CN1967677A - 光学拾波器 - Google Patents

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Abstract

一种光学拾波器包括光源、用于将光源所发出光束聚焦到光盘上的物镜、用于将光盘反射的光束进行分光的全息元件、用于接收分光后的光束的光电检测器、用于支撑物镜和分光元件的支撑元件、以及用于驱动作为一个整体的支撑元件、物镜和全息元件在跟踪方向上移动的致动器。

Description

光学拾波器
技术领域
本发明涉及一种用于在光盘上再现和记录信息的光学拾波器的结构。
背景技术
用于在光盘例如CD、DVD或蓝光光碟(以下称为BD)上再现和记录信息的光盘驱动器执行跟踪伺服，即一种用于使得束斑跟随光盘上的光道的控制。
例如，JP-A-2005-158102公开了一种光学拾波器，其用于传统光盘驱动器，能够在所有类型的高密度DVD、DVD和CD上再现和记录信息。在该光学拾波器中，在用于高密度DVD的激光二极管LD1所发射出的激光束被物镜OBL聚焦到光盘上之前，该激光束的球面像差被液晶元件LCD纠正，并且其彗形像差被绝缘基片SUB纠正。该激光束被光盘反射并且被光电检测器S1接收。而且，在用于DVD的激光二极管LD2和用于CD的激光二极管LD3所发射出的激光束被物镜OBL聚焦到光盘上之前，该激光束的球面像差被液晶元件LCD纠正，其彗形像差被绝缘基片SUB纠正。该激光束被光盘反射并且被光电检测器S2接收。然后，根据光电检测器S1和S2的输出信号检测再现信号、跟踪误差信号和聚焦误差信号。致动器ACT根据所检测到的跟踪误差信号和所检测到的聚焦误差信号来驱动物镜OBL，以便执行跟踪伺服和聚焦伺服。
但是，上述的光学拾波器存在如下问题。认为该光学拾波器使用所谓的推挽式方法检测跟踪误差信号。在推挽式方法中，光电检测器的光接收表面被分为图6所示的两个区域，根据所检测到的多个光接收表面的输出信号之间的差异来检测跟踪误差信号。在跟踪伺服中，由致动器驱动物镜沿光盘径向移动。图6B示出物镜的光轴没有从激光束的光轴处移动并且束斑位于光接收表面中心处的状态。在这种情况下，如果束斑位于光盘上光道的中心，则光接收表面的输出信号彼此相等从而跟踪误差信号为零。然而，如果物镜被致动器移动，则束斑从图6A或图6C所示的光接收表面的中心移动。在这种情况下，即使束斑位于光盘上光道的中心，光接收表面的输出信号也不会彼此相等以至于跟踪误差信号不为零。这就是产生了所谓的跟踪误差信号偏移的状态，该偏移会导致跟踪误差，即束斑跟随从光道中心移动的位置，从而导致对再现和记录信息产生不良的影响。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光学拾波器，其能够产生偏移很小的跟踪误差信号并且提供高质量的再现和记录信息。
根据本发明的一个方面的光学拾波器，包括：光源，用于将光源发射的光束聚焦在光盘上的物镜，用于将光盘反射的光束进行分光的分光元件，用于接收分光光束的光接收元件，用于支撑物镜和分光元件的支撑元件，以及用于驱动作为一个整体的支撑元件、物镜和分光元件以使其在跟踪方向上移动的驱动元件。例如，分光元件优选为全息元件。
根据这种结构，即使物镜在跟踪方向上移动，跟踪误差信号几乎不会包含偏移。因此，光束一直跟随光盘上的光道，并且能够获得高质量的再现和记录。
在本发明的优选实施例中，支撑元件包括液晶元件和用于驱动液晶元件的液晶驱动器IC。根据这种结构，由液晶驱动器IC提供给液晶元件的驱动信号的数量可以是可用的最大数目而不受限制，从而能够精确地驱动液晶元件以纠正在光盘上所产生的像差。
在本发明的另一个优选实施例中，支撑元件包括液晶元件和波长选择光圈。根据这种结构，即使当光盘上所产生的球面像差被液晶元件纠正时物镜在跟踪方向上移动，在光盘上也几乎不会产生彗形像差。
如上所述，根据本发明的光学拾波器，跟踪误差信号几乎不会包含偏移，从而能够获得高质量的再现和记录信息。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的光学拾波器的总体结构，该光学拾波器支持在BD、DVD和CD上记录和再现信息；
图2示出了在全息元件的全息面被分为两个区域的情况下在全息元件的全息面与光电检测器的光接收表面上的束斑之间的对应关系；
图3A-3C示出了在光盘的记录表面上的激光束的不同聚焦状态下，光接收表面上的束斑的示意性例子；
