CN1577541A

CN1577541A - 光学拾取装置和包含其的光盘驱动器

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Publication number: CN1577541A
Application number: CNA2004100633195A
Authority: CN
Inventors: 得能真一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: US20050002109A1; CN1297974C; JP2005025850A; JP3866691B2

Abstract

一种光学拾取装置包括：至少两个光源，用于发出不同波长的激光束；光束分离器，用于反射或透射来自所述光源的光束；所述光束分离器包括波长选择膜，它将来自一个光源的基本所有光束反射并将来自另一个光源的基本所有光束透射，准直透镜，用于将由光束分离器反射或透射的光束准直；上升镜，用于将所述准直透镜处准直的光束反射以便使其上升；物镜，用于将所述上升镜处反射的激光束透射，至少两个反射镜，用于当光束由每个光源发出并穿过光束分离器和准直透镜后在上升镜处被反射时，在进入光束分离器前预先反射不必要上升的光束；以及前监控器PD，用于接收所述光束并监控在反射镜处反射的光束的光量。

Description

光学拾取装置和包含其的光盘驱动器

发明背景

发明领域

本发明涉及光学拾取装置和包含其的光盘驱动器。本发明尤其涉及用于从诸如CD(激光唱盘)或DVD(数字化通用盘)的光盘再现信息以及在这种光盘上记录信息的光学拾取装置，特别是，一种用于用前监控器方法检测从激光器发出的光量以便控制光束能量的光学拾取装置，以及包括这种光学拾取装置的光盘驱动器。

相关技术描述

作为用于执行光盘的再现(读出信息)和记录(写入信息)的装置，已知例如日本未审查的特许公开No.2002-270940中揭示的半导体激光光学装置。

但是，上述公开中揭示的半导体激光光学装置不能执行两种或更多种光盘的再现和记录。

例如，用于执行两种或更多种光盘的再现和记录的装置是能执行CD和DVD两者的再现和记录的装置。在这种装置中，必须根据光盘类型使用相应波长的激光束。

因此，在例如执行CD和DVD的再现和记录时，需要使用一种光学拾取装置，它能输入/输出用于从CD读取信息或向其写入信息的激光束，并能输入/输出用于从DVD读取信息或向其写入信息的激光束。

常规上，在光学拾取装置中使用的半导体激光器中，由于环境温度的变化和使用老化，其发射功率的水平常出现波动。

已形成了一种方法，它通过APC(自动功率控制)电路执行功率控制以便使向诸如光盘的信息记录介质发出的光束的功率水平稳定。APC的常规方法包括后监控器方法(内监控器方法)，用于监控从与半导体激光器的辐射面相对的端面发出的光束；以及前监控器方法(外监控器方法)，用于监控从面向半导体激光器的辐射面的端面发出的光束。

但是，后监控器方法具有某些缺点，例如检测精度；因此，通常使用前监控器方法。前监控器方法是监控从半导体激光器发出的部分光束并将该光束传递回半导体激光器的驱动电路以便控制该光束功率恒定的方法。

图8示出了使用前监控器方法的常规光学拾取装置的光输出系统。

图8所示的光学拾取装置包括用于发出波长λ1的激光束的第一光源1，用于发出波长λ2的激光束的第二光源2，通过由波长选择膜5贴附两个直角棱镜3、4构成的光束分离器6，前监控器PD(光电二极管)7，准直透镜8，以及上升镜(risingmirror)9。

波长选择膜5具有反射大部分来自第一光源1的波长λ1的激光束并透射几个百分点的激光束的功能。

因此，在经波长选择膜5反射后，波长λ1的激光束的大部分穿过准直透镜8进入上升镜9，由该上升镜9反射，随后通过物镜(未示出)输出。此外，通过波长选择膜5透射的几个百分点的波长λ1的激光束进入前监控器PD7，由该前监控器PD7检测光量。

波长选择膜5还具有透射来自第二光源2的波长λ2的激光并反射几个百分点的该激光束的功能。

因此，在通过波长选择膜5透射后，多数波长λ2的激光束通过准直透镜8、上升镜9和物镜(未示出)输出。由波长选择膜5反射的波长λ2的几个百分点的激光束进入前监控器PD7，由该前监控器PD7检测光量。

