CN101046999A - 光拾取设备和光信息记录/再现设备 - Google Patents

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CN101046999A CN200710091472.2A CN200710091472A CN101046999A CN 101046999 A CN101046999 A CN 101046999A CN 200710091472 A CN200710091472 A CN 200710091472A CN 101046999 A CN101046999 A CN 101046999A
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Abstract

本发明公开了含有用于相互不同的第一、第二和第三波长的半导体激光源的光拾取设备。在通过第一棱镜合并了从第一和第二半导体激光源出来的激光束的光路之后，通过放大率改变透镜，合并从第三半导体激光源出来的激光束的光路，以便提高光效率。同时，通过第二棱镜合并每个激光束。

Description

光拾取设备和光信息记录/再现设备
交叉参考相关申请
本申请基于2006年3月30日提出的在先日本专利申请第2006-095537号和要求该申请的优先权权益，特此全文引用，以供参考。
技术领域
本发明涉及光拾取设备和光信息记录/再现设备，尤其涉及记录三种波长的光拾取设备和光信息记录/再现设备。
背景技术
近年来，利用短波长蓝色激光束的高密光信息记录媒体和记录/再现这样媒体的光盘设备得到迅速发展。对这些设备的要求是与诸如CD和DVD之类使用不同波长的各种媒体兼容。
于是，提出了一种光拾取器(例如，参见已公开日本专利申请公布第2004-103135号)。在这种光拾取器中，将长波长(用于CD)、中波长(用于DVD)、和短波长(用于蓝光)的三种波长分成两组。通过接近物镜的分束器，使一组包括三种波长的两种，和使另一组包括其余一种。考虑到布局空间，使两种波长的那组共用一个光学元件。
还提出了另一种光拾取器(例如，参见已公开日本专利申请公布第2005-141884号)，它包含：发射405nm波段(wavelength band)的激光束的第一半导体激光源；结合发射650nm波段的激光束的第二半导体激光源和发射780nm波段的激光束的第三半导体激光源的半导体激光源；合并每个波段的激光束的光路的光路合并装置；通过激光束在光信息记录媒体上形成图像的物镜；接收在光信息记录媒体上反射的激光束以便检测光信息的光接收元件；和在从每个半导体激光源到光信息记录媒体的光路和从光信息记录媒体到光接收元件的光路之间进行分支的光路分支装置。光拾取器包含调整光路分支装置和光接收元件之间405nm、650nm和780nm波段的光传输量的滤波装置。
在第2004-103135号公布中描述的光拾取器中，需要三个作为光拾取器的光接收单元的PDIC(光电二极管集成电路)，分别用作三种波长的光源检测单元。在第2005-141884号公布中描述的其它光拾取器具有结合发射650nm波段的激光束的第二半导体激光源和发射780nm波段的激光束的第三半导体激光源的结构。因此，这种光拾取器引起了不能仅为了提高780nm(红外光)波段的激光束的光效率而设置改变放大率的透镜的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用一个单独光接收元件构造能够只对红外光提高光效率的三波长光学系统的光拾取设备。
在本发明的一个方面中，提供了包含如下的光拾取设备：
用于短波长的第一半导体激光源；
用于中波长的第二半导体激光源；
用于长波长的第三半导体激光源；
合并来自第一和第二半导体激光源的激光束的光路的第一棱镜，所述激光束入射在第一棱镜上；
提高来自第三半导体激光源的激光束的光效率的放大率改变透镜；
合并由放大率改变透镜进行了放大率改变的激光束的光路和从第一棱镜出来的光束的光路的第二棱镜；
