用於光學記錄介質的光學拾波器以及記錄和/或再現裝置的製作方法
2023-06-01 18:05:11 1
專利名稱：用於光學記錄介質的光學拾波器以及記錄和/或再現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用來記錄和/或再現一個光學記錄介質的一個光學系統，更確切的，涉及用於一個光學記錄介質的一個光學拾波器和一個記錄和/或再現裝置，它能夠用多個記錄和/或再現波長來對多種記錄介質寫入和讀出數據。
背景技術：
最近，諸如CD(緊密碟片)、MD(小型碟片)和DVD(數字多樣化碟片)的記錄介質需要進一步提高其能力。為了達到該需求，現在已經提出了多種技術。另一方面，單個的介質需要能夠記錄和/或再現多樣化的數據，例如音樂內容數據、圖像內容數據或者計算機數據。其中，採用波段為405nm的雷射的一個新型碟片格式正在引起興趣，其代表了下一代記錄技術，它在下文中被稱為一個藍光線碟片(BD)。
在開發通用介質時，用於一個新介質與用於一個舊介質的記錄和/或再現裝置之間的兼容性以及匹配性能是重要的，從而，新開發的記錄和/或再現裝置最好能夠利用傳統資源，例如DVD或CD。然而，不太容易提供一個裝置來給不同介質之間提供兼容性，所述介質具有彼此不同的碟片結構和伴隨的雷射器規格。
最簡單的方法就是提供不同的光學系統，並且在不同波長的專用物鏡之間進行切換。然而，在這樣的情況下就需要一個切換機制，以在多種所述物鏡之間進行切換，從而導致了增加的成本。一個體積變大的致動器對所述裝置的尺寸減小是不利的。由於該原因，一個多波長互換光學系統已經被使用，其中所述光學系統的部分，例如一個物鏡是公用的。然而，在這樣的情況下，所產生的球形像差與被設計來保護所述記錄表面的一個保護襯底的厚度成正比地增加，其結果就是，利用傳統的單透鏡難以按基本無像差的方式，將不同波長的光束通過不同厚度的保護襯底聚集在所述記錄表面上。
這樣，作為一個用來糾正球形像差的系統，在用來給具有不同保護襯底厚度的兩種記錄介質進行記錄和/或再現的一個傳統雙波長互換系統中，已經採用了一個衍射系統，它被用來通過採用諸如一個衍射元件的一個光學元件，來允許一個特定波長在衍射的情況下，或者沒有衍射地入射到一個物鏡上，或者一個乘法因子轉換系統(其中所述光程長度被設定成有限)以改變所述乘法因子。
通過所述雙波長互換系統，所述衍射元件可以通過將一個特定的彎曲透鏡表面與所述衍射元件(兩個自由度)組合而被設計，從而滿足所述兩個不同的保護襯底厚度和所述記錄和/或再現波長組合(兩個自由度)的最優值，從而解決上述問題。
然而，如果嘗試著在DVD、CD以及例如上述新格式的BD中實施三波長兼容，那麼就有三個保護襯底厚度和波長的組合需要被優化，其結果就是，採用單個的衍射元件，所述自由度不夠，從而不能夠容易的同時優化透射衍射效率和所述衍射角。在前面的衍射系統中，所述三個波長中的球形像差能夠採用多個衍射角來糾正。然而，這該情況下，根據所述衍射光柵的形狀和光柵特性，所述透射衍射效率會被大幅降低。在通過乘法因子轉換的後者系統中，不同波長的雷射光束需要被安排在不同的乘法因子位置，從而所述雷射器不能夠被容易的放置在一個並且是相同的機殼中，這對減小所述裝置尺寸是不利的。此外，沿著所述跟蹤方向移動的所述物鏡的表現被大幅降低。
在所述BD的情況下，如果使用一個用於所述BD自身的一個專用物鏡，那麼就相對容易設計一個物鏡，實現不低於95％的光利用效率。然而，如果嘗試著對作為傳統資源的所述DVD(數字多樣化碟片)和CD(緊密碟片)提供兼容性，那麼就會產生很多問題。這裡以一個例子解釋了將用於所述BD和所述DVD的雙波長兼容光學系統擴展為使用一個CD光束的情況，其中對所述BD和所述DVD的兼容性已經在一定程度上被實現。
作為用於所述BD和所述DVD的雙波長兼容光學系統，存在例如這樣一個系統，其基於用來記錄和/或再現一個BD的光束，以及其中入射在一個物鏡上的用於BD的光束是一個無限系統的，而用於CD和DVD的光束是一個有限系統的。所述無限系統意味著一個光束從無限遠的距離落到一個物鏡上的系統，也就是說如一個被準直的光束落在所述物鏡上，而所述有限系統意味著一個光束作為發散光落在所述物鏡上的系統。由所述有限和所述無限系統構成的兼容系統的優點在於，沒有使用衍射操作，從而光利用效率是滿意的，還在於所述焦距可以根據入射到所述物鏡上的光束的發散程度來被改變，從而能夠獲得一個最佳工作距離。然而，由於所述光線是作為發散光(有限系統的光)落在所述物鏡上的，所以對所述物鏡關於所述光軸的橫向偏轉就沒有足夠的餘量，其結果就是，所述跟蹤餘量會受到很大影響。
在一個BD-DVD雙波長兼容光學系統中，如果用來記錄和/或再現一個BD的光束被用作一個基束，並且使用了被優化來產生用於所述BD和所述DVD的一級光束的一個光學部件，那麼就為用於BD的光束(405nm)產生大約90％的一級衍射光，然而可能僅僅為用於DVD的光束(655nm)產生大約70％的一級衍射光。儘管所述系統從像差糾正的方面來看是讓人滿意的，但用於DVD的所述光束的透射衍射效率非常低，這降低了光利用效率。此外，用該系統難以提供對用於CD的光束(785nm)的兼容性。
在一個BD-DVD雙波長兼容光學系統中，如果用來記錄和/或再現一個BD的光束被用作一個基束，並且使用了被優化來產生用於所述BD的二級衍射光和用於所述DVD的一級衍射光的一個光學部件，那麼就可以對用於BD的二級衍射光和用於DVD的一級衍射光獲得大約90％的透過衍射效率，從而獲得滿意的光利用效率。然而，該系統受到所述球形像差對波長顯著依賴、以及在獲得對用於CD光束(785nm)的兼容性的困難的影響。
圖1示意性的示出了採用前述BD-DVD雙波長兼容光學系統情況下的特性。在圖1中，縱坐標和橫坐標分別表示了保護所述光碟記錄表面的保護襯底的厚度，和所用光束的波段。由於所產生的球形像差的量與所述保護襯底的厚度成正比，並且所述衍射角度與所述波長成正比，所以圖1就還表示了對於各個波長所述球形像差的量與所述衍射角度之間的關係。
正如從圖1可以看出的，如果用於CD的所述一級衍射光入射到一個光學系統上，其中所述光學系統採用用於記錄和/或再現所述BD的一個光束來作為一個基束以及一個被優化來產生用於BD和DVD的一級衍射光束(BD/DVD/CD＝一級/一級/一級)的光學部件，那麼就在所述BD-DVD兼容系統中對用於CD的光束產生了不能被補償的球形像差，它在這裡被稱為剩餘球形像差。
發明內容
根據上述的技術現狀，最好提供一個光學拾波器，其中從多個光源發出的具有不同波長的多個記錄和/或再現光束的透過衍射效率可以被防止降低，以及，其中所述透過衍射效率和衍射角度被同時對多個波長最優化，以及提供採用該光學拾波器的用於一個光學記錄介質的一個記錄和/或再現裝置。
為了達到上述目標，本發明提供了一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的光束的一個第三光源，以及光接收裝置，其被用來接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及用來將所接收到的光束轉換成電信號。所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上。所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
