專利名稱:一種光學(xué)讀取系統(tǒng)中用來探測調(diào)焦誤差的改進(jìn)象散法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種光學(xué)讀取系統(tǒng),尤其涉及一種應(yīng)用采用一個梯度折射率透鏡的象散法能探測調(diào)焦誤差的光學(xué)讀取系統(tǒng)。
光信息記錄盤,如激光盤的常見困難之一在于出現(xiàn)調(diào)焦誤差。象散法已被引入來解決這個問題。
圖1所示為一種采用象散法的現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)10,見已公開的美國專利No.4023033,題目為“光學(xué)調(diào)焦器件”,在此引入作為參考。
光學(xué)讀取系統(tǒng)10包括一個光源11,分束器12,物鏡13,光信息記錄盤14(以下稱之為光盤),柱面鏡15,第一加法器16,第二加法器17,光探測器18和差動放大器19。在該系統(tǒng)中,光束20從光源11--例如一個半導(dǎo)體激光器中發(fā)出,進(jìn)入分束器12,然后在反射面21上部分反射。從反射面21反射的光束通過物鏡13以聚焦光束的形式照射到光盤14的記錄表面22上。從光盤14反射回來的聚焦光束被物鏡13會聚后通過分束器12。通過分束器12的聚焦光束在通過柱面鏡15后造成象散,然后被投射到光探測器18上,該探測器包括一個方形的光接收面23,該接收面上設(shè)置了四塊方形光電池(未畫出)。每一塊光電池以光強(qiáng)度測量的方式給出一個輸出信號。方形光接收面23上兩個相對角的光電池產(chǎn)生的兩個輸出信號被傳輸給第一加法器16,另外兩個相對角的光電池的兩個輸出信號被傳輸后給第二加法器17。然后,從第一和第二加法器16,17輸出的信號被傳輸給差動放大器19,該放大器通過比較第一和第二加法器16,17的輸出信號又產(chǎn)生一個相應(yīng)的調(diào)焦誤差信號,該調(diào)焦誤差信號即為兩個加法器輸出信號之差。在象散狀態(tài)下,照射在光探測器18的方形光接收面23上的四個方形光電池上的光通量的形狀根據(jù)光盤14的記錄表面22與會聚點(diǎn)24的位置關(guān)系而變化。為了以光通量的形狀來探測這種變化,在會聚點(diǎn)24與光探測器18之間設(shè)置了柱面鏡15,并且使正好聚焦時(零調(diào)焦誤差)在方形光接收表面23所處的位置上,光通量形狀為園形,即所謂“恰好聚焦”位置。如果光盤14在垂直方向上偏離了恰好聚焦位置,由差動放大器19產(chǎn)生的調(diào)焦誤差信號就不再是零,其符號表示偏離的方向。這種常規(guī)象散法要求采用柱面透鏡15以象散的方式將光斑會聚到方形光接收表面23上。然而,因?yàn)樗捎玫某R?guī)柱面透鏡不是平面的,要將光會聚點(diǎn)24與光探測器18準(zhǔn)確對準(zhǔn)是相當(dāng)困難的。
因此,本發(fā)明的一個主要目的是要提供一種能在具有經(jīng)過改進(jìn)的準(zhǔn)確對準(zhǔn)能力的光學(xué)讀取系統(tǒng)中使用的象散方法。
根據(jù)本發(fā)明,提供了一種采用改進(jìn)象散法確定調(diào)焦誤差的光學(xué)讀取系統(tǒng),該系統(tǒng)包括產(chǎn)生一束光束的光源;一個包含一個由四個光電池構(gòu)成的方形光接收面的光探測器,所述四個光電池中的每一個以光強(qiáng)度測量的方式給出一個輸出信號,其中光探測器和處在光盤表面上的會聚點(diǎn)構(gòu)成一條光軸;一個分束器有一反射表面用來將來自光源的光束反射到光盤的記錄表面并使從光盤記錄表面反射回來的光束透過其到達(dá)光探測器,其中該反射面的位置相對光軸是傾斜的;一個第一加法器迭加來自方形光接收面上兩個對角光電池的輸出信號;一個第二加法器迭加光接收面上其余兩個對角光電池的輸出信號;一個物鏡,置于分束器和光盤之間,用來將經(jīng)分束器反射的光會聚到記錄表面上并將從記錄表面反射回來的光會聚到分束器反射面上;一個梯度折射率透鏡使透過分束器后的光在經(jīng)過它后產(chǎn)生象散,其中梯度折射率透鏡位于分束器和光探測器之間,該透鏡具有一個垂直中心平面和一個與位置相關(guān)的折射率分布;和一個通過比較第一和第二加法器的輸出信號來產(chǎn)生調(diào)焦誤差信號的差動放大器。