CN1286465A - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种廉价、通用性高的多光源型光拾取装置。双光源型光拾取装置(1)具有内设第1激光光源(35)和公共光接收元件(36)的光源单元(3)、作为第2激光光源的独立光源(4),它们射出的激光由光路合成用棱镜(5)导向公共光路(L)。自光盘(10)返回的光通过棱镜由光源单元内的公共光接收元件接收。3光束生成用衍射元件(32、42)可分别作旋转调整,光接收元件公用,两激光无光轴偏移,物镜移动带来的光学系统特性变化以光轴为中心左右对称地变化,因而不需专门的补偿电路。

Description

光拾取装置

本发明涉及备有多个不同波长光源，以对多种光记录媒体进行数据记录和重放的光拾取装置。

作为光记录媒体，已知有DVD、CD等厚度、道间距不同的记录媒体。为了进行这些不同光记录媒体的记录、重放，需要不同波长的激光。例如，重放DVD时，需要波长650nm的激光光源。650nm的激光光源可用于普通CD或CD-ROM的重放。但是，因反射率低，用650nm激光不能适当重放CD-R，通常使用780nm的激光。因上述理由，不同形式的光记录媒体的记录、重放所用的光拾取装置，通常装载650nm和780nm两种激光源。

作为这种双光源型的光拾取装置，已知其构成如特开平9-120568号公报中所揭示的那样，在公共的半导体基板上装载波长不同的两块激光二极管芯片，其射出的激光，用装载在同一半导体基板上的棱镜上形成的两个反射面，导向公共光路。

在特开平9-128794号公报中，揭示了一种双光源型光拾取装置，其构成是备有两个激光光源和一个公共光接收元件，利用公共的衍射光栅，把从记录媒体返回的光导向公共的光接收元件。衍射光栅有波长依存性，因而在该公报的装置中，通过调整两个激光源光轴方向的位置关系，抵消该波长依存性，从而可由公共的光接收元件接收光。

再有，在特开平9-138967号公报中揭示了一种装置，它备有射出不同波长激光的两个光源单元，在各光源单元中内设激光光源和光接收元件，该光接收元件接收自光源射出并由光记录媒体反射的返回光。

上述已有技术的双光源型光拾取装置有下述缺陷。

首先，在特开平9-120568号公报所记载的光拾取装置中，采用含两个反射面的棱镜，因而当对一块激光二极管芯片定位时，必需在另一芯片发光状态下进行位置调整。与该位置调整相应的组装耗费时间，而且组装装置价格昂贵。

装载在半导体基板上的棱镜尺寸小，因而生成用于形成棱镜两反射面的光学膜时难于调整该膜特性。进而，因是光学部件，产生毛刺和缺陷的可能性高，在小尺寸的棱镜中，难于确保光学上必需的有效孔径。为此，备有两个反射面的小型棱镜制造成本高，而且组装时处理困难，因而组装成本也高。

再有，CD重放所用的道误差检测方式通常是3光束法，在可改写的记录媒体的场合，多采用差动推挽(DPP)法。在采用该检测方法时，波长不同的激光各自需要用于生成3光束的衍射光栅。但是，在该公报中所揭示的光学系统中，不能采用下述构成：对各激光配置用于产生3光束的各自的衍射光栅，对此各自独立地进行位置等旋转调整。因而，可适用的系统有限，缺乏通用性。

其次，在特开平9-128794号公报中所记载的光拾取装置中，波长不同的激光通过公共的衍射光栅，因而在该衍射光栅的光栅面上必需有仅对各波长产生衍射作用的这种特殊结构。例如，需采用使光源偏振面正交，以利用依赖偏振光的衍射光栅等对策。这种衍射光栅格价高，结果，相应使装置成本上升。

在该光学系统中，虽然一个激光光源与物镜光轴一致，但另一激光光源配置在与激光光轴偏离的状态。因而，对于配置成偏离激光光轴的光源，物镜追随记录媒体轨道而移动时，其特性变化根据移动方向而不同。在激光移动时的特性变化对于光轴为非对称时，在系统侧必须与之对应，因而缺乏通用性。

