CN102081937A - 光拾取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光拾取装置。光拾取装置中除去因控制信号的变动及数据信号的误差率导致的多层间串音，确保窄层间隔下的稳定的运行。将来自多层光盘(501)的反射光以中心线分开的方式，被分离光学系统(107)平行分离成2份，并进行聚光。被聚光的来自所述层的反射光被限制反射区域的反射板(534)反射，并被光检测器(52)检测，来自其他层的反射光不被反射板(534)反射，所以层间串音降低。

Description

光拾取装置
技术领域
本发明涉及光拾取装置，尤其涉及光拾取装置的读取光学系统。
背景技术
对于光盘技术，现在普遍都在为增加容量而推进多层化技术。但是，常规光驱装置尚存层间串音问题。
参照图3，说明了光拾取装置检测光学系统中的多层光盘的串音问题。循迹误差信号检测通常采用DPP(Differential Push-Pull)法。DPP法中，通过衍射光栅将激光分离成1束主光线和2束子光线，以这3束光线对光盘进行照射。在图3中仅示出了主光线80。为简化计，501为2层的光盘，511和512为信息记录层。来自物镜401的主光线的最小光斑位置位于主光线80所示的信息记录层511上，以读取信息记录层511的信息。如图4所示，在信息记录层511上，形成循迹用导槽，主光线作为光斑94照射到该槽中，同时，子光线以照射光斑95、96的形状照射到刚好错开半个磁迹节距的位置。照射光的焦点在记录层511处重合，所以，该反射光沿着和入射光原路相反的方向返回到图3的物镜401上。然后，透过检测透镜402，变成光束801入射到光检测器51上。检测透镜402存在像散，光检测器51设置在最小弥散圆的位置。
图5示出了光检测器的形状和来自光盘的反射光的入射状态。中央四分离成田字型的检测器541检测主光线，主光线作为光斑811照射到检测器541上。子光线反射光分别作为光斑812、813各自入射到2分离检测器542、543之上。来自4分离检测器541的信号记为A、B、C、D，来自2分离检测器542的信号记为E、F，将来自2分离检测器543的信号记为G、H。此时，循迹误差信号TR表示为TR＝(A+B)-(C+D)-k{(E-F)+(G-H)}。其中，k为常数，由主光线和子光线的强度比等决定。通常，设定主光线比子光线强度大10倍以上。另外，聚焦误差信号记为AF，数据信号记为RF，AF＝A+C-(B+D)、RF＝A+C+B+D。TR和AF信号在激光照射位置控制时使用。
在对多层光盘照射激光时，各层反射的光检测器检测出的反射光量设计成基本相同。为此，离物镜近的层的透过率大，离物镜远的层也能够照射到激光。在这种条件下，如果激光焦点对焦到图3所示的信息读取目标层即511上，则部分激光作为光束82透过该层511，由相邻层512反射，成为杂光的反射光束83。该反射光束83返回物镜401，在入射到检测透镜402上之后，在光检测器51的正前暂时聚光，如光束804般扩束并入射到光检测器51上。光束804在光检测器面上如图5所示成为扩束光斑841，并呈覆盖光检测器541、542、543的状态。为此，光束811和812、813彼此形成干涉。该干涉受到因层间隔变动导致的光斑841的相位变化的影响，而产生变化。
光束811的全部光量即RF信号强度的变动引起RF信号的抖动而变差，将使得数据读取时的出错率增加。另外，光束812和813的干涉引起TR信号的变动。衍射光栅分离生成的子光线的强度设计上设定得较小，和来自相邻层的主光线的反射光的功率密度大致相同，因此干涉效果很好。该干涉也受光盘的倾角和层间隔等影响，不均匀层间隔光盘转动会导致光斑812或者813的光量分布发生改变。结果，对TR信号的差动信号部分(E-F)+(G-H)产生影响，循迹信号平衡打破。这样，轨迹会发生偏离，从而产生故障。同样，在相邻层512位于读取对象层511的物镜上的场合，同样从相邻层产生反射光，产生存在问题的干涉。
