TWI334137B - Compatible optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing the same - Google Patents

Description

1334137 2l847pif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之態樣涉及一種光學讀寫頭以及使用此讀寫頭 的光記錄與/或再生裝置，且更特定言之涉及一種與多個資 訊儲存媒體標準相容且使用僅一個接物鏡（〇bjecdve kns ) 的相容性光學讀寫頭以及使用此光學讀寫頭的光記錄與/ 或再生裝置。 【先前技術】 壓縮光碟（CD ’ Compact disc)以及數位多用途光碟 (DVD ’ digital versatile disc)現今已廣泛使用，且藍光光 碟（BD，blu-ray disc )以及高解析度數位多用途光碟（HD DVD ’ high-definition digitalversatile disc)正投放市場。 已開發了諸如BD以及HD DVD之新的光記錄媒體以 增大記錄密度（recording density)。必須使用發射具有短 波長之光的光源（light source )以及具有高數值孔徑（NA， numerical aperture)之接物鏡來讀取此等高密度格式。Dvd 標準使用具有650奈米之波長的光源以及具有0.6之Na 的接物鏡。因此’為了增大記錄密度，應使用發射具有4〇〇 至408奈米之波長之藍光的光源以及具有〇 65至〇 85之 NA的接物鏡》Bd磁碟具有大約〇.1毫米之厚度（意即， 光入射平面與資訊儲存表面之間的間隔，在此情況下對應 於保護層之厚度），需要具有0.85之NA的接物鏡且需要 具有大約405奈米之波長的光源。BD具有大約25千百萬 位元組（GB)的記錄容量。此外，HD DVD標準使用具有 7 2l847pif 與BD標準之波長相同之波長的光源、具有0.65之ΝΑ的 &物鏡以及具有大約〇 6毫米之厚度的基板以具有大約^ 千百萬位元組的記錄容量。 因此，需要與此等兩個光碟標準（BD以及hddvd 相容的裝置。 諸如DVD-RAM標準以及DVD 土RW標準之DVD標 $使用具有類似波長的光源、具有類似NA之接物鏡以及 鲁 ^有齡厚度之柄基板。在此等鮮+，僅執道間距 /^ackpitch)或光碟結構不同。因此，因為不管使用此等 舊光碟標準之何者，將自統發射的光聚集至光碟上之 =作幾乎相同，所以人們已設計出與各餘道間距相容的 執行DVD之聚焦與循軌的方法。 西然而，在諸如BD以及HD DVD標準之下一代 私準的情況下，光碟之厚度不同。此光碟之厚度中之差異 產生嚴重的球面像差（sphericai aberrati〇n)。因此必 補償球面像差。 /、 _ #錢-個光源時’為了補償由鱗下—代光碟之厚 • 之差異而引起的球面像差’已建議使用兩個接物鏡： ' 万法。 美國專利第5,892,749號揭露了-種使用兩個固定接 一鏡之光學讀寫頭。然而，‘749專利中所揭露的光學讀寫 頭難以調整，因為使用兩個固定接物鏡之光轴（〇ptic :， =整比具有僅單-個接物鏡之光學讀寫頭的調整更為困 8 21847pif 【發明内容】 本發明之態樣提供：一種相容性光學讀寫頭，其藉由 使用一個接物鏡、改變入射光（incident light)之偏極化的 偏極化變換器以及根據入射光之偏極化而選擇性地改變折 射功率（refractive power)的偏極化全像圖來與具有不同 記錄密度之多個光學資訊儲存媒體相容；以及一種使用此 光學讀寫頭的光記錄與/或再生裝置。 根據本發明之一態樣，提供一種相容性.光學讀寫頭， 其包括.光源，其發射具有第一波長之光；接物鏡，其將 入射光I焦於資訊儲存媒體上；偏極化變換器，其將自光 ，入射的具有第一波長之光改變成具有彼此正交的第一與 第一，極化之光束；偏極化全像元件，其根據穿過偏極化 變換器的具有第-波長之光的偏極化而具有變化之折射功 率:光細H，其接收自光源發射、藉由接物鏡而聚焦於 二il儲存媒體上並藉由資訊儲存媒體*反射的以及光 控變換器，其將II由資訊儲存舰而反射 =中，寫頭可相容性地採用第-資訊儲存^ J貝捕存顧具有不同厚度㈣4訊儲存媒 偏極又換$對於自光源發射之光可 wave plate)。 q、ucu ，極化變換ϋ可安置於統㈣器與接物鏡之間。 （pQiafizatk)n ^ 2l847pif 偏極化全像元件可具有偏極化全像區域 有第-偏極化之光直接透射至接物鏡:物^象 /、有第一偏極化之光聚焦至第一資訊儲存 ^全像區域將具有第二祕狀光折射錢錄，接= 將具有第二偏極化之光聚焦至第二資訊儲存媒體上。 偏極化全像區域可經形成以使得當自其折射的具有另 —偏極化之光人射於接物鏡上時，接物鏡之有效數值孔徑 為第二資訊儲存媒體之標準所需要的數值孔徑。 “光源可為發射藍光之光源，第一資訊儲存媒體可為藍 光光碟（BD)，且第二資_存賴可為高解析度數位^ 用途光碟（HDDVD)。 偏極化變換器可經固定以使得偏極化變換器之光軸可 關於自光源入射之光的偏極化方向而在自〇度至45度或自 45度至90度的範圍内，且偏極化變換器可將自光源L射 的具有第一波長之光的偏極化改變成具有彼此正交之第一 與第二偏極化的光束。 光學讀寫頭可更包括：低密度光學系統，其發射適人 於第三資訊儲存媒體之光以相容性地利用具有比第一以及 第二資訊儲存媒體低之記錄密度的第三資訊儲存媒體，低 密度光學系統接收藉由第三資訊儲存媒體而反射之光以 及光徑耦合器，其將自低密度光學系統發射之光的光徑耦 合至具有第一波長之光的光徑，其中光學讀寫頭可相^性 地利用第一' 第二以及第三資訊儲存媒體，且第三資=儲 存媒體為數位多用途光碟（DVD)與/或壓縮光碟（CD) 1334137 2I847pif 之至少一者。 光學讀寫頭可更包括光學元件，其***低密度光學系 統與接物鏡之間，且其達成適合於第三資訊儲存媒體之有 效數值孔徑。