此外，在该光学系统中采用公共衍射光栅，所以不能各波长的激光各自独立调整3光束产生状态，使波长不同的两束激光以期望角度夹住记录道。因而，制约了可适用的系统，缺乏通用性。

另一方面，在特开平9-138967号公报所记载的光拾取装置中，使用两组内设光源和光接收元件的光源单元，因而有装置价格整体提高这种弊端。而且，各光源单元中，必须对内设的各光学元件进行位置调整，从而具有调整作业费时的弊端。

鉴于上述以往双光源或多光源型光拾取装置的问题，本发明的目的在于提出一种不导致高价格且可简单进行各光学元件位置调整的通用性高的光拾取装置。

为了解决上述课题，本发明的特征是：具有内设上述第1光源及第1和第2光接收部的光源单元、把所述第1和第2束光导向通过上述物镜光轴的光路的光路合成用光学元件，上述第1和第2光接收部是在上述光源单元中，在公共半导体基板上各自形成用于接收第1和第2束光的返回光的第1和第2光接收部群的公共光接收元件；此外，还具有把上述第1和第2束光的返回光导向上述光源单元内的公共光接收元件的光路偏转用光学元件。

由此，在本发明的光拾取装置中，一个光源做成内设公共光接收元件的光源单元，从另一光源射出且由记录媒体反射的返回光，经光路偏转用光学元件，也由光源单元内的公共光接收元件接收。因而，与备有多组含光接收元件的光源单元的情况相比，可使用单一光接收元件，所以能降低这部分的装置成本。

在光源单元与光路合成用光学元件间，及在第2光源和光路合成用光学元件间可分别配置用于产生3光束的衍射元件，这样，通过各自对各衍射光栅进行旋转调整，能以期望角度对记录道照射3束光。从而本装置可用于广泛的系统。

可使各光源射出的激光的光轴与物镜光轴一致，因而物镜移动带来的光学特性变化以光轴为中心对称地变化。由此，不需要非对称场合那种特殊的信号补偿电路。

上述光路偏转用光学元件可制成衍射型光学元件。该衍射型光学元件安装在光源单元上，从而与该光源单元成一体，如果制成以射出的第1激光的光轴为中心可旋转调整，则这些旋转角度位置的调整作业变得简单。

另一方面，如果做成包含在可调整光源单元和物镜的光学距离的状态下可支持光源单元的定位构件这种构成，则可补偿去除第1激光光源和光路合成用光学元件，作为单一光源型光拾取装置时的光路长度差。

图1(a)和图1(b)是表示应用本发明的双光源型光拾取装置概略构成的平面构成图和剖面构成图。

图2(a)和图2(b)是图1所示装置的光学系统的概略构成图和光源单元构成的概略构成图。

图3(a)和图3(b)是误差信号生成、光路偏转用全息图作用及其上所形成的衍射图形的说明图。

图4是表示图1所示装置的公共光接收元件受光面构成的说明图。

图5是表示本发明的另一光拾取装置的构成的平面构成图和剖面构成图。

图中，1是光拾取装置，2是装置框架，3是光源单元，31是光源部，32是3光束生成用衍射元件，33是误差信号生成、光路偏转用全息图，34是半导体基板，35是激光二极管芯片(第1激光光源)，36是公共光接收元件，36a是光接收面(受光面)，4是单独光源(第2激光光源)，5是光合成用棱镜，6是准直透镜，7是垂直反射镜，8是物镜，10是光盘(记录媒体)，100是光拾取装置，101是定位构件，2A是装置框架，L是公共光路。

下文，参照附图，说明应用本发明的光拾取装置的一个例子。

第1实施例

图1(a)和(b)是表示本实施例的光拾取装置概略构成的平面构成图和剖面构成图。本实施例的光拾取装置1是双光源型的，在装置框架2中，以出射光轴成正交的状态安装内设包含长波长(例如780nm)的第1激光光源的光学元件的光源单元3和仅装入短波长(例如650nm)的第2激光光源的单独光源4。

