專利名稱：衍射元件和具有該衍射元件的光學拾取設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學拾取設備。更具體地講，本發(fā)明涉及一種衍射元件和具有該衍射元件的光學拾取設備。
背景技術：
光學拾取設備應用于CDP(壓縮盤播放器)、DVDP(數(shù)字通用盤播放器)、CD-ROM驅動器等等之中，以便以非接觸方式執(zhí)行作為光學介質的盤的信息的記錄和再現(xiàn)。當記錄信息時，這種光學拾取設備將激光束照射至盤的表面上以形成凹坑。當再現(xiàn)記錄的信息時，該光學拾取設備以光學方式讀取形成在該盤上的凹坑信息，并以電信號輸出該信息。為了以這種方式在盤上記錄信息以及從盤再現(xiàn)信息，該光學拾取設備包括激光二極管，是用于發(fā)射激光束的光源；至少一個衍射元件，用于將從光源投射的光束分成三個光束；分束器，用于控制激光束的偏折；多個透鏡，用于形成光路；和諸如光學檢測器的多個光學裝置，用于檢測信號。
這種光學拾取設備執(zhí)行聚焦控制和跟蹤控制，所述聚焦控制用于在垂直方向控制物鏡以將光束點(beam spot)校準至盤表面上，所述跟蹤控制用于在水平方向控制物鏡以使得光束跟隨盤上的軌道。為了執(zhí)行聚焦控制和跟蹤控制，必須產生聚焦誤差信號(以下，稱為“FE信號”)和跟蹤誤差信號(以下，稱為“TE信號”)。為了產生FE信號，通常使用像散方法。為了產生TE信號，雖然推挽(以下，稱為“PP”)方法已被應用，但最近已應用使用三個光束的差分推挽(以下，稱為“DPP”)方法。當應用PP方法時，由于執(zhí)行跟蹤伺服時引起的物鏡移動和傾斜而導致在TE信號中產生DC偏移，由此引起TE信號中的誤差。
DPP方法通過使用主光束和兩個副光束來計算信號的值，所述主光束照射至軌道的中心，所述兩個副光束分別在徑向方向和切向方向與主光束間隔預定距離并照射至凹槽周圍。DPP方法的優(yōu)點在于由于物鏡移動和傾斜而在TE信號中產生的DC偏移能夠被消除。然而，對于在軌道間距的規(guī)格方面彼此不同的盤不能應用這種DPP方法，這是因為在這些盤中副光束的照射位置變化。
由于這個原因，最近已開發(fā)和應用了一種將三個光束照射至軌道上的方法，該方法的例子表示在圖1A至圖1C中。參照圖1A和圖1B，衍射元件10被分成兩個區(qū)域12和14，所述兩個區(qū)域12和14中的每個區(qū)域以柵格樣式形成，在該柵格樣式中，柵格以預定間距P形成。分別在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成的柵格樣式排列為彼此偏離半個間距(P/2)，以便在每個副光束SBF和SBB入射至盤上之前在這些副光束中產生相位差，其中，當已有副光束照射至凹槽上并且主光束照射至軌道上時產生這種相位差。入射至如上所述構造的衍射元件10上的光束被衍射并被分成一個主光束(MB)和兩個副光束SBF和SBB，所述主光束是零級衍射光束，所述兩個副光束分別是±1級衍射光束，并且在盤D的軌道T上，所述兩個副光束中的一個跟在另一個后面。另外，由于第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的分離，兩個副光束SBF和SBB分別被衍射并被分成兩個副光束SBF1和SBF2以及SBB1和SBB2。由衍射元件10衍射的主光束MB以及副光束SBF和SBB入射至盤D上，入射至盤D上的這些光束被反射并且隨后由如圖1C中所示的光學檢測器20接收。然后，光學檢測器20根據(jù)在每個劃分的區(qū)域上檢測的光強度來輸出信號，由此計算TE信號和FE信號。FE信號通過利用從盤D反射的光束的像散的差分像散方法被計算。根據(jù)差分像散方法，F(xiàn)E信號以這種方式來計算將從用于檢測主光束的光學檢測元件20a和用于檢測副光束的光學檢測元件20b和20c的各對角線區(qū)域確定的信號值之差相加。
然而，如圖1C中所示，在分別對應于衍射元件10中的第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的兩個副光束SBF1和SBB1以及SBF2和SBB2彼此間隔分開預定距離的狀態(tài)下，所述兩個副光束由光學檢測元件20b和20c接收。以這種方式，因為兩個副光束SBF1和SBB1以及SBF2和SBB2在光學檢測元件20b和20c上彼此間隔分開預定距離，所以即使如虛線所示在分開的副光束SBF1和SBB1以及SBF2和SBB2中產生像散，光學檢測元件20b和20c的對角線區(qū)域中的信號值之差，即(E1+E3)-(E2+E4)或者(F1+F3)-(F2+F4)，仍等于在產生像散之前獲得的光學檢測元件20b和20c的對角線區(qū)域中的信號值之差。也就是說，可能出現(xiàn)這樣的情況，即從E1和E3區(qū)域(或F1和F3區(qū)域)產生的信號值與從E2和E4區(qū)域(或F2和F4區(qū)域)產生的信號值之差在產生像散之前和之后同樣都等于零。因此，在通過差分像散方法確定的FE信號中可能產生誤差，因此，由于這種誤差，不僅聚焦控制的精確性可能降低，而且光學拾取設備的可靠性也可能降低。
