專利名稱：光學(xué)拾取裝置以及使用該光學(xué)拾取裝置的光學(xué)信息處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及具有光學(xué)元件的光學(xué)拾取裝置和使用該光學(xué)拾取裝置的光學(xué) 信息處理設(shè)備，其中來自光源的光被適當(dāng)?shù)剌敵觥?br> 背景技術(shù)：
圖14是示出傳統(tǒng)的光學(xué)拾取裝置的示意圖。在圖14中，從光源20輸出的相干光 被輸出為線偏振光，且該線偏振光(輸出路徑光)朝向光學(xué)地記錄信息的光學(xué)記錄介質(zhì)7 行進(jìn)。偏振衍射元件22在光源20的光輸出側(cè)，且輸出路徑光被輸入到偏振衍射元件22。圖15是圖14示出的偏振衍射元件的截面圖(例如，見專利文獻(xiàn)1的第0018段和 第0019段)。在圖15中，(a)顯示了輸出光的光路，(b)顯示了返回光的光路。偏振衍射元件22是這樣形成的使用半透明粘合劑29將偏振衍射結(jié)構(gòu)25粘附到 三束衍射結(jié)構(gòu)28，使得第一半透明平坦基板23設(shè)置在光源20側(cè)。偏振衍射結(jié)構(gòu)25是通過 將具有格柵形狀的多個雙折射構(gòu)件24設(shè)置在第一半透明平坦基板23的光源20的相反側(cè) 的平面上而形成的。三束衍射結(jié)構(gòu)28通過將多個衍射光柵27設(shè)置在第二半透明平坦基板 26的光源20的相反側(cè)的表面上而形成。偏振衍射結(jié)構(gòu)25包括由具有雙折射特性的光學(xué)晶體或聚合物液晶形成的多個雙 折射構(gòu)件24，從而多個雙折射構(gòu)件24形成周期凹凸結(jié)構(gòu)。對于從光源20輸出的預(yù)定線偏 振光，該雙折射構(gòu)件24的折射率與半透明粘合劑29的折射率相同，而對于與從光源20輸 出的線偏振光垂直的線偏振光，該雙折射構(gòu)件24的折射率與半透明粘合劑29的折射率不 同。在圖15(a)中，輸入到偏振衍射元件22的輸出路徑光經(jīng)由第一半透明平坦基板23 輸入到偏振衍射結(jié)構(gòu)25。偏振衍射結(jié)構(gòu)25用作TM偏振光的各向同性折射層并按原樣傳輸該TM偏振光，該 TM偏振光是從光源20輸入的輸出路徑光；因?yàn)殡p折射構(gòu)件24的折射率成為與半透明粘合 劑29的折射率實(shí)質(zhì)上相同。TM偏振光是磁場的振蕩方向平行于偏振衍射結(jié)構(gòu)25的光柵槽 的長長度方向的光。也就是說，在如圖15 (a)所示的偏振衍射結(jié)構(gòu)25中，從光源20輸入的TM偏振光 傳輸通過偏振衍射結(jié)構(gòu)25，而未被衍射。傳輸通過偏振衍射結(jié)構(gòu)25的該TM偏振光經(jīng)由第 二半透明平坦基板26被輸入到三束衍射結(jié)構(gòu)28?；氐綀D14，光學(xué)拾取裝置包括偏振棱鏡30，且偏振棱鏡30將透過偏振衍射元件22 的光(激光束)反射到光學(xué)記錄介質(zhì)7 —側(cè)。從光學(xué)記錄介質(zhì)7的記錄表面反射的光(激光束)沿著與輸出路徑光的方向相反 的方向行進(jìn)而作為返回路徑光。從物鏡6輸出的返回路徑光(返回路徑光束)輸入到1/4 波長板5，1/4波長板5將返回路徑光束轉(zhuǎn)換成線偏振光，該線偏振光的偏振方向(電場和 磁場的振蕩方向)從輸出路徑光旋轉(zhuǎn)90度，并且該線偏振光被輸入到準(zhǔn)直透鏡4。
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從準(zhǔn)直透鏡4輸出的激光束輸入到偏振棱鏡30，并且光束經(jīng)由偏振棱鏡30被輸入 到光接收元件9。此時，在偏振棱鏡30處，例如，大約95%的返回路徑光束被透射，其余約 5%的返回路徑光束反射到光源20 —側(cè)。由偏振棱鏡30反射的返回路徑光束(返回路徑光，在下文，被稱為返回光)被輸 入到偏振衍射元件22。返回光的偏振方向已經(jīng)從輸出光的偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90度(與輸出光的方向正 交)，并且由于雙折射構(gòu)件24和半透明粘合劑29之間的折射率差異，偏振衍射元件22的偏 振衍射結(jié)構(gòu)25生成返回光的相位差。由此，偏振衍射元件22用作衍射光柵。也就是說，如圖15(b)所示，偏振衍射結(jié)構(gòu)25使返回光(TE偏振光)衍射，并產(chǎn)生 士 一級或更高級的高級光，并減少零級光。由此，可以減少輸入返回光到光源20。因此，光源20正常工作，并且在光學(xué)記錄介 質(zhì)7中寫入信息且從光學(xué)記錄介質(zhì)7讀取信息可適當(dāng)進(jìn)行。例如，當(dāng)光源20是具有高功率 的激光光源時，激光束可以穩(wěn)定地振蕩。但是，由于專利文獻(xiàn)1包括使用半透明粘合劑29的粘附結(jié)構(gòu)，所以在偏振衍射元 件22中要被粘附的元件的選擇非常復(fù)雜并且制造偏振衍射元件22實(shí)際上非常困難。為了解決上述問題，專利文獻(xiàn)2公開了一種光學(xué)拾取裝置。圖16是顯示在專利文獻(xiàn)2中的另一傳統(tǒng)光學(xué)拾取裝置的示意圖。如圖16所示， 光學(xué)拾取裝置包括光學(xué)元件32，而不是使用如圖14所示的偏振衍射元件22。圖17是圖16所示的光學(xué)元件32的截面圖。在圖17中，(a)顯示了輸出光的光 路，(b)顯示了返回光的光路。