光拾取装置和光盘设备 【技术领域】
本发明涉及一种光拾取装置和一种光盘设备。特别是，本发明涉及用于要求高质量光点的高密度光盘的光拾取装置和光盘设备，以及涉及使用包括用于伺服控制的多个光接收元件的光检测器的光拾取装置和光盘设备。
背景技术
例如，在日本未审专利公开第昭63-167438(1988)号中公开了涉及本发明的现有技术光盘设备，包括：一个光盘，作为信息记录媒质；一个作为光源的半导体激光器；一个准直透镜，对由半导体激光器发射的光校准而使之成为平行光束；一个反射所述平行光束的反射镜；波束成形装置，接收由所述反射镜反射的光束并使该光束成形为大致圆形横截面；一个物镜，接收经由波束成形装置成形后的光束并且在所述光盘上形成光点；聚焦误差检测装置，接收被光盘反射的光并且检测信号；循迹误差检测装置；信息检测装置；及一个固定地支持所有部件地光学台座；其中所述反射镜至少能够完成下述操作之中的一个：在反射点处将由所述反射镜反射的光束的光轴相对于所述反射镜的光轴的角度进行改变；及平行地移动该反射光的轴而不改变所述反射光轴的角度，以使入射到所述物镜上的光束的轴与物镜的光轴重合。也公知一种具有如图23所示结构的、包括光拾取装置的光盘设备。
在图23所示的设备中，由光源101发出的光通过一个半反射镜(halfmirror)106和一个准直透镜105，并且经由物镜104聚焦到一个光盘103上。然后，由所述光盘103反射的光通过所述物镜104、准直透镜105、半反射镜106和一圆柱形凸透镜108，并且最终会聚成在光检测器102上的光点。
半导体激光器一般用作光源101。通常，由所述半导体激光器发射的光的光强度分布(light intensity distribution)的中心轴偏离所述半导体激光器的光轴2到3度。当这样的半导体激光器安装到所述光拾取装置上时，所述发射光的光强度分布的中心轴从所述光轴121偏离2到3度。这样会导致在光盘上的光点的变形(deformation)且改变光传播的效率。但是在用于常规的如CD的低密度光盘的光拾取装置和光盘设备的实际应用中，这些缺点不会造成严重的问题。
包括多个光接收元件的光检测器一般用于检测来自光盘的信息信号和伺服信号。在这种情况下，由于所述半导体激光器的光强度中心的偏离和光学部件的位移，入射到光检测器的各个光接收元件上的光量容易产生不平衡。该不平衡的光量干扰了所述伺服信号，但是在用于常规的(如CD)的低密度光盘的光拾取装置和光盘设备的实际应用中，不会产生严重的问题。
但是，在高密度光盘如DVD的情况下，由于所述半导体激光器的光强度分布的中心轴偏离使光盘上的光点变形，光传输效率变化，以及由于光检测器的各个光接收元件上的不平衡光量干扰了伺服信号，从而使得正确地检测信息信号变得困难。
【发明内容】
鉴于前述的观点，本发明的目的在于提供一种光拾取装置和光盘设备，即使半导体激光器的光强度分布的中心轴是偏离的，也能够正确地检测信息信号。
根据本发明提供一种光拾取装置，其包括：一个光发射光学系统，包括一发射光的光源和一个将光会聚到光盘上的物镜；一个光检测光学系统，包括一个光检测器和一个将由光盘反射的光会聚到所述光检测器上的聚光透镜；及一个调节光学元件，它用于将由光发射光学系统会聚在光盘上的光的强度分布的中心轴与物镜的光轴重合。通过这样的设置，提供该调节光学元件能够修正光源的光强度分布的中心轴的偏离，使所述光拾取装置能够正确地检测信息信号。
【附图说明】
图1表示根据本发明第一实施例的光盘设备的结构的示意图；
图2表示第一实施例的光盘设备在调节后的示意图；
图3表示根据本发明第二实施例的光盘设备的结构的示意图；
图4表示第二实施例的光盘设备在调节后的示意图；
图5表示根据本发明第三实施例的光盘设备的结构的示意图；
图6表示第三实施例的光盘设备在调节后的示意图；
图7表示根据本发明第四实施例的光盘设备的结构的示意图；
图8A和8B分别表示图7所示光检测器附近的放大的侧视图和平面图；
图9A和9B分别表示图7所示光检测器附近的在经过调节后的放大的侧视图和平面图；
