专利名称：偏光相位补偿元件及应用该元件的光记录播放器的制作方法
技术领域：
本发明是有关光记录播放器的内容。具体而言，是有关对光记录媒介的不同种类(规格)的异种盘片，可将数据互换性地记录与播放的光记录播放器的内容。
背景技术：
最近，随着光记录媒介向高密度化与高容量化的发展，为了缩小其记录与播放的光束的大小，以增加物镜的数值孔径(NANumerical Aperture)，缩短光源(举例激光)的波长为目的来开发光记录播放器的结构。在此，高密度记录媒体举例为HD盘片，中密度媒体举例为DVD盘片，低密度记录媒体举例为CD盘片来加以说明。
例如，具有650MB容量的低密度记录媒体CD盘片的光源波长是780nm左右，物镜数值孔径为0.45。另外，具有4.7GB容量的中密度记录媒体DVD盘片的光源波长是650nm，物镜数值孔径为0.6。另外，相对CD盘片基板厚度为1.2mm来说，DVD用的0.6mm厚度的基板更加薄一些。再者，更高容量的高密度记录媒体HD盘片是特殊设计，以应用405nm波长的光源，0.85nm数值孔径的方式设计出来的，这时盘片厚度可以薄到0.1mm，使盘片更加单薄，以确保倾斜余量(margin)。
如上所述，根据光记录媒体(例如盘片)的不同规格(种类)，盘片的基板厚度也不同，在用针对一种盘片而设计的光记录播放器记录与播放其他种类的盘片时，由于盘片的厚度差异，会产生大的球面像差与光品质的热化现象，从而阻碍正常的数据记录与播放。根据于此，基于针对具有互相不同厚度的基板，可以互换使用的光记录播放器的各种方案被提议出来。
另外，在光记录播放器上，产生盘片倾斜时，会增加慧型像差，慧型像差(W131)表示为如下[数学式1]。
W131＝((n2-1)/2n2)d(NA)3an盘片折射率d盘片厚度NA物镜数值孔径a盘片倾斜角度由于慧型像差与盘片厚度d和物镜数值孔径(NA)的体积测量成正比，从而当使用高密度HD盘片时，把盘片厚度减小到0.1mm，以补偿数值孔径(NA)变大而产生的慧型像差来确保盘片的倾斜余量。
但是，用这种针对高密度记录媒体(HD盘片)而设计的光记录播放器来播放目前被广泛应用的中密度记录媒体(DVD盘片)时，会产生很多问题。这是因为，由于应用于播放中密度记录媒体(DVD盘片)的光记录播放器的光源波长为650mm，盘片的厚度为0.6mm，从而按照如下所述的[数学式2]，会根据球面像差(W040)增加波阵面像差。
W040＝((n2-1)/8n3)d(NA)4n盘片折射率d盘片厚度NA物镜数值孔径从上述[数学式2]可以得知，由于球面像差与盘片的厚度成比例，从而增加根据球面像差的波阵面像差(Wave Front error)。
例如，使用厚度为0.1mm的盘片，波长为405nm的光源及数值孔径(NA)为0.85的物镜(针对高密度记录媒体最佳化)的光记录播放器，播放中密度记录媒体(DVD盘片)时的波阵面像差如图1所示，约有545mλ。这是比一般光记录播放装置上允许的波峰误差30mλ大10倍以上的值，从而播放中密度记录媒体(DVD盘片)时，有很多的难题。图1为使用具有根据现有高密度媒体(HD盘片)而设计的物镜的光记录播放器来播放中密度记录媒体(DVD盘片)时产生的OPD曲线的图像；另外，在两种盘片之间产生的互换性问题，也在互换低密度记录媒体(CD盘片)与中密度记录媒体(DVD盘片)的情况下发生。其解决方案中荷兰飞利浦公司(Philips)发表的“非周期相位(NPS)结构在光学系统中的应用(Application of Non periodic Phase Structure(NPS)in Optical System)”(ODF 2000，东京(Tokyo))，使用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)制作相位补偿元件，使用上述相位补偿元件构成光记录播放器，从而确保CD/DVD的互换性。图2为应用现有PMMA实施相位补偿元件的一个例图；在此应用荷兰飞利浦公司(Philips)的上述相位补偿元件时，利用中密度记录媒体(DVD盘片)满足相位2πm(m为自然数)的条件，设计相位阶(phasestep)的高度，并利用其条件来修正发生在低密度记录媒体(CD盘片)上的像差。
但是，用这种相位补偿元件确保高密度记录媒体(HD盘片)/中密度记录媒体(DVD盘片)的互换性时有如下难度。即，由于聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和空气的折射率的差异过大，从而使得将由于HD与DVD之间的各种光学性变数(NA，光源的波长，盘片厚度)而产生的像差修正到30mλ以下成为非常困难的难题。
把上述荷兰飞利浦公司(Philips)的提案方法，应用在HD与DVD的互换时，需要尽可能把HD的相位物理高度(hm)设在2πm(m＝1，2，3，...)，从而形成hm与DVD的相位如[数学式3]的情况。
hm＝mλHD/(nHD-1)，(m＝1，2，3，...)h相位阶(Phase step)的物理高度λHDHD光源波长nHD射入HD光源时的PMMA折射率φm＝Mod[2πm×λHD×(nDVD-1)/(λDVD×(nHD-1))，2π]即，如上述[数学式3]所示，通过随相位阶(Phase step)hm的厚度而变化相位φm的条件，进行最佳设计。
