CN1321413C - 光拾取器和使用光拾取器的光记录和/或再现装置 - Google Patents

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Abstract

一种光拾取器，使用物镜会聚从光源发射的光并使光照射在光记录媒质上，以便在光记录媒质上记录数据和/或再现记录在光记录媒质上的数据，该光拾取器包括用于调整从光源发射并射向物镜的光的会聚和/或发散的光学元件。

Description

光拾取器和使用光拾取器的光记录和/或再现装置
本发明要求于2002年8月12日向韩国知识产权局申请的韩国专利文件No.2002-47511的优先权，将其公开的全文作参照引用。
技术领域
本发明涉及光拾取器和使用光拾取器的光记录和/或再现装置，更具体地涉及能够调整会聚光和/或发散光的光拾取器和使用光拾取器的光记录和/或再现装置。
背景技术
参照图1，从诸如半导体激光器的光源1发射的发散光通过准直透镜3可转换成平行光。
为了使从光源1发射的发散光经准直透镜3后转换成平行光，半导体激光器1的辐射点(radiant point)和准直透镜3之间的距离必须等于准直透镜3的法兰盘后距(flange back length)。这里，在使用厚准直透镜3的情况下，由于焦距占据到厚透镜的中心部分，很难定义焦距。因此，术语“法兰盘后距”指通常的机械长度。准直透镜3的法兰盘后距指准直透镜3的后焦距，其中没有在光源1的辐射点和准直透镜3之间设置光学元件。然而，甚至在光学元件被设置在光源1的辐射点和准直透镜3之间的情况下，也可使用术语法兰盘后距。
如图1所示，如果光源1的辐射点和准直透镜3之间的距离大于法兰盘后距，通过准直透镜3的光变成会聚光。相反，如果光源1的辐射点和准直透镜3之间的距离小于法兰盘后距，通过准直透镜3的光变成发散光。
如上所述，光源1的辐射点和准直透镜3之间的距离影响光的会聚和/或发散。
由于光拾取器包括各种光学元件，当光学元件被光学准直和装配时，出现光学元件自身的制造公差和光学元件间的装配公差。这些公差在整个光拾取器中累加。因此，由于公差的累加在光拾取器中产生光学像差。
将包括具有长焦距的准直透镜3的光拾取器装配，使光学元件设置在机械结构上的优选位置，且使用诸如粘结剂的粘结装置固定光学元件。由于从光源1发射的光的平行度落在如上所述装配的光拾取器中的装配公差的边界值的允许范围内，因此无须调整光源1和准直透镜3之间的距离。
同时，笔记型计算机所用的光记录和/或再现装置使用细长的光拾取器，该光拾取器必须包括具有短焦距的准直透镜，以满足细长光学拾取器的机械距离。
即使光源1和准直透镜3间的距离稍微偏离包括具有短焦距的准直透镜3的光拾取器中的准直透镜3的法兰盘后距，导致从光源1发射的光的平行度非常差，必须严格控制光拾取器的装配公差。因此，对于包括具有短焦距的准直透镜3的光拾取器，管理光的会聚和/或发散(即管理平行光)是必须的。
在光拾取器包括光束成形器件(beam shaping device)的情况下，使得从光源1发射的光束的形状(会聚光或发散光，非平行光)通过该光束成形器件后光拾取器的光学像差可能严重恶化。因此，管理光的会聚和/或发散(即管理平行光)对于包括光束成形器件的光拾取器是必须的。
因此，在必须管理具体像差特性的光拾取器中，例如由于光的会聚和/或发散显著产生光学像差和包括具有短焦距的准直透镜3或光束成形器件的光学系统中，通过准直透镜3的光必须是平行光或足够接近于平行光，使得光学像差落入光拾取器的装配公差的边界值内的允许值内。
通过在机械结构上的优选位置设置光学元件来实现对平行光的管理，例如，通过在光源1固定在优选位置的状态下沿光轴改变准直透镜3的位置以及通过调整光源1的辐射点和准直透镜3间的距离。
然而，为管理平行光沿光轴调整准直透镜3的位置使得光拾取器的装配工艺复杂化，这是因为在准直透镜3的中轴平行和垂直于光轴的状态下沿光轴调整准直透镜3的位置。事实上，在准直透镜3的中轴平行于光轴的状态下很难移动准直透镜3。因此，通过调整准直透镜3的位置来调整光的会聚和/或发散使光拾取器的装配工艺复杂化，导致光拾取器的制造成本增加。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种易于完成对光的会聚和/或发散的调整的光拾取器和使用光拾取器的光记录和/或再现装置。