图4A-4C示出了在用于BD的物镜在光道方向上的不同移动位置处，在用于检测跟踪误差信号的光接收表面上的束斑的示意性例子；
图5A示出了液晶驱动器IC的输入和输出信号；
图5B示出了经由悬挂线将信号提供给安装在传统透镜支架上的组件的方法；
图5C示出了根据本发明的实施例经由悬挂线将信号提供给安装在透镜支架上的组件并且将信号从液晶驱动器IC施加到液晶元件的方法；
图6A-6C示出了根据传统方法在物镜在跟踪方向上的不同移动位置处时光接收表面上的束斑。
具体实施方式
现在，参考附图描述本发明的实施例。图1示出了根据本发明实施例的光学拾波器的总体结构，该光学拾波器支持在BD(蓝光光碟)、DVD和CD上记录和再现信息。
上述光学拾波器包括用于BD的激光二极管1、二向棱镜2、用于DVD和CD的激光二极管3、偏振光束分光器4、光电检测器5、准直透镜6、反射镜7、全息元件8、波长选择光圈9、液晶元件10、用于BD的物镜11、透镜支架12、液晶驱动器IC 13和以及致动器14。
全息元件8、波长选择光圈9、液晶元件10和液晶驱动器IC 13与用于BD的物镜11一起安装在透镜支架12上。透镜支架12是由拾波器底座(未示出)通过多条悬挂线(未示出)固定的。致动器14由附着到透镜支架12的聚焦线圈(Fo线圈)和跟踪线圈(Tr线圈)(未示出)、附着到拾波器底座的磁铁(未示出)组成。通过悬挂线给聚焦线圈和跟踪线圈提供驱动电流。
当在BD上再现或记录信息时，用于BD的激光二极管1发射波长为405nm的蓝色激光束。从用于BD的激光二极管1发射出来的蓝色激光束依次穿过二向棱镜2和偏振光束分光器4，进入准直透镜6，并且作为平行光线从准直透镜6中射出。
从准直透镜6射出的为平行光线的蓝色激光束被反射镜7反射，穿过全息元件8，并且进入波长选择光圈9。波长选择光圈9根据波长限制其光圈，仅允许蓝色激光束通过。已经穿过波长选择光圈9的蓝色激光束进入液晶元件10。液晶元件10被施加来自液晶驱动器IC 13的电压并且改变穿过的激光束的波前。在这种情况下，液晶元件10没有被施加电压并且允许蓝色激光束穿过。已经穿过液晶元件10的蓝色激光束进入用于BD的物镜11。然后，蓝色激光束在穿过覆盖层(厚度为0.1mm)之后被具有0.85数值孔径的用于BD的物镜11聚焦在光盘15的记录表面上。
被光盘15的记录层所反射的蓝色激光束依次穿过用于BD的物镜11、液晶元件10以及波长选择光圈9并且被全息元件8分光。分光后的蓝色激光束被反射镜7反射而使得其光径被弯曲并且穿过准直透镜6。然后，蓝色激光束被偏振光束分光器4反射，使得其光径被弯曲并且聚焦在光电检测器5的光接收表面上。
由光电检测器5的输出信号产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。然后，致动器14根据焦点误差信号和跟踪误差信号，驱动透镜支架12连同用于BD的物镜11、全息元件8、波长选择光圈9、液晶元件10和液晶驱动器IC 13，使其在聚焦方向(垂直于光盘表面)和跟踪方向(在光盘的径向方向上)上移动，从而执行聚焦伺服和跟踪伺服。
接下来，当在DVD上再现和记录信息时，用于DVD和CD的激光二极管3发射波长为650nm的红色激光束。从用于DVD和CD的激光二极管3发射出的红色激光束被二向棱镜2反射而使其光径被弯曲，并且穿过偏振光束分光器4，进入准直透镜6，并且作为平行光线从准直透镜6射出。
从准直透镜6射出的为平行光线的红色激光束被反射镜7反射，穿过全息元件8并且进入波长选择光圈9。波长选择光圈9将穿过的红色激光束的孔限制成数值孔径为0.6。穿过波长选择光圈9的红色激光束进入液晶元件10。液晶元件10被施加来自液晶驱动器IC 13的电压并且改变穿过的红色激光束的波前，以便纠正由于BD与DVD的激光束波长之间的差异和光盘的覆盖层厚度差异而导致的光盘15的记录表面上的球面像差。
已经穿过液晶元件10的红色激光束进入用于BD的物镜11。然后，红色激光束在穿过光盘覆盖层(厚度为0.6mm)之后被具有0.6数值孔径的用于BD的物镜11聚焦在光盘15的记录表面上。
被光盘15的记录层反射的红色激光束依次穿过用于BD的物镜11、液晶元件10以及波长选择光圈9，并且被全息元件8分光。分光后的红色激光束被反射镜7反射，穿过准直透镜6，被偏振光束分光器4反射，因此其光径弯曲并且聚焦在光电检测器5的接收表面上。
以与BD的上述情况类似的方式，由光电检测器5的输出信号产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号，以执行聚焦伺服和跟踪伺服。
