CN1132899A - 用于读取记录在光盘上的信息的光学读取系统 - Google Patents

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Abstract

一个用来再现光盘上的信息的光学读出系统。具有：一对光源，用来发出第一和第二光束；一个探测器；一个物镜；一个信号检测单元和一个具有第一面和第二面的分束器。当第一光源被用来从光盘的第一记录表面再现信息信号时，从分束器的第二面透过的第一光束被用来检测光盘第一记录表面的聚焦误差信号。当第二光源被用来检测光盘第二记录表面的聚焦误差信号时，从分束器的第二面反射的第二光束被用来再现第二记录表面的信息信号。

Description

用于读取记录在光盘上的信息的光学读取系统
本发明涉及一种光学读取系统，尤其是涉及一种能提供一个增强光学效率的光学读出系统。
与具有多个记录表面的光信息记录盘有关的普遍困难之一在于构筑一个光学读取系统。
图1所示的光学读取系统100能够从具有多个记录表面的光盘上的一个信息存贮区域再现一个信号，该系统公开在一个与本申请共同申请、共同拥有的美国专利申请中，该申请的题目为“与具有多个记录表面光盘一起使用的光学读取系统”，该光学读出系统包括：一个第一和第二光源110、112，第一和第二光源分别发出具有不同波长λ1、λ2的一束第一光束和一束第二光束；一个分束器120提供一对表面122、124，表面122、124中的每一个表面能够反射光束中的一部分光并使剩余的光透射过去；一个物镜130；一个包括一个第一和一个第二记录表面54、58的光盘50；一个具有一个第一和一个第二光电池142、144的探测器140和一个包括一对输入端口的信号检测单元150。
在系统100中，当第一光源110从光盘50的第一记录表面54再现一个记录信息信号时，第二光源112是关闭的。在这种情况下，从第一光源110-比如一个半导体激光器发出的第一光束进入分束器120。第一光束部分通过分束器120中的第二面124从而产生一束透射后的第一光束。透射后的第一光束由物镜130会聚穿过第二记录表面58后聚焦在第一记录表面54上，其中第二记录表面58对波长不是λ2的光是能透过的。第一记录表面54只反射具有波长为λ1的光束并让具有其它波长的光通过。会聚到第一记录表面54上的透射后的第一光束通过第二记录表面58后被反射回物镜130。反射后的第一光束入射到分束器120的第一面122上。反射后的第一光束于是从分束器120的第一面122上反射到探测器140上并使探测器140将反射后的第一光束作为一个输出信号来接收。
探测器140包括第一和第二光电池142、144，它们能以光束强度测量的方式产生一个输出。从第一和第二光电池142、144输出的信号被传送到信号检测单元150上的一对输入端口上，该单元通过比较来自探测器140上的第一和第二光电池的输出信号从而产生一个聚焦误差信号。
同时，为了从第二记录表面58再现被记录的信息，探测器140在第二光源112开启时从光盘50的第二记录表面58上读取被记录的信息。在这种情况下，从第二光源112-比如一个半导体激光器发出的第二束光进入分束器120，然后被分束器120中的第二面124部分反射后进入物镜130。第二光束的一部分于是被物镜130聚焦并入射到第二记录表面58上，该表面对波长不是λ2的光束是能够透过的。聚焦到第二记录表面58上的部分第二光束被反射回物镜130并生成一束反射后的第二光束。反射后的第二光束由第一面122部分反射到探测器140上并产生一个光盘50的第二个记录表面58的聚焦误差信号。
在这样一个系统中，入射到探测器接收表面的光束强度i可以这样来确定：
i＝rI*k*Rs 2*Ro 2其中：I表示光源强度，r为辐射损失因子，K为分束器作为一个刀口时的损失因子，Rs为分束器的损失因子，Ro为物镜的损失因子。如果，r、I、K、Rs和Ro分别为0.8、0.3、0.5、0.5和0.97，那么i为0.028mW。在该光学读取系统中，光束的一半被分束器的第一和第二面所遮挡，因此减小了光束的光学效率。
因此，本发明的一个基本目标是提供一种具有增强光学效率的光学读取系统，该系统能阅读记录在具有多个记录表面的光盘上的信息。
本发明提出一个光学读取系统，用来再现存贮在一个具有一个第一和一个第二记录表面的光盘上的信息信号，每个记录表面具有多个按螺旋状或按同心圆状布置的记录道，该系统包括：一对光源，用来分别发出一束第一光束和一束第二光束，每束光束具有不同的波长，光源中的一个与另一个相对设置；一个探测器，设置在与光盘相对的位置，该探测器具有一对光电池，每个光电池能够测量一束光束的强度并产生一个相应的输出信号；一个分束器，设置在光盘和探测器之间，具有一个第一面和一个第二面，第一面对波长与第一光束的波长不同的光束是透明的，第二面对波长与第二光束的波长不同的光束是透明的，第一和第二面被设置成相对于一个光轴倾斜成一个预先确定的角度，而光轴是由探测器的中心分别和第一、第二光束相应的会聚点所形成的，第一光束的会聚点即为第一光束会聚到第一反射面上的点，而第二光束的会聚点即为第二光束会聚到第二反射面上的点，其中来自第一光源的第一光束由分束器的第一面反射到光盘的第一记录表面上，从第一记录表面反射回来的第一光束通过分束器的第二面传播到探测器上，来自第二光源的第二光束由分束器的第二面反射到光盘的第二记录表面上，从第二记录表面反射回来的第二光束通过分束器的第一面入射到探测器上，从而使探测器可以有选择地产生相对于光盘上每个记录表面的相应输出信号；一个物镜，位于分束器和光盘之间，用来分别将来自分束器的每束光聚焦并将从第一和第二记录表面反射回来的每束光会聚到分束器的面上；以及一个与探测器的光电池相联的信号检测单元，用来通过比较每个光电池的输出从而产生一个聚焦误差信号。
