專利名稱：光拾取裝置的透鏡調(diào)整裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于光束整形的光拾取裝置的，特別是關(guān)于光拾取裝置上能夠測定出光束平行度并能夠調(diào)整準直透鏡的透鏡調(diào)整裝置和方法的。
背景技術(shù)：
一般情況下，利用光為記錄媒體(例如CD等類似的常用盤形媒體)進行驅(qū)動的光記錄/再生裝置在驅(qū)動盤進行旋轉(zhuǎn)的同時，利用激光光束照射盤的記錄面進行數(shù)據(jù)的記錄或再生。
并且，激光二極管中發(fā)出的激光，如圖1所示，其強度分布是不一致的，其分布情況是中心部位最強，從中心向周圍逐漸減弱，呈現(xiàn)高斯分布形狀。但是，這種高斯分布形狀在垂直方向V和水平方向H上有很大差異。因此，如果用等高線來表示激光的全部強度分布，則呈現(xiàn)為橢圓形。所以，在使用激光二極管時，會發(fā)生垂直方向和水平方向上特性差異變大的情況。
舉例說明，當(dāng)使用光拾取器作為光盤的記錄、再生裝置時，集中在盤上的光束大小(如算式1所示)與物鏡的開口數(shù)NA成反比例、與所用激光的波長λ成正比。d-kλNA]]>這里，d是會聚在盤上的光束的大??；λ是激光的波長；NA是物鏡的開口數(shù)。在算式1中使用的常數(shù)k是隨著射入物鏡的激光光束強度的分布而變化的比例常數(shù)。
因此，激光二極管的垂直方向和水平方向上的光強度分布互不相同，會聚在盤上的光束的大小在垂直方向和水平方向上也是互不相同的橢圓形狀。如果這種非對稱性嚴重的話，正在進行記錄的光拾取器的性能就會出現(xiàn)熱化現(xiàn)象。
為了預(yù)防這種現(xiàn)象，可以在光程上使用整形棱鏡或整形透鏡等，使入射光束在左右方向上的強度分布與垂直方向上的強度分布相似。
圖1是以原有光拾取裝置為基礎(chǔ)的光學(xué)儀的構(gòu)成圖。
參照圖1，該光學(xué)儀由以下幾個部分構(gòu)成①發(fā)射光束的激光二極管101；②變換出平行光束的準直透鏡102；③具有一定光束分布的整形棱鏡103；④對射入光束進行反射的反射鏡104；⑤將光會聚在盤上的物鏡105；⑥傳感器透鏡107；⑦將反射光束檢波成電信號的光檢波器(PD)108。
圖1所示的光拾取裝置、激光二極管101使水平放射角和垂直放射角的光束發(fā)散。準直透鏡102將從激光二極管101至整形棱鏡103的發(fā)散形光束變換成平行光束，并防止光束泄漏。
這里，整形棱鏡103將從激光二極管101出發(fā)經(jīng)由準直透鏡102射入的光束向反射鏡104方向透射。此時，整形棱鏡103使水平光束的光量分布擴大至2倍，所以通過整形棱鏡103的光束具有一定的光束分布情況。
上述反射鏡104將光束從整形棱鏡103向物鏡105方向反射，同時將物鏡105反射出來的光束再反射到整形棱鏡103的方向。這里，物鏡106將反射鏡104反射的光束連接到光盤106的記錄面上。如此將光束照射到光盤12上，在進行信息記錄的同時進行信息再生。
上述整形棱鏡103將光盤106反射出來的經(jīng)物鏡105和反射鏡104的反射光束反射到傳感器107。
并且，傳感器透鏡107將光盤106上反射出來的光束，經(jīng)由物鏡105、反射鏡104和整形棱鏡103連接到光檢波器108上，光檢波器108對由傳感器透鏡107連接的反射光束的光量進行檢波，然后變換成電信號。
另一方面，作為實施例，這種整形棱鏡也可以應(yīng)用如圖3所示的構(gòu)造。在激光二極管121和整形棱鏡123之間設(shè)置準直透鏡122，整形棱鏡123將從準直透鏡122處射入的平行光束整形為具有一定光量分布的光束。
同樣，為了使光束具有一定的分布情況，設(shè)置了如圖2和圖3所示的整形棱鏡103、123。有時(如圖4所示)在激光二極管131和準直透鏡133之間設(shè)置整形透鏡132。
但是，在使用整形棱鏡103、123時，隨著準直透鏡102、122和激光二極管101、121之間距離d1、d2的變化，光束的分布量非常敏感；在使用整形透鏡132時，整形透鏡132位置上的光束性能非常敏感。
