光拾取器以及使用該光拾取器的光記錄/重放設備的製作方法
2023-06-14 17:36:46 1
專利名稱：光拾取器以及使用該光拾取器的光記錄/重放設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及光拾取器以及使用該光拾取器的光記錄/重放設備，具體來說，是有關適合於處理不同類型光記錄媒體的光拾取器和使用該光拾取器的光記錄/重放設備。
由於近來光記錄技術的革新，已獲得高記錄密度和大記錄容量。例如小型盤(CD)中凹坑尺寸約為0.83μm。然而，最近開發可商用數位電視或多用途盤(DVD)中所採取的凹坑尺寸僅約為0.4μm。CD使用光跡間距為1.6μm，而DVD採取光跡間距為0.74μm。即DVD的凹坑尺寸和光跡間距還不到CD的一半。光記錄和重放的記錄密度取決於光點的直徑，所述光點是通過用來把光聚焦在記錄媒體上的物鏡而聚焦在記錄媒體上的，聚焦的光點直逕取決於所使用的光源波長和物鏡數值孔徑(NA)。換言之，較短光源波長和物鏡的較大NA可獲得較小聚焦光點直徑，因此可達到較高記錄密度和較大記錄容量。
計劃使用僅用於構成CD-R(可記錄CD)的有機染料(organic dye)記錄材料，以達到僅用波長大約為785nm的光源就能得到相當於CD反射率的大於70％的反射率。因此，使用單一波長785nm的光源的光拾取器不能從CD讀出數據，和在CD-R上寫入或讀出數據。然而，通常的光拾取器使用具有最佳NA的物鏡和諸如能提供用於特定光記錄媒體的具有最佳波長的半導體雷射器這樣的光源，因此，光拾取器難於在記錄密度和有機染料記錄材料方面彼此不同的光記錄媒體上讀出或寫入信息。
例如，DVD要求能提供具有635或650nm波長光的光源。這種光源可用於形成如在CD-R記錄層上的聚焦光點。然而，記錄層不會以足夠的反射率反射該波長的光，換言之，難於獲得具有足夠強度從而在記錄層上寫入或讀出數據的反射光。這就是說，打算處理不同類型光記錄媒體的光拾取器需要多個發射適合於每個光記錄媒體波長光的光源。
而且，為了正確檢測來自在記錄密度和記錄方法方面彼此不同的每個光記錄媒體的反射光，在光拾取器中裝備了具有與每個光記錄媒體相符的光檢測圖形的光檢測器。
此外，用於光記錄媒體的各光檢測圖形和發射不同波長光束的多個光源應相互以高精度定位。需要有滿足這些要求的小型光拾取器。還有，需要有使用這種小型光拾取器的光記錄/重放設備，即要有小型化的構思，和達到可在每種光記錄媒體上高質量地寫入和讀出信號。
因此，本發明目的是通過裝備適合在不同類型的每個光記錄媒體上可高質量地寫入和讀出信號的小型光拾取器，克服上述已有技術的缺點。
本發明的另一個目的是裝備包括上述光拾取器的光記錄/重放設備。
根據本發明，提供了一種光拾取器，其包括多個光源，發射不同波長的光束；光檢測器，具有多個形成在單一襯底上的光檢測圖形，每個光檢測圖形都用於檢測從每個光記錄媒體上反射所產生的返回光，所述光是從多個光源的每一個中發射的；和光學系統，共同使用從多個光源延續到光檢測器的光路。
據本發明，提供了一種光記錄/重放設備，其包括一個光拾取器，由下列部分組成多個光源，發射不同波長的光束；光檢測器，具有多個形成在單一襯底上的光檢測圖形，每個光檢測圖形都用於檢測從每個光記錄媒體上反射所產生的返回光，所述光是從多個光源的每一個中發射的；和各光學系統，共同使用從多個光源延續到光檢測器的光路；以及用於驅動作為光記錄媒體上至少在跟蹤方向的作為光學系統一部分的物體的裝置，例如該驅動裝置是後部馬達或類似的設備。
在光拾取器和光記錄/重放設備的最佳實施例中，提供在波長方面彼此不同的光束的多個光源被設置在襯底上。
