CN1065347C - 光盘记录/再现装置的光学头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种元件少、结构简化，尺寸小的光学头。其中光束传输路径短，且能耗低。该光学头有一多边形棱镜，它具有第一和第二反射面。由激光源发射的激光束被第一反射面反射并被聚焦在光盘上，被光盘反射的带信息的激光束传过第一和第二反射面或由它们反射，然后再被入射到单一的光接受元件的第一和第二受光区上。光学头用第一和第二受光区所接受的反射信息光束的数据将信息记录在光盘上和从光盘再现信息，并进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服。

Description

光盘记录/再现装置的光学头
本发明涉及一种光盘记录／再现装置的光学头，具体地说，涉及一种光学头，它能够将信息记录于光盘上／从光盘再现信息，并借助于单一的光接受元件进行聚焦伺服和循迹伺服，从而简化光盘记录／再现装置的结构和降低能量损耗。
光盘记录／再现装置通过把光束会聚在光盘上，将信息记录于光盘上／从光盘再现信息。在使用光盘记录／再现装置的信息记录／再现媒体之中，磁光盘是一种高密度的存储工具，它有很大的容量，并能可删除地将信息记录于其上。
当光盘记录／再现装置在光盘上记录信息时，一束由半导体激光器发射的光束以射束点的形式被聚焦于光盘的信息记录面上，并使信息记录面的温度升至居里点。随后，信息记录面失去矫顽力并响应于给定的外部磁场被磁化。此后，停止发射光束并照原来的样子保持外部磁场，同时，信息记录面的温度被降低。当该温度降至居里点以下时，就完成信息的记录，即使外部磁场发生变化，被磁化的信息记录面也保持原来的样子。
当光盘记录／再现装置从光盘再现信息时，一个半导体激光器在低于居里点的温度条件下将一束光发射到光盘的信息记录面上。继而，该信息记录面经聚焦的光束照射而产生克尔效应或者磁光效应，从而使光束的偏振面被转过一个随信息记录面被磁化的情况而定的角度。光盘记录／再现装置通过根据偏振面所转过的角度测定信息记录面的磁化状态，再现光盘上的信息。
光盘上以同心状或螺旋状制成有相隔大约1．6μm间隔的信息轨迹和导引轨迹。光盘记录／再同装置借助于导引轨迹将数据记录于信息轨迹的预定位置／从信息轨迹的预定位置再现数据。于是光盘记录／再现装置实现聚焦伺服及循迹伺服，为了精确地在光盘上记录和从光盘上再现数据。即，光盘记录／再现装置控制光束，以便光束精确地聚焦在信息轨迹上和精确地追踪导引轨迹。
在光盘记录／再现装置中，光学头检测包括聚焦误差信号和循迹误差信号在内的伺服误差信号，物镜调节器根据所测得的伺服误差信号沿着聚焦和循迹的方向调节物镜。
图1是如上所述光盘记录／再现装置中的普通光学头10的结构透意图。光学头10中，由半导体激光器11发射的一束线偏振光通过准直透镜12变成平行光束，然后透过分光镜13。随后，该光束通过物镜14以射束点形式聚焦在光盘15的信息记录面上。光束被信息记录面反射，同时，光束的偏振平面偏转一个随信息记录面聚焦区的磁化情况而定的角度，以致该反射光束在此具有信息。该提供信息的光束再透过物镜14，并射入分光镜13。入射信息光束被第一反射面13a反射，随后被沿方向a1传送。
此信息光束被第二反射面13b分成两个组元。信息光束的一个组元被沿方向b1朝伺服误差信号检测光学系统传送，该系统包括聚光镜16、柱面透镜17和光接受元件18。此伺服误差信号检测光学系统利用象散法和差动法从信号光束检测聚焦误差信号和循迹误差信号。
同时，信息光束的另一组元被沿方向b2朝数据信号检测光学系统传送，该系统包括半波片19、聚光镜20、分光镜21和一对光接受元件22和23，而且，该组元还被此数据信号检测光学系统解码。由于它有一对光接受元件22和23，所以该数据信号检测光学系统可以除去甚至具有与信息光束同样位相的噪声，致使它能再现高质量的信息。