在光信息记录媒体上形成三个激光束的每一个的图像的物镜；
通过物镜接收在光信息记录媒体上反射的每个激光束以便检测光信息的光接收元件；和
设置在物镜、光接收元件和第二棱镜之间并分解从半导体激光源到光信息记录媒体的光路和从光信息记录媒体到光接收元件的光路的分束器。
附图说明
图1A和1B是根据本发明一个实施例的光拾取设备的示意图；
图2是示出根据本实施例的第一棱镜的光谱特性的图形；
图3是示出根据本实施例的第二棱镜的光谱特性的图形；
图4是示出根据本实施例的分束器的光谱特性的图形；
图5A和5B是根据本发明另一个实施例的光拾取设备的示意图；
图6A和6B是根据本发明又一个实施例的光拾取设备的示意图；和
图7A和7B是根据本发明再一个实施例的光拾取设备的示意图。
具体实施方式
现在参照附图描述根据本发明实施例的光拾取设备。
图1是示出光拾取设备的结构的示意图。图1A是顶视图和图1B是侧视图。
如图1所示，与三种波长兼容的光拾取设备能够在与蓝色激光束兼容的高密媒体、与红色激光束兼容的光信息记录媒体、和与红外激光束兼容的光信息记录媒体上记录/再现光信息。该光拾取设备含有：第一到第三半导体激光源10、12和14；1/2波长板16、18和20；第一和第二棱镜22和24；放大率改变透镜26；物镜28、光接收元件32；分束器34；光量监视器PDIC(光电二极管集成电路)36；准直透镜38；1/4波长板40；和感测透镜(sensor lens)42。
并且，第一半导体激光源10是发射405nm波段的蓝色激光束的第一半导体激光源。第二半导体激光源12发射660nm波段的红色激光束。第三半导体激光源14发射780nm波段的红外激光束。
1/2波长板16、18和20位于半导体激光源10、12和14的前面，使偏振方向旋转90°。1/2波长板16、18和20和第一棱镜22合并第一半导体激光源10和第二半导体激光源12的激光束的每条光路。第二棱镜24合并从第一棱镜22出来的光线的光路和第三半导体激光源14的激光束的光路。放大率改变透镜26设置在1/2波长板20与第二棱镜24之间，提高从第三半导体激光源14出来的光线的光效率。
放大率改变透镜26和物镜28通过来自半导体激光源10、12和14的激光束在光盘30上形成图像。物镜28和光接收元件32协作，接收在光盘30上反射的激光束和检测光信息。分束器34在从半导体激光源10、12和14到光盘30的光路(在图中用多个圆圈记号表示的向外路径)和从光盘30到光接收元件32的光路(用多个箭头表示的返回路径)之间进行分解。
三个半导体激光源10、12和14的两个或更多个不同时打开。例如，使用哪个半导体激光源视光盘30的厚度差而定或按照记录在光盘30上的信息确定。根据该确定，打开三个半导体激光源10、12和14之一，将激光束发射到光盘30上，以便将光信息记录在光盘30的信息记录面上或从光盘30的信息记录面上再现光信息。
从第一半导体激光源10发射的蓝色激光束是具有椭圆形光强分布的发散光。从第二半导体激光源12和第三半导体激光源14发射的红色和红外激光束也是每一种都具有椭圆形光强分布的发散光。
从第一半导体蓝色激光源10和第二半导体红色激光源12发射、具有椭圆形光强分布的激光束入射在衍射光栅17和19上，以实现基于DPP方法或三束方法的跟踪。通过衍射光栅17和19，每一光束都被分成用于在光盘30上记录/从光盘30上再现的主束(0级光)和用于检测跟踪误差的次束(±1级光)。与物镜28上的边缘强度有关，通过衍射光栅17和19发射的激光束(主束)具有沿着与图面垂直的方向拉长的椭圆形状。同时，通过衍射光栅17和19发射的主束的偏振方向是相对于第一棱镜22的P偏振。由于主束需要进入S偏振的分束器34中，因此通过1/2波长板将偏振方向旋转90°，而后，主束以相对于第一棱镜22的S偏振进入第一棱镜22中。