正因如此，如图3所示，进行最佳设计时，对DVD盘片也以55mλ产生残存波阵面像差(残存OPD)。图3为通过应用现有相位补偿元件的HD光记录播放器来播放DVD盘片时产生的OPD曲线图。这时，图3的‘初期OPD’是指，在使用不采用相位补偿元件的光记录播放器时，产生的波阵面像差，即指图1上显示的波阵面像差。
因此，利用具备上述相位补偿元件的HD光记录播放器来记录与播放DVD盘片时，会产生太大的残存波阵面像差，从而有引起RF信号热化的问题。根据于此，利用上述相位补偿元件的光记录播放器，无法确保HD与DVD盘片的互换性。
另外，作为光记录播放器所要具备的条件之一，不仅是HD与DVD之间的互换性及DVD与CD之间的互换性，再进一步，确保对HD与DVD及CD的各记录媒体之间的互换性，成为实际需求。
发明内容
为达到上述目的，根据本发明的偏光相位补偿元件(PPCPolarizationPhase Compensator)，有一种应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，包括结合一个均质媒介与多个双折射媒介而形成，根据入射的光束波长及偏光方向，调节透过的光束的光路径的偏光相位补偿元件(PPCPolarizat ion Phase Compensator)；其特征是所述应用偏光相位补偿元件的光记录播放器包括根据通过所述偏光相位补偿元件入射的光束，将其光束集光于适合各光束波长的光记录媒介的物镜。
形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介与均质媒介，根据入射的光束进行方向上依次排列其位置。
形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介，在光束进行方向的垂直面，形成同心圆，在反射方向形成定向形状。
所述用于高密度与中密度及低密度记录媒体的光束各自入射于上述偏光相位补偿元件，在光束的入射方向，以第二双折射媒介、第一双折射媒介、均质媒介的顺序安排所述偏光相位补偿媒介，选择所述各媒介时，所述均质媒介用于高密度记录媒体的光束折射率(n_high)、所述第一双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的异常光线(extraordinary ray)折射率(n1e_high)、所述第二双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n2e_high)均相等；所述均质媒介用于中密度记录媒体的光束折射率(n_middle)、所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线(ordinary ray)折射率(n1o_middle)各不相等，所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n1o_middle)、所述第二双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n2o_middle)相等；所述均质媒介用于低密度记录媒体的光束折射率(n_low)、所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n1o_low)相等；所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n1o_low)、所述第二双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n2o_low)不同。
所述用于高密度与中密度及低密度记录媒体的光束各自入射于上述偏光相位补偿元件，在光束的入射方向，以第二双折射媒介、第一双折射媒介、均质媒介的顺序安排上述偏光相位补偿媒介，在选择所述媒介时，所述均质媒介用于高密度记录媒体的光束折射率(n_high)、所述第一双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n1o_high)、所述第二双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的正常光线折射率(n2o_high)均相等；所述均质媒介用于中密度记录媒体的光束折射率(n_middle)、所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_middle)各不相等；所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_middle)、所述第二双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n2e_middle)相等；所述均质媒介用于低密度记录媒体的光束折射率(n_low)、所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_low)相等；所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_low)、所述第二双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n2e_low)不同。
