CN1269579A - 兼容式光学拾取器 - Google Patents

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Abstract

一种兼容数字视盘式只读存储器(DVD－ROM)和CD族类介质之一的可重写小型盘(CD－RW)的兼容式光学拾取器,包括:一用来发射有预定波长的第一光束的第一光源;一用来发射相对于第一光束的波长较长的第二光束的第二光源;一用来改变入射光的传播路径的光路改变装置;一用来将第一和第二光束分别会聚到具有不同厚度的光盘上的物镜;一用来从由光盘反射并通过该光路改变装置的第一和第二光束检测信息信号和误差信号的主光电检测元件。

Description

兼容式光学拾取器
本发明涉及能够适用具有不同格式的盘式记录介质的光学拾取器，更具体地说，涉及一种用于CD族类介质之一的可重写的小型盘(CD-RW)、和数字视盘式的只读存储器(DVD-ROM)的兼容光学拾取器。
近来，人们已经开始要求光学拾取器能够以高密度在和/或从DVD上记录和/或再现信息并要求其与CD族类介质例如CD、可记录的CD(CD-R)、CD-RW、交互式CD(CD-I)和加图形的CD(CD+G)相兼容。
现存的CD类介质的标准厚度为1.2mm，因此，考虑到盘的倾斜角和物镜的数值孔径(NA)的允差，已将DVD的厚度标准化为0.6mm。因而，当利用DVD的光学拾取器在CD上记录信息或从CD上再现信息时，由于它们之间的厚度差产生了球差。这种球差不能提供足以记录信息(射频)信号的光强或者可能降低从CD上所再现信号的品质。此外，DVD和CD类介质利用不同波长的光进行再现：CD用大约780nm波长的光作为光源进行再现，而DVD用大约650nm的光作为光源进行再现。因而，为了与CD相兼容，需要一个采用一个能发射不同波长光的光源并能在不同焦点位置处形成光斑的结构的光学拾取器。
参见图1，常规的兼容式光学拾取器包括用来发射具有大约650nm波长的光的第一光源21和用来发射具有大约780nm波长的光的第二光源31。第一光源21适合于相对薄的盘DVD 10a，而第二光源31适合于相对厚的盘CD 10b。第一光源21和第二光源31根据所使用的光盘类型DVD或CD来进行选择性地驱动。
从第一光源21所发出的光通过第一准直透镜23聚光，平行地入射到第一偏振光束分离器(PBS)25上，且之后由第一PBS 25朝DVD 10a反射。当被DVD 10a反射后，该被反射的光透射过第一PBS 25且之后由第一光电检测器27接收。这里，一个用来改变从第一光源21和第二光源31发出的光的路径的干涉滤光片41、一块用于延迟入射光的相位以改变偏振特性的1/4波片43、一个可变光阑45和一个用来会聚入射向那里的光的物镜47均位于第一PBS 25和盘10间的光路上。
从第二光源31所发出的光通过第二准直透镜33聚光，平行地入射到第二PBS 35上、透射过聚光透镜37，且之后入射到干涉滤光片41上。该光由干涉滤光片41反射并依次通过1/4波片43、可变光阑45和物镜47以便在CD 10b上形成一个光斑。
由CD 10b反射的光经物镜47、可变光阑45和1/4波片43入射到干涉滤光片41上，且之后被干涉滤光片41反射向第二PBS 35。该光被第二PBS35反射并由第二光电检测器39接收。
干涉滤光片41，是一个用来根据入射光的波长透射或反射入射光的光学元件，它透射从第一光源21所发出的光并反射从第二光源31所发出的光。
参见图2，可变光阑45包括一个其尺寸可变的第一区域45a和一个围绕第一区域45a的第二区域45b，并可选择地透射入射到具有0.6或更小的NA的物镜27上的光束。第一区域45a，它是对应于具有0.45或更小的NA的物镜47的区域，完全地透射第一光源21和第二光源31所发出的光。第二区域45b，它是对应于具有0.45-0.6的NA的物镜的区域，完全地透射具有650nm波长的光并完全反射具有780nm波长的光。
