CN1160217A - 双聚焦的光学头装置 - Google Patents

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Abstract

在一种双聚焦的光学头装置中，激光束经过分光器射在一个光学件上。入射的激光束一部分被光学件反射回分光器，聚焦到一个光盘上；其余部分通过光学件折射并透射，然后被反射件全反射回光学件，返回的光束经过光学件和分光器聚焦到光盘上。被光学件反射的光束和透射过光学件后被反射件反射的光束在光盘上产生双焦点。双焦点有不同的焦距，因此，记录层位于不同深度的两种光盘可分别被精确地记录或重现。

Description

双聚焦的光学头装置
本发明涉及一种双聚焦的光学头装置，特别涉及一种在光盘上产生双焦点来精确记录/重现厚度不同的不同光盘的双聚焦的光学头装置。
近年来，使用如激光盘(LD)和小型盘(CD)的光盘的数据记录/重现设备已在商业上应用。为了从光盘上读出数据，把一个激光束照在数据记录光道(下文中称为“光道”)上，然后数据依照被光道反射的光束重现。
当光道螺旋状地加工在光盘上时，由于每个光道的扇区离盘的转动中心不等距，在读出模式中，用激光束精确照射光道的(径向)寻道控制是必不可少的。即使光道是同心圆，由于盘的偏心，每个光道的扇形区离盘的转动中心仍不等距。因而寻道控制也是必不可少的。传统的寻道控制由单束法或三束法完成。
另外，由于在读出模式中光盘旋转，光学头到光盘的距离变化很小，因而正确读出数据是困难的。这样，必须提供聚焦控制。常规的聚焦控制是由利用像散现象的像散方法或一种刀口方法实现的。
作为常规寻道回路的典型例子，一个透镜寻道回路有一个随从光盘反射或通过光盘透射的光束所得出的寻道误差信号而移动的物镜。例如，透镜寻道回路在一束法或三束法中，由激光发射的光束形成一束光或三束光。物镜通常由光头座上的弹簧支撑并固定。一个寻道执行器移动物镜用于寻道控制。当寻道执行器被断开时，透镜保持在由弹簧力所平衡的力学平衡点上。
当光道偏心超过20或30微米时，物镜大大地偏离力学平衡点，使光偏差信号和寻道误差信号叠加在一起。激光束然后随光偏差信号跟踪一个错误的光道。为了消除光偏差信号，如在美国专利US4,761,773中公开了一种被称为两步伺服系统的寻道系统。根据此系统，通过移动支架，也就是移动了光学头、物镜，从而共同来完成寻道工作。
一个透镜聚焦回路可作为传统的聚焦回路的典型例子。它有一个随激光源发射、然后被光盘反射或透射的激光束所引起的聚焦误差信号而移动的物镜。物镜通常和用于寻道控制的物镜相同。一个聚焦执行器移动透镜用于聚焦控制。当聚焦执行器被断开时，透镜保持在由弹簧力所平衡的力学平衡点上。
常规的光传感执行器分成两种类型。光传感执行器使物镜在垂直(聚焦)方向和水平(寻道)方向运动。
例如，一种类型是聚焦与寻道线圈分别放置在相互垂直和平行的方向。在这种情况下，当聚焦控制信号F作用于聚焦线圈上时，物镜被上下移动。而当寻道控制信号T作用于寻道线圈上时，物镜被左右移动。
另一种类型是，聚焦与寻道线圈分别放置在相对于光轴为45°/45°的方向上。在这种情况下，当聚焦控制信号F与寻道控制信号T之差作用于A线圈时，聚焦控制信号F和寻道控制信号T之和作用到B线圈上。
A＝F-T，B＝F+T。
作用于两个线圈的信号之和为
B+A＝(F+T)+(F-T)＝2F，它使物镜在聚焦方向上移动。
作用于两个线圈的信号之差为：
B-A＝(F+T)-(F-T)＝2T，它使物镜在寻道方向上移动。
现在参照图1说明具有上述光学头执行器的传统光学头装置。
图1是一个传统光学头装置的示意图。
一个激光二极管10作为发射激光束的光源。从激光二极管10发射的激光束被分光器11改变90°角后反射出，通过准直透镜12变成平行光束。然后通过全息装置13被衍射。衍射的光束通过物镜14后可以聚焦在盘D1或D2上。一个光学头执行器19环绕着物镜14安装，以使激光束可以精确地聚焦在D1盘或D2盘上。全息装置13的表面中心部位有全息栅格15。
下面说明上述光学头装置的工作过程。
例如，把1.2mm光盘D1装入由双聚焦法操作的平台中。激光束由激光二极管10发射。从激光二极管10发射的激光束被分光器11转向90°角后反射出，通过准直透镜12变成平行光束。当平行光束通过全息装置13被衍射后，光束透过物镜14，衍射光束可以聚焦在1.2mm盘D1的一个凹坑上。
这时，通过物镜14射到全息装置上的一部分光束通过全息栅格被衍射，因而光能仅集中于衍射光束中的第一级衍射光束。这就是说，焦距较大的第一级衍射束被聚焦在1.2mm盘D1的凹坑上。这样，反射光束向分光器11返回。经过分光器11后被光电二极管17接收的光束，用于重现信息。光学头执行器19对重现信息中产生的微小的寻道及聚焦误差作精确的寻道和聚焦的伺服控制。
同时，当把0.6mm盘D2装入由双聚焦法操作的平台中时，光能仅集中于零级衍射光束，即非衍射束。这就是说，焦距较小的零级衍射束被聚焦在0.6mm盘D2的凹坑上。
这样，光学头装置以和在1.2mm盘上相同的方式在0.6mm盘上重现信息及完成寻道和聚焦的伺服控制。
在传统的双聚焦光学头装置中，制造能形成双焦点的全息器件是困难的。因此问题是，用于双聚焦的光学头装置的造价提高了。
由于传统的用于双聚焦的光学头装置有一个准直透镜及全息器件，又一问题是，整个光学头装置的结构很复杂。
本发明是为了克服现有技术中上述的以及许多其它的缺点和不足。因此，本发明的目的是提供一种双聚焦的光学头装置，它在一个光盘上产生一个双焦点，用于对厚度不同的不同光盘进行精确记录/重现。
为达到本发明的上述目的，所提供的双聚焦的光学头装置包括：
一个激光源；
一个用于部分反射和部分透射从激光源射来的激光束的分光装置；
