CN100385531C - 光学拾取装置和具有这种光学拾取装置的光盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的示例性光学拾取装置包括：第一光源，用于发射第一波长的光束；第二光源，用于发射第二波长的光束，所述第二波长大于第一波长；第三光源，用于发射第三波长的光束，所述第三波长大于第二波长；第一分色元件，用于透射过第一波长的光束和反射第二波长的光束；第二分色元件，用于反射第一和第二波长的光束和透射过第三波长的光束；以及物镜，用于透射过具有第一和第二波长且已经进入并离开第一和第二分色元件的光束以及具有第三波长并且已经透射过第二波长的光束，以及用于将光束投射到圆盘上。
Description
本申请基于2004年12月28日申请的日本专利申请2004-381932和2005年9月5日申请的日本专利申请2005-256817并要求它们的优先权，两篇申请的全部内容以参考的方式结合于此。
技术领域
本发明涉及一种包括有同时与CD、DVD、HD-DVD兼容的光学系统的光学拾取装置以及具有这种光学拾取装置的光盘装置。
背景技术
例如，非专利文献1--Kiyono Ikenaka所著的“Pick-uparrangement(拾取装置)”(Microoptics Study Group Journal(微光学研究团体杂志)第22卷第3期第25至29页，2004年9月出版)在第5章中描述了一种同时与HD-DVD、DVD、CD兼容的光学设备。
根据该参考文献所描述的光学拾取装置，用于分割光传输/接收系统中光束的偏振光束分光器或半反射镜正好布置在DVD LD(激光二极管)之后并且来自偏振光束分光器或半反射镜的光束与来自HD-DVD LD的光束结合。而且，来自HD-DVD LD的光束不会被反射并且聚焦在一个光盘上。
然而，根据该参考文献所描述的光学拾取装置，提供了用于分割所述光传输/接收系统中光束的偏振光束分光器或半反射镜并且在采用半反射镜时，光学系统的效率就会降低。对于采用偏振光束分光器的偏振光学系统，用于将一个光束与来自DVD LD的光束结合的光结合装置增加了偏振和波长的规格上的复杂性并且因此被视为对于实践来说事实上是不可能的。而且，在上述结构中，整个光学系统长度很大并且不能容纳在小型的光学拾取装置中。
发明内容
如上所述，存在着一个问题，同时与HD-DVD、DVD、CD兼容的常规光学拾取装置增加了光学元件规格的复杂性并且不能容纳在小型的光学拾取装置中。
本发明正是考虑到上述同时与HD-DVD、DVD、CD兼容的常规光学拾取装置中存在的问题而作出的，并且本发明的目标是提供一种决不增加高性能光学元件规格的复杂性并且能容纳在小型光学拾取装置中的光学拾取装置，以及提供一种具有这种光学拾取装置的光盘装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种光学拾取装置，其包括：第一光源，用于发射第一波长的光束；第二光源，用于发射第二波长的光束，所述第二波长大于第一波长；第三光源，用于发射第三波长的光束，所述第三波长大于第二波长；第一分色元件，用于透射过第一波长的光束和反射第二波长的光束；第二分色元件，用于反射第一和第二波长的光束和透射过第三波长的光束；以及物镜，用于透射过具有第一和第二波长且已经进入并离开第一和第二分色元件的光束以及具有第三波长并且已经透射过第二波长的光束，以及用于将光束投射到圆盘上。
根据本发明的一个例子，能提供一种光学拾取装置，其决不增加高性能光学元件规格的复杂性并且能容纳在复杂且小型的光学拾取装置中，并且还能提供一种具有这种光学拾取装置的光盘装置。
附图说明
图1示出了根据本发明的光学拾取装置一个实施例的示例性构造；
