TW513717B - Compatible optical pickup for high-density recording/reproduction - Google Patents

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513717 案號 90101971 Λ_ 曰 修正 五、發明說明（1) 發明背景 1 .發明範圍 本發明有 記錄/再生用 高密度記錄/ 同格式之光學 像差及/或光 2.相關技術說 光學拾光 在一光學碟片 學碟片再生資 定的。聚焦光 值孔徑（N A )相 如為1 5 G B 學碟片上的光 度記錄之用， 約4 1 0 n m的光 可從公式（1 ) 另 方面 因 與碟片之資訊 折射率（η )、 如公式（2 )所 關一種可與不同格式光 光學拾光器，尤其有關 再生用光學拾光器，此 碟片相容，並可補償因 學碟片厚度差異產生的 明 器是一種器件，它利用 上，而可將資訊記錄在 訊。記錄與再生容量是 點之大小與雷射光束之 關，如公式（1 )所示： 聚焦先點大小* λ/ΝΑ……· 左右或更高之較高記錄 點大小必須再降低。為 務必採用藍色雷射光作 ，並採用數值孔徑為0. 6 推論出。 光學碟片傾斜而發生的 記錄表面相對光轴之傾 碟片基底之厚度（d)、 述： 學碟片相容的高密度 一種採用單一物鏡之 種光學拾光器可與不 不同光波長造成的色 球面像差。 物鏡將雷射光束聚焦 光學碟片上，或從光 由聚焦光點之大小決 波長（λ )及物鏡之數 • (1) 密度時，聚焦在一光 了形成小光點供高密 為光源以發射短波長 或更高之物鏡，此點 彗形像差（coma， W31) 角（0 )、碟片基底之丨 及物鏡之N A有關聯

981207501.ptc 第6頁 513717 案號 90101971 m 3. 20 年月曰 修正 五、發明說明（2) (n2-l)sin Ocos 0/(n2-sin2 6l)5/2]x ΝΑ3· (2) 為了確保用於高密度記錄之碟片的相對傾斜容許差， 因而有減少碟片基底厚度（d )的趨勢。例如，光碟（c 〇 m p a c t disc，CD) 之厚度為1.2mm，數位多用途光碟（DVD)之厚 度為0. 6mm。此外，新進發展的新世代DVD家族媒體（所謂 的高定義（HD)_DVD )，其厚度極有可能決定為0. 6mm或更 薄。 用在新世代DVD上作高密度記錄/再生的光學拾光器， 採用可放射藍色雷射光束的光源，且其物鏡經過最佳化， 適合用於藍色雷射光束與新世代DVD基底之厚度。 為了與現有碟片（諸如D V D )相容，高密度記錄/再生光 學拾光器需要另一光源放射紅色雷射光束。新世代DVD的 _光學拾光器中採用藍、紅二種光源的原因，是為了與可記 錄DVD(DVD-R)及多層DVD相容。此二種DVD對藍色光具低反 射率。 新世代DVD的光學拾光器，其物鏡的設計適合用於藍 色光與新世代DVD基底的厚度。因此，採用DVD作為記錄媒 體時，被物鏡聚焦在D V D記錄表面上的紅色光點會因紅、 藍光的波長差異而包括色像差。此外，所使用的新世代DV D基底厚度與一般DVD基底厚度不同時，會發生因碟片厚度< 差異造成的球面像差。 圖1顯示一光學拾光器採用專供用於4 0 5 nm光的物鏡 時，相對物鏡上入射光波長變化的光程差（OPDrms)。在圖 1中，OPlms係指被物鏡聚焦之光點内的像差量，並以波

981207501.ptc 第7頁 513717 案號 90101971 Λ_η 修正 五、發明說明（3) 長表示。 如圖1所示，當4 0 5 n m光入射物鏡時，幾乎不發生像 差，所以4 0 5 n in時的Ο P Drms接近零。相反地，當6 5 0 n m光入 射物鏡時，由於像差增加，在此波長的〇 P Drms變成0 · 1 5 λ 〇 因此，在相關範圍内考慮標準像差裕度時，亦即OPD rms-0. 07 λ 時，新世代DVD的光學拾光器與一般DVD不相容 ，因為新世代DVD的設計是用最適合405 nm光的物鏡來聚焦 650nm的光。換言之，為了與一般DVD相容，新世代D V D的 光學拾光器需要裝置來補償先前提到的色像差及/或球面 像差。 請參照圖2 ，傳統的像差補償裝置包括一物鏡3與一 聚光透鏡5 。物鏡3使入射光束聚焦；聚光透鏡5使物鏡 3聚焦之光束進一步凝聚，以於一光學碟片1上形成一光 點。如圖3所示，聚光透鏡5與物鏡3之間的距離係根據 光學碟片基底1的厚度變量（△〇!)及所用光線的波長變量 加以調整，以補償像差。 然而，由於此種傳統的像差補償裝置採用二個透鏡， 亦即聚光透鏡5與物鏡3 ，所以二個透鏡的組裝複雜。此 夕卜，為了達到尋跡與聚焦控制及物鏡3與聚光透鏡5的間 距調整，必須致動物鏡3與聚光透鏡5二者，所以整個致 動器的結構變得複雜。 發明概要 為了解決上述問題，本發明目的之一在於提供一種採

