CN1206908A - 光学读取器和光盘播放器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一个光学读取器,光学读取器包括一个发射光束的光源;一个安装有光探测器的构架,其中入射光束被投射在光探测器上;一个物镜;一个物镜驱动机构,用于在平行于物镜光轴方向上活动支撑物镜;和一个安装在构架上以连接物镜驱动机构的支撑板;物镜驱动机构支撑板为安装在装有球面调节机构的构架上,球面调节机构位于由物镜驱动机构支撑的物镜侧边,用于物镜驱动机构的支撑板通过球面调节机构安装在构架上,在沿球面调节机构的位置和/或角度调节之后支撑板被固定。

Description

光学读取器和光盘播放器
本发明涉及一种光学读取器和光盘播放器，用于往和/或从盘状光学记录介质如光盘和磁光盘写入和/或读出信息信号。
盘状光学记录介质包括光盘和磁光盘，提出作为信息信号记录介质，并且还提出用于往和/或从盘状光学记录介质写入和/或读出信息信号的光学读取器。这样的盘状光学记录介质包括由如聚碳酸脂的清洁材料制成的清洁衬底，和通过涂覆形成在清洁衬底主侧之一的信号记录层。
图1是表示此类传统光学读取器结构的轴横截面视图。如图所示，光学读取器通常包括构架201、和作为光源的半导体激光器202以及装在构架201内的光探测器207。由半导体激光器202产生的光束传输通过分束器203和准直器透镜204，然后投射在物镜205上。此物镜205可活动地由双轴转动器206支撑在装在构架201上的支撑板210上。
照射在物镜205上的激光束通过物镜205被聚焦在盘状光学记录介质的信号记录表面上。此时，激光束首先照射在盘状光学记录介质的清洁衬底，传输通过清洁衬底并聚焦在信号记录表面上，而该信号记录表面为信号记录层的表面。物镜205通过双轴转动器206移向总是将激光束聚焦在信号记录表面上信息信号被记录的一个位置处，也就是说，在记录轨道上。记录轨道螺线式形成在盘状光学记录介质的主侧。
在盘状光学记录介质中，信息信号在或从由物镜205聚焦的激光束光点处被写入或读出。
在信号记录表面聚焦的激光束对应于记录在信号记录表面上的信息信号在光量或偏振方向上被调制，并被信号记录表面反射，以及返回到物镜205。
来自信号记录表面的反射光束传输通过物镜205、准直器透镜204和分束器203，并照射在光探测器207上。光探测器207为类似发光二极管的光探测元件。它可探测来自盘状光学记录介质且通过物镜205的反射激光束，并且转换为电信号。基于从光探测器207输出的电信号，再现记录在盘状光学记录介质上的信息信号。
同样，基于从光探测器207传送的电信号，在被物镜205聚焦的光束光点与物镜205的光轴方向上的信号记录表面之间的区间将产生聚焦误差信号指示，以及在光束聚焦光点与盘状光学记录介质的径向方向的信号记录表面上的记录轨道之间的区间将产生寻轨误差信号指示。基于这些聚焦和寻轨误差信号，控制双轴转动器206移动物镜205直到每个误差信号被降到零。
对于上述盘状类型和具有较高信息信号记录密度的光学记录介质有所要求并因此受到研究和发展为用作计算机的辅助存储单元、和声频及视频信号记录介质。
为往和/或从具有高记录容量的盘状光学记录介质写入和读出信息信号，物镜205应当设计成有一个大的NA(数值孔径)以及光源应当制成用以产生较短波长的光束以在盘状光学记录介质上降低光束聚焦光点的大小。
可是，采用较大NA的物镜205，对应盘状光学记录介质的物镜205的倾斜、在借助上清洁衬底厚度的非均匀性、以及介质上光束的散焦等的允许程度将小于往盘状光学记录介质写入和读出信息信号困难时的结果。
例如，当物镜205对应于盘状光学记录介质倾斜时，聚焦在信号记录表面上的光束将发生波前偏差，以及对从光探测器207输出电信号的RF输出造成影响。在波前偏差中，主要为第三级慧差。第三级慧差将与对于第三级的物镜205的NA成比例发生，以及还对于第一级的盘状光学记录介质的倾斜角成比例发生。因此，对物镜205倾斜的允许程度反比于物镜NA的第三级，所以采用较大的NA，允许程度变小。
因此，在光学读取器中，根据结合光源的构架201关系调节双轴转动器206安装角度以保持物镜205对应于盘状光学记录介质的倾斜。
为调整这样的安装角度，提出了球面调节机构，它包括形成在紧靠构架201上的支撑板210底部的球面凸面208，和形成在紧靠有支撑板210的构架201顶部的球面凹面209，在球面凹面209中装有球面凸面208，如图1所示。球面凸面208曲面中心位于物镜205光轴位置处，此处具有传递通过相对于曲面中心倾斜的物镜205的光束聚焦光点将为最小聚焦光点，此时将使光束传递通过物镜205时不倾斜。
当根据构架201调节支撑板210的安装角度时，在弹性元件例如弹簧的作用下支撑板210压向构架201，并且转向沿装有球面凸面208的球面凹面209保持卡在球面凹面209上。在完成有关构架201的支撑板210安装角度的调节时，支撑板210安装在装有螺丝等的构架201上。
图2为另一个传统光学读取器结构的侧面正视图。如所示，构架201在顶端隆起以在接近中心211处支撑支撑板210。这是目前为止提出的调节双轴转动器206安装角度的另一个解决方法。
