CN1264899A - 光拾取器以及使用该光拾取器的光记录/重放设备 - Google Patents

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Abstract

一种光拾取器,包括多个光源,发射不同波长光束;光检测器,具有形成在单一衬底上的多个光检测图形,每个光检测图形用于检测从多个光源的每个光源发射的光在每个记录媒体上反射所产生的返回光;和光学系统,共同使用从多个光源延续到光检测器的光路。光记录/重放设备包括光拾取器。光拾取器和光记录/重放设备能够高质量地在不同类型光记录媒体上写入或读出信号。可设计小型光拾取器,因此可以将使用该光拾取器的光记录/重放设备设计得较小。

Description

光拾取器以及使用该光拾 取器的光记录/重放设备
本发明涉及光拾取器以及使用该光拾取器的光记录/重放设备，具体来说，是有关适合于处理不同类型光记录媒体的光拾取器和使用该光拾取器的光记录/重放设备。
由于近来光记录技术的革新，已获得高记录密度和大记录容量。例如小型盘(CD)中凹坑尺寸约为0.83μm。然而，最近开发可商用数字电视或多用途盘(DVD)中所采取的凹坑尺寸仅约为0.4μm。CD使用光迹间距为1.6μm，而DVD采取光迹间距为0.74μm。即DVD的凹坑尺寸和光迹间距还不到CD的一半。光记录和重放的记录密度取决于光点的直径，所述光点是通过用来把光聚焦在记录媒体上的物镜而聚焦在记录媒体上的，聚焦的光点直径取决于所使用的光源波长和物镜数值孔径(NA)。换言之，较短光源波长和物镜的较大NA可获得较小聚焦光点直径，因此可达到较高记录密度和较大记录容量。
计划使用仅用于构成CD-R(可记录CD)的有机染料(organic dye)记录材料，以达到仅用波长大约为785nm的光源就能得到相当于CD反射率的大于70％的反射率。因此，使用单一波长785nm的光源的光拾取器不能从CD读出数据，和在CD-R上写入或读出数据。然而，通常的光拾取器使用具有最佳NA的物镜和诸如能提供用于特定光记录媒体的具有最佳波长的半导体激光器这样的光源，因此，光拾取器难于在记录密度和有机染料记录材料方面彼此不同的光记录媒体上读出或写入信息。
例如，DVD要求能提供具有635或650nm波长光的光源。这种光源可用于形成如在CD-R记录层上的聚焦光点。然而，记录层不会以足够的反射率反射该波长的光，换言之，难于获得具有足够强度从而在记录层上写入或读出数据的反射光。这就是说，打算处理不同类型光记录媒体的光拾取器需要多个发射适合于每个光记录媒体波长光的光源。
而且，为了正确检测来自在记录密度和记录方法方面彼此不同的每个光记录媒体的反射光，在光拾取器中装备了具有与每个光记录媒体相符的光检测图形的光检测器。
此外，用于光记录媒体的各光检测图形和发射不同波长光束的多个光源应相互以高精度定位。需要有满足这些要求的小型光拾取器。还有，需要有使用这种小型光拾取器的光记录/重放设备，即要有小型化的构思，和达到可在每种光记录媒体上高质量地写入和读出信号。
因此，本发明目的是通过装备适合在不同类型的每个光记录媒体上可高质量地写入和读出信号的小型光拾取器，克服上述已有技术的缺点。
本发明的另一个目的是装备包括上述光拾取器的光记录/重放设备。
根据本发明，提供了一种光拾取器，其包括：
多个光源，发射不同波长的光束；
光检测器，具有多个形成在单一衬底上的光检测图形，每个光检测图形都用于检测从每个光记录媒体上反射所产生的返回光，所述光是从多个光源的每一个中发射的；和
光学系统，共同使用从多个光源延续到光检测器的光路。
据本发明，提供了一种光记录/重放设备，其包括：
