光学扫描设备 本发明涉及一种用在光学扫描设备中用于扫描光盘，如包括至少一个信息层的光盘的光学单元。所述单元包括用于生成多个不同波长的辐射束的多个辐射源。
用在光学扫描设备中的光学捡拾单元是公知的。所述光学捡拾单元被安装在用于沿着光盘轨迹径向地进行扫描的线性支承上。优选地光学捡拾单元的大小尽可能切合实际地被降低，以为了降低径向跟踪机构的大小和复杂性并且允许被安装在扫描装置内的其它元件的附加空间。
与此同时，存在对取得低成本方案的要求，以允许设备和其部件大量的高效制造。当大量制造部件时，主要因素是制造过程的稳定性和再现性。如果过程不稳定或难以再现，则它对最终的成本具有显著的影响。
根据本发明的一个实施例，提供有一种光学单元，当光盘被设置在邻近所述单元的基本上为平面的扫描区域内时所述光学单元通过使用被导引在所述盘轴向方向上的辐射束用于扫描所述盘，所述单元包括：第一光学分支，其包括用于发射包括第一波长的第一辐射束的第一辐射源、和位于所述第一辐射束路径中用于将所述第一束反射向在所述轴向方向上的所述扫描区域的第一反射元件，所述单元被如此设置以致于当所述第一束从所述第一辐射源入射到所述第一反射元件时其沿着第一线性光学路径部分被导引；以及第二光学分支，其包括用于发射包括不同于所述第一波长地第二波长的第二辐射束的第二辐射源、和位于所述第二辐射束路径中用于将所述第二束反射向在所述轴向方向上的所述扫描区域的第二反射元件，所述单元被如此设置以致于当所述第二束从所述第二辐射源入射到所述第二反射元件时，其沿着第二线性光学路径部分被导引，其中所述第一反射元件被设置在所述第二反射元件和所述扫描区域之间，以便于所述第一和第二分支被叠加在所述轴向方向，并且其中当沿着所述轴向方向观看时所述第一和第二光学路径部分基本上垂直地被设置。
通过使用轴向叠加设置，被称为单元底面的光学捡拾单元的尺寸，尤其是其长度和宽度(垂直于轴向方向)，可被显著地降低。这提供了增加其中OPU被安装的记录和/或回放设备内的空间、并且改善对设备部件的接近的优点。此外，通过基本上垂直地设置两个光学路径部分，作为使交互工作的光学部件在预定的公差内被对准的制造过程主要部分的单元内光学部件的对准，可以以相对高效的方式被执行，因为对准可以通过使用两个相互垂直的对准参考系统而被执行。此外，在一个分支内部件的任何所要求的重新对准可以基本上独立于其它分支部件的任何所要求的重新对准而被执行。
此外，基本上相互垂直地设置所述部件为单元内倾斜传感设备的位置提供相邻于第二光学路径部分的附加空间，而同时维持设备相对小的底面。
优选地，所述两个分支被设置成使其光轴处于在光轴方向上相隔开的两个平面层内。将每个分支设置在平面层内保持OPU的轴向深度相对小。
在优选的实施例中，两个分支中每个的一个或更多个光学部件被设置在两个分开的外壳内，所述外壳例如由模制金属如铝制成，其在制造期间被安装到一起。这提供了系统的模块性，即一个外壳可被独立被修改或更换而不需要整个OPU外壳的再设计，上述再设计可以是费时又昂贵的过程。
注意到光学捡拾单元，Panasonic DVD RAM drive LF-D100J，包括两个轴向叠加的分支。然而，在那个OPU中两个分支被设置成基本上彼此平行，其提供了各种缺点，这包括对两个分支的不可接近性、在制造空间期间存在取得两个分支的光学对准的困难、以及当倾斜传感器被包括在OPU中时相对大的底面。本发明可被采用以克服这些缺点。
