CN1608290A - 光学扫描设备 - Google Patents

Abstract

一种光学扫描设备包括多个可独立移动的光头H1、H2。将由辐射源产生的辐射分开并且同时入射到光头H1、H2上。通过将一个单独的辐射束分为两个正交偏振辐射束35、36从而产生分开的辐射束35、36。该分开的辐射束继而能够扫描被读取的光学记录载体2中的相似的区域。

Description

光学扫描设备

本发明涉及用于扫描光学记录载体的光学扫描设备。

在已知的光学扫描设备中，已经提出了利用多个辐射束扫描记录载体的光头，以用于提高记录载体上数据的读取速度。在该多光束光盘驱动器中，用于输出连续不断的字节流所需的数据缓冲需要具有较大的存储量。这是因为大多数光盘(例如CD和VCD)沿着连续的螺旋形轨道存储数据，并且它们并不是专门设计用于对所存储的数据进行随机存取。因此，很有必要将一张盘旋转过程中由多个光束读取的全部信息量进行存储，以便用电子学的方式重建该连续的螺旋形。

除了多个辐射束，也同样提出了多个光头的使用。以这种方法可以以更高的速度读取更多的数据，因此提高了数据的吞吐量。JP 08-180455A描述了一种具有两个光头的光学扫描设备。在任何一个时刻只有一个光头是可进行工作的，但是通过连续地使用该光头可以减少读取的次数。JP 03-192525A描述了一种具有两个光头的设备。然而在系统工作过程中，该光头和相关的光学器件以及探测器阵列全部移动。这使得该元件难以实现，价格昂贵并且体积过大。

根据本发明，提供了一种用于扫描光学记录载体的光学扫描设备，该设备包括用于产生辐射的辐射源装置和用于将辐射传送到光学记录载体的光学单元，该元件包括多个可独立移动的光头，将每个光头被安装在分开的径向跟踪路径中并且每条径向跟踪路径关于光学记录载体的中心分开一定角度，在其中该设备用于将来自辐射源装置的辐射同时提供给每个所述的光头。

以这种方式能够提高数据吞吐量，并且可以同时扫描该记录载体的相似的径向区域。而且，很有可能实现与现有记录载体格式相兼容的系统。

所实现的技术方案也是相对便宜的，不像多光束系统那样需要大量对于现有系统的重新设计。

通过以下对本发明优选实施例的更加明确的描述，本发明的更多的目的、优点和特征将变得显而易见，正如在附图中所表示的，在其中：

图1表示具有将单个辐射束聚焦到记录载体上的单个光头的典型的光学扫描设备；

图2a表示一种光学扫描设备，根据本发明，其包括两个光头，每个光头将一个辐射束聚焦到记录载体上；

图2b是根据本发明的图2a中光头的示意图；

图3是根据本发明的一种固定光学装置形式的辐射光束的光路的示意图，该辐射源在该图的平面内；

图4是根据本发明的另一种固定光学装置形式的辐射光束的光路的示意图，该辐射源在该图的平面内；

图5是根据本发明的又一种固定光学装置形式的辐射光束的光路的示意图；并且

图6表示应用于图5中的配置的偏振光栅。

图1表示了一种典型的光学扫描设备中的各个元件，包括扫描光学记录载体2的光头。应该注意的是随后描述的本发明的各个实施例中，在每一条光束路径上包括相似设置的组件。因此，所进行的描述应适用于本发明的各个实施例中在每一条光束路径上的组件。

该记录载体2是一种光盘的形式，它包括透明层3，在透明层的一面设置了信息层。信息层4背向透明层3的一面由保护层5保护从而免受环境的影响。透明层3面向该设备的一面被称为入射面6。该透明层3作为该记录载体的基底为信息层提供机械支撑。可选择地，该透明层可以仅具有保护信息层的功能，此时由信息层另一面的一层来提供该机械支撑，例如由保护层5或者与信息层4相连的另一信息层和透明层提供该机械支撑。可以将信息以光学可探测标记的形式存储在记录载体的信息层4中，并且该标记被设置在基本上平行的、同心的或者螺旋形的轨道中，这些轨道没有在图1中示出。该标记可以以任何光学可读的形式，例如以信息坑或者反射系数或磁化方向与其周围不同的区域的形式，或者这些形式的结合。

该扫描设备包括一个半导体激光器9形式的线偏振辐射源，用于发射辐射束7。该辐射束用于扫描光学记录载体2的信息层4。偏振分束镜13将光路中的发散辐射束12反射到准直透镜14，该准直透镜将发散光束12转变为准直光束16。该光束16入射到物镜系统18。该物镜系统可以包括一个或多个透镜和/或一个光栅。在本实施例中，图1中的物镜系统18包括两个元件：第一透镜18a和第二透镜18b，二者设置在透镜14与记录载体2的位置之间。该物镜系统18具有一条光轴19。该物镜系统18将光束16改变为入射到记录载体2入射面6上的会聚光束20。该物镜系统具有球差校正特征，该特征适于使辐射束通过透明层3的厚度。该会聚光束20在信息层4上形成光点21。

