CN1462999A - 对偏振光有不同透射系数的光盘装置 - Google Patents

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Abstract

一种光盘装置，包括发射预定波长范围光的光源、使光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统、和把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统。从光源发射的光的偏振方向，平行于存储盘的记录轨迹。物镜系统对s偏振光和p偏振光，各有透射系数，这里s偏振光和p偏振光是相对于物镜系统定义的。s偏振光的透射系数，大于p偏振光的透射系数。

Description

对偏振光有不同透射系数的光盘装置
技术领域
本发明涉及光盘装置，更具体说，是涉及有高数值孔径(NA)物镜系统和有短波长光拾取光源的装置。
背景技术
本领域众所周知，获得光盘的高密度数据记录或高密度数据读出的一种途径，是缩小在光盘记录层上形成的光斑直径。有两种选择可使该直径缩小。第一种选择是减小照射光的波长(如用蓝色的激光二极管)。第二种选择是增加物镜系统的NA。
关于第一种选择，用蓝色激光二极管或LD(波长：400-405nm)代替红色LD(波长：660-685nm)作光源，是不可取的，因为检测器的灵敏度可能降低约40％。不利的是，降低的灵敏度必然伴有再现信号S/N比的下降。此外，较短波长的光，更可能被光盘装置的透明部件例如透镜和光分束棱镜吸收。这种吸收又可能导致再现信号S/N比的下降。
至于第二种选择，有大NA的物镜系统，比起小NA的系统，能使光显著会聚，如图1所示。但是，光的显著会聚，使光通过透明部件(例如物镜或面向存储盘的线圈滑架)或在光盘上被反射后，难以保持有关光的偏振的信息。由于没有足够的光偏振信息，将导致再现信号S/N比的下降。
发明内容
本发明是在上述情况下提出的。就是说，本发明的目的，是提供一种光盘装置，该装置使用大NA的物镜，但仍然具有良好的再现信号S/N比。
按照本发明的第一方面，是提供一种光盘装置，该光盘装置包括：发射预定波长范围光的光源；使该光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统。光源发射的光的偏振方向，平行于存储盘的记录轨迹。物镜系统对s偏振光和p偏振光，各有透射系数，这里s偏振光和p偏振光是相对于物镜系统定义的。s偏振光的透射系数大于p偏振光的透射系数。
物镜系统最好包括一物镜和一位于该物镜与存储盘之间的透明单元。该物镜和/或该透明单元与透射控制膜一起形成。
按照本发明第二方面，是提供一种光盘装置，该光盘装置包括：发射预定波长范围光的光源；使该光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统。从光源发射的光的偏振方向，垂直于存储盘的记录轨迹。物镜系统对s偏振光和p偏振光，各有透射系数，这里s偏振光和p偏振光是相对于物镜系统定义的。p偏振光的透射系数大于s偏振光的透射系数。
按照本发明第三方面，是提供一种光盘装置，该光盘装置包括：光源；使该光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统，再现信号系统上有透明单元，透明单元上有入射表面和出射表面。入射表面和/或出射表面是相对于返回光倾斜的倾斜表面，并覆盖有介质层。
返回的光最好包括相对于该倾斜表面定义的p偏振分量和s偏振分量。该透明单元可设置多个返回光照射的区域，各有由介质层产生的不同的透射系数。
光源发射的光最好有与存储盘记录轨迹平行的偏振方向。返回光照射的区域，可以包括若干第一边缘区域，沿轨迹的正交方向彼此隔开，以及与第一边缘区域不同的一个第二边缘区域。对偏振光，第一边缘区域比第二边缘区域有较小的透射系数。
光源发射的光最好有与存储盘记录轨迹垂直的偏振方向。返回光照射的区域，可以包括若干第一边缘区域，沿轨迹的正交方向彼此隔开，以及与第一边缘区域不同的一个第二边缘区域。对偏振光，第二边缘区域比第一边缘区域有较小的透射系数。
最好是，透明单元设置多个区域，各区域对p偏振和s偏振分量，有不同的P-S相位差，这里p偏振和s偏振分量是相对于倾斜表面定义的。
