專利名稱：光拾取裝置及光記錄和/或重放裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光拾取裝置，該裝置使用例如光盤等光記錄介質去記錄/重放信息，本發(fā)明還涉及光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置，這些裝置使用了上述光拾取裝置。
圖5示出常規(guī)光拾取裝置的方案。
如圖5所示，光拾取裝置50包括一個光學部件54，它由半導體激光器等構成的發(fā)光元件56、光二極管等構成的光接收元件57、分光器53等組成。分光器53使來自發(fā)光元件56的發(fā)射光LF和來自光盤60的返回光LR分離，并將返回光LR引導到光接收元件57上。一個雙軸器件支承著透鏡(物鏡)51，以將來自光學部件54的光聚焦到光盤60上，還支承著驅動透鏡51的驅動線圈55。
在該裝置50中，可用雙軸器件的驅動線圈55驅動透鏡51，使其在聚焦方向F或軌道方向T移動，從而實現(xiàn)聚焦控制或尋軌控制。
利用此方法，近年來已打算將光盤應用到計算機上，因此迫切須要將CO-ROM驅動裝置等光學裝置做得很薄。
所以，為將常規(guī)光拾取裝置50做得很薄，在其中設有一個棱鏡52作為改變發(fā)射光LF和返回光LR光路的裝置，以使發(fā)射光LF和返回光LR在棱鏡52的入射面52A上反射而改變光路90°。
以下參照圖6說明常規(guī)光拾取裝置50中驅動透鏡51的聚焦控制。
圖6中，以實線表示進行通常記錄和重放的光盤60的位置，而以虛線表示當光盤60因翹曲等原因造成其高度改變時的最高位置60U和最低位置60L。此外，以對準方式分別示出光盤60的上述三種情況和對應于光盤60這三種情況的透鏡51的三種情況。
如果假定從相當于光盤60最高位置60U的透鏡移動位置的最上表面50A到平行于光盤60的光學部件54的發(fā)射光的最下表面50B的高度大約等于光拾取裝置50的高度HP，則在理論尺度上最低要求有以下表達式所指示的值HP≈2A(由光盤60翹曲造成的透鏡51移動的距離即最大翹曲量A的兩倍)+H(透鏡51的厚度)+BD(光學部件54的發(fā)射光LF的光束直徑)。
事實上，除了上述值之外，還須要包括所用到的其他部件的厚度和允許的公差，因此其高度要更高。
例如，對用于小型盤(CD)的光拾取裝置，A＝0.6mm(按CD規(guī)范所規(guī)定的)，則H≈2.5mm，BD≈3mm。
因此，光拾取裝置50的高度HP為HP＞7mm加上允許的公差。
由于H-P的值限制了支承光拾取裝置的驅動裝置的高度，因此目前驅動裝置的最小高度應有2/1英寸。
如上所述，計算機需要很薄，特別是筆記本型計算機更需要薄。然而，按照光拾取裝置50的上述安排，其減薄受到光盤60的翹曲量A和透鏡51的厚度H的限制。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光拾取裝置，它可制得更薄，并提供使用這種光拾取裝置的光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種光拾取裝置，它包括一個光學部件，由光發(fā)射部分和光接收部分形成；一個會聚裝置，用于會聚光學部件的光發(fā)射部分發(fā)出的光，并使已會聚的光照射到光記錄介質上；以及一個光路改變裝置，用于改變發(fā)射光和發(fā)射光在被照射部分上反射的光的返回光的光路；其中所述會聚裝置位于所述光學部件與所述光路改變裝置之間。
按照上述本發(fā)明的光拾取裝置，由于會聚裝置位于光學部件與光路改變裝置之間，因此，與會聚裝置位于被照射部分與光路改變裝置之間的常規(guī)光拾取裝置相比，本發(fā)明的光拾取裝置的高度(厚度)可做得很小。
此外，對于本發(fā)明的光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置中的每一個裝置，由于光拾取裝置的高度(厚度)能做得很小，因而使用該光拾取裝置將信息記錄到光記錄介質上或重放光記錄介質上信息的光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置的尺寸也可以減小。
