УСТРОЙСТВО ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ И ДИФРАКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ОПТИЧЕСКОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, КОМПЬЮТЕР, ПРОИГРЫВАТЕЛЬ ДИСКОВ, АВТОМОБИЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА, УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ НА ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
OPTICAL HEAD DEVICE AND DIFFRACTION ELEMENT, OPTICAL DATA DEVICE, COMPUTER, DISC PLAYER, AUTOMOBILE NAVIGATION SYSTEM, OPTICAL DISC RECORDING DEVICE AND VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому информационному устройству для воспроизведения информации со среды для записи информации, представленной оптическими дисками, или записи информации на среду для записи информации; устройству оптической головки для воспроизведения или записи информации в оптическом информационном устройстве; и информационному оборудованию и системе. Настоящее изобретение также относится к дифракционному элементу, используемому в указанных устройствах.
Предшествующий уровень техники
Так как цифровой монофункциональный диск (DVD) может записывать цифровую информацию с плотностью записи примерно в шесть раз больше плотности записи компакт-диска (CD), DVD известен как оптический диск, на который можно записывать данные большого объема. В последнее время требуются оптические диски с большим объемом с увеличением количества информации, записываемой на оптический диск. Чтобы получить оптический диск с большим объемом, плотность записи информации должна повышаться посредством уменьшения оптического пятна, формируемого светом, излучаемым на оптический диск при записи информации на оптический диск и воспроизведении информации, записанной на оптическом диске. Конкретно, оптическое пятно может уменьшаться посредством того, что лазерный свет источника света имеет малую длину волны, и посредством увеличения числовой апертуры (NA) линзы объектива. Длина волны 660 нм (красного цвета) используется в качестве длины волны источника света, причем в DVD используется линза объектива, имеющая числовую апертуру (NA), равную 0,6. Кроме того, в BD (синелучевой диск) используется источник света, имеющий длину волны 405 нм, и используется линза объектива, имеющая NA, равную 0,85, чтобы достичь плотности записи в пять раз больше плотности записи современных DVD.
В оптическом информационном устройстве для реализации записи и воспроизведения с высокой плотностью, используя лазер с малой длиной волны посредством синего лазера, используемость устройства дополнительно повышается посредством обеспечения функции совместимости с существующим оптическим диском, и также повышается эффективность затрат.
Диск DVD-R (DVD с однократной записью), имеющий шаг дорожек, равный 0,74 мкм, и диск DVD-RAM (перезаписываемый DVD) для выполнения записи как на площадке (L), так и в канавке (G) при 1,3 мкм, сосуществуют в DVD, использующем источник красного света. Таким образом, важно стабильно выполнять управление дорожками на оптическом диске с различным шагом дорожек даже для оборудования, предназначенного для DVD, и, кроме того, также желательна совместимость с CD и BD.
Чтобы выполнять управление дорожками, необходимо определять величину смещения дорожки, и должен определяться сигнал ошибки отслеживания дорожки. Одним из часто используемых способов определения сигнала ошибки отслеживания дорожки является дифференциальный противофазный способ (DPP-способ). Дифференциальный противофазный способ раскрыт в выложенной патентной публикации Японии №7-272303 и ниже кратко описан со ссылкой на фиг.19 (патентный документ 1).
На фиг.19 показана конфигурация устройства оптической головки согласно известному уровню техники. Луч 210 света, излучаемый источником 201 света, проходит через дифракционную решетку 204. Дифракционная решетка 204 создает сопряженный дифрагированный свет. Пропущенный главный луч и дифрагированный дополнительный луч преобразуются в параллельный свет посредством коллиматорной линзы 203. Линза 205 объектива осуществляет сведение главного луча и двух дополнительных лучей, которые представляют собой параллельный свет, на поверхности записи оптического диска 227. Свет, отраженный от оптического диска, следует по этому же оптическому пути в противоположном направлении и поступает на светоприемник 266. Линза объектива перемещается в направлении отслеживания дорожки, основываясь на сигнале ошибки отслеживания дорожки, получаемом от светоприемника 266, для выполнения управления дорожками.
Конфигурация дифракционной решетки (фиг.19), показана в виде компоновки корпуса, как на фиг.20А и 20В. Фиг.20А - это вид спереди, и фиг.20В - это поперечное сечение. Дифракционная решетка 204 получается посредством периодического формирования вогнуто-выпуклых частей на поверхности прозрачного материала основы, такого как стекло, как показано на фиг.20В. Для упрощения, только центральная линия выпуклой части показана на виде спереди на фиг.20А. В данном случае, если конкретно не указано, для упрощения только центральная линия выпуклой части показана на других чертежах при изображении вогнуто-выпуклой формы на виде спереди. Когда луч света пропускается через дифракционную решетку 204, генерируется сопряженный±одномерный дифрагированный свет и осуществляется его сведение на поверхности записи оптического диска 227 в виде главного луча 211 и двух дополнительных лучей 212, 213 посредством линзы 205 объектива (фиг.21). Записываемый оптический диск, такой как DVD-RAM, имеет вогнуто-выпуклые канавки на поверхности записи. Под «вогнуто-выпуклыми» понимаются площадки (L) и канавки (G). Дифракционная решетка 204 регулируется посредством вращения, как показано стрелкой на фиг.20А, так что, когда выполняется сведение главного луча 211 на некоторой канавке, выполняется сведение дополнительных лучей 212, 213 на соседних площадках. Когда противофазный сигнал, генерируемый посредством дифракции в канавке диска, определяется из главного луча и дополнительных лучей, отраженных и возвращенных от диска, положительные и отрицательные знаки противофазного сигнала становятся противоположными для главного луча и дополнительных лучей. Сигнал ошибки отслеживания дорожки способа с противофазным сигналом определяется посредством дифференциального вычисления противофазного сигнала дополнительных лучей и противофазного сигнала главного луча. В этом способе расстояние по направлению отслеживания дорожки (Т) главного луча и дополнительных лучей должно быть равно межцентровому расстоянию площадки и канавки, т.е. половине шага дорожек, и, таким образом, амплитуда сигнала ошибки отслеживания дорожки снижается при использовании с оптическим диском с другим шагом дорожек, таким как DVD-RAM и DVD-R, что является проблемой.
Дифракционная решетка, разработанная для решения такой проблемы, показана на фиг.22А (выложенная патентная публикация Японии №9-81942 патентный документ 2). Как показано на фиг.22А, дифракционная решетка 224 разделена на две половины посредством разделительной линии, параллельной направлению Y канавок. Предположив, что фаза решетки первой области 2241 дифракционной решетки левой стороны фигуры является эталоном (0 градусов), фаза решетки второй области 2242 дифракционной решетки правой стороны фигуры равна 180 градусам. Предполагается, что сдвиг фазы решетки в направление Т является положительным. В данный момент дополнительные лучи симметрично разделяются на половины (фиг.22В). Дополнительные лучи 222 и 223 располагаются на одной и той же канавке, что и главный луч 221. В данном случае, противофазные сигналы, получаемые от дополнительных лучей 222 и 223, имеют знаки, противоположные относительно главного луча 221. Таким образом, сигнал ошибки отслеживания дорожки в способе с противофазным сигналом определяется посредством дифференциального вычисления противофазного сигнала дополнительных лучей и противофазного сигнала главного луча. В данном способе расположение осуществляется так, что расстояние по направлению отслеживания дорожки (Т) главного луча и дополнительных лучей становится равным 0, и, таким образом, амплитуда сигнала ошибки отслеживания дорожки не снижается из-за различия дисков, даже когда применяется к оптическим дискам, имеющим другой шаг дорожек, таким как DVD-RAM и DVD-R. Однако существует проблема в том, что, когда линза объектива перемещается по направлению отслеживания дорожки (Т) в результате следования по дорожке, снижается амплитуда сигнала ошибки отслеживания дорожки в месте назначения.
Кроме того, чтобы исключить снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в результате перемещения линзы объектива, предложен способ, раскрытый в выложенной патентной публикации Японии №2000-145915 (патентный документ 3) и в выложенной патентной публикации Японии №2006-4499 (патентный документ 4). Как показано на фиг.23А, третья область 2343 дифракционной решетки, имеющая фазу 90 градусов, расположена между первой дифракционной решеткой 2341, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 2342 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов. Амплитуда сигнала в состоянии, когда линза объектива не перемещается в результате следования по дорожке, снижается заранее, и снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается, устраняется посредством расположения другой области в средней части.
Однако в дифракционной решетке, показанной на фиг.23А, фаза меняется ступенчатым образом: 0 градусов, 90 градусов и 180 градусов в порядке с левой стороны фигуры. Диагональная дифракционная решетка, показанная пунктирной линией с двойными точками на фиг.24, становится главным компонентом, и дополнительные лучи имеют неодинаковую интенсивность света между левым и правым дополнительными лучами (фиг.23В). Как показано на фиг.24В, при расположении части, где интенсивность дополнительного луча большая, канавка дорожки должна оптимально регулироваться, чтобы максимизировать DPP-сигнал. Т.е. аналогично способу, использующему дифракционную решетку, показанную на фиг.20А и 20В, существует проблема, что оптимальное положение регулировки (угол поворота) дифракционной решетки отличается в зависимости от шага дорожек оптического шага, и трудно получить стабильный сигнал ошибки отслеживания дорожки.
Поэтому в настоящее время не существует способа как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптических дисков, имеющих различный шаг дорожек, используя единственную дифракционную решетку, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке.
Существо изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание устройства оптической головки и дифракционной решетки, обеспечивающей получение сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптических дисков, имеющих различный шаг дорожек, используя единственный дифракционный элемент, и устранение снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке; а также создание оптического информационного устройства; компьютера; проигрывателя дисков; автомобильной навигационной системы; устройства записи на оптические диски; и транспортного средства.
