能够不管盘类型读出数据 的光拾取设备 本发明涉及能够不管盘类型读出数据的光拾取设备，特别涉及能够只用一台拾取设备读具有不同厚度和写入密度的盘中的某一盘、即能够不管盘类型读出数据的改进的光拾取设备。
一般来说，给数字视频盘(DVD)配备了红半导体激光器和具有较大数值孔径(NA)的物镜。上述DVD的写入数据容量是小型光盘(CD)的6或8倍，它能够存储压缩视频和音频数据。即相应于一部电影的数据可以存储在120毫米的盘中。
DVD使用波长为635毫微米或650毫微米的红半导体激光器。
一般来说，如果光源的波长变短，则激光点的直径就与其成比例地减小，因此就能够减小道间距和最小写标记长度。就是说，由于写标记的面积与写标记的波长成二倍比例，所以就能够减小总的写入面积。
激光点直径与光源的波长成正比。因此，如果增大数值孔径，则不改变波长就能够增大写入密度。因此，在光系统中，用于CD的数值孔径约为0.45，但在DVD中它约为0.6。
对于普通地DVD，有以下三种读取盘数据的方法：
第一种方法就是只稍微增大数值孔径。第二种方法就是在光拾取系统中采用称为倾斜伺服机构的倾角补偿设备，而不将数值孔径增大到大于0.52。第三种方法就是将数值孔径增大到0.6和利用盘垫板来减小激光传送距离。
现在说明普通光拾取设备的结构。
参看图1，普通光拾取设备包括将光源1的光束分为主光束和两个用于跟踪伺服的副光束的衍射光栅2。此外，来自衍射光栅2的光束通过光束分离器3经输出平行光的准直透镜4传送到将光聚集为光盘6上的光点的物镜5。此外，光检测器8检测从用于聚集光束的传感透镜7发出的光束数据信号。
现在参看附图描述普通光拾取设备的操作。
光源1的光束通过光束分离器3被准直透镜变换为平行光。该光束被物镜5聚焦并被信息介质上的信息写入表面反射或衍射。如此被反射的光束沿原路返回并被光检测器8变换为电信号。即该光束经传感透镜7沿由光束分离器3形成的另一路径传送到光检测器8。
就利用三光束方法的跟踪和像散方法而言，广泛使用了衍射光栅2和传感透镜7。
高密度光盘的容量是普通光盘的4倍，它所存储的数据可以利用数值孔径约为0.6的透镜来再现。在这种情况下，由盘倾斜造成的象差随着盘厚度的增大而增大。为了解决上述问题，数字视频盘的标准要求盘的厚度为0.6毫米。
目前，图1所示的光学系统包括厚度为0.6毫米的高密度光盘和厚度为1.2毫米的光盘。但是，上述光学系统有以下的问题。
例如，当使用厚度为0.6毫米的盘和数值孔径为0.6的物镜时，在盘表面聚焦点处的光束强度分布如图2的实线所示。当利用物镜5将光束聚焦在厚度为1.2毫米的盘上时，由于透镜球面象差的缘故，光束强度分布这时如图2的虚线所示。
就是说，主瓣的光束强度比显著减小，而副瓣的光束强度增大，因此写在该盘的相邻道上的信号的相互干扰增大。
此外，如果用数值孔径为0.6毫米的物镜来读出数据，则因为相对于盘倾斜度的灵敏度如图2所示过高，所以该光拾取设备不能够再现存储在1.2毫米的盘中的数据。
因此，本发明的目的是提供能够不管盘类型读出数据的光拾取设备，它克服了在普通的不能够不管盘类型读出数据的光拾取设备中遇到的问题。
本发明的另一个目的是提供能够只用一台拾取设备读具有不同厚度的写入密度的各种盘、即能够不管盘类型读出数据的改进的光拾取设备。
为了实现上述目的，提供了能够不管盘类型读出数据的光拾取设备，该设备包括：光源；使光源的光穿过或分离光源的光束的光束分离器；正确地将光束聚焦在具有一定厚度和记录密度的盘上的物镜；控制物镜的有效数值孔径以便根据某一类的盘执行聚焦操作的数值孔径控制单元；以及接收被盘反射的和被光束分离器反射的光束的光检测器，因此能够不管盘的类型读出数据，只用一台拾取设备就能够读具有不同厚度和写入密度的盘中的某一种盘。
图1是表示普通光拾取设备的示意图。
图2是在普通光拾取设备中，在具有不同厚度的盘上的光束强度分布的图示。
图3是本发明第一实施例的光拾取设备的方框图。
图4是本发明的光拾取设备的传动装置的示意图。
图5是LC(液晶)光闸的透视图，它是本发明的数值孔径控制单元的一个部件。
图6A是根据本发明表示在正常白模式中施加给LC光闸的电压的状态的图示。
图6B是根据本发明表示在正常黑模式中施加给LC光闸的电压的状态的图示。
图6C是根据本发明表示将电压施加给图6C的LC光闸的操作实例的图示。
图6D和6E是根据本发明各表示TN LCD内的极化方向的变化的图示。
图6F和6G是根据本发明当给具有PDLC层的液晶光闸施加电压时的图示。
图7A和7B是根据本发明表示LC图形的图示。
图8A是根据本发明表示相对于反差比的图象跳动的大小的图形。
图8B是本发明的其上面形成了透明电极的玻璃片的图示。
图9A是根据本发明表示相对于物镜的数值孔径的变化的相互干扰的图形。
图9B是根据本发明表示相对于物镜的数值孔径的变化的再现信号的图形。
图9C是根据本发明表示相对于反差比的相互干扰的图形。
图9D是根据本发明表示相对于反差比的相对再现增益的关系的图形。
图10是本发明第一实施例的光拾取设备的整体电路结构的电路图。