一个光拾取器，由下列部分组成：
多个光源，发射不同波长的光束；
光检测器，具有多个形成在单一衬底上的光检测图形，每个光检测图形都用于检测从每个光记录媒体上反射所产生的返回光，所述光是从多个光源的每一个中发射的；和
各光学系统，共同使用从多个光源延续到光检测器的光路；以及
用于驱动作为光记录媒体上至少在跟踪方向的作为光学系统一部分的物体的装置，例如该驱动装置是后部马达或类似的设备。
在光拾取器和光记录/重放设备的最佳实施例中，提供在波长方面彼此不同的光束的多个光源被设置在衬底上。
由于多个光源设置在衬底上，所以能够提供小型光检测器，其中以高精度使多个光检测图形彼此定位。使用小型光检测器允许提供能够处理不同类型光记录媒体的小型光拾取器。因此，在使用光拾取器的光记录/重放设备中，从发射波长不同光束的每个光源发射的光通过反射产生的返回光，高度精确地被引导到光检测图形，以便能高质量地在不同类型光记录媒体的每个上写入和读出数据。另外，由于光拾取器的小型化构思，也可对光记录/重放设备作小型设计。
本发明的目的、特征、和优点通过下文参照附图对最佳实施例的描述会变得更加清楚。
图1是本发明第1实施例的光拾取器的示意图；
图2是当光拾取器阅读CD时，从图1的箭头A方向看，用于图1中光拾取器的光检测器平面图；
图3是当光拾取器阅读DVD-ROM时，从图1的箭头A方向看的光检测器平面图；
图4是本发明第1实施例的光拾取器变化的示意图；
图5是从图4的箭头B方向看，用于图4中的光拾取器的光检测器平面图；
图6是本发明第1实施例的光拾取器另一个变化的示意图；
图7是本发明第2实施例的光拾取器的示意图；
图8是使用本发明第1或第2实施例，根据本发明第3实施例的光记录/重放设备的示意方框图。
本发明适合于光拾取器和使用该拾取器的光记录/重放设备，其能够处理包括以下各种光盘的光记录媒体的不同组合：只读光盘如CD、DVD-ROM等；具有用有机染料记录材料形成的记录层以及在该层上可写入和读出数据的可记录型光盘如CD-R、DVD-R等；具有用相变材料做成的记录层并在其上可写入、读出和擦除的可重写型光盘如CD-RW、DVD-RAM等；以及磁光盘。要注意的是，这里所涉及的光拾取器和光记录/重放设备包括适合于有关光记录媒体的只读或写入、或者又作读出又作写入的光拾取器和光记录/重放设备。其中就有关处理两种不同类型光记录媒体的光拾取器对本发明的实施例作详细说明。
第1实施例
现在参照附图1，该图是根据本发明第1实施例的光拾取器的示意图，所述光拾取器适合于处理在记录密度方面彼此不同的两种非同类型光记录媒体，如CD和DVD-ROM。如图所示，光拾取器包括光源1。光源1具有第1光源1a，为例如CD发射具有波长为785nm的光，和第2光源1b，为例如DVD-ROM发射具有波长为655nm的光。第1和第2光源1a和1b之间以预定间隙设置在衬底上，并且封装在一起。图2是从图1的箭头A看，合并在光拾取器内的光检测器6的示意平面图。如图所示，光检测器6包括为CD的第1光检测图形6a，和为DVD-ROM的第2光检测图形6b。第1和第2光检测图形6a、6b之间以预定间隙形成在衬底上，并且封装在一起。
首先，叙述利用该光拾取器阅读CD：