该多个区域最好包括：与返回光的中心对应的一个第一区域、沿轨迹的正交方向隔开的若干第二区域、和沿轨迹的伸延方向隔开的若干第三区域。赋予第二区域的P-S相位差，小于赋予第一区域的P-S相位差，赋予第三区域的P-S相位差，大于赋予第一区域的P-S相位差。
从下面参照附图的详细说明中，本发明的其他特性和优点将变得显而易见。
附图说明
图1画出用于光盘装置的常规物镜系统；
图2画出体现本发明的光盘装置的主要部件；
图3和4表明本发明的工作原理；
图5A-5D画出用于本发明光盘装置的第二透明单元，图中，该透明单元的正面和反面被分为说明的区域；
图5E是赋予图5A-5D所示相应区域的Tp、Ts、和P-S相位差数值表；
图6A和6B画出用于本发明光盘装置的第二透明单元的另一个例子；
图6C是赋予图6A-6D所示相应区域的Tp、Ts、和P-S相位差数值表；
图7A和7B画出用于本发明光盘装置的第二透明单元的另一个例子；和
图7C是赋予图7A-7D所示相应区域的Tp、Ts、和P-S相位差数值表；
具体实施方式
下面参照附图，说明本发明的一个优选实施例。
图2画出体现本发明的光盘装置1的主要部件。数字2是该装置1的光拾取头。拾取头2设有透镜系统10，透镜系统10包括上部或第一物镜11和下部或第二物镜12。第一透镜11的位置比第二透镜12更靠近光数据存储盘Dc。第二透镜12由一滑架(未画出)通过两维驱动线圈13支承，该两维驱动线圈13响应跟踪/聚焦的伺服控制。对寻轨操作，没有画出的滑架，在例如利用音圈电机的驱动机构的驱动下，沿盘Dc的径向滑动。第一透镜安装在滑块上，该滑块在旋转的盘Dc上浮动。滑块由没有画出的滑架通过悬挂机构支承。在画出的例子中，第一透镜11与第一透明单元14形成一整体，后者面向盘Dc的表面，一般是平坦的。供磁场调制的线圈15，埋在透明单元14中，且有较大的内直径，足以让照射盘Dc的光通过。
盘Dc包括树脂衬底Dcs、形成在该衬底一侧的记录层Dcf、和覆盖记录层Dcf的保护涂层Dcc。在通常的盘中，记录层Dcf与螺旋记录轨迹Tr一起形成。图2中，顺着一记录轨迹画出盘Dc衬底Dcs的剖面，并用箭头R指示盘Dc的旋转方向。
光源(未画出)包括蓝的激光二极管(LD)，发出短波长的激光束。发射的激光束是偏振的，偏振方向平行于轨迹Tr。发射的激光束通过第一光束分束器20，进入透镜系统10。透镜系统10使激光束会聚，并在盘Dc的记录层Dcf上形成光斑Sp。从记录层Dcf返回的光Bm，向后通过透镜系统10。然后，返回光Bm的路线，被第一光束分束器20改变为向着第二光束分束器30。然后，返回光Bm被第二光束分束器30分为两光束。如图2所示，两光束之一被导向伺服信号检测单元，而另一束向着再现信号检测单元40。在伺服信号检测单元，检测跟踪伺服信号和聚焦伺服信号。在再现信号检测单元40，返回光束Bm通过Wollaston棱镜41，并经透镜42会聚，由检测器43接收，用于再现信号的输出。在第二光束分束器30与Wollaston棱镜41之间，设有第二透明单元50，使光路横转预定的角度。第二透明单元50在技术上的意义，将在稍后说明。
为表明本发明的工作原理，现在参考图3，图上画出形成在记录轨迹Tr上和在透镜系统10的光瞳Ee上的光斑Sp。稍大于轨迹Tr宽度的光斑Sp的直径，由盘Dc的高密度记录与轨迹误差信号的可靠采集二者之间折衷确定。
图3画出光瞳Ee中两(第一和第二)对椭圆边缘区域A、B。第一对区域A沿轨迹Tr的纵方向彼此隔开。第二对区域B沿垂直于轨迹Tr的纵方向彼此隔开。盘装置1的光源发射的光，通过光瞳Ee。具体说，p偏振光(从透镜系统10看去)通过第一对区域A，而s偏振光通过第二对区域B。当光从盘的记录层Dcf反射时，偏振平面被旋转(称为“磁Kerr效应”)，于是返回光(即再现信号)的s偏振分量将通过第一对区域A，而返回光的p偏振分量将通过第二对区域B。
返回光分解为高频分量和低频分量。高频分量出现在光瞳Ee中第一对区域A的可能性，比出现在其他部分更大。另一方面，在第二对区域B中，则更可能出现相邻轨迹的杂散信号(即噪声)。(本领域熟知，杂散信号的出现率，依赖于记录轨迹的间距与光斑Sp直径之比。)总的说，当偏振平面平行于记录轨迹Tr时，如图3的情形，返回光的s偏振分量包含许多高频信号，而返回光的p偏振分量包含许多杂散信号。要使再现信号有高的S/N比，需要作出安排，少利用噪声污染的p偏振分量。为达到该目的，在举出的实施例中，按下述方式，使s偏振光的透射系数Ts，大于p偏振光的透射系数Tp。
