejemplo, una pista en espiral o redonda de marcas de información alargadas en un disco óptico convencional. La alineación de la rejilla de difracción según la invención tiene la ventaja que los puntos laterales pueden usarse para detectar una posible inclinación del disco o detectar cualquier diferencia entre el punto de exploración y el centro de pista, usando métodos conocidos.

Según la invención, los diodos láser y la rejilla de difracción están integrados en un módulo. Esto tiene la ventaja que el módulo se entrega como una parte preformada, habiendo estado sujeto a control de calidad, para su instalación, requiriéndose menos pasos de montaje y ajuste durante la instalación.

La rejilla de difracción está dispuesta ventajosamente en el trayecto del haz que viene del medio de grabación, pero todavía corriente." arriba frente al fotodetector. Esto tiene la ventaja que la combinación de haces tiene lugar tan sólo en el trayecto posterior del haz de exploración. La rejilla de difracción puede así diseñarse para ser más simple debido a que cualquier error que pueda ser causado por la misma tiene escasamente algún efecto en el trayecto del haz corto restante." En este caso, la rejilla de difracción y el elemento detector se integran ventajosamente en un módulo, también.

Una rejilla de difracción adicional está dispuesta preferiblemente en el trayecto del haz. Esto tiene la ventaja de producir haces secundarios adicionales que se usan, por ejemplo, para rastrear. Si la rejilla de difracción adicional es una rejilla Ronchi, entonces esto tiene la ventaja que se producen haces secundarios para solo una de las longitudes de onda. Esto es particularmente ventajoso cuando además se piensan usar los haces secundarios, por ejemplo para llevar a cabo el método conocido de rastreo con tres haces, en todo caso para una sola de las longitudes de onda.

La invención proporciona que tan sólo uno de los dos diodos láser sea operado en cada caso para leer de un medio de grabación, mientras se operan ambos diodos láser simultáneamente para grabar información sobre el medio de grabación. La rejilla de difracción según la invención asegura que los puntos de ambos diodos láser se superpongan en el medio de grabación óptico, para que la energía que se requiere para grabar ó borrar datos sea ventajosamente aplicada por ambos diodos láser produciendo simultáneamente haces de exploración. Tan solo se requiere de un haz de exploración en cada caso para leer del medio -. de grabación. Preferiblemente se proporcionan longitudes de onda diferentes para grabar ó borrar, aunque está dentro del alcance de la invención que la misma longitud de onda se use aquí.

Un método según la invención para producir una rejilla de difracción, en particular para el uso en un aparato según la invención, es definir la estructura de rejilla y el perfil de línea de rejilla, para un perfil de altura correspondiente a ser determinado por esto y a ser subdividido en un perfil de escalera, y p"a ra las áreas de alturas diferentes producidas en este proceso a ser transferidas a un espacio en blanco por medio de litografía y un proceso de estriado.

Refinamientos ventajosos adicionales de la invención están contenidos en 1-a siguiente descripción de representaciones ejemplares. En las figuras : La Figura 1: muestra un trayecto del haz usando dos diodos láser; La Figura 2: muestra una combinación del haz por medio de un prisma de ollaston; La Figura 3: muestra una combinación del haz por medio de una rejilla de difracción; La Figura 4: muestra un perfil de línea de una rejilla de difracción; La Figura 5: muestra un trayecto del haz usando una rejilla de difracción; La Figura 6: muestra una estructura de línea de una rejilla de difra cp ion según la invención; La Figura 7: muestra un trayecto del haz para los diodos láser colocados desplazados con respecto al eje óptico; La Figura 8: muestra un aparato según la invención que tiene una rejilla de difracción en el haz divergente; La Figura 9: muestra un aparato según la invención que tiene una rejilla de difracción en el haz paralelo; La Figura 10: muestra un aparato según la invención con una rejilla de difracción en el trayecto de verificación; " La Figura 11: muestra una tabla de eficiencia de la difracción calculada.