在这第二传统安装角调节机构中，支撑板210具有分布装在一端和另一端的支撑螺丝213和调节螺丝212。支撑螺丝213和调节螺丝212在构架201中被驱动。同样压缩弹簧214装在支撑螺丝213头部和支撑板213之间。如图2中箭头a所示，压缩弹簧214将支撑板210压向构架201。调节螺丝212的头部紧靠在支撑板210上。通过调节构架201中调节螺丝驱动深度，支撑板210绕凸部211转动，如图中箭头b所示，并因此调节支撑板210对应于构架201的倾斜。
可是，具有上述球面调节机构的光学读取器有这样的缺点：不能减少光学读取器厚度，也就是说，光学读取器在物镜205光轴方向上不能设计为更袖珍。这是因为对应光学读取器厚度的减少，球面凸面208必须在离开下面的侧边支撑并且如图1中箭头r所示的，球面凸面208的曲面的错误的曲率半径将导致物镜205的错误光轴方向。
同样，具有安装角调节机构并且其中支撑板210支撑在凸部211的光学读取器有这样的缺点：光在水平方向上的投射区域即垂直于物镜205光轴的平面将较大。这是因为构架201应当有一些用于接收调节螺丝212和支撑螺丝213的部分。
另外，安装角调节机构有一个问题，即角调节只有围绕平行于凸部211的一个轴方向才能完成以及偏离物镜205的此中轴的间隔将导致来自物镜205的入射光束聚焦光点变大而偏离理想位置。
因此，本发明的一个目的是为克服现有技术的上述缺点而提供一个光学读取器、和一个结合光学读取器的光盘播放器、具有容易和很好调节物镜倾斜的能力、物镜光轴方向小型化、以及在垂直光轴平面内有一个可减少的光投射区域。
根据本发明，上述目的可通过提供光学读取器而完成，它包括一个具有内置光源的构架、一个物镜、一个物镜驱动机构、一个安装在构架上并且物镜驱动机构被安装的支撑板、以及一个位于被物镜驱动机构支撑的物镜侧边的球面调节机构，用于物镜驱动机构的支撑板通过球面调节机构方式安装在构架上，在通过沿球面调节机构转动调节位置之后固定支撑板。
因为球面调节机构被安装在物镜侧边上，球面调节机构的球面表面曲率的错误半径在物镜的光轴方向上将不会导致任何位置误差、和垂直于物镜光轴的方向上的位置误差，若有的话，可通过调节相对于物镜驱动机构的支撑板的物镜驱动机构安装位置而被消除。
当结合附图时，本发明的这些目的和其他目的、特征和优点通过下面本发明优选实施例的详述将变得更加明显，附图为：
图1为表示一个传统光学读取器结构的轴向截面视图；
图2为表示另一个传统光学读取器结构的侧向正视图；
图3为表示根据本发明的光学读取器结构的透视图；
图4表示光学读取器结构的平面图；
图5为表示光学读取器的轴向截面视图；
图6为表示光学读取器结构的扩展视图；
图7为表示光学读取器的光学系统结构的透视图；
图8为表示光学读取器的双轴转动器结构的扩展透视图；
图9为表示光学读取器的球面调节机构的一个实施例结构的轴向截面视图；
图10为表示球面调节机构基本部分结构的前视图；
图11为表示球面调节机构基本部分结构的平面图；
图12为表示球面调节机构基本部分结构另一个实例的平面图；
图13为表示球面调节机构的第二个实施例结构的轴向视图；
图14为表示球面调节机构的第三个实施例结构的轴向视图；和
图15为表示球面调节机构的第四个实施例结构的轴向视图；
本发明将就以下方面进行描述：
(1)盘状光记录介质类型
(2)光学读取器的支撑
(3)双轴转动器(物镜驱动机构)的结构
(4)球面调节机构的结构
(5)构架的内结构
(6)光盘播放器结构
下面将依次描述上述诸内容：
(1)盘状光记录介质类型
图5为表示根据本发明的光学读取器结构的透视图。在本发明的此实施例中，光学读取器设计为采用第一类型光盘101，其中光盘为由两个盘状光记录介质形成的双面结构，每面包括由0.66mm厚和120mm直径的聚碳酸脂盘制成的清洁衬底并具有形成在清洁衬底的一个主要面上的单记录层，以及通过叠层将其相互粘合为1.2mm厚，还采用第二类型光盘102，其中光盘为具有厚度为1.2mm的清洁衬底的盘状光记录介质。采用通过激光束照射到光盘往和/或从这些光盘的每个写入和/或读出信息信号。
第一类型光盘101设计为用于采用通过具有0.6NA(数值孔径)的物镜用具有635nm(或650nm)第一波长的激光束照射使得信息信号写入和读出。信息信号沿形成在信号记录层上的记录轨道螺线记录。
第一类型光盘101包括例如目前商业上可得到的所谓的“数字视盘(DVD)”(商标名)。
第二类型光盘102包括1.2mm厚度和80或120mm直径的聚碳酸脂盘制成的清洁衬底，和形成在清洁衬底的一个主侧面上的信号记录层。
第二类型光盘102设计为用于采用通过具有0.45NA(数值孔径)的物镜用具有780nm第二波长的激光束照射使得信息信号写入和读出。信息信号沿形成在信号记录层上的记录轨道螺线记录。
第二类型光盘102包括例如所谓的“小型盘(CD)”(商标名)、所谓的“CD-ROM”和所谓的“CD-R”，所有上述均为目前商业上可得到。
同样根据本发明，如图7所示，在包括光学读取器的光盘播放器中，第一或第二类型光盘101或102通过安装在底盘(未示出)上的主轴马达17而旋转。主轴马达17有主动轴42，在其上的盘座40安装有旋转驱动。所形成的盘座40具有一般的盘状，并在接近中心处提供一个具有一般截锥形状的凸起41。当在盘座40上的位置安装时，光盘101或102具有安装在其中心的夹盘孔103中的凸起41。因此光盘101或102通过凸起41保持在其中心。结果是，光盘101或102保持在盘座40并通过主轴马达17沿盘座40旋转。
(2)光学读取器的支撑
光学读取器包括被可活动安装在底盘(未示出)上的导向轴18和支撑轴19上的构架1，如图4所示。导向轴和支撑轴18和19相互平行地安装，并且还平行于盘座40的顶部。