圖1是本發(fā)明一實施例的光拾取裝置的主要部分的結構示意圖；圖1A是從光盤側看去的圖1所示光拾取裝置的結構方案圖；圖1B是從光盤側看去的光拾取裝置的另一結構方案圖；圖2是圖1所示光拾取裝置的詳細結構圖；圖3A至3C分別是圖1所示光拾取裝置的光路改變裝置的其他幾個實例；圖4是當將本發(fā)明用于CD錄放時表明焦距、光拾取裝置高度的最小數(shù)值、和透鏡數(shù)值孔徑之間關系的曲線圖；圖5是常規(guī)光拾取裝置的結構示意圖；圖6是用于說明圖5所示光拾取裝置中為進行聚焦控制而移動透鏡的示意圖。
圖1示出本發(fā)明一實施例的光拾取裝置主要部分的方案。
圖1所示光拾取裝置1用小型盤、其他光盤等光盤20作為被照射部分的光記錄介質，該裝置由光學部件13、透鏡(稱為物鏡)11和方形棱鏡12構成。透鏡11作為會聚裝置用于將光學部件13發(fā)出的光會聚到光盤20上。方形棱鏡12作為光路改變裝置用于使光學部件13發(fā)出的光的光路變?yōu)橄蛏稀?br> 透鏡11帶有雙軸作動器單元15，支承著一個驅動線圈，用于驅動透鏡以進行聚焦控制和尋軌控制，其中利用了電磁變換效應。
光學部件13可由類似于前述常規(guī)光拾取裝置50方案中所述的部分構成，即包括發(fā)光元件56、光接收元件57、分光器53等(圖中未示出)，其中發(fā)光元件56作為光發(fā)射部分由半導體激光器等構成；光接收元件57作為光接收部分由光二極管等構成；分光器53使來自發(fā)光元件56的發(fā)射光LF和來自光盤20的返回光LR分離，并將返回光LR引導到光接收元件57上。
另外，光學部件13可安排成使光發(fā)射部分和光接收部分合并在一個外殼中，并做在同一基片上，或安排成使它們以混合方式形成，或安排成使用微棱鏡，或作其他安排均可。從光學部件13發(fā)出的光的方向基本上平行于光盤20的信息記錄表面。
在本實施例的光拾取裝置1中，棱鏡12作為光路改變裝置用于使光路變?yōu)橄蛏希摾忡R配置在透鏡11和光盤20之間。雙軸作動器單元15帶有聚焦線圈、尋軌線圈、以及在聚焦方向和尋軌方向的磁通產生裝置，用于驅動透鏡11。
為了即使在因圖1所示光盤20翹曲而造成的光盤20移動于最上位置20U和最下位置20L(最大翹曲量為A)之間范圍也能使聚焦合適或進行精確控制，只要使利用電磁變換效應的雙軸作動器單元15驅動透鏡11使之定位在平行于光盤20的方向(圖中箭頭F所指方向)即可。
由雙軸作動器單元15在尋軌方向T對透鏡11的驅動，最好在垂直于圖1紙面的方向進行(因為透鏡11的高度沒有改變，故也平行于光盤20的方向)。
圖1A示出從光盤20側看去的光拾取裝置1的結構，其中尋軌方向T取為T1。在這種情況下，光學部件13配置在橫交光拾取裝置1的移動方向S的方向上，其中，通過透鏡11的光路走向為與導軌30成直角的方向。
然而，尋軌驅動的范圍小于約±0.6mm的聚焦驅動范圍，即最多約±0.4mm。
換句話說，即使尋軌方向T取為圖1中所示的上下方向T2，本發(fā)明的光拾取裝置也比常規(guī)裝置薄許多。因此，并不總是須要將尋軌方向T設定為垂直于圖1的紙面方向T1。
圖1B示出從光盤20側看去的光拾取裝置1的結構，其中尋軌方向T取為T2。
通過如上述那樣安排雙軸作動器單元15，能按照光盤20上的信號來驅動透鏡11。
以下描述光拾取裝置1中從光學部件13的半導體激光器56發(fā)出的光的光路。
發(fā)射光經透鏡11后在棱鏡12的反射面12a上向上反射。發(fā)射光被透鏡11會聚，會聚后照射到光盤20上。
由光盤20反射的返回光在棱鏡12的反射面12a上被反射，然后通過與發(fā)射光類似的光路經透鏡11返回到光學部件13。于是，返回光入射到光學部件13中的光接收部分上。
通過計算，例如對光接收部分檢測的信號進行相加、比較等等信號處理，可得到例如RF信號、聚焦誤差信號、尋軌誤差信號等。
按照本實施例的光拾取裝置1，由于透鏡(物鏡)11設置在棱鏡12和光學部件13之間，因而透鏡11的厚度和為聚焦控制而驅動透鏡11的行程都不影響光拾取裝置1的高度HP(從上表面1A至下表面1B)。因此，與常規(guī)裝置相比，可以減小光拾取裝置1的高度HP。
于是，與圖5所示的光拾取裝置50相比，本發(fā)明的光拾取裝置1可很容易地制成具有小的尺寸和薄的厚度。
另外，透鏡11的焦距和其數(shù)值孔徑(NA)之間最好有如下所述的關系。
圖2詳細地示出本實施例的光拾取裝置1。以下參看圖2說明透鏡11的焦距和其數(shù)值孔徑之間的關系。
透鏡11的焦距F是指從光盤20的信號記錄面20a至透鏡11的發(fā)射主平面11S之間的光學距離。