在所述光學拾波器中，根據本發明，被準直的光照射在所述成像單元上。所述衍射裝置組中的衍射裝置之一是一個具有一個鋸齒截面形狀的刃型衍射元件，以及其它衍射裝置是具有一個階形截面形狀的階形衍射元件。特別的，所述刃型衍射元件最好具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，而所述階形衍射元件最好具有一個凹槽深度以使得，在所述第一到第三波長的光束中具有最短波長的光束和具有最長波長的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，還使得當剩下的光束穿過其中時，所述一級衍射光或者負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
為了達到上述目標，本發明還提供了一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的光束的一個第三光源，以及光接收裝置，其被用來接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及用來將所接收到的光束轉換成電信號。所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上。所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
在根據本發明所述的光學拾波器中，被準直的光照射在所述成像單元上。所述的衍射裝置組中的衍射裝置都是具有一個鋸齒截面形狀的刃型衍射元件。所述衍射裝置組的所述刃型衍射元件之一具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，所述另一個刃型衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在所述第一到第三波長的光束中具有最短波長的光束穿過其中時，所述一級衍射光或所述負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，還使得當剩下的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
為了達到上述目標，本發明提供了用於一個光學記錄介質的一個記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，其中所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給部分移動，來用具有不同波長和不同數值孔徑的光束，基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，以及控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作。所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上。所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，當具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
為了達到上述目標，本發明提供了用於一個光學記錄介質的一個記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，其中所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給部分所移動，來用具有不同波長和不同數值孔徑的光束，基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，以及控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作。所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被調整來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上。所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
根據本發明，從多個光源發出的具有不同波長的多個記錄和/或再現光束的透過衍射效率可以被防止降低，同時，所述透過衍射效率和衍射角度被同時針對多個波長最優化。
圖1表示了保護一個光碟的一個記錄表面的一個保護襯底厚度、一個工作波段以及所產生的球形像差量。
圖2示意性的示出了被表示為本發明一個第一實施例的一個光學拾波器的結構。
圖3放大表示了所述第一實施例的光學拾波器的一個光學系統的記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖4表示了保護所述光碟的一個記錄表面的一個保護襯底厚度、一個工作波段以及所產生的球形像差量。
圖5示意性的示出了被表示為本發明一個第二實施例的一個光學拾波器的結構。
圖6放大表示了所述第二實施例的光學拾波器的一個光學系統的記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖7表示了保護所述光碟的一個記錄表面的一個保護襯底厚度、一個工作波段以及所產生的球形像差量。
圖8示意性的示出了被表示為本發明一個第三實施例的一個光學拾波器的結構。
圖9放大表示了在所述光學拾波器的衍射元件中的一個是一個刃型衍射元件以及另一個為階形型衍射元件的情況下，所述第三實施例的光學拾波器的一個光學系統的一個記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖10放大表示了在所述兩個衍射元件都是刃型衍射元件的情況下，所述第三實施例的光學拾波器的一個光學系統的一個記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖11示意性的示出了被表示為本發明一個第四實施例的一個光學拾波器的結構。
圖12放大表示了在所述光學拾波器的衍射元件中的一個是一個刃型衍射元件以及另一個為階形型衍射元件的情況下，所述第四實施例的光學拾波器的一個光學系統的一個記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖13放大表示了在所述兩個衍射元件都是刃型衍射元件的情況下，所述第四實施例的光學拾波器的一個光學系統的一個記錄表面，及其一個相鄰部分。
圖14中的框圖示出了被表示來實施本發明的用於一個光學拾波器的一個記錄和/或再現裝置。
具體實施例方式
現在將通過參考附圖，詳細描述根據本發明的光學拾波器的特定優選實施例。首先將通過參考圖2和3來描述一個光學拾波器的一個光學系統，其被表示為本發明的第一實施例。所述光碟的記錄表面、所述物鏡以及所述衍射部分被放大示於圖3。
在本第一實施例中解釋了一個三波長兼容光學系統，其中一個第一光碟61是一個採用一個波長為405nm的光束51作為記錄和/或再現光的藍光線碟片(下面稱為BD)，一個第二光碟62是採用波長為655nm的一個光束52作為記錄和/或再現光的一個DVD(數字多樣化碟片)，以及其中一個第三光碟63是採用波長為785nm的一個光束53作為記錄和/或再現光的一個CD(緊密碟片)。