构架1有导向轴18从中穿过的导向孔13和导入支撑轴19的支撑凹槽15，如图3所示。当沿导向轴和支撑轴18和19移动时，构架1以朝和/或离开主轴马达17的方向移动，也就是说，在光盘101或102的主侧保持面对面的同时它们的径向设置在盘座40上的顶部。构架1通过安装在底盘上的滑轨马达(未示出)而被移动。
应当提及的是当构架1带着装有主轴马达17移动时，或相反当主轴马达17带着装有构架1移动时，或进一步当构架1和主轴马达17都移动时，构架1和主轴马达17之间的位置关系可变化，也就是说，构架1和光盘101或102之间的位置关系可变化。
(3)双轴转动器的结构
虽然光盘101或102的清洁衬底形成为平面，它在某些情况下会稍微变形。因此，当具有这样清洁衬底的光盘101或102围绕保持在盘座40上的中心部分旋转时，它将导致所谓的轴偏差。尤其是，当光盘101或102围绕保持在盘座40上的中心部分旋转时，光盘101或102的信号记录层将朝/或离开光学读取器的方向周期性移动。同样，虽然光盘101或102有形成在其上的记录轨道以具有与清洁衬底中心相一致的曲率中心，曲率中心有可能离开清洁衬底的中心。在这种情况下，当光盘101或102的清洁衬底围绕保持在盘座40上的中心部分旋转时，它将周期性地径向移动光盘101或102。
为达到允许对应于光盘101或102写入或读出信息信号的激光束跟随由于光盘101或102的轴偏差或偏心率导致的记录轨道的偏离的目的，形成在物镜驱动机构上的第一和第二双轴转动器2和3如图3所示安装。这些双轴转动器2和3安装在如图6所示的构架1上。
第一双轴转动器2在第一物镜4的光轴方向活动支撑第一物镜4，也就是说，在如图3中箭头F所示的聚焦方向和垂直于光轴方向的方向上，即，如图3中箭头T1所示的第一寻轨方向上。第一物镜4有0.6的NA。
第二双轴转动器3在第二物镜5的光轴方向活动支撑第二物镜5，也就是说，在如图3中箭头F所示的聚焦方向和垂直于光轴方向的方向上，即，如图3中箭头T2所示的第二寻轨方向上。第二物镜5有0.45的NA。
当构架1沿导向轴18和支撑轴19移动时，这些第一和第二物镜4和5相对于光盘101或102的信息记录层，沿如图4中箭头S所示的光盘101或102内和外周边可动地安装。物镜4和5在通常垂直于导向轴18的长度的方向上安装，即在盘座40上的光盘101或102的周边方向上设置。同样，第一和第二物镜4和5以光轴相互平行地被支撑。
第一双轴转动器2有用于物镜驱动机构的支撑板23。由图6可见，支撑板23通过后述的球面调节机构方式安装在构架1上。第二双轴转动器3有安装在如图6所示构架1上的叉架25。
将如图8所见，这些双轴转动器2和3分别有活动透镜鼓轮体69，物镜4和5分别对于其安装。透镜鼓轮体69由合成树脂制造以具有构架状。透镜鼓轮体69有形成在其前端部并在其内安装物镜4或5的孔70。物镜孔70有安装其上的物镜4或5。透镜鼓轮体69在其两侧边通过一对簧片65和66被连接到上部固定块59上。
簧片65和66由具有合适弹性如磷青铜的金属材料相互整合，以具有薄并且细长的形状。透镜鼓轮体69、上部固定块59、和簧片65和66通过所谓的开端模制而形成，因此簧片65和66的前端和基部分别掩在透镜鼓轮体69和上部固定块59中，用以在它们之间的连接。这些簧片65和66的基部从上部固定块59的后部分别向后以作为连接端。簧片65和66掩在透镜鼓轮体69中的前端部，并在后端部连接从透镜鼓轮体69后端部面向后伸出的端子板。端子板分别用作连接端81。
透镜鼓轮体69有安装在其底部的鼓轮支撑构架64。当透镜鼓轮体69的鼓轮支撑构架64有构架形状并通过它透镜鼓轮体69被安装在两个侧部时，鼓轮支撑构架64由相同的材料形成。鼓轮支撑构架64形成在顶部，此处有一对定位凸起83，通过它鼓轮支撑构架64根据透镜鼓轮体69被定位。因此相对于透镜鼓轮体69定位的鼓轮支撑构架64通过粘贴连接被安装在透镜鼓轮体69上。鼓轮支撑构架64通过一对簧片60和61连接到下部固定块58。
簧片60和61由具有合适弹性如磷青铜的金属材料相互整合，以具有薄并且细长的形状。鼓轮支撑构架64、下部固定块58、和簧片60和61通过所谓的开端模制而形成，因此簧片60和61的前端和基部分别掩在鼓轮支撑构架64和下部固定块58中，用以在它们之间的连接。这些簧片60和61的基部从下部固定块58的后端部分别向后以作为连接端。簧片60和61掩在鼓轮支撑构架64中的前端部，并在后端部连接从鼓轮支撑构架64后端部面向后伸出的端子板。端子板分别用作连接端81。
下部和上部固定块58和59连接到支撑板23用于物镜驱动机构并通过连接板56连接到叉架25上。尤其是，下部固定块58通过粘贴连接到连接板56，上部固定块59通过粘贴连接到下部固定块58，并且进一步连接板56通过粘贴或焊接连接到物镜驱动机构支撑板23和叉架25上，由此形成了型架集合。应当指出连接板56形成在两侧边，在那儿凸起57预定定位下部固定块58。同样下部固定块58形成在顶部，在那儿凸起58预定定位上部固定块59。
每一簧片60、61、65和66分别具有平直部分，和曲柄部分62、63、67或68。每一簧片连接在基部，那儿型架集合包括上部和下部固定块56和59，并且连接鼓轮支撑构架69或64的前端部。这些簧片60、61、65和66的平直部分通常相互平行以便簧片支撑透镜鼓轮体69并且鼓轮支撑构架64对应于型架集合被移位。