1_1

981207501.ptc 第8頁 513717 案號 90101971 修正 五、發明說明（4) 用單一物鏡的 進的架 學碟片 學碟片 了達成 碟片的 源，一 具有改 或因光 式的光 為 式光學 第二光 更裝置，一第 一信號 及一第 光束， 具有相 片。該 射之光 片上形 物鏡間 第二光 可改變 係安排 與物鏡 高密度構，可 厚度變 相容。 本發明 光學拾 物鏡， 三光徑 元 ，一 處理單 二信號處理單 適於具有第一 當長波 物鏡特 束波長 成一光 的光徑 徑變更 第二光 在第一 間的光 長的光 別設計 ，可使 點。第 上，可 裝置係 源放射 光徑變 徑上， 記錄/再生光學拾光器，此種拾光器 補償因不同光波長造成的色像差及/ 異產生的球面像差，因此可與不同格 上述目的 提供 器包 5么幺 光器。此拾光 一第一光徑變更裝 變更裝置，一 第一分光裝置 元。 格式 束， 為適 第一光源 之第 適於 用於 射冼 —入 一光徑變 改變 安排 的光 更裝 可傳 第一 在第 束移 置與 送第 一並反射另一光束，以改變一 光電探測器可接收由第一光源 射並通過物鏡、第三光徑變更 光束，並以光電方式轉換接收 一光 具有 第一 束聚 更裝 光源 二光 動路 物鏡 一及 入射 放射 裝置 的光 第一 ? — 放射 學碟 第二 光學 焦， 置係 放射 源與 徑。 間及 第二 光束 再從 與第 束0 一種 括一 置， 光電 第二 具有 片。 格式 碟片 在一 安排 的光 物鏡 第三 第二 光源 的移 一對 一光 第一 可兼容不同格 第一光源，一 一第二光徑變 器，一第 探測 短波 光源 探測 光電 相當 第二 之第 與第 對應 在第 束移 間的 光徑 光徑 放射 動路 應光 徑變 信號 二光 一光 之光 一光 動路 光徑 變更 變更 的光 徑。 學碟 更裝 處理 器， 長的 放射! 學碟 源放 學碟 源與 徑。 上， 裝置 裝置 束之 第一 片反 置的 口 〇 一 早兀

981207501.ptc 第9頁 513717 _案號90101971_年…月 曰 修正_ 五、發明說明（5) 可從第一光電探測器的信號輸出檢測一第一光學碟片的再 生信號。第一分光裝置係安排在第二光源與第二光徑變更 裝置間的光徑上，可將入射光束分割成至少二個光束，包 括第一及第二光束，以於一對應之光學碟片上分別聚焦為 一主光點與一副光點。第二光電探測器具有第一及第二光 ^ 接收部，可分別接收由第二光源放射再從對應光學碟片反 ， 射並通過物鏡、第三光徑變更裝置及第二光徑變更裝置之 第一及第二光束，並以光電方式轉換接收的光束。第二信 號處理單元可處理第二光電探測器第一及第二光接收部之 信號輸出，以補償因第一及第二光源之放射光束波長不同 而造成的色像差，及/或因第一與第二光學碟片間的厚度 差所產生的球面像差，藉此檢測第二光學碟片之再生信號 〇 較佳是，第一光源放射藍色光而第二光源放射紅色光 。較佳是，第一分光裝置為一全息光學元件（holographic optical element，HOE)，只對第二光束造成預定的球面 像差量，以使第二光束相對第一光束進而包括球面像差。 在此情況時，第二信號處理單元可進而包括位於第一及/ 或第二光接收部輸出端之間的延遲器，以延遲第一及第二 光接收部之一的信號輸出，而使電氣信號之相位配合。 較佳是，第一分光裝置為一偏振全息光學元件，以產 生具有一種偏振成份的第一光束與具有另種偏振成份的第 二光束，並只對具有另種偏振成份的第二光束造成預定之 球面像差量，以使第二光束相對第一光束進而包括球面像

981207501.ptc 第10頁 513717 案號 90101971 曰 修正 進而 電檢 過物 第二 安排 以分 二光 光點 ，從 光電 包括 測器 鏡、 光束 第二 別接 束。 產生 副光 轉換 點產生 ，且k 下列公式處理第 一最後再生信號 束之不同波長造 片間的厚度差異 + k(Sm - SSLlb) ，可由參照附圖 。附圖包括： 五、發明說明（6) 差；而且該光學拾光器 光徑變更裝置與第二光 對應光學碟片反射並通 光徑變更裝置之第一及 一及第二光束。其中， 光接收部時，係使其可 同偏振成份的第一及第 較佳是，假設從主 接收部接收與光電轉換 被第二光接收部接收與 第二信號處理單元使用 的信號輸出，藉此輸出 第一及第二光源放射光 或因第一與第二光學碟 s 二 snl 本發明上述目的及優點 詳細說明而更趨於明確 發明詳細說明 請參照圖4 ，根據 度記錄與再生用光學拾 ，可放射不同波長之雷 聚焦以於一光學碟片1 0 更裝置13、23及15，可 光裝置，可分割從第二 一偏振分光器，位於第二 間的光徑上，可根據從一 第三光徑變更裝置及第二 的偏振度，傳送或反射第 光電檢測器之第一及第二 收被偏振分光器分割成不 一主再生信號Sm被第一光 一副再生信號Ssub 是一增益因數，則 一及第二光接收部 S ，其中已補償因 成的色像差，及/ 造成的球面像差： 所作的較佳實施例 本發明一較佳實施例之兼容性高密 光器，包括第一及第二光源1 1 、2 1 射光束；一物鏡1 7，可將入射光束# 上形成一光點；第一至第三光徑變 改變一入射光束之移動路徑；一分 光源2 1入射的光束，以於光學碟片