所以，专利文献1提出了一种降低串音的技术。在专利文献1中，在图7所示的光拾取光学系统中，使用反射区域限制反射镜43。下面对光学系统进行说明。半导体激光器101射出的激光通过准直透镜403和三角棱镜102，转换成圆形的准直光束。准直光束通过衍射光栅103分离成3束光束，1束主光线和2束子光线。主光线的前进方向和入射光束相同，而子光线则成为和光轴的两侧存在倾角的出射光。3束光束透过偏光束分光镜104，通过λ/4板105转换成圆偏光，在物镜透镜404处照射到由转动机构转动的多层光盘501上。其中，多层光盘501图示为2层光盘，但是也可以用3层以上的多层光盘。读取对象层(所述层)为511，激光的最小光斑位置位于511上。邻接层512产生反射光83，这也是产生串音的原因，即产生杂光。
来自多层光盘的反射光也含杂光，返回物镜404，通过λ/4板105，转换成与最初偏光方向正交的方向的线偏光。为此，被偏光分束器104反射，射向λ/4板106，转换成圆偏光。之后，由反射光聚光透镜405聚光，被来自所述层即记录层511的反射光的最小光斑位置处设置的反射板43反射。反射板43的形状如图8所示。831为主光线的最小光斑，832、833为子光线的最小光斑。各最小光斑被由反射区域限制的反射区域431、432、433反射。该反射区域的外侧是反射率低的部分。由反射板43反射的来自所述层的反射光返回反射光聚光透镜405，通过λ/4板106成为与入射时偏光方向正交的偏光方向的线偏光，并透过分束器104。406为具有像散的聚光透镜，在最小弥散圆的位置上放置光检测器42。光检测器52的具有感度的部分的形状如图5所示。来自光检测器52的信号由信号处理回路53处理，形成控制光斑位置的AF信号和TR信号、数据信号即RF信号。
在先技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2008-135097号公报
发明内容
然而，在图8中，作为串音的主要原因的来自其他层的杂光841照射很宽的区域，所以，反射率低的部分也受到照射，使得射向检测器的反射光量减少。而且，因为反射区域431、432、433也受到照射，所以，该区域的反射光返回检测器而作为另一导致串音的原因。
本发明的目的在于提供一种光拾取装置，通过提供除去残存的所述层间串音的手段，从而得到稳定的循迹信号及聚焦误差信号，进一步防止RF信号的信噪比降低。
为了解决所述问题，本发明提供一种通过防止来自其他层的反射光照射于反射区域限制反射面中的反射区域，使得层间串音减少的技术。
图9和图10示出将来自多层光盘的反射光分离成2份并由反射光聚光透镜进行聚光的状态。为了说明容易理解，在各图中将来自所述层的反射光和其他层的反射光分别在不同的图中进行描述，但是，实际上它们二者是同时重合在一起的。在两图的左侧，来自分离成的所述层的反射光812由反射光聚光透镜405进行聚光，在聚光面524形成最小光斑。在图9的右图中示出了来自比所述层更靠近物镜的层的杂光的反射光，由反射光聚光透镜405聚光的状态。入射到反射聚光透镜405的反射光851被分离。由于反射层离物镜很近，在离所述层的聚光面524更远的位置525进行聚光。在图10的右图中，示出了反射层位于比所述层更远的场合的聚光状态，分离的反射光852，在比所述层的聚光面524更靠近反射光聚光透镜405的位置526进行聚光。
图11示出了图9或者图10中的聚光面524的光的分布。来自所述层的反射光的主光线为1束，子光线为2束，主光线作为光斑821而射入，子光线作为光斑822和823而射入。来自所述层的反射光一分为二，呈从中间分开的光量分布。例如，主光线的其他层的反射光成816那样的光线，而子光线的其他层的反射光分布则如817和818那样的分布。无论如何，中心区域都是来自其他层的反射光所不能照射到的区域。其中，以将反射区域限定成531、532、533那样的方式设置反射板431的话，则仅会反射来自所述层的反射光，而来自其他层的反射光则基本上不会被反射。通过这样的方式限定反射区域，从而能够使所述层的反射光免遭其他层杂光的影响而被检测出来。
