光拾取器及使用 它的光记录和/或再现装置 【技术领域】
本发明涉及一种使用发射两种不同波长的光的成对的激光二极管的CD-DVD兼容光拾取器以及使用该拾取器的光记录和/或再现装置，并且尤其是，涉及一种CD-DVD兼容光拾取器，其中轴上的光和轴外的光二者都将在光记录介质上形成一圆形光斑，以及使用该光拾取器的光记录和/或再现装置。
背景技术
通常，光拾取器被用于光盘播放器(CDPs)、CD随机存取存储器(ROM)驱动器、数字通用盘播放器(DVDPs)、DVD-ROM驱动器等中，并且以非接触的方式在记录介质上进行数据记录和/或再现。
用于诸如DVD或DVD-ROM这样的DVD-类记录介质的光拾取器应该与用于诸如CD、CD-R、CD-I、或CD-G这样的CD-类记录介质的光拾取器兼容，以在两种记录介质上实现数据记录和/或再现。
然而，由于盘的倾角和物镜的数值孔径(NA)的允许公差等的原因，DVD的标准厚度与CD的不同。也就是，在传统的CD-类记录介质中入射表面和信息记录表面之间的厚度为1.2mm，而DVD地厚度为0.6mm。然而，如果将用于DVD的光拾取器用于传统的CD-类记录介质，由于在传统的CD-类记录介质和DVD之间存在厚度差，则将产生球面象差。照这样的话，将不能获得用于记录数据信号的足够的光强度，并且由于球面象差，再现信号被恶化了。
另外，用于DVD和传统的CD类记录介质再现的光源具有不同的标准波长。也就是，用于常规的CD类记录介质再现的光源的波长为约780nm，而用于DVD再现的光源的波长为约650nm。
因为由于上述的差别，常规的CDP不能再现记录在DVD上的数据，所以需要用于DVD的单独的光拾取器。这里，用于DVD的单独的光拾取器必须与用于常规CD族记录介质的兼容。
考虑到上述问题，如图1所示的CD-DVD兼容光拾取器包括一在其中整体形成第一和第二光源11和13的光输出模块10、用于将从第一和第二光源11和13发射来的光聚焦到光记录介质1上的物镜7、用于转换入射光的传送路径的分束器5、以及用于接收从光记录介质1反射的且其后通过分束器5的光的光电检测器9。
CD-DVD兼容光拾取器进一步包括光栅3、准直透镜6、和像散透镜8。
光栅3被安装在光输出模块10和分束器5之间的光路中并用于衍射和传送入射光。布置在分束器5和物镜7之间的光路上的准直透镜6对入射光进行会聚并将射向物镜7的光聚焦成平行光。象散透镜8被设置在分束器5和光电检测器9之间的光路上，并且在与分束器5倾斜的方向相对的方向上倾斜。像散透镜8抑制慧形象差并产生像散以便使用像散方法检测误差信号。
物镜7被安装在致动器20上的移动件(未示出)上。致动器20根据光电检测器9检测到的跟踪误差信号和聚焦误差信号在光记录介质1的跟踪方向(沿图1中的X轴的方向)和聚焦方向(沿图1中的Y轴的方向)驱动物镜7。
参照图2和3，光输出模块10进一步包括用于监控发射两种不同的波长的光的第一和第二光源11和13的光输出的监控光电检测器17。
在入射表面和记录表面之间的厚度为相对薄的薄光盘1a(参考图4)被用作光记录介质1的情况下，使用发射具有约650nm的波长的第一光束11a的第一光源11。在入射表面和记录表面之间的厚度为相对厚的厚光盘1b(参考图4)被用作光记录介质1的情况下，使用发射具有约780nm的波长的第二光束13a的第二光源13。第二光源13被用于，例如，利用相对较长的波长的CD的光拾取器中。
第一和第二光源11和13为成对的激光二极管并以单一芯片的形式安装在底座15上。另外，第一和第二光源11和13通过凹槽12被分开安装以便照射两种不同波长的光。在具有上述结构的光输出模块10中，第一光源11的发射点和第二光源13的发射点之间的距离在光学上约为110μm。然而，在光学元件被设置得从第一光源11发射的第一光束11a的中心沿图1中的实线所表示的光的光轴传送的情况下，从第二光源13发射的第二光束13a将偏离图1中的虚线所表示的光的光轴。
图4表示从第一和第二光源11和13发射的第一和第二光束11a和13a通过物镜7然后聚焦到光记录介质1上。如图4所示，由于沿光轴1111传送的第一光束11a具有关于光轴对称的光分布，则第一光束11a以基本上垂直的角度入射到光记录介质1的入射表面上。另一方面，由于第二光束13a不关于光轴对称地传送，则第二光束13a以预定的角度而不是基本垂直的角度入射在光记录介质1的入射表面上。
