CN1332449A - 光学系统整体驱动型的光拾取器 - Google Patents

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Abstract

包含半导体激光元件和物镜101的光学系统包括装载壳体103、固定部件105和可动地支持壳体103的导电性弹性支持部件104,在壳体103中,夹着该激光束的光轴以对称于该光轴的位置被配置,并装载由多个磁铁111a之间产生的磁力在聚焦方向和跟踪方向上驱动壳体103的多个驱动线圈106a、106b。

Description

光学系统整体驱动型的光拾取器
本发明基于在日本提交的专利申请2000-92385，其中引入其内容。
本发明涉及从光记录媒体读出信息，或将信息记录在光记录媒体中时所用的光拾取器。
对于在对CD(小型光盘)、DVD(数字化视频光盘)等进行信息的记录再现时所用的光拾取器，是装载在光记录媒体上聚焦激光束的物镜的部件，一般具有在光记录媒体的聚焦方向及跟踪方向上应追随该物镜的可动构成的可动部件和支持该可动部件的固定部件，近年来，提出在可动部件上装载包含发射激光束的半导体激光元件和上述物镜等的整个光学系统(下面称为「光学系统整体驱动型」、或简称为「整体型」)。
因为该整体型的光拾取器在可动部件上装载了整个光学系统，在固定部件上装载了半导体激光元件等，所以在与驱动物镜的所谓光学系统分离型的光拾取器相比较时，没有物镜驱动时的光学特性的变差，并具有得到稳定特性的特征。
已有的光学系统整体驱动型光拾取器如日本专利7-114743中所公开的那样。在该光拾取器中，由于设置了在聚焦方向上用来使可动部件运动的弹性部件和可能向跟踪方向转动的装置，所以能够具有聚焦方向和跟踪方向上的位置调整。
一般而言，因为用于DVD等高密度光记录媒体的记录再现光学系统要实现高密度而扩大物镜的孔径，所以有必要使物镜向光记录媒体的倾斜变小，并希望使用朝向并追随光记录媒体的表面的致动器。但是，在根据上述已有技术的光拾取器中，因为使用板状弹性部件而能够形成聚焦方向的位置调整，所以倾斜方向的位置调整变得困难。
另外，DVD等高密度光记录媒体的记录再现装置也可能再现例如CD等已有的密度光记录媒体，另外，希望由单一的光拾取器能够实现多种光记录媒体的记录再现。其中，普及的CD再现中的可靠性最高的跟踪误差检测方法为3束法，另外，进行CD-R等补写型光记录媒体的记录再现的光拾取器具有使用差动推挽法的很多，这两种方法的任一个都是向光记录媒体上聚焦三个光斑来进行跟踪误差检测。
但是，在上述已有的光拾取器中，存在问题是因为可动部件向跟踪方向的动作变为转动动作，在使用3束法和差动推挽法等光记录媒体上的信息记录列和光斑间的位置关系变得重要的跟踪误差检测方法的情况下，信息记录列与光斑之间的位置关系经常变化，并且跟踪误差信号的振幅也变化。
另外，在光学系统整体驱动型的光拾取器中，问题在于因为在可动部件上装载了整个光学系统，有必要提供半导体激光的驱动电流和接受来自光记录媒体的反射光的感光元件衬底的驱动电压，并且进行向固定部件处的处理电路发送感光元件的检测信号用的电气布线。对于上述已有技术的光拾取器而言，因为聚焦方向连接于板状等弹性部件中，另外在必要在跟踪方向上转动，所以不能确保连接固定部件处和可动部件处的部件的导电性和可动部件与外部的电气信号所必需的信号布线数。然后，有必要确保来自可动部件的其它弹性衬底等的布线部件的信号布线，在增加了部件数量的同时，还存在成为所谓的空中布线的信号布线部件影响致动器的特性的情况。
另外，特别是在对应于DVD等高密度光记录媒体的光拾取器中，光学系统的物像间距离一般为20mm左右。其中，从半导体激光元件到物镜的光束有必要避开聚焦方向和跟踪方向的位置调整用磁路的位置以连续来配置，虽然考虑了仅设置了一个磁路的构成，但在相关构成中，存在产生在可动部件中装载重物后必需得到重量平衡的情况，因而导致可动部件的重量的增加。
