专利名称：光拾取装置及光记录和/或重放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光拾取装置，该装置使用例如光盘等光记录介质去记录/重放信息，本发明还涉及光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置，这些装置使用了上述光拾取装置。
图5示出常规光拾取装置的方案。
如图5所示，光拾取装置50包括一个光学部件54，它由半导体激光器等构成的发光元件56、光二极管等构成的光接收元件57、分光器53等组成。分光器53使来自发光元件56的发射光LF和来自光盘60的返回光LR分离，并将返回光LR引导到光接收元件57上。一个双轴器件支承着透镜(物镜)51，以将来自光学部件54的光聚焦到光盘60上，还支承着驱动透镜51的驱动线圈55。
在该装置50中，可用双轴器件的驱动线圈55驱动透镜51，使其在聚焦方向F或轨道方向T移动，从而实现聚焦控制或寻轨控制。
利用此方法，近年来已打算将光盘应用到计算机上，因此迫切须要将CO-ROM驱动装置等光学装置做得很薄。
所以，为将常规光拾取装置50做得很薄，在其中设有一个棱镜52作为改变发射光LF和返回光LR光路的装置，以使发射光LF和返回光LR在棱镜52的入射面52A上反射而改变光路90°。
以下参照图6说明常规光拾取装置50中驱动透镜51的聚焦控制。
图6中，以实线表示进行通常记录和重放的光盘60的位置，而以虚线表示当光盘60因翘曲等原因造成其高度改变时的最高位置60U和最低位置60L。此外，以对准方式分别示出光盘60的上述三种情况和对应于光盘60这三种情况的透镜51的三种情况。
如果假定从相当于光盘60最高位置60U的透镜移动位置的最上表面50A到平行于光盘60的光学部件54的发射光的最下表面50B的高度大约等于光拾取装置50的高度HP，则在理论尺度上最低要求有以下表达式所指示的值HP≈2A(由光盘60翘曲造成的透镜51移动的距离即最大翘曲量A的两倍)+H(透镜51的厚度)+BD(光学部件54的发射光LF的光束直径)。
事实上，除了上述值之外，还须要包括所用到的其他部件的厚度和允许的公差，因此其高度要更高。
例如，对用于小型盘(CD)的光拾取装置，A＝0.6mm(按CD规范所规定的)，则H≈2.5mm，BD≈3mm。
因此，光拾取装置50的高度HP为HP＞7mm加上允许的公差。
由于H-P的值限制了支承光拾取装置的驱动装置的高度，因此目前驱动装置的最小高度应有2/1英寸。
如上所述，计算机需要很薄，特别是笔记本型计算机更需要薄。然而，按照光拾取装置50的上述安排，其减薄受到光盘60的翘曲量A和透镜51的厚度H的限制。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光拾取装置，它可制得更薄，并提供使用这种光拾取装置的光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置。
按照本发明的一个方面，提供了一种光拾取装置，它包括一个光学部件，由光发射部分和光接收部分形成；一个会聚装置，用于会聚光学部件的光发射部分发出的光，并使已会聚的光照射到光记录介质上；以及一个光路改变装置，用于改变发射光和发射光在被照射部分上反射的光的返回光的光路；其中所述会聚装置位于所述光学部件与所述光路改变装置之间。
按照上述本发明的光拾取装置，由于会聚装置位于光学部件与光路改变装置之间，因此，与会聚装置位于被照射部分与光路改变装置之间的常规光拾取装置相比，本发明的光拾取装置的高度(厚度)可做得很小。
此外，对于本发明的光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置中的每一个装置，由于光拾取装置的高度(厚度)能做得很小，因而使用该光拾取装置将信息记录到光记录介质上或重放光记录介质上信息的光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置的尺寸也可以减小。