如前面所指出，图2的透镜系统10，包括第一透镜11、第二透镜12、和第一透明单元14。按照本发明，这些部件都涂覆有透射控制膜，使透镜系统10的平均透射系数Ts大于平均透射系数Tp。具体说，平均透射系数Ts可能是97％，而平均透射系数Tp可能是93％。但是，在局部(就是说，在光路的靠外部分)，透射系数Ts可能是95％，而透射系数Tp可能是90％。因此，在光被记录层Dcf反射之后，出现在s偏振光中的高频再现信号被加强，而出现在p偏振光中的杂散信号被减弱。
图4画出的情况，除入射光的偏振平面垂直于记录轨迹Tr的纵向方向外，其余与图3类似。在本例中，与图3的情形相反，s偏振光(从透镜系统10看去)通过第一对区域A，而p偏振光则通过第二对区域B。至于返回的光，p偏振分量出现在区域A中，而s偏振分量则出现在区域B中。在图4的情形，与图3相同，返回光的高频信号多半出现在第一区域A中，而来自邻近轨迹的杂散光多半出现在第二区域B中。因此，由此得到，p偏振的返回光，包含许多高频再现信号，而s偏振的返回光，包含许多杂散信号。因此，要为再现信号获得高的S/N比，可以安排使p偏振光的透射系数Tp大于s偏振光的透射系数Ts，以便少用返回光的噪声污染了的s偏振分量。
回头参考图2的实施例，图中入射光的偏振方向，平行于轨迹Tr的纵方向，调整第一光束分束器20，使s偏振光的反射率基本上为100％。同样，在第二光束分束器30中，s偏振光的反射率基本上为100％。利用这样的安排，返回光的s偏振分量被引向再现信号检测系统40，通过第二透明单元50。该透明单元50相对于返回光的路径倾斜。在所示的例子中，倾角θ是30°。
该第二透明单元50有入射表面51，以及对着并平行于入射表面51的出射表面52。入射和出射表面51、52分别涂覆有介质层51a和52a。因为第二透明单元50相对于返回光Bm倾斜，所以能够相对于第二透明单元50定义“p偏振”和“s偏振”。
如图5A所示，形成在入射表面51上的介质层51a，可以分开为区域A′、B′、和C。图5B画出图5A分区的投射图。同样，形成在出射表面52上的介质层52a，可以分开为区域D、E、和F，如图5C所示。图5D画出图5C分区的投射图。图5E表示相应区域A′、B′、和C-F的Tp、Ts、和P-S相位差数值表。
在图5A-5D中，封闭的虚线代表返回光Bm通过的区域。图5A所示的分区与图3和4所示透镜光瞳Ee的分区对应。具体说，图5A的区域A′与图3或4的第一对区域A对应，而图5A的区域B′与图3或4的第二对区域B对应。因此，高频再现信号更可能落在图5A的区域A′上，而来自邻近轨迹Tr的杂散信号更可能落在区域B′上。这些信号的混合(还有其他信号)出现在图5A的区域C中。如图5E的表所示，区域B′的Tp和Ta值被做成低于其他区域的值，以便降低来自相邻轨迹的噪声。此外，区域C的Tp和Ta值，稍低于区域A′的值，因为区域C富含低频信号。
在上述实施例中，Tp和Ta不需要彼此不同，理由如下。如对图3所作的说明，当入射光的偏振方向平行于盘Dc的记录轨迹Tr时，出现在区域A′中的高频再现信号，是s偏振的，而出现在区域B′的杂散信号，是p偏振的。在这种情形下，通过使区域B′的Tp小于区域A′的Tp，就能简单地降低在区域B′的杂散信号。
类似地，在图4的情形下，入射光的偏振方向垂直于记录轨迹Tr，出现在区域A′中的高频再现信号，是p偏振的，而出现在区域B′的杂散信号，是s偏振的。因此，使区域B′的Ts小于区域A′的Ts，就能简单地达到噪声抑制。
在透镜光瞳Ee的大数值孔径区域(透镜系统10的边缘区域)，能延迟p偏振光的相位。为补偿该延迟，用形成在第二透明单元50出射表面52的介质层52a，调整P-S相位差。具体说，如图5E所示，对与返回光Bm中心部分对应的区域F，不进行相位差补偿，所以区域F在光学上是透明的。对两个区域D(彼此沿轨迹的正交方向隔开)，相位差被赋予负值(-10)，而对两个区域E(彼此沿与轨迹伸延的方向隔开)，相位差被赋予正值(+10)。
回头参考图2，返回光Bm在通过第二透明单元50之后，进入Wollaston棱镜41。因为返回光Bm的p和s偏振分量是同相的，不产生椭圆偏振，而由Kerr效应产生的偏振分量，能够对信号的再现优化。而且，还能降低杂散信号。