在传统的兼容式光学拾取器中，可变光阑完全地反射用以记录CD-R的光束，该光由第二光源发射并入射到具有0.45或更大的NA的区域上，因此它不能用在需要0.5或更大的NA和高的光学记录效率的CD-RW的光学拾取器上。此外，需要一个具有第一和第二区域的可变光阑，该可变光阑由复杂而昂贵的工艺过程来制造，因此使这种光学拾取器的组装变得复杂和制造成本昂贵。
本发明的目的在于提供一种除了能够在或从可重写的小型盘CD(CD-RW)写或再现信息之外、还能从只读存储器式数字视盘(DVD-ROM)再现信息的兼容式光学拾取器，它确保具有高的光功率的780nm波长的输出、并具有近似0.5或更大的高数值孔径(NA)。
为了实现这一目的，本发明提供了一种兼容式光学拾取器包括：一个用来发射有一预定波长的第一光束的第一光源；一个用来发射具有相对于第一光束的波长较长的第二光束的第二光源；一个用来改变入射光传播路径的光路改变装置；一个用来把第一光束和第二光束分别会聚到具有不同厚度的光盘上的物镜；和一个用来检测来自光盘所反射并穿过光路改变装置的第一和第二光束的信息信号和误差信号的主光电检测器，其中光路改变装置包括一位于第一光源和物镜之间的光路上的平面第一光束分离器，以改变来自第一光源的光束的传播路径，和一位于第一光束分离器和物镜之间的光路上的平面第二光束分离器，以改变第一和第二光束的传播路径，且主光电检测器包括一具有四个分割区域的第一光电检测器、一具有两个分割区域的第二光电检测器和一具有两个分割区域的第三光电检测器，第二和第三光电检测器位于第一光电检测器两侧。
本发明的以上的目的和优点将通过参照附图对优选实施例进行的详细描述变得更加清楚，其中：
图1为描述常规的兼容式光学拾取器的光学配置的示意图；
图2为图1的可变光阑的示意图；
图3为根据本发明的一个优选实施例的一种兼容式光学拾取器的光学配置的示意图；
图4为图3的主光电检测器的结构的平面图。
参见图3，根据本发明的一个优选实施例的兼容式光学拾取器包括用来发射不同波长光的第一光源111和第二光源121，一个用来改变入射光束的光路的光路改变装置，一个用来会聚入射光以便在光盘100上形成光斑的物镜137，和一个用来检测来自光盘100所反射并穿过光路改变装置的入射光的信息(射频)信号和误差信号的主光电检测器。
第一光源111发射波长大约为650nm的第一光束I。所发射的第一光束I用来从一相对薄的盘100a例如只读存储器式数字视盘(DVD-ROM)上再现信息。此外，第二光源121发射波长大约为780nm的第二光束II，且所发射的第二光束II用来到或从一相对厚的光盘100b例如小型盘(CD)或可重写CD(CD-RW)上记录或再现信息。要求第二光源121为具有输出几十微瓦的高光功率的半导体激光器，它高到足以在CD-RW上写入信息。一个衍射并透射入射光以便用三光束方法检测轨迹误差信号的光栅123，设置在第二光源121和光路改变装置之间的光路上。光栅123衍射并透射来自第二光源121的光以成为至少第0级和第±1能级的光。
光路改变装置包括用来改变第一光源111所发射的第一光束I的传播路径的第一光束分离器113，和设置在第一光束分离器113和物镜137间的第二光束分离器131，此分离器用来改变入射到那里的光的传播路径。
第一光束分离器113使第一光束I从第一光源111朝光盘100入射，且使经光盘100反射的第一光束I和第二光束II射向光电检测器140。
第二光束分离器133通过部分地透射或反射入射其上的第一光束I和第二光束II来改变入射光的传播路径。在具有如图3所示的光学配置的情况下，第二光束分离器133反射第二光源121所发射的第二光束II的一部分光以使其射向光盘100，并透射第二光束II的其余部分。此外，第二光束分离器133透射第一光源111所发射的第一光束I的一部分以使其射向光盘100，并反射第一光束I的其余部分。第二光束分离器133透射一部分已被光盘100反射的光束，以使其射向光电检测器140。
