CN1616994A - 具有可变形反射镜的光学头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种校正球面像差的光学头装置，其中，在镜单元(4)中，为了校正球面像差，反射镜(4a)的形状通过压电膜(4c)来改变，从而调整反射光的平行度。为了校正物镜(5)上的球面像差，压电膜(4c)改变反射光的平行度，从而改变入射到物镜(5)上的反射光的角度。这样，通过调整反射光到物镜(5)上的入射角，经由物镜(5)来控制和校正球面像差。

Description

具有可变形反射镜的光学头装置
技术领域
本发明涉及光学头装置，更具体来讲，涉及配备了形状可改变的反射镜的光学头装置。
背景技术
近年来多媒体技术的迅速发展极大地影响了更大容量、更快工作速度以及相对信息记录密度的减少的单位价格的信息记录设备的趋势。随着个人计算机性能的改善、数据通信、如因特网的快速建立以及VOD(视频点播)、高清晰度电视等等的出现，存在对能够实时存储包括运动图像和音频信号的大量数据的大容量信息记录媒体不断增长的需求。
具有提高了记录密度和容量的现有硬盘驱动器(HDD)的磁记录设备已经投放市场以满足这种需求。但是，对于磁记录方法，记录密度在物理上受到限制，以及极难实现超过每平方英寸10吉字节。在这方面，采用光学系统的信息记录设备作为个人计算机的主要辅助存储装置已经成为主流，以及它们实际上已经适合于可用于广泛的多媒体环境的数字视频光盘(DVD)系统。
具体来讲，光学系统的信息记录设备保证高响应速度、非接触读取等等，它极有利之处在于，数据能够密集地存储，其程度达到用于记录/再现的激光光源的波长范围。在这里，数据密度的增加意味着，作为数据位之间或者数据轨道之间的间隔的轨道间距被减小到用于记录/再现的光源的波长范围的程度。因此，希望用于记录/再现的激光束可精确地照射到轨道的预期位置。
但是，在照射盘时，可能因盘表面、透镜等的误差而出现像差。在这种情况下，精确的照射较为困难，可能导致记录/再现失败。因此，对于高密度光学信息记录设备，要求可校正像差数量以确保精确激光束照射的光学系统。
这种像差的一个特定实例是因盘厚度、设计等的误差而出现的球面像差。日本专利公开No.10-031107公开一种通过使镜面可变形来校正镜面上球面像差的像差数量的方法。
在上述公开中，盘的厚度被检测，并根据检测结果得出像差数量。但是，实际上，由于透镜厚度、曲率半径、透镜间隔等的误差，物镜同样导致球面像差。因此，需要在校正球面像差时考虑物镜的误差。
此外，在上述公开中，像差数量在镜面被校正。但是，物镜的中心轴和镜面的中心轴可能变得不成一条直线，因为物镜跟随盘的偏心距。因此，还需要在实时校正像差时考虑这种轴线错位。也就是说，为了实时校正镜面上的像差，将需要它的高速且复杂(灵活)的变形。
发明内容
提出本发明以便解决上述问题，以及本发明的一个目的是提供能够通过简易配置来校正球面像差的光学头装置。
根据本发明的一个方面，校正球面像差的光学头装置包括：发光二极管，发出激光；镜驱动单元，用于反射从发光二极管接收的激光；以及透镜，接收来自镜驱动单元的反射光并在存储媒体表面形成光点。镜驱动单元包括：镜，反射激光；以及压电元件，设置在镜中与反射激光的表面相对的位置，并改变镜的曲率。镜驱动单元调整入射到透镜上的反射光线的角度，使得当透镜形成光点时在透镜上校正球面像差。该装置还包括：检测器，检测从透镜返回的光的光强度；以及电压施加电路，根据检测器所检测的光强度把外加电压设置为施加到压电元件上。检测器把返回光的中心上及其周围的光强度与上述中心上及其周围以外的外围的光强度进行比较，并指示电压施加电路根据比较结果来调整外加电压。压电元件附加到镜上，从而组成单一形态结构。压电元件在与反射激光的表面相对的镜面上设置成圆形，并以径向扩张/收缩，以便改变镜的曲率，从而把反射光设置为会聚光和发散光其中之一。
根据本发明的另一个方面，校正球面像差的光学头装置包括：发光二极管，发出激光；镜驱动单元，用于反射从发光二极管接收的激光；以及透镜，接收来自镜驱动单元的反射光并在存储媒体表面形成光点。镜驱动单元包括：镜，反射激光；以及压电元件，设置到与反射激光的表面相对的镜上，并改变镜的曲率。镜驱动单元调整入射到透镜上的反射光线的角度，使得当透镜形成光点时在透镜上校正球面像差。
压电元件宜附加到镜上，从而组成单一形态结构。
压电元件更宜在与反射激光的表面相对的镜面上设置成圆形，并以径向扩张/收缩以改变镜的曲率。
压电元件更宜改变镜的曲率，从而把反射光设置成会聚光和发散光其中之一。