被分开的介质区域的布局、透射系数的调整、和相位差的补偿，不局限于图5A-5E所示情形。例如，当区域F的P-S相位差是+10时，区域D的P-S相位差可以是0，且区域E的P-S相位差可以是+20。这里关键是，区域F的P-S相位差，与区域D的P-S相位差比较，应当较大，但与区域E的P-S相位差比较，应当较小。
至于区域的划分，当返回光Bm的相位差分布，相当急剧变化时，图示的区域D和E可以沿径向再细分，并对每一细分区域确定适当的P-S相位差。
图6A和6B画出另一种可能的设计，供第二透明单元50入射表面51和出射表面52两侧介质层的分区使用。图6C列出与图5E对应的数值表。
在图6A-6B的例子中，富含低频再现信号的区域C沿轨迹伸延方向的尺寸，被做得大于图5B中对应的区域。因此，区域C的Tp和Ts被赋予比图5E的Tp和Ts更小的值。
图7A-7C画出另一种例子。在此例子中，区域F有四个沿径向伸延的部分，每一部分两侧是区域D和E。
按照本发明，第二透明单元50的入射表面和出射表面51、52，只有一个倾斜于返回光Bm，另一个则与之垂直。在此情形下，向倾斜表面上形成的介质层提供透射调整功能及P-S相位差补偿功能。
如上所述，本发明有利于给出一种高质量的光盘读出/记录装置，该装置有大NA的透镜系统和短波长的光源。
本发明已如上述，显然，可以对本发明作许多变化。这些变化不应认为偏离本发明的精神和范围，并且，所有这些对本领域熟练人员是显而易见的改变，都应包含在下述权利要求书之内。

Claims (9)

1.一种光盘装置，包括：
发射预定波长范围的光的光源；
使光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和
把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统；
其中，光源发射的光的偏振方向，平行于存储盘的记录轨迹，该物镜系统对s偏振光和p偏振光，各有透射系数，这里s偏振光和p偏振光是相对于该物镜系统定义的，s偏振光的透射系数大于p偏振光的透射系数。
2.按照权利要求1的装置，其中的物镜系统，包括物镜和位于该物镜与存储盘之间的透明单元，物镜和透明单元中至少一个，是与透射控制膜一起形成的。
3.一种光盘装置，包括：
发射预定波长范围的光的光源；
使光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和
把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统；
其中，光源发射的光的偏振方向，垂直于存储盘的记录轨迹，该物镜系统对s偏振光和p偏振光，各有透射系数，这里s偏振光和p偏振光是相对于该物镜系统定义的，p偏振光的透射系数大于s偏振光的透射系数。
4.一种光盘装置，包括：
光源；
使光源发射的光聚焦在存储盘上的物镜系统；和
把从存储盘返回的光导向检测器的再现信号系统，该再现信号系统设有透明单元，上有入射表面和出射表面；
其中，该入射表面和出射表面中至少一个，是相对于返回光倾斜的倾斜表面，且覆有介质层。
5.按照权利要求4的装置，其中的返回光，包括相对于该倾斜表面定义的p偏振分量和s偏振分量，该透明单元设有多个返回光照射区域，各有由介质层产生的不同的透射系数。
6.按照权利要求5的装置，其中光源发射的光的偏振方向，平行于存储盘的记录轨迹，又其中的返回光照射的区域，包括沿轨迹的正交方向彼此隔开的若干第一边缘区域，以及与第一边缘区域不同的一个第二边缘区域，第一边缘区域对偏振光的透射系数，小于该第二边缘区域。
7.按照权利要求5的装置，其中光源发射的光的偏振方向，垂直于存储盘的记录轨迹，又其中的返回光照射的区域，包括沿轨迹的正交方向彼此隔开的若干第一边缘区域，以及与第一边缘区域不同的一个第二边缘区域，该第二边缘区域对偏振光的透射系数，小于第一边缘区域。
8.按照权利要求4的装置，其中的透明单元设有多个区域，各区域对相对于该倾斜表面定义的p偏振和s偏振分量，有不同的P-S相位差。
9.按照权利要求8的装置，其中的多个区域，包括与返回光中心对应的一个第一区域、沿轨迹的正交方向彼此隔开的若干第二区域、和沿与轨迹伸延的方向彼此隔开的若干第三区域，且其中赋予第二区域的P-S相位差，小于赋予第一区域的P-S相位差，赋予第三区域的P-S相位差，大于赋予第一区域的P-S相位差。
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