被信息层4反射的辐射形成发散光束22，物镜系统18将其转变为基本上准直的光束23并且继而由准直透镜14转变为会聚光束24。该分光镜13通过将至少部分会聚光束24传送到探测系统25中，从而将正向光束和反射光束分开。该探测系统捕捉到该辐射并将其转变为电输出信号26，该信号由信号处理电路27和29进行处理，这些电路位于与光头1分离的扫描设备中。信号处理器27将这些输出信号转变为其它的各种信号。

该信号之一是信息信号28，它的值代表了从信息层4中读取的信息。该信息信号由用于纠错的信息处理单元29进行处理。来自信号处理器27的其它信号是聚焦误差信号和径向误差信号30。该聚焦误差信号代表光点21和信息层4之间的轴向高度差异。该径向误差信号代表在信息层4的平面中光点21与光点所遵循的信息层轨道中心之间的距离。

将该聚焦误差信号和径向误差信号输入伺服电路(未示出)，该电路将这些信号转变为用于控制光头中的机械聚焦驱动装置(未示出)的聚焦误差信号和跟踪误差信号。该机械聚焦驱动装置控制物镜系统18在聚焦方向33上的位置，由此控制光点21的轴向位置，从而使其与信息层4的平面基本上重合，并且控制物镜系统18在径向34上的位置，由此控制光点21的径向位置，从而使其与正在被扫描的轨道基本上重合。另一个机械驱动装置，例如径向可移动臂，改变光头1在盘2的径向34上的位置，由此粗略地控制光点21的径向位置，使其位于信息层4中被跟随轨道的上方。记录载体2中的轨道按照垂直于图1平面的方向运动。

图2a中所表示的本发明的一般概念将在下面进行更加详细的描述。正如图2a中所示，一个固定的光学装置31用于生成两个辐射束35、36，这两个辐射束被引导到两个可独立移动的光头39、40，这两个光头同时在记录载体2的信息层4上形成光点。当离开了该固定的光学装置31，光束35、36关于输出区域分开一定角度。该分离角α优选为大于30°，在该实施例中所示的大约为90°。辐射束35、36入射到倾斜的折叠式反射镜39、40上，该反射镜将辐射束35、36引导到各自的光头H1、H2。每个光头H1、H2通过各自的近似径向跟踪单元37、38可以沿着盘2的数据承载表面的全部径向扫描线径向独立地移动。每个近似径向跟踪单元限定了一条径向跟踪路径，该路径关于记录载体2的中心C分开一定角度。如本实施例所示，该分离角θ为180°。然而其它的分离角也是可能实现的。该分离角优选为至少大于30°，从而当该光头扫描记录载体2上的相似径向区域时不会在机械上相互干扰。当利用两个光头交替地读取数据时，为了减少等待时间优选180°的分离角。

图2b图示了在每个光头H1、H2中所使用的光学组件。每个光头包括安装在用于聚焦误差和跟踪误差校正的机械驱动装置(未示出)中的物镜系统118、218。折叠式反射镜41、42将光束反射到记录载体2的表面上，并且将来自记录载体2该表面的光束反射走。

下述的几种方法之一可以产生两个分开的反射光束35、36。

首先参考图3，该光学扫描设备包括一个半导体激光器9形式的辐射源，用于发射辐射束7。该辐射源可以是基本上非偏振的，或者是相对于下述的偏振组件的偏振光学器件为45°偏振。在光路上的非偏振分束镜113将辐射束反射到准直透镜14，该透镜将光束转变为准直光束。该辐射光束入射到具有偏振分束镜(PBS)涂层44的棱镜43上，该涂层用于将光束分为两部分辐射光束35、36。值得注意的是，从棱镜43中出射的光束35、36是线偏振的，并且二者偏振方向彼此相差90°，如图3所示，点线代表光束35，而该页面中，标记在线上的箭头代表另一光束36。在图3、4和5中所涉及的偏振方向都利用相似的表示方法表示。

由记录载体2上信息层4中的两个点反射的辐射通过物镜118、218透射返回，并且入射到反射镜41、42。然后将反射光束传送到棱镜43，在该棱镜43上PBS涂层反射并且合并该光束。然后该合并的光束入射到准直透镜14，并被透射到分束镜113。该分束镜113通过将至少一部分反射信息光束透射到包括具有PBS涂层47的微棱镜45的探测器系统，从而将正向光束和反射光束分离。该PBS涂层47用于将反射信息光束分为两个光束50、51，光束50代表来自透镜118之下的记录载体2上的区域的信息，而光束51代表来自透镜218之下的记录载体2上的区域的信息。光束50、51的偏振方向彼此相差90°。然后辐射束50、51入射到探测器阵列54中的两个分开的部分52、53上。该探测器阵列54的各个部分生成对应于记录载体2中正在被不同的光头扫描的各个区域的信息信号、聚焦误差信号和径向误差信号。

图4和5表示了生成两个偏振方向彼此相差90°的辐射束的可选择方法。在图4和5中，与上述系统中相似的组件用相同的附图标记标识，而且关于这些组件及其可选择方式的描述都将不再重复而同样应用在这里。