光學讀寫頭可更包括驅動偏極化變換器之驅動單元， 其中驅動單元驅動偏極化變換器以使得偏極化變換器之光 軸與自光源入射之光的偏極化方向成等角或與其正交。光 軸亦可與自光源入射之光的偏極化方向成滿足下文之公式 的角Θ、成45度的角或成135度的角。根據下文之公式， 光軸亦可關於自光源入射之光的偏極化方向成角Θ : 〇〇<θ<45°或 45。<0<9〇。。 光學讀寫頭對於具有第一波長之光可更包括四分之一 波片，其安置於偏極化變換器與偏極化全像元件之間的光 徑上。

根據本發明之另一態樣，提供一種光記錄與/或再生裝 置，其包括：光學讀寫頭，其在資訊儲存媒體之徑向（^ ad i ^ chrection)上移動且在資訊儲存媒體上記錄或再生資訊； 以及控制單元，其控制光學讀寫頭。 、。， 本發明之額外態樣與/或優點將在下文之描述中部分 地陳述，且部分地將自描述中更加明白或可藉每 明而瞭解。 只究不士 【實施方式】 現將詳細參考本發明之目前實關，且錢 說明其貫例’其中在全文中相同參考數字表示相同元件。 11 1334137 21847pif 下文參看諸圖來描述實施例以便解釋本發明。 圖1 »兄明根據本發明之一實施例的與多個資訊儲存媒 體標準相容的光學讀寫頭（亦被稱為絲系統）。 、 參看圖1 ’光學讀寫頭包括：光源11 ;接物鏡30，其 將入射光聚焦於資_存雜1G上，接物鏡3G適合於預 疋標準的第-資訊儲存媒體（例如，藍光光碟⑽）·、 偏極化變換器25，其將自光源n人射的具有第一波長之 光的偏極化改變成彼此正㈣第—與第二偏聽；偏極化 全像凡件2G ’其根據穿過偏極化變換H 25之光的偏極化 而選擇性地改變折射功率；光偵測器18，其接收具有第一 之光的#刀’以及光徑變換器，其將藉由資訊儲存媒 體而反射之光導引向光偵、測器18。具有第一波長之光 自光發射、藉由接物鏡30而聚焦於資訊儲存媒體10 上亚藉由貧訊儲存媒體10而反射。光學讀寫頭與第一資訊 儲存媒體（諸如BD 1()a)相容且亦與具有與第一資訊儲存 媒體不同之厚度的第二資訊齡媒體（諸如高解析度數位 多用途光碟（HD DVD) 10b)相容。 光源11可為發射藍光之光源。第一資訊儲存媒體可為 BE> 10a ’且第二資訊儲存媒體可為HDDVD 10b。光源11 可發射具有第一波長（例如，大約400奈米至408奈米之 波長）的監光’其可用於BD 1〇a以及HDDVD 1〇t^BD i〇a ，有大約o.i毫米之厚度，且HD DVD應具有大約〇 6 宅米之厚度。光源11可為半導體雷射（semic〇nduct〇r laser)，但亦可為其他種類的光源。 12 1334137 21847pif 接物鏡30將入射光聚焦於資訊儲存媒體i〇上。接物 鏡3〇可經最佳化以用於BD池。換言之當 _ H長的藍光人射時，接物鏡3G可形成絲（_ 5= 最佳化㈣於具有大約G.85之有效數值孔徑 (NA)的0.1毫米厚度之BD 10a。

光從麦換器可安置於光源11與偏極化變換器25之間 的，徑上《儘管根據本發明之實施例可使用其他^員型的光 仏5C換器’但光控變換|g可為偏極化選擇性光經變換器（例 如，偏極化分光鏡13)。

偏極化分光鏡13根據自光源11發射之光的偏極化而 選擇性地透射或繞射入射光。當光源11為半導體雷射時， 因為自半導體雷射發射之光主要為第一線偏極化光 (linearly polarized light)(例如，P偏極化光），所以自光 源11入射的P偏極化光經由偏極化分光鏡丨3而透射至偏 極化變換器25。若光源11透射第一線偏極化光，則隨後 與第一線偏極化光正交之第二線偏極化光（例如，S偏極 化光）自資訊儲存媒體10反射並隨後藉由偏極化分光鏡 13而反射至光偵測器18。或者，S偏極化光可自光源11 發射，在此情況下，偏極化分光鏡13可以相同方式透射S 偏極化光以及反射P偏極化光。光源11以及光偵測器18 可經調整以改變經由偏極化分光鏡13而透射且反射的自 光源11發射之偏極化光的類型。 當光徑變換器為偏極化分光鏡13時，偏極化變換器 25可安置於偏極化分光鏡13與接物鏡30之間，儘管偏極 13 21847pif 化25亦可安置於其他位置處。

^第一接物鏡3〇經最佳化以用於具有〇1毫米之厚度 的。1〇a時，偏極化變換器25以及偏極化全像元件2〇 便可如下文而經組態以便使第一接物鏡30與具有與BD l〇a不同之厚度且需要與其不同之财的謂^勘相 容。 、，偏極，變換器25將具有第—波長之糾偏極化改變 f彼此正乂的第一與第二偏極化。偏極化變換器25可為改 ΐ具有第—波長之光之偏極化料波片，儘管偏極化變換 器25並不限於半波片。 如所熟知，當半波片之光軸（具體言之為快軸）關於 入射第一線偏極化光之偏極化方向成45度的角時，光之偏 極化藉由半波片而旋轉90度以發射與第一線偏極化光正 父的第二線偏極化光。當半波片之光軸關於入射線偏極化 光之偏極化方向成除45度之外的角時，入射第一線偏極化 光（諸如Ρ偏極化光）之偏極化藉由半波片而轉換成彼此 正交的兩個線性偏極化（S偏極化與ρ偏極化）。 在本實施例中，偏極化變換器25具有光軸且經固定以 使得光轴（意即，快轴）可關於自光源η入射的具有第一 波長之光的偏極化方向而在自0度至45度或自45度至90 度的範圍内。換言之，偏極化變換器25經安置以使得偏極 化變換器25之光軸關於自光源入射之線偏極化光的偏 極化方向形成除45度之外的角。因此，偏極化變換器25 可將自光源11入射的具有第一波長之線偏極化光的偏極 1334137 21847pif 化改變成彼此正交的第一與第二偏極化。線偏極化光可為 S偏極化光或P偏極化光，且第一與第二偏極化可分別為 s偏極化與p偏極化，或反之亦然。 偏極化變換器25可經組態以使得偏極化變換器25之 光軸關於自光源11入射的具有第一波長之光的偏極化方 向形成22.5度的角。在此情況下’藉由偏極化變換器25 而將入射S或P偏極化光轉換成具有S偏極化（5〇〇/。）與 P偏極化（50%)之線偏極化光。