从而，如图5A所示，第一光束11a更适宜在薄光盘1a上形成圆形光斑SP1。然而，如图5B所示，第二光束13a在厚光盘1b上形成扭曲形状的光斑SP2。结果，在由第二光束13a形成的光束SP2中增加了光学像差和抖动，使得使用该光拾取器的光记录和/或再现装置的信号再现性能被降低。
【发明内容】
本发明提供一种CD-DVD兼容光拾取器和使用该拾取器的光记录和/或再现装置。所述拾取器使从光源发射的轴外光在光记录介质上形成一大体圆形的光斑，且所述拾取器使用成对的激光二极管作为光源。
根据本发明的一个方面，提供一种CD-DVD兼容光拾取器，其包括：具有底座和第一和第二光源的光输出模块，所述第一和第二光源被设置得它们在底座上彼此邻近并用于发射具有不同波长的光束；用于将从第一和第二光源发射的光聚焦在两种类型的光记录介质上的物镜；位于光输出模块和物镜之间的光路上的并用于转换入射光的传送路径的光路转换单元。接收从第一和第二光源发射的、通过光记录介质反射的、并通过光路转换单元的光束并检测数据信号和误差信号的光电检测器。具有其上安装有物镜的移动件的致动器，用于在能够补偿聚焦误差信号和跟踪误差信号的方向上移动物镜。在使用在第一和第二光源发射的光束中从物镜的主轴偏离的光束进行数据的记录和/或再现的情况下，致动器翻转所述移动件。
所述致动器包括其上安装有光输出模块、光路转换单元、和光电检测器的基板。支架安装在基板上，并且多个弹性件分别使其一端连接到所述支架并使其另一端连接到移动件使得移动件被可移动地支撑、并且在聚焦方向上相对于物镜的中心具有不同的刚度使得移动件在光记录介质的聚焦方向上能非对称地移动。磁驱动单元通过它产生的电磁力在光记录介质的聚焦方向和跟踪方向上驱动移动件。
根据本发明的一个方面，相对于光记录介质的半径方向位于靠近光记录介质的内圆周的弹性件的长度与位于靠近光记录介质的外圆周的弹性件的长度不同，使得移动件在光记录介质的聚焦方向上能非对称地移动。磁驱动单元通过磁体和在聚焦线圈中流动的电流之间的相互作用和以及磁体和在跟踪线圈中流动的电流之间的相互作用在光记录介质的聚焦方向和跟踪方向上驱动移动件。
根据本发明的另一个方面，所述光记录和/或再现装置包括用于旋转置于盘台上的光记录介质的主轴电机、安装得可以在光记录介质的半径方向上移动并且执行关于光记录介质的数据记录和/或再现的光拾取器、用于驱动主轴电机和光拾取器的驱动单元、和用于控制光拾取器的聚焦伺服和跟踪伺服的控制器。所述光拾取器包括具有底座及第一和第二光源的光输出模块，所述第一和第二光源被设置得其在底座上彼此邻近并发射具有不同波长的光束、用于将从第一和第二光源发射的光聚焦在两种类型的光记录介质上的物镜、以及位于光输出模块和物镜之间的光路上的并用于转换入射光的传送路径的光路转换单元。一光电检测器接收从第一和第二光源发射的、通过光记录介质反射的、并通过光路转换单元的光束并检测数据信号和误差信号。一具有其上安装有物镜的移动件的致动件，用于在补偿聚焦误差信号和跟踪误差信号的方向上移动物镜，并在使用第一和第二光源发射的光束中偏离物镜主轴的光束进行数据的记录和/或再现的情况下，翻转所述移动件。
在下面的说明书中将在某种程度上对本发明的另外的方面和优点进行阐述，并且，在某种程度上，根据该说明这些方面和优点将是显而易见的，或者可能通过本发明的实践被领会。
【附图说明】
图1表示使用成对激光二极管的CD-DVD兼容光拾取器的光学元件的布局；
图2为图1的光输出模块的剖视图；
图3为图1的第一和第二光源的放大立体图；
图4示意性地表示从图1的第一和第二光源发射的通过物镜并聚焦在光记录介质上的光束的光路径；
图5A和5B示意性地表示从图1的第一和第二光源发射的在光记录介质上形成的光斑的形状；
图6为根据本发明的一个实施例的CD-DVD兼容光拾取器的致动器的示意性立体图；
图7和8说明操作过程中图6的致动器的位置；
图9说明由图6的致动器对轴外的光束的光路进行的校正；
图10表示图9所示的由第二光源发射的轴外的光束在光记录介质上形成光斑的形状；