图1是本发明一实施例的光拾取装置的主要部分的结构示意图；图1A是从光盘侧看去的图1所示光拾取装置的结构方案图；图1B是从光盘侧看去的光拾取装置的另一结构方案图；图2是图1所示光拾取装置的详细结构图；图3A至3C分别是图1所示光拾取装置的光路改变装置的其他几个实例；图4是当将本发明用于CD录放时表明焦距、光拾取装置高度的最小数值、和透镜数值孔径之间关系的曲线图；图5是常规光拾取装置的结构示意图；图6是用于说明图5所示光拾取装置中为进行聚焦控制而移动透镜的示意图。
图1示出本发明一实施例的光拾取装置主要部分的方案。
图1所示光拾取装置1用小型盘、其他光盘等光盘20作为被照射部分的光记录介质，该装置由光学部件13、透镜(称为物镜)11和方形棱镜12构成。透镜11作为会聚装置用于将光学部件13发出的光会聚到光盘20上。方形棱镜12作为光路改变装置用于使光学部件13发出的光的光路变为向上。
透镜11带有双轴作动器单元15，支承着一个驱动线圈，用于驱动透镜以进行聚焦控制和寻轨控制，其中利用了电磁变换效应。
光学部件13可由类似于前述常规光拾取装置50方案中所述的部分构成，即包括发光元件56、光接收元件57、分光器53等(图中未示出)，其中发光元件56作为光发射部分由半导体激光器等构成；光接收元件57作为光接收部分由光二极管等构成；分光器53使来自发光元件56的发射光LF和来自光盘20的返回光LR分离，并将返回光LR引导到光接收元件57上。
另外，光学部件13可安排成使光发射部分和光接收部分合并在一个外壳中，并做在同一基片上，或安排成使它们以混合方式形成，或安排成使用微棱镜，或作其他安排均可。从光学部件13发出的光的方向基本上平行于光盘20的信息记录表面。
在本实施例的光拾取装置1中，棱镜12作为光路改变装置用于使光路变为向上，该棱镜配置在透镜11和光盘20之间。双轴作动器单元15带有聚焦线圈、寻轨线圈、以及在聚焦方向和寻轨方向的磁通产生装置，用于驱动透镜11。
为了即使在因图1所示光盘20翘曲而造成的光盘20移动于最上位置20U和最下位置20L(最大翘曲量为A)之间范围也能使聚焦合适或进行精确控制，只要使利用电磁变换效应的双轴作动器单元15驱动透镜11使之定位在平行于光盘20的方向(图中箭头F所指方向)即可。
由双轴作动器单元15在寻轨方向T对透镜11的驱动，最好在垂直于图1纸面的方向进行(因为透镜11的高度没有改变，故也平行于光盘20的方向)。
图1A示出从光盘20侧看去的光拾取装置1的结构，其中寻轨方向T取为T1。在这种情况下，光学部件13配置在横交光拾取装置1的移动方向S的方向上，其中，通过透镜11的光路走向为与导轨30成直角的方向。
然而，寻轨驱动的范围小于约±0.6mm的聚焦驱动范围，即最多约±0.4mm。
换句话说，即使寻轨方向T取为图1中所示的上下方向T2，本发明的光拾取装置也比常规装置薄许多。因此，并不总是须要将寻轨方向T设定为垂直于图1的纸面方向T1。
图1B示出从光盘20侧看去的光拾取装置1的结构，其中寻轨方向T取为T2。
通过如上述那样安排双轴作动器单元15，能按照光盘20上的信号来驱动透镜11。
以下描述光拾取装置1中从光学部件13的半导体激光器56发出的光的光路。
发射光经透镜11后在棱镜12的反射面12a上向上反射。发射光被透镜11会聚，会聚后照射到光盘20上。
由光盘20反射的返回光在棱镜12的反射面12a上被反射，然后通过与发射光类似的光路经透镜11返回到光学部件13。于是，返回光入射到光学部件13中的光接收部分上。
通过计算，例如对光接收部分检测的信号进行相加、比较等等信号处理，可得到例如RF信号、聚焦误差信号、寻轨误差信号等。
按照本实施例的光拾取装置1，由于透镜(物镜)11设置在棱镜12和光学部件13之间，因而透镜11的厚度和为聚焦控制而驱动透镜11的行程都不影响光拾取装置1的高度HP(从上表面1A至下表面1B)。因此，与常规装置相比，可以减小光拾取装置1的高度HP。
于是，与图5所示的光拾取装置50相比，本发明的光拾取装置1可很容易地制成具有小的尺寸和薄的厚度。
另外，透镜11的焦距和其数值孔径(NA)之间最好有如下所述的关系。
图2详细地示出本实施例的光拾取装置1。以下参看图2说明透镜11的焦距和其数值孔径之间的关系。
透镜11的焦距F是指从光盘20的信号记录面20a至透镜11的发射主平面11S之间的光学距离。
