专利名称：用于光学记录介质的光学拾波器以及记录和/或再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来记录和/或再现一个光学记录介质的一个光学系统，更确切的，涉及用于一个光学记录介质的一个光学拾波器和一个记录和/或再现装置，它能够用多个记录和/或再现波长来对多种记录介质写入和读出数据。
背景技术：
最近，诸如CD(紧密盘片)、MD(小型盘片)和DVD(数字多样化盘片)的记录介质需要进一步提高其能力。为了达到该需求，现在已经提出了多种技术。另一方面，单个的介质需要能够记录和/或再现多样化的数据，例如音乐内容数据、图像内容数据或者计算机数据。其中，采用波段为405nm的激光的一个新型盘片格式正在引起兴趣，其代表了下一代记录技术，它在下文中被称为一个蓝光线盘片(BD)。
在开发通用介质时，用于一个新介质与用于一个旧介质的记录和/或再现装置之间的兼容性以及匹配性能是重要的，从而，新开发的记录和/或再现装置最好能够利用传统资源，例如DVD或CD。然而，不太容易提供一个装置来给不同介质之间提供兼容性，所述介质具有彼此不同的盘片结构和伴随的激光器规格。
最简单的方法就是提供不同的光学系统，并且在不同波长的专用物镜之间进行切换。然而，在这样的情况下就需要一个切换机制，以在多种所述物镜之间进行切换，从而导致了增加的成本。一个体积变大的致动器对所述装置的尺寸减小是不利的。由于该原因，一个多波长互换光学系统已经被使用，其中所述光学系统的部分，例如一个物镜是公用的。然而，在这样的情况下，所产生的球形像差与被设计来保护所述记录表面的一个保护衬底的厚度成正比地增加，其结果就是，利用传统的单透镜难以按基本无像差的方式，将不同波长的光束通过不同厚度的保护衬底聚集在所述记录表面上。
这样，作为一个用来纠正球形像差的系统，在用来给具有不同保护衬底厚度的两种记录介质进行记录和/或再现的一个传统双波长互换系统中，已经采用了一个衍射系统，它被用来通过采用诸如一个衍射元件的一个光学元件，来允许一个特定波长在衍射的情况下，或者没有衍射地入射到一个物镜上，或者一个乘法因子转换系统(其中所述光程长度被设定成有限)以改变所述乘法因子。
通过所述双波长互换系统，所述衍射元件可以通过将一个特定的弯曲透镜表面与所述衍射元件(两个自由度)组合而被设计，从而满足所述两个不同的保护衬底厚度和所述记录和/或再现波长组合(两个自由度)的最优值，从而解决上述问题。
然而，如果尝试着在DVD、CD以及例如上述新格式的BD中实施三波长兼容，那么就有三个保护衬底厚度和波长的组合需要被优化，其结果就是，采用单个的衍射元件，所述自由度不够，从而不能够容易的同时优化透射衍射效率和所述衍射角。在前面的衍射系统中，所述三个波长中的球形像差能够采用多个衍射角来纠正。然而，这该情况下，根据所述衍射光栅的形状和光栅特性，所述透射衍射效率会被大幅降低。在通过乘法因子转换的后者系统中，不同波长的激光光束需要被安排在不同的乘法因子位置，从而所述激光器不能够被容易的放置在一个并且是相同的机壳中，这对减小所述装置尺寸是不利的。此外，沿着所述跟踪方向移动的所述物镜的表现被大幅降低。
在所述BD的情况下，如果使用一个用于所述BD自身的一个专用物镜，那么就相对容易设计一个物镜，实现不低于95％的光利用效率。然而，如果尝试着对作为传统资源的所述DVD(数字多样化盘片)和CD(紧密盘片)提供兼容性，那么就会产生很多问题。这里以一个例子解释了将用于所述BD和所述DVD的双波长兼容光学系统扩展为使用一个CD光束的情况，其中对所述BD和所述DVD的兼容性已经在一定程度上被实现。
作为用于所述BD和所述DVD的双波长兼容光学系统，存在例如这样一个系统，其基于用来记录和/或再现一个BD的光束，以及其中入射在一个物镜上的用于BD的光束是一个无限系统的，而用于CD和DVD的光束是一个有限系统的。所述无限系统意味着一个光束从无限远的距离落到一个物镜上的系统，也就是说如一个被准直的光束落在所述物镜上，而所述有限系统意味着一个光束作为发散光落在所述物镜上的系统。由所述有限和所述无限系统构成的兼容系统的优点在于，没有使用衍射操作，从而光利用效率是满意的，还在于所述焦距可以根据入射到所述物镜上的光束的发散程度来被改变，从而能够获得一个最佳工作距离。然而，由于所述光线是作为发散光(有限系统的光)落在所述物镜上的，所以对所述物镜关于所述光轴的横向偏转就没有足够的余量，其结果就是，所述跟踪余量会受到很大影响。
在一个BD-DVD双波长兼容光学系统中，如果用来记录和/或再现一个BD的光束被用作一个基束，并且使用了被优化来产生用于所述BD和所述DVD的一级光束的一个光学部件，那么就为用于BD的光束(405nm)产生大约90％的一级衍射光，然而可能仅仅为用于DVD的光束(655nm)产生大约70％的一级衍射光。尽管所述系统从像差纠正的方面来看是让人满意的，但用于DVD的所述光束的透射衍射效率非常低，这降低了光利用效率。此外，用该系统难以提供对用于CD的光束(785nm)的兼容性。
在一个BD-DVD双波长兼容光学系统中，如果用来记录和/或再现一个BD的光束被用作一个基束，并且使用了被优化来产生用于所述BD的二级衍射光和用于所述DVD的一级衍射光的一个光学部件，那么就可以对用于BD的二级衍射光和用于DVD的一级衍射光获得大约90％的透过衍射效率，从而获得满意的光利用效率。然而，该系统受到所述球形像差对波长显著依赖、以及在获得对用于CD光束(785nm)的兼容性的困难的影响。
图1示意性的示出了采用前述BD-DVD双波长兼容光学系统情况下的特性。在图1中，纵坐标和横坐标分别表示了保护所述光盘记录表面的保护衬底的厚度，和所用光束的波段。由于所产生的球形像差的量与所述保护衬底的厚度成正比，并且所述衍射角度与所述波长成正比，所以图1就还表示了对于各个波长所述球形像差的量与所述衍射角度之间的关系。
正如从图1可以看出的，如果用于CD的所述一级衍射光入射到一个光学系统上，其中所述光学系统采用用于记录和/或再现所述BD的一个光束来作为一个基束以及一个被优化来产生用于BD和DVD的一级衍射光束(BD/DVD/CD＝一级/一级/一级)的光学部件，那么就在所述BD-DVD兼容系统中对用于CD的光束产生了不能被补偿的球形像差，它在这里被称为剩余球形像差。
发明内容
根据上述的技术现状，最好提供一个光学拾波器，其中从多个光源发出的具有不同波长的多个记录和/或再现光束的透过衍射效率可以被防止降低，以及，其中所述透过衍射效率和衍射角度被同时对多个波长最优化，以及提供采用该光学拾波器的用于一个光学记录介质的一个记录和/或再现装置。
为了达到上述目标，本发明提供了一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的光束的一个第三光源，以及光接收装置，其被用来接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及用来将所接收到的光束转换成电信号。所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上。所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