现在仅通过实例，参考下述附图将对本发明的实施例加以说明，其中：
图1是根据本发明第一实施例的光学单元的元件透视图；
图2是图1中所示光学单元的示意性侧视图；
图3是垂直于图2中所示视图的示意性侧视图。
根据本发明的实施例，借助于光学捡拾单元(OPU)，包括只读光盘，如CD(Compact Disk)及DVD(数字化通用盘)；以及可记录光盘，如CD-R(Compact Disk-可记录的)和DVD+RW(数字化通用盘+可改写的)的不同格式的光学记录介质可被写入及/或读出。OPU的光学部件被容纳在由模制铝或诸如此类的所形成的刚性外壳内。OPU被设置在光学记录和/或回放设备中，以便于在光盘扫描期间OPU沿着光盘的被径向设置的线性支承行进。待被扫描的每个光盘位于相邻于OPU的平面扫描区域内，OPU被安装在回放及/或记录设备内的电动旋转支承上，借此所述盘在回放和/或写入期间相对于OPU被移动。
待被所述设备进行扫描的盘的每个不同的格式包括至少一个信息层。信息可以被设置在基本上平行的、同心的或螺旋轨迹内的光学上可探测标记的形式被存储在光盘的信息层中。所述标记可以任何光学上可读取的形式，例如以具有反射系数不同于其环境的坑或区的形式。在可记录盘的情况下，信息层由光学上可记录的材料而形成，如在CD-R格式下所使用的辐射敏感染料、或如在DVD+RW格式下所使用的相变材料，与用于数据读出所要求的功率相对，其要求用于重写所述盘的相对高的功率。
OPU包括利用两个不同波长的辐射用于扫描盘的两个光学分支，在这个实施例中所述两个不同的波长是大约780nm的波长(在此被称为“CD波长”)以及大约650nm的波长(在此被称为“DVD波长”)。然而应该理解为根据本发明不同实施例的光学扫描设备可在其它的波长下操作，并且利用不只两个波长操作。
现在参考图1和2。在这个实施例中，被设置在平行于光学盘扫描区域的平面层内的第一个光学分支包括：激光探测器栅装置(LDGU)2，其包括偏振的辐射源，例如操作在预定波长，在这个实例中为CD波长的半导体激光器以产生第一束4；光电二极管探测器阵列，用于探测在从光盘反射的第一束中的数据信号及聚焦和径向跟踪误差信号；以及全息光栅，其用于分裂用于聚焦和径向跟踪误差的生成的所述束。LDGU2发射一发散辐射束4。第一分支进一步包括：连同LDGU一起沿着第一线性光学路径部分被设置的准直透镜6，用于产生被更加准直的束，不过略微非平行以便于补偿由盘内透明层所生成的球面象差、以及二向色束分裂器8，其用于将所述第一束折叠过90°在光盘10的轴上方向上被导引且朝向光盘10以及将被反射的第一束朝向LDGU 2的探测器。光盘10是被设计用于在CD波长处读出和/或写入的一个光盘。
在束分裂器8和光盘10之间由设备的两个辐射束所共享的光学路径部分中，平放一可操作在DVD波长的四分之一波片、在离光轴预定径向距离之外的区域内可操作用来反射在CD波长的辐射的二向色孔径、以及双束物镜16。所述双束物镜可是若干不同类型的不管是复合或单透镜的透镜之一，用于正确地以有限的球面象差将被准直的CD波长束聚焦到可操作在CD波长的光盘内信息层上的斑点上、以及将被准直的DVD波长束聚焦到可操作在DVD波长的光盘内信息层上的斑点。
第一束被透射通过四分之一波片、被孔径14阻挡并被物镜16聚焦到盘10上的斑点。反射束被透射回到返回路径中的LDGU 2，在此数据、聚焦误差和跟踪误差信号被加以探测。物镜16由源自聚焦误差信号的伺服信号进行驱动以维持光盘10上斑点的被聚焦状态。