图11A是表示本发明的光检测器部分的结构的示意图。
图11B是本发明的再现信号处理单元的电路图。
图12是本发明的盘识别单元的流程图。
图13是表示在本发明第一实施例中采用的光拾取设备的平面图。
图14是本发明的拾取座的透视图。
图15是根据本发明表示和图14的拾取座合作的托架的透视图。
图16是根据本发明的可变光圈型的光闸的透视图，它是数值孔径控制单元的一个部件。
图17A和17B是表示对于CD具有小的数值孔径而对于DVD具有大的数值孔径的可变光圈型的光闸的图示。
图18是当在光学系统中采用可变光圈型的光闸而不是采用本发明第一实施例的LC光闸的情况下的数值孔径控制部件的电路图。
图19是本发明的图18的数值孔径控制部件的流程图。
图20是本发明第二实施例的光拾取设备的电路图。
图21是在本发明第二实施例中采用的拾取座的透视图。
图22是根据本发明表示在图21的拾取座中采用的被拆卸的可变光圈部件的透视图。
图23是本发明的和与之固定的拾取座合作的托架的透视图。
图24是本发明第三实施例的激光耦合器方式的光拾取设备的数值孔径控制单元的透视图。
图25是表示本发明的激光耦合器方式的光拾取设备的LD/PD组件的图示。
图26是本发明的激光耦合器方式的光拾取设备的聚焦误差和跟踪误差信号检测器的电路图。
首先描述在本发明中采用的光拾取设备以及本发明第一实施例的无象差的光学系统。
可以用以下公式来计算无象差光学系统利用光的衍射形成的光点大小。
光点大小＝Kλ/2(N.A.) (1)
K表示根据例如简波(plain wave)、高斯光束、或截短光束，这样的光源的光强度分布特性确定的常数，λ表示在上述公式中所用光源的波长，N.A.表示预定的数值孔径。
根据公式(1)，当数值孔径增大时，光点大小减小。例如，对于厚度为0.6毫米的高密度盘，由于道之间的间距和凹坑的直径都较小，所以需要相对较小的光点和数值孔径较大的物镜。但是，对于厚度为1.2毫米的盘，由于道之间的间距和凹坑的尺寸都比厚度为0.6毫米的盘的大，所以即使略微将光点大小增大也能够读出数据和在读高密度盘时使用具有较小的有效数值孔径的物镜。
数值孔径和入射到物镜的光束的尺寸之间的关系可以表示如下：
D＝2f(N.Λ.) (2)
D表示入射光束的直径，f表示物镜的焦距。
即当对具有相同焦距的物镜的入射光束的尺寸进行控制时，就能够改变物镜的有效数值孔径。
但当在包括数值孔径为0.6的物镜和厚度为0.6毫米的高密度盘的光学系统中读存储在厚度为1.2毫米的磁盘上的数据时，会出现以下问题：
第一，如果不进行焦点补偿，则由于非锐焦点现象而不能获得正确的聚焦。
第二，由于因盘厚度变化引起的球面象差造成的中心强度分布的减小和第一个副瓣分布量的增大，所以由相邻道之间的信号干扰造成的相互干扰增大，导致S/N比值减小。
第三，由于因盘倾斜引起的彗形象差和象散性的缘故，光学系统变得不稳定。
因此，如上所述，因为光学性能的降低，所以不再能够读出存储在盘上的数据。
由盘厚度变化造成的球面象差的大小可以用以下公式来计算：ΔWFESA-RMS=(n2-1/8180n3)(NA)4Δd---(3)]]>
n表示盘的折射率，Δd表示厚度变化量，NΛ表示数值孔径。
由散焦造成的象差的大小可以用以下公式来计算：
ΔWFEDF－RMS＝(1/43)(NΛ)2ΔZ (4)
ΔZ表示散焦量。
在通过将焦点移向厚度为1.2毫米的盘的数据写入表面和消除相对于散焦的任何干扰而用数值孔径为0.6的物镜读存储在厚度为1.2毫米的盘上的数据和通过用数值孔径控制单元将物镜的有效数值孔径改变为0.3来读存储在该盘上的数据的情况下，计算出现的象大小和中心强度分布就能够得到下表。这时，根据Marechal判据，近似无象差可被表示为相对于中心强度分布的关系的整个光学系统的总均方根波前象差应当小于0.07λ，中心强度分布大于80％。 在用数值孔径为 0.6的物镜读存储 在1.2毫米的盘中 的数据的情况下 在将数值孔径变为 0.3之后用物镜读 存储在1.2毫米的 盘中的数据的情况下厚度变化达0.6毫米所造成的球面象差的大小 0.43λ 0.027λ散焦造成的象差的大小(RMS) 31.67λ (-)总的象差大小(RMS) 31.67λ (0.43λ) 0.027λ中心强度分布违背Marechal判据 大于95％
*()中的值表示进行散焦补偿时的值
如上表所示，通过改变所采用的物镜的有效数值孔径，通过将焦点移向1.2毫米的盘的数据写入表面，以及通过消除相对于散焦的任何干扰，就能够读数据。
此外，当用数值孔径控制单元改变物镜的有效数值孔径时，由于能够如下地减小相对于盘倾斜的象差的大小，所以能够得到更稳定的光学系统。ΔWFECM-RMS=(n2-1/272n3(NA)3d0---(5)]]>
按照公式(5)，当折射率“n”为1.55、盘厚度为1.2毫微米、盘倾斜是0.6°以及波长为635毫米时，象差大小如下： 数值孔径为0.6的 物镜 数值孔径为0.3的 物镜象差大小 0.090λ 0.011λ