在圖2和圖3當(dāng)中，一旦激光二極管101、121和準直透鏡102、122之間的距離d1、d2發(fā)生誤差，則射入整形透鏡103、123的光束就不是平行的，而是發(fā)散的或會聚的光束。該光束如果透過整形棱鏡103、123射出，就變?yōu)榫哂蟹悬c象差的熱化的光。
為此，為了得到具有非常精密平行度的平行光，應(yīng)該調(diào)整準直透鏡的位置，當(dāng)準直透鏡的焦點距離為10mm時，可允許的距離誤差大致為5-6mm。此時，為了利用允許距離誤差進行調(diào)整，有必要使用判斷是否進入允許誤差之內(nèi)的其他設(shè)備。一般常用的判別設(shè)備是干涉儀。
即，整形棱鏡中射出的光射入干涉儀中，針對干涉儀射出的干射紋進行分析，就可以定量地分析發(fā)散、會聚程度和光束帶有的象差。
但是，上述的干涉儀是非常精密的設(shè)備，其價格昂貴，是對振動敏感的設(shè)備，因此不適合大量生產(chǎn)，因此有必要用低價設(shè)備來代替。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決上述問題而創(chuàng)造出來的，為了正確測定和準確調(diào)整穿過準直透鏡并通過整形棱鏡射出的光的平行度，本發(fā)明提供了光拾取裝置用平行光測定裝置及方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光拾取裝置用平行光測定裝置由以下幾個部分組成①對通過整形棱鏡射入的平行光束進行透過和會聚的透鏡；②透過和反射上述會聚光束并將其分為2個光束的分光鏡；③為了測定光束的平行度，將上述分離后的光束結(jié)像并分別變換成電信號，然后輸出的攝像設(shè)備。
上述攝像設(shè)備最好由以下兩部分構(gòu)成①將越過上述分光設(shè)備的焦點進行結(jié)像的光束檢波為電信號的第1攝像元件；②將反射并結(jié)像到分光設(shè)備焦點之前的光束檢波成電信號的第2攝像元件。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明中光拾取裝置上的透鏡調(diào)整裝置和方法，可以利用簡單的測定設(shè)備對光的平行度進行測定，所以可以應(yīng)用于使用整形棱鏡或整形透鏡的光學(xué)儀上，并可大量生產(chǎn)及提高產(chǎn)品的品質(zhì)信譽。

圖1是激光的強度分布示意圖。
圖2是使用原有整形棱鏡的光學(xué)儀的構(gòu)成示意圖。
圖3是使用原有另一種整形棱鏡的光學(xué)儀的構(gòu)成圖。
圖4是使用原有整形透鏡的光學(xué)儀的構(gòu)成示意圖。
圖5是以本發(fā)明實施例為依據(jù)的光拾取裝置上的透鏡調(diào)整裝置的構(gòu)成示意圖。
圖6是在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，當(dāng)準直透鏡的位置正確時，攝像元件的結(jié)像狀態(tài)圖。
圖7和圖8是在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，當(dāng)準直儀的位置扭曲時，攝像元件的結(jié)像狀態(tài)圖。
圖9是以本發(fā)明實施例為依據(jù)的光拾取裝置上的透鏡調(diào)整方法流程圖。
具體實施方式下面將參照附圖進行詳細的說明。
如圖5所示，光拾取裝置由以下幾個部分構(gòu)成①負責(zé)發(fā)生激光光束的激光二極管201；②負責(zé)將激光二極管201發(fā)生的光束變成平行光束的準直透鏡202；③對準直透鏡202射出的平行光束進行整形及透射的整形棱鏡203；④對通過上述整形棱鏡203的平行光束進行接收并測定其平行度的平行度測定設(shè)備210。其中平行度測定設(shè)備210由透鏡211、分光鏡212、第1攝像元件(CCD1)213和第2攝像元件(CCD2)214組成。
這里，上述透鏡211透過并會聚經(jīng)整形棱鏡203射出的平行光束；分光鏡212將上述透鏡211會聚的光束分成2個光束，其中一個光束越過焦點透射出來，另一個光束在焦點之前進行了反射。
并且，第1和第2攝像元件213、214對分光鏡212透過及反射的光束進行結(jié)像，并將結(jié)像的光束變換成電信號輸出。
