CN1129124C - 光学头装置及其读取方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学头装置及其读取方法，能兼容至少两种类型的光盘。光学头装置包括一光路变换器，变换光束的路径以使每个光源发射的光束向盘传播；一数值孔径调节器，包括位于光路变换器和盘支持件之间并设置成与光轴同心的环形屏蔽区，根据入射光束的特性提供不同的数值孔径；一物镜，分别使已通过数值孔径调节器的光束聚焦在盘的信息记录表面上以形成一光点。因此，本装置提供了一种相对简单的结构，由此而降低了制造成本。

Description

光学头装置及其读取方法
                       技术领域
本发明涉及一种光学头装置及其方法，特别是一种能够适于对不同厚度的光盘进行光读取的光学头装置及其方法。
                       技术背景
近来，作为记录和重放包含视频、声频或数据等信息的记录媒体，主要使用光盘。在这种记录媒体的盘中，通常使用标准记录密度型的可记录光盘(CD-R)和高记录密度型的数字通用盘(DCD)。表1所示的是CD-R和DCD的特性。
                             表1
  厚度(mm) 光轨间距(μm)   波长(nm)     NA
    CD-R     1.2     1.6     780   0.4～0.45
    DVD     0.6     0.74     635   0.6
从表1中可以看出，CD-R和DVD在信息记录表面分别具有不同的厚度和光轨间距。
因此，为了对CD-R和DVD实现光读取，就必须使用分别具有专用波长的光束。例如，在使用CD-R的光学头装置对DVD进行光读取的情况下，由于DVD和CD-R之间存在厚度差，实质上会产生球面象差，所以就得对CD-R和DVD使用单独的光学头装置及其读取方法。
然而，迄今为止，人们已经提出了多种兼容于CD-R和DVD的光学头装置。这些光学头装置设计成：(1)对各自具有不同厚度的盘采用分离物镜，(2)采用全息光学元件和(3)采用液晶二极管(LCD)光阀(shutter)。本申请人已经提出有关适于CD-R和DVD的光学头装置和光读取方法的数个申请。
然而，兼容传统CD-R和DVD的光学头装置需要价格相对较高的器件，例如全息光学元件和LCD光阀，这些增加了制造成本。在使用物镜的情况下，光学头装置应该形成一个具有相对复杂结构的“有限光学系统”以便使光束聚焦在盘上。因此，在此申请中也存在一些缺点。
                        发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种适于分别具有不同厚度的盘的光学头装置及其读取方法，以其相对简单的结构降低制造成本。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供一种光学头装置，它包括：一个盘支持件，用于选择性地承载至少两种类型的具有不同厚度且设置了信息记录表面的光盘；数个光源，分别与盘支持件保持不同的间距，用于发射各不相同波长的光束以对盘支持件承载的盘进行光读取；光电检测器，它包括：
一个光路变换器，用于变换光束的路径以使每个光源发射的光束向盘传播；
一个数值孔径调节器，包括位于光路变换器和盘支持件之间并设置成与光轴同心的环形屏蔽区，用于根据入射光束的特性提供不同的数值孔径，该环形屏蔽区屏蔽入射在该屏蔽区上的入射光；
一个物镜，用于分别使已通过数值孔径调节器的光束聚焦在盘的信息记录表面上以形成一光点。
数个光源包括第一光源和第二光源，最好的情况是，屏蔽区对于从第一光源和第二光源的任何一侧在水平方向入射的光束保持一设定的参考数值孔径，并对于从另一侧以发散光束的形式入射的光束保持或低于一设定的数值孔径。
此时，第一光源发射具有600nm或650nm波长的光束，第二光源发射具有750nm或800nm波长的光束。为了有效地进行光读取，屏蔽区的内径为1.2nm，外径为1.45nm，并与光轴同心。
为了实现本发明的另一个目的，本发明提供一种光读取方法，它用于选择性地对至少两种类型的、具有不同厚度且设置了信息记录表面的光盘进行光读取，该光读取方法包括下列步骤：