但是，如公式(1)所示，如果有效数值孔径减小，则相对于衍射所需的光点大小增大，当该光点大小超过由盘类型确定的预定值时，不是由于因象差造成的强度分布的变化，而是由于该光点大小的增大造成了相互干扰，因此读出信号的信噪比就不令人满意了。
因此，有效数值孔径的值有一定的数值范围，有效值的最大值受到象差的强度分布的变化状况的限制，而最小值受到光点大小的增大的限制。
为了满足上述条件，在相对于厚度为0.6毫米的盘采用数值孔径为0.6的物镜的情况下，当读存储在激光盘中的数据时，可以用以下公式来获得有效数值孔径：
0.27＜有效数值孔径＜0.50 (6)
对于上述有效数值孔径的范围，请参看以后将进行的对图9A和9B的描述。就是说，图9A表示相应于物镜的数值孔径变化的相互干扰的变化，图9B表示相应于物镜的数值孔径变化的再现信号数量的变化。
根据上述原则，本发明的发明人认识到：在具有较大数值孔径的、能够读写入在较薄的高密度盘中的数据的光拾取设备中，作为读存储在厚度较厚的较低密度的盘中的数据的一种方法，通过利用数值孔径控制单元改变物镜的有效数值孔径来满足公式(6)的条件，就能够实现本发明的目的。
现在描述本发明第一实施例的能够不管盘类型读出数据的光拾取设备的结构。
图3表示本发明第一实施例的光学系统。
如图3所示，该光拾取设备分别包括如虚线所指出的光学系统“A”和电路系统“B”。
光源21的光束通过衍射光栅24和光束分离器23到达物镜25。此外，数值孔径控制单元30位于物镜25和光束分离器23之间，用来改变物镜25的有效数值孔径，使光束到达物镜25。虽然数值孔径控制单元30与传动装置驱动单元26连接，但可以用位于物镜25和光源21之间或与物镜25和光源21成一整体的其它部件(未示出)来完成数值孔径控制单元30的目的。
来自数值孔径控制单元30的光束通过物镜25到达盘10。被盘反射的光束经相同路径到达物镜25和光束分离器23。被盘信息写入表面的信号调制的光信号的路径被光束分离器23改变，经检测传感器27到达光检测器28。光检测器28起将该光信号变换为电信号的作用。
光检测器28输出的电信号通过再现信号处理单元500和盘识别单元550传送到微计算机800。此时，再现信号处理单元500根据光检测器28输出的信号向跟踪控制单元600和聚焦控制单元650输出跟踪控制和聚焦控制信号。此外，在再现信号处理单元500处理再现信号时直接将高频信号RF输出给盘识别单元550或数字信号处理单元750。
微计算机800输出相应于盘10的厚度的信号给数值孔径控制单元驱动单元400，以便驱动控制相应于各种盘的数值孔径的数值孔径控制单元30，微计算机800还输出该信号给聚焦控制单元650，以便根据盘识别单元550输出的信号调整物镜25的初始焦点和执行聚焦控制。
此外，微计算机800与马达控制单元700连接，以便根据盘10的类型控制主轴马达(未示出)。马达控制单元700与数字信号处理单元750连接。
可以按照具有传动装置驱动线圈26a的传动装置驱动单元26的运动来移动物镜25。
现在描述包括LC光闸的光学系统“A”的结构，该LC光闸的功能与数值孔径控制单元30的功能相同。
图4表示具有作为数值孔径控制单元之一的LC光闸的传动装置。
如图4所示，传动装置40包括绕在具有物镜25的推进器25a的外环形表面上的跟踪线圈26a和聚焦线圈26b，与推进器25a、跟踪线圈26a和聚焦线圈26b接合的磁轭26，以及容纳磁轭26的传动装置基座29。此外，在推进器25a的两端有凸出物34，以便后板32b利用支架32的细长开口与金属丝35连接。在传动装置基座29的中央部分形成开口29a以便使光束通过。
具有多块板的LC光闸44放置在推进器25a的下部，与物镜间隔开来。
参看图5，提供了LC光闸44来使一定强度和形状的光束照在两个透明板66和70上，以便对透明电极67a和67b进行控制。
在透明板66和70上的透明电极67a和67b之间形成由以下公式确定的预定间隙“d”。第m阶差值的最小条件可以表示如下：d=((2m)2-1)λ/2δn]]>
普通光束的折射率为No，而异常光束的折射率为Ne。
通过将TN液晶插入在间隙“d”中形成的TN LC层68以及通过与设置在出射侧透明板70上的偏振器71和74连接以便具有与出射光的偏振方向相同的方向来构或LC光闸44。
参看图5，从入射侧透明板66入射的一束光72通过透明电极67a和67b以及TN LC层68。通过在不给其提供电压和控制间隙“d”的状态中使TN LC层67的LC具有90°的倾斜来使入射光的偏振方向旋转90°。
即如图5所示，旋转方向如箭头73所示。
此外，当将PDLC(聚合物扩散液晶)插入LC层68时，通过LC层68的入射光的偏振方向没有改变，这与基于其PDLC的固有特性的LC的情形不同。当利用上述特性时，虽然需要用另一偏振板来在NTLC中的偏振方向变化时阻挡入射光，但PDLC不需要上述结构。因此，如图6A至6G所示，形成透明电极67a、67b和67c并将PDLC插入LC层而不是插入TN LC。当在透明电极中接通和断开电压时，入射到没有被提供电压的LC层的入射光被散射，没有入射到出射侧。此外，传送到给其提供了电压的区域的入射光入射投影侧。
