CN101178915B - 光学拾取装置 - Google Patents

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Abstract

提供了在信息记录介质上进行再现和记录中至少之一的情况下能够精确检测输出激光束光量的不昂贵的光学拾取装置。来自第一光源(1)的不透过分光元件(7)的波长选择膜(6)的光束被第一反射膜(10)反射到朝光学监视器(5)的方向上。来自第二光源(2)的不透过分光元件(7)的波长选择膜(6)的光束被第二反射膜(11)反射到朝光学监视器(5)的方向上。

Description

光学拾取装置
技术领域
本发明涉及光学拾取装置，尤其涉及在诸如光盘的信息记录介质上至少光学地进行信息记录或再现的光学拾取装置。
背景技术
图5是常规光学拾取装置的示意配置图。光学拾取装置具有第一光源501、第二光源502、物镜504、光学监视器505和分光元件507。分光元件507具有波长选择膜506。
第一光源501发射第一激光束，且第二光源502发射波长与第一激光束不同第二激光束。物镜504将第一激光束和第二激光束聚焦在光盘503的数据记录表面。光学监视器505检测第一激光束和第二激光束的光量。波长选择膜506将从第一光源501发射的第一激光束反射在物镜504方向上并且允许从第二光源502发射的第二激光束通过，从而使光束入射到物镜504上。
来自第一光源501的光束和来自第二光源502的光束用于在不同类型的光盘上记录和再现。光学监视器505检测从第一光源501发射并透过分光元件507的波长选择膜506的光束，并且另一方面，检测从第二光源502发射并由分光元件507的波长选择膜506反射的光束。因此，对于在光盘503上光学记录信息必不可少的激光束光量得到检测和控制。
在用于记录的光学拾取中，出射激光束的光量由光学监视器505检测并控制在最佳记录功率。在图5的配置中，可用于光学监视器505的光束的光量被限制得较小，因为有必要使用大部分激光束来在光盘503上记录。更具体地，在从第一光源501到光学监视器505的光束的光路上波长选择膜506的透光率设置在约7％的量级上，且在从第二光源502到光学监视器505的光束的光路上波长选择膜506的反射率也设置在7％的量级上。
发明内容
基于如上所述的背景考虑，发明人发现以下技术问题。
激光波长相对于温度的变化在约0.2至0.3nm/℃的量级上。已经发现激光波长变化的这种温度依赖使得在从波长选择膜到光学监视器505的光量相对于波长变化稳定性较差的条件下控制最佳记录功率是不可能的。
通过以上事实的逆运算，在光学监视器505所需的规范中，相对于10nm的波长变化，光学监视器505上光量的变化必须不超过0.56％。然而，在量产的前提下，已经发现该规范的实现涉及到分光元件507价格增加，并不实际。
还已经发现使来自第一光源501和第二光源502的约8％的光束用于光学监视器505所使用的波长选择膜506降低了到光盘503的发射效率，因此导致诸如激光器驱动电流上升和激光器发热增加的各种问题。
在其中光束中至少任一个透过波长选择膜或被波长选择膜反射的JP2004-103176A、JP 2003-132581A和JP 2000-331365A描述的技术中，已经发现由温度变化引起的波长变化影响来自波长选择膜的激光束的光量，如上所述。
本发明的目的是提供即使激光波长变化也能够稳定、正确地监视出射激光束光量的光学拾取装置，其中不需要使用不可能实际制造的波长选择膜且制造分光元件的成本较低。
为了实现该目的，本发明的光学拾取装置包括：
发射第一激光束的第一光源，
发射波长与第一激光束波长不同的第二激光束的第二光源，
分光元件，具有用于反射从第一光源发射的第一激光束以及允许从第二光源发射的第二激光束从其透过的波长选择膜、用于反射从第一光源发射并且未入射到波长选择膜上的第一激光束的第一反射部分、以及用于反射从第二光源发射并且未入射到波长选择膜上的第二激光束的第二反射部分，
用于将从第一光源发射并由波长选择膜反射的第一激光束聚焦在信息记录介质的记录表面上并且用于将从第二光源发射并透过波长选择膜的第二激光束聚焦在信息记录介质的记录表面上的物镜，以及
用于检测从第一光源发射并由第一反射部分反射的第一激光束光量并且用于检测从第二光源发射并由第二反射部分反射的第二激光束光量的光学监视器。
在一实施方式中，分光元件具有第一棱镜和第二棱镜，以及
