光學拾取裝置及其聚焦控制方法
2023-05-18 09:03:26 2
專利名稱：光學拾取裝置及其聚焦控制方法
技術領域：
本發明涉及一種光學拾取裝置。更具體地講，本發明涉及將由副光束(sidebeam)的幹涉導致的聚焦誤差信號的檢測誤差最小化的一種光學拾取裝置和一種聚焦控制方法。
背景技術：
光學拾取裝置安裝在光學記錄和/或再現設備中，從而該光學拾取裝置將信息記錄在光學信息記錄介質中或從該光學信息記錄介質再現信息。光學拾取裝置當將信息記錄在光學信息記錄介質中或從該光學信息記錄介質再現信息時還執行聚焦誤差信號和尋軌(tracking)誤差信號的檢測。即，光學拾取裝置通過基於聚焦誤差信號的檢測的聚焦伺服和基於尋軌誤差信號的檢測的尋軌伺服，來準確地將信息記錄在光學信息記錄介質中或從該光學信息記錄介質再現信息。因此，光學記錄和/或再現設備的提高的性能取決於如何實現聚焦伺服和尋軌伺服。
通常，光學拾取裝置包括光源；物鏡，用於將來自光源的光束會聚到光學信息記錄介質的記錄面上；和接收光學元件，用於從被光學信息記錄介質反射並經過物鏡的光束檢測信息信號和誤差信號。在光學拾取裝置中執行聚焦伺服，以獲得如圖1所示的光束的各種形狀。光束形狀根據伺服驅動而改變。
光學拾取裝置包括光柵，其將來自光源的光束分為三束光束，以將光學信息記錄在諸如CD、CD-RW和DVD等的光學信息記錄介質中，或者從該光學信息記錄介質再現光學信息。如圖2A和圖2B所示，三個光電檢測器接收該三束分離的光束。因此，三個光電檢測器根據形成在其上的光束形狀來檢測聚焦誤差信號。
通常，如圖3所示，當圖2的被分離的三束光束僅在各自相應的光電檢測器內被接收到時，在來自光電檢測器的信號中不存在DC偏移。
但是，如果由副光電檢測器2和4接收到的副光束的一部分被主光電檢測器1接收到，如圖2B所示，那麼副光束會幹涉主光束。具體地講，如圖2B所示，來自主光束的信號將具有DC偏移，該DC偏移由副光束幹涉產生的串擾的量5所導致。這導致聚焦誤差信號的誤差。
因此，如果發生副光束幹涉，那麼由於聚焦誤差信號的誤差而使光學拾取裝置不能準確地執行聚焦操作，由此降低光學記錄/再現設備的性能。
因此，需要這樣一種改進的光學拾取裝置，其通過使用輔助光電檢測器，來將聚焦誤差信號中的串擾所產生的DC偏移最小化，該串擾由在使用三束光束的光學拾取器中快速改變光束大小而導致。
發明內容
本發明的一方面在於解決至少以上問題和/或缺點，並提供至少下面描述的優點。因此，本發明的一方面在於提供一種光學拾取裝置及其聚焦控制方法，其能夠確定由聚焦誤差信號的串擾導致的DC偏移，並且基於該確定來執行DC偏移的消除以將DC偏移最小化。
本發明的另一方面在於提供一種光學拾取裝置及其聚焦控制方法，其能夠糾正由副光束的幹涉導致的主光束的聚焦誤差信號中的誤差，從而能夠執行最佳的聚焦跟蹤。
根據本發明的實施例，可通過提供一種光學拾取裝置來實現以上和/或其它方面，該光學拾取裝置包括至少一個或多個光源；衍射光學元件，用於將來自所述光源的光衍射為多束光束；物鏡，用於會聚由衍射光學元件衍射的所述多束光束；光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束；和輔助光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束，以執行由所述光電檢測器獲得的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
最好，光電檢測器可包括主光電檢測器以及位於所述主光電檢測器的兩端的第一和第二副光電檢測器。
最好，主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器每個被形成為四分結構。
最好，輔助光電檢測器可位於光電檢測器的一端，其中，光電檢測器的所述一端位於所述多束光束沒有被衍射的位置。
最好，輔助光電檢測器可位於主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的一端。
最好，輔助光電檢測器與主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的所述一端隔開預定距離，所述預定距離與主光電檢測器和第一或第二副光電檢測器之間的距離相等。
最好，所述多束光束包括主光束以及第一和第二副光束。
最好，如果輔助光電檢測器位於第一和第二副光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去輔助光電檢測器檢測的光的量的兩倍，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