图6A表示在正常白模式中将电压提供给LC光闸的电极的状态，图6B表示在将电源电压提供给LC光闸的电极的状态下在TNLC中的偏振方向的变化。
如图6A所示，此处的TN LC层68包括层68a、68b和68c，当将电压提供给与层68a和68c连接的电极67a和67b时，光关系特性消失，因此，由于如图6B所示保持着预定的入射偏振方向，所以如图6A所示，与入射偏振方向垂直的偏振板阻挡了光束。但是，由于电压没有提供给层68b，偏振方向旋转了90°，光束如图6A箭头所示穿过偏振板71。
更仔细地说，当在没有给其提供电源电压的状态下使LC光闸44的方向与旋转了90°的偏振方向相同时，入射光穿过LC光闸44。相反地，当给其提供了具有被波形发生器144控制的交流分量的预定电源电压时，由于光关系特性消失，光被偏振板71阻挡。在这种情况下，最后出射的光的出射光束的偏振方向相对于最初的入射光束的偏振方向旋转了90°，这种模式被称为正模式或正常白模式。
图6B表示在正常黑模式下将电压提供给LC光闸的状态，图6D表示在被提供了电压的TN LC中的偏振方向的变化。
如图6B所示，当给透明电极67C提供电压而没有给透明电极67a和67b提供电压时，就应当控制开关SW10。即总应与透明电极67c无关地控制透明电极67C。
更仔细地说，在与通过TN LC层68的出射光的偏振方向垂直地固定偏振板71的情况下(为参考起见，图6D表示波形发生器144的电压没有提供给透明电极67a和67b的情形)，即偏振板71被固定为与入射光的方向一致，则来自TN LC层68的出射光就被偏振板71旋转了90°并被其阻挡。在这种情况下，带有偏振板71的LC板的模式被称为负模式或正常黑模式。
当给TN LC层68的电极提供其频率和波形、功率以及偏置都适合于LC光闸44的驱动的具有交流分量的电压时，由于LCD的光关系特性消失，以及提供了具有在光通过LCD时与入射光的偏振方向一致的偏振分量，所以从连带着出射侧的透明板70的偏振板71中输出了预定的光。如果采用上述的TN LC层68，则最后的偏振方向和最初级的偏振方向就可以具有相同的偏振方向。
图6F和6G表示采用PDLC作为LC层68的操作状态。
如图6F所示，当没有给透明电极67a和67b提供电压时，必须控制开关SW10，以便总是给透明电极67c提供了电源电压，与此同时，透明电极67a和67b被通电和断电。
更仔细地说，由于到达没有被提供电源电压的电极67a和67b的PDLC层68a和68’b的光被散射，所以减少了光量。相反地，到达被提供了电压的透明电极67c的PDLC层68’c的光没有被散射，通过投射侧。
这时，通过LC层的光量和散射光的光量之间的比值满足以下所述的公式。
此外，为了增大数值孔径，当如图6G所示给透明电极67a和67b提供电压时，所有入射光都到达投射侧。
在用于读高密度磁盘的数据的光拾取设备的情形中，需要大数值孔径的物镜，以便根据衍射理论，在孔径较大时光束的尺寸沿偏振方向增大。此外，当采用用塑料制作的物镜时，由于因材料的双折射而引起的象散现象出现在偏振方向，所以需要将偏振方向调整到与在盘上形成的道的切线方向一致，因为对增大信噪比有一定作用，所以就能够选择所需的模式。
此外，对于具有TN LC层68的LC光闸4，因为因透明板66和70之间的间隙误差造成的偏振旋转角度方面的误差、初始入射偏振方向在LC光闸44中的误差和偏振板71安装误差，所以当采用以上两种方法时，在光阻挡区域会出现光泄漏，因此难于获得所需的光学系统性能。此外，当插入PLDC(聚合物扩散液晶)时，由于散射光从没有被提供电压的区域入射，所以与光基本上被阻挡时相比会出现性能的改变。如图8B所示，当光传送单元的光强度为“1”时，上述性能的改变可以用反差比(C.R.)表示如下：
反差比(C.R.)＝Is/It
It表示光传送单元“A”的光传送强度，Is表示光阻挡单元“B”或光散射单元的光传送强度。
图8A表示凹坑造成的图象跳动相对于反差比的变化，图9c表示相互干扰相对于反差比的变化，图9D表示再现增益与反差比的关系。
阻挡单元传送强度比值的有效范围如下：
0≤反差比≤0.1
由于通过LC光闸44的光束根据LC光闸44是否运行而具有不同的入射直径，所以数值孔径发生变化，物镜25聚焦光束以便在盘10的数据写入表面上形成焦点。当在数据写入表面上形成了焦点时，由于当传动装置驱动单元26在播放模式中偏离初始位置时需要调整焦点的位置，以及由于厚度为0.6毫米的盘的写入表面和位于初始位置处的物镜25之间的距离L1小于作为具有LC光闸44的传动装置40和物镜25的基准表面和在盘10处的物镜25的边缘之间的距离L2，所以首先出现相应于厚度为0.6毫米的盘的RF的点，然后出现相应于厚度为1.2毫米的磁盘的另一个点。
当提供给传动装置40的聚焦线圈的电压有较大的变化时，由于需要相当高的电压，如果用Vs表示在厚度为0.6毫米的盘中出现RF时提供给聚焦线圈的某一电压，用Vc表示在厚度为1.2毫米的盘中出现RF时提供给聚焦线圈的某一电压，则通过将Vc和Vs设定为聚焦控制设备60的“偏置”电压值就能够控制不同磁盘的初始焦点。