附圖簡要說明通過下面優(yōu)選實(shí)施例的描述以及附圖,本發(fā)明的上述目的以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚,其中圖1為采用柱面透鏡的現(xiàn)有光學(xué)讀取系統(tǒng)的簡圖;圖2所示為與本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例相對應(yīng)的具有創(chuàng)造性的象散方法的簡圖;圖3所示為由四個方形光電池組成的一個方形光接收面;圖4為應(yīng)用于本發(fā)明的梯度折射率透鏡的簡圖;以及圖5所示為采用該梯度折射率透鏡的象散方法的立體圖。
優(yōu)選實(shí)施例圖2所示為應(yīng)用了使用梯度折射率透鏡55的象散方法的具有創(chuàng)造性的光學(xué)讀取系統(tǒng)50的簡圖。
該有創(chuàng)造性的光學(xué)讀取系統(tǒng)50包括一個光源51,分束器52,物鏡53,光信息記錄盤54(以下簡稱為光盤),梯度折射率透鏡55,第一加法器56,第二加法器57,光探測器58以及差動放大器59。在該系統(tǒng)中,從光源51例如一個半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束60入射到分束器52,并由所采用的反射面61部分反射。從反射面61反射的光通過物鏡53后以聚焦光束的形式入射到光盤54的記錄表面62上。從光盤54反射回來的聚焦光束由物鏡53會聚后通過分束器52。穿過分束器52的聚焦光束在通過梯度折射率透鏡55后產(chǎn)生象散并入射到光探測器58上,如圖3所示,該探測器包括一個由四個光電池64,65,66,67所組成的方形光接收表面63。每個光電池--例如64,以光強(qiáng)度測量的方式給出一個輸出信號。來自相對角的兩個輸出信號--如方形光接收表面63的105,107被傳輸給第二加法器57,相應(yīng)地,其余兩個相對角的兩個輸出信號被輸送給第一加法器56。來自第一和第二加法器的輸出信號56,57隨后被輸送給差動放大器59,該放大器又通過比較第一和第二加法器56,57的輸出信號從而產(chǎn)生一個相應(yīng)的調(diào)焦誤差,調(diào)焦誤差即為這對加法器的兩個輸出信號之差。
在象散狀態(tài)下,入射在光探測器58的方形光接收表面63上的光通量形狀根據(jù)光盤54的記錄表面62與光束會聚點(diǎn)68之間的位置關(guān)系而變化。為了以光通量形狀來探測這種變化,在會聚點(diǎn)68和光探測器58之間設(shè)置了梯度折射率透鏡55,并且使正好聚焦時(零調(diào)焦誤差),即“恰好聚焦”位置,在方形光接收表面63所處的位置上,光通量形狀為圓形。如果光盤54在垂直方向上偏離了恰好聚焦位置,調(diào)焦誤差信號不再是零,其符合表示偏離的方向。
圖4所示為用于該具有創(chuàng)造性的光學(xué)讀取系統(tǒng)50的六面體梯度折射率透鏡55。該梯度折射率透鏡55的特征為(1)用一種光折射材料制成;(2)具有一個均勻的厚度t以及一個平行于X-Z平面的垂直中心面70;(3)具有一對平行的平側(cè)面71、72,使光束得以入射和出射;以及(4)具有一個與位置相關(guān)的折射率分布,該分布相對于垂直中心面70對稱。該與位置相關(guān)的折射率分布可以用以下方程來描述。n2(r)=no2[1-(gr)2+h4(gr)4-h(huán)6(gr)6+……]其中h4=2/3h6=-17/64no=沿光軸的折射率g=折射率分布常數(shù)r=圓形光束半徑圖5所示為采用該梯度折射率透鏡55的象散法的簡圖。