CN1316478C - 光学拾取器和使用光学拾取器的记录和/或再现装置 - Google Patents

光学拾取器和使用光学拾取器的记录和/或再现装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种光学拾取器和使用该光学拾取器的记录和/或再现装置，该光学拾取器包括：光源单元，该光源单元具有用于照射第一波长的光束的第一照射单元、用于照射第二波长的光束的第二照射单元和用于照射第三波长的光束的第三照射单元；准直透镜，该准直透镜具有依赖于第一至第三波长的不同焦距；和物镜，该物镜用于将从第一至第三照射单元照射的光束会聚到光盘的信号记录表面上。该光学拾取器和记录和/或再现装置用于对不同格式的多个类别的信息记录介质记录和/或再现信息。光学拾取器的一些部件由不同的光束共用，以减小器件的尺寸并校正球面像差。

Description

光学拾取器和使用光学拾取器 的记录和/或再现装置
(对相关申请的交叉引用)
本申请包含涉及2004年5月14日向日本专利局提交的日本专利申请JP2004-145638的主题，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及用于对设计为以光学方式记录和/或再现信息的诸如磁光盘或相变盘(phase-change disc)的光盘记录和/或再现信息的光学拾取器。
背景技术
作为用于下一代光盘的格式，目前使用的格式是，使用由蓝紫半导体激光器产生的波长为400-410nm的光源和数值孔径(NA)为0.85的物镜。作为由波长约为405nm的激光照射的光盘，已提出具有用于保护信号记录层的厚度例如为0.1mm的覆盖层的这种光盘。
为了提供使用下一代光盘的光学拾取器，需要与诸如目前工艺水平的CD(压缩盘)或DVD(数字通用盘)的不同格式的光盘兼容的这种光学拾取器。即，需要与盘结构不同从而激光规格不同的光盘兼容的光学拾取器和记录和/或再现装置。
作为与不同格式的光盘兼容的装置，存在具有多个光学***且其中将各物镜从一个波长切换至另一波长的装置。但是，需要结构复杂的用于多种类别的物镜的转换机构，因此使成本增加。另一方面，由于致动器体积变大，因此难以减小装置的尺寸。
还有这样一种两波长兼容光学拾取器，在该光学拾取器中，共有诸如物镜的光学***的部分(例如，参见专利公开1，日本专利公开2002-236253)。在用于应付格式不同的光盘的光学拾取器中，存在由于对各光盘照射的激光的波长不同或各个盘的覆盖层的厚度不同而产生球面像差、由此影响记录和/再现特性的问题。
作为具有用于校正球面像差的装置的光学拾取器，存在其中沿光轴移动准直透镜的这种光学拾取器。在这种光学拾取器中，存在由于照射到光盘的激光束的波长不同以及各个盘的覆盖层的厚度不同而产生球面像差、由此影响记录和/再现特性的问题。
作为具有用于校正球面像差的装置的光学拾取器，存在其中沿光轴移动准直透镜的这种光学拾取器。在这种光学拾取器中，通过移动准直透镜，校正从不同光源照射的光束引起的球面像差。使用这种光学拾取器，通过调整在不同位置设置的光源单元的位置，并通过移动准直透镜，应付不同格式的光盘。但是，如果将这种构造用于三波长兼容光学拾取器，则必须提供例如三波长光轴组合器件的复杂机构，使得更难以减小装置的尺寸。
在减小三波长兼容光学拾取器的尺寸的尝试中，如果从在大致相同的光源单元中配置且用于照射光束的照射单元照射光束，则不能调整光源单元的位置，使得，在玻璃的折射率随波长变化并由此使准直透镜的焦距变化的情况下，光发射点和准直透镜之间的最佳位置关系从一个波长到下一个波长会有所改变。
从以上内容可以看出，很难校正用于实现下一代光盘、DVD和CD的三波长兼容性的光学拾取器的球面像差，并且很难同时减小其尺寸。
发明内容
需要提供这样一种光学拾取器，即，在该光学拾取器中，通过使用从在光源单元中设置的多个照射单元照射的不同波长的光束，可以对不同格式的光信息记录介质的多个类别记录和/或再现信息，同时以最佳的方式校正球面像差，并且，在该光学拾取器中，通过使用共用的准直透镜和共用的物镜，可以减小光学拾取器的尺寸，并且，还需要提供一种使用该光学拾取器的记录和/或再现装置。
