CN1320908A - 倾斜检测器 - Google Patents

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Abstract

一种用于以高精度检测光盘记录表面的倾斜量的倾斜检测器。该倾斜检测器包括:光发射二极管,用于发射要入射到光盘记录表面上的发散光束;准直透镜,用于使从光发射装置发射的发散光束变成准直光束并将准直光束导向光盘的记录表面;聚光透镜,用于会聚来自准直透镜的准直光束,将其引导到光盘的记录表面然后在记录表面上反射;光电二极管,用于接收由聚光透镜会聚的准直光束并检测所接收光束的强度质心,该光电二极管包括被划分为多个区域的接收表面,用于接收由聚光透镜会聚的准直光束。

Description

倾斜检测器
本发明一般涉及光盘驱动器，具体涉及一种倾斜检测器，用于检测光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜，其中光束由光拾取器发射到光盘的记录表面上来读取写在记录表面上的信息。
通常需要改进光拾取器的精度以便满足光盘致密化的要求。尤其是，对于由光拾取器发射到光盘记录表面上以读取写在记录表面上的信息的光束，需要使该光束的光轴(即，安装在光拾取器中的物镜的光轴)正好垂直于记录表面。
另一方面，随着光盘的致密化，安装在光拾取器中的物镜的孔径号(NA)增加，并且从光拾取器发射的光束具有更短的波长。结果，由于从光拾取器发射的光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜，使得彗差显著增加，因此产生了对倾斜量(例如，倾斜角)的检测的迫切需求。
具体地说，假设根据检测的倾斜量使用液晶显示器件来校正倾斜，那么必须产生一个像差来补偿该倾斜。在此方面，需要精确地检测和测量倾斜量(例如，倾斜角)。
图9显示用于检测倾斜量(例如，倾斜角)的常规倾斜检测器102的结构。倾斜检测器102安装在光拾取器中，光拾取器产生用于读取写在光盘101记录表面上的信息的光束。除了光拾取器产生的光束以外，发光二极管(LED)103将一发散光束发射到光盘101的记录表面上。从LED103发射的发散光束具有高斯分布光强。光电二极管(PD)106接收从光盘101记录表面反射的光束。PD 106适用于检测所接收光束的强度的质心(centroid)。
如果光盘101的记录表面如图9中虚线所示倾斜，PD 106的接收表面上接收的光束强度的质心会相应移动。PD 106检测该质心移动，然后根据所检测的质心移动来检测倾斜量。
但是，上述常规倾斜检测器具有以下问题。即，PD 106接收表面上接收的光束强度质心甚至可能会随着例如倾斜检测器102与光盘101记录表面之间的距离变化(由光盘101的表面振动等原因造成)而移动。在此情况下，所检测的倾斜量值也变化，使得不可能以高精度检测倾斜量。
下面参照图9详细说明上述问题。如果光盘1的记录表面如虚线a所示倾斜，PD 106的接收表面上的光束强度质心会移动到LED 103以外。另一方面，即使当如虚线b所示光盘101的记录表面变得与LED103的发射表面和PD 106的接收表面距离更远时，PD 106的接收表面上光束的强度质心也移动到LED 103以外。
因此，本发明是针对上述问题提出的，本发明的一个目的是提供一种能够以高精度检测倾斜量的倾斜检测器。
根据本发明，可以通过提供一种用于检测光盘记录表面的倾斜的倾斜检测器来实现上述和其他目的，该倾斜检测器包括：光发射装置，用于发射要入射到光盘记录表面上的发散光束；准直透镜，用于将从光发射装置发射的发散光束校准成准直光束并将准直光束导向光盘的记录表面；聚光透镜，用于会聚来自准直透镜的准直光束，将其引导到光盘的记录表面，然后由记录表面反射；以及光接收装置，用于接收由聚光透镜会聚的准直光束并检测所接收光束的强度质心，该光接收装置包括被划分为多个区域的接收表面，用于接收由聚光透镜会聚的准直光束。
优选地，准直透镜和聚光透镜可以构成单个发射/接收透镜。