所以，来自第一光源1和第二光源2的两激光束以相同的光输出路径(波长选择膜5、准直透镜8、上升镜9和物镜)发射，并进入同一前监控器PD7。

要求这种类型的光学拾取装置很紧凑，并兼容诸如CD和DVD的光盘。

如上所述，在使用前监控器方法的常规光学拾取装置中，必须通过波长选择膜将几个百分点的必要激光束引导到前监控器PD；因此，从物镜发出的光量不是100％的必要激光束。

但是，由于从物镜发出的光量影响可写光学拾取装置的写入速度，因此希望避免发射光量的减少。

半导体激光器的一般属性在于，当输出变高时，波长会波动几个nm。这里，由于光束分离器的贴附面是波长选择膜，该波长选择膜的透射率和反射率会由于波长波动而改变；因此，由物镜在光盘上会聚光斑处的光量会改变。

通常，向前监控器PD发射的光量等于或小于从半导体激光器发射的光束的全部光量的约5％。因此，如果光束分离器处波长选择膜的透射率和反射率改变1％，则前监控器PD的输出将改变约20％，半导体激光器的发射光的输出改变约20％，且由物镜在光盘上会聚光斑处的光量变化约20％。

发明概述

本发明考虑了上述问题，因此，本发明的目的在于提供一种光学拾取装置，其中光盘的读取和写入所不必要的光束被引导到前监控器PD，从而写入功率可以输出到光盘而没有损耗，且即使特别在半导体激光器的高输出期间产生了波长波动，也能降低前监控器PD的输出波动同时保持所需的写入输出以便实现高质量的读取/写入性能；以及包含该光学拾取装置的光盘驱动器。

根据本发明的一个方面，一种光学拾取装置包括：至少两个光源，用于发出不同波长的激光束；光束分离器，用于反射或透射来自所述光源的光束；所述光束分离器包括波长选择膜，它将来自一个光源的基本所有光束反射并将来自另一个光源的基本所有光束透射，准直透镜，用于将由光束分离器反射或透射的光束准直；上升镜，用于将所述准直透镜处准直的光束反射以便使其上升；物镜，用于将所述上升镜处反射的激光束透射，至少两个反射镜，用于当光束由每个光源发出并穿过光束分离器和准直透镜后在上升镜处被反射时，在进入光束分离器前预先反射不必要上升的光束；以及前监控器PD，用于接收所述光束并监控在反射镜处反射的光束的光量。

根据如上所述配置的光学拾取装置，通过设置在光束分离器前的至少两个反射镜，读取或写入光盘所不必要的光束被预先引导到前监控器PD，从而可以将写入功率输出到光盘而没有损耗。此外，即使特别在半导体激光器的高输出期间产生波长波动，在反射镜处反射的光束的光量由前监控器PD监控；因此，减少了前监控器PD的输出变化同时保持所需的写入输出，从而实现高质量的读取和写入性能。

附图概述

图1示出根据本发明的一个实施例的光学拾取装置的光输出系统的结构；

图2示出图1的光学拾取装置中将光束从第一光源引导到前监控器PD的结构；

图3示出图1的光学拾取装置中将光束从第二光源引导到前监控器PD的结构；

图4示出图1的光学拾取装置中耦合透镜和反射镜之间的位置关系；

图5示出图1的光学拾取装置中反射镜的外部形状；

图6示出根据本发明另一个较佳实施例的光学拾取装置的光输出系统的结构；

图7示出图1和6的光学拾取装置中光源和反射镜之间的排列关系；以及

图8示出常规光学拾取装置的光输出系统的结构。

具体实施方式

较佳地，根据本发明的光学拾取装置进一步包括：辅助准直透镜，用于在一个光源发出的光束由光束分离器透射前，在光束分离器前基本准直该光束，其中一个所述反射镜被设置在与所述辅助准直透镜的位置相同的位置处。

在这种配置中，对于在由光束分离器反射之前的从一个光源发出的光束，一个反射镜将对于读取和写入光盘所不必要的光束反射和引导到前监控器PD。此外，对于在透射通过光束分离器的由另一个光源发出的光束，另一个反射镜反射和引导对于读取和写入光盘不必要的光束，即光束不穿过辅助准直透镜到达前监控器PD，且它被设置在与辅助准直透镜的位置相同的位置处。