然而，由于上述光学头10有许多光学元件，诸如伺服误差信号检测光学系统、数据信号检测光学系统，以及一对光接受元件22和23，致使光学头10的结构复杂化，并使光学头10的尺寸增大。进而，由于光束通过多个光学元件传送，使光束的能量损耗增加，并使光盘记录／再现装置的光学效率降低。
为解决上述问题，已经尝试过多种简化光盘记录／再现装置的结构和减小其尺寸的努力。
授予Ernst等人的美国专利US 5，331，622公开了一种光学头，其中的元件被减少，光能损耗也被减至极小。Ernst的光学头包括一个物镜、一个激光二极管／光探测器和一个半立方体分光镜。Ernst的光学头中，光束的传送路径被缩短，并使光能损耗减少，所以该光学头的光学效率被大大提高。但是，Ernst的光学头有一缺点，即它需要一个共轭物镜，因为在Ernst的光学头中激光二极管和光探测器被构造成一个组件。此外，不容易实现关于共轭物镜的聚焦伺服。
本发明旨在克服现有技术的上述问题，因此，本发明的目的在于提供一种光学头，它具有减少了的元件及简化的结构，从而减小了该光学头的尺寸，缩短了光束的传输路径，并降低了该光学头的能量损耗。
为实现上述目的，本发明提供一种光盘记录／再现装置的光学头，用于将信息记录于光盘上和从光盘再现信息，该光学头包括：
一个发射激光束的激光源；
一个物镜；
第一光接受元件；和
定向装置，用以使自激光源发出的激光束定向通过物镜而朝向光盘，并且使由光盘反射的反射激光束定向朝着第一光接受元件，该第一光接受元件通过检测经定向装置传来的反射激光束给出数据，所述光学头根据此数据将信息记录在光盘上和从光盘再现信息，所述光学头根据该数据进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服，该定向装置包括一多边形棱镜。
本发明的光学头最好还包括分划装置，用以将激光束分成一束主束和两束子束；定向装置，使所述一束主束和两束子束向着光盘取向而通过物镜。
该多边形棱镜具有第一反射面和第二反射面。
多边形棱镜包括一个半立方体棱镜和一个平行六面体棱镜，所述平行六面体棱镜有第一和第二长侧边、一个下短侧边和一个上短侧边，所述半立方体棱镜有一个斜边、一个后侧边和一个下侧边，平行六面体棱镜的第一长侧边被面向物镜和激光二极管布置，平行六面体棱镜的第二长侧边被附在半立方体棱镜的斜边上，第一长侧边形成第一反射面，第二长侧边和斜边形成第二反射面。
最好第一反射面是一个修正的偏振分光镜的表面，而第二反射面是偏振分光镜的表面。
第一光接受元件包括第一受光区和第二受光区，第一受光区被安排在半立方体棱镜的下侧边，而第二受光区被安排在平行六面体棱镜的下短侧边。
第一受光区包括彼此相邻的第一、第二、第三和第四受光分区，第二受光区包括顺次排布的第五、第六和第七受光分区，光学头根据由第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七受光分区测得的反射激光束的第一和第二组元的强度，将信息记录在光盘上和从光盘再现信息，并进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服。
在如上所述的本发明的光学头中，到达第一反射面的激光束第一组元受到第一反射面的反射，并随之被定向朝向物镜；而到达第一反射面的激光束第二组元直线通过第一反射面，被向着半立体棱镜的后侧边传送。
由光盘反射并通过物镜传送的反射激光束通过第一反射面被传送，到达第二反射面。到达第二反射面的反射激光束被第二反射面分成第一组元和第二组元，该反射激光束的第一组元通过第二反射面被直线传送，并由第一光接受元件的第一受光区所检测，而反射激光束的第二组元被第二反射面反射，并被定向朝向第一反射面，随后，反射激光束的第二组元再被第一反射面反射，并由第一光接受元件的第二受光区所检测。