所述用于高密度与中密度及低密度记录媒体的光束各自入射于所述物镜的情况下，以针对上述高密度记录媒体用光学仪器为最佳设计。
一种偏光相位补偿元件，其特征在于，由结合一个均等媒介与多个双折射媒介所构成，根据入射的光束波长及偏光方向，调节透过的光束光路径。
形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介与均质媒介，对入射的光束进行方向上依次排列其位置。
形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介，在光束进行方向的垂直面，形成同心圆，在反射方向形成定向形状。
根据如上所述的本发明，由于应用采用多个双折射物质及均质物质的偏光相位补偿元件，从而确保对多数规格的光记录媒体各自的球面像差，并发挥光束的最高效率，可以记录与播放数据。
图1为通过应用根据现有HD用盘片而设计的物镜的光记录播放器，播放DVD用盘片时产生的OPD曲线的示意图；图2为应用现有聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)实施相位补偿元件的一个例图；图3为通过应用现有相位补偿元件的HD用光记录播放器，播放DVD盘片时产生的OPD曲线为例子的图；图4为偏光于一般的双折射媒介的光束，在其入射时，显示透过的光束行进路径的示意图；图5为根据本发明的偏光相位补偿元件的结构示意图；图6为根据本发明的偏光相位补偿元件，入射光束一侧的形状透视图；图7为图6的B-B线路的例图；图8为应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，通过入射于偏光相位补偿元件的光速波长与偏光方向的透过光束的状态显示图；图9为应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，显示偏光相位元件自身的OPD曲线与其物理结构图；图10为通过应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，播放DVD用盘片时产生的OPD曲线的例图；图11为应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，显示其在光学仪器构成的例图。
具体实施例方式
下面，根据附图来说明一下根据本发明的实施例。
本发明是由应用多个双折射媒介及均质媒介，形成的偏光相位补偿元件(PPC)，补偿根据光记录媒体的厚度差异产生的球面像差。首先参照图4，观察双折射媒介偏光的光束透过特性。图4为偏光于一般的双折射媒介的光束，在其入射时，显示透过的光束进行路径的图纸。
在双折射媒介入射偏光的光束时，根据入射的光束偏光方向，透过的光束进行路径会不同。即，如图4所示，对双折射媒介，向X轴方向偏光的光束，通过双折射媒介并不会改变光束的进行方向，这样的光束叫做正常光线(ordinary ray)。另外，对双折射媒介，向y轴方向偏光的光束，通过双折射媒介，多少会改变光束的进行路径，这样的光束叫做异常光线(extraordinary ray)。
下面，参照图5，首先来观察一下，利用这样的双折射媒介的，根据本发明的偏光相位补偿元件。图5为根据本发明的偏光相位补偿元件的结构的概念性图纸。
如图5所示，根据本发明的偏光相位补偿元件由均质媒介51与第一双折射媒介52以及第二双折射媒介53所构成。在此，上述均质媒介51具有折射率“n(λ)”值；上述第一双折射媒介52，具有根据入射的光束偏光方向的“n1e(λ)”与“n1o(λ)”折射率。在此，“n1e(λ)”是指对上述第一双折射媒介52的异常光线的折射率，“n1o(λ)”是指对上述第一双折射媒介52的正常光线的折射率。另外，上述第二双折射媒介52，具有根据入射的光束偏光方向的“n2e(λ)”与“n2o(λ)”折射率。在此，“n2e(λ)”是指对上述第一双折射媒介52的异常光线的折射率，“n2o(λ)”是指对上述第一双折射媒介52的正常光线的折射率。
这时，针对高密度记录媒体用光源(举例为对波长405nm的HD用盘片的光源)，为了满足“n_high＝n1e_high＝n2e_high”或“n_high＝n1o_high＝n2o_high”的条件，选择适当的均质媒介51与第一双折射媒介52及第二双折射媒介53时，根据入射的高密度记录媒体用光束的偏光方向，可以使三种媒介之间的折射率像差为“0”。根据于此，对高密度记录媒体用光束，不会产生光路径的差，不产生波阵面像差的变化。