接下来，当在CD上再现和记录信息时，用于DVD和CD的激光二极管3发射波长为780nm的红外线激光束。从用于DVD和CD的激光二极管3所发射出的红外线激光束被二向棱镜2所反射以便其光径被弯曲，穿过偏振光束分光器4，进入准直透镜6，并且作为平行光线从准直透镜6射出。
从准直透镜6射出的为平行光线的红外线激光束被反射镜7反射，穿过全息元件8，并且进入波长选择光圈9。波长选择光圈9将穿过红外线激光束的孔限制成数值孔径为0.45。已经穿过波长选择光圈9的红外线激光束进入液晶元件10。液晶元件10被施加来自液晶驱动器IC 13的电压并且改变穿过的红外线激光束的波前，以便纠正由于BD和CD的激光器波长之间的差异和在光盘的覆盖层厚度之间的差异而导致在光盘15的记录表面上所产生的球面像差。
已经穿过液晶元件10的红外线激光束进入用于BD的物镜11。然后，红外线激光束在穿过光盘的覆盖层(厚度为1.2mm)之后被具有0.45数值孔径的用于BD的物镜11聚焦在光盘15的记录表面上。
被光盘15的记录表面所反射的红外线激光束依次穿过用于BD的物镜11、液晶元件10以及波长选择光圈9并且被全息元件8分光。分光后的红外线激光束被反射镜7反射以使其光径被弯曲，穿过准直透镜6，被偏振光束分光器4反射以便其光径被弯曲，并且聚焦在光电检测器5的光接收表面上。
以与BD的上述情况类似的方式，由光电检测器5的输出信号产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号，以执行聚焦伺服和跟踪伺服。
如上所述，全息元件8将来自光盘15的反射光进行分光。图2示出了在全息元件8的全息面被分为两个区域的情况下在全息面与光电检测器5的光接收表面上的束斑之间的对应关系。光电检测器5包括用于检测聚焦误差信号的光接收表面5a、用于检测再现信号的光接收表面5b和用于检测跟踪误差信号的光接收表面5c。通过被全息面所衍射的激光束在每个光接收表面5a和光接收表面5c上形成两个半圆束斑。此外，通过被全息面所衍射的激光束而在光接收表面5b上形成一个圆束斑。
图3A-3C示出了在光盘的记录表面上的激光束的不同聚焦状态下光接收表面上的束斑的示意性例子。图3A示出了光盘15接近用于BD的物镜11的状态，图3B示出了激光束聚焦在光盘15的记录表面上的状态，以及图3C示出了光盘15远离用于BD的物镜11的状态。
如图3A-3C所示，由A、B、C、D、E和F表示光接收表面5a的六个分光区域。当聚焦状态从图3A的状态经过图3B的状态转换到图3C的状态时，降低了在区域A、B或C上所形成的半圆束斑的尺寸。反之，在区域D、E或F上所形成的半圆束斑的尺寸则增加。在图3B的状态下，左半圆束斑和右半圆束斑的尺寸彼此相等。聚集误差信号FE由等式FE＝(SA+SC-SB)-(SD+SF-SE)来表示，其中SA、SB、SC、SD、SE和SF分别表示区域A、B、C、D、E和F的输出信号(光接收量)。在图3A的状态下，保持FE＞0。在图3B的状态下，保持FE＝0。在图3C的状态下，保持FE＜0。
而且，如图3A-3C所示，由G和H表示光接收表面5c的两个分光区域。当聚焦状态从图3A的状态经由图3B的状态转换到图3C的状态时，在区域G中所形成的半圆束斑的尺寸降低。相反，在区域H上所形成的半圆束斑的尺寸增加。在图3B的聚焦状态下，左半圆束斑和右半圆束斑的尺寸彼此相等。由等式TE＝SG-SH表示跟踪误差信号TE，其中SG和SH分别表示区域G和H的输出信号(光接收量)。当束斑位于光盘15上的光道中心处时，在图3A中保持TE＞0，在图3B中保持TE＝0，在图3C中保持TE＜0。因此，执行聚焦伺服，并且当如图3B所示激光束被聚集在光盘记录表面上时跟踪误差信号变为正确值。
在进行跟踪伺服期间，驱动用于BD的物镜11沿跟踪方向移动。图4A-4C示出了在用于BD的物镜在光道方向上的不同移动位置处，在用于检测跟踪误差信号5c的光接收表面上的束斑的示意性例子。图4B示出了通过聚焦伺服在光盘记录表面上聚焦激光束、并且束斑位于光盘光道的中心以使得用于BD的物镜11的光轴不从激光束的光轴处移动的状态。在这种情况下，跟踪误差信号TE变为零。图4A和4C示出了用于BD的物镜11通过跟踪伺服在跟踪方向上移动以使得用于BD的物镜11的光轴从激光束的光轴处移动的状态。如上所述，由于全息元件8与用于BD的物镜11一起安装在透镜支架12上，所以全息元件8也以与用于BD的物镜11相同的方式移动，从而在光接收表面5c上的半圆束斑不改变形状地在区域(G，H)的光接收表面上移动。因此，如果在图4A或图4C的状态下束斑位于光盘的光道中心处，则能够获得来自左和右光接收表面的输出信号的平衡状态，从而跟踪误差信号TE变为零而没有偏移。因此，激光束一直跟随光道，并且提高了再现和记录信息的质量。