图10表示根据本发明第五实施例的光盘设备的结构的示意图；
图11A和11B分别表示图10所示光检测器附近的放大的侧视图和平面图；
图12A和12B分别表示图10所示光检测器附近的在经过调节后的放大的侧视图和平面图；
图13表示根据本发明第六实施例的光盘设备结构的示意图；
图14A和14B分别表示图13所示光检测器附近的放大的侧视图和平面图；
图15表示第六实施例的光盘设备在调节后的示意图；
图16A和16B分别表示图15所示光检测器附近的放大的侧视图和平面图；
图17表示根据本发明第七实施例的光盘设备的结构的示意图；
图18是解释在图17中表示的一个全息元件、光接收元件和一个光点之间的关系的示意图；
图19表示第七实施例的光盘设备在调节后的示意图；
图20是解释在图19中表示的一个全息元件、光接收元件和一个光点之间的关系的示意图；
图21表示根据本发明第八实施例的光盘设备的结构的示意图；
图22表示根据本发明第九实施例的光盘设备的结构的示意图；
图23表示一个常规光拾取装置的结构的示意图；
图24表示根据本发明第十实施例的光盘设备的结构的示意图；
图25是根据所述第十实施例的一个台座的俯视图；
图26是根据所述第十实施例的一个台座的侧视图；
图27是描述根据所述第十实施例的定位方法的示意图。
【具体实施方式】
根据本发明的一个方案，提供了一种光拾取装置，其包括：一个光发射光学系统，包括一发射光的光源和一个将光会聚到光盘上的物镜；一个光检测光学系统，包括一个光检测器和一个将由光盘反射的光会聚到所述光检测器上的聚光透镜；及一个调节光学元件，它用于将被光发射光学系统会聚在光盘上的光的强度分布的中心轴与物镜的光轴重合。
在本发明中，所述调节光学元件可以包括一个透镜。或者，所述调节光学元件可以包括一个光反射元件，或一个平面光透射元件。
所述光源和所述光检测器可以是一体的。
根据本发明的另一个方案，提供了一种光拾取装置，其包括：一个光发射光学系统，具有一发射光的光源，并适于将光会聚到一个光盘上；一个光检测光学系统，具有一个包括多个光接收元件的光检测器，并适于将由光盘反射的光会聚到所述光检测器上；及一个平衡调节光学元件，它用于平衡入射到光检测器的各个光接收元件上的光量。
在这种情况下，所述平衡调节光学元件可以包括一个透镜、一个光反射元件或一个平面光透射元件。或者，所述平衡调节光学元件可以包括一个全息元件。
所述光源和光检测器可以是一体的。所述全息元件可以被固定在光检测器上。
所述光源和所述光检测器可以是一体的成为一个部件，且所述全息元件可以固定在所述光源和光检测器的部件上。
根据本发明的再一个方案，提供一种包括任何一个上述的光拾取装置的光盘设备。
根据本发明的又一个方案，提供一种光拾取装置，其包括：一个光源；一个物镜；一个用于将来自光源的光导引到所述物镜的第一光学元件；一个包括多个光接收元件的光检测器；一个第二光学元件，当来自第一光学元件的光经由所述物镜会聚到光盘上时，其将由光盘反射的光会聚到光检测器上；一个光轴调节光学元件，用于将要被会聚在光盘上的光的强度分布的中心轴与物镜的光轴重合而进行光轴调节；及一个平衡调节光学元件，用于平衡入射到光检测器的各个光接收元件上的光量以进行平衡调节。
根据本发明的又一个方案，提供一种光拾取装置，其包括：一个光源；一个物镜；一个将来自光源的光导引到所述物镜的第一光学元件；一个光检测器；一个第二光学元件，当来自第一光学元件的光经由所述物镜会聚到光盘上时，它将由光盘反射的光会聚到光检测器上；一个调节光学元件，用于将要被会聚在光盘上的光的强度分布的中心轴与物镜的光轴重合而进行光轴调节；及一个台座，它牢固地支承所述光源和第一和第二光学元件，并可移动地支持所述调节光学元件；其中所述台座具有一个孔，在该孔内灌有粘接剂以便在光轴调节后将所述调节光学元件固定到所述台座上。