另外，针对中密度记录媒体用光源(举例为对波长650nm的DVD用盘片的光源)，将偏光方向调节成与上述高密度盘片用光源的偏光方向形成90度的角，从而引起如下面[数学式4]的波阵面的变化。这时，对中密度记录媒体用光源，要满足“n_middle≠n1e_middle＝n2e_middle”或“n_middle≠n1o_middle≠n2o_middle”的条件，选择适当的均质媒介51与第一双折射媒介52及第二双折射媒介53。在此，对中密度记录媒体用光束的进行，由于上述第一双折射媒介52及第二双折射媒介53的折射率相等，从而上述第一双折射媒介52及第二双折射媒介53的界限不会被认定，并且认定为同等媒介。
φm1＝Mod[(2π/λDVD)×(n1o-n)×m1×d1，2π]，(m1＝1，2，3，...)＝Mod[(2π/λDVD)×Δn×m1×d1，2π]，(m1＝1，2，3，...)在这里，Mod[Equation，2π]是表示把‘Equation’除以‘2π’时的剩余值。另外，上述[数学式4]说明，高密度记录媒体用光束(HD用光束)以异常光线的偏光方向入射，中密度记录媒体用光束(DVD用光束)以正常光线的偏光方向入射的情况。另外，“m1”是表示以定向形状形成的上述第一双折射媒介52的各层。即，“m1”的值大是说明上述第一双折射媒介52的定向数多的意思，并根据于此，产生很多相位延迟。
此时，如[数学式4]所示，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的相位差，可根据“Δn×m1×d1”调节；对高密度记录媒体用光束(HD用光束)的相位差，可根据调节偏光方向，使不产生相位差。根据于此，根据调节上述第一双折射媒介52与均质媒介51及第二双折射媒介53的折射率以及调节上述第一双折射媒介52的相位阶(phase step)的高度(d1)，可以使偏光相位补偿元件的生产具有多样的自由度，并可补偿对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的波阵面像差。
利用这些偏光相位补偿元件来具体计算对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的相位(φm1)的举例如下。这里对“n1o＝1.53”，“n＝1.4755”，“d1＝1μm”进行计算。
0.0838462，0.167692，0.251538，0.335385，0.419231，...
以这些结果为依据，利用φm1(m1＝1，2，3，...)的适当组合时，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)，由于最小化波阵面像差值，从而使残存波阵面像差降到30mλ以下。
另外，针对低密度记录媒体用光源(举例为对波长780nm的CD用盘片的光源)，将偏光方向调节成与上述中密度盘片用光源的偏光方向相等，从而引起如下面[数学式5]的波阵面的变化。这时，对低密度记录媒体用光源，要满足“n_low＝n1o_low≠n2o_low”或“n_low＝n1e_low≠n2e_low”的条件，选择适当的均质媒介51与第一双折射媒介52及第二双折射媒介53。如上所述，各媒介的折射率被选择的情况下，对低密度记录媒体用光束的进行，由于上述第一双折射媒介52及均质媒介51的折射率相等，从而上述第一双折射媒介52及均质媒介51的界限被认定，并且认定为同等媒介。
φm2＝Mod[(2π/λCD)×(n2o-n)×m2×d2，2π]，(m2＝1，2，3，.)＝Mod[(2π/λCD)×Δn×m2×d2，2π]，(m2＝1，2，3，...)在这里，Mod[Equation，2π]是表示把‘Equation’除以‘2π’时的剩余值。另外，上述[数学式5]说明，高密度记录媒体用光束(HD用光束)以异常光线的偏光方向入射，中密度记录媒体用光束(DVD用光束)以正常光线的偏光方向入射，低密度记录媒体用光束(CD用光束)以正常光线的偏光方向入射的情况。另外，“m2”是表示以定向形状形成的上述第二双折射媒介53的各层。即，“m2”的值大是说明上述第二双折射媒介53的定向数多的意思，并根据于此，产生很多相位延迟。
此时，如[数学式5]所示，对低密度记录媒体用光束(CD用光束)的相位差，可根据“Δn×m2×d2”调节；对高密度记录媒体用光束(HD用光束)及中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的相位差，可根据调节偏光方向，使不产生相位差。根据于此，根据调节上述第二双折射媒介53与第一双折射媒介52及均质媒介51的折射率以及调节上述第二双折射媒介53的相位阶(phasestep)的高度(d2)，可以使对偏光相位补偿元件的生产具有多样的自由度，并可补偿对低密度记录媒体用光速(DVD用光束)的波阵面像差。
再次详细说明如下。对形成像图5结构的偏光相位补偿元件来说，各媒介的折射率被选择如下，在对确保高密度与中密度及低密度记录媒体之间的互换性时，产生具有多样的自由度，并可以补偿波阵面像差。
利用这些偏光相位补偿元件来具体计算对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的相位(φm1)的举例如下。这里对“n1o＝1.53”，“n＝1.4755”，“d1＝1μm”进行计算。
0.0838462，0.167692，0.251538，0.335385，0.419231，...