981207501.ptc 第11頁 513717 案號 90101971 年 3. 20 月 曰 修正 五、發明說明（7) 1 0上形成至少二個光點；第一及第二光 可接收從光學碟片1 0反射的光束，以經 信號；第一及第二信號處理單元2 0、3 0 光電檢測器1 9、2 9檢測的信號，檢測光 號。 在本實施例中，光學碟片1 0為具有 學碟片或第二光學碟片。第一光學碟片 位多用途碟片（所謂的高定義（HD) - DVD) 厚度為0. 6mm或更薄（從光入射表面至資 )，而第二光學碟片可為例如D V D家族媒 ，其基底厚度為0 . 6 m m。 第一光源1 1 、第一光徑變更裝置1 3 1 9、及第一信號處理單元2 0係用於將一 一光學碟片上，及/或從第一光學碟片 更明確地說，第一光源1 1放射相當低波 400nm 的光，適用於第一光學碟片。從 發散光束，由一準直透鏡1 2作平行校準 第一光徑變更裝置1 3包括例如一分 射光束的一部份，並反射入射光其餘的 。除了圖4所示的立方體型分光器，此 型或稜鏡型分光器。 或者，第一光徑變更裝置1 3可包括 中未示），可根據入射光束的偏振度傳 ，以改變入射光束的移動路徑；及一相 電檢測器1 9、2 9 ， 由光電轉換而檢測 ，可從第一及第二 學碟片1 0的再生信 不同格式的第一光 可為例如新世代數 家族媒體，其基底 訊記錄表面之厚度 體（以下稱為D V D ) 、第一光電檢測器 貧訊信號記錄在弟 再生一資訊信號。 長的光，例如，約 第一光源1 1放射的 〇 光器，用以傳送入 部份，如圖4所示 分光器亦可為扁平 一偏振分光器（圖 送或反射入射光束 位滞後晶片（圖中

981207501.ptc 第12頁 513717 案號 90101971 年 月 曰 修正 五、發明說明（8) 未示），置於偏振分光器與第三光徑變更裝置1 5間的光徑 上，以對入射光束造成相位滯後。較佳是，相位滯後晶片 為一 1/4 波晶片（quarter-wave plate)，可滯後入射光束 的相位達λ / 4 物鏡1 7經 第一光源1 1放 )。因此，當 片1 0上時，由 所以發生色像 二光學碟片的 二光源2 1放射 於基底厚度的 球面像差都可 處理器3 0補償 拾光器可兼容 第三光徑 1 7間的光徑上 光束，並反射 放射的光束的 鏡面1 5 a 的分 第二光源2 1放 便可以傳送藍 第一光電 光學碟片反射 過處理，最適於第一光學碟片之基底厚度與 射之光波長，且具0 . 6或更高之數值孔徑（N A 第二光源2 1放射的光被物鏡1 7聚焦在光學碟 於第一及第二光源放射光束的波長有差異， 差。此外，當第一光學碟片的基底厚度與第 基底厚度不同時（稍後將會說明），光束從第 後在第二光學碟片上聚焦為一光點時，會由 差異而發生球面像差。然而，色像差及/或 用分光裝置、第二光電檢測器2 9及第二信號 (稍後將會說明），因此，根據本發明之光學 第一及第二光學碟片。 變更裝置1 5位於第一光徑變更裝置1 3與物鏡 ，可傳送第一與第二光源1 1 、2 1之一的放射 另一光束，藉此變更第一及第二光源11 、21 移動路徑。第三光徑變更裝置1 5可為具有一 光器，以傳送第一光源1 1放射的光束並反射 射的光束。較佳是，鏡面1 5 a 經過彼覆，以 光並反射紅光。 檢測器1 9接收從第一光源1 1放射後再從第一 依序經過物鏡1 7、第三光徑變更裝置1 5及第