如圖17所示，光學(xué)元件32包括在半透明基板33的光源20側(cè)的表面上的衍射結(jié) 構(gòu)34。衍射結(jié)構(gòu)34通過使用與半透明基板33的材料相同的樹脂材料而與半透明基板33 形成為一個單元。衍射結(jié)構(gòu)34包括衍射光柵，其中具有光柵形狀的多個凸部35沿圖17中的橫向方 向(寬度方向)以不變的間隔排列在半透明基板33的光源20—側(cè)的表面上，在相鄰兩個 凸部35之間設(shè)置多個光柵槽37，在光柵槽37之間形成多個精細(xì)結(jié)構(gòu)體38 (精細(xì)周期結(jié)構(gòu) 體)。當(dāng)精細(xì)結(jié)構(gòu)體38的參數(shù)被調(diào)整時，在衍射結(jié)構(gòu)34中，從光源20輸出的輸出線偏 振光并朝光學(xué)記錄介質(zhì)7傳輸?shù)牡谝痪€偏振光(其磁場振蕩方向平行于光柵槽37的長長 度方向)原樣透過衍射結(jié)構(gòu)34而沒有衍射從光源輸入的TM偏振光。此外，衍射結(jié)構(gòu)34衍射第一線偏振光和第二線偏振光(其磁場振蕩方向正交于光 柵槽37的長長度方向)，第二線偏振光的偏振方向正交于第一線偏振方向的偏振方向，且 是從光學(xué)記錄介質(zhì)7反射的返回光，并且在從光源20輸出后朝光源20行進(jìn)，并且產(chǎn)生零級 光之外的衍射光。由此，描述了最小化零級光的條件。該條件與不輸入TE偏振光(返回 光)到光源20的條件相同。在圖17中，附圖標(biāo)記W1、W2、W3和W4的描述被省略。在專利文獻(xiàn)2中，描述了具體值。在精細(xì)結(jié)構(gòu)體38中，因?yàn)樯顚挶葹?0倍或更多 (例如，見第0065和0076段)，可以理解精細(xì)結(jié)構(gòu)體38的制造是困難的。此外，對于如此 高的深寬比，必須保證質(zhì)量，從而在光學(xué)元件32組裝在光學(xué)拾取裝置中時光學(xué)元件32是沒
6有缺陷的。此外，能夠播放DVD和⑶的設(shè)備是可以得到的。該設(shè)備必須提供可輸出用于DVD 的光和用于CD的光的光源，用于CD的光的波長不同于用于DCD的光的波長。該設(shè)備采用了 所謂的雙束光源，該雙束光源將具有相應(yīng)的不同波長的兩個光束輻照到一個光學(xué)路徑(例 如，見專利文獻(xiàn)3)。當(dāng)不需要光的過濾單元設(shè)置到雙光束光源之前時，該不需要光的過濾單 元必須對DVD和⑶的兩個波長產(chǎn)生作用。當(dāng)專利文獻(xiàn)2中的光學(xué)元件32的精細(xì)結(jié)構(gòu)體38在雙波長條件下被研究時，深寬 比必須非常高。該深寬比在下面將詳細(xì)描述。[專利文獻(xiàn)1]日本特開第2002-170272號公報[專利文獻(xiàn)2]日本特開第2006-318568號公報[專利文獻(xiàn)3]日本特開第2005-141849號公報

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種光學(xué)拾取設(shè)備和使用該光學(xué)拾取裝置的光學(xué)信 息處理設(shè)備，其中輸入到光源的返回光的量被最小化，可以獲得具有低深寬比的偏振光學(xué) 元件，制造成本降低，實(shí)用性和批量生產(chǎn)率較高。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了不需要 光的過濾方法，并且當(dāng)使用雙光束光源時可以獲得光學(xué)拾取裝置的上述特征。為了實(shí)現(xiàn)一個或多個這些和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光學(xué)拾 取裝置，其用于在第一光記錄介質(zhì)和/或第二光記錄介質(zhì)中記錄信息，用于再現(xiàn)第一光學(xué) 記錄介質(zhì)和/或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄的信息，并用于刪除第一光學(xué)信息記錄介質(zhì)和/ 或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄的信息，其中在第一光記錄介質(zhì)和第二光記錄介質(zhì)中彼此使用 不同的波長。該光學(xué)拾取裝置包括第一光源，輸出具有波長λ 1的光；第二光源，輸出具有 波長λ2(> λ 1)的光；光會聚單元，將從第一光源輸出的光和/或從第二光源輸出的光會 聚在光學(xué)記錄介質(zhì)的要被存取的記錄表面上；分光元件，將經(jīng)由光會聚單元從光學(xué)記錄介 質(zhì)返回的光分開，并設(shè)置在第一光源和第二光源與光會聚單元之間的光路上；光接受元件， 在預(yù)定位置接受由分光元件分開的返回光；以及偏振光學(xué)元件，設(shè)置在第一光源和第二光 源與分光元件之間的光路上。偏振光學(xué)元件通過排列具有波長λ2或更大的節(jié)距寬度的周 期結(jié)構(gòu)和具有小于波長λ 1的相應(yīng)節(jié)距寬度的兩個相鄰的正交形成的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)而 形成，兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子和槽深度被確定為使得兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的有效 折射率變?yōu)閷τ趶牡谝缓偷诙庠摧敵龅墓獾钠穹较蛳嗤⑶覂蓚€亞波長凹凸結(jié)構(gòu)之 間的相位差對于具有垂直于從第一和第二光源輸出的光的偏振方向的偏振方向的光成為