根据本发明的又一个方案，提供一种光拾取装置，其包括：一个光源；一个物镜；一个将来自光源的光导引到所述物镜的第一光学元件；一个包括多个光接收元件的光检测器；一个第二光学元件，当来自第一光学元件的光经由所述物镜会聚到光盘上时，其将由光盘反射的光会聚到光检测器上；及一个平衡调节光学元件，用于平衡入射到光检测器的各个光接收元件上的光量以进行平衡调节；及一个台座，它牢固地支承所述光源和第一和第二光学元件，并可移动地支持所述平衡调节光学元件；其中所述台座具有一个孔，在该孔内灌有粘接剂以便在平衡调节后将所述平衡调节光学元件固定到所述台座上。
根据本发明的又一个方案，提供一种光拾取装置，其包括：一个光源；一个物镜；一个将来自光源的光导引到所述物镜的第一光学元件；一个包括多个光接收元件的光检测器；一个第二光学元件，当来自第一光学元件的光经由所述物镜会聚到光盘上时，它将由光盘反射的光会聚到光检测器上；一个光轴调节光学元件，用于将要被会聚在光盘上的光的强度分布的中心轴与物镜的光轴重合而进行光轴调节；一个平衡调节光学元件，用于平衡入射到光检测器的各个光接收元件上的光量以进行平衡调节；及一个台座，它牢固地支承所述光源和第一和第二光学元件，并可移动地支持所述光轴调节光学元件和平衡调节光学元件；其中所述台座具有第一和第二孔，在所述孔内灌有粘接剂，以便在光轴调节和平衡调节后将所述光轴调节光学元件和平衡调节光学元件固定到所述台座上。
在下面将参考附图对根据本发明实施例的光盘设备和光拾取装置进行详细地描述。应该明白本发明并不限于这些实施例。
第一实施例
图1和2表示根据本发明第一实施例的、包括一个光拾取装置的光盘设备的示意图。在这些图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备201、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个用于调节光强度分布的中心轴的调节凸透镜7、一个圆柱形凸透镜8、光强度分布的中心轴16、和一个光轴21。所述调节凸透镜7布置在从光发射光学系统发射出的光的路径上，并且可相对于光轴21垂直移动。
如图1所示，由光源1发射出的光经过调节凸透镜7、所述半反射镜6和所述准直透镜5，并且经由物镜4会聚到光盘3上。然后，由光盘3反射的光经过物镜4、所述准直透镜5、所述半反射镜6和圆柱形凸透镜8后被会聚到光检测器2上。
如图1所示，例如，由光源1发出的光的光强度分布的中心轴16偏离物镜4的中心(光轴21)，在光盘上的光点会变形，因此阻止了正确的信号检测。但是在本实施例中，在调节的过程中，所述调节凸透镜7沿箭头1 9所示方向(见图1)从虚线所示的位置移动到实线所示的位置(见图2)。因此，由光源1发出的光的光强度分布的中心轴16受到调节以便通过物镜4的中心(光轴21)。
为了使由光源1发出的光垂直入射到物镜4上，在本实施例中，如图2所示，除了所述调节凸透镜7之外，所述光源1也由虚线位置移动到实线位置。在常规光拾取装置中也进行所述光源的位置调节。
第二实施例
图3和4表示本发明第二实施例的示意图。在这些图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备202、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个圆柱形凸透镜8、光强度分布的中心轴16、和一个光轴21。
由光源1发射出的光被半反射镜6反射，通过所述准直透镜5，并且经由物镜4会聚到光盘3上。然后，由光盘3反射的光经过物镜4、所述准直透镜5、所述半反射镜6和圆柱形凸透镜8后被会聚到光检测器2上。
在本实施例中，所述半反射镜6(光反射元件)用作用于调节光强度分布的中心轴16的光学元件。所述半反射镜6布置在从光发射光学系统发射出的光的路径上，并且可以沿图3中箭头19a、19b的方向移动以调节其位置和角度。如图3所示，当由光源1发出的光的光强度分布的中心轴16偏离物镜4的中心时，进行所述半反射镜6的位置和角度的调节。因此，光强度分布的中心轴16受到调节以便通过物镜的中心(光轴21)，如图4所示。
第三实施例