在所述光学拾波器中，根据本发明，被准直的光照射在所述成像单元上。所述衍射装置组中的衍射装置之一是一个具有一个锯齿截面形状的刃型衍射元件，以及其它衍射装置是具有一个阶形截面形状的阶形衍射元件。特别的，所述刃型衍射元件最好具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，而所述阶形衍射元件最好具有一个凹槽深度以使得，在所述第一到第三波长的光束中具有最短波长的光束和具有最长波长的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，还使得当剩下的光束穿过其中时，所述一级衍射光或者负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
为了达到上述目标，本发明还提供了一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的光束的一个第三光源，以及光接收装置，其被用来接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及用来将所接收到的光束转换成电信号。所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上。所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
在根据本发明所述的光学拾波器中，被准直的光照射在所述成像单元上。所述的衍射装置组中的衍射装置都是具有一个锯齿截面形状的刃型衍射元件。所述衍射装置组的所述刃型衍射元件之一具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，所述另一个刃型衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在所述第一到第三波长的光束中具有最短波长的光束穿过其中时，所述一级衍射光或所述负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，还使得当剩下的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
为了达到上述目标，本发明提供了用于一个光学记录介质的一个记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，其中所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给部分移动，来用具有不同波长和不同数值孔径的光束，基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，以及控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作。所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上。所述衍射装置组包括第一衍射装置，当具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
为了达到上述目标，本发明提供了用于一个光学记录介质的一个记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，其中所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给部分所移动，来用具有不同波长和不同数值孔径的光束，基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，以及控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作。所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被调整来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上。所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
根据本发明，从多个光源发出的具有不同波长的多个记录和/或再现光束的透过衍射效率可以被防止降低，同时，所述透过衍射效率和衍射角度被同时针对多个波长最优化。
图1表示了保护一个光盘的一个记录表面的一个保护衬底厚度、一个工作波段以及所产生的球形像差量。
图2示意性的示出了被表示为本发明一个第一实施例的一个光学拾波器的结构。
图3放大表示了所述第一实施例的光学拾波器的一个光学系统的记录表面，及其一个相邻部分。
图4表示了保护所述光盘的一个记录表面的一个保护衬底厚度、一个工作波段以及所产生的球形像差量。
图5示意性的示出了被表示为本发明一个第二实施例的一个光学拾波器的结构。
图6放大表示了所述第二实施例的光学拾波器的一个光学系统的记录表面，及其一个相邻部分。
图7表示了保护所述光盘的一个记录表面的一个保护衬底厚度、一个工作波段以及所产生的球形像差量。
图8示意性的示出了被表示为本发明一个第三实施例的一个光学拾波器的结构。
图9放大表示了在所述光学拾波器的衍射元件中的一个是一个刃型衍射元件以及另一个为阶形型衍射元件的情况下，所述第三实施例的光学拾波器的一个光学系统的一个记录表面，及其一个相邻部分。
图10放大表示了在所述两个衍射元件都是刃型衍射元件的情况下，所述第三实施例的光学拾波器的一个光学系统的一个记录表面，及其一个相邻部分。
图11示意性的示出了被表示为本发明一个第四实施例的一个光学拾波器的结构。
图12放大表示了在所述光学拾波器的衍射元件中的一个是一个刃型衍射元件以及另一个为阶形型衍射元件的情况下，所述第四实施例的光学拾波器的一个光学系统的一个记录表面，及其一个相邻部分。
图13放大表示了在所述两个衍射元件都是刃型衍射元件的情况下，所述第四实施例的光学拾波器的一个光学系统的一个记录表面，及其一个相邻部分。
图14中的框图示出了被表示来实施本发明的用于一个光学拾波器的一个记录和/或再现装置。
具体实施例方式
现在将通过参考附图，详细描述根据本发明的光学拾波器的特定优选实施例。首先将通过参考图2和3来描述一个光学拾波器的一个光学系统，其被表示为本发明的第一实施例。所述光盘的记录表面、所述物镜以及所述衍射部分被放大示于图3。
在本第一实施例中解释了一个三波长兼容光学系统，其中一个第一光盘61是一个采用一个波长为405nm的光束51作为记录和/或再现光的蓝光线盘片(下面称为BD)，一个第二光盘62是采用波长为655nm的一个光束52作为记录和/或再现光的一个DVD(数字多样化盘片)，以及其中一个第三光盘63是采用波长为785nm的一个光束53作为记录和/或再现光的一个CD(紧密盘片)。
在本第一实施例中，组成所述图像形成单元的装置中的一个衍射元件是一个具有锯齿截面的一个刃型衍射元件，以及另一个是具有一个阶形截面的阶形衍射元件。
所述光学拾波器1由一个基本光学系统组成，其包括一个光源，接收从一个记录表面反射的光线以读出光信号的一个光检测器，一个用来将一个输出光线与一个返回光线彼此分开的分光元件，以及用来产生聚焦信号或跟踪信号的设备，用来将从光源发射的光束聚集到一个光盘的记录表面上的一个物镜14，以及直接安排在所述物镜14前的一组衍射元件15、16。在所述光学拾波器1中，所述物镜14和所述衍射元件组15、16相对彼此被固定为一个成像单元17，并且被单独的一个致动器所驱动。
