CN1190782C - 摆臂式光记录和再现装置 - Google Patents

Abstract

一种摆臂式光记录和再现装置，其中光头包括：设置在摆臂上用于发射预定波长的光的光源；光路改变装置；安装在滑体上的物镜；和光检测器，用于接收从光盘反射回来并经过了物镜和光路改变装置的光线以检测信息信号和误差信号，其中，该摆臂式光记录和再现装置还包括准直透镜，所述准直透镜包括具有色散系数V_CL1的第一准直透镜，和与第一准直透镜一个表面构成一体的具有色散系数V_CL2的第二准直透镜，准直透镜位于物镜与光路改变装置之间，且第一和第二准直透镜之间的色散系数差|V_CL2-V_CL1|满足下式|V_CL2-V_CL1|＞18.0。

Description

摆臂式光记录和再现装置

技术领域

本发明涉及一种摆臂式光记录和再现装置以及用于该装置中的光盘。更具体地说，涉及这样一种摆臂式光记录和再现装置，其可以防止因温度和照射光波波长的变化所引起的散焦问题。同时也涉及一种应用于这种光记录和再现装置中的可使光记录和再现装置的摆臂稳定摆动的光盘。

背景技术

如图1和图2所示，现有技术的摆臂式光记录和再现装置包括：一个摆臂2，可枢转地安装在底座1上；一致动器6，用于为摆臂2提供旋转驱动力；一滑体5，安装在摆臂2的端部，该滑体在动态气压作用下，在其悬浮于被旋转电机7支撑和转动的光盘20之上的同时，对光盘20上的光道进行扫描；和一个安在摆臂2与滑体5之上的光拾取头，用于光记录和再现信息。

光拾取头包括一安装在摆臂2的安装座3上的光源11，一分光器12，一个光检测器13，和一个安装在滑体5上的物镜15。分光器12通过透射和反射入射光改变入射光的行进路径。也即，分光器12透射来自光源11的光线并将其导向物镜15，反射来自物镜15的光线并将其导向光检测器13。光检测器13检测记录在光盘20上的信息信号以及光道误差信号。

在上述摆臂式光记录和再现装置中，摆臂2受致动器6的驱动在光盘20的径向上摆动。此时，从光源11发出并透过分光器12的光束L被安装在摆臂2端部的反射元件14所反射。被反射的光束进入安装在滑体5上的物镜15并被会聚，然后聚焦在光盘20的记录表面上。随后，被光盘20反射的光束经物镜15和反射元件14来到分光器12，并从分光器12被反射到光检测器13。光检测器13接收入射光，并检测来自物镜15的信息信号和轨道误差信号。

在该光记录和再现装置中，光点的聚焦位置由处于动态空气压力作用下的滑体5的浮动来进行调整，没有使用专门的聚焦伺服机构。

因此，在光头中，无法通过使用聚焦伺服机构来响应所述散焦量，该散焦量表示因温度或波长变化而造成的光点聚焦位置发生变化的程度。在现有技术的光记录和再现装置中，由于光束波长随温度而变化的范围大约是±15nm，所以光头必须设计成当波长变化范围在±15nm时，其相对应的散焦量能足够小，以便稳定地记录和再现信息。

另外，用于上述摆臂式光记录和再现装置中的传统光盘具有图3所示的结构。参照图3，光盘20包括表面设有螺线形槽和凹坑的基底21，和位于基底21上的保护层23。这里，在保护层23上，与所述槽和凹坑相对应的部分被制成下凹形，且形成有凹槽23a的表面面向滑体5。

保护层23被制成厚度约50至100nm，且凹槽23a的深度大约为130nm。由于形成有凹槽23a，所以因此产生的问题是滑体5的悬浮高度是大约20至100nm，且滑体运动变得不稳定。

另外，在具有上述结构的光记录和再现装置中，由于光源11和光检测器13安装在安装座3上，所以从光盘20反射的光束在回到光检测器13的过程中直接经过空气，因而产生了光在通过光路的过程中损失较大的问题。

另外，由于没有执行聚焦伺服机构的操作，所以当表示由光源的光波波长变化或环境温度变化引起聚焦位置变化的散焦现象发生时，就可能产生严重的信息记录再现误差。

另外，随着光盘的记录密度变得更大，光记录和再现装置需要一种机构能对滑体进行精密的跟踪伺服，以便形成在光盘上的光点可以被精确聚焦。然而，由于现有技术的光记录和再现装置是使用致动器6驱动摆臂而不是可独立地驱动滑体5的单独的致动器来执行跟踪伺服，所以现有装置的缺点在于很难精确地控制滑体5。