第一棱镜22用于合并(synthesize)光路，和通过，例如，粘合两个玻璃棱镜构成，分色膜(未示出)插在玻璃棱镜之间。分色膜由多层光学薄膜形成。分色膜具有透射来自第一半导体激光源10的405nm波段的蓝色激光束和反射来自第二半导体激光源12的660nm波段的红色激光束的波长选择性。如图2所示，第一棱镜22具有405nm波段的S偏振达到接近100％的透射率Ts和660nm波段的S偏振达到接近100％的反射率Rs的光谱特性。
对于从第三半导体激光源14发射的红外激光束，通过1/2波长板20将P偏振转换成S偏振。让红外激光束进入衍射光栅21中，以实现基于DPP方法或三束方法的跟踪。通过衍射光栅21，红色激光束被分成用于在光盘30上记录/从光盘30上再现的主束(0级光)、和用于检测跟踪误差的次束(±1级光)。通过衍射光栅21发射的激光束(主束)入射在放大率改变透镜26上。
关于斑点大小，780nm波段的记录密度低于405nm和660nm波段的记录密度。因此，即使边缘强度降低和斑点大小增大，也可以进一步用于提高光效率和记录速度。
在这一点上，通过让激光束穿过放大率改变透镜26提高780nm波段的激光束的光效率。为了实现放大率改变透镜26的紧凑布局，用于780nm波段的激光束的第三半导体激光源14与第二棱镜24之间的距离需要长一点。最佳布局被安排，以在合并了405nm和660nm波段的激光束之后再合并780nm波段的激光束。
第一棱镜22合并的激光束和经过由放大率改变透镜26进行的放大率改变的激光束入射在第二棱镜24上。
第二棱镜24用于合并光路，和通过，例如，粘合两个玻璃棱镜构成，由多层光学薄膜形成的分色膜(未示出)插在玻璃棱镜之间。分色膜由多层光学薄膜形成。如图3所示，分色膜具有对于S偏振以接近100％的透射率Ts透射405nm和660nm波段的激光束和对于S偏振以接近100％的反射率Rs反射780nm波段的激光束的波长选择性。
放大率改变透镜26具有使780nm波段的激光束的聚焦位置与第二棱镜24的光路匹配的折光力。因此，通过第二棱镜24的光路合并形成的公共路径使三个激光束以S偏振进入分束器34中。
如上所述，三个激光束透射过每一个都具有接近100％的S偏振透射率和接近100％的S偏振反射率的第一棱镜22和第二棱镜24之一或被反射。于是，合并光路使光束以S偏振进入分束器34中。因此，对于所有三种波长，向外光路上的光效率都可以提高。
分束器34最好是面平行板型，和由作为基底的透明面平行板(未示出)、由涂覆在一个板面上的多层光学薄膜(或被保护膜覆盖的多层光学薄膜)形成的偏振分解膜(未示出)、和由涂覆在另一个板面上的多层光学薄膜(或被保护膜覆盖的多层光学薄膜)形成的减反射膜(未示出)构成。分束器34起将光路分支的作用。
偏振分解(split)膜具有在任何波长反射入射光的大部分S偏振分量和在任何波长透射恒定数量的P偏振分量和S偏振分量的偏振分解特性。此时，每个激光束相对于偏振分解膜的偏振方向是S偏振。因此，每个激光束的主要部分被与空气接触的偏振分解膜反射，从而形成从半导体激光源10、12、和14到光盘30的光路。
透射过第二棱镜24或在第二棱镜24上反射的光线被分束器34反射，传播以便进入物镜28。如图4所示，分束器34具有在三个波段(405nm、660nm、和780nm)上S偏振的反射率Rs都是80％的光谱特性。当使用面平行板型的分束器34时，对于穿过分束器34的返回光，可以发生像散现象。因此，可以进行基于像散方法的聚焦误差检测。
如图4所示，分束器34以20％的透射率Ts透射入射激光束的一部分S偏振分量。穿过分束器34的激光束被光量监视器PDIC 36接收。光量监视器PDIC 36是根据穿过分束器34的激光束，检测与从半导体激光源10、12、和14的每一个输出的激光束的波长有关的光量的监视光接收元件。
在另一侧，被分束器34反射的激光束进入准直透镜38中。准直透镜38将入射激光束转换成基本平行光束。转换成基本平行光束的激光束被1/4波长板40进一步转换成圆偏振和进入物镜28中，从而在光盘30的信息记录面上形成光斑形式的图像。物镜28是具有波长兼容性的类型，而且不局限于单透镜系统，也可以应用双透镜系统。