在本第一实施例中，前述基本光学系统包括前述基本光学系统11，其组成为一个第一光源，它产生用于BD的一个波长为405nm的光束51，一个光检测器，它被用来检测从所述第一光盘61反射的光，以及一个设备，它被用来基于BD的标准产生所述聚焦信号或跟踪信号。所述基本光学系统还包括一个第二基本光学系统12，其提供了所述DVD和所述CD之间的兼容性。该第二基本光学系统包括一个第二光源，它被用来产生用于DVD52的波长为655nm的一个光束，一个光检测器，它被用来检测从所述第二光盘62反射的光，一个第三光源，它被用来产生用于一个CD的波长为785nm的一个光束，另一个光检测器，它被用来检测被所述第三光盘63反射的光，以及一个设备，它被用来基于DVD或所述CD的标准产生所述聚焦或跟踪信号。
包含在所述第一基本光学系统11中的所述第一光源(未示出的)发射波长为405nm的光束51以记录和/或再现所述BD，其被作为一个第一波长。同样也没有被示出的，包含在所述第二基本光学系统12中的所述第二光源发射波长为655nm的光束52以记录和/或再现所述DVD，其被作为一个第二波长。所述第三光源也被包含在所述第二基本光学系统12中，并且发射波长为785nm的光束53以记录和/或再现所述CD，其被作为第三波长。
作为一个所谓的2区域系统的透镜，所述物镜14能够将具有所述第一波长的所述光束51聚集在作为第一光盘61的具有一个第一保护衬底厚度61a的所述BD上。所述物镜14也能够将具有所述第二波长的所述第二光束52聚集在作为所述第二光盘62的具有一个第二衬底厚度62a的所述DVD上，以及将具有第三波长的所述第三光束53聚集在作为第三光盘的具有一个第三衬底厚度63a的所述CD上。
对所述第一、第二和第三波长，所述物镜14的数值孔径分别为0.85、0.60以及0.45。同时，所述第一光盘，例如BD的所述第一保护衬底的厚度为0.1mm，而对诸如DVD的所述第二光盘则是0.6mm，以及对诸如CD的所述第三光盘，则是1.2mm。
所述第一衍射元件15是一个相对于所述透射光轴具有一个锯齿截面的一个刃型衍射元件，并且其NA、最外边缘栅距和凹槽深度分别等于0.6、大约10μm和大约0.95μm。所述第一衍射元件15的所述凹槽深度被设定成一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53从其中穿过时，一个一级衍射光或者一个负一级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，所述其它级衍射光例如零级或者二级光。
所述第二衍射元件16是一个阶形衍射元件，它具有相对于透射光轴的一个阶形截面，并且其NA、最外边缘栅距以及一个凹槽深度分别等于0.6、大约90μm和大约6.08μm。所述第二衍射元件16的所述凹槽深度被设定为一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53中用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51、以及用于CD具有最长波长(785nm)的光束53从其中穿过时，零级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，而当用于DVD的所述光束52从其中穿过时，所述1级衍射光或者所述-1级衍射光的透过衍射效率比任何其它级的衍射光束都高。
在图3中，所述各条光线被画成一条直线。然而，由所述第一衍射元件15产生的用于BD的所述光束的所述一级衍射光的波前被一条虚线PBD所表示，而对于用于DVD的所述光束的一级衍射光以及用于CD的所述光束的一级衍射光，其波前分别用PDVD和PCD来表示。另一方面，由所述第二衍射元件16产生的，用于DVD的所述光束的所述一级衍射光的所述波前被一条虚线P’DVD所表示，而当用于BD的所述光束51被透过时所述零级衍射光的波前，以及当用于CD的所述光束53被透过时所述零级衍射光的波前分别用虚线P’BD和P’CD来表示。
在所述第一和第二衍射元件15和16的前述条件下，在本第一实施例中，波长为405nm的所述光束51的所述一级衍射光的透过衍射效率，对所述第一衍射元件15是84％，而波长为655nm的所述光束52的所述一级衍射光的透过衍射效率是81％，以及波长为785nm的所述光束53的所述一级衍射光的透过衍射效率是60％。另一方面，波长为405nm的所述光束51的所述零级衍射光的透过衍射效率，对所述第二衍射元件16是77％，而波长为655nm的所述光束52的所述一级衍射光的透过衍射效率是78％，以及波长为785nm的所述光束53的所述一级衍射光的透过衍射效率是85％。
同时，所述光学系统是这样一个系统，其中被准直的光入射到由所述第一和第二衍射元件15和16组成的所述成像单元17上。
从用于DVD和CD的所述第二基本光学系统12发出的用于DVD和CD的所述光线52、53的光轴通过一个波长选择光轴组合棱镜18与从用于BD的所述第一基本光学系统11发出的所述光线51的所述光轴一致。所述光轴被混合的所述多条光线被一个准直器13准直，以落在所述成像单元17的所述第二衍射元件16上。波长为405nm的所述光线51、波长为665nm的所述光线52以及波长为785nm的所述光线53通过所述第二衍射元件16和所述第一衍射元件15被纠正球形像差，从而使得所述透过衍射效率不是被降低而是被优化。
图4示意性的表示了采用所述光学拾波器1的所述光学系统的情况。图4的纵坐标和横坐标分别代表了用来保护所述光盘记录表面的所述保护衬底的厚度，以及所用光束的波段。所产生的球形像差的量与所述保护衬底的厚度成正比，以及，衍射的角度与所述波长成正比。从而，图4表示了对该波长，所述球形像差的量与所述衍射角度之间的关系。参考图4，所述光学拾波器1通过所述第二衍射元件16补偿剩余球形像差SA010，其出现在所述DVD的一级衍射光被落在一个系统中的所述物镜上时，所述系统利用被优化来产生用于BD、DVD和CD的所述一级衍射光的所述第一衍射元件15。
通过给组成所述成像单元17的所述第一和第二衍射元件15和16设定上述条件，就可以得到这样的光学特性，其中所述三个波长的球形像差被纠正，同时各个光束的高透过衍射效率被保持。
下面将通过参考图5和6来解释根据本发明第二具体实施例的一个光学拾波器的一个光学系统。图6表示了放大的所述光盘的一个记录表面、一个物镜和一个衍射元件。所述第二具体实施例面向一种情况，其中组成所述成像单元的一组衍射元件都是刃型衍射元件。在图5和6中，与图2和图3中相同的部分或元件用相同的附图标记来表示，并且，为了简洁，其详细的描述被省略。
所述光学拾波器2包括一个基本光学系统，其组成例如为一个光源，一个光检测器，它被用来接收从所述记录表面反射回的光以读出光信号，一个分光元件，它被用来将所述发出的光与所述返回的光彼此分开，以及一个设备，它被用来产生聚焦或跟踪信号，一个物镜21，它被用来将从所述光源发出的一个光束聚集到所述光盘的所述记录表面上，以及一组衍射元件22、23，它们被直接安排在所述物镜21的前面。在所述光学拾波器1中，所述物镜21和所述衍射元件组22、23被相对固定成一个成像单元24，并且被单个致动器所驱动。
