CN1183523C - 能够降低相邻轨道串扰的光学头 - Google Patents

Abstract

一种能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，其中光源发射的光束会聚到记录介质上形成一个光斑，然后从其反射回来，被光电检测装置沿着记录介质径向分成中央部和侧部，并按照这种分开的形式接收入射光束；处理单元将侧部的检测信号乘以处理常数并将该结果与中央部的检测信号相加，输出串扰降低了的信号。这种光学头装置能实时地检测到降低了相邻轨道串扰的主轨道信息信号而没有降低主轨道上光斑的光效率，能够记录信息信号。

Description

能够降低相邻轨道 串扰的光学头

技术领域

本发明涉及一种光学头，尤其是涉及一种能够降低对窄轨道间距的高密度记录介质进行记录或重现时发生的相邻轨道串扰的光学头装置。

背景技术

为了增加记录介质的容量，研制的重点在于记录/重现记录介质时使用短波长光源和大数值孔径的物镜。也就是说，作为光学记录介质，使用波长为650nm的光源和数值孔径为0.6的物镜的DVD代替了使用波长为780nm的红外光源和数值孔径为0.45的物镜的CD。另外，为了将规格从CD变为DVD，增大记录密度，对减小记录介质的轨道间距进行了重点开发。

然而，当记录介质的轨道间距变窄时，相邻轨道间的串扰会降低记录信号的重现质量。

这时，当光学头装置记录/重现记录介质时，受相邻轨道影响而降低信号质量的程度取决于轨道间的串扰，然后针对记录介质设定一个允许值。例如，为了在使用DVD-ROM的情况下获得高质量的重现信号，要求DVD的串扰值小于-30dB。

使用波长(λ)为650nm的光源和数值孔径为0.6的物镜的DVD-ROM被制造成轨道间距为0.74μm，其容量为4.7GB。由于决定记录容量的光斑尺寸正比于λ/NA，于是在上述情况下，λ/NA为1.08。因此，轨道间距(Tp)与光斑的比值为Tp×NA/λ＝0.68，相邻轨道间的串扰值低于-30dB。

由于作为一种高密度记录介质并期望在不久的将来能吸引公众注意的HD-DVD所要求的容量高于15GB，轨道间距与光斑的比值必须低于0.6，而且这时相邻轨道串扰增加。例如，当HD-DVD使用波长410nm的光源和数值孔径0.6的物镜时，轨道间距要设定成0.368μm，以具有15GB的容量，而相邻轨道串扰却有高于-20dB的值。因此，为了避免重现信号的质量下降，需要一种能够降低相邻轨道串扰的光学头装置。

图1示出了一种能够降低相邻轨道串扰的传统光学头装置。

如图1所示，光源1发出的光被光栅2衍射，而分成了零级衍射光束和±1级衍射光束等三束光束。光束在分束器3上反射后，反射光束由物镜5会聚而在光盘10上形成了位置互不相同的三个光斑S1，S2和S3，如图2所示。也就是说，零级衍射光束在重现信息信号的主轨道T1上形成光斑S1，±1级衍射光束在与主轨道T1相邻的第一、二相邻轨道T2、T3上分别形成了光斑S2和S3。

这时，如图2所示，形成在光盘10上的光斑相互间倾斜地形成在主轨道T1和相邻轨道T2和T3上。即，第一相邻轨道T2上形成的光斑S2比主轨道T1上形成的光斑S1超前，而第二相邻轨道T3上形成的光斑S3比光斑S1落后。这时，因为轨道间距窄，各光斑的侧部盖住了相邻轨道，所以，零级衍射光束和±1级衍射光束不仅形成在各自的轨道上，还形成在相邻轨道上。

从光盘10反射回来并经过物镜5的光束经过分束器3，然后由光电检测器8进行检测。光电检测器8上设有能相互独立地进行光电转换的第一、二、三等3个光接收部A、B、C。即，从光盘10的相应轨道反射回来的3个光束由光电检测器8上相应的3个光接收部A、B和C接收，如图3所示。