Для решения поставленных задач согласно настоящему изобретению предложены следующие конфигурации.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки, содержащее источник света, дифракционный элемент для разветвления света, исходящего от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, линзу объектива для сведения трех световых потоков на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска при помощи линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки;
центральная область дополнительно разделена на множество разделенных областей посредством виртуальной разделительной линии; и
центральная область имеет фазы или векторы решетки, отличающиеся от фаз и векторов решетки первой области дифракционной решетки и второй области дифракционной решетки, а разделенные области, разделенные посредством виртуальной разделительной линии, сформированы с дифракционными решетками, имеющими отличающиеся друг от друга фазу и вектор решетки.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки первого аспекта, в котором разделительная линия для разделения центральной области проходит в направлении, ортогональном направлению прохождения канавки дорожки оптического диска.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки первого аспекта, в котором центральная область разделена на три или более разделенных областей.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки третьего аспекта, в котором дифракционные решетки, имеющие отличающиеся друг от друга фазы, сформированы в двух разделенных областях из трех или более разделенных областей центральной области; и
дифракционная решетка с таким же вектором решетки и такой же фазой, что и у дифракционной решетки, сформированной в одной из двух разделенных областей, сформирована в по меньшей мере одной разделенной области из оставшейся разделенной области.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки первого аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой области дифракционной решетки, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза третьей дифракционной решетки, сформированной в разделенной области, полученной посредством разделения центральной области, и фаза четвертой дифракционной решетки, сформированной в другой разделенной области, имеют противоположные полярности, но одинаковое абсолютное значение.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки пятого аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой разделенной области, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза третьей дифракционной решетки равна 90 градусам, и фаза четвертой дифракционной решетки равна -90 градусам.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки первого аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой области дифракционной решетки, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза каждой дифракционной решетки, сформированной в каждой разделенной области центральной области, равна, по существу, 0 градусам в среднем.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки третьего аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой разделенной области, равна 0 градусам в качестве эталона, центральная область разделена на четыре или более разделенных областей, формируя дифракционную решетку, имеющую фазу -120 градусов, дифракционную решетку, имеющую фазу -60 градусов, дифракционную решетку, имеющую фазу +60 градусов, и дифракционную решетку, имеющую фазу +120 градусов.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки, содержащее источник света, дифракционный элемент для разветвления света, исходящего от источника света, на по меньшей мере три световых потока, линзу объектива для сведения трех световых потоков на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную со второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, при этом
дифракционная решетка, имеющая направление, отличающееся от направления первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, сформирована в центральной области.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки девятого аспекта, в котором третья дифракционная решетка, сформированная в разделенной области, полученной посредством разделения центральной области, и четвертая дифракционная решетка, сформированная в другой разделенной области, представляют собой дифракционные решетки, имеющие направление, отличающееся от первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, и имеют угол, образованный с направлением прохождения канавки дорожки оптического диска, противоположных знаков относительно друг друга.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки, содержащее источник света, дифракционный элемент для разветвления света, исходящего от источника света, на по меньшей мере три световых потока, линзу объектива для сведения трех световых потоков на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную со второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, при этом
дифракционная решетка, имеющая шаг решетки, отличающийся от шага решетки первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, сформирована в центральной области.
Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки десятого аспекта, в котором дифракционная решетка, сформированная в центральной области, представляет собой дифракционную решетку, имеющую меньший шаг решетки, чем первая дифракционная решетка и вторая дифракционная решетка.
Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки любого одного из первого, девятого и одиннадцатого аспектов, в котором ширина центральной области составляет от 10% до 40% диаметра проекции на дифракционном элементе эффективного диаметра линзы объектива.
Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки любого одного из первого, девятого и одиннадцатого аспектов, в котором источник света представляет собой источник света с двумя длинами волн для излучения красного света и инфракрасного света.
Согласно пятнадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки четырнадцатого аспекта, в котором ширина центральной области меньше или равна 30% диаметра проекции на дифракционный элемент эффективного диаметра отверстия линзы объектива.
Согласно шестнадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки любого одного из первого, девятого и одиннадцатого аспектов, дополнительно содержащее источник синего света.
Согласно семнадцатому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент, установленный на устройстве оптической головки, включающем в себя источник света, линзу объектива для сведения света, исходящего от источника света, на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем дифракционный элемент разветвляет свет, исходящий от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную со второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, при этом
центральная область имеет фазы или векторы решетки, отличающиеся от фаз и векторов решетки первой области дифракционной решетки и второй области дифракционной решетки, а разделенные области, разделенные посредством разделительной линии, сформированы с дифракционными решетками, имеющими отличающиеся друг от друга фазу и вектор решетки.
Согласно восемнадцатому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 17-го аспекта, в котором разделительная линия для разделения центральной области проходит в направлении, ортогональном направлению прохождения канавки дорожки оптического диска.
Согласно девятнадцатому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 17-го аспекта, в котором центральная область разделена на три или более разделенных областей.
Согласно двадцатому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 19-го аспекта, в котором дифракционные решетки, имеющие отличающиеся друг от друга фазы, сформированы в двух разделенных областях из трех или более разделенных областей центральной области, при этом
дифракционная решетка с тем же вектором решетки и той же фазой, что и у дифракционной решетки, сформированной в одной из двух разделенных областей, сформирована в по меньшей мере одной разделенной области из оставшейся разделенной области.
Согласно двадцать первому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 17-го аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой области дифракционной решетки, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза третьей дифракционной решетки, сформированной в разделенной области, полученной посредством разделения центральной области, и фаза четвертой дифракционной решетки, сформированной в другой разделенной области, имеют противоположные полярности, но одинаковую абсолютную величину.
Согласно двадцать второму аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 21-го аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой разделенной области, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза третьей дифракционной решетки равна 90 градусам, и фаза четвертой дифракционной решетки равна -90 градусам.
Согласно двадцать третьему аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 17-го аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой области дифракционной решетки, равна 0 градусам в качестве эталона, фаза каждой дифракционной решетки, сформированной в каждой разделенной области центральной области, по существу, равна 0 градусам в среднем.
Согласно двадцать четвертому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 20-го аспекта, в котором, когда фаза первой дифракционной решетки, сформированной в первой разделенной области, равна 0 градусам в качестве эталона, центральная область, разделенная на три или более областей, снабжена с дифракционной решеткой, имеющей фазу -120 градусов, дифракционной решеткой, имеющей фазу -60 градусов, дифракционной решеткой, имеющей фазу +60 градусов, и дифракционной решеткой, имеющей фазу +120 градусов.
Согласно двадцать пятому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент, установленный на устройстве оптической головки, включающем в себя источник света, линзу объектива для сведения света, исходящего от источника света, на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем дифракционный элемент разветвляет свет, исходящий от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную с второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, при этом
дифракционная решетка, имеющая направление, отличающееся от направления первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, сформирована в центральной области.
Согласно двадцать шестому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 25-го аспекта, в котором третья дифракционная решетка, сформированная в разделенной области, полученной посредством разделения центральной области, и четвертая дифракционная решетка, сформированная в другой разделенной области, представляют собой дифракционные решетки, имеющие направление, отличающееся от направления первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, и имеют угол, образованный с направлением прохождения канавки дорожки оптического диска, с противоположными знаками относительно друг друга.
Согласно двадцать седьмому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент, установленный на устройстве оптической головки, включающем в себя источник света, линзу объектива для сведения света, исходящего от источника света, на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал, причем дифракционный элемент разветвляет свет, исходящий от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, причем
дифракционный элемент разделен на первую область дифракционной решетки, вторую область дифракционной решетки, сформированную со второй дифракционной решеткой, имеющей фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, расположенной в первой области дифракционной решетки, и центральную область, размещенную между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, при этом
дифракционная решетка, имеющая шаг решетки, отличающийся от шага решетки первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки, сформирована в центральной области.
Согласно двадцать восьмому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент 27-го аспекта, в котором дифракционная решетка, сформированная в центральной области, представляет собой дифракционную решетку, имеющую меньший шаг решетки, чем шаг решетки первой дифракционной решетки и второй дифракционной решетки.
Согласно двадцать девятому аспекту настоящего изобретения предложено оптическое информационное устройство, содержащее:
устройство оптической головки согласно любому одному из первого - 16-го аспектов;
привод для вращения оптического диска; и
электрическую схему для приема сигнала, полученного от устройства оптической головки, и управления и приводом двигателя, оптической линзой и источником лазерного света, основываясь на сигнале.
Согласно тридцатому аспекту настоящего изобретения предложено оптическое информационное устройство 29-го аспекта, в котором
противофазный сигнал, полученный посредством приема дополнительного луча на светоприемнике и вычисления при помощи фотоэлектрического преобразования, усиливается с коэффициентом К1 усиления и вычитается противофазным сигналом, полученным посредством приема дополнительного луча на светоприемнике и обрабатывается при помощи фотоэлектрического преобразования для использования в качестве сигнала ошибки отслеживания дорожки; и
коэффициент К1 усиления фиксируется после регулировки на значении, при котором изменение сигнала управления отслеживанием дорожки становится меньшим, когда линза объектива перемещается в направлении, перпендикулярном направлению прохождения канавки дорожки оптического диска.
Согласно тридцать первому аспекту настоящего изобретения предложено оптическое информационное устройство 29-го аспекта, в котором сигнал ошибки фокусировки, полученный посредством приема дополнительного луча на светоприемнике и вычисления при помощи фотоэлектрического преобразования, усиливается с коэффициентом К2 усиления и суммируется с сигналом ошибки фокусировки, полученным посредством приема дополнительного луча на светоприемнике, и обрабатывается при помощи фотоэлектрического преобразования для использования в качестве сигнала ошибки фокусировки для управления фокусировкой.
Согласно тридцать второму аспекту настоящего изобретения предложен компьютер, содержащий:
оптическое информационное устройство 29-го аспекта;
устройство ввода или входные клеммы для ввода информации;
арифметическое устройство для выполнения арифметической операции, основанной на информации, введенной с устройства ввода, или информации, воспроизведенной от оптического информационного устройства; и
устройство вывода или выходные клеммы для отображения или вывода информации, введенной с устройства ввода, или информации, воспроизведенной от оптического информационного устройства, или результата арифметической операции, выполненной арифметическим устройством.
Согласно тридцать третьему аспекту настоящего изобретения предложен проигрыватель оптических дисков, содержащий:
оптическое информационное устройство 29-го аспекта; и
декодер информация-изображение для преобразования информационного сигнала, полученного от оптического информационного устройства, в изображение.
Согласно тридцать четвертому аспекту настоящего изобретения предложена автомобильная навигационная система, содержащая:
оптическое информационное устройство 29-го аспекта;
декодер информация-изображение для преобразования информационного сигнала, полученного от оптического информационного устройства, в изображение; и
датчик положения.