更优选地，可以基于发射/接收透镜的光轴对称地布置光发射装置和光接收装置。
另选地，可以在发射/接收透镜的光轴上布置光发射装置和光接收装置。
更优选地，发射/接收透镜可以具有两个曲率中心。
通过以下结合附图的详细说明，可以更容易理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：
图1是显示根据本发明第一实施例的倾斜检测器的结构的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的光电二极管的接收表面的平面图；
图3是表示根据本发明补偿由距离变化造成的影响的原理的示意图；
图4是显示根据本发明第二实施例的倾斜检测器的结构的示意图；
图5是显示根据本发明第三实施例的倾斜检测器的结构的示意图；
图6是根据本发明第三实施例的发射/接收透镜的平面图；
图7是显示根据本发明第四实施例的倾斜检测器的结构的示意图；
图8是显示根据本发明第五实施例的倾斜检测器的结构的示意图；
图9是显示常规倾斜检测器的结构的示意图。
图1是显示根据本发明第一实施例的倾斜检测器的结构的示意图。在图1中，标号1表示光学连接到本发明的倾斜检测器的光盘，标号2表示本发明的倾斜检测器。倾斜检测器2适用于检测光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜量，其中光束由光拾取器(未示出)发射到光盘1的记录表面上以读取写在记录表面上的信息。该倾斜检测器2固定在光拾取器上。
倾斜检测器2包括：发光二极管(LED)3，准直透镜4，聚光透镜5和光电二极管(PD)6。LED 3发射待入射到光盘1的记录表面上的发散光束。从LED 3发射的发散光束最好具有高斯分布光强。准直透镜4将从LED 3发射的发散光束校准成准直光束，并将准直光束引导到光盘1的记录表面上。
该被引导的光束从光盘1的记录表面上反射，然后入射到聚光透镜5上。应该注意，因为引导到光盘1记录表面上的光束是准直光束，因此从记录表面上反射的光束也是准直光束。聚光透镜5将从光盘1的记录表面上反射的准直光束会聚到PD 6的接收表面上。PD 6适用于检测该会聚光束的强度质心。
图2是图1的PD 6的接收表面的平面图。如图所示，PD 6的接收表面被划分为共四个区域6A,6B,6C和6D。即，PD 6的接收表面在光盘1的径向(RAD方向)被划分为两个部分，然后在光盘1的圆周的切向(TAN方向)被划分为两个部分。区域6A,6B,6C和6D分别输出对应于由其接收的光线数量的光学信号A,B,C和D。
下面对根据本发明第一实施例的具有上述结构的倾斜检测器的操作进行详细说明。如果光盘1的记录表面倾斜，PD 6的接收表面上光束的强度质心相应地移动。根据PD 6的四个区域6A,6B,6C和6D出现的光学信号A,B,C和D，来检测该质心移动。换句话说，将来自四个区域6A,6B,6C和6D的光学信号A,B,C和D提供到计算装置(未示出)，该计算装置根据下面的公式计算径向倾斜量和切向倾斜量：
[公式1]
径向倾斜量=(A+B)-(C+D)
[公式2]
切向倾斜量=(A+D)-(B+C)
很明显，即使当从倾斜检测器2到光盘1记录表面的距离变化时，PD 6的接收表面上光束的强度质心也不移动，使得光学信号A,B,C和D不发生变化。结果，即使从倾斜检测器2到光盘1记录表面的距离由于光盘1的表面振动等原因而变化，所检测的倾斜量也不会出现误差。
下面参照图3对上述原理进行更详细的说明。如果从倾斜检测器2到光盘1记录表面的距离发生变化，入射到聚光透镜5上的准直光束相对于透镜5的光轴5a的高度相应地变化。例如，准直光束相对于聚光透镜5的光轴5a的高度可能从h1变化到h2。但是，即使当准直光束相对于光轴5a的高度变化时，该光束在PD 6的接收表面上的会聚位置也不会变化。
图4是显示根据本发明第二实施例的倾斜检测器的结构的示意图。在第二实施例中，提供了单个发射/接收透镜7来代替第一实施例中的准直透镜4(或发射透镜)和聚光透镜5(或接收透镜)，用于同时执行光发射功能和光接收功能。此外，LED 3和PD 6被布置在偏离发射/接收透镜7的光轴7a的位置上。换句话说，以发射/接收透镜7的光轴7a为轴对称地布置LED 3和PD 6。