其中，标号4代表反射镜，标号7代表将入射光束会聚到光电检测器8上的传感透镜。

在具有上述结构的光学头装置中，待检测的信号是从主轨道T1反射回来并被第二光接收部B接收的信号。但是，由于零级衍射光束形成的光斑S1的部分覆盖了第一、二相邻轨道T2、T3，所以，第二光接收部B检测到的信号不仅包括主轨道T1的信息信号，也包括相邻轨道的信号，这些信号相互混合。因此，通过对第二光接收部B检测到的信号和第一、三光接收部A、C检测到的信号进行差处理，可以检测到主轨道T1的信号。如果光接收部和光接收部检测到的信号用相同的符号表示，则主轨道T1的RF信号由下列的方程(1)表示：

RF信号＝B-K×[A+C]        (1)

其中，K是按照使时间轴上的主轨道T1的信号振荡最小确定的常数，即按照使相邻轨道T2和T3形成的串扰最小确定的常数。

另一方面，如图2所示，由于经光栅2分开的3个光束会聚到各个轨道上，彼此相互倾斜地形成光斑，由第一、三光接收部A、C检测到的相邻轨道的信号相对于包括在第二光接收部B检测到的相邻轨道信号延迟固定时间。所以，无法进行实时处理来检测主轨道的信息信号，而且有一个问题是将相对于检测到的信号B延迟固定时间的信号作为相邻轨道的信号A和C。

另外，在上述降低相邻轨道串扰的方法中，由于必须在光盘10的相应轨道上形成3个光斑，降低了用来记录/重现主轨道T1的信息信号的光斑S1的光效率，而难以用光斑S1来记录。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种光学头装置，能够实时地检测主轨道的信息信号，降低相邻轨道串扰，而且能在不降低光斑光效率的情况下降低相邻轨道串扰。

相应地，为了实现上述目的，所提供的能够降低相邻轨道串扰的光学头装置包括：发射光束的光源；光路改变装置，设置在光路上位于光源和记录介质之间，用来改变入射光束的光路；物镜，设置在光路上位于光路改变装置和记录介质之间，用来将入射光束会聚到记录介质上；光电检测装置，接收从记录介质反射回来并经过光路改变装置的光束，其特征在于，该光学头装置包括：光电检测装置将入射光束沿着记录介质的径向分成中央部和侧部，并按照这种分开的形式接收入射光束；处理单元，对光电检测装置得到的入射光束中央部和侧部的检测信号进行处理，并输出降低了相邻轨道串扰的主轨道信息信号。

按照本发明的一个方面，光电检测装置是光电检测器，其包括接收入射光束中央部的主光接收部和至少一个副光接收部，副光接收部相对于记录介质的径向设置在主光接收部的侧面，接收偏离主光接收部的入射光束的侧部。

这时，主光接收部最好具有一预定的尺寸，以接收入射光束的10％-90％的中央部。

按照本发明的另一个方面，光电检测装置包括：直接透过入射光束中央部而按预定角度衍射入射光束侧部的光学元件，从而沿着径向将入射光束分成中央部和侧部；多个光电检测器，彼此独立地将分开的光束光电转换为电信号。

另外，处理单元最好包括：乘法器，将入射光束侧部的检测信号乘以调整处理常数K，而使相邻轨道串扰最小；加法器，将乘法器输出的信号与入射光束主光接收部的检测信号相加，并输出串扰降低了的信息信号。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，能更加清楚本发明的上述目的和优点。其中，

图1是能够降低相邻轨道间串扰的传统光学头装置的光学布局示意图；

图2是传统光盘的一部分轨道的平面示意图；

图3是图1所示光电检测器的平面示意图；

图4是根据本发明一个实施例能够降低相邻轨道间串扰的光学头装置的光学布局示意图；

图5是图4所示光电检测器和处理单元结构的方框图；

图6是本发明的光学头装置中，用来解释降低相邻轨道串扰的原理的在记录介质上的一个信号坑的例子的平面示意图；

图7是利用本发明光学头装置重现图6记录介质上主轨道时检测信号的曲线图；

图8A和图8B是具有轨道间距为0.36μm，图6所示的信号坑的记录介质用光源波长为410nm、物镜数值孔径为0.6的光学头装置来重现时，串扰量相对于处理常数K值的曲线图；