技术内容

为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种可以应用于一种摆臂式光记录和再现装置的光盘，这种光记录和再现装置可以使在动态空气压力作用下浮动的滑体的悬浮高度的变化量最小。

本发明的另一目的在于提供一种具有改进的结构摆臂式光记录和再现装置，其能够限制由于光源光波长变化以及周围环境温度变化而引起的散焦量。

为此，本发明提供一种摆臂式光记录和再现装置，包括：被装配成可在驱动源作用下在光盘径向枢转的摆臂；一悬臂件，其一端与摆臂相固定，以便弹性地偏压另一端；一滑体，安装在悬臂件一端朝向光盘的表面上，该滑体在一动态空气压力的作用下悬浮起一预定的高度，以减小滑体浮动高度的变化；以及安装在摆臂上和滑体上的用于记录和再现信息的光头，该光头包括：

一设置在摆臂上用于发射预定波长的光的光源；

一光路改变装置，设置在从光源发出的光的光路之上，用以改变入射光的进行路线；

一安装在滑体上的物镜，用于会聚从光源发出并经过光路改变装置以便在光盘上形成一个光点的光；和

一光检测器，用于接收从光盘反射回来并经过了物镜和光路改变装置的光线以检测信息信号和误差信号，

其中，该摆臂式光记录和再现装置还包括准直透镜，所述准直透镜包括具有色散系数V_CL1的第一准直透镜，和与第一准直透镜一个表面构成一体的具有色散系数V_CL2的第二准直透镜，准直透镜位于物镜与光路改变装置之间，且

第一和第二准直透镜之间的色散系数差|V_CL2-V_CL1|满足下式：

|V_CL2-V_CL1|＞18.0。

附图说明

通过以下结合附图所做的说明，本发明的上述和其他目的与优点将变得更加清楚，其中：

图1是一个平面示意图，示出了现有技术摆臂式光记录和再现装置；

图2是一个截面图，示意性地示出了图1中的关键部分；

图3是一个截面图，示意性地示出了现有技术光盘，利用光记录和再现装置可以对该光盘进行记录再现操作；

图4是一个截面图，示意性地示出了根据本发明一实施例的光盘，可用光记录和再现装置对其进行记录再现；

图5是一个截面图，用来描述当装置使用图4所示的光盘时，光记录和再现装置的工作；

图6是一个分解透视图，示意性地示出了根据本发明第一实施例的摆臂式光记录和再现装置；

图7是一个分解透视图，示意性地示出了图6所示光记录和再现装置的光头；

图8是一示意性视图，示出了图6中所示光头中的一部分光学元件的光学布局方式；

图9是一示意性视图，示出了图6中物镜的第一实施例；

图10是一示意性视图，示出了图6中物镜的第二实施例；

图11是一示意性视图，示出了图6中物镜的第三实施例；

图12是一分解透视图，示意性地示出了根据本发明另一实施例的摆臂式光记录和再现装置的光头；

图13是一分解透视图，示意性地示出了根据本发明又一实施例的摆臂式光记录和再现装置的光头。

具体实施方式

参照图4和图5，一个可用于本发明实施例的摆臂式光记录和再现装置中的光盘30被可旋转地安装在旋转电机1上(请参照图7)，且光盘30包括：一带有信息记录面31a的基底31和一位于基底31上的保护层33。

信息记录面31a包括平面、螺旋形槽、以及凹坑，其中信息信号可以记录在该平面上或从该平面上再现。螺旋形槽用于确定盘面轨道，且凹坑构成形成于信息记录面31之上的信息信号。保护层33位于信息记录面31a之上，且面向滑体5的表面33a为一平坦表面。因此，当滑体5在动态空气压力作用下悬浮时，可以减小滑体5悬浮高度上的变化。

这里，为了减小附着在保护层33表面的灰尘(D)的影响，最好是保护层33的厚度d1满足以下公式(1)

1≤d1≤5[μm]……(1)

另外，当灰尘颗粒的直径是R1时，通过如公式1设定保护层厚度d1，R为1.4mm或更小的灰尘颗粒对从光盘30上进行信息再现几乎没有影响。

这里，保护层33的厚度d1的条件范围是由保护层33的厚度变化量Δd1的范围决定的，Δd1应满足由公式2所表达的条件以使光点的散焦量最小化。

$\mathrm{\&Delta;d}1<\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{2\mathrm{NA}}^2}---\left(2\right)$

