CN1269580A - 光拾取装置 - Google Patents

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Abstract

光拾取装置具备:半导体激光器;准直透镜;光学部件;半反射镜;物镜;聚光透镜;以及光检测器。其中,准直透镜使来自半导体激光器的激光变成平行光。光学部件使利用准直透镜变成平行光的激光朝向短径方向的外侧绕射而且变成平行光,射出具有预定的纵横比的激光。光拾取装置可变换从半导体激光器射出的激光的纵横比,可对光盘照射在信号的记录中具有足够的功率的激光。

Description

光拾取装置
本发明涉及在光盘上记录信号和/或从光盘重放信号的光拾取装置。
通过在光盘的记录面上排列凹状的坑(pit)并根据记录信息调制该凹状的坑的尺寸能重放数字音频信号或视频信号的CD(CompactDisc小型激光盘)等已得到广泛的普及。此外，也已销售了能以与CD相同的记录容量限于记录1次的CD-R(Recordable能进行记录)。再者，以与CD相同的方式用坑的列来记录信号、在单面上具有4.7GB(千兆字节)、在两面上具有9.4GB的记录容量的高密度的重放专用的DVD(Di gital Video Disc数字视盘)也已达到销售的程度。再有，作为具有与DVD相同的记录容量的可进行记录的光盘，也已开发了DVD-RAM(Random Access Memory随机存取存储器)。此外，作为可进行记录的光盘，直径为12cm的、记录容量为6GB的光磁记录媒体已实现标准化，正朝向实用化进展。
在从这样的CD、CD-R、DVD、DVD-RAM、光磁记录媒体的光盘重放信号时，对光盘的信号记录面照射激光，检测来自信号记录面的反射光的强度变化。此时，所需要的激光的功率为0.2～1mW。另一方面，在利用激光对作为可进行记录的光盘的CD-R、DVD-RAM、光磁记录媒体记录信号时，需要十几mW的功率。
如图1中所示，从半导体激光器1射出的激光在与光轴垂直的平面(横截面)内呈椭圆形，短径130的长度与长径131的长度差别很大。在使用激光在光盘上记录信号时，必须利用物镜对激光进行聚光，但如图2中所示，在激光141的短径方向143的长度比物镜140的孔径短的情况下，虽然在激光141的长径方向142上能很好地缩小激光，但在短径方向143上不能充分地缩小激光，其结果，在光盘的信号记录面上照射椭圆形的激光，存在记录特性下降的问题。此外，如果为了也能在短径方向143上充分地缩小激光而使短径方向143的长度比物镜140的孔径大，则存在激光的利用效率下降的问题。
因此，如图3和图4中所示，采用了下述的光拾取装置，其中，在利用准直透镜150使从半导体激光器1射出的激光变成平行光之后，利用光束整形棱镜151或圆柱形透镜155将短径与长径的比、即纵横比变换为在短径方向和长径方向上充分地被缩小的值，入射到物镜152上，再照射到光盘6上。在利用这样的方法使激光照射到光盘6上的情况下，由于激光153的短径方向、长径方向的长度都比物镜153的直径大，故可充分地缩小激光153。
但是，在图3中所示的光拾取装置中，由于激光从半导体激光器1射出之后到照射到光盘6之前光轴被变更，故存在难以进行光轴重合的问题。此外，在图4中所示的光拾取装置中，存在光学部件多、不能制造小型紧凑的光拾取装置的问题。
本发明的目的在于提供一种能对光盘照射在信号的记录中具有足够的功率的激光的光拾取装置。
按照本发明，光拾取装置包括：激光器；物镜；以及光学部件。激光器生成具有椭圆形的横截面的激光。物镜使激光聚焦在光记录媒体上。光学部件被设置在激光器与物镜之间，使来自激光器的激光朝向其短径方向的外侧绕射，变换为具有所希望的纵横比的激光。因而，物镜能使激光充分地聚束。其结果，可提高激光的利用效率，可对光记录媒体照射在信号记录中具有足够的功率的激光。
图1是示出从半导体激光器射出的激光在与光轴垂直的平面内的形状的斜视图。
图2是说明激光的短径比物镜的直径短的情况的问题的图。
图3是示出变换激光的纵横比的现有的光拾取装置的一例的图。
图4是示出变换激光的纵横比的现有的光拾取装置的另一例的图。
图5是示出本发明的实施例的光拾取装置的结构的图。
图6是示出图5中的光学部件的结构和作用的斜视图。
图7是示出图6中示出的光学部件的入射侧的平面图。
图8是示出图6中示出的光学部件的射出侧的平面图。
图9是图7和图8中的光学部件的沿IX-IX线的剖面图。
图10是示出光学部件的另一例的剖面图。
图11是示出图6中示出的光学部件的入射前和入射后的激光的强度分布的图。
图12和13是示出光学部件的又一例的剖面图。
图14是示出使用了图5中示出的光拾取装置的光盘记录/重放装置的框图。
参照附图说明本发明的实施例。对于图中相同或相当的部分附以相同的符号，不重复其说明。参照图5，说明本发明的一实施例的光拾取装置的结构。光拾取装置10具备：半导体激光器1，生成波长为635nm(容许误差±15nm，下同)的激光；准直透镜2，使从半导体激光器1射出的激光变成平行光；光学部件3，接受利用准直透镜2变成平行光的激光，使激光朝向其短径方向的外侧绕射，变换激光的纵横比；半反射镜4，透过来自光学部件3的激光，使来自光盘8的信号记录面8a上的反射光的一半朝向90°的方向反射；物镜5，对透过了半反射镜4的激光进行聚光，照射到光盘8的信号记录面8a上；聚光透镜6，对被半反射镜4反射的激光进行聚光；以及光检测器7，检测反射光。
光拾取装置10的特征在于具备光学部件3，为了对光盘8照射在光盘8上记录信号中具有足够的功率的激光，该光学部件3将来自半导体激光器1的激光的纵横比变换为预定的纵横比的激光。通过使用光学部件3作为构成部件，入射到物镜5上的激光的短径比物镜5的孔径大，可高效率地对激光进行聚光。其结果，可对光盘8的信号记录面8a照射在信号的记录中足够的功率的激光。
参照图6，说明光学部件3的功能。光学部件3包括：由玻璃等构成的透光性基板30；在透光性基板30的激光入射侧形成的光学元件31；以及在透光性基板30的激光射出侧形成的光学元件32。波长635nm的激光LB1的短径对长径的比、即纵横比为1∶2.5。光学部件3从半导体激光器1射出的、利用准直透镜2变成平行光的纵横比为1∶2.5的激光LB1朝向其短径方向的外侧绕射，将其变换为具有所希望的纵横比的激光LB2。此时，光学元件31使激光LB1朝向短径方向的外侧绕射，光学元件32使被光学元件31绕射的激光变成平行光。使用波长为635nn的激光在DVD-RAM、光磁记录媒体上记录信号时的所希望的纵横比为1∶1。