光学头将信息记录到光盘上和从光盘再现信息，并根据第一到第七受光分区测得的反射激光束的第一组元和第二组元的强度进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服。
通过参照附图，详细描述本发明的优选实施例，将使其上述目的以及其它特性和优点变得愈加清楚，其中：
图1是现有光盘记录／再现装置的光学头的结构示意图；
图2是本发明一种优选实施例光盘记录／再现装置的光学头的结构示意图；
图3是图2所示光学头的多边形棱镜的分解视图；
图4A、4B和4C是图2所示光学头第一光接受元件的平面图，用以表示入射于其上的反射光束的形状。
以下将参照附图，详细描述本发明的一种优选实施例。
图2示意地表示本发明一种优选实施例光盘记录／再现装置的光学头30。参考标号50表示一个光盘-一种光学记录介质。恰如所示者，光学头30包括一个激光二极管35、一个衍射平板31、一个多边形棱镜32、第一光接受元件38、第二光接受元件36和物镜34。
激光二极管35发射一束激光，用以将信息记录在光盘50上或从光盘50再现信息。衍射平板31将激光二极管35发射的激光束分成三束，包括一束主光束和两束子光束。
该多边形棱镜32可以被当做激光束定向装置用，该激光束从做为光源的激光二极管发出。
多边形棱镜32形成第一光路，用以使所分成的三束激光束定向朝向光盘50，还形成由光盘50反射的激光束通过物镜34的第二光路。
多边形棱镜32包括半立方棱镜32a和平行六面体棱镜32b。
与此同时，参照图3，平行六面体棱镜32b有第一和第二长侧边41和42、一个下短侧边和一个上短侧边43和44。半立方体棱镜32a有一个斜边45、一个后侧边46和一个下侧边47。
再参照图2，平行六面体棱镜32b的第一长侧边41被面向物镜34和激光二极管35布置。通过激光二极管35的法线具有如同通过物镜34的法线一样的关于第一长侧边41的入射角，致使从激光二极管35发射并由第一长侧边41反射的激光束通过物镜34传到光盘50。
平行六面体棱镜32b的第二长侧边42靠粘合剂或贴胶附于半立方体棱镜32a的斜边45上。于是，半立方体棱镜32a下侧边47就与平行六面体棱镜32b下短侧边43互相连在一起，成为一个整体平面。
同时，第一长侧边41形成多边形棱镜32的第一反射面33，而附着的第二长侧边42和斜边45形成第二反射面37。最好第一反射面33是一个修正的偏振分光镜的表面，而第二反射面37是偏振分光镜的表面。
激光二极管35与多边形棱镜32的第一反射面33之间布置着衍射平板31。
第二光接受元件36被附于半立方体棱镜32a的后侧边上，而第一光接受元件38被附于连在一起的半立方体棱镜32a的下侧边47和平行六面体棱镜32b的下短侧边43上。
光学头30根据第二光接受元件36所接受的激光束信号控制从激光二极管35发射的激光束强度。光学头30检测聚焦误差和循迹误差，并根据第一光接受元件38接受的激光信号将信息记录到光盘50上／从光盘50再现信息。
第一光接受元件38包括第一受光区39和第二受光区40。第一受光区39被附于半立方体棱镜32a的下侧边47上，而第二受光区40被附于平行六面体棱镜32b的下短侧边43上。
参照图4A到4c，第一受光区39具有彼此相邻的第一、第二、第三和第四受光分区39a、39b、39c和39d，第二受光区40包括顺次排布的第五、第六和第七受光分区40a、40b和40c。
此后将描述本发明一种具体实施例光盘记录／再现装置的光学头30中激光束的传输路径。
首先，激光二极管35产生并向多边形棱镜32的第一反射面33发射一束激光束。从激光二极管35发射的激光束被激光二极管35和多边形棱镜32之间的衍射平板31分成三束，包括一束主光束和两束子光束。被分成的三束继续朝向第一反射面33。
到达第一反射面33的三束激光束的一部分被第一反射面33反射，随之被定向射向物镜34。三束激光束的另一部分透过第一反射面33被直线传输，并被第二光接受元件36所检测。
