CN1337686A

CN1337686A - 拾取装置

Info

Publication number: CN1337686A
Application number: CN01115996A
Authority: CN
Inventors: 前田孝则
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2002-02-27
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP2002025094A; JP4141622B2; EP1170736A2; CN1181480C; EP1170736A3; US6542454B2; EP1170736B1; US20020039342A1; DE60124347D1; DE60124347T2

Abstract

所公开的为在一设备中的拾取装置的碰撞防止装置,该拾取装置用于通过相对运动,向一磁道上记录有信息的光信息记录媒体记录信息或从中再现信息。该碰撞防止装置包括一接触部分,以在所述物镜靠近所述光信息记录媒体的表面时,先于所述物镜与所述光信息记录媒体的表面接触,和一紧邻所述接触部分提供的非接触部分,以在一区域内不与所述光信息记录媒体的表面接触,该区域对应于由在所述磁道的光束的所述光斑的直径所限定的光斑路径。

Description

拾取装置

本发明涉及一种用于向一在磁道上记录有信息的光信息记录媒体，例如光盘，记录或从其再现信息的拾取装置。更具体的，本发明关于连接于用于该拾取装置的物镜或驱动部件的缓冲垫。

近年来，光信息记录媒体的光盘广泛地用作记录和再现数据，例如图像和声音的装置。在一记录/再现装置中，通过该拾取装置相对光盘的移动，这类信息被记录到或再现于光盘的磁道。对于该拾取装置，通常要求更进一步地增加密度和减小尺寸。在该拾取装置的物镜中，数值孔径对于CD(压缩磁盘)给定为0.45，对于DVD(数字通用磁盘)为0.6。而且，物镜的有效直径已经从传统的4.5毫米缩小到差不多3毫米。作为拾取装置尺寸缩小的一个影响，在物镜尖端和光盘表面之间所谓的工作距离已经被缩小。与传统结构相比较，物镜和光盘表面碰撞的可能性增加。

而且，对于CD为1.2毫米的透射衬底厚度，对DVD则为0.6毫米。因为到由上述透射衬底保护的记录表面的距离被缩短，因此基于由物镜碰撞产生的光盘表面的损伤，会增加在信号上的影响。

同时，最近DVD-RW(可改写数字通用磁盘)标准的出现已经允许使用者在光盘上作记录。在使用者刻录数据过程中，磁盘表面出现的损伤可能会产生严重的影响。

对于用于在载入光盘上的信息进行记录/再现的记录/再现装置，为总是精确地会聚用于从凹坑串等写读信息的光束，焦点伺服和跟踪伺服系统是必须的，其中所述凹坑串等呈螺旋形或同心圆形状形成于光盘的记录表面上。焦点伺服系统被用于使用光束照射光盘上的凹坑串，控制物镜在光轴方向上的位置，以便降低聚焦误差，也就是物镜在光轴方向上的位置关于物镜的焦点位置的误差。跟踪伺服系统被用于使用光束照射在光盘上的凹坑串，来控制物镜在光盘径向关于记录磁道的位置，以便降低轨迹误差，也就是物镜关于凹坑串记录磁道位置的误差。

图1示出使用散光法的传统的光学拾取装置。由来自半导体激光器的一束激光1被准直透镜2转换为一束平行的激光，穿过极化分光束器3和一个1/4波长板18，被一物镜4会聚向一光盘5，以在光盘5的信息记录表面的一凹坑串上形成一光斑(light spot)。

从光盘5反射的光线被物镜4会聚并被分光束器3导向检测透镜7，由检测透镜7形成的会聚光通过散光生成元件8，例如柱面透镜、多透镜和其它类似设备，在一象限光电检测器9的光接收表面的中心“O”附近形成一光斑。该象限光电探测器具有四个被二正交直线段分开的光接收表面区(元件)。当激光束在光盘5的记录表面被会聚一焦点时，多透镜8以一具有实圆形状(如同图2A所示)的光斑SP照射于象限光电检测器9，当会聚的激光束在光盘5的记录表面上未聚于一焦点时，以一如图2B所示的椭圆光斑SP照射于象限光电检测器9(图2B示出当物镜4距光盘5太远时形成的光斑SP，而图2C示出当图1所示的物镜4距光盘5太近时的光斑SP)，因而形成所谓的散光。