图9是根据本发明另一个实施例能够降低相邻轨道间串扰的光学头装置的光学布局示意图；

图10是图9所示光学衍射元件的平面示意图；

图11图9所示第一、二、三光电检测器和处理单元的方框图。

具体实施方式

图4是根据本发明一个实施例能够降低相邻轨道间串扰的光学头装置的光学布局示意图。

参见图4，根据本发明的光学头装置包括：发射光束的光源11；光路改变装置，设置在光路上位于光源11和记录介质10之间，用来改变入射光束的光路；物镜15，设置在光路上，位于光路改变装置和记录介质10之间，用来将入射光束会聚到记录介质10上；光电检测装置，分开入射光束，并按照这种分开的形式接收入射光束；处理单元20，对从光电检测装置得到的检测信号进行处理，并输出降低了相邻轨道串扰的信息信号。其中，标号17是一个传感透镜。

分束器13可以作为光路改变装置。分束器13改变入射光束的传播路径，这样，分束器13就能例如反射大部分的光束并将反射光束射向记录介质10，而且使从记录介质反射回来的入射光束大部分透射。这里也可以把全息元件(未示出)用作光路改变装置。全息元件直接通过光源11来的入射光束，然后以预定的角度向着光电检测装置衍射记录介质10来的入射光束。这时，能够将光源11、全息元件和光电检测装置模块化。

光电检测装置将从记录介质反射回来并经过光路改变装置的入射光束相对于记录介质10的径向分开成中央部和侧部，并接收这种分开形式的入射光束。

在该实施例中，光电检测装置设有光电检测器18，其设计成能够分别接收入射光束的中央部和侧部，如图5所示。光电检测器18包括接收入射光束中央部的主光接收部A和副光接收部B和C，副光接收部B和C相对于记录介质10的径向设在主光接收部A的两侧，并独立于主光接收部A接收入射光束的侧部。这里，可以将一个副光接收部B或C设在主光接收部A的一侧，接收入射光束的一个侧部。

这时，主光接收部A具有一预定的尺寸，以接收入射光束的10％-90％的中心部。这里，如下所述，能够使相邻轨道串扰最小的主光接收部的最佳尺寸由根据本发明的光学头装置的整体布局和下面描述的处理常数K的值确定，该尺寸的可能范围如上述。

处理单元20对入射光束中央部的检测信号A和入射光束侧部的检测信号B、C进行处理，去掉包含在记录介质10主轨道信号内的相邻轨道串扰。处理单元20包括第一加法器21、乘法器23和第二加法器25，第一加法器21将在第一、二副光接收部B、C进行光电转换并输出的信号相加，乘法器23将第一加法器21输出的信号(B+C)乘以处理常数K，第二加法器25将在主光接收部A进行光电转换并输出的信号与乘法器输出的信号K(B+C)相加。

这里，处理常数K是按照使经第二加法器25检测到的信息信号中包含的相邻轨道串扰，即信息信号时间轴的振荡最小确定的常数。根据本发明，处理常数K的值最好大于1。这样的处理常数K值是有效的值，能使根据本发明的光学头装置的相邻轨道串扰最小。相应于具有的尺寸能接收入射光束的10％-90％的中央部的主光接收部A，处理常数K的值使相邻轨道串扰最小。

这时，乘法器23最好设计成能够调整处理常数K。这样的意图是根据装配光学头装置和/或改变了要记录/重现的记录介质10的规格等情况设定最佳的处理常数K。此时，可以将乘法器23设置成能够在大于1的范围内调整处理常数K。