具有上述結(jié)構(gòu)的以本發(fā)明實施例為依據(jù)的光拾取裝置用光束平行度測定裝置如圖5所示。
首先，光拾取裝置在激光二極管201和整形棱鏡203之間設(shè)置了準直透鏡202，激光二極管201發(fā)出的激光經(jīng)過準直透鏡202變換成平行光束。
并且，上述整形棱鏡203將垂直射入上述準直透鏡202入射面上的、具有橢圓形強度分布情況的光，按一定的分布進行整形。
為了精確測定通過這種整形棱鏡203的光的平行度，本發(fā)明設(shè)置了測定光的平行度的設(shè)備210。
上述測定設(shè)備210可以應(yīng)用在整形棱鏡203或其他整形棱鏡以及使用整形透鏡的光學(xué)儀上，用來測定由準直透鏡202和激光二極管201間的距離誤差引起的光的平行度。
為此，測定設(shè)備210由會聚光的透鏡211、將光分為2束的分光鏡212和作為攝像設(shè)備的第1攝像元件和第2攝像元件組成。
上述透鏡211具有對整形棱鏡203射出的光進行透射，以使其會聚的特性。分光鏡212將上述會聚光分成2束，其中一束越過焦點會聚到第1攝像元件213上，而另一束在焦點前會聚到第2攝像元件214上。作為實施例，上述透鏡211最好是象差被補正后的精密透鏡。
這里，分光鏡212對透鏡211會聚的光進行透過和反射，將其分為2個光束，一束光在第1攝像元件213上結(jié)像，而另一個光束在第2攝像元件上結(jié)像。
此時，第1攝像元件213和第2攝像元件214的結(jié)像位置是可以調(diào)節(jié)的，應(yīng)該對其進行調(diào)節(jié)以保證其在正對2個攝像元件213、214的結(jié)像位置上。即，在大量生產(chǎn)的光學(xué)儀上，以某一個制品為基準模塊來調(diào)整兩個光束的結(jié)像位置d11、d12，進而設(shè)定基準位置。
所以，當(dāng)整形棱鏡203射出的光是平行光時，第1攝像元件210上結(jié)像的光束的形態(tài)和第2攝像元件214上結(jié)像的光束的形態(tài)幾乎相同，所以如圖5所示，兩個攝像元件213、214上聚集的光束的形態(tài)也幾乎相同。
一旦準直透鏡202的距離誤差為5um扭曲時，如果光射入上述測定設(shè)備中，如圖6所示，會聚在2個攝像元件213、214上的光束的大小為一個光束偏大而另一個光束偏小，從而具有沸點象差，呈現(xiàn)出被壓癟的形狀。
而且，當(dāng)準直透鏡202的位置為10um時，如果光射入上述測定設(shè)備210中，那么會聚到攝像元件213、214上的兩個光束大小如圖7所示呈現(xiàn)結(jié)像光束的模樣，存在著差異。即，將兩個光束的大小差異加大。
如圖6和圖7所示，對第1攝像元件(CCD1)213上會聚的像的大小和形態(tài)與第2攝像元件214上會聚的像進行比較，如果兩者差異大，則平行度就是扭曲的。如圖5所示當(dāng)兩者的差異小時，能夠較好地調(diào)節(jié)平行度。
例如，為了調(diào)節(jié)準直透鏡的位置，當(dāng)?shù)?攝像元件213的光束大小比第2攝像元件214的光束大時，由于準直透鏡202的位置比規(guī)定位置更靠近激光二極管201的方向，因而成為了發(fā)散光。因此需要將準直透鏡的位置向后移動，同時確認光束的大小并將準直透鏡調(diào)節(jié)到正確位置。
相反，當(dāng)?shù)?攝像元件的光束大小比第2攝像元件的光束小時，由于準直透鏡202的位置比正確位置離激光二極管201遠，因而成為了會聚光。因此需要準直透鏡201的位置向前移動，同時確認光束的大小將準直透鏡調(diào)節(jié)到正確位置。所以，準直透鏡202向前后調(diào)節(jié)就可以發(fā)現(xiàn)兩個像的大小相同的位置，此時的位置就是正確的位置。
因此，如果兩個光束之間的差不大，就可以正確判別出準直透鏡202的位置，相反，如果兩個光束的大小差別相當(dāng)大的話，就可以判別出準直透鏡202的位置發(fā)生了扭曲。上述攝像元件213、214上結(jié)像的光束以電信號形式顯示給操縱者。為了調(diào)節(jié)準直透鏡的距離誤差，最好能提供監(jiān)控器設(shè)備215。