其中波长选择膜一个表面的全部区域与第一棱镜接触而波长选择膜另一表面的全部区域与第二棱镜接触。
在一实施方式中，第一棱镜表面的一部分与第二棱镜接触。
在一实施方式中，分光元件具有多个棱镜，以及
其中多个棱镜具有的多个平坦表面中最靠近光学监视器光接收表面的平坦表面是光散射表面。
在一实施方式中，分光元件至少部分地定位在第一光源发射的第一激光束分散光中以及第二光源发射的第二激光束的分散光中。
在一实施方式中第一反射部分和第二反射部分的每一个都是电介质沉积反射膜或金属沉积反射膜。
在一实施方式中，第一反射部分对到达第一反射部分的第一激光束进行全反射，且第二反射部分对到达第二反射部分的第二激光束进行全反射。
一实施方式的光学拾取装置还包括第一全息元件和第二全息元件，
其中第一全息元件置于第一光源与分光元件之间，且第二全息元件置于第二光源与分光元件之间，
其中第一反射部分将从第一光源发射并由第一全息元件衍射的光束反射到朝光学监视器的方向上，且第二反射部分将从第二光源发射并由第二全息元件衍射的光束反射到朝光学监视器的方向上。
在一实施方式中，分光元件包括三个棱镜。
在一实施方式中，分光元件包括四个棱镜。
在一实施方式中，棱镜中的两个或三个具有不同的折射系数。
在本发明的光学拾取装置中，光学监视器检测没有透过波长选择膜的光束。于是，出射激光束的光量可由光学监视器稳定、正确地检测，即使激光束的波长变化。此外，波长选择膜不需要具有高级、优越的特征。因此，制造波长选择膜和分光元件的成本得到降低。
在本发明的光学拾取装置中，入射到波长选择膜上的光束不用于光学监视器，且入射到波长选择膜上的所有光束可用于在光盘上再现或记录。因此，到光盘的发射效率得以升高且用于驱动激光器的电流和来自激光器的发热得以降低。
附图说明
本发明通过以下给出的详细描述和附图，对本发明的理解将变得更加全面，其中附图仅作为说明给出，因此不旨在限制本发明，其中：
图1是根据本发明第一实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
图2是根据本发明第二实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
图3是根据本发明第三实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
图4是根据本发明第四实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
图5是常规光学拾取装置的示意配置图。
具体实施方式
下文中，将参照附图中示出的实施方式对本发明进行详细描述。
(第一实施方式)
图1是根据本发明第一实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
光学拾取装置具有第一光源1、第二光源2、物镜4、光学监视器5、和分光元件7。分光元件7具有第一棱镜13、第二棱镜14、波长选择膜6、作为第一反射部分的第一反射膜10、和作为第二反射部分的第二反射膜11。
分光元件7形状类似于具有大致正方形部分的棱镜。分光元件7通过第一棱镜13的表面与第二棱镜14的表面的接合而形成。第一棱镜13通常与第二棱镜14形状相同。第一棱镜13和第二棱镜14各自通常由具有直角等腰三角形截面的棱镜组成。包括第一棱镜13的直角等腰三角形截面的斜边的第一矩形表面30接合到第二棱镜14的直角等腰三角形截面的斜边的第二矩形表面31上，使第一棱镜13的第一表面30不会延伸到第二棱镜14的第二表面31之外。
第二棱镜14的第二表面31具有在除了相对于垂直于直角等腰三角形截面的法线方向(以下称该方向为第一方向)的第二方向上其一端部分之外的区域中的凹陷部分131。第一方向垂直于图1的纸面，且第二方向沿直角等腰三角形的斜边。第二反射膜11在凹陷部分131相对于第二方向的另一端部分的表面上形成，且波长选择膜6在凹陷部分131中未形成第二反射膜11的部分上形成。
第二棱镜14的第二表面31中未形成凹陷部分131的部分的表面、第二反射膜11的表面和波长选择膜6的表面定位在大致同一表面上。第一棱镜13的第一表面30没有间隙地接合到第二棱镜14的第二表面31中未形成凹陷部分131的部分的表面上、第二反射膜11的表面上、以及波长选择膜6的表面上。因此，波长选择膜6在第一棱镜13与第二棱镜14之间形成。波长选择膜6反射具有来自第一光源1的光束波长的光束并允许具有来自第二光源2的光束波长的光束从其透过。