Согласно тридцать пятому аспекту настоящего изобретения предложено устройство записи на оптические диски, содержащее:
оптическое информационное устройство 29-го аспекта; и
кодер изображение-информация для преобразования информации об изображении в информацию, подлежащую записи оптическим информационным устройством.
Согласно тридцать шестому аспекту настоящего изобретения предложено транспортное средство, содержащее: оптическое информационное устройство 29-го аспекта, кузов транспортного средства, собранный с оптическим информационным устройством, и блок генерирования мощности для генерирования мощности для передвижения кузова транспортного средства.
Согласно тридцать седьмому аспекту настоящего изобретения предложено устройство оптической головки, включающее в себя источник света, дифракционный элемент для разветвления света, исходящего от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, линзу объектива для сведения трех световых потоков на поверхности записи оптического диска и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал; причем
дифракционный элемент включает в себя первую разделенную область, вторую разделенную область, третью разделенную область и четвертую разделенную область;
первая дифракционная решетка сформирована в первой разделенной области;
вторая дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована во второй разделенной области;
третья дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на -90 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована в третьей разделенной области; и
четвертая дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на +90 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована в четвертой разделенной области.
Согласно тридцать восьмому аспекту настоящего изобретения предложен дифракционный элемент, используемый в оптической головке, включающей в себя источник света, дифракционный элемент для разветвления света, исходящего от источника света, на по меньшей мере три световых потока, включающих в себя главный луч, который пропускается без дифракции, и два дополнительных луча, которые дифрагируются, линзу объектива для сведения трех световых потоков на поверхности записи оптического диска, и светоприемник для приема света, сведенного на поверхности записи оптического диска посредством линзы объектива и отраженного оптическим диском, и фотоэлектрического преобразования света в электрический сигнал; причем
дифракционный элемент включает в себя первую разделенную область, вторую разделенную область, третью разделенную область и четвертую разделенную область;
первая дифракционная решетка сформирована в первой разделенной области;
вторая дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на 180 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована во второй разделенной области;
третья дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на -90 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована в третьей разделенной области; и
четвертая дифракционная решетка, имеющая фазу, отличающуюся, по существу, на +90 градусов от фазы первой дифракционной решетки, сформирована в четвертой разделенной области.
Эффект изобретения
Согласно настоящему изобретению обеспечивается эффект как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптического диска с другим шагом дорожек, используя только один дифракционный элемент, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке.
Т.е. амплитуда сигнала в состоянии, когда линза объектива не перемещается в результате следования по дорожке, снижается заранее, и снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается, соразмерно устраняется посредством расположения разделенных областей, формирующих дифракционные решетки, отличающиеся от дифракционных решеток первой области дифракционной решетки и второй области дифракционной решетки в центральной области, размещенной между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки. Кроме того, предотвращается изменение фазы ступенчатым образом по всей поверхности дифракционной решетки посредством разделения центральной области, размещенной между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки, на множество разделенных областей и расположения дифракционных решеток, имеющих отличающиеся друг от друга фазы, таким образом достигая того, что соответствующие дополнительные лучи имеют линию распределения величины света, симметричную в направлении (направлении отслеживания дорожки) перемещения оптической головки относительно симметричной линии в направлении, по существу параллельном проекции в направлении прохождения дорожки оптического диска.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты и признаки настоящего изобретения станут ясными из последующего описания, рассматриваемого вместе с предпочтительными вариантами осуществления с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 схематически изображает конфигурацию устройства оптической головки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2А - изображает конфигурацию дифракционного элемента, установленного на устройстве оптической головки по фиг.1, согласно изобретению;
Фиг.2В - вид пятна сведения на оптическом диске при использовании дифракционной решетки по фиг.2А, согласно изобретению;
Фиг.3 схематически изображает конфигурацию устройства оптической головки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4А изображает пропускающую область главного луча и дополнительного луча, когда дифракционная решетка, показанная на фиг.2А, установлена на устройстве оптической головки по фиг.3, согласно изобретению;
Фиг.4В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда дифракционная решетка по фиг.4А используется на устройстве оптической головки по фиг.3, согласно изобретению;
Фиг.5 изображает конфигурацию дифракционного элемента, установленного на устройстве оптической головки по фиг.3, согласно изобретению;
Фиг.5В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка по фиг.5А, согласно изобретению;
Фиг.6А изображает конфигурацию дифракционной решетки третьего варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка по фиг.6А, согласно изобретению;
Фиг.7А изображает конфигурацию дифракционной решетки четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка по фиг.7А, согласно изобретению;
Фиг.8А изображает конфигурацию дифракционной решетки пятого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка по фиг.8А, согласно изобретению;
Фиг.9А изображает конфигурацию дифракционной решетки шестого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.9В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка по фиг.9А, согласно изобретению;
Фиг.10 схематически изображает пример конфигурации светоприемника, используемого в комбинации с дифракционным элементом генерирования дополнительного луча в устройстве оптической головки каждого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.11 схематически изображает другой пример конфигурации светоприемника, используемого в комбинации с дифракционным элементом генерирования дополнительного луча в устройстве оптической головки каждого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.12 изображает конфигурацию устройства оптической головки, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.13 схематически изображает конфигурацию светоприемника, установленного на устройстве оптической головки, показанном на фиг.12, согласно изобретению;
Фиг.14 схематически изображает конфигурацию оптического информационного устройства, собранного с устройством оптической головки по фиг.12, согласно изобретению;
Фиг.15 - общий вид компьютера, собранного с оптическим информационным устройством по фиг.14, согласно изобретению;
Фиг.16 - общий вид проигрывателя оптических дисков и автомобильной навигационной системы, собранных с оптическим информационным устройством по фиг.14, согласно изобретению;
Фиг.17 - общий вид устройства записи на оптические диски, собранного с оптическим информационным устройством по фиг.14, согласно изобретению;
Фиг.18 - конфигурация транспортного средства, собранного с оптическим информационным устройством по фиг.14, согласно изобретению;
Фиг.19 изображает конфигурацию известного устройства оптической головки;
Фиг.20А - вид спереди конфигурации дифракционного элемента устройства оптической головки, показанного на фиг.19;
Фиг.20В - поперечный разрез, изображающий конфигурацию дифракционного элемента устройства оптической головки, показанного на фиг.19;
Фиг.21 - вид пятна сведения на оптическом диске в известном устройстве оптической головки;
Фиг.22А - вид спереди, изображающий конфигурацию дифракционного элемента известного устройства оптической головки;
Фиг.22В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка, показанная на фиг.22А;
Фиг.23А - вид спереди, изображающий конфигурацию дифракционного элемента известного устройства оптической головки;
Фиг.23В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка, показанная на фиг.23А;
Фиг.24А изображает состояние изменения фазы дифракции, которая становится главным компонентом дифракционного элемента устройства оптической головки, показанного на фиг.23А;
Фиг.24В - вид пятна сведения на оптическом диске, когда используется дифракционная решетка, показанная на фиг.24А.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Первый вариант осуществления изобретения
На фиг.1 представлена конфигурация устройства оптической головки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Луч 14 света, излучаемый источником 12 света (например, источником красного света), пропускается через дифракционный элемент 31, который дифрагирует некоторый свет (частичная дифракция), и затем отражается в расщепителе 3000 луча и имеет параллельность, преобразованную (например, по существу, в параллельный свет) посредством коллиматорной линзы 70, посредством чего выполняется сведение луча 14 света на поверхности записи оптического диска 27, такого как DVD-R и DVD-RAM и т.д. через прозрачный материал основы примерно 0,6 мм при помощи линзы 25 объектива, формируя дополнительное пятно на оптическом диске 27. Луч света, отраженный поверхностью записи оптического диска 27, проходит по такому же световому пути в противоположном направлении, проходит через расщепитель 3000 луча и затем ответвляется по направлению, отличающемуся от направления на источник 12 света, и, одновременно, обеспечивается астигматизм. Луч света фотоэлектрически преобразуется светоприемником 10 для получения электрических сигналов для получения информационного сигнала, сервосигнала (сигнала ошибки фокусировки для управления фокусировкой и сигнала ошибки отслеживания дорожки для управления отслеживанием дорожки). Если схема усилителя встроена в светоприемник 10, получается удовлетворительный информационный сигнал, имеющий высокое отношение сигнал/шум (S/N), и, кроме того, реализуется миниатюризация устройства оптической головки, и достигается стабильность.
Хотя это не показано, оптическая головка может быть утончена отклонением оптической оси в направлении, перпендикулярном оптическому диску, такому как DVD-R и DVD-RAM, посредством расположения поднимающего зеркала между коллиматорной линзой 70 и линзой 25 объектива.
На фиг.2А представлена конфигурация дифракционного элемента 31, установленного на устройстве оптической головки по фиг.1. На фиг.2А пунктирная линия представляет собой граничную линию, виртуально изображающую границу 3108 области дифракционной решетки. Дифракционная решетка в каждой области дифракционной решетки имеет центральную линию выпуклой части, показанную сплошной линией. Шаг дифракционной решетки конструируется соответствующим образом посредством расположения дифракционного элемента 31.
Направление Т представляет собой направление, перпендикулярное оптической оси луча света и, по существу, перпендикулярное проекции на направление прохождения канавки дорожки оптического диска (не показан), и направление Z представляет собой направление оптической оси (направление, перпендикулярное плоскости чертежа) луча света. Ось Т представляет собой направление перемещения устройства оптической головки при записи или воспроизведении внутренней периферии и внешней периферии оптического диска и представляет собой направление, по которому линза объектива перемещается в соответствии со следованием по дорожке. Ось Y представляет собой направление, перпендикулярное оси Z и оси Т, и представляет собой направление, по существу, параллельное проекции на направление прохождения канавки дорожки оптического диска. В вышеупомянутом описании проекция выполняется, включая зеркальное обращение и т.д. по оптической оси луча света.