本发明的光拾取装置具有激光光源、将来自激光光源的激光聚光于多层光信息记录介质中的一个记录层上的照射光聚光光学系统、和检测从多层光信息记录介质的记录层反射的反射光的检测光学系统。检测光学系统包含将来自记录层的反射光进行平行分离的分离光学系统，将分离的反射光射入的反射光聚光透镜，设于由反射光聚光透镜射入的反射光中的来自目标记录层的反射光的最小光斑位置的反射区域限制反射面、以及检测反射光的光检测器，所述光检测器检测由反射面反射的反射光。
或者，在照射光聚光光学系统的光路中设置分束器和物镜，照射光聚光光学系统和检测光学系统共有分束器和所述物镜，照射光聚光光学系统使来自激光光源的激光作为发散光而通过分束器。而且，检测光学系统包含将来自记录层的反射光以在刚分离之后不通过光轴然后逐渐会聚在光轴上的方式分离在光轴两侧的分离光学系统，通过分离光学系统的反射光中的来自目标记录层的反射光的最小光斑位置上设置的反射区域限制反射面、和检测反射光的光检测器，光检测器检测由反射面反射的反射光。
位于来自所述层的反射光的焦点位置的反射区域限制反射面起到了反射来自所述层的反射光，不反射来自其他层的反射光的作用。
[发明效果]
根据本发明，因为来自其他层的反射光没有入射到光检测器上，所以，能够降低由于循迹误差信号、聚焦误差信号和RF信号层间串音所带来的影响。
另外，通过增大光线分离间隔，从而增大透镜移动，能够防止层间串音增加，还起到了同时满足窄层间隔多层光盘的要求的效果。
附图说明
图1示出本发明光拾取装置的光学系统的一例的图。
图2示出本发明光拾取装置的光学系统的一例的图。
图3示出来自邻接层反射光影响图。
图4示出1束主光线和2束子光线照射带槽记录面的状态的图。
图5示出光检测器形状和来自光盘反射光的光斑位置的宽度的图。
图6示出光栅锯齿形状的图。
图7示出采用限制反射区域的反射板的光拾取光学系统的图。
图8示出限制反射区域的反射板的图。
图9示出分离的反射光的聚光状态的图。
图10示出分离的反射光的聚光状态的图。
图11示出由所述层反射的主光线和子光线的分离平行光由反射聚光透镜聚光时的聚光状态和各其他层上反射光分布状态的图。
图12示出采用本发明光拾取装置的光盘驱动装置的一例的图。
图13示出光栅锯齿形状的图。
图14示出采用2块双棱镜的分离光学系统图。
图15示出采用2块分离光栅的分离光学系统图。
图16示出采用2块平行平板的分离光学系统的图。
图17示出信号处理回路的外观图。
符号说明
43：反射板 52：检测器 53：信号处理回路 101：半导体激光器 103：衍射光栅 104：偏光分束器 105：λ/4板 106：λ/4板 107：分离光学系统 404：物镜 405：反射光聚光透镜 406：像散聚光透镜 45：反射区域限制反射板 501：多层光盘534：带状反射区域541：四分离检测器542：2分离检测器543：2分离检测器81：来自所述层的反射光811：主光线光斑812：子光线光斑813：子光线光斑841：来自邻接层的主光线的光
具体实施方式
首先对分离光学系统作出说明。图14示出采用2块双棱镜分离光束的分离光学系统的示例图。平行光线入射到第1双棱镜408上，光轴的垂线作为分离线，形成相对光轴以相同角度对称的前进方向的平行光线。第2双棱镜409，将相对光轴具有一定角度的平行光线的前进方向，变成相对光轴平行。这样，通过使用2个双棱镜，从而能够将常规光束转换成分离平行光线。
图15示出采用透过光栅41和42进行平行分离的分离光学系统的示例图。光栅41和42分别由通过光栅而使得衍射光的方向不同的2个区域构成，2个区域的光栅均具有和分离线相同和槽方向相同的槽节距，并且为不产生0次光的槽深1/(n-1)的锯齿状光栅。n为光栅的折射率，空气中的折射率。槽深为其整数倍时不产生0次光。图13示出光栅41的锯齿形状，410和411区域中的锯齿呈现彼此反转的形状，所以衍射光产生于与光轴对称的方向上。这样，入射光的2个区域的光在不同的方向上射出。图6中示出光栅42的锯齿的形状。光从上方进行入射。421中锯齿的形状和410的形状和420的锯齿的形状和411的形状均相同，所以，透过光栅41而相对光轴具有角度的2束光束在透过光栅42之后，成为相对间隔一定空间的光轴平行的光。