因此，需要一種能夠實現(xiàn)更精確的聚焦控制的光學拾取設備的改進衍射元件。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種允許更精確的聚焦控制的光學拾取設備的衍射元件以及一種具有該衍射元件的光學拾取設備。
提供了一種用于光學拾取設備的衍射元件，所述衍射元件被分成其每一個被以一定柵格樣式形成的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述柵格樣式中，柵格以預定間距P重復。在第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個區(qū)域中的柵格樣式相對于與用于劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的分割線DL基本垂直的虛擬線VL傾斜預定角度。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述分割線DL基本平行于光學介質的切向線，每個柵格樣式相對于虛擬線VL傾斜。另外，第一區(qū)域的柵格樣式和第二區(qū)域的柵格樣式被形成為彼此偏離半個間距(P/2)。
一種光學拾取設備包括光源；至少一個衍射元件，用于將從光源投射的光束分成三個光束，所述衍射元件被分成其每一個被以一定柵格樣式形成的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述柵格樣式中，柵格以預定間距P重復；光學系統(tǒng)，用于將由衍射元件分割的光束照射到光學介質上，并引導從光學介質反射的光束；和光學檢測器，用于接收從光學介質反射并由所述光學系統(tǒng)引導的光束以檢測信息信號、FE信號和TE信號，其中，在第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個區(qū)域中的柵格樣式相對于與用于劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的分割線DL基本垂直的虛擬線VL傾斜預定角度。
通過結合附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點和突出特點將會變得清楚。


通過下面結合附圖對本發(fā)明特定示例性實施例進行的描述，本發(fā)明的以上方面和特點將會變得更加清楚，其中圖1A是示意性地表示傳統(tǒng)衍射元件的視圖；圖1B是示意性地表示這種狀態(tài)下的光學介質的平面圖，在該狀態(tài)下，由圖1A的衍射元件衍射的光束照射至該光學介質上；圖1C示意性地表示這種狀態(tài)下的光學檢測器，在該狀態(tài)下，照射至光學介質上的光束在從該光學介質反射之后由該光學檢測器的光學元件接收；圖2示意性地表示根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的光學拾取設備；圖3是示意性地表示圖2的衍射元件的透視圖；圖4是圖3的衍射元件的平面圖；圖5是表示這種狀態(tài)下的光學介質的平面圖，在該狀態(tài)下，由圖3所示的衍射元件衍射的光束照射至光學介質上；和圖6表示這種狀態(tài)下的在圖2所示實施例中應用的光學檢測器，在該狀態(tài)下，照射至圖5的光學介質上的光束在從該光學介質反射之后由該光學檢測器的光學檢測元件接收。
在全部附圖中，相同的標號應被理解為表示相同的零件、組件和結構。
具體實施例方式
以下，將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述。
參照圖2，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的光學拾取設備包括至少一個光源100、光學系統(tǒng)120、監(jiān)控光學檢測器140、至少一個衍射元件160和光學檢測器180。監(jiān)控光學檢測器140可以由FPD(前光電二極管，F(xiàn)ront PhotoDiode)來實現(xiàn)，光學檢測器180可以由PIDC(光電二極管集成電路)來實現(xiàn)。