为了从CD阅读信息，来自第1光源1a的光被衍射栅2分成不同方向传送的3束(零级、正一级和负一级)。这些光束入射到以透明平行平板形成的束分离器3上。由束分离器3反射的零级、正一级和负一级光束入射到准直器透镜4上，并且，这样被准直器透镜4准直，使其彼此平行。通过准直器透镜4传输的零级、正一级和负一级光束被物镜5独立会聚，以在本实施例中的CD信息记录表面上形成3个光点。从CD信息记录表面上的零级、正一级和负一级光束中每束反射产生的返回光，再通过物镜5、准直器透镜4和束分离器3传送，然后，入射到光检测器6的第1光检测图6a上。如图2所示，第1光检测图形6a具有四方格光检测图形A1、B1、C1和D1，其检测通过CD信息记录表面上反射的零级光的反射所产生的返回光。根据[(IA1+IC1)-(IB1+ID1)]的计算结果检测聚焦误差信号，其中IA1、IB1、IC1和ID1是分别从四方格光检测图形A1、B1、C1和D1中输出的信号。还有，第1光检测图形6a具有用于从负一级光反射产生的返回光的检测的检测图形E，和用于从正一级光反射产生的返回光检测的检测图形F。根据(IE-IF)的计算结果检测跟踪误差信号，其中所述IE和IF是从光检测图形E和F输出的信号，并且，根据(IA1+IB1+IC1+ID1)的计算结果检测RF信号。
为了阅读DVD-ROM，要设计用在记录密度方面彼此不同的CD和DVD-ROM通用的物镜5。当用物镜5阅读DVD-ROM时，由于物镜5的球面象差会使光点放大到大于光检测的区域，以致物镜5的有效数值孔径变小，并且，有效象差也变小。换言之，由于用于CD的光检测区域与用于DVD-ROM的光检测区域分隔开，所以对于物镜5的合适有效的NA，将CD的第1光检测图形整形后能使其阅读CD。
接着描述用该光拾取器阅读DVD-ROM：
为了从DVD-ROM阅读信息，从设置在第1光源1a附近的第2光源1b发射光。接着的程序类似对CD的处理，其中从第2光源1b输出的光达到DVD-ROM信息记录表面，并且，来自信息记录表面的返回光通过束分离器3。然而，由于第1和第2光源1a、1b彼此被分隔开，所以从这些光源发射的光束不完全彼此叠合在光轴上。因此，已通过束分离器3的返回光将被引导到光检测器6的第2光检测图形6b上。类似于图2，图3是从图1的箭头A看的光检测器6的示意平面图。如图3所示，第2光检测器图形6b具有四方格光检测图形A2、B2、C2和D2，其检测由DVD-ROM的信息记录表面上零级光反射所产生的返回光。根据[(IA2+IC2)-(IB2+ID2)]计算结果检测聚焦误差信号，其中IA2、IB2、IC2和ID2是分别从A2、B2、C2和D2四方格光检测图形输出的信号。还有，根据由不同相位检测(DPD)方法获得的[相位(IA2+IC2)-相位(IB2+ID2)]计算结果检测跟踪误差信号，和根据(IA2+IB2+IC2和ID2)计算结果检测RF信号。要注意的是，由衍射栅2分离和在DVD-ROM信息记录表面反射的正和负一级光束并不用于任何信号的检测。
在图1显示的光拾取器中，衍射栅2配置在光源1和束分离器3之间的光路中。图4是图1所示的根据本发明第1实施例的光拾取器变化的示意图。要注意的是图4中，与图1到3中同样的元件用图1到3中同样的标号表示。如图4所示，在该变化例中不用衍射栅2。即，在该变化例中，使用衍射相位检测(DPD)方法提供给CD和DVD-ROM跟踪误差信号。图5是从图4中箭头B看的在图4的第1实施例变化例中使用的光检测器6的平面图，如图5所示，用于CD的第1光检测图形6a包括四方格光检测图形A1、B1、C1和D1，同时，用于DVD-ROM的第2光检测图形6b包括四方格光检测图形A2、B2、C2和D2。
图6是本发明第1实施例的光拾取器另一个变化的示意图。要注意的是在图6中，与图1到5中同样的元件用图1到5中同样的标号表示。如该图所示，光源1的第1和第2光源1a、1b设置在半导体衬底上。即，光源1可以是所谓多发射光源。在一个同样半导体衬底上设置第1和第2光源允许它们之间以一定间隔高精度定位。具体说，从光记录媒体上的光源1发射的光的反射所产生的返回光以高精度被引导到光检测器6的第1和第2光检测图形6a、6b上。因此，包括第1和第2光源1a、1b并设置在半导体衬底上的光源1也能用于图1中所示的光拾取器。
