CN1126871A - 磁光盘复制系统的光拾取装置 - Google Patents

Abstract

一种光拾取装置，包括一光分离器，该分离器包括在对角平面上，具有部分反射镀膜层的棱镜、镜子和偏振束分光面，该棱镜位于矩形六面体的第一角上，镜子装在与第一角相对置的第二角上，偏振光分离器平面形成在棱镜和镜子之间，位于与部分反射镀膜层平行的线上，这条线通过第三角，所述棱镜、镜子和偏振束分离器整体形成在该六面体内，激光束被转换成平行光束，射到偏振束分离器上。第一和第二偏振分量在光检测器内被检测。

Description

磁光盘复制系统的光拾取装置

本发明涉及一种用于磁光盘复制系统的光拾取装置，尤其是本发明涉及一种先进的磁光盘复制系统的光拾取装置，用于读出记录在磁光存储载体上的数据。

近来，人们一直试图制造一种数据记录载体，这种载体材料根据其磁状态可具有多变的光学性能，于是人们生产出了磁光盘，根据这种磁光盘记录层的磁状态，它的反射光的偏振状态是变化的。利用各偏振状态的不同，可将数据记录在光盘上或从光盘上读出，并且应用这种原理的磁光盘用作大容量的数据存储载体。为了将数据记录在磁光盘上及读出存在磁光盘内的数据，通过将一个磁头和一个光学头一体化构成一个光拾取装置。

一个这样的光拾取装置的实例公开在美国专利文献5,020,041中，该文献的图1展示了具有传统的光拾取装置的磁光存储系统。

图1所示的磁光复制系统的光拾取装置中，磁光盘1由一旋转电机驱动，它包括一磁光记录层101，其上利用磁光效应记录有数据，一个圆盘形透明基底103朝向一个光学头11，一个保护层102朝向一个磁头12。作为光源的半导体激光器2发射的光通过准直透镜3瞄准和指向装在执行机构6上的聚焦透镜5，该光束还穿过一束分离设备4。由聚焦透镜5聚焦后的光束对准圆盘的基底103，从而在记录层101上形成一约为1μm直径的小光点。

聚焦的光束根据记录层101的磁状态偏振，然后反射。反射的光再次穿过聚焦透镜，并且被束分离器4所反射，接着瞄准磁光学信号检测光学系统8，光点控制信号检测光学系统9用于检测由束分离器7分离的散焦和脱轨情况。磁光信号检测系统8是一种差分信号检测系统，它包括λ/2板801和偏振光束分离器803。作用到磁光信号检测光学系统8的光通过λ/2板801和透镜802，然后由偏振光束分离器803将光分成两个偏振分量(S和P偏振分量)。这些偏振分量分别由光电检测器804和805检测出，并转换成电信号，这些信号经差分放大器10差分，继而产生一个磁光信号。

一个浮动磁头12安置在记录层侧，位于圆盘1的光学头11的相反一侧上。浮动磁头包括一个向记录层101提供磁场的线圈，和一个使磁头组件浮动的滑块，当盘旋转时，滑块依靠圆盘的转动所产生的空气压力使磁头浮动。该浮动磁头12通过一支臂15与光学头11构成一整体，并且这两个头部件之间的距离是一个常数。

图1所示的传统的光拾取装置中的光头11包括一个产生光的半导体激光器2，校直光的准直透镜3，光束分离器4，聚光透镜5，用于对穿过束分离器4的光聚光，形成盘记录层上的光点，执行机构6用于驱动聚光透镜，束分离器7用于分离由盘反射的光，使其指向光点控制信号检测光学系统9和电磁光学信号检测光学系统8包括λ/2板801，透镜802，偏振束分离器803和光电检测器804及805。由于上述传统的光拾取头包括大量组件，因而它具有非常复杂的结构，并且很难将这些组件维持在其精确的相互位置上。

另一种光拾取装置的实例公开在美国专利5,157,649(颁发给Masayuki Suzuki)中，本说明书的图2展示了上述专利的光拾取装置的示意图。图中的光拾取装置包括一准直透镜33，用于将来自光源31的光变成平行光束，一光整形棱镜34，用于把椭圆形的平行光束变成截面为圆形的光束，一半波板35，用于将圆形平行光束的偏振面旋转90°，一分离面36可垂直反射穿过半波板35的光，以便朝向光盘的径向方向，一光束定向棱镜37用于将由分离面36A反射的光入射到目标透镜38上，穿过目标透镜38，光束定向棱镜37和分离面36A的由光盘反射的光通过一半波板40，总反射棱镜用于对穿过半波板40的光定向，使其正交于光盘的径向方向，一偏振光束分离器41将入射的光分成两束，以及两个光传感器45和46用于分别通过两凸透镜42经偏振光束分离器检测出两个光束分支，其中一个传感器检测路径为凸透镜42、总反射棱镜44和一个筒形透镜43。

