與多種類型介質兼容的光學拾取器的製作方法
2023-05-08 16:24:06
專利名稱：與多種類型介質兼容的光學拾取器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將信息記錄在盤類型光學記錄介質上和/或從盤類型光學記錄介質再現信息的光學記錄和/或再現設備的光學拾取器。更具體地講，本發明涉及一種用於將信息記錄在兩種或更多類型記錄介質上和/或從兩種或更多類型記錄介質再現信息的光學拾取器，所述兩種或更多類型記錄介質為例如諸如藍光碟的高密度記錄介質和諸如數字通用盤(DVD)和/或壓縮盤(CD)的低密度記錄介質的記錄介質。
背景技術：
在使用由物鏡聚焦的光點將信息記錄在盤類型記錄介質上和/或從盤類型記錄介質再現信息的光學記錄和/或再現設備中，光碟的記錄容量由所述光點的大小來確定。如方程1中所示，光點的大小S由光的波長λ和物鏡的數值孔徑(NA)來確定S∝λ/NA(方程1)由於出現通過使用具有780nm波長的光和具有0.45或0.5的數值孔徑的物鏡來記錄和/或再現數據的CD，所以已對通過增加記錄密度來增加信息存儲容量的方法進行了相當多的研究。
DVD是通過使用具有650nm波長的光和具有0.6或0.65的數值孔徑的物鏡來記錄和/或再現數據的記錄介質。藍光碟(BD)技術最近已被引入，並且是高密度記錄介質。數據通過使用具有相對較短的405nm波長的光和具有0.85的數值孔徑的物鏡而被記錄和/或再現。
為了幫助在藍光碟中使慧形像差(由於記錄介質的傾斜導致的光點的像差)最小化，藍光碟的透光層僅為0.1mm厚。另外，具有0.85的數值孔徑的物鏡的採用要求記錄介質具有均勻的厚度。特別地，由於球面像差的量與物鏡的數值孔徑的四次方以及記錄介質的厚度的偏差成比例，所以記錄介質必須具有偏差範圍為±3μm的均勻厚度。然而，製造在此偏差範圍內的記錄介質是非常難的。因此，用於BD的光學拾取設備具有用於校正由於記錄介質的厚度的偏差而發生的球面像差的裝置。而且，由於與在CD或DVD中使用的紅色雷射相比，在BD裝置的光學拾取器中使用的藍色雷射在光學介質中具有比較大的折射率的變化，所以出現嚴重的色差。另外，當雷射二極體的輸出從再現功率改變為記錄功率時，波長瞬時改變，例如在幾微秒之內改變，由此也需要色差校正。
另外，現有的可一次寫入的DVD-R和CD-R盤被設計為與具有650nm和780nm波長的光源一起使用。由於這些盤的反射率在使用不同波長時顯著降低，所以希望提供一種產生具有650nm和780nm波長的光的光源。
因此，用於與高密度記錄介質(比如BD)和低密度記錄介質(比如DVD和CD)二者一起使用的光學拾取設備應該具有用於校正球面像差的裝置(例如擴束器)、用於校正色差的裝置(例如衍射光學元件)和發射具有兩種或三種不同波長的光的光源。
圖1A表示傳統的光學拾取器。該拾取器包括擴束器10，用於校正由於盤D的厚度差異而導致的球面像差。如在該圖中所示，分別從第一光源11和第二光源12發射的光的光路由第一分束器13和第二分束器14改變，然後所述光通過擴束器10和物鏡15而發射至盤D。
這裡，第一光源11是，例如，發射具有405nm波長的光的用於BD的雷射二極體。第二光源12是，例如，用於CD和/或DVD的全息模塊。分別從光源11和光源12發射的光分別由與第二分束器14相鄰設置的第一準直透鏡16和第二準直透鏡17改變為平行光束。然後，所述平行光束髮射至盤D並被反射。擴束器10由致動器18驅動，並校正由於盤的厚度變化而導致的球面像差。
由於上面解釋的與不同類型介質兼容的傳統光學拾取器使用佔據比較大的安裝空間的擴束器10並且還使用兩個準直透鏡16和17，所以將與不同類型介質兼容的光學拾取器小型化是非常困難的。
圖1B示出與多種類型介質兼容的另一傳統的光學拾取器。如在該圖中所示，該光學拾取器具有三個光源21、22和23，分別用於發射具有不同波長的光；和分束器25、26、27和28，用於改變從光源21、22和23發射的光的各個路徑以使其向物鏡24傳播。上述光由物鏡24聚焦在盤D。
另外，該光學拾取器具有三個準直透鏡31、32和33，分別用於將從光源21、22和23發射的光準直。另外，在該光學拾取器中，具有不同波長的光由準直透鏡31、32和33改變為平行光束併入射在物鏡24上。設置在發射短波長的光的用於BD的光源21的光路上的準直透鏡31被驅動以校正球面像差。為此，準直透鏡31沿其光軸方向移動。準直透鏡31還具有不規則的衍射面以校正色差。因此，雖然該光學拾取器與圖1A中所示使用擴束器10的光學拾取器相比可被進一步小型化，但其具有三個準直透鏡31、32和33，因此仍然難以將光學拾取器小型化。