第2实施例
现在参照图7，该图是本发明第2实施例的光拾取器的示意图，所述光拾取器适于处理在记录密度方面彼此不同的两种非同类型光记录媒体，如CD和DVD-ROM。应注意的是，与图1到6中同样的元件用图1到6中同样的标号表示。如该图所示，光拾取器包括光源1。光源1具有第1光源1a，给例如CD发射波长为785nm的光；和第2光源1b，给例如DVD-ROM发射波长为655nm的光。彼此分离地设置第1和第2光源1a、1b。光合成光学元件7装设在第1和第2光源1a、1b之间。如图所示，还装有光检测器6，其具有为CD的第1光检测图形6a，和为DVD-ROM的第2光检测图形6b。第1和第2光检测图形6a、6b之间以预定间距形成在衬底上，并且封装在一起。
首先，描述用该光拾取器阅读CD：
为了从CD阅读信息，来自第1光源1a的光被衍射栅2分成不同方向传送的3束(零级、正一级和负一级)。这些光束被光合成光学元件7反射，并入射到由透明平行平板形成的束分离器3上。由束分离器3反射的零级、正一级和负一级光束的每束入射到准直器透镜4上，并且被准直器透镜4准直，使其彼此平行。通过准直器透镜4的零级、正一级和负一级光束被物镜5独立会聚，以本实施例中的CD信息记录表面上形成3个光点。从在CD信息记录表面上的零级、正一级和负一级光束每束被反射所产生的返回光再通过物镜5、准直器透镜4和束分离器3传送，然后，入射到光检测器6的第1光检测图6a上。如图2所示，第1光检测图形6a具有四方格光检测图形A1、B1、C1和D1，其检测通过CD信息记录表面上反射的零级光的反射所产生的返回光。根据[(IA1+IC1)-(IB1+ID1)]的计算结果检测聚焦误差信号，其中IA1、IB1、IC1和ID1是分别从四方格光检测图形A1、B1、C1和D1输出的信号。还有，第1光检测图形6a具有用于负一级光反射所产生的返回光的检测的检测图形E，和用于正一级光反射所产生的返回光检测的检测图形F。根据(IE-IF)的计算结果检测跟踪误差信号，其中所述IE和IF是从光检测图形E和F输出的信号，并且，根据(IA1+IB1+IC1+ID1)计算结果检测RF信号。
接着描述阅读DVD-ROM：
为了从DVD-ROM阅读信息，由第2光源1b发射的光通过光合成光学元件7。接着的程序类似对CD的处理，其中由第2光源1b输出的光达到DVD-ROM信息记录表面，并且，来自信息记录表面的返回光通过束分离器3。然而，由于第1和第2光源1a、1b彼此被分隔开，所以从这些光源发射的光束不完全彼此叠合在光轴上。类似于图3所示的光检测器6，第2光检测器图形6b具有四方格光检测图形A2、B2、C2和D2，其检测在DVD-ROM的信息记录表面上零级光反射所产生的返回光。根据[(IA2+IC2)-(IB2+ID2)]计算结果检测聚焦误差信号，其中IA2、IB2、IC2和ID2是分别来自A2、B2、C2和D2四方格光检测图形输出的信号。还有，根据由不同相位检测(DPD)方法获得的[相(IA2+IC2)-相(IB2+ID2)]计算结果检测跟踪误差信号，和根据(IA2+IB2+IC2+ID2)计算结果检测RF信号。要注意的是，由衍射栅2分离和在信息记录表面反射的正和负一级光束并不用于任何信号的检测。
类似于本发明第1实施例的光拾取器的变化，设置在第1光源1a和光合成光学元件7之间的衍射栅2可省去，不同相位检测(DPD)方法可用于提供给CD和DVD-ROM的跟踪误差信号。在这种情况下，用于CD光检测器6的第1光检测图形6a包括四方格光检测图形A1、B1、C1和D1，同时，用于DVD-ROM的第2光检测图形包括四方格光检测图形A2、B2、C2和D2，如图5所示。
