CN1324589C - 光束整形器、光学头以及光盘记录设备 - Google Patents

光束整形器、光学头以及光盘记录设备 Download PDF

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Abstract

一种光束整形器，在把光源射出的光束调整成圆形的同时，通过被施加在电极上的电压产生的电场，使其折射率产生变化，从而使光源射出的光束产生偏向；物镜将被整形及偏向后的光束聚光，使光盘曝光。

Description

光束整形器、光学头以及光盘记录设备
技术领域：
本发明涉及一种用来调整光束的光束整形器、使用了该光束整形器的光学头以及使用了该光学头的光盘记录设备。
背景技术：
到目前为止，是将总括了光源、光学系统以及检测系统的小型光学头装载在光盘驱动器上，来进行光盘的记录以及再生。图4是示意以往的光学头的构成的概况图。图4所示的光源301由半导体激光构成，将椭圆形的光束以直线偏光射出。射出的光束，经过透镜302以及棱镜状光束整形器303，被调整成椭圆形后，被引至光束分裂器304处。通过光束分裂器304的光束，经过λ/4波长板305被变成圆偏光之后，再由物镜306将其聚光在光盘309上。这样，光盘309被曝光，信息则被记录在光盘309上。
再生的时候，记录了信息的光盘309，同上述一样被光束照射，被反射的光束再次经过λ/4波长板305被变成直线偏光。被变成直线偏光的光束，经过光束分裂器304的反射，被射入到光检测器308。这样，通过利用光检测器308检测出光束的强度变化，被记录的信息得以再生。
此外，物镜306被安装在致动机构(actuator)307上，通过致动机构307，物镜306的位置，如以下所示，在前后左右2个轴向上被调整。例如，记录型的光盘上设有被称为抖动(wobble)的蛇行状的引导槽，由此抖动来界定磁道，形成螺旋状的磁道。光学头，通过致动机构307的调整功能，控制光盘309和物镜306之间的距离保持一定，还一边利用抖动(wobble)追踪磁道，一边进行信息的记录和再生。
另外，和上述光学头一样，作为通过曝光的手法将信息记录在主光盘上的光盘记录设备，已有各种各样的设备被开发出来。例如，在日本专利公开公报第2001-195747号公报中，公开的这样的光盘记录设备。图5是示意以往的光盘记录设备的构成的概况图。在图5所示的光盘记录设备中，减振台401上配置有光源402、光强度调节器403、调制元件404、偏向元件405、光束扩大器406以及滑动部件408，光学头409由滑动部件408支撑。
由气体激光构成的光源402射出的光束，经镜面反射后被引至光强度调节器403处，被其调整成指定的光强度。被调整了光强度的光束，根据需要记录的信息被调制元件404相应的调制后，经镜面反射被引至偏向元件405处，被其偏向。被偏向后的光束介于光束扩大器406被引至光学头409处，在形成有感光层的主光盘407上聚光，从而感光层被曝光。
在此，光学头409包括可在1个轴向上移动的致动机构(图省略)和物镜410，由致动机构控制主光盘407和物镜410之间保持一定距离。并且，光学头409，介于滑动部件408，可在主光盘407的半径方向上移动，主光盘407，在由转盘(图省略)支撑的状态下旋转。这样，主光盘407的感光层，由于光学头409被曝光，从而可制作出所希望的模式的主光盘。
然而，上述以往的光学头，由于是在控制光盘309和物镜306之间保持一定距离的同时来追踪磁道的，因此必须具备机械性的致动机构307。由于机械的精确度和追踪频率较低，因此不能被使用在需要高精度地控制光束的位置，进行抖动的光盘记录设备中。
另一方面，以往的光盘记录设备中，由气体激光构成的光源402体积较大，而且由于在减振台401上不得不装载许多元件，因此造成设备的整体体积变大。此外，由于从光源402到主光盘407上的记录点之间的光轴距离的变长，由于使用中产生的位置指示等光轴变化的影响，从而造成记录点处的光轴以及光强度容易发生变化。
发明内容：
本发明的目的在于提供，可以对光束的位置进行高精度控制的小型光学头、此光学头所使用的光束整形器以及使用了此光学头的光盘记录设备。
本发明所提供的光束整形器，是调整光束形状的光束整形器，其折射率根据所施加的电压而产生相应的变化。
在此光束整形器中，由于在调整光束形状时，光束整形器的折射率根据被施加的电压而产生相应的变化，从而可以在调整光束形状的同时使光束偏向，实现让光束整形器同时具备调整光束形状以及使光束偏向的功能。由于使用了此光束整形器来构成光学头，因此对光束位置可以高精度地控制的小型光学头得以实现。
本发明还提供一种光学头，它包括，射出光束的光源、调整所述光源射出的光束形状的光束整形器、使所述光束整形器射出的光束聚光的物镜、驱动所述物镜的驱动机构，而所述光束整形器的折射率，根据所施加的电压而产生相应的变化。