所述至少一個光源100包括用于DVD的第一光源100a和用于CD的第二光源100b。在光源100中最好應用具有一定波長的LD(激光二極管)。第一光源100a在DVD(數(shù)字通用盤)上記錄信息或者讀取記錄在這種DVD上的信息，其中，該DVD具有比CD的軌道間距小的軌道間距(TP)(見圖5)，并且第一光源100a投射具有大約650nm的較短波長的光束。另外，第二光源100b在CD上記錄信息或者獲取記錄在這種CD上的信息，其中，第二光源100b投射具有大約780nm的波長的光束。雖然以用于CD的光源和用于DVD的光源作為示例進行了說明，但是可另外包括投射用于BD(藍光盤)、HD-DVD(高密度數(shù)字通用盤)等的大約405nm波長的光束的光源。
光學系統(tǒng)120包括第一分束器122、第二分束器124、反射鏡126、準直透鏡128、1/4波片130、物鏡132和傳感器透鏡(sensor lens)134。
立方體分束器122可作為第一分束器122使用，其反射從第一光源100a投射的光束以改變該光束的光路，并且按原樣透射從第二光源100b投射的光束。這種對光束的選擇性透射可通過利用從第一光源100a和第二光源100b投射的光束的波長彼此不同的事實或者通過利用所述投射的光束的偏振類型來實現(xiàn)。
第二分束器124將從第一分束器122投射的光束的一部分向監(jiān)控光學檢測器140透射，并將該光束的其余部分向反射鏡126反射。
反射鏡126改變從第二分束器124反射的光束的光路以便該光束可入射至物鏡132上，并且反射鏡126將從諸如盤的光學介質反射的光束向第二分束器124反射。
準直透鏡128將從反射鏡126投射的光束轉換成平行光束。
1/4波片130將一個線偏振光束轉換成一個圓偏振光束，并將從盤D反射的另一圓偏振光束轉換成另一線偏振光束。由于這種1/4波片的具體作用在本領域是公知的，所以省略對其的詳細描述。
物鏡132將從1/4波片投射的光束聚焦到盤D上。
傳感器透鏡134包括凹透鏡，并放大從盤D反射的光束的光點以形成對光學檢測器180有效的光點。另外，傳感器透鏡134可用于形成像散以便檢測稍后描述的FE信號。
監(jiān)控光學檢測器140接收從第一光源100a和第二光源100b投射的光束的一部分，并測量第一光源100a和第二光源100b的光強度。測量出的光強度被發(fā)送給未在圖中示出的控制器，以控制施加給第一光源100a和第二光源100b的電壓，從而可恒定地控制投射的光束的光強度。
所述至少一個衍射元件160是本發(fā)明的特征所在，其包括第一衍射元件160a，用于衍射從第一光源100a投射的光束；和第二衍射元件160b，用于衍射從第二光源100b投射的光束。因為第一衍射元件160a和第二衍射元件160b的功能和結構基本相同，所以對衍射元件160的描述針對衍射元件160a和衍射元件160b二者。
參照圖3和圖4，衍射元件160a和衍射元件160b的每一個沿分割線DL被分成第一區(qū)域162和第二區(qū)域164。分割線DL基本平行于切向方向，即盤D的軌道方向。第一區(qū)域162和第二區(qū)域164分別相對于基本與分割線DL垂直的虛擬線VL傾斜成預定角度θ1和θ2。分別在第一區(qū)域162和第二區(qū)域164上形成的柵格樣式彼此偏離半個間距(1/2P)。
參照圖5，如上所述構造的衍射元件160將從光源100投射的光束分成主光束MB和兩個副光束SBF和SBB，所述主光束是零級衍射光束，所述兩個副光束是±1級衍射光束。另外，前面的副光束SBF和后面的光束SBB分別被分成與第一區(qū)域162的柵格樣式對應的副光束SBF1和SBB1以及與第二區(qū)域164的柵格樣式對應的副光束SBF2和SBB2。此時，分別與第一區(qū)域162和第二區(qū)域164對應的副光束SBF1和SBB1以及副光束SBF2和SBB2分別位于線CL1和CL2上，所述線CL1和CL2基本平行于與第一區(qū)域162和第二區(qū)域164的柵格樣式基本垂直的線。也就是說，對應于第一區(qū)域162的副光束SBF1和SBB1相互連接的線CL1與基本平行于軌道T的虛擬線之間的角度θ1等于第一區(qū)域162的柵格樣式與基本與分割線DL垂直的虛擬線VL之間的角度θ1相等。因此，對應于第一區(qū)域162的兩個副光束SBF1和SBB1在被傾斜了第一區(qū)域162的柵格樣式的傾斜角度θ1的狀態(tài)下被照射至軌道T上。這個原則基本上同樣適用于對應于第二區(qū)域164的副光束SBF2和SBB2。因此，對應于第二區(qū)域164的副光束SBF2和SBB2相互連接的線CL2與基本平行于軌道T的虛擬線之間的角度θ2等于第二區(qū)域164的柵格樣式與基本垂直于分割線DL的虛擬線VL之間的角度θ2。