由於多個光源設置在襯底上，所以能夠提供小型光檢測器，其中以高精度使多個光檢測圖形彼此定位。使用小型光檢測器允許提供能夠處理不同類型光記錄媒體的小型光拾取器。因此，在使用光拾取器的光記錄/重放設備中，從發射波長不同光束的每個光源發射的光通過反射產生的返回光，高度精確地被引導到光檢測圖形，以便能高質量地在不同類型光記錄媒體的每個上寫入和讀出數據。另外，由於光拾取器的小型化構思，也可對光記錄/重放設備作小型設計。
本發明的目的、特徵、和優點通過下文參照附圖對最佳實施例的描述會變得更加清楚。
圖1是本發明第1實施例的光拾取器的示意圖；圖2是當光拾取器閱讀CD時，從圖1的箭頭A方向看，用於圖1中光拾取器的光檢測器平面圖；圖3是當光拾取器閱讀DVD-ROM時，從圖1的箭頭A方向看的光檢測器平面圖；圖4是本發明第1實施例的光拾取器變化的示意圖；圖5是從圖4的箭頭B方向看，用於圖4中的光拾取器的光檢測器平面圖；圖6是本發明第1實施例的光拾取器另一個變化的示意圖；圖7是本發明第2實施例的光拾取器的示意圖；圖8是使用本發明第1或第2實施例，根據本發明第3實施例的光記錄/重放設備的示意方框圖。
本發明適合於光拾取器和使用該拾取器的光記錄/重放設備，其能夠處理包括以下各種光碟的光記錄媒體的不同組合只讀光碟如CD、DVD-ROM等；具有用有機染料記錄材料形成的記錄層以及在該層上可寫入和讀出數據的可記錄型光碟如CD-R、DVD-R等；具有用相變材料做成的記錄層並在其上可寫入、讀出和擦除的可重寫型光碟如CD-RW、DVD-RAM等；以及磁光碟。要注意的是，這裡所涉及的光拾取器和光記錄/重放設備包括適合於有關光記錄媒體的只讀或寫入、或者又作讀出又作寫入的光拾取器和光記錄/重放設備。其中就有關處理兩種不同類型光記錄媒體的光拾取器對本發明的實施例作詳細說明。
第1實施例現在參照附圖1，該圖是根據本發明第1實施例的光拾取器的示意圖，所述光拾取器適合於處理在記錄密度方面彼此不同的兩種非同類型光記錄媒體，如CD和DVD-ROM。如圖所示，光拾取器包括光源1。光源1具有第1光源1a，為例如CD發射具有波長為785nm的光，和第2光源1b，為例如DVD-ROM發射具有波長為655nm的光。第1和第2光源1a和1b之間以預定間隙設置在襯底上，並且封裝在一起。圖2是從圖1的箭頭A看，合併在光拾取器內的光檢測器6的示意平面圖。如圖所示，光檢測器6包括為CD的第1光檢測圖形6a，和為DVD-ROM的第2光檢測圖形6b。第1和第2光檢測圖形6a、6b之間以預定間隙形成在襯底上，並且封裝在一起。
首先，敘述利用該光拾取器閱讀CD為了從CD閱讀信息，來自第1光源1a的光被衍射柵2分成不同方向傳送的3束(零級、正一級和負一級)。這些光束入射到以透明平行平板形成的束分離器3上。由束分離器3反射的零級、正一級和負一級光束入射到準直器透鏡4上，並且，這樣被準直器透鏡4準直，使其彼此平行。通過準直器透鏡4傳輸的零級、正一級和負一級光束被物鏡5獨立會聚，以在本實施例中的CD信息記錄表面上形成3個光點。從CD信息記錄表面上的零級、正一級和負一級光束中每束反射產生的返回光，再通過物鏡5、準直器透鏡4和束分離器3傳送，然後，入射到光檢測器6的第1光檢測圖6a上。如圖2所示，第1光檢測圖形6a具有四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1，其檢測通過CD信息記錄表面上反射的零級光的反射所產生的返回光。根據[(IA1+IC1)-(IB1+ID1)]的計算結果檢測聚焦誤差信號，其中IA1、IB1、IC1和ID1是分別從四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1中輸出的信號。還有，第1光檢測圖形6a具有用於從負一級光反射產生的返回光的檢測的檢測圖形E，和用於從正一級光反射產生的返回光檢測的檢測圖形F。根據(IE-IF)的計算結果檢測跟蹤誤差信號，其中所述IE和IF是從光檢測圖形E和F輸出的信號，並且，根據(IA1+IB1+IC1+ID1)的計算結果檢測RF信號。
