CN100339897C - 光学拾波器和全息激光器 - Google Patents

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Abstract

提供了通过在跟踪信号检测信号中消除DC偏置而从目标信息记录表面可靠地读信息。在以3束方法达到跟踪伺服的过程中，提供辅助光接收域D3_1、D3_2、D8_1、D8_2。该辅助光接收域接收由从与目标为读的信息记录表面不同的信息记录表面返回的光形成的图像。±1阶衍射光的副束进入光接收域D3、D8、D1、D10。相对于全息图(8)的衍射方向，在光接收域D3(D8)的两侧都提供辅助光接收域D3_1、D3_2(D8_1、D8_2)。因为以内部连接的方式计算信号：D8-(D8_1+D8_2)；和D3-(D3_1+D3_2)，可以在DPP方法中使用的RES信号(D1+D3、D8+D10)中消除DC偏置。

Description

光学拾波器和全息激光器
技术领域
本发明涉及被设计用于光盘，比如CD、CD-R/RW、DVD和DVD±R/RW，中的信号读和写的光学拾波器和全息激光器，并且具体的说涉及适于读出记录在具有多个信息记录表面的光盘中的信息的光学拾波器和全息激光器。
背景技术
现有地，已经使用被称为“CD族磁盘”的光盘，其中使用具有780nm的发射波长的半导体激光设备作为光源执行信号的读和写。在CD族磁盘的情况中，通常利用需要衍射光栅的所谓的3-束方法来实现跟踪伺服控制。
并且，近年来，能记录更大量信息的被称为“DVD族磁盘”的光盘已经得到越来越广泛的使用。在DVD族磁盘中，使用具有630至690nm发射波长的红色半导体激光设备作为用于读和写信号的光源。在DVD族磁盘的情况中，通过相差检测方法(DPD方法)实现跟踪伺服控制。此外，为增加信息记录能力，使用具有多个信息记录表面的光盘。在这种情况中，发生反射光来自其它信息记录表面而不是来自在读信息状态中保持的给定的信息记录表面的现象。为处理由此产生的反射光，必须采取某些对策(例如，参考日本未审查的专利公开JP-A 7-129980和JP-A 9-161282)。
除此之外，已经使用CD-R和CD-RW(此后总的作为“CD-R/RW”提到)，DVD-R、DVD-RW、DVD+R和DVD+RW(此后总的作为“DVD±R/RW”提到)作为信息记录介质。这些可记录的光盘中的每一个都具有沿信息记录磁道的引导槽。由于该引导槽不是简单的槽，而是构造为摆动槽，通过PP方法来实现跟踪伺服控制。但是，在这种情况下，由于磁盘倾斜会引起PP信号中的DC偏置，这导致记录精确度恶化。为消除DC偏置，采用差动推挽方法(DPP方法：需要衍射光栅)。特别地，因为设计用于DVD族光盘的光学拾波器也需要处理CD族磁盘上的读操作，即使采用使用三光束的DPP方法，也不需要增加光学元件的数量。
图13是示意性地示出标准设计的光学拾波器的结构的视图。光学拾波器1包括全息激光器2、准直透镜3、提升镜4和物镜5。光学拾波器1用于从光盘6的信息记录表面7读出记录的信息，并执行信息记录。将全息激光器2设计为由以下组件组合组成的单一单元：用作激光光源的半导体激光器芯片；用作信号-检测光接收元件的光电二极管；用于将从光盘6返回的光线偏转至光接收元件的全息图；和用于将激光分为三个光束的衍射光栅。
图14是现有实例的视图，示出了全息元件的全息图8图形，在对应于全息图图形的光接收元件9的光接收部分中光接收域的配置，和用于读出信号的方法。全息图8与光接收元件9之间的平面-方式(plane-wise)位置关系也在图14中示出。该平面与光轴垂直。在图14中进一步示出在光接收域上观察时，通过全息图8图形透射或在全息图8图形处衍射的光的图形。因为将光接收元件9位于离全息图8比焦点更远的位置，在光接收域上观察的激光图形与全息图8图形不符合。相反地，如果光接收元件9位于比焦点更靠近全息图8的位置，激光在图形上与全息图8成比例。
在比如在此所示的现有实例中，将刀刃(knife-edge)方法应用于聚焦控制，并将DPP方法应用于跟踪控制。为了将刀刃方法应用于聚焦控制，使用主束的一半获得域D5和D6之间输出信号中的差别。提供D4和D7以消除DC偏置，该DC偏置由从与保持在读信息状态中的记录表面不同的信息记录表面反射的光引起聚焦控制信号(例如，参考日本未审查的专利公开JP-A 9-161282和JP-A 2000-57592)。
