CN100373478C - 与多种类型介质兼容的光学拾取器 - Google Patents

与多种类型介质兼容的光学拾取器 Download PDF

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CN100373478C CNB2005101258308A CN200510125830A CN100373478C CN 100373478 C CN100373478 C CN 100373478C CN B2005101258308 A CNB2005101258308 A CN B2005101258308A CN 200510125830 A CN200510125830 A CN 200510125830A CN 100373478 C CN100373478 C CN 100373478C
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Abstract

公开了一种与不同类型介质兼容的光学拾取器。多个光源发射具有不同波长的光。光路变换器改变从所述多个光源发射的光的路径,以便所述光入射至物镜。物镜将入射光会聚到记录介质上。准直透镜设置在物镜前面以准直入射光。该准直透镜可移动以校正球面像差。衍射光学元件设置在具有较短波长的光的路径上,并且具有用于校正色差的衍射面。

Description

与多种类型介质兼容的光学拾取器
技术领域
本发明涉及一种用于将信息记录在盘类型光学记录介质上和/或从盘类型光学记录介质再现信息的光学记录和/或再现设备的光学拾取器。更具体地讲,本发明涉及一种用于将信息记录在两种或更多类型记录介质上和/或从两种或更多类型记录介质再现信息的光学拾取器,所述两种或更多类型记录介质为例如诸如蓝光盘的高密度记录介质和诸如数字通用盘(DVD)和/或压缩盘(CD)的低密度记录介质的记录介质。
背景技术
在使用由物镜聚焦的光点将信息记录在盘类型记录介质上和/或从盘类型记录介质再现信息的光学记录和/或再现设备中,光盘的记录容量由所述光点的大小来确定。如方程1中所示,光点的大小S由光的波长λ和物镜的数值孔径(NA)来确定:
S∝λ/NA(方程1)
由于出现通过使用具有780nm波长的光和具有0.45或0.5的数值孔径的物镜来记录和/或再现数据的CD,所以已对通过增加记录密度来增加信息存储容量的方法进行了相当多的研究。
DVD是通过使用具有650nm波长的光和具有0.6或0.65的数值孔径的物镜来记录和/或再现数据的记录介质。蓝光盘(BD)技术最近已被引入,并且是高密度记录介质。数据通过使用具有相对较短的405nm波长的光和具有0.85的数值孔径的物镜而被记录和/或再现。
为了帮助在蓝光盘中使慧形像差(由于记录介质的倾斜导致的光点的像差)最小化,蓝光盘的透光层仅为0.1mm厚。另外,具有0.85的数值孔径的物镜的采用要求记录介质具有均匀的厚度。特别地,由于球面像差的量与物镜的数值孔径的四次方以及记录介质的厚度的偏差成比例,所以记录介质必须具有偏差范围为±3μm的均匀厚度。然而,制造在此偏差范围内的记录介质是非常难的。因此,用于BD的光学拾取设备具有用于校正由于记录介质的厚度的偏差而发生的球面像差的装置。而且,由于与在CD或DVD中使用的红色激光相比,在BD装置的光学拾取器中使用的蓝色激光在光学介质中具有比较大的折射率的变化,所以出现严重的色差。另外,当激光二极管的输出从再现功率改变为记录功率时,波长瞬时改变,例如在几微秒之内改变,由此也需要色差校正。
另外,现有的可一次写入的DVD-R和CD-R盘被设计为与具有650nm和780nm波长的光源一起使用。由于这些盘的反射率在使用不同波长时显著降低,所以希望提供一种产生具有650nm和780nm波长的光的光源。
因此,用于与高密度记录介质(比如BD)和低密度记录介质(比如DVD和CD)二者一起使用的光学拾取设备应该具有用于校正球面像差的装置(例如扩束器)、用于校正色差的装置(例如衍射光学元件)和发射具有两种或三种不同波长的光的光源。
图1A表示传统的光学拾取器。该拾取器包括:扩束器10,用于校正由于盘D的厚度差异而导致的球面像差。如在该图中所示,分别从第一光源11和第二光源12发射的光的光路由第一分束器13和第二分束器14改变,然后所述光通过扩束器10和物镜15而发射至盘D。
这里,第一光源11是,例如,发射具有405nm波长的光的用于BD的激光二极管。第二光源12是,例如,用于CD和/或DVD的全息模块。分别从光源11和光源12发射的光分别由与第二分束器14相邻设置的第一准直透镜16和第二准直透镜17改变为平行光束。然后,所述平行光束发射至盘D并被反射。扩束器10由致动器18驱动,并校正由于盘的厚度变化而导致的球面像差。