如图2所示，透镜11可在位置11A和11B之间移动。为避免当透镜11移到位置11A时透镜11和棱镜12之间的干扰所需要的间隙量取为e1，而为避免光拾取装置1的最上表面1A与由于光盘20翘曲而造成的光盘20的最下表面20L之间的干扰所需要的间隙量取为e2。
用此方法，尽管某些时候会出现光盘20的最大翘曲量A与为了相应于光盘20的翘曲而作聚焦调整的透镜11的移动距离LA不相合(除了入射到透镜11上的光成为一准直透镜的平行光之外)，也能认为在透镜和一通常的拾取装置中用的光发射部分中最大翘曲量大致等于透镜移动量。
这时，焦距F可用下式(1)表示F＝T/n1+A+e2+D/n2+e1+1/2H+A-k…………(1)式中T光盘20的厚度，n1光盘20衬底(透明衬底)的折射率，A光盘20的最大翘曲量，D透镜11的外径，n2棱镜12(其发射光和返回光通过的部分)的折射率，H透镜11的厚度，k透镜11的中央和透镜11的发射主平面11S之间的光学距离。
这里，如果透镜外径D的最小理论直径取为发射光LF的光束直径BD时，透镜的外径D可用下式(2)表示D＞BD＝2×NA×F…………(2)于是，可由公式(1)导出由下面的(3)和(4)式表示的关系F＞T/n1+2×A+e2+2+NA×F/n2+e1+1/2H-k………(3)F×(1-2×NA/n2)-T/n1-2×A＞e2+e1+1/2H-k……(4)在设计透镜时，可设定k等于或大于1/2H，但通常必须设定2H-k＞0和e1、e2等于或大于0。
作为实际设计时的最小值，如果设公式(4)的右侧为0，则可导出下式(5)F＞(T/n1+2×A)/(1-2×NA/n2)……(5)
如果决定让透镜11的焦距F和其数值孔径NA满足上式(5)，则光拾取装置1的高度HP的最小值等于透镜11的外径D，于是可制出与常规光拾取装置50的高度HP的最小值2×a+H+D相比一样薄的装置。
顺便提一下，在上述实施例的光拾取装置1中，作为改变发射光和返回光的光路90°的反射器件，采用了正方形棱镜12。但是，因为只须要在透镜11和光盘20之间改变光路90°，因此也可以采用其他反射器件。
例如，可以采用图3A至3C所示的三种反射器件。
图3A示出所用的是一块板形平面镜21。
图3B示出类似于图5所示常规装置中的棱镜52的三棱镜22，其入射面22A用于反射发射光和返回光。
图3C示出所用的是三棱镜23，并且使发射光和返回光通过其内侧，然后由入射面23A反射。
这些情况中的图3A和3B，因为发射光和返回光都不穿过平面镜21和三棱镜22的内侧，因此公式(5)中的n2应为空气的折射率(1.0)。
这里，作为实际数值，图4示出了当本发明用作CD的拾取器时的焦距F、光拾取装置高度HP的最小值、以及透镜的数值孔径之间的关系。
图4中，作为光拾取器1的反射器件的安排，分别涉及图2所示的棱镜12和图3A至3C所示的反射器件，图中分别示出光通过部分的折射率n2为n2＝1.0(图3A和3B)和n2＝1.5(图2和3C)。
在这种情况下，基于CD规范的各参数为A(光盘20的最大翘曲量)0.6mm，T(光盘20的厚度)1.2mm，n1(光盘20的透明衬底的折射率)1.5，n2(棱镜12等的折射率)
1.0，对于图3A和3B的情况；1.5，对于图2和3C的情况。
在图4中，两个纵坐标分别表示公式(5)给出的透镜11的焦距F和拾取器厚度HP的最小值(等于D)；而横坐标表示透镜11的数值孔径NA，其值由下式(6)求得F＝(T/n1+2×A)/(1-2×NA/n2)D＝2×NA×F ………(6)图4的曲线中；虚线表示透镜11的焦距F，实线表示拾取装置的高度HP的最小值D。
另外，黑点和黑星表示n2＝1.0的情况，单环和双环表示n2＝1.5的情况，而每个标记边上的数值表示实际的长度值。
在用于平常小型盘中的NA＝0.45和激光波长为780nm的情况下，如果采用图2或3C的棱镜(n2＝1.5)，当焦距F的最小值为5.0mm时，从图4可看出，光拾取装置高度HP的最小值约为4.5mm。
另外，很明显，焦距F并不总须要为该最小值，只要满足公式(5)的关系就可以。
例如，如果光拾取装置的高度HP为5mm，则可求得焦距F约为5.6mm，这就增加了设计光拾取装置1时的机械自由度。
目前，已研制出一种新的光盘，即DVD(数字视频盘)，并已推出市场。