以这些结果为依据，利用φm1(m1＝1，2，3，...)的适当组合时，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)，由于最小化波阵面像差值，从而使残存波阵面像差降到30mλ以下。
1)“n_high＝n1e_high＝n2e_high”，“n_middle≠n1o_middle＝n2o_middle”，“n_low＝n1o_low≠n2o_low”的情况下2)“n_high＝n1o_high＝n2o_high”，“n_middle≠n1e_middle＝n2e_middle”，“n_low＝n1e_low≠n2e_low”的情况下下面，对如上所述的偏光相位补偿元件的实施例，参照图6及图7来加以说明。图6为根据本发明的偏光相位补偿元件，入射光束一侧的形状透视图；图7为图6的B-B线路的例图。
如图6及图7所示，在偏光补偿元件内部，第二双折射媒介73与第一双折射媒介72对光束进行方向的垂直面形成同心圆形状(annular zones)，并且在放射方向(radial direction)形成定向形状。另外，上述第一双折射媒介72的定向形状面与均质媒介71连接形成境界面，上述第二双折射媒介73的定向形状面与上述第一双折射媒介72连接形成境界面。
下面，参照图7及图8来了解一下，应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器的多数记录媒体互换性。图8为应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，通过入射于偏光相位补偿元件的光速波长与偏光方向的透过光束的状态显示图。
在此，上述均质媒介71是对高密度记录媒体用光源(举例为405nm波长的HD用光源)具有n_405的折射率的物质，对中密度记录媒体用光源(举例为650nm波长的DVD用光源)具有n_650的折射率的物质，对低密度记录媒体用光源(举例为780nm波长的DVD用光源)具有n_780的折射率的物质。另外，对第一双折射媒介72的405nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n1o_405与n1e_405的折射率，对650nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n1o_650与n1e_650的折射率，对780nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n1o_780与n1e_780的折射率。
另外，对第二双折射媒介73的405nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n2o_405与n2e_405的折射率，对650nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n2o_650与n2e_650的折射率，对780nm的波长，根据入射光束的偏光方向，具有n2o_780与n2e_780的折射率。根据在这里入射的光束偏光方向，no显示对正常光线(ordinary ray)的折射率，ne显示对异常光线(extraordinary ray)的折射率。
下面对“n_405＝n1e_405＝n2e_405”，“n_650≠n1o_650＝n2o_650”，“n_780＝n1o_780≠n2o_780”的情况说明一下。在这里设置成，上述高密度记录媒体用光束(波长405nm)以异常光线的偏光方向入射偏光的光束；中密度记录媒体用光束(波长650nm)及低密度记录媒体用光束(波长780nm)，以正常光线的偏光方向入射偏光的光束。
这时，以异常光线的偏光方向入射的高密度记录媒体用光束(波长405nm)，由于上述均质媒介71与第一双折射媒介72及第二双折射媒介(73)的折射率均相等，从而在通过各媒介时，无法确认有境界面的存在，并且使相位无变化透过。
另外，以正常光线的偏光方向入射的中密度记录媒体用光束(波长650nm)，在上述均质媒介71的折射率为n_650，在第一双折射媒介72的折射率为n1o_650，在第二双折射媒介73的折射率为n2o_650。根据于此，中密度记录媒体用光束(波长650nm)在上述均质媒介71与第一双折射媒介72感觉出相互不同的折射率，在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73感觉出相等的折射率。
把此当作附件来加以说明时，在正常光线的偏光方向入射中密度记录媒体用光束(波长650nm)时，只有在上述均质媒介71与第一双折射媒介72的境界面才能感觉到媒介的不同。根据于此，根据构成偏光相位补偿元件的上述第一双折射媒介72的形状，由于调节光束的光路径，从而可以修正球面像差。