第二光接受元件36测定所测的激光束并为驱动装置(未示出)提供测定的数据，以驱动激光二极管35，同时，该驱动装置调整激光二极管35的激光发射强度。
同时，被第一反射面33反射的三束激光束通过物镜34被射到光盘50上所形成的信息记录面上。入射激光束被该信息记录面反射，并被调制成响应于信息记录面上记录的麻点形状的各信息光束。被调制的信息光束再次通过物镜34被传到多边形棱镜32中。
被反射的信息光束穿过第一反射面33，到达第二反射面37。到达第二反射面37的一部分被反射的信息光束，比如P波，因第二反射面37的偏振特性被直线传送穿过第二反射面37。附在半立方体棱镜32a下侧边47的第一光接受元件38的第一受光区39检测这部分被反射的信息光束。
另一方面，到达第二反射面37的另一部分被反射的信息光束，比如S波，被第二反射面37反射，并被定向向着第一反射面33。然后，该另一部分被反射的信息光束再次被第一反射面33反射，并受到第一光接受元件38的第二受光区40检测。
光学头30像上面描述的那样，借助分别由第一光接受元件38的第一受光区39和第二受光区40测得的两束不同的反射光束测定聚焦误差和循迹误差，再根据所测定的结果进行聚焦伺服和循迹伺服。
此后将参照图4A到4C描述进行聚焦伺服和循迹伺服的过程，以及由上述本发明一种具体实施例光盘记录／再现装置的光学头30将信息记录在光盘50上／从光盘50再现信息的过程。
如果将由第一受光区39的第一、第二、第三和第四受光分区39a、39b、39c和39d以及由第二受光区40的第五、第六和第七受光分区40a、40b和40c测得的激光束强度标成INa、INb、INc、INd、INe、INf和INg，于是聚焦误差FE由以下方程所得：
FE=(INa+INc)-(INb+INd)。
因此，若FE等于零，则如图4B所示，意味着正在正常进行聚焦伺服。若EF小于零，则如图4A所示，意味着物镜34太靠近光盘50。若FE大于零，则如图4C所示，意味着物镜34过于远离光盘50。
于是，当FE不等于零时，光学头30使聚焦伺服调节器(表示出)调节光盘50与物镜34之间的距离。
根据利用三束法分别由第五受光分区40a和第七受光分区40c测得的激光束强度之间的差测定循迹误差。将测得的循迹误差送到循迹伺服调节器(未示出)，所述循迹伺服调节器驱动物镜34，以使物镜34的焦点能准确地追踪光盘50上的导引轨迹。
同时，在光学头30将信息记录在光盘50上／从光盘50再现信息时，从第一受光区39的第一、第二、第三和第四受光分区39a、39b、39c和39d以及由第二受光区40的第五、第六和第七受光分区40a、40b和40c测得的激光束强度INa、INb、INc、INd、INe、INf和INg也得到利用。
当光学头30把信息记录在光盘50上时，从第一、第二、第三和第四受光分区39a、39b、39c和39d以及第六受光分区40b测得的激光束强度INa、INb、INc、INd和INf之间的差Sdif得到利用，其中
Sdif=(INa+INb+INc+INd)-INf。
当光学头30从光盘50再现信息时，从第一、第二、第三、第四和第六受光分区39a、39b、39c、39d和40b测得的激光束强度INa、INb、INc、INd和INf的和Ssum得到利用，其中
Ssum=(INa+INb+INc+INd)+INf。
如上所述，本发明光盘记录／再现装置的光学头30只借助单一的光接受元件，也即第一光接受元件38进行聚焦伺服和循迹伺服，并将信息记录在光盘50上／从光盘50再现信息。所以，光学头30无需区分成伺服误差信号检测光学系统和数据信号光学系统，从而可使光学头30的元件数减少，还可使光学头30的结构简化。另外，激光束的传送路径被缩减，于是也就使光能的损耗减少。
虽然已参照特定的实施例特定地表示和描述了本发明，但恰如所附各项权利要求规定的，不超出本发明的精神及范围的各种形式和细节上的改变可为有效者，此将被本领域那些熟练人员所理解。

Claims (14)