相應地，通過調整第一區(qū)域162和第二區(qū)域164的樣式的傾斜來調整副光束SBF1和SBB1以及副光束SBF2和SBB2的位置，兩個前面的副光束SBF1和SBF2以及兩個后面的副光束SBB1和SBB2可以很接近地照射在軌道T上。更優(yōu)選地，兩個前面的副光束SBF1和SBF2以及兩個后面的副光束SBB1和SBB2彼此接觸。最好地，第一區(qū)域162和第二區(qū)域164的柵格樣式以這種方式傾斜，即所述柵格樣式形成V形排列并分別相對于基本與分割線DL垂直的虛擬線VL形成角度θ1和θ2。然而，由于各種零件公差及裝配公差，必須將各區(qū)域162和164的柵格樣式的傾斜角度設置為彼此不同。
通過調整區(qū)域162和164的柵格樣式的傾斜角度θ1和θ2，兩個前面的副光束SBF1和SBF2以及兩個后面的副光束SBB1和SBB2可以在被彼此更近地布置的狀態(tài)下被照射至盤上，所述兩個前面的副光束SBF1和SBF2以及兩個后面的副光束SBB1和SBB2最好彼此接觸。
同時，各區(qū)域162和164的柵格樣式被排列為彼此偏離半個間距(P/2)，從而在對應于第一區(qū)域162的副光束SBF1和SBB1與對應于第二區(qū)域164的副光束SBF2和SBB2之間產生180度相位差。通過在副光束SBF1和SBF2以及副光束SBB1和SBB2入射至盤上之前預先形成副光束SBF1和SBF2以及副光束SBB1和SBB2的每一個的相位差，這就使得即使主光束MB和副光束照射在一個軌道T上仍能用DPP方法來計算TE信號。然而，可以使用與本示例性實施例不同的多種方法，諸如通過改變各區(qū)域162和164的厚度來形成相位差。
參照圖6，光學檢測器180是用于將從盤D反射的光束轉換成電信號的裝置，并檢測信息信號(RF信號)、FE信號和TE信號。光學檢測器180最好包括三個光學檢測元件182、184a和184b。從盤D反射的主光束(MB，見圖5)經(jīng)過物鏡132、1/4波片130、準直透鏡128、第二分束器124和傳感器透鏡134照射至光學檢測器180的三個光學檢測元件182、184a和184b(見圖2)。作為用于檢測主光束的光學檢測元件的光學檢測器180的布置在中央的光學元件182被分成四個區(qū)域，即A、B、C和D區(qū)。另外，用于檢測副光束的光學檢測元件184a和184b分別位于用于檢測主光束的光學元件182兩側，并被分成E1、E2、E3和E4區(qū)以及F1、F2、F3和F4區(qū)。被劃分的區(qū)域單獨接收主光束(MB)和副光束(SB)(見圖5)，并根據(jù)光強度獨立輸出電信號。
另外，通過差分像散方法從光學檢測器180獲得FE信號，并且通過DPP方法獲得TE信號。如果從所述被劃分的區(qū)域檢測的電信號分別是a、b、c和d以及e1、e2、e3和e4以及f1、f2、f3和f4，則可如下通過方程1至3分別計算信息信號(RF)、FE信號和TE信號。
方程1RF＝a+b+c+d方程2FE＝[(a+c)-(b+d)]+k[(e1+e3)-(e2+e4)+(f1+f3)-(f2+f4)]其中，k＝(a+b+c+d)/(e1+e2+e3+e4+f1+f2+f3+f4)方程3TE＝(a+d)-(b+c)-k[(e1+e4)-(e2+e4)-(f1+f4)-(f2+f3)]
其中，k＝(a+b+c+d)/(e1+e2+e3+e4+f1+f2+f3+f4)在方程2和3中，k是因為作為±1級衍射光束的副光束(SB)在光強度方面低于作為零級衍射光束的主光束(MB)而應用的用于補償?shù)脑鲆妗?br> 這里，通過在光學檢測元件182、184a和184b的每-個中的對角線區(qū)域中獲得的信號值之差來計算通過差分像散方法獲得的FE信號。因為在現(xiàn)有技術中副光束SBF1和SBF2以及SBB1和SBB2彼此分離，所以可能出現(xiàn)這樣的情況即使在副光束SBF1和SBF2以及SBB1和SBB2中產生像散，(e1+e3)-(e2+e4)或(f1+f3)-(f2+f4)的值仍然不改變。然而，可以理解，因為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例由用于副光束的光學檢測元件184a和184b接收的副光束SBF1和SBF2以及SBB1和SBB2彼此接觸，所以如果如圖6中的虛線所示在副光束SBF1和SBF2以及SBB1和SBB2中產生像散，則(e1+e3)-(e2+e4)或(f1+f3)-(f2+f4)的值改變。相應地，由于通過差分像散方法可以更精確地檢測FE信號，所以可以更精確地執(zhí)行聚焦控制。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于通過將衍射元件分成兩個區(qū)域并調整衍射元件的所述兩個區(qū)域中的每個區(qū)域的柵格樣式的傾斜，允許副光束在被更接近地布置或彼此接觸的狀態(tài)下被光學檢測元件接收，所以可提高通過差分像散方法計算出的FE信號的精確性，由此允許更精確的聚焦控制。