JI 。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光學(xué)拾取裝置中，可以獲得這樣的偏振光學(xué)元件，其中從 光學(xué)記錄介質(zhì)返回到光學(xué)拾取裝置的光源的光的量被最小化。在偏振濾波器中，深寬比低， 制造偏振濾波器的成本低。此外，光學(xué)拾取裝置的實(shí)用性和批量生產(chǎn)率較高，光學(xué)拾取裝置 可以減少不必要的光的量。因此，即使光學(xué)拾取裝置使用具有波長彼此不同的兩個光源的 雙光束系統(tǒng)的光源，也可以獲得以上優(yōu)點(diǎn)。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明時，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖；圖2是顯示圖1所示的偏振濾波器的宏觀結(jié)構(gòu)的圖；圖3是在圖1所示的偏振濾波器中形成的光柵表面的放大圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的另一光學(xué)拾取裝置的示意圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在TE和TM方向上填充因子和有效折射率之間的關(guān) 系的圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的衍射效率和槽深度之間的關(guān)系的圖；圖7是顯示常規(guī)偏振濾波器中衍射效率與槽深度之間的關(guān)系的圖；圖8是顯示制造用于圖1所示的偏振濾波器的石英材料壓模的工藝的圖；圖9是顯示制造用于圖1所示的偏振濾波器的硅材料壓模的工藝的圖；圖10是顯示制造如圖1所示的偏振濾波器的第一工藝的圖；圖11是顯示制造如圖1所示的偏振濾波器的第二工藝的圖；圖12是顯示制造如圖1所示的偏振濾波器的第三工藝的圖；圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)信息處理設(shè)備的框圖；圖14是顯示傳統(tǒng)的光學(xué)拾取裝置的示意圖；圖15是圖14中所示的偏振衍射元件的截面圖；圖16是顯示另一傳統(tǒng)的光學(xué)拾取裝置的示意圖；以及圖17是圖16中示出的光學(xué)元件的截面圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)元件類似于或與圖14和16所示的元件相同時，使用與圖 14和16中相同的附圖標(biāo)記。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意圖。該光學(xué)拾取裝置包括偏振濾波器1 (偏振光學(xué)元件)、三光束的衍射元件2、偏振分 束器3、準(zhǔn)直透鏡4、四分之一波長板5、物鏡6、光學(xué)記錄介質(zhì)7、檢測透鏡8、光接受元件9、 半導(dǎo)體激光器10、DVD光源11、⑶光源12。半導(dǎo)體激光器10包括DVD光源11和⑶光源 12。在此，具有正交于圖1的紙面的偏振方向的偏振光稱為S偏振光，具有平行于圖1 的紙面的偏振方向的偏振光稱為P偏振光。偏振濾波器1衍射P偏振光而原樣透射S偏振光。通過使用三光束方法或DPP (放電產(chǎn)生等離子體)方法，衍射元件2 (用于三光束) 將從半導(dǎo)體激光器10輸出的激光束分成三個光束主光束(0級光束)和次光束(士 1級光 束)，從而檢測跟蹤誤差信號。由此，再現(xiàn)信號從由光學(xué)記錄介質(zhì)7反射的主光束的檢測信 號獲得，而跟蹤誤差信號通過從光學(xué)記錄介質(zhì)7反射的主光束和次光束的操作而獲得。偏振分束器3為光路轉(zhuǎn)換元件，該元件在輸出光路和返回光路之間切換光路。在 光輸出路徑中，從半導(dǎo)體激光器10輸出的激光束經(jīng)由物鏡6等傳播向光學(xué)記錄介質(zhì)7。物
8鏡6將輸出光束聚焦在光學(xué)記錄介質(zhì)7上作為光斑。在返回光路中，從光學(xué)記錄介質(zhì)7反 射的光向光接收元件9傳播。也就是，偏振分束器3為依靠偏振的光路轉(zhuǎn)換元件，該元件切 換輸入光(光束)的傳播方向，從而滿足光學(xué)高效率需求。 準(zhǔn)直透鏡4將從半導(dǎo)體激光器10輸出的發(fā)散光轉(zhuǎn)換成平行光，并且用作從光學(xué)記 錄介質(zhì)7反射的返回光的聚光透鏡，該返回光向光接收元件9傳播。四分之一波長板5設(shè)置在偏振分束器3 (和準(zhǔn)直透鏡4)與物鏡6之間，并改變輸 入光的偏振，從而在光學(xué)系統(tǒng)中滿足高效率需求。物鏡6是將光通量聚集在用于DVD和⑶的光學(xué)記錄介質(zhì)7上的由樹脂形成的衍射 透鏡。衍射結(jié)構(gòu)形成在物鏡6的表面上，并且物鏡6可改變光學(xué)記錄介質(zhì)7上的光聚集位 置和對應(yīng)于輸入光通量的波長的數(shù)值孔徑。物鏡6將波長為660nm的光通量以NA = 0. 65 的數(shù)值孔徑聚集在DVD的光學(xué)記錄介質(zhì)7上，而以NA = 0. 50的數(shù)值孔徑將波長為785nm 的光通量聚集在⑶的光學(xué)記錄介質(zhì)7上。光學(xué)記錄介質(zhì)7是用于DVD和⑶的光學(xué)記錄介質(zhì)。檢測透鏡8是產(chǎn)生象散的象散透鏡，從而通過使用象散方法檢測聚焦誤差信號。