第3实施例
现在参照图8，该图是本发明第3实施例的光记录/重放设备示意方框图的构形说明，所述设备使用本发明光拾取器的第1或第2实施例。
光记录/重放设备包括装有外壳(未展示)的主轴马达8，该外壳牢靠地托住设置在设备中的CD或DVD-ROM。该设备还包括作为本发明第1和第2实施例中任一例的用标号10表示的光拾取器。另外，还包括在跟踪方向移动光拾取器10的滑板马达9和的导向机构(未展示)。光拾取器10中所包括的物镜5至少在跟踪方向可移动地设置，并且固定除了物镜5外的光学元件。
为了控制整个光记录/重放设备，设有系统控制器15，其为伺服处理器/读出数据解调器12提供控制。即，系统控制器15借助控制伺服处理器/读出数据解调器12控制全部光记录/重放设备。当CD或DVD-ROM任一个装在主轴马达8上时，为CD或DVD-ROM选择相应诸光源中的一个、在跟踪方向由滑板马达9使光拾取器10移动的速度等。来自光拾取器10的读出信号提供给RF矩阵放大器11，以检测聚焦误差信号、跟踪误差信号、指示从其上读出信息的CD或DVD-ROM上的位置的位置信息等、以及产生来自RF信号的阅读信号。RF矩阵放大器11给伺服处理器/读出数据解调器12提供放大了的信号。伺服处理器/读出数据解调器12包括适于解调来自CD和DVD-ROM任一个信息的读出数据解调器。
对于上述信号，使聚焦和跟踪误差信号滤波，并分别提供给驱动器13作为聚焦控制信号和跟踪控制信号。伺服驱动器13用聚焦控制信号驱动包括在光拾取器10中的例如双轴致动器的聚焦线圈，以及用跟踪控制信号驱动也包括在光拾取器10中的双轴致动器的跟踪线圈。跟踪控制信号的低频成分提供给伺服驱动器13，以驱动滑板马达9。因此，可通过反馈伺服控制来控制聚焦伺服、跟踪伺服和滑板伺服的增益。
由伺服处理器/读出数据解调器12处理指示从其上读出信息的CD或DVD-ROM上位置的位置信息，以给主轴马达驱动器14提供主轴控制信号。这样，以相应于装在主轴马达8上的从其上读出信息的CD或DVD-ROM上的位置，以预定速度驱动主轴马达8，并且开始实际的阅读。通过伺服处理器/读出数据解调器12解调出的读出数据被提供给外部。
在上文中，本发明第1和第2实施例对有关适于处理作为不同类型的光记录媒体例子的CD和DVD-ROM的光拾取器做了描述，而本发明第3实施例对有关使用本发明第1和第2实施例的光拾取器的光记录/重放设备做了说明。然而，应注意的是本发明不仅限于这些实施例，也能适合于只读光盘和可记录、可读出型光盘的组合；只读光盘和可记录、可读出和可擦除型光盘的组合；可记录、可读出光盘和可记录、可读出及可擦除型光盘以及任何其他想要联合的组合。当然，这样的组合能包括多于两种不同类型的光记录媒体。
如在上文中所做的描述，本发明可提供包括以高精度相互设置的光检测图形的小型光检测器，因此提供了小型光拾取器以及小型光记录/重放设备，其能够高质量地在不同类型记录媒体上写入或读出数据。

Claims (16)

1.一种光拾取器，包括：
多个光源，发射不同波长的光束；
光检测器，具有多个形成在单一衬底上的光检测图形，每个光检测图形都用于检测从每个光记录媒体上反射所产生的返回光，所述光是从多个光源的每一个中发射的；和
光学系统，共同使用从多个光源延续到光检测器的光路。
2.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征是，在一衬底上设置提供波长彼此不同光束的多个光源。
