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TWI242191B - Optical pickup apparatus having beam splitter on which hologram is formed and method of compensating for deviation between optical axes using the optical pickup apparatus - Google Patents

Optical pickup apparatus having beam splitter on which hologram is formed and method of compensating for deviation between optical axes using the optical pickup apparatus

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Publication number
TWI242191B
TWI242191B TW091100126A TW91100126A TWI242191B TW I242191 B TWI242191 B TW I242191B TW 091100126 A TW091100126 A TW 091100126A TW 91100126 A TW91100126 A TW 91100126A TW I242191 B TWI242191 B TW I242191B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
optical pickup
optical
beam splitter
patent application
Prior art date
Application number
TW091100126A
Other languages
English (en)
Inventor
Bong-Gi Kim
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TWI242191B publication Critical patent/TWI242191B/zh

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Description

1242191 A7 8729pif.doc/008 β7 五、發明説明（i ) 本發明是有關於一種光學讀取頭(Optical Pickup)裝置以及 使用此光學讀取頭裝置以補償光軸(Optical Axis)間偏差的方 法，更特別的是有關於一種用以補償傳播至一光偵測器之光線 光軸間偏差的光學讀取頭裝置，以及使用此光學讀取頭裝置以 補償光軸間偏差的方法。 多功能數位光碟(DVD)機係將數據記錄在多功能數位光碟 片之裝置，且其通常同時相容於多功能數位光碟片及傳統光碟 片(CD)。因此，許多以雷射二極體作爲光源重現光碟片及多功 能數位光碟數據的傳統光學讀取頭裝置的結構相當複雜，其需 要使用相當多的零件，且其製程相當昂貴。 爲減少零件的數量，一些傳統光學讀取頭裝置使用雙波長 雷射，其包括發射波長650納米(nm)光線的DVD電射二極體 以及發射波長780納米之CD雷射二極體。然而，由於此二雷 射二極體彼此以一 110微米(μηι)之距離相間隔，此二雷射二極 體所發射之光線光軸則產生了偏差。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一傳統光學讀取頭裝置中，當一光偵測器(Photodetector) 及其他光學元件排列於兩光線其中之一光軸上時，具有不同光 軸之另一光線則不會在光偵測器上形成光點，因此，無法偵測 到一垂直的光學信號。 第1圖係繪示出一傳統的光學讀取元件的範例，其使用全 像光學元件(H0E)以克服上述之問題。參考第1圖，一傳統光 學讀取頭裝置包括一全像光學元件20，以校正第一光線13a及 第二光線15a的光軸，其中第一光線13a及第二光線15a係由 光源11發射及由一記錄介質25反射，且具有不同之波長。該 4 : 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242191 A7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明（1) 全像光學元件20係提供於分光器19及光偵測器29之間的光車由 上◦一物鏡23，一準直鏡21，該全像光學元件20，以及一凹 透鏡27依序排列於記錄介質25及光偵測器29之間。 