光学头装置最好还包括：检测器，检测从透镜返回的光的光强度；以及电压施加电路，根据检测器所检测的光强度把外加电压设置为施加到压电元件上。
具体来讲，检测器把返回光的中心上及其周围的光强度与上述中心上及其周围以外的外围的光强度进行比较，并指示电压施加电路根据比较结果来调整外加电压。
提供改变镜曲率的压电元件以便改变入射到透镜上的反射光的角度。这样，通过调整反射光到透镜上的入射角，经由透镜来控制球面像差。因此，通过使镜曲率发生改变的简易配置，有可能校正球面像差。
通过结合附图阅读以下对本发明的详细说明，本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显。
附图说明
图1示意说明根据本发明的一个实施例的光学头装置的配置。
图2示意说明根据本发明的一个实施例的镜单元的配置。
图3A-3C是概念图，说明附加了压电膜的反射镜的变形。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。在所有附图中，相同或相应部分由相同的附图标记表示，并且不重复对它们进行描述。
参照图1，用于盘6的根据本发明的一个实施例的光学头装置包括作为光源的激光二极管1、准直透镜2、半棱镜3、镜单元4、物镜5、聚焦透镜7、光检测器8以及根据光检测器8的检测结果设置待施加到镜单元4的电压的电压施加电路9。盘6由反射入射激光束的反射膜5、记录数据信息的记录膜6b以及基底6c组成。
从激光二极管1发出的激光束由准直透镜2接收，在其中被转换成平行光并经由半棱镜3导向镜单元4。平行光束由镜单元4反射到物镜5，在其中被会聚，从而在盘6的记录膜6b的任意数据位位置上形成光点。
一定数量的光线从盘6反射回来。返回的反射光通过物镜5、镜单元4被导向半棱镜3，在其中被反射到聚焦透镜7。已经通过聚焦透镜7的光线由光检测器8接收。光检测器8检测返回的反射光线的光强度，以便检测盘6的任意位置上的再现信号。
图2示意说明根据本发明的一个实施例的镜单元4的配置。
参照图2，本实施例的镜单元4包括反射入射激光束的反射镜4a、固定反射镜4a的固定构件4b、附加到与反射镜4a的反射面(正面)相对表面(背面)的压电膜4c、以及支撑反射镜4a的支撑构件4d。
压电膜4c按照圆形附加到薄反射镜4a的背面，构成所谓的单一形态结构。薄膜根据来自电压施加电路9的外加电压进行扩张和收缩。压电膜可利用例如PZT陶瓷的铁电薄膜、例如聚偏二氟乙烯(PVDF)的压电大分子等构成。
图3A-3C是概念图，说明附加了压电膜的反射镜4a的变形。
图3A表示初始状态，其中的反射镜4a还未变形，在这种状态下，激光束采用与入射方向相同程度的平行度被反射。
图3B表示压电膜扩张的情况。
外加正电压时，压电膜扩张。当压电膜以径向扩张时，反射镜4a的曲率随张力而改变，使得形成凹面部分。因此，随着平行程度被改变，平行入射光被转换为会聚光。
图3C表示压电膜收缩的情况。
外加负电压时，压电膜收缩。当压电膜以径向收缩时，反射镜4a的曲率随张力而改变，使得形成凸面部分。因此，随着平行程度被改变，平行入射光被转换为发散光。
现在描述根据本发明的一个实施例的一种校正球面像差的方法。
一般来说，当反射镜4a如在图3A的情况中那样没有变形时，已经由准直透镜2变为平行光的入射光作为平行光进入物镜5，即使由反射镜4a反射之后。这样，平行程度仍然保持不变。
在本发明的实施例中，在镜单元4中，为了校正球面像差，反射镜4a通过压电膜4c产生变形，从而调整反射光的平行度。也就是说，为了校正物镜5上的球面像差，平行度通过压电膜4c来改变，如图1中虚线所示，从而改变反射光入射到物镜5上的角度。
更具体来讲，从盘6返回的反射光由光检测器8进行检测，以及待施加到压电膜4c的电压电平根据所检测的光强度来设置。在光检测器8中，接收光的中心及其周围的光强度与上述中心及其周围以外的外围的光强度之比与预定参考值进行比较，以及外加电压的电压电平根据比较结果来调整。在本实施例中，照射到物镜上的激光束的返回反射光用来调整到物镜上的反射光的入射角，使得可以不仅考虑盘的厚度、而且还考虑物镜5等的误差来校正球面像差。
如上所述，有可能采用本发明的简易配置来校正球面像差，从而实现对再现信号的精确检测，因而可改进光学拾取的精度。虽然以上描述了平行光照射到反射镜并因而被反射的情况，但本发明不限于此。即使在导向反射镜的激光束是发散光或会聚光的情况下，也可使反射光以预期角度进入物镜。
虽然已经详细描述和说明了本发明，但大家清楚地知道，这只是作为说明和实例，而不是限制本发明，本发明的精神和范围仅由所附权项来限制。