在此光学头中，由于让光束整形器具备整形以及偏向功能，因此能够在对光束位置进行高精度地控制的同时，使光学头小型化。
本发明还提供一种光学头，它包括，射出光束的半导体激光、使所述光束聚光的物镜、驱动所述物镜的驱动机构，其中，在所述半导体激光和所述物镜之间配置有偏向元件，使半导体激光射出的光束偏向。
在此光学头中，由于在半导体激光和物镜之间配置有使光源射出的光束偏向的偏向元件，所以在使光源可以小型化的同时，还能通过此偏向元件使光束高精度地偏向。其结果是，不仅能够对光束位置进行高精度地控制，还可以使光学头小型化。
本发明还提供一种光盘记录设备，它包括，支撑并使具有感光层的主光盘旋转的旋转机构、使光束聚光并照射在所述主光盘上的光学头、使所述光学头或所述旋转机构的其中一方在所述主光盘的半径方向上移动的移动机构，其中，所述光学头包括，射出光束的光源、调整所述光源射出的光束的形状的光束整形器、使所述光束整形器射出的光束聚光的物镜、驱动所述物镜的驱动机构，其中，所述光束整形器的折射率，根据被施加的电压而产生相应的变化。
此光盘记录设备，由于使用能够高精度地控制光束位置的小型光学头来构成，从而能够在对光束位置进行高精度地控制的同时，使光盘记录设备小型化。
本发明还提供一种光盘记录设备，它包括，支撑并使具有感光层的主光盘旋转的旋转机构、使光束聚光并照射在所述主光盘上的光学头、使所述光学头或所述旋转机构的其中一方在所述主光盘的半径方向上移动的移动机构，其中，所述光学头包括，射出光束的半导体激光、使所述光束聚光的物镜、驱动所述物镜的驱动机构，被配置在所述半导体激光和所述物镜之间的，使半导体激光射出的光束偏向的偏向元件。
此光盘记录设备，由于用半导体激光作为光源，并且使用能够高精度地控制光束位置的小型光学头来构成，从而能够在对光束位置进行高精度地控制的同时，使光盘记录设备小型化。
附图说明：
图1是示意本发明的一种实施例的光学头的构成的概况图。
图2是示意图1所示的光束整形器的侧面图。
图3是示意图1所示的使用了光学头的光盘记录设备的构成的概况图。
图4是示意以往的光学头的构成的概况图。
图5是示意以往的光盘记录设备的构成的概况图。
具体实施方式：
以下，就本发明的一种实施例的光学头，参照附图进行说明。图1是示意本发明的一种实施例的光学头的构成的概况图。
图1所示的光学头包括，光源101、透镜102、光束整形器103、偏光束分裂器104、λ/4波长板105、物镜106、致动机构107以及光检测器108。
光源101由半导体激光，例如，波长约400nm的青紫半导体激光等构成。从光源101射出的直线偏光在射出的同时还不断的扩大。这样，由于使用半导体激光作为光源101，利用指定的驱动电路(图省略)来驱动半导体激光，就可以直接对射出的光束进行强度调整以及调制。然而，作为光源来使用的半导体激光的波长最好在460nm或460nm以下。在这种状态下，可以记录和再生比DVD密度更高的信息。另外，作为光源101来使用的半导体激光波长的下限，最好是在300nm或300nm以上。
透镜102把光源101射出的光束变换成平行光后，引至光束整形器103处。光束整形器103是入射面和出射面互相不平行的棱镜状光束整形器，其作用是把通过透镜102后的椭圆型光束调整成圆形光束后引至偏光束分裂器104处。偏光束分裂器104，让从光束整形器103传过来的光束穿过后，将其引至λ/4波长板105处。λ/4波长板105将来自偏光束分裂器104的光束变换成圆偏光后，将其引至物镜106处。物镜106将来自λ/4波长板105的光束聚光，并使作为记录对象的光盘109曝光。这样，信息就被记录在光盘109上。
而且，物镜106还将从光盘109反射出来的光束引至λ/4波长板105处。λ/4波长板105把从物镜106处传过来的光束的偏光方向旋转90度，变换成直线偏光后将其引至偏光束分裂器104处。偏光束分裂器104，把来自λ/4波长板105的光束反射到光检测器108处。由光检测器108检测出光束的强度变化。
在此，物镜106是被安装在作为驱动机构的一例的致动机构107上的。致动机构107使物镜106在相对于光盘109的垂直方向(聚焦方向)上移动。并且，光检测器108还具有检测物镜106和光盘109之间的距离变化的功能。运用光检测器108的检测信号，通过指定的控制电路(图省略)对致动机构107进行控制，可以使物镜106和光盘109之间的距离被控制在一指定不变的常数上。
图2是示意图1所示的光束整形器103的侧面图。图2所示的光束整形器103具有两个电极110、111和一非线形光学材料112。相对的两个电极110、111被分别设置在光束整形器103的三角形的上表面和底面上，非线形光学材料112被配置在两电极110、111之间。然而，电极并不仅仅局限于以上的例子，还可以有多种变更的可能性，例如，可以使用两个以上的电极。