一个用于部分反射和部分透射入射光束的光学件；被分光装置反射的激光束射到光学件上，一部分被光学件反射回分光器，其余部分通过光学件透射；
一个反射从光学件透射过来的光束的反射件；
一个把光束聚焦到光盘上的物镜，其中的光束是由光学件和反射件反射后经过分光器各自照射到光盘上的；以及
一个用于接收和检测被光盘反射后入射到分光器上又被分光器反射的光束的检测器；
其中，聚焦到光盘上的光束分成被光学件反射的光束和透射过光学件后又被反射件反射的光束，而后，两种光束在光盘上产生不同的两个焦点；
被光学件反射的光束和透射过光学件后又被反射件反射的光束之间的焦距差通过控制光学件反射面和反射件反射面之间的光距所确定；
反射件是一块全反射板。
为了达到本发明的上述目的，所提供的双聚焦光学头装置包括有：
一个用于作为激光源发射激光束的全息元件，一个检测从光盘返回的光束的光检测器，一个衍射所发射的光束和返回的光束的全息栅格；
一个使全息元件射出的激光束部分反射和部分透射的分光装置；
一个用于部分反射和部分透射所射入的光束的光学件，被分光装置反射的激光束射到光学件上，一部分被光学件反射，返回分光器，其余部分通过光学件透射；
一个反射透射过光学件的光束的反射件；以及
一个把光束聚焦到一个光盘上的物镜，其中，光束由光学件和反射件反射后经过分光器分别照射到光盘上。
根据本发明所提供的双聚焦的光学头装置，由于光学件部分透射和部分反射入射光束，并且反射件完全反射入射光束，因此，聚焦到光盘上的光束就分成被光学件反射的光束和透射过光学件后被反射件反射的光束。然后，分离开的光束在光盘上产生不同的双焦点。这样，厚度不同、且记录层设在不同深度的两种光盘可以分别由分离开的光束精确地记录/重现。
另外，被光学件反射的光束和透射过光学件后被反射件反射的光束之间的焦距差通过控制光学件反射面和反射件反射面间的光距所确定，因此，使光束聚焦在每一张不同厚度光盘上的方法是既简单又精确的。
光束间的焦距差仅由调节光学件和反射件之间的距离来确定，不需精确地定位。因此，构成本光学头装置的方法很简单，并且误差产生率大大下降。
下面，参照附图所作的说明可使本领域技术人员对本发明的许多目的和优点有更好地理解。其中：
图1是传统双聚焦的光学头装置示意图；
图2是本发明双聚焦的光学头装置示意图。
下面，参考附图详述本发明的优选实施例。
图2是本发明双聚焦的光学头装置示意图。标号20是一个发射激光束的激光二极管。一个分光器22安在光路上，使激光二极管20发射出的激光照向光盘D1(厚度为1.2mm的光盘)或光盘D2(厚度为0.6mm的光盘)上。从激光二极管20射出的激光束射到分光器22上，然后被分光器22部分反射和部分透射。
一个使射入的光束部分反射和部分透射的透镜24和光盘D1或D2放置在以分光器22为中心的两边。从分光器22反射的光束射到透镜24上，一部分被透镜24反射后返回分光器22，其它部分通过透镜24折射并透射。
一块反射板26放置在通过透镜24透射的光束的光路上。反射板26使透射光束返回到透镜24。
聚焦在光盘D1或D2上的激光束被反射。
一个物镜28安在分光器22和光盘D1或D2之间，这样，经过分光器22射到光盘上的每一光束可以被物镜28聚焦在光盘上。
聚焦在光盘D1或D2上的光束被光盘反射，然后射到分光器22上，并被分光器22反射，被光检测器30接收。
激光二极管20和光检测器30可以用包括有发射激光束的激光源的全息元件替换，光检测器检测从光盘返回的光束。全息栅格衍射发射光束及返回光束。
下面叙述本发明光学头装置的工作过程。把光盘例如是1.2mm的光盘D1，装入由双聚焦法操作的平台中，激光束由激光二极管20发射。
从激光二极管20发射出的激光束被分光器22改变90°后反射。
弯曲后的光束射到透镜24上，部分入射光束被透镜24反射后返回分光器22，其余部分入射光束通过透镜24被折射并透射。
被透镜24反射后返回分光器22的光束透射过分光器22，然后经物镜28聚焦在光盘D1上。
聚焦在光盘D1上的光束被光盘D1反射，然后射在分光器22上，并被分光器22反射，被光检测器30接收，从而光盘上的信息可精确地记录或重现。
同时，通过透镜24折射并透射的光束全部被反射板26反射回透镜24。光束经过透镜、分光器22和物镜28射到光盘D1。
这就是说，由于光束通路被透镜24和反射板26之间的间隔所改变，由反射板26反射的光束的焦距则比透镜24反射的光束的焦距小。
两焦距之差和透镜24的反射面与反射板26的反射面之间的光距成正比。即，它分别和透镜24与反射板26之间的距离，以及透镜24的厚度及折射率成正比。
因此，在本发明光学头装置的构成中，只调节透镜24和反射板26的间距就可以确定光束的双焦距差。
根据本发明所提供的双聚焦的光学头装置，由于光学件部分透射和部分反射入射光束，并且反射件把入射光束全反射。因此，聚焦到光盘上的一个光束就分成被光学件反射的光束和透射过光学件后被反射件反射的光束。然后，分离开的光束在光盘上产生不同的双焦点。这样，厚度不同、记录层设在不同深度的两种光盘可以分别由分离开的光束精确地记录/重现。
另外，被光学件反射的光束和透射过光学件后被反射件反射的光束之间的焦距差通过控制光学件反射面和反射件反射面间的光距所确定，因此，使光束聚焦在每一张不同厚度光盘上的方法既容易又精确。
光束间的焦距差仅通过控制光学件和反射件间的距离来确定，不需要精确定位。因此，构成本光学头装置的方法很容易，并且误差产生率大大降低。
很显然，本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以容易地对本发明作各种各样其它修改。因此，权利要求的范围不仅限于说明书中叙述的内容，它还包括具有这些特征的、本领域的普通技术人员判断出与本发明等同的产品。