在光盘30的记录面上形成图像的激光束在记录面上被反射，形成返回光。返回光按顺序穿过物镜28、1/4波长板40、和准直透镜38，返回到偏振分束器34。由于反射激光束在返回分束器34的路上穿过1/4波长板40，所以反射激光束以P偏振进入偏振分解膜并对于P偏振，以接近30％的透射率Tp透射，如图4所示。从光盘30到作为光接收元件32的信号检测PDIC 32的光路由P偏振分量透射过1/4波长板40形成。
穿过分束器34的光线穿过用于像散的感测透镜42并进入检测光接收元件信号的PDIC 32中。包括在进入光中的光信息由检测光接收元件信号的PDIC 32检测。
根据本实施例，可以将所谓的像散方法应用于聚焦误差检测。DPD方法(差分相位检测方法)或DPP方法(差分推挽方法)可以用于跟踪误差检测。由于使用了像倾斜面平行板那样的分束器34，当激光束穿过分束器34时，可以使像散效果更明显。于是，可以利用简单结构获得聚焦误差信号。
光接收元件32由用于信号检测的PDIC(光电二极管集成电路)构成。例如，光接收元件32由多分PIN光电二极管构成，并且每个元件输出与入射光的强度或转换成1V的电压成正比的电流输出。通过，例如，未示出的检测电路，从这个输出中生成信息信号、聚焦误差信号、和跟踪误差信号。
如上所述的半导体激光源10、12、和14的布局不局限于如图1所示的实施例。如作为顶视图的图5A和作为侧视图的图5B所示，可以从第一棱镜22的上方合并用于660nm波段的第二半导体激光源12的光路。作为一个可替代实施例，也可以从第一棱镜22的下方合并用于660nm波段的第二半导体激光源12的光路，但由于该布局与如图5所示的布局基本上是颠倒关系，所以从图中省略该可替代布局。
并且，可替代地，如作为顶视图的图6A和作为侧视图的图6B所示，可以从第一棱镜22的斜下方合并用于660nm波段的第二半导体激光源12的光路。作为另一个可替代实施例，也可以从第一棱镜22的斜上方合并用于660nm波段的第二半导体激光源12的光路，但由于该布局与如图6所示的布局基本上是相反关系，所以从图中省略该可替代布局。
另外，405nm波段的第一半导体激光源10和660nm波段的第二半导体激光源12可以相互调换。在这种情况下，可以从第一棱镜22的上方、下方、斜上方、和斜下方的任何位置合并用于405nm波段的第一半导体激光源10的光路。
如上所述，可以从第一棱镜22的上方、下方、斜上方、和斜下方的任何位置合并用于405nm波段的第一半导体激光源10或660nm波段的第二半导体激光源12的光路。因此，可以有效使用空间，而不扩大光学系统的有限布局空间。空间的这样有效使用归功于与三种波长兼容的光拾取设备的尺寸缩小。
此外，如作为顶视图的图7A和作为侧视图的图7B所示，405nm波段的第一半导体激光源10和660nm波段的第二半导体激光源12可以一起包含在一个芯片或一个封装中。无需使用第一棱镜22，只使用第二棱镜24就可以合并三种波长激光束的光路。即使在这种情况下，也可以通过让激光束透射过放大率改变透镜26提高来自780nm波段的第三半导体激光源14的激光束的光效率。
通过让激光束透射过对于每种激光束波长都具有接近100％的S偏振透射率或接近100％的S偏振反射率的第二棱镜24或在该第二棱镜24上反射激光束来合并如上所述的三个激光束的光路。因此，激光束以S偏振进入分束器34中。于是，对于所有三种波长，向外光路上的光效率都可以提高。并且，405nm波段的第一半导体激光源10和660nm波段的第二半导体激光源12可以一起包含在一个芯片或一个封装中。因此，可以有效使用空间，而不扩大光学系统的有限布局空间。空间的这样有效使用归功于与三种波长兼容的光拾取设备的尺寸缩小。
根据本发明实施例的光拾取设备通过在光信息记录媒体上形成来自半导体激光源的激光束的图像记录/再现信息。该光拾取设备可以包含在光信息记录/再现设备中。
如上所述，根据本实施例，可以支持高密媒体，并可以利用简单结构使三种波长的激光束都以S偏振进入分解向外和返回路径的分束器34中。对于所有三种波长，都可以提高光效率。通过降低红外光的光放大率也可以提高光效率。通过提高来自物镜28的光量可以提高记录速度。
