CN1093975C

CN1093975C - 光学头

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Publication number: CN1093975C
Application number: CN97114962A
Authority: CN
Inventors: 李哲雨; 辛东镐; 郑钟三; 成平庸; 赵虔皓; 催显燮; 李庸勋; 金泰儆; 朴鲁京
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-07
Publication date: 2002-11-06
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: CN1170932A; KR980004512A; SG52983A1; NL1006255A1; JP2818408B2; JPH1079138A; KR100234261B1; NL1006255C2

Abstract

一种光学头，可兼容不同格式的光盘，它包括：一发射某一波长光的第一光源；一发射波长不同于第一光源发出光的波长的第二光源；一物镜，分别将从第一和第二光源发出的光聚焦到记录介质上；光路转换装置，设置在第一和第二光源之间的光路上，以改变入射光的传播路径；一第一光探测器，用于接收从第一光源发出的、经由记录介质和光路转换装置入射的光；一第二光探测器，用于接收从第二光源发出的、经由记录介质和光路转换装置入射的光。

Description

光学头

本发明涉及一种光学头，尤其涉及一种能够兼容不同格式的盘型记录介质的光学头。

适用于可高密度记录和再现信息的数字视盘机(DVDP)的光学头应该不仅能在数字视盘(DVD)记录和再现，而且还能在CD类的记录介质，例如一种小型盘(CD)，CD-R(可再记录的)，CD-I，CD-G等记录和再现，以便取得兼容性。

然而，现有的CD类盘的标准厚度是1.2mm，由于可允许的盘倾斜误差、物镜的数值孔径等原因，DVD的标准厚度是0.6mm。因此，在用DVD的光学头记录和再现被记录在CD上的信息时，由于其厚度的不同就会产生球差。由于这种球差，就不可能取得需要记录信息信号用的足够的光强度，或者在再现时会出现信号的恶化。

同样，再现DVD和CD的光源有不同的波长，其中，现有再现CD的光源的波长约为780nm，而再现DVD的波长约为650nm。

一种传统的可兼容的光学头，能记录和再现具有如上所述不同格式盘上的信息，它包括一发出波长约为650nm、适用于DVD格式的光源，但具有一种改进的结构，这种结构能对所用盘的厚度差进行补偿，使得不同格式的盘可互换地用在具有这种可兼容光学头的装置中。在这种情况下，相比于采用发出780nm波长光的光源的光学头，其光强度下降了约5％，但是由于它是在再现的可允许范围内，所以这样的问题不是严重的。

然而，当采用CD类中的一种CD-R时，使用发出650nm波长光的光源相比于使用发出780nm波长光的光源时会产生灵敏度方面的差别。即，由于CD-R有一层有机染料膜记录层，所以跟波长有关的反射率的差别是显著的，如图1所示。于是，在使用波长约为650nm的光时，反射率下降到10％以内，这将不可能使信号再现。

为了克服上述的问题，如图7所示，设计了一种传统的可兼容光学头，它包括发出650nm波长光的第一光源21和发出780nm波长光的第二光源31。第一光源21适用于一种相对薄的盘10a，例如DVD盘，而第二光源31适用于一种相对厚的盘10b，例如CD盘。

由第一光源21发出的光被偏振分束器23反射，通过干涉滤光器33、λ/4光程差片11和全息元件13，再由物镜15聚焦至光盘10上。干涉滤光器33将第二光源31发出的光反射到光盘10，再通过由光盘10反射的光。

由于第一光源21发出的光其直径大于形成在全息元件13中心上的衍射图形的直径，所以该光不受到衍射，甚至在光通过全息元件13之后也不衍射，即，为零级衍射光，它被聚焦在相对薄的光盘10a上。另外，由第二光源31发出的光在通过全息元件13时受到衍射图形的衍射，成为+1级光，并聚焦至相对厚的光盘10b上。

可兼容的光学头采用两种光源时可使用CD-R作为记录介质。然而，其上形成衍射图形的全息元件的使用将使组装和光学布置有困难。而且，由于使用光学探测器，就需要对两个光源发出的光的光轴进行精确的调整。