图11和12示意性地表示变形的弹性元件的例子；
图13为表示在弹性元件如图11所示的发生变形的情况下，由于弹性元件之间的厚度差而在倾斜角度方面存在的变化的曲线图；
图14为根据本发明的一个实施例的CD-DVD兼容光拾取器的致动器的示意性立体图；
图15为图14的致动器的俯视图；
图16表示使用根据本发明的一个实施例的CD-DVD兼容光学拾取器的光记录和/或再现装置。
【具体实施方式】
下面将详细说明本发明的优选实施例，其例子将结合附图进行说明，其中相同的参考符号通篇表示相同的元件。为了解释本发明，下面将参照附图来说明实施例。
按照本发明一方面的CD-DVD兼容光拾取器包括一些与图1至3所示的常规的CD-DVD兼容光学拾取器相似的光学元件。然而，在按照本发明的CD-DVD兼容光学拾取器中，对光学拾取器致动器进行改善以解决传统CD-DVD兼容光学拾取器的上述问题。按照本发明的CD-DVD兼容光拾取器的说明将会包括对图1至3的一些元件的引用，附图1到3还表示出传统的CD-DVD兼容光拾取器的一些元件。
按照本发明的一个方面的CD-DVD兼容光学拾取器包括具有第一和第二光源11和13的光学输出模块10、将从第一和第二光源11和13发射的光聚焦到两个不同的光记录介质1a和1b上的物镜7、对入射光的传送路径进行转换的光路变换单元、和接收从光记录介质1反射的光的光电检测器9。
光输出模块10包括在其上安装有第一和第二光源11和13的底座15、和对从第一和第二光源11和13发射的光的一部分进行接收和监控的监控光电检测器17。
光路变换单元被设置在光输出模块10、物镜7和光电检测器9的光路中，使得从光输出模块10发射的光指向光记录介质1，并且从光记录介质1反射的光指向光电检测器9。设置得倾斜于光路的板形分束器5可被用作光路变换单元。另外，可以使用立体分束器、偏振分束器、全息图光学元件等作为光路变换单元。
在其入射表面和记录表面之间的厚度为相对较厚的厚光盘1b被用作光记录介质1的情况下，CD-DVD兼容光拾取器进一步包括设置在光输出模块10和平板形分束器5之间的光路上的光栅3。光栅3将从光输出模块10发射的光衍射成0阶光束、±1阶光束并对其进行传送，以便使用三光束法检测跟踪误差信号。另一方面，在使用其厚度为相对较薄的薄光盘1a的情况下，跟踪误差信号通过微分相位检测法进行检测。从第二光源13发射的第二光束13a入射到厚光盘1b上，并且从第一光源11发射的第一光束11a入射在薄光盘1a上。
用于将分散光会聚成平行光的反射镜4和准直透镜6被设置在平板形分束器5和物镜7之间的光路上。反射镜4反射光使得即使在光学元件被以水平的方向设置的情况下，反射光也是与光记录介质1垂直的，从而降低了光学元件的高度。
光电检测器9接收从第一和第二光源11和13发射的并从光记录介质1反射的光，并检测数据信号和伺服信号。按照本发明的一个方面的CD-DVD兼容光拾取器包括设置在平板形分束器5和光点检测器9之间的光路上、使用像散法检测聚焦误差信号和象散透镜8。像散透镜8在与平板形分束器5倾斜的方向相反的方向上倾斜，并用于校正由于平板形分束器5的倾斜设置而产生的慧形象差。
致动器40包括其上安装有物镜7的移动件45(参考图6)，用于在补偿跟踪误差信号和聚焦误差信号的方向上驱动物镜7。
参照图6，按照本发明实施例的致动器40包括基板41、安装在基板41上的支架43、以及其上安装有物镜7的移动件45。多个弹性件47和48分别使其一端连接到支架43并使其另一端连接到移动件45，使得移动件被可移动地支撑。磁驱动单元(未示出)在光记录介质1的聚焦方向(沿图6中的Y轴的方向)和跟踪方向(沿图6中X轴的方向)上驱动移动件45。
磁驱动单元包括相互面对布置的磁铁51和52，移动件45插入在其间，还包括分别安装在位于基板41上的磁铁51和52的内侧和外侧的并用于引导磁路的形成的内磁轭53和外磁轭54，缠绕在移动件45的外侧的聚焦线圈55，以及缠绕在移动件45的与磁铁51相对设置的侧壁上的跟踪线圈。
多个弹性件47和48包括位于相对光记录介质1的半径方向比光记录介质的外圆周更接近内圆周的第一弹性件47，和位于比光记录介质的内圆周更靠近外圆周的第二弹性件48。