簧片60、61、65和66的曲柄部分62、63、67或68分别安置在各自簧片60、61、65和66基部。曲柄部分在两个位置的相对方向被弯成90度。同样每一簧片60、61、65和66有包含曲柄部分62、63、67的基部和中间部分的分叉限制部分78。
线圈鼓轮72安装在鼓轮支撑构架64和透镜鼓轮体69上。线圈鼓轮72为在器顶部和底部中空四方柱面开口。线圈鼓轮72放分别安装在接近透镜鼓轮体69和鼓轮支撑构架64中心形成的直通孔上。线圈鼓轮72通过一对定位凸起79而被定位，其中定位凸起79形成在鼓轮支撑构架64的顶部并通过粘接到透镜鼓轮体69和鼓轮支撑构架64上。
线圈鼓轮72安装有聚焦线圈73和寻轨线圈74。聚焦线圈73缠绕在线圈鼓轮72的侧边(外部周边)并且线圈中轴平行于物镜4和5光轴。寻轨线圈74分别缠绕在寻轨线圈鼓轮75上。当寻轨线圈鼓轮75安装在线圈鼓轮72的前端面时，寻轨线圈74安装在线圈鼓轮72上。寻轨线圈74的中心轴相互平行，并且中心轴平行于簧片60、61、65的平直部分并垂直于物镜4和5光轴。
线圈73和74的开头和结尾导线连接到四个从线圈鼓轮72的后部向后伸出的端部棒80上。端部棒80通过焊接分别连接到从透镜鼓轮体69和鼓轮支撑构架64后端面向后伸出的连接端81上，并且为掩在透镜鼓轮体69和鼓轮支撑构架64中端板的伸展。
透镜鼓轮体69、鼓轮支撑构架64和线圈鼓轮72一起形成双轴转动器2(3)的透镜鼓轮。
叉架24(26)的前部和后部分别对立安装在物镜驱动机构支撑板23和叉架部分25上。支撑板23、叉架部分25和叉架24(26)由磁性材料(具有高磁导率)如铁制成。后叉架24(26)在线圈鼓轮72由下部引入中空。后叉架24(26)采用粘贴固定在前侧的磁铁54上。前叉架24(26)由下部引入鼓轮支撑构架64和透镜鼓轮体69中心直通孔，并位于线圈鼓轮72前部，即，寻轨线圈74的前部。叉架24在顶部通过耦合板55相互连接。耦合板55由磁性材料(具有高磁导率)如铁制成。
在第一双轴转动器2中，第一物镜4活动支撑在两个不同的方向上，也就是说，在其光轴方向上，也就是说，在如图8中箭头F所示的聚焦方向上，并在垂直于光轴的方向上，即，在如图8中箭头T1所示的第二寻轨方向上。在线圈73、74和磁铁54之间产生的电磁力的作用下第二物镜5在两个方向移动。
在第二双轴转动器3中，第二物镜5活动支撑在两个不同的方向上，也就是说，在其光轴方向上，也就是说，在如图8中箭头F所示的聚焦方向上，并在垂直于光轴的方向上，即，在如图8中箭头T2所示的第二寻轨方向上。在线圈73、74和磁铁54之间产生的电磁力的作用下第二物镜5在两个方向移动。
如前所述，记录轨道以螺旋方式形成在光盘101(102)信号记录层上。在光盘101(102)中，信息信号沿记录轨道写入。双轴转动器2和3分别移动物镜4和5，因此允许跟随光盘101(102)的偏离。也就是说，光学读取器将总是聚焦穿过物镜4和5的光束到光盘信号记录层的一个位置上，在那儿信息信号被写入。
光学读取器与光盘100(102)相对放置，而光盘100(102)保持在盘座40的夹盘孔103中并通过主轴马达17旋转，光学读取器沿光盘100(102)的径向移动。因此，光学读取器将由或从记录轨道写入或读出信息信号同时沿光盘100(102)上的记录轨道移动。因此，被物镜4和5聚焦的激光束光点应当被允许跟随由轴偏差和/或光盘的偏心率导致的记录轨道的偏离。为达到此目的，每一个双轴转动器2和3工作以在聚焦方向和在每一寻轨方向上移动物镜4和5。
在双轴转动器2和3中，当聚焦线圈73通过从固定块58和59后端面伸出的每一连接端以及通过簧片60、61、65和66延伸的每一端板供给聚焦驱动电流时，透镜鼓轮体69沿图8中箭头F表示的聚焦方向移动。同样，当寻轨线圈74通过从固定块58和59后端面伸出的连接端供给寻轨驱动电流时，每一簧片60、61、65和每一端板，透镜鼓轮体69沿图8中箭头T1和T2所示的每一寻轨方向移动。
在这些双轴转动器中，供给聚焦和寻轨驱动电流，上述供给是基于由物镜4和5以及记录轨道之间偏差的激光束光点聚焦误差信号和寻轨误差信号的指示。因此，与光盘101(102)的旋转周期同步，物镜4和5周期移动。
聚焦在信号记录层的激光束在对应于写入在信号记录层上信息信号的反射和偏振方向受到调制。从信号记录层反射的反射束回到物镜4和5，通过它激光束被安装在构架1中的光探测器单元探测到，如后所述。光探测单元包括多个光探测器。来自光探测器单元的输出信号被处理以产生从光盘101(102)读出的信息信号、聚焦误差信号和寻轨误差信号。
(4)球面调节机构的结构
通过位于支撑在第一双轴转动器2上的第一物镜4的一侧的球面调节机构，用于物镜驱动机构的支撑板23被安装在构架1上。如图6所示，球面调节机构包括分别形成在构架1的侧边的两个位置处的凸起球面部分20a和20b，和在第一物镜4的光轴方向从物镜驱动机构支撑板23伸出的并分别从构架1的外部紧邻球面部分20a和20b的调节件6和9。用于物镜透镜驱动机构的支撑板23从构架1的底部侧分别安装在装有嵌入在球面部分20a和20b上的调节件6和9的构架1上。构架1形成一个直通孔21，通过它安装有第一双轴转动器2的支撑板23的部分被允许面朝上。
形成球面部分20a和20b以使它们的曲率中心位于相同的位置。尤其是，当调节件6和9分别沿球面部分20a和20b移位时，用于物镜驱动机构的支撑板23球面移动，其中球面的中心与球面部分20a和20b曲率中心一致。