光接收元件9接受從光學(xué)記錄介質(zhì)7反射的光，并檢測來自所接受的光的信息信 號和/或誤差信號。半導(dǎo)體激光器10是兩波長光源單元，其中輸出具有660nm波長帶的光的DVD光源 11(激光二極管)和用于輸出785nm波長帶的光的CD光源12(激光二極管)被組裝在一個 封裝中。半導(dǎo)體激光器10可以是單片類型的激光器，其中兩波長光源形成在一個半導(dǎo)體基 板上；或是混合類型的激光器，其中用于DVD的芯片和用于CD的芯片被組裝。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，從CD光源12輸出的光的偏振方向與從DVD光源11輸 出的光的偏振方向相同。當(dāng)來自用于CD的光學(xué)記錄介質(zhì)7的信息信號被再現(xiàn)時，圖1所示的光學(xué)拾取裝置 從CD光源12輸出波長為785nm的光。輸出光經(jīng)由偏振濾波器1、衍射元件2、偏振分束器 3、準(zhǔn)直透鏡4、四分之一波長板5和物鏡6聚集在用于CD的光學(xué)記錄介質(zhì)7的(記錄)表 面上以成為光斑；并且從用于CD的光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面反射的返回光經(jīng)由偏振分束器3 等聚集在光接收元件9上。用于⑶的信息信號在光接收元件9處通過檢測信號被再現(xiàn)。當(dāng)來自用于DVD的光學(xué)記錄介質(zhì)7的信息信號被再現(xiàn)時，類似于以上，光學(xué)拾取裝 置從DVD光源11輸出波長為660nm的光。輸出光經(jīng)由偏振濾波器1、衍射元件2、偏振分束 器3、準(zhǔn)直透鏡4、四分之一波長板5和物鏡6聚集在光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面上以成為光斑； 從用于DVD的光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面反射的返回光經(jīng)由偏振分束器3等聚集在光接收元件 9上。用于DVD的信息信號在光接收元件9處通過檢測信號被再現(xiàn)。接下來，參照圖1，將描述DVD系統(tǒng)中的光路。當(dāng)用于DVD的光學(xué)記錄介質(zhì)7中被 寫入(記錄)信息信號或信息從用于DVD的光學(xué)記錄介質(zhì)7讀取時，DVD光源11輸出具有 正交于圖1的紙面的方向的S偏振光作為輸出光，且S偏振光輸入到偏振濾波器1。偏振濾 波器1具有原樣傳輸S偏振光而衍射P偏振光的結(jié)構(gòu)，因此，S偏振光原樣透過偏振濾波器 1 (死區(qū)透射)。透過偏振濾波器1的S偏振光輸入到衍射元件2 (用于三光束)。S偏振光被衍射 且通過衍射元件2產(chǎn)生三個光束。三個光束被輸入到偏振分束器3。偏振分束器3反射三
9個光束S偏振光并且將光路改變90度。準(zhǔn)直透鏡4使S偏振光成為平行光，并且平行光被 輸入到四分之一波長板5。四分之一波長板5改變線偏振光到圓偏振光，且圓偏振光被輸入 到物鏡6。物鏡6將圓偏振光(三個光束)聚集在(用于DVD的)光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面 上。輸入在光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面上的三個光束從光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面被反射，并 且反射的三個光束作為返回光向物鏡6側(cè)行進(jìn)。聚集在光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面上的三個光 束的主光束在光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面中寫入信息信號，或從光學(xué)記錄介質(zhì)7的表面讀取信 息信號。三個光束中的次光束用于檢測跟蹤誤差信號等。從光學(xué)記錄介質(zhì)7的(記錄)表面反射的三個光束被輸入到物鏡6，且物鏡6使三 個光束成為平行光，該平行光被輸入到四分之一波長板5。該四分之一波長板5將圓偏振光 改變?yōu)镻偏振光的線偏振光，且該線偏振光被輸入到準(zhǔn)直透鏡4。準(zhǔn)直透鏡4使三個光束變 為匯聚光。P偏振光透過偏振分束器3和檢測透鏡8，并被輸入到光接收元件9。光接收元 件9將輸入光改變?yōu)殡娦盘?。?dāng)P偏振光透過偏振分束器3時，例如約95%的大量的P偏振光傳輸?shù)焦饨邮赵?件9 一側(cè)，而例如約5%的少量的P偏振光在偏振分束器3處被反射并向DVD光源11傳播。由偏振分束器3反射的返回光輸入到衍射元件2，而衍射元件2衍射返回光并產(chǎn)生 三個光束。由于P偏振光，輸入到偏振濾波器1的返回光被衍射。由此，次光束被衍射而主光束被最小化，且衍射的次光束和最小化的主光束從偏 振濾波器1輸出。因?yàn)樵谄駷V波器1處被衍射的光束(光)沿離開DVD光源11的方向 輸出，所以被衍射的光束(光)沒有直接輸入到DVD光源11。在此，設(shè)置偏振濾波器1從而 防止返回光輸入到DVD光源11。也就是說，偏振濾波器設(shè)置在不需要的光不被輸入到DVD 光源11的位置處。結(jié)果，DVD光源11可以正常工作。此外，因?yàn)槠駷V波器1設(shè)置在光學(xué)拾取裝置中 的預(yù)定位置處，所以光學(xué)拾取裝置的所有光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的不穩(wěn)定性能夠被最小化， 并且信息信號可以被寫入光學(xué)記錄介質(zhì)7中并且可以從光學(xué)記錄介質(zhì)7讀取信息信號。