第一棱镜13具有第三表面33。第三表面33通过一角而由第一表面30限制，并定位在比另一侧更远离第二反射膜11的一侧。第一反射膜10在第三表面33位于第一表面30一侧的一端部分上形成。
第二棱镜14具有通过一角而由第二表面31限制的第四表面34。第四表面34具有矩形形状。第一光源1的激光束发射表面的大致中心定位在矩形第四表面34的垂直等分面(以下称为第一垂直等分面)上，该垂直等分面在垂直于第一方向和矩形第四表面34的方向上延伸。第二光源2的激光束发射表面的大致中心定位在第三表面33的垂直等分面(以下称为第二垂直等分面)上，该垂直等分面在垂直于第一方向和第三表面33的方向上延伸。
物镜4相对于分光元件7与第二光源2相反定位成使物镜4的中心定位在第二垂直等分面上。光学监视器5相对于分光元件7与第一光源1相反定位。在由第一垂直等分面划分的两个区域中，光学监视器5定位在与第二反射膜11所驻留的同一区域内。
第一反射膜10和第二反射膜11是电介质沉积反射膜或金属沉积反射膜。第一和第二反射膜10和11通过在沉积第一和第二反射膜10和11时部分掩模或类似手段形成。使用电介质沉积反射膜或金属沉积反射膜作为第一反射膜10和第二反射膜11得到相对于激光束波长变化的满意、稳定的反射特性。分光元件7至少部分地定位在来自第一光源1的分散光中以及来自第二光源2的分散光中。
在以上配置中，第一光源1发射第一激光束，且第二光源2发射波长与第一激光束不同的第二激光束。来自第一光源1的激光束被分光元件7的波长选择膜6反射到物镜4的方向上并由物镜504聚焦到作为信息记录介质的光盘3的记录表面上。
来自第一光源1、已透过分光元件7的没有波长选择膜6的部分的光束被第一反射膜10反射并入射到光学监视器5上，从而来自第一光源1的出射激光束光量得到监视。
另一方面，来自第二光源2的光束透过分光元件7的波长选择膜6，传播到物镜4并由物镜4聚焦到光盘3的记录表面上。
从第二光源2发射并被分光元件7的第二反射膜11反射的光束9入射到光学监视器5上，从而来自第二光源2的出射激光束光量得到监视。
因此，从第一光源1发射并由第一反射膜10反射的光束8入射到光学监视器5中以及从第二光源2发射并由第二反射膜11反射的光束9入射到光学监视器5中，从而来自两个光源1、2的光束8、9在同一光学监视器5中得到监视。
分光元件7面向光学监视器5的第五表面35是光散射表面。因此入射到光学监视器5上的光束具有较宽的特征，这抑制了由组装时位错可能导致的光学监视器5上光量的变化。
在第一实施方式的光学拾取装置中，从第一光源1发射并入射到光学监视器5上的用于光学监视器的光束不透过波长选择膜6并且不受波长选择膜6的波长依赖的影响。因此，与传统装置相反，不需要使用具有足够波长依赖性的昂贵的膜作为波长选择膜6，因此制造分光元件7的成本大大降低。
在第一实施方式的光学拾取装置中，没有必要使来自第一光源1的光束的一部分透过波长选择膜6以及使用已透过波长选择膜6的光束作为用于光学监视器的光束，且通常，从第一光源1发射并已达到波长选择膜6的全部光束可用于信息写入，其中来自第一光源1的光束由波长选择膜6大致100％向物镜4反射。因此，向光盘的发射效率大大增加。结果，驱动激光器的电流和激光器发热得以降低。
在第一实施方式的光学拾取装置中，分光元件7至少部分地定位在来自第一光源1的分散光中以及来自第二光源2的分散光中，并且位于靠近光源1和2两者的位置上，使得分光元件7的尺寸得以减小，分光元件7的价格得以降低。
在第一实施方式的光学拾取装置中，第二棱镜14的第二表面31在除了相对于垂直于第二棱镜14的直角等腰三角形截面的法线方向的第二方向上其一端部分之外的区域中具有凹陷部分131。然而，凹陷部分131并不是必要的。第二棱镜14的第二表面31可以是平面。虽然未示出，但是该装置可以具有任何配置，只要第二反射膜11和波长选择膜6可在第一棱镜13的第一表面30和第二棱镜14的第二表面31彼此接合之处形成，使得波长选择膜6反射具有来自第一光源1的光束波长的光束并允许具有来自第二光源2的光束波长的光束从其透过，只要来自第二光源2的光束由第二反射膜11反射并入射到光学监视器5上。
(第二实施方式)
图2是根据本发明第二实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