La Figura 1 muestra el trayecto del— haz en un escáner 3 óptico de un aparato para leer de y/o escribir en medios 1 de grabación ópticos que tienen dos diodos LD1 LD2 láser. Un así llamado diodo láser gemelo ó diodo láser dual que comprende un montaje de dos diodos LD1, LD2 láser separados, que están integrados en un alojamiento 2 común. Para las aplicaciones en el campo de los escáners 3 ópticos para leer de y escribir en los medios 1 de grabación ópticos, un primer diodo LD1 láser que emite a una primera longitud de onda ??=650nm, y un segundo diodo LD2 láser que emite a una segunda longitud de onda ?2=780nm. La radiación en la segunda longitud de onda ?2 se usa en el caso ilustrado para leer de y escribir en el formato de CD anterior, mientras que la pri-mera longitud de onda ?i se usa para los más nuevos formatos de DVD. Como consecuencia de los varios requisitos para los diferentes formatos de disco, deben perfeccionarse todos los componentes del escáner 3 para ambas longitudes de onda ?i, ?2. Así, por ejemplo, la lente 4 de colimador deberá tener tan poca dispersión como sea posible y, además, la lente 5 de objetivo deberá compensar por la desviación de esfericidad de los espesores sdl, sd2 del sustrato, que son diferentes para los CDs y DVDs. El medio 1 de grabación en la Figura l(a) está indica alternativamente con un espesor sdl de sustrato para los DVDs y con un espesor sd2 de sustrato para los CDs. Los trayectos del haz para los diferente diodos LDl, LD2 láser, se ilustran en figuras separad-a s, la Figura 1 ( a ) y la Figura l(b), por causas de claridad. Los aparatos como éstos están sujetos al siguiente problema: en principio, el escáner 3 óptico es una imagen limitada por la difracción de la fuente LDl, LD2 láser en el disco 1 de almacenamiento óptico. En el caso de un diodo láser gemelo, ambos fuentes LDl, LD2 láser están lateralmente separadas en el -alojamiento 2 de montaje. Los mismos producen dos haces ASI, AS2 de exploración, que corren a- lo largo del eje 9 óptico del escáner 3. Los haces "atraviesan un separador 16 de haces y son convertidos a imagen por el --sistema óptico que comprende la lente 4 de colimador y la lente 5 de objetivo en dos puntos SPI, SP2 mutuamente separados en la capa 6 portadora de información en el disco 1 óptico. Estos dos puntos SPI, SP2 pueden considerarse a s"u vez como fuentes de luz que son convertidas a imagen vía la lente 5 de objetivo y la lente 7 cilindrica en el plano del detector 8. El detector 8 se ilustra inclinado en 90° en la Figura lc y, en el caso ilustrado, tiene cuatro cuadrantes A, B, C, D que emiten una señal eléctrica Al Bl, Cl, DI respectiva. Estas señales son reconstruidas de una manera conocida, que no será explicada en más detalle aquí, por una unidad de evaluación 10 a una o más señales - IS de información. Como consecuencia del astigmatismo que es introducido por la lente 7 cilindrica, las imágenes SB1, SB2 de los dos puntos SPI, SP2 de luz en el plano del detector, no son más largos de una magnitud limitada por la difracción, sino de un tamaño que es extremadamente dependiente de la longitud focal de la lente 7 cilindrica. La separación original de los dos puntos SPI, SP2, no está por esto asegurada ya en sus imágenes SB1, SB2. El problema será ilustrado por un ejemplo numérico: las dos fuentes LDl, LD2 láser están típicamente separadas entre sí lateralmente en aproximadamente ld'=0. lmm. En el plano detector, esto lleva a imágenes SB1, SB2 que están igualmente separadas entre sí en aproximadamente ldr=0. lmm, dependiendo de la longitud focal de la lente 7 cilindrica. La propia lente 7 cilindrica normalmente se escoge tal que esto igualmente resulte en una imagen SB1, SB2 de un punto SPI, SP2 en el detector 8 que tiene un diámetro db de aproximadamente db=0.1mm. Así, en la práctica, se pueden encontrar dos imágenes SB1, SB2 de punto mutuamente cambiadas, cada una teniendo cuatro cuadrantes A, B, C, D, cuya separación corresponde aproximadamente a su diámetro db . Una posible solución sería usar un modelo detector formado de dos fotodiodos cada uno teniendo cuatro cuadrantes. Sin embargo, esta opción de solución es cara de llevar a cabo en la práctica, debido a que la distancia entre las dos imágenes SB1, SB2 de punto en el plano del detector 8 varían durante el ajuste de la lente 7 cilindrica. La separación de la imagen fija como está predeterminada por un patrón de detector no puede mantenerse así durante la construcción y el ajuste del escáner 3 óptico.

Es deseable un montaje óptico que permite el uso de un solo detector 8 que tiene cuatro cuadrantes. La dos imágenes SB1, SB2 de punto deben encontrarse así en la misma posición en el plano del detector. En principio, es posible distinguir entre dos enfoques de soluciones diferentes para lograr este objetivo: primeramente, la producción de dos puntos SPI, SP2 en el disco 1, que se localizan lateralmente en la misma posición. Esto resulta en dos imágenes SBl, SB2 de punto que son concéntricas en el plano del detector. Segundo, la representación de las imágenes SPI, SP2 de puntos, que están lateralmente separadas en el disco 1, en la misma posición en el plano del detector.