在图4中，将具有PBS60涂层的板61和平板反射镜62取代棱镜43。这些设备的组合用于产生上述的两个辐射束，每个光束的偏振方向彼此相差90°。

在图5中，将偏振光栅70取代棱镜43，该光栅优选为炫耀光栅，用于将辐射束分为两部分，每部分光束的偏振方向彼此相差90°。另外，在该例中，将另一偏振光栅71取代微棱镜46，该光栅优选为炫耀光栅，该光栅以与微棱镜46相似的方式作用于该合并的辐射，使得该辐射被分成代表记录载体2上的分开的区域的两部分。

图6表示光栅70、71的结构。该光栅利用包括锂铌氧化物材料的光栅部分75来产生偏振。然而，应该理解的是，也可以使用其它适合的光栅或者光栅材料，例如具有适当低间距的光栅以产生偏振的特征。也可能用附加的反射镜(未示出)将光栅70、71结合从而在各个输出光束之间产生更大的分离角。

在该扫描设备的运行过程中，光头H1、H2可以在扫描控制系统(未示出)的辅助下运行，从而利用近似径向跟踪单元37、38独立地移动光头并且每一个光头同时从分开的数据区域进行数据读取。当从大量分开的数据区域读取数据时，这样可以提高读取速度，通常当光学记录载体将大量的数据文件存储在这样的不同数据区域中时就是这种情况。当从单个数据区域读取数据时，以音频数据为例，当只产生一个数据流时，该光头可以用于扫描同一数据区域的不同部分。例如，将第一个光头可以用于扫描形成第一组轨道的预定数量轨道，而同时将第二个光头用于扫描形成第二组轨道的相同数量的轨道，第二组轨道与该第一组轨道相邻，在此之后，第一个光头的跟踪跳到与第二组轨道相邻的第三区域，并且第二个光头的跟踪跳到与第三组轨道相邻的第四区域，并且该两个光头继续同时读取第三区域和第四区域的不同数据，等等。以这种方式，可以以更高的速度读取同一数据区域的连续的部分，而通过将对应于每个光头的两个探测器系统接收到的数据流进行组合便产生了最终的数据流。

在上述的例子中，对各个信道之间的串扰的电子补偿可以在信号处理阶段进行。激光器在垂直于光轴的两个方向上的光束角度的调整可以在光路中的准直器之后进行。另外，也可以进行准直透镜沿光轴的可移动的调整。此外，还可以提供反射镜39、40的角度调整，从而将光束准确地折叠反射到可移动的光头上，并且可以为准直器上方的棱镜、偏振片或者偏振光栅在光轴周围提供调整，从而减少两个信道之间的串扰。

图示的配置可以用于同时从盘的两个部分读取数据。另外，该设备也可以包括数据写入功能。通过使用两个分开的光路和激光器，能够同时将数据写入盘的两个部分。

这样，本发明提供了一种光学扫描设备，该设备包括两个可独立移动的光头，该光头能够同时读取一个光学记录载体的两个不同区域。

上述的实施例可以理解为本发明的示例。可以设想到本发明的其它实施例。例如，除了从单个的辐射源中分开辐射，也可以使用两个分开的辐射源。很容易理解对于一个实施例所描述的任何特征也同样适用于其它实施例。另外，在没有偏离本发明范围的情况下，上面没有描述的等价物和修改也同样可以实施，在附加的权利要求书中限定了本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于扫描光学记录载体的光学扫描设备，该设备包括用于产生辐射的辐射源装置和用于将辐射发送到光学记录载体的光学单元，该元件包括多个可独立移动的光头，将每个光头安装在分开的径向跟踪路径中，并且每条径向跟踪路径关于光学记录载体的中心分开一定角度，其中该设备用于将来自辐射源装置的辐射同时提供给每个所述的光头。

2.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中所述的分开的角度至少为30°。

3.如权利要求2所述的光学扫描设备，其中所述的分开的角度大约为180°。

4.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中光学单元包括用于将单个辐射束分为至少两个组成部分的光学装置，该光束的每个部分入射到分开的光头。

5.如权利要求4所述的光学扫描设备，其中该光学装置适用于将所述的至少两个组成部分在从光学记录载体反射之后合并在一起。

6.如权利要求4或5所述的光学扫描设备，其中所述的光学装置包括偏振分束镜。

7.如权利要求4或5所述的光学扫描设备，其中所述的光学装置包括偏振光栅。

8.如前述的任一权利要求所述的光学扫描设备，该设备包括用于探测通过在光学载体上扫描辐射而产生的数据信号的探测器系统，其中该探测器系统提供了对应于该扫描设备中光头数量的多个输出数据流。

9.如权利要求8所述的光学扫描设备，包括置于记录载体和探测器系统之间的光学单元，该光学单元能够将入射辐射束分为多个组成部分，并且将这些组成部分发送到该探测器的分开的部分。

10.如权利要求9所述的光学扫描设备，其中所述的光学单元包括偏振分束镜。

11.如权利要求9所述的光学扫描设备，其中所述的光学单元包括偏振光栅。

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