LED 3在偏离发射/接收透镜7的光轴7a的位置发射光束。因此，来自发射/接收透镜7的准直光束并非与透镜7的光轴7a平行地而是与光轴7a成角度地被发射到光盘1的记录表面。该成角度光束从光盘1的记录表面上反射，然后被发射回到发射/接收透镜7。返回到发射/接收透镜7的准直光束与透镜7的光轴7a成一个角度，由透镜7会聚，然后入射到PD 6,PD 6以光轴7a为轴与LED 3对称布置。在该实施例中，基于光盘1的倾斜和距离变化所执行的操作与第一实施例中的方式相同，在此忽略其说明。
接着，将参照图5对本发明的第三实施例进行说明。在该实施例中，倾斜检测器包括具有两个曲率中心的发射/接收透镜8。图6是图5中发射/接收透镜8的平面图。在第二实施例中，LED 3和PD 6之间较大的距离导致发射/接收透镜7厚度的增加，进而导致倾斜检测器2尺寸的增加。在此方面，第三实施例中使用具有两个曲率中心的发射/接收透镜8可以使透镜的厚度较小。
图7是显示根据本发明第四实施例的倾斜检测器的结构的示意图。在该实施例中，LED 3被布置在发射/接收透镜9的光轴上。此外，分束器10位于发射/接收透镜9和LED 3之间，接收PD 6靠近分束器10的侧部。
以如下方式执行本发明第四实施例的操作。首先，LED 3发射一发散光束，该发散光束通过分束器10发射到发射/接收透镜9。此后，来自发射/接收透镜9的准直光束与透镜9的光轴平行地入射到光盘1的记录表面，然后从记录表面上反射。反射光束沿着光束入射到光盘1记录表面的相同光学路径被发射回到发射/接收透镜9。发射回到发射/接收透镜9的反射光束由透镜9会聚，被分束器10旋转90度，然后入射到PD 6。因为以上述方式将准直光束引导到光盘1的记录表面，从记录表面上反射，然后由PD 6接收，所以基于光盘1的倾斜和距离变化所执行的操作与第一到第三实施例的相同。
接着，将参照图8对本发明第五实施例进行说明。在该实施例中，LED 3位于PD 6的中心。以如下方式执行本发明第五实施例的操作。首先，LED 3发射一发散光束，该发散光束经发射/接收透镜9变为准直光束后发射到光盘1的记录表面，并从记录表面上反射。反射光束被发射回到发射/接收透镜9，由透镜9会聚然后由PD 6接收。基于光盘1的倾斜和距离变化所执行的操作与第一到第四实施例的相同。
从上述说明中可以看出，根据本发明，检测值不受倾斜检测器与光盘记录表面之间距离变化的影响。因此，能够以高精度检测到希望的倾斜量。
虽然已经出于例示的目的公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员应该理解，在不偏离所附权利要求中揭示的本发明范围和精神的情况下，可以进行各种修改，添加和替换。

Claims (5)

1．一种用于检测光盘的记录表面的倾斜的倾斜检测器，包括：
光发射装置，用于发射待入射到所述光盘的所述记录表面上的发散光束；
准直透镜，用于将从所述光发射装置发射的发散光束变成准直光束并将准直光束导向所述光盘的所述记录表面；
聚光透镜，用于会聚来自所述准直透镜的准直光束，将其引导到所述光盘的所述记录表面然后在所述记录表面上反射；以及
光接收装置，用于接收由所述聚光透镜会聚的所述准直光束并检测所接收光束的强度质心，所述光接收装置包括被划分为多个区域的接收表面，用于接收由所述聚光透镜会聚的所述准直光束。
2．根据权利要求1的倾斜检测器，其中所述准直透镜和聚光透镜构成单个发射/接收透镜。
3．根据权利要求2的倾斜检测器，其中以所述发射/接收透镜的光轴为轴对称地布置所述光发射装置和光接收装置。
4．根据权利要求2的倾斜检测器，其中在所述发射/接收透镜的光轴上布置所述光发射装置和光接收装置。
5．根据权利要求2的倾斜检测器，其中所述发射/接收透镜具有两个曲率中心。
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