具有上述结构的光拾取装置沿光盘的径向上没有突起部分，因此光盘机的总体尺寸可以较紧凑。但是，光盘机的结构相当复杂，并且光头变得很大，当制造光盘机时，很难控制这些组件的精确位置。于是促生产成本增加，由于制造困难使光盘机的可靠性也得不到保证。人们需要光盘机结构简化，增加可靠性和降低生产成本。

本发明的目的是提供一种由相对少得多的元件构成的具有简单结构的光拾取装置。

本发明的另一目的是提供一种改善了可靠性的光拾取装置，它具有简化的制造工艺。

上述的本发明目的是这样实现的，一种磁光盘复制系统的光拾取装置包括：

光源，用于产生平行的激光束；

棱镜，用于传送从第一方向发送的第一部分激光束，及用于反射第二部分激光束到正交于第一方向的第二方向，还用于反射从与第一方向相反的第三方向发送的光束到与第二方向相反的第四方向；

偏振束分离装置，用于反射从第一方向传送的第一部分激光束到正交于第一方向的第五方向，从而将这第一部分光束照射到光盘上，还用于将入射其上所反射的光束的第一偏振分量沿着与第五方向相反的来自盘的第六方向反射，继而将该第一偏振分量照射到处于第三方向的棱镜上，从而向第四方向反射，还将被反射到第四方向的第一偏振分量又反射到第七方向，以及用于发送由与第七方向相对的第八方向射入的光；

镜体，用于将透射过偏振束分离装置的第二偏振分量反射到第八方向；以及

光电检测器，用于检测第一和第二偏振分量，从而产生数据信号。

例如，光源可采用激光二极管，用于发射椭圆形激光束，这些椭圆形光束经由一准直透镜变换成圆形截面的平行光束。可装有一会聚透镜，用于会聚该第一和第二偏振分量，然后让第一和第二偏振分量入射到光电检测器上。

根据本发明的一个实施例，棱镜，偏振束分离器和镜子共同组装在一六面体内，其中棱镜装在方形六面体的第一个角上，镜子装在与第一个角相对置的第二个角内，偏振束分离器的分离面形成在棱镜和镜子之间的对角线上。

根据本发明的另一个实施例，棱镜、镜子和偏振束分离器共同组装在一矩形六面体内，其中棱镜装在矩形六面体的第一个角(直角)上，镜子装在与第一角相对置的第二个角上，偏振束分离器的分离面形成在与矩形具有相同的第一角的矩形内的最大内接方形的对角线上，第一和第二偏振光分量具有照射到光电检测器上的单独的光路。此时，第一和第二偏振分量经各自的光路入射到光电检测器上。在这种情况下，光电检测器最好包括检测第一偏振分量的第一光电检测器和检测第二偏振分量的第二光电检测器。

本发明还提供一种磁光学盘复制系统的光拾取装置，包括：

光源，用于产生平行的激光束；

偏振光束分离装置，用于将激光束照射到盘上，和将反射的光分离为第一偏振分量和第二偏振分量，该偏振束分离装置包括一其对角平面上具有部分反射镀膜层的棱镜，一镜体和一偏振束分离面，该棱镜形成在直角六面体的第一角上，镜体形成在与第一相对置的第二角上，偏振束分离面形成在棱镜和镜体之间，位于平行于部分反射镀膜层的线上，这条线穿过第三角，以及棱镜、镜体和偏振束分离面共同组装在该六面体内。

在本发明的光拾取装置中，几乎所有组件均一体化形成，因此其结构简单。从而能制造小巧紧凑的光拾取装置。并且组装工艺得以简化，可保证光拾取装置的可靠性。另外，当分离来自盘的反射光后，可对分离的偏振分量进行单独的信号处理，或根据信号处理方式和必要性将这些偏振分量会聚为一束。