Para la último solución, se propone que se haga uso de la característica birrefringente de un prisma 11 de ollaston en el trayecto del detector. Esto se ilustra en la Figura 2. Por simplicidad, la ilustración muestra sólo los haces ASI AS2 de exploración, que corren al revés del medio 1 de grabación en la dirección del detector 8. Mientras el haz ASI de exploración en la longitud de onda ?i choca con el prisma 11 de ollaston como un haz ordinario, y lo deja de nuevo sin ser refractado, el haz AS2 de exploración en la longitud de onda ?2 se refracta, como una haz ex raordinario. El montaje se escoge entonces tal que las imágenes SB1, SB2 en las dos longitudes de onda ?± , ?2 choquen con el detector 8 en la misma posición lateral. La opción de un prisma 11 de Wollaston para la combinación del haz involucra las siguientes desventajas: los vectores de polarización de las dos longitudes de onda deben estar en los ángulos rectos entre sí. Esto restringe el grado de libertad para la orientación inconstante de los dos diodos LDl, LD2 láser. Las técnicas de producción significan que los dos diodos LDl LD2 láser, no pueden virtualmente alinearse jamás exactamente con una polarización mutuamente perpendicular en el alojamiento. Esto hace el ajuste considerablemente más difícil. La birrefringencia del sustrato del medio 1 de grabación gira la polarización como una función de la posición del escáner óptico con relación al medio 1 de grabación, particularmente cuando se usan las placas de fase de cuarto de onda que normalmente se usan para escribir en una unidad de disco pero que no se ilustran aquí.

Las desventajas antes mencionadas ponen en claro que la combinación de haces usando características dependientes de la polarización de materiales no es deseable. Un método según la invención, que permite la combinación de haces independiente de la polarización basado en los dos enfoques de solución antes expresados será descrito en el siguiente texto.

El principio básico de la invención como se ilustra en la Figura 3 hace uso, en sentido inverso, de la característica dispersiva de una rejilla 12 de difracción. Mientras que en el caso de un espectrómetro de rejilla, la radiación policromática que golpea la rejilla en un ángulo a de incidencia fijo la deja de nuevo de acuerdo con la ecuación reticular : n*?=d* (sen (a) -se (ß; (1) en ángulos ß diferentes en el n orden de difracción, la radiación en las longitudes de onda diferentes ?i y ?2 en este caso chocan con la rejilla 12 de difracción en los ángulos cti, y a2. El periodo d reticular se escoge tal que resulta en ángulos ßi y ß2 de salida idénticos de acuerdo con la ecuación reticular. Así, para ß?=ß2=0: -sen(ür) = 0 * — -sen(< ) = 0 (2) d en donde nx y n2 describen los órdenes de difracción usados para la combinación de haces. Los órdenes se escogen para ser independientes entre sí desde el inicio. Por ejemplo, es posible escoger n?=0 y n2=l, los cuales, con a?= 0, resultan en el periodo de reticulación requerido volviéndose: d = - (3) ?2 + sen(ct.2) Las soluciones correspondientes de la ecuación (2) se obtienen para otras combinaciones de órdenes de difracción nx y n2. La radiación emitidas en las longitudes de onda ?i y ?2 de los dos diodos láser chocan con la rejilla de difracción en los ángulos <X? y a2 con respecto a la normal de la superficie. La figura muestra el ángulo ß de salida que, según la invención, se escoge para ser el mismo para ambas longitudes de onda.

La Figura 4 muestra la optimízación según la invención del perfil de la línea de rejilla 12 de difracción. Un perfil de costado inclinado de ranura se usa para este propósito en la Figura 4 (a) , mientras que un perfil escalonado se usa como una aproximación del perfil de costado inclinado de ranura en la Figura 4(b) . El perfil escalonado está en este caso representado por 4 escalones de altura. Los escalones hi, h2, h3 equidistantes se escogen tal que, en promedio, corresponden al ángulo TB de costado inclinado de ranura así mostrado en la Figura 4 ( a ) .