电极110、111，当施加有由指定的电压产生电路(图省略)产生的作为偏向信号的电压时，会产生电场。非线形光学材料112的晶体方位，根据电光学效应，其折射率可以设定成相对于所产生的电场是可变的。在本实施例中，是在相对于电极110、111的垂直方向上的折射率发生了变化。通过事先将此方向与光源101的偏光方向调和一致，可使光束射入和射出光束整形器103时的折射角，随着此折射率的变化而变化，透过的光束的方向就会如图所示的那样偏转。
这样，通过让光束整形器103具有电磁性的光束偏向功能，就可以非常快速的使光束偏向，偏向后的光束穿过物镜106等，射在光盘109上的位置也可以快速地变化。由于此变化方向被设置成相对于光盘109的磁道为垂直方向，即光盘109的半径方向，因此可以让记录点的位置根据偏光信号在光盘109的半径方向上相应地移动，即可以将所谓的抖动(wobble)记录在光盘109上。
作为构成光束整形器103的非线形光学材料112，例如可以使用，磷酸盐晶体、锂酸盐晶体、硼酸盐晶体等比较适宜，进一步具体的说，可以使用，KDP(磷酸二氢钾)、ADP(磷酸二氢铵)、LiNbO(铌酸锂)、BBO(偏硼酸钡)等。然而，非线形光学材料112并不仅限定于上述的事例，只要是根据电光学效应，折射率会产生变化的其他材料均可使用。另外，由于KDP、ADP、LiNbO、BBO等晶体具有潮解性，所以最好用干燥氮气等清扫光学头，使其保持干燥。
如上所述，在本实施例中，由于可以让光束整形器103具有整形和偏向功能，所以即可以高精度地控制光学头的位置从而能够记录抖动，又可以使光学头达到小型化。
而且，在本实施例中，虽然物镜106和光盘109之间的距离变化是根据记录光束的反射光束由光检测器108检测出来的，但是其他波长的光束，例如把红色光束合成为记录光束并让其射入物镜106，根据由光盘109反射出的红色光束，另外检测物镜106和光盘109之间的距离变化的方法也可行。
此外，在本实施例中，虽然是让光束整形器103具有了偏向功能，不过如果让光束整形器103和物镜106之间的其他元件，例如光束分裂器104具有偏向功能，或是插入其他的偏向元件，也可以得到同样的效果。
此外，在本实施例中，以使用了单轴驱动致动机构的光学头来记录抖动为例做了说明，但是并不仅仅局限于此，例如也可以用具有追踪功能的两轴驱动致动机构进行追踪，当物镜106在半径方向上移动，即所谓甚于透镜的移动而移动记录点时，也可以使用利用上述的偏向功能来补正记录点的位置的用途。
下面，对使用了上述结构的光学头的光盘记录设备进行说明。图3是示意使用了图1所示的光学头的光盘记录设备的构成的概况图。
图3所示的光盘记录设备，包括，减振台201、转盘202、光学头203以及滑动部件204。转盘202以及滑动部件204被设置在减振台201上，图1所示的的光学头203被固定在滑动部件204上。
作为旋转机构的一例的转盘202，支撑并使主光盘205旋转，其中，主光盘205涂有感光材料而形成感光层。作为移动机构的一例的滑动部件204，让光学头203在主光盘205的半径方向上移动。通过让上述转盘202和滑动部件204协调动作，光学头203的物镜106相对于主光盘205作螺旋状移动。
此时，作为光学头203的光源101的半导体激光，根据需要记录的调制信号来调制光束的强度。光束整形器103，根据偏向信号使光束偏向。由于是利用强度调制以及偏向光束，使在主光盘上聚光的记录点移动，因此能够高精度地记录抖动(wobble)。这样，就可以在主光盘上高精度地形成记录了抖动的模式，从而可以制作出密度比DVD高的主光盘。
如上所述，在此光盘记录设备中，由于让光学头203的光束整形器103具有了整形功能以及偏向功能，因此，可以高精度地使光束偏向，从而能够制作出高精度地控制光束位置并高精度地记录了抖动的主光盘。
此外，由于使用了半导体激光作为光学头203的光源101，所以只需在减振台201上装载转盘202以及滑动部件204即可，与装载了气体激光的以往的主光盘设备相比，可以大大减小设备的体积。还可以防止从前的主盘记录设备当使用气体激光时所需要的冷却水，由于冷却水的振动产生机器振动而引起的间距精度下降的问题。
此外，由于记录光学系统被封装在小型光学头203中，光轴变得非常短，而且，由于转盘202旋转时掀起的风而造成的影响也可以被降低到最低限，从而光轴的变化变得非常少，因此稳定的记录得以实现。
在上述的说明中，虽然光学头203是靠滑动部件204来移动的，但是如果将光学头203固定在减振台201上，通过指定的移动机构来驱动转盘202也是可以的。