981207501.ptc 第13頁 513717 案號 90101971 年 月 曰 修正 五、發明說明（9) 一光徑變更裝置1 3的光束，並經由光電轉換來檢測來自接 收光束的信號。第一信號處理單元2 0利用第一光電檢測器 檢測的信號，檢測來自第一光學碟片的再生資訊信號。在 本實施例中，如前所述，本光學拾光器可將資訊信號記錄 在一新世代DVD上，並從新世代DVD再生先前記錄的資訊信 號。 另一方面，第二光源2 1 、第二光徑變更裝置2 3 、該分 光裝置、第二光電檢測器2 9及第二信號處理單元2 0合作將 資訊信號記錄在第二光學碟片上，及/或從第二光學碟片 再生資訊信號。更明確地說，第二光源2 1放射相當長波長 的光，例如約6 5 0 n m 的光，適合用於第二光學碟片。從第 二光源2 1放射的發散光束係用準直透鏡2 2作平行校準。 平行光束被分光裝置分成至少二道光束，包括第一及 第二光束I 、I I 。第一及第二光束I 、I I經由-物鏡1 7被聚焦 在光學碟片1 0上，因而產生一主光點與一副光點。較佳是 ，分光裝置可包括一全息光學元件（HOE) 25 ，其可對第二 光束I I造成預定之球面像差量，以及將入射光束分割成第 一及第二光束I、I I 。在此情況時，第一光束是被HOE 2 5 衍射（繞射）的第0階光束’第二光束I I是被Η Ο E 2 5衍射的 第± 1階光束。

第二光徑變更裝置23係安排在ΗΟΕ 25與第三光徑變 裝置1 5之間的光徑上，可改變入射光束的移動路徑。更明 確地說，從第二光源2 1入射的光被第二光徑變更裝置2 3導 向第三光徑變更裝置15 ，而從第三光徑變更裝置15入射的

981207501.ptc 第14頁 513717 案號 90101971 年 月 曰 修正 五、發明說明（10) 光被第二光徑變更裝置2 3導向第二光電檢測器29。與第一 光徑變更裝置1 3 —樣，第二光徑變更裝置2 3可為一分光器 ，或為一偏振分光器（P B S)與一相位滯後晶片之組合。 來自HOE 25的第一及第二光束I 、II依序通過第二及 第三光徑變更裝置2 3、1 5，並被物鏡1 7聚焦在光學碟片1 0 的同一磁執上，分別為主光點與副光點。 在光學碟片1 0上的主光點與副光點，包括因第一及第 二光源1 1 、2 1放射光波長的差異所造成的色像差。當採用 的第二光學碟片其基底厚度與第一光學碟片的基底厚度不 同時，主光點與副光點亦包括因基底厚度差異而造成的球 面像差。與主光點比較時，副光點進而包括因HOE 2 5所刻1 意造成的球面像差。 第一及第二光束I 、I I從光學碟片1 〇反射後，經由物 鏡1 7、第三光徑變更裝置1 5、第二光徑變更裝置2 3、及一 聚光透鏡2 8，被第二光電檢測器2 9接收。聚光透鏡2 8將通 過第二光徑變更裝置23的第一及第二光束I 、II聚光。第 二光電檢測器2 9包括第一及第二光接收部2 9 a、2 9 b，用以 分別接收第一及第二光束I 、I I 。 第二信號處理單元3 0可補償經由第一及第二光接收部 2 9 a、2 9 b的光電轉換而獲得的電氣信號中所包括的前述色 像差及/或因厚度差異產生的球面像差，並輸出一再生信 號。更明確地說，第二信號處理單元3 0包括一差動單元3 3 ，可相減第一及第二接收部2 9 a、2 9 b的信號輸出；一增益 控制器3 5 ，可用一增益因數k放大差動單元3 3的減法信號

981207501.ptc 第15頁 513717 修正 案號 90101971 五、發明說明（11) 輸出；及一加法器Μ，可總加增益控制器3 5的信號輸出與 第一光接收部2 9 a的信號輸出。 時，第二信 及第二光接 信號S，其 換言之，從第二光學碟片再生一資訊信號 號處理單元3 0會利用以下的公式（3 ) 處理第一 收部2 9 a、2 9 b的檢測信號輸出，並輸出一再生 中已補償色像差及因厚度差異產生的球面像差

S

k(S - S sub (3) 其已被第一 表源自副光 收並轉換成 厚度差異程 制，以使來 此情況時， 之再生信號 k，並將結 ，亦即主光 時，副光點 ，第二信號 所示，以補 延遲器3 1安 之輸入端間 部2 9 b 之輸 其 光接收 點的副 一電氣 增 度而改 自第二 最好k 輸出的 果反饋 如 點與副 會沿光 處理單 償源自 裝在第 。延遲 中，Sm代表源自主光點的主再生信號， 部2 9 a接收並轉換成一電氣信號；Ssub代 再生信號，其已被第二光接收部2 9 b接 信號；k是一增益因數。 益因數k 依照第一及第二光學碟片間的 變，並由一 k 值調整電路（圖中未示）控 光學碟片的再生信號抖動減至最小。在 值調整電路可監視第二信號處理單元3 0 抖動情況，根據監視結果調整增益因數 給增益控制器3 5供增益控制之用。 先前所述，若是使用Η Ο E 2 5將二個光點 光點，聚焦在光學碟片1 0的同一磁執上 學碟片之磁執方向與主光點分離。因此 元30最好進而包括一延遲器31 ，如圖4 二光點之信號間的時間延遲。例如，將 二光接收部29b 之輸出端與差動單元33 器3 1可延遲在前信號（例如第二光接收