图16示出使用平行平板的分离光学系统的例子的图。分离平板元件44由2块平行平板441和442构成，各平行平板相对光轴倾斜相同的角度，另外，相对光轴位于对称的位置上。2个平行平板的接合部形成的棱线与光轴垂直相交，平行平板的接合部形成的棱线或者底线通过主光线和子光线的中心，并且具有和垂直于光轴的直线大致相同的方向。从纸面上方射来的入射平行光在底线的位置一分为二，分别入射到不同的平行平板上。平行平板如果采用透明玻璃或者塑料制成的话则折射率比空气的大，所以，在入射面上，光线沿着离开含底线和光轴的平面的方向，在出射面成为和光轴平行的光束。
如上所述的分离光学系统假定入射的是平行光束，但是，也可以是经过反射光聚光透镜聚光之后的会聚光。例如图16所示的光学元件的场合，入射面的角度和出射面的角度相同，而在入射会聚光的场合，即使相对光轴的角度，入射面和出射面设计得各不相同，也能够得到相同的效果。
下面根据实施例对本发明进行说明。
[实施例1]
图1示出本发明实施例1光拾取装置的光学系统的图。图7所示光学系统中，插入分离光学系统107。这样，来自多层光盘501的反射光转换成中心部空心的状态的光束。尽管也可使用反射板43，但是可以被反射区域限制反射板45替换掉，反射区域例如如534示出的那样，呈带状矩形形状，反射来自所述层的反射光。矩形的长度方向的长度即使长但只要不照射杂光就没有问题。来自所述层的主光线和子光线以图中黑圆圈示出的光斑形态照射到该矩形反射区域上，所以这些光斑被反射。来自所述层的反射光在被平行分离的状态下返回反射光聚光透镜405，在通过了分离光学系统107之后，返回常规未分离状态。分离光学系统107射出的反射光在透过偏光分束器104、存在像散的聚光透镜406之后，由光检测器52检测出。来自其他层的反射光没有照射到矩形反射区域，所以，也没有返回到反射光聚光透镜405。因此，不能到达光检测器52，所以不会产生层间串音。另外，到达光检测器的光通过信号处理回路53生成RF信号等。
矩形形状的反射区域的宽度，在所述层位于至少焦点的进入范围，都需要比该反射光的光斑要大。光斑越大进入范围越窄，层间跳跃和焦点变得越不稳定。如果进入范围为3μm，物镜和反射光聚光透镜的光学系统的光学倍率为10倍，则需要带状宽度为60μm。随之而来的是，对于其他层的反射光则需要设置避开该矩形形状的双棱镜。
对于分离光学系统107，可以使用图14-16所示的光学系统。如图15所示的分离光学系统的光栅还可以是偏光性衍射元件。此时，仅仅对从偏光分束器104射向分离光学系统107的光线具有衍射效果，对于从106的λ/4板返回的偏光方向相差90度的光线并不起作用。尽管光束是在分离的状态下被检测出，但是与入射到各分离检测器(图5)的光量的光束没有被分离的场合相同，对于RF信号和控制信号并不产生问题。因此，存在这样的优点，即通过使用偏光性衍射光栅，对于反射板45的倾角和光轴方向的位置偏离，也能够减少分离元件的影响。其中，矩形反射面构成为矩形的长度方向和所述分离光学系统的分离方向大致一致。
图17中示出信号处理用电子回路。光检测器541和542、543和图5所示的相同。4分离检测器541检测主光线、2分离检测器542、543分别检测子光线。551到555为差动增幅器，561到566为加法回路。580为k倍的增幅器，k为参考主光线和子光线的强度比后确定的值。来自各检测器的信号在前置放大器增幅之后，利用这些电子回路进行处理，最终成为控制信号或者数据信号。从4分离检测器输出的A和B、C、D全部累加合成的信号572为数据信号。574为像散法形成的AF信号。573为主光线产生的推挽信号，571为子光线产生的子推挽信号。信号571被增幅器580增幅k倍，和主光线产生的推挽信号573一起，被差动增幅器555处理，生成TR信号575。
