专利名称：倾角检测装置、光学头、光信息处理装置、计算机、视频记录装置、视频再现装置和汽车导 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测光盘或光卡等光信息记录介质与光学拾波器的相对倾角的倾角检测装置。而且，本发明还涉及具有该倾角检测装置、对光信息记录介质进行信息的记录、再现或删除的光学头和光信息处理装置。
另外，本发明还涉及将所具备的该光信息处理装置作为存储装置的计算机、视频记录装置、视频再现装置以及汽车导航系统，。
背景技术：
近年来，随着光盘技术的发展，重复记录型光盘和只读(ROM)光盘等各种光盘被投入使用。在这种情况下，人们提出多种用于检测作为光盘弯曲等导致的光学头和光盘之间的相对倾角的方案，光盘扭曲是光盘上光点质量劣化的一个原因。
图6所示为装载有检测光学头与光盘之间相对倾角的装置的光学头结构。在图6中，从半导体激光器101出射的激光被棱镜103反射，经过准直透镜104成为平行光后由物镜105会聚，然后在光盘106的信息记录面上形成光点。然后，光盘106反射的光再次透过物镜105并透过准直透镜104、棱镜103和柱面透镜108，然后入射到光检测器109中。现有技术中，将用于检测由光盘106的弯曲等导致的光学头和光盘106之间相对倾角的倾斜传感器110，设置在头底座111上面。该倾斜传感器110包括发光二极管112和夹持该部件配置的受光器件113、114。发光二极管112发出的光由光盘106反射后，由受光器件113、114受光。通过该受光器件113、114的输出差检测出相对倾角。
如上所述，为了检测光盘和光学拾波器的相对倾角，现有的光学拾波器在光学拾波器的头底座111上设置倾角检测用倾斜传感器110，这样就导致了光学拾波器的尺寸大、成本高。
为了解决上述问题，特许第2827186号公报(发明名称光盘弯度检测方法和光学拾波器)中，如下所地检测光盘和光学拾波器的相对倾角。即，将从半导体激光器发出的光分离成主光束和其左右2个副光束的这3个光束，将该3个光束照射到光盘的信号面上，使其各自的光点在从光盘中心延伸的半径线上排列。将光盘反射的各返回光引导到产生象散的光学部件上，对于透过该光学部件的3个光束当中左右2个副光束，分别由2个倾角检测用4分光传感器受光。利用上述2个倾角检测用4分光传感器的输出，通过象散法检测出由于光盘和光学拾波器的相对倾角产生的2个副光束在光盘信号面上的正或负散焦，从而可以检测出光盘和光检测器的相对倾角。上述结构中，必须将2个倾角检测用副光束的来自光盘的返回光分别引导到2个4分光传感器的中心。但是，由于温度变化导致半导体激光器的波长变化等发生变化时，副光束的光轴发生变化，返回光入射到偏离4分光传感器中心的位置上，结果就出现倾角检测用信号中产生误差的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本申请发明的目的是提供一种倾角检测装置，该倾角检测装置可以在不使光学头的大型化且不增加成本的情况下，检测出光信息记录介质与光学头的光轴的相对倾角，并且可以不受由于温度变化引起的激光波长变化的影响而稳定地检测出光信息记录介质与光学头的相对倾角。另外，本发明的目的还在于提供一种使用该倾角检测装置的光学头和光信息处理装置，以及一种将该光信息处理装置作为存储装置而具备的计算机、视频记录装置、视频再现装置和汽车导航系统。
本发明的倾角检测装置包括光源；使来自所述光源的光束在光信息记录介质上会聚的会聚光学系统；将来自所述光源的光束分离成主光束和至少2个副光束的光学分离装置；以及检测出来自所述光信息记录介质的反射光的检测装置，所述主光束朝向所述光信息记录介质的第1会聚光的焦点位置、和所述副光束朝向所述光信息记录介质的第2会聚光的焦点位置，在所述会聚光学系统的光轴方向及与所述光轴方向正交的方向上互不相同，通过利用所述检测装置，对所述副光束在所述光信息记录介质上被反射的反射光在所述检测装置上所形成的光点的大小进行检测，来检测出所述光信息记录介质和所述会聚光学系统的光轴之间的相对倾角。