图2是示出一个光束如何入射到本发明实施例的第二分色元件并被其反射的解释图；
图3是示出一个光束如何入射到本发明实施例的第一分色元件并被其反射的解释图。
具体实施方式
以下将结合附图解释本发明的实施例。图1是根据本发明的光学拾取装置的一个实施例的示例性构造。光盘装置设有用于将来源于激光二极管11a、11b、11c的激光束聚焦在作为记录介质的盘15的表面上从而记录和复制信息的光学拾取装置。光学拾取装置包括有：作为光源的激光二极管11a、11b、11c，它们发射三种不同波长的光束；第一分色元件12，比如分色棱镜，其包括用于透射来自激光二极管11a的光束并且反射来自激光二极管11b的光束的分色薄膜；用于透射过离开第一分色元件12的光束的偏振光束分光器13；以及第二分色元件14，比如分色镜，其包括用于反射穿过偏振光束分光器13的光束并且透射来自激光二极管11c的光束的分色薄膜。分色薄膜的电介质堆叠用作分色薄膜。
光学拾取装置还包括有：发射镜(launching mirror)16，用于将被第二分色元件14反射并穿过其中的光束反射到盘15以及再次将由盘15反射的光束反射到第二分色元件14；以及第一光学检测器17a，用于在来自盘15的光束被发射镜16反射、达到第二分色元件14并且被第二分色元件14反射之后接收被偏振光束分光器13反射的光束。光学拾取装置还包括：位于激光二极管11b和第一分色元件12之间的组合透镜18b；例如由全息图构成的分光装置19，以及介于激光二极管11c和第二分色元件14之间的组合透镜18c；介于第二分色元件14和发射镜16之间的准直透镜20；以及介于发射镜16和盘15之间的光学元件21和物镜22，其中光学元件21包括有偏振元件，比如1/4波板或偏振全息图，以及波长选择和数值孔径限制元件。
在能检测用于HD-DVD/DVD/CD读/写操作(即同时与HD-DVD、DVD、CD兼容)的三种波长光束的光学拾取装置中，从三个激光二极管11a、11b、11c发射的光束必须被导向到一个物镜22。在这种情况下，要求保持波阵面像差的量特意地低并且光束的利用率特意地高。而且，在细长类型的光学拾取中，要求尽可能地降低整个光学系统的尺寸。在本发明的这个实施例中，这些要求如下这样得到满足。将结合图1解释该实施例，图1示出了细长类型光学拾取装置的构造。
作为第一光源的激光二极管11a发射用于HD-DVD的波长范围为405nm的光束。这个激光二极管发射的光束透射过第一分色元件12和偏振光束分光器13。
通常，在采用玻璃材质的光学元件时，与从玻璃光学元件反射的光束的情况相比，在透射过玻璃光学元件的光束的情况下，波阵面像差的量降低并且因此光学系统允许光束透射过第一分色元件12并且偏振光束分光器13用于对于保持波阵面像差很低的要求来说从所述的三个光学系统(即HD-DVD、DVD、CD光学系统)中选出的HD-DVD光学系统。
透射过偏振光束分光器13之后的光束随后被第二分色元件14反射。为了将整个光学系统容纳在细长型光学拾取装置中，光学放大倍数比光盘(CD)光学系统大的HD-DVD光学系统使用第二分色元件14的反射光。
如图2所示，为了最小化在CD光学系统的位置处出现高位像差的机会以及考虑到分色膜的折射性质，第二分色元件14为楔形并且光束相对于反射面21法向的入射角θ21优选地设置为不大于40度。于是，在这种情况下，光束相对于反射面法向的出射角θ22也设置为不大于40度。