根据本实施例，因为对RF信号的层间串音降低，所以，RF信号的信噪比提高，能够得到错误降低的数据信号。同时，本方式随着层间隔的变动能够减少循迹误差信号的变动现象。换言之，从邻接层射来的主光线的反射光，和用于循迹的所述层来的子光线的反射光相互干涉，该相位差随着层间隔的变化而变化，所以，尽管子推挽信号变动，但是根据本发明，能够减少来自邻接层的反射光的影响，所以，循迹误差信号变动变小。因此，能够高精度控制激光照射位置，而因为能够正确确定读取及写入时的激光照射位置，所以信号品质得到提高。
本实施例中，尽管采用偏光光学系统，但是，在半导体激光的最大输出非常充裕的场合，也可以用常规分束器置换偏光分束器104，使用拆除了λ/4板105、106的光学系统。
[实施例2]
图2示出本发明实施例2的光拾取装置的光学系统图。在本实施例中，衍射光栅103和偏光分束器104设置在从准直透镜407靠半导体激光101侧。因此，从半导体激光101射出的激光以发散光的状态透过偏光分束器104，之后，被准直透镜407准直，入射到λ/4板105。在多层光盘中，如果所述层到光盘表面的深度不同，则产生的球面像差将不同，而该像差通过在光轴上移动准直透镜407而得到补偿。在实施例1中，衍射光栅103和偏光分束器104由于设置于准直透镜403和物镜404之间，所以需要聚光透镜405，而在实施例2中，如图2所示，从多层光盘501的读取目标层511反射的光束通过准直透镜407成为会聚光，所以无须聚光透镜。这样，起到了能够减少部件数量的效果。
和实施例1一样，分离光学系统107可以使用图14到16所示的光学系统。还可以如图15所示，和实施例1一样，分离光学系统的光栅采用偏光性衍射光栅。在实施例1中，从所述层511来的反射光作为平行光从分离光学系统107中射出，而在本实施例的场合，来自所述层511的反射光作为会聚光从分离光学系统107中射出。
[实施例3]
图12示出了能够减少层间串音的光盘驱动装置的实施例。回路711～714为用于在多层光盘501中记录数据的回路。错误修正用符号化回路711中，对数据附加上误差修正符号。记录符号化回路712以1-7PP方式对数据进行调制。记录补偿电路713产生与标记长度适配的用于输写的脉冲，基于产生的脉冲列，通过半导体激光驱动回路714，驱动光拾取装置60内的半导体激光，对来自物镜射出的激光80进行调制。在通过马达502转动驱动的光盘501上形成相变化膜，用激光加热，如果急剧冷却则成为非结晶状态，如果缓慢冷却则成为结晶状态。在这2个状态下反射率不同，可以形成标记。在输写的状态下，由于不进行使激光的相干性降低的高频波重叠，所以来自邻接层的反射光和来自所述层的反射光呈容易干涉的状态。为此，在不采取降低SPP变动的对策的场合，轨迹将发生偏移，邻接轨迹的数据相消，从而产生故障。在本实施例中，光拾取装置60可以采用实施例1、2所示的光拾取装置的某一种，即使对于多层光盘也不会产生循迹故障。
回路721～726用于读取数据。均衡器721用于改善最短标记长度附近的信噪比。该信号被输入到PLL回路722中，取出时钟数据。另外，被均衡器处理过的数据信号在时钟周期中被A-D转换器723数字化。在PRML(PertialPesponse Maximum Likelyhood：局部响应最大相似技术)信号处理回路724中进行维特比(viterbi)解码。在记录解码回路725中基于1-7PP方式的调制规则进行解码，在误差修正回路726中对数据进行复原。
另外，在实施例中尽管是对2层的例子做出的说明，无庸置疑，对3层以上也能得到同样的效果。
产业上利用可能性
根据本发明，在光拾取装置中，能够回避多层间串音的问题。这样，能够提高RF信号的信噪比，相应其他层串音除去效果，可以将数据信号品质误差保持在很小的状态。

Claims (12)

1.一种光拾取装置，其特征在于，具有：
激光光源；
将来自所述激光光源的激光聚光于多层光信息记录介质中的一个记录层上的照射光聚光光学系统；以及