由于上面解释的与不同类型介质兼容的传统光学拾取器使用占据比较大的安装空间的扩束器10并且还使用两个准直透镜16和17,所以将与不同类型介质兼容的光学拾取器小型化是非常困难的。
图1B示出与多种类型介质兼容的另一传统的光学拾取器。如在该图中所示,该光学拾取器具有:三个光源21、22和23,分别用于发射具有不同波长的光;和分束器25、26、27和28,用于改变从光源21、22和23发射的光的各个路径以使其向物镜24传播。上述光由物镜24聚焦在盘D。
另外,该光学拾取器具有:三个准直透镜31、32和33,分别用于将从光源21、22和23发射的光准直。另外,在该光学拾取器中,具有不同波长的光由准直透镜31、32和33改变为平行光束并入射在物镜24上。设置在发射短波长的光的用于BD的光源21的光路上的准直透镜31被驱动以校正球面像差。为此,准直透镜31沿其光轴方向移动。准直透镜31还具有不规则的衍射面以校正色差。因此,虽然该光学拾取器与图1A中所示使用扩束器10的光学拾取器相比可被进一步小型化,但其具有三个准直透镜31、32和33,因此仍然难以将光学拾取器小型化。
因此,需要一种与多种类型介质兼容并且能够被制作得更小的改进的光学拾取器。
发明内容
本发明的一方面在于处理至少以上的问题和/或缺点并且提供至少下述优点。因此,本发明的一方面在于提供一种与不同类型介质兼容的、能够校正球面像差和色差的、并且具有可被小型化的简单结构的光学拾取器。
本发明的另一方面在于提供一种与不同类型介质兼容的、可通过对不同波长的光使用一个准直透镜来减少部件数量并且被小型化的光学拾取器。
根据本发明的一方面,一种与不同类型介质兼容的光学拾取器包括用于发射具有不同波长的光的多个光源。光路变换器改变从所述多个光源发射的光的路径,以便这些光入射至物镜。物镜将入射光会聚到光学记录介质上。准直透镜设置在物镜前面以准直入射光,并被驱动以校正球面像差。衍射光学元件设置在具有较短波长的光的路径上,并且具有用于校正色差的衍射面。
以这种结构,具有短波长的光的色差可由衍射光学元件校正,球面像差可通过移动准直透镜来校正。由于对于具有不同波长的所有光使用一个准直透镜,所以该光学拾取器结构简单、大小紧凑。
所述多个光源最好包括:第一光源,用于发射适合于BD的短波长的光;第二光源,用于发射适合于DVD的长波长的光;和第三光源,用于发射适合于CD的长波长的光。第二光源和第三光源可制造成单一模块。
光路变换器可包括:第一分束器,用于将从第一光源发射的光向物镜反射;第二分束器,用于反射从第二光源发射的光并透射从第三光源发射的光;和第三分束器,用于透射经过第一分束器的光和反射经过第二分束器的光。
准直透镜可设置在第三分束器和物镜之间,以便它可沿光轴方向移动。衍射光学元件可设置在第一分束器和第三分束器之间,并且该衍射光学元件的衍射面可形成于面向物镜的侧面。
根据本发明的示例性实施例,所述与不同类型介质兼容的光学拾取器还包括:检测单元,用于接收从记录介质反射并穿过物镜和光路变换器的光。该检测单元检测信息信号和/或误差信号。该检测单元可包括用于BD的检测单元、用于DVD的检测单元和用于CD的检测单元。用于DVD的检测单元和用于CD的检测单元分别可以以模块形式与第二光源和第三光源整体地制成。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述,本发明的特定示例性实施例的以上和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚,其中:
图1A和图1B表示与不同类型介质兼容的传统的光学拾取器;和
图2示意性地表示根据本发明的一个示例性实施例的与不同类型介质兼容的光学拾取器。
在全部附图中,相同的标号应被理解为表示相同部件、特征和结构。
具体实施方式
提供在说明书中定义的对象,比如详细的结构和部件,以用于辅助充分理解本发明的示例性实施例。因此,本领域普通技术人员应该认识到,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可以对这里描述的示例性实施例进行各种改变和修改。此外,为了清楚和简明,省略对公知功能和结构的描述。
如图2中所示,根据本发明的一个示例性实施例的与不同类型介质兼容的光学拾取器包括三个用于发射不同波长的光的光源,即:第一光源110,用于产生和发射具有用于BD的短波长(例如405nm)的光;第二光源120,用于产生和发射具有用于DVD的长波长(例如650nm)的光;和第三光源130,用于产生和发射具有用于CD的长波长(例如780nm)的光。
在示出的该示例性实施例中,虽然第二光源120独立于第三光源130而形成,但这两个激光二极管安装在同一基底上。因此,第二光源120可与第三光源130整体地形成为模块形式。