而且，在本发明的光学拾波器中，液晶元件10和液晶驱动器IC 13安装在透镜支架12上。液晶元件10包含液晶材料和夹在液晶材料之间的电极。在至少一个电极上形成波带板图案。当电压施加到电极上时，改变了穿过液晶元件12的激光束的波前。因此，能够纠正该激光束的球面像差，该球面像差是在DVD或CD上再现或记录信息时在光盘记录表面上产生的。
此外，如图5A所示，液晶驱动器IC 13输入五个输入信号并且至多输出十二个输出信号用于驱动液晶元件10，并且输出信号施加到液晶元件10的电极上。在传统结构中，液晶驱动器IC 13安装在拾波器底座上，所以在拾波器底座侧将来自液晶驱动器IC 13等等的信号施加到安装在透镜支架12上的组件上。图5B示出了这种情况下的状况。如上所述，透镜支架12是通过拾波器底座经悬挂线来固定的。从拾波器底座经由悬挂线施加给安装在透镜支架12上的聚焦线圈14a和跟踪线圈14b每个两个驱动信号(总共四个信号)。由于空间受限，悬挂线的数量也受限制。如果悬挂线的数量限制为至多十条，则用于驱动液晶元件10的输出信号的数量限制为至多六个(10-4)，上述输出信号能够从安装在拾波器底座上的液晶驱动器IC 13经由悬挂线施加到安装透镜支架12的液晶元件10。
相反，根据本发明的实施例的结构，液晶驱动器IC 13安装在透镜支架12。图5C示出了在这种情况下提供信号的状态。以与上述传统结构类似的方式，从拾波器底座经由悬挂线施加给安装在透镜支架12上的聚焦线圈14a和跟踪线圈14b每个两个驱动信号(总共四个信号)。剩余六个悬挂线中的五个用于从拾波器底座给安装在透镜支架12上的液晶驱动器IC 13提供输入信号。于是，就能够提供十二个输出信号给安装在透镜支架12上的液晶元件10，用于从液晶驱动器IC 13经由柔性电路板等驱动液晶元件10。以此方式，根据本发明的实施例结构，由于液晶驱动器IC 13安装在透镜支架12上，因此与传统结构不同，尽管悬挂线的数量受限制，但是提供给液晶元件10以驱动该液晶元件的输出信号的数量不受限制。所有能从液晶驱动器IC 13输出用于驱动液晶元件10的输出信号均能使用。因此，能够较精确地改变穿过液晶元件10的激光束的波前，用来纠正球面像差。
此外，根据本发明的结构，液晶元件10和波长选择光圈9安装在透镜支架12上。因此，当在液晶元件10和波长选择光圈9所工作的DVD或CD上再现或记录信息时，激光束的彗形像差几乎不会在光盘记录表面上产生，这是由于当用于BD的物镜11通过跟踪伺服而在跟踪方向上移动时，液晶元件10和波长选择光圈9会与其一起移动。

Claims (8)

1.一种光学拾波器，包括：
光源；
物镜，用于将所述光源发射出的光束聚焦在光盘上；
分光元件，用于将所述光盘所反射的光束进行分光；
光接收元件，用于接收分光后的光束；
支撑元件，用于支撑所述物镜和分光元件；以及
驱动元件，用于驱动作为一个整体的所述支撑元件、物镜和分光元件在跟踪方向上移动。
2.如权利要求1所述的光学拾波器，其中所述分光元件是全息元件。
3.如权利要求1所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括液晶元件和用于驱动该液晶元件的液晶驱动器IC。
4.如权利要求1所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括液晶元件和波长选择光圈。
5.如权利要求2所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括液晶元件和用于驱动液晶元件的液晶驱动器IC。
6.如权利要求2所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括液晶元件和波长选择光圈。
7.如权利要求3所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括波长选择光圈。
8.如权利要求5所述的光学拾波器，其中所述支撑元件包括波长选择光圈。
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