图10表示在本发明第一实施例中采用的光拾取设备的电路系统“B”的电路。
如图10所示，当按下播放键(未示出)时，微计算机800输出控制信号给开关SW1。当放大器AMP2的偏置电阻值是小型光盘CD的偏置电阻值时，连接Rc，而在DVD的情形中，连接Rs。
当将DC—偏置提供给聚焦控制单元650中的聚焦线圈655时，传动装置40移向盘10。在移动了传动装置40之后，微计算机800接通与数值孔径控制单元400的振荡器30a连接的开关SW2以便驱动LC光闸44，由此减小有效数值孔径。即LC光闸的外部变暗。
在减小了有效数值孔径之后，微计算机800识别盘10，接通马达控制单元700的开关SW3，选择可变电阻RL的某一值，并以较低的速度旋转主轴马达710。主轴马达710与功率放大器715连接，而功率放大器715与马达控制单元720连接。
与此同时，微计算机800接通聚焦控制单元650的开关SW4，将振荡单元655输出的三角波提供给传动装置40并使传动装置40摆动。此时，如果接通了开关SW4，则开关SW6就保持断开状态，而如果断开SW4，则开关SW6就接通。
开关SW5根据开关SW1的操作来接通。在CD的情况下，再现信号处理单元500控制增益G1’、G2’和G3’，而在DVD的情况下，它控制G1、G2和G3。
现在更详细地描述再现信号处理单元500。
图11A表示光检测器的内部结构，而图11B表示再现信号处理单元的电路。
如图11A所示，光检测器28分为三部分28a、28b和28c，28a这一部分位于光检测器28的中部，再被分成四个小部分。如图11B所示，传送到每一部分28a、28b和28c的光束因光—电效应而被变换成为电信号。就是说，电信号a、b、c、d、e和f分别被RF信号计算单元555、聚焦误差计算单元560和跟踪误差计算单元565计算为RF信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号，因此盘类型就被盘识别单元550所识别。
再现信号处理单元500的模拟开关阵列570(图10中的开关SW5)接收以由光检测器28给其提供的操作信号为基础的信号，检测相应的路径，读DVD盘，并提供由具有增益G(在图11B中，增益被称为G1、G2和G3)的运算放大器(未示出)的输出端输出的输出信号。在读低密度CD时，它提供该运算放大器的输出信号。这时，在增益G和G之间有以下关系：
G≤G
RF信号计算单元555、聚焦误差计算单元560和跟踪误差计算单元565将该运算放大器输出的信号分别变换为RF信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号并分别将它们传送给数字信号处理单元750、聚焦控制单元650和跟踪控制单元600。
图12表示盘识别单元的流程图。
当在盘10的数据写入表面(未示出)上形成光点时，由于需要根据对盘类型10的识别结果来调整焦点位置，所以如图12所示，微计算机800将传动装置40移向盘10，通过驱动LC光闸44来减小数值孔径，并以恒定的速度旋转马达控制单元700的主轴马达710。
在上述条件下，传动装置40被摆动并确定是否产生了RF信号。在此可以确定是产生了RF信号(即在厚度为1.2毫米的盘的情形中)还是没有产生RF信号(即在厚度为0.6毫米的盘的情形中)。
1)如果产生了RF信号，就以恒定的线速度(此后称为“CLV”)控制主轴马达710，用马达控制单元720来控制基准旋转量。然后利用再现信号处理单元500分别将聚焦控制和跟踪控制信号传送给聚焦控制单元650和跟踪控制单元600。。然后拾取设备读出信号。
2)如果没有产生RF信号，传动装置40就返回初始位置，并通过停止对LC光闸44的驱动来增大有效数值孔径。此外，还摆动传动装置40。此后判断是否产生了RF信号。此时，如果没有产生RF信号，就认为盘有错误或没有盘。如果产生了RF信号，就利用CLV来控制主轴马达710，并利用马达控制单元720来控制基准旋转量。然后通过控制增益值执行聚焦控制和跟踪控制来读出信号。
现在更详细地描述RF信号没有被产生时的情形。
微计算机800控制开关SW1并设定传动装置40的初始位置，使得偏置电阻是Rc，当在传动装置40的摆动期间产生了高频信号时，就利用由盘识别单元550的R1、D1、C1和C2组成的DC检测单元将电压提供给比较器C1，当该电压高于由电阻Rt和R3设定的基准电压时，就认为高频RF大于有效值，微计算机认为盘是CD类型的。