(a)设置一光束的光路，该光束具有不同的波长且能够对各个光盘进行光读取；
(b)包括一环形屏蔽区，它设置成与光路的光轴保持同心，根据入射光束的特性提供不同的数值孔径，该环形屏蔽区屏蔽入射在该屏蔽区上的入射光；
(c)使被读取的光盘承载在盘支持件上；
(d)发射能够对被承载的光盘进行光读取的光束，经过数值孔径调节器在光盘信息记录表面上形成一个光点，并检测包含由光盘获得的信息的光束。
                           附图说明
下面结合附图描述本发明的最佳实施例，其中：
图1是根据本发明的一个最佳实施例表示光学头装置的示意图；
图2是图1所示装置的部分放大示图；
图3是本发明的屏蔽板的正视图。
                         具体实施方式
下面参考附图将详细地描述本发明的一个最佳实施例。
图1是根据本发明表示光学头装置的示意图。如图1所示，光学头装置包括一选择性地支撑CD-R19和DVD9的盘支持件(未示出)，一第一光源和第二光源，用于分别发射具有635nm波长的第一光束和具有780nm波长的第二光束，和分别与第一和第二光源1和11相关的光检测器5和15。发射波长为780nm的光束的第二光源与盘支持件相对地间隔一设定的距离。发射波长为635nm的光束的第一光源1位于第二光源11与盘支持件之间光轴的水平方向上。这些光源1和11是由激光二极管构成的，每个光源与盘支持件相距不同的距离。
在第一光源1、第二光源11和盘支持件相交汇的位置，设置光路变换器21使第一和第二光源1和11发射出的光束能被发射至盘支持件上。光路变换器21是由能够把第一光源1发射出的波长为635nm的光束反射至盘支持件上并透射第二光源11发射出的波长为780nm的光束的光束分离器组成的，光路变换器21下文称之为分束器。
与此同时，在分束器21和盘支持件之间的光轴上设置如图2所示的有限光学系统。有限光学系统使分束器21的光束聚焦在光盘9和19的信息表面上，它包括一个准直透镜23，在准直透镜23下游处的环形光阑31，和一个与准直透镜23相对的物镜25，环形光阑31位于准直透镜23和物镜25中间。如图1所示，准直透镜23使第二光源11输出的第二光束校正为平行光，并使平行校正的光以正交的方向发射于CD-R19的盘面上。第一光源1的第一光束以分散光束的形式发射，然后再射向环形光阑31。
如图3所示，环形光阑31大致为矩形状，一环形屏蔽区33设置在板面上。屏蔽区33设置成与光束的光轴同心，其数值孔径(NA)是随入射光束的波长和入射角而变化的。最好是要考虑到光盘9和19的类型和第一、第二光源1和11的特性来设置屏蔽区33。最佳实施例设计成包括具有内径为1.2nm，外径为1.45nm的屏蔽区33，它适用于对CD-R19和DVD9进行有效地光读取。物镜25使经过环形光阑31透射的入射光束聚焦在光盘9和19的各自信息记录表面上，然后形成一个光点。
与此同时，两个全息光束分离器3和13在光轴上分别位于光路变换器21与第一和第二光源1和11之间。全息光束分离器3和13分别透射光源1和11发出的光束，并使由光盘9和19反射出的光束向相应的光检测器5和15传播。在本实施例的光学头装置中，第一光源1和第一光检测器5整体地结合成单个的器件。
如果CD-R19或DVD9的任一侧放置在盘支持件上，具有这样结构的本发明的光学头装置通过一控制器(未示)或使用者的外部控制使相应的光源发射光束。
首先，作为举例来说明DVD9放置在盘支持件上的一种情况，第二光源11发射一光束以对DVD9进行光读取。第二光源11发射的光束的光路如图1的实线所示。经过分束器21发射的光束穿过准直透镜23，转换成一平行光束，然后入射过环形光阑31，以正交方向射到DVD9的盘面上。此时，入射光束由环形光阑31的屏蔽区33挡住，保持一个0.6的参考数值孔径。穿过环形光阑31的波长为780nm的光束经过物镜25，然后在DVD9的信息记录表面形成一个光点。接着，包含记录在DVD9的记录密度表面上的信息的光束沿着与光束入射的路径的相反方向传播，经过全息光束分离器13由第二光检测器15进行检测。