球面部分20a和20b曲率中心为当用于物镜驱动机构的支撑板23绕曲率中心转动时，照射在第一物镜4上然后聚焦的第一激光束光点将有最少的偏离。也就是说，球面部分20a和20b曲率中心位于如图11所示的第一物镜4的光轴上，并且还在用于第一物镜4的透镜鼓轮体69的参考平面上，将如图9所示。
同样球面部分20a和20b曲率中心位于一个位置处，在该位置有穿过中心并垂直于第一物镜4光轴的平面横截球面部分20a和20b。另外，第一物镜4和球面部分20a和20b之间的位置关系为存在一个垂直于第一物镜4的平面，该表面横截球面部分20a和20b并通过第一物镜4。即，当第一物镜4位于其中性位置时，它有至少一个位于球面部分20a和20b高度内的部分，如图9的箭头H所示。
在用于物镜驱动机构的支撑板23沿球面部分20a和20b被调节位置之后，它被固定在构架1上。
尤其是，每一球面部分20a和20b有在接近其中心的内线螺丝孔14。同样，调节件6和9在接近其中心分别有螺丝孔11和12。同样如图10所示，球面调节机构包括用于在球面部分20a和20b上相互弹性压住支撑板23和构架1的预备固定弹簧垫片7，和相互紧密固定支撑板23和构架1的固定螺丝8。固定螺丝8在调节件6和9上分别穿过螺孔11和12并在球面部分20a和20b分别旋入内线螺丝孔14。弹簧垫片7分别在螺丝8的头部和调节件6和9之间固定在固定螺丝8上。
在球面调节机构中，在弹簧垫片7作用下，当固定螺丝8稍微松开并且调节件6和9分别弹性压向球面部分20a和20b时，用于物镜驱动机构的支撑板23移动以相对于构架1调节第一双轴转动器2的倾角。在完成此调节之后，拧紧固定螺丝8以固定支撑板23到构架1。应当指出，相对于构架1的第一双轴转动器2的倾角可通过寻找信息信号从光盘101很好读出的第一双轴转动器2的位置而被调节，同时从第一类型光盘101读出信息信号。
在球面调节机构中，在对应于构架1的支撑板23的倾角由第一物镜4的一侧安装期间，球面部分20a和20b作为用于第一物镜4倾斜调节的参考，因此即使在球面部分20a和20曲率半径R中有误差，也有可能阻止来自光轴方向上第一物镜4位置发生的任何误差。同样，在垂直于其光轴方向上的第一物镜4的位置误差可通过调节相对于用于物镜驱动机构的支撑板23的第一双轴转动器2的安装位置而被消除。
同样在球面调节机构中，因为支撑板23安装在调节件6和9上并且后者分别直接紧密连接在球面部分20a和20b上，它可紧密连接在构架1上以使得支撑板23不可能由于连接之后的振动而偏离。
应注意多于三个球面调节机构可形成在构架1上，如图12所示。可是，球面调节机构可为凹形球面部分20d和20e以替换如图13所示的凹形球面部分20d和20e。在这种情况下，用于物镜驱动机构的支撑板23外缘紧贴在球面部分20d和20e上。另外，球面调节机构可为凹形球面部分20f和20g以替换如图14所示的凹形球面部分20d和20e。凹形球面部分20f和20g安装在用于物镜驱动机构支撑板3的支撑板23上。在这种情况下，支撑板23外缘紧贴在球面部分20f和20g上。同样，球面调节机构可为凹形球面部分20h和20i以替换如图15所示的凹形球面部分20f和20g。凹形球面部分20h和20i安装在支撑板23上。在这种情况下，安装在构架1外部的侧壁紧贴在球面部分20h和20i上。
(5)构架的内结构
在构架内，安装了半导体激光器38作为第一光源，和激光耦合器33作为具有半导体激光器芯片的光发射器/光探测器元件的第二光源，如图7所示。半导体激光器38和激光耦合器33的半导体激光器芯片分别发射第一和第二激光束，它们为线性偏振相干光。激光束为发散的。从半导体激光器38发射的第一激光束具有635nm或650nm的第一波长。从激光耦合器33的半导体激光器芯片发射的第二激光束具有780nm的第二波长。
高频调制电路板37连接到半导体激光器38上。高频调制电路板37有一个驱动具有大约300MHz到400MHz的半导体激光器38的高频调制电路。
如图6所示，半导体激光器38安装在形成在构架1上的固定孔中，并固定到构架1上。从半导体激光器38发射的第一激光束通过衍射光栅39照射在平板分束器28上。光栅39将第一激光束分成三束激光束包括零级分量和两个一级正和负的分量。平板分束器28以相对于第一激光束光轴45度安装在其主面位置。分束器28允许第一激光束的一部分通过它同时反射其余部分。被分束器28反射的第一激光束照射在准直仪透镜29，通过它将变为第一平行激光束。
通过准直仪透镜29的第一平行激光束被第一上斜反射镜30反射以90角偏转。偏转的激光束照射在第一物镜4上，其中第一物镜4将第一平行激光束聚焦到第一类型光盘101的信号记录层上。
聚焦在第一类型光盘101的信号记录层上的第一激光束被信号记录层反射，通过过第一物镜4、第一上斜反射镜30和准直器透镜29以及分束器28，然后被光探测器32探测到。
激光耦合器33包括半导体激光器芯片、和安装在相同半导体衬底上的第一及第二光探测器。半导体激光器芯片安装有在其之间铺有去热器的半导体衬底上。每一个光探测器被分成位于半导体衬底上的多个光探测表面。
在激光耦合器33中，分束器棱镜安装在每个光探测器的上方，其光束分束面之间朝向半导体激光器芯片。光束分束面为在对应于半导体衬底的顶部表面形成预倾角的倾斜面。
同样在在激光耦合器33中，半导体激光器芯片发射朝向分束器棱镜光束分束面的第二激光束。从半导体激光芯片发射的第二激光束以对应于半导体衬底垂直向上方向被光束分束面反射。