在本第二实施例中，如前述实施例，所述第一光盘61是一个蓝光线盘片(BD)，它采用波长为405nm的光束51来作为一个记录和/或再现光束，同时，所述第二光盘62是一个DVD(数字多样化盘片)，它采用波长为655nm的光束52来作为一个记录和/或再现光束，以及所述光盘63是一个紧密盘片(DC)，它采用波长为785nm的光束53来作为一个记录和/或再现光束。
所述物镜21能够将具有一个第一波长的光束51聚集在具有所述第一保护衬底厚度61a的作为所述第一光盘61的所述BD上，还将具有一个第二波长的光束52聚集在具有所述第二保护衬底厚度62a的作为所述第二光盘62的所述DVD上，以及将具有一个第三波长的光束53聚集在具有所述第三保护衬底厚度63a的作为所述第三光盘63的所述CD上。
所述第一衍射元件22是一个刃型衍射元件，其截面相对于光透射的轴是一个锯齿形状，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约8μm以及大约0.95μm。所述第一衍射元件22的凹槽深度使得，当具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53穿过其中时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率将比任何其它级的衍射光束要高，所述其它级衍射光例如零级或者二级光束。
所述第二衍射元件23也是一个刃型衍射元件，其相对于光透射的轴具有一个锯齿界面，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约23μm以及大约0.55μm。所述第二衍射元件23的凹槽深度被设定成一个值以使得，在具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53中，用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51穿过它时，所述一级衍射光以及所述负一级衍射光的透过衍射效率将比其它任何级的衍射光束都高，而当剩下的光束穿过它时，零级衍射光的透过衍射效率将比其它任何级的衍射光束都高。
在图6中，所述各条光线被画成一条直线。然而，由所述第一衍射元件22产生的用于BD的所述光束的所述一级衍射光的波前被一条虚线PBD所表示，而对于用于DVD的所述光束的一级衍射光以及用于CD的所述光束的一级衍射光，其波前分别用PDVD和PCD来表示。另一方面，由所述第二衍射元件23产生的，用于BD的所述光束的所述一级衍射光的所述波前被一条向上弯曲的虚线P’BD所表示，而当用于DVD的所述光束52被透过，以及当用于CD的所述光束53被透过时，所述零级衍射光的波前分别用虚线P’DVD和P’CD来表示。
在所述第一和第二衍射元件22和23的前述条件下，在本第二实施例中，波长为405nm的所述光束51的所述一级衍射光的透过衍射效率，对所述第一衍射元件22是84％，而波长为655nm的所述光束52的所述一级衍射光的透过衍射效率是81％，以及波长为785nm的所述光束53的所述一级衍射光的透过衍射效率是60％。另一方面，波长为405nm的所述光束51的所述零级衍射光的透过衍射效率，对所述第二衍射元件23是75％，波长为655nm的所述光束52的所述一级衍射光的透过衍射效率是52％，以及波长为785nm的所述光束53的所述一级衍射光的透过衍射效率是64％。
如第一具体实施例中所述，所述光学系统是这样一个系统，其中被准直的光入射到由第一和第二衍射元件15和16组成的所述成像单元17上。
从所述第二基本光学系统12发出的用于DVD和CD的所述光线52、53的光轴通过所述波长选择光轴组合棱镜18与从用于BD的所述第一基本光学系统11发出的所述光线51的所述光轴一致。具有一致光轴的所述多条光线被一个准直器13准直，以落在所述成像单元24的所述第二衍射元件23上。波长为405nm的所述光线51、波长为665nm的所述光线52以及波长为785nm的所述光线53通过所述第二衍射元件23和所述第一衍射元件22被纠正球形像差，从而使得所述透过衍射效率不是被降低而是被优化。
图7示意性的表示了采用所述光学拾波器2的所述光学系统的一个情况。图7的纵坐标和横坐标分别代表了用来保护所述光盘记录表面的所述保护衬底的厚度，以及所用光束的波段。所产生的球形像差的量与所述保护衬底的厚度成正比，以及，衍射的角度与所述波长成正比。从而，图4还表示了对该波长，所述球形像差的量与所述衍射角度之间的关系。参考图7，所述光学拾波器2通过所述第二衍射元件23补偿剩余球形像差SA100，其出现在所述BD的一级衍射光被落在一个系统中的所述物镜上时，所述系统利用了被优化来产生用于BD、DVD和CD的所述一级衍射光的所述第一衍射元件22。
通过给组成所述成像单元24的所述第一和第二衍射元件22和23设定上述条件，就可以得到这样的光学特性，其中所述三个波长的球形像差被纠正，同时各个光束的高透过衍射效率被保持。
在单个光学片的两个表面上都提供一组衍射装置的实施例通过参考图8和9，将要解释一个光学拾波器的一个光学系统，其被表示为本发明的一个第三具体实施例。在图9中，所述光盘的记录表面、物镜以及衍射元件被放大表示。在本具体实施例中，如图8和9所示，与图2和3所示相同的部分或部件用相同的附图标记来表示，并且不做详细解释。
所述光学拾波器1包括一个基本光学系统，其包括一个光源，一个光检测器，它被用来接收从一个记录表面反射回的光以读出光信号，一个分光元件，被用来将所述发出的光与所述返回的光彼此分开，以及多个设备，被用来产生聚焦或跟踪信号，一个物镜31，它被用来将从所述光源发出的光束聚集到所述光盘的所述记录表面上，以及一组衍射元件32、33，它们被直接安排在所述物镜31的前面。在所述光学拾波器3中，所述衍射元件32、33形成在所述光学片34的相反边上。所述光学片34和所述物镜31被相对固定成一个成像单元35，其中，成像单元被单个致动器所驱动。
在本第三实施例中，如前述实施例，所述第一光盘61是一个蓝光线盘片(BD)，它采用波长为405nm的光束51来作为一个记录和/或再现光束，而所述第二光盘62是一个DVD(数字多样化盘片)，它采用波长为655nm的光束52来作为一个记录和/或再现光束，以及所述光盘63是一个紧密盘片(CD)，它采用波长为785nm的光束53来作为一个记录和/或再现光束。
所述物镜31能够将具有一个第一波长的光束51聚集在具有所述第一保护衬底厚度61a的作为所述第一光盘61的所述BD上，还将具有一个第二波长的光束52聚集在具有所述第二保护衬底厚度62a的作为所述第二光盘62的所述DVD上，以及将具有一个第三波长的光束53聚集在具有所述第三保护衬底厚度63a的作为所述第三光盘63的所述CD上。
所述第一衍射元件32是一个刃型衍射元件，其截面相对于光穿过的轴是一个锯齿形状，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约10μm以及大约0.95μm。所述第一衍射元件16的凹槽深度使得，当具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53穿过其中时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率将比任何其它级的衍射光束要高，所述其它级衍射光例如零级或者二级光束。