本发明的目的在于，提供一种能兼容于不同格式光盘的、结构简单的可兼容光学头，以克服上述的问题。

为实现上述目的，所提供的可兼容光学头包括：一发出一定波长光的第一光源；一第二光源，其发出的光的波长不同于第一光源所发出光的波长；一将第一和第二光源发出的光分别聚焦至记录介质上的物镜；一设置在第一、第二光源与物镜之间的光路转换装置，用于改变入射光的传播路径；一第一光探测器，用于接收从第一光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光；一第二光探测器，用于接收从第二光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光，光路转换装置包括：一位于第一光源和物镜之间光路上的第一分束器，用于将第一光源发出的光反射至记录介质，再将由记录介质反射的光通向第一光探测器；一位于第一分束器和物镜之间光路上的第二分束器，用于将第二光源发出的光反射至记录介质，并通过由所述记录介质反射的光；一位于第一和第二分束器之间光路上的第三分束器，用于将第二光源发出、由记录介质反射并通过第二分束器的光反射向第二光探测器。

根据本发明的另一方面，所提供的可兼容光学头包括：一发出一定波长光的第一光源；一第二光源，其发出的光的波长不同于第一光源所发出光的波长；一将第一和第二光源发出的光分别聚焦至记录介质上的物镜；一设置在第一、第二光源与物镜之间的光路转换装置，用于改变入射光的传播路径；一第一光探测器，用于接收从第一光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光；一第二光探测器，用于接收从第二光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光，光路转换装置包括：一位于第一光源和物镜之间光路上的第一分束器，用于将第一光源发出的光反射至记录介质，并将由记录介质反射的光通向第一光探测器；一位于第一分束器和物镜之间光路上的第二分束器，用于将第二光源发出的光反射至记录介质，并通过由记录介质反射的光；一位于物镜和第二分束器之间光路上的第三分束器，用于将第一和第二光源发出的光传到记录介质，并传输从第一光源发出的、再由记录介质反射的光，并将由光源发出的、由记录介质反射的光反射至第二光探测器。

根据本发明的再一方面，所提供的可兼容光学头包括：一发出一定波长光的第一光源；一第二光源，其发出的光的波长不同于第一光源所发出光的波长；一将第一和第二光源发出的光分别聚焦至记录介质上的物镜；一设置在第一、第二光源与物镜之间的光路转换装置，用于改变入射光的传播路径；一第一光探测器，用于接收从第一光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光；一第二光探测器，用于接收从第二光源发出的、并经由记录介质和光路转换装置入射的光，光路转换装置包括：一位于第一光源和物镜间光路上的第一分束器，用于将由第一光源发出的光传到记录介质，并将记录介质反射的光反射至第一光探测器；一位于第二光源和物镜间光路上的第二分束器，用于反射第二光源发出的光，并将记录介质反射的光射向第二光探测器；一位于第一分束器和物镜间光路上的第三分束器，用于将从第二光源发出的、由第二分束器反射的光反射至记录介质，并将由记录介质反射的光反射至第二分束器。

根据本发明的再一方面，第一光源和第一光探测器互相邻近安置，构成一第一组件。

本发明的上述目的和优点通过参见附图详细说明本发明的优选实施例将会更清楚，其中：

图1是在采用CD-R作为记录介质时光源波长和反射率的曲线图；

图2是传统可兼容光学头的光学布置示意图；

图3是根据本发明第一实施例的可兼容光学头的光学布置示意图；

图4是根据本发明第二实施例的可兼容光学头的光学布置示意图；

图5是根据本发明第三实施例的可兼容光学头的光学布置示意图；

图6是根据本发明第四实施例的可兼容光学头的光学布置示意图；

图7是图6中所采用的第一组件的实施例的示意剖视图。

如图3所示，本发明第一实施例的可兼容光学头包括：产生和发出激光的第一和第二光源51和61；第一、第二和第三分束器53、63和65，它们作为光路转换装置设置在光路上，以改变入射光的传播路径；一物镜41，用于将光源51和61发出的光聚焦至记录介质10上；以及第一和第二光探测器57和69，用于接收由记录介质10反射的光，并探测信息信号和误差信号。

第一光源51产生和发射波长约为650nm的光，这种光可以在相对薄的光盘10a，例如DVD、DVD-ROM盘上记录和再现信息。第二光源61产生和发射波长约为780nm的光，这种光可以在相对厚的光盘10b，例如CD类，尤其是CD-R盘上记录和再现信息。