象限光电检测器9将照射在四个光接收表面区的光斑转化为各自的电信号，该电信号被提供给一聚焦误差检测电路12，该聚焦误差检测电路12基于自象限光电检测器9提供的电信号产生聚焦误差信号(FES)，并将该聚焦误差信号提供给一致动驱动器电路13，该致动驱动器电路13将一焦点驱动信号提供给致动器15，致动器15响应在光轴方向的焦点驱动信号驱动物镜4。

聚焦误差检测电路12，如图3所示，与该象限光电检测器9相连，这里，该光电检测器9由四个检测元件DET1到DET4组成，它们位于第一到第四象限，有两条正交直线L1和L2插入其间，该四个检测元件相互之间位置相邻且相互独立。象限光电检测器9的定位使得：分割线L2与相对于记录磁道延伸方向的切向平行，另外一条分割线L1与相对于记录磁道延伸方向的径向平行。分别从元件DET1和DET3输出的光电转换信号，关于象限光电检测器9的光接收表面的中心“O”对称，被加法器22相加；而分别从元件DET2和DET4输出的光电转换信号，也关于象限光电检测器9的光接收表面的中心“O”对称，被加法器21相加，由加法器21和22分别输出的信号被提供给一差动放大器23，该差动放大器23计算该接收到的信号的差，且输出一为聚焦误差信号(FES)的信号，指示其两者间的差。

在聚焦误差检测电路12中，象限光电检测器9输出的信号被加法器21和22分别相加，且差动放大器23计算加法器21和加法器22输出信号间的差异产生一聚焦误差分量。这种情况下，当光线聚于一焦点时，在象限光电检测器9上形成如图2A所示的实圆形状的光斑，这时，光斑强度分布关于该象限光电检测器9的光接收表面的中心“O”对称，也就是关于在切线方向和径向方向对称，所以由位于对角线的元件输出的光电转换信号的加法计算结果相等，其聚焦误差分量被计算为“零”。另一方面，当光线没有聚于一焦点时，在象限光电检测器9上形成沿对角线方向延伸的椭圆形状的光斑(如图2B或2C所示)，因此由位于对角线的元件输出的光电转换信号的加法计算结果互不相等，于是从差动放大器23输出的聚焦误差分量显示对应该聚焦误差的值。具体地，假定指代象限光电检测器9的各元件的参数代表其输出，则聚焦误差信号FES由以下等式表示：

FES＝(DET1+DET3)-(DET2+DET4)

在光盘表面受损或光盘的透明覆盖层有小气泡的情况下，受其影响，在光电检测器上的光斑会在形状上受到干扰。如图4所示，如果尽管物镜到光盘的距离是适合的，在象限光电检测器9的光接收表面上的光斑SP在形状上仍然受到干扰，则所产生的伪聚焦误差信号与在焦点伺服系统中光盘在远距离时所产生的信号具有相同的偏振。伪聚焦误差信号会产生到拾取装置的驱动部分的物镜驱动机构的电流。结果，物镜可能被强行驱向光盘。因此，偶尔会产生很大的伪误差信号，或由于与拾取装置和光盘的振动重叠，物镜即使在经过损坏区域后，也无法回到正确的位置，导致物镜4和光盘5的碰撞。如果损伤为初级阶段且程度较轻，则会出现瞬时的聚焦误差信号，但在经过该损伤后，会立刻恢复伺服操作。然而，如果该损伤较深，就可能无法读取。

在传统的CD再现装置中，因为物镜的数值孔径NA小而聚焦深度大，因此在该聚焦误差信号(FES)上的一定程度的噪音不会引起聚焦误差的问题。然而，在从光盘，如DVD-RW读取信息时，工作距离短，且物镜的数值孔径大而聚焦深度小。相应地，包含在聚焦误差信号内的噪音对焦点伺服的影响就会增大。

鉴于此，尤其在引起光盘表面损伤的情况下，物镜在某一特定的磁道位置重复地与光盘表面接触。这种接触使得在物镜跟踪该磁道区域时，光束穿过的表面区域受到损伤，引起进一步的接触。这导致向该磁道记录和从该磁道再现信息变得困难。