如圖2所示，透鏡11可在位置11A和11B之間移動。為避免當透鏡11移到位置11A時透鏡11和棱鏡12之間的干擾所需要的間隙量取為e1，而為避免光拾取裝置1的最上表面1A與由于光盤20翹曲而造成的光盤20的最下表面20L之間的干擾所需要的間隙量取為e2。
用此方法，盡管某些時候會出現(xiàn)光盤20的最大翹曲量A與為了相應于光盤20的翹曲而作聚焦調整的透鏡11的移動距離LA不相合(除了入射到透鏡11上的光成為一準直透鏡的平行光之外)，也能認為在透鏡和一通常的拾取裝置中用的光發(fā)射部分中最大翹曲量大致等于透鏡移動量。
這時，焦距F可用下式(1)表示F＝T/n1+A+e2+D/n2+e1+1/2H+A-k…………(1)式中T光盤20的厚度，n1光盤20襯底(透明襯底)的折射率，A光盤20的最大翹曲量，D透鏡11的外徑，n2棱鏡12(其發(fā)射光和返回光通過的部分)的折射率，H透鏡11的厚度，k透鏡11的中央和透鏡11的發(fā)射主平面11S之間的光學距離。
這里，如果透鏡外徑D的最小理論直徑取為發(fā)射光LF的光束直徑BD時，透鏡的外徑D可用下式(2)表示D＞BD＝2×NA×F…………(2)于是，可由公式(1)導出由下面的(3)和(4)式表示的關系F＞T/n1+2×A+e2+2+NA×F/n2+e1+1/2H-k………(3)F×(1-2×NA/n2)-T/n1-2×A＞e2+e1+1/2H-k……(4)在設計透鏡時，可設定k等于或大于1/2H，但通常必須設定2H-k＞0和e1、e2等于或大于0。
作為實際設計時的最小值，如果設公式(4)的右側為0，則可導出下式(5)F＞(T/n1+2×A)/(1-2×NA/n2)……(5)
如果決定讓透鏡11的焦距F和其數(shù)值孔徑NA滿足上式(5)，則光拾取裝置1的高度HP的最小值等于透鏡11的外徑D，于是可制出與常規(guī)光拾取裝置50的高度HP的最小值2×a+H+D相比一樣薄的裝置。
順便提一下，在上述實施例的光拾取裝置1中，作為改變發(fā)射光和返回光的光路90°的反射器件，采用了正方形棱鏡12。但是，因為只須要在透鏡11和光盤20之間改變光路90°，因此也可以采用其他反射器件。
例如，可以采用圖3A至3C所示的三種反射器件。
圖3A示出所用的是一塊板形平面鏡21。
圖3B示出類似于圖5所示常規(guī)裝置中的棱鏡52的三棱鏡22，其入射面22A用于反射發(fā)射光和返回光。
圖3C示出所用的是三棱鏡23，并且使發(fā)射光和返回光通過其內側，然后由入射面23A反射。
這些情況中的圖3A和3B，因為發(fā)射光和返回光都不穿過平面鏡21和三棱鏡22的內側，因此公式(5)中的n2應為空氣的折射率(1.0)。
這里，作為實際數(shù)值，圖4示出了當本發(fā)明用作CD的拾取器時的焦距F、光拾取裝置高度HP的最小值、以及透鏡的數(shù)值孔徑之間的關系。
圖4中，作為光拾取器1的反射器件的安排，分別涉及圖2所示的棱鏡12和圖3A至3C所示的反射器件，圖中分別示出光通過部分的折射率n2為n2＝1.0(圖3A和3B)和n2＝1.5(圖2和3C)。
在這種情況下，基于CD規(guī)范的各參數(shù)為A(光盤20的最大翹曲量)0.6mm，T(光盤20的厚度)1.2mm，n1(光盤20的透明襯底的折射率)1.5，n2(棱鏡12等的折射率)
1.0，對于圖3A和3B的情況；1.5，對于圖2和3C的情況。
在圖4中，兩個縱坐標分別表示公式(5)給出的透鏡11的焦距F和拾取器厚度HP的最小值(等于D)；而橫坐標表示透鏡11的數(shù)值孔徑NA，其值由下式(6)求得F＝(T/n1+2×A)/(1-2×NA/n2)D＝2×NA×F ………(6)圖4的曲線中；虛線表示透鏡11的焦距F，實線表示拾取裝置的高度HP的最小值D。
另外，黑點和黑星表示n2＝1.0的情況，單環(huán)和雙環(huán)表示n2＝1.5的情況，而每個標記邊上的數(shù)值表示實際的長度值。
在用于平常小型盤中的NA＝0.45和激光波長為780nm的情況下，如果采用圖2或3C的棱鏡(n2＝1.5)，當焦距F的最小值為5.0mm時，從圖4可看出，光拾取裝置高度HP的最小值約為4.5mm。
另外，很明顯，焦距F并不總須要為該最小值，只要滿足公式(5)的關系就可以。
例如，如果光拾取裝置的高度HP為5mm，則可求得焦距F約為5.6mm，這就增加了設計光拾取裝置1時的機械自由度。
目前，已研制出一種新的光盤，即DVD(數(shù)字視頻盤)，并已推出市場。