现在参考图1和3。被设置在平行于光盘扫描区域的单平面层内且较第一光学分支离扫描区域被进一步隔开的第二光学分支，在这个实施例中包括被偏振的辐射源18，例如操作在不同于第一束波长的预定波长，在这个实例中为DVD波长半导体激光器以产生第二束19。第二束的光学路径包括：连同源18沿着第二线性光学路径部分被设置的束整形器20，其用于校正所发射束中的椭圆度；全息光栅22，其用于分裂第二束用于聚焦和在探测器阵列34处生成径向跟踪误差信号；用于将被反射的第二束反射向探测器阵列的偏振束分裂器24；用于基本上准直第二束的准直透镜26以及折叠镜28，其用于将第二束折叠过90°在光盘30的轴上方向上被导引且朝向光盘30，所述光盘30是被设计成操作在DVD波长的光盘。第二束基本上完全被二向色镜8透射，由四分之一波片12将偏振从线性偏振改变到圆偏振，被孔径14透射且被聚焦到盘30内信息层上的斑点上。反射束沿返回路径而行，被四分之一波片12变换回成垂直于入射束的显示线性偏振的束，并且被束分裂器24沿着第三线性光学路径部分反射向探测器透镜32，所述透镜将反射束聚焦向被设置在探测器基片34上的光电二极管探测器阵列，在此数据信号及跟踪和聚焦误差信号被探测。物镜16由源自聚焦误差信号的伺服信号所驱动以维持探测器阵列和光盘10上斑点的被聚焦状态。
OPU进一步包括倾斜传感器单元36，其用于探测盘相对于光学扫描系统的光轴的倾斜，并且用于生成倾斜误差信号，所述信号可被用于校正设备的读出或写入特征以补偿在盘的扫描期间被探测的倾斜的不同水平。所述倾斜传感器可是若干公知的倾斜传感器之一，如在美国专利出版物US-B-6243337中所说明的传感器。倾斜传感器位于与第一和第三光学路径部分相同的第二光学路径部分的同侧。
在所示的设置中，第一分支操作在有限共轭模式下，当第一束入射在物镜上时使其保持在发散状态。通过这种方法，球面象差校正可被产生在第一分支的单元中，以补偿在待被扫描盘的相应格式中不同的信息层深度。由于第一分支被设置在第二分支和扫描区域之间，则在这个实施例中在第一束中的附加象散被避免，如果束以其入射发散及反射会聚的状态穿过偏斜设置的类似于第一分支中所用的二向色束分裂器，则将会建立所述的附加象散。
在本发明的一个实施例中，0PU的两个分支被安装在单刚性外壳，例如模制铝或诸如此类内。在另一实施例中，LDGU及第一准直透镜被设置在分开的刚性外壳，再次为模制铝或诸如此类内，所述外壳被安装到同样为模制铝或诸如此类的包含OPU剩余部件的主刚性外壳内。通过这种方法第一分支的元件可以模块的型式被更换。例如，在一个实施例中，第一分支的元件包括仅仅适合于从光盘读出数据的部件，而在其中那样部件被不同模块更换的另一实施例中，第一分支的元件包括适合于从光盘读出数据且向光盘中写入数据的部件。
在上述说明的实施例中，当在盘的轴向方向观看时第一和第二分支被垂直地设置。然而，由使用本发明所提供的尺寸减少特征、及包括倾斜探测器空间的提供的其它优点并不被限制于其中分支正好垂直的设置。分支可例如被设置成离垂直±20°。然而，优选地分支被设置在离垂直±5°内，更优选地在离垂直±1°内。
上述实施例将被理解为本发明的示例性实例。本发明进一步的实施例被设想。要理解为与一个实施例相联系所说明的任何特点还可用在其它的实施例中。此外，上面未说明的等效物和修改还可被应用而不偏离在所附权利要求中所定义的本发明范围。