在本第一實施例中，組成所述圖像形成單元的裝置中的一個衍射元件是一個具有鋸齒截面的一個刃型衍射元件，以及另一個是具有一個階形截面的階形衍射元件。
所述光學拾波器1由一個基本光學系統組成，其包括一個光源，接收從一個記錄表面反射的光線以讀出光信號的一個光檢測器，一個用來將一個輸出光線與一個返回光線彼此分開的分光元件，以及用來產生聚焦信號或跟蹤信號的設備，用來將從光源發射的光束聚集到一個光碟的記錄表面上的一個物鏡14，以及直接安排在所述物鏡14前的一組衍射元件15、16。在所述光學拾波器1中，所述物鏡14和所述衍射元件組15、16相對彼此被固定為一個成像單元17，並且被單獨的一個致動器所驅動。
在本第一實施例中，前述基本光學系統包括前述基本光學系統11，其組成為一個第一光源，它產生用於BD的一個波長為405nm的光束51，一個光檢測器，它被用來檢測從所述第一光碟61反射的光，以及一個設備，它被用來基於BD的標準產生所述聚焦信號或跟蹤信號。所述基本光學系統還包括一個第二基本光學系統12，其提供了所述DVD和所述CD之間的兼容性。該第二基本光學系統包括一個第二光源，它被用來產生用於DVD52的波長為655nm的一個光束，一個光檢測器，它被用來檢測從所述第二光碟62反射的光，一個第三光源，它被用來產生用於一個CD的波長為785nm的一個光束，另一個光檢測器，它被用來檢測被所述第三光碟63反射的光，以及一個設備，它被用來基於DVD或所述CD的標準產生所述聚焦或跟蹤信號。
包含在所述第一基本光學系統11中的所述第一光源(未示出的)發射波長為405nm的光束51以記錄和/或再現所述BD，其被作為一個第一波長。同樣也沒有被示出的，包含在所述第二基本光學系統12中的所述第二光源發射波長為655nm的光束52以記錄和/或再現所述DVD，其被作為一個第二波長。所述第三光源也被包含在所述第二基本光學系統12中，並且發射波長為785nm的光束53以記錄和/或再現所述CD，其被作為第三波長。
作為一個所謂的2區域系統的透鏡，所述物鏡14能夠將具有所述第一波長的所述光束51聚集在作為第一光碟61的具有一個第一保護襯底厚度61a的所述BD上。所述物鏡14也能夠將具有所述第二波長的所述第二光束52聚集在作為所述第二光碟62的具有一個第二襯底厚度62a的所述DVD上，以及將具有第三波長的所述第三光束53聚集在作為第三光碟的具有一個第三襯底厚度63a的所述CD上。
對所述第一、第二和第三波長，所述物鏡14的數值孔徑分別為0.85、0.60以及0.45。同時，所述第一光碟，例如BD的所述第一保護襯底的厚度為0.1mm，而對諸如DVD的所述第二光碟則是0.6mm，以及對諸如CD的所述第三光碟，則是1.2mm。
所述第一衍射元件15是一個相對於所述透射光軸具有一個鋸齒截面的一個刃型衍射元件，並且其NA、最外邊緣柵距和凹槽深度分別等於0.6、大約10μm和大約0.95μm。所述第一衍射元件15的所述凹槽深度被設定成一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53從其中穿過時，一個一級衍射光或者一個負一級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，所述其它級衍射光例如零級或者二級光。
所述第二衍射元件16是一個階形衍射元件，它具有相對於透射光軸的一個階形截面，並且其NA、最外邊緣柵距以及一個凹槽深度分別等於0.6、大約90μm和大約6.08μm。所述第二衍射元件16的所述凹槽深度被設定為一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53中用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51、以及用於CD具有最長波長(785nm)的光束53從其中穿過時，零級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，而當用於DVD的所述光束52從其中穿過時，所述1級衍射光或者所述-1級衍射光的透過衍射效率比任何其它級的衍射光束都高。
在圖3中，所述各條光線被畫成一條直線。然而，由所述第一衍射元件15產生的用於BD的所述光束的所述一級衍射光的波前被一條虛線PBD所表示，而對於用於DVD的所述光束的一級衍射光以及用於CD的所述光束的一級衍射光，其波前分別用PDVD和PCD來表示。另一方面，由所述第二衍射元件16產生的，用於DVD的所述光束的所述一級衍射光的所述波前被一條虛線P』DVD所表示，而當用於BD的所述光束51被透過時所述零級衍射光的波前，以及當用於CD的所述光束53被透過時所述零級衍射光的波前分別用虛線P』BD和P』CD來表示。
在所述第一和第二衍射元件15和16的前述條件下，在本第一實施例中，波長為405nm的所述光束51的所述一級衍射光的透過衍射效率，對所述第一衍射元件15是84％，而波長為655nm的所述光束52的所述一級衍射光的透過衍射效率是81％，以及波長為785nm的所述光束53的所述一級衍射光的透過衍射效率是60％。另一方面，波長為405nm的所述光束51的所述零級衍射光的透過衍射效率，對所述第二衍射元件16是77％，而波長為655nm的所述光束52的所述一級衍射光的透過衍射效率是78％，以及波長為785nm的所述光束53的所述一級衍射光的透過衍射效率是85％。
同時，所述光學系統是這樣一個系統，其中被準直的光入射到由所述第一和第二衍射元件15和16組成的所述成像單元17上。
從用於DVD和CD的所述第二基本光學系統12發出的用於DVD和CD的所述光線52、53的光軸通過一個波長選擇光軸組合稜鏡18與從用於BD的所述第一基本光學系統11發出的所述光線51的所述光軸一致。所述光軸被混合的所述多條光線被一個準直器13準直，以落在所述成像單元17的所述第二衍射元件16上。波長為405nm的所述光線51、波長為665nm的所述光線52以及波長為785nm的所述光線53通過所述第二衍射元件16和所述第一衍射元件15被糾正球形像差，從而使得所述透過衍射效率不是被降低而是被優化。
圖4示意性的表示了採用所述光學拾波器1的所述光學系統的情況。圖4的縱坐標和橫坐標分別代表了用來保護所述光碟記錄表面的所述保護襯底的厚度，以及所用光束的波段。所產生的球形像差的量與所述保護襯底的厚度成正比，以及，衍射的角度與所述波長成正比。從而，圖4表示了對該波長，所述球形像差的量與所述衍射角度之間的關係。參考圖4，所述光學拾波器1通過所述第二衍射元件16補償剩餘球形像差SA010，其出現在所述DVD的一級衍射光被落在一個系統中的所述物鏡上時，所述系統利用被優化來產生用於BD、DVD和CD的所述一級衍射光的所述第一衍射元件15。
通過給組成所述成像單元17的所述第一和第二衍射元件15和16設定上述條件，就可以得到這樣的光學特性，其中所述三個波長的球形像差被糾正，同時各個光束的高透過衍射效率被保持。
下面將通過參考圖5和6來解釋根據本發明第二具體實施例的一個光學拾波器的一個光學系統。圖6表示了放大的所述光碟的一個記錄表面、一個物鏡和一個衍射元件。所述第二具體實施例面向一種情況，其中組成所述成像單元的一組衍射元件都是刃型衍射元件。在圖5和6中，與圖2和圖3中相同的部分或元件用相同的附圖標記來表示，並且，為了簡潔，其詳細的描述被省略。