最好，如果輔助光電檢測器位於主光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由預定常量相乘的輔助光電檢測器檢測的光的量，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
根據本發明的一方面，提供一種光學拾取裝置的聚焦控制方法，其包括以下步驟將來自光源的光分為主光束以及第一和第二副光束；將主光束以及第一和第二副光束照射到盤上；使用光電檢測器和輔助光電檢測器來檢測從盤反射的主光束以及第一和第二副光束；使用由輔助光電檢測器檢測的光的量來執行光電檢測器的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
最好，光電檢測器包括主光電檢測器以及位於所述主光電檢測器的兩端的第一和第二副光電檢測器。
最好，輔助光電檢測器位於主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的一端。
最好，輔助光電檢測器與主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的所述一端隔開預定距離，所述預定距離與主光電檢測器和第一或第二副光電檢測器之間的距離相等。
最好，如果輔助光電檢測器位於第一和第二副光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去輔助光電檢測器檢測的光的量的兩倍，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
最好，如果輔助光電檢測器位於主光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由預定常量相乘的輔助光電檢測器檢測的光的量，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
從下面詳細的描述中，本發明的其它目的、優點和顯著的特點對於本利領域的技術人員是明顯的，下面詳細的描述結合附圖公開了本發明的示例性
通過結合附圖，從下面的描述中，本發明特定實施例的以上和其它目的、特點及優點將會變得清楚，其中圖1是示出基於聚焦信號的產生的光束形狀的視圖；圖2A和圖2B是示出由光電檢測器檢測的傳統的光束圖樣的視圖；圖3是分別根據圖2A和圖2B的光束圖樣的聚焦誤差信號的視圖；圖4是示出根據本發明示例性實施例的光學拾取裝置的視圖；圖5是示出根據本發明示例性實施例的光電檢測器的視圖；和圖6A和圖6B是描述使用圖5中的光電檢測器來檢測聚焦誤差信號的視圖。
在整個附圖中，應該理解，相同的附圖標號表示相同的部件、特徵和結構。
具體實施例方式
在描述中所定義的事物如詳細結構或部件被提供以有助於對本發明的實施例進行全面地理解。因此，本領域的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，可以對在此描述的實施例進行各種變化和修改。另外，為了清楚和簡明，省略了對公知的功能或結構的描述。
圖4是示出根據本發明示例性實施例的光學拾取裝置的視圖，該光學拾取裝置使用具有不同厚度的第一光碟10a和第二光碟10b。該光學拾取裝置包括輻射波長不同的第一光源54和第二光源64。例如，第一光源54可被設置有發出大約650nm的光的雷射二極體，第二光源64可被設置有發出大約780nm的光的雷射二極體。
從第一光源54和第二光源64發出的光相應地施加到第一光碟10a和第二光碟10b。這裡，第一光碟10a是DVD光碟系列，第二光碟10b是CD光碟系列。更具體地講，從第一光源54發出的光通過作為執行光透射和反射的光路轉換器的第一立方體分束器50而施加到第一光碟10a。第一立方體分束器50布置在第一光源54和第一光碟10a之間的光路上。即，第一立方體分束器50被塗敷，以執行第一光源54發出的光的高於95％的透射，並執行第二光源64發出的光的預定百分比的透射和反射。另外，從第二光源64發出的光通過作為執行光透射和反射的光路轉換器的第二立方體分束器60而施加到第二光碟10b。第二立方體分束器60布置在第二光源64和第二光碟10b之間的光路上。即，第二立方體分束器60被塗敷，以執行第二光源64發出的光的高於95％的透射，並執行第一光源54發出的光的預定百分比的透射和反射。這裡，第一立方體分束器50和第二立方體分束器60分別被製造為適合於第一光碟10a和第二光碟10b。
另外，該光學拾取裝置包括準直透鏡40，用於將從第一光源54和第二光源64輸出並經過第一立方體分束器50和第二立方體分束器60的光束準直；1/4偏振器32，用於將P或S偏振光轉換為圓偏振光；全息光柵30，作為偏振全息元件再現DVD-RAM和DVD-R/RW中的信號；和物鏡20，用於將光會聚到第一光碟10a和第二光碟10b上。