为了实现上述目标，本发明提供一种光学拾取器，该光学拾取器包括：光源单元，该光源单元具有用于照射第一波长的光束的第一照射单元、用于照射第二波长的光束的第二照射单元和用于照射第三波长的光束的第三照射单元；准直透镜，该准直透镜具有依赖于第一至第三波长的不同焦距；和物镜，该物镜用于将从第一至第三照射单元照射的光束会聚于光盘的信号记录表面上，其中所述第一至第三照射单元被设置在单个光源外壳中并且在位置上相互轻微偏离。
为了实现上述目标，本发明还提供一种记录和/或再现装置，该记录和/或再现装置包括：用于对光盘记录和/或再现信息的光学拾取器和用于旋转驱动光盘的盘旋转驱动装置，其中，光学拾取器包括：光源单元，该光源单元具有用于照射第一波长的光束的第一照射单元、用于照射第二波长的光束的第二照射单元和用于照射第三波长的光束的第三照射单元；准直透镜，该准直透镜具有依赖于第一至第三波长的不同焦距；和物镜，该物镜用于将从第一至第三照射单元照射的光束会聚于光盘的信号记录表面上，其中所述第一至第三照射单元被设置在单个光源外壳中并且在位置上相互轻微偏离。
使用根据本发明的记录和/或再现装置，对于不同格式的光信息记录介质，共用光学拾取器的物镜和准直透镜。可以满意地记录和/或再现信号，并可以应付光信息记录介质的多个类别，同时可以简化装置的结构并减小装置的尺寸以降低成本。
附图说明
图1表示体现本发明的记录和/或再现装置的构造的框图。
图2示意性表示实施本发明的光学拾取器的光学***。
具体实施方式
下面参照附图详细解释根据本发明的使用光学拾取器的记录和/或再现装置。
参照图1，根据本发明的记录和/或再现装置1包括：用于从光盘2记录和/或再现信息的光学拾取器3、作为用于旋转驱动光盘2的驱动装置的主轴马达4、和用于沿光盘2的径向移动光学拾取器3的进给马达5。本记录和/或再现装置1是可兼容三个标准的装置，使得可以进行格式不同的三种类别的光盘2和具有相叠加的多个记录层的光盘的记录和/或再现。
记录和/或再现装置1用于对光盘2记录和/或再现信息，该光盘2诸如允许记录信息的CD(压缩盘)、DVD(数字通用盘)、CD-R(可记录)和DVD-R(可记录)，允许重写信息的CD-RW(可重写)、DVD-RW(可重写)和DVD+RW(可重写)、通过使用具有405nm(蓝紫色)的发射光的短波长的半导体激光允许高密度记录的光盘、或磁光盘。
下面假定，作为可以由记录和/或再现装置1对其记录和/或再现信息的三种不同的光盘，可以使用：第一光盘11，该第一光盘具有厚度为0.1mm的保护性基底，且通过使用具有约405nm的波长的光束作为记录和/或再现光，允许高密度记录；诸如DVD的第二光盘12，该第二光盘具有厚度为0.6mm的保护性基底，且通过使用具有约655nm的波长的光束作为记录和/或再现光，允许高密度记录；诸如CD的第三光盘13，该第三光盘具有厚度为1.2mm的保护性基底，且通过使用约785nm的波长的光束作为记录和/或再现光，允许高密度记录。
在记录和/或再现装置1中，由伺服控制器9根据盘类别以控制的方式驱动主轴马达4和进给马达5，该伺服控制器9在来自***控制器7的命令的基础上受控，该***控制器还用作盘类别辨别装置。根据盘类别，即，根据目标盘是第一光盘11、第二光盘12或第三光盘13，以预定的每分钟转数驱动主轴马达4和进给马达5的每一个。
光学拾取器3是具有三波长兼容光学***的光学拾取器，并将不同波长的光束照射到不同标准的光盘的记录层，同时检测从记录层反射回来的光束。光学拾取器3从检测的反射的光发送与各个光束相关的信号。
将前置放大器14的输出发送到以下称为信号调制解调器ECC块15的信号调制解调器和纠错编码块。该信号调制解调器ECC块15调制/解调信号并附加ECC(纠错码)。光学拾取器3根据来自信号调制解调器ECC块15的命令将光束照射到旋转的光盘2的记录层上，从而对光盘2记录和/或再现信号。
前置放大器14被配置为，例如基于与格式相互不同的检测的光束对应的信号，产生聚焦误差信号、跟踪误差信号和RF信号。根据待记录和/或待再现的光记录介质的类别，通过例如伺服控制器9或信号调制解调器ECC块15基于用于光盘2的标准进行诸如解调或纠错的预定处理。