所述光學拾波器2包括一個基本光學系統，其組成例如為一個光源，一個光檢測器，它被用來接收從所述記錄表面反射回的光以讀出光信號，一個分光元件，它被用來將所述發出的光與所述返回的光彼此分開，以及一個設備，它被用來產生聚焦或跟蹤信號，一個物鏡21，它被用來將從所述光源發出的一個光束聚集到所述光碟的所述記錄表面上，以及一組衍射元件22、23，它們被直接安排在所述物鏡21的前面。在所述光學拾波器1中，所述物鏡21和所述衍射元件組22、23被相對固定成一個成像單元24，並且被單個致動器所驅動。
在本第二實施例中，如前述實施例，所述第一光碟61是一個藍光線碟片(BD)，它採用波長為405nm的光束51來作為一個記錄和/或再現光束，同時，所述第二光碟62是一個DVD(數字多樣化碟片)，它採用波長為655nm的光束52來作為一個記錄和/或再現光束，以及所述光碟63是一個緊密碟片(DC)，它採用波長為785nm的光束53來作為一個記錄和/或再現光束。
所述物鏡21能夠將具有一個第一波長的光束51聚集在具有所述第一保護襯底厚度61a的作為所述第一光碟61的所述BD上，還將具有一個第二波長的光束52聚集在具有所述第二保護襯底厚度62a的作為所述第二光碟62的所述DVD上，以及將具有一個第三波長的光束53聚集在具有所述第三保護襯底厚度63a的作為所述第三光碟63的所述CD上。
所述第一衍射元件22是一個刃型衍射元件，其截面相對於光透射的軸是一個鋸齒形狀，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約8μm以及大約0.95μm。所述第一衍射元件22的凹槽深度使得，當具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53穿過其中時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率將比任何其它級的衍射光束要高，所述其它級衍射光例如零級或者二級光束。
所述第二衍射元件23也是一個刃型衍射元件，其相對於光透射的軸具有一個鋸齒界面，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約23μm以及大約0.55μm。所述第二衍射元件23的凹槽深度被設定成一個值以使得，在具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53中，用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51穿過它時，所述一級衍射光以及所述負一級衍射光的透過衍射效率將比其它任何級的衍射光束都高，而當剩下的光束穿過它時，零級衍射光的透過衍射效率將比其它任何級的衍射光束都高。
在圖6中，所述各條光線被畫成一條直線。然而，由所述第一衍射元件22產生的用於BD的所述光束的所述一級衍射光的波前被一條虛線PBD所表示，而對於用於DVD的所述光束的一級衍射光以及用於CD的所述光束的一級衍射光，其波前分別用PDVD和PCD來表示。另一方面，由所述第二衍射元件23產生的，用於BD的所述光束的所述一級衍射光的所述波前被一條向上彎曲的虛線P』BD所表示，而當用於DVD的所述光束52被透過，以及當用於CD的所述光束53被透過時，所述零級衍射光的波前分別用虛線P』DVD和P』CD來表示。
在所述第一和第二衍射元件22和23的前述條件下，在本第二實施例中，波長為405nm的所述光束51的所述一級衍射光的透過衍射效率，對所述第一衍射元件22是84％，而波長為655nm的所述光束52的所述一級衍射光的透過衍射效率是81％，以及波長為785nm的所述光束53的所述一級衍射光的透過衍射效率是60％。另一方面，波長為405nm的所述光束51的所述零級衍射光的透過衍射效率，對所述第二衍射元件23是75％，波長為655nm的所述光束52的所述一級衍射光的透過衍射效率是52％，以及波長為785nm的所述光束53的所述一級衍射光的透過衍射效率是64％。
如第一具體實施例中所述，所述光學系統是這樣一個系統，其中被準直的光入射到由第一和第二衍射元件15和16組成的所述成像單元17上。
從所述第二基本光學系統12發出的用於DVD和CD的所述光線52、53的光軸通過所述波長選擇光軸組合稜鏡18與從用於BD的所述第一基本光學系統11發出的所述光線51的所述光軸一致。具有一致光軸的所述多條光線被一個準直器13準直，以落在所述成像單元24的所述第二衍射元件23上。波長為405nm的所述光線51、波長為665nm的所述光線52以及波長為785nm的所述光線53通過所述第二衍射元件23和所述第一衍射元件22被糾正球形像差，從而使得所述透過衍射效率不是被降低而是被優化。
圖7示意性的表示了採用所述光學拾波器2的所述光學系統的一個情況。圖7的縱坐標和橫坐標分別代表了用來保護所述光碟記錄表面的所述保護襯底的厚度，以及所用光束的波段。所產生的球形像差的量與所述保護襯底的厚度成正比，以及，衍射的角度與所述波長成正比。從而，圖4還表示了對該波長，所述球形像差的量與所述衍射角度之間的關係。參考圖7，所述光學拾波器2通過所述第二衍射元件23補償剩餘球形像差SA100，其出現在所述BD的一級衍射光被落在一個系統中的所述物鏡上時，所述系統利用了被優化來產生用於BD、DVD和CD的所述一級衍射光的所述第一衍射元件22。
通過給組成所述成像單元24的所述第一和第二衍射元件22和23設定上述條件，就可以得到這樣的光學特性，其中所述三個波長的球形像差被糾正，同時各個光束的高透過衍射效率被保持。
在單個光學片的兩個表面上都提供一組衍射裝置的實施例通過參考圖8和9，將要解釋一個光學拾波器的一個光學系統，其被表示為本發明的一個第三具體實施例。在圖9中，所述光碟的記錄表面、物鏡以及衍射元件被放大表示。在本具體實施例中，如圖8和9所示，與圖2和3所示相同的部分或部件用相同的附圖標記來表示，並且不做詳細解釋。
所述光學拾波器1包括一個基本光學系統，其包括一個光源，一個光檢測器，它被用來接收從一個記錄表面反射回的光以讀出光信號，一個分光元件，被用來將所述發出的光與所述返回的光彼此分開，以及多個設備，被用來產生聚焦或跟蹤信號，一個物鏡31，它被用來將從所述光源發出的光束聚集到所述光碟的所述記錄表面上，以及一組衍射元件32、33，它們被直接安排在所述物鏡31的前面。在所述光學拾波器3中，所述衍射元件32、33形成在所述光學片34的相反邊上。所述光學片34和所述物鏡31被相對固定成一個成像單元35，其中，成像單元被單個致動器所驅動。
在本第三實施例中，如前述實施例，所述第一光碟61是一個藍光線碟片(BD)，它採用波長為405nm的光束51來作為一個記錄和/或再現光束，而所述第二光碟62是一個DVD(數字多樣化碟片)，它採用波長為655nm的光束52來作為一個記錄和/或再現光束，以及所述光碟63是一個緊密碟片(CD)，它採用波長為785nm的光束53來作為一個記錄和/或再現光束。
所述物鏡31能夠將具有一個第一波長的光束51聚集在具有所述第一保護襯底厚度61a的作為所述第一光碟61的所述BD上，還將具有一個第二波長的光束52聚集在具有所述第二保護襯底厚度62a的作為所述第二光碟62的所述DVD上，以及將具有一個第三波長的光束53聚集在具有所述第三保護襯底厚度63a的作為所述第三光碟63的所述CD上。