因此，采用这种配置，可以用简单的配置可靠地实现将写入功率输出到光盘而没有损耗的效果，且可以方便地在具有分配限制的某些光学元件中设置至少一个反射镜，从而可以获得细小的光学拾取装置。

较佳地，辅助透镜由圆条状主体被切成D形从而具有D形的横截面，它包括一个平侧面和与所述平侧面连接的一个弧侧面。此外，较佳地，该辅助准直透镜的平侧面是平行于与光学拾取装置的径向等效的方向的面。

根据辅助准直透镜，在径向上光穿过的表面积被制成较大，允许光学拾取装置的致动器在径向上被开动到特定范围(例如，约±300μm)。

较佳地，准直透镜和辅助准直透镜被设置成夹住光束分离器，且该辅助准直透镜的平侧面被设置成面向进入该辅助准直透镜的光束的光源。

根据这种配置，准直透镜可以用于两个光源的光束，且进入辅助准直透镜的光束的光源更靠近上升镜侧；因此，允许光学拾取装置的小型化。

反射镜例如是由梯形棱镜配置成的，该梯形棱镜的一个倾斜表面用作反射表面。

根据这种配置，由于光学拾取装置的部件分配限制，其中仅约1mm平方可以由镜表面占据，如果使用平面镜，则其处理是很困难的且装配期间镜表面和非镜表面之间的确定也变得困难，但采用一个倾斜表面用作反射表面的梯形棱镜，就可以解决这种问题。

用于接收和衰减在每个反射镜处反射的光束的衰减器可设置在前监控器PD之前。

当设置这种衰减器时，如果从光源发出并经由反射镜由前监控器PD接收到的光量大于所需值，则可以衰减其光量。衰减器的实例可以包括光衰减板、针孔板、遮光体等等。

较佳地，通过改变反射镜的设置位置和/或有效反射表面积，进入前监控器PD的光量是可变的。

根据这种前监控器PD，由于反射镜的被分配位置和/或有效反射表面积，进入前监控器PD的光量可以在每个光源处个别改变。

较佳地，通过改变每个反射镜的反射率，进入前监控器PD的光量是可变的。

根据这种前监控器PD，通过改变反射镜的反射率从而从每个光源到前监控器PD的光量是预定值，则可以消除反射镜的部件属性变动、前监控器PD的部件属性变动等等，且可以用体电阻将光电会聚电压电调节为预定值。

根据本发明的另一个方面，一种光盘驱动器包括根据本发明第一方面的光学拾取装置。

根据如上所述配置的光盘驱动器，通过由设置在光束分离器前的至少两个反射镜预先将读取或写入光盘所不必要的光束引导到前监控器PD，可以将写入功率输出到光盘而没有损耗。此外，即使特别在半导体激光器中高输出期间产生波长波动，通过用前监控器PD监控反射镜处反射的光束的光量，可以减少前监控器PD的输出波动同时保持所需的写入输出；因此，可以实现高质量的读取/写入性能。

现在将参考附图描述本发明的两个较佳实施例。应注意，本发明不限于这些实施例。

图1示出根据本发明一个较佳实施例的光学拾取装置的光输出系统。该光学拾取装置包括第一光源1、第二光源2、通过用波长选择膜5贴附两个直角棱镜3和4构成的光束分离器6、前监控器PD7、准直透镜8、上升镜9、反射镜D10、反射镜C11和物镜(未示出)。

第一光源1发射波长λ1的激光束。第二光源2发射波长λ2的激光束。光束分离器6反射来自第一光源1的光束，并透过来自第二光源2的光束。即，光束分离器6中的波长选择膜5基本反射100％来自第一光源1的光束，并基本透射100％来自第二光源2的光束。

准直透镜8将光束分离器6处反射或透射的光束准直。上升镜9将准直透镜8处被准直的光束反射以便使其上升。物镜使上升镜9处反射的激光束透过。

为了使光学拾取装置小型化，第二光源2必须设置得更靠近上升镜9的侧边。准直透镜8和耦合透镜12排列成将光束分离器6夹在其中，以使来自第二光源2的光束变成平行光束。耦合透镜12用作辅助准直透镜，在光束进入光束分离器6之前，该辅助准直透镜在光束从第二光源2发出并透过光束分离器6之前将该光束准直成几乎平行的光束。