為了閱讀DVD-ROM，要設計用在記錄密度方面彼此不同的CD和DVD-ROM通用的物鏡5。當用物鏡5閱讀DVD-ROM時，由於物鏡5的球面象差會使光點放大到大於光檢測的區域，以致物鏡5的有效數值孔徑變小，並且，有效象差也變小。換言之，由於用於CD的光檢測區域與用於DVD-ROM的光檢測區域分隔開，所以對於物鏡5的合適有效的NA，將CD的第1光檢測圖形整形後能使其閱讀CD。
接著描述用該光拾取器閱讀DVD-ROM為了從DVD-ROM閱讀信息，從設置在第1光源1a附近的第2光源1b發射光。接著的程序類似對CD的處理，其中從第2光源1b輸出的光達到DVD-ROM信息記錄表面，並且，來自信息記錄表面的返回光通過束分離器3。然而，由於第1和第2光源1a、1b彼此被分隔開，所以從這些光源發射的光束不完全彼此疊合在光軸上。因此，已通過束分離器3的返回光將被引導到光檢測器6的第2光檢測圖形6b上。類似於圖2，圖3是從圖1的箭頭A看的光檢測器6的示意平面圖。如圖3所示，第2光檢測器圖形6b具有四方格光檢測圖形A2、B2、C2和D2，其檢測由DVD-ROM的信息記錄表面上零級光反射所產生的返回光。根據[(IA2+IC2)-(IB2+ID2)]計算結果檢測聚焦誤差信號，其中IA2、IB2、IC2和ID2是分別從A2、B2、C2和D2四方格光檢測圖形輸出的信號。還有，根據由不同相位檢測(DPD)方法獲得的[相位(IA2+IC2)-相位(IB2+ID2)]計算結果檢測跟蹤誤差信號，和根據(IA2+IB2+IC2和ID2)計算結果檢測RF信號。要注意的是，由衍射柵2分離和在DVD-ROM信息記錄表面反射的正和負一級光束並不用於任何信號的檢測。
在圖1顯示的光拾取器中，衍射柵2配置在光源1和束分離器3之間的光路中。圖4是圖1所示的根據本發明第1實施例的光拾取器變化的示意圖。要注意的是圖4中，與圖1到3中同樣的元件用圖1到3中同樣的標號表示。如圖4所示，在該變化例中不用衍射柵2。即，在該變化例中，使用衍射相位檢測(DPD)方法提供給CD和DVD-ROM跟蹤誤差信號。圖5是從圖4中箭頭B看的在圖4的第1實施例變化例中使用的光檢測器6的平面圖，如圖5所示，用於CD的第1光檢測圖形6a包括四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1，同時，用於DVD-ROM的第2光檢測圖形6b包括四方格光檢測圖形A2、B2、C2和D2。
圖6是本發明第1實施例的光拾取器另一個變化的示意圖。要注意的是在圖6中，與圖1到5中同樣的元件用圖1到5中同樣的標號表示。如該圖所示，光源1的第1和第2光源1a、1b設置在半導體襯底上。即，光源1可以是所謂多發射光源。在一個同樣半導體襯底上設置第1和第2光源允許它們之間以一定間隔高精度定位。具體說，從光記錄媒體上的光源1發射的光的反射所產生的返回光以高精度被引導到光檢測器6的第1和第2光檢測圖形6a、6b上。因此，包括第1和第2光源1a、1b並設置在半導體襯底上的光源1也能用於圖1中所示的光拾取器。