該光學拾取裝置包括光電檢測器80，用於通過排列在各個光路上的光學元件接收從第一光碟10a和第二光碟10b反射的光，並且支持聚焦伺服和尋軌伺服的執行。另外，該光學拾取裝置還包括前監視光電檢測器66。用於檢測從第一光碟10a反射的光。
該光學拾取裝置包括位於第一光源54和第一立方體分束器50之間的第一光柵52。在第二光源64和第二立方體分束器60之間布置有第二光柵62。這裡，第一光柵52和第二光柵62分別將來自第一光源54和第二光源64的光束衍射為三束光束。即使本發明的該示例性實施例被實現為相應的第一光源54和第二光源64與相應的第一光柵52和第二光柵62分離，但它們也可分別被構造為單一模塊。
該光學拾取裝置包括位於第二立方體分束器60和光電檢測器80之間的光路上的像散透鏡70或凹透鏡，其中，像散透鏡70產生關於入射光的像散。這裡，像散透鏡70的像散通過像散方法用於聚焦誤差檢測。
另外，從第一光源54發出的光通過第一光柵52被分為三束光束。這三束光束被第一立方體分束器50透射和反射。來自第一立方體分束器50的光束中的一束傳播到第一光碟10a。其後，從第一光碟10a反射的光通過第一立方體分束器50和第二立方體分束器60傳播到光電檢測器80。類似地，從第二光源64發出的光通過第二光柵62也被分為三束光束。這三束光束被第二立方體分束器60透射和反射。來自第二立方體分束器60的光束中的一束傳播到第二光碟10b。其後，從第二光碟10b反射的光通過第一立方體分束器50和第二立方體分束器60傳播到光電檢測器80。
由光電檢測器80接收的光用於聚焦伺服和尋軌伺服。這裡，光電檢測器80由第一光源54和第二光源64共用。
如圖5所示，光電檢測器80包括主光電檢測單元82和排列在主光電檢測單元82的兩端的輔助光電檢測單元84。主光電檢測單元82包括主光電檢測器82a，其是四分結構(four-split structure)；和副光電檢測器82b和82c，排列在主光電檢測器82a的兩端。副光電檢測器82b和82c每個為四分結構。其結果是，主光電檢測單元82是12分結構。因此，由主光電檢測單元82接收的光在差分像散方法中使用，以獲得聚焦誤差檢測信號FES，聚焦誤差檢測信號FES由下面的方程(1)表示。
FES1＝[(A+C)-(B+D)]+g[((E+G)+(I+K))-((F+H)+(J+L))] -----(1)這裡，g表示施加於副光電檢測器82b和82c的檢測信號的增益。即，由於來自副光電檢測器82b和82c的光的量比主光電檢測器82a的光的量相對小，所以該增益施加於副光電檢測器82b和82c的檢測信號，從而能夠檢測最佳的聚焦誤差信號。
另一方面，如圖5所示，排列在主光電檢測單元82的兩端的輔助光電檢測單元84包括兩組，其中一組具有三個輔助光電檢測器84a、84b和84c，另一組具有三個輔助光電檢測器84d、84e和84f。即，輔助光電檢測單元84中的輔助光電檢測器84b和84e位於主光電檢測器82a的兩端。另外，輔助光電檢測單元84中的輔助光電檢測器84a和84d以及84c和84f位於副光電檢測器82b和82c每個的兩端。這裡，光電檢測器80被這樣設計，即，由圖5中的帶圈標號3和4所指示的各個輔助光電檢測單元84和主光電檢測單元82之間的距離與由圖5中的帶圈標號1和2所指示的主光電檢測器82a與各個副光電檢測器82b和82c之間的距離相等。另外，光電檢測器80被這樣設計，即，所有輔助光電檢測器84a至84f的每個尺寸與主光電檢測器82a以及副光電檢測器82b和82c的尺寸相等。在該示例性實施例中，光電檢測器80被實現為安裝有六個輔助光電檢測器84a至84f。但是，可以使用輔助光電檢測器84a至84f的其它適合的布置。即，可使用任何適合數量的輔助光電檢測器84a至84f，以使得聚焦誤差檢測信號的DC偏移被最小化。
當使用方程(1)來獲得聚焦誤差檢測信號時，從第一光碟10a或第二光碟10b反射然後由光電檢測器80的主光電檢測單元82接收的三束光束(主光束和兩束副光束)的第一和第二副光束可入射在主光電檢測器82a上，由此在主光束中導致幹涉。其結果是，聚焦誤差檢測信號中的串擾產生了DC偏移。但是，可基於由輔助光電檢測單元84檢測的光的量來消除該串擾。
如圖6A所示，當在第一副光電檢測器82b的一端使用第一輔助光電檢測器84a時，下面詳細描述用於糾正聚焦誤差檢測信號的DC偏移的方法。如果在根據主光束的光束大小變化來接收主光束的主光電檢測器82a中接收到副光束的一部分，那麼分別相應於光的量b和c，在區域A和D以及B和C中由在主光束中產生的副光束導致幹涉。另一方面，如果因為第一輔助光電檢測器84a和第一副光電檢測器82b之間的距離與第一副光電檢測器82b和主光電檢測器82a之間的距離相等，所以由第一輔助光電檢測器84a接收的光的量a與在主光電檢測器82a中導致幹涉的光的量b相等，那麼主光電檢測器82a中的總的DC偏移(b+c)是由第一輔助光電檢測器84a接收的光的量的兩倍。因此，基於如上所述的DC偏移的檢測，可通過下面的方程(2)來執行由主光電檢測單元82接收的光的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