如图14所示，由沿与光盘的轨道方向等效的方向平行的方向的直线和沿与轨道方向等效的方向垂直的方向的另一直线将全息图8划分为三个区域，从而构造三分割全息图。注意到“与轨道方向等效的方向”指的是这样的方向，例如，在该方向中，将在如图13所示的光盘6上的轨道方向中排列的3个光束在通过物镜5和准直透镜3汇聚或从提升镜4反射之后，重新布置在全息图8上的阵列中。
此后，将参考图15至17具体描述DPP方法。如公知的，在光盘6的信息记录表面7上在轨道方向中布置信息-承载坑。汇聚在坑上的光从坑反射并同时在坑处衍射。对于来自坑的光，非衍射的光分量可以通过物镜5，然而衍射的光分量在物镜5处被部分地拒绝。由于干涉作用，衍射光和非衍射光之间重迭的部分出现变亮和变暗，使得如图15所示产生亮和暗的部分。然后，主光束由沿轨道方向的中心线分成两个束分量，并且获得束分量之间信号中的差别以产生MPP信号(主推挽信号)。这样，将发现当主束正好在轨道上时观察不到信号差别。利用这个事实，可以控制通过物镜5汇聚的光，使其一直位于轨道上。也就是，可以适当地实现跟踪控制。
关于副束，通过获得SPP信号(副推挽信号)，即，+1阶的光束和-1阶的光束之间的差别可以产生推挽信号。此外，通过获得DPP信号，即，MPP信号和SPP信号之间的差别，可以产生更高精度的跟踪控制信号。如图17A所示，在电路方面，将低强度的SPP信号相对于MPP信号放大K倍，以使其强度符合MPP信号的强度。因此，如图17B所示，可以产生DPP信号。在按如图16A所示的方法使用的3束产生衍射光栅10中，保证相移区域是为了促进副束位置(关于轨道的位置)的调整目的(对于细节，参考例如日本未审查的专利公开JP-A 2001-250250)。
因为坑信息包括在每个主束中，如图14所示，将从主束入射的所有光接收域输出的信号相加(D2+D9+(D4+D5+D6+D7))以获得RF信号(信息信号)。这使得可以最大化信号强度。
如迄今所述，对于记录的目的需要DPP方法完成在磁盘上的读和写。但是，在这种情况中，出现了以下问题。例如，当具有多个信息记录表面7的双层磁盘接受信息读操作时，来自保持在非读状态中的信息记录表面的信号作为DC偏置到达进入跟踪信号检测SPP信号中。通常，在从具有比如聚焦误差信号这样的推挽信号的单面信息记录表面读出信息的情况中，通过改变物镜5和信息记录表面7之间的距离，获得S形弯曲，并且在聚焦的焦点处将信号汇聚至零。同时，在双层磁盘中，当也同时接收到从与保持在信息读状态的信息记录表面不同的另一信息记录表面返回的光时，由于返回光的影响，信号在聚焦的焦点处无法汇聚至零。这导致DC偏置的发生。
在防止偏置发生的尝试中，JP-A 7-129980和JP-A 9-161282提出以下技术。根据前者，使用HOE(全息光学元件)，其中布置充分垂直于轨道方向的多个光接收域使得在衍射光中引起像散像差。在这种情况下，通过抵消由波长波动导致的全息衍射角中的变化的影响，可以防止在光电检测器上的斑点中心偏离分割线。这使得可以防止偏置发生在跟踪误差信号或聚焦误差信号中。但是，HOE必须要两片全息元件。
根据后者，为防止在聚焦误差信号FES中发生偏置，除两个主光接收域之外，提供辅助光接收域。辅助光接收域检测在极度散焦状态中扩展出两个主光接收域之外的返回光。因为来自多个层的FES弯曲不互相干涉，不产生偏置。但是在这种情况下，不可能避免在跟踪误差信号中引起偏置。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学拾波器和全息激光器，其通过消除出现在跟踪信号-检测信号中的DC偏置，能够无故障地从目标信息记录表面读出信息。
本发明提供一种光学拾波器，其包含：激光光源(35)；衍射光栅(41)，用于将从激光光源(35)发射的激光分成三个光束，三个光束是作为零阶衍射光束的主束和作为±1阶衍射光束的两个副束；物镜(5)，用于将激光汇聚至光盘(6，20)的信息记录表面上；全息图(8)，其通过利用衍射效应，用于偏转从光盘(6，20)反射以后向激光光源(35)传播的返回光；和光接收元件(19，59，69)，用于接收被全息图(8)偏转的返回光。其中，全息图(8)被划分为多个区域，并且通过该全息图的衍射，沿着分离主束和副束的方向将主束和两个副束分别分成多个光束。其中与所述全息图衍射的多个光束相对应地，将该光接收元件(19，59，69)的光接收部分分割为多个光接收域。并且其中，在与所述全息图的一个区域衍射的一个副束入射到其上的多个光接收域之中的至少一个光接收域相邻近的区域中，以及与所述全息图的另一区域衍射的另一副束入射到其上的多个光接收域之中的至少一个光接收域相邻近的区域中，设置了所述辅助光接收域。