第一和第二光源51和61设置在不同的光路上，按照记录介质的种类有选择地驱动其中的一种光源。这里，第一和第二光源51和61的驱动机构是采用一种手动的操作方法，即，使用者选择适合于某种记录介质10的光源，或一种自动的操作方法，即，由可探测装在播放机内的记录介质10的种类的单独的探测器(未图示)来选择光源。由于上述的驱动机构是公知的，所以略去对它们的详述。

物镜41对第一和第二光源51和61发出的光聚焦，在记录介质10上形成一光点。物镜41由根据聚焦误差信号和循迹误差信号来驱动的执行器(未图示)驱动。

第一和第二光探测器57和69分别接收由第一光源51和第二光源61发出、并经由记录介质10、第一、第二和第三分束器53、63和65入射的光。第一和第二光探测器57和69至少包括两个光接收板(未图示)，用于接收入射光，并产生相应于该光量的电信号。从第一和第二光探测器57和69输出的电信号进行微分和/或求和放大，用于探测信息信号、循迹误差信号和聚焦误差信号。

第一分束器53位于第一光源51和物镜41间的光路上，并将第一光源51发出的光反射至记录介质10，再将由记录介质10反射的光传到第一光探测器57。第一分束器53以一定的比率通过一部分入射光，而反射其余部分的光。最好第一分束器53是如图示的平面的，然而也可以是由两个三角形组合而成的立方体型的。这里，第一光源和第一光探测器的布置可以依照立方体型结构来考虑。

第二分束器63位于第一分束器53和物镜41之间光路上，将第二光源61发出的光反射至记录介质10上，并将记录介质10反射的光通过该分束器。

另外，第三分束器65位于第一和第二分束器53和63之间的光路上，并改变传播光路，使第一光源61发出的、通过第二分束器63、并由记录介质10反射的光射向第二光探测器69。第一、第二和第三分束器53、63和65中的每一个均可涂层，使一定波长区域内的光可有选择地通过或反射。

第二和第三分束器63和65可以是平面的或立方体的。在第二和第三分束器63和65是平面的情况下，由于两个分束器63和65的倾斜而引起的象散，在第一光源51发出的光通过时不应出现，于是，如图所示，第二和第三分束器63和65沿相反方向倾斜，以抵消互相之间的象散。最好，第二和第三分束器63和65之间的倾斜角为90°。

在物镜41和第二分束器63之间的光路上还设置有准直透镜45。由于第一光源51位于准直透镜45的焦点上，所以从第一光源发出的、通过准直透镜45的光成为平行光。另，由于第二光源位于偏离准直透镜45的焦点位置，即，位于比焦距短的位置上，所以从第二光源61发出的、通过准直透镜45的光A发散成为几乎类似于平行光的光。如上所述，由第二光源61发出的、经准直透镜45的光的发散可以阻止产生球差，这是由于在制造用于相对薄光盘10a的物镜41时，光源的波长和记录介质10之间的一种厚度差所造成的。

由第一光源51发出的、并通过准直透镜45和物镜41的光聚焦在相对薄的记录介质10a上。由第二光源61发出的、并通过准直透镜45和物镜41的光聚焦在相对厚的记录介质10b上。

另，在第一分束器53和第一光探测器57之间的光路上还设置有第一传感器透镜55，对入射到第一光探测器57上的光的聚焦予以控制。第一传感器透镜55有利于第一光探测器57的光学布置。另外，可控制第一传感器透镜55的曲率，使通过第一传感器透镜55的光的水平方向焦点位置不同于其垂直方向焦点的位置，这就引起象散。于是，第一光探测器57可以按象散法探测聚焦误差信号。

在第三分束器65和第二光探测器69之间的光路上还设有一第二传感器透镜67。第二传感器透镜67的结构和作用基本上与第一传感器透镜55的相同。

本发明第二实施例所述的一种可兼容的光学头表示在图4中。图中，与图3中相同的标号表示相同的元件。参见图4，一第二分束器163设置在第一分束器53和物镜41之间的光路上，并将从第二光源61发出的光反射至记录介质10，再通过从记录介质反射的入射光。

一第三分束器165位于物镜41和第二分束器163之间的光路上，并通过来自第一和第二光源51和61的入射光，将由第二光源61发出的、由记录介质10反射的光射向第二光探测器69。