本发明是在考虑上述几点问题的情况下完成的，本发明的一个目的是提供一种具有防止碰撞功能的拾取装置，该防止碰撞功能可抑制由于物镜和光盘表面的碰撞而引起的损伤的扩展。

根据本发明的装置为在一设备中的拾取装置，用于通过相对运动，向磁道上记录有信息的光信息记录媒体上读取信息或从其上再现信息，其包括：

一物镜，用于将一光束焦点到一光信息记录媒体的记录表面的磁道上；

一驱动部分，支撑所述物镜以控制其相对于所述光信息记录媒体的位置；和

一碰撞防止装置，其被提供在所述物镜或驱动部分之上，用于防止所述物镜和所述光信息记录媒体的表面直接接触；其中

所述碰撞防止装置包括一接触部分，以在所述物镜靠近所述光信息记录媒体的表面时，先于所述物镜与所述光信息记录媒体的表面接触，和一紧邻所述接触部分提供的非接触部分，以在一区域内不与所述光信息记录媒体的表面接触，该区域对应于由在该磁道的光束的所述光斑的直径所限定的光斑路径。

在根据本发明的拾取装置的一个方面，所述光信息记录媒体为-光盘，该光盘在存在于其内周边或外周边的导入区或导出区记录有涉及所述光信息记录媒体的信息，当所述物镜将光束聚焦到所述导入区或导出区时，所述接触部分位于所述光盘的所述导入区或导出区的内侧或外侧。

在本发明中，由于该防止碰撞装置，即缓冲垫被提供在物镜的附近，以构成保护垫用于避免碰撞待读取的磁道区域，其中，在记录或再现过程中，该缓冲垫的非接触部分不与在磁道上的光斑的有效直径范围内的磁盘的表面区域接触(本文中，该区域仅还可称为“有效直径”)。由此，有可能防止由于物镜而引起的碰撞损坏的-连串的扩散。而且，因为在光盘的最内部周边，光盘信息区在结构上避免了接触，因此可防止由于物镜而引起的碰撞损坏的一连串的扩散。

图1为示出一光学拾取装置的结构的示意图；

图2A、2B、2C每个为示出在一光电检测器的光接收表面上的不同束斑形状的平面图；

图3为示出在一光学拾取装置中的聚焦误差信号发生器的示意性电路图；

图4为示出该光电检测器的光接收表面的平面图，其上有一光束斑被照亮；

图5为示出根据本发明的一实施例的光学拾取装置的示意性透视图；

图6为示出在根据本发明的该实施例的光学拾取装置中的缓冲垫的平面图；

图7为沿图6中的线A-A所截取的截面图；

图8为示出根据本发明的另一实施例的光学拾取装置的示意性透视图；

图9为示出在根据本发明的另一实施例的光学拾取装置中的缓冲垫的平面图；

图10为沿图9中的线A-A所截取的截面图；

图11-18每个为示出在根据本发明的另一实施例的光学拾取装置中的缓冲垫的平面图；

图19、20为根据本发明的另一实施例的光学拾取装置的截面图。

以下将参考附图说明本发明的各实施例。

图5示出使用基于本发明的防止碰撞的机构的例子的光学拾取装置的第一实施例。在该图中，50为一拾取主体单元，4为一物镜，15为一物镜-驱动部分，用于驱动该物镜，43为一基于本发明的缓冲垫，43a为该缓冲垫的接触部分，43b为该缓冲垫的凹槽或类似形状的非接触部分，5为一光盘。同时，28示出在记录或再现过程中，在光盘上由光束形成的光斑(这种光斑的面积在“有效直径”以内。本发明的缓冲垫43为用硬度低于光传输层的材料在该光盘5的记录表面形成。

如图6所示，缓冲垫43，作为一环形平板，包括一接触部分43a，其当物镜4靠近光盘5的表面时，先于该物镜4接触到光盘5的表面，一非接触部分，其与接触部分相邻，并不与光盘5的表面在对应于光斑路径28a的区域接触，该光斑的路径由轨迹上的光束的光斑28的直径所限定。