所述第二衍射元件33是一个阶形衍射元件，它具有相对于传光轴的一个阶形截面，其NA、最外边缘栅距以及一个凹槽深度分别等于0.6、大约90μm和大约6.08μm。所述第二衍射元件16的所述凹槽深度被设定为一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53中的用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51、以及用于CD具有最长波长(785nm)的光束53从其中穿过时，零级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，而当用于DVD的所述光束52从其中穿过时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率比任何其它级的衍射光束都高。
在图9中，所述各条光线被画成一条直线。然而，由所述第一衍射元件32产生的用于BD的所述光束的所述一级衍射光的波前被一条虚线PBD所表示，而对于用于DVD的所述光束的一级衍射光以及用于CD的所述光束的一级衍射光，其波前分别用PDVD和PCD来表示。另一方面，由所述第二衍射元件33产生的，用于DVD的所述光束的所述一级衍射光的所述波前被一条虚线P’DVD所表示，而当用于BD的所述光束51以及用于CD的所述光束53被透过时所述零级衍射光的波前分别用虚线P’BD和P’CD来表示。
所述组中的所述多个衍射元件也可以是刃型衍射元件。这种情况的一个例子被示于图10。所述第三衍射元件36是一个刃型衍射元件，其截面相对于光穿过的轴是一个锯齿形状，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约8μm以及大约0.95μm。所述第三衍射元件36的凹槽深度被设定成一个值以使得，当具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53穿过其中时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率将比任何其它级的衍射光束要高，所述其它级衍射光例如0级或者2级光束。
所述第四衍射元件37也是一个刃型衍射元件，它具有相对于透射光轴的一个锯齿截面，其NA、最外边缘栅距以及一个凹槽深度分别等于0.6、大约23μm和大约0.55μm。所述第四衍射元件37的所述凹槽深度被设定为一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53中的用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51从其中穿过时，一级衍射光以及负一级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，而当其它光束从所述第四衍射元件中穿过时，所述零级衍射光的透过衍射效率比任何其它级的衍射光束都高。
在图10中，由所述第三衍射元件36产生的用于BD的所述光束的所述一级衍射光的波前被一条虚线PBD所表示，而对于用于DVD的所述光束的一级衍射光以及用于CD的所述光束的一级衍射光，其波前分别用PDVD和PCD来表示。另一方面，由所述第四衍射元件37产生的，用于BD的所述光束的所述一级衍射光的所述波前被一条虚线P’BD所表示，而当用于DVD的所述光束52以及用于CD的所述光束53被透过时所述零级衍射光的波前分别用虚线P’DVD和P’CD来表示。
如第一具体实施例中所述，所述光学系统是这样一个系统，其中被准直的光入射到由所述物镜31、第一衍射元件32、第二衍射元件33和光学片34组成的所述成像单元35上，或者入射到由所述物镜31、第三衍射元件31、第四衍射元件37和所述光学片34组成的所述成像单元35上。
一组多个衍射光栅中的一个被安装到所述物镜上而另一个被安装到所述光学片上的实施例通过参考图11和12，将要解释一个光学拾波器的一个光学系统，其被表示为本发明的一个第四具体实施例。在图12中，所述光盘的记录表面、物镜以及衍射元件被放大表示。在本第四实施例中，所述组的多个衍射元件中的一个被安装到所述物镜，而另一个被安装到所述光学片。在本具体第四实施例中，如图8和9所示，与图2和3所示相同的部分或部件用相同的附图标记来表示，并且不做详细解释。
一个光学拾波器4由一个基本光学系统组成，其包括一个光源，一个光检测器，它被用来接收在一个记录表面上反射的光以读出光信号，一个分光元件，它被用来将一个发出的光与一个返回的光彼此分开，以及多个设备，被用来产生聚焦或跟踪信号，一个物镜41，它被用来将从所述光源发出的光束聚集到所述光盘的所述记录表面上，一个安排在所述物镜41上的第一衍射元件42，以及安排在一个光学片43上的第二衍射元件，其被固定于所述物镜41和所述第一衍射元件42。在所述光学拾波器4中，所述物镜41、组成在所述物镜41上的所述第一衍射元件42以及安排在一个光学片43上的所述第二衍射元件44被互相相对固定成为一个成像单元45，其中成像单元被单个致动器所驱动。
在本第四实施例中，如前述实施例，所述第一光盘61是一个蓝光线盘片(BD)，它采用波长为405nm的光束51来作为记录和/或再现光束，而所述第二光盘62是一个DVD(数字多样化盘片)，它采用波长为655nm的光束52来作为记录和/或再现光束，以及所述光盘63是一个紧密盘片(DC)，它采用波长为785nm的光束53来作为一个记录和/或再现光束。
所述物镜41能够将具有一个第一波长的光束51聚集在具有所述第一保护衬底厚度61a的作为所述第一光盘61的所述BD上，还将具有一个第二波长的光束52聚集在具有所述第二保护衬底厚度62a的作为所述第二光盘62的所述DVD上，以及将具有一个第三波长的光束53聚集在具有所述第三保护衬底厚度63a的作为所述第三光盘63的所述CD上。
形成在所述物镜41上的所述第一衍射元件42是一个刃型衍射元件，其截面相对于光穿过的轴是一个锯齿形状，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约10μm以及大约0.95μm。所述第一衍射元件42的凹槽深度使得，当具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53穿过其中时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率将比任何其它级的衍射光束要高。
另一方面，形成在所述光学片43上的所述第二衍射元件44是一个阶形衍射元件，其截面相对于光穿过轴是一个阶形型的，其NA、最外边缘栅距以及一个凹槽深度分别为0.6、大约90μm和大约0.68μm。所述第二衍射元件44的所述凹槽深度为一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53中的用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51、以及用于CD具有最长波长(785nm)的光束53从其中穿过时，零级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，而当用于DVD的所述光束52穿过时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率比任何其它级的衍射光束都高。