由第一光源13發射之第一光線13a或由第二光源15發射 之第二光線15a將穿透一光柵17，並由該分光器19之第一表 面反射，再依序穿透準直鏡21及物鏡23，再由記錄介質25聚 焦。而由記錄介質25聚焦之第一光線13a或第二光線15a再依 序透射物鏡23，準直鏡21以及分光鏡19，再入射於全像光學 元件20。 傳統之光學讀取頭裝置係使用全像光學元件20以適當地繞 射第一及第二光線13a及15a，以補償其光軸間偏差，藉此使 得第一光線13a及第二光線15a可在光偵測器29之預定焦點上 聚焦。 在使用一與分光器分離之全像光學元件時，光學讀取頭裝 置之製造成本相當昂貴。此外，由於此光學讀取頭裝置之結構 相當複雜，因此不易製成。再者，當該光學讀取頭裝置內部在 操作過程中升至一高溫時，彼此連結之各別元件可能因固定膠 熔化而易位，而導致入射於光偵測器之光學像差。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲解決以上之問題，本發明之第一目的在提供一光學讀取 頭裝置，其具有簡單結構，以以補償光軸間偏差。 本發明之第二目的在提供一種光軸間偏差的補償方法，以 改善光學讀取頭裝置之效能。 爲達以上之目的，本發明提供一光學讀取頭裝置，包括產 生第一光線之第一光源；產生第二光線之第二光源；其光軸與 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242191 Δ7 Α7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明（$ ) 第一光源之光軸平行，且第二光源與一記錄介質之光學距離大 於其與第一光源之光學距離；一光偵測器，用以接收分別由第 一及第二光源發射，以及經記錄介質反射及經光電轉換之第一 及第二光線；一物鏡，用以將記錄介質上之第一及第二光線聚 焦；以及置於該物鏡及該光偵測器間之光路徑上的一分光器， 其包括第一表面及第二表面，其中第一表面將第一及第二光線 向物鏡反射，同時使該第一及第二光源穿透，而第二表面上產 生一全像圖案(全像片Hologram)，以補償穿透第一表面之第一 及第二光線光軸間的偏差。 全像圖案的形成最好是用來將第一光線繞射成相對較大的 + 1級繞射光線以及相對較小的殘餘光線，以及將第二光線繞射 成相對較大的零級繞射光線以及相對較小的殘餘光線。 在此，第一及第二光線最好以45度入射於第一表面，以使 得大約50%的光線被反射，以及大約50%的光線被透射。 全像圖案最好是將第一及第二光線繞射，以使第一光線之+1 級繞射光線以及第二光線之0級繞射光線量至少爲70%。 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一及第二光線皆可爲一 DVD或CD的重現光線，當DVD 爲主要應用時，第二光線最好用作DVD重現光線，而當CD爲 主要應用時，第二光線最好用作CD的重現光線。 爲達本發明之第二目的，提供一種光源光軸間偏差的補償 方法，其包括一第一步驟，其施加一電壓於光源以產生一光線； 一第二步驟，以允許發射光線由一分光器之第一表面反射，穿 透一物鏡，聚焦於一記錄介質，再由該記錄介質反射；一第三 步驟，使記錄介質反射之光線入射至分光器之第二表面；一第 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242191 A7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明（¥ ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 四步驟，在發射光線之光源較接近分光器時，將入射至分光器 第二表面之光線繞射成相對較大之+1級繞射光線以及相對較低 之殘餘光線，並在發射光線之光源較接近其他光源時，將入射 至分光器第二表面之光線繞射成相對較大之0級繞射光線以及 相對較低之殘餘光線；以及一第五步驟，將透射第二表面之0 級或+1級繞射光線聚焦於光偵測器上。 在第一步驟中，由光源發射之光線最好是以一 45度角入射 分光器之第一表面，以使50%的光線得以反射，以及50%的光 線得以透射。 在第四步驟中，0級繞射光線至少爲第二光線的70%，而+1 級繞射光至少爲第一光線的70%。 在光學上靠近記錄介質，而由光源發射之光線可以是DVD 或CD的重現光線。 經濟部中央橾率局貝工消费合作社印製4' 在一包括分光器及光偵測器之光接收系統中，光偵測器所 接收之光線的光軸間偏差影響了由光學信號轉換成的電器信 號。本發明使用全像技術以校正光接收系統之光軸。然而，與 使用分離全像光學元件之傳統光學讀取元件不同的是，本發明 在分光器上形成全像圖案。因此，與傳統光學讀取頭裝置相比， 本發明提供了簡化的光學讀取頭裝置，以增加的整體的可靠度。 