本发明的目的是提供一种光拾取器，在具有较稳定的光学特性的光学系统整体驱动型的光拾取器中，可能装载小型化的物像间距离为20mm左右的光学系统。
上述目的由包含下述部件的光拾取器来完成：
半导体激光元件，发射激光束；
物镜，在光记录媒体中聚焦上述激光束；
壳体，装载包含上述半导体激光元件和上述物镜的光学系统；
(光学系统意味着包含半导体激光元件和物镜两部分)
弹性支持部件，可动地支持上述壳体；
多组驱动线圈，装载在上述壳体上，其中，上述多组驱动线圈夹着上述激光束的光轴并配置在对称于该光轴的位置上，利用在设置于特定位置上的多个磁铁之间产生各个磁力，至少使上述物镜，向聚焦方向和跟踪方向驱动。
据此，能够提供不会导致作为可动部件的壳体的重量的增加的且光学系统的物像间距离变长的光拾取器。
或者，上述目的也可由包含下述部件的光拾取器来完成：
半导体激光元件，发射激光束；
物镜，在光记录媒体中聚焦上述激光束；
壳体，装载包含上述半导体激光元件和上述物镜的光学系统；
弹性支持部件，可动地支持上述壳体；
多个磁铁，装载在上述壳体上，其中，上述多个磁铁夹着上述激光束的光轴并配置在对称于该光轴的位置上，利用在设置于特定位置上的多组驱动线圈之间产生各个磁力，产生至少使上述物镜向聚焦方向和跟踪方向驱动的磁通。
本发明的这些及其它目的将通过说明本发明的一个特定实施例的下面的描述及附图变得明显。
图1是表示根据本发明的实施例的光拾取器的主要部分的构成的透视图；
图2是图1所示的光拾取器的俯视图；
图3是表示壳体103内部构成的沿图2的A-A线截得的剖面图；
图4是用来说明反射型全息照相光学元件116的构成的概念图；
图5是表示接发光集成元件115的构成的透视图；
图6是表示沿图2的B-B线截得的剖面图，用来说明本发明的实施例的光拾取器的动作。
下面，根据本发明的光拾取器的实施例，参照附图进行说明。图1是是表示根据本发明的实施例的光拾取器的主要部分的构成的透视图。另外，图2是图1所示的光拾取器的俯视图，图3是沿图2的A-A截得的剖面图。
如各图所示，在本实施例的光拾取器中，作为装载包含物镜101的下述光学系统各部分的可动部件的壳体103通过具有导电性的16个弹性支持部件104，连接支持在固定部件105上，固定部件105固定在光学基座102上。
在壳体103中，产生物镜101的位置调整用的电磁驱动力的四个驱动线圈106a、106b装载在对于下述的激光束的光轴线对称的位置上。驱动线圈106a、106b各自包括对着光记录媒体107向焦点方向(聚焦方向)驱动整个壳体103的聚焦线圈108a、108b和对着光记录媒体107的信息记录列向追随方向(跟踪方向)驱动的跟踪线圈109a、109b，由配置在固定于光学基座102上的轭110a、110b上的四个磁铁111a、112a、111b、112b(下面，在合起来表示四个磁铁的情况下简单地表示为「磁铁111」)和上述驱动线圈106a、106b构成位置调整用磁路。
在本实施例的光拾取器中，由驱动线圈106a、106b产生的磁通沿正交于跟踪方向配置，另外，由四个磁铁111产生的磁通沿正交于跟踪方向配置。另外，跟踪线圈109a和109b的卷线电气直列地连接，通过弹性支持部件104，通过跟踪驱动电流的流动而与外部连接，聚焦线圈108a和108b是电气独立的，由包括在弹性支持部件104中的2系统的聚焦驱动电流供给线来与外部连接。