La selección conveniente de los órdenes ni y n2 de difracción se hace, según la invención, adicionalmente tomando en cuenta la eficiencia e de la difracción. La eficiencia e de la difracción determina que componentes de la luz láser emitida en las longitudes de onda ?i, ?2 están disponibles para el sistema óptico del escáner 3. En principio, la eficiencia e de la difracción no sólo es dependiente de la opción del orden ni, n2 de difracción, sino que es críticamente dependiente en el factor de la estructura de la rejilla 12 de difracción, es decir, del perfil de las líneas 13 de rejilla individuales. La Figura 4 ilustra ejemplos de semejante perfil de las líneas 13 de rejilla. El perfil de costado inclinado de ranura asimétricamente formado ilustrado en la Figura 4 (a) es, según la invención, particularmente conveniente para concentrar una proporción tan grande como sea posible de la radiación difractiva en sólo un orden n de difracción. Si la condición de costado inclinado de ranura x 2p l? 2p *- - (nr - \) * h(x) ? h{x) = (4) y d n. — l se satisface exactamente para semejante rejilla 12 de difracción cuyo sustrato está caracterizado por un índice ni difractivo, entonces se obtiene una eficiencia de difracción de e=l para el orden n correspondiente, y e=0 para todos los otros órdenes. De hecho, es evidente de la Figura 4(a) y la ecuación (4) que la condición costado inclinado de ranura no puede satisfacerse simultáneamente para ambas longitudes de onda ?i y ?2. La eficiencia e de difracción está dada por en donde a(n) describe la eficiencia de difracción de amplitud compleja. La variable a(n) puede calcularse para periodos d reticulares que no son excesivamente pequeños: a(n) - — l rfr exp(if(x)) * exp f - i2tm — ? dx ( 6 ) rf J dj en donde F(x) describe la fase relativa de un haz que choca el escalón de rejilla en el punto x. Para una rejilla de costado inclinado de ranura: en donde h(x) representa el perfil de altura de una línea 13 de rejilla. La relación con el ángulo de costado inclinado de ranura mostrada en la Figura 4 (a) está dada por: h(x) = tan? B) * x para x (0,d] (8) Si el perfil de rejilla está optimizado para la longitud de onda ?i en el orden ni de difracción, entonces esto resulta, para la longitud de onda ?2 en el orden n2, en en la asunción que la dispersión del sustrato de rejilla, es decir el cambio en nr con longitud de onda, es insignificante.

Se ha encontrado que, para lograr un rendimiento de luz máximo para ambas longitudes de onda para una proporción dada de ??/?2= 0.833, es particularmente ventajoso escoger que los órdenes de difracción sean n?=n2=±l. -Como un ejemplo, la Figura 11 muestra la eficiencia e de la difracción para los varios órdenes n de difracción asumiendo un perfil de rejilla con el que la condición de costado inclinado de ranura es satisfecha exactamente para la longitud de onda ??= 650nm en el primer orden. Esta condición de costado inclinado de ranura se contraviene correspondientemente para la longitud de onda ?2=780nm. Sin embargo, debido a la diferencia relativamente pequeña entre las longitudes de onda ?i, ?2 , es evidente que una eficiencia e de difracción de más de 90% también puede lograrse para ?2. Además, la Figura 11 enlista las eficiencias de difracción que resultan con el perfil de rejilla, en este caso en la forma de un perfil de 4 escalones, como se esboza en la Figura 4 (b) y formado de cuatro escalones discrecionales. Un perfil como este, puede ser producido más fácilmente por exposición litográfica y los procesos de estriado subsecuentes que el perfil de costado inclinado de ranura ideal que necesita ser fabricado mecánicamente. Las alturas hi, h2, h3 de escalones, y el número de escalones en este caso se escogen para lograr la mejor aproximación posible al perfil de costado inclinado de ranura perfeccionado. Las eficacias de la difracción indicadas en la Figura 11 para este perfil se determinaron por evaluación numérica de la ecuación (5) . También, en este caso se encontró que un rendimiento de más de 70% puede lograrse para ambas longitudes de onda ?i, ?2.

Montajes específicos en los escáners ópticos para la combinación de haces se describen en el siguiente texto, en particular para los órdenes i = n2=±l de difracción.

La Figura 5 muestra el trayecto del haz de un aparato según la invención para la combinación del haz en el haz ASI, AS2 de exploración divergente. La radiación que se emite de una manera divergente desde los diodos LDl y LD2 láser no tiene ninguna desviación después de la difracción en la rejilla 12 de difracción y se propaga como si ambas longitudes de onda se originaran en el mismo punto, la fuente virtual VS . Los dos diodos LDl y LD2 láser están en este caso considerados como fuentes de luz de punto. Después de la difracción en la rejilla 12 de difracción, la radiación de las dos fuentes LDl, LD2 de luz se propaga como si la misma se originara en una sola fuente, la así llamada fuente virtual VS . Con respecto a la fuente virtual VS, las dos fuentes LDl, LD2 reales, están localizadas en puntos semejantes laterales 70, yi) y (0, y2), respecti amente. La rejilla 12 de difracción está localizada a una distancia Zo longitudinal. Los haces que chocan con la rejilla 12 de difracción centralmente, es decir —en la coordenada (Z0,0) corren a lo largo del eje 9 óptico después de la difracción, y el ángulo ß de salida para ambos haces ASI, AS2 es cero. Los ángulos cti y a2 pueden determinarse por un lado a partir de la geometría del montaje para ser: ? 7 * tan(al) y2 = Z0 *tan(a2) (10) Por otra parte, deben satisfacer la ecuación (1) reticular para ß=0, para que resulte en la condición : ?y = y2 -y? = zo r tan consignado con el último paso en la ecuación (11) siendo aplicable y al límite en donde ??,2 << d. La ecuación (11) permite que la constante d de rejilla, como se requiere para la recombinación, y la posición yx a ser determinada para una distancia dada ?y entre el diodo LDl láser y el diodo LD2 láser. Por ejemplo, una constante de rejilla de d=13µm y una posición y?=0.5mm se obtienen para Z0=10mm y ?y=0. lmm.