圖2為圖1之光學讀寫頭之偏極化全像元件2〇的平面 圖。 參看圖2，偏極化全像元件20具有偏極化全像區域 21’其直接透射已經由偏極化變換器25之轉換而偏極化的 具有第一與第二偏極化之一個偏極化的光並折射具有另一 偏極化之光。偏極化全像區域21可具有形成於其上的階梯 或炫耀全像圖案。

經由偏極化全像區域21而線性透射的具有一個偏極 化之光藉由接物鏡30而聚焦於BD 10a上。藉由偏極化全 像區域21而折射的具有另一偏極化之光藉由接物鏡3〇而 聚焦於HD DVD 10b上。 偏極化全像區域 ' · ， 1 J私7丨夕风从虽稭由偏極化全像區 域21而折射的具有另—偏極化之光人射於接物鏡％上時 產生大約0.65的接物鏡30之有效NA，其為HDDVD 1% ，準所需要之ΝΑ。偏極化全縣域21可錢極化全像元 件20之中心部分上形成至預定大小以便達成〇65的有效 15 21847pif 2中’參考數字22表示除偏極化全像區域21 的透明區域’且參考數字23表示對應於Ο』5之有效 NA(j為適合於BD1〇a之NA)的區域。 田偏極化全像區域21經形成以達成HD DVD 10b標 f所需要的接物鏡3〇之有效NA且接物鏡3G經最佳化以 ，於BD l〇a時，且當資訊儲存媒體1〇為bd心時自 光源發射之歧由偏極化全像元件2G之透明區域22以及 偏極化全像區域21而直接透射並聚焦於BD術之表面 上0 另一方面，當資訊儲存媒體1〇為HD DVD 1〇b時， 經由偏極化全像元件2G之透赌域22以及偏極化全像區 域21而直接透射的自光源發射之光由於BD 1〇&與 DVD 10b之間的厚度中之差異而不可聚焦於hd DVD 10b 之資訊儲存表面上，且因此此光不可用於HD DVD 1〇b。 僅藉由偏極化全像元件20之偏極化全像區域21而折射之 光聚焦於HD DVD l〇b的資訊儲存表面上。 因此’即使當接物鏡30經最佳化以用於bd 10a時， 根據本發明之此實施例的光學讀寫頭可使用偏極化變換器 25以及偏極化全像元件20而相容性地以Bd l〇a以及HD DVD 10b格式使用。 為了相容性地讀取記錄密度低於BD 10a或HD DVD 10b之第三資訊儲存媒體，光學讀寫頭可更包括：低密度 光學系統50，其發射適合於第三資訊儲存媒體之光並接收 藉由第三資訊儲存媒體而反射之光；以及光徑耦合器6〇， 1334137 21847pif 其將自低密度光學系統50發射之光的光徑耦合至具有第 一波長之光的光徑。 / 另外，根據本發明之態樣的光學讀寫頭可更包括光學 元件55，其安置於低饮度光學系統5〇與接物鏡之間的 光，上，且其達成適合於第三資訊儲存媒體之有效1^八以 相容性地採用低密度資訊儲存媒體。替代獨立安裝的光學 元件55，全像圖可形成於接物鏡30之透鏡表面上。

光學項寫頭與第-、第二以及第三資訊儲存媒體相 容。第三資訊儲存媒體可為數位多用途光碟（DVD) i〇c 或壓縮光碟（CD) 10d，但並不限於此等資訊儲存媒體。 換言之，根據本發明之態樣的光學讀寫頭與BD丨㈨、hd DVD働、DVD 1()e、CD 1()d以及其他類型的資訊儲存媒 低密度光學系統5G可包括：第-光學模組（叩咖 module)，其用於DVD 10c;第二光學模組，其用於 l〇d;以及光束分光器，其耦合自第一與第二光學模組入射

之光的光徑以便沿相同光徑透射光且亦將藉由資訊儲存媒 體10而反射之光導引向第一與第二光學模組。低密度光學 系統50可更包括用於DVD 10c以及CD l〇d之第直^ 鏡（collimating lens) 5卜第一準直透鏡51***光束分光 器與光徑耦合器60之間且校準自第一與第二光學模2 射的光。 干旲’’且入 第一光學模組可為用於DVD 10c之全像光學模組，其 包括具有紅色波長（例如，大約650奈米之波長）的光源^ 17 21847pif 第二光學模組可為用於CD lOd之全像光學模組，其包括 具有紅外波長（例如，大約78〇奈米之波長）的光源。全 像光學模組之每一者皆包括：光源；光偵測器，其偵測信 以及全像圖，其線性地透射自光源發射之光且將藉由 資訊儲存媒體10而反射的光繞射成第一級光以使得第一 級光傳播向光偵測器。全像光學模組可更包括光栅圖案， 其形成至透明構件之與在其上形成全像圖之表面相對的表 面上且使用二光束法（three-beam method )而將入射光分 成二個或三個以上光束以偵測循執誤差信號。因為此項技 術中沾知王像光學模組，所以將不再給出其詳細描述與觀 點0