根据本发明的一方面，提供一种使用物镜会聚从光源发射的光并将光照射在光记录媒质上，以便在光记录媒质上记录数据和/或再现记录在光记录媒质上的数据的光拾取器。光拾取器包括用于调整从光源发射并射向物镜的光的会聚和/或发散的光学元件。
根据本发明的另一方面，提供一种使用光拾取器在光记录媒质上记录数据和/或再现记录在光记录媒质上的数据的光记录和/或再现装置，该光拾取器将从光源发射的光聚焦在物镜上并使光照射在光记录媒质上。该光拾取器包括用于调整从光源发射并射向物镜的光的会聚和/或发散的光学元件。
根据本发明，该光学元件可以是能够调整光的会聚和/或发散的全息光学元件。
根据本发明的一方面，该光拾取器还包括一准直透镜，其中从光源发射的光经准直透镜和光学元件后转换为平行光。
准直透镜可具有14mm或更短的焦距。
光拾取器可具有细长的结构。
光学元件可设置在光源和准直透镜3之间。
光拾取器还可包括一光束成形器件，其设置在准直透镜和物镜之间用来成形光。
根据本发明的一方面，光源可包括多个发射不同波长光束的光源，且光学元件包括至少用于调整从多个光源的至少其一发射的光束的会聚和/或发散的光学元件，使得光拾取器是可用于多种具有不同格式的光记录媒质的兼容性光拾取器。
光拾取器包括光盘、发射光的光源、聚焦从光源发射的光并使光照射在光盘上的物镜、使从光源发射的光变成平行光的准直透镜以及调整光的会聚和/或发散使经准直透镜射向物镜的光成为平行光或接近平行光的光学元件。
通过下列的描述，或者通过本发明的实施，本发明的其它方面和/或优点将被部分列举和部分阐明。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明显和更容易理解，在附图中：
图1是现有根据光源的辐射点和准直透镜之间的距离调整光的会聚和/或发散的示意图；
图2是根据本发明第一方面的光拾取器的主要结构的示意图；
图3是用作图2的光学元件的全息光学元件的全息图案的平面示意图；
图4是根据本发明第二方面的光拾取器的光学结构的示意图；
图5是根据本发明第三方面的光拾取器的光学结构的示意图；
图6是根据本发明第四方面的光拾取器的光学结构的示意图；
图7～9是用在根据本发明一方面的光拾取器中的光束成形器件的实例的示意图。
具体实施方式
将详细描述本发明的实施例，其实例由附图显示，其中相同的附图标记表示全文中的相同元件。下述的方面是为了参照附图阐明本发明。
根据本发明的一方面，一种光记录和或再现装置使用下述的光拾取器，通过使用物镜聚焦从光源发射的光和使光照射在光记录媒质上，实现在光记录媒质上记录数据和/或再现记录在光记录媒质上的数据。
图2是根据本发明第一方面的光拾取器的主要结构的示意图。
参照图2，根据本发明第一方面的光拾取器包括光源11、用于聚焦从光源11发射的光并使光照射到光盘10上的物镜19、使从光源11发射的光转换成平行光的准直透镜15、以及用于调整光的会聚和/或发散的光学元件13。光拾取器用于在光盘10上记录数据和/或再现记录在光盘10上的数据。附图标记17表示反射镜。
半导体激光器，例如用于发射具有预定波长的光的边缘发射激光器(edgeemitting laser)或垂直谐振腔表面发射激光器(vertical cavity surface emittinglaser)，可用作光源11。
在半导体激光器用作光源11的情况下，光源11发射发散光。
准直透镜15设置在光源11和光程改变器件(optical path changing device)间或光程改变器件和物镜19间，使准直透镜15聚焦从光源11发射的发散光并使该光转换成平行光。
在本发明的一方面中，准直透镜15可具有短焦距，例如，14mm或更短的短焦距，以便将光拾取器制造成细长的形状。
由于光拾取器中的分离光学元件13调整光的会聚和/或发散，根据本发明的一方面，在装配包括在光拾取器中的光学元件的工艺中，将准直透镜15固定在机械结构的优选位置。
光学元件13调整光的会聚和/或发散，使经准直透镜15射向物镜19的光成为平行光或接近平行光且具有容许范围内的平行度。光学元件13可设置在光源11和准直透镜15之间。