在由信号调制解调器ECC块15解调的记录的信号是用于在计算机上存储的记录的信号的情况下，通过接口16将信号发送到外部计算机17。这使得例如外部计算机17可以接收在光盘2上记录的信号作为重放信号。
在由信号调制解调器ECC块15解调的记录的信号是用于音频/视频用途的记录的信号的情况下，由D/A-A/D转换器18的D/A转换器对信号进行数模转换，并将得到的信号发送到对信号进行音频/视频处理的音频/视频处理器19。通过音频/视频输入/输出单元20将得到的信号发送到例如未示出的外部成像/投影设备中。
在光学拾取器3中，由伺服控制器9负责：进给马达105的控制以将光学拾取器移动到光盘102上的预定记录轨道、主轴马达103的控制、沿双轴致动器的聚焦和跟踪方向的驱动控制、保持作为光学拾取器3中的光会聚装置操作的物镜。
激光控制器21控制光学拾取器3的激光源。特别地，在本实施例中，激光控制器21根据操作模式是记录模式或再现模式进行改变激光源的输出功率的控制。激光控制器还根据光盘2的类别进行改变激光源的输出功率的控制。激光控制器21还根据由盘类别辨别单元22检测的光盘2的类别，切换光学拾取器3的激光源。
盘类别辨别单元22可以从例如表面反射率或第一至第三光盘11-13的形状的差异检测光盘2的不同格式。
将构成记录和/或再现装置1的各块设计并构成为，响应由盘类别辨别单元22得到的检测结果根据其上加载的光盘的规格进行信号处理。
***控制器7基于从盘类别辨别单元22发送的检测结果辨别光盘2的类别。为了辨别光记录介质的类别，如果光记录介质是容纳于盘盒(cartridge)的类型，则可以使用在盘盒内设置检测孔并使用接触检测开关(contact detection switch)或按钮开关对该孔进行检测的技术。为了辨别相同光盘中的各记录层，可以使用这样一种技术，即，在该技术中，基于在光盘的沿径向最内部的区域上形成的凹槽或预制凹坑(pre-mastered pit)中记录的内容信息表(TOC信息)，检测准备在哪一个记录层上记录和/或再现，
伺服控制器9根据由盘类别辨别单元22得到的辨别结果控制光学拾取器3中的焦距，即，下面解释的准直透镜33的位置。伺服控制器9可以通过检测光学拾取器3和光盘2之间的相对位置，对用于记录和/或再现的区域进行定位。也可基于在光盘2上记录的地址信号检测该相对位置。
使用上述记录和/或再现装置1，由主轴马达4以旋转的方式运行光学拾取器2，并且在通过来自伺服控制器9的控制信号的控制下驱动进给马达5，以将光学拾取器3移动到光盘2上的所需记录轨道上，从而对光盘2记录和/或再现信息。
现在详细解释用于记录和/或再现的上述光学拾取器3。
参照图2，实施本发明的光学拾取器3包括：用于照射不同波长的多个光束的光源单元31；用于将从光源单元31照射的光会聚到光盘2的信号记录表面上的物镜32；在光源单元31和物镜32之间设置且根据各光束的波长具有不同焦距的准直透镜33；用于使从信号记录表面反射回去的返回光的光路从照射的光束的光路出现分支的光束分离器34；和用于接收由光束分离器34分离的返回光的光检测器35。
光源单元31可以由对光盘分别照射约405nm的第一波长的光束的第一照射单元、照射约655nm的第二波长的光束的第二照射单元和照射约785nm的第三波长的光束的第三照射单元构成。光源单元31的第一至第三照射单元容纳于单独的外壳中，并且在对其进行配置时，使得各个照射单元的光发射点相互轻微偏离。
所用的准直透镜33根据波长具有不同的焦距。即，准直透镜33根据入射光束的波长改变入射光束的发散角并具有不同的变化量。准直透镜33解决了常规光学拾取器中的必须将与各个波长相关的照射单元配置在不同位置的问题，使得可以调整从相同光源单元照射的不同波长的光束的焦距。
准直透镜33具有用于沿光轴的方向移动准直透镜33的致动器36。在与不同类别的光盘2相协调的预定位置上设置致动器36。由于可以基于上述波长依赖性和致动器36将准直透镜33沿光轴的方向移动到预定位置上，因此可以调整从相同光源单元照射的不同波长的光束的焦距，由此可以在具有不同保护性基底厚度的第一至第三光盘11-13的各个信号记录表面11a-13a上通过物镜32适当地聚焦该光束。