即，如图8所示，在高密度记录媒体用光束(波长405nm)的情况下，入射于偏光相位补偿元件的附加光束波阵面(incident wave front)与透过的光束波阵面(transmitted wave front)以同等的波长传播。但是，在中密度记录媒体用光束(波长650nm)的情况下，根据入射于偏光相位补偿元件的光束波阵面是直线的前提下，可以得知透过偏光相位补偿元件的光束波阵面为曲线传播。这是，根据偏光相位补偿元件内的第一双折射媒介72与均质媒介71的形状产生的，根据光束进行路径得折射率差的效果，并且根据于此可以修正球面像差。
另外，以正常光线的偏光方向入射的低密度记录媒体用光束(波长780nm)，在上述均质媒介71的折射率为n_780，在第一双折射媒介72的折射率为n1o_780，在第二双折射媒介73的折射率为n2o_780。根据于此，低密度记录媒体用光束(波长780nm)在上述均质媒介71与第一双折射媒介72感觉出相等的折射率，在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73感觉出不相等的折射率。
把此当作附件来加以说明时，在正常光线的偏光方向入射低密度记录媒体用光束(波长780nm)时，只有在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73的境界面才能感觉到媒介的不同。根据于此，根据构成偏光相位补偿元件的上述第二双折射媒介73的形状，由于调节光束的光路径，从而可以修正球面像差。
另外，对一个不同的实施例，“n_405＝n1o_405＝n2o_405”，“n_650≠n1e_650＝n2e_650”，“n_780＝n1e_780≠n2e_780”的情况，加以说明。在这里设置成，上述高密度记录媒体用光束(波长405nm的HD用光束)以正常光线的偏光方向入射偏光的光束；中密度记录媒体用光束(波长650nm的DVD用光束)及低密度记录媒体用光束(波长780nm的CD用光束)，以异常光线的偏光方向入射偏光的光束。
这时，以正常光线的偏光方向入射的高密度记录媒体用光束(波长405nm)，由于上述均质媒介71与第一双折射媒介72及第二双折射媒介73的折射率均为相等，从而无法感觉有境界面的存在，并且使相位无变化透过。
另外，以正常光线的偏光方向入射的中密度记录媒体用光束(波长650nm)，在上述均质媒介71的折射率为n_650，在第一双折射媒介72的折射率为n1e_650，在第二双折射媒介73的折射率为n2e_650。根据于此，中密度记录媒体用光束(波长650nm)在上述均质媒介71与第一双折射媒介72感觉出相互不同的折射率，在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73感觉出相等的折射率。
把此当作附件来加以说明时，在异常光线的偏光方向入射中密度记录媒体用光束(波长650nm)时，只有在上述均质媒介71与第一双折射媒介72的境界面才能感觉到媒介的不同。根据于此，根据构成偏光相位补偿元件的上述第一双折射媒介72的形状调节光束的光路径，从而可以修正球面像差。
另外，以异常光线的偏光方向入射的低密度记录媒体用光束(波长780nm)，在上述均质媒介71的折射率为n_780，在第一双折射媒介72的折射率为n1e_780，在第二双折射媒介73的折射率为n2e_780。根据于此，低密度记录媒体用光束(波长780nm)在上述均质媒介71与第一双折射媒介72感觉出相等的折射率，在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73感觉出不相等的折射率。
把此当作附件来加以说明时，在异常光线的偏光方向入射低密度记录媒体用光束(波长780nm)时，只有在上述第一双折射媒介72与第二双折射媒介73的境界面才能感觉到媒介的不同。根据于此，根据构成偏光相位补偿元件的上述第二双折射媒介73的形状调节光束的光路径，从而可以修正球面像差。
另外，对于选择射入的高密度盘片用光束和低密度盘片用光束的偏光方向时，使用产生先偏光的光束激光二极管来简单解决。这时，考虑发出的光束偏光方向，可以调节激光二极管，又可利用λ/2板(plate)旋转偏光方向，也可以选择性的调节入射的光束偏光方向。
同时，对设计向多数规格的记录媒体，集光光束的物镜，只要考虑适合高密度记录媒体用光学仪器的最佳设计就可以。即，物镜的设计按照高密度记录媒体用光学仪器来设计，中密度记录媒体用光学仪器的问题，由于通过偏光相位补偿元件来修正球面误差，所以对光学仪器的构成也很方便。这时，在中密度记录媒体用光学仪器的相位补偿，通过第一双折射媒介的形象设计来修正；在低密度记录媒体用光学仪器的相位补偿，通过第二双折射媒介的形象设计来修正。
另外，由多个双折射媒介及均质媒介形成的，这样的偏光相位补偿元件，可以通过金刚石车床(Diamond Turning Machine)的各媒介的加工而形成，也可以通过根据平板印刷(lithography)的蚀刻工程来形成各媒介。