在本实施例中，第一光束分离器113和第二光束分离器133为相对于光路成45度角设置的平面光束分离器。优选为，第一光束分离器113和第二光束分离器133具有1.5mm或更小的厚度，以便减小光穿过第一光束分离器113和第二光束分离器133时产生的球差。此处，通过把第一光束分离器113和第二光束分离器133设置成相对于光路沿不同方向倾斜，如图3所示，可消除采用这种平面光束分离器所引起的光学像差的问题。因此，其成本可相对于采用具有一般立体结构的光束分离器的情况有所降低。
第二光源121所发射光的光功率由监视光电检测器127检测。该监视光电检测器127接收第二光源121发射并透过第二光束分离器133的第二光束II，以检测其光功率。监视光电检测器127所检测的光功率由一自动功率控制器(未示出)控制。
物镜131具有一个适于DVD-RAM格式的NA，例如0.6的NA，并会聚入射的第一光束I和第二光束II以便分别在光盘100a和100b上形成光斑。为了把第一光束I和第二光束II会聚到具有不同厚度的光盘100a和100b的各记录表面上，可采用环状遮光透镜作为物镜131，或还可包括有辅助光控制装置。这种环状遮光透镜和光控制装置在美国专利NO.5,665,957、5,822,135、5,909,424和5,987,924公开，并在此引入这些专利作为参考。
主光电检测器140经物镜131、第二光束分离器133和第一光束分离器113、及光接收透镜137接收由光盘100a或100b所发射的光。光接收透镜137，位于第一光束分离器113和主光电检测器140之间，产生使聚焦误差可由象散方法检测的象散。主光电检测器140从所接收的光束中检测出误差信号和RF信号。主光电检测器140的结构如图4所示。
参见图4，主光电检测器140包括第一光电检测器141、及位于第一光电检测器141两侧的第二和第三光电检测器143和145。第一光电检测器141包括四个分割区域A、B、C和D，第二电检测器143包括两个分割区域E1和E2，第三光电检测器145包括两个分割区域F1和F2。主光电检测器140的这一结构用于用差动推挽(DPP)方法检测误差信号。
为了从相对薄的光盘100a例如DVD-ROM进行再现，主光电检测器140用差动相位检测(DPD)方法检测寻迹误差信号和用象散方法检测聚焦误差信号。为了在相对厚的光盘100b例如CD-RW上写信息，主光电检测器140用DPP方法检测寻迹误差信号并用象散方法检测聚焦误差信号。为了从光盘100b再现信息，寻迹误差信号用三光束方法进行检测，而聚焦误差信号用象散方法检测。在相对厚的光盘100b即CD-RW上进行写操作期间采用DPD方法的原因是为了防止因光分布和反射率不同带来的可能的寻迹偏差。光分布不同是由光盘的倾斜和物镜的移动引起的，且当来自光栅123的±0级衍射光束中的一束聚焦到数据记录区上而其它聚焦到非数据记录区时会产生反射率的不同。
根据本发明的兼容式光学拾取器还可包括第一和第二准直透镜125和135。第一和第二准直透镜125和135使得入射光会聚以使焦距设定在第一和第二光源111和121与光盘100之间。第一准直透镜125设置在第二光源121和第二光束分离器133间的光路上，并预先会聚第二光源121所发出的发散光。第一准直透镜125使焦距缩短以使第二光源121所发出的光适合于要求高光功率的CD-RW。第二准直透镜135设置在第一和第二光束分离器113和133与物镜137间的光路中，并使光束准直射向光盘100。
根据本发明的具有上述结构的兼容式光拾取器具有可在需要0.5或更大的NA和高光功率的CD-RW上记录信息的优点。此外，平面第一和第二光束分离器的使用相对于立体光束分离器的使用的情况可降低制造成本。
在已经参照其优选实施例对本发明进行特别的图示和描述时，本领域的技术人员将知道可以不脱离附加的权利要求所确定的本发明的精神和范围而进行各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种兼容式光学拾取器包括：
一个用于发射具有预定波长的第一光束的第一光源；
一个用于发射具有相对于第一光束波长较长的第二光束的第二光源；
一个用于改变入射光的传播路径的光路改变装置；
一个用于把第一和第二光束分别会聚到具有不同厚度的光盘上的物镜；