因此，需要一種與多種類型介質兼容並且能夠被製作得更小的改進的光學拾取器。
發明內容
本發明的一方面在於處理至少以上的問題和/或缺點並且提供至少下述優點。因此，本發明的一方面在於提供一種與不同類型介質兼容的、能夠校正球面像差和色差的、並且具有可被小型化的簡單結構的光學拾取器。
本發明的另一方面在於提供一種與不同類型介質兼容的、可通過對不同波長的光使用一個準直透鏡來減少部件數量並且被小型化的光學拾取器。
根據本發明的一方面，一種與不同類型介質兼容的光學拾取器包括用於發射具有不同波長的光的多個光源。光路變換器改變從所述多個光源發射的光的路徑，以便這些光入射至物鏡。物鏡將入射光會聚到光學記錄介質上。準直透鏡設置在物鏡前面以準直入射光，並被驅動以校正球面像差。衍射光學元件設置在具有較短波長的光的路徑上，並且具有用於校正色差的衍射面。
以這種結構，具有短波長的光的色差可由衍射光學元件校正，球面像差可通過移動準直透鏡來校正。由於對於具有不同波長的所有光使用一個準直透鏡，所以該光學拾取器結構簡單、大小緊湊。
所述多個光源最好包括第一光源，用於發射適合於BD的短波長的光；第二光源，用於發射適合於DVD的長波長的光；和第三光源，用於發射適合於CD的長波長的光。第二光源和第三光源可製造成單一模塊。
光路變換器可包括第一分束器，用於將從第一光源發射的光向物鏡反射；第二分束器，用於反射從第二光源發射的光並透射從第三光源發射的光；和第三分束器，用於透射經過第一分束器的光和反射經過第二分束器的光。
準直透鏡可設置在第三分束器和物鏡之間，以便它可沿光軸方向移動。衍射光學元件可設置在第一分束器和第三分束器之間，並且該衍射光學元件的衍射面可形成於面向物鏡的側面。
根據本發明的示例性實施例，所述與不同類型介質兼容的光學拾取器還包括檢測單元，用於接收從記錄介質反射並穿過物鏡和光路變換器的光。該檢測單元檢測信息信號和/或誤差信號。該檢測單元可包括用於BD的檢測單元、用於DVD的檢測單元和用於CD的檢測單元。用於DVD的檢測單元和用於CD的檢測單元分別可以以模塊形式與第二光源和第三光源整體地製成。
通過下面結合附圖進行的描述，本發明的特定示例性實施例的以上和其他目的、特點和優點將會變得更加清楚，其中圖1A和圖1B表示與不同類型介質兼容的傳統的光學拾取器；和圖2示意性地表示根據本發明的一個示例性實施例的與不同類型介質兼容的光學拾取器。
在全部附圖中，相同的標號應被理解為表示相同部件、特徵和結構。
具體實施例方式
提供在說明書中定義的對象，比如詳細的結構和部件，以用於輔助充分理解本發明的示例性實施例。因此，本領域普通技術人員應該認識到，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以對這裡描述的示例性實施例進行各種改變和修改。此外，為了清楚和簡明，省略對公知功能和結構的描述。
如圖2中所示，根據本發明的一個示例性實施例的與不同類型介質兼容的光學拾取器包括三個用於發射不同波長的光的光源，即第一光源110，用於產生和發射具有用於BD的短波長(例如405nm)的光；第二光源120，用於產生和發射具有用於DVD的長波長(例如650nm)的光；和第三光源130，用於產生和發射具有用於CD的長波長(例如780nm)的光。
在示出的該示例性實施例中，雖然第二光源120獨立於第三光源130而形成，但這兩個雷射二極體安裝在同一基底上。因此，第二光源120可與第三光源130整體地形成為模塊形式。
另外，雖然沒有示出，但第二光源120和第三光源130可形成為全息模塊(hologram module)。全息模塊指的是與光源整體地形成的檢測單元，比如光電二極體。由於這種技術對於本領域普通技術人員是公知的，所以省略詳細的解釋。類似地，為了簡明，省略對用於形成檢測單元的附加光電二極體等的布置的詳細描述。
從第一光源110、第二光源120和第三光源130發射的不同波長的光的光路在它們各自的光路上由光路變換器來改變，從而這些光路被引向記錄介質D。這些光由物鏡200聚焦在記錄介質D上。
所述光路變換器包括第一分束器140、第二分束器150和第三分束器160。第一分束器140將從第一光源110發射的光向物鏡反射。第二分束器150反射從第二光源120發射的光並透射從第三光源130發射的光。第三分束器160透射經過第一分束器140的光並反射經過第二分束器150的光。
第一分束器140被設計為透射從記錄介質反射的光，以便檢測單元(稍後詳細描述)可接收該光。第二分束器150和第三分束器160最好分別是根據光的波長來反射或透射該光的立方體分束器。