检测从所述多层光信息记录介质的所述记录层反射的反射光的检测光学系统，
所述检测光学系统包含：
将来自所述记录层的反射光平行分离于光轴两侧以使分离后的光束不通过光轴的分离光学系统；
射入所述分离光学系统分离后的反射光的反射光聚光透镜；
设于由所述反射光聚光透镜射入的所述反射光中的来自所述一个记录层的反射光的最小光斑位置的反射区域限制反射面；以及
检测由所述反射区域限制反射面的反射面反射后的反射光的光检测器，其中，
所述反射区域限制反射面反射来自所述一个记录层的反射光而不反射来自其他记录层的反射光。
2.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
进一步包含将所述激光分离成主光线和子光线的光学元件，在所述反射区域限制反射面进行反射的区域反射各聚光光斑。
3.根据权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，
所述检测光学系统具有像散。
4.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统由沿着光轴配置的2个双棱镜构成。
5.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统由沿着光轴配置的2个光栅元件构成，所述2个光栅元件被含光轴的面一分为二，所述光栅元件的槽形状为锯齿状，槽深度为抑制0次光的深度，相对所述含光轴的面对称。
6.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统中将垂直于光轴的直线作为棱线，由相对光轴成相同角度的两个平面和将该两个平面在光轴方向平行移动的两个平面构成光学面。
7.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述反射面为矩形，矩形的长度方向和所述分离光学系统的分离方向大致一致。
8.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
所述反射面的反射区域的大小包含所述反射光在所述一个记录层上聚光时的照射区域，而不包含来自所述记录层以外的反射光的照射区域。
9.一种光拾取装置，其特征在于，具有：
激光光源；
将来自所述激光光源的激光聚光于多层光信息记录介质中的一个记录层上的照射光聚光光学系统；以及
检测从所述多层光信息记录介质的所述记录层反射的反射光的检测光学系统，
在所述照射光聚光光学系统的光路中设置分束器和物镜，所述照射光聚光光学系统和所述检测光学系统共有所述分束器和所述物镜，所述照射光聚光光学系统使来自所述激光光源的激光作为发散光而通过所述分束器，
所述检测光学系统包含：
将来自所述记录层的反射光分离于光轴两侧以使刚分离后不通过光轴然后逐渐会聚于光轴的分离光学系统；
通过了所述分离光学系统的所述反射光中的来自所述一个记录层的反射光的最小光斑位置上设置的反射区域限制反射面；以及
检测由所述反射区域限制反射面的反射面反射后的反射光的光检测器，其中，
所述反射区域限制反射面反射来自所述一个记录层的反射光而不反射来自其他记录层的反射光。
10.根据权利要求9所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统由沿着光轴配置的2个双棱镜构成。
11.根据权利要求9所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统由沿着光轴配置的2个光栅元件构成，所述2个光栅元件被含光轴的面一分为二，所述光栅元件的槽形状为锯齿状，槽深度为抑制0次光的深度，相对所述含光轴的面对称。
12.根据权利要求9所述的光拾取装置，其特征在于，
所述分离光学系统设置于将所述反射光向所述反射区域限制反射面会聚的光学元件和所述反射区域限制反射面之间。
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