所述第一衍射元件32是一個刃型衍射元件，其截面相對於光穿過的軸是一個鋸齒形狀，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約10μm以及大約0.95μm。所述第一衍射元件16的凹槽深度使得，當具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53穿過其中時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率將比任何其它級的衍射光束要高，所述其它級衍射光例如零級或者二級光束。
所述第二衍射元件33是一個階形衍射元件，它具有相對於傳光軸的一個階形截面，其NA、最外邊緣柵距以及一個凹槽深度分別等於0.6、大約90μm和大約6.08μm。所述第二衍射元件16的所述凹槽深度被設定為一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53中的用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51、以及用於CD具有最長波長(785nm)的光束53從其中穿過時，零級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，而當用於DVD的所述光束52從其中穿過時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率比任何其它級的衍射光束都高。
在圖9中，所述各條光線被畫成一條直線。然而，由所述第一衍射元件32產生的用於BD的所述光束的所述一級衍射光的波前被一條虛線PBD所表示，而對於用於DVD的所述光束的一級衍射光以及用於CD的所述光束的一級衍射光，其波前分別用PDVD和PCD來表示。另一方面，由所述第二衍射元件33產生的，用於DVD的所述光束的所述一級衍射光的所述波前被一條虛線P』DVD所表示，而當用於BD的所述光束51以及用於CD的所述光束53被透過時所述零級衍射光的波前分別用虛線P』BD和P』CD來表示。
所述組中的所述多個衍射元件也可以是刃型衍射元件。這種情況的一個例子被示於圖10。所述第三衍射元件36是一個刃型衍射元件，其截面相對於光穿過的軸是一個鋸齒形狀，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約8μm以及大約0.95μm。所述第三衍射元件36的凹槽深度被設定成一個值以使得，當具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53穿過其中時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率將比任何其它級的衍射光束要高，所述其它級衍射光例如0級或者2級光束。
所述第四衍射元件37也是一個刃型衍射元件，它具有相對於透射光軸的一個鋸齒截面，其NA、最外邊緣柵距以及一個凹槽深度分別等於0.6、大約23μm和大約0.55μm。所述第四衍射元件37的所述凹槽深度被設定為一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53中的用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51從其中穿過時，一級衍射光以及負一級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，而當其它光束從所述第四衍射元件中穿過時，所述零級衍射光的透過衍射效率比任何其它級的衍射光束都高。
在圖10中，由所述第三衍射元件36產生的用於BD的所述光束的所述一級衍射光的波前被一條虛線PBD所表示，而對於用於DVD的所述光束的一級衍射光以及用於CD的所述光束的一級衍射光，其波前分別用PDVD和PCD來表示。另一方面，由所述第四衍射元件37產生的，用於BD的所述光束的所述一級衍射光的所述波前被一條虛線P』BD所表示，而當用於DVD的所述光束52以及用於CD的所述光束53被透過時所述零級衍射光的波前分別用虛線P』DVD和P』CD來表示。
如第一具體實施例中所述，所述光學系統是這樣一個系統，其中被準直的光入射到由所述物鏡31、第一衍射元件32、第二衍射元件33和光學片34組成的所述成像單元35上，或者入射到由所述物鏡31、第三衍射元件31、第四衍射元件37和所述光學片34組成的所述成像單元35上。
一組多個衍射光柵中的一個被安裝到所述物鏡上而另一個被安裝到所述光學片上的實施例通過參考圖11和12，將要解釋一個光學拾波器的一個光學系統，其被表示為本發明的一個第四具體實施例。在圖12中，所述光碟的記錄表面、物鏡以及衍射元件被放大表示。在本第四實施例中，所述組的多個衍射元件中的一個被安裝到所述物鏡，而另一個被安裝到所述光學片。在本具體第四實施例中，如圖8和9所示，與圖2和3所示相同的部分或部件用相同的附圖標記來表示，並且不做詳細解釋。
一個光學拾波器4由一個基本光學系統組成，其包括一個光源，一個光檢測器，它被用來接收在一個記錄表面上反射的光以讀出光信號，一個分光元件，它被用來將一個發出的光與一個返回的光彼此分開，以及多個設備，被用來產生聚焦或跟蹤信號，一個物鏡41，它被用來將從所述光源發出的光束聚集到所述光碟的所述記錄表面上，一個安排在所述物鏡41上的第一衍射元件42，以及安排在一個光學片43上的第二衍射元件，其被固定於所述物鏡41和所述第一衍射元件42。在所述光學拾波器4中，所述物鏡41、組成在所述物鏡41上的所述第一衍射元件42以及安排在一個光學片43上的所述第二衍射元件44被互相相對固定成為一個成像單元45，其中成像單元被單個致動器所驅動。
在本第四實施例中，如前述實施例，所述第一光碟61是一個藍光線碟片(BD)，它採用波長為405nm的光束51來作為記錄和/或再現光束，而所述第二光碟62是一個DVD(數字多樣化碟片)，它採用波長為655nm的光束52來作為記錄和/或再現光束，以及所述光碟63是一個緊密碟片(DC)，它採用波長為785nm的光束53來作為一個記錄和/或再現光束。
所述物鏡41能夠將具有一個第一波長的光束51聚集在具有所述第一保護襯底厚度61a的作為所述第一光碟61的所述BD上，還將具有一個第二波長的光束52聚集在具有所述第二保護襯底厚度62a的作為所述第二光碟62的所述DVD上，以及將具有一個第三波長的光束53聚集在具有所述第三保護襯底厚度63a的作為所述第三光碟63的所述CD上。
形成在所述物鏡41上的所述第一衍射元件42是一個刃型衍射元件，其截面相對於光穿過的軸是一個鋸齒形狀，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約10μm以及大約0.95μm。所述第一衍射元件42的凹槽深度使得，當具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53穿過其中時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率將比任何其它級的衍射光束要高。