并且，如果光盘2的保护性基底的厚度有误差，可以通过致动器36沿光轴移动准直透镜33，以校正可能产生的球面像差。
物镜32是三波长兼容物镜。对于第一波长、第二波长和第三波长，物镜32的数值孔径分别为0.85、0.60和0.45。物镜32可以在具有第一保护性基底厚度的第一光盘11上会聚发散角已由准直透镜33改变的第一波长的光束。物镜32还可以分别在具有第二保护性基底厚度的第二光盘12和具有第三保护性基底厚度的第三光盘13上，会聚发散角已由准直透镜33改变的第二波长的光束和发散角已由准直透镜33改变的第三波长的光束。物镜32可以为用于应付三种不同波长的所谓分区镜(zone division lens)的透镜。
在物镜32的光入射侧设置作为孔径限制元件的孔径滤光器37，用于限制入射到物镜32上的光束的孔径。当孔径直径随波长改变时，该孔径滤光器37具有波长相关性，使得对于第一波长、第二波长和第三波长，物镜的数值孔径分别为0.85、0.60和0.45。作为孔径滤光器37，例如可以使用全息图(hologram)。
在准直透镜33和物镜32之间的光路上设置光束分离器34，以使返回的光的光路从光盘2向光检测器35分支(branch)以照射(radiate)得到的光束。在光束分离器34和光检测器35之间，设置用于将光路已如上所述分支的激光会聚到光检测器35的光接收表面上的诸如柱面透镜的光学部件38。
光学拾取器3包含用于从由光检测器35检测的检测信号检测球面像差的产生以产生用于像差校正的信号的像差校正电路42、和响应由像差校正电路42产生的用于像差校正的信号以驱动致动器36的致动器驱动电路41。通过由致动器驱动电路41控制的致动器36，将准直透镜33移动到零球面像差的位置上。
致动器驱动电路41还响应来自盘类别辨别单元22的检测信号，以将准直透镜33移动到与第一至第三光盘11-13匹配的预定位置上。
现在，解释从光学拾取器3的光源单元照射的激光的光路。以下，假定对第一光盘11写或读出信息。由于对于第二光盘或第三光盘与对于第一光盘类似，因此略去对于第二光盘或第三光盘的解释。
已辨别出光盘2是第一光盘的盘类别辨别单元22使第一波长的光束从光源单元31的第一照射单元发出。接收到来自盘类别辨别单元22的信号后，致动器驱动电路41驱动致动器36，以使准直透镜33移动到与第一光盘11匹配的位置。
从光源单元31的第一照射单元发出的第一波长的光束通过移动到预定位置的准直透镜33以与第一波长匹配的量改变其发散角，并向物镜32照射。
具有经准直透镜33转换的发散角的光束穿过光束分离器34，并具有由孔径滤光器37设置为0.85的数值孔径，使得然后被物镜会聚到第一光盘11的信号记录表面11a上。
在第一光盘11上会聚的光束被信号记录表面反射，并穿过物镜32。然后光束被光束分离器34反射并向光检测器35照射。在光检测器35的光接收表面上会聚并检测光路被光束分离器34分离的激光束。
致动器驱动电路41通过像差校正电路42根据检测信号使准直透镜33移动，使得校正由光检测器35接收的激光的球面像差，以校正由于第一光盘11的保护性基底的厚度的误差而产生的球面像差。
在对第二光盘12或第三光盘13读出或写信息中，根据来自盘类别辨别单元22的检测信号移动准直透镜33，使得从光源单元31的第二或第三照射单元照射的第二波长或第三波长的光束被分别会聚于第二或第三光盘12、13的信号记录记录表面12a或13a上，并然后调整准直透镜33的位置，以如上所述校正由于所讨论的光盘的保护性基底的厚度的误差产生的球面像差。
使用体现本发明的光盘3，通过随波长移动准直透镜33，可以在光盘的信号记录表面上恰当地会聚激光束，同时，可以实现三波长兼容性，并且，通过移动准直透镜33，可以满意地校正由于各光盘的保护性基底的厚度的误差而产生的球面像差，从而校正球面误差。
并且，使用体现本发明的光盘3，可以对不同格式的第一至第三光盘11-13满意地写或读出信息信号，同时，通过共用的准直透镜和共用的物镜，满意地校正从在单独的外壳中以轻微差异的光照射点配置的不同照射单元照射的不同波长的光束的球面像差。另外，可以在结构上简化并在尺寸上缩小光学拾取器，同时还可以降低其制造成本。