Дифракционный элемент 31 разделяется на области посредством разделительной линии (пунктирной линии), параллельной направлению Y канавки (фиг.2А), таким образом формируя дифракционные решетки. Предполагая, что фаза решетки первой области 3101 дифракционной решетки на левой стороне фигуры является эталоном (0 градусов), фаза решетки второй области 3102 дифракционной решетки на правой стороне фигуры равна 180 градусам. Смещение в направлении Y фазы решетки является положительным. Центральная область 3109 между первой областью 3101 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3102 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, разделяется на области посредством разделительной линии 3108, проходящей в направлении Т, посредством чего третья область 3103 дифракционной решетки, имеющая фазу 90 градусов, и четвертая область 3104 дифракционной решетки, имеющая фазу -90 градусов, располагаются в направлении Y. Другими словами, область 3109 между первой областью 3101 дифракционной решетки и второй областью 3102 дифракционной решетки дополнительно разделена на множество областей, и фазы решеток разделенных областей 3103, 3104 принимают значения с противоположными знаками, например +90 градусов и -90 градусов. Фаза решетки находится в диапазоне от -180 градусов до +180 градусов, в настоящем варианте осуществления. Так как фаза имеет периодичность, при которой один период равен 360 градусов, фаза может указываться в других диапазонах посредством прибавления или вычитания целых кратных 360 градусов. Например, когда фаза решетки указывается в диапазоне от 0 градусов до 360 градусов, 360 градусов добавляется только тогда, когда фаза является отрицательной, посредством чего фаза решетки разделенной области 3104 настоящего варианта осуществления становится той же самой, что и фаза, указанная как 270 градусов. Фаза решетки указывается в диапазоне от -180 градусов до +180 градусов, что описано ниже. Амплитуда сигнала в состоянии, когда линза объектива не перемещается в результате следования по дорожке, снижается заранее, и снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается, соразмерно устраняется посредством расположения областей 3103, 3104, формирующих дифракционные решетки, отличающиеся от дифракционных решеток первой области 3101 дифракционной решетки и второй области 3102 дифракционной решетки в центральной области 3109, размещенной между первой областью 3101 дифракционной решетки и второй областью 3102 дифракционной решетки. Предотвращается изменение фазы ступенчатым образом по всей поверхности дифракционного элемента 31, при этом распределение величины света, в котором дополнительные лучи 33, 34 являются линейно симметричными в направлении Т относительно симметричной линии в направлении Y, получается посредством формирования областей, полученных посредством разделения центральной области 3109, размещенной между первой областью 3101 дифракционной решетки и второй областью 3102 дифракционной решетки, на множество областей и расположения дифракционных решеток с отличающимися друг от друга фазами. Конкретно, как показано в упрощенном виде на фиг.2В, каждый дополнительный луч имеет вид разделенного на два луча, так как показаны линии уровня величины света. Согласно конфигурации настоящего изобретения достигается эффект выполнения, т.е. получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптического диска 27 с отличающимся шагом дорожки, используя единственный дифракционный элемент 31, и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке.
Существенный признак изобретения, раскрытый в настоящем примере, заключается в разделении области решетки на по меньшей мере первую - четвертую области, где по меньшей мере третья область и четвертая область располагаются между первой областью и второй областью, причем фаза +90 градусов и -90 градусов присваивается соответственно третьей области и четвертой области, предполагая, что фаза решетки первой области является эталоном (0 градусов), и фаза второй области равна 180 градусам. Другими словами, решетки четырех типов по фазам, имеющие фазы, отличающиеся на 90 градусов, формируются с первой области по четвертую область. Вышеописанный эффект достигается благодаря этому признаку.
Показана структура решетки, которая является линейной и с одинаковым периодом и в одном и том же направлении. Это означает, что равны направление и размер вектора решетки. Однако настоящее изобретение не ограничивается примером с одинаковым вектором решетки. Решетка, которая представляет собой базу для изменения фазы, может быть изогнута, период решетки может частично изменяться, или направление решетки может частично изменяться для изменения фронта волны дополнительного луча до требуемого фронта волны. Таким образом, достигается эффект снижения внеосевых аберраций линзы объектива. Внеосевая аберрация представляет собой аберрацию, которая создается тогда, когда луч входит в линзу по диагонали.
Ширина в направлении Т центральной области 3109, размещенной между первой областью 3101 дифракционной решетки и второй областью 3102 дифракционной решетки, составляет соответственно от 10% до 40% диаметра проекции (ниже в данном документе упоминаемой как эффективный диаметр) на плоскости дифракционной решетки 31 для главного луча ограниченного отверстия, расположенного около линзы объектива в отношении красного света. Если не указано иначе, она одинакова для последующих вариантов осуществления. Изменение сигнала во время смещения линзы, таким образом, может устраняться, в то же время гарантируя интенсивность сигнала, получаемую от дополнительного луча посредством определения ширины в направлении Т.
В вышеупомянутом варианте осуществления центральная область 3109, размещенная между областью 1 дифракционной решетки и областью 2 дифракционной решетки, разделяется на многочисленные области для обеспечения двух областей третьей области 3103 дифракционной решетки и четвертой области 3104 дифракционной решетки, используя разделительную линию 3108, проходящую в направлении Т, но может разделяться посредством разделительной линии, проходящей в направлении Y вместо направления Т, для расположения множества областей в направлении Т. Область может разделяться с промежуточным углом между направлением Y и направлением Т. В данном случае, может также достигаться эффект, что устраняется изменение фазы ступенчатым образом по всей поверхности дифракционной решетки 31, и дополнительные лучи 33, 34 приближаются к линии распределения величины света, симметричной в направлении Т относительно симметричной линии в направлении Y. Это также верно для последующих вариантов осуществления.
Второй вариант осуществления изобретения
Вследствие ограничений на внешнюю форму устройства оптической головки дифракционный элемент для генерации дополнительных лучей, используемый вместо дифракционного элемента 31 на фиг.1, должен располагаться близко к источнику 12 света и на расстоянии от коллиматорной линзы 70, как в позиции 3100 (фиг.3). При таком расположении снижается требуемый эффективный диаметр дифракционного элемента 3100, и миниатюризируется внешняя форма, и, таким образом, снижаются материальные затраты на дифракционный элемент 3100.
В данном случае, область, откуда генерируется дополнительный луч в дифракционном элементе 3100, отличается от области, откуда генерируется главный луч, и область 402 генерирования дополнительного луча 242 и область 403 генерирования дополнительного луча 243 смещаются в направлении Y относительно области 401 пропускания главного луча 214, как показано на фиг.4А. Это потому, что дополнительный луч представляет собой дифрагированный свет, и оптическая ось наклонена относительно главного луча, посредством чего положение проецирования в дополнительном луче ограниченного отверстия, расположенного около линзы объектива, смещается от положения проецирования линзы объектива в главном луче. Области генерирования смещаются, потому что дополнительный луч, который представляет собой дифрагированный свет, отклоняется в сторону направления, отличающегося от направления главного луча. Поэтому величина смещения области генерирования, определенной произведением угла и расстояния, становится больше большего расстояния до ограниченного отверстия, расположенного около линзы объектива, от дифракционного элемента, т.е. ближе того, где находится дифракционный элемент к источнику света. Так как диаметр луча света или отображение ограниченного отверстия является маленьким, то чем ближе находится дифракционный элемент к источнику света, тем пропорциональность смещения относительно диаметра луча становится больше. Фокусируясь на области 403 генерирования дополнительного луча 243, дополнительный луч 243 в области между первой областью 3101 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3102 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, генерируется, главным образом, посредством третьей области 3103 дифракционной решетки, имеющей фазу 90 градусов. Таким образом, дополнительный луч 243 имеет фазу дифракционной решетки 0 градусов, по существу 90 градусов и 180 градусов слева, и фаза меняется ступенчатым образом. Таким образом, локально имеет место состояние, близкое к примеру известного уровня техники, показанному на фиг.23А, 23В.
Фокусируясь на области 402 генерирования дополнительного луча 242, дополнительный луч 242 в области между первой областью 3101 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3102 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, генерируется, главным образом, посредством четвертой области 3104 дифракционной решетки, имеющей фазу -90 градусов. Кроме того, фаза второй области 3102 дифракционной решетки равна -180 градусов с учетом периодичности в 360 градусов. Таким образом, дополнительный луч 242 имеет фазу дифракционного элемента 0 градусов, по существу -90 градусов и -180 градусов слева, и фаза меняется ступенчатым образом. Таким образом, локально имеет место состояние, близкое к примеру известного уровня техники, показанному на фиг.23А, 23В.
Так как фазы дифракционных решеток областей генерирования дополнительных лучей имеют ступенчатый вид, дополнительный луч является асимметричным (фиг.4В), и имеет место смещение в сигнале ошибки отслеживания дорожки посредством противофазного способа в главном луче и дополнительном луче, причем величина смещения флуктуирует в зависимости от шага дорожки оптического диска и не может быть скорректирована при помощи постоянной величины коррекции.
Чтобы не возникала такая проблема, центральная область 3119, размещенная между первой областью 3111 дифракционной решетки и второй областью 3112 дифракционной решетки, разделяется на множество областей из трех или более посредством двух или более виртуальных граничных линий 3118, для получения дифракционных решеток 3113, 3114, имеющих множество видов фазы в настоящем варианте осуществления (фиг.5А и 6А). На фиг.5А и последующих линия выпуклой части дифракционной решетки опущена для упрощения для решетки в том же направлении, что и шаг. Если показана только фаза дифракционной решетки, предполагается, что шаг и направление решетки в одной и той же области являются постоянными.
Дифракционная решетка 3110 (фиг.5А) разделяет центральную область 3119 между первой областью 3111 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов (эталон), и второй областью 3112 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, на пять областей посредством четырех разделительных линий 3118, проходящих в направлении Т, где три области представляют собой третью область 3113 дифракционной решетки, имеющую фазу 90 градусов, и остальные две области представляют собой четвертую область 3113В дифракционной решетки, имеющую фазу -90 градусов.
Согласно такой конфигурации область 4310 генерирования дополнительного луча 3410 и область 4210 генерирования дополнительного луча 3310, по существу, в равной степени включают область 3А дифракционной решетки, имеющую фазу 90 градусов, и область 3В дифракционной решетки, имеющую фазу -90 градусов, и, таким образом, дополнительный луч 3310 и дополнительный луч 3410 являются симметричными (фиг.5В). Поэтому может достигаться эффект выполнения обоих условий, т.е. как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптического диска, имеющего разные шаги дорожек, используя единственный дифракционный элемент, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, при котором линза объектива перемещается в результате следования по дорожке. Количество разделенных областей при помощи разделительной линии 3118, проходящей в направлении Т, не ограничивается пятью, а просто должно быть три или более, и, таким образом, может быть больше пяти.