本发明的光学头具有上述本发明的倾角检测装置。
本发明的光信息处理装置包括上述本发明的光学头；使所述光信息记录介质相对于所述光学头移动的驱动机构；以及控制电路，根据从所述光学头得到的信号，控制所述光学头和所述驱动机构。
本发明的计算机具有上述本发明的光信息处理装置。
本发明的视频记录装置具有上述本发明的光信息处理装置。
本发明的视频再现装置具有上述本发明的光信息处理装置。
本发明的汽车导航系统具有上述本发明的光信息处理装置。
图1是本发明实施方式1的光学头结构示例。
图2是表示本发明实施方式1的光学头的光检测器受光部的配置示例。
图3A和图3B是本发明光盘与光学头光轴的相对倾角检测方法的说明图，图3A是表示在光学头的光轴相对于光盘面垂直的状态(没有产生相对倾角的状态)下，光检测器受光部上的光点的平面图，图3B是表示光学头的光轴相对光盘面不垂直的状态(产生相对倾角的状态)下光检测器受光部上的光点的平面图。
图4A～4C所示为本发明实施方式1的光学头上产生主光束和副光束的板状光学元件(全息)的结构例，图4A为其顶视图，图4B是沿图4A的4B-4B线的向视截面图，图4B是其底视图。
图5所示为本发明实施方式2的光盘驱动器的概略结构图。
图6是现有光学头示例的结构图。
具体实施例方式
根据本发明的倾角检测装置，可以在不使光学头大型化、不增加成本的情况下，检测出光信息记录介质和光学头的光轴的相对倾角，并且可以不受由于温度变化导致的激光波长变动的影响，稳定地检测出光信息记录介质和光学头的相对倾角。
在上述本发明的倾角检测装置中，在将所述第1会聚光的焦点位置和所述第2会聚光的焦点位置之间的、在所述会聚光学系统光轴方向上的距离设为Z，将与所述会聚光学系统的光轴正交的方向上的距离设为X时，所述X与所述Z最好满足0.08＞Z/X＞0.008。这样，可以在0.5°～5°的范围内检测出光信息记录介质和光学头与光轴的相对倾角。
另外，在上述本发明的倾角检测装置中，对所述副光束在所述光信息记录介质上反射的反射光进行受光的、所述检测装置的受光部，最好由分割线分割成3个区域，该分割线与包含所述主光束和所述副光束在所述光信息记录介质上反射的各反射光的焦点位置的面基本平行。这样，即使由于温度变化导致±1次光和0次光的焦距发生变化，倾角检测信号也不受影响。
另外，在上述本发明的倾角检测装置中，所述光学分离装置为简单衍射光栅。这样可以得到倾角检测用的±1次光(副光束)。
或者，在上述本发明的倾角检测装置中，所述光学分离装置也可以是板状光学元件，该板状光学元件在第1面上设有具有曲率的第1综合衍射图；在与所述第1面相对的第2面上设有第2综合衍射图，该第2综合衍射图相对于与所述第1面平行的轴，与所述第1综合衍射图相对称；所述第1和所述第2综合衍射图的截面形状为锯齿状或阶梯状。这样，通过改变综合衍射图的间距和曲率半径，可以改变再现信号检测用的0次光(主光束)的焦点位置和倾角检测用的±1次光(副光束)的焦点位置之间的距离(上述距离X和距离Z)，因而可以自由地设计可检测的倾角范围。
本发明的光学头具有上述本发明的倾角检测装置。这样，在由于光信息记录介质的弯曲等导致光信息记录介质和光学头的光轴之间产生相对倾斜的情况下，也可以根据倾角检测信号校正彗形象差，从而进行良好的记录或再现动作。
本发明的光信息处理装置包括上述本发明的光学头；使所述光信息记录介质相对所述光学头移动的驱动机构；以及控制电路，根据从所述光学头得到的信号，控制所述光学头和所述驱动机构。这样，在由于光信息记录介质的弯曲等导致光信息记录介质和光学头的光轴之间产生相对倾斜的情况下，也可以根据倾角检测信号校正彗形象差，从而进行良好的记录或再现动作。
本发明的计算机、视频记录装置、视频再现装置和汽车导航系统当中的任何一个都具有上述本发明的光信息处理装置。这样，在由于光信息记录介质的弯曲等导致光信息记录介质和光学头的光轴之间产生相对倾斜的情况下，也可以根据倾角检测信号校正彗形象差，从而进行良好的记录或再现动作。
以下通过具体实施例详细说明本发明。
(实施方式1)以下参照
本发明实施例1的光学头。