準直透鏡170設置在物鏡200前面。更具體地講，設置準直透鏡170以便其路徑由第三分束器160改變並從第三分束器160出射的光被改變成平行光束。然後，該平行光束入射在物鏡200上。準直透鏡170設置在物鏡200前面，由此，一個準直透鏡可準直具有不同波長的光，而不必使用多個準直透鏡。因此，特別是與使用幾個準直透鏡的傳統光學拾取器相比，根據本發明示例性實施例的光學拾取器結構簡單、緊湊。
另外，準直透鏡170最好沿該準直透鏡的光軸方向可移動地設置以校正由於記錄介質的厚度變化而導致的球面像差。
由於通過驅動這樣的準直透鏡170來校正球面像差的方法是已知技術，所以為了簡明而省略詳細的描述。然而，簡要地講，當從第一光源110發射的光用於與BD一起使用時，準直透鏡170向物鏡200移近，當從第二光源120和第三光源130發射的光分別用於與DVD或CD一起使用時，通過將準直透鏡170從物鏡200移遠可校正球面像差。圖2中的虛線和箭頭表示該準直透鏡的移動。
另外，根據本發明示例性實施例的與不同類型介質兼容的光學拾取器包括設置在第一分束器140和第三分束器160之間的衍射光學元件180。衍射光學元件180在其面向物鏡200的側面具有衍射面181，該衍射面181包括，例如，許多圓形不規則物。因此，透射通過衍射光學元件180的用於BD的短波長的光由於衍射面181而略微發散或略微會聚，與波長變化對應的色差根據這種動作而被校正。
也就是說，根據本發明示例性實施例的與不同類型介質兼容的光學拾取器通過使用一個準直透鏡170來準直具有不同波長的光，根據波長來校正球面像差，並使用衍射光學元件180來校正當使用具有短波長的光時的色差。
檢測單元190接收已經過物鏡200以及光路變換器140、150和160的從記錄介質D反射的光，然後檢測信息信號和/或誤差信號。檢測單元190包括用於BD的檢測單元、用於DVD的檢測單元和用於CD的檢測單元。在本發明的這個示例性實施例中，表示並描述用於BD的檢測單元190。如前所述，用於其他記錄介質的檢測單元可與各光源120和130整體地形成。
用於BD的檢測單元190包括設置於第一分束器140後面的傳感器透鏡191。該傳感器透鏡聚集由第一分束器140透射的光並將該光聚焦在光電二極體192上。這樣的檢測單元的結構和操作對於本領域技術人員是已知的，因此為了簡明而省略詳細的解釋。
現在將描述根據本發明示例性實施例如上構造的與不同類型介質兼容的光學拾取器的操作。
由各光源110、120和130發射的光的光路分別由分束器140、150和160改變，由物鏡200聚焦在記錄介質D上，然後被反射。通過這樣的過程，信息被記錄在該記錄介質上，或者記錄的信息從該記錄介質被再現。根據本發明的信息記錄和再現的實際過程與由傳統光學拾取器執行的該過程沒有顯著不同。然而，在本發明的示例性實施例中，一個準直透鏡170將具有不同波長的各光準直。另外，當使用用於BD的短波長的光時，準直透鏡170可沿光軸方向移動以校正球面像差。另外，當使用用於BD的短波長的光時，由衍射光學元件180來校正由于波長改變等導致的色差。
如上所解釋的根據本發明示例性實施例的與不同類型介質兼容的光學拾取器以一個準直透鏡來準直具有不同波長的光，通過移動該準直透鏡來校正具有短波長的光的球面像差，並通過衍射光學元件來校正短波長的光的色差。因此，可實現具有簡單的並且更小的結構的緊湊的光學系統。
儘管已參照其某些示例性實施例表示和描述了本發明，但本領域技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以對其進行各種形式和細節上的修改。
權利要求
1.一種與不同類型介質兼容的光學拾取器，包括多個光源，分別用於發射具有不同波長的光；光路變換器，用於改變由所述多個光源發射的光的各個路徑；物鏡，用於將來自光路變換器的入射光會聚到記錄介質上；準直透鏡，設置在物鏡前面，用於準直所述入射光，該準直透鏡可移動以校正球面像差；和衍射光學元件，設置在具有短波長的光的路徑上，該衍射光學元件具有用於校正色差的衍射表面。
2.如權利要求1所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，所述多個光源包括第一光源，用於發射用於藍光碟的短波長的光；第二光源，用於發射用於數字通用盤的長波長的光；和第三光源，用於發射用於壓縮盤的長波長的光。
3.如權利要求2所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，所述光路變換器包括第一分束器，用於反射從第一光源發射的光；第二分束器，用於反射從第二光源發射的光並透射從第三光源發射的光；和第三分束器，用於透射經過第一分束器的光和反射經過第二分束器的光。