Третий вариант осуществления изобретения
Дифракционная решетка 3120 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения используется вместо дифракционного элемента 31 на фиг.1. Как показано на фиг.6А, дифракционный элемент 3120 разделяет центральную область 3129 между первой областью 3121 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3122 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, на семь областей посредством шести разделительных линий 3128, проходящих в направлении Т, для получения третьих областей 3123 дифракционной решетки, имеющих фазу 60 градусов, четвертых областей 3124 дифракционной решетки, имеющих фазу 120 градусов, пятых областей 3125 дифракционной решетки, имеющих фазу -120 градусов, и шестой области 3126 дифракционной решетки, имеющей фазу -60 градусов. Согласно настоящей конфигурации область 4320 генерирования дополнительного луча 3420 и область 4220 генерирования дополнительного луча 3320, по существу в равной степени, включают в себя области дифракционной решетки, фазы которых являются противоположными друг другу, и, таким образом, дополнительный луч 3320 и дополнительный луч 3420 являются симметричными (фиг.6В). Поэтому может достигаться эффект выполнения обоих условий, т.е. как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптического диска, имеющего разный шаг дорожек, используя один дифракционный элемент, так и устранения снижения величины сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается при слежении за дорожкой. Количество областей, подлежащих разделению посредством разделительной линии 3128, проходящей в направлении Т, не ограничивается семью и может быть больше. Фаза дифракционной решетки, сформированной в центральной области 1329 между областью 1 дифракционной решетки и областью 2 дифракционной решетки, формирует решетку, имеющую фазы противоположных знаков, или среднее значение фазы дифракционной решетки, сформированной в центральной области 3129, просто должно быть равно, по существу, 0 градусам, и необязательно ограничивается ±60 градусами, ±90 градусами, ±120 градусами и т.д.
Четвертый вариант осуществления изобретения
В другом варианте осуществления описывается пример дифракционного элемента, расположенного в области, формирующей дифракционную решетку с вектором решетки, отличающимся от вектора дифракционных решеток области 1 дифракционной решетки и области 2 дифракционной решетки в центральной части, размещенной между первой областью дифракционной решетки и второй областью дифракционной решетки. Пример использования дифракционного элемента вместо дифракционного элемента 31 на фиг.1 ниже описывается со ссылкой на фиг.7А. Дифракционный элемент 3130 (фиг.7А) разделяет центральную область 3139 между первой областью 3131 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3132 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов, на пять областей посредством четырех разделительных линий 3138, проходящих в направлении Т, где три области представляют собой третью область 3133 дифракционной решетки, имеющую центральную линию выпуклой части по диагонали справа-вниз на фиг.7А, и остальные две области представляют собой четвертую область 3134 дифракционной решетки, имеющую центральную линию выпуклой части по диагонали слева-вниз на фиг.7А. Т.е. меняются направления вектора решетки первой области 3131 дифракционной решетки, второй области 3132 дифракционной решетки и центральной области 3139. В настоящей конфигурации дифрагированный свет центральной области 3139, размещенной между первой областью 3131 дифракционной решетки и второй областью 3132 дифракционной решетки, излучается в положениях, отличающихся от положений дополнительных лучей 3330, 3430, как в дифрагированном свете 3530 и дифрагированном свете 3630 на фиг.7В на поверхности записи оптического диска. Аналогично, при отражении оптическим диском и облучении светоприемника свет излучается в положениях, отличающихся от положений дополнительных лучей 3330, 3430. Таким образом, луч, прошедший через центральную область 3139, не вносит свой вклад в формирование противофазного сигнала, и заранее снижается амплитуда сигнала в состоянии, когда линза объектива не перемещается в результате слежения за дорожкой. Поэтому соразмерно исключается снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается. Дополнительный луч 3330 и дополнительный луч 3430 являются симметричными, как показано на фиг.7В, и, таким образом, может достигаться эффект выполнения обоих условий, т.е. как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа относительно оптического диска, имеющего другой шаг дорожек, используя один дифракционный элемент, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке. Количество областей, подлежащих разделению разделительной линией, проходящей в направлении Т, не ограничивается пятью, и может быть больше.
Пятый вариант осуществления изобретения
Дифракционный элемент 3140 (фиг.8А), используемый вместо дифракционного элемента 31 на фиг.1, формирует третью область 3143 дифракционной решетки, имеющую шаг, отличающийся от шага первой области 3141 дифракционной решетки и второй области 3142 дифракционной решетки, в центральной области 3149 между первой областью 3141 дифракционной решетки, имеющей фазу 0 градусов, и второй областью 3142 дифракционной решетки, имеющей фазу 180 градусов. Даже если направление центральной линии выпуклой части дифракционной решетки, расположенной в третьей области 3143 дифракционной решетки, такое же, что и направление первой области 3141 дифракционной решетки и второй области 3142 дифракционной решетки, величина вектора решетки отличается, так как шаг является другим. Направление центральной линии выпуклой части может изменяться. В настоящей конфигурации дифрагированный свет, прошедший через центральную область 3149, размещенную между первой областью 3141 дифракционной решетки и второй областью 3142 дифракционной решетки, излучается в положениях, отличающихся от положений дополнительных лучей 3340, 3440, как в дифрагированном свете 3540 и дифрагированном свете 3640 на фиг.8В на поверхности записи оптического диска. Аналогично, при отражении оптическим диском и облучении светоприемника свет излучается в положениях, отличающихся от положений дополнительных лучей 3340, 3440. Таким образом, луч, прошедший через центральную область 3149, не вносит вклад в формирование противофазного сигнала, и заранее снижается амплитуда сигнала в состоянии, когда линза объектива не перемещается в результате следования по дорожке. Поэтому соразмерно исключается снижение амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается. Дополнительный луч 3340 и дополнительный луч 3440 являются симметричными, как показано на фиг.8В, и, таким образом, может достигаться эффект выполнения обоих условий, т.е. как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством оптимального DPP-способа в отношении оптического диска, имеющего другой шаг дорожек, используя один дифракционный элемент, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке. Кроме того, центральная область 3149, размещенная между первой областью 3141 дифракционной решетки и второй областью 3142 дифракционной решетки, может разделяться на области посредством разделительной линии (не показана), проходящей в направлении Т, формируя дифракционные решетки с различным шагом.
Шестой вариант осуществления изобретения
Способ определения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредство DPP-способа иногда используется со способом определения сигнала ошибки фокусировки посредством метода дифференциального астигматизма. В патентном документе 5 в публикации WO 2004/097815 PCT-заявки раскрыт способ дифференциального астигматизма и улучшения характеристики дефокусировки сигнала ошибки фокусировки посредством способа дифференциального астигматизма. Дифракционная решетка разделяет дифракционную решетку для генерирования дополнительного луча на четыре области, причем фаза соседних областей отличается на 180 градусов, и противолежащим областям устанавливают одинаковую фазу. В такой дифракционной решетке дополнительный луч разделяется на четыре, и, когда дополнительный луч располагается в одной и той же канавке, что и главный луч на поверхности записи оптического диска, противофазный сигнал дополнительного луча имеет полярность, противоположную полярности главного луча, таким образом реализуя DPP-способ. Кроме того, перекрестные помехи составляющей противофазного сигнала для сигнала ошибки фокусировки подавляются посредством обнаружения и добавления сигнала ошибки фокусировки с помощью метода астигматизма как из главного луча, так и из дополнительного луча.
В дифракционной решетке генерирования дополнительного луча, описанной в патентных документах 3 и 4, только одна область предназначена для части решетки, имеющей фазу 0 градусов, и части решетки, имеющей фазу 180 градусов.
Как показано на фиг.9А, в настоящем варианте осуществления дифракционная область 3151 левой стороны дифракционного элемента 3150, используемого вместо дифракционного элемента 31 на фиг.1, разделяется на области при помощи границы 3158L, проходящей в направлении Т на А область 3151А, дифракционной решетки и В область 3151В дифракционной решетки, где фаза дифракционной решетки области А дифракционной решетки равна 0 градусам, и фаза области В дифракционной решетки равна 180 градусам. Кроме того, дифракционная область 3152 правой стороны дифракционной решетки 3150 разделяется на области границей 3158R, проходящей в направлении Т, на область 3152А А дифракционной решетки и область 3152В В дифракционной решетки, причем фаза дифракционной решетки А области 3152А дифракционной решетки равна 180 градусам, и фаза В области 3152В дифракционной решетки равна 0 градусам. Область 3151А дифракционной решетки дифракционной области 3151 левой стороны и область 3152А дифракционной решетки дифракционной области 3152 правой стороны имеют фазы дифракционной решетки, отличающиеся на 180 градусов относительно друг друга, и В область 3151В дифракционной решетки дифракционной области 3151 левой стороны и В область 3152В дифракционной решетки дифракционной области 3152 правой стороны имеют фазы дифракционной решетки, отличающиеся на 180 градусов относительно друг друга, и, таким образом, полярность противофазных сигналов главного луча и дополнительного луча также противоположны. Аналогично для патентного документа 5, также улучшается характеристика дефокусировки сигнала ошибки фокусировки посредством метода дифференциального астигматизма, и подавляются перекрестные помехи составляющей противофазного сигнала для сигнала ошибки фокусировки. Аспект настоящего примера в том, что центральная область 3159 располагается между дифракционной областью 3151 левой стороны и дифракционной областью 3152 правой стороны, что отличается от патентных документов, описанных выше. Достигается эффект устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, при котором линза объектива перемещается в результате следования по дорожке, посредством расположения центральной области 3159. Конкретной конфигурацией центральной области 3159 может быть любой один из вышеупомянутых вариантов осуществления.
Светоприемник
Ниже описывается светоприемник, используемый в комбинации с дифракционным элементом генерирования дополнительного луча согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.10 представлен пример конфигурации разделения области определения света светоприемника 10, пригодной для определения сигнала ошибки фокусировки посредством метода дифференциального астигматизма и определения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством DPP-способа. На фиг.10 оси Y, T, Z являются общими с теми, которые показаны на фиг.1. Показана структура светоприемника 10, если смотреть со стороны, противоположной поверхности, на которую поступает луч света. Принимающая свет область 20 для приема главного луча также разделяется на четыре, и сигнал ошибки фокусировки (FE) определяется с использованием астигматизма, обеспечиваемого при пропускании через расщепитель 3000 луча. Выражая название каждой разделенной области в виде интенсивности выходного сигнала, FE может вычисляться согласно уравнению 1.