图5和6表示本发明第三实施例的示意图。在这些图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备203、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个圆柱形凸透镜8、一个调节透光板10、一个聚光透镜11(spot lens)、光强度分布的中心轴16、和一个光轴21。
由光源1发射出的光通过所述准直透镜5、调节透光板10和所述半反射镜6，并且经由物镜4会聚到光盘3上。然后，由光盘3反射的光经过物镜4、所述半反射镜6、聚光透镜11和圆柱形凸透镜8后被会聚到光检测器2上。
在本实施例中，所述调节透光板10用作用于调节光强度分布的中心轴的光学元件。所述调节透光板10布置在从光发射光学系统发射出的平行光的路径上，适于相对于所述光轴21倾斜。用于所述透光板10的示例性材料包括玻璃和塑料，但是不限于此，只要它满足预定的光学特性(如板的前和后表面平行，波前误差和光的透射率)。
如图5所示，当由光源1发出的光的光强度分布的中心轴16偏离物镜4的中心时，如图6所示调节所述调节透光板10的角度。因此，光强度分布的中心轴16受到调节以便通过物镜的中心。
第四实施例
图7表示本发明的第四实施例的示意图。在该图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备204、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个平衡调节凸透镜7、一个圆柱形凸透镜8、和一个光轴21。所述光检测器2包括设置在其内部的光接收元件17。所述调节凸透镜7布置在被光检测光学系统会聚的光的路径上，并且可以相对于光轴21作垂直移动以调节其位置。
由光源1发射出的光通过所述半反射镜6和所述准直透镜5，并且经由物镜4会聚到光盘3上。由光盘3反射的光经过物镜4和所述准直透镜5，并被所述半反射镜6反射。然后，反射光通过圆柱形凸透镜8和调节凸透镜7并投射到光检测器2上。
图8A和9A是调节凸透镜7和光检测器2的光接收元件17的放大示意图。图8B和9B是图8A和9A所示光接收元件17的平面视图。所述光接收元件17包括多个光接收元件(四个光接收元件17a到17d)。由于光学部件的位移使光点18偏移，如图8B所示，使得投射到光检测器2内的各个光接收元件17a到17d上的光量不平衡，所述调节凸透镜7沿箭头19的方向(如图8A所示)移动以调节其位置。因此，投射到光检测器2内的各个光接收元件上的光量不平衡性被修正，如图9A和9B所示。
第五实施例
图10表示本发明的第五实施例的示意图。在该图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备205、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个圆柱形凸透镜8、一个平衡调节反射镜9、和一个光轴21。所述光检测器2包括设置在其内部的光接收元件17。所述反射镜9布置在被光检测光学系统会聚的光的路径上，并且可以沿箭头19a、19b的方向移动以调节其位置和角度。
由光源1发射出的光通过所述半反射镜6和所述准直透镜5，并且经由物镜4会聚到光盘3上。由光盘3反射的光经过物镜4和所述准直透镜5，并被所述半反射镜6反射。然后，反射光通过圆柱形凸透镜8，并被所述反射镜9反射后投射到光检测器2上。
图11A和12A是调节反射镜9和光检测器2的光接收元件17的放大示意图。图11B和12B是图11A和12A所示光接收元件17的平面视图。所述光接收元件17包括多个光接收元件(四个光接收元件17a到17d)。由于光学部件的位移使光点18偏移，如图11B所示，投射到光检测器2内的各个光接收元件17a到17d上的光量不平衡，所述调节反射镜9沿箭头19b的方向(如图11A所示)移动以进行角度调节。因此，投射到各个光接收元件上的光量不平衡性被修正，如图12A和12B所示。