如图5所示，该光学拾取装置具有一物镜4和一主体单元50。该主体单元50包括一光源，如用于发射光束的半导体激光器，还具有一检测光学系统，该光学系统包括一照亮光学系统，用于将该光束引向该物镜，和一光检测装置，用于将该反射光从该光盘穿过物镜引向光检测装置。

在物镜4的侧表面的外围提供有一弹性支撑件，如片簧，用于将该物镜支撑于主体单元50上，一物镜驱动部分15，如致动器，用于沿光盘径向和聚焦方向驱动物镜4，以使光束聚焦到光盘5的信息记录表面。由弹性支撑件所支撑的物镜连于一支架内。该物镜驱动机构具有一线圈和一磁路，所述线圈与该支架协作以沿径向和聚焦方向延伸。

如图5所示，主体单元50固定于一滑动器70之上，该滑动器在沿光盘5的径向延伸的轴60上移动。该滑动器70使得主体单元大致能够沿光盘5的径向移动。

在主体单元50中具有一由半导体激光器形成的照明光学系统，其用于发射线性偏振光，一准直透镜，一偏振分光束器，一1/4-波长板和一上升反射镜(rising reflection mirror)，和一具有一由上升反射镜、1/4-波长板、偏振分光束器和检测透镜系统等形成的散光产生元件的检测光学系统，和一象限光电检测器，虽然这些在图中并未示出。

以下将说明本实施例的操作。

在通常的记录或再现过程中，如图7所示的物镜4由焦点伺服机构控制在对应于光盘5的位置，以在缓冲垫的接触部分43a的顶端表面和光盘的表面之间保持一预定的工作距离。该物镜的工作距离为例如接近100um。

缓冲垫43具有一凹槽形状或类似形状的非接触部分43b，以避免在光斑读取磁道的路径28a之内接触该垫。因此，因聚焦误差的原因，不会增加磁道表面的缺陷。而且，也没有由于记录表面的透明层中的气泡而引起的伪误差信号的进一步的恶化。

可在缓冲垫的接触部分43a上提供宽的接触区域。相应地，在没有缺陷的情况下，对在光斑路径外的信号记录或再现几乎没有影响。在由附及缺陷光斑路径的缺陷不稳定地安置伺服系统的情况下，会产生很大的影响。

以下将描述本发明的第二实施例。

图8为第二实施例，其所具有的结构为：一缓冲垫接触于物镜的内边缘侧。在图中，43为基于本发明的缓冲垫，一接触部分43a为该缓冲垫的邻接部分，29示出光盘的最内部的磁道位置。接触部分43a所在的位置还在最内部磁道位置29的内侧。

根据本发明人的判断，常常在启动一没有特殊缺陷的光盘中的音乐播放的时刻发生接触。这是由于可能出现以下情况：在光学部分出现的位置偏移导致每缩回透镜若干次，就出现一次不成功的接触，或由于老化而产生光学部分变脏且光盘反射率降低，从而导致不能正确缩回(retraction)。光盘，如CD和DVD，在最内周边区域29内具有一称为导入区或TOC区(统称为导入区)的区域，以记录代表光盘种类或内容的概括的信息。首先再现该区域以获得所需的信息，用以从该光盘记录或再现信息。即，在一些传统的结构中，该最内周边区域由于接触易于受到损伤。根据损伤的程度，所需要的信息可能无法获得。导致出现无法使用全部光盘内容的可能性。

在如图9、10所示的本发明中，在内周边侧，盘径向的物镜中心位置X和缓冲垫接触部分43a的位置间的距离D，被设为大于易于再现第一信息的执行起始磁道位置In和信号记录最内周边位置29间的距离。即，选择接触部分43a的形状，使得读取磁道用于初次再现信息时发生接触的接触位置置于信息记录区域的内部。由此，即使在初次执行缩回时出现接触，也不会损坏该信息区域。于是，在从其上读取信号时，没有负面影响。

与此同时，在具有记录存在于外围设备的预定信息的一导入区域的光盘中，当物镜4将光束聚焦到该导入区域时，缓冲垫的接触部分43a被安排为置于外围区域，而非引导区域。使用该结构，即使在初次执行缩回时碰到接触，与上述类似，也不会损坏该信息区域。因此，在从其上读取信号时，没有负面影响。