如上所述，对采用偏光相位补偿元件的光记录播放器的相位补偿，由图9及图10来显示。图9为应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，根据偏光相位补偿元件的形状，在播放中密度记录媒体(DVD用盘片)的情况下，显示补偿的OPD曲线的例图；图10为通过应用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，播放中密度记录媒体(DVD用盘片)时产生的OPD曲线的例图。
即，如图9及图10所示，根据上述第一双折射媒介72的形状，产生相位延迟，根据于此，可以得知，可以减少对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的残存波阵面像差。图9的上边曲线(Upper)为，构成相位补偿元件(PPC)的第一双折射媒介72的物理结构，下面的曲线(Lower)为，根据偏光相位补偿元件，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)，产生的相位延迟。
另外一例，利用根据本发明的偏光相位补偿元件时，根据被选的第一双折射媒介72及均质媒介71，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)，可以把残存波阵面像差修正至23.55mλ以下。图10中‘初期OPD’是指，显示在不应用偏光相位补偿元件(PPC)时，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的波阵面像差；‘残存OPD’是指，显示在应用偏光相位补偿元件(PPC)时，对中密度记录媒体用光束(DVD用光束)的波阵面像差。
另外，对于低密度记录媒体用光束(CD用光束)与上述中密度记录媒体用光束(DVD用光束)一样，如上述说明的内容同样适用其内容，以调节上述第二双折射媒体73的形状，来修正对低密度记录媒体用光束(CD用光束)的波阵面像差。
根据于此，利用采用根据本发明的偏光相位补偿元件的光记录播放器，可以确保高密度与中密度及低密度的记录媒体之间的互换性。图11为显示如上述的采用偏光相位补偿元件的光记录播放器的光学仪器为构成的例图。
即，如图1所示，各自准备高密度记录媒体用光源(HD用光源)与中密度记录媒体用光源(DVD用光源)及低密度记录媒体用光源(CD用光源)。另外形成有，为了使从各自的记录媒体用光源发光的光束，通过物镜入射的光学仪器。
这时，上述物镜针对高密度记录媒体用光学仪器最佳设计，根据中密度记录媒体用光学仪器及低密度记录媒体用光学仪器的相位补偿，利用偏光相位补偿元件而执行。即，形成上述偏光相位补偿元件的均质媒介与第一双折射媒介及第二双折射媒介及形状的合适的选择，从各光学仪器入射的光束偏光方向的选择，通过上述选择，可以体现对多数光学仪器的相位补偿。
如上所说明，本发明具有如下优点对于根据本发明的偏光相位补偿元件及利用其偏光相位补偿元件的光记录播放器来说，应用采用多个双折射物质及均质物质的偏光相位补偿元件，使多种规格的光记录媒体，修正球面像差，利用光束的最大效率，使数据记录与播放。
权利要求
1.一种应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，包括结合一个均质媒介与多个双折射媒介而形成的，根据入射的光束波长及偏光方向来调整透过的光束光路径的偏光相位补偿元件，其特征在于，所述应用偏光相位补偿元件的光记录播放器包括根据通过所述偏光相位补偿元件入射的光束，将其光束集光于适合各光束波长的光记录媒介的物镜。
2.如权利要求1所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介与均质媒介，在入射的光束进行方向上依次排列其位置。
3.如权利要求1或2所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，形成所述相位补偿元件的多个双折射媒介，在光束进行方向的垂直面形成同心圆，在反射方向形成定向形状。
4.如权利要求1所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，用于高密度与中密度及低密度记录媒体的光束各自入射于所述偏光相位补偿元件，在光束的入射方向，以第二双折射媒介、第一双折射媒介、均质媒介的顺序安排上述偏光相位补偿媒介，选择所述各媒介时，所述均质媒介用于高密度记录媒体的光束折射率、所述第一双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的异常光线折射率、所述第二双折射媒介用于高密度记录媒体得光束的异常光线折射率均相等；选择所述各媒介时，所述均质媒介用于中密度记录媒体的光束折射率、所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