Si se usa una rejilla 12 de difracción lineal simple con un periodo que corresponde a la ecuación (11) , se asegura la combinación de los dos haces ASI, AS2 de exploración, pero no hay ningún punto SPI, SP2 limitado por difracción en la capa 6 portadora de información del medio 1 de grabación. Esto se debe a las desviaciones que ocurren durante la difracción del haz ASI, AS2 divergente, en el en la rejilla lineal. Para evitar esto, la rejilla 12 de difracción según la invención se estructura para ser más compleja que un rejilla de difracción s imp le .

La Figura 6 muestra que la estructura de la línea de una rejilla 12 de difracción perfeccionada con líneas 13 de rejilla curvas. Como puede verse, una línea 13t de rejilla no es curva. La separación d de línea se describe en este caso en forma cartesiana como una función de las coordenadas (x, y) por dx(x, y) y dy (x, y) .

La estructura correcta de 1-a rejilla 12 de difracción está determinada como se describe en el siguiente texto, para la radiación del diodo LDl láser. La corrección perfecta para todas las desviaciones sólo es posible para la longitud de onda ?i, ?2. de uno de los dos diodos LDl, LD2 láser. Las desviaciones finitas en la radiación del diodo LD2 láser es insignificante, como se muestra por medio de cálculos de simulación numérica.

Cada haz que se origina del diodo LDl láser, es decir del punto (0,y?) y que choca con la rejilla 12 de difracción en el punto (xa/ Ya) está pensado para ser difractado tal al que el haz resultante corresponde a aquel que se produce en la fuente VS virtual en el punto (0,0) y pasa a través del punto (xa/ Ya) sin ser difractado. Esto significa que la direcoion de salida del haz difractado es igual a la dirección de incidencia del haz virtual. Para permitir que la difracción en las líneas 13 de rejilla curvas sea descrita correctamente, el periooTo de rejilla, como se ilustra en la Figura 6, está dividido en la coordenadas cartesianas dx y dy para cada coordenada de rejilla (x, y) . El ángulo a de incidencia está subdivido de una manera correspondiente en sus componentes ax y ay .

Así, para un haz de (0,y?) a (xa, ya la distancia Zo : (12) El haz virtual de la fuente VS virtual gobierna el ángulo ß de salida nominal que igualmente está representado en la forma de componentes. Esto es igual al ángulo de incidencia del haz virtual, tal que: Los periodos dx(xa, ya) y dy (xa, ya) de rejilla se escogen tal que la ecuación (1) de rejilla con los ángulos ax, ay, ßx, ßy calculados antes se satisfacen en cada punto (xa,ya) para el primer orden de difracción. Así: La rejilla de difracción está completamente caracterizada por la ecuación 14 y puede ser subdividida en líneas 13 de rejilla individuales. Según la invención, la línea 13' de rejilla en ya=Y?/2 es un punto conveniente de origen para la estructura de la línea. En este caso, el denominador de dx tiene una singularidad, lo que significa que la línea 13' de rejilla corre paralela al eje x. El perfil de todas las otras líneas 13 de rejilla puede ser calculado por la suma sucesiva de dy . La estructura de la rejilla 12 de difracción como se ilustra en la Figura 6 corresponde cualitativamente a la estructura calculada de esta manera.

La Figura 7 muestras el trayecto del haz para los diodos LDl, LD2 láser que están dispuestos desplazadamente con respecto al eje 9 óptico. Las flechas en negritas en este caso indican los ángulos de emisión de la máxima de intensidad. Los dos diodos LDl y LD2 láser normalmente están dispuestos tal que la distribución angular del perfil de intensidad está alineada paralela al eje Z. La distancia lateral ?y(Z?) entre las máximas de intensidad depende de la distancia y2(0)-y?(0) entre los diodos LDl, LD2 láser y la distancia Zx-Zo de propagación La descripción ha ignorado hasta ahora la característica de emisión de los diodos láser. Los diodos LDl y LD2 láser se ha asumido que son fuentes de luz del punto cuya radiación no tiene ninguna distribución angular específica. La Figura 7 muestra la dirección en la que las máximas de intensidad finalmente se mueven, ó cómo su separación ?y(Z?) lateral aumenta en la dirección longitudinal. Así, para esta separación: y{Z. ) ^(O)-^(Q) (15) Z-, Si una lente 4 de colimador se localiza en Zi, entonces la distancia ?y(Z?) permanece constante para Z>ZJL. y2-y!=0.1MM, Z0= 10 mm y Z?= 20 mm se asumirán una vez más como un ejemplo numérico. Esto resulta así en máximas de emisión que están separadas en 0.2mm. Este valor es pequeño comparado con el diámetro de la abertura típico de un lente 5 de objetivo de aproximadamente 3-4mm. Esto significa que, en la práctica, la separación entre las máximas de intensidad es escasamente evidente. En contraste, el cambio en las máximas de emisión con respecto al eje 9' que se muestra es más crítico. Este cambio y?(Z?) asumirá aproximadamente cinco veces el valor de ?y(Z?) . Para el ejemplo numérico anterior, esto significa que la máxima de intensidad se cambia a través de aproximadamente lmm con respecto al eje 9' óptico. Este cambio así asciende a aproximadamente de la abertura de la lente, y deberá por esto corregirse. Según la invención, esto se hace como sigue: los frentes de onda que surgen de la rejilla 12 de difracción corresponden a ondas esféricas que se originan de un punto de emisión en la fuente VS virtual. Es así posible rotar el sistema óptico subsecuente a cualesquiera ángulos deseados alrededor del punto VS sin que los pasos anteriores para la definición de la rejilla 12 de difracción se vuelvan inválidos. No hay por esto ningún cambio en las características de los haces ASI AS2 combinados, tampoco, a menos que se cambien las características de la rejilla 12 de difracción. La rotación a ser llevada a cabo se proporciona eficazmente en un ángulo tal que la máxima de intensidad del diodo LDl láser se encuentra en el eje 9' óptico el sistema subsecuente. La Figura 8 muestra un sistema general correspondientemente perfeccionado.