另一方面，形成在所述光學片43上的所述第二衍射元件44是一個階形衍射元件，其截面相對於光穿過軸是一個階形型的，其NA、最外邊緣柵距以及一個凹槽深度分別為0.6、大約90μm和大約0.68μm。所述第二衍射元件44的所述凹槽深度為一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53中的用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51、以及用於CD具有最長波長(785nm)的光束53從其中穿過時，零級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，而當用於DVD的所述光束52穿過時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率比任何其它級的衍射光束都高。
所述組中的所述衍射元件可以都是刃型衍射元件。這種例子的一個情況被示於圖13。形成在所述物鏡41上的一個第三衍射元件46是一個刃型衍射元件，其截面相對於光穿過的軸是一個鋸齒形狀，其NA、最外邊緣的柵距以及凹槽深度分別為0.6、大約8μm以及大約0.95μm。所述第三衍射元件46的凹槽深度為一個值以使得，當具有所述第一波長的光束51、具有所述第二波長的光束52以及具有所述第三波長的光束53穿過其中時，所述一級衍射光或者所述負一級衍射光的透過衍射效率將比任何其它級的衍射光束要高，所述其它級衍射光例如零級或者二級光束。
形成在所述光學片43上的所述第四衍射元件47也是一個刃型衍射元件，它具有相對於光穿過軸的一個鋸齒截面，其NA、最外邊緣柵距以及一個凹槽深度分別為0.6、大約23μm和大約0.55μm。所述第四衍射元件47的所述凹槽深度被設定為一個值以使得，當具有所述第一波長的所述光束51、具有所述第二波長的所述光束52以及具有所述第三波長的所述光束53中的用於BD的具有最短波長(405nm)的光束51從其中穿過時，一級衍射光或負一級衍射光的透過衍射效率比任何其它級衍射光束都高，而當其它光束穿過時，所述零級衍射光的透過衍射效率比任何其它級的衍射光束都高。
如第一具體實施例中所述，所述光學系統是這樣一個系統，其中被準直的光入射到由所述物鏡41、一個第一衍射元件42、一個第二衍射元件44和一個光學片43組成的所述成像單元45上，或者入射到由所述物鏡41、一個第三衍射元件46、第四衍射元件47和一個光學片43組成的所述成像單元45上。
圖14表示了採用了一個光學拾波器的用於光碟的一個記錄和/或再現裝置，其被表示為本發明的一個實施例。
一個光碟記錄和/或再現裝置101包括一個主軸電機103，其被作為旋轉驅動一個作為記錄介質的光碟102的驅動裝置，一個根據本發明的光學拾波器104，以及作為所述光學拾波器驅動裝置的一個進給電機105。所述光碟記錄和/或再現裝置101是這樣一個裝置，它已經為三個標準實施了兼容，以允許對具有不同格式的三種類型的光碟102進行記錄和/或再現。
與本實例關聯可用的所述光碟可以被列舉為一個BD，它採用波長為405nm的一個光束來作為記錄和/或再現光，一個DVD，它採用波長為655nm的一個光束來作為記錄和/或再現光，以及一個CD，它採用波長為785nm的一個光束來作為記錄和/或再現光。已經解釋過的所述光碟61到63對應圖14的光碟102。
所述主軸電機103以及所述進給電機105被運行，其依賴於所述碟片類型，受到一個伺服控制器109的控制，在一個系統控制器107的指令下工作，其也被作為一個碟片類型區別裝置來工作。例如，所述主軸電機以及所述進給電機按照給每個所述光碟61到63確定的預設rpm來運行。
所述光學拾波器104是通過參考圖2、3、5、6和8到13解釋的一個光學拾波器，其具有與三個波形兼容的一個光學系統，以及將不同波長的光束髮射到不同標準的光碟的記錄層上，同時檢測從所述記錄層反射的光。所述光學拾波器104將與所述光束相關聯的信號發送給一個前置放大器120。
所述前置放大器120的一個輸出被送到一個信號調製解調誤差糾正編碼模塊，在下文中它被稱為一個信號調製解調ECC模塊108。該信號調製解調ECC模塊108負責信號調製/解調以及ECC附加部分(誤差糾正碼)。所述光學拾波器104與來自所述信號調製解調ECC模塊108的一個指令聯合，將一個光束照射到一個旋轉的光碟102的記錄層上，來給所述光碟102記錄和/或再現信號。
所述前置放大器120被配置來基於與從一個格式到另一個格式檢測到的光束匹配的信號，產生例如聚焦誤差信號、跟蹤誤差信號或RF信號。根據被記錄和/或再現的所述光學記錄介質的種類，一個伺服控制電路109或所述信號調製解調ECC模塊108進行預設的處理操作，例如符合BD、DVD、和CD標準的解調和誤差糾正處理操作。
當所述信號調製解調ECC模塊108解調的記錄信號是用於要被存儲在一臺計算機中的數據的信號時，所述記錄信號通過一個接口111被發送給一臺外部計算機130。然後，所述外部計算機例如可以接收記錄在所述光碟102上的信號作為重放信號。
當所述信號調製解調ECC模塊108解調的記錄信號是音頻/視頻信號時，這些信號受到一個D/A-A/D轉換器112的一個D/A轉換器中的數模轉換，並且被送到一個音頻/視頻處理器113，所述被處理的信號從這裡通過音頻視頻信號輸入/輸出單元114被送到一個沒有示出的外部成像/投影裝置。
在所述光學拾波器104中，一個伺服控制器109負責控制所述進給電機105讓所述光學拾波器移動到所述光碟102上的一個預設記錄軌道，控制所述主軸電機103，以及沿著支持所述物鏡的所述雙軸致動器的所述聚焦方向和跟蹤方向致動，其作為所述光學拾波器104中的光聚集裝置工作。
所述伺服控制器109致動一個提供在所述光學拾波器104中的光學耦合效率變化元件，以進行控制，從而使得所述光學拾波器104中的所述光學耦合效率，也就是聚集在所述光碟102上的光量與從諸如一個半導體雷射器設備的一個雷射光源發射出的光束的總量的比值，將會根據所述操作模式或者所述光碟102的類型來改變，所述操作模式也就是所述記錄模式或所述再現模式。
一個雷射控制器121控制了所述光學拾波器104的雷射光源。特別的，在本實施例中，所述雷射控制器121進行控制，以使得用於所述記錄模式的所述雷射光源的輸出功率將與用於所述再現模式的不同。所述雷射控制器21還進行控制以使得，所述雷射光源的輸出功率會隨著所述光碟102的種類而不同。所述雷射控制器121根據一個碟片類型區別單元115檢測到的所述光碟102種類，在所述光學拾波器104的多個所述雷射光源之間切換。
所述碟片類型區別單元115能夠例如從所述BD、DVD和CD的表面反射率或者外部形狀的不同來檢測所述光碟102的不同格式。組成所述光碟記錄和/或再現裝置101的所述模塊被設計和構建，從而可以根據所述碟片類型區別單元115中檢測的結果來進行與裝載的光碟的規格相匹配的信號處理。
所述系統控制器107基於從所述碟片類型區別單元115發出的檢測結果區別所述光碟102的種類。在用來區別所述光碟的技術中，有這樣一種技術，在所述光學記錄是被裝在一個盤艙中的情況下，一個檢測孔被鑽於盤艙中，並且一個接觸檢測傳感器或者一個按鈕開關被使用來檢測所述孔。
作為光學耦合效率控制裝置的一個伺服控制電路109被所述系統控制器107所控制，以根據所述碟片類型區別單元115的區別結果控制所述光學拾波器104中的光學耦合。所述伺服控制電路109例如通過檢測所述光學拾波器104與所述光碟102之間的相對位置來區別要被記錄和/或再現的一個記錄區域。所述相對位置也可以基於記錄在所述碟片102上的一個地址信號來被檢測。所述伺服控制電路109根據要被記錄和/或再現的記錄區域的區別結果，在所述光學拾波器104中控制所述光學耦合效率。