981207501.ptc 第16頁 513717 _案號90101971_年月曰 修正_ 五、發明說明（12) 出）的相位，以使第一及第二光接收部2 9 a、2 9 b的輸出信 號相位配合。 根據本發明如圖4說明之架構的光學拾光器，於採用 具有第一格式之新世代DVD 家族光學碟片作為光學碟片1 0 時，第一光源1 1會操作放射藍色光。從第一光源1 1放射的 ‘ 發散光束被準直透鏡1 2作平行校準後，依序通過第一及第 、 三光徑變更裝置1 3、1 5，並入射在物鏡1 7上。物鏡1 7將入 射光束聚焦，以於具有第一格式之光學碟片之記錄表面上 形成一光點。例如，若具有第一格式之光學碟片為可記錄 碟片，可藉由記錄表面上聚焦的光點，記錄一資訊信號。 從具有第一格式之光學碟片反射的光，依序經由物鏡®· 1 7與第三光徑變更裝置1 5入射到第一光徑變更裝置1 3。此 入射光束被第一光徑變更裝置1 3反射，被聚光透鏡1 8聚光 ，並被第一光電檢測器1 9接收。於再生期間，由第一光電 檢測器1 9檢測到的電氣信號被送往第一信號處理單元2 0， 而第一信號處理單元2 0輸出從第一格式光學碟片再生的資 訊信號。吾人可以理解，第一光電檢測器1 9的檢測信號係 被用在聚焦與尋跡誤差信號的檢測，以使物鏡1 7在正常焦 點位置内沿光學碟片的磁執中心掃描。 另一方面，於採用具有第二格式的DVD家族光學碟片 作為光學碟片1 0時，第二光源2 1會經操作而放射紅色光。 從第二光源2 1放射的發散光束被準直透鏡2 2作平行校準後 ，被ΗΟΕ 2 5衍射而分割成一第一光束I及一包括球面像差 之第二光束I I 。

981207501.ptc 第17頁 513717 案號 90101971

Ml 3. 20 年 月a 修正 五、發明說明（13) 第一及第二光束I 、II透射第二光徑變更裝置23，被 第三光徑變更裝置1 5反射並入射到物鏡1 7上。物鏡1 7將入 射的第一及第二光束I 、I I聚焦，以於第二格式光學碟片 記錄表面的同一磁執上，形成一主光點與一副光點。若第 二格式光學碟片為可記錄碟片，可藉由記錄表面上聚焦的 主光點，記錄一資訊信號。 被第二格式光學碟片反 透射物鏡1 7後，被第三光徑 裝置23，再被第二光徑變更 光，並分別被第一及第二光 期間，由第一及第二光接收 輸入第二信號處理單元3 0， 第二格式光學碟片再生的資 的色1象差及/或因光學碟片 與第一光電檢測器1 9的 ，第二光電檢測器2 9的檢測 誤差信號，以使物鏡1 7在正 執中心掃描。 現在參照圖5至圖1 1 光學拾光器之操作。說明内 ，亦即D V D家族光學碟片時 光學碟片基底厚度造成的球 圖5為一 DVD之局部圖 而最小記號長度為0 . 4 0 // m 射的第一及第二光束I 、II於 變更裝置15導向第二光徑變更 裝置2 3反射與被聚光透鏡2 8聚 接收部2 9 a、2 9 b接收。於再生 部2 9 a、2 9 b檢測的電氣信號被< 而第二信號處理單元3 0輸出從 訊信號，其中已除去先前所述 厚度差異造成的球面像差。 檢測信號一樣，吾人可以理解 信號亦可用於檢測聚焦與尋跡 常焦點位置内沿光學碟片的磁 說明本發明如圖4所示兼容性 容係於採用第二格式光學碟片 如何再生不含色像差及/或因 面像差。 顯示其中三道執距為0 . 7 4 // m 的紋孔流；圖6係從圖5所示

981207501.ptc 第18頁 513717 說，3.〜 _案號 90101971_年月日__魅 五、發明說明（14) 光學碟片之中央磁執再生的信號。 清參照圖6 ，以SQ指不的虛線表不一得自圖5所不 D V D中央磁軌的再生信號，再生此信號時使用的光源為波 長6 5 0 n m，物鏡為特別設計適用於厚度為〇 . 6 m m與數值孔徑 為〇 · 6的碟片基底。再生信號SQ的抖動值為8 . 6 4 %，圖7顯 示信號S。的眼圖。在圖6中，以Sm指示的實線表示另一得 自圖5所示D V D中央磁執的再生信號，再生此信號時使用 的光源為波長4 0 0 n m，物鏡為特別設計適用於厚度為0 . 5 5 mm的碟片基底。再生信號sm的抖動值為24. 1 6%，圖8顯示 信號Sm的眼圖。以Ssub指示的虛線表示進一步聚焦一第二光 束I I而在記錄表面形成一副光點時得自圖5所示D V D的另·_ 一再生信號。（第二光束II上有採用HOE25而造成對應50# m基底厚度之球面像差。）再生信號\心的抖動值為30%或更 高，圖9顯示信號Ssub的眼圖。 圖1 0顯示一再生信號S，這是使用前述公式（3 )及由 圖4之第二信號處理單元3 〇的增益調整器3 5設定的增益因 數k = 3· 5，補償信號Sm與Ssub的像差（亦即Sm+3. 5(Sm—Ssub))而 獲得的。然後，調整此信號的DC與AC成份，使之與再生信 號S◦的DC與AC成份相同。如圖1 〇所示，再生信號S與S。& 乎相同。再生信號S的眼圖如圖1 1所示，且其抖動值為 8. 8 8%，此值與使用6 5 0 nm波長之光源及適用於DVD的物鏡讀 所再生的信號So的抖動值（8· 64%)類似。 因此，雖然採用DVD家族光學碟片，但本發明具有前 述架構之光學拾光器仍可藉由公式（3 )的運算，使輸出的