配置用于调整光的会聚和/或发散的全息光学元件可作为光学元件13。例如，在具有图3所示全息图案结构的全息光学元件用作光学元件13的情况下。全息光学元件作为透镜，使得通过沿光轴改变全息光学元件的位置，可调整光的会聚和/或发散。
如上所述，在具有用于调整光的会聚和/或发散的分离光学元件13的光拾取器中，在装配光学元件的工艺中，将准直透镜15固定在机械结构的优选位置，通过沿光轴改变光学元件13的位置来调整光的会聚和/或发散。
由于根据本发明一方面的光拾取器使用全息光学元件作为光学元件13来调整光的会聚和/或发散，替代了现有系统中使用准直透镜15来调整光的会聚和/或发散，因此根据本发明一方面的光拾取器的光学元件的装配工艺比现有系统中光学元件的装配更简单。
相比较于普通光学透镜，由于用作根据本发明一方面的光拾取器的光学元件的全息光学元件可设计为对光学准直误差显著不敏感，通过沿光轴改变全息光学元件13的位置来调整平行光比沿光轴改变准直透镜15的位置来调整平行光更容易。
根据本发明第一方面的光拾取器还包括用于改变光的光程的光程改变器件(未显示)和用于接收从光盘10的记录表面反射的光的光接收光学系统(未显示)。
为了便于显示具有准直透镜15的光拾取器，图2中未显示光程改变器件和光接收光学系统。该准直透镜15具有诸如14mm或更短的短焦距，使得该光拾取器适用于细长光记录和/或再现装置。
根据本发明第二和第三方面的光拾取器的光程改变器件和光接收光学系统可如同根据本发明第一方面的光程改变器件和光接收光学系统被应用。因此，光程改变器件和光接收光学系统将不被描述，而只在本发明的第一方面中显示。
同时，依赖于使用光拾取器的光记录和/或再现装置，可适当改变从光源11发射的光的波长、光源11的数量以及物镜19的数值孔径等。
例如，根据本发明一方面的光拾取器包括单光源11和具有适当数值孔径的物镜19，使得光拾取器可用于一类光盘或具有不同格式的多种类型的光盘。即，根据本发明一方面的光拾取器可配置为能够应用于多种类型光盘的兼容性光拾取器。
具体地，参照图4和图5，根据本发明一方面的光拾取器包括发射具有例如655nm波长的光的单光源11和具有0.6或0.65数值孔径的物镜19，使得光拾取器可配置为应用于DVD类光盘或与DVD类光盘和CD类光盘均兼容。
图4是根据本发明第二方面的光拾取器的光学结构的示意图。在本发明的第二方面中，光学元件13和准直透镜15设置在光源11和光程改变器件(即板形分束镜23)之间。光拾取器包括用于成形光的光束成形器件21。在图4中，与图2中相同的附图标记表示相同元件，因此，将省略其描述。
光束成形器件21设置在经光学元件13和准直透镜15后转换成平行光的光的光程上。
如图4所示，在准直透镜15和光束成形器件21设置在光源11和板形分束镜23之间的情况下，被光盘10发射、经板形分束镜23射向光接收光学系统的光在光束成形阶段变成平行光。
因此，用于会聚平行光的聚光透镜25和用于在光电探测器29上形成适当尺寸光斑的所谓Yo-透镜的凹透镜27可设置在板形分束镜23和光电探测器29之间。
在图4中，光栅22将从光源11发射的光分成至少三束光，以便利用三-光束方法探测跟踪误差信号。
图5显示根据本发明第三方面的光拾取器的光学结构。在本发明的第三方面，光学元件13设置在光源11和光程改变器件之间。具体地，板形分束镜23和准直透镜15和光束成形器件21设置在板形分束镜23和物镜19之间。在图5中，与图2和图4中相同的附图标记代表相同的元件，因此将省略其描述。
如图5所示，在准直透镜15和光束成形器件21设置于板形分束镜23和物镜19之间的情况下，被光盘10反射的、经板形分束镜23射向光接收光学系统的光变成会聚光。
因此，凹透镜27，即用来在光电探测器29上形成适当尺寸光斑的所谓Yo-透镜，可设置在板形分束镜23和光电探测器29之间。
在光拾取器具有图5所示的光学配置并使用板形分束镜23作为光程改变器件的情况下，凹透镜27可设置为沿板形分束镜23倾斜方向的相对方向倾斜，以消除当被光盘10反射的光通过板形分束镜23时产生的慧形像差。