在DVD中。最小槽长、轨距与读光束的直径之比等是不同于CD中的，但它是一个稳定的系统，因为其信号处理技术已有进步。
在下面的表1中，示出了CD和DVD的最小槽长P、轨距Tp、记录面上的光点尺寸SS、光点尺寸SS与槽长P或轨距Tp之比、以及数值孔径NA的每个对比说明。
在表1中，还示出了CD中的槽长或轨距长与光点尺寸的关系，其情况设定成相当于DVD的情况(激光波长为780nm和650nm)。表1
由表1可知，通过使槽长或轨距长与光点尺寸相当于DVD的情况，以及通过有成效地使用类似于DVD的信号处理技术，即使在CD情况下，也能例如将激光波长为780nm时的数值孔径NA降到约0.33，和例如将激光波长为650nm时的数值孔径NA降到约0.28。
因此，即使对图4所示的n2＝1.0的光拾取装置1的方案(图3A或3B所示方案)，也可以将光拾取装置1的高度HP的最小值D设定成等于或小于5mm。
当会聚装置的数值孔径NA设定为小于通常值(即在上述0.28-0.45范围)时，能使光拾取装置具有较薄的厚度。
再有，这时，对于偏焦的读取特性的容差加宽，因而可缩窄聚焦词服带。
当安排一种光学装置利用本发明的光拾取装置去重放记录在光记录介质上的信息或将信息记录到光记录介质上时，即制出一种光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置时，可以使供光记录介质用的驱动器做得很薄，从而减小了整个光学装置的尺寸。
按照上述本发明，由于将会聚装置设置在光学部件和光路改变装置之间，因而为使聚焦合适的会聚装置的移动行程不会影响光拾取装置的高度。所以，可制成现有技术做不到的薄的光拾取装置。
此外，当会聚装置的数值孔径采用小于通常值的更小值时，可以制成较薄的光拾取装置，还由于对偏焦的读特性容差变宽，因而可缩窄聚焦伺服带。
以上已参照
了本发明的最佳实施例，便应了解，本发明并不限于上述实施例，普通技术人员在不违背所附权利要求书的精神范围下可对上述实施例作出各种修改。
权利要求
1.一种光拾取装置，包括一个光学部件，由光发射部分和光接收部分形成；一个会聚装置，用于会聚来自所述光学部件的光发射部分发出的光，并将其照射到光记录介质上；一个光路改变装置，用于改变发射光和被光记录介质反射的发射光的返回光的光路；其中，所述会聚装置设置在所述光学部件和所述光路改变装置之间。
2.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，还包括一个驱动装置，用于驱动所述会聚装置，通过在基本上平行于光记录介质方向上驱动该会聚装置进行聚焦控制。
3.如权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，所述驱动装置还通过在基本上平行于光记录介质方向并垂直于聚焦控制方向的方向上驱动所述会聚装置进行寻轨控制。
4.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，设定会聚装置的焦距为F，其数值孔径为NA，被照射部分的衬底厚度为T，其折射率为n1，其最大翘曲量为A，发射光和返回光所通过的光路改变装置的部分的折射率为n2，则取下列关系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
5.如权利要求4所述的光拾取装置，其特征在于，所述会聚装置的数值孔径NA设定在0.28至0.45范围。
6.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述会聚装置由单独一个透镜构成。
7.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述光学部件由含有光发射部分和光接收部分的单独一个外壳形成。
8.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述光学部件由安排在同一基片上的光发射部分和光接收部分形成。
9.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述光拾取装置的高度等于或小于5mm。