FE=(20A+20C)-(20B+20D)
(1)
Также может быть получен сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством так называемого метода разности фаз или противофазного способа. Сигнал отслеживания дорожки посредством метода разности фаз получается посредством сравнения фазы изменения временной интенсивности сигнала 20А+20С и 20В+20D. Сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством противофазного способа главного луча (ТЕРР) вычисляется согласно уравнению 2.
ТЕРР=(20А+20В)-(20С+20D)
(2)
Принимающие свет области 21, 22 принимают дополнительный луч. Сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством дифференциального противофазного способа может определяться при помощи вычисления противофазного сигнала принимающей свет области 20, сигнал ошибки фокусировки посредством метода астигматизма может определяться от принимающих свет областей 21, 22 и вычисляться при помощи сигнала ошибки фокусировки, полученного от принимающей свет области 20, для удаления перекрестных помех от сигнала дорожки.
Сигнал TEDPP ошибки отслеживания дорожки посредством дифференциального противофазного способа вычисляется согласно уравнению 3.
TEDPP=(20A+20B)-(20C+20D)-K1[(21A+21B)-(21C+21D)]-k1[(22A+22B)-(22C+22D)]
(3),
где K1 представляет собой постоянную. Посредством надлежащего определения постоянной K1 предотвращается флуктуация сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством противофазного способа, когда линза объектива перемещается в направлении Т в результате следования по дорожке. Причиной флуктуации сигнала ошибки отслеживания дорожки, когда линза объектива перемещается в направлении Т, является перемещение луча света по светоприемнику 10, когда перемещается полевая картина в дальней зоне. Так как главный луч и дополнительный луч в равной степени подвержены влиянию перемещения полевой картины в дальней зоне, К1 устанавливается так, чтобы устранять отношение величины света главного луча и величины света дополнительного луча. Конкретно, готовится оптический диск без канавок, выполняется управление фокусировкой, и линза объектива принудительно перемещается в направлении Т для определения значения К1, так что изменение TEDPP становится достаточно малым. Значение К1 должно изменяться для каждого шага дорожек оптического диска в патентном документе 3, но предпочтительно, чтобы значение К1 определялось правильнее в соответствии с распределением величины света картины в дальней зоне луча света и эффективности дифракции дифракционного элемента для дифракции дополнительного луча. Поэтому К1 представляет собой, желательно, постоянную, уникальную для устройства, например, посредством установки полупеременного резистора на устройстве оптической головки или подложке схемы оптического информационного устройства, и отгрузки после регулировки коэффициента усиления усилителя.
Сигнал FED ошибки фокусировки посредством метода дифференциального астигматизма вычисляется согласно уравнению 4.
FED=(20A+20C)-(20B+20D)-K2[(21A+21C)-(21B+21D)]-K2[(22A+22C)-(22B+22D)]
(4),
где К2 представляет собой постоянную. Перекрестные помехи от сигнала дорожки на сигнал ошибки фокусировки устраняются определением постоянной К2. В частности, так как противофазный сигнал DVD-RAM большой, К2, желательно, устанавливается так, чтобы перекрестные помехи от сигнала дорожки на сигнал ошибки фокусировки становились минимальными в отношении диска DVD-RAM. Управление фокусировкой выполняется по диску DVD-RAM, и линза объектива принудительно перемещается в направлении Т для определения значения К2, так что изменение сигнала FED ошибки фокусировки становится достаточно малым. Аналогично К1, К2 представляет собой, желательно, постоянную, уникальную для устройства, например, посредством установки полупеременного резистора на устройстве оптической головки или подложке схемы оптического информационного устройства, и отгрузки после регулировки коэффициента усиления усилителя.
В DVD-R, DVD-RW, DVD-ROM, так как противофазный сигнал относительно мал, схема для переключения в соответствии с типом оптического диска размещается в оптическом информационном устройстве, так что сигнал ошибки фокусировки использует FE уравнения 1 и использует FED уравнения 4 только для DVD-RAM для переключения сигналов.
Другие примеры конфигураций светоприемника
Ниже описывается светоприемник, используемый в комбинации с дифракционным элементом генерирования дополнительного луча согласно вышеупомянутому варианту осуществления настоящего изобретения, способному воспроизводить или записывать не только DVD, но также CD. Предполагается, что источник 12 света на фиг.1 представляет собой источник света с двумя длинами волн для излучения не только красного света, но также инфракрасного света. Как описано в патентной публикации Японии №7-98431 (патентный документ 6), с областью, разделенной до внутренней периферии и внешней периферии, линза 25 объектива выполняет сведение света, проходящего как через внутреннюю, так и через внешнюю периферии для DVD, и выполняет сведение света, проходящего только через внутреннюю периферию для CD. Воспроизведение и запись как CD, так и DVD реализуется посредством использования светоприемника 1000 (фиг.11). На фиг.11 области 20, 21, 22 обнаружения света действуют также как и светоприемник 10, показанный на фиг.10. Светоприемник 1000 дополнительно размещен в областях 23, 24, 25 обнаружения света для приема инфракрасного света. Область 23 обнаружения света разделена на четыре, и области 24, 25 детектирования света разделены на две. Аналогично тому, как принимающая свет область 20 принимает красный свет, инфракрасный свет принимается областью 23 детектирования света, и определяется сигнал ошибки фокусировки посредством метода астигматизма и сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством противофазного способа или метода разности фаз. При записи на CD-R или CD-RW сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством DPP-способа определяется с использованием выходного сигнала областей 24, 25 обнаружения света. Сигнал TEDPPCD ошибки отслеживания дорожки посредством DPP-способа определяется при помощи вычисления уравнения 5.
TEDPPCD=(23A+23B)-(23C+23D)-K3(24A-24B)-K3(25A-22B)
(5),
где К3 представляет собой постоянную. Предотвращается флуктуация сигнала ошибки отслеживания дорожки по противофазному способу, когда линза объектива перемещается в направлении Т в результате следования по дорожке посредством определения постоянной К3. Причиной флуктуации сигнала ошибки отслеживания дорожки, когда линза объектива перемещается в направлении Т, является перемещение луча света по светоприемнику 1000, так как перемещается картина в дальней зоне. Так как главный луч и дополнительный луч в равной степени подвержены влиянию перемещения картины в дальней зоне, К3 устанавливается так, чтобы аннулировать отношение величины света главного луча и величины света дополнительного луча. Конкретно, готовится оптический диск без канавок, выполняется управление фокусировкой, и линза объектива принудительно перемещается в направлении Т для определения значения К3, так что изменение TEDPPCD становится достаточно малым. Значение К3, предпочтительно, определяется в соответствии с распределением величины света картины в дальней зоне луча света и эффективности дифракции дифракционного элемента для дифракции дополнительного луча. Поэтому К3 представляет собой, желательно, постоянную, уникальную для устройства, например, посредством установки полупеременного резистора на устройстве оптической головки или подложке схемы оптического информационного устройства, и отгрузки после регулировки коэффициента усиления усилителя. Так как дифракционный элемент, описанный в предыдущих вариантах осуществления, используется в качестве дифракционного элемента генерирования дополнительного луча в настоящем применении, удовлетворительный DPP-сигнал может быть получен даже на CD, в котором шаг дорожек существенно отличается от шага дорожек DVD. Однако, так как эффективный диаметр инфракрасного света составляет примерно 3/4 от эффективного диаметра красного света, ширина области между областью 1 дифракционной решетки и областью 2 дифракционной решетки дифракционного элемента генерирования дополнительного луча, желательно, меньше или равна 30% от эффективного диаметра (проекции линзы объектива) красного света. Как ранее описано, ширина, желательно, равняется от 10% до 40% в оптической головке, предназначенной для DVD, ширина области между областью 1 дифракционной решетки и областью 2 дифракционной решетки дифракционного элемента генерирования дополнительного луча составляет, желательно, от 10% до 30% от эффективного диаметра (проекции линзы объектива) красного света, чтобы также соответствовать обоим требованиям при воспроизведении CD.
Устройство оптической головки
Ниже описывается устройство оптической головки, способное воспроизводить или записывать не только DVD, но также CD и BD. На фиг.12 направление Т представляет собой направление, перпендикулярное оптической оси линзы 9 объектива и, по существу, перпендикулярное направлению прохождения канавки дорожки оптического диска (не показан), и направление Z представляет собой направление оптической оси линзы 34, 41 объектива, т.е. направление фокусировки (направление, перпендикулярное плоскости чертежа). Ось Т представляет собой направление перемещения устройства оптической головки при записи и воспроизведении внутренней периферии и внешней периферии оптического диска. Ось Y представляет собой направление, перпендикулярное оси Z и оси Т, и представляет собой направление, по существу, параллельное направлению прохождения канавки дорожки оптического диска в положении линзы 9 объектива. Может быть принята конфигурация зеркального обращения, в котором ось Т и ось Y меняют направление или поворачиваются на 90°, 180°, 270°.
Луч 2 света линейно поляризованного света, излучаемого от источника 1 света с первой короткой длиной волны (например, источника синего света), отражается пленкой разделения с помощью поляризации на поверхности параллельной плоской пластины 3 и пропускается через голограммный элемент 4. Отражающая голограмма (не показана) сформирована в области, которая не экранирует падающий свет для линзы 9 объектива, удаленной от оптической оси голограммного элемента 4, и сигнал контрольного устройства для стабилизации интенсивности света получается без увеличения количества компонентов посредством приема отраженного дифрагированного света на светоприемнике 10 и контролирования интенсивности света луча 2 света.