图1所示为本发明实施例1的光学头结构。1是作为光源的半导体激光器，2是作为光学分离装置的衍射光栅(或者也称为简单衍射光栅)，3是偏振光束分离器，4是准直透镜，5是λ/4板，6是物镜，7是光盘，8是半透半反镜，9、11是作为检测装置的光检测器，10是柱面透镜。
以下，通过图1说明本实施例1的光学头的动作。从半导体激光器1射出的直线偏振光束，由衍射光栅2将其分离成透射的0次光和衍射的±1次光。0次光和±1次光被偏振光束分离器3反射后，透过准直透镜4成为基本平行的光，然后通过λ/4板5变成圆偏振光后入射到物镜6，并在光盘7上会聚。此时，如图所示，作为主光束的0次光在光盘7的信息记录面上聚焦，作为副光束的±1次光在从光盘7的信息记录面向物镜6一侧偏离的位置聚焦。在将0次光的焦点位置和±1次光的焦点位置之间的、在物镜6的光轴方向上的距离设为Z、将与光轴正交方向上的距离设为X时，设定为满足0.08＞X/Z＞0.008的条件(往程)。
由光盘7反射的0次光和±1次光寻着原光路的返回，通过λ/4板5成为与从半导体激光器1出射后光束的偏振方向相垂直的直线偏振光，然后透过偏振光束分离器3后被半透半反镜8分离成透射光和反射光。透射光入射到光检测器9。反射光透过柱面透镜10后入射到光检测器11。利用光检测器9检测出光盘7和光学头的光轴(即物镜6的光轴)的相对倾角，并利用光检测器11检测出焦点误差信号等的伺服信号(回程)。
以下通过图2说明光检测器9的形状。光检测器9的受光部A接受0次光，受光部B和受光部C分别接受+1次光和-1次光。受光部B和受光部C如图所示，由与包含光检测器9受光部附近的0次光和±1次光的焦点位置的面基本平行的分割线9b、9c，分别分割成3个区域B1～B3和C1～C3。与区域B1、B2、B3、C1、C2、C3的入射光对应的检测信号依次为B1、B2、B3、C1、C2、C3时，光盘与光学头光轴的相对倾角θe可通过θe＝(B1+B3+C2)-(B2+C1+C3)检测出。
以下通过图3A和图3B说明光盘与光学头光轴的相对倾角的检测原理。图3A所示为光盘与光学头光轴处于相垂直的状态时，光检测器9上的光点的形状。此时，倾角检测信号θe＝(B1+B3+C2)-(B2+C1+C3)＝0，检测出光盘与光学头光轴的相对倾角为0。
图3B所示为光盘与光学头光轴处于相倾斜状态时，光检测器9上光点的形状。此时，倾角检测信号θe＝(B1+B3+C2)-(B2+C1+C3)＞0。光盘与光学头光轴的相对倾角越大，θe的绝对值越大。本发明可以通过以上方法，检测出光盘与光学头光轴的倾角。
而且，通过如上所述将X/Z设计在0.08＞X/Z＞0.008的范围内，可以在光盘与光学头光轴的相对倾角从小的状态到大的状态，角度上从0.5°～5°的范围内，任意设定检测角度范围。
另外，在本发明中，如图2、图3A、图3B所示，通过使分割受光部B、C的分割线的方向，与包含受光部附近的0次光和±1次光的焦点位置的面基本平行，温度变化引起的半导体激光器1的激光的波长变化导致衍射角发生变化，这样即使±1次光的光点位置发生偏移，检测信号也不受影响。
另外，在本实施方式中，由衍射光栅2生成用于检测光盘与光学头光轴相对倾角的副光束，但本发明不限于此，利用图4A～4C所示的板状光学元件20也可以得到同样的效果。图4A表示板状光学元件20的顶面图，图4B是沿图4A的4B-4B线的向视截面图，图4B表示板状光学元件20的底面图。板状光学元件20的表面和背面形成有规定曲率的综合衍射图21、22。综合衍射图21和综合衍射图22相对于与表面和背面平行的轴23成轴对称。综合衍射图21、22的截面形状为锯齿状或阶梯状。通过改变综合衍射图21、22的凹凸间距可以改变上述距离X，通过改变曲率可以改变上述距离Z。
(实施方式2)图5所示为使用光学头的本发明实施方式2的光盘驱动器(光信息处理装置)67的整体结构例。光盘7由转盘62和夹具63夹持，并固定在转盘62上，并通过电动机(旋转系统)64旋转。光学头60装载在移送系统65上，光学头60的物镜6照射出的光沿光盘7的半径方向从内周向外周移动。控制电路66根据从光学头60接收的信息，对光学头60进行聚焦控制和跟踪控制、对搬送系统65进行穿行控制、对发动机64进行旋转控制。另外，控制电路66根据来自光学头60的再现信号，再现光盘7上记录的信息，并将信号送出到光学头60后记录在光盘7上。