根据本发明，将光接收元件的光接收部分划分为多个光接收域。该多个光接收域包括与两个副束单独地入射在其上的一组光接收域邻接地放置的辅助光接收域。以这种方式，可以适当地接收从与保持在读信息状态中的信息记录表面不同的信息记录表面返回的光，并且可以使用得到的信号减少DC偏置。因此，通过可读/可写光学拾波器，可以无故障地读出记录在具有双层信息记录表面的磁盘的每个信息记录层中的信息。
在本发明中，用沿与光盘的轨道方向等效的方向相垂直的方向的分割线划分全息图。
根据本发明，用沿与光盘的轨道方向等效的方向相垂直的方向的分割线划分全息图。这帮助促进承载图像的一个主光接收域和不承载图像的另一个主光接收域的形成，由此使得可以增加在主光接收域之间的光接收质量中的差别的基础上产生的信号的强度。
在本发明中，将辅助光接收域相对于主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于全息图的衍射方向的方向中。
根据本发明，将辅助光接收域相对于主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于全息图的衍射方向的方向中。这使得可以高效地接收从处于散焦状态中的非目标信息记录表面返回的光。
在本发明中，将辅助光接收域相对于主光接收域布置在近似等效于全息图的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。
根据本发明，将辅助光接收域相对于主光接收域布置在近似等效于全息图的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。这样，即使将从处于散焦状态中的非目标信息记录表面返回的光移远或移近，也可以适当地接收由返回光形成的图像。
在本发明中，多个光接收域包括：与在全息图中生成的±1阶衍射光束对应的一组三个光接收域；与±1阶衍射光束中的一个副束入射在其上的光接收域邻接放置的一个辅助光接收域：与±1阶衍射光束中的另一个副束入射在其上的光接收域邻接放置的另一个辅助光接收域。
根据本发明，多个光接收域包括对应于在全息图中生成的±1阶衍射光束的一组三个光接收域，和与±1阶衍射光束中的副束单独入射在其上的光接收域邻接放置的辅助光接收域。通过有效使用这三个束，可以实现减少DC偏置。
在本发明中，辅助光接收域由相对于主光接收域以与全息图的衍射方向近似垂直的方向布置的多个段组成，并且将这些段的每一个塑造成在与光盘的轨道方向等效的方向近似垂直的方向中延长的形状。
根据本发明，辅助光接收域由相对于主光接收域以与全息图的衍射方向近似垂直的方向布置的多个段组成。此外，将这些段中的每一个塑造成在与光盘的轨道方向等效的方向近似垂直的方向中延长的形状。这使得可以容易地接收从处于散焦状态的信息记录表面返回的光。
在本发明中，进一步将辅助光接收域与主束入射在其上的光接收域相邻放置。
根据本发明，进一步将辅助光接收域与主束入射在其上的光接收域相邻放置。这样，可以可靠地获得由在偏离位置中的主束形成的图像，因此实现DC偏置的消除。
在本发明中，将辅助光接收域相对于主束入射在其上的主光接收域布置在与全息图的衍射方向近似等效的方向中。
根据本发明，将辅助光接收域相对于主束入射在其上的主光接收域布置在与全息图的衍射方向近似等效的方向中。这使得可以无故障地接收返回主束，并由此实现DC偏置的消除。
在本发明中，用于将从激光光源发射出的激光分成三束的衍射光栅是由相移衍射光栅形成。
根据本发明，通过相移衍射光栅将从激光光源发射出的激光分成三束。这使得可以实现跟踪伺服而不执行对三束的旋转调整。
在本发明中，全息图由偏振全息元件形成，在偏振全息元件中，将具有一个给定的偏振方向的光分量充分地完全透射而不衍射，然而将具有另一偏振方向的另一光分量作为衍射光衍射。
根据本发明，全息图由偏振全息元件形成，在偏振全息元件中将具有一个给定的偏振方向的光分量充分地完全透射而不衍射，然而将具有另一偏振方向的另一光分量作为衍射光衍射。通过使用偏振全息元件，可能避免向光盘传播的激光的损失。
在本发明中，将激光光源、光接收元件、衍射光栅和全息图组合在一起以构成全息激光器的单一单元。