其中λ是光源发出的光的波长，且NA是物镜的数值孔径。

另一方面，当保护层33的表面33a与滑体5之间的最大距离为d3时，由于d3保持在0.7μm之内，所以具有R1＞1.4mm的灰尘被滑体5移去且不会造成影响。这里，当沿被物镜15所会聚的光的光轴方向滑体5与光盘30之间的距离为d2时，d2被保持为大约0.05μm。

参照图6，根据本发明又一实施例的摆臂式记录再现装置包括：一第一驱动源50，一个被安装为在第一驱动源50作用下可在光盘30径向枢转的摆臂41；一悬臂件43，该件一端同摆臂41相固接，以使其另一端受到弹性偏压；一滑体49，安装在悬臂件另一端的一个表面上，朝向光盘30；以及一用于记录再现信息的光头。光盘30被可转动地装在一个装于基座(未示出)上的旋转电机上。且光盘30最好具有图4和5所示的形状。

第一驱动源50的作用在于通过枢转摆臂41在光盘30的径向上(箭头A所指方向)驱动滑体49，且驱动源50包括固定设置在基底上的第一磁铁51，和与第一磁铁51相对应设置在摆臂端部的第一线圈元件53。

悬臂件43具有一片簧结构，且允许滑体49通过固定板47安装在悬臂件43的一端以便弹性地同光盘30相接触。因此，当滑体49工作时，受动态气压作用的滑体49的悬浮高度被确定在一位置之上，在此位置，悬臂件43的弹性力与动态空气压力相平衡。固定板47的一端与悬臂件43相连，且固定板47的作用在于保证滑体49和物镜66的安装空间。

另外，最好是在悬臂件43上设置一个铰链部45，以便安装有滑体49的悬臂件43的一端可以相对于摆臂41有微小的枢转，另外还设置有一个用来驱动悬臂件43端部的第二驱动源，以便将跟踪误差纠正到最小。在该端部，第二驱动源由安装在摆臂41一端的第二磁铁和安装在悬臂件43一端的第二线圈件57组成。

下面将对按上述方式构成的光记录和再现装置的机械操作进行解释。第一，当对光盘30进行信息记录再现操作时，光盘以高速旋转。此时，滑体49在动态空气压力的作用下从光盘30上浮起，且光盘30与滑体49沿光轴方向之间的距离保持为约0.05μm。在此状态下，第一驱动源50工作并将摆臂在箭头A所指的方向上枢转，以便将物镜66定位在需要进行信息记录再现的轨道上。此时，对物镜66相对于光盘30轨道方向的跟踪误差的纠正是靠设置在悬臂件43上的第二线圈元件57与设置在摆臂41上的第二磁体55之间相互作用的电磁力来完成的。也即，跟踪误差的纠正是通过相互的电磁力作用，将悬臂件43相对于摆臂41做微枢转来完成的。

光头包括：设置在摆臂41上的光源61，用于发射具有预定波长的光束；一用来改变光行进路程的光路改变装置70；一用于初步会聚入射光的准直透镜65；一安装在滑体49上的物镜66，以及一光检测器67，用于接收从光盘30反射来的光，并检测信息信号和误差信号。准直透镜65被安装在滑体49上，用于初步会聚入射光，并防止因光源61的光波长变化以及环境温度变化所引起的散焦现象的发生。物镜66对已由准直透镜65会聚过的光再次会聚，并在光盘上形成光点。

现在将参照图7至图13对光头的优选实施例进行描述。

参照图7，从光源61发出的光径光纤63被传送到光路改变装置70，光纤63的一端被连接到光源61的光输出端，且光纤的另一端被连接到玻璃接头64上，且玻璃接头64被固定地设置在光源61与光路改变装置70之间的光路上。当以上述方式使用光纤63时，由于从光源61中发出的光可以被改变方向且被传送至光路改变装置70而无需使用反射元件，所以本发明的优点在于使整个结构变得更加紧凑。

光路改变装置70包括第一和第二分光器71和73，这二者构成一整体并分别具有第一和第二反射镜面71a和73a，以及第一和第二反射元件75和77以便完全反射入射光并改变光的行进方向。