爲使本發明以上之目的及優點更加明顯，將參考以下附圖， 於下列較佳實施例中作一詳細說明。 圖式之簡單說明： 第1圖係一示意圖，繪示出一種傳統光學讀取頭裝置； 第2圖係基於本發明之一光學讀取頭裝置的較佳實施例； 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） '" 1242191 A7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明（y ) 以及 第3圖係第2圖A部分的放大圖，其繪不出本發明之一車交 佳實施例中，光軸間偏差的補償方法。 圖式之標記說明： 11 :光源 13 :第一光源 13a ：第一光線 15 :第二光源 15a :第二光線 17 :光柵 19 :分光器 20 :全像光學元件 21 :準直鏡 23 :物鏡 23c :殘餘光線 23d :殘餘光線 25 =記錄介質 27 :凹透鏡 29 :光偵測器 31 :第一表面 33 :表面 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 33a :第一光線 33b : +1級繞射光線 35 :分光器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 1242191 A7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明u ) 35a :第二光線 35b : 0級繞射光線 37 :凹透鏡 39 :光偵測器 41 :準直鏡 43 :物鏡 45 :記錄介質 51 :光源 53 :第一光源 55 :第二光源 57 :光柵 實施例 本發明之光學讀取頭裝置及光軸間偏差的補償方法的實施 將在下文中參考附詳細敘述之。 第2圖係繪示出本發明光學讀取頭裝置之一較佳實施例， 其中第1圖所繪示之傳統光學讀取頭裝置所使用的分光器將得 以改善。參考第2圖’本發明較佳實施例中之光學讀取頭裝置 包括一分光器35，其具有一表面33，而在表面33上形成有全 像圖案，此分光器35置於一物鏡43及一光偵測器39之間的光 路徑上。
光源51係一雙波長電射二極體，包括間隔110微米之第一 光源53及第二光源55。第一光源53至記錄介質45之光學距 離較其與第一光源55之光學距離爲大。第一光源35發射一第 一光線33a(用以由一光碟CD中再現數據）’而第二光源35貝[J 9 用中國國家標準(CNS ) A4規格 210X297公® ) — II-----#1 — (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 1242191 8729pif.doc/008 五、發明説明（1) 發射一第二光線35a(用以由一多功能數位光碟DVD中再現數 據）。其中第二光線35a之光軸與第一光線33a之光軸平行。 一 CD的光柵57置於光源51及分光器35之間的光路徑上。 光柵57將第一光線33a分成三束光線，而此三束光線係光偵測 器39對CD反射之光實施光電轉換以偵測一循軌錯誤信號所需 要的光線。 分光器35具有一第一表面31及一第二表面33，其中第一 光線33a及第二光線35a由第一表面31向物鏡43反射，同時 並透射過第一表面31，而第二表面33上形成一全像圖案。此 全像圖案將第一光線33a繞射成一相對較大之+1級光線33b以 及一相對較小之殘餘光線，並將第二光線35a繞射成一相對較 大的0級繞射光線以及一相對較小的殘餘光線。 在第一表面31上形成有一塗佈層，以使得大約50%的第一 及及第二光線33a及35a得以由其反射，以及大約50%的第一 及第二光線33a及35a得以透射。全像圖像的製作可利用調整 其圖案的深度及間隔使第一及第二光線33a及35a繞射出的+ 1 級繞射光線及0級繞射光線分別位第一及第二光線33a及35a 的 70%。 一準直鏡41及一物鏡43依序排列於分光器35及記錄介質 45之間的光路徑上。 第一及第二光線33a及35a的一部分將由分光器35之第一 表面31反射，透射準直鏡41及物鏡43,再聚焦於記錄介質45。 而由記錄介質45反射的第一光線33a及第二光線35a將傳播回 物鏡43及準直鏡41而再次入射至分光器35。在此，第二光線 10 I!-----f (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印簟41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) A7 B7 1242191 8729pif.doc/008 五、發明説明（ϋ) 35a之〇級繞射光線35b將根據司淫爾定律(Snell’s Law)由全 像圖案折射至第二表面33，並傳播至光偵測器39，而第一光線 33a之+1級繞射光線33b將根據司涅爾定律(Snell’s Law)，以 一較大的角度由全像圖案折射，並傳播至光偵測器39。 