低密度光學系統50可經形成以用於DVD l〇c咬CD 10d。 光徑耦合器60透射自光源11入射的具有第一波長之 光且反射自低密度光學系統50入射的紅光與/或紅外光以 =自光源11入射的具有第一波長之光的光徑耦合至自低 在度光學系統5〇入射之紅光與/或紅外光的光徑。光徑耦 合裔60可為分光鏡（dichroic mirror)，但並不限於分光鏡。 光學元件55可為繞射光學元件（DOE)或液晶元件， 但並不限於DOE或液晶元件。 當光學元件55為DOE且低密度光學系統5〇發射用 於DVD 1 〇c之紅光以及用於cd 1 〇d之紅外光時，d〇E透 射適合於BD l〇a以及HD DVD l〇b的具有第一波長之光 且繞射適合於DVD 10c的紅光以及適合於CD l〇d的紅外 1334137 21847pif 約Μ以及〇.45的梭财。有效· 错^ ^ ^ DQE而引_繞射之折射功率來調整。 動以件Μ為液晶元料，液^件可郷成並驅 適:於BD 1〇a以及HDDVD 1%的具有第一波 長之先且猎由對應於大約〇 6以及〇必之

:選擇性地阻斷適合於DVD 1〇c之紅光以及適合= 之紅外光。有效NA可藉由改變振動膜（diaphragm) =να大小來调整。此NA大小在液晶元件之操作期間獲 付0 替代包括用於DVD l〇c之第一光學模組與/或用於CD 1〇^之第二光學模組，根據本發明之態樣的光學讀寫頭之 低密度光學系統50可替代為分離型光學系統，其中光源與 光偵測器經分離以便相容性地使用DVD 1〇c與/或CD l〇d。本發明並不限於低密度光學系統5〇之本實施例，且 光學讀寫頭之低密度光學系統50的光學組態可以各種方 式來修改。

因為此項技術中熟知用於DVD 10c以及CD 10d之低 密度光學系統50，所以將不再給出低密度光學系統5〇的 詳細描述與觀點。 _根據本發明之態樣的光學讀寫頭可更包括如圖1中所 示之第二準直透鏡14。第二準直透鏡14安置於光源u與 接物鏡30之間的光徑上且校準自光源u發射之發散光。 光學讀寫頭可更包括光柵12，其安置於光源11之前面且 使用三光束法而將自光源n入射的具有第一波長之光分 1334137 2l847pif 成多個光束以偵測循執誤差信號。參看圖1，第_準直透 鏡14安置於偏極化變換器25與光徑輕合器。 光學讀寫頭可更包括：反射鏡15，其使光之光” 曲，以及感應透鏡17，其將具有第一波長之光藉由資訊儲 存媒體而反射的部分聚焦至光偵測器18上以形成適當光 點供有效使用。感應透鏡17可為像散透鏡（astigm"atic lens)，其可使用像散法來偵測聚焦誤差信號。此項技術中 熟知此等方法，故不包括更多詳細說明。 反射鏡15可經形成以反射大部分入射光並透射剩餘 部分的入射光。根據此貫施例之光學讀寫頭可更包括：監 視光偵測器19，其安置於反射鏡15之後面且監視自光源 11與/或低始、度光學系統50之光源輸出的光；以及聚光透 鏡（comiensiiig lens) 17，其將光聚集於監視光偵測器19 上。 圖3以及圖4 έ兑明當偏極化變換器25之光轴相對於自 光源11發射並經由偏極化分光鏡13而透射的預定線偏極 化光之偏極化方向傾斜22.5度時的光之偏極化中之變 化。圖3說明當使用BD 1 〇a時的情況，且圖4說明當再 生HD DVD 1 Ob時的情況。 圖3說明當再生需要（例如）大約〇 85之财的肋1〇a 時’圖1之光學讀寫頭中之光的偏極化中之變化。 自光源11發射之光經由偏極化分光鏡13而透射，穿 過偏極化變換器25 (例如，光轴傾斜22.5度的半波片） 以使得光之偏極化狀態旋轉45度，並隨後透射至偏極化全 20 1334137 21847pif 像元件20。為了將光之偏極化狀態旋轉45度，偏極化變 換器25之光軸應關於入射光的偏極化方向形成22 5度角。 45度線偏極化光具有p以及s偏極化。當呈有極 化之光經由偏極化全像元件20之偏極化全像區域21而直 接透射時，其並不經歷折射。因此，具 由經最佳化以用於BD l〇a的接物鏡3〇而聚焦於BD 1〇1 上。此處，聚焦於BD K)a上之光包括經由偏極化全像元 件20之偏極化全像區域21而透射的具有p偏極化之光以 及傳播出偏極化全像區域21之外的光。 BD 10a之再生信號自聚焦光而獲得，且信號光藉由 BD l〇a而反射。反射光再次經由接物鏡3〇而透射，且具 有P偏極化之光經由偏極化全像元件2〇而沿與如圖3 /中 所示之入射相同的路徑透射至偏極化變換器25，並不經歷 折射偏極化受換益25將P偏極化光旋轉45产且隨接將 經旋轉之光騎至祕化分錢13。糾 將光具有s偏極化之部分透射至光偵測器18以偵測BD l〇a之信號》 、 在圖3之左側上展示光穿過個別元件時的偏極化變 化。箭頭之長度表示偏極化光之量值。圖；3之左側上所示 之光軸表示偏極化變換器25之光軸。 圖4說明當再生使用與BD1〇a相同的波長以及比BD l〇a低的NA (例如’大約〇 65之NA)之HD DVD 10b時 的有效光之偏極化中之變化。自光源U發射之光經由偏極 化光束變換器13而透射，且穿過偏極化變換器25以使得 1334137 21847pif 具有P偏極化之光藉由偏極化變換器25而旋轉45度。為 了將光之偏極化旋轉45度，偏極化變換器25之光軸應關 於入射光的偏極化方向形成22.5度角。

因為45度線偏極化光具有P以及S偏極化，所以當 其穿過偏極化全像元件20之偏極化全像區域21以聚焦於 HD DVD 10b上時，僅具有S偏極化之光經歷折射。聚焦 於HD DVD 10d上之光僅包括穿過偏極化全像元件20之 偏極化全像區域21的具有S偏極化之光。穿過偏極化全 像區域21的具有P偏極化之光以及傳播出偏極化全像區 域21之外的光並不聚焦於HD DVD 10b上。 HD DVD 10b之再生信號自聚焦光而獲得，且信號光 藉由HD DVD 10b而反射。反射光經由接物鏡3〇而透射 以使得具有S偏極化之光的折射功率受偏極化全像元件2〇 之偏極化全像區域21的影響。隨後，將具有§偏極化之 光沿與圖4中所示之入射光相同的光徑透射至偏極化變換 器25。偏極化變換器25將具有S偏極化之光旋轉45度且