第一和第二弹性件47和48相对物镜7的中心具有不同的刚度，使得移动件45在聚焦方向Y上能够非对称地移动。第二弹性件48的刚度相对第一弹性件较小。第一和第二弹性件47和48之间在刚度上的差异可通过使第二弹性件48的厚度制得比第一弹性件47厚获得。
在使用第一光束11a、轴上光的情况下，具有上述结构的致动器40，根据正常输入的聚焦误差信号在聚焦方向Y上驱动移动件45，而没有使移动件45翻转。另一方面，在使用第二光束13a、轴外光的情况下，由于移动件45的翻转在光记录介质1b上形成基本为圆形的光斑。
移动件45是否被翻转的判定是通过所使用的两种光记录介质之间的焦点距离差、磁驱动单元的电磁力、以及第一和第二弹性件47和48之间的弹性力的差异获得的。
参照图7和8，焦点距离指的是物镜7和光记录介质1a和1b的光入射表面A和C之间的距离。
在图7中，光记录介质1a的数据记录表面B和光入射表面A之间的厚度相对较薄。在图8中，光记录介质1b的数据记录表面D和光入射表面C之间的厚度d3相对光记录介质1a的厚度较厚。图7的光记录介质1a是具有0.6mm厚度d1的数字通用盘(DVD)的一个例子，而图8的光记录介质1b是具有1.2mm的厚度d3的光盘(CD)的一个例子。
在使用了例如由柯尼卡有限公司(KONICA CO.，LTD)生产的T565型产品的物镜7的情况下，图7的焦点距离WD1为1.71mm，而图8中的焦点距离WD2为1.35mm并且比图7中的焦点距离WD1长。因此，当对在聚焦方向不移动的基板41和能如图8所示的进行移动的移动件45之间的距离d2和d4进行比较时，图7中的距离d2短于图8的距离d4。
因此，在施加给聚焦线圈55的电流强度在图7和8中基本相同时，图7中的聚焦线圈55和由虚线表示的磁体51之间的电磁力的强度比图8中的电磁力的强度大。也就是，因为，图7中的聚焦线圈55和磁铁51面对的区域比图8的大。
因此，在图7中，第一和第二弹性件47和48之间的刚度差异由于比图8的强的电磁力而被克服，从而抑制了移动件45的翻转。
由于图8中的电磁力比图7中的弱，所以移动件45由于第一和第二弹性件47和48之间的刚度差而被翻转。在第二光束13a被聚焦到光记录介质1b上的情况下，在移动件45翻转的状态下，如图9所示，由于物镜7倾斜布置，通过物镜7朝光记录介质1b传送的第二光束13a的传送路径从由虚线表示的光路变为由实线表示的光路。因此，如图10所示，在光记录介质1b上形成基本上为圆形的光斑。
本发明并不受到对用于CD的光作为轴外光的说明的限制。本发明能被用于这样的光拾取器：其中用于CD的光被作为轴上光，而用于DVD的光被作为轴外光。
用于产生第一和第二弹性件47和48的不同的刚度的系数的例子可以表示如下：
下式1表示聚焦线圈55和磁铁51和52之间产生的电磁力。
F＝nilB………………(1)
在公式1中，n表示聚焦线圈55的圈数，i表示电流，I表示弹性件47和48的有效长度，和B表示磁场。
下式2表示在弹性件47和48中产生的弹性力。
F＝kx………………(2)
在等式2中，k表示弹性件47和48的弹性系数，和x表示弹性件47和48的变形量。
下式3表示在由等式1得到的电磁力与由等式2得到的弹性力相等的情况下的弹性件47和48的变形量。
x=nilBk----(3)]]>
图11表示弹性件47和48变形的例子。图11中使用的弹性系数k由下式4给出。
k=12Eπd4L364----(4)]]>
在等式4中，L表示弹性件47和48的长度，E表示杨式模量，和d表示弹性件47和48的直径。
图12表示弹性件47和48变形的另一个例子。图12中使用的弹性系数k由下式5给出。
k=3Eπd4L364----(5)]]>
由于弹性件47和48的变形产生的角度θ有下式6给出
tanθ＝x/1………………………………………(6)
下式7表示由于第一和第二弹性件47和48之间的厚度上存在的差别而产生的移动件45的倾斜角度θ1(参照图8)。另外，倾斜角θ1除所述厚度差外还根据由第一和第二弹性件47和48之间在长度或材料上的差引起的弹性系数的变化而变化，
sinθ1=x2x1----(7)]]>
在等式7中，x1表示第一弹性件47的变形长度，和x2表示第二弹性件48的变形长度。