通過提高聚焦控制的精確性，可提高光學拾取設備的可靠性。
雖然為了舉例說明本發(fā)明的原理而表示和描述了本發(fā)明的代表性示例性實施例，但本發(fā)明不限于這些特定實施例。應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域技術人員可以進行各種修改和改變。因此，應該認為，這種修改、改變及其等同物全部都包括在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種用于光學拾取設備的衍射元件，其中，所述衍射元件被分成其每一個被以一定柵格樣式形成的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述柵格樣式中，柵格以預定間距(P)重復，其中，第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個區(qū)域中的柵格樣式相對于與用于劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的分割線(DL)垂直的虛擬線(VL)傾斜預定角度。
2.如權利要求1所述的衍射元件，其中，所述分割線平行于光學介質的切向線，每個柵格樣式相對于虛擬線(VL)傾斜。
3.如權利要求2所述的衍射元件，其中，第一區(qū)域的柵格樣式和第二區(qū)域的柵格樣式被形成為彼此偏離。
4.如權利要求3所述的衍射元件，其中，第一區(qū)域的柵格樣式和第二區(qū)域的柵格樣式彼此偏離半個間距。
5.如權利要求1所述的衍射元件，其中，當對應于第一區(qū)域的副光束和對應于第二區(qū)域的副光束入射到光學介質上時，所述對應于第一區(qū)域的副光束和對應于第二區(qū)域的副光束彼此接觸。
6.一種光學拾取設備，包括至少一個光源；至少一個衍射元件，用于將從光源投射的光束分成三個光束，所述衍射元件被分成其每一個被以一定柵格樣式形成的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述柵格樣式中，柵格以預定間距P重復；光學系統(tǒng)，用于將由衍射元件分割的光束照射到光學介質上，并引導從光學介質反射的光束；和光學檢測器，用于接收從光學介質反射并由所述光學系統(tǒng)引導的光束以檢測信息信號、聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，其中，第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個區(qū)域中的柵格樣式相對于與用于劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的分割線(DL)垂直的虛擬線(VL)傾斜預定角度。
7.如權利要求6所述的光學拾取設備，其中，所述分割線平行于光學介質的切向線，每個柵格樣式相對于虛擬線(VL)傾斜。
8.如權利要求7所述的光學拾取設備，其中，第一區(qū)域的柵格樣式和第二區(qū)域的柵格樣式被形成為彼此偏離半個間距。
9.如權利要求8所述的光學拾取設備，其中，所述至少一個光源包括其每一個用于不同光學介質的第一光源和第二光源，所述至少一個衍射元件包括分別用于衍射從第一光源和第二光源投射的光束的第一衍射元件和第二衍射元件。
10.如權利要求9所述的光學拾取設備，其中，所述光學系統(tǒng)包括第一分束器，用于改變從第一光源投射的光束的路徑，并透射從第二光源投射的光束；第二分束器，用于改變從第一分束器投射的光束的路徑，并將從光學介質反射的光束向光學檢測器引導；準直透鏡，用于將從第二分束器投射的光束改變成平行光束；和物鏡，用于將從準直透鏡投射的光束聚焦至光學介質。
全文摘要
提供了一種能夠實現(xiàn)更精確的聚焦控制的用于光學拾取設備的衍射元件。所述用于光學拾取設備的衍射元件被分成其每一個被以一定柵格樣式形成的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述柵格樣式中，柵格以預定間距P重復。在第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個區(qū)域中的柵格樣式相對于與用于劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的分割線DL基本垂直的虛擬線VL傾斜預定角度。
文檔編號G11B7/135GK1862315SQ20061006537
公開日2006年11月15日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權日2005年5月11日
發(fā)明者金鳳基, 樸壽韓, 劉長勛 申請人:三星電子株式會社