本发明及其上述和其它目的和优点将通过下面结合所附的图对优选实施例进行的描述而变得显而易见，其中：
图1表示为一个现有光学读取系统的侧面简图；
图2描述的是根据本发明的一个优选实施例的光学读取系统的侧面简图；
图3A-3C举例说明了入射到探测器接收表面的光斑；
图4所示为光盘的位移与聚焦误差信号强度变化之间的关系。
图2至图4为根据本发明的一个优选实施例的光学读取系统的几个不同视图。
如图2所示，根据本发明的光学读取系统200包括：一个第一和一个第二光源210、212，第一和第二光源分别发出一个第一和第一个第二光束，两者具有不同的波长λ1、λ2；一个分束器220，具有一个第一表面222，该表面对波长不是λ1的光束是透明的，还具有一个第二表面224，该表面对波长不是λ2的光束是透明的；一个物镜230；一个包括一个第一和一个第二记录表面254、258的光盘250；一个具有第一和第二光电池242、244的探测器240；以及一个包括一对输入端口的信号检测单元260。
在系统200中，当第一光源210再现光盘250的第一记录表面254上的一个记录信息信号时，第二光源212是关闭的。在这种情况下，从第一光源210-比如一个半导体激光器发出的第一光束进入分束器220的第一面222。分束器220被设置使其第一面和第二面与一个光轴形成一个预先确定的角度，而该光轴是由探测器240的中心点分别和第一、第二光束的会聚点形成的。第一光束的会聚点即为第一光束会聚到第一记录表面254上的点，而第二光束的会聚点即为第二光束会聚到第二记录表面258上的点。优选的角度为45°。第一光束的一部分由分束器220的第一面222反射到物镜230上。反射后的第一光束由物镜230会聚到光盘250的第一记录表面254上，其中反射后的该第一光束透过第二记录表面258，而且如上所述该面对波长不是λ2的光是透明的。会聚后的第一光束由第一记录表面254反射后通过光盘250的第二记录表面258后回到物镜230。物镜230将反射回来的第一光束经过第二面224会聚到探测器240上，第二面224仅反射具有波长为λ2的光束而使具有其它波长的光束通过，从而使探测器240能接收反射后的第一光束并将其为作为输出信号。
同时，通过分束器220后的第一光束的其余部分光向第二光源212传播，从而防止了探测器接收第一，光束的其余部分光并将其作为输出信号。
从上述内容可以看出，由分束器220的第一面和第二面222、224交叉形成的棱线起到了一个常规刀口的作用。探测器240包括第一和第二光电池242、244。光电池242、244中的每一个均能够以光束强度测量的形式给出一个输出。来自第一和第二光电池242、244的输出被输送到信号检测单元260的一对输入端口上，该单元260通过比较来自探测器240的第一和第二光电池242、244的输出产生一个聚焦误差信号。
图3A为当光盘250处于精确聚焦位置时入射到第一和第二光电池242、244上的光斑，这时产生一个零聚焦误差信号。如果光盘250从聚焦位置移开，比如远离物镜230，入射到第二光电池244上的光斑247如图3B所示。当光盘250移近物镜230时，入射到第一光电池242上的光斑248如图3C所示。
再参见图2，为了从第二记录表面258再现一个记录信息信号，探测器240在第二光源212开启时从光盘250的第二记录表面258上读取记录信息信号。在图2所示的本发明的光学系统200中，需要指出的是，为了说明方便，表示第二光束光路的虚线被夸大了。在这种情况下，由第二光源212-比如一个半导体激光器发出的第二光束的一部分进入分束器220，然由分束器220的第二面224反射到物镜230上。反射后的第二光束然后由物镜230会聚到第二记录表面258上，该表面对波长不是λ2的光束来讲是透明的。会聚后的第二光束被反射回物镜230从而产生一个反射后的光束。反射后的光束通过物镜230及分束器220的第一面222后被传输给探测器，从而产生一个光盘250的第二记录表面258的聚焦误差信号。
同时，通过分束器220的第二面224后的第二光束的其余部分光向第一光源210传播，从而防止了探测器接收第二光束的其余部分光并将其作为一个输出信号。应说指出的是，检测第二记录表面258的聚焦误差信号的其余过程与第一记录表面254的情况相似。
在系统200中，入射到探测器接收表面上的光束强度可以用下面的关系来计算：
       i＝rI*k*Ro 2其中，I表示光源的强度，r为辐射损失因子，K为刀口的损失因子，Ro为物镜的损失因子，如果r、I、K和Ro分别为0.8、0.3、0.5和0.97，那么i为0.1129mW。因此，入射到本发明的接收表面上的光束强度为现有技术的4倍。
图4所示为一条聚焦误差检测信号曲线，该曲线是用电压和位移的函数关系来测量的。其中箭头272表示聚焦控制距离范围大约为15μm。
尽管对本发明的描述是针对优选实施例来进行的，但在不偏离下面的权利要求中所提出的精神和范围的情况下，还可以进行其他修改和变动。