第六实施例
图13和15表示本发明第六实施例的示意图。在这些图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备206、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个圆柱形凸透镜8、一个平衡调节透光板10、一个聚光透镜11、和一个光轴21。所述光检测器2包括设置在其内部的光接收元件17。所述平衡调节透光板10布置在光检测光学系统中的平行光的路径上，并且适合于相对光轴21倾斜。
由光源1发射出的光通过所述准直透镜5和所述半反射镜6，并且经由物镜4会聚到光盘3上。由光盘3反射的光经过物镜4，被所述半反射镜6反射。然后，被反射的光通过调节透光板10、聚光透镜11和圆柱形凸透镜8后投射到光检测器2上。
图14A和16A是图13和15所示的光检测器2内的光接收元件17附近的放大示意图。图14B和16B是图14A和16A所示光接收元件17的平面视图。所述光接收元件17包括多个光接收元件(四个光接收元件17a到17d)。由于所述半反射镜6的位移使指向光检测器2的光束发生偏移，如图14A和14B所示，使得投射到光检测器2内的各个光接收元件17a到17d上的光量不平衡，所述调节透光板10沿图13所示的箭头19b方向移动以调节其角度。因此，投射到光检测器2内的各个光接收元件上的光量不平衡性被修正，如图15、图16A和16B所示。
第七实施例
图17和19表示本发明第七实施例的示意图。在这些图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备207、一个光源1、一个光检测器2、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个半反射镜6、一个全息元件12、和一个光轴21。所述光检测器2包括设置在其内部的光接收元件17。
由光源1发射出的光通过所述半反射镜6和所述准直透镜5，并且经由物镜4会聚到光盘3上。由光盘3反射的光经过物镜4和所述准直透镜5，并被所述半反射镜6反射。然后，被反射的光通过全息元件12，被投射到光检测器2内的光接收元件17上。
图18表示图17所示的全息元件12、光检测器2内的光接收元件17和光点18之间的关系。所述全息元件12包括一个全息图形20，并且所述光接收元件17包括多个光接收元件(三个光接收元件17A到17C)。图20表示图19所示的全息元件12、光检测器2内的光接收元件17和光点18之间的关系。当由于所述半反射镜6的位移使指向光检测器的光束发生偏移时，如图17和18所示，投射到光检测器2内的各个光接收元件17A到17C上的光量不平衡，所述全息元件12沿图17所示的箭头19的方向移动以调节其位置。因此，投射到光检测器2内的各个光接收元件上的光量不平衡被修正，如图19和图20所示。
第八实施例
图21表示本发明第八实施例的示意图。在该图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备208、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个全息元件12、一个光源/光检测器部件13、一个激光元件14、一个光检测元件15和一个光轴21。
由所述激光元件14发射的光通过全息元件12和准直透镜5，并经由物镜4会聚在光盘3上。由所述光盘3反射的光通过物镜4和准直透镜5，然后经由全息元件12投射到所述光检测元件15内的光接收元件上。
在本实施例中，所述光源和所述光检测器被装在单个部件内，使得光学系统更为简化。如第七实施例一般，通过调节所述全息元件12的位置来修正投射到光检测元件15内的各个光接收元件上的光量的不平衡。
第九实施例
图22表示本发明第九实施例的示意图。在该图中，示出了包括光拾取装置的光盘设备209、一个光盘3、一个物镜4、一个准直透镜5、一个全息元件12、一个光源/光检测器部件13、一个激光元件14、一个光检测元件15和一个光轴21。