这样，可以抑制在CD光学系统的位置处出现高位像差的影响并且第一波长的光束能被第二分色元件14以高的反射率反射。被第二分色元件14反射的光束随后透射过准直透镜20并且被发射镜16反射。由发射镜16反射的线性偏振光束被光学元件21的1/4波板转换成环形偏振光束并且环形偏振光束透射过物镜22，达到盘15，所述物镜的数值孔径由波长选择和数值孔径限制元件适合地进行控制以便根据波长而改变。然后，从盘15反射的光束遵循向前的路径。也就是说，从盘反射的光束透射过物镜22和光学元件21，被发射镜16反射，透射过准直透镜20，并且被第二分色元件14反射到偏振光束分光器13，而偏振光束分光器13又将光束反射到第一光学检测器17a。数值孔径限制元件对物镜22的数值孔径进行限制从而在光束的波长变长时减小物镜22的数值孔径。
而且，作为第二光源的激光二极管11b发射用于DVD的波长范围为655nm的光束。从这个二极管发射的光束穿过组合透镜18b并且首先被第一分色元件12反射。
如图3所示，为了最小化在第一光源发射的光束透射时出现波阵面像差的机会以及考虑到分色膜的折射性质，第一分色元件12为楔形并且光束相对于反射面法向的入射角θ31和反射角θ32优选地设置为不大于40度。于是，就可以抑制在第一波长的光束透射时出现的波阵面像差的影响，而且第二波长的光束能以高的反射率反射。
然后，被第一分色元件12反射的光束基本上沿着与被上述HD-DVD激光二极管11a发射的光束相同的路径行进。也就是说，被第一分色元件反射的光束透射过偏振光束分光器13，被第二分色元件14反射，透射过准直透镜20，被发射镜16反射，穿过光学元件21和物镜22，并且辐射到盘15上。从盘15反射的光束再次穿过物镜22、光学元件21，被发射镜16反射，透射过准直透镜20，被第二分色元件14反射，被偏振光束分光器13反射，并且进入第一光学检测器17a。
第一光学检测器17a用于检测从盘反射的光学信号以及在盘15被存取来记录数据和播放以再现原始信号时用于产生射频信号、聚焦信号、跟踪信号等，并且通常用于检测来自盘的光学信号，所述盘接收来自HD-DVD和DVD激光二极管的光束。
而且，作为光学元件21的光偏振元件的1/4波板可以由具有包括第一和第二波长的工作波长范围的偏振全息图来替换。
用作第三光源的激光二极管11c、第二光学检测器17b和分光装置19集成入组合的分光装置和激光器单元。激光二极管11c发射用于CD的波长范围为785nm的光束。光束穿过分光装置19并且穿过组合透镜18c，并且随后透射过第二分色元件14，所述分光装置用于当从盘15反射的光束穿过其中时分割光束以将该光束的一部分能量导向到第二光学检测器17b。
透射过第二分色元件14的光束穿过准直透镜20并且碰到发射镜16，并且穿过光学元件21、物镜22，到达盘15(在本例中为光盘)。从盘15反射的光束遵循向前的路径。也就是说，由于例如，组合的分光装置和激光器单元如图1所示那样使用，反射的光束在这个单元中被衍射并且进入到激光二极管11c附近的第二光学检测器17b。第二光学检测器17b检测从盘15反射的光学信号并且在从CD二极管接收先束的盘15被存取来记录数据和播放以再现原始信号时用于产生射频信号、聚焦信号、跟踪信号等。
记住，如同结合来自第一光源的光束的光学路径的解释，线性偏振光束被1/4波板(其为光学元件21的光偏振元件)转化成环形偏振光束并且环形偏振光束透射过物镜22，并达到盘15，所述物镜的数值孔径由波长选择的数值孔径限制元件适合地进行控制以便根据波长而改变。因此，无需赘言，来自第二光源和第三光源的光束行进到盘所经过的光学路径与来自第一光源的光束的路径相同。光偏振元件(比如1/4波板)偏振第一、第二和第三波长的每个光束。
在本实施例中，由于组合透镜18b介于激光二极管11b和第一分色元件12之间，在向前方向上能透射过第二波长光束的光学系统的放大倍数与在向前方向上能透射过第一波长光束的光学系统的放大倍数不同。而且，由于组合透镜18c介于激光二极管11c和第二分色元件14之间，在向前方向上能透射过第三波长光束的光学系统的放大倍数可以变化。此外，可以推测，组合透镜18a也介于激光二极管11a和第一分色元件12之间。在这种情况下，类似于组合透镜18b介于激光二极管11b和第一分色元件12之间的情况，在向前方向上能透射过第一波长光束的光学系统的放大倍数与在向前方向上能透射过第二波长光束的光学系统的放大倍数不同。