梯度折射率透鏡55所起的作用類似于圖1中柱面透鏡15的作用,使Z軸的作用如常規(guī)的準(zhǔn)直透鏡,x軸如光軸,而y軸如一塊平面玻璃。該梯度折射率透鏡55插入在軸73中并處在傳播光束74的光路上,從而提供所需特性的光學(xué)系統(tǒng)象散。熟悉此項技術(shù)的人仍將理解,當(dāng)光盤54處于恰好聚焦位置時,傳播光束將形成圓形光斑75,當(dāng)光盤54遠(yuǎn)離該梯度折射率透鏡55時,形成一個以y軸方向?yàn)殚L軸的橢圓光斑76,當(dāng)光盤54移近梯度折射率透鏡55時,形成一個以Z軸為長軸的橢圓光斑77,造成照射到四塊方形光電池64,65,66,67中每一塊上的光通量形狀發(fā)生變化。
如上所述,在光學(xué)讀取系統(tǒng)中采用梯度折射率透鏡代替常規(guī)柱面透鏡是有益的,它將改進(jìn)對準(zhǔn)精度,因?yàn)樘荻日凵渎释哥R55是平面狀的,使其更易于裝配。
針對該優(yōu)選實(shí)施例,已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述,然而,在不偏離權(quán)利要求中敘述的本發(fā)明的范圍的前提下,也可作出其它修改和變化。
權(quán)利要求
1.一個采用一種改進(jìn)象散法來探測調(diào)焦誤差的光學(xué)讀取系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個產(chǎn)生一束光的光源;一個光探測器,包括一個由四個方形光電池構(gòu)成的方形光接收面,四個光電池中的每一個均以光強(qiáng)度測量的方式給出一個輸出信號,其中光探測器和位于光盤上的會象點(diǎn)構(gòu)成光軸;一個具有一個反射面的分束器,該反射面將來自光源的光束反射到光盤記錄表面并使從光盤記錄表面反射回來的光束通過從而到達(dá)光探測器,其中該反射面的設(shè)置相對于光軸是傾斜的;一個第一加法器用來將來自方形光接收面上相對角的兩個信號相加;一個第二加法器用來將來自方形光接收面上其余兩個相對角的信號相加;一個物鏡,排列在分束器和光盤之間,用來將從分束器反射的光束會聚到記錄表面上并使從光盤記錄表面反射回來的光會聚后進(jìn)入光分束器的反射面;一個梯度折射率透鏡用來使透過分束器的光束產(chǎn)生象散,其中該梯度折射率透鏡處在分束器和光探測器之間,具有一個垂直的中心平面和一個與位置相關(guān)的折射率分布;以及一個通過比較來自第一和第二加法器的信號來產(chǎn)生調(diào)焦誤差信號的差動放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)讀取系統(tǒng),其中梯度折射率透鏡與位置相關(guān)的折射率分布是相對于垂直中心面對稱的。
3.如權(quán)利要求2所述的梯度折射率透鏡,其中該梯度折射率透鏡與位置相關(guān)的折射率分布可以作如下描述n2(r)=no2[1-(gr)2+h4(gr)4-h(huán)6(gr)6+……]其中h4=2/3h6=17/64no=沿光軸的折射率g=折射率分析常數(shù)r=圓形光束半徑
全文摘要
一個采用一種改進(jìn)象散方法來探測調(diào)焦誤差的光學(xué)讀取系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個光源;一個光探測器,包含一個由四個方形光電池所組成的方形光接收面;一個具有一個反射面的分束器,該反射面反射來自光源的光并使從記錄表面反射回來的光通過;一個第一和一個第二加法器用來把來自方形光接收表面上相對角的兩個信號相加;一個物鏡,排列在分束器和光盤之間;一個梯度折射率透鏡,位于分束器和光探測器之間,用來使通過分束器的光束產(chǎn)生象散;以及一個用來產(chǎn)生調(diào)焦誤差信號的差動放大器。
文檔編號G11B7/09GK1123444SQ9411888
公開日1996年5月29日 申請日期1994年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月5日
發(fā)明者樸燦奎 申請人:大宇電子株式會社