光学头60装载在如实施方式1所示的倾角检测装置上。根据倾角检测装置检测出的光盘7和光学头60的光轴之间的相对倾角信号，通过以公知技术校正主光束的彗形象差，可以进行良好的记录或再现动作。
可以以图5所示的光盘驱动器67作为例如存储装置(或外部存储装置)并内置(或外挂)于计算机、视频记录装置、视频再现装置和汽车导航系统等上。此时，对计算机、视频记录装置、视频再现装置和汽车导航系统的存储装置以外的结构不做特别限定，可以采用公知结构。
以上说明的实施方式当中的任何一个，都是用于明确本发明的技术内容，但本发明并非仅限定于这样的具体实施例而进行解释，可以在本发明的实质和权利要求书所记载的范围内进行各种变更后实施，本发明应做广义解释。
权利要求
1.一种倾角检测装置，其特征在于，包括光源；使来自所述光源的光束在光信息记录介质上会聚的会聚光学系统；将来自所述光源的光束分离成主光束和至少2个副光束的光学分离装置；以及检测出来自所述光信息记录介质的反射光的检测装置，所述主光束朝向所述光信息记录介质的第1会聚光的焦点位置、和所述副光束朝向所述光信息记录介质的第2会聚光的焦点位置，在所述会聚光学系统的光轴方向及与所述光轴方向正交的方向上互不相同，通过利用所述检测装置，对所述副光束在所述光信息记录介质上被反射的反射光在所述检测装置上所形成的光点的大小进行检测，来检测出所述光信息记录介质和所述会聚光学系统的光轴之间的相对倾角。
2.如权利要求1所述的倾角检测装置，其特征在于，在将所述第1会聚光的焦点位置和所述第2会聚光的焦点位置之间的、在所述会聚光学系统的光轴方向上的距离设为Z、将与所述会聚光学系统的光轴正交的方向上的距离设为X时，所述X和Z满足0.08＞Z/X＞0.008。
3.如权利要求1所述的倾角检测装置，其特征在于，对所述副光束在所述光信息记录介质上反射的反射光进行受光的、所述检测装置的受光部，由分割线分割成3个区域，该分割线与包含所述主光束及所述副光束在所述光信息记录介质上反射的各反射光的焦点位置的面基本平行。
4.如权利要求1所述的倾角检测装置，其特征在于，所述光学分离装置为简单衍射光栅。
5.如权利要求1所述的倾角检测装置，其特征在于，所述光学分离装置是板状光学元件，该板状光学元件在第1面上设有具有曲率的第1综合衍射图；在与所述第1面对置的第2面上设有第2综合衍射图，该第2综合衍射图相对于与所述第1面平行的轴，与所述第1综合衍射图相对称；所述第1和所述第2综合衍射图的截面形状为锯齿状或阶梯状。
6.一种光学头，其特征在于，具有权利要求1所述的倾角检测装置。
7.一种光信息处理装置，其特征在于，具有权利要求6所述的光学头；使所述光信息记录介质相对于所述光学头移动的驱动机构；以及控制电路，根据从所述光学头得到的信号，控制所述光学头和所述驱动机构。
8.一种计算机，其特征在于，具有权利要求7所述的光信息处理装置。
9.一种视频记录装置，其特征在于，具有权利要求7所述的光信息处理装置。
10.一种视频再现装置，其特征在于，具有权利要求7所述的光信息处理装置。
11.一种汽车导航系统，其特征在于，具有权利要求7所述的光信息处理装置。
全文摘要
光源(1)发出的光由光学分离装置(2)分离成主光束和至少2个副光束。会聚光学系统(6)将主光束和副光束会聚在光盘(7)附近，同时使它们的焦点位置在会聚光学系统(6)的光轴方向和与其正交的方向上互不相同。检测装置(9)通过检测光盘(7)反射后的副光束在检测装置(9)上的光点的大小检测出光盘(7)和会聚光学系统(6)的光轴的相对倾角。这样可以在不增加光学头的尺寸和成本的情况下高精度地检测出光盘(7)和光学头的光轴的相对倾角。
文档编号G11B7/135GK1643585SQ03806940
公开日2005年7月20日 申请日期2003年5月22日 优先权日2002年6月6日
发明者安西穰儿 申请人:松下电器产业株式会社