隨後將經旋轉之光透射至偏極化分光鏡13。偏極化分光鏡 13將光具有S偏極化的一部分透射至光偵測器18以偵測 HD DVD l〇b 之信號。 、 在圖4之左側上展示光經由個別元件而透射時的偏極 化變化。箭頭之長度表示偏極化光之量值。圖4之左側上 所示的光軸表示偏極化變換器25之光軸。 如上文所描述，因為根據本發明之態樣的光學讀寫頭 包括根據光之偏極化而選擇性地產生折射功率的偏極化全 22 1334137 21847pif m〇長二光學讀寫頭與具有不同格式以及厚度但使

inh二二、貝捕存媒體（諸如BD 10a以及HD DVD 50所H風並因為光學讀寫頭包括低密度光學系統 ’所以先學項寫頭與BD 1〇a、HD则廳、dvd i〇c、 CD=其他類型的低密度資訊儲存媒體相容。

*二明根據本發明之另—實施例的光學讀寫頭。與 圖1之光子讀寫頭不同，圖5之光學讀寫頭更包括主動旋 轉偏極化變換|| 25 _動單元7G。圖5中所說明之元件 與圖1之元件在功能上相同钱似A給出與圖1相同的參 考數子，因此省略此等元件之詳細解釋。 參看圖5，驅動單元70根據所使用之資訊儲存媒體的 種類以及使用者是否在記錄模式或再生模式中使用光學讀 寫頭來旋轉偏極化變換器25。偏極化變換器25之光軸與 自光源11入射的具有第一波長之光的偏極化方向相等、正 交或形成45度、135度或Θ的角。角θ滿足不等式〇。<〇<45。

或45°<θ<90°。圖1的角Θ對應於形成於圖1之偏極化變換 器25之光軸與自光源11入射的具有第一波長之光的偏極 化方向之間的角。 根據本發明之態樣的光學讀寫頭對於自光源11發射 之光的波長可更包括四分之一波片80。四分之一波片80 之快軸或慢軸可關於自光源11入射於偏極化變換器25上 的光之偏極化方向形成45度或135度的角。當偏極化變換 器25經驅動以在不改變光之偏極化或將光之偏極化方向 旋轉90度的情況下透射自光源11入射的光時，四分之一 23 1334137 21847pif 波片80可在P偏極化光穿過四分之一波片go之後將自光 源11傳播之P偏極化光變成圓偏極化光。 當偏極化變換器25藉由驅動單元70而驅動以使得偏 極化變換器25之光軸與自光源η入射之光的偏極化方向 相等或正交時’在不改變自光源η發射之光之偏極化的情 況下’自光源11發射之光經由偏極化變換器25而透射。 當偏極化變換器25藉由驅動單元70而驅動以使得偏 極化變換器25之光軸關於自光源u入射之光的偏極化方 向形成45度或135度的角時，偏極化變換器25當自光源 11入射之光穿過偏極化變換器25時將光之偏極化方向旋 轉90度。 圖6說明當應用於bd 10a時的圖5之光學讀寫頭， 且具體言之’說明當偏極化變換器25在不改變光之偏極化 的情況下透射自光源11發射之光且四分之—波片8〇的快 轴或慢轴關於自光源11入射於偏極化變換器25上之光的 偏極化方向形成45度或135度的角時’對於bd l〇a的光 之偏極化中之變化。 參看圖6，光（例如’ p偏極化光）穿過四分之一波 片80以成為第一圓偏極化光。第一圓偏極化光可具有s 偏極化（50%)以及P偏極化（50%)。此等不同偏極化具 有90度的相位差以及相同量值。 因此，在第一圓偏極化光内，具有p偏極化之光經由 偏極化全像區域21而直接透射並隨後藉由接物鏡3〇而聚 焦於BD 10a上，且傳播出偏極化全像元件之偏極化全 24 1334137 21847pif 像區域21之外的光亦藉由接物鏡3〇而聚焦於BD 10b上。 第一圓偏極化光藉由BD 10a而反射以成為與第一圓 偏極化光正交的第二圓偏極化光。 藉由BD 10a而反射之第二圓偏極化光連同具有p偏 極化之光一起皆經由偏極化全像元件20而透射至入射於 四分之一波片80上的位置，且隨後藉由四分之一波片go 而分別成為S偏極化光以及預定圓偏極化光，並最終在不 改變偏極化的情況下經由偏極化變換器25而透射。 如參看圖6所描述’當偏極化變換器25經安置以使得 至少入射於BD l〇a上之光的部分可為圓偏極化光時，即 使BD 10a具有雙折射特性，隨後根據本發明之態樣的光 學讀寫頭亦偵測高品質再生信號、改良再生效能並在BD l〇a上形成高品質光點。 當偏極化變換器25經驅動以使得經由偏極化變換哭 25而透射的光具有圖6中所示之S偏極化或P偏極化時， 若使用HD DVD l〇b格式替代BD 10a格式，則僅藉由偏 極化全像元件20之偏極化全像區域21而折射的具有8偏 極化之光可聚焦於HD DVD 10b上。 圖7說明當應用於HD DVD 10b時的圖5之光學讀寫 頭’且具體言之’說明當偏極化變換器25之光軸關於自光 源11發射之光的偏極化方向形成Θ的角（例如，22.5度的 角）且四分之一波片80之的快軸或慢軸關於自光源、u入 射於偏極化變換器25上之光的偏極化方向形成45度戍 135度的角時’對於HD DVD 10b的光之偏極化中之變化。 25 1334137 21847pif 參看圖7,當Θ的角為22.5度時，P偏極化光穿過偏極 化變換器25以使得光之偏極化方向旋轉45度。因為已藉 由偏極化變換器25而旋轉了 45度的P偏極化光之偏極化 方向與四分之一波片80的快軸或慢軸相等，所以經旋轉之 光可在不改變其偏極化的情況下經由四分之一波片80而 透射。