移动件45的翻转产生的变化量能够如下获得。
图13示出移动件45的倾斜角度θ1根据基于图1中的实施例数据的弹性件47和48之间的在直径上的差Δd的变化。在该例子中，移动件45的倾斜角θ1表示弹性件47和48具有图11所示的变形。在倾斜角θ1中使用的弹性系数k由等式4给出。
表1线圈匝数(n) 53(匝)磁场(B) 0.2(T)弹性件的有效长度(L) 0.011(m)电流(I) 0.01(A)杨式模量(E) 1.10×1011(N/m2)
第一弹性件的直径(d1) 0.1(mm)第二弹性件的直径(d2) 0.1-0.15(mm){d2以0.02mm为单位变化}
如上所述，由于移动件45的倾斜角θ1取决于弹性件47和48相互之间的不同厚度，使得轴外光束的光斑被成形为基本圆形。
参照图14和15，根据本发明的一个方面的致动器40包括基板41、安装在基板41上的支架43、和物镜安装在其上的移动件45。多个弹性件147和148分别使其一端连接到支架43，并使其另一端连接到移动件45，使得移动件45被可移动地支撑。磁驱动单元在光记录介质1的聚焦方向(沿图14中Y轴的方向)和跟踪方向(沿图14中X轴的方向)驱动移动件45。所述各元件的结构，除弹性件147和148外，都如前所述。
多个弹性件147和148包括相对光记录介质1的半径方向来说位于与光记录介质的外圆周相比更接近内圆周的第一弹性件147，和位于与光记录介质的内圆周相比更靠近外圆周的第二弹性件148。
第一和第二弹性件147和148的变形量相对于物镜7的中心是彼此不同的，这使得移动件45相对光记录介质1的聚焦方向可以不对称地移动。为了使第一和第二弹性件147和148的变形量彼此不同，根据本发明的一个方面，第一和第二弹性件147和148的长度是彼此不同的。第二弹性件148的长度大于第一弹性件147的长度，从而使第二弹性件148比第一弹性件147变形大。
第一和第二弹性件147和148的变形量将参照公式1至7来确定。致动器40按如前所述的进行操作。
通过使用用于第一和第二弹性件147和148的不同的材料能够将第一和第二弹性件147和148的变形量设置为彼此不同。
参照图16，使用根据本发明的一个方面的CD-DVD兼容光拾取器的光记录和/或再现装置包括与圆形光记录介质1进行连接的盘台、用于固定光记录介质1的夹紧器205、用于旋转光记录介质1的主轴电机201。光拾取器200被安装得其能够在光记录介质1的半径方向移动以进行数据的记录和再现。驱动单元210驱动主轴电机201和光拾取器200，以及控制器220控制光拾取器200的聚焦伺服和跟踪伺服。
光拾取器200包括含有物镜7和用于在光记录介质1的聚焦和跟踪方向上驱动物镜7的致动器。光拾取器和致动器的结构和操作如前所述。
通过光拾取器200检测的信号通过驱动单元210被转换并输入给控制器220。驱动单元210控制主轴电机201的旋转速度并驱动光拾取器200。控制器220向驱动单元210发送根据从驱动单元210输入的信号进行控制的伺服指令和跟踪指令以执行聚焦伺服和跟踪伺服。
如前所述，使用成对激光二极管作为光源的CD-DVD兼容光拾取器和使用该拾取器的光记录和/或再现装置包括相对光记录介质的半径方向来说位于靠近光记录介质的内圆周的第一弹性件，和位于靠近光记录介质的外圆周的第二弹性件。第一和第二弹性件的变形量彼此是不同的。另外，使用磁驱动单元来确定移动件是否翻转。因此，即使使用了两种类型的光记录介质，尤其是，两种类型的光记录介质的入射表面和记录表面之间的厚度是彼此不同的，在两种类型的光记录介质上都能形成基本上圆形的光斑或类似圆形的光斑。
由于能够改善轴外光的歪斜特性，所以光记录和/或再现装置能被改进。另外，在制造光拾取器致动器过程中，由于其翻转而引起的移动件的不良品率被降低了，致动器的不良品率被降低了，并且光拾取器中的抖动性质也被改进了，因此提高了光拾取器的成品率。
虽然已经示出和描述出本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该能够意识到在不脱离本发明的原理和构思的条件下，可对这些实施例进行变型，本发明的范围由权利要求和其等效的范围所定义。