在壳体103中配置了集成化半导体激光元件113和感光元件衬底114的接发光集成元件115和反射型全息照相光学元件116、朝上倾斜的镜子117(参照图3)。图4是用来说明反射型全息照相光学元件116的构成的概念图。反射型全息照相元件116包括由与光记录媒体107上的信息记录列平行的分割线116c分割的两个全息照相领域116a、116b，在各个领域中将来自光记录媒体107的反射光反射回去。反射型全息照相光学元件116具有使反射时的返回的返回光中来自同一领域的+1次返回光与-1次返回光的焦点距离不同的波面变换功能(透镜效果)，并且，考虑反射时的入射角依赖性的曲线图形，同时使全息照相领域106a和106b中返回角度不同，这里由于返回格子的间距不同。
图5是表示接发光集成元件115的构成的透视图。如图所示，在本实施例的接发光集成元件115中，除了装载有半导体激光元件113之外，还装载有在由各个全息照相领域116a、116b的±1次返回光的焦点之间配置焦点误差检测和跟踪误差检测用3分割感光元件114a、114b、114c、114d的感光元件衬底114。在焦点误差检测中使用检测±1次返回光的光斑直径的变化后进行光斑、大小、探测法、在跟踪误差检测中基于与对应于光束的全息照相领域116a、116b的光记录媒体117上的信息记录列垂直方向中的差动检测进行的推挽法。
如图2所示，在本实施例的光拾取器中，因为由驱动线圈106和磁铁111构成的磁路由夹着的光轴分成两部分，所以可能装载从半导体激光元件113的发光点至光记录媒体107上的信息记录面的约20mm长的物像间距离的光学系统。另外，在本实施例中，在与连接壳体103上的驱动线圈106a和106b的中心位置的直线对称的壳体103的两端位置上配置物镜101和接发光集成元件115，由于结合了接发光集成元件115的重量调整等，因此不必要在壳体的重心位置设计中使用多余的重物。
据此，作为可动部件的壳体103的重量未增加，而能够实现根据在驱动线圈106中产生的驱动力中心和壳体103的重心以及弹性支持部件104的支持中心的光轴方向(较适当地，跟踪方向和聚焦方向的任一直交方向在下面称为「前后方向」)的位置一致的配置。
另外，因为各驱动线圈106a、106b、半导体激光元件113、感光元件衬底114都与弹性支持部件104电气地连接，所以在弹性支持部件以外的连接壳体103和固定部件105部件的信号布线是不必要的，能够通过弹性支持部件104进行全部电压电流的供给。弹性支持部件104具有导电性，例如可以用磷青铜、钛铜、铍铜等铜合金。
另外，在本实施例中，作为弹性支持部件104虽然形成了16个导电性部件，但通过该数量多至一定程度，所以可得到提高装置整体对于外部干扰的抵抗性。据此，聚焦方向和跟踪方向的追随在外部变得不同，因此可能简化在外部设计的两个方向的位置控制用的控制。不仅使用16个部件的情况下，至少于5个乃至6个以上的情况下也能得到该效果。
在提高上述的对外部干扰的抵抗效果中，弹性支持部件104的个数为偶数，并对于前后方向上延伸的光轴左右对称地配置，弹性支持部件104的个数是4的倍数，上述对于光轴的上下左右各个地对称配置较好。另外，弹性支持部件104的个数最好能够确保向装载在壳体103内的各种元件的供电和信号线所必需的个数。另外，例如，在壳体103中装载驱动线圈106a和106b，在壳体103处配置磁铁后形成磁路的同时，在壳体中装载半导体激光元件后不必装载感光元件，因为减少了必要的布线数，所以可能减少弹性支持部件104的数量。
下面，对上述构成的光拾取器的动作进行说明。图6是表示沿图2的B-B线截得的剖面图，用来说明本发明的实施例的光拾取器的动作。从装载在壳体103中的半导体激光元件113发射出的激光束通过驱动线圈106a、106b之间，通过朝上倾斜的镜子117，由物镜101向光记录媒体107上汇集。从光记录媒体107反射回来的反射光逆着同一光路由反射型全息照相光学元件116返回的感光元件衬底114上接收。从由该感光元件衬底114接收的光中检测出伺服信号和信息记录信号，省略了对这些信号的检测处理详情的说明。