在經旋轉之光内，僅具有S偏極化之光在聚焦於HD DVD 10b上之前藉由偏極化全像元件2〇之偏極化全像區 域21而折射。隨後，具有S偏極化之光藉由HD DVD 10b 而反射，當其沿與其原始光徑相同的光徑而向四分之一波 片80行進時藉由偏極化全像元件2〇而折射，並藉由四分 之一波片80而成為圓偏極化光。隨後，圓偏極化光在不改 變極性的情況下經由偏極化變換器25而透射。 極化:極化變換器25經驅動以將經由偏 心ϋ 光旋轉45度時，若使用BD 10a

、爲極化光未經折射，且傳播出偏極化全像s域21 之外=偏極化45度的光聚焦於BD伽上化王紅域21 時，因地主動旋轉細_器25 :因為入射於㈣儲存媒體1〇上之光的部分 品質再生_具有雙折射特性時亦制高 貝丹生L纽錢㈣質記錄效能。 门 因此，根據本發明之另一實施例 記錄與/或再夺驻罢# 彳疋千靖寫碩控制光 再生裝置以根據所採用之資訊儲存媒體的雙折 26 1334137 2l847pjf =特性藉由使胁化變換器在樞轴上轉動而確保突出的記 錄效能·測高品質再生信號。根據本發明之另—實施例 2光學讀S社肢用者娜辟讀訪錢極 光之偏極化方向軸適當角，其視使用 f疋否想要在記錄模式或再生模式中使用光學讀寫頭而 疋0 、

圖8說明使用根據本發明之各種實施例之光學續寫頭 的光記錄與/或再生裝置。 ’、 參看圖8，光記錄與/或再生裝置包括：轉軸馬達 (spindle motor) 312 ’其旋轉資訊儲存媒體1〇 ;光學讀寫 ，300，其可在資訊儲存媒體1〇之徑向上移動且在資訊儲 存媒體10上再生與/或騎資訊；鶴單元，其驅動 轉軸馬達312以及光學讀寫頭3〇〇 ;以及控制單元3〇9，其 控制光學頃寫頭300之聚焦以及循軌祠服。參考數字352 表示轉臺，且參考數字353表示固定資訊儲存媒體1〇之 器。

光學讀寫頭300可為圖！以及圖5中所說明的光學讀 寫頭之任一者。 藉由資訊儲存媒體1〇而反射的光藉由光學讀寫頭3〇〇 =光偵測器而偵測以便轉換成電信號，且電信號經由驅動 單元307而輸入至控制單元3〇9。驅動單元3〇7控制轉軸 馬達312之轉速、放大輸入信號並驅動光學讀寫頭3〇〇。 控制單元309將基於自驅動單元3〇7而輸入之另一信號的 聚焦伺服、循執伺服與/或傾斜伺服指令傳送至驅動單元 27 1334137 21847pif 307以使光學讀寫頭300能夠執行聚焦、概與/或傾斜操 作。使用根縣發明之態樣之光學讀寫頭的統錄與/或再 生裝置與 BD l〇a、HD DVD 10b 以及 DVD l〇c 或 CD 1〇d 之至；一者相容，且與使用一個透鏡架以及兩個接物鏡的 習知致動器相比較，因為使用僅一個接物鏡3〇,所以可確 保尚速操作。 如上文所描述，根據本發明之態樣的光學讀寫頭使用 僅一個接物鏡而與BD以及HD DVD相容。 根據本發明之態樣的光學讀寫頭使用偏極化變換器以 及偏極化全像元件以最小化元件之數目並易於實現相容性 接物鏡。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 將自下文結合隨附圖式而對實施例之描述中明顯易懂 且更易瞭解本發明之此等與/或其他態樣以及優點，其中： 圖1說明根據本發明之一實施例的光學讀寫頭。 圖2為根據本發明之一實施例的圖1之光學讀寫頭之 偏極化全像元件的平面圖。 圖3說明當再生需要較高數值孔徑（NA)(例如，〇 85 之NA)的藍光光碟（BD)時，圖i之光學讀寫頭中之光 的偏極化中之變化。 28 1334137 21847pif ，4 »兄明當再生需要與BD相同之波長以及比助低 二如：65的：的高解析度數位多用途光碟⑽ 、、圖1之光學項寫射之光的偏極化中之變化。 圖5說明根據本發明之另-實施例的光學讀寫頭。

圖6說明當使用BD時，圖5之光學讀寫頭中之光的 偏極化中之變化，其中偏極化變魅在不改變光之偏極化 的情況下透射自光源人射之光，且四分之—波片之快轴 (/ast^xis)或慢軸（sl〇waxis)關於自光源入射於偏極化 變換裔上之光的偏極化方向成45度或135度的角。 圖7說明當使用HDDVD時，圖5之光學讀寫頭中之 光的偏極化中之變化，其中偏極化變換器之光軸關於自光 源入射之光的偏極化方向成角θ(例如22 5度的角），且四 分之一波片之快軸或慢軸關於自光源入射於偏極化變換器 上之光的偏極化方向成45度或135度的角。 圖8說明根據本發明之態樣的使用光學讀寫頭的光記 錄與/或再生裝置。

【主要元件符號說明】 1〇 :資訊儲存媒體 10a :藍光光碟（BD) 10b:高解析度數位多用途光碟（HDDVD) l〇c :數位多用途光碟（DVD) l〇d :壓縮光碟（cd) 11 :光源 12 :光柵 29 1334137 21847pif 13 :偏極化分光鏡 14 :第二準直透鏡 15 :反射鏡 17 :感應透鏡/聚光透鏡 18 :光偵測器 19 :監視光偵測器 20 :偏極化全像元件/全像元件 21 :偏極化全像區域 22 :透明區域 23 :區域 25 :偏極化變換器 30 :接物鏡 50 :低密度光學系統 51 :準直透鏡 55 :光學元件 60 :光徑耦合器 70 :驅動單元 80 :四分之一波片 300 :光學讀寫頭 307 :驅動單元 309 :控制單元 312 :轉軸馬達 352 :轉臺 353 :夾器 30

Claims (1)