另外，当CD-R19放置在盘支持件上时，第一光源1发射波长为635nm的光束。发射出的光束通过分束器反射至盘支持件上，如图1的虚线所示。反射过的光束经过准直透镜23以分散光束的形式透射，然后入射到环形光阑31上。此时，数值孔径大于或等于0.45的光束由设置于环形光阑33上的屏蔽区33挡住。入射到环形屏蔽区33上具有半径范围为1.2nm至1.45nm的光束根据屏蔽区33的特性被挡住，同时如图2的箭头所示的穿过屏蔽区33的外侧的光束偏离物镜25的半径。因此，本发明的环形光阑31就限制了入射至屏蔽区33内侧的光束的透射。从而，穿过物镜25波长为635nm的光束在CD-R19的信息记录表面形成一个大小为1.4μm的光点，以此对CD-R进行光读取。另一方面，包含由VD-R19反射的信息的光束经过分束器21从第二全息光束分离器3反射，然后由第一光检测器5对其进行检测。
如上所述，本发明的光学头装置及其方法提供了一种包括设置了环形屏蔽区的环形光阑的相对简单的结构，它兼容CD-R和DVD，由此降低了制造成本。
这里，在所显示区域的屏蔽通过光反射、吸收、折射和散射能够很容易地实现。
在上述实施例中，光记录媒体所限定的CD-R和DVD仅是为了解释的方便，但是本发明的另一个实施例能够提供一种兼容不同厚度的各种盘的光读取构造。
虽然这里对具体实施例进行了详细地描述，但很明显，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，可以作出多种变化。

Claims (8)

1.一种光学头装置，它包括：盘支持件，用于选择性地承载至少两种类型的具有不同厚度且设置了信息记录表面的光盘；数个光源，分别与盘支持件保持不同的间距，用于发射各不相同波长的光束以对盘支持件承载的盘进行光读取；光电检测器，该光学头装置包括：
一个光路变换器，用于变换光束的路径以使每个光源发射的光束向盘传播；
一个数值孔径调节器，包括位于光路变换器和盘支持件之间并设置成与光轴同心的环形屏蔽区，用于根据入射光束的特性提供不同的数值孔径，该环形屏蔽区屏蔽入射在该屏蔽区上的入射光；
一个物镜，用于分别使已通过数值孔径调节器的光束聚焦在盘的信息记录表面上以形成一光点。
2.一种如权利要求1所述的光学头装置，其特征在于：上述的数个光源包括第一光源和第二光源，
屏蔽区对于从第一光源和第二光源的任何一侧在水平方向入射的光束保持一设定的参考数值孔径，并对于从另一侧以发散光束的形式入射的光束保持或低于一设定的数值孔径。
3.一种如权利要求2所述的光学头装置，其特征在于：上述的第二光源与第一光源相比，其发射的波长相对较长，
该光学头装置还包括一准直透镜，其位于光路变换器和数值孔径调节器之间，用于透射由第二光源在水平方向发射出的光束，还以发散光的形式透射由第一光源发射出的光束。
4.一种如权利要求3所述的光学头装置，其特征在于：上述的第一光源发射具有635nm波长的光束，第二光源发射具有780nm波长的光束，
上述的屏蔽区的内径为1.2nm，外径为1.45nm，屏蔽区与光轴同心。
5.一种如权利要求4所述的光学头装置，其特征在于：上述第二光源设置成与盘支持件相对，并与光路变换器保持同心；
上述的第一光源在正交于第二光源和盘支持件之间的光轴的方向上设置成与光路变换器相对。
6.一种如权利要求5所述的光学头装置，其特征在于：上述的光路变换器透射由第二光源发射出的光束，并把第一光源发射出的光束反射至盘支持件上。
7.一种如权利要求6所述的光学头装置，它还包括：一个第一分束器，位于第一光源和光路变换器之间，用于传输由第一光源发射出的光束，并把来自盘的光束反射至光电检测器上；
一第二光束分离器，它位于第二光源和光路变换器之间，用于透射由第二光源发射出的光束，并使盘反射出的光束向光电检测器传播。
8.一种光读取方法，它用于选择性地对至少两种类型的、具有不同厚度且设置了信息记录表面的光盘进行光读取，该光读取方法包括下列步骤：
(a)设置一光束的光路，该光束具有不同的波长且能够对各个光盘进行光读取；
(b)包括一环形屏蔽区，它设置成与光路的光轴保持同心，根据入射光束的特性提供不同的数值孔径，该环形屏蔽区屏蔽入射在该屏蔽区上的入射光；
(c)使被学读取的光盘承载在盘支持件上；
(d)发射能够对被承载的光盘进行光读取的光束，经过数值孔径调节器在光盘信息记录表面上形成一个光点，并检测包含由光盘获得的信息的光束。
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