CN1290929A - 复合光学组件 - Google Patents

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Abstract

一种可相应于尽管是一个复合光学组件也能用波长不同的光源的光学装置,也可用于拾光头的复合光学组件。其具有安装在拾光头上的壳体,在壳体上一体安装固定半导体激光,接收光部件和复合光学部件,半导体激光器具有发射DVD用的激光的激光二极管,在复合光学部件上设置从半导体激光器发射的入射面和射出面上的光被光盘反射的返回光衍射的衍射光栅,使被衍射光栅衍射过的光反射面和使被反射面反射的光射向接收光部件的射出面。

Description

复合光学组件
本发明涉及适合为了进行光盘的记录或再生而把光束照射在光盘上，并接收来自光盘的返回光的拾光头等光学装置中，作为最佳化的接收发射光一体式的光学元件的复合光学组件。
作为复合光学组件有为了记录或再生光盘而把激光照射在光盘上或者作为接收来自光盘的激光的接收发射光一体式光学元件的光学组件的例子。
为了把信息记录在CD(小型光盘)，CD-R(补写型CD)，DVD(数字式光盘)上或再生光盘的信息记录面的信息而使用拾光头，把光学组件搭载在该拾光头上。
在把各种光学部件搭载在拾光头上时，为了最佳地进行光盘记录或再生而进行光学部件相对拾光头的位置或角度的调整，此时，接收光部分和发光部分一体化的光学组件为了防止因调整而引起接收光和发光位置的相对关系的变化而有所谓可以保证位置和角度的容许范围宽和容易调整的标准，并被广泛采用。因此为了使拾光头小型化而光学组件一直朝小型化开发。
可是近年来在记录再生作为比CD记录密度高的光盘的DVD装置被产品化之后，因为该DVD装置广泛普及，所以必须降低DVD装置的成本，随之要求降低用在搭载在DVD装置的拾光头上的光学组件的成本。
另外对DVD装置而言，还要求CD(包括CD-R)间的互换性。为此在DVD用的激光光源(650nm频带)和650nm频带的激光光源中必须装备有记录用于不能再生的CD-R或用于再生的激光光源(780nm频带)波长不同的两个激光光源。
图5是表示搭载现有技术中的光学组件4和8的拾光头20的平面图。拾光头20主要由作为高密度光盘的DVD17用的光学组件4，作为低密度光盘CD18用的光学组件8，把从光学组件4和8发射出的波长不同的激光引导到同一光轴上的分束器10，承担利用激光的波长设定激光的光束的直径缩小率任务的波长滤波器15，物镜16和用于把上述各部件配置在规定位置上的滑架21构成，从而可以使DVD17和CD18同时再生。
下面详细说明上述各部件。