本发明不局限于如上所述的实施例。在实际应用阶段，本发明可以在不偏离本发明主题的情况下通过各种不同地修改组成元件来实现。另外，各种发明可以通过适当地组合公开在上面实施例中的多个组成元件构成。例如，可以从公开在实施例中的所有组成元件中删除几个组成元件。并且，可以适当组合不同实施例的组成元件。

Claims (10)

1.一种光拾取设备，包含：
用于短波长的第一半导体激光源；
用于中波长的第二半导体激光源；
用于长波长的第三半导体激光源；
合并来自第一和第二半导体激光源的激光束的光路的第一棱镜，所述激光束入射在第一棱镜上；
提高来自第三半导体激光源的激光束的光效率的放大率改变透镜；
合并由放大率改变透镜进行了放大率改变的激光束的光路和从第一棱镜出来的光束的光路的第二棱镜；
在光信息记录媒体上形成三个激光束的每一个的图像的物镜；
通过物镜接收在光信息记录媒体上反射的每个激光束以便检测光信息的光接收元件；和
设置在物镜、光接收元件和第二棱镜之间并分解从半导体激光源到光信息记录媒体的光路和从光信息记录媒体到光接收元件的光路的分束器。
2.根据权利要求1所述的光拾取设备，进一步包含：
设置在第一棱镜与第一和第二半导体激光源之间以及第二棱镜与第三半导体激光源之间并分别将光源的偏振方向旋转90°的1/2波长板，其中，
来自第一、第二、和第三半导体激光源的激光束以S偏振进入第二棱镜中，以便透射过第二棱镜或在第二棱镜上被反射，并且从第二棱镜出来的具有S偏振的光束以S偏振进入分束器。
3.根据权利要求1或2所述的光拾取设备，其中，
在第一和第二半导体激光源中，发射透射过第一和第二棱镜的激光束的半导体激光源设置在与第一和第二棱镜相同的平面上。
4.根据权利要求1所述的光拾取设备，其中，
在第一和第二半导体激光源中，发射在第一棱镜上被反射和透射过第二棱镜的激光束的半导体激光源设置在第一棱镜的上方、下方、斜上方、或斜下方。
5.根据权利要求3所述的光拾取设备，其中，
第一、第二、和第三半导体激光源分别发射405nm、660nm、和780nm波段的激光束。
6.一种光拾取设备，包含：
包含在一个芯片或一个封装中的第一和第二半导体激光源，第一和第二半导体激光源分别发射短波长和中波长；
发射长波长的第三半导体激光源；
合并通过芯片或封装从第一和第二半导体激光源出来的激光束的光路和来自第三半导体激光源的激光束的光路的棱镜；
设置在第三半导体激光源与棱镜之间并提高从第三半导体激光源发射的激光束的光效率的放大率改变透镜；
在光信息记录媒体盘上形成三个激光束的每一个的图像的物镜；
通过物镜接收在光信息记录媒体盘上反射的每个激光束以便检测光信息的光接收元件；和
分解从第一、第二和第三半导体激光源到光盘的光路和从光盘到光接收元件的光路的分束器。
7.根据权利要求6所述的光拾取设备，进一步包含：
设置在棱镜与包括在一个芯片或一个封装中的第一和第二半导体激光源以及第三半导体激光源之间并分别将光源的偏振方向旋转90°的1/2波长板，其中，
来自第一、第二、和第三半导体激光源的激光束以S偏振进入棱镜，以便透射过棱镜或在棱镜上被反射，并且从棱镜出来的具有S偏振的光束以S偏振进入分束器中。
8.根据权利要求6或7所述的光拾取设备，其中，
第一、第二、和第三半导体激光源分别发射405nm、660nm、和780nm波段的激光束。
9.一种用于记录/再现信息的光信息记录/再现设备，包含根据权利要求1到8的任何一项所述的光拾取设备，其中所述光拾取设备在光信息记录媒体上形成来自半导体激光源的激光束的图像。
10.一种用于记录/再现信息的光信息记录/再现设备，包含根据权利要求6的所述的光拾取设备，其中所述光拾取设备在光信息记录媒体上形成来自半导体激光源的激光束的图像。
CN200710091472.2A 2006-03-30 2007-03-30 光拾取设备和光信息记录/再现设备 Pending CN101046999A (zh)

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