第二实施方式的光学拾取装置与第一实施方式的光学拾取装置的不同之处在于：第二实施方式使用其中一个角部分已从具有等腰三角形截面的棱镜切除的第二棱镜114，以及第一反射膜110和第二反射膜111具有实现光全反射的特征。
对于第二实施方式的光学拾取装置，对与第一实施方式的光学拾取装置相同的部件赋予相同的附图标记，且省略其描述。对于第二实施方式的光学拾取装置，省略与第一实施方式的光学拾取装置共同的操作效果的描述，仅给出与第一实施方式的光学拾取装置不同的配置和操作效果。
在第二实施方式中，第二反射膜111在第一棱镜13的位于光学监视器5的一侧的第一表面30的一端部分上形成。第二棱镜114具有使一个角部分从具有等腰三角形截面的棱镜切除的形状。
在其中第一棱镜13和第二棱镜114彼此粘合的状态中，第二反射膜111的表面与空气接触并暴露在外。第一反射膜110和第二反射膜111实现光全反射。
第二反射膜111具有与空气接触的表面。因此，从第二光源2传播而来的光束从光密介质(第一棱镜13)入射到光疏介质(空气)中。通过第二反射膜111的表面与空气接触，来自第二光源2的光束在第二反射膜111上经历全反射。
在第二实施方式中，通过使用具有一个角部分从具有等腰三角形截面的棱镜切除的形状的第二棱镜114，使第二反射膜111的表面与空气接触，从而从第二光源2传播而来的光束从光密介质(第一棱镜13)入射到光疏介质(空气)中。因此，来自第二光源2的光束在第二反射膜111上经历全反射而无需使用昂贵的膜作为第二反射膜111。结果，制造分光元件107的成本得到降低。
(第三实施方式)
图3示出根据本发明第三实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
第三实施方式的光学拾取装置与第一实施方式的光学拾取装置的不同之处在于：在第一光源1与分光元件7之间设置第一全息元件54，以及在第二光源2与分光元件7之间设置第二全息元件55。
对于第三实施方式的光学拾取装置，对与第一实施方式的光学拾取装置相同的部件赋予相同的附图标记并省略其描述。对于第三实施方式的光学拾取装置，省略对与第一实施方式的光学拾取装置共同的操作效果的描述，仅给出对与第一实施方式的光学拾取装置不同的配置和操作效果的描述。
在第三实施方式中，从第一光源1发射并经过第一全息元件54初步衍射的光束入射到第一反射膜10上，且从第二光源发射并经过第二全息元件55初步衍射的光束入射到第二反射膜11上。
在第三实施方式中，通过使用全息元件54、55将来自光源1、2的光束导向反射膜10、11。因此，光源1、2的位置自由度以及光学拾取装置定位空间的自由度得到增加。
(第四实施方式)
图4是根据本发明第四实施方式的光学拾取装置的示意配置图。
第四实施方式的光学拾取装置与第一实施方式的光学拾取装置的不同之处在于：图1中的第二棱镜14被三个棱镜代替，即其中各自具有直角等腰三角形截面的两个棱镜状的角部分已被切除的第二棱镜114、第三棱镜215和第四棱镜216，其中图1中第二棱镜14的最靠近第一反射膜10的角部分被第三棱镜215代替，且图1中第二棱镜14的最靠近第二反射膜11的角部分被第四棱镜216代替。
对于第四实施方式的光学拾取装置，对与第一实施方式的光学拾取装置相同的部件赋予相同的附图标记并省略其描述。对于第四实施方式的光学拾取装置，省略对与第一实施方式的光学拾取装置共用的操作效果的描述，仅给出对与第一实施方式的光学拾取装置不同的配置、操作效果和更改的描述。
第三棱镜215由折射系数与其它棱镜13、214和216的材料不同的材料制成。通过使用光折射，在本方式中，从第一光源1发射并入射到第一反射膜10上的光束被有效且精确地引导到光学监视器5。
在光学拾取装置中，诸如对光学系统的位置和棱镜形状的限制的约束使得不可能将光束从光源引导到光学监视器。在第四实施方式中，第三棱镜215的折射系数可充分改变，从而诸如对光学系统的位置和棱镜形状的限制的约束得到放宽。进而，设计自由度增大。此外，反射膜11可在第四棱镜216上形成，而波长选择膜6在第二棱镜214上形成。因此，对于反射膜11相对于波长选择膜6的位置的自由度增加，且反射膜11可在更精确的位置上形成。
虽然在以上实施方式中分光元件7、207由两个或四个棱镜形成，但是本发明的分光元件可由三个棱镜形成。例如在第四实施方式中，可使用其中第二棱镜214和第四棱镜216一体化的棱镜，从而分光元件可由三个棱镜形成。本发明的分光元件可由五个或以上的棱镜形成。