另一方面，当副光接收部(B或C)仅设在主光接收部A的一侧时，根据本发明的处理单元只包括乘法器23和第二加法器25。

下面，参照具有图6所示的记录介质的信号坑的一个例子，详细地介绍利用根据本发明的上述光学头装置降低相邻轨道串扰的原理。

参见图6，沿着记录介质10的主轨道T1在第一间段D1上形成信号坑，沿着第一相邻轨道T2在第二间段D2上形成另一些信号坑，沿着第一相邻轨道T2和第二相邻轨道T3还形成了又一些信号坑。这里，如果在第一、三间段D1、D3上重现信号的交变分量分别为X和Y，则相邻轨道串扰定义成20LOG(Y/X)。

光源11发出的光束被物镜15会聚，然后在主轨道T1上形成光斑。这时，由于轨道间距窄，光斑覆盖了第一、二相邻轨道T2、T3以及主轨道T1。因此，主光接收部A的检测信号A和第一、二副光接收部B、C的检测和信号B+C表示为图7所示的曲线。其中，横轴代表光斑沿轨道方向的运动(图6箭头的方向)，而纵轴代表按任何合适的单位的检测信号值。

如图7所示，尽管在第一间段主光接收部A的检测信号A和副光接收部B、C的检测和信号B+C大致彼此同相，但是，在第二和第三间段它们之间大约180°反相位。因此，在主轨道T1上没有形成信号坑的间段，如第三间段D3，重现的信号A+B+C是检测信号的和，由于相邻轨道的干扰而表现出了交变分量。于是，相邻轨道串扰变成高于-20dB的值。

但是，如果副光接收部B、C的检测和信号B+C乘以处理常数K＝2.0，经补偿后的重现信号，即上述和信号和光接收部A的检测信号的和A+2.0(B+C)，为主轨道T1上没有形成信号坑的第三间段D3上除掉了交变分量的信号，如图7所示。

于是，通过相加接收入射光束中央部的主光接收部A的检测信号和接收入射光束侧部的副光接收部B和/或C的检测信号乘以适当的处理常数K的信号，即使记录介质的轨道间距窄，也能获得相邻轨道串扰被显著降低的优良的信息信号(RF信号-射频信号)。

图8A和8B是当记录介质10的轨道间距为0.368μm，并利用根据本发明的光学头装置在光源11的波长为410nm、物镜15的数值孔径为0.6的条件下对图6所示形式的轨道重现时，分别相应于处理常数K计算的串扰量曲线。

图8A是当主光接收部A设置成接收入射光中央部的1/3时相应于处理常数K的值算出的串扰曲线，其中，当K＝2.0时，串扰的最小值低于-40dB。

图8B是当主光接收部A设置成接收入射光中央部的1/2时相应于处理常数K的值算出的串扰曲线，其中，当K＝1.8时，串扰的最小值低于-40dB。

如上所述，能够根据光学头装置的整体布局来确定处理常数K的最佳值，针对其尺寸能够接收入射光束中央部的预定百分比，即大约10％-90％范围内的百分比的主光接收部A，使串扰的最小值低于-30dB。

因此，当光电检测器18的主光接收部A设置成接收中央部的大约10％-90％范围内的入射光并根据主光接收部A的尺寸确定合适的处理常数时，就能够检测到相邻轨道串扰降低了的信息信号(RF信号)。

于是，如果使用根据本发明的光学头装置，即使在HD-DVD中由于要求高于15GB的存储容量而使轨道间距与光斑之比低于0.6，也能检测到串扰低于-30dB的优良的信息信号。

另外，由于根据本发明的光学头装置只形成了一个光斑，因此，聚焦在主轨道上的光斑密度高于在记录介质10上形成3个光斑的传统光学头装置。所以，由于根据本发明的光学头装置能够在主轨道上形成密度足够高的光斑，而能够用作在记录介质10上记录信息信号的记录装置。