通過上述的光碟記錄和/或再現裝置，可以利用參考圖2、3、5、6和8到13解釋的所述光學拾波器來成功的處理產生在利用BD、DVD和CD的三種標準的相同光學系統中的球形像差，而又不會降低採用波長為405、655和785nm的光束的系統的透過衍射效率。
只要所述光學拾波器使用了不同波長的光束來記錄和/或再現具有不同保護襯底厚度的光學記錄介質，那麼本發明的光學拾波器就可以被應用在除了實施例所述的其它碟片格式中。例如，所述光碟可以是採用光調製記錄、光碟的多種系統的任何記錄和/或再現碟片，包括磁光碟、相變記錄盤或染料記錄盤，更具體的，是多種光磁記錄介質中的任何一個，這包括」CD-R/RW」、」DVD-RAM』、」DVD-R/RW」或」DVD+RW」。所述光碟可以是這樣一種碟片，其記錄層被分成至少兩個具有不同最佳記錄和/或再現光功率值的記錄區域，或者是這樣一種碟片，其包括通過透明襯底沉積在一起的多個記錄層。
本領域中熟悉技術的人需要理解，可以根據設計需要和其它因素來進行修改、組合、子組合和改變，只要它們屬於所附權利要求或其等價內容的範圍之內。
權利要求
1.一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的光束的一個第三光源，以及光接收裝置，其被用來接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及用來將所接收到的光束轉換成電信號，所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
2.根據權利要求1所述的光學拾波器，其中被準直的光照射在所述成像單元上。
3.根據權利要求1所述的光學拾波器，其中所述的衍射裝置組中的衍射裝置之一是一個具有一個鋸齒截面形狀的刃型衍射元件，以及其中另一個衍射裝置是具有一個階形截面形狀的階形衍射元件。
4.根據權利要求3所述的光學拾波器，其中所述刃型衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，以及其中所述階形衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在所述第一到第三波長的光束中具有最短波長的光束和具有最長波長的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，以及當剩下的光束穿過其中時，所述一級衍射光或者負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
5.根據權利要求1所述的光學拾波器，其中所述衍射裝置組由形成在單個光學片元件兩個側面上的所述第一和第二衍射裝置組成。
6.根據權利要求1所述的光學拾波器，其中在所述衍射裝置組中的多個衍射裝置之一被提供給所述物鏡，而所述組中的另一個衍射裝置被提供給所述光學片元件。
7.一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的光束的一個第三光源，以及光接收裝置，其被用來接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及用來將所接收到的光束轉換成電信號，所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
8.根據權利要求7所述的光學拾波器，其中被準直的光照射在所述成像單元上。
9.根據權利要求7所述的光學拾波器，其中所述的衍射裝置組的衍射裝置之一是具有一個鋸齒截面形狀的一個刃型衍射元件。
10.根據權利要求9所述的光學拾波器，其中所述衍射裝置組的所述刃型衍射元件之一具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，以及其中所述另一個刃型衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一到第三波長的光束中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述一級衍射光或所述負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，還使得當剩下的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
11.根據權利要求7所述的光學拾波器，其中所述衍射裝置組由形成在單個光學片元件兩個側面上的所述第一和第二衍射裝置組成。
12.根據權利要求7所述的光學拾波器，其中在所述衍射裝置組中的多個衍射裝置之一被提供給所述物鏡，而所述組中的另一個衍射裝置被提供給所述光學片元件。
13.用於一個光學記錄介質的一種記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給裝置所移動，通過具有不同波長和不同數值孔徑的光束、基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，所述裝置控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作；其中所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當其它光束穿過其中時，對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
14.根據權利要求13所述的用於一個光學記錄介質的記錄和/或再現裝置，其中被準直的光照射在所述成像單元上。
15.根據權利要求1所述的光學拾波器，其中所述的衍射裝置組中的衍射裝置之一是一個具有一個鋸齒截面形狀的刃型衍射元件，以及其中另一個衍射裝置是具有一個階形截面形狀的階形衍射元件。
16.根據權利要求15所述的光學拾波器，其中所述衍射裝置組中的所述刃型衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，以及其中所述階形衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在所述第一到第三波長的光束中具有最短波長的光束和具有最長波長的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，還使得當剩下的光束穿過其中時，所述一級衍射光或者負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
17.用於一個光學記錄介質的一種記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給裝置所移動，通過具有不同波長和不同數值孔徑的光束、基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，所述裝置控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作；其中所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射裝置組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射裝置組包括第一衍射裝置，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及第二衍射裝置，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