偏振濾波器1對來自⑶光源12的光與對來自DVD光源11的光具有相同的功能。 也就是說，偏振濾波器1透過來自CD光源12的S偏振光，而衍射從光學(xué)記錄介質(zhì)7反射的 P偏振返回光。圖2是示出偏振濾波器1的宏觀結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖2中，(a)示出正視圖，而(b) 示出了截面?zhèn)纫晥D。偏振濾波器1包括衍射P偏振光而透射S偏振光的光柵表面。圖3是形成在偏振濾波器1中的光柵表面的放大圖。在圖3中的放大圖中，示出 了偏振濾波器的一部分。也就是說，在圖3中，示出了具有為要被輸入的光的波長或更大的 節(jié)距寬度P的周期結(jié)構(gòu)，以及示出了具有小于要被輸入的光的波長的相應(yīng)的節(jié)距寬度ql和 q2的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A和B。對應(yīng)于周期結(jié)構(gòu)和亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A和B，輸入光被衍射。也 就是說，獲得偏振選擇性。這樣，如圖2(b)所示，偏振濾波器1衍射P偏振光而透射S偏振 光通過偏振濾波器1。第二實(shí)施例圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的另一光學(xué)拾取裝置的示意圖。在圖1所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例中，使用半導(dǎo)體激光器10，其中DVD光源11和CD光源12組裝成一個單元；也就是說，使用兩波長的光源單元。然而，在本發(fā)明的第二實(shí) 施例中，作為半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體DVD激光器Ila和半導(dǎo)體CD激光器12a的每個用作單 獨(dú)封裝的半導(dǎo)體激光器。此外，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，新使用了分色棱鏡(dichroic prism) 13。分色棱 鏡13包括多層膜13a，且多層膜13a透射660nm波長的光并反射785nm波長的光。也就是 說，660nm波長的光和785nm波長的光向光學(xué)記錄介質(zhì)7側(cè)傳播。在以上，光學(xué)拾取裝置處理兩個不同的波長。然而，本發(fā)明的該實(shí)施例的光學(xué)拾取 裝置可以用在使用一個波長的光學(xué)系統(tǒng)中。換言之，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，例如，可以 去除半導(dǎo)體CD激光器12a和分色棱鏡13。接著，在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中的偏振濾波器1將被詳細(xì)描述。如圖2所 示，具有宏觀結(jié)構(gòu)的偏振濾波器1包括衍射P偏振光并原樣透射S偏振光的光柵結(jié)構(gòu)。在圖3中，偏振濾波器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A和B添加到其的節(jié) 距寬度P為要輸入的光的波長或更長的周期結(jié)構(gòu)。通過具有在S偏振光方向上的槽方向， 亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A具有小于輸入光波長的節(jié)距寬度。另外，通過具有在P偏振光方向上的 槽方向，亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B具有小于輸入光波長的節(jié)距寬度。在圖3中，“P”是偏振濾波器1中形成的節(jié)距寬度為波長或更長的周期結(jié)構(gòu)的節(jié) 距寬度?！癓”為其中形成有亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的寬度。L/P稱為偏振濾波器1的占空比，并 且在計算衍射效率中使用(以下被描述)。另外，“ql”是亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的節(jié)距寬度，“ml”為亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的凸部的 寬度，而“ml/ql”稱為填充因子并在計算有效折射率中使用(以下被描述)。此外，“q2”是 亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的節(jié)距寬度，“m2”是亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的凸部的寬度，“m2/q2”稱為填 充因子，并且在計算有效折射率中使用。另外，“dl”是亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的槽深度，而“d2” 是亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的槽深度。