[发明专利]光学头器件和光学信息装置

说明书

本发明涉及一种用于进行记录/再现或从诸如包括光盘和光卡以及磁光存储媒体等信息存储媒体上消除数据的光学头器件。而且，本发明还涉及使用这种光学头器件的光学信息装置。

在光学存储技术领域中，使用具有凹痕图案的光盘作为具有高存储密度和大存储容量的信息存储媒体。最近，这些光存储技术已经进入实用阶段而且应用范围正向着诸如数字式声盘、视盘、文件生成盘和数据文件等方面扩展。

将数据记录到光盘上和从光盘上再现数据是利用光束在小点上聚焦而完成的。在实现高可靠性的数据记录与再现的过程中，光学系统的结构扮演了非常重要的角色。光学头器件是光学系统的重要部件之一。光学头的基本作用可大体上分为：会聚用于在衍射极限处形成微小光点的光，光束的聚焦控制和跟踪控制，以及凹痕信号的探测。根据所需形式和使用目的可以通过将各种不同光学器件和光学信号探测方法结合起来实现这些作用。

为了使光学头器件更紧凑和更薄，已经开发了使用全息图的光学头器件。本发明的发明人已经注意到全息图可以作为一种薄的、轻的和扁平型的光学器件并且已发明了一种光学头器件，其中将全息图和物镜一体地设置成一个单元(参见日本特许公开专利公开号4-212730)。这种光学头器件将在下文中参照图14-19进行描述。

图14表示炫耀全息图1和光源2，该光源可以是例如半导体激光器。该光学头器件特征是将炫耀全息图1布置成使之靠近物镜4。下面将说明器件的工作过程。

从光源2射出的光束3(激光束)，在穿过炫耀全息图1之后投射到物镜4上并在信息存储媒体5上聚焦。由信息存储媒体5反射的光束沿光路反向传播并再次投射到炫耀全息图1上。从存储媒体5上反射的光束通过炫耀全息图1而形成衍射，并由此产生一个正的一级衍射光6。光电探测器7接收正的一级衍射光6并根据光的强度输出电信号。通过对来自光电探测器7的输出进行计算，可以获得一个伺服信号和数据信号。

如图15所示，如果全息图1不是炫耀的，那么在出射光路(来自光源2的光束通过该光路到达信息存储媒体5)上由全息图1产生的无用的衍射光(例如出射光路上负的一级衍射光8)在从信息存储媒体5上反射之后，作为返回光路(反射光通过该光路从信息存储媒体5返回到光源2的方向)上的零级衍射光81投射到光电探测器7上。在这种光学头器件中，虽然将全息图1置于物镜4附近而且光电探测器和光源2的位置相互靠近，但却明显地减少了投射到光电探测器7上的无用光量，无用光会成为伺服信号和数据信号的噪扰信号。

图16A、16B和16C表示炫耀全息图102的生产过程的实例。在将图16A中用斜线标出的部分蚀刻后，再将图16B中用斜线标出的部分蚀刻。然后将图16C中用斜线标出的部分进行蚀刻。

一种用于探测聚焦伺服信号的方法的实例是光点尺寸探测法(SSD法)。正如日本特许公开专利公开号2-185722中公开的那样，通过使用SSD方法，可以明显增加光学头器件在装配过程中的公差。此外，SSD方法还能使得在波长变化的情况下稳定地获得伺服信号。

为了实现SSD方法，应该将在从全息图返回的电路上的正-级衍射光设计成具有不同曲率的两种球面波。球面波在光电探测器表面的前后面上分别具有焦点e和f。如图17A、17B和17C所示，返回光路上的正-级衍射光141和142由分成六部分的光电探测器71接收。

如图17A-17C所示，光电探测器的左半部分由用于接收正-级衍射光141的三个光电转换部分S10，S20和S30构成，而光路探测器的右半部分由用于接收正-级衍射光142的三个光电转换部分S40、S50和S60构成。图17B表示刚好聚焦的状态，而图17A和17C则表示未聚焦的状态。用下列公式计算聚焦误差FE。

FE＝(S10+S30-S20)-(S40+S60-S50)……  (1)

同样在使用SSD方法时，通过设置一个具有炫耀结构的全息图，能够更有效地利用光和提高信噪(S/N)比。图18表示用SSD方法获得炫耀全息图的实例。在图18中，A区151形成其焦点在光电探测器前面的球面波而B区152形成焦点在光电探测器后面的球面波。如图17中所示，从图18所示全息图上衍射的波面的远场图形中存在一些丢失的部分，这反映了全息图图形的分割形状。然而这并不影响伺服信号。

此外，如图19所示，将衍射区153和154设置在全息图104上以便将因聚焦光和信息存储媒体5上的跟踪槽之间的位置关系变化而引起的全息图上的光量分布的改变作为跟踪误差信号TE探测出来。从衍射区153或154上产生的用于探测跟踪误差信号的衍射光163由用于跟踪误差信号探测的光电探测器72接收。