3.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征是，所述光学系统包括：
一个束分离器，使从多个光源的每个光源输出的光和从光记录媒体返回的光彼此分离，以及
一个元件，使来自多个光源每一个的输出光朝向光记录媒体会聚。
4.根据权利要求3所述的光拾取器，其特征是，所述光学系统进一步包括衍射栅，把来自至少一个光源的输出光分离成三束。
5.根据权利要求3所述的光拾取器，其特征是，所述多个光源包括：第1光源，发射具有第1波长的光；第2光源，发射具有第2波长的光，第1光源和第2光源彼此隔开设置；和光学元件，使来自第1和第2光源的输出光的光路分别引向所述光学系统。
6.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征是，所述多个光源包括：第1光源，发射具有第1波长的光；第2光源，发射具有第2波长的光；所述第1和第2光源是根据所设置的与光拾取器有关的光记录媒体的类型，选择性地被使用的。
7.根据权利要求6所述的光拾取器，其特征是，多个光检测图形包括第1光检测图形，用于检测从第1光源发射的光在光记录媒体上反射所产生的返回光；和第2光检测图形，用于检测从第2光源发射的光在光记录媒体上反射所产生的返回光；第1和第2光检测图形装在一个衬底上。
8.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征是，分别从多个光源发射的光束，彼此不完全与它们各自光轴叠合地通过所述光学系统传送。
9.一种光记录/重放设备，包括：
一个光拾取器，包含：
    多个光源，发射不同波长的光束；
    光检测器，具有多个形成在单一衬底上的光检测图形，每个光检测图形都用于检测从每个光记录媒体上反射所产生的返回光，所述光是从多个光源的每一个中发射的；和
    各光学系统，共同使用从多个光源延续到光检测器的光路；以及还包括：
一种装置，用于在光记录媒体上的至少跟踪方向上，驱动作为光学系统一部分的物体。
10.根据权利要求9所述的光拾取器，其特征是，在一衬底上设置提供波长彼此不同光束的多个光源。
11.根据权利要求9所述的光拾取器，其特征是，所述光学系统包括：
一个束分离器，使从多个光源的每个光源输出的光和从光记录媒体返回的光彼此分离；以及
一个元件，使来自多个光源每一个的输出光朝向光记录媒体会聚。
12.根据权利要求11所述的光拾取器，其特征是，所述光学系统进一步包括衍射栅，把来自至少一个光源的输出光分离成三束。
13.根据权利要求11所述的光拾取器，其特征是，所述多个光源包括：第1光源，发射具有第1波长的光；第2光源，发射具有第2波长的光，第1光源和第2光源彼此隔开设置；和光学元件，使来自第1和第2光源的输出光的光路分别引向所述光学系统。
14.根据权利要求9所述的光拾取器，其特征是，所述多个光源包括：第1光源，发射具有第1波长的光；第2光源，发射具有第2波长的光；所述第1和第2光源是根据所设置的与光拾取器有关的光记录媒体的类型，选择性地被使用的。
15.根据权利要14所述的光拾取器，其特征是，多个光检测图形包括第1光检测图形，用于检测从第1光源发射的光在光记录媒体上反射所产生的返回光；和第2光检测图形，用于检测从第2光源发射的光在光记录媒体上反射所产生的返回光；第1和第2光检测图形装在一个衬底上。
16.根据权利要求9的光拾取器，其特征是，分别从多个光源发射的光束，彼此不完全与它们各自光轴叠合地通过所述光学系统传送。
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