Claims (7)

1.一种校正球面像差的光学头装置，包括：
发光二极管(1)，它发出激光；
镜驱动单元(4)，用于反射从所述发光二极管(1)接收的激光；以及
透镜(5)，它接收来自所述镜驱动单元(4)的反射光，并在存储媒体表面形成光点，
所述镜驱动单元(4)包括
镜(4a)，它反射所述激光，以及
压电元件(4c)，它被设置在所述镜(4a)中与反射所述激光的表面相对，并改变所述镜(4a)的曲率，
所述镜驱动单元(4)调整入射到所述透镜(5)上的所述反射光的角度，使得当所述透镜(5)形成所述光点时在所述透镜(5)上校正所述球面像差，
所述装置还包括：
检测器(8)，它检测从所述透镜(5)返回的光的光强度；以及
电压施加电路(9)，它根据所述检测器(8)检测的所述光强度来设置待施加到所述压电元件(4c)的外加电压；其中
所述检测器(8)把所述返回的光的中心及其周围的光强度与所述中心及其周围以外的外围的光强度进行比较，并指示所述电压施加电路(9)根据比较结果来调整所述外加电压，
所述压电元件(4c)附加到所述镜(4a)上，以形成单一形态结构，以及
所述压电元件(4c)在与反射所述激光的所述表面相对的所述镜(4a)的表面上设置成圆形，并以径向扩张/收缩，以改变所述镜(4a)的曲率，从而把所述反射光设置为会聚光和发散光其中之一。
2.一种校正球面像差的光学头装置，包括：
发光二极管(1)，它发出激光；
镜驱动单元(4)，用于反射从所述发光二极管(1)接收的激光；以及
透镜(5)，它接收来自所述镜驱动单元(4)的反射光，并在存储媒体表面形成光点；
所述镜驱动单元(4)包括
镜(4a)，它反射所述激光，以及
压电元件(4c)，它被设置在所述镜(4a)中与反射所述激光的表面相对，从而改变所述镜(4a)的曲率，
所述镜驱动单元(4)调整入射到所述透镜(5)上的反射光的角度，使得当所述透镜(5)形成所述光点时在所述透镜(5)上校正所述球面像差。
3.如权利要求2所述的光学头装置，其特征在于，所述压电元件(4c)附加到所述镜(4a)上，以形成单一形态结构。
4.如权利要求2所述的光学头装置，其特征在于，所述压电元件(4c)在与反射所述激光的表面相对的所述镜(4a)的表面上设置成圆形，并以径向扩张/收缩以改变所述镜(4a)的曲率。
5.如权利要求2所述的光学头装置，其特征在于，所述压电元件(4c)改变所述镜(4a)的曲率，以把所述反射光设置为会聚光和发散光其中之一。
6.如权利要求2所述的光学头装置，其特征在于还包括：
检测器(8)，它检测从所述透镜(5)返回的光的光强度；以及
电压施加电路(9)，它根据所述检测器(8)检测的所述光强度来设置待施加到所述压电元件(4c)的外加电压。
7.如权利要求6所述的光学头装置，其特征在于，所述检测器(8)把所述返回的光的中心及其周围的光强度与所述中心及其周围以外的外围的光强度进行比较，并指示所述电压施加电路(9)根据比较结果来调整所述外加电压。
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Granted publication date: 20071031

Termination date: 20161110

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