根据本发明一方面的光拾取器可包括多个发射不同波长光束的光源和多个调整从多个光源发射的光束的会聚和/或发散的光学元件。因此，光拾取器可配置为可应用于多种具有不同格式的光盘(即，多种类型的光盘)的兼容性光拾取器。图6显示包括多个光源和多个光学元件的光拾取器。
图6显示根据本发明第四方面的光拾取器的光学结构。参照图6，根据第四方面的光拾取器包括发射不同波长光束的第一和第二光源31a和31b、单光电探测器29和单物镜19。光拾取器可配置为可用于DVD类光盘和CD类光盘中的兼容性光拾取器。而且，准直透镜15和光束成形器件21设置在第一光程改变器件(下面将描述)和物镜19之间。在图6中，与前述方面相同的附图标记表示相同的元件，因此将省略其描述。
第一和第二光源31a和31b之一发射具有例如655nm波长的光束，另一个发射具有例如785nm波长的光束。
如图6所示，根据本发明第四方面的光拾取器可包括用于调整从第一和第二光源31a和31b发射的光束的会聚和/或发散的两光学元件33a和33b。
由于准直透镜15的折射率或设置在第一和第二光源31a和31b与准直透镜15之间的光学元件的折射率根据入射光束的波长变化，由于根据波长使光学元件的折射率不同，使得从第一和第二光源31a和31b发射的不同波长的光束的光程长度彼此不同。因此，光束可以是会聚或发散。如图6所示，在根据本发明第四方面的包括两光源31a和31b以及一个准直透镜15的光拾取器中，使用光学元件33a和33b可调整从第一和第二光源31a和31b发射的光束的会聚和/或发散，这是因为移动准直透镜15是不适当的。
尽管图6所示的光拾取器包括用来调整从第一和第二光源31a和31b发射的光束的会聚和/或发散的两光学元件33a和33b，光拾取器可仅包括一个光学元件，以调整从第一和第二光源31a和31b中任意一个发射的光束的会聚和/或发散。
例如，根据本发明一方面的光拾取器包括两光源并可适于与至少任意DVD类光盘和至少任意CD类光盘兼容。而且，根据本发明一方面的光拾取器可配置为使得用于DVD的光束的会聚和/或发散不被调整，而用于CD的光束的会聚和/或发散被调整。
在图6中，光栅22和光学元件33a分离安装。但是，光栅22和光学元件33a可形成为一体。
根据本发明第四方面的光拾取器包括用于改变从第一光源31a发射的光束的传输路径的第一光程改变器件和用于改变从第二光源31b发射的光束的传输路径的第二光程改变器件。在图6中，立方体分束镜43用作第一光程改变器件，而板形分束镜45用作第二光程改变器件。
在板形分束镜45用作第二光程改变器件的情况下，如图6所示，凹透镜27可设置为沿板形分束镜45倾斜方向的相对方向倾斜，以去除当从光盘10反射的光通过板形分束镜45时产生的慧形像差，如本发明的前述方面。
根据本发明的第二至第四方面的光拾取器可包括具有短焦距的准直透镜，例如本发明第一方面的准直透镜15。
图7～9分别显示用在根据本发明第二至第四方面的光拾取器中的光束成形器件21的第一至第三实例。根据本发明一方面的光拾取器的光束成形器件21的实例包括图7～9所示的光束成形器件51、53和55。根据本发明一方面的光束成形器件并不局限于图7～9所示的光束成形器件的结构，而可具有现有技术中的各种结构。
图8所示的光束成形器件53作为反射镜。因此，在根据本发明一方面的光拾取器中，光束成形器件53设置在反射镜17的位置处，而反射镜被移除。
如上所述，根据本发明一方面的光拾取器是包括准直透镜的有限光学系统，并通过使用光学元件调整光的会聚和/或发散可以管理平行光。然而，根据本发明一方面的光拾取器不局限于此。即，根据本发明一方面的光拾取器可以是包括用于调整光的会聚和/或发散的光学元件的有限光学系统。而且，在本发明的一方面中，如果需要，用于调整光的会聚和/或发散的光学元件可用来有意地产生光学像差。
根据本发明，由于使用分离光学元件来调整光的会聚和/或发散，光拾取器的装配工艺变得简单，并且容易调整光的会聚和/或发散。
根据本发明，本发明可应用于通过光的会聚和/或发散显著产生光学像差的光学系统(如在包括具有短焦距的准直透镜的细长光拾取器中)或包括诸如光束成形器件的光学元件的光学系统中。而且，本发明可应用于使用上述光拾取器的、需要管理光学像差的光记录和/或再现装置中。