在图6中，在进行对于光记录媒体107的聚焦方向的位置调整的情况下，利用流过与聚焦线圈108a和108b中相同的驱动电流I1，在磁铁111a、111b之间产生电磁力F1，因此能够向聚焦方向驱动壳体103。另外，聚焦伺服开始后，对于光记录媒体107上的信息记录列，为了追随激光束利用跟踪线圈109a和109b中流过电流，在磁铁112a、112b之间产生电磁力，因而能够向跟踪方向驱动壳体103。
在本实施例中，在跟踪伺服开始后，进行对于光记录媒体107的光拾取器的倾斜控制。该控制是根据从感光元件衬底114的接收光的光中取出的信息记录信号为最好状态时，重叠流向聚焦线圈108a、108b的驱动电流中的倾斜控制成分I2a、I2b后，再供给聚焦线圈108a和108b。即，因此，因为能够仅变化聚焦线圈108a和108b中的驱动力F2a、F2b，所以可能对应于光记录媒体107的伺服来进行追随壳体103的控制，在确保较稳定的光学特性的同时，即使在DVD等高密度的光记录媒体的伺服方向的精度严格要求的光记录媒体中，也能够实现良好的光学特性。
下面，对伺服控制的详情进行具体的说明。例如在具有从DVD等跟踪中心错动交叉配置的地址领域(CAPA：免费赠送的分配坑地址)的光记录媒体的情况下，在开始聚焦伺服和跟踪伺服的状态下，将通过对着交错配置的地址领域的光斑通过方向左侧部分时的信号振幅与通过右侧部分时的信号振幅进行比较后检测跟踪中心。
根据与上述信号振幅相同的控制，能够向跟踪中心追随光斑，在该控制中，因为不存在由整体的一体变位的物镜转换，所以跟踪消除信号电平比例于倾斜成分。
这里，向致动器发送作为倾斜信号的上述跟踪消除信号，根据上述交错状的地址领域中的跟踪消除信号的变化进行表示对称变化的倾斜控制(伺服)动作。
这里，在倾斜信号与盘倾斜量之间有一定的关系，另外，在盘倾斜量与光记录媒体上的光斑变得在光学上好的物镜的倾斜量之间也有一定的关系。考虑到根据对于致动器动作的驱动信号的灵敏度，因为能够从检测的倾斜信号中决定向上述聚焦线圈108a和108b的驱动电流中重叠的控制成分I2a、I2b，因此能够进行倾斜的控制。另外，上述关系可能是例如在盘交换时事先取得后存储在表格中。
另一方面，在不具有上述DVD的交错状的地址领域的光记录媒体中，能够进行以下的控制。即，因为是本实施例的光拾取器是光学系统整体驱动型，原理上不会产生跟踪信号的物镜偏移成分。因为跟踪消除信号电平比例于倾斜成分，所以能够将该信号作为控制成分进行与同上述DVD等相同的控制。另外，跟踪中心检测的精度在上述具有交错状的地址领域的DVD等情况下变高。
另外，如果是不依赖于存储于光记录媒体信息记录信号检测出最好的状态，则也可以进行倾斜控制的方法监测信息记录信号，所谓的抖动量变得最小、如果信息记录信号的AC成分的振幅变得最大。
另外，根据本实施例，在壳体103中装载驱动线圈106a和106b，在光学基座102处通过轭110装载磁铁111，如上所述，能够在光学基座处装载驱动线圈，在可动部件(壳体)处装载磁铁。根据该构成，因为没必要通过弹性支持部件104向驱动线圈提供驱动电流，所以能够节约弹性支持部件104的个数。
另外，装载在壳体103中的半导体激光元件113的波长可以是红外波长带(λ＝800nm)，红色波长带(λ＝650nm)，也可以是蓝色波长带(λ＝400nm)，另外，能够使用具有两个以上波长带的发光点的一个半导体激光元件。在使用该半导体激光元件的情况下，例如，对应于两个以上的波长来使用物镜时，由CD-ROM和DVD等单一光拾取器能够对应于多种类光记录媒体的记录再现。因此，也可装载波长不同的2种以上的个别半导体激光元件(也可以安装在波导中)。