在本实施例中，在进行了如第八实施例的调节全息元件12后，所述全息元件12被固定在所述光源/光检测器部件13的封装件上。
通过将全息元件12固定在所述光源/光检测器部件13的封装件上，即使所述光源/光检测器部件13被移动，投射到光检测元件15内的各个光接收元件上的光量的不平衡性被减轻。而且，即使该封装件扭曲变形，也能够减轻投射到光检测元件15内的各个光接收元件上的光量的不平衡，这样能够长时间有利地保证该设备的可靠性。
第十实施例
图24表示本发明的第十实施例的示意图。该第十实施例具有基本上与所述第二实施例(图3)相同的结构，除了在圆柱形凸透镜8和光检测器2之间附加设置了一个平衡调节凸透镜7。
由光源1发射的光被半反射镜6反射，通过所述准直透镜5，并经由物镜4会聚到所述光盘3上。
在本实施例中，所述半反射镜6(光反射元件)用作用于调节光强度分布的中心轴的光学元件。所述半反射镜6布置在从光发射光学系统发射出的光的路径上，并且可以沿图24中箭头19a、19b的方向移动以调节其位置和角度。如图24所示，当光源1发出的光的光强度分布的中心轴16偏离物镜4的光轴21时，调节所述半反射镜6的位置和角度。因此光强度分布的中心轴1 6受到调节以便通过物镜的中心(光轴21)。
另一方面，由光盘3反射的光通过物镜4和准直透镜5，且然后通过所述半反射镜6、所述圆柱形凸透镜8和所述调节凸透镜7，并被投射到光检测器2上。
设置在所述光检测器2内部的光接收元件17包括多个光接收元件(四个光接收元件17a到17d)，如图8B所示。由于光学部件的位移使光点18偏移，使得投射到光检测器2内的各个光接收元件17a到17d上的光量不平衡，所述调节凸透镜7沿箭头19的方向(如图24所示)移动以调节其位置。因此，投射到光检测器2内的各个光接收元件上的光量不平衡被修正，如图9B所示。
图25和26分别表示根据本实施例的台座50的俯视图和侧视图。如图所示，在台座50内，光检测器2、圆柱形凸透镜8、所述准直透镜5和所述光源1分别由支架部件51、52、53和54所牢固支持。
所述调节凸透镜7被容纳在一个透镜支架55内，该支架55被插在支架部件51和52之间。所述台座50具有粘接剂灌入孔57、58。通过经由灌入孔57灌入的紫外线固化粘接剂，将所述透镜支架55可沿箭头19(图26)的方向滑动地支承在所述台座50内。通过经由灌入孔58灌入的紫外线固化粘接剂，将所述半反射镜6可沿箭头19a、19b(图26)的方向移动地支承在支架部件52和53之间的平表面56上。
所述支架部件51、52和53分别具有光引导通孔51a、52a和53a。
图27是描述如何将所述半反射镜6和调节凸透镜7相对于所述台座50进行定位的示意图。
所述半反射镜6通过一个定位装置被定位，该定位装置包括一个转动台61，和设置在所述转动台61上的一个来回移动台60和一个真空吸盘59。更具体地，通过经由所述台座50的灌入孔58灌入的紫外线固化粘接剂64而可移动地被支承在台座50的平表面56上的所述半反射镜6通过所述真空吸盘59的抽吸而被固定，然后通过致动所述台60、61沿箭头19a、19b的方向被移动。在完成所述半反射镜6的定位后，将紫外线辐射61施加到所述灌入孔58的内部，因此紫外线固化粘接剂64被固化。然后，释放所述真空吸盘59。
另一方面，通过一个定位装置完成调节凸透镜7的定位，该定位装置包括一个来回移动台63和一个设置在所述来回移动台63上的真空吸盘62。具体地，通过经由所述灌入孔57灌入的紫外线固化粘接剂64(图27)而能够在箭头19的方向上(图26)滑动地被支持在所述台座50中的所述透镜支架55通过所述真空吸盘62的抽吸而被固定，然后通过致动所述台63而沿箭头19的方向被移动。在完成对所述凸透镜7的定位后，对所述灌入孔57的内部施加紫外线辐射62，因此将紫外线固化粘接剂64固化。然后，释放所述真空吸盘62。
因此，所述半反射镜6和所述调节凸透镜7被相对于所述台座50定位。