Луч 1 света, пропущенный через голограммный элемент 4, преобразуется в световой поток, расхождение которого значительно увеличивается посредством оборачивающей линзы 5. Оборачивающая линза 5 имеет эффект вогнутой линзы и преобразует угол оценки источника 1 света с части отверстия линзы 9 объектива, т.е. числовая апертура (NA) на стороне источника света преобразуется из малой NA вблизи источника света в большую NA на стороне коллиматорной линзы 7. Луч 2 света преобразуется в близкий к параллельному посредством коллиматорной линзы 7, и оптическая ось отклоняется в направлении оси Z, перпендикулярном оптическому диску, при помощи поднимающего зеркала 8. Линза 9 объектива пропускает луч 2 света через прозрачный материал основы примерно 0,1 мм, тоньше, чем 0,6 мм, и выполняет сведение луча 2 света на поверхности записи оптического диска высокой плотности, такого как BD. Коллиматорная линза 7 делает лучи света близкими к параллельным, т.е. линза ослабляет степень расходимости, или может конфигурироваться при помощи объединенных двух линз. При перемещении коллиматорной линзы 7 в направлении оптической оси, чтобы скорректировать сферическую аберрацию, если коллиматорная линза 7 конфигурируется двумя линзами, только одна из двух линз требует перемещения. Четвертьволновая пластина 18 изменяет линейно поляризованный свет в свет с круговой поляризацией. Луч света, отраженный на поверхности записи оптического диска, следует по пути первоначального света в противоположном направлении и преобразуется в линейно поляризованный свет в направлении, перпендикулярном направлению, когда он выходит из источника 1 света, при помощи четвертьволновой пластины 18, и пропускается через разветвляющий элемент, такой как параллельная плоская пластина 3, имеющая пленку разделения с помощью поляризации, образованную на поверхности вместе с одной частью луча света, дифрагированной посредством голограммного элемента 4, разветвляется по направлению, отличающемуся от направления на источник 1 света, и фотоэлектрически преобразуется светоприемником 1010, так что получаются электрические сигналы для получения информационного сигнала и сервосигнала (сигнала ошибки фокусировки для управления фокусировкой, т.е. сигнала отслеживания и сервосигнала фокусировки для управления отслеживанием дорожки).
Луч 15 света, излученный вторым источником 12 света (например, источником инфракрасного света), пропускается (с частичной дифракцией) через дифракционный элемент 13 для дифракции некоторой части света для формирования дополнительного пятна на оптическом диске, пропускается через клин 6, имеющий форму поперечного сечения клинообразной формы, и имеет параллельность, обеспеченную коллиматорной линзой 7 (например, в, по существу, параллельный свет), а оптическая ось отклоняется при помощи поднимающего зеркала 9 в направлении, перпендикулярном оптическому диску, такому как компакт-диск (CD), имеющий меньшую плотность записи, чем BD. Линза 9 объектива пропускает луч 14 света через прозрачный материал основы примерно 1,2 мм и выполняет сведение луча 14 света на поверхности записи оптического диска. Луч света, отраженный поверхностью записи оптического диска, следует по пути первоначального света в противоположном направлении, разветвляется в направлении, отличающемся от направления на источник 12 света, при помощи разветвляющего элемента, такого как пленка разделения с помощью поляризации, расположенная на поверхности на стороне коллиматорной линзы 7 клина 6, и фотоэлектрически преобразуется светоприемником 1010 аналогично лучу 1 света, так что получаются электрические сигналы для получения информационного сигнала и сервосигнала (сигнала ошибки фокусировки для управления фокусировкой, сигнала отслеживания дорожки для управления отслеживанием дорожки). Если схема усилителя встроена в светоприемник 10, получается удовлетворительный информационный сигнал, имеющий высокое отношение сигнал/шум (S/N), и достигается миниатюризация и утончение устройства оптической головки, и достигается стабильность.
Кроме того, чтобы выполнить воспроизведение или запись третьего оптического диска (например, DVD), имеющего промежуточную плотность записи из двух типов оптических дисков, третий источник красного света располагается вблизи источника 12 света, и может быть предусмотрен расщепитель луча, расположенный вблизи источника 12 света, для объединения путей света с источником инфракрасного света, но если источник 12 света представляет собой источник света с двумя длинами волн для испускания луча света с двумя длинами волн красного света и инфракрасного света, расщепитель луча является необязательным, и уменьшается количество компонентов.
Луч 15 света красного света, излученный из источника 12 света, достигает линзы 9 объектива, аналогично красному свету, и проходит через прозрачный материал основы примерно 0,6 мм и сводится на поверхности записи оптического диска, такого как DVD, при помощи линзы 9 объектива. Аналогично красному свету, луч света, отраженный поверхностью записи оптического диска, следует по пути первоначального света в противоположном направлении, и электрические сигналы для получения информационного сигнала и сервосигнала (сигнала ошибки фокусировки для управления фокусировкой, сигнала отслеживания дорожки для управления отслеживанием дорожки) получаются при помощи светоприемника 10.
Как правило, чтобы выполнить ветвление оптического пути, может использоваться расщепитель луча кубического типа, в котором соединены два треугольных прозрачных элемента, но количество компонентов может быть уменьшено, если параллельная плоская пластина или клин используется в качестве него в настоящем изобретении, и снижаются материальные затраты. Если расщепитель луча из единственного элемента располагается на пути непараллельного света от источника света к линзе объектива для пропускания света, клин 6 (фиг.12) используется для предотвращения получения астигматизма, и угол падения оптической оси, предпочтительно, меньше, чем 45 градусов. Аберрация все же может иметь место из-за погрешности изготовления, даже если вышеупомянутое принимается во внимание. Таким образом, в примере, показанном на фиг.1, луч 2 света, подлежащий сведению на оптическом диске, имеющем самую высокую плотность, отражается без прохождения через любой из двух расщепителей луча на пути непараллельного света от источника 1 света к коллиматорной линзе 7. Таким образом, может быть реализовано удовлетворительное воспроизведение сигнала и запись сигнала на оптическом диске, имеющем самую высокую плотность, таком как BD.
Линза 9 объектива фиксируется в предварительно определенном положении приводного механизма (не показан) для микроскопического перемещения линзы объектива. Устройство привода линзы объектива (приводной механизм линзы объектива) обеспечивает микроскопическое перемещение линзы 9 объектива как в направлении Z фокусировки, ортогональном поверхности записи оптического диска, так и в направлении Y отслеживания дорожки оптического диска.
При использовании линзы 9 объектива с NA, равной 0,85, или с большей числовой апертурой для воспроизведения или записи BD и т.п., сферическая аберрация в значительной степени создается в отношении толщины прозрачного материала основы, заполненного от поверхности, на которую свет поступает к оптическому диску, до поверхности записи информации при выполнении записи или воспроизведения на оптическом диске, так как числовая апертура большая. В настоящем примере степень сведения рассеяния света от коллиматорной линзы 7 на линзу 9 объектива изменяется посредством перемещения коллиматорной линзы 7 в направлении оптической оси коллиматорной линзы 7. Когда изменяется степень сведения рассеяния света, поступающего в линзу объектива, изменяется сферическая аберрация, и, таким образом, сферическая аберрация, возникающая из-за разности толщины материала основы, корректируется с его использованием. Устройство оптической головки, показанное на фиг.12, выполнено с приводным устройством 11 для перемещения коллиматорной линзы 7 в направлении оптической оси коллиматорной линзы 7. Конкретно, шаговый двигатель, бесщеточный двигатель или т.п. используется в качестве приводного устройства 11. Держатель 17 для удержания коллиматорной линзы 7, направляющий вал 16 для направления перемещения держателя 17 и зубчатое колесо (не показано) для передачи движущей силы приводного двигателя 11 на держатель 17 расположены в устройстве оптической головки. Держатель 17 для удержания коллиматорной линзы 7 может быть отформован за одно целое с коллиматорной линзой 7, посредством чего при формовании за одно целое снижается количество компонентов устройства оптической головки.
Предотвращается выполнение коллиматорной линзой 7 непреднамеренного перемещения в отношении силы инерции посредством ускорения и замедления скорости при перемещении всего устройства оптической головки по направлению внутренней и внешней периферии оптического диска посредством того, что оптическая ось коллиматорной линзы 7 не является параллельной оси Y, как в настоящем применении.
Линза 25 объектива выполняет сведение инфракрасного света 15 в самой внутренней периферийной части около оптической оси через прозрачный материал основы примерно 1,2 мм оптического диска 28 с малой плотностью, такого как CD. Линза 25 объектива также выполняет сведение красного света 14 до средней периферийной части диапазона, на один размер шире, чем самая внутренняя периферийная часть, через прозрачный материал основы примерно 0,6 мм оптического диска 27, такого как DVD. Линза 25 объектива выполняет сведение синего света 2 в пределах эффективного диаметра через прозрачный материал основы примерно 0,1 мм или тоньше оптического диска 26 высокой плотности, такого как BD.
Поэтому, чтобы выполнить сведение соответствующего света, прошедшего через прозрачный материал основы различной толщины, эффективно используется дифракционный элемент, как описано в выложенном патенте Японии №7-98431 (патентный документ 6). Дифракционный элемент имеет конструкцию самой внутренней периферийной части, средней периферийной части и самой внешней периферийной части, которые являются прерывистыми, так что самая внутренняя периферийная часть выполняет сведение через материал основы любой толщины, и самая внешняя периферийная часть выполняет сведения только тогда, когда пропускается через материал основы толщиной 0,1 мм или тоньше. В качестве одного примера, конструирование становится более легким посредством использования источника света с различными длинами волн, как описано выше. CD использует инфракрасный свет, DVD использует красный свет, и BD использует синий свет, и коррекция сферической аберрации из-за толщины материала основы и переключение ограниченного отверстия в соответствии с типом диска достигается посредством того, что угол дифракции первично дифрагированного света дифракционного элемента отличается в зависимости от длины волны.