因此，在上述实施例中，进行电气独立构成的两个聚焦线圈108a和108b的倾斜方向的位置调整，也可以电气地直列连接该两个聚焦线圈。省去了对应于高密度光记录媒体的倾斜控制机构，能够对应于已有密度的光记录媒体。
另外，关于光学系统，不局限于有限光学系统(finite optical system)，也可以是使用瞄准透镜的无限光学系统(infinite optical system)。因此，虽然在上述实施例中，是以物像间距离为20mm左右来进行说明的，但不仅能够得到在现有设计技术的DVD系统中的20mm左右的物像间距离距离，还可能是比现状更短的物像间距离，也当然适用本发明。
虽然通过结合附图以实施例的方式完整地描述了本发明，但应该意识到，不同的改变或变更对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
因此，除非这种改变和变更脱离了本发明的范围，否则它们将被认为包含在本发明中。

Claims (10)

1.一种光拾取器，包括：
半导体激光元件，发射激光束；
物镜，在光记录媒体中聚焦上述激光束；
壳体，装载包含上述半导体激光元件和上述物镜的光学系统；
弹性支持部件，可动地支持上述壳体；
多组驱动线圈，装载在上述壳体上，其中，上述多组驱动线圈夹着上述激光束的光轴并配置在对称于该光轴的位置上，利用在设置于特定位置上的多个磁铁之间产生各个磁力，至少使上述物镜向聚焦方向和跟踪方向驱动。
2.如权利要求1所述的光拾取器，其特征在于：
所述物镜和所述半导体激光元件分别配置在装载所述物镜和所述半导体激光元件的所述壳体的光轴方向的重心位置与所述弹性支持部件形成的所述壳体的支持点的光轴方向的位置基本一致的所述壳体的两端位置上。
3.如权利要求2所述的光拾取器，其特征在于：
所述弹性支持部件由具有不少于6个的导电性部件组成，其中，不少于2个兼作向所述半导体激光元件提供电力的布线。
4.如权利要求1所述的光拾取器，还包括：
感光元件，装载在所述壳体中，接收上述激光束在光记录媒体上反射的反射光；其中，所述弹性支持部件由具有不少于6个的导电性部件组成，其一部分或全部兼作向所述半导体激光元件、所述感光元件和所述驱动线圈提供电力的布线。
5.如权利要求4所述的光拾取器，其特征在于：
所述多组驱动线圈包含进行所述壳体的聚焦方向的位置调整的多个聚焦线圈，该多个聚焦线圈的驱动电流各自独立被提供。
6.如权利要求1所述的光拾取器，其特征在于：
所述弹性支持部件由具有不少于6个的导电性部件组成，其中，不少于2个兼作向所述半导体激光元件提供电力的布线。
7.一种光拾取器，包括：
半导体激光元件，发射激光束；
物镜，在光记录媒体中聚焦上述激光束；
壳体，装载包含上述半导体激光元件和上述物镜的光学系统；
弹性支持部件，可动地支持上述壳体；
多个磁铁，装载在上述壳体上，其中，上述多个磁铁夹着上述激光束的光轴并配置在对称于该光轴的位置上，利用在设置于特定位置上的多组驱动线圈之间产生各个磁力，产生至少使上述物镜向聚焦方向和跟踪方向驱动的磁通。
8.如权利要求7所述的光拾取器，其特征在于：
所述物镜和所述半导体激光元件分别配置在装载所述物镜和所述半导体激光元件的所述壳体的光轴方向的重心位置与所述弹性支持部件形成的所述壳体的支持点的光轴方向的位置基本一致的所述壳体的两端位置上。
9.如权利要求8所述的光拾取器，其特征在于：
所述弹性支持部件由具有不少于6个的导电性部件组成，其中，不少于2个兼作向所述半导体激光元件提供电力的布线。
10.如权利要求7所述的光拾取器，其特征在于：
所述弹性支持部件由具有不少于6个的导电性部件组成，其中，不少于2个兼作向所述半导体激光元件提供电力的布线。
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