FES2＝FES1-2a---(2)在第一輔助光電檢測器84a在輔助光電檢測單元84中起作用的情況下，執行基於方程(2)的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，這也同樣適用於輔助光電檢測器84c、84d和84f中的一個在輔助光電檢測單元84中起作用的情況。
如圖6B所示，當在主光電檢測器82a的一端使用第二輔助光電檢測器84b時，下面詳細描述用於糾正聚焦誤差檢測信號的DC偏移的方法。如果在主光電檢測器82a中接收到副光束的一部分，那麼分別在區域A和D以及B和C中發生相應於光的量b和c的幹涉。另一方面，因為第二輔助光電檢測器84b和主光電檢測器82a之間的距離與第一副光電檢測器82b和主光電檢測器82a之間的距離相等，所以與第二輔助光電檢測器84b接收的光的量d相應的區域和與在主光電檢測器82a中導致幹涉的光的量b相應的區域相等。另一方面，第二輔助光電檢測器84b接收的光的量d與由主光束導致的光的量相等，並且此時在主光電檢測器82a中發生由副光束導致的幹涉。如上所述，主光電檢測器82a接收的光的量是副光電檢測器82b和82c接收的光的量的g倍。其結果是，第二輔助光電檢測器84b中的光的量d是與在主光電檢測器82a中導致幹涉的區域相應的光的量b的g倍。即，主光電檢測器82a中的總的DC偏移(b+c)是第二輔助光電檢測器84b接收的光的量d的[(1/g)×2]。因此，基於如上所述的DC偏移的檢測，可通過下面的方程(3)來執行由主光電檢測單元82接收的光的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
FES3＝FES1-(2d/g) ---(3)在第二輔助光電檢測器84b在輔助光電檢測單元84中起作用的情況下，執行基於方程(3)的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，這也同樣適用於第五輔助光電檢測器84e在輔助光電檢測單元84中起作用的情況。
另外，當主光電檢測器中的副光束產生幹涉時，可基於通過使用輔助光電檢測器檢測聚焦誤差檢測信號的DC偏移量的確定，來糾正誤差。
根據本發明示例性實施例的光學拾取裝置及其聚焦控制方法能夠通過使用輔助光電檢測器，來將通過在使用三束光束的光學拾取器中快速改變光束大小導致的聚焦誤差信號中的串擾中產生的DC偏移最小化。
另外，根據本發明示例性實施例的光學拾取裝置及其聚焦控制方法能夠考慮主光電檢測器和副光電檢測器的位置來優化輔助光電檢測器的位置，並且使用簡單的方程來糾正與聚焦誤差檢測信號的DC偏移相應的誤差，從而可容易地執行信號處理。
根據本發明示例性實施例的光學拾取裝置及其聚焦控制方法能夠使用輔助光電檢測器來優化聚焦誤差檢測信號，從而可提高該光學拾取裝置的性能。
雖然本發明參照其特定實施例已經被描述和顯示，但是本領域的普通技術人員應該理解，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，可以對其進行形式和細節的各種改變。
權利要求
1.一種光學拾取裝置，包括至少一個或多個光源；衍射光學元件，用於將來自所述光源的光衍射為多束光束；物鏡，用於將由衍射光學元件衍射的所述多束光束會聚到盤上；光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束；和輔助光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束，以執行由所述光電檢測器獲得的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
2.根據權利要求1所述的光學拾取裝置，其中，所述光電檢測器包括主光電檢測器以及位於所述主光電檢測器的兩端的第一和第二副光電檢測器。
3.根據權利要求2所述的光學拾取裝置，其中，主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器每個被形成為四分結構。
4.根據權利要求1所述的光學拾取裝置，其中，輔助光電檢測器位於光電檢測器的一端，其中，光電檢測器的所述一端位於所述多束光束沒有被衍射的位置。