所述组中的所述衍射元件可以都是刃型衍射元件。这种例子的一个情况被示于图13。形成在所述物镜41上的一个第三衍射元件46是一个刃型衍射元件，其截面相对于光穿过的轴是一个锯齿形状，其NA、最外边缘的栅距以及凹槽深度分别为0.6、大约8μm以及大约0.95μm。所述第三衍射元件46的凹槽深度为一个值以使得，当具有所述第一波长的光束51、具有所述第二波长的光束52以及具有所述第三波长的光束53穿过其中时，所述一级衍射光或者所述负一级衍射光的透过衍射效率将比任何其它级的衍射光束要高，所述其它级衍射光例如零级或者二级光束。
形成在所述光学片43上的所述第四衍射元件47也是一个刃型衍射元件，它具有相对于光穿过轴的一个锯齿截面，其NA、最外边缘栅距以及一个凹槽深度分别为0.6、大约23μm和大约0.55μm。所述第四衍射元件47的所述凹槽深度被设定为一个值以使得，当具有所述第一波长的所述光束51、具有所述第二波长的所述光束52以及具有所述第三波长的所述光束53中的用于BD的具有最短波长(405nm)的光束51从其中穿过时，一级衍射光或负一级衍射光的透过衍射效率比任何其它级衍射光束都高，而当其它光束穿过时，所述零级衍射光的透过衍射效率比任何其它级的衍射光束都高。
如第一具体实施例中所述，所述光学系统是这样一个系统，其中被准直的光入射到由所述物镜41、一个第一衍射元件42、一个第二衍射元件44和一个光学片43组成的所述成像单元45上，或者入射到由所述物镜41、一个第三衍射元件46、第四衍射元件47和一个光学片43组成的所述成像单元45上。
图14表示了采用了一个光学拾波器的用于光盘的一个记录和/或再现装置，其被表示为本发明的一个实施例。
一个光盘记录和/或再现装置101包括一个主轴电机103，其被作为旋转驱动一个作为记录介质的光盘102的驱动装置，一个根据本发明的光学拾波器104，以及作为所述光学拾波器驱动装置的一个进给电机105。所述光盘记录和/或再现装置101是这样一个装置，它已经为三个标准实施了兼容，以允许对具有不同格式的三种类型的光盘102进行记录和/或再现。
与本实例关联可用的所述光盘可以被列举为一个BD，它采用波长为405nm的一个光束来作为记录和/或再现光，一个DVD，它采用波长为655nm的一个光束来作为记录和/或再现光，以及一个CD，它采用波长为785nm的一个光束来作为记录和/或再现光。已经解释过的所述光盘61到63对应图14的光盘102。
所述主轴电机103以及所述进给电机105被运行，其依赖于所述盘片类型，受到一个伺服控制器109的控制，在一个系统控制器107的指令下工作，其也被作为一个盘片类型区别装置来工作。例如，所述主轴电机以及所述进给电机按照给每个所述光盘61到63确定的预设rpm来运行。
所述光学拾波器104是通过参考图2、3、5、6和8到13解释的一个光学拾波器，其具有与三个波形兼容的一个光学系统，以及将不同波长的光束发射到不同标准的光盘的记录层上，同时检测从所述记录层反射的光。所述光学拾波器104将与所述光束相关联的信号发送给一个前置放大器120。
所述前置放大器120的一个输出被送到一个信号调制解调误差纠正编码模块，在下文中它被称为一个信号调制解调ECC模块108。该信号调制解调ECC模块108负责信号调制/解调以及ECC附加部分(误差纠正码)。所述光学拾波器104与来自所述信号调制解调ECC模块108的一个指令联合，将一个光束照射到一个旋转的光盘102的记录层上，来给所述光盘102记录和/或再现信号。
所述前置放大器120被配置来基于与从一个格式到另一个格式检测到的光束匹配的信号，产生例如聚焦误差信号、跟踪误差信号或RF信号。根据被记录和/或再现的所述光学记录介质的种类，一个伺服控制电路109或所述信号调制解调ECC模块108进行预设的处理操作，例如符合BD、DVD、和CD标准的解调和误差纠正处理操作。
当所述信号调制解调ECC模块108解调的记录信号是用于要被存储在一台计算机中的数据的信号时，所述记录信号通过一个接口111被发送给一台外部计算机130。然后，所述外部计算机例如可以接收记录在所述光盘102上的信号作为重放信号。
当所述信号调制解调ECC模块108解调的记录信号是音频/视频信号时，这些信号受到一个D/A-A/D转换器112的一个D/A转换器中的数模转换，并且被送到一个音频/视频处理器113，所述被处理的信号从这里通过音频视频信号输入/输出单元114被送到一个没有示出的外部成像/投影装置。
在所述光学拾波器104中，一个伺服控制器109负责控制所述进给电机105让所述光学拾波器移动到所述光盘102上的一个预设记录轨道，控制所述主轴电机103，以及沿着支持所述物镜的所述双轴致动器的所述聚焦方向和跟踪方向致动，其作为所述光学拾波器104中的光聚集装置工作。
所述伺服控制器109致动一个提供在所述光学拾波器104中的光学耦合效率变化元件，以进行控制，从而使得所述光学拾波器104中的所述光学耦合效率，也就是聚集在所述光盘102上的光量与从诸如一个半导体激光器设备的一个激光光源发射出的光束的总量的比值，将会根据所述操作模式或者所述光盘102的类型来改变，所述操作模式也就是所述记录模式或所述再现模式。
一个激光控制器121控制了所述光学拾波器104的激光光源。特别的，在本实施例中，所述激光控制器121进行控制，以使得用于所述记录模式的所述激光光源的输出功率将与用于所述再现模式的不同。所述激光控制器21还进行控制以使得，所述激光光源的输出功率会随着所述光盘102的种类而不同。所述激光控制器121根据一个盘片类型区别单元115检测到的所述光盘102种类，在所述光学拾波器104的多个所述激光光源之间切换。
所述盘片类型区别单元115能够例如从所述BD、DVD和CD的表面反射率或者外部形状的不同来检测所述光盘102的不同格式。组成所述光盘记录和/或再现装置101的所述模块被设计和构建，从而可以根据所述盘片类型区别单元115中检测的结果来进行与装载的光盘的规格相匹配的信号处理。
所述系统控制器107基于从所述盘片类型区别单元115发出的检测结果区别所述光盘102的种类。在用来区别所述光盘的技术中，有这样一种技术，在所述光学记录是被装在一个盘舱中的情况下，一个检测孔被钻于盘舱中，并且一个接触检测传感器或者一个按钮开关被使用来检测所述孔。
作为光学耦合效率控制装置的一个伺服控制电路109被所述系统控制器107所控制，以根据所述盘片类型区别单元115的区别结果控制所述光学拾波器104中的光学耦合。所述伺服控制电路109例如通过检测所述光学拾波器104与所述光盘102之间的相对位置来区别要被记录和/或再现的一个记录区域。所述相对位置也可以基于记录在所述盘片102上的一个地址信号来被检测。所述伺服控制电路109根据要被记录和/或再现的记录区域的区别结果，在所述光学拾波器104中控制所述光学耦合效率。