如圖3所示，偏振濾波器1由具有節(jié)距寬度P為要被輸入的光的波長或更長的周 期結(jié)構(gòu)、具有小于該波長的節(jié)距寬度“ql”的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A以及具有小于該波長的節(jié)距 寬度“q2”的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B形成。因此，偏振濾波器1建立了偏振選擇性，其中輸入光 通過為波長或更長的節(jié)距寬度P的周期結(jié)構(gòu)衍射，而P偏振光和S偏振光由亞波長凹凸結(jié) 構(gòu)A和B衍射。由此，如圖2(b)所示，偏振濾波器1衍射P偏振光并原樣透射S偏振光。也 就是說，死區(qū)傳輸應(yīng)用到S偏振光。形成在偏振濾波器1的表面上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A和B顯示出通常所知的結(jié)構(gòu)性 雙折射。在結(jié)構(gòu)性雙折射中，當(dāng)兩種折射率彼此不同的介質(zhì)以條形并以短于波長的節(jié)距寬 度排列時，平行于條的偏振分量(TE波)的折射率與正交于條的偏振分量(TM波)的折射 率不同，并且產(chǎn)生雙折射操作。上述折射率稱為有效折射率。接著，研究一種情況。在該情況中，作為兩種折射率彼此不同的介質(zhì)，假定為空氣 和折射率為“η”的介質(zhì)，并且具有為亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的節(jié)距寬度的兩倍或更多倍的波長的 光正交地輸入到偏振濾波器1。此時，當(dāng)輸入光的偏振方向平行于亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的槽方向 (TE方向)時，有效折射率由數(shù)學(xué)公式(1)獲得；當(dāng)輸入光的偏振方向正交于亞波長凹凸結(jié) 構(gòu)的槽方向(TM方向)時，有效折射率由數(shù)學(xué)公式(2)獲得。平行于亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的槽 方向的方向上的有效折射率通過數(shù)學(xué)公式(1) Wn(TE)表示，而正交于亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的槽方向的方向上的有效折射率通過數(shù)學(xué)公式(2) Wn(TM)表示。另外，“t”表示填充因子。
數(shù)學(xué)公式(1)圖5是示出在TE和TM方向填充因子和有效折射率之間的關(guān)系的圖。在圖5(a) 中，當(dāng)使用Ta2O5的66011!11波長的折射率11(0￥0)等于2. 147時，有效折射率的計算結(jié)果被示 出在TE和TM方向。在圖5(b)中，當(dāng)使用Ta2O5波長為785nm的折射率η(⑶)等于2. 124 時，有效折射率的計算結(jié)果被示出在TE和TM方向。亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的填充因子“tl”由數(shù)學(xué)公式(3)獲得，而亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的 填充因子“t2”由數(shù)學(xué)公式(4)獲得。數(shù)學(xué)公式(3)tl=ml/ql…(3)數(shù)學(xué)公式(4)t2 = m2/q2... (4)因此，在DVD中TE方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的有效折射率η(TE，DVDA)可以由 數(shù)學(xué)公式(5)獲得，在DVD中TM方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的有效折射率n(TM，DVDA)可 以由數(shù)學(xué)公式(6)獲得，在DVD中TE方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的有效折射率n(TE，DVDB) 由數(shù)學(xué)公式(7)獲得，而在DVD中TM方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的有效折射率n(TM，DVDB) 由數(shù)學(xué)公式(8)獲得。此外，在⑶中TE方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的有效折射率n(TE，CDA)可以由數(shù) 學(xué)公式(9)獲得，在CD中TM方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)A的有效折射率n(TM，CDA)可以由 數(shù)學(xué)公式(10)獲得，在CD中TE方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的有效折射率n(TE，CDB)可以 由數(shù)學(xué)公式(11)獲得，而在CD中TM方向上的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)B的有效折射率n(TM，CDB) 可以由數(shù)學(xué)公式(12)獲得。數(shù)學(xué)公式(5)n(TE, DVDA) = φ χ n{DVDf + (1 — il)…(5)數(shù)學(xué)公式(6)n(TM,DVDA) = J ,丄、2 + (1 _ )…(6)