参照附图通过详细描述优选实施例，本发明的上述目的和其他优越性将变得更加清楚明了。

附图为：

图1是包括传统的光拾取装置的磁光学存储系统的示意图；

图2是另一传统的光装置的示意图；

图3是本发明的光拾取装置的第一实施例的示意图；

图4是本发明的光拾取装置的第二实施例的示意图；

下面将参考附图详细说明本发明。

图3是本发明的光拾取装置的第一实施例的示意图。

如图3所示，本发明的这个光拾取装置实例包括一激光二极管(半导体激光器)200，用做产生椭圆形激光束的光源，一磁头(MH)，利用其磁特性将数据记录入磁盘(D)，一准直透镜202，用于将由激光二极管200产生的椭圆形激光束变成(或整形为)圆形的平行激光束。如图所示，在具有矩形截面的立方体的一个角上(朝着平行激光束照射的方向)，提供有一个直角(半方形)棱镜204，来自准直透镜202的平行激光束入射到此棱镜上。在内中心侧表面(直角棱镜204的倾斜平面)上形成一部分反射镀膜层205。来自右方向的入射的激光束在直角棱镜204中通过该部分反射镀膜层205传送，剩余部分由部分反射镀膜层205反射到上方，该方向垂直于所述右方向。另外，来自左方向入射的光束由部分反射镀膜层205反射到下方，一检测器216位于直角棱镜204上方，用于检测初始光束输出，以便控制由直角棱镜204将接收的激光束反射到上方的激光束的输出和频率。

该光拾取装置还装有一带有偏振束分离面207的偏振束分离器206，它根据光束的偏振条件进行反射和传送操作。偏振光束分离面207平行于直角棱镜204的部分反射镀膜层205，位于连接由直角棱镜204的边缘伸延的两对角间的对角线上。因此偏振光分离面207将来自右方向的穿过直角棱镜204的一部分激光束反射到上方，使这些激光束入射到盘D上。根据由盘反射的和入射到下方的反射光的偏振条件，偏振束分离面207将第一偏振分量反射到右方向，并射向部分反射镀膜层205，该层位于棱镜204的左方向，它反射第一偏振分量到下方，并传送与反射光相关联的第二偏振分量。在偏振束分离面207的下部，来自左方向的入射光束被传送，并且已反射到直角棱镜204下方的第一偏振分量被反射到右方向。图中，在立方体的左下角装有一带有镜面的镜子210，用于将由偏振束分离面所传输的第二偏振分量反射到右方向，镜子的镜面平行于偏振束分离面207和部分反射镀膜层205。镜子210将来自上方的入射光全部反射到右方。

此外，在偏振束分离器206的左上方装有一聚焦透镜208，用于将从偏振束分离面207反射的激光束照射到盘D上。聚光透镜208也能将从盘D上反射的光照射到偏振束分离面207上。

在分离器206的右下角，装有一会聚透镜212，它将由偏振束分离面207分开的第一和第二偏振分量同时汇聚为一束，还装有一光电检测器214，它将由会聚透镜212接收的光变成数据信号。

在这一实施例中，直角棱镜204，用于分离反射光束的偏振束分离器206和将由偏振束分离器206分离的偏振光反射到光电检测器214上的镜子210均形成在一个立方体内。

下面介绍本实施例的光拾取装置的操作过程。

在本实施例中，采用激光二极管200做为产生从盘D上读出数据的激光束的光源。在此刻产生的光束可能是点光源。由激光二极管200产生的光束通过位于激光二极管200前方的准直透镜202变为平行光束。该平行光束的一部分通过形成在直角棱镜204的对角平面上的部分反射镀膜层205向上方反射，这些反射的光入射到初始光输出探测器216上。在原始光输出探测器216内，通过测量入射光的幅值和波形，得到测量信号，利用这些信号可控制由激光二极管202输出的激光束的输出量和频率。

通过直角棱镜204的其他激光束部分被反射向垂直于上方的方向，并朝偏振束分离面207的上部(该分离面位于立方体的对角线上，平行于直角棱镜204的部分反射镀膜层205)，这些被反射的光束照射到聚焦透镜208上。入射到聚焦透镜208上的光会聚到聚光透镜208上，并扫描盘D上的记录层222。入射到记录层222上的光按照盘D的磁状态发生偏振和反射。经反射的光穿过聚焦透镜208后射到偏振束分离器206的偏振束分离面207上。这些光在偏振束分离面207上被分解成偏振分量。例如，如果P-偏振光通过，则S-偏振光被反射。由偏振束分离面207反射的第一偏振分量再次反射到垂直于下方的方向，即反射到直角棱镜204的部分反射镀膜层205的背面上，接着这个第一反射偏振分量又在偏振束分离器206的偏振束分离面207的下方被反射，继而照射到会聚透镜212上。而第二偏振分量直接穿过偏振束分离面207，由镜面210反射，该镜面将入射光全部反射，使这些光穿过偏振束分光面207的下部后照射到会聚光的会聚透镜212上。具有两条光路径的第一和第二偏振分量均照射到会聚透镜212上，它经会聚镜212会聚后照射到光电检测器214上，然后传送到信号处理电路(图中未示出)，并在那里变为数据信号。