第2實施例現在參照圖7，該圖是本發明第2實施例的光拾取器的示意圖，所述光拾取器適於處理在記錄密度方面彼此不同的兩種非同類型光記錄媒體，如CD和DVD-ROM。應注意的是，與圖1到6中同樣的元件用圖1到6中同樣的標號表示。如該圖所示，光拾取器包括光源1。光源1具有第1光源1a，給例如CD發射波長為785nm的光；和第2光源1b，給例如DVD-ROM發射波長為655nm的光。彼此分離地設置第1和第2光源1a、1b。光合成光學元件7裝設在第1和第2光源1a、1b之間。如圖所示，還裝有光檢測器6，其具有為CD的第1光檢測圖形6a，和為DVD-ROM的第2光檢測圖形6b。第1和第2光檢測圖形6a、6b之間以預定間距形成在襯底上，並且封裝在一起。
首先，描述用該光拾取器閱讀CD為了從CD閱讀信息，來自第1光源1a的光被衍射柵2分成不同方向傳送的3束(零級、正一級和負一級)。這些光束被光合成光學元件7反射，併入射到由透明平行平板形成的束分離器3上。由束分離器3反射的零級、正一級和負一級光束的每束入射到準直器透鏡4上，並且被準直器透鏡4準直，使其彼此平行。通過準直器透鏡4的零級、正一級和負一級光束被物鏡5獨立會聚，以本實施例中的CD信息記錄表面上形成3個光點。從在CD信息記錄表面上的零級、正一級和負一級光束每束被反射所產生的返回光再通過物鏡5、準直器透鏡4和束分離器3傳送，然後，入射到光檢測器6的第1光檢測圖6a上。如圖2所示，第1光檢測圖形6a具有四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1，其檢測通過CD信息記錄表面上反射的零級光的反射所產生的返回光。根據[(IA1+IC1)-(IB1+ID1)]的計算結果檢測聚焦誤差信號，其中IA1、IB1、IC1和ID1是分別從四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1輸出的信號。還有，第1光檢測圖形6a具有用於負一級光反射所產生的返回光的檢測的檢測圖形E，和用於正一級光反射所產生的返回光檢測的檢測圖形F。根據(IE-IF)的計算結果檢測跟蹤誤差信號，其中所述IE和IF是從光檢測圖形E和F輸出的信號，並且，根據(IA1+IB1+IC1+ID1)計算結果檢測RF信號。
接著描述閱讀DVD-ROM為了從DVD-ROM閱讀信息，由第2光源1b發射的光通過光合成光學元件7。接著的程序類似對CD的處理，其中由第2光源1b輸出的光達到DVD-ROM信息記錄表面，並且，來自信息記錄表面的返回光通過束分離器3。然而，由於第1和第2光源1a、1b彼此被分隔開，所以從這些光源發射的光束不完全彼此疊合在光軸上。類似於圖3所示的光檢測器6，第2光檢測器圖形6b具有四方格光檢測圖形A2、B2、C2和D2，其檢測在DVD-ROM的信息記錄表面上零級光反射所產生的返回光。根據[(IA2+IC2)-(IB2+ID2)]計算結果檢測聚焦誤差信號，其中IA2、IB2、IC2和ID2是分別來自A2、B2、C2和D2四方格光檢測圖形輸出的信號。還有，根據由不同相位檢測(DPD)方法獲得的[相(IA2+IC2)-相(IB2+ID2)]計算結果檢測跟蹤誤差信號，和根據(IA2+IB2+IC2+ID2)計算結果檢測RF信號。要注意的是，由衍射柵2分離和在信息記錄表面反射的正和負一級光束並不用於任何信號的檢測。
類似於本發明第1實施例的光拾取器的變化，設置在第1光源1a和光合成光學元件7之間的衍射柵2可省去，不同相位檢測(DPD)方法可用於提供給CD和DVD-ROM的跟蹤誤差信號。在這種情況下，用於CD光檢測器6的第1光檢測圖形6a包括四方格光檢測圖形A1、B1、C1和D1，同時，用於DVD-ROM的第2光檢測圖形包括四方格光檢測圖形A2、B2、C2和D2，如圖5所示。