通过上述的光盘记录和/或再现装置，可以利用参考图2、3、5、6和8到13解释的所述光学拾波器来成功的处理产生在利用BD、DVD和CD的三种标准的相同光学系统中的球形像差，而又不会降低采用波长为405、655和785nm的光束的系统的透过衍射效率。
只要所述光学拾波器使用了不同波长的光束来记录和/或再现具有不同保护衬底厚度的光学记录介质，那么本发明的光学拾波器就可以被应用在除了实施例所述的其它盘片格式中。例如，所述光盘可以是采用光调制记录、光盘的多种系统的任何记录和/或再现盘片，包括磁光盘、相变记录盘或染料记录盘，更具体的，是多种光磁记录介质中的任何一个，这包括”CD-R/RW”、”DVD-RAM’、”DVD-R/RW”或”DVD+RW”。所述光盘可以是这样一种盘片，其记录层被分成至少两个具有不同最佳记录和/或再现光功率值的记录区域，或者是这样一种盘片，其包括通过透明衬底沉积在一起的多个记录层。
本领域中熟悉技术的人需要理解，可以根据设计需要和其它因素来进行修改、组合、子组合和改变，只要它们属于所附权利要求或其等价内容的范围之内。
权利要求
1.一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的光束的一个第三光源，以及光接收装置，其被用来接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及用来将所接收到的光束转换成电信号，所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
2.根据权利要求1所述的光学拾波器，其中被准直的光照射在所述成像单元上。
3.根据权利要求1所述的光学拾波器，其中所述的衍射装置组中的衍射装置之一是一个具有一个锯齿截面形状的刃型衍射元件，以及其中另一个衍射装置是具有一个阶形截面形状的阶形衍射元件。
4.根据权利要求3所述的光学拾波器，其中所述刃型衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，以及其中所述阶形衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在所述第一到第三波长的光束中具有最短波长的光束和具有最长波长的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，以及当剩下的光束穿过其中时，所述一级衍射光或者负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
5.根据权利要求1所述的光学拾波器，其中所述衍射装置组由形成在单个光学片元件两个侧面上的所述第一和第二衍射装置组成。
6.根据权利要求1所述的光学拾波器，其中在所述衍射装置组中的多个衍射装置之一被提供给所述物镜，而所述组中的另一个衍射装置被提供给所述光学片元件。
7.一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的光束的一个第三光源，以及光接收装置，其被用来接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及用来将所接收到的光束转换成电信号，所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
8.根据权利要求7所述的光学拾波器，其中被准直的光照射在所述成像单元上。
9.根据权利要求7所述的光学拾波器，其中所述的衍射装置组的衍射装置之一是具有一个锯齿截面形状的一个刃型衍射元件。
10.根据权利要求9所述的光学拾波器，其中所述衍射装置组的所述刃型衍射元件之一具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，以及其中所述另一个刃型衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一到第三波长的光束中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述一级衍射光或所述负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，还使得当剩下的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
11.根据权利要求7所述的光学拾波器，其中所述衍射装置组由形成在单个光学片元件两个侧面上的所述第一和第二衍射装置组成。
12.根据权利要求7所述的光学拾波器，其中在所述衍射装置组中的多个衍射装置之一被提供给所述物镜，而所述组中的另一个衍射装置被提供给所述光学片元件。
13.用于一个光学记录介质的一种记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给装置所移动，通过具有不同波长和不同数值孔径的光束、基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，所述装置控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作；其中所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当其它光束穿过其中时，对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
14.根据权利要求13所述的用于一个光学记录介质的记录和/或再现装置，其中被准直的光照射在所述成像单元上。
15.根据权利要求1所述的光学拾波器，其中所述的衍射装置组中的衍射装置之一是一个具有一个锯齿截面形状的刃型衍射元件，以及其中另一个衍射装置是具有一个阶形截面形状的阶形衍射元件。
16.根据权利要求15所述的光学拾波器，其中所述衍射装置组中的所述刃型衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，以及其中所述阶形衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在所述第一到第三波长的光束中具有最短波长的光束和具有最长波长的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，还使得当剩下的光束穿过其中时，所述一级衍射光或者负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
17.用于一个光学记录介质的一种记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给装置所移动，通过具有不同波长和不同数值孔径的光束、基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，所述装置控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作；其中所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射装置组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射装置组包括第一衍射装置，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及第二衍射装置，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