考虑第一实施例，本发明的缓冲垫的形状可以设计为使得碰撞部分不处于读取该磁道的光斑的路径上。在其它实施例中，也可使用其它不同的结构。如图7至10所示，即由环形置于非接触部分43b上的多个接触部分43a所形成的缓冲垫43，由一对矩形接触部分43a所形成的缓冲垫43，该对接触部分43a之间夹有一非接触部分43b，由一对沿盘径向放置于一环形非接触部分43b上的一对圆形接触部分43a形成的缓冲垫43，或由一对沿盘径向放置于一环形非接触部分43b上的一对矩形接触部分43a形成的缓冲垫43。

而且，考虑第二实施例，当该拾取器位于读取第一信号的位置时，接触部分43a可能在最内部磁道位置29的内周边侧，其中，假设第一信号位于内周边侧。相应地，可构造成任意形状，如图15至18所示的另一实施例，即由设置于最内部周边磁道位置29的内周边侧且环形置于非接触部分43b上的多个接触部分43a所形成的缓冲垫43，由一矩形接触部分43a所形成的缓冲垫43，该矩形接触部分43a置于最内部周边磁道位置29的内周边侧上，由沿盘径向置于一环形非接触部分43b上且置于最内部周边磁道位置29的内周边侧的圆形接触部分43a形成的缓冲垫43，或由沿盘径向放置于一环形非接触部分43b上且置于最内部周边磁道位置29的内周边侧的一矩形接触部分43a形成的缓冲垫43。

而且，考虑非接触部分43b而非第一碰撞部分(接触部分43a)，通过略微减小其厚度而不完全省去该缓冲垫，可防止第一次碰撞时的损伤。在提供有微小厚度变化和出现更大力的碰撞的情况下，可使用一结构得到等效的效果，该结构即，接触部分43a一开始碰撞，非接触部分43b的所有其它部分就进行碰撞。

考虑到上述结构，在第一实施例中，该垫可被安装于沿盘径向倾向除盘径向的切线上的光斑路径外的任意方向，而不用改变该缓冲垫的厚度，如图19所示。而且，在第二实施例中，其结构可如图20所示，使得在内部周边侧的缓冲垫43先开始碰撞。

根据本发明，即使在物镜与光盘碰撞的情况下，也不会加深有问题的点处的损伤，从而可抑制破坏的扩散。于是，本发明在向光盘记录或从光盘读取信息时，在准备好经受如尤其由于密度增加而引起的损坏的影响方面展现了巨大的效能。

应当理解上述描述和附图提出了当前本发明的实施例。在上述讲解的启发下，在不脱离本发明的精神或公开的范围的情况下，对本专业技术人员来说，本发明的其它的变型、追加设计或替换设计会变得更明显。由此可以理解，本发明不限于所公开的实施例，而是可以在附加权利要求的完全范围内来实现。

Claims

1、在一设备中的拾取装置，用于通过相对运动，向磁道上记录有信息的光信息记录媒体记录信息或从中再现信息，其包括：

一物镜，用于将一光束聚焦到一光信息记录媒体的记录表面的磁道上；

一碰撞防止装置，其被提供在所述物镜或驱动部分之上，用于防止所述物镜和所述光信息记录媒体的表面间的直接接触；其中

所述碰撞防止装置包括一接触部分，以在所述物镜靠近所述光信息记录媒体的表面时，先于所述物镜与所述光信息记录媒体的表面接触，和一紧邻所述接触部分提供的非接触部分，以在一区域内不与所述光信息记录媒体的表面接触，该区域对应于由在所述磁道上的光束的所述光斑的直径所限定的光斑路径。

2、根据权利要求1的拾取装置，其中，所述光信息记录媒体为一光盘，该光盘在存在于其内周边或外周边的导入区或导出区记录有涉及所述光信息记录媒体的信息，当所述物镜将光束聚焦到所述导入区或导出区时，所述接触部分位于所述光盘的所述导入区或导出区的内侧或外侧。