5.根據權利要求2所述的光學拾取裝置，其中，輔助光電檢測器位於主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的一端。
6.根據權利要求5所述的光學拾取裝置，其中，輔助光電檢測器與主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的所述一端隔開預定距離，所述預定距離與主光電檢測器和第一或第二副光電檢測器之間的距離相等。
7.根據權利要求6所述的光學拾取裝置，其中，所述多束光束包括主光束以及第一和第二副光束。
8.根據權利要求7所述的光學拾取裝置，其中，如果輔助光電檢測器位於第一和第二副光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由輔助光電檢測器檢測的光的量的兩倍，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
9.根據權利要求7所述的光學拾取裝置，其中，如果輔助光電檢測器位於主光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由預定常量相乘的輔助光電檢測器檢測的光的量，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
10.根據權利要求9所述的光學拾取裝置，其中，所述預定常量由下面的方程表示常量＝(第一或第二副光束的量/主光束的量)×2。
11.根據權利要求7或8所述的光學拾取裝置，其中，基於主光束的聚焦誤差檢測信號來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
12.一種光學拾取裝置的聚焦控制方法，包括以下步驟將來自光源的光分為主光束以及第一和第二副光束；將主光束以及第一和第二副光束照射到盤上；使用光電檢測器和輔助光電檢測器來檢測從盤反射的主光束以及第一和第二副光束；使用由輔助光電檢測器檢測的光的量來執行光電檢測器的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，光電檢測器包括主光電檢測器以及位於所述主光電檢測器的兩端的第一和第二副光電檢測器。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，輔助光電檢測器位於主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的一端。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，輔助光電檢測器與主光電檢測器以及第一和第二副光電檢測器的所述一端隔開預定距離，所述預定距離與主光電檢測器和第一或第二副光電檢測器之間的距離相等。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，如果輔助光電檢測器位於第一和第二副光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由輔助光電檢測器檢測的光的量的兩倍，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
17.根據權利要求15所述的方法，其中，如果輔助光電檢測器位於主光電檢測器的一端，那麼通過從聚焦誤差檢測信號中減去由預定常量相乘的輔助光電檢測器檢測的光的量，來執行聚焦誤差檢測信號的誤差糾正，其中，從光電檢測器檢測的光的量獲得所述聚焦誤差檢測信號。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述預定常量由下面的方程表示常量＝(第一或第二副光束的量/主光束的量)×2。
全文摘要
提供了一種光學拾取裝置及其聚焦控制方法，其能夠確定由聚焦誤差信號的串擾導致的DC偏移，基於該確定來消除該DC偏移，糾正由副光束的幹涉導致的主光束的聚焦誤差信號中的誤差，從而能夠執行最佳的聚焦跟蹤。為此，該光學拾取裝置包括至少一個或多個光源；衍射光學元件，用於將來自所述光源的光衍射為多束光束；物鏡，用於會聚由衍射光學元件衍射的所述多束光束；光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束；和輔助光電檢測器，用於檢測從盤反射的所述多束光束，以執行由所述光電檢測器獲得的聚焦誤差檢測信號的誤差糾正。
文檔編號G11B7/13GK1808586SQ200510117049
公開日2006年7月26日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年1月17日
發明者樸城秀, 安榮萬, 劉長勳, 洪政佑 申請人:三星電子株式會社