根据本发明，将激光光源、光接收元件、衍射光栅和全息图组合在一起以构成全息激光器的单一单元。这使得可以实现小型化并同时提供更高的可靠性。
本发明进一步提供在上述的光学拾波器中使用的全息激光器，其包含：
激光光源；
光接收元件；
衍射光栅；
全息图；和
封装，
其中将激光光源和光接收元件装在该封装中，并且
将衍射光栅和全息图附着到封装的表面。
根据本发明，这样设计在上述的光学拾波器中使用的全息激光器，使得将激光光源和光接收元件装在该封装中，并且将衍射光栅和全息图附着到封装的表面。通过这种结构，作为光学拾波器的组成部分，全息激光器将成功地降低尺寸和提供更高的可靠性。
附图说明：
本发明的其它和进一步的目的，特点和优点将通过下面的参考附图的具体描述更加明显，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的光学拾波器的视图，示出了关于全息图的它的光接收域的布置；
图2是图1中示出的光学拾波器的简化截面图，示出了如何从双层磁盘读出信息；
图3是光学拾波器的视图，示出了由从保持在非读状态中的信息记录表面反射的光形成的图像存在于图1中所示的光接收域中的情况；
图4是图1中示出的光学拾波器的简化截面图，示出了如何从双层磁盘读出信息；
图5是光学拾波器的视图，示出了由从保持在非读状态中的信息记录表面反射的光形成的图像存在于图1中所示的光接收域中的情况；
图6是部分地分段示出了在图2中示出的全息激光器的结构的透视图；
图7是示出图6中示出的全息元件的示意性结构的截面图；
图8A和8B是示出图7中示出的偏振全息元件的工作方式的简化截面图；
图9是根据本发明的第二实施例的透视图，部分地分段示出了全息激光的结构；
图10是本发明的第三实施例的视图，示出了关于全息图的光接收元件的光接收部分中的光接收域的布置；
图11是本发明的第四实施例的视图，示出了关于全息图的光接收元件的光接收部分中的光接收域的布置；
图12A和12B是本发明的第五实施例的视图，示出了采用束尺寸方法以获得聚焦控制信号的情况；
图13是示意性地示出了现有设计的标准光学拾波器的结构的截面图；
图14是示出了现有全息元件的全息图形、对应于全息图形的光接收元件的光接收部分中的光接收域的配置、和用于读出信号的方法的视图；
图15是示出迄今为止用在跟踪控制中的推挽图形的理论的视图；
图16A和16B是示出现有的3束产生衍射光栅的结构和功能的视图；和
图17A和17B是示出迄今为止采用的相移DPP方法的理论的视图。
具体实施方式
现在参考附图，下面描述本发明的优选实施例。
图1是根据本发明的第一实施例的光学拾波器11的视图，示出了它的光接收域相对于全息图8的布置。将光学拾波器11设计用于通过3束方法从双层磁盘等读出信息。这里，与在如图14所示的现有实例等之中起相同或相应的作用的部件将由相同的参考数字识别，并且将省略重复的描述。
用于信号检测的光接收元件19由光电二极管或类似的元件组成。正如现有实例的情况中，将其中的光接收部分划分为多个光接收域。将光接收域段延长的方向对准光由全息图8衍射的方向。尽管在图中，将光接收域段的每一个示为平行于特定方向延长而不管光的方向，实际上，类似于图14示出的现有实例，光接收域段根据入射光的方向而在不同方向延长。具体地说，例如，光接收域D8、D9和D10逐渐往上向右倾斜，然而D3、D2，和D1逐渐往下向右倾斜。
通过以该方法布置光接收域，即使周围温度改变或其它因素导致的激光波长波动使得全息图8的衍射角变化，并且因此入射在光接收元件19上的光在光接收域段的延长方向上传播，也可以防止接收的光束偏离出光接收域的段配置。
副束中是+1阶衍射光束的一束入射至光接收域D3和D10上。另一-1阶衍射光束副束入射在光接收域D1和D8上。注意到全息图8的衍射方向在纸张平面上与水平方向一致。关于衍射方向，在光接收域D3的两个外侧面都提供一个辅助光接收域D3_1和D3_2，并且同样地，在光接收域D8的两个外侧面都提供另一辅助光接收域D8_1和D8_2。因为以内部连接的方式计算信号：D8-(D8_1+D8_2)；和D3-(D3_1+D3_2)，可以在用于跟踪伺服控制的DPP方法中使用的RES信号(D1+D3和D8+D10)中实现DC偏置的消除。利用刀刃方法执行聚焦伺服控制，并通过该方法计算FES信号。在RF信号的基础上读出信息。