1. 21847pif 十、申請專利範圍： 1. 一種與多個資訊儲存媒體標準相容的光學讀寫 頭，所述光學讀寫頭包含： 光源，其發射光； 接物鏡’其將自所述光源發射之所述光聚焦至資訊儲 存媒體上； ' 偏極化變換器，其將所述光改變成彼此正交的分別具 有第一與第二偏極化之第一與第二光束； 偏極化全像元件，其根據所述第一與所述第二光束之 所述偏極化而具有變化之折射功率； 光偵測裔，其在所述光已自所述光源發射、藉由所述 接物鏡而聚焦於第-資訊儲存媒體上並藉由所述資訊儲存 媒體而反射之後接收光；以及 、光徑變換器，其將藉由所述資訊儲存媒體而反射之所 述光導引向所述光侧器，其巾所述光學讀寫頭與所述第 -身訊儲存媒體以及與所述第—資訊儲存媒體具有不同厚 度之第一資机儲存媒體相容。 、2.如申請專利範圍第丨項所述之與多個資訊儲存媒靡 “準相容的絲讀寫頭，射所述偏極化賴器為半波片£ 3.如申請專利範圍第1項所述之與多個資訊儲存媒n 標準相容的絲讀寫頭，其帽述偏極化㈣器安置於 述光徑變換器與所述接物鏡之間。 ' 、4.如申料利朗第3項所粒财個資訊儲存媒體 標準相容的光學讀寫頭，其中所述光徑變換器為偏極化分 1334137 21847pif 光鏡。 5.如申請專利範圍第2項所述之與多個資訊儲存媒體 心準·相谷的光學讀寫頭，其中所述偏極化全像元件具有偏 極化全像區域，所述偏極化全像區域將具有所述第一偏極 化之所述光束直接透射至所述接物鏡以使得具有所述第— 偏極化之所述光束聚焦至所述第一資訊儲存媒體上，且將 具有所述弟一偏極化之所述光折射至所述接物鏡以使得具 有所述第二偏極化之所述光束聚焦至所述第二資訊儲存 體上。 ' 6. 如申请專利範圍第5項所述之與多個資訊儲存媒體 心準相谷的光學讀寫頭，其卡所述偏極化全像區域經形成 以使得當自所述偏極化全像區域繞射的具有所述第二偏極 化之所述光束透射至所述接物鏡時，所述偏極化全像區域 形成所述接物鏡的數值孔徑以將具有所述第二偏極化之所 述光束聚焦至所述第二資訊儲存媒體上。 7. 如申請專利範圍第6項所述之與多個資訊儲存媒體 標準相容的光學讀寫頭，其中所述光源發射藍光，所述第 一資訊儲存媒體為藍光光碟，且所述第二資訊儲存媒體為 高解析度數位多用途光碟。 8. 如申請專利範圍第1項所述之與多個資訊儲存媒體 標準相容的光學讀寫頭，其中所述偏極化全像元件具有偏 極化全像區域’所述偏極化全像區域將具有所述第一偏極 化之所述光束直接透射至所述接物鏡以使得具有所述第一 偏極化之所述光束聚焦至所述第一資訊儲存媒體上，且將 32 1334137 21847pif 具有所述第二偏極化之所述光束折射至所述接物鏡以使得 具有所述第二偏極化之所述光束聚焦至所述第二資气^ 媒體上。 、。 仔 9. 如申請專利範圍第8項所述之與多個資訊儲存媒體 標準相容的光學讀寫頭，其中所述偏極化全像區域經形成 以使得當自所述偏極化全像區域繞射的具有所述第二偏極 化之所述光束透射至所述接物鏡時，所述偏極化全像區域 形成數值孔徑，其將具有所述第二偏極化之所述光束聚焦 • 至所述第二資訊儲存媒體上。 10. 如申請專利範圍第8項所述之與多個資訊儲存媒 體標，相容的光學讀寫頭，其中所述光源發射藍光，所述 第二貢訊儲存媒體為藍光光碟，且所述第二資訊儲存媒體 為高解析度數位多用途光；。 I1·如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之 與多個資訊儲存媒體標準相容的光學讀寫頭，其中所述偏 極化變換器經組態以使得所述偏極化變換器之光軸關於自 φ 所述光源發射之所述光的偏極化方向而在自0度至45度或 自45度至90度的範圍内。 12.如申請專利範圍第10項所述之與多個資訊儲存媒 體標準相容的光學讀寫頭，更包含： 、々低^度光學系統，其發射適合於具有比所述第一與所 述第一貧訊儲存媒體低之記錄密度的第三資訊儲存媒體之 & ’所述低密度光學系雌收藉由所述第三資訊儲存媒體 而反射之光；以及 33 2l847pif ^光徑耦合器，其將自所述低密度光學系統發射之光的 光彼耗合至自所述光源發射之所述光的光徑，其中所述光 予凟寫頭與所述第一、所述第二以及所述第三資訊儲存媒 體相容，且所述第三資訊儲存媒體為數位多用途光碟或壓 縮光碟之至少一者。 13.如申請專利範圍第u項所述之與多個資訊儲存媒 體標準相容的光學讀寫頭，更包含： 、低密度光學系統，其發射適合於具有比所述第—與所 述第二資_存媒體低之記錄密度的第三資_存媒體之 光’所述低密度光學系統接收藉由所述第三資訊儲存媒體 而反射之光；以及 ，徑輕合器’其將自所述低密度光料統發射之光的 段=合至自所述光源發射之所述細触，其中所述光 體二二頭j述ί : ·1所述第二以及所述第三資訊餘存媒 縮光ί之至少靖存媒體為數位多用途光碟或廢 低密戶光更包含絲科，其***所述 數所述接物鏡之間，且其藉由形成合適的 第三資低密度光學系統發射之光聚焦至所述 與二：===;:任更：述之 單元’其_斤述偏極化變換器以使;所述偏== 1334137 21847pif =光輛與自所述光源發射之所述光的偏極化方向相等或正 二或者關於自所述光源發射之所述光的所述偏極化方向 形成45度、135度的角或滿足以下公式之角θ : 〇°<θ<45°或 45。<0<9〇。。 I6.如申請專利範圍第ls項所述之與多個資訊儲 體仏準相容的光學讀寫頭，更包含四分之-波片，其安置 ^所述偏極化變換器與所述偏極化全像^件之間的光經 體押=·Λ中請專利範圍第15項所述之與多個資訊儲存媒 裳二目谷的光學讀寫頭，其中所述光源發射藍光，所述 為碟’且所述第二資爾媒體 體標=專學述之與多個資訊储存媒 低密度辟系統’其發㈣合於具有比所述第—愈所 第貪訊，存媒體低之記錄密度的第三資訊儲存媒體之 而反射ί:密=學系統接收藉由所述第三資訊物體 光徑==述述低密度光學系統發射之光的 學讀寫頭與所述第υ所述光 端光碟之至貧訊儲存媒體為數位多用途光碟或塵 如申》月專利觀圍第！ 8項所述之與多個資訊儲存媒 35 2i847pif 2i847pif