981207501.ptc 第19頁 513717 _案號90101971_年月曰 修正_ 五、發明說明（15) 再生信號去除色像差及/或基底厚度差造成之球面像差。 圖1 2顯示根據本發明之光學拾光器另一較佳實施例 的光學配置。如圖1 2所示，該光學拾光器包括第一及第 二光源1 1 、2 1 ，用以放射不同波長的光束；一物鏡1 7，用 以聚焦一入射光束而在一光學碟片1 0上形成一光點；第一 、第二及第三光徑變更裝置13、53、15 ; —分光裝置，用 . 以分割從第二光源2 1放射之入射光束，以於光學碟片1 0上 形成至少二個光點；第一及第二光電檢測器1 9 、5 9 ，用以 接收從光學碟片反射的光束；以及第一與第二信號處理單 元2 0、6 0 ，可分別從第一及第二光電檢測器1 9、5 9檢測到 的電氣信號來檢測再生信號。圖1 2中與圖4所示相同的 元件，都用相同的參考標號表示，且不另在本文中說明之 0 與參照圖4說明的前一實施例一樣，第二光源2 1 、第 二光徑變更裝置5 3、分光裝置、第二光電檢測器5 9、及第 二信號處理單元60都是用來在第二格式之DVD家族光學碟 片上記錄一資訊信號，及/或從第二格式之DVD家族光學碟 片上再生一資訊信號。 從第二光源2 1放射的光，經準直透鏡2 2作平行校準後 ，被分光裝置分割成至少二道光束，亦即第一及第二光束 Γ 、I I ’ 。 第一及第二光束I ’、II ’被物鏡1 7聚焦在光學__ 碟片1 0上，分別形成一主光點與一副光點。 在本實施例中，該分光裝置可為一偏振HOE 55，可產 生具有一偏振成份（例如P偏振成份）的第一光束Γ ，及具

981207501.ptc 第20頁 513717 案號 90101971 Λ_η 曰 修正 五、發明說明（16) 有另一偏振成份（例如S偏振成份）的第二光束I I ’ 。此處， 偏振ΗΟΕ 55僅對S偏振之第二光束I I ’造成預定之球面像差 量。第一及第二光束I 、11 分別為從偏振ΗΟΕ 55衍射之0 階與1階光束。 第二光徑變更裝置53係安排在偏振ΗΟΕ 55與第三光徑 變更裝置1 5之間的光徑上，可改變入射光束的光徑。在本 實施例中，第二光徑變更裝置5 3可為一分光器。此分光器 傳送來自第二光源2 1的入射光束，不論其偏振度如何，以 使入射光束朝向第三光徑變更裝置1 5前進。此分光器亦反 射來自第三光徑變更裝置1 5的入射光束，不論其偏振度如 何，以使入射光束朝向第二光電檢測器5 9前進。 因此，被偏振Η Ο Ε 5 5分割的第一及第二光束I，、I I ’ ，被物鏡1 7聚焦在光學碟片1 0上。此時，第一及第二光束 Γ 、I Γ在光學碟片1 0上的同一磁軌上形成主光點與副光 點。因此，第二信號處理單元6 0不需要延遲器，與前一實 施例中的第二信號處理單元3 0 (見圖4 )不同。此處的主光 點與副光點，其特徵類似前一實施例說明的主光點與副光 點的特徵’但具有不同的偏振成份。 另一方面，圖12之光學拾光器進而包括一偏振分光器 5 8，設於第二光徑變更裝置5 3與第二光電檢測器5 9之間的 光徑上，可於第一及第二光束Γ 、ΙΓ從光學碟片10反射, 與通過物鏡1 7後，根據它們的偏振度分割依序通過物鏡1 7 、第三與第二光徑變更裝置15 、53的第一及第二光束Γ 、 II’ ，以使它們朝向第二光電檢測器5 9的第一及第二光接