图2是示出了如何从双层磁盘20读出信息的视图。在图中示意性地示出提升镜4，它具有与图14中所示的现有实例中的提升镜基本上相同的结构。将提升镜4单独使用以改变光的方向使得减少在垂直于目标信息记录表面的方向中所见的器械的厚度，并且从而不与光学拾波器11的基本性能相关联。这里，做如下假定，在双层磁盘20中，第一层信息记录表面21是非目标信息记录表面(保持在非读状态中的表面)，而第二层信息记录表面22是目标信息记录表面(保持在读状态中的表面)。稍后将描述根据该实施例的全息激光器30。
图3是光学拾波器11的视图，示出了由从非目标信息记录表面21反射的光形成的图像存在于图1中所示的光接收域中的情况。将每幅图像表示成阴影区。由此，可以理解，来自非目标信息记录表面21的图像是未对准焦点的，并因此被放大使得其前端扩展进辅助光接收域D3_1和D8_2。同时，如图1中所示，辅助光接收域D3_1和D8_2在由从目标信息记录表面反射的光形成的图像之外。这样，来自辅助光接收域D3_1和D8_2的信号仅包括与从非目标信息记录表面返回的光相应的分量。通过使用来自辅助光接收域D3_1和D8_2的信号，可以实现DC偏置的消除。
图4和图5的每一个示出将保持在读状态中的信息记录表面布置在相对于在双层磁盘20中保持在非读状态的信息记录表面的后面的情况。由此，可以理解，来自非目标信息记录表面22的图像是未对准焦点的，并因此被放大使得其前端扩展进辅助光接收域D3_2和D8_1。那么，通过使用来自辅助光接收域D3_2和D8_1的信号，可以实现DC偏置的消除。
如上文所述的，为光接收元件19提供多个光接收域以接收来自在将在后面描述的全息元件中形成的全息图8的衍射光束。该光接收域分别接收从光盘6返回的光或从双层磁盘20返回的光。在光接收域的附近布置辅助光接收域D8_1、D8_2、D3_1和D3_2用于消除偏置。注意到，在图10中，提供另外的辅助光接收域D10_1、D10_2、D1_1和D1_2，这将在后面描述。将这些辅助光接收域布置在与来自全息元件的光的衍射方向近似等效的方向中。在将那些辅助光接收域D8_1、D8_2、D3_1和D3_2布置在与衍射方向垂直的方向中的情况中，需要将三束隔开相对较大的间隔。但是，增加束间间隔引起光接收元件19更庞大的问题，和旋转调整困难的问题。
在从具有单层信息记录表面7的光盘6读出信息和/或在其上记录信息的情况中，光接收元件19不具有可能引起DC偏置的光束。但是，在从具有作为记录区域的双层信息记录表面21和22的双层磁盘20或从具有两个或更多信息记录层的多层磁盘读出信息的情况中，从与保持在读状态中的层不同的层反射的光展开，以入射在光接收元件19的光接收部分上。部分反射光入射在辅助光接收域和用于读信号的光接收域两者之上。响应于入射在辅助光接收域上的光而产生的信号用于获得在响应于入射在辅助光接收域上的光而产生的信号和响应于入射在用作信号获得段的主光接收域上的光而产生的信号之间的差别。通常，通过在光接收元件19内的信号处理机构电气地计算这样获得的信号差别。以这种方式，通过使用计算结果可以消除进入主光接收域的用于读出信号的光，因而使得可以减少DC偏置。
此外，在光接收元件19中，相对于全息图8的衍射方向，将辅助光接收域布置在接收信号光的位置的前面和后面。毕竟，根据保持在读状态中的层是靠近还是远离物镜5，光在光接收元件19的光接收部分上的返回位置中是变化的。考虑到前面所述，通过以上述方式布置辅助光接收域，无论哪一层产生信号的返回光都可以实现DC偏置的消除。此外，与将辅助光接收域布置在垂直于衍射方向的方向中的情况相比，从在域之间保证足够的空间的角度来说更需要上述的布置。
图6是分段地部分示出根据实施例的全息激光器30的结构视图。帽31和底座32组成用于装入包括光接收元件19在内的组成部件的封装。将底座32放置在帽31的底部。以电气互绝缘状态从底座32引出多个引线33。由帽31和底座32形成的空间也装有半导体激光器35。
半导体激光器35由用于发射具有780nm发射波长的红外激光的红外激光器，或用于发射具有650nm发射波长的红光的红色激光器形成。将由信号检测光电二极管等形成的光接收元件19安装在散热基座上。
用作半导体激光器35的半导体元件和用作光接收元件19的信号检测光电二极管由帽31密封以防止微小的组成部分，比如用于提供与引线的电气连接的电线，从外部接触。通过帽31中形成的窗口制成激光的入口和出口。在这个结构中，可以在试验的基础上操作半导体激光器35和光接收元件19以在全息图8的调整或安装之前找到不完全性。这帮助减少不必要的操作。