La Figura 8 muestra la estructura general del escáner 8 óptico con la rejilla 12 de difracción en el haz divergente. Para mantener el cambio de las máximas de intensidad de los dos diodos LDl, LD2 láser con respecto al eje 9 óptico del sistema óptico que sigue, la rejilla 12 de difracción tan pequeño como posible, la unidad que comprende los diodos LDl, LD2 láser y la rejilla 12 de difracción se rota sobre un eje que está en ángulos rectos al plano del dibujo y corre a través de la fuente VS virtual. El ángulo de rotación óptimo es el valor medio de los ángulos de emisión de los dos diodos LDl, LD2 láser después de atravesar la rejilla 12 de difracción .

Según la invención, al usar una distancia Zo pequeña correspondiente, un módulo 14 se proporciona como un componente general integrado y comprende un diodo LDl, LD2 láser gemelo y una rejilla 12 de difracción. La orientación del sistema óptico con relación a la rejilla 12 de difracción se escoge tal que los órdenes de difracción restantes de la rejilla 12 de difracción resulten en puntos de luz que están orientados en ángulos rectos en las pistas en el disco 1 óptico. Al usar elementos detectores adicionales, que no están ilustrados aquí, éstos puntos laterales se usan para detectar una inclinación radial del disco óptico. Una rejilla 14 adicional se muestra, como una opción. La misma se usa para detectar cualquier error de seguimiento durante la reproducción de un disco CD, basado en el método de rastreo de tres haces conocido. Sus líneas de difracción están para este propósito orientadas aproximadamente en ángulos rectos con aquéllos de la rejilla 12 de difracción, para que estén alineadas con los puntos laterales que son el resultado de la rejilla 15 adicional en el disco 1 a lo largo de las pistas. Debido a que la rejilla 15 adicional no se requiere para leer de los discos DVD, la invención proporciona semejante rejilla a ser usada en la que no ocurre ninguna difracción para la longitud de onda ?i . Éste es el oaso, por ejemplo, para una rejilla Ronchi con ?F=p para 650nm.

La combinación del haz en el haz alineado es más simple que en el caso descrito anteriormente. En este caso, como se ilustra en la Figura 9, la radiación ASI, AS2 que surge en una forma divergente de los diodos LDl y LD2 láser se alinea en primer lugar por medio de una lente 4_ de colimador apropiada. Debido a las diferentes posiciones del objeto de los diodos LDl y LD2 láser, el haz alineado que comprende las longitudes de onda ?i, ?2 tienen ángulos de campo diferentes. Éstos se emparejan entre si por medio de la rejilla 12 de difracción según la invención que se localiza en el haz alineado. La difracción de un haz alineado de una rejilla lineal no produce ninguna desviación, y la rejilla 12 de difracción está ventajosamente en la forma de una rejilla de difracción simple. Para lograr un rendimiento de fotón máximo para ambas longitudes de onda ?i, ?2 , ambos campos láser se difractan en el respectivo primero orden, como ya se describe. El periodo reticular está diseñado teniendo en cuenta la diferencia entre los ángulos ?a=a,?-a2 de campo de los haces alineados, tal que: rAa ?y_ 2*tan\ Aa = 2 * arelan] y ( 1 6 ) v ^ Jcoll 2 *fc cotí J en donde fCoi? describe la longitud focal de la lente 4 de colimador. Sujeta a la condición ß=0, la ecuación (2) se usa para definir singularmente el periodo d de rejilla y el ángulo oti de incidencia: ?* J- d -- (17) seni^) seni^ + Aa Ejemplo numérico: para una longitud focal del colimador de fcon=20mm y una separación lateral ?y=0. lmm, esto produce ?a=0.286° . Usando la ecuación (17), el ángulo y el periodo reticular puede definirse como o-?= 1.43° y d=26µm, respectivamente.