   2〇. 一種光記錄與/或再生裝置，包含： ’更包含光學元件，其***所述 勿鏡之間’且其藉由形成適合於 €低密度光學 一如申專利範圍第1項至第10項中任-項所述之與多 個資存媒體標準相容的*學讀寫頭，其情述光學讀 寫頭經設相可在資靖存雜之徑向上移動並在所述資 afl儲存媒體上記錄或再生資訊；以及 控制單元，其控制所述光學讀寫頭之移動。 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之光記錄與/或再生 裝置’其中偏極化變換器經組態以使得所述偏極化變換器 之光軸可關於自光源入射之光的偏極化方向而在自〇度至 45度或自45度至90度的範圍内。 22. 如申請專利範圍第21項所述之光記錄與/或再生 裝置，更包含： 低密度光學系統，其發射適合於具有比第一與第二資 訊儲存媒體低之記錄密度的第三資訊儲存媒體之光，所述 低密度光學系統接收藉由所述第三資訊儲存媒體而反射之 光；以及 光徑耦合器，其將自所述低密度光學系統發射之光的 光徑耦合至具有第一波長之光的光徑，其中所述光學讀寫 頭與所述第一、所述第二以及所述第三資訊儲存媒體相 容’且所述第三資訊儲存媒體為數位多用途光碟或壓縮光 21847pif 1334137 碟之至少一者。 23. 如申專利範圍第22項所述之光記錄與/或再生 纟置’更包含光學元件’其安置於所述低密度光學系統與 所述接物鏡之間，且其藉由形成適合於所述第三資訊儲存 媒體之數值孔輕而將自所述低密度光學系統發射的光聚焦 至所述第三資訊儲存媒體上。 … 24. 如申請專利範圍第2〇項所述之光記錄與/或再生 • 裝置，更包含驅動單元，其根據所使用之資訊儲存媒體的 • 麵以及所述裝置是^處於記錄献或再生料中而驅動 所述偏極化變換器，以使得所述偏極化變換器之所述光軸 與自所述光源入射之所述光的所述偏極化方向相等或正 父’或者關於自所述光源發射之所述光的所述偏極化方向 形成45度、135度或滿足以下公式之角θ : 〇。<0<45。或 45。<0<9〇。。 25. 如申請專利範圍第24項所述之光記錄與/或再生 裝置，更包含四分之一波片，其安置於所述偏極化變換器 •與偏極化全像元件之間的光徑上。 - 26.如申請專利範圍第24項所述之光記錄與/或再生 裝置’其中所述光源發射藍光，所述第一資訊儲存媒體為 藍光光碟，且所述第二資訊儲存媒體為高解析度數位多用 途光碟。 27.如申請專利範圍第24項所述之光記錄與/或再生 裝置，更包含： 低密度光學系統，其發射適合於具有比所述第一與所 37 21847pif ^弟資。扎儲存媒體低之記錄密度的第三資訊儲存媒體之 光’所述低密度光學系統触藉由所述第三資賴存媒體 而反射之光；以及 、 广光徑耦合器，其將自所述低密度光學系統發射之光的 光控，合至具有所述第-波長之所述光的光徑，其中所述 光學讀^職所述第—、所述第二以及所述第三資訊儲存 媒體相容，且所述第三資訊齡雜為触 壓縮光碟之至少一者。 28.如申請專利範圍第24項所述之光記錄與/或再生 裝置’更包含光學元件’其安置於所述低密度光學系統與 所述接物鏡之間，且其藉㈣成適合於所述第三資訊儲存 媒體之數值孔徑而將自所述低密度光料統發 隹 至所述第三資訊儲存媒體上。 尤小… 29. —種光學系統，包含： 一光源，其發射光以自第一資訊儲存媒體以及比所述第 資汛儲存媒體厚的第二資訊儲存媒體讀取與/或選擇性 地寫=至所述第一與所述第二資訊儲存媒體上；' 單一個光學透鏡，其將所述光聚焦至所述第一與所述 第二資訊儲存媒體上； —偏極化元件’其賴述光偏極化絲—偏極化光束以 及第二偏極化光束；以及 偏極化全像元件’其經調整以在所述第二偏極化光束 穿過所述胁化全像元件時將所述第二祕化光束折射至 所述單個光學透鏡时自所述較厚第二資雌存媒體讀取 丄 21847pif 與/或寫人至所述較厚第二資訊儲存媒體上。 、…3 0.如申請專利範圍第2 9項所述之光學系統，其中所 個光料鏡經最佳化以自所述帛—資訊儲存媒體讀取 〃或寫入至所述第一資訊儲存媒體上。 、31.如申請專利範圍第29項所述之光學系統，其中所 述偏極化全像轉在不折射所述第-偏·光束的情況下 將所述第-偏極化光束直接透射至所述單個光學透鏡。

   32. —種光記錄與/或再生裝置，包含： η如申請f利範圍第2 9項所述之光學系統，其經設計以 可在第一與第二資訊儲存職之彳i向上㈣並在所述第-與所述第，資訊儲存媒體上記錄與/或再生資訊丨以及 控制單元，其控制所述光學讀寫頭之移動。 33. —種聚焦方法，其使用單一個光學透鏡而將一個 波長的光聚焦至處科同絲面上，方法包 含： 自光源發射所述光；

   將所述光偏極化成第一偏極化光束以及與所述第一偏 極化光束正交的第二偏極化光束； 經由偏極化全像元件之外數值孔徑而直接透射所述第 一偏極化光絲在-個深度處妓所述第—偏極化光束； 經由偏極化全像元件之内數值孔徑而折射所述第二偏 極化光束以在另一深度處聚焦所述第二偏極化光束，其中 所述内數值孔徑包含可調偏極化全像區域，其經調整以將 39 1334137 21847pif 所述第二偏極化光束折射至所述單個光學透鏡上所要位置 處。