在各出射光轴的交叉位置上配置棱镜5作为光合成用光学元件。在该棱镜5的出射侧配置准直透镜6，在该准直透镜6的出射侧配置垂直反射镜7。由垂直反射镜7直角反射的出射激光，经物镜8，聚焦于未图示的光盘记录面作为光点。

在图2(a)中仅取光学系统示出，光源单元3的构成示于图2(b)。参照这些图进行说明，光源单元3备有：光源部31，3光束生成用衍射光栅32，聚焦误差生成、光路偏转用全息图33。光源部31包括安装在半导体基板34表面的激光二极管芯片35、制作在半导体基板34上的公共光接收元件36、制作在同一半导体基板34上的信号处理电路37。在半导体基板34上安装外部连接用端子38，信号处理电路37的输出，经外部连接用端子38向外部输出。公共光接收元件36的受光面36a的构成将于后述(参照图4)。

来自激光二极管芯片35的第1激光L1沿公共光路L射出。第1激光L1通过3光束生成用衍射光栅32，分离成3个光束，然后掠过全息图33，从光源单元3入射至棱镜5。

另外来自单独光源4的第2激光L2出射至与公共光轴正交的方向，经3光束生成用衍射光栅42，分离成3光束后，入射至棱镜5。

棱镜5是把三棱镜51、52相接合而构成的，在该接合面上形成半反射膜53，它具有下述特性：关于朝向光盘的光，透过第1激光的大部分，透过第2激光的大致一半。该半反射膜53相对于第2激光L2形成45度倾斜角。因此，由光源单元3射出的第1激光L1其大部分按原样通过半反射膜，沿公共光轴L射向准直透镜6，而来自另一光源4的第2激光L2在半反射膜53中反射大致一半，射向准直透镜6。这样，来自两光源的光沿公共光路L前进。

经棱镜5后的第1、第2激光L1、L2，在准直透镜6中成为平行光，接着，用垂直反射镜(参照图1)向上直角反射，经物镜8聚焦于光盘10。

光盘10反射的返回光，经物镜8、垂直反射镜7及准直透镜6返回棱镜5。第1激光的返回光大部分按原样通过棱镜5的半反射膜53，第2激光的返回光其一半通过半反射膜53。结果，两激光的返回光均返回光源单元3，入射至聚焦误差信号生成、光路偏转用全息图33。

全息图33，根据波长不同其衍射(偏转)角度不同，与短波长的第2激光返回光相比，长波长的第1激光的返回光的衍射角度大。为了生成聚焦误差信号，本实施例的全息图33，例如，如图3(b)所示，形成以光轴L划分为两部分的同心圆状的光栅图形33a、33b。如图3(a)所示，通过该两个区域的光的焦点位置Fa、Fb，相对于与公共光接收元件36处于同一平面的光接收面36a，处于前后位置。即，对于光接收面36a，焦点为连接前焦点位置Fa与后焦点位置Fb处。在公共光接收元件36上形成用于分别接收这些返回光的光接收面36a(参照图4)。

在本实施例的光拾取装置1中，通过把光源单元3的圆形外周部与在装置框架2上形成的单元安装部21的圆形内周部相嵌合(参照图1)，光源单元3以光轴为中心，在可旋转调整的状态下安装，并且在旋转调整后，由粘结剂固定在该位置。在光源单元3上还安装3光束生成用衍射元件33，误差信号生成、光路偏转用全息图32，从而通过旋转调整光源单元，可同时调整它们的旋转位置。与此相反，单独光源4侧的3光束生成用衍射元件42单独装在装置框架2上，可与衍射元件33分开调整其旋转。

接着，参照图3和图4，对本实施例的公共光接收元件的光接收面的构造及用于生成聚焦和跟踪误差信号的信号处理原理进行说明。

首先，如图4所示，在本实施例的公共光接收元件36的光接收面36a上，从接近光源发光点位置3a侧起，在同一平面上配置光接收面A1至A5、C1至C5、B1至B5、D1至D5。