线折射率各不相等，所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线折射率、所述第二双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的正常光线折射率相等；选择所述各媒介时，所述均质媒介用于低密度记录媒体的光束折射率、所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率相等，所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率、所述第二双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的正常光线折射率不同。
5.如权利要求4所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，入射的用于所述高密度记录媒体的光束的偏光方向与异常光线的偏光方向相等，入射的用于所述中密度记录媒体用光束的偏光方向与正常光线的偏光方向相等，入射的用于所述低密度记录媒体用光束的偏光方向与正常光线的偏光方向相等。
6.如权利要求1所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，所述用于高密度与中密度及低密度记录媒体的光束各自入射到所述偏光相位补偿元件，在光束的入射方向，以第二双折射媒介、第一双折射媒介、均质媒介的顺序安排所述偏光相位补偿媒介，选择所述各媒介时，所述均质媒介用于高密度记录媒体的光束折射率、所述第一双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的正常光线折射率、所述第二双折射媒介用于高密度记录媒体的光束的正常光线折射率均相等；所述均质媒介用于中密度记录媒体的光束折射率、所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率各不相等；选择所述媒介时，所述第一双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_middle)、所述第二双折射媒介用于中密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n2e_middle)相等；选择所述媒介时，所述均质媒介用于低密度记录媒体的光束折射率(n_low)、所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_low)相等，所述第一双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n1e_low)、所述第二双折射媒介用于低密度记录媒体的光束的异常光线折射率(n2e_low)不同。
7.如权利要求6所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，入射的用于所述高密度记录媒体的光束的偏光方向与正常光线的偏光方向相等，入射的用于所述中密度记录媒体用光束的偏光方向与异常光线的偏光方向相等，入射的用于所述低密度记录媒体用光束的偏光方向与异常光线的偏光方向相等。
8.如权利要求1所述的应用偏光相位补偿元件的光记录播放器，其特征在于，所述物镜，在入射用于所述高密度与中密度及低密度各自的记录媒体的光束时，以针对所述高密度记忆媒体用光学仪器为其最佳设计。
9.一种偏光相位补偿元件，其特征在于，由一个均质媒介与多个双折射媒介的结合而形成，根据入射的光束波长及偏光方向调节透过的光束。
10.如权利要求9所述的偏光相位补偿元件，其特征在于，形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介与均质媒介，根据入射的光束进行方向上依次排列其位置。
11.如权利要求9或10所述的偏光相位补偿元件，其特征在于，形成所述偏光相位补偿元件的多个双折射媒介，在光束进行方向的垂直面形成同心圆形状，在反射方向形成定向形状。
全文摘要
根据本发明的利用偏光相位补偿元件(PPC)的光记录播放装置，结合一个均质媒介与多个双折射而形成，包括根据入射的光束波长及偏光方向来调整透过的光束光路径的偏光相位补偿元件、根据通过偏光相位补偿元件入射的光束，将其光束聚集于适合各光素波长的光记录媒介的物镜。另外，对于高密度、中密度和低密度记录媒介，分别以适当的光束折射率来选择均质媒介、第一双折射媒介和第二双折射媒介。
文档编号G11B7/135GK1609955SQ200310108159
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月24日 优先权日2003年10月24日
发明者李京彦 申请人:上海乐金广电电子有限公司