在本光拾取装置的实例中，直角棱镜204，偏振束分离器206和全反射镜210共同形成一整体结构。

盘D包括三层，即实际存储数据的记录层222，为使扫描盘的光束便于通过的透明层220，和保护层224，该保护层朝向磁头MH，用于保护记录层222。当在磁光盘D上记录数据时，激光束的输出增大，这可用增加激光束功率实现，从而激光束扫描过的盘D记录层222的材料被激活。此时，与光学头构成一整体的磁头MH根据电信号将激活的记录层222磁化，录入数据。

根据磁性状态，入射到记录层222上的光有选择地偏振，偏振光的状态被测量和转换成数据。聚焦透镜208由聚焦控制线圈218控制，因而可在盘D上形成对光束的准确聚焦。

在光拾取装置的这个实例中，包括有检测原始光输出的检测器216，因而可测出接收的由直角棱镜204局部反射的原始激光束的输出和频率。

按照这个光电磁盘复制系统的光拾取装置，直角棱镜，将激光束分成偏振分量的偏振束分离器和将激光束反射到光电检测器的棱镜可整体形成。因此，这种光拾取装置结构简化了，使其制造工艺也变简化了。

在实施例1中，由偏振束分离器206分开的两个偏振分量，如S-偏振分量和P-偏振分量由一个会聚透镜212会聚后照射到一个光电检测器上，从而完成一个信号过程。可是如果需要，有时需要处理由两个光电检测器接受的光学信号，这两个光电检测器分别对应两个偏振分量。本实施例的光拾取装置即可用于这种情况。

图4是本发明光拾取装置的第二个实施例的示意图。如图4所示，本实施例的光拾取装置的结构基本与实例1的装置结构相同，区别是将实施例1中的偏振分离器，会聚透镜和光电检测器略有改变。在本实例中，偏振束分离器306具有一偏振束分离面307，它与直角棱镜204和镜子310共同形成在一直角六面体内。该六面体具有一矩形横截面，它的激光束照射面长度大于朝向盘D的面。如在例1中，直角棱镜204形成在直角六面体的激光束入射侧的角上，具有形成在对角平面上的部分反射镀膜层205，偏振束分光面307通过该六方体的一个角(盘侧)，它平行于部分反射镀膜层205。一个镜体310形成在直角棱镜204所在侧的相反侧，具有一个镜面，它平行于偏振束分光面307。

在本实例的光拾取装置中，如实施例1所述，由激光二极管200产生的激光束由准直透镜202变换为平行光束。平行光束的一部分由直角透镜204反射，继而照射到原始光输出检测器216上。而通过直角棱镜204的另一部分激光束反射到偏振束分离器306的偏振束分离面307上，继而入射到聚焦透镜208上。这些经偏振的反射的光束根据盘D的磁状态而通过聚焦透镜208，并照射到偏振束分离器306的偏振器分离面307上。

从偏振束分离面307的上部反射的第一偏振分量又被直角棱镜204的对角平面上形成的部分反射镀膜层205垂直向下方反射。此刻，只有从部分反射镀膜层反射的光束被偏振束分离器306的偏振束分离面307下半部分反映。这些由偏振束分离面307下半部分所反射的光入射到第二会聚透镜312B上。直接透过偏振束分离面307上半部分的第二偏振分量被镜子310全反射，之后不必透过偏振束分离面307的下半部分，而是直接入射到第一会聚透镜312A上，所述镜子310的位置略低于实施例1中镜子的位置。因此，第二偏振分量并不与由偏振束分离面307的下半部分反射的第一偏振分量重叠。接着，两隔开的偏振分量由第一和第二光电检测器314A和314B分别接收，然后由第一和第二光电检测器314A和314B分别转换成数据信号。

直角棱镜204，偏振光分离器306和镜子310共同形成一整体，其中镜体310采用六面体形式，以便将其放置在低于实施例1中镜子的位置，这样布置使由该镜子所反射的偏振分量之一直接照射到会聚透镜312A上，继而会聚到第一光电检测器314A上，无需透射过偏振束分离器306的偏振束分离器307的下部区域，此外，由于从偏振束分离器306的偏振束分离面307反射和偏振的另一偏振分量与被镜子310反射的和被偏振束分离器306的偏振束分离面307的下部反射的第一偏振分量不相重叠，这一光分量入射到第二会聚透镜312B上和会聚到第二光电检测器314B上。此时，由第一和第二光电检测器314A和314B接收到的信号差由差分放大器DA放大，变换为一正信号或负信号。