Claims (8)

1、一种双聚焦的光学头装置，包括：
一个激光源；
一个用于部分反射和部分透射从所述激光源射来的激光束的分光装置；
一个用于部分反射和部分透射所射入的光束的光学件，被所述分光装置反射的激光束射到该光学件上，一部分被光学件反射回所述分光器，其余的部分通过该光学件透射；
一个反射从所述光学件透射过的光束的反射件；
一个把光束聚焦到光盘上的物镜，其中，光束是由所述光学件和所述反射件反射后经过所述分光器分别照射到光盘上；以及
一个用于接收和检测被光盘反射后入射到所述分光器上，又被所述分光器反射的光束检测装置，
其特征是，聚焦到光盘上的光束分成被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被所述反射件反射的光束，然后在光盘上生成不同的双焦点。
2、如权利要求1所述的双聚焦的光学头装置，其特征是，被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被所述反射件反射的光束间的焦距差通过控制所述光学件反射面和所述反射件反射面间的光距所确定。
3、如权利要求1所述的双聚焦的光学头装置，其特征是，被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被所述反射件反射的光束间的焦距差由调节所述光学件反射面和所述反射件反射面间的距离所确定。
4、如权利要求1所述的双聚焦的光学头装置，其特征是，所述反射件包括一块全反射板。
5、一种双聚焦的光学头装置，包括：
一个用于作为激光源发射激光束的全息元件，一个检测从光盘返回的光束的光检测器，一个衍射所发射的光束和返回的光束的全息光栅；
一个使所述全息元件发射的激光束部分反射和部分透射的分光装置；
一个用于部分反射和部分透射入射光束的光学件，被所述分光装置反射的激光束射到该光学件上，一部分被该光学件反射回所述分光器，其余部分通过该光学件透射；
一个反射透射过所述光学件的光束的反射件；以及
一个把光束聚焦到光盘上的物镜，其中，光束是由所述光学件和所述反射件反射后经过所述分光器分别照射到光盘上，
其特征是，聚焦到光盘上的光束分成被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被反射件反射的光束，然后在光盘上产生不同的双焦点。
6、如权利要求5所述的一种双聚焦的光学头装置，其特征是，被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被所述反射件反射的光束间的焦距差通过控制所述光学件反射面和所述反射件反射面间的光距所确定。
7、如权利要求5所述的一种双聚焦的光学头装置，其特征是，被所述光学件反射的光束和透射过所述光学件后被所述反射件反射的光束间的焦距差通过控制所述光学件反射面和所述反射件反射面间的距离所确定。
8、如权利要求5所述的一种双聚焦的光学头装置，其特征是，所述反射件包括一块全反射板。
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