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981207501.ptc 第21頁 513717 _案號90101971_年月曰 修正_ 五、發明說明（17) 收部5 9 a、5 9 b前進。吾人可以理解，安排第二光電檢測器 5 9的第一及第二光接收部5 9 a、5 9 b時，係使它們可以分別 接收被偏振分光器5 8分割的第一及第二光束I ’ 、：I Γ 。 從第二格式D V D家族光學碟片再生一資訊時，第二信 號處理單元6 0與前一實施例相同，使用前述公式（3 )處理 ' 經第一及第二光接收部5 9 a、5 9 b接收並經過光電轉換的電 _ 氣信號，以使其輸出的再生信號已補償色像差及/或光學 碟片基底厚度差造成的球面像差。第二信號處理單元6 0之 結構與圖4之第二信號處理單元3 0相同，但本實施例之第 二信號處理單元6 0中不包括延遲器。因此，第二信號處理 單元6 0之構成元件，均使用與圖4中相同的參考標號，且 不另在於本文中說明之。 為了補償因新世代DVD家族光學碟片之厚度偏差造成 的球面像差，在根據本發明之光學拾光器中，-用於第一格 式新世代DVD家族光學碟片上作資訊記錄或資訊再生的光 學系統，其構成可與用於圖4至圖1 2所述第二格式D V D家族 光學碟片上作資訊記錄或資訊再生的光學系統相同或類似 〇 更明確地說，在此實施例中，第一光源1 1與第一光徑 變更裝置1 3間的路徑上，設一分光裝置（圖中未示），用以 分割一入射光束，以於第一格式光學碟片上聚焦形成一主 光點及一包含球面像差之副光點。然後，從第一格式光學 碟片反射的二道光束分別被第一光電檢測器1 9的不同光接 收器（圖中未示）接收。同時，第一信號處理單元2 0接收並

981207501.ptc 第22頁 513717 案號 90101971 雜· 3* 2β 年月曰 修正 五、發明說明（18) 使用前述公式（3 )處理第一光電檢測器1 9檢測到的電氣信 號，使其輸出的再生信號已補償因新世代D V D家族光學碟 片厚度偏差造成的球面像差。藉由調整第一信號處理單元 2 0中的增益因數Κ，以供前述公式（3 )進行運算，可以除去 球面像差。 將包含球面像差的副光點連同主光點聚焦在一光學碟 片上，然後如前所述，使用從光學碟片反射的二道光束透 過上述公式（3 )的運算來檢測一再生信號，可補償色像差 及/或球面像差以及因光學碟片傾斜造成的彗形像差，藉 此明確改善再生信號的抖動。 如前所述，根據本發明之高密度記錄/再生光學拾光^ 器，其架構可將一包含球面像差之副光點，連同一主光點 聚焦在一光學碟片上，並藉由使用公式（3 )處理從光學碟 片反射且被一光電檢測器接收的二道光束，來檢測再生信 號。 根據本發明之光學拾光器係使用單一物鏡，因而使致 動器的架構簡化。根據本發明之光學拾光器可補償因使用 不同波長之光源造成的色像差，及/或因光學碟片基底厚 度變異造成的球面像差，藉此檢測出抖動獲得改善的再生 信號。因此，本發明之光學拾光器可兼容不同格式的光學 碟片，例如新世代DVD與DVD。 本發明雖然係參照其特別顯示之較佳實施例加以說明 ，但熟悉此類技術之人士應可理解，本發明之形式與細節 可作多種不同改變而不離本發明之精神與所附申請專利範 圍定義之範疇。

981207501.ptc 第23頁 513717 修正 案號 90101971 圖式簡單說明 圖式簡要說明 圖1為一圖表 光波長變量相對的 圖2為一傳統 圖3顯示圖2 圖4顯示根據 學拾光器一較佳實 圖5為一數位 示三行執距為0 . 7 4 圖6之圖表顯 圖7至圖9分 圖1 0顯示使 及一增益因數k = 3. 其包括的DC、AC成 圖1 1顯示圖 圖1 2顯示根 光學拾光器另一實 元件標號表 1光學碟片 3物鏡 5聚光透鏡 1 0光學碟片 1 1第一光源 1 2準直透鏡 Ί 3 v'-i *- ·' * #：_η ，顯示與最適4 0 5 n m光之物鏡上的入射 光程差（OPDrms); 像差補償裝置之概略圖； 所示傳統像差補償裝置之操作； 本發明之兼容性高密度記錄與再生用光 施例之光學配置； 多用途碟片（D VD )之局部平面圖，僅顯 // m、最小記號長度為0 . 4 0 // m的紋孔； 示從圖5之中央磁執再生的信號； 別顯示圖6中信號SQ、Sm &Ssub之眼圖； 用公式（3)及利用圖6中的信號Sm、Ssub 5處理後的再生信號S，並進而調整以使 份與圖6中的信號S。相同； 1〇中再生信號S之眼圖；及 據本發明之兼容性高密度記錄與再生用 施例之光學配置。 «囈

981207501.ptc 第24頁 513717 案號 90101971 年η 修正 圖式簡單說明 13第一光徑變更裝置 15第三光徑變更裝置 1 5 a鏡面 1 7物鏡 1 8聚光透鏡 1 9第一光電檢測器 2 0第一信號處理單元 2 1第二光源 2 2準直透鏡 ·· 23、53第二光徑變更裝置 25全息光學元件（HOE) 2 8聚光透鏡 2 9 、5 9第二光電檢測器 2 9 a 、5 9 a第一光接收部 _ 2 9 b、5 9 b第二光接收部 3 0、6 0第二信號處理單元 31延遲器 33差動單元 3 5增益控制器 3 7加法器（圖中無此標號，恐係3 9之誤） 3 9 (文中無此標號，恐係3 7之誤） 5 5偏振全息光學元件 5 8偏振分光器 I 、Γ第一光束

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Claims (1)