半导体激光器35可以优选地安装在由硅(Si)、碳化硅(SiC)等制成的副固定件上，或直接安装在底座32的散热盘上。例如，帽31由玻璃材料制成。为防止冷凝的发生，优选地，该玻璃覆盖的封装内部包含干燥空气，或保持在可透气的状态。用于在其中安装半导体激光器35的半导体芯片、光接收元件19和其它组分的封装不限于其中由引线33建立外部连接的构造，而可能是其中引线是由树脂材料模压的另一构造。
用于在其中安装那些光学组件的封装应该优选地是卵形的。采用卵形封装的第一目的是降低该结构相对于光盘6的垂直厚度。光学拾波器的厚度依赖于封装轮廓线的直线段(弦的方向)。这样，在总体上减少光学拾波器厚度方面，卵形封装比圆形封装更有利。
全息图8形成在附着到帽31顶点的全息元件40中。在附着全息元件40的帽31的一侧形成光透射窗口。在全息元件40面对帽31的窗口一侧上形成衍射光栅41。向衍射光栅41提供用于将激光分成三个光束的光栅图形。图16A和图16B中示出了光栅图形的一个可用实例。在全息元件40的顶点形成具有全息图形的全息图8。
图7示出全息元件40的结构。与用于装入包括半导体激光器35和光接收元件19的构成组件的封装集成地使用全息元件40。在某些情况中，将全息元件40建立为偏振全息图，该全息图用作全息元件或不依赖于激光的偏振方向。在使用偏振全息图的情况中，通过使用玻璃或具有半透明性和所需的光学性质的合成树脂材料，形成偏振全息元件42。该偏振全息元件42具有根据光的偏振方向透射或衍射光的性质。这是因为，在偏振全息元件42中，组成衍射光栅41的材料具有根据光的偏振方向改变折射率的性质。通过使用此性质，可以获得偏振全息元件42的所需特性。偏振全息元件42在一个表面具有衍射光栅41，并且在另一表面具有全息图8。在单片结构中，在携带偏振全息元件42的全息图8的表面上可另外提供四分之一波长波片43。
图8A和8B是示出偏振全息元件42的工作方式的视图。根据激光的偏振方向最优地调整如图7中所示的四分之一波长波片43。在这种情况中，如图8A中所示，即使输出光束穿过全息图，也不产生±1阶光束。那么将看到，偏振全息元件42的使用使得可以将光束引向光盘而不引起激光损失。这样的设计对于可记录光学拾波器尤其有用，因为可以用相等的激光功率将更大量的光导向光盘。
如图8B中所示，在返回光程中，不产生零阶光束，而产生±1阶光束。这样，与不使用偏振全息元件42的情况相比，在这个光学拾波器中，可以增加入射在光接收元件19上的光的量，结果是可以提高光接收元件19的频率特性。这使得可以以更高的速度执行读/写操作。
在现有设计的全息元件中，当输出光束穿过全息图时，由于衍射产生±1阶光束。因为得到的光束不到达光盘，相应地发生光量的损失。这样，在现有结构中，特别是当使用在待写入的光学拾波器中时，与根据该实施例构造的全息激光器30相反，即使相等地发射激光功率，到达光盘的光量也由于在全息元件中引起的光量的损失而减少。尽管依赖于全息图的衍射效率，大约20％至50％的损失是不可避免的。
为了根据输出/返回光程改变穿过偏振全息元件42的激光的衍射方向，将四分之一波长波片43布置在全息元件40和物镜5之间。如图7中所示，通过形成与全息元件40集成的四分之一波长波片43，可以减少组成部件的数量。
图9是本发明第二实施例的视图，示出了全息激光器50的示意性结构。这里，与如图6中所示的全息激光器30起相同或相应的作用的组件将由相同的参考数字表示，并且将省略重复的描述。在全息激光器50中，作为如图8A和8B中所示的偏振全息元件42的替代品，可考虑使用偏振棱镜51。在这种情况中，安装偏振棱镜51代替在输出光程中放置全息图8。类似偏振全息元件42，偏振棱镜51具有根据光的偏振方向透射或反射激光的性质。这样，偏振棱镜51的使用使得可以创建具有透射从半导体激光器35发射的激光和反射从光盘反射的返回光的性质的偏振反射平面52。然后将从偏振反射平面反射的返回光通过镜53引导到全息元件40，并且由全息图8衍射的光入射在光接收元件19上。
此外，在全息元件40的底面上形成3束产生衍射光栅41。提供该衍射光栅41用于DPP方法中，通过该方法通过在三束的基础上信号的操作获得跟踪控制信号。通过给衍射光栅41以偏振特性，可以忽略在返回光程中可能发生的全息元件40和三束发生衍射光栅41之间的干涉，从而在增加设计灵活性方面具有优点。