另外,虽然没有示出,但第二光源120和第三光源130可形成为全息模块(hologram module)。全息模块指的是与光源整体地形成的检测单元,比如光电二极管。由于这种技术对于本领域普通技术人员是公知的,所以省略详细的解释。类似地,为了简明,省略对用于形成检测单元的附加光电二极管等的布置的详细描述。
从第一光源110、第二光源120和第三光源130发射的不同波长的光的光路在它们各自的光路上由光路变换器来改变,从而这些光路被引向记录介质D。这些光由物镜200聚焦在记录介质D上。
所述光路变换器包括第一分束器140、第二分束器150和第三分束器160。第一分束器140将从第一光源110发射的光向物镜反射。第二分束器150反射从第二光源120发射的光并透射从第三光源130发射的光。第三分束器160透射经过第一分束器140的光并反射经过第二分束器150的光。
第一分束器140被设计为透射从记录介质反射的光,以便检测单元(稍后详细描述)可接收该光。第二分束器150和第三分束器160最好分别是根据光的波长来反射或透射该光的立方体分束器。
准直透镜170设置在物镜200前面。更具体地讲,设置准直透镜170以便其路径由第三分束器160改变并从第三分束器160出射的光被改变成平行光束。然后,该平行光束入射在物镜200上。准直透镜170设置在物镜200前面,由此,一个准直透镜可准直具有不同波长的光,而不必使用多个准直透镜。因此,特别是与使用几个准直透镜的传统光学拾取器相比,根据本发明示例性实施例的光学拾取器结构简单、紧凑。
另外,准直透镜170最好沿该准直透镜的光轴方向可移动地设置以校正由于记录介质的厚度变化而导致的球面像差。
由于通过驱动这样的准直透镜170来校正球面像差的方法是已知技术,所以为了简明而省略详细的描述。然而,简要地讲,当从第一光源110发射的光用于与BD一起使用时,准直透镜170向物镜200移近,当从第二光源120和第三光源130发射的光分别用于与DVD或CD一起使用时,通过将准直透镜170从物镜200移远可校正球面像差。图2中的虚线和箭头表示该准直透镜的移动。
另外,根据本发明示例性实施例的与不同类型介质兼容的光学拾取器包括设置在第一分束器140和第三分束器160之间的衍射光学元件180。衍射光学元件180在其面向物镜200的侧面具有衍射面181,该衍射面181包括,例如,许多圆形不规则物。因此,透射通过衍射光学元件180的用于BD的短波长的光由于衍射面181而略微发散或略微会聚,与波长变化对应的色差根据这种动作而被校正。
也就是说,根据本发明示例性实施例的与不同类型介质兼容的光学拾取器通过使用一个准直透镜170来准直具有不同波长的光,根据波长来校正球面像差,并使用衍射光学元件180来校正当使用具有短波长的光时的色差。
检测单元190接收已经过物镜200以及光路变换器140、150和160的从记录介质D反射的光,然后检测信息信号和/或误差信号。检测单元190包括用于BD的检测单元、用于DVD的检测单元和用于CD的检测单元。在本发明的这个示例性实施例中,表示并描述用于BD的检测单元190。如前所述,用于其他记录介质的检测单元可与各光源120和130整体地形成。
用于BD的检测单元190包括设置于第一分束器140后面的传感器透镜191。该传感器透镜聚集由第一分束器140透射的光并将该光聚焦在光电二极管192上。这样的检测单元的结构和操作对于本领域技术人员是已知的,因此为了简明而省略详细的解释。
现在将描述根据本发明示例性实施例如上构造的与不同类型介质兼容的光学拾取器的操作。
由各光源110、120和130发射的光的光路分别由分束器140、150和160改变,由物镜200聚焦在记录介质D上,然后被反射。通过这样的过程,信息被记录在该记录介质上,或者记录的信息从该记录介质被再现。根据本发明的信息记录和再现的实际过程与由传统光学拾取器执行的该过程没有显著不同。然而,在本发明的示例性实施例中,一个准直透镜170将具有不同波长的各光准直。另外,当使用用于BD的短波长的光时,准直透镜170可沿光轴方向移动以校正球面像差。另外,当使用用于BD的短波长的光时,由衍射光学元件180来校正由于波长改变等导致的色差。
如上所解释的根据本发明示例性实施例的与不同类型介质兼容的光学拾取器以一个准直透镜来准直具有不同波长的光,通过移动该准直透镜来校正具有短波长的光的球面像差,并通过衍射光学元件来校正短波长的光的色差。因此,可实现具有简单的并且更小的结构的紧凑的光学系统。
尽管已参照其某些示例性实施例表示和描述了本发明,但本领域技术人员应该理解,在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行各种形式和细节上的修改。