从激光耦合器33发射的第二激光束被折光反射镜10反射并因此通过90度角偏转，进一步被上斜反射镜34反射并因此通过90度角偏转，然后照射在第二物镜5上。照射在第二物镜5上的第二激光束穿过第二类型光盘102的清洁衬底，并聚焦在光盘102信号记录层的表面上。
聚焦在第二类型光盘102信号记录层上的第二激光束被信号记录层反射，穿过第二物镜5、第二上斜反射镜34和折光反射镜10，然后被激光耦合器33探测到。
在这种光学读取器中，由半导体激光器38到第一物镜4的第一光学路径以及由激光耦合器33的激光器芯片到第二物镜5的第二光学路径在构架1中相交。在第一光学路径中，截面位于准直仪透镜29和第一上斜反射镜30之间。在第二光学路径中，截面位于弯曲反射镜10和第二上斜反射镜34之间。在这种光学读取器中，因为第一和第二光学路径相交，被光学路径所占的总体积因为路径的相交而减少。
(6)光盘播放器结构
根据本发明与光学读取器结合的光盘播放器包括区分设置在盘座40上的盘状记录介质类型的电路，控制电路和用以提供基于从控制电路信号传输的不同类型控制的控制器。
控制电路基于不同的信号供给来控制读取器、主轴马达17和滑轨马达。尤其是，控制电路控制光学读取器中元件的操作，如每个双轴转动器2和3的驱动、半导体激光和半导体激光芯片的开-关操作。同样，控制电路控制主轴马达17和滑轨马达。
另外，当设置在盘座40上的盘状光学记录介质被判定为第一类型的光盘101时，控制电路将开启第一半导体激光器38并关闭激光耦合器33的半导体激光器芯片。然后，具有穿过第一物镜4的第一激光束从光盘101的清洁衬底侧照射在第一类型光盘101，穿过清洁衬底并聚焦在信号记录层上。第一物镜4通过第一双轴转动器2在第一物镜4的光轴方向和垂直于光轴的方向上移动。第一物镜4通过第一双轴转动器2移动，以跟随第一物镜4的光轴方向上第一类型光盘101的偏离，也就是说，光盘101的轴偏差，激光束的聚焦光点总是位于信号记录层上。同样，第一物镜4通过第一双轴转动器2移动，以跟随第一物镜4的垂直于光轴的方向上第一类型光盘101上记录轨道的偏离，第一激光束的聚焦光点总是位于记录轨道上。
在这种光学读取器中，第一激光束聚焦在第一类型光盘101信号记录层上以往和/或从盘信号记录层写入和/或读出信息信号。为把信息信号写入磁光盘的第一类型光盘101，第一激光束照射在磁光盘上，并且外磁场被施加到第一激光束的聚焦光点上。基于预写入的信息信号，第一激光束的光输出或外磁场的强度被调制以在磁光盘上写入信息信号。当第一类型光盘101为相变类型盘时，基于预写入的信息信号，第一激光束的光输出被调制以在相变类型盘上写入信息信号。
为从第一类型光盘101的信号记录层读出信息信号，第一激光束聚焦在信息记录层上，并且探测从信号记录层反射的激光束。
为从磁光盘的第一类型光盘101的信号记录层读出信息信号，反射光的偏振方向改变。同样，当第一类型光盘101为相变类型的盘或凹痕盘时，光的反射量改变从相变类型的盘或凹痕盘的读出信息信号而被探测到。
尤其是，聚焦在信号记录层上的第一激光束被信号记录层反射并返回到第一物镜4。通过第一物镜4反射的光形成为平行激光束，其中平行激光束将穿过准直仪透镜29到达分束器28。然后，穿过分束器28的反射光被分路到返回光学路径到达半导体激光器38并朝光探测器32传输。
分束器28有一个以45度角倾斜的相对于反射光光轴平行的平板以在反射光中造成象散。当第一类型光盘101为磁光盘时，被分束器28偏转的反射光通过渥拉斯顿棱镜(未示出)朝光探测器32传输，其中渥拉斯顿棱镜将入射的反射光分成反射光偏振方向的第一偏振分量，相对于反射光偏振方向成+45度角的第二偏振分量，和相对于反射光偏振方向成-45度角的第二偏振分量。
光探测器32包括光栅39和多个光电二极管，其中多个光电二极管用于通过渥拉斯顿棱镜分路产生的多个光束生各自光电二极管以探测光束。处理从光探测器32的每一光电二极管输出的光探测，以产生从磁光盘读出的信息信号，聚焦误差信号和寻轨误差信号。聚焦误差信号为在第一物镜4的光轴方向上，位于生第一物镜4聚焦的第一激光束的光点和第一类型光盘101的信号记录层表面之间，用于偏差和偏差方向的指示。寻轨误差信号为在垂直于第一物镜4的光轴方向上，位于生第一物镜4聚焦的第一激光束的光点和第一类型光盘101上的记录轨道表面之间，用于偏差和偏差方向的指示。基于聚焦和寻轨误差信号，第一双轴转动器2被驱动。
在光探测器32中，照射来自信号记录层的第一激光束零级分量反射光的光电二极管具有反射光光轴的径向安装的四个光探测表面。照射在这些四个光探测表面的反射光形成椭圆光束光点，其中长轴与生分束器28造成的象散方向成一线。假定从四个光探测器表面输出的光探测分别为a、b、c和d。反射光象散的方向和大小可用下述关系表示：
                     Fe＝(a+b)-(b+d)其中Fe为位于生第一物镜4聚焦的第一激光束的光点和第一类型光盘101上的信号记录层之间偏差的聚焦误差信号和偏差方向。
基于聚焦误差信号Fe，第一双轴转动器2被驱动以相应移动第一物镜4。因此，生第一物镜4聚焦的第一激光束光点总是处于信号记录层，此被称为“聚焦伺服控制”。