18.根据权利要求17所述的用于一个光学记录介质的记录和/或再现装置，其中被准直的光照射在所述成像单元上。
19.根据权利要求17所述的用于一个光学记录介质的记录和/或再现装置，其中所述衍射装置组的衍射装置之一是具有一个锯齿截面形状的一个刃型衍射元件。
20.根据权利要求19所述的用于一个光学记录介质的记录和/或再现装置，其中所述衍射装置组的所述刃型衍射元件之一具有一个凹槽深度以使得，在具有所述第一波长、第二波长和第三波长的光束穿过其中的情况下，一级或负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，以及其中所述另一个刃型衍射元件具有一个凹槽深度以使得，在所述第一到第三波长的光束中具有最短波长的光束穿过其中时，所述一级衍射光或所述负一级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率，还使得当剩下的光束穿过其中时，所述零级衍射光的透过衍射效率高于其它级衍射光的透过衍射效率。
21.一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的光束的一个第三光源，以及一个光接收部分，其接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及被用来将所接收到的光束转换成电信号，所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射部分组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射部分组包括一个第一衍射部分，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及一个第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
22.一个光学拾波器，它包括发射具有一个第一波长的光束的一个第一光源，发射具有一个第二波长的光束的一个第二光源，发射具有一个第三波长的一个光束的第三光源，以及一个光接收部分，其接收来自所述第一到第三光源的、从具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质反射的光束，以及被用来将所接收到的光束转换成电信号，所述光学拾波器以不同的波长和不同的数值孔径将光束发射到所述单个光学记录介质，以及包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射部分组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射部分组包括一个第一衍射部分，当具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及一个第二衍射装置部分，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对一级衍射光和负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射装置对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
23.用于一个光学记录介质的一个记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给部分所移动，来用具有不同波长和不同数值孔径的光束、基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，所述装置控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作；其中所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射部分组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射部分组包括一个第一衍射部分，当具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及一个第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当其它的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
24.用于一个光学记录介质的一个记录和/或再现装置，其被用来旋转驱动具有不同保护衬底厚度的多个光学记录介质中的每一个，所述装置包括一个光学拾波器，它在所述光学记录介质的径向被进给部分所移动，来用具有不同波长和不同数值孔径的光束、基于所述光学记录介质的种类进行记录和/或再现，所述装置控制所述光学记录介质的旋转以及所述光学拾波器的运动，以满足所述记录和/或再现操作；其中所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射部分组成，并且被配置来将来自所述第一到第三光源的光束聚集在所述光学记录介质上；所述衍射部分组包括一个第一衍射部分，在具有所述第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及一个第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对零级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
全文摘要
本发明提供了一个光学拾波器，其中从多个光源发出的具有不同波长的多个记录和/或再现光束的透过衍射效率可以防止被降低，以及，其中所述透过衍射效率和衍射角度都被最优化。所述光学拾波器包括一个成像单元，它由一个物镜和一组衍射部分组成，并且被调整来将来自第一到第三光源的光束聚集在光学记录介质上，以及所述衍射部分组包括，一个第一衍射部分，在具有第一、第二和第三波长的光束从其中穿过时，所述第一衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，以及一个第二衍射部分，在所述第一、第二和第三波长中，当具有最短波长的光束和最长波长的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对零级衍射光提供高于其它级光的透过衍射效率，当剩下的光束穿过其中时，所述第二衍射部分对一级衍射光或负一级衍射光提供高于其它级衍射光的透过衍射效率。
文档编号G11B7/135GK1700320SQ20051006849
公开日2005年11月23日 申请日期2005年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者汤川弘章 申请人:索尼株式会社