第3實施例現在參照圖8，該圖是本發明第3實施例的光記錄/重放設備示意方框圖的構形說明，所述設備使用本發明光拾取器的第1或第2實施例。
光記錄/重放設備包括裝有外殼(未展示)的主軸馬達8，該外殼牢靠地託住設置在設備中的CD或DVD-ROM。該設備還包括作為本發明第1和第2實施例中任一例的用標號10表示的光拾取器。另外，還包括在跟蹤方向移動光拾取器10的滑板馬達9和的導向機構(未展示)。光拾取器10中所包括的物鏡5至少在跟蹤方向可移動地設置，並且固定除了物鏡5外的光學元件。
為了控制整個光記錄/重放設備，設有系統控制器15，其為伺服處理器/讀出數據解調器12提供控制。即，系統控制器15藉助控制伺服處理器/讀出數據解調器12控制全部光記錄/重放設備。當CD或DVD-ROM任一個裝在主軸馬達8上時，為CD或DVD-ROM選擇相應諸光源中的一個、在跟蹤方向由滑板馬達9使光拾取器10移動的速度等。來自光拾取器10的讀出信號提供給RF矩陣放大器11，以檢測聚焦誤差信號、跟蹤誤差信號、指示從其上讀出信息的CD或DVD-ROM上的位置的位置信息等、以及產生來自RF信號的閱讀信號。RF矩陣放大器11給伺服處理器/讀出數據解調器12提供放大了的信號。伺服處理器/讀出數據解調器12包括適於解調來自CD和DVD-ROM任一個信息的讀出數據解調器。
對於上述信號，使聚焦和跟蹤誤差信號濾波，並分別提供給驅動器13作為聚焦控制信號和跟蹤控制信號。伺服驅動器13用聚焦控制信號驅動包括在光拾取器10中的例如雙軸致動器的聚焦線圈，以及用跟蹤控制信號驅動也包括在光拾取器10中的雙軸致動器的跟蹤線圈。跟蹤控制信號的低頻成分提供給伺服驅動器13，以驅動滑板馬達9。因此，可通過反饋伺服控制來控制聚焦伺服、跟蹤伺服和滑板伺服的增益。
由伺服處理器/讀出數據解調器12處理指示從其上讀出信息的CD或DVD-ROM上位置的位置信息，以給主軸馬達驅動器14提供主軸控制信號。這樣，以相應於裝在主軸馬達8上的從其上讀出信息的CD或DVD-ROM上的位置，以預定速度驅動主軸馬達8，並且開始實際的閱讀。通過伺服處理器/讀出數據解調器12解調出的讀出數據被提供給外部。
在上文中，本發明第1和第2實施例對有關適於處理作為不同類型的光記錄媒體例子的CD和DVD-ROM的光拾取器做了描述，而本發明第3實施例對有關使用本發明第1和第2實施例的光拾取器的光記錄/重放設備做了說明。然而，應注意的是本發明不僅限於這些實施例，也能適合於只讀光碟和可記錄、可讀出型光碟的組合；只讀光碟和可記錄、可讀出和可擦除型光碟的組合；可記錄、可讀出光碟和可記錄、可讀出及可擦除型光碟以及任何其他想要聯合的組合。當然，這樣的組合能包括多於兩種不同類型的光記錄媒體。
如在上文中所做的描述，本發明可提供包括以高精度相互設置的光檢測圖形的小型光檢測器，因此提供了小型光拾取器以及小型光記錄/重放設備，其能夠高質量地在不同類型記錄媒體上寫入或讀出數據。
權利要求
1.一種光拾取器，包括多個光源，發射不同波長的光束；光檢測器，具有多個形成在單一襯底上的光檢測圖形，每個光檢測圖形都用於檢測從每個光記錄媒體上反射所產生的返回光，所述光是從多個光源的每一個中發射的；和光學系統，共同使用從多個光源延續到光檢測器的光路。
2.根據權利要求1所述的光拾取器，其特徵是，在一襯底上設置提供波長彼此不同光束的多個光源。
3.根據權利要求1所述的光拾取器，其特徵是，所述光學系統包括一個束分離器，使從多個光源的每個光源輸出的光和從光記錄媒體返回的光彼此分離，以及一個元件，使來自多個光源每一個的輸出光朝向光記錄媒體會聚。