使用体现本发明的记录和/再现装置1，可以满意地记录和/或再现信息信号，同时，通过使用用于不同格式的第一至第三光盘的共用物镜和共用准直透镜，可以满意地校正由于各个盘的保护性基底的厚度的误差而产生的球面像差。由此，可以应付多个光记录介质，并可以在结构上简化并在尺寸上缩小装置，同时降低制造成本。
可将本发明应用于使用不同波长的光束记录和/或再现不同保护性基底厚度的光记录介质的光学拾取器，即使光记录介质的格式与上述格式不同。例如，光盘可以为使用光调制记录的各种***的任何记录和/或再现盘，包含磁光盘、相变记录盘或染料(dye)记录盘的各种光盘，更加具体而言，可以为包含“CD-R/RW”、“DVD-RAM”、“DVD-R/RW”或“DVD+RW”的各种光磁记录介质。该光盘可以为这样一种盘，即，该盘的记录层被划分为具有不同的优选记录和/或再现光焦度(optical power)值的至少两个记录区，或为这样一种盘，即，该盘包含通过透明基底淀积在一起的多个记录层。
本领域技术人员应理解，在所附的权利要求书或其等同物的范围内，可以根据设计需要或其它因素进行各种修改、组合、再组合和变更。

Claims (13)

1.一种光学拾取器，包括：
光源单元，该光源单元具有用于照射第一波长的光束的第一照射单元、用于照射第二波长的光束的第二照射单元和用于照射第三波长的光束的第三照射单元；
准直透镜，该准直透镜具有依赖于第一至第三波长的不同焦距；和
物镜，该物镜用于将从第一至第三照射单元照射的光束会聚于光盘的信号记录表面上，
其中所述第一至第三照射单元被设置在单个光源外壳中并且在位置上相互轻微偏离。
2.根据权利要求1的光学拾取器，还包括：
移动装置，该移动装置用于使准直透镜沿光轴方向移动。
3.根据权利要求2的光学拾取器，其中，
根据从光源单元照射的光束的波长沿光轴方向移动准直透镜，以将焦点位置调整到光盘的信号记录表面上。
4.根据权利要求2的光学拾取器，其中，
根据光盘的光束入射侧上的保护性基底的厚度，沿光轴方向移动准直透镜，以校正球面像差。
5.根据权利要求1的光学拾取器，其中，
从光源单元照射的第一至第三光束的波长分别为约405nm、655nm和785nm。
6.根据权利要求1的光学拾取器，还包括：
光束分离器，该光束分离器用于从由光盘反射回去的光束中分离从第一至第三照射单元向光盘照射的光束；和
光检测器，该光检测器用于接收由光束分离器分离的反射光束。
7.一种记录和/或再现装置，包括：
用于对光盘记录和/或再现信息的光学拾取器和用于旋转驱动光盘的盘旋转驱动装置，其中，光学拾取器包括：
光源单元，该光源单元具有用于照射第一波长的光束的第一照射单元、用于照射第二波长的光束的第二照射单元和用于照射第三波长的光束的第三照射单元；
准直透镜，该准直透镜具有依赖于第一至第三波长的不同焦距；和
物镜，该物镜用于将从第一至第三照射单元照射的光束会聚于光盘的信号记录表面上，
其中所述第一至第三照射单元被设置在单个光源外壳中并且在位置上相互轻微偏离。
8.根据权利要求7的记录和/或再现装置，其中，
光学拾取器包括移动装置，该移动装置用于使准直透镜沿光轴方向移动。
9.根据权利要求8的记录和/或再现装置，其中，
根据从光源单元照射的光束的波长沿光轴方向移动准直透镜，以调整焦点位置。
10.根据权利要求8的记录和/或再现装置，其中，
根据光盘的光束入射侧上的保护性基底的厚度，沿光轴方向移动准直透镜，以校正球面像差。
11.根据权利要求8的记录和/或再现装置，还包括：
确定单元，该确定单元用于辨别用于实现记录和/或再现的光盘的类别，
其中，根据由确定单元辨别的光盘的类别，沿光轴方向移动准直透镜。
12.根据权利要求7的记录和/或再现装置，其中，从光源单元照射的第一至第三光束的波长分别为约405nm、655nm和785nm。
13.根据权利要求7的记录和/或再现装置，其中，光学拾取器还包括：
光束分离器，该光束分离器用于从由光盘反射回去的光束中分离从第一至第三照射单元向光盘照射的光束；和
光检测器，该光检测器用于接收由光束分离器分离的反射光束。
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