为了减少部件数量，用于来自第一光源1的光束的准直透镜8通常也用作用于来自第二光源2的光束的准直透镜。

波长选择膜5反射基本100％的来自第一光源1的波长λ1的激光束。因此，在波长选择膜5处反射的基本100％的波长λ1的激光束经由准直透镜8进入上升镜9，在该上升镜9处被反射，并通过物镜输出。

波长选择膜5透射基本100％的来自第二光源2的波长λ2的激光束。波长λ2的激光束穿过耦合透镜12，且基本100％的透射光经由波长选择膜5透过，并通过准直透镜8、上升镜9和物镜而输出。

对于波长λ1的激光束，在反射镜D10处反射不用于写入光盘或信号再现(读出)的不必要的光束。该激光束进入前监控器PD7，并在该前监控器PD7处检测光量。

图2示出从图1中方向100观察的光学拾取装置。波长λ1的激光束如标号13表示般散布，用于写入光盘或用于信号再现的区域仅仅是标号14表示的区域。如图所示地安排反射镜10，通过将写入期间或者信号再现期间不必要的光束引导到前监控器PD 7来执行光量的检测。

对于波长λ2的激光束，在与耦合透镜12相同的位置处设置的反射镜C11处反射不用于写入光盘或信号再现的不必要的光束，该光束进入前监控器PD7，在该前监控器PD7处检测光量。

图3示出从图1中方向200观察的光学拾取装置。波长λ2的激光束如标号15表示般散布，且不穿过设置在光束分离器6之前的耦合透镜12的光是不必要的光束。因此，如图所示地安排反射镜C11，并通过将不必要的光束引导到前监控器PD 7来执行光量的检测。

因此，从第一光源1和第二光源2发出的光束都进入同一个前监控器PD7。

图4示出耦合透镜12和反射镜C11之间的位置关系。耦合透镜12从圆条状主体被切成D形以形成D形的横截面，并包括一个平侧面和一个弧侧面，即与平侧面连接的圆柱侧面。

D形切面，即耦合透镜12的平侧面需位于y方向上，相当于光学拾取装置的径向。其原因在于光学拾取装置的致动器在约±300μm的范围内沿径向开动；因此，光穿过的表面积必须在径向上较大。因此，耦合透镜12的D形切面是平行于图4所示的y方向的面，且反射镜C11设置在该切面下方。

图5示出反射镜D10和反射镜C11的形状。反射镜D10、C11包括梯形棱镜，其中前表面的形状是梯形形状且其中的一个斜面用作反射表面。

反射镜D10、C11由梯形棱镜构成是出于以下原因。由于分配光学拾取装置的部件的限制，其中仅1mm平方可以由镜表面占据，如果使用平面镜，则其处理将变得比较困难，且装配期间镜表面和非镜表面之间的确定也变得困难。使用其中一个倾斜表面用作反射表面的梯形棱镜就解决了这种问题。

图6示出根据本发明的另一个较佳实施例的光学拾取装置。该光学拾取装置具有与图1所示的相同配置，除了其中包括设置在前监控器PD7之前的衰减器16，它用于衰减进入前监控器PD7的光量。

当从第一光源1发出的光量和从第二光源2发出的光量都大于目标值(所需值)时，衰减器16被安置在前监控器PD7之前以便衰减进入的光量。衰减器16的实例可以包括光衰减板、针孔板(pin hole plate)、遮光体等等。

图7示出光源1(2)和反射镜D10(C11)的设置关系。图7中，从光源1(2)发出的激光束的光量在点19处是最大值，在离开点19的z方向上光量减少。换句话说，当反射镜D10(C11)更靠近点19时，进入前监控器PD7的光量增加，而当反射镜D10(C11)进一步远离点19时，进入前监控器PD的光量减少。

应注意，不能自由地设计反射镜D10(C11)的分配位置。

换句话说，+z方向由用于写入光盘或再现信号的区域(必要光范围)18限定，而-z方向由光学拾取装置的厚度限制限定。此外，+x方向具有与-z方向相同的效果，从而使得进入前监控器PD7的光量较少。另一方面，-x方向具有与+z方向相同的效果，从而使得进入前监控器PD7的光量较大。