在光探测器32中，照射来自信号记录层的第一激光束正和负的第一级分量反射光的光电二极管具有在两个独立的光探测表面。当第一激光束的零级分量的光点位于记录轨道时，第一激光束正和负的第一级分量反射光的量相互相等。假定从两个光探测表面输出的光分别为e和f。正和负的第一级分量的量差异的信号指示可用下述关系表示：
                          Te＝e-f其中Te为位于生第一物镜4聚焦的第一激光束零级分量光点和第一类型光盘101上记录轨道之间偏差的寻轨误差信号和偏差方向。
基于寻轨误差信号Te，第一双轴转动器2被驱动以相应移动第一物镜4。因此，生第一物镜4聚焦的第一激光束零级分量光点总是处于记录轨道，此被称为“寻轨伺服控制”。
用于第一物镜4的光学读取器沿导向轴18和支撑轴19移动以覆盖第一类型光盘101上整个信号记录区，用于对应于整个信号记录区写入和/或读出信息信号。尤其是，光学读取器沿第一类型光盘101的外和内周边移动并且光盘101被旋转，因此对应于第一类型光盘101整个信号记录区写入和/或读出信息信号。
在这种光学读取器中，通过上述所谓的三束法探测光盘的寻轨误差。如图4所示，在这种光学读取器中的第一物镜4沿第一类型光盘101的外和内周边移动，同时第一物镜4的光轴与穿过光盘101中心的直线保持相对，即，穿过盘座40的中心，也就是说，同时与穿过光盘101中心的直线保持相交。
应当指出，可采用所谓的一束法用于探测第一激光束寻轨误差。在这种情况下，没有提供光栅39。同样可采用所谓的推挽法、包括所谓的V-DPD法的相变法、或摆动法可用作寻轨误差探测。在任何这些情况中，当构架1移动时，第一物镜4可不与穿过光盘101中心的直线保持相对。
当设在盘座40上的光盘预定为第二类型的光盘102时，控制电路开启激光耦合器33的半导体激光器芯片同时关闭半导体激光器38。然后，具有穿过第二物镜5的第二激光束从光盘102的清洁衬底侧照射在第二类型光盘102，穿过清洁衬底并聚焦在信号记录层上。第二物镜5通过第二双轴转动器3在光盘102的光轴方向和垂直于光轴的方向上移动。第二物镜5因此跟随第二物镜5的光轴方向上光盘102的偏离而移动，也就是说，光盘102的轴偏转，所以第二激光束的聚焦光点总是位于信号记录层上。同样，第二物镜5在垂直于第二物镜5光轴的方向上跟随第二物镜5记录轨道的偏离而移动，因此第二激光束的聚焦光点总是位于记录轨道上。
光学读取器将第二激光束聚焦在第二类型光盘102的信号记录层上以从信号记录层上读出信息信号。尤其是，第二激光束聚焦在光盘102的信号记录层上，并且来自信号记录层的第二激光束的反射光被探测，以从信号记录层读出信息信号。这个信息信号的读出通过探测反射激光束量的变化而完成。
也就是说，聚焦在信号记录层表面的第二激光束通过信号记录层被反射，并返回到第二物镜5。回到第二物镜5的反射光穿过第二上斜反射镜34和折光反射镜10，然后照射在激光耦合器33的分束器表面上。
回到分束器的反射光穿过分束器表面，并进入分束器棱镜，其中分束器棱镜通过第一光探测器将来自光学路径的激光束分路返回到用于探测的半导体激光器芯片。同样，反射光束被第一光探测器表面和分束器棱镜内表面反射，并因此被第二光探测器探测。
从第二类型光盘102读出的信息信号的信号，即，RF信号，聚焦误差信号Fe，该信号为被第二物镜5聚焦的来自物镜5光轴方向上信号记录层表面的第二激光束光点偏离的指示，也就是说，聚焦误差，和寻轨误差信号Te，该指示为来自形成在第二物镜5光轴方向和垂直于光轴的方向信号记录层表面上的记录轨道激光束聚焦光点偏离的指示，即，寻轨误差，上述误差基于由每个光探测器的光探测输出计算。
即，提供上述读出信号作为来自光探测器光探测输出之和。提供聚焦误差信号Fe作为来自光探测器光探测输出之间的差异。
另外，来自第一光探测器一侧上的光探测表面的光探测输出A以及来自第二光探测器另一侧上的光探测表面的光探测输出D之和，和来自第一光探测器另一侧上的光探测表面的光探测输出B以及来自第二光探测器一侧上的光探测表面的光探测输出C之和，上述和值之间的差异形成寻轨误差Te，即，(A+D)-(B+C)。
在每个光探测器中，在一侧和另一侧上的光探测表面被线相互分隔，对应于第二类型光盘102记录轨道切线方向形成45度角。
也就是说，这种光学读取器采用上述用于第二类型光盘102的所谓一束推挽法以探测轨道误差。
光学读取器沿导向轴18和支撑板19移动以便第二物镜5可面向第二类型光盘102上整个信号记录区移动，因此从信号记录区读出信息信号。即，光学读取器沿第二类型光盘102的内和外周边移动并且光盘102被旋转，因此从光盘102整个信号记录区读出信息信号。
如上所述，根据本发明的光学读取器，球面调节机构安装在物镜的一侧，其中球面调节机构用于通过物镜驱动机构的支撑板倾角调节而达到物镜倾斜调节。
因此，即使球面调节机构的球面曲率半径有误差，在物镜的光轴方向上有可能阻止位置误差。同样，在垂直于物镜光轴的方向上的位置误差可通过相对于物镜驱动机构的支撑板调节物镜驱动连接位置机构而被消除。
也就是说，本发明可提供一个光学读取器，和与光盘结合的光盘播放器，具有对物镜倾斜可容易和很好调节，在物镜的光轴方向上小型化，并在垂直于光轴平面上有可减少光投射区的能力。

Claims (22)

1.一种光学读取器，包括：
一个发射光束的光源；
一个安装有光探测器的构架，其中入射光束被投射在光探测器上；
一个物镜；
一个物镜驱动机构，用于在平行于物镜光轴方向上活动支撑物镜；和
一个安装在构架上以连接物镜驱动机构的支撑板；