На фиг.13 показан пример разделения области детектирования света светоприемника 1010, пригодной для обнаружения сигнала ошибки фокусировки посредством метода астигматизма. На фиг.13 показана картина, которую видно со стороны, противоположной поверхности, на которую луч света поступает в светоприемнике 1010. Принимающие свет области 20, 21, 22, 23, 24, 25 обозначаются теми же позициями для областей, действующих аналогично, что и светоприемник 1000 на фиг.11, в отношении красного света и инфракрасного света. Принимающая свет область 20 принимает синий свет и красный свет. Принимающая свет область 20 разделяется на четыре и определяет сигнал ошибки фокусировки, используя астигматизм, создаваемый параллельной плоской пластиной 3. Сигнал отслеживания дорожки также может быть получен посредством так называемого способа разности фаз и противофазного способа. Принимающие свет области 21, 22 принимают дополнительный луч, дифрагируемый тогда, когда красный свет проходит через дифракционный элемент 13. Сигнал ошибки отслеживания дорожки посредством дифференциального противофазного способа определяется посредством вычисления с помощью противофазного сигнала принимающей свет области 20, сигнал ошибки фокусировки посредством способа астигматизма определяется от принимающих свет областей 21, 22 и вычисляется с помощью сигнала ошибки фокусировки, полученного от принимающей свет области 20, для выполнения способа дифференциального астигматизма удаления перекрестных помех от сигнала дорожки. Посредством расположения дифракционного элемента между источником 1 света и параллельной плоской пластиной 3, сигнал дополнительного луча может определяться от принимающих свет областей 21, 22 в синем свете, подобно красному свету.
Принимающие свет области 23, 24, 25 принимают инфракрасный свет. Межцентровое расстояние принимающих свет областей 20 и 23 устанавливается на величину, получаемую умножением коэффициента увеличения, реализуемого оборачивающей линзой 5, на расстояние между точками излучения света красного света и инфракрасного света в источнике 12 света. Предполагая, что межцентровое расстояние принимающих свет областей 20 и 21 равно L1, и межцентровое расстояние принимающих свет областей 23, 24 равно L2, отношение L1 и L2 устанавливается таким, чтобы оно было равно отношению «длина волны красного света: длина волны инфракрасного света». Принимающая свет область 23 разделяется на четыре, и сигнал ошибки фокусировки определяется с использованием астигматизма, создаваемого параллельной плоской пластиной 3. Также может получаться сигнал отслеживания дорожки посредством так называемого способа разности фаз и противофазного способа. Принимающие свет области 24, 25 принимают дополнительный луч, дифрагируемый тогда, когда инфракрасный свет проходит через дифракционный элемент 13. Сигнал отслеживания дорожки посредством дифференциального противофазного способа определяется при помощи вычисления с помощью противофазного сигнала принимающей свет области 23. В настоящем применении дифракционный элемент, описанный в предыдущих вариантах осуществления, такой как дифракционный элемент 31, 3100, используется в качестве дифракционного элемента 13. Таким образом, достигается эффект как получения сигнала ошибки отслеживания дорожки посредством DPP-способа, пригодного для оптического диска с различным шагом дорожек, используя единственный дифракционный элемент, так и устранения снижения величины амплитуды сигнала ошибки отслеживания дорожки в состоянии, когда линза объектива перемещается в результате следования по дорожке.
Количество компонентов полупроводникового компонента уменьшается посредством расположения множества принимающих свет областей на одном светоприемнике или одном полупроводниковом кристалле и фотоэлектрического преобразования различных длин волн.
Оптическое информационное устройство
Пример конфигурации оптического информационного устройства, использующего устройство оптической головки настоящего изобретения, показан также на фиг.14. На фиг.14 оптические диски 26, 27, 28 располагаются на опорном диске 182 и вращаются двигателем 164. Устройство оптической головки, показанное на фиг.12, используется для устройства 155 оптической головки. Устройство 155 оптической головки грубо перемещается приводным устройством 151 устройства оптической головки до дорожки, где присутствует требуемая информация на оптическом диске.
Устройство 155 оптической головки подает сигнал ошибки фокусировки (ошибка фокусировки) или сигнал ошибки отслеживания дорожки на электрическую схему 153 в соответствии с взаимным расположением оптического диска 26. Электрическая схема 153 подает сигнал для микроскопического перемещения линзы объектива на устройство 155 оптической головки под действием сигнала ошибки фокусировки или сигнала ошибки отслеживания дорожки. Под действием сигнала устройство 155 оптической головки выполняет серво(управление) фокусировкой и управление отслеживанием дорожки на оптическом диске и также выполняет считывание, запись (запись) или стирание информации в отношении устройства 155 оптической головки.
Оптическое информационное устройство 157 настоящего варианта осуществления собирается с устройством оптической головки, показанным на фиг.12, и, таким образом, имеет преимущество стабильной записи или воспроизведения множества оптических дисков, имеющих различную плотность записи, при помощи одного устройства оптической головки.
Компьютер
Ниже описывается компьютер, установленный с оптическим информационным устройством 167, показанным на фиг.14. Компьютер, проигрыватель оптических дисков или устройство записи на оптические диски с оптическим информационным устройством по фиг.14 или использующие способ записи и воспроизведения, описанный выше, стабильно записывают или воспроизводят оптические диски различных типов, и, таким образом, могут использоваться для широкого круга применений.
На фиг.15 показаны компьютер 300, включающий в себя оптическое информационное устройство 167, показанное на фиг.14, устройство 365 ввода, такое как клавиатура, мышь и сенсорная панель, для ввода информации, арифметическое устройство 364, такое как центральный блок обработки (CPU) для выполнения вычисления, основанного на информации, введенной с устройства ввода, и информации, считанной с оптического информационного устройства 167, и устройство 361 вывода, такое как электронно-лучевая трубка, жидкокристаллическое устройство отображения и принтер для отображения информации, такой как результат вычисления арифметического устройства.
Проигрыватель оптических дисков
Конфигурация компоновки корпуса проигрывателя оптических дисков, собранного с оптическим информационным устройством, показанным на фиг.14, показана на фиг.16. На фиг.16 показаны проигрыватель 321 оптических дисков, включающий в себя оптическое информационное устройство 167, показанное на фиг.14, и устройство преобразования информация-изображение (например, декодер 366) для преобразования информационного сигнала, получаемого с оптического информационного устройства, в изображение. Данная конфигурация также используется в качестве автомобильной навигационной системы посредством добавления датчика положения, такого как глобальная система навигации и определения положения (GPS), и центрального блока обработки (CPU). Также возможен вариант, полученный добавлением устройства 320 отображения, такого как жидкокристаллический монитор.
Устройство записи на оптические диски
Конфигурация компоновки корпуса устройства записи на оптические диски, собранного с оптическим информационным устройством, показанным на фиг.14, показана на фиг.17. Устройство записи на оптические диски, показанное на фиг.17, включает в себя оптическое информационное устройство 167, показанное на фиг.14, и устройство преобразования изображение-информация (например, кодер 368) для преобразования информации об изображении в информацию, подлежащую записи на оптический диск оптическим информационным устройством. Желательно, чтобы часть, которая уже записана, также могла воспроизводиться посредством включения устройства преобразования информация-изображение (декодер 366) для преобразования информационного сигнала, полученного от оптического информационного устройства, в изображение. Также может быть установлено устройство 361 вывода, такое как электронно-лучевая трубка, жидкокристаллическое устройство отображения, принтер и т.п. для отображения информации.
Транспортное средство
Ниже описывается транспортное средство с оптическим информационным устройством 167, показанным на фиг.14. Конфигурация компоновки кузова транспортного средства, собранного с оптическим информационным устройством, показанным на фиг.14, показана на фиг.18. На фиг.18 оптическое информационное устройство 167 представляет собой оптическое информационное устройство 167 по фиг.14. Кузов 131 транспортного средства снабжен оптическим информационным устройством 167. Блок 134 генерирования мощности и блок 135 хранения топлива для хранения топлива, подлежащего подаче в блок 134 генерирования мощности и/или источник 136 питания, также смонтированы в кузове 131 транспортного средства. Поэтому может выполняться стабильное получение информации с оптических дисков различных типов при нахождении в движущемся кузове посредством установки оптического информационного устройства 167 на кузове транспортного средства. Альтернативно, информация может записываться. Кузов 131 транспортного средства дополнительно включает в себя колеса 133 для передвижения, если это поезд или автомобиль. В случае автомобиля имеется рукоятка 130 для изменения направления движения.
Кроме того, большое количество оптических дисков легко может использоваться посредством установки устройства 138 автоматической смены дисков или блока 139 размещения оптических дисков на кузове 131 транспортного средства. Арифметическое устройство 164 для обработки информации, получаемой с оптического диска, для получения изображения, полупроводниковая память 137 для временного хранения информации и устройство 142 отображения могут устанавливаться для воспроизведения информации об изображении с оптического диска. Звук и музыка могут воспроизводиться с оптического диска посредством установки усилителя 140 и громкоговорителя 141. При установке датчика положения, такого как GPS 132, вместе с информацией о картах, воспроизводимой с оптического диска, текущее положение и направление движения могут распознаваться в качестве изображения, отображаемого на устройстве 142 отображения, или звука, выводимого из громкоговорителя 141. Кроме того, информация извне может приниматься и дополнительно использоваться с информацией оптического диска посредством блока 143 беспроводной связи.
Устройство 361 вывода и жидкокристаллический монитор 320 отображения показаны на фиг.15, 16 и 17, но выходные клеммы могут быть установлены там, где устройство 361 вывода и жидкокристаллический монитор 320 очевидно могут быть в отдельно продаваемых видах изделия без размещения в них. Устройство ввода не показано на фиг.16 и 17, но также возможен вид изделия, снабженный устройством ввода, таким как клавиатура, сенсорная панель, мышь, устройство дистанционного управления и т.п. Устройство ввода может продаваться отдельно и может быть в виде, включающем в себя только входные клеммы.
Промышленная применимость
Устройство оптической головки согласно настоящему изобретению может записывать и воспроизводить оптические диски многочисленных типов, имеющие различную толщину материала основы, длину волны реагирования, плотность записи и т.п., и совместимое оптическое информационное устройство, использующее устройство оптической головки, может манипулировать оптическим диском различных стандартов, таких как CD, DVD и BD. Поэтому применение может быть расширено на различные системы для хранения информации, такие как компьютер, проигрыватель оптических дисков, устройство записи на оптические диски, автомобильная навигационная система, система редактирования, сервер данных, аудиовизуальный компонент, транспортное средство и т.п.
Соответствующие преимущества достигаются посредством объединения надлежащим образом произвольных вариантов осуществления из многочисленных вариантов осуществления, описанных выше.
Хотя настоящее изобретение было полностью описано в связи с предпочтительными вариантами его осуществления с ссылкой на прилагаемые чертежи, необходимо отметить, что для специалиста в данной области техники очевидны различные изменения и модификации. Такие изменения и модификации должны пониматься как включаемые в объем настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, если они не отступают от нее.