18.根據權利要求17所述的用於一個光學記錄介質的記錄和/或再現裝置，其中被準直的光照射在所述成像單元上。
19.根據權利要求17所述的用於一個光學記錄介質的記錄和/或再現裝置，其中所述衍射裝置組的衍射裝置之一是具有一個鋸齒截面形狀的一個刃型衍射元件。
20.根據權利要求19所述的用於一個光學記錄介質的記錄和/或再現裝置，其中所述衍射裝置組的所述刃型衍射元件之一具有一個凹槽深度以使得，在具有所述第一波長、第二波長和第三波長的光束穿過其中的情況下，一級或負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，以及其中所述另一個刃型衍射元件具有一個凹槽深度以使得，在所述第一到第三波長的光束中具有最短波長的光束穿過其中時，所述一級衍射光或所述負一級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率，還使得當剩下的光束穿過其中時，所述零級衍射光的透過衍射效率高於其它級衍射光的透過衍射效率。
21.一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的光束的一個第三光源，以及一個光接收部分，其接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及被用來將所接收到的光束轉換成電信號，所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射部分組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射部分組包括一個第一衍射部分，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及一個第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
22.一個光學拾波器，它包括發射具有一個第一波長的光束的一個第一光源，發射具有一個第二波長的光束的一個第二光源，發射具有一個第三波長的一個光束的第三光源，以及一個光接收部分，其接收來自所述第一到第三光源的、從具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質反射的光束，以及被用來將所接收到的光束轉換成電信號，所述光學拾波器以不同的波長和不同的數值孔徑將光束髮射到所述單個光學記錄介質，以及包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射部分組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射部分組包括一個第一衍射部分，當具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及一個第二衍射裝置部分，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對一級衍射光和負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射裝置對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
23.用於一個光學記錄介質的一個記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給部分所移動，來用具有不同波長和不同數值孔徑的光束、基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，所述裝置控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作；其中所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射部分組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射部分組包括一個第一衍射部分，當具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及一個第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當其它的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
24.用於一個光學記錄介質的一個記錄和/或再現裝置，其被用來旋轉驅動具有不同保護襯底厚度的多個光學記錄介質中的每一個，所述裝置包括一個光學拾波器，它在所述光學記錄介質的徑向被進給部分所移動，來用具有不同波長和不同數值孔徑的光束、基於所述光學記錄介質的種類進行記錄和/或再現，所述裝置控制所述光學記錄介質的旋轉以及所述光學拾波器的運動，以滿足所述記錄和/或再現操作；其中所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射部分組成，並且被配置來將來自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光學記錄介質上；所述衍射部分組包括一個第一衍射部分，在具有所述第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及一個第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對零級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
全文摘要
本發明提供了一個光學拾波器，其中從多個光源發出的具有不同波長的多個記錄和/或再現光束的透過衍射效率可以防止被降低，以及，其中所述透過衍射效率和衍射角度都被最優化。所述光學拾波器包括一個成像單元，它由一個物鏡和一組衍射部分組成，並且被調整來將來自第一到第三光源的光束聚集在光學記錄介質上，以及所述衍射部分組包括，一個第一衍射部分，在具有第一、第二和第三波長的光束從其中穿過時，所述第一衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，以及一個第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波長中，當具有最短波長的光束和最長波長的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對零級衍射光提供高於其它級光的透過衍射效率，當剩下的光束穿過其中時，所述第二衍射部分對一級衍射光或負一級衍射光提供高於其它級衍射光的透過衍射效率。
文檔編號G11B7/135GK1700320SQ20051006849
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月28日 優先權日2004年4月28日
發明者湯川弘章 申請人:索尼株式會社