物镜驱动机构支撑板为安装在装有球面调节机构的构架上，球面调节机构位于由物镜驱动机构支撑的物镜侧边，用于物镜驱动机构的支撑板通过球面调节机构安装在构架上，在沿球面调节机构的位置和/或角度调节之后支撑板被固定。
2.根据权利要求1所述的光学读取器，其特征在于定位球面调节机构的球面曲率中心，以便当物镜驱动机构支撑板沿曲率中心转动时，使投射在物镜上并被聚焦的光束光点的偏离最小。
3.根据权利要求1所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构的球面曲率中心位于物镜光轴和位于穿过曲率中心并垂直于与球面横截的光轴的平面处。
4.根据权利要求2所述的光学读取器，其特征在于物镜和球面调节机构有这样的位置关系，即平面垂直于物镜光轴，与球面调节机构的球面横截并穿过物镜。
5.根据权利要求1所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构形成在构架的至少两个位置上。
6.根据权利要求5所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构形成在构架的两个位置上，并包括：
一个临时固定件，用于把物镜驱动机构支撑板和构架弹性按压向球面调节机构的球面；和
一个固定件，用于相互严密固定支撑板和构架。
7.根据权利要求1所述的光学读取器，其特征在于物镜驱动机构包括一个用于物镜的透镜保持器，一个安装在透镜保持器上的线圈，一个用于活动支撑透镜保持器的弹性支撑件，和一种用于产生朝向线圈磁场的机构。
8.一种光学读取器，包括：
一个第一物镜驱动机构，用于在平行于至少物镜光轴的方向上活动支撑第一物镜的第一物镜驱动机构；
一个第二物镜驱动机构，用于在平行于至少物镜光轴的方向上活动支撑第二物镜的第二物镜驱动机构；
一个构架，安装有第一和第二物镜驱动机构；
物镜驱动机构支撑板为安装在装有球面调节机构的构架上，球面调节机构位于由物镜驱动机构支撑的物镜侧边，用于物镜驱动机构的支撑板通过球面调节机构安装在构架上，在沿球面调节机构的位置和/或角度调节之后支撑板被固定。
9..根据权利要求8所述的光学读取器，其特征在于定位球面调节机构的球面曲率中心，以便当物镜驱动机构支撑板沿曲率中心转动时，使投射在物镜上并被聚焦的光束光点的偏离最小。
10.根据权利要求9所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构的球面曲率中心位于物镜光轴和位于穿过曲率中心并垂直于与球面横截的光轴的平面处。
11.根据权利要求9所述的光学读取器，其特征在于物镜和球面调节机构有这样的位置关系，即平面垂直于物镜光轴，与球面调节机构的球面横截并穿过物镜。
12.根据权利要求8所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构形成在构架的至少两个位置上。
13.根据权利要求12所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构形成在构架的两个位置上，并包括：
一个临时固定件，用于把物镜驱动机构支撑板和构架弹性按压向球面调节机构的球面；和
一个固定件，用于相互严密固定支撑板和构架。
14.根据权利要求8所述的光学读取器，其特征在于物镜驱动机构包括一个用于物镜的透镜保持器，一个安装在透镜保持器上的线圈，一个用于活动支撑透镜保持器的弹性支撑件，和一种用于产生朝向线圈磁场的机构。
15.根据权利要求8所述的光学读取器，其特征在于构架内置有第一光源以向第一物镜发射具有第一波长的光束，和第二光源以向第二物镜发射具有第二波长的光束。
16.根据权利要求8所述的光学读取器，其特征在于第一物镜的数值孔径大于第二物镜的数值孔径，并且来自第一光源光束的波长短于来自第二光源光束的波长。
17.一种光盘播放器，包括：
一种光学读取器，用以向光盘发射光束并接收从光盘返回的光；
用于光盘径向读取的移动的机构，；和
用以旋转光盘的机构；
光学读取器，包括：
一个发射光束的光源；
一个安装有光探测器的构架，其中入射光束被投射在光探测器上；
一个物镜；
一个物镜驱动机构，用于在平行于物镜光轴方向上活动支撑物镜；和
一个安装在构架上以连接物镜驱动机构的支撑板；
物镜驱动机构支撑板为安装在装有球面调节机构的构架上，球面调节机构位于由物镜驱动机构支撑的物镜侧边，用于物镜驱动机构的支撑板通过球面调节机构安装在构架上，在沿球面调节机构的位置和/或角度调节之后支撑板被固定。
18.根据权利要求17所述的光学读取器，其特征在于定位球面调节机构的球面曲率中心，以便当物镜驱动机构支撑板沿曲率中心转动时，使投射在物镜上并被聚焦的光束光点的偏离最小。
19.根据权利要求18所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构的球面曲率中心位于物镜光轴和位于穿过曲率中心并垂直于与球面横截的光轴的平面处。
20.根据权利要求18所述的光学读取器，其特征在于物镜和球面调节机构有这样的位置关系，即平面垂直于物镜光轴，与球面调节机构的球面横截并穿过物镜。
21.根据权利要求17所述的光学读取器，其特征在于球面调节机构形成在构架的至少两个位置上。
22.根据权利要求17所述的光学读取器，进一步包括内置在构架中的另一个物镜驱动机构。
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