根据本发明的前述实施例，可以提供一种增强的小型光学拾取装置，其能够从激光二极管发射出的激光束产生用来将信息记录到记录介质和从记录介质再现信息的射束点，并且能够对用于HD-DVD/DVD/CD读/写操作的三种波长的光束进行检测，还可以提供一种装备有这种光学拾取装置的光盘装置。
更具体地，当从三个激光二极管11a、11b和11c发射的光束被导向到一个物镜22时，关键的是将波阵面像差保持得特意地低并且将光能量的利用率保持得特意地高。于是，在上述实施例中，HD-DVD光学系统由允许光束透射过第一分色元件12和偏振光束分光器13的光学系统构成并且因此波阵面像差就变得很小并且光能量的利用率就能特意地保持很高。
而且，在细长型光学拾取装置中，要求整个光学系统尺寸很小以便使得拾取装置能容纳光学系统。根据上述实施例，用第二分色元件14反射光束用于光学放大倍数很大的HD-DVD光学系统。因此与光盘(CD)的光学系统相比，整个光学系统的尺寸就能减小。
此外，根据上述实施例，用于检测从盘15反射的光学信号的第一光学检测器17a同样用来检测从盘(其反射来自HD-DVD激光源和DVD激光源的激光束)发射的光学信号，并且因此光学检测器的数目能减少到两个。也就是说，仅仅是上述用于对来自CD激光源的光束进行检测的第一光学检测器17a和第二光学检测器17b被结合入能对用于HD-DVD/DVD/CD读/写操作的三种波长的光束进行检测的光学拾取装置。
上述光学拾取装置可以应用于能够从激光二极管发射出的激光束产生用来将信息记录到记录介质和从记录介质再现信息的射束点的光盘装置。
Claims (3)
1.一种光学拾取装置，其包括：
第一光源，用于发射第一波长的光束；
第二光源，用于发射第二波长的光束，所述第二波长大于第一波长；
第三光源，用于发射第三波长的光束，所述第三波长大于第二波长；
第一分色元件，用于透射过由所述第一光源发射的第一波长的光束并反射由所述第二光源发射的第二波长的光束；
偏振光束分光器，用于透射过来自第一光源的第一波长的光束和来自第二光源的第二波长的光束；
第二分色元件，用于反射从所述偏振光束分光器输出的第一和第二波长的光束并透射过从所述第三光源发射的第三波长的光束；
准直透镜，用于透射过被第二分色元件反射或透射的光束；
物镜，用于透射过已经穿过准直透镜并且具有第一、第二和第三波长的光束，以及用于将光束投射到圆盘上；
配置在准直透镜和物镜之间的光偏振元件和数值孔径限制元件；
第一光学检测器，用于根据第一光源和第二光源接收从圆盘反射并通过物镜、数值孔径限制元件、光偏振元件、准直透镜、第二分色元件以及偏振光束分光器的光束；
配置在第三光源和一组合透镜之间的分光装置，用于分割已经透射过第二分色元件的反射光束；和
第二光学检测器，用于根据第三光源接收从圆盘反射并通过物镜、数值孔径限制元件、光偏振元件、准直透镜、第二分色元件以及分光装置的光束。
2.根据权利要求1的光学拾取装置，其特征在于：所述第一分色元件被配置成：所述第二波长的光束相对于第一分色元件的反射面的法向的入射角不大于40°。
3.根据权利要求1的光学拾取装置，其特征在于：第一组合透镜被配置在第一光源和第一分色元件之间，并且第二组合透镜被配置在第二光源和第一分色元件之间，并且第三组合透镜被配置在第三光源和第二分色元件之间。
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