参照图7和8，说明光学部件3的平面结构。图7是光学部件3在光学元件31一侧的平面图，图8是光学部件3在光学元件32一侧的平面图。箭头33示出激光的长径方向，箭头34示出激光的短径方向。
参照图7，用由多个条状部件310S构成的全息透镜310来形成光学元件31。将条状部件310S配置成与激光的长径方向33平行。条状部件310S的间隔(pitch)从中央313朝向激光的短径方向34的外侧逐渐地变窄。条状部件310S的宽度从中央313朝向激光的短径方向34的外侧在3.8～62μm的范围内逐渐地变窄。条状部件310S的间隔(pitch)在最内周部311处是62μm，在最外周部312处是3.8μm。
参照图8，也用由多个条状部件314S构成的全息透镜314来形成光学元件32。将条状部件314S也配置成与激光的长径方向33平行。条状部件314S的间隔(pitch)从中央313朝向激光的短径方向34的外侧逐渐地变窄。条状部件314S的宽度从中央313朝向激光的短径方向34的外侧在3.8～97μm的范围内逐渐地变窄。条状部件314S的间隔(pitch)在最内周部317处是97μm，在最外周部312处是3.8μm。
参照图9，说明光学部件3的剖面结构。图9是用图7和8中的IX-IX线切断了光学部件3的剖面图。
参照图9，构成光学元件31的全息透镜310的各条状部件310S具有大体直角三角形的剖面结构，三角形的斜边呈阶梯状。即，各条状部件310S具有阶梯状的锥形。此外，这样来配置各条状部件310S，使得三角形的斜边朝向中央313一侧。另一方面，构成光学元件32的全息透镜314的各条状部件314S具有大体直角三角形的剖面结构，三角形的斜边呈阶梯状。即，各条状部件314S具有阶梯状的锥形。此外，这样来配置各条状部件314S，使得三角形的斜边朝向与全息透镜310相反的外侧。
入射到光学部件3上的激光LB1被光学元件31绕射到短径方向的外侧，透过透光性基板30，被光学元件32再次绕射，变换为平行光，作为激光LB2从光学部件3射出。因而，由于因激光LB1通过光学部件3而使短径变长，故将激光LB1变换为纵横比小的激光LB2。
在利用图9中示出的阶梯状的全息透镜310、314使激光绕射的情况下，变换为0次光、±1次光这3种绕射光，但通过控制阶梯的每1级的高度，可抑制0次光和-1次光的强度，优先地取出+1次光的绕射光。在本实施例中，全息透镜310、314的每1级的高度为0.5μm。
更为理想的是，光学部件3具有图10中示出的剖面结构。在图10中，在构成光学元件31的全息透镜315和构成光学元件32的全息透镜316中，条状部件315S和316S的三角形的斜边为直线。即，各条状部件315S、316S具有平坦的锥形。通过使用这样的全息透镜315、316，可从入射到光学部件3上的激光取出几乎100％的+1次光。其结果，可更有效地利用激光。
参照图11，从激光的短径方向的强度分布方面说明光学部件3的功能。入射到光学部件3之前的激光具有强度分布D1，通过了光学部件3的激光具有强度分布D2。强度分布D1的分量d11、d11、d12、d12存在于相对于中心的强度分布分量d0为左右对称的位置上，强度分布D2的分量d21、d21、d22、d22也存在于相对于中心的强度分布分量d0为左右对称的位置上。但是，分量d21、d21、d22、d22存在的位置p21、p21、p22、p22与分量d11、d11、d12、d12存在的位置p11、p11、p12、p12相比，是离中心位置p0远的位置。因而，光学部件3具有扩展激光的短径方向的强度分布的功能，通过了光学部件3的激光的强度分布D2比入射到光学部件3之前的激光的强度分布D1平坦。其结果，通过使用光学部件3，可将具有在短径方向上强的分布的激光入射到物镜5上，可对光盘8的信号记录面8a照射功率大的激光。
光学部件3的剖面结构不限于图9和图10中示出的结构，也可是图12和图13中示出的结构。在图12和图13中示出的光学部件300一体地形成了图9和图10中示出的光学部件3的透光性基板30、光学元件31和32。图12示出全息透镜的三角形的斜边呈阶梯状的结构。图13示出全息透镜的三角形的斜边呈直线的结构。即使使用光学部件300，也能与光学部件3同样地增大激光的短径、得到具有预定的纵横比的激光LB2。
在光拾取装置10中，光学部件3的位置不限定于准直透镜2与半反射镜4之间，只要在激光是平行的区域中即可，可配置在准直透镜2与物镜5之间。
图14是示出使用了上述的光拾取装置10的光盘记录/重放装置的整体结构的框图。参照图14，该光盘记录/重放装置具备：光拾取装置10；激光器驱动电路11；驱动信号生成电路12；调制电路13；重放信号放大电路14；控制电路15；伺服电路16；以及主轴电机17。
利用调制电路13以预定的方式调制应被记录的数据信号，将其供给驱动信号生成电路12。根据已调制的数据信号，利用驱动信号生成电路12生成用于驱动光拾取装置10内的半导体激光器1的驱动信号，将该信号供给激光器驱动电路11。激光器驱动电路11响应于该驱动信号来驱动半导体激光器1。因而，光拾取装置10根据应被记录的数据信号对光盘8照射激光。由此，在光盘8中记录数据信号。
另一方面，光拾取装置10对光盘8照射激光，通过检测其反射光从光盘8重放信号。利用光拾取装置10内的光检测器7生成重放信号，将该信号供给重放信号放大电路14。利用重放信号放大电路14来放大该重放信号，由此来重放数据信号。
从光拾取装置10对重放信号放大电路14除了供给重放信号之外，还供给聚焦误差信号、跟踪误差信号和精细时钟标记信号那样的同步信号。利用重放信号放大电路14来放大这些信号，将其供给控制电路15。控制电路15响应于聚焦误差信号和跟踪误差信号来控制伺服电路16，同时响应于同步信号来控制主轴电机17。伺服电路16响应于聚焦误差信号对光拾取装置10内的物镜5进行聚焦伺服控制，同时响应于跟踪误差信号对物镜5进行跟踪伺服控制。利用聚焦伺服控制使物镜5在其光轴方向上移动，由此能使激光始终聚焦在光盘8的信号记录面8a上。此外，利用跟踪伺服控制使物镜5在光盘8的半径方向上移动，由此能使激光跟踪光盘8的光道(track)。主轴电机17响应于同步信号使光盘8以预定的速度旋转。