10.一种光记录和/或重放装置，包括一个光拾取装置，其包含一个光学部件，由光发射部分和光接收部分形成；一个会聚装置，用于会聚来自所述光学部件的光发射部分发出的光，并将其照射到光记录介质上；一个光路改变装置，用于改变发射光和被光记录介质反射的发射光的返回光的光路；其中，所述会聚装置设置在所述光学部件和所述光路改变装置之间，以将信息记录到光记录介质上和/或从光记录介质上重放信息。
11.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，还包括一个驱动装置，用于驱动所述会聚装置，通过在基本上平行于光记录介质方向上驱动该会聚装置进行聚焦控制。
12.如权利要求11所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述驱动装置还通过在基本上平行于光记录介质方向并垂直于聚焦控制方向的方向上驱动所述会聚装置进行寻轨控制。
13.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，设定会聚装置的焦距为F，其数值孔径为NA，被照射部分的衬底厚度为T，其折射率为n1，其最大翘曲量为A，发射光和返回光所通过的光路改变装置的部分的折射率为n2，则取下列关系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
14.如权利要求13所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述会聚装置的数值孔径NA设定在0.28至0.45范围。
15.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述会聚装置由单独一个透镜构成。
16.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述光学部件由含有光发射部分和光接收部分的单独一个外壳形成。
17.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述光学部件由安排在同一基片上的光发射部分和光接收部分形成。
18.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，所述光拾取装置的高度等于或小于5mm。
19.如权利要求10所述的光记录和/或重放装置，其特征在于，从所述光学部件发出并通过所述会聚装置的光的光轴垂直于所述光拾取装置的移动方向。
20.一种光拾取装置，包括一个光学部件，由光发射部分和光接收部分形成；一个会聚透镜，用于会聚来自所述光学部件的光发射部分发出的光，并将其照射到光记录介质上；一个驱动装置，用于驱动所述会聚装置；一个光路改变装置，用于改变发射光和被光记录介质反射的发射光的返回光的光路；其中，所述会聚透镜和驱动装置设置在所述光学部件和所述光路改变装置之间，通过在基本上平行于光记录介质方向上驱动该会聚透镜进行聚焦控制，并通过在基本上平行于光记录介质方向和垂直于聚焦控制方向的方向上由所述驱动装置驱动所述会聚透镜进行寻轨控制。
21.如权利要求20所述的光拾取装置，其特征在于，设定会聚透镜的焦距为F，其数值孔径为NA，被照射部分的衬底厚度为T，其折射率为n1，其最大翘曲量为A，发射光和返回光所通过的光路改变装置的部分的折射率为n2，则取下列关系式F＞(2×A+T/n1)/(1-2×NA/n2)
22.如权利要求21所述的光拾取装置，其特征在于，所述会聚透镜的数值孔径NA设定在0.28至0.45范围。
全文摘要
一种光拾取装置,包括:由光发射部分和光接收部分形成的光学部件;会聚从光学部件的光发射部分发出的光并将其照到光记录介质上的会聚装置;改变发射光及其在光记录介质上反射的返回光光路的光路改变装置。会聚装置设在光学部件和光路改变装置之间。本发明还提供了带有该光路拾取装置的光记录装置、光重放装置、以及光记录和重放装置,以便在光记录介质上记录信息或重放记录在光记录介质上的信息。
文档编号G11B7/09GK1245953SQ9911815
公开日2000年3月1日 申请日期1999年8月21日 优先权日1998年8月21日
发明者铃木润一 申请人:索尼公司