这里，最好第二和第三分束器163和165是如图4所示的立方体形的，它可使从第二光源61发出的光的形状不会由于象散而变形。

一种根据本发明第三实施例的可兼容的光学头，如图5所示。图中，相同的标号表示相同的元件。根据本实施例的特征，第三分束器65位于第一分束器53和物镜41之间的光路上，并将第二光源61发出的光反射到记录介质10，以及反射从记录介质10反射的入射光。

第二分束器63位于第二光源61和第三分束器65之间的光路上，并将从第三分束器入射的光射向第二光探测器69。

最好是，第一、第二和第三分束器53、63和65是图5所示的扁平形的。图中，第一分束器53和第三分束器65相对倾斜。还有，第一光源5 1与第一分束器53、第三分束器65、物镜41和记录介质10在一条直线上。

第一、第二和第三分束器53、63和65可以是立方体的或如上所述的扁平的。

见图6，本发明第四实施例的一种可兼容的光学头，它包括第一和第二光学组件70和80，用于发射出不同波长的光，并同时接收由记录介质10反射的光；物镜41，将第一和第二光学组件70和80发出的光聚焦到记录介质10的记录面上；一光路转换装置，例如一分束器47，设置在光路上，以改变入射光的传播路径。与以前图中相同的标号表示相同的元件。

根据本实施例的特征，光源和光探测器组合成一光学组件。在这种情况下，就不需要在光路中插入第一分束器53(见图3)和第三分束器65。于是，由于只有一分束器47作为光路转换装置，所以可使光学系统的结构简单化，光的利用率得到提高。

第一和第二光学组件70和80中的一个可以由如图3至5所示的光源和光探测器组成。

第一光学组件70，在分束器47具有立方体型结构时可以采用，它的构成如图7所示。在图7中，第一光学组件70包括，一基板71，其上安置第一光源151和第一光探测器157，外壳72罩住第一光源151和第一光探测器157，在外壳上还有一发射窗73，在发射窗73内安置一全息元件74。

当第一光源151是一边缘发射激光器时，第一光源151通过安装件75连接到基板71。另外，第一光学组件70包括多个贯穿并固定到基板71上的引线76，用于驱动第一光源151和第一光探测器157。

全息元件74使从第一光源151发出的光直接射到图6的记录介质，而将由记录介质10反射的光衍射向第一光探测器157。

图6的第二光学组件80的结构类同于第一光学组件70的结构，不同之处是，第二光源(未图示)和第二光探测器发射的光和探测的光的波长不同于第一光源151和第一光探测器的光的波长。

当分束器47的形状制成倾斜的平板时，第一和第二光学组件70和80的全息元件74成斜角地设置在光路上，其倾斜方向与分束器47的倾斜方向相反。于是，从第一光源51入射到记录介质10上的光的畸变可得到阻止。

一种根据本发明的可兼容的光学头，包括发射出不同波长光的第一和第二光源，和根据所用记录介质的种类通过选择驱动一种光源来兼容地使用不同厚度的光盘，并且可防止对记录在CD类盘上，尤其是盘上具有有机染料膜记录层的CD-R盘上的信息再现时数据的破坏。另外，有选择地使用两个光源可以提高光学头的使用寿命，使用两个光探测器也便于每个组成部件的光路布置。