Claims (8)

1、一种光学头，其特征在于包括：
用于利用半导体激光器射出光束的光源；
用于调整从所述光源射出的光束形状的光束整形器；
将来自所述光束整形器的光束聚光的物镜；以及
用于驱动所述物镜的驱动机构；其中，
所述光束整形器包括：用于施加电压的至少两个电极；和被配置在所述电极之间的非线形光学材料，
所述非线形光学材料的折射率，根据所施加的电压而产生相应的变化。
2、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，从所述光源射出的光束的波长在460nm或460nm以下。
3、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于：
所述光束整形器是射入面和射出面互不平行的大致棱镜型的光束整形器，使所述光束的射出角度发生变化。
4、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述非线形光学材料是磷酸盐晶体。
5、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述非线形光学材料是锂酸盐晶体。
6、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述非线形光学材料是硼酸盐晶体。
7、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于：
所述光束整形器被配置为对来自所述光源的光束进行整形并使其产生偏向。
8、一种光盘记录设备，其特征在于包括：
权利要求1～7中任一项所述的光学头；
支撑并使具有感光层的主光盘旋转的旋转机构；以及
使所述光学头或旋转机构的其中一方在所述主光盘的半径方向上移动的移动机构；其中，所述光学头的物镜将光束聚光并照射在所述主光盘上。
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