本实施例的光拾取装置结构的优点在于：当光拾取装置由所反射的光束获得信息和包含信息信号需改变设计时，本装置的六面体能适当地加以改变。此外，为了从盘所反射的光束获得附加信息，需加装光电检测器，这只需简单分离偏振束分光面的下半部分即可，这样得到不同的反射角，使被偏振束分光面的下部所反射的反射光束部分可对准该附加的光电检测器。

在现已描述的光拾取装置中，不仅相对于传统工艺的不足可显著减少组件数量，而且克服了制造这些组件时越来越难于保持它们之间的准确位置的缺陷，这主要是通过一体化构形解决的。另外，在本发明的光拾取装置中，由于不需要沿盘的径向安装组件，使本装置结构紧凑。利用本发明装置，如果需要分光，或改变光束方向，只需简单改变镜体和偏振束分离面的位置即可实现。本发明的优越性不仅体现在节省了光拾取装置的安装和制造成本，而且表现在存或取盘上数据过程中所具有的出色可靠性和稳定性。

本发明已通过优选实施例进行了展示和说明，本领域的技术人员很清楚，据此所作出的各种形式上和细节上的改变均属于由所附的权利要求书所限定的本发明的原则和范围内。

Claims (11)

1.一种电磁光学盘复制系统的光拾取装置，它包括：

光源，用于产生平行的激光束；

棱镜，用于传送从第一方向发送的第一部分激光束，及用于反射第二部分激光束到正交于第一方向的第二方向，还用于反射从与第一方向相反的第三方向透射的光束到与第二方向相反的第四方向；

偏振束分离装置，用于反射从第一方向传送的第一部分激光束到正交于第一方向的第五方向，从而将这第一部分光束照射到光盘上，还用于将入射其上所反射的光束的第一偏振分量沿着与第五方向相反的来自盘的第六方向反射，继而将该第一偏振分量照射到处于第三方向的棱镜上，从而向第四方向反射，还将被反射到第四方向的第一偏振分量又反射到第七方向，以及用于发送由与第七方向相对的第八方向射入的光束；

镜体，用于将透射过偏振束分离装置的第二偏振分量反射到第八方向；以及

光电检测器，用于检测第一和第二偏振分量，从而产生数据信号。

2.根据权利要求1的光拾取装置，其中所述光源包括一产生椭圆激光束的激光二极管和一个准直透镜，它将椭圆激光束转变成圆形的平行光束。

3.根据权利要求1的光拾取装置，其中所述光拾取装置还包括一会聚透镜，它将第一和第二偏振分量会聚后照射到所述光电检测器上。

4.根据权利要求1的光拾取装置，其中所述棱镜、偏振束分离装置和所述镜体一体化形成在一六面体内，所述棱镜装在方形六面体的第一个角上，所述镜体装在与第一角相对置的第二个角上，和所述偏振束分离装置形成在所述棱镜和镜体之间的方形对角线上。

5.根据权利要求1的光拾取装置，其中所述棱镜、镜体和偏振束分离装置一体化形成在一矩形六面体内，所述棱镜装在直角六面体的第一个角上，所述镜体装在第一个角相对置的第二个角上，和所述偏振束分离面形成在与矩形具有同一个第一角的矩形内的最大内接方形的对角线上，所述第一和第二偏振分量各经过独立的光路照射到所述光电检测器上。

6.根据权利要求5的光拾取装置，其中所述光电检测器包括检测第一偏振分量的第一光电检测器，和检测第二偏振分量的第二光电检测器。

7.根据权利要求6的光拾取装置，所述光拾取装置还包括用于会聚第一偏振分量一第一会聚透镜，和用于会聚第二偏振分量一第二会聚透镜。

8.根据权利要求1所述的光拾取装置，其中所述镜体是一种全反射镜。

9.根据权利要求1所述的光拾取装置，所述光拾取装置还包括检测原始光束输出状态的检测器，用于控制由所述棱镜反射到第二方向的第二部分激光束的输出和频率。

10.一种磁光盘复制系统的光拾取装置，它包括：

光源，用于产生平行的激光束；

偏振束分离装置，用于将激光束照射到盘上，和将反射的光分离成第一和第二偏振分量，该偏振束分离装置包括一其对角平面上具有部分反射镀膜层的棱镜，一镜体和一偏振束分离面，该棱镜装在矩形六面体的第一角上，镜体形成在与第一角相对置的第二角上，偏振束分离面形成在棱镜和镜子之间位于平行于部分反射镀膜层的线上，这条线穿过第三角，以及棱镜、镜体和偏振束分离面共同组装在该六面体内。

11.根据权利要求10的光拾取装置，其中所述偏振束分离装置具有一立方体外形。

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