但是，考虑到外围光学部件，反射镜D10(C11)的分配空间还限制在x方向；因此，必须在限制范围内获得合适的光量。反射镜D10(C11)的有效反射表面积还必须在必要光限制和厚度限制的范围内变化，这与分配或排列限制类似。

改变进入前监控器PD7的光量的方法包括改变反射镜D10(C11)的反射率。

在这种方法中，光学拾取装置的限制没有影响。但是，反射率不能等于或大于100％；因此，不能增加光量。此外，当反射率极小，例如10％时，如果反射镜D10(C11)的反射率被改变1％，则前监控器PD7的输出将改变约10％。此外，半导体激光器的发射光的输出改变约10％，且通过物镜在光盘上会聚光的斑点处的光量改变约10％；因此，不能解决常规问题。

考虑到上述问题，需要通过有效反射表面积和光学拾取装置限制内的反射镜D10(C11)的排列使得进入前监控器PD7的光量处于所需值。相反，不希望使得反射率极小。

用体电阻(volume resistance)将光电转换电压被电调节到预定值从而从两个光源1、2进入前监控器PD7的光量处于预定值，从而吸收了反射镜D10(C11)的部件属性的变化和前监控器PD7的部件属性的变化。

体电阻的调整范围通常是约0.5倍到2.0倍；因此，考虑到部件属性的变化，应设计装置使得光量在该范围内。

因此，可以用一个前监控器PD7控制从两个光源1、2发出的光量。

根据依照本发明的光学拾取装置和配备该光学拾取装置的光盘驱动器，通过将对光盘的读取和写入不必要的光束引导到前监控器PD，可以将写入功率输出到光盘而没有损耗，且即使特别在半导体激光器中高输出期间产生波长波动，也可以减少前监控器PD7的输出波动同时保持所需的写入输出以实现高质量的读取/写入性能。

Claims

1.一种光学拾取装置，其特征在于，包括：

至少两个光源，用于发出不同波长的激光束；

光束分离器，用于反射或透射来自所述光源的光束；

所述光束分离器包括波长选择膜，它将来自一个光源的基本所有光束反射并将来自另一个光源的基本所有光束透射，

准直透镜，用于将由光束分离器反射或透射的光束准直；

上升镜，用于将所述准直透镜处准直的光束反射以便使其上升；

物镜，用于将所述上升镜处反射的激光束透射，

至少两个反射镜，用于当光束由每个光源发出并穿过光束分离器和准直透镜后在上升镜处被反射时，在进入光束分离器前预先反射不必要上升的光束；以及

前监控器PD，用于接收所述光束并监控在反射镜处反射的光束的光量。

2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，还包括：

辅助准直透镜，在光束分离器之前，用于把从一个光源发出并由光束分离器透射前的光束基本准直，其中

一个所述反射镜被设置在与所述辅助准直透镜的位置相同的位置处。

3.如权利要求2所述的光学拾取装置，其特征在于，

所述辅助透镜由圆条状主体被切成D形从而具有D形的横截面，它包括一个平侧面和与所述平侧面连接的一个弧侧面。

4.如权利要求3所述的光学拾取装置，其特征在于，所述辅助准直透镜的平侧面是平行于与光学拾取装置的径向等效的方向的面。

5.如权利要求3所述的光学拾取装置，其特征在于，

所述准直透镜和辅助准直透镜被设置成夹住所述光束分离器，且所述辅助准直透镜的平侧面被设置成面向进入该辅助准直透镜的光束的光源。

6.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，

所述反射镜是由梯形棱镜制成的，该梯形棱镜的一个倾斜表面用作反射表面。

7.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，还包括：

衰减器，用于接收和衰减在每个反射镜处反射的光束，它被设置在前监控器PD之前。

8.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，通过改变反射镜的设置位置和/或有效反射表面积，所述进入前监控器PD的光量是可变的。

9.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，

通过改变每个反射镜的反射率，进入前监控器PD的光量是可变的。

10.一种光盘驱动器，其特征在于，包括：

如权利要求1到9中任一项所述的光学拾取装置。