CN1177800A - 用于读取光盘上记录的信息的光学拾取系统 - Google Patents

Abstract

一种光学拾取系统,用于再现一光盘上存储的信息信号,包括:一光源,产生一包括P及S偏振分量的光束;仅能分别透射两偏振分量的第一棱镜和第二棱镜;第一1/4λ板,改变透射过其的光束的偏振分量;一物镜;第二1/4λ板,用于对自第一棱镜反射的光束的偏振分量进行调制;第一检测器,用于接收入射到其上的一部分光束并将其余部分光束反射到第二1/4λ板的方向;及第二检测器,用于接收该其余部分的光束。

Description

用于读取光盘上记录的信息的光学拾取系统

本发明涉及一种光学拾取系统；且更具体地，涉及一种改进的可提供一提高的光学效率的光学拾取系统。

众所周知，由于聚焦光束的误差而导致了与用于读取光盘，例如数字声盘或紧致盘上记录的信息的光学拾取系统相关联的主要困难，并且已介绍一种光束大小的方法来解决这一问题。

在图1A中，示有一种采用该光束大小的方法的现有技术的光学拾取系统100，其在美国专利第5,396,061号，题为“具有一吸光膜和一全反射膜的光磁记录偏振光学装置”的专利中被公开，该光学拾取系统100包括：形成在一硅基底120上的一对光电二极管122、126，带有通过使用粘结剂而被固定在光电二极管122、126项上的第一和第二表面132、134的棱镜130，形成在一子支座116顶上的用于产生一光束的光源110，其中该子支座116的底表面通过焊接及类似方法被固连至该硅基底120，和一物镜140。

在该光学拾取系统100中，自光源110发射的一部分光束160首先从棱镜130的第一表面132被部分地反射，其中该被反射的部分光束160然后透射过该物镜140；及然后被聚焦到光盘150上以通过使用该光学拾取系统100再现记录在光盘150上的数据。自光盘150反射的该部分光束160通过物镜140被透射给棱镜130的第一表面132并被部分地折射入棱镜130。进入棱镜130的一部分折射光束160由光电二极管122所吸收，并且其余光束160被从光电二极管122反射及随后从棱镜130的第二表面134被内部地全反射，并落到光电二极管126上。通常要求光束的被反射部分与折射部分的比率达到50∶50以取得最大的光学效率。

如图1B所示，光电二极管122包括三部分123、124、125，及如图1C所示，光电二极管126也包括三部分127、128、129，其中光电二极管的各部分可测量入射到其上的光束的强度。通过从123、125和128部分上的强度的和中减去124、127和129部分上的强度的和而可获得一聚焦误差信号。

在这样一系统中，入射到光电二极管122、126的各部分上的光束160的总强度i可被确定为

i＝rI*Rs²*R² _o

其中I表示自光源110发射的光束的强度，r表示辐射损失因子，Rs表示棱镜130的第一表面132上的损失因子，及R_o表示物镜140的损失因子。如果r、I、Rs和R_o分别为0.8、0.3、0.5和0.97，则i变为0.056mw。在该光学拾取系统100中，一半的光束160由棱镜130的第一表面132所阻断，从而降低了其光学效率。

存在有某些与先有的光学系统的组件相关的缺陷。由于在光电二极管形成在硅基底的顶上后，该棱镜被安装在该硅基底上，如果光源未与物镜的聚焦点及光电二极管进行精细地校准，则不易于修正该校准。

因此，本发明的主要目的在于提供一种通过采用光束大小的方法而能提高光学效率的光学拾取系统。

本发明的另一目的在于提供一种具有更简单的校准过程及其结构的，用于读取一光盘的记录表面上记录的信息的光学拾取系统。

根据本发明，提供有一种用于再现包括有一记录表面的光盘上存储的信息信号的光学拾取系统，该光学拾取系统包括：一光源，用于产生一包括有P和S偏振分量的光束；一物镜，用于将光束聚焦到该光盘的该记录表面上；一偏振膜，用于将光束的一偏振分量透射给该光盘的记录表面，其中该偏振膜的中心点位于由光源的中心点和物镜的聚焦点所形成的一光轴上；第一1/4λ板，用于对自光盘的该记录表面反射的光束的该偏振分量进行调制，从而使该调制的光束被该偏振膜所反射；第二1/4λ板，用于改变该调制的光束的偏振分量，从而使该改变的光束通过该偏振膜；及一检测器，用于检测自光盘的该记录表面反射的光束，其中该检测器具有第一和第二光学检测器，各位于相对于偏振膜的中心点而相对立的位置上。