当盘类型被识别时，在微计算机800在保持开关SW1、SW2和SW5的状态的同时断开了开关SW4之后，在所述的聚焦控制单元650、跟踪控制单元600、马达控制单元700、数值孔径控制单元30以及再现信号处理单元500之中，微计算机800切换开关SW3来将控制信号提供给马达控制单元720，通过接通开关SW6来将由再现信号处理单元500输出的聚焦误差信号提供给聚焦控制单元650，还将跟踪误差信号提供给跟踪控制单元600。此外，当在马达控制单元700处切换开关SW3时，数字信号处理单元750输出的马达控制信号被提供给马达控制单元700以便进行CLV控制。但是，如果在传动装置40的摆动期间RF信号没有被产生，微计算机800就控制开关SW1以便使偏置电阻为Rs并恢复传动装置40的位置，断开开关SW2来停止LC光闸44的操作并增大有效数值孔径此外，微计算机800接通开关SW4并提供从振荡单元655输出的三角波来摆动传动装置40。在上述的操作中，提供了选择具有相应于高密度盘的某一增益的路径的控制信号。
当在摆动操作期间RF信号被产生时，比较器C1就输出盘识别信号给微计算机800，微计算机800保持开关SW1、SW2和SW5不变。此外，对马达控制单元720进行控制以便利用接收的信号来控制CLV。当开关SW6被接通时，FES信号被提供给聚焦控制单元650、TES信号被提供给跟踪控制单元600，以便进行聚焦和跟踪控制。
但是，当RF信号没有被产生时，就意味着不存在盘错误或没有盘，输出误差信号并停止操作。
现在详细地描述用可变光圈而不是用LC光闸44作为数值孔径控制单元时的情况。
图13表示本发明第一实施例的光拾取设备。
如图13所示，标号130表示播放机的一个机芯。拾取传送马达132被设置在机芯130的一侧，用于传送拾取器。第一齿轮136被设置在拾传送马达132主轴134的上部分，且第一齿轮136和第二齿轮138相互啮合。另外，第三齿轮139被设置在第二齿轮138的上面部分。第三齿轮139和齿条140相互啮合，从而将马达132的驱动力传送给连接到托架122上的齿条140。
另外，拾取基座100被设置在托架122的上面部分，且托架122是由轴124所支撑的。另外，轴110被设置在拾取基座100的两端上。
图14示出了图13的拾取基座。
如图14所示，在拾取基座100的中心部分处形成了一个预定凹口105，而在凹口105的中心部分处形成了一个嵌入部分108a，且在嵌入部分108a的一部分上面设置有衍射光栅24和光束分离器23。
在光束分离器的一侧开成了一个凸出物115，用于固定检测镜27。所述的检测镜27被嵌入到一个圆柱形检测镜保持器127a中，在检测镜保持器127a的下面部分上形成了一个开口127b，从而使得可拆卸地嵌入凸出物。另外，在拾取基座100侧壁100a的一个预定位置处形成了一个开孔107a。所述的光检测器28被插入到开口107a之中。
同时，在凹口的内侧壁上形成了一个光闸嵌入开口108。
图15示出了一个连接到拾取器基座的托架。
如图15所示，托架122被设置在拾取基座100的下部，且托架122用于输送拾取基座100。托架122是一个U形板。在托架122阶梯形侧壁122a的上面部分处设置有一个板簧124，用于固定拾取基座100的轴110。在侧壁122a的上表面123上形成一个开孔128。另外，在板簧124的一个预定位置处形成了一个开孔124a和开孔128相对应。另外，利用螺钉126将板簧124固定到托架122的侧壁122a上。此时，轴110被放置在下凹处123。另外，在托架122中央基板125的预定位置处形成了一个开孔125a。一个光闸基座固定单元174被设置在用于固定螺钉127的开孔125a处，如图16所示。
下面解释图14所示嵌入到光闸嵌入开口108中的可变光圈型光闸。
如图16所示，可变光圈形光闸160包括有第一和第二叶片162和164、用于接收第一和第二叶片162和164的光闸基座166和整体嵌入到光闸基座166上的光闸盖168。光闸基座166包括有一对细长开孔170和一个开孔172。另外，在一对开孔170之间形成了多个相互隔开的小孔。
第一和第二叶片162和164包括有导向孔162a和164a以及开孔162b和164b。另外，第一叶片162具有一个其一边是开放的帽形空隙162c，而第二叶片164包括一个帽形空隙164C。
固定部分174从光闸基座166的一侧向外伸出，从而被固定到一个托架(未示出)上。在光闸基座166开孔172的上面和下面部分处形成了一个凸出物175，以导引第一和第二叶片162和164的导向孔162a和164a。另外，在光闸基座166的外侧壁166c上形成了一对凸出物166d。凸出物166d被插入到光闸盖168接合部分168c的开孔168d之内。
另外，具有一个伸出的马达轴182的马达180被放置在光闸基座166的下面。一对支撑块184与马达轴182相互隔离地设置在马达180的上面部分处。马达轴182被嵌入到转子185的中心孔185a之中。转子185包括有一对伸出的支撑轴186，支撑轴186被插入到光闸基座166上形成的细长孔170之中，并且第一和第二叶片162和164被嵌入到支撑轴中。此后，就可以根据马达180的驱动力使第一和第二叶片162和161左右运动。