Claims (4)

1、一个光学读取系统，用来再现存贮在一个具有一个第一和一个第二记录表面的光盘上的信息信号，每个记录表面具有多个按螺旋状或按同心圆状布置的记录道，该系统包括：
一对光源，用来分别发出一束第一光束和一束第二光束，每束光束具有不同的波长，光源中的一个与另一个相对设置；
一个探测器，设置在与光盘相对的位置，该探测器具有一对光电池，每个光电池能够测量一束光束的强度并产生一个相应的输出信号；
一个分束器，设置在光盘和探测器之间，具有一个第一面和一个第二面，第一面对波长与第一光束的波长不同的光束是透明的，第二面对波长与第二光束的波长不同的光束是透明的，第一和第二面被设置成相对于一个光轴倾斜成一个预先确定的角度，而光轴是由探测器的中心分别和第一、第二光束相应的会聚点所形成的，第一光束的会聚点即为第一光束会聚到第一反射面上的点，而第二光束的会聚点即为第二光束会聚到第二反射面上的点，其中来自第一光源的第一光束由分束器的第一面反射到光盘的第一记录表面上，从第一记录表面反射回来的第一光束通过分束器的第二面传播到探测器上，来自第二光源的第二光束由分束器的第二面反射到光盘的第二记录表面上，从第二记录表面反射回来的第二光束通过分束器的第一面入射到探测器上，从而使探测器可以有选择地产生相对于光盘上每个记录表面的相应输出信号；
一个物镜，位于分束器和光盘之间，用来分别将来自分束器的每束光聚焦并将从第一和第二记录表面反射回来的每束光会聚到分束器的面上；以及
一个与探测器的光电池相联的信号检测单元，用来通过比较每个光电池的输出从而产生一个聚焦误差信号。
2、如权利要求1所述的光学读取系统，其中预先确定的角度为45度。
3、如权利要求1所述的光学读取系统，其中当第一光源从光盘的第一记录表面再现信息信号时，第二光源是关闭的。
4、如权利要求1所述的光学读取系统，其中当第二光源从光盘的第二记录表面再现信息信号时，第一光源是关闭的。
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CN1133160C (zh) * 1996-12-16 2003-12-31 松下电器产业株式会社 光拾取器

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