La Figura 10 muestra la combinación del haz en el trayecto dirigido hacia atrás de un aparato según la invención. La rejilla 12 de difracción está en este caso colocada en el trayecto de verificación del escáner 8 óptico. Este montaje corresponde a aquel ilustrado en la Figura 2, con una rejilla 12 de difracción según la invención usándose para las combinaciones de haces, en lugar del prisma 11 de Wollaston. En este caso, la radiación emitida de los dos diodos LDl y LD2 láser no se combina inicialmente para que, como se muestra en la Figura 1, dos puntos SPI, SP2 lateralmente separados, se produzcan en la capa 6 de información en el disco 1 óptico. La condición de límite de que ambos puntos SPI, SP2 se conviertan en imagen en la misma posición SB1, SB2 en el plano del detector está en es te caso satisfecha por la rejilla 12 de difracción en el trayecto dirigido hacia atrás. La estructura de la rejilla 12 de difracción puede en este caso estar en la forma de una rejilla lineal simple, aun cuando se localiza en el trayecto del haz no paralelo. Las desviaciones que son el resultado de la difracción en la rejilla lineal son a estas alturas insignificantes, en contraste con la estructura descrita junto con las Figuras 5 a 8. Por razones de rendimiento de fotón, la rejilla 12 de difracción se usa una vez más para ambas longitudes de onda ?_., ?2 en el primer orden de difracción. Un módulo 14' que contiene la rejilla 12 de difracción y el detector 8 es ilustrado por líneas discontinuas, como una alternativa.

En el siguiente texto, se especifican opciones de aplicación adicionales para la invención. Las primeras dos opciones para la combinación de haces resultan en dos puntos SB1, SB2 de luz superpuestos que se producen en el disco 1 óptico. Durante el funcionamiento normal de un escáner 8 óptico, se prefiere el uso sucesivo de las dos longitudes de onda ?i, ?l, es decir el diodo LDl láser a la longitud de onda ?=650nm para DVDs, y el diodo LD2 láser a la longitud de onda ?= 780nm para los CD, con el método según la invención que se abre a nuevas aplicaciones para el almacenamiento óptico de datos. Esto incluye, por ejemplo, los así llamados procesos de dos fotones. Estos procesos hacen uso de una capa 6 de memoria en el disco 1, que usan transiciones electrónicas moleculares para escribir una unidad de información. En este caso, la transición molecular de un estado ZA a otro estado ZB tiene lugar vía un nivel intermedio ZC. La luz del diodo LDl láser se usa, a modo de ejemplo, para estimular la transición ZA ZC, mientras que la transición ZC ZB es estimulada por la radiación del diodo LD2 láser. En contraste, la información que está escrito se lee usando tan sólo los dos diodos LDl, LD2 láser. El uso de tales procesos de dos fotones hará posible lograr una mayor fiabilidad de datos en el futuro. Los así llamados procesos "pre-calentamientß? se visualizan como una —> nueva aplicación adicional de los puntos SPI, SP2 superpuestos. En este caso, a modo de ejemplo, la luz de diodo LD2 láser asegura que un área grande de la capa 6 de memoria en el disco óptico se caliente, mientras que la información se escribe en la capa 6 de memoria tan sólo por medio de pulsos apropiados del diodo LDl láser. Esto tiene igualmente ventajas sobre los métodos actuales en términos de fiabilidad de datos mejorada con respecto a los procesos de borrar y las densidades de desempeño superiores que pueden lograrse. Las --densidades de desempeño superiores son deseables, por ejemplo, en el caso de los discos 1 de almacenamiento ópticos con varias capas 6 portadoras de información.