另外，光闸盖168包括一个开孔169和一对细长开孔167，其中的每一个都形成于相对光闸基座166的预定位置处，在细长开孔167之间形成了多个小孔163。另外，在光闸盖168的两侧形成有一对配合部分168c从而可以整体地和光闸基座166相互配合。在配合部分168c的内部形成了一个矩形开孔168d。在光闸基座166外壁166c上形成的凸出物被嵌入到开孔168d中。
图17A和17B分别示出了适用于CD和DVD的光闸。
如图17A所示，在使用小数值孔径的情况下，需要使用一定数量的光以覆盖区域“Λ”，而在采用大数值孔径的情况下，如图17B所示，需要使用一定数量的光以覆盖区域“B”。
1)：在小数值孔径的情况下(图17A)：
首先，当马达被驱动时，被传动连接到马达主轴182上的转子185被驱动。此时，固定到转子185两侧的支撑轴186变得可以在细长开孔170范围内运动。在小数值孔径的情况下，当插入到第一叶片162开孔162b中的支撑轴186沿细长孔170向右运动其中距离的一半时，第二叶片164沿细长孔170向左运动其中距离的一半，其中，支撑轴186插入到开孔164b之中。这里，由于支撑轴186是依据转子185的运动而作相反方向的运动，所以，第一和第二桨叶162和164是依据支撑轴186的运动而作彼此相反方向的运动的。
2)在大数值孔径的情况下(图17B)：
首先，当马达180被驱动时，与马达轴182相啮合的转子185被驱动。此时，设置在转子185两侧的支撑轴186变得可以在细长孔170范围之内运动。在大数值孔径的情况下，当插入到第一叶片162开孔162b中的支撑轴186沿着细长孔170向右运动时，第二叶片164沿细长孔170向左运动，其中，插入到开孔164b中的支撑轴186彼此相互面对。这里，第一和第二叶片以相反的方向运动。
虽然如图16所示，第一和第二叶片162和164的形状被规定必须具有一个翼形，但是，若形状不相互影响并能适当地控制光的数量，那么，第一和第二叶片162和164可以具有各种形状(未示出)。
图18示出了一个将可变光圈型光闸用作数值孔径控制单元的光拾取装置。
由于图18的结构除了数值孔径控制单元以外都与图10所示相同，所以有关描述将省略。另外，图19示出了当在其中使用可变光圈型光闸时的可达控制方法的流程图。
如图18和19所示，在使用可变光圈型光闸160的数值孔径控制单元30的情况下，当一个偏振电压被加到马达控制装置700上时，可变光圈型光闸变成打开，并且当没有偏振电压施加到马达控置装置700上时，马变光圈型光闸被关闭。作为一个基准，在顺时针方向旋转的情况下，流经检测电阻R10的电流具有正值+io，但是，在逆时针方向旋转的情况下，电流具有负值-1o。
当微机800的一个控制信号使得开关SW8变成高电平状态并使开关SW10变成低电平状态时，差动放大器AMP4输出某个值+V，且NPN晶体管Q1变成导通，正电压被施加给马达330，马达顺时针旋转。此时，可变光圈型光闸160打开。此后，当可变光圈型光闸160的运动达到一定的量并使一个限制构件(未示出)固定就位时，整个负载都被加到马达上，从而使马达330接收大于正常状态下的预定电压值。此时，当在检测电阻R10处的电压电平高于二极管D1的阈值电压时，电流流过二极管D1并流经电阻R8，差动放大器AMP5的正输入端接收一个正电压，从而使差动放大器AMP5的输出为一个高电平状态。此后，微机800根据一个S信号来识别所述的输出，并使所述开关SW8变成低电平状态。
另外，为了关闭可变光圈型光闸(即：在读存贮在CD内的数据的情况下)，使开关SW8变成低电平状态，而使开关SW10变成高电平状态，这样，差动放大器AMP4的输出变成负电压-V，晶体管Q2被启动，马达330接收一个负电压，从而使马达330接着相反的方向旋转。此时，微机800保持当输出电压“S”为低电压状态、可变光圈型光闸完全打开时的电流状态，并且马达30不可能反向旋转，马达30接收整个负载，一个高电压加到电阻R10上，同时，一个负电压加到差动放大器AMP5的输入端上。
因此，当输出增大时，微机800检测这一增大，使开关SW8变成低电平状态并停止向马达330提供电压。
另外，图20示出了一个根据本发明第二实施例的一个光拾取系统。
除了光学系统AA以外，第二实施例的光拾取系统的结构与第一实施例相同，因此只对光学系统AA进行描述。
参看图20，光学系统AA包括：诸如是一个激光二极管的光源41；用于衍射来自光源41的光束并用于形成与一个主光束和跟踪伺服相关a±1衍射光的衍射光栅54、用于输出平行光的准直透镜55；用于发送由盘10a反射回来的光并用于把光传送给检测镜47的光束分离器43，用于改变照向盘的光的宽度并用于改变物镜45有效数值孔径的数值孔径控制单元30，用于把光聚焦到盘10a上并用于接收被盘10a的信号调制的光信号的物镜45；具有用于根据盘类型执行调整相应焦距的操作、根据盘10a的位置移动执行聚焦控制操作和执行跟踪控制操作的驱动线圈46a的传动装置驱动单元46，具有至少两种不同厚度和至少两种不同密度的盘10a；被写入到盘10a上的写信号所调制来把由物镜45反射的光信号发送给一个光检测器48并用于产生一个控制聚焦所需的象散的检测镜47；以及用于把光信号转换成电信号的光检测器48。