1. 513717 φ. ri ' - _案號90101971_年…月' 曰 修正_ 六、申請專利範圍 1. 一種兼容不同格式光學碟片之光學拾光器，其中包括一 第一光源，其放射光束具相當短波長且適合具第一格式 之第一光學碟片；及一第二光源，其放射光束具相當長 波長且適合具第二格式之第二光學碟片；該光學拾光器 之特徵在於其中包括： 一物鏡，特別設計為適合該第一光學碟片與該第一 光源放射的光束波長，可將一入射光束聚焦，以於一對 應的光學碟片上形成一光點； 一第一光徑變更裝置，配置在該第一光源與該物鏡 間之光徑上，可改變第一光源放射之光束的移動路徑J 一第二光徑變更裝置，配置在該第二光源與該物鏡 間之光徑上，可改變第二光源放射之光束的移動路徑； 一第三光徑變更裝置，配置在該第一光徑變更裝置 與該物鏡間及該第二光徑變更裝置與該物鏡間之光徑上 ，可傳送第一及第二光源之一放射的光束，並反射另一 光源放射之光束，以改變一入射光束之移動路徑； 一第一光電檢測器，可接收由第一光源放射再從一 對應光學碟片反射並通過該物鏡、該第三光徑變更裝置 與該第一光徑變更裝置的光束，並以光電方式轉換接收 的光束； 一第一信號處理單元，可從該第一光電檢測器的信 號輸出檢測該第一光學碟片的再生信號； 一第一分光裝置，配置在該第二光源與該第二光徑 變更裝置間的光徑上，可將入射光束分割成至少二道光

   981207501.ptc 第27頁 513717 案號 90101971 曰 修正 六、申請專利範圍 束，包括第一及第二光束，以於一對應光學碟片上分別 聚焦為一主光點與一副光點； 一第二光電檢測器，具有第一及第二光接收部，可 接收由該第二光源放射再從對應光學碟片反射並通過該 物鏡、該第三光徑變更裝置及該第二光徑變更裝置的第 一及第二光束，並以光電方式轉換接收的光束；及

   一第二信號處理單元，可處理該第二光電探測器第 一及第二光接收部之信號輸出，以補償因第一及第二光 源之放射光束波長不同而造成的色像差，及/或因第一 與第二光學碟片間的厚度差所造成的球面像差，藉此檢 測第二光學碟片之再生信號。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學拾光器，其中該第一 光源放射藍色光，該第二光源放射紅色光。 3. 如申請專利範圍第1項所述之光學拾光器，其中該第一 分光裝置為一全息光學元件（Η OE )，可以僅對該第二光 束造成預定的球面像差量，以使該第二光束相對該第一 光束進而包括球面像差。

   4. 如申請專利範圍第3項所述之光學拾光器，其中該第二 信號處理單元進而包括一延遲器，位於該第一及/或第 二光接收部之輸出端與該第二處理單元至少一輸入端之 間，用以延遲該第一及第二光接收部之一的信號輸出， 以使該等電氣信號之相位相配。 5 .如申請專利範圍第1項所述之光學拾光器，其中該第一 分光裝置為一偏振全息光學元件，可產生具第一偏振成

   981207501.ptc 第28頁 513717 案號 90101971 曰 修正 六、申請專利範圍

   份之第一光束與具第二偏振成份之第二光束，並僅對具 第二偏振成份之第二光束造成預定的球面像差量，以使 該第二光束相對該第一光束進而包括球面像差；以及， 該光學拾光器進而包括一偏振分光器，設於該第二光徑 變更裝置與該第二光電檢測器間的光徑上，可根據從一 對應光學碟片反射並通過該物鏡、該第三光徑變更裝置 及該第二光徑變更裝置之第一及第二光束的偏振.度，傳 送或反射第一及第二光束；其中，該第二光電檢測器之 第一及第二光接收部的配置方式，係使該二光接收部可 以分別接收被該偏振分光器分割成不同偏振成份的第一 及第二光束。

   6.如申請專利範圍第1項至第5項中任何一項所述之光學 拾光器，其中假設從該主光點產生的主再生信號為S m， 被該第一光接收部接收與光電轉換，從該副光點產生的 副再生信號為S sub，被該第二光接收部接收與光電轉換 ，且k為一增益因數，則該第二信號處理單元使用下列 公式處理該第一及第二光接收部的信號輸出，藉此輸出 一最後再生信號S ，其中已補償因第一及第二光源放射 光束波長不同所造成的色像差，及/或因該第一與第二 光學碟片間的厚度差所造成的球面像差： S = Sm + k(Sm - S sub) ° 7 ·如申請專利範圍第1項至第5項中任何一項所述之光學 拾光器，進而包括一第二分光裝置，位於該第一光源與 該光徑變更裝置間的光徑上，可將該第一光源放射的光

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   案號 90101971 年 月 ’曰_ 六、申請專利範圍 束分割成第三及第四光束，以於一對應光學碟片上分別 聚焦為一主光點與一副光點； 其中，該第一光電檢測器包括第三及第四光接收部 ，可分別接收從一對應光學碟片反射並通過該物鏡、該 第三光徑變更裝置及該第一光徑變更裝置之第三及第四 光束；且該第一信號處理單元從該第三及第四光接收部 接收與光電轉換後的電氣信號，輸出一再生信號，其中 已補償因第一光學碟片厚度偏差所造成的球面像差。

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