一用以補償慧星像差，並產生向光軸彎曲之第一及第二光 線33a及35a之平行光線之凹透鏡37裝置於分光器35及光偵 測器39之間的光路徑上。光偵測器39接收第一光線33a及第 二光線35a，並實施一光電轉換，以再現記錄於記錄介質45之 資料，並偵測聚焦或循軌信號錯誤。 第3圖係第2圖A部分的放大圖，其繪示出本發明中，光 軸間偏差補償方法的一較佳實施例。參考第3圖，光軸間偏差 補償方法包括一第一步驟，其對光源51施加一電壓以產生第一 光線33a或第二光線35a，一第二步驟，以使第一或第二光線33a 或35a由分光器35之第一表面31反射，並使其穿透至物鏡43 而聚焦至記錄介質45，以及一第三步驟，其使由記錄介質45 反射之第一或第二光線33a或35a入射至分光器35包括有全像 圖案的第二表面33。 此外，本發明之光軸間偏差的補償方法的較佳實施例又包 括一第四步驟，其中由光學距離與記錄介質45較近之第一光源 51入射之第一光線33a，被繞射成+1級繞射光線33b至第二表 面33，其量較殘餘光線23c及23d大。或者，其中由光學距離 與記錄介質45較遠而與第二光源53較遠之第二光源51入射之 第二光線35a，被繞射成0級繞射光線35b至第二表面33，其 量較殘餘光線23c及23d大。以及一第五步驟’其中第二光線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 f 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 1242191 A7 8729pif.doc/008 B7 五、發明説明（q ) 35a之0級繞射光線35b，或第一光線33a之+1級繞射光線35a 被聚焦於光偵測器39。 如以上所述，第一或第二光線33a或35a由第一光源51發 射並入射至分光器35之第一表面31與一 45度角平行，並被由 分光器35之第一表面31以一 45度角反射而垂直聚焦於記錄介 質45。之後，由記錄介質45反射之第一或第二光線33a或35a 將再沿著入射路徑往回傳播，並將入射於分光器35之第一表面 3卜 穿透分光器35之第一表面31的第一及第二光線33a或35a 被形成於第二表面33之全像圖案繞射。如以上所述，全像圖案 的形成使得至少70%的第一光線33a變成+1級繞射光線33b， 以及至少70%的第二光線35a變成0級的繞射光線35b。因此， 如第3圖所示，第二光線35a之0級繞射光線35b以及第一光 線33a之+1級繞射光線33b分別根據司涅爾定律以角度Θ,及02 折射，並傳播至光偵測器39上。依據等式(1)可得第二光線35b 之折射角Θ!爲45度，由於第一光線33a之0級繞射光線23c 亦以45度角折射，θ2可以爲一小於45度之預度角度。 sin45°=n*sin9〇°=sin01 ...(1) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一光線33a之0級繞射光線23c亦以與第二光線35a之 0級繞射光線35b相同之45度角折射，光軸的不同則因此被補 償。此外’第一光線33a之-1級繞射光線23d以與+1級繞射光 線33b不同的方向傳播，對於0級繞射光線23c而言，此一光 軸差不能被補償。因此，光軸之間的差異可以使用第二光線35b 之0級繞射光線35b以及第一光線33a之+1級繞射光線33b補 12 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 1242191 8729pif.doc/008 五、發明説明（I。） 償。 根據使用本發明之光學讀取頭裝置以補償光軸間偏差的方 法，由於分光器上形成一反射塗佈層及一全像圖案，光路徑轉 換以及光軸校正可藉單一分光鏡而達成。此外，由於不需要分 離的全像分光元件，零件的數目減少，因此簡化光學讀取頭裝 置的結構，而增加高溫操作的可靠度。 如以上所述，在本發明之光學讀取頭裝置及光軸間偏差的 補償方法中，分光器具有一反射塗佈層及一全像圖案，因此光 學讀取頭裝置的結構被簡化。此外，即使光學讀取頭裝置在一 高溫下操作，由於光學元件之間的連結點數目減少，整個光學 讀取頭裝置得以改善。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局爲工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐）

Claims (1)