\ n(DVD)數(shù)學(xué)公式(7)n(TE,DVDB) = y]tlxn(DVD)2 +(l-t2)…(7)數(shù)學(xué)公式(8)n(TM,DVDB) = J”(二)2 + (1 — 2)…(8)+(I-O-G) 數(shù)學(xué)公式⑵
數(shù)學(xué)公式(9)Yi(JEiCDA)=小 1X n(CD)2 + (1 - /1)
數(shù)學(xué)公式(10)
9)
權(quán)利要求
一種光學(xué)拾取裝置，用于在第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息，其中在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和第二光學(xué)記錄介質(zhì)中使用彼此不同的波長，且該光學(xué)拾取裝置用于再現(xiàn)記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，并且用于刪除記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，所述光學(xué)拾取裝置包括第一光源，輸出具有波長λ1的光；第二光源，輸出具有波長λ2(＞λ1)的光；光會聚單元，將從所述第一光源輸出的光和/或從所述第二光源輸出的光會聚在所述光學(xué)記錄介質(zhì)的要被存取的記錄表面上；分光元件，將經(jīng)由所述光會聚單元從所述光學(xué)記錄介質(zhì)返回的光分開，且設(shè)置在所述第一光源和所述第二光源與所述光聚集單元之間的光路上；光接收元件，在預(yù)定位置接收由所述分光元件分開的所述返回光；以及偏振光學(xué)元件，設(shè)置在所述第一光源和所述第二光源與所述分光元件之間的光路上，其中，所述偏振光學(xué)元件通過排列具有波長λ2或更大的節(jié)距寬度的周期結(jié)構(gòu)和具有小于波長λ1的相應(yīng)節(jié)距寬度的兩個相鄰的正交地形成的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)來形成，并且所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子和槽深度被確定為使得所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的有效折射率對于從所述第一光源和所述第二光源輸出的光的偏振方向變?yōu)橄嗤?，并且對于具有正交于從所述第一光源和所述第二光源輸出的光的偏振方向的偏振方向的光，所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)之間的相位差變?yōu)棣小?br> 2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取裝置，其中所述第一光源和所述第二光源被組裝成一個封裝，從而從所述第一光源和所述第二光 源輸出的光沿大約相同的方向行進(jìn)。
3.一種光學(xué)拾取裝置，用于在第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信 息，其中在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中使用彼此不同的波長，且該 光學(xué)拾取裝置用于再現(xiàn)記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的 信息，并且用于刪除記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信 息，所述光學(xué)拾取裝置包括光源，輸出具有波長λ的光；光會聚單元，將從所述光源輸出的光會聚在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)或所述第二光學(xué)記 錄介質(zhì)的要被存取的記錄表面上；分光元件，將經(jīng)由所述光會聚單元從所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì) 返回的光分開，且設(shè)置在所述光源與所述光會聚單元之間的光路上；光接收元件，在預(yù)定位置接收由所述分光元件分開的所述返回光；以及 偏振光學(xué)元件，設(shè)置在所述光源與所述分光元件之間的光路上；其中， 所述偏振光學(xué)元件通過排列具有波長λ或更大的節(jié)距寬度的周期結(jié)構(gòu)和具有小于波 長λ的相應(yīng)節(jié)距寬度的兩個相鄰的正交地形成的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)來形成，并且所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子和槽深度被確定為使得所述兩個亞波長凹凸結(jié) 構(gòu)的有效折射率對于從所述光源輸出的光的偏振方向變?yōu)橄嗤?，并且對于具有正交于從所述光源輸出的光的偏振方向的偏振方向的光，所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)之間的相位差變?yōu)镴I O