其中，光接收面C1至C5及D1至D5是长波长的第1激光L1的返回光的光接收面。即，第1激光的返回光的主光束，由误差信号生成、光路偏转用全息图33分离成衍射角度不同的两束光，照射至中央光接收面C2、C3、C4及D2、D3、D4。同样，两束副光束也分别由误差信号生成、光路偏转用全息图33分离成衍射角度不同的两束光，照射至两侧光接收面C1、C5及D1、D5。

剩下的光接收面A1至A5及B1至B5是短波长的第2激光L2的返回光的光接收面。即，第2激光的返回光的主光束，由误差信号生成、光路偏转用全息图33分离成衍射角度不同的两束光，照射至中央光接收面A2、A3、A4、及B2、B3、B4。同样，两束副光束也分别由误差信号生成、光路偏转用全息图33，分离成衍射角度不同的两束光，照射至两侧光接收面A1、A5及B1、B5。

对聚焦误差信号的产生原理进行说明。在误差信号生成、光路偏转用全息图33上，形成图3(b)所示的图形，设定成使通过各区域的光的焦点位于光接收面的前后。因而，对于第2激光，如果物镜8和光盘10的距离变化，则照射至中央光接收面A2至A4的半圆形光点与照射至位于另一端中央的光接收面B2至B4的半圆形光点逆向变化。即，若一方变大则另一方变小。因此，设各光接收面的光接收量分别为A2至A4、B2至B4，聚焦误差信号FE可由下式求得。

FE=(A2+A4+B3)-(A3+B2+B4)

对第1激光也与上述同样求得聚焦误差信号FE。

接着，说明跟踪误差信号的产生原理。在本实施例中，配置用于产生3光束的衍射元件32、42，因而可采用广泛使用的3光束法和差动推挽法(DPP)。

在采用3光束法时，可由下式求跟踪误差信号TE：

TE=(A1+B1)-(A5+B5)

在采用差动推挽(DPP)法时，可由下式求信号TE：

TE={(A2+A3+A4)-(B2+B3+B4)}-G{(A1-B1)+(A5-B5)}

重放信号RF由式RF=A2+A3+A4+B2+B3+B4求得。对第1激光光源的返回光也同样，可由光接收面C1至C5及D1至D5的光接收量求得。(第1实施例的变形例)

在上述实施例中，虽然配置用于产生3光束的衍射元件32、42，但在用3光束以外的方法生成跟踪误差信号时，可省略这些元件。例如在采取相位差法(DPD)时，可由下式求得跟踪误差信号TE：

TE=相位(A2+B4)-相位(A4+B2)

在上述实施例中，设定来自光源单元3的第1激光为长波长，但也可使其为短波长，而单独光源4侧的第2激光为长波长。

而且，上述实施例是对于双光源型光拾取装置进行描述的，本发明对备有3个光源或3个以上光源的多光源型光拾取装置也同样适用。这种场合，例如图2中，可配置1个或多个其它光源使与单独光源4邻接且光轴平行，也可在公共光路上配置用于把来自光源的光导向公共光路的光路合成用光学元件。在由3光束法产生跟踪误差信号时，可在各光源出射侧配置衍射元件等。在上述构成的场合，光接收元件也可利用光源单元中的公共光接收元件。(第2实施例)

另一实施例的光拾取装置示于图5。该光拾取装置100是不使用单独光源4的情况，它备有的光学系统去掉上述装置1中的单独光源4及作为光路合成用光学元件的棱镜5。

本实施例的光拾取装置100备有装置框架2A，可兼用于单一光源型光拾取装置与双光源型光拾取装置。即，在装置框架2A上形成单独光源4的安装部4A与棱镜5的安装部5A。此外，设置定位构件101以可调整光源单元3的光轴方向位置，该光源单元3经该定位构件101安装在装置框架2A上。