在DVD中。最小槽長、軌距與讀光束的直徑之比等是不同于CD中的，但它是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，因為其信號處理技術已有進步。
在下面的表1中，示出了CD和DVD的最小槽長P、軌距Tp、記錄面上的光點尺寸SS、光點尺寸SS與槽長P或軌距Tp之比、以及數(shù)值孔徑NA的每個對比說明。
在表1中，還示出了CD中的槽長或軌距長與光點尺寸的關系，其情況設定成相當于DVD的情況(激光波長為780nm和650nm)。表1
由表1可知，通過使槽長或軌距長與光點尺寸相當于DVD的情況，以及通過有成效地使用類似于DVD的信號處理技術，即使在CD情況下，也能例如將激光波長為780nm時的數(shù)值孔徑NA降到約0.33，和例如將激光波長為650nm時的數(shù)值孔徑NA降到約0.28。
因此，即使對圖4所示的n2＝1.0的光拾取裝置1的方案(圖3A或3B所示方案)，也可以將光拾取裝置1的高度HP的最小值D設定成等于或小于5mm。
當會聚裝置的數(shù)值孔徑NA設定為小于通常值(即在上述0.28-0.45范圍)時，能使光拾取裝置具有較薄的厚度。
再有，這時，對于偏焦的讀取特性的容差加寬，因而可縮窄聚焦詞服帶。
當安排一種光學裝置利用本發(fā)明的光拾取裝置去重放記錄在光記錄介質上的信息或將信息記錄到光記錄介質上時，即制出一種光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置時，可以使供光記錄介質用的驅動器做得很薄，從而減小了整個光學裝置的尺寸。
按照上述本發(fā)明，由于將會聚裝置設置在光學部件和光路改變裝置之間，因而為使聚焦合適的會聚裝置的移動行程不會影響光拾取裝置的高度。所以，可制成現(xiàn)有技術做不到的薄的光拾取裝置。
此外，當會聚裝置的數(shù)值孔徑采用小于通常值的更小值時，可以制成較薄的光拾取裝置，還由于對偏焦的讀特性容差變寬，因而可縮窄聚焦伺服帶。
以上已參照


了本發(fā)明的最佳實施例，便應了解，本發(fā)明并不限于上述實施例，普通技術人員在不違背所附權利要求書的精神范圍下可對上述實施例作出各種修改。
權利要求
1.一種光拾取裝置，包括一個光學部件，由光發(fā)射部分和光接收部分形成；一個會聚裝置，用于會聚來自所述光學部件的光發(fā)射部分發(fā)出的光，并將其照射到光記錄介質上；一個光路改變裝置，用于改變發(fā)射光和被光記錄介質反射的發(fā)射光的返回光的光路；其中，所述會聚裝置設置在所述光學部件和所述光路改變裝置之間。
2.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，還包括一個驅動裝置，用于驅動所述會聚裝置，通過在基本上平行于光記錄介質方向上驅動該會聚裝置進行聚焦控制。
3.如權利要求2所述的光拾取裝置，其特征在于，所述驅動裝置還通過在基本上平行于光記錄介質方向并垂直于聚焦控制方向的方向上驅動所述會聚裝置進行尋軌控制。
4.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，設定會聚裝置的焦距為F，其數(shù)值孔徑為NA，被照射部分的襯底厚度為T，其折射率為n1，其最大翹曲量為A，發(fā)射光和返回光所通過的光路改變裝置的部分的折射率為n2，則取下列關系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
5.如權利要求4所述的光拾取裝置，其特征在于，所述會聚裝置的數(shù)值孔徑NA設定在0.28至0.45范圍。
6.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，所述會聚裝置由單獨一個透鏡構成。
7.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，所述光學部件由含有光發(fā)射部分和光接收部分的單獨一個外殼形成。
8.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，所述光學部件由安排在同一基片上的光發(fā)射部分和光接收部分形成。
9.如權利要求1所述的光拾取裝置，其特征在于，所述光拾取裝置的高度等于或小于5mm。