Claims

1.一种可兼容的光学头，它包括：

一发射具有预定波长的第一光源；

一发射波长不同于所述第一光源发出光波长的第二光源；

一物镜，用于分别将所述第一和第二光源发出的光聚焦到记录介质上；

一光路转换装置，位于所述第一和第二光源之间的光路上，所述光路转换装置用于改变入射光的传播路径；

一第一光探测器，用于接收由所述第一光源发出的、并经由所述记录介质和所述光路转换装置入射的光；

一第二光探测器，用于接收由所述第二光源发出的、并经由所述记录介质和所述光路转换装置入射的光，

其中，所述的光路转换装置包括：

一位于所述第一光源和所述物镜之间光路上的第一分束器，用于将由所述第一光源发出的光反射到所述记录介质，并将由所述记录介质反射的光射向所述第一光探测器；

一位于所述第一分束器和所述物镜之间光路上的第二分束器，用于将由所述第二光源发出的光反射到所述记录介质上，并传送由所述记录介质反射的光；

一位于所述第一和第二分束器之间光路上的第三分束器，用于将从所述第二光源发出的、由记录介质反射并通过所述第二分束器的光反射向所述第二光探测器。

2.如权利要求1的可兼容的光学头，还包括，一准直透镜，用于将入射在所述第一和第二光源之间和所述物镜上的发散光变成平行光或近似平行的光。

3.如权利要求2的可兼容的光学头，其中，所述第二光源位于所述准直透镜的焦距内，使由所述第二光源发出并通过所述的准直透镜的光以一定的角度发散。

4.如权利要求1的可兼容的光学头，还包括，一第一传感器透镜，用于调节入射到至少一个所述第一和第二光探测器的光路上的入射光的聚焦。

5.如权利要求1的可兼容的光学头，其中，所述第一光源和所述第一光探测器互相靠近地安装，构成一第一组件。

6.如权利要求5的可兼容的光学头，其中，所述第一组件包括：

一基板，所述第一光源和所述第一光探测器安装在所述基板上；

一外壳，具有通过从所述第一光源发出的光的发射窗，所述外壳盖住所述第一光源和所述第一光探测器；

一全息元件，安置在所述发射窗内，用于将从所述第一光源发出的、以及经过所述物镜和所述记录介质接收的光导向到所述第一光探测器。

7.如权利要求1的可兼容的光学头，其中，所述第二光源和第二光探测器互相靠近安置，构成一第二组件。

8.如权利要求7的可兼容的光学头，其中，所述第二组件包括：

一基板，在该基板上安装所述第二光源和所述第二探测器；

一外壳，具有通过从所述第二光源发出的光的发射窗，该外壳盖住所述第二光源和所述第二光探测器；

一全息元件，安置在所述发射窗内，将由所述第二光源发出的、并经由所述物镜和记录介质接收的光导向到所述第二光源。

9.一种可兼容的光学头，它包括：

一发射具有预定波长的第一光源；

一发射波长不同于所述第一光源发出光波长的第二光源；

其中，所述光路转换装置包括：

一位于所述第一分束器和所述物镜之间光路上的第二分束器，用于将由所述第二光源发出的光反射到所述记录介质，并将通过由所述记录介质反射的光；

一位于所述物镜和所述第二分束器之间光路上的第三分束器，用于将由所述第一和第二光源发出的光射到所述记录介质，并通过由所述第一光源发出的、和由所述记录介质反射的光，以及将由所述光源发出的、和由所述记录介质反射的光反射到所述的第二光探测器。

10.如权利要求9的可兼容的光学头，还包括：一准直透镜，用于将入射在所述第一和第二光源之间光路上以及物镜上的发散光变成为平行光或近似于平行的光。

11.如权利要求10的可兼容的光学头，其中，所述第二光源位于所述准直透镜的焦距内，使由所述第二光源发出、并通过准直透镜的光以一定的角度发散。

12.如权利要求9的可兼容的光学头，还包括，一第一传感器透镜，用于调节入射到至少所述第一和第二光探测器中的一个上的光的聚焦。

13.一种可兼容的光学头，它包括：

一发射具有预定波长的第一光源；

一发射波长不同于所述第一光源发出光波长的第二光源；

其中，所述的光路转换装置包括：

一位于所述第一光源和所述物镜之间光路上的第一分束器，用于将由所述第一光源发出的光射向所述记录介质，并将由所述记录介质反射的光反射到所述第一光探测器；

一位于所述第二光源和所述物镜间光路上的第二分束器，用于反射从所述第二光源发出的光，并将由所述记录介质反射的光射向所述第二光探测器；和

一位于所述第一分束器和所述物镜之间光路上的第三分束器，用于将由所述第二光源发出的、由所述第二分束器反射的光反射到所述记录介质，并将所述记录介质反射的光反射到所述第二分束器。

14.如权利要求13的可兼容的光学头，还包括，一准直透镜，用于将入射到所述第一和第二光源之间的光路以及所述物镜上的发散光改变为平行光或者近似平行的光。

15.如权利要求14的可兼容的光学头，其中，所述第二光源位于所述准直透镜的焦距内，使从第二光源发出的、通过所述准直透镜的光以一定的角度发散。

16.如权利要求13的可兼容的光学头，还包括，一第一传感器透镜，用于调节入射在至少所述第一和第二光探测器中的一个的光路上的光的聚焦。