4.根據權利要求3所述的光拾取器，其特徵是，所述光學系統進一步包括衍射柵，把來自至少一個光源的輸出光分離成三束。
5.根據權利要求3所述的光拾取器，其特徵是，所述多個光源包括第1光源，發射具有第1波長的光；第2光源，發射具有第2波長的光，第1光源和第2光源彼此隔開設置；和光學元件，使來自第1和第2光源的輸出光的光路分別引向所述光學系統。
6.根據權利要求1所述的光拾取器，其特徵是，所述多個光源包括第1光源，發射具有第1波長的光；第2光源，發射具有第2波長的光；所述第1和第2光源是根據所設置的與光拾取器有關的光記錄媒體的類型，選擇性地被使用的。
7.根據權利要求6所述的光拾取器，其特徵是，多個光檢測圖形包括第1光檢測圖形，用於檢測從第1光源發射的光在光記錄媒體上反射所產生的返回光；和第2光檢測圖形，用於檢測從第2光源發射的光在光記錄媒體上反射所產生的返回光；第1和第2光檢測圖形裝在一個襯底上。
8.根據權利要求1所述的光拾取器，其特徵是，分別從多個光源發射的光束，彼此不完全與它們各自光軸疊合地通過所述光學系統傳送。
9.一種光記錄/重放設備，包括一個光拾取器，包含多個光源，發射不同波長的光束；光檢測器，具有多個形成在單一襯底上的光檢測圖形，每個光檢測圖形都用於檢測從每個光記錄媒體上反射所產生的返回光，所述光是從多個光源的每一個中發射的；和各光學系統，共同使用從多個光源延續到光檢測器的光路；以及還包括一種裝置，用於在光記錄媒體上的至少跟蹤方向上，驅動作為光學系統一部分的物體。
10.根據權利要求9所述的光拾取器，其特徵是，在一襯底上設置提供波長彼此不同光束的多個光源。
11.根據權利要求9所述的光拾取器，其特徵是，所述光學系統包括一個束分離器，使從多個光源的每個光源輸出的光和從光記錄媒體返回的光彼此分離；以及一個元件，使來自多個光源每一個的輸出光朝向光記錄媒體會聚。
12.根據權利要求11所述的光拾取器，其特徵是，所述光學系統進一步包括衍射柵，把來自至少一個光源的輸出光分離成三束。
13.根據權利要求11所述的光拾取器，其特徵是，所述多個光源包括第1光源，發射具有第1波長的光；第2光源，發射具有第2波長的光，第1光源和第2光源彼此隔開設置；和光學元件，使來自第1和第2光源的輸出光的光路分別引向所述光學系統。
14.根據權利要求9所述的光拾取器，其特徵是，所述多個光源包括第1光源，發射具有第1波長的光；第2光源，發射具有第2波長的光；所述第1和第2光源是根據所設置的與光拾取器有關的光記錄媒體的類型，選擇性地被使用的。
15.根據權利要14所述的光拾取器，其特徵是，多個光檢測圖形包括第1光檢測圖形，用於檢測從第1光源發射的光在光記錄媒體上反射所產生的返回光；和第2光檢測圖形，用於檢測從第2光源發射的光在光記錄媒體上反射所產生的返回光；第1和第2光檢測圖形裝在一個襯底上。
16.根據權利要求9的光拾取器，其特徵是，分別從多個光源發射的光束，彼此不完全與它們各自光軸疊合地通過所述光學系統傳送。
全文摘要
一種光拾取器,包括多個光源,發射不同波長光束;光檢測器,具有形成在單一襯底上的多個光檢測圖形,每個光檢測圖形用於檢測從多個光源的每個光源發射的光在每個記錄媒體上反射所產生的返回光;和光學系統,共同使用從多個光源延續到光檢測器的光路。光記錄/重放設備包括光拾取器。光拾取器和光記錄/重放設備能夠高質量地在不同類型光記錄媒體上寫入或讀出信號。可設計小型光拾取器,因此可以將使用該光拾取器的光記錄/重放設備設計得較小。
文檔編號G11B7/135GK1264899SQ0010469
公開日2000年8月30日 申請日期2000年1月7日 優先權日1999年1月7日
發明者松本芳幸 申請人:索尼公司