10.一種光記錄和/或重放裝置，包括一個光拾取裝置，其包含一個光學部件，由光發(fā)射部分和光接收部分形成；一個會聚裝置，用于會聚來自所述光學部件的光發(fā)射部分發(fā)出的光，并將其照射到光記錄介質上；一個光路改變裝置，用于改變發(fā)射光和被光記錄介質反射的發(fā)射光的返回光的光路；其中，所述會聚裝置設置在所述光學部件和所述光路改變裝置之間，以將信息記錄到光記錄介質上和/或從光記錄介質上重放信息。
11.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，還包括一個驅動裝置，用于驅動所述會聚裝置，通過在基本上平行于光記錄介質方向上驅動該會聚裝置進行聚焦控制。
12.如權利要求11所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述驅動裝置還通過在基本上平行于光記錄介質方向并垂直于聚焦控制方向的方向上驅動所述會聚裝置進行尋軌控制。
13.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，設定會聚裝置的焦距為F，其數(shù)值孔徑為NA，被照射部分的襯底厚度為T，其折射率為n1，其最大翹曲量為A，發(fā)射光和返回光所通過的光路改變裝置的部分的折射率為n2，則取下列關系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
14.如權利要求13所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述會聚裝置的數(shù)值孔徑NA設定在0.28至0.45范圍。
15.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述會聚裝置由單獨一個透鏡構成。
16.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述光學部件由含有光發(fā)射部分和光接收部分的單獨一個外殼形成。
17.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述光學部件由安排在同一基片上的光發(fā)射部分和光接收部分形成。
18.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，所述光拾取裝置的高度等于或小于5mm。
19.如權利要求10所述的光記錄和/或重放裝置，其特征在于，從所述光學部件發(fā)出并通過所述會聚裝置的光的光軸垂直于所述光拾取裝置的移動方向。
20.一種光拾取裝置，包括一個光學部件，由光發(fā)射部分和光接收部分形成；一個會聚透鏡，用于會聚來自所述光學部件的光發(fā)射部分發(fā)出的光，并將其照射到光記錄介質上；一個驅動裝置，用于驅動所述會聚裝置；一個光路改變裝置，用于改變發(fā)射光和被光記錄介質反射的發(fā)射光的返回光的光路；其中，所述會聚透鏡和驅動裝置設置在所述光學部件和所述光路改變裝置之間，通過在基本上平行于光記錄介質方向上驅動該會聚透鏡進行聚焦控制，并通過在基本上平行于光記錄介質方向和垂直于聚焦控制方向的方向上由所述驅動裝置驅動所述會聚透鏡進行尋軌控制。
21.如權利要求20所述的光拾取裝置，其特征在于，設定會聚透鏡的焦距為F，其數(shù)值孔徑為NA，被照射部分的襯底厚度為T，其折射率為n1，其最大翹曲量為A，發(fā)射光和返回光所通過的光路改變裝置的部分的折射率為n2，則取下列關系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
22.如權利要求21所述的光拾取裝置，其特征在于，所述會聚透鏡的數(shù)值孔徑NA設定在0.28至0.45范圍。
全文摘要
一種光拾取裝置,包括:由光發(fā)射部分和光接收部分形成的光學部件;會聚從光學部件的光發(fā)射部分發(fā)出的光并將其照到光記錄介質上的會聚裝置;改變發(fā)射光及其在光記錄介質上反射的返回光光路的光路改變裝置。會聚裝置設在光學部件和光路改變裝置之間。本發(fā)明還提供了帶有該光路拾取裝置的光記錄裝置、光重放裝置、以及光記錄和重放裝置,以便在光記錄介質上記錄信息或重放記錄在光記錄介質上的信息。
文檔編號G11B7/09GK1245953SQ9911815
公開日2000年3月1日 申請日期1999年8月21日 優(yōu)先權日1998年8月21日
發(fā)明者鈴木潤一 申請人:索尼公司