在第四实施方式中，在四个棱镜13、214、215和216中，三个棱镜具有相同的折射系数。然而，在本发明中，四个棱镜中具有相同折射系数的棱镜数量可以是一(即，所有的折射系数都不同)或二。在三个棱镜制成的分光元件中，具有相同折射系数的棱镜数量可以是一(即，所有折射系数都不同)或二。
因此本发明的实施方式已得到描述，显而易见的是可通过许多方式改变它们。这种改变不应视为从本发明精神和范围的背离，且所有这种更改都因对本领域技术人员显而易见而被包含在所附权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种光学拾取装置，包括：
发射第一激光束的第一光源，
发射波长与所述第一激光束的波长不同的第二激光束的第二光源，
分光元件，具有用于反射从所述第一光源发射的所述第一激光束并允许从所述第二光源发射的所述第二激光束从其透过的波长选择膜、用于反射从所述第一光源发射并且未入射到所述波长选择膜上的所述第一激光束的第一反射部分、以及用于反射从所述第二光源发射并且未入射到所述波长选择膜上的所述第二激光束的第二反射部分，
物镜，用于将从所述第一光源发射并由所述波长选择膜反射的所述第一激光束聚焦到信息记录介质的记录表面上以及用于将从所述第二光源发射，并透过所述波长选择膜的所述第二激光束聚焦到所述信息记录介质的所述记录表面上，以及
光学监视器，用于检测从所述第一光源发射并由第一反射部分反射的第一激光束的光量以及用于检测从所述第二光源发射并由所述第二反射部分反射的第二激光束的光量，
所述分光元件具有第一棱镜和第二棱镜，
所述第一反射部分以及第二反射部分形成在所述第一棱镜上，
所述第一反射部分对到达所述第一反射部分的所述第一激光束进行全反射，所述第二反射部分对到达所述第二反射部分的所述第二激光束进行全反射，
将所述第一光源入射到第二棱镜的第一激光束中不透过所述波长选择膜入射到第一棱镜的第一激光束通过第一反射部分反射并入射到所述光学监视器，同时，
将所述第二光源入射到第一棱镜的第二激光束中不透过所述波长选择膜的第二激光束通过第二反射部分反射并入射到所述光学监视器。
2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，
所述波长选择膜的一个表面的全部区域与所述第一棱镜接触，而所述波长选择膜的另一表面的全部区域与所述第二棱镜接触。
3.如权利要求2所述的光学拾取装置，其特征在于，所述第一棱镜表面的一部分与所述第二棱镜接触。
4.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，
所述分光元件具有多个棱镜，以及
所述多个棱镜所具有的多个平坦表面中最靠近所述光学监视器的光接收表面的平坦表面是光散射表面。
5.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述分光元件至少部分地定位在所述第一光源发射的所述第一激光束的分散光中以及所述第二光源发射的所述第二激光束的分散光中。
6.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述第一反射部分和所述第二反射部分的每个是电介质沉积反射膜或金属沉积反射膜。
7.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，还包括第一全息元件和第二全息元件，
其中所述第一全息元件位于所述第一光源与所述分光元件之间，且第二全息元件位于所述第二光源与所述分光元件之间，
其中所述第一反射部分将从所述第一光源发射并由所述第一全息元件衍射的光束反射到朝所述光学监视器的方向上，且所述第二反射部分将从所述第二光源发射并由所述第二全息元件衍射的光束反射到朝所述光学监视器的方向上。
8.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述分光元件包括三个棱镜。
9.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述分光元件包括四个棱镜。
10.如权利要求8所述的光学拾取装置，其特征在于，所述棱镜中的两个或三个具有不同的折射系数。
11.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，所述棱镜中的两个或三个具有不同的折射系数。
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