Claims (9)

1.一种光拾取装置，其特征在于，包括：
生成具有椭圆形的横截面的激光的激光器；
使上述激光聚焦在光记录媒体上的物镜；以及
光学部件，被设置在上述激光器与上述物镜之间，使来自上述激光器的激光朝向其短径方向的外侧绕射，将其变换为具有所希望的纵横比的激光。
2.如权利要求1中所述的光拾取装置，其特征在于：
上述光学部件包括：
第1光学元件，使上述激光朝向其短径方向的外侧绕射；以及
第2光学元件，使被上述第1光学元件绕射的激光变成平行光。
3.如权利要求2中所述的光拾取装置，其特征在于：
上述光学部件还包括透明的基板，上述第1光学元件在上述基板的一个主面上被形成，上述第2光学元件在上述基板的该另一个主面上被形成。
4.如权利要求1中所述的光拾取装置，其特征在于，还包括：
准直透镜，被设置在上述激光器与上述光学部件之间，使来自上述激光器的激光变成平行光。
5.如权利要求1中所述的光拾取装置，其特征在于：
上述第1光学元件包括由多个条状部件构成的全息透镜，上述条状部件的间距从中央朝向外侧逐渐地变窄。
6.如权利要求5中所述的光拾取装置，其特征在于：
上述第2光学元件包括由多个条状部件构成的全息透镜，上述条状部件的间距从中央朝向外侧逐渐地变窄。
7.如权利要求5中所述的光拾取装置，其特征在于：
各上述条状部件具有大体为直角三角形的横截面。
8.如权利要求7中所述的光拾取装置，其特征在于：
各上述条状部件具有阶梯状的锥形。
9.如权利要求7中所述的光拾取装置，其特征在于：
各上述条状部件具有平坦的锥形。
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