La invención se relaciona con un método difractivo para formar la radiación emitida desde dos diodos LDl, LD2 láser, para que sea posible usar un solo detector 8. Por un lado, se indica una manera para lograr dos focos SPI, SP2 col inealmente colocados en el disco 1 óptico, para que pueda usarse un solo detector 8. Por otro lado, se describe una manera para la conversión a imágenes de puntos SPI, SP2 de luz, que están separados en el disco 1 óptico, en un detector 8 común. El uso de un prisma 11 de Wollaston tiene las siguientes desventajas: la polarización de los diodos LDl, LD2 láser, no puede escogerse libremente. No puede usarse en el trayecto hacia adelante, y ocurren puntos SPI, SP2 lateralmente separados en el disco 1. Los prismas 11 de Wollaston son componentes ópticos comparativamente caros, debido a que los mismos no pueden ser fabricados en plástico. El uso de la rejilla 12 de difracción hace posible, según la invención, que la radiación que se emite lateralmente desde las dos fuentes de luz monocromas separadas, en este caso los diodos LDl, LD2 láser, sean formada tal que los haces de luz a las dos longitudes de onda ?x, ?2 tengan un eje 9 común después de atravesar la rejilla 12 de difracción. Esto hace posible lograr un concepto simple para un escáner 8 óptico para la reproducción y grabación de DVDs y de CDs. La característica dispersiva de la difracción en la rejilla se usa para la combinación de la radiación, con el primer orden de difracción n=±l que se usa para ambas longitudes de onda ?i, ?2. Se describe una estructura de línea compleja para la corrección de desviaciones para el uso en el trayecto hacia adelante del escáner 8. Para lograr una eficiencia de la difracción tan alta como sea posible para ambas longitudes de onda ?i, ?2, es decir para lograr pérdidas de luz bajas, se usa una geometría de costado inclinado de ranura en forma discrecional para la forma escalonada de la rejilla 12 de difracción. La grabación pre-calentamient o y los procesos de dos fotones se mencionan como posibles aplicaciones adicionales del método.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1) Aparato para leer de y/o escribir en medios de grabación ópticos que tiene un primer diodo láser para producir una haz primero de exploración a una primera longitud de onda, y que tiene un segundo diodo láser por producir una haz de exploración segunda para producir una segunda longitud de onda, con los haces de exploración corriendo a lo largo de un eje óptico común, explorar una capa de información en el medio de grabación y caer en un solo fotodetector para producir una señal de información con un elemento de combinación de haces que está dispuesto en un punto en el eje óptico, caracterizado porque el elemento de combinación de haces es una rejilla de difracción que está optimizada para ambas longitudes de onda a un orden de difracción superior a cero.

2) Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la rejilla de difracción tiene líneas de rejilla con un perfil de costado inclinado de ranura, o con un perfil que es similar al mismo.

3) Aparato según la reivindicación 2, caracter izado porque las líneas de rejilla tienen un perfil escalonado.

4) Aparato según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la rejilla de difracción tiene líneas de rejilla curvas .

5) Aparato según la reivindicación 4, caracterizó porque una línea de rejilla es recta.

6) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla de difracción está optimizada al primer orden de difracción para ambas longitudes de onda.

7) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer diodo láser y el segundo diodo láser están dispuestos inclinados con respecto al eje óptico.

8) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla de difracción está dispuesta inclinada con respecto al eje óptico.

9) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla de difracción está orientada de semejante manera que los puntos laterales se orientan en ángulos rectos con las pistas de información en el medio de grabación óptico.

10) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracte izado porque el primer diodo láser, el segundo diodo láser y la rejilla de difracción se integran en un módulo.

11) Aparato según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la rejilla de difracción está dispuesta corriente arriba del fotodetector en el trayecto del haz que viene del medio de grabación.

12) Aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque la rejilla de difracción y el fotodetector se integran en un módulo.

13) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una rejilla de difracción adicional, en particular una rejilla Ronchi, está dispuesta en el trayecto del haz .

14) Aparato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque ambos diodos láser están simultáneamente en funcionamiento para grabar información sobre el medio de grabación óptico, mientras -sólo uno de los diodos láser está en cada caso en funcionamiento para leer.

15) Método para producir una rejilla de difracción en particular para el uso en un aparato según una de las reivindicaciones precedentes, con la estructura de rejilla y el perfil de las líneas de rejilla definiéndose, con la altura de perfil correspondiente que se subdivide en las áreas de altura igual, y las áreas de altura igual que se transfieren hacia un espacio por medio de la litografía y un proceso ~de estriado, caracterizado porque la estructura de rejilla está calculada de semejante manera que los haces divergentes a una primera longitud de onda y a una segunda longitud de onda, que chocan con la rejilla en un orden de difracción superior a cero son difractados de la rejilla de semejante manera que los mismos corresponden esencialmente a los haces de una fuente virtual (VES) que pasa a través de la rejilla en el orden cero sin ser difractados. RE SUMEN La invención presente se relaciona " con un aparato para leer de y/o escribir en medios 1 de grabación ópticos que tienen un primer diodo LDl láser para producir un primer haz ASI de exploración a una primera longitud de onda ?i, y que tiene un segundo diodo LD2 láser para producir un segundo haz AS2 de exploración a una segunda longitud de onda ?2, con los haces ASI, AS2 de exploración que corren a lo largo de un eje 9 óptico común, exploran una capa 6 de información en el medio 1 de grabación y caen en un solo fotodetector 8 para producir una señal de información IS, con un elemento de combinación de haces que está dispuesto en un momento dado en el eje 9 óptico. Según la invención, el elemento de combinación de haces es una rejilla 12 de difracción. Figure