1、一种将信息记录在光盘上和从光盘再现信息的光盘记录／再现装置的光学头，所述光学头包括：
一个发射激光束的激光源；
一个物镜；
第一光接受元件；和
定向装置，用以使自激光源发出的激光束定向通过物镜而朝向光盘并且使由光盘反射的反射激光束定向朝着第一光接受元件，该第一光接受元件通过检测经定向装置传来的反射激光束给出数据，以使所述光学头将信息记录在光盘上和从光盘再现信息，并根据该数据进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服，该定向装置包括一多边棱镜。
2、一种如权利要求1所述的光学头，还包括将激光束分成一束主光束和两束子光束的装置，定向装置使所述一束主光束和两束子光束定向通过物镜朝向光盘。
3、一种如权利要求2所述的光学头，其中，所述分束装置包括一个被布置在所述激光源和定向装置之间的衍射平板。
4、一种如权利要求1所述的光学头，其中，所述物镜被安置在所述光盘和定向装置之间。
5、一种如权利要求1所述的光学头，其中，所述多边棱镜具有第一反射面和第二反射面。
6、一种如权利要求5所述的光学头，其中，所述多边形棱镜包括一个半立方体棱镜和一个平行六面体棱镜，所述平行六面体棱镜有第一和第二长侧边、一个下短侧边和一个上短侧边，所述半立方体棱镜有一个斜边、一个后侧边和一个下侧边，平行六面体棱镜的第一长侧边被面向物镜和激光二极管安置，平行六面体棱镜的第二长侧边被附于半立方体棱镜的斜边上，第一长侧边形成第一反射面，第二长侧边和斜边形成第二反射面。
7、一种如权利要求6所述的光学头，其中，穿过激光二极管的第一法线相对于第一长侧边具有入射角，它等于穿过物镜的第二法线的入射角，致使从激光二极管发射并由第一长侧边反射的激光束通过物镜传到光盘。
8、一种如权利要求6所述的光学头，其中，所述第一反射面是一个修正的偏振分光镜面，激光束被该第一反射面分成第一和第二组元，使得到达第一反射面的激光束第一组元受到第一反射面的反射，并随之被取向朝向物镜；而到达第一反射面的激光束第二组元直线穿过第一反射面，被向着半立方体棱镜的后侧边传送。
9、一种如权利要求8所述的光学头，其中，还包括检测来自激光源的激光束的强度的装置，用以控制激光束的强度。
10、一种如权利要求9所述的光学头，其中，所述的检测装置包括附在半立方体棱镜之后侧边上的第二光接受元件，该第二光接受元件检测激光束的第二组元，以控制激光束的强度。
11、一种如权利要求6所述的光学头，其中，所述半立方体棱镜的下侧边与平行六面体棱镜的下短侧边互相连在一起，成为一个整体平面，第一光接受元件被附于该整体平面上。
12、一种如权利要求11所述的光学共，其中，所述第一光接受元件包括第一受光区和第二受光区，第一受光区被附于半立方体棱镜的下侧边上，而第二受光区被附于平行六面体棱镜的下短侧边上。
13、一种如权利要求12所述的光学头，其中，所述第二反射面是偏振分光镜的表面，以致由光盘反射并通过物镜传送的反射激光束通过第一反射面被传送，到达第二反射面，到达第二反射面的反射激光束被第二反射面分成第一组元和第二组元，反射激光束的第一组元通过第二反射面被直线传送，并由第一光接受元件的第一受光区所检测，而反射激光束的第二组元被第二反射面反射，并被定向朝向第一反射面，随后，反射激光束的第二组元再被第一反射面反射，并由第一光接受元件的第二受光区所检测。
14、一种如权利要求13所述的光学头，其中，所述第一受光区包括彼此相邻的第一、第二、第三和第四受光分区，第二受光区包括顺次排列的第五、第六和第七受光分区，所说光学头根据第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七受光分区测得的反射激光束的第一和第二组元的强度将信息记录在光盘上和从光盘再现信息，并进行物镜的聚焦伺服和循迹伺服。
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