因为全息图8以光栅的形式组成，光栅间距依赖于衍射角。间距越小，光栅的形成越困难。这样，需要将光栅间距做得尽可能大。同时，光栅间距越大，衍射角越小。在这个情况中，由全息图8衍射的光(信号光)不便地延伸至衍射光栅41，这可能引起信号干扰。如前所述，通过使用偏振衍射光栅，可以获得对于从非目标信息记录表面反射的光的衍射位置或传播的更高的公差。这样，即使由于增加光栅间距而令衍射角减小，由于受制于光的衍射光栅，不会发生信号受到干扰，继而可以适当地读出信号。结果，可以更容易地生产全息元件40，并且另外，可以实现成本的减少。
在全息元件40的后表面上形成3束产生衍射光栅41以将激光分成三个光束。将这三个光束分为零阶光束(中心束)，和±1阶光束(旁束)。在旁束的基础上，获得跟踪信号。这是所谓的三束方法，并且其是用于为利用具有780nm波长的光获得信号而从CD中得到读出信息所需的跟踪控制信号的普通方法之一。在封装的外面的圆形部分中，在将全息激光器50安装在光学拾波器中的时候执行旋转调整，以调整三个束关于光盘的信息坑的位置。也就是，这样调整三个束以使其位于获得用于伺服控制的跟踪信号的最适宜的位置，伺服控制是通过使用三个束的DPP方法实现的。
进而，在具有光栅图形的衍射光栅41中，优选地在衍射光栅41中提供峰/谷相位反转区域，就是说，衍射光栅41优选地由相移衍射光栅形成。通过这种方式，在采用跟踪伺服控制的DPP方法中，可以实现跟踪伺服而无需对三个束实行旋转调整。这是因为，在衍射光栅41中提供相位反转区域的情况中，在三个束的±1阶光束，即副束，中不产生推挽信号，这样，可以实现跟踪伺服而无需调整在主束和副束的推挽分量之间的相位中的差别。这样的相移衍射光栅的实例包括将相位反转区域在垂直于衍射光栅41的凹槽方向的方向中翻转的一个实例；和将相位相对于凹槽方向连续地倾斜翻转的一个实例。
图10是本发明第三实施例的视图，示出了在光接收元件59的光接收部分中的光接收域相对于全息图8的布置。在光接收元件59中，除在光接收域D3和D8各自的两个外侧面上都提供的辅助光接收域以外，在光接收域D1的两个外侧面提供辅助光接收域D1_1和D1_2，并且同样地，在光接收域D10的两个外侧面上都提供辅助光接收域D10_1和D10_2。这样，可以更有效地检测DC偏置消除信号。
图11是本发明第四实施例的视图，示出了在光接收元件69的光接收部分中的光接收域相对于全息图8的布置。在这个实施例中，关于轨道方向，在接收副束的光接收域的一个外侧面上提供每个辅助光接收域。如图3和图5中所示，因为由从非目标信息记录表面返回的光形成的图像向跟踪方向外传播，可以在辅助光接收域中获得DC偏置消除信号。
图12A和图12B是本发明第五实施例的视图，示出了采用束尺寸方法获得聚焦控制信号的情况。注意到，在第一实施例至第四实施例中，可以采用使用聚焦误差信号FES的刀刃方法。在采用通常用于聚焦伺服控制的束尺寸方法的情况中，因为跟踪控制是利3束方法执行的，如图12A中所示，不将全息元件70分割。或者，使用两个±1阶衍射光束。当从光盘反射的信号的光入射在全息图上时生成±1阶衍射光束。尽管，在迄今所描述的***中，生成±1阶衍射光束，也可以仅使用+1阶衍射光束和-1阶衍射光束中的一个，以使光接收元件在面积上更小。
图12B示出根据该实施例的二分割全息元件80。在采用DPP方法以实现跟踪控制的情况中，由与轨道方向等效的方向平行的分割线将全息图划分为两段。然后，在与光接收域S1、S6、S7和S12邻接的位置分别提供接收副束的辅助光接收域。在这种情况中，通过获得域S7_1和S12_2之间信号中的差别，例如，可以消除由从非目标信息记录表面反射的光引起的DC偏置。尽管在图中为了简单的缘故，示出从非目标信息记录表面反射的光仅存在于二分割全息元件80的左手侧上，光也必然会返回至右手侧。此外，不用说，同样在本实施例中，通过使用偏振全息图，可以更高效地利用光。
注意到，尽管上面的解释涉及为了基于单波长光执行读操作而将本发明应用于光学拾波器的情况，本发明也可应用于为了基于不同波长光执行读操作的光学拾波器。在这种情况中，例如，能够发射不同波长的光的激光光源可以放置在单个封装中，或者在不同封装中。
在本发明的实施例中，可以进一步将辅助光接收域放置在与主束入射的光接收域相邻的位置。根据这样的结构，可以可靠地得到在偏离位置由主束形成的图像，从而实现DC偏置的消除。
在本发明的实施例中，可以将辅助光接收域相对于主束入射的主光接收域布置在近似等效于全息图衍射方向的方向中。根据这样的构造，可以无故障地接收返回主束，从而实现DC偏置的消除。