第一分光器71用以对光进行反射和透射，并按一预定比例对第一反射镜面71a上的入射光进行分束。因此，从光源61发出的光的透射光被用做有效光，并且来自物镜66的光的反射光被用做有效光。第一反射镜面71a被设置成在与光盘30的信息表面相平行的表面的方向上对入射光进行反射。第一反射元件75被设置在位于第一分光器71和物镜66之间的光路上，并且将穿过第一分光镜71和准直透镜65后的行进中的光向光盘30的信息表面进行反射。第二分光镜73用于反射和透射，从而将第二反射面73a上的入射光按一预定的比例进行分束。第二分光镜73在与滑体49的长度方向相平行的方向上对从光盘30反射回来并穿过第一反射元件75，准直透镜65，以及第一分光镜71的光进行反射。第二反射元件77将来自第二分光器73的入射光向光检测器67反射。

由于可以通过采用上述的光路改变装置将从光源61发出的光的行进方向与从光盘30反射回的光的行进方向彼此分开且保持互相平行，因而本发明的一个优点在于可以很容易地在摆臂上的一个小空间内设置光头。

最好是按图8中所示的方式配置准直透镜65，以便可以限制散焦的发生。参照图8，准直透镜65包括第一准直透镜65a，和一个整体粘接在第一准直透镜65a的透镜一侧表面上的第二准直透镜65b。这里，当第一准直透镜65a和第二准直透镜65b的色散系数分别为V_CL1和V_CL2时，最好是这二者之间的差|V_CL2-V_CL1|满足式3

|V_CL2-V_CL1|＞18.0

这里，色散系数是一个表示光学元件光学色散程度的整数。且当第一和第二准直透镜65a和65b的色散系数的差被设定为大于18.0时，因周围环境温度变化引起光源62中发出的光波长的变化所造成的光路差异可以被显著减小。

另外，准直透镜65的作用在于将入射的发散光变成平行光，其数值孔径最好满足下面的式(4)

NA_CL＜0.4

另外，准直透镜65的直径最好设定为2.5mm或更小，目的在于使从光盘30量起的光记录和再现装置的全高度为4.0mm或更小，以使光记录和再现装置结构更紧凑。

另外，物镜66也可以按图9到图11所示方式配置，这样，可以限制上述散焦现象的发生。

参见图9，根据本发明第一实施例的物镜166包括具有色散系数V_OL1的第一物镜166a，以及具有色散系数V_OL2且面向光盘30整体形成在第一物镜166a一表面上的第二物镜166b。

这里，最好是第一，第二物镜166a和166b之间的色散系数差|V_OL2-V_OL1|满足式5。

|V_OL2-V_OL1|＞18.0

通过如此地设定色散系数，可以显著地降低散焦量，这种散焦量的发生是由周围环境温度变化引起从光源61发出的光波波长产生变化而导致的。

参见图10，物镜66由一个固体浸没透镜(SIL)构成，该透镜特性为具有数值孔径值＞1.0的高数值孔径。物镜266包括透射部266a，用于透过和发散来自准直透镜65(图7)的光束；透射/反射部266b，用于根据其入射角透射或反射入射光；还包括一反射部266c，用于反射和会聚入射光。反射部266c围绕透射部266a设置，并会聚和反射来自透射/反射部266b的发散光。透射/反射部266b设置在物镜266的朝向光盘30一侧的表面上，对来自透射部266a的发散光进行反射和会聚，并且透射来自反射部266c的会聚光。如上所述，由于可以采用高数值孔径的物镜来减小形成在光盘30上的光点尺寸，所以许可的散焦量也变的更大，因此，本发明的优点在于光源61的光波长的允许误差可以更大。

参见图11，根据第三实施例的物镜366包括色散系数为V_OL3的第一物镜366a，以及设置在第一物镜366a与光盘30之间并具有色散系数V_OL4的第二物镜366b。第二物镜366b被设置为同光盘30相接近，用以对已被第一物镜366a会聚过的光再次会聚。这里，最好是第一和第二物镜366a和366b之间的色散系数差|V_OL4-V_OL3|能满足式6。

|V_OL4-V_OL3|＞18.0

通过按上述方式设定色散系数，就可以显著地降低散焦量，这一散焦量是由周围环境温度变化引发光源61发出的光的波长发生变化而产生的。

除了参照图7所述的光结构之外，上述光头还可以被如图12、图13所示进行修改。

参照图12，根据另一实施例的光头，从光源61射出的光经自由空间而不是先前所述的光纤63被传送到光路改变装置170。

光路改变装置170包括一分光器171和一反射元件175。分光器171具有一个反射镜面(mirror surface)171a。用于透过从光源61射来的光，并将从物镜66来的光反射向光检测器67。反射元件175设置在分光器171与物镜66之间的光路上用以将通过分光器171的光的光路从摆臂长度方向上改变到与光盘30垂直的方向上去。