尽管已经显示和描述了本发明的几个优选实施例，但是本领域内的技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围下，可改变该实施例，本发明的保护范围由权利要求限定。

Claims (20)

1.一种光拾取器，包括：
光源；
物镜，其会聚从光源发射的光并使光照射在光记录媒质上，以便在光记录媒质上记录数据和/或再现记录在光记录媒质上的数据；
一光学元件，用于调整从光源发射并射向物镜的光的会聚和/或发散，所述光学元件为全息光学元件；
准直透镜，使从光源发射的光经该准直透镜和该光学元件后转换成平行光。
2.如权利要求1所述的光拾取器，其中所述光学元件是用于调整入射光的会聚和/或发散的全息光学元件。
3.如权利要求1所述的光拾取器，其中该准直透镜具有14mm或更短的焦距。
4.如权利要求1所述的光拾取器，其中该光拾取器具有细长的结构。
5.如权利要求1所述的光拾取器，其中该光学元件设置在该光源和该准直透镜之间。
6.如权利要求5所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
光束成形器件，设置在该准直透镜和该物镜之间，用于成形光。
7.如权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
光束成形器件，设置在该准直透镜和该物镜之间，用于成形光。
8.如权利要求1所述的光拾取器，其中该光源包括发射不同波长的光的多个光源，所述光学元件调整从多个光源的至少一个发射的光的会聚和/或发散，使该光拾取器可兼容具有不同格式的多种光记录媒质。
9.如权利要求1所述的光拾取器，其中该光源包括用于发射具有预定波长的光的边缘发射激光器或垂直谐振腔表面发射激光器。
10.如权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一光程改变器件，其中该准直透镜设置在该光源和该光程改变器件或该光程改变器件和该物镜之间，使得该准直透镜聚焦从该光源发射的发散光并使光变成平行光。
11.如权利要求1所述的光拾取器，其中该光源发射波长为655nm的光且该物镜包括0.6或0.65的数值孔径。
12.如权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一光程改变器件，其中该光学元件和该准直透镜设置在该光源和该光程改变器件之间。
13.如权利要求12所述的光拾取器，其中该光程改变器件包括板形分束镜。
14.如权利要求13所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一成形光的光束成形器件，其中该光束成形器件设置在通过该光学元件和该准直透镜后转换成平行光的光的光程上。
15.如权利要求14所述的光拾取器，其中该准直透镜和该光束成形器件设置在光源和板形分束镜之间，使得被光盘反射并通过该板形分束镜后的光变成光束成形状态下的平行光。
16.如权利要求15所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一光栅，将从该光源发射的光分成至少三条光束，以利用三-光束方法探测跟踪误差信号。
17.如权利要求16所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一板形分束镜；以及
一光程改变器件，其中该板形分束镜、该准直透镜、和该光束成形器件设置在该板形分束镜和该物镜之间，使得被光盘反射并通过该板形分束镜的光变成会聚光。
18.如权利要求17所述的光拾取器，其特征在于，还包括：
一光电探测器；以及
一凹透镜，用于在该光电探测器上形成光斑，其被设置在该板形分束镜和该光电探测器之间并沿该板形分束镜倾斜方向的相对方向倾斜，以消除当被光盘反射的光通过该板形分束镜时产生的慧形像差。
19.如权利要求16所述的光拾取器，其中该光栅和该光学元件是分离安装的。
20.如权利要求16所述的光拾取器，其中该光栅和该光学元件一体形成。
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