一个用于从光盘所反射并透过该光路改变装置的第一和第二光束检测信息信号和误差信号的主光电检测器；
其特征在于所述光路改变装置包括一个位于所述第一光源和所述物镜之间的光路上的平面第一光束分离器，以改变来自所述第一光源的光束的传播路径，和一个位于所述第一光束分离器和所述物镜之间的光路上的平面第二光束分离器，以改变第一和第二光束的传播路径，且
所述主光电检测器包括一具有四个分割区域的第一光电检测器、一具有两个分割区域的第二光电检测器和一具有两个分割区域的第三光电检测器，第二和第三光电检测器位于第一光电检测器两侧。
2.如权利要求1所述的兼容式光学拾取器，其特征在于所述第一和第二光束分离器各具有近似1.5mm或更小的厚度以使光束通过该第一和第二光束分离器时产生的球差减小。
3.如权利要求1所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括一个在所述第二光源和所述第二光束分离器之间光路上的光栅，该光栅衍射并透射来自所述第二光源的光束以成为至少第0级和第±1能级的光束。
4.如权利要求1所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括：
一个设置在所述第二光源和所述第二光束分离器之间光路上的第一准直透镜，以预先会聚和透射该入射光；和
一个设置在所述第一和第二光束分离器之间光路上的第二准直透镜，以会聚和透射该入射光。
5.如权利要求1所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括一监视光电检测器，用于接收从所述第二光源发射的并通过所述第二光束分离器的光束，以检测来自所述第二光源的光束的光功率。
6.一种兼容可重写的小型盘(CD-RW)和只读存储器式数字视盘(DVD-ROM)的光学拾取器，其特征在于包括：
一个用于发射具有近似650nm波长的第一光束的第一光源；
一个用于发射具有近似780nm波长的第二光束的第二光源；
一个物镜，用于把第一光束会聚到包括具有约0.6mm厚度的DVD-ROM的光学数字视盘上，并把第二光束会聚到包括具有约1.2mm厚度的CD-RW的光学小型盘(CD)类介质上；
一个位于所述第一光源和所述物镜之间光路上的第一平面光束分离器，以改变来自所述第一光源的光束的传播路径；
一个位于所述第一光束分离器和所述物镜之间光路上的第二平面光束分离器，以改变第一和第二光束的传播路径；且
一个主光电检测器，用于从所述光盘反射并通过第二和第一光束分离器的所述第一和第二光束检测信息信号和误差信号，所述主光电检测器包括一具有四个分割区域A、B、C和D的第一光电检测器、一具有两个分割区域E1和E2的第二光电检测器和一具有两个分割区域F1和F2的第三光电检测器，所述第二和第三光电检测器位于所述第一光电检测器两侧。
7.如权利要求6所述的兼容式光学拾取器，其特征在于所述第一和第二光束分离器各具有近似1.5mm或更小的厚度以使光束通过该第一和第二光束分离器时产生的球差减小。
8.如权利要求6所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括一个在所述第二光源和所述第二光束分离器之间光路上的光栅，该光栅衍射并透射来自所述第二光源的光束以成为至少第0级和第±1能级的光束。
9.如权利要求6所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括：
一个设置在所述第二光源和所述第二光束分离器之间光路上的第一准直透镜，以预先会聚和透射该入射光；和
一个设置在所述第一和第二光束分离器之间的光路上的第二准直透镜，以会聚和透射该入射光。
10.如权利要求6所述的兼容式光学拾取器，其特征在于还包括：一监视光电检测器，用于接收从所述第二光源发射的并通过所述第二光束分离器的光束，以检测来自所述第二光源的光束的光功率。
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