4.如權利要求3所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第一分束器將來自第一光源的光向物鏡反射。
5.如權利要求4所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第二分束器將光向物鏡反射和透射。
6.如權利要求5所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第三分束器將光向物鏡反射和透射。
7.如權利要求3所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，所述準直透鏡可移動地設置在第三分束器和物鏡之間，從而它可沿該準直透鏡的光軸方向移動。
8.如權利要求3所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，衍射光學元件設置在第一分束器和第三分束器之間，並且該衍射光學元件的衍射面形成於該衍射光學元件的面向物鏡的側面。
9.如權利要求3所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，還包括檢測單元，用於接收從記錄介質反射的光並檢測信息信號和/或誤差信號。
10.如權利要求9所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，所述檢測單元包括用於藍光碟的檢測單元、用於數字通用盤的檢測單元和用於壓縮盤的檢測單元。
11.如權利要求10所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，用於數字通用盤的檢測單元和用於壓縮盤的檢測單元分別與第二光源和第三光源整體地形成。
12.一種與不同類型介質兼容的光學拾取器，包括第一光源，用於產生具有第一波長的光；第二光源，用於產生具有第二波長的光；第三光源，用於產生具有第三波長的光；物鏡，用於將入射至該物鏡的光聚焦到記錄介質上；第一分束器，用於將從第一光源發射的光向該物鏡反射；第二分束器，用於將從第二光源發射的光向該物鏡反射並將從第三光源發射的光向該物鏡透射；第三分束器，用於將經過第一分束器的光向該物鏡透射和將經過第二分束器的光向該物鏡反射；準直透鏡，設置在第三分束器和物鏡之間，該準直透鏡具有光軸並且可沿該光軸移動以校正球面像差；和衍射光學元件，設置在由第一光源產生的光的路徑上，該衍射光學元件具有用於校正色差的衍射表面。
13.如權利要求12所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第一光源發射適合用於藍光碟的第一波長的光；第二光源發射適合用於數字通用盤的第二波長的光；和第三光源發射適合用於壓縮盤的第三波長的光。
14.如權利要求13所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第一波長是大約405nm；第二波長是大約650nm；和第三波長是大約780nm。
15.如權利要求13所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，第二分束器和第三分束器是立方體分束器。
16.如權利要求12所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，還包括檢測單元，用於接收由記錄介質反射的光並檢測信息信號和/或誤差信號。
17.如權利要求16所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，所述檢測單元包括用於藍光碟的檢測單元、用於數字通用盤的檢測單元和用於壓縮盤的檢測單元。
18.如權利要求17所述的與不同類型介質兼容的光學拾取器，其中，用於數字通用盤的檢測單元和用於壓縮盤的檢測單元分別與第二光源和第三光源整體地形成。
全文摘要
公開了一種與不同類型介質兼容的光學拾取器。多個光源發射具有不同波長的光。光路變換器改變從所述多個光源發射的光的路徑，以便所述光入射至物鏡。物鏡將入射光會聚到記錄介質上。準直透鏡設置在物鏡前面以準直入射光。該準直透鏡可移動以校正球面像差。衍射光學元件設置在具有較短波長的光的路徑上，並且具有用於校正色差的衍射面。
文檔編號G11B7/125GK1815581SQ200510125830
公開日2006年8月9日 申請日期2005年11月30日 優先權日2005年1月25日
發明者金鳳基, 樸壽韓, 劉長勳, 張鶴炫, 柳浩植 申請人:三星電子株式會社, 三星電機株式會社