另外，根据本发明第二实施例的数值孔径控制单元30可以是一个LC光闸或是一个可变光圈型光闸。但是，在本发明中，可变光圈型光闸适合于实现本发明第二实施例的目的。
图21示出了在本发明第二实施例中所采用的拾取基座。
如图所未，标号200示出了一个拾取基座。拾取基座200具有一个矩形凹座和一个半圆形的凹口部分204。另外，在拾取基座200中间上面部分上形成的一个凸起部分209内形成了一个向外伸展的轴209a，以与光盘130(图13)的预定部分相连接。
在拾取基座200的预定部分处形成了一个矩形板放置部分202，用于放置光束分离器43。光束分离器43的后面设置有圆柱形保持器205，用于固定准直透镜55。在保持器205的下面部分形成有一个开孔205a，以接收在拾取基座上形成并位于放置部分202之后的凸出物215。另外，准直透镜55可拆卸地插入到保持器205中。
在放置部分202的左侧处形成了一个凸出物216，并且保持器226上的一个开孔226a与凸起216相配合，从而可以固定检测镜47。另外，检测镜47可拆卸地安装到保持器226上。
在拾取基座200的中心部分处形成了一个光闸嵌入开孔209。如图22所示的一个可变光圈构件110被嵌入到光闸嵌入开孔209中。在拾取基座200侧壁248的预定位置处形成了一个开孔248a，以接纳插入其中的光检测器48。另外，在拾取基座200的前侧壁258上形成了一个开孔258a，用于在其中放置光源41。
另外，设置在放置部分208处的直角板形折叠镜208a可以被设置在半圆孔204的一个预定位置处。
图22示出了依据本发明第二实施例可变光圈构件和驱动构件之间的关系，图23示出了可与拾取基座一起操作的一个托架。
如图22所示，可变光圈构件210具有一个弯角部分、一个在垂直侧壁212预定位置处形成的通孔和一个在水平壁213上形成并具有预定齿数的齿条216。托架250被设置在拾取基座200的预定部分处(图21)，并且托架输送拾取基座200。如图23所示，托架是一个U形板。在托架250阶梯形侧壁252的上面部分设置有一个板簧254，用于把拾取基座固定到托架250上。侧壁252具有一个开孔252a。在板簧上形成一个开孔256，以和开孔252a相配合。利用螺钉258将板簧254固定到托架250的侧壁252上，且拾取基座200的轴209被安装到板簧254和上表面253上。
另外，在与拾取基座200共同运作的托架250侧壁252的预定部分处设置了一个马达固定板260，并且如图22所示在马达固定板260处设置有一个马达。如图23所示，马达固定板260由多个螺钉160a固定。另外，如图22所示，马达220具有嵌入一个螺旋齿轮的轴222。螺旋齿轮224包括第一到第三齿轮227、228和229，并连接到可变光圈控制构件210的齿条216上。另外，第一到第三齿轮227、228和229具有垫片227a、228a和229a以及环227b、228b和229b，它们都被嵌入到相应的轴227c、228c和229c中。轴227c、228c和229c被嵌入到相应的开孔237c、238c和239c中。标号218a表示可变光圈构件210的放置部分。
下面解释能够在不考虑本发明第二实施例所用盘类型的情况下读出数据的光拾取装置的操作。
首先，来自光源41的一束光通过衍射光栅54，并被分离以产生子光束，该子光束是利用一光束和三光束方法进行跟踪伺服所需的第一衍射光束。但是，在一光束方法的情况下，衍射光栅可以被省略。
光束通过准直透镜55被传送给可变光圈构件210(图22)。
在第一实施例中用作数值孔径单元的LC光闸或可变光圈型光闸也被用于第二实施例中的同一目的。然而，在本发明的第二实施例中，采用了一个可变光圈构件去控制数值孔径。
图24示出了根据本发明第三实施例的激光耦合型光拾取系统。
如图24所示，本发明第三实施例直接提供了一种激光耦合型光学系统，其中光学系统和推进器360构成了一个整体。
就是说，推进器360被整体地置入本发明第一实施例的光学系统之中。在图24中示出的光检测器和激光二极管组件如图24和图25所示包括有一个用于使光束分离器运作的诸如激光二极管的光源321。另外，激光耦合器包括两个光检测器322和324。即，如图25所示，光源321、斜面323、光检测器322和324以及激光二极管组件355被整体设置，因此，通过利用数值孔径控制单元控制物镜的数值孔径和将光聚焦到一个盘的数值写入表面上，就能够通过利用棱镜357接收来自光检测器和激光二极管组件355的光源321的光束来从光检测器中读出数据。
数值孔径控制单元的操作与第一实施例相同。另外，激光耦合型光拾取系统的跟踪伺服和聚焦伺服方法是使用图26所示的电路系统执行的。就是说，由于光检测器326的输出是B－(A＋C)，光检测器324的输出是B－(A’＋C’)，所以，如图26所示，光检测器326和324之间的输出差为“326—324”。
如上所述，使用数值孔径控制单元可以使依据本发明的能够不管盘类型而读出数据的光拾取装置去读取存贮在低密度盘、CD或DVD高密度盘上的数据。