图9是根据本发明另一个实施例能够降低相邻轨道间串扰的光学头装置的光学布局示意图，其中与图4相同的标号代表相同的元件。在本实施例中，光电检测装置包括：沿径向直接透过入射光束中央部并以预定角度衍射入射光束侧部的光学元件30，从而将入射光束分成中央部和侧部；多个将分开的光束光电转换为电信号的光电检测器38a,38b和38c。这里，尽管图示的光学元件30设置在光路上位于传感透镜17和光电检测器38a,38b,38c之间，但是，光学元件30也可以设置在光路改变装置和传感透镜17之间。

如图10所示，光学元件30包括沿径向直接透过入射光束中央部的透光部30a和以预定角度衍射入射光束侧部的图样部30b、30c。透光部30a可以是一透明元件或者开孔(未示出)。在图样部30b和30c中，形成的图样，例如全息图样，使其对入射光束进行衍射而生成-1级衍射光束和+1级衍射光束。

其中，透光部30a的尺寸设计成能像本发明前述实施例的主光接收部那样，直接透过入射光束中央部的10％-90％。

如图11所示，主光电检测器38a接收通过透光部30a的光束中央部。副光电检测器38b和38c沿记录介质的径向设置在主光电检测器38a的两侧，分别接收在图样部30b和30c衍射并通过的光束的侧部。

其中，图样部30b和30c中的一个可以由遮光元件(未示出)构成。这时，副光电检测器38b或38c对应图样部设置。

因为用上述光学头重现降低了相邻轨道串扰的信息信号的原理和操作与本发明前述实施例相同，所以，省略了相应的描述。

这里，应该理解可以得到根据本发明的光学头装置的各种变型和等效结构。

根据本发明的上述光学头装置在记录介质上照出一个光斑，沿着记录介质的径向分别检测从记录介质反射回来的光束的中央部和侧部，将侧部的检测信号乘以处理常数，然后把该结果与中央部的检测信号相加，从而能够实时地重现降低了相邻轨道串扰的主轨道信息信号。

因此，即使在重现窄轨道间距的高容量记录介质，具体地说，在重现光斑与轨道间距的比被设定为小于0.6的HD-DVD的信息时，也能实时地得到相邻轨道串扰降低了的优良重现信号。

另外，由于没有降低聚焦在主轨道上的光斑的光学效率，所以，可以记录信息信号。

Claims (5)

1.一种能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，包括发射光束的光源、设置在光路上位于光源和记录介质之间用来改变入射光束的光路的光路改变装置、设置在光路上位于光路改变装置和记录介质之间用来将入射光束会聚到记录介质上的物镜和接收从记录介质反射回来并经过光路改变装置的光束的光电检测装置，

所述光电检测装置将入射光束相对于记录介质的径向分成中央部和侧部并按照这种分开的形式接收入射光束；

还包括一处理单元，对从光电检测装置得到的入射光束中央部和侧部的检测信号进行处理并输出降低了相邻轨道串扰的主轨道信息信号，

所述处理单元包括：乘法器，将入射光束侧部的检测信号乘以调整处理常数(K)，而使相邻轨道串扰最小；加法器，将乘法器输出的信号与入射光束中央部的检测信号相加，并输出串扰降低了的信息信号。

2.如权利要求1所述的能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，其特征在于，光电检测装置是光电检测器，其包括接收入射光束中央部的主光接收部和至少一个副光接收部，副光接收部相对于记录介质的径向设置在主光接收部的侧面，接收偏离主光接收部的入射光束的侧部。

3.如权利要求2所述的能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，其特征在于，主光接收部具有预定的尺寸，能够接收入射光束的10％-90％的中央部。

4.如权利要求1所述的能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，其特征在于，光电检测装置包括：

直接透过入射光束中央部而按预定角度衍射入射光束侧部的光学元件，从而沿着径向将入射光束分成中央部和侧部；

多个光电检测器，彼此独立地将分开的光束光电转换为电信号。

5.如权利要求1所述的能够降低相邻轨道串扰的光学头装置，其特征在于，处理常数的值为1或大于1。

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