本发明在不脱离其精神或本质特征的情况下可以在其它特殊形式中实现。因此认为本实施例在所有方面作为说明性的而非限制性的，本发明的范围由附加权利要求而不是由前面的描述指示，并且在与权利要求等效的意义和范围内的所有修改都意在包含于其中。

Claims (12)

1.一种光学拾波器(11)，包含：
激光光源(35)；
衍射光栅(41)，用于将从激光光源(35)发射的激光分成三个光束，三个光束是作为零阶衍射光束的主束和作为±1阶衍射光束的两个副束；
物镜(5)，用于将激光汇聚至光盘(6，20)的信息记录表面上；
全息图(8)，其通过利用衍射效应，用于偏转从光盘(6，20)反射以后向激光光源(35)传播的返回光；和
光接收元件(19，59，69)，用于接收被全息图(8)偏转的返回光，
其中，全息图(8)被划分为多个区域，并且通过该全息图的衍射，沿着分离主束和副束的方向将主束和两个副束分别分成多个光束，
其中与所述全息图衍射的多个光束相对应地，将该光接收元件(19，59，69)的光接收部分分割为多个光接收域，
并且其中，在与所述全息图的一个区域所衍射的一个副束入射到其上的多个光接收域之中的至少一个光接收域相邻近的区域中，以及在与所述全息图的另一区域所衍射的另一副束入射到其上的多个光接收域之中的至少一个光接收域相邻近的区域中，设置了辅助光接收域。
2.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，所述全息图(8)被用沿与所述光盘(6，20)的轨道方向等效的方向相垂直的方向的分割线划分。
3.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，将所述辅助光接收域相对于所述主束入射在其上的主光接收域布置在近似等效于所述全息图(8)的衍射方向的方向中。
4.如权利要求3所述的光学拾波器(11)，其中，将所述辅助光接收域相对于所述主光接收域布置在近似等效于所述全息图(8)的衍射方向的方向中，并在主光接收域的前面和后面。
5.如权利要求1至4任何一个所述的光学拾波器(11)，其中，所述多个光接收域包括：
与在所述全息图(8)中生成的±1阶衍射光束对应的一组三个光接收域；
与±1阶衍射光束中的一个副束入射在其上的光接收域邻接地放置的一个辅助光接收域；和
与±1阶衍射光束中的另一个副束入射在其上的光接收域邻接地放置的另一个辅助光接收域。
6.如权利要求1或2所述的光学拾波器(11)，其中，所述辅助光接收域由相对于主束入射在其上的主光接收域以与所述全息图(8)的衍射方向近似垂直的方向布置的多个段组成，并且将这些段中的每一个塑造成在与所述光盘(6，20)的轨道方向等效的方向近似垂直的方向中延长的形状。
7.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，进一步将所述辅助光接收域与所述主束入射在其上的主光接收域邻接地放置。
8.如权利要求7所述的光学拾波器(11)，其中，将所述辅助光接收域相对于所述主束入射其上的主光接收域布置在与所述全息图(8)的衍射方向近似等效的方向中。
9.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，用于将从所述激光光源(35)发射出的激光分成三束的衍射光栅(41)是由相移衍射光栅形成的。
10.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，所述全息图(8)由偏振全息元件(42)形成，在该偏振全息元件中，具有一个给定的偏振方向的光分量被充分地完全透射而不被衍射，然而具有另一偏振方向的另一光分量作为衍射光衍射。
11.如权利要求1所述的光学拾波器(11)，其中，将所述激光光源(35)、所述光接收元件(19，59，69)、所述衍射光栅(41)和所述全息图(8)组合在一起以构成全息激光器(30，50)的单一单元。
12.在权利要求1至11任何一个中的光学拾波器(11)中使用的全息激光器(30，50)，包含：
激光光源(35)；
光接收元件(19，59，69)；
衍射光栅(41)；
全息图(8)；和
封装，
其中将所述激光光源(35)和所述光接收元件(19，59，69)装在该封装中，并且
将所述衍射光栅(41)和所述全息图(8)附着到该封装的表面。
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