  1. I 242191 8729pif.doc/008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一光學讀取頭裝置，包括： 一第一光源，以產生一第一光線； 一第二光源，以產生一第二光線，其中該第二光線之光軸 與該第一光源之光軸平行，且該第二光源與一記錄介質之光學 距離較其與該第一光源之光學距離遠； 一光偵測器’用以接收分別由該第一光源及該第二光源發 射，並由該記錄介質反射，且經光電轉換之該第一光線及該第 二光線； 一物鏡，用以將該第一及該第二光線聚焦至該記錄介質上， 該物鏡置於該第一及第二光源，以及該記錄介質之光路徑上； 以及 一分光器，置於該物鏡及該光偵測器之間的光路徑上，具 有一第一表面用以將該第一及該第二光線向物鏡反射，並同時 使其透射，以及一形成有一全像圖案之第二表面，用以補償透 射該第一表面之該第一及第二光線之光軸偏差。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀取頭裝置，其中該 全像圖案的形成將該第一光線繞射成一較大之+1級繞射光線以 及一較小之殘餘光線，並將該第二光線繞射成一較大之0級繞 射光線以及一較小之殘餘光線。 3. 如申請專利範圍第2項所述之光學讀取頭裝置，其中該 第一表面的設定使得該第二光線以一 45度角成入射。 4. 如申請專利範圍第3項所述之光學讀取頭裝置，其中在 該第一表面上又形成一塗佈層，以50%該第一光線得以反射， 以及50%的該第一光線得以透射。 14 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----II——線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 242191 韶 C8 8729pif.doc/008 D8 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第3項所述之光學讀取頭裝置，其中該 第一表面上又形成一塗佈層，以50%該第二光線得以反射，以 及50%的該第一光線得以透射。 6·如申請專利範圍第3項所述之光學讀取頭裝置，其中該 全像圖案的形成使得該+1級繞射線至少佔該第一光線的70%。 7·如申請專利範圍第3項所述之光學讀取頭裝置，其中該 全像圖案的形成使得該〇級繞射線至少佔該第二光線的70%。 8·如申請專利範圍第1項所述之光學讀取頭裝置，又包括 一準直鏡裝置於該分光鏡及該物鏡之間的光路徑上。 9. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀取頭裝置，又包括 一凹透鏡，置於該分光鏡及該光偵測器之間的光路徑上。 10. —種光源光軸間偏差的補償方法，包括： 一第一步驟，對光源其中之一施加一電壓，以使其發射一 光線； 一第二步驟，使得該發射光線由一分光鏡之一第一表面被 反射，並穿透一物鏡，聚焦於一記錄介質上，再被該記錄介質 反射； 一第二步驟，使得被該記錄介質反射之被該記錄介質反射 之光線入射於該分光鏡之一第二表面； 一第四步驟，當該光源發射之該光線與該記錄介質之光學 距離較近而與其他光線較遠時，將入射該分光鏡之該第二表面 之該光線繞射成一較大之+1級繞射光線以及一較小之殘餘光 線，而當該光源發射之該光線與該記錄介質之光學距離較近而 與其他光線較近時，將入射該分光鏡之該第二表面之該光線繞 15 Lji______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242191 8729pif.doc/008 t、申請專利範圍 射成一較大之0級繞射光線以及一較小之殘餘光線； 一第五步驟，將由該第二表面透射之該〇級繞射光線或該+1 級繞射光線予以聚焦至一光偵測器。 11·如申請專利範圍第ίο項所述之方法，其中在該第二步 驟中，由該光源發射之該光線以一 45度角入射於該分光鏡之該 第一表面。 12. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中在該第j步 驟中’ 50%的該光線被該分光鏡之該第一表面反射。 13. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中在該第四步 驟中，該0級繞射至少佔入射該第二表面之該光線的70%。 14. 如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中在該第四步 驟中，該+ 1級繞射光線至少佔入射該第二表面之該光線的 70%。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制¾ 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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