Claims (18)

1.一种与不同类型介质兼容的光学拾取器,包括:
多个光源,分别用于发射具有不同波长的光;
光路变换器,用于改变由所述多个光源发射的光的各个路径;
物镜,用于将来自光路变换器的入射光会聚到记录介质上;
一个准直透镜,设置在物镜前面,用于准直所述入射光,该准直透镜可移动以校正球面像差;和
衍射光学元件,设置在具有短波长的光的路径上,该衍射光学元件具有用于校正色差的衍射表面。
2.如权利要求1所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
所述多个光源包括:第一光源,用于发射用于蓝光盘的短波长的光;第二光源,用于发射用于数字通用盘的长波长的光;和第三光源,用于发射用于压缩盘的长波长的光。
3.如权利要求2所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,所述光路变换器包括:
第一分束器,用于反射从第一光源发射的光;
第二分束器,用于反射从第二光源发射的光并透射从第三光源发射的光;和
第三分束器,用于透射经过第一分束器的光和反射经过第二分束器的光。
4.如权利要求3所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第一分束器将来自第一光源的光向物镜反射。
5.如权利要求4所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第二分束器将光向物镜反射和透射。
6.如权利要求5所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第三分束器将光向物镜反射和透射。
7.如权利要求3所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
所述准直透镜可移动地设置在第三分束器和物镜之间,从而它可沿该准直透镜的光轴方向移动。
8.如权利要求3所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
衍射光学元件设置在第一分束器和第三分束器之间,并且该衍射光学元件的衍射面形成于该衍射光学元件的面向物镜的侧面。
9.如权利要求3所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,还包括:
检测单元,用于接收从记录介质反射的光并检测信息信号和/或误差信号。
10.如权利要求9所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
所述检测单元包括用于蓝光盘的检测单元、用于数字通用盘的检测单元和用于压缩盘的检测单元。
11.如权利要求10所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
用于数字通用盘的检测单元和用于压缩盘的检测单元分别与第二光源和第三光源整体地形成。
12.一种与不同类型介质兼容的光学拾取器,包括:
第一光源,用于产生具有第一波长的光;
第二光源,用于产生具有第二波长的光;
第三光源,用于产生具有第三波长的光;
物镜,用于将入射至该物镜的光聚焦到记录介质上;
第一分束器,用于将从第一光源发射的光向该物镜反射;
第二分束器,用于将从第二光源发射的光向该物镜反射并将从第三光源发射的光向该物镜透射;
第三分束器,用于将经过第一分束器的光向该物镜透射和将经过第二分束器的光向该物镜反射;
一个准直透镜,设置在第三分束器和物镜之间,该准直透镜具有光轴并且可沿该光轴移动以校正球面像差;和
衍射光学元件,设置在由第一光源产生的光的路径上,该衍射光学元件具有用于校正色差的衍射表面。
13.如权利要求12所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第一光源发射适合用于蓝光盘的第一波长的光;
第二光源发射适合用于数字通用盘的第二波长的光;和
第三光源发射适合用于压缩盘的第三波长的光。
14.如权利要求13所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第一波长是大约405nm;
第二波长是大约650nm;和
第三波长是大约780nm。
15.如权利要求13所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
第二分束器和第三分束器是立方体分束器。
16.如权利要求12所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,还包括:
检测单元,用于接收由记录介质反射的光并检测信息信号和/或误差信号。
17.如权利要求16所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
所述检测单元包括用于蓝光盘的检测单元、用于数字通用盘的检测单元和用于压缩盘的检测单元。
18.如权利要求17所述的与不同类型介质兼容的光学拾取器,其中,
用于数字通用盘的检测单元和用于压缩盘的检测单元分别与第二光源和第三光源整体地形成。
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