如图1所示，在安装单独光源4和棱镜5时，成为与图1所示实施例同样的双光源型光拾取装置。与此相反，在不使用单独光源4时，如图5所示，从装置框架2A卸下另一光源4和棱镜5，则成为单一光源型光拾取装置。

在单一光源型的光学系统中，去除棱镜5，因而该部分光路长度变化。一旦光路长度变化，光接收元件中有可能不能得到期望的信号。但是，在本实施例中，光源单元3在由定位构件101给出位置的同时进行安装，因而可调整其光轴方向的安装位置。于是，若调整定位构件101，使光源单元3接近准直透镜侧，则可避免随着去除棱镜而带来的光路长度变动。或者，预先求得棱镜5去除时光源单元3的位置，在该位置设置与定位构件101的结合部，通过使光源单元3与上述结合部结合，可确定该光轴方向的安装位置。

上述各实施例虽然备有激光光源，但除激光光源外，也可使用LED等光源。

如上所述，本发明的光拾取装置具有内设第1光源与公共光接收元件的光源单元，及第2光源，把来自两个光源的光的返回光导向上述公共光接收元件。

因而，与备有带有多组光接收元件的光源单元的情况相比，光接收元件汇总为一个，可降低装置总成本。

来自各光源的激光可经公共光路入射至物镜，并且相对于以透镜光轴为中心的物镜移动，伴随物镜移动的光学特性的变化左右对称。这样，就不需要专门的信号处理电路用于补偿光学特性的变化，因而光拾取装置可应用于广泛的系统。

再者，在本发明的光拾取装置中，在光源单元和光路合成用光学元件间，及第2激光光源和光路合成用光学元件间，可分别配置能独立调整位置的用于产生3光束的光学元件。因而，可对各波长激光简单地进行3光束形成角度等的调整。

Claims (9)

1．一种光拾取装置，它包括：射出第1束光的第1光源，射出与所述第1光源不同波长的光的第2光源，使所述第1和第2束光聚焦于记录媒体上成为光点的物镜，经所述物镜接收这些光束从记录媒体上返回光的第1和第2光接收部；其特征在于，该光拾取装置还包括：

内设所述第1光源和所述第1及第2光接收部的光源单元，和把所述第1和第2束光导向通过所述物镜的光路的光路合成用光学元件；

所述第1和第2光接收部由公共光接收元件形成，该公共光接收元件在所述光源单元内，在半导体基板上形成用于接收所述第1和第2束光的返回光的第1和第2光接收部群；

该光拾取装置又包括把所述第1和第2束光的返回光导向所述光源单元内的公共光接收元件的光路偏转用光学元件。

2．如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述光路偏转用光学元件是衍射型光学元件。

3．如权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，所述衍射型光学元件，通过安装在所述光源单元而与该光源单元成一体并以射出的第1束光的光轴为中心可旋转调整。

4．如权利要求3所述的光拾取装置，其特征在于，所述光源单元，通过把其圆形外周部与在装置框架上形成的单元安装部的圆形内周部嵌合，而以所述光轴为中心可旋转调整状态加以安装。

5．如权利要求4所述的光拾取装置，其特征在于，还包括以可调整所述光源单元和物镜的光学距离的状态支持所述光源单元的定位构件。

6．如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，所述光路偏转用光学元件形成用于产生聚焦误差信号的光栅图形。

7．如权利要求6所述的光拾取装置，其特征在于，所述用于产生聚焦误差信号的光栅具有以光轴划分为两部分的两个区域，同时设定成使通过各区域的光的焦点处于光接收面前后的位置。

8．如权利要求7所述的光拾取装置，其特征在于，所述半导体基板上的所述第1和第2光接收部群各自具有两列光接收部列，一个光接收部列配置在另一光接收部列的两列之间。

9．如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，还包括把射出的所述第1束光分离成3束光的第1衍射元件，和把射出的所述第2束光分离成3束光的第2衍射元件；

这些第1和第2衍射元件可各自独立调整位置。

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