4.一種光學(xué)信息處理設(shè)備，包括光學(xué)拾取裝置，用于在第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息，其中 在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中使用彼此不同的波長，且該光學(xué)拾取 裝置用于再現(xiàn)記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，并 且用于刪除記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，并且其 中，所述光學(xué)拾取裝置包括第一光源，輸出具有波長λ 1的光；第二光源，輸出具有波長λ2(> λ )的光；光會聚單元，將從所述第一光源輸出的光和從所述第二光源輸出的光會聚在所述光學(xué) 記錄介質(zhì)的要被存取的記錄表面上；分光元件，將經(jīng)由所述光會聚單元從所述光學(xué)記錄介質(zhì)返回的光分開，且設(shè)置在所述 第一光源和所述第二光源與所述光會聚單元之間的光路上；光接收元件，在預(yù)定位置接收由所述分光元件分開的所述返回光；以及 偏振光學(xué)元件，設(shè)置在所述第一光源和所述第二光源與所述分光元件之間的光路上； 其中，所述偏振光學(xué)元件通過排列具有波長λ 2或更大的節(jié)距寬度的周期結(jié)構(gòu)和具有小于 波長λ 1的相應(yīng)節(jié)距寬度的兩個相鄰的正交地形成的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)來形成，并且所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子和槽深度被確定為使得所述兩個亞波長凹凸結(jié) 構(gòu)的有效折射率對于從所述第一光源和所述第二光源輸出的光的偏振方向變?yōu)橄嗤?，并?對于具有正交于從所述第一光源和所述第二光源輸出的光的偏振方向的偏振方向的光，所 述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)之間的相位差變?yōu)棣恰?br> 5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)信息處理設(shè)備，其中所述第一光源和所述第二光源被組裝在一個封裝中，從而從所述第一光源和所述第二 光源輸出的光沿大約相同的方向行進(jìn)。
6.一種光學(xué)信息處理設(shè)備，包括光學(xué)拾取裝置，用于在第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或第二光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息，其中 在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和第二光學(xué)記錄介質(zhì)中使用彼此不同的波長，且該光學(xué)拾取裝置 用于再現(xiàn)記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，并且用于 刪除記錄在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)和/或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì)中的信息，其中， 所述光學(xué)拾取裝置包括 光源，輸出具有波長λ的光；光會聚單元，將從所述光源輸出的光會聚在所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)或所述第二光學(xué)記 錄介質(zhì)的要被存取的記錄表面上；分光元件，將經(jīng)由所述光會聚單元從所述第一光學(xué)記錄介質(zhì)或所述第二光學(xué)記錄介質(zhì) 返回的光分開，且設(shè)置在所述光源與所述光會聚單元之間的光路上；光接收元件，在預(yù)定位置接收由所述分光元件分開的所述返回光；以及偏振光學(xué)元件，設(shè)置在所述光源與所述分光元件之間的光路上；其中， 所述偏振光學(xué)元件通過排列具有波長λ或更大的節(jié)距寬度的周期結(jié)構(gòu)和具有小于波 長λ的相應(yīng)節(jié)距寬度的兩個相鄰的正交地形成的亞波長凹凸結(jié)構(gòu)來形成，并且所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子和槽深度被確定為使得所述兩個亞波長凹凸結(jié) 構(gòu)的有效折射率對于從所述光源輸出的光的偏振方向變?yōu)橄嗤?，并且對于具有正交于從?述光源輸出的光的偏振方向的偏振方向的光，所述兩個亞波長凹凸結(jié)構(gòu)之間的相位差變?yōu)镴I O
全文摘要
公開了一種光學(xué)拾取裝置。在該光學(xué)拾取裝置中，S偏振光從DVD光源或CD光源輸入到偏振濾波器。由于偏振濾波器透過S偏振光而衍射P偏振光，所以S偏振光被傳輸通過偏振濾波器。S偏振光通過由衍射元件衍射而被轉(zhuǎn)換成三個光束。在偏振分束器處反射的三個光束經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡通過1/4波長板被轉(zhuǎn)換成圓偏振光，并且圓偏振光經(jīng)由物鏡會聚在光學(xué)記錄介質(zhì)上。從光學(xué)記錄介質(zhì)反射的光經(jīng)由物鏡通過1/4波長板轉(zhuǎn)換為線性的P偏振光。實(shí)質(zhì)上幾乎所有P偏振光傳輸通過偏振分束器。少量的返回光行進(jìn)到光源側(cè)。
文檔編號G11B7/135GK101971256SQ200980108938
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者平井秀明 申請人:株式會社理光