通过以下结合附图对优选实施例的描述，本发明连同以上和其它的目的及优点将变得显然，附图中：

图1A给出了现有技术的光学拾取系统的概略侧视图，及图1B和1C为说明图1A中所示的光电二极管的常规结构的平面视图；

图2给出了根据本发明的一光学拾取系统的概略侧视图；

图3A至3C例示了入射到检测器的接收表面上的光束点。

图2及3中示出了根据本发明的一优选实施例的光学拾取系统及检测表面上光束点的各种视图。

如图2所示，光学拾取系统200包括一集成在一硅基底210顶上的光源212，用于产生一光束；第一1/4λ板230；一物镜240；第一及第二棱镜222、224，其中例如通过以通过棱镜的中间点的一倾斜表面来切割该棱镜以使各切割部分具有一梯形的侧面形状，可制成该第一棱镜和第二棱镜222、224，该第一和第二棱镜222、224分别为该棱镜的底和顶切割部分；一形成在该两棱镜的倾斜表面之间的偏振膜226；第二1/4λ板225；第一和第二光学检测器262、264。

在系统200中，自光源212，例如一激光二极管发射的光束进入偏振膜226，其中该光束包括一P和一S-偏振光分量，该偏振膜226仅通过P-偏振光分量并反射S-偏振光分量。第一棱镜222的底表面被固定在光源212和硅基底210的顶上。第一和第二棱镜222、224的倾斜表面通过焊接或类似方法被结合至该偏振膜226。通过偏振膜226的P-偏振光束入射到第一1/4λ板230上并通过其透射出去，其中该第一1/4λ板230被安装在第二棱镜224的顶表面上。该P-偏振光束通过物镜240被聚焦在光盘250的记录表面252上。从光盘250的记录表面252反射的P-偏振光束首先通过物镜240被会聚，然后被透射过第一1/4λ板230，从而将P-偏振光束转换成S-偏振光束，且随后该S-偏振光束落到偏振膜226上。

该S-偏振光束被从偏振膜226全反射通过第二二1/4λ板225到第一光学检测器262上，其中该偏振膜226被这样配置以使它相对于由光源212的中心点和物镜240的聚焦点形成的一光轴倾斜一预定的角度。该预定的角度最好为45度。第二1/4λ板225被集成在第二二棱镜224的一侧表面内及第一光学检测器262被连接在第二1/4λ板225的外边。第一光学检测器262与偏振膜226的中心点之间的距离是光源的中心点与偏振膜226的中心点之间距离的一半。

在S-偏振光束通过第二1/4λ板225之后，一部分S-偏振光束进入第一光学检测器262的接收表面，其中该部分S-偏振光束被用于读取光盘250的记录表面252上记录的信息信号，而其余部分的S-偏振光束首先被从第一光学检测器262的接收表面反射到第二1/4λ板225，在通过第二1/4λ板225后被转换成P-偏振光束，该P-偏振光束在图2中以虚线表示。

从第二1/4λ板225出射的P-偏振光束全部通过偏振膜226并入射进第二光学检测器264。第二光学检测器264相对于偏振膜226的中心点与第一光学检测器262相对立地配置。第一光学检测器262与偏振膜226的中心点之间的距离等于第二光学检测器264和偏振膜226的中心点之间的距离。

当光盘250进一步移离光源212到物镜240的聚焦点之外时，如图3A所示，第一及第二光学检测器262、264的接收表面272、274上的光束强度分布263、261分别形成圆形图象，第二光学检测器264的接收表面274上的圆形图象的半径大于第一光学检测器262的接收表面272上的圆形图象的半径，由于光束强度随着圆的半径的增大而提高，接收表面274上的光束强度261变得大于接收表面272上的光束强度263。通过从接收表面274上的强度261中减去接收表面272上的强度263，可获得一聚焦误差信号，从而使一信号检测单元(未示出)产生该聚焦误差信号，该聚焦误差信号的量值为表示上述得到的减去结果的一正值。

图3B示出了当光盘250被置放在物镜240的聚焦位置时，第二和第一光学检测器264、262的接收表面274、272上的光束强度265、266。接收表面272、274上的光束强度相互是一样的，因此信号检测单元(未示出)产生零量值的聚焦误差信号。

如果当光盘250从物镜240的聚焦位置移动而更接近于物镜240时，光束强度分布267、268分别在第二和第一光学检测器264、262的接收表面274、272上形成圆形图象，如图3C所示。接收表面274上的光束强度267小于接收表面272上的光束强度，并且信号检测单元产生该聚焦误差信号，该聚焦误差信号的量值为一表示上面所得到的减去结果的一负值。

在系统200中，入射到第一及第二光学检测器262、264的接收表面上的光束的总强度i可通过采用以下关系式而被计算出：

         i＝rI*T*R_o ²其中I表示自光源发射的光束的强度，r表示辐射损失因子，T表示偏振膜的损失因子，R_o表示物镜的损失因子。如果r、I、T和R_o分别为0.8、0.3、0.5和0.97，则i为0.112mw。因此本发明的入射到接收表面上的光束的强度为现有技术的两倍大。

与现有技术的光学拾取系统100相比较，本发明的光学拾取系统200具有更简单的校准过程及结构，并能比常规的光学拾取系统100更有效地透射光束，从而提高了其光学效率。这是通过在其内结合有一偏振膜226、第一和第二1/4λ板230、225，从而减少了现有技术的光学拾取系统100中棱镜130的第一表面132的损失因子而取得的，并进而提高了光学拾取系统200的整体光学效率。而且，由于光学检测器262、264被连至棱镜222、224的侧表面，因此本发明的光学拾取系统200的校准比现有技术的光学拾取系统100更容易。