圖8是本發(fā)明中光束整形光學(xué)儀上的透鏡調(diào)整方法流程圖。
參照圖8，如果平行光通過光學(xué)儀的光束整形設(shè)備射入測定設(shè)備210，就會附帶上由透鏡211引起的會聚特性并由此經(jīng)過S201、S203。上述會聚的平行光通過分光鏡212分成2個光S205，分離后的2個光分別在攝像元件CCD1、CCD2上結(jié)像S207。
并且，分別檢測出結(jié)像的光束大小S209，比較上述檢測出的光束，就能確認出兩個光束的大小是否在同一范圍內(nèi)S211。這里，操縱者可以通過監(jiān)控器確認光束大小是否在同一范圍內(nèi)，并最好利用數(shù)值來表現(xiàn)。
此時，如果兩個光束的大小在同一個范圍內(nèi)時，就能判斷出準直透鏡202的距離位置為正確的，所以不需對準直透鏡的位置進行調(diào)節(jié)S213，當(dāng)兩光束的大小出現(xiàn)差異時，就能判斷出準直透鏡202的距離位置為扭曲的，進而在前后方向上調(diào)節(jié)準直透鏡的位置S215、S217。
因此，利用測定設(shè)備210可以更加正確地測定出從光學(xué)儀射出的平行光的平行度，它使準直透鏡202的位置調(diào)整成為可能，因而能夠減少沸點象差。
同樣，隨著準直透鏡202的位置的調(diào)整，可以得到更加精密的平行光，所以能夠使強度分布更均勻。
至此，以理想實施例為中心對本發(fā)明進行了了解，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。這里，本發(fā)明的本質(zhì)性技術(shù)范圍體現(xiàn)在權(quán)利要求項中，與其同等范圍內(nèi)的所有區(qū)別點均以本發(fā)明解釋為準。
權(quán)利要求
1.光拾取裝置的透鏡調(diào)整裝置，由以下幾個部分構(gòu)成對經(jīng)過光學(xué)儀的光束整形設(shè)備射入的平行光進行會聚的透鏡；對上述會聚光束進行反射及透射并將其分成2個光束的分光鏡；對上述分離后的光束分別進行結(jié)像，然后分別將上述結(jié)像光束的大小轉(zhuǎn)換成電信號，從而輸出光的平行度的攝像設(shè)備。
2.如權(quán)利要求項1所述的光拾取裝置的透鏡調(diào)整裝置中，其特征在于，上述攝像設(shè)備是由分別對分光鏡分離出的2個光所結(jié)成光束的大小進行檢波的第1和第2攝像元件組成。
3.如權(quán)利要求項1所述的光拾取裝置的透鏡調(diào)整裝置中，其特征在于，上述攝像設(shè)備將第1攝像元件和第2攝像元件結(jié)成的光束的大小提供給監(jiān)控器設(shè)備。
4.光拾取裝置的透鏡調(diào)整方法，由以下幾個步驟組成經(jīng)過光學(xué)儀的光束整形設(shè)備射入的平行光透過透鏡，然后使其會聚的步驟；利用分光設(shè)備將上述會聚的平行光分成多個光進行反射和透射的步驟；將上述分離后的光分別結(jié)像并對結(jié)像后光束的大小分別進行檢波的步驟；將上述2個光束的大小進行比較之后，當(dāng)2個光束的大小不在同一范圍內(nèi)時，調(diào)整準直透鏡的距離誤差的步驟。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于光束整形的光拾取裝置的，特別是關(guān)于在光拾取裝置上能夠隨著光平行度的變化來調(diào)節(jié)準直透鏡與激光二極管之間距離的透鏡調(diào)整裝置和方法的。以本發(fā)明為依據(jù)的光拾取裝置上的透鏡調(diào)整裝置包括以下幾個組成部分①對經(jīng)過光學(xué)儀上光束整形設(shè)備射入的平行光進行會聚的透鏡；②對上述會聚光束進行反射及透射并將其分成2個光的分光鏡；③對上述分離后的光分別進行結(jié)像，然后分別將上述結(jié)像光束的大小轉(zhuǎn)換成電信號，進而輸出光的平行度的攝像設(shè)備。
文檔編號G11B7/09GK1783250SQ20041008910
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者張星允 申請人:上海樂金廣電電子有限公司