参照图13，根据本发明又一实施例的光头除了具有图12中所描述的光头结构之外还包括位于光源61和光路改变装置170之间的光纤63，所以光源61和分光器171之间的光学布置可以更容易实现。在此情况下，光纤63的一端与光源61的光输出端相连，且光纤的另一端与玻璃接头64相连，同时玻璃接头64固定地设置在光源61与光路改变装置170之间的光路上。

由于在上述的应用于本发明摆臂式光记录和再现装置上的光盘中，朝向滑体的表面为平坦表面，所以优点在于滑体的悬浮高度的变化被减小。另外一个优点在于积聚在平坦表面上的灰尘可被移去。

此外，在如上所述的光记录和再现装置中，通过改善光路变化装置的结构，光学元件可以被有效地设置在摆臂上的一个小空间内。还有，通过使用光纤，可以减少从光源发出的光的损失，另外还可以减少因光源发生的光的波长变化而引起的散焦，以及记录和再现信息信号时发生的误差。

Claims (8)

1.一种摆臂式光记录和再现装置，包括：被装配成可在驱动源作用下在光盘径向枢转的摆臂；一悬臂件，其一端与摆臂相固定，以便弹性地偏压另一端；一滑体，安装在悬臂件一端朝向光盘的表面上，该滑体在一动态空气压力的作用下悬浮起一预定的高度，以减小滑体浮动高度的变化；以及安装在摆臂上和滑体上的用于记录和再现信息的光头，该光头包括：

一设置在摆臂上用于发射预定波长的光的光源；

一光路改变装置，设置在从光源发出的光的光路之上，用以改变入射光的进行路线；

一安装在滑体上的物镜，用于会聚从光源发出并经过光路改变装置以便在光盘上形成一个光点的光；和

一光检测器，用于接收从光盘反射回来并经过了物镜和光路改变装置的光线以检测信息信号和误差信号，

其中，该摆臂式光记录和再现装置还包括准直透镜，所述准直透镜包括具有色散系数V_CL1的第一准直透镜，和与第一准直透镜一个表面构成一体的具有色散系数V_CL2的第二准直透镜，准直透镜位于物镜与光路改变装置之间，且

第一和第二准直透镜之间的色散系数差|V_CL2-V_CL1|满足下式

|V_CL2-V_CL1|＞18.0。

2.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中准直透镜的数值孔径NA_CL满足下式

NA_CL＞0.4。

3.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中准直透镜的直径为2.5mm或小于2.5mm，以便从光盘起测量的光记录与再现装置的全高是4.0mm或更小。

4.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中物镜包括：

一个色散系数为V_OL1的第一物镜，用于会聚来自光源的入射光；和

一个与第一物镜朝向光盘的表面整体构成并具有色散系数V_OL2的第二物镜，和

其中第一和第二物镜的色散系数差|V_OL2-V_OL1|满足下式，

|V_OL2-V_OL1|＞18.0。

5.如权利要求2所述的摆臂式光记录和再现装置，其中物镜包括：

一透射部，用于透射和发散来自准直透镜的入射光；

一反射部，设置在透射部周围，用于反射和会聚入射光；和

一透射/反射部，用于将通过透射部的入射的发散光反射到反射部，而自反射部透射入射的会聚光。

6.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中光路改变装置包括：

一第一分光器，用于透射来自光源的入射光，同时用于在与光盘信息平面相平行的平面的一个方向上反射来自物镜的入射光；

一第一反射件，用于将穿过第一分光器和准直透镜行进的光束反射到光盘的信息表面；

一第二分光器，与第一分光器设置为一体，用于在平行于滑体的长度方向反射从光盘反射经过第一反射件，准直透镜，以及第一分光器进入的光；以及

一第二反射件，用于向光检测器反射来自第二分光器的入射光。

7.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中光路改变装置包括：

一个分光器，用于透过来自光源的入射光，并用于将来自物镜的入射光反射到光检测器；

一个反射元件，用于将穿过分光器和准直透镜的光反射至光盘的信息表面。

8.如权利要求1所述的摆臂式光记录和再现装置，其中该摆臂式光记录和再现装置还包括一设置在光源与光路转换装置之间光路上的光纤，用于引导自光源发出的光。

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