尽管本发明已相对于优选实施例对本发明进行了描述，但不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围可作出其它的改型和变化。

Claims (16)

1、一种光学拾取系统，用于再现包括有一记录表面的一光盘上存储的信息信号，该光学拾取系统包括：

用于产生一光束的装置；

用于将该光束聚焦在该光盘的记录表面上的装置；

光学装置，用于将该光束部分地透射到该光盘的记录表面上，其中该光学装置的中心点位于由该产生装置的中心点和该聚焦装置的焦点形成的一光轴上；及

用于检测自该光盘的记录表面反射的光束的装置，其中该检测装置带有第一和第二光学检测器，各光学检测器相对于该光学装置的中心点而被相对立地配置。

2、根据权利要求1的光学拾取系统，其中该光学装置被配置成使其相对于该光轴倾斜一预定的角度。

3、根据权利要求2的光学拾取系统，其中该预定的角度为45度。

4、根据权利要求3的光学拾取系统，其中第一光学检测器与该光学装置的中心点之间的距离等于第二光学检测器与该光学装置的中心点之间的距离。

5、根据权利要求4的光学拾取系统，其中第一光学检测器与该光学装置的中心点之间的距离为该产生装置的中心点与该光学装置的中心点之间的距离的一半。

6、根据权利要求5的光学拾取系统，其中第一光学检测器接收一部分入射到其上的光束并将其余部分的光束反射到第二光学检测器。

7、一种光学拾取系统，用于再现包括有一记录表面的一光盘上存储的信息信号，该光学拾取系统包括：

用于产生一包括有P和S偏振分量的光束的装置；

用于将该光束聚焦在该光盘的记录表面上的装置；

用于透射该光束的偏振分量到该光盘的记录表面的装置，其中该透射装置的中心点位于由该产生装置的中心点和该聚焦装置的焦点形成的光轴上；

第一光学装置，用于对自该光盘的记录表面反射的光束的该偏振分量进行调制，从而使该调制后的光束由该透射装置所反射；

第二光学装置，用于改变该调制后的光束的偏振分量，从而使该改变后的光束通过该透射装置；及

用于检测自该光盘的记录表面反射的光束的装置，其中该检测装置带有第一和第二光学检测器，各光学检测器相对于该透射装置的中心而相对立地配置。

8、根据权利要求7的光学拾取系统，其中该透射装置被配置成使其相对于该光轴倾斜一预定的角度。

9、根据权利要求8的光学拾取系统，其中该预定的角度为45度。

10、根据权利要求9的光学拾取系统，其中该第一光学检测器与该透射装置的中心点之间的距离等于该第二光学检测器与该透射装置的中心点之间的距离。

11、根据权利要求10的光学拾系统，其中第一光学检测器与该透射装置的中心点之间的距离为该产生装置的中心点与该透射装置的中心点之间距离的一半。

12、根据权利要求11的光学拾取系统，其中该第一光学装置被配置在该透射装置与该聚焦装置之间。

13、根据权利要求12的光学拾取系统，其中该第二光学装置被配置在该透射装置与该第一光学检测器之间。

14、根据权利要求12的光学拾取系统，其中该第一光学检测器接收一部分改变后的光束并反射其余部分给第二光学检测器。

15、一种光学拾取系统，用于再现包括有一记录表面的一光盘上存储的信息信号，该光学拾取系统包括：

一光源，集成在一基底的顶上，用于产生一包括P及S偏振分量的光束；

第一棱镜，具有一底表面和一倾斜的顶表面，其中该棱镜的底表面被安装在该光源和该基底的顶上，该第一棱镜的倾斜的表面仅能透射该光束的一偏振分量；

第二棱镜，具有一顶表面和一倾斜的表面，其中该第二棱镜的倾斜的表面被固定在第一棱镜的倾斜表面上；

第一1/4λ板，安装在第二棱镜的顶表面上，用于改变透射过其的光束的偏振分量；

一物镜，用于聚焦透射该第一1/4λ板到该光盘的记录表面上的光束，并将自该光盘的记录表面反射的光束会聚向第一棱镜的倾斜表面；

第二1/4λ板，集成在第二棱镜的侧表面内，用于对自第一棱镜的倾斜表面反射的光束的偏振分量进行调制；

第一检测器，面对第二1/4λ板从外边连在第二棱镜的侧表面上，用于接收入射到其上的一部分光束并将其余部分光束反射到第二1/4λ板的方向；及

第二检测器，固定在相对于第一棱镜的倾斜表面的中心点而与第一检测器相对立的侧表面上，用于接收该其余部分的光束。

16、根据权利要求15的光学拾取系统，其中第一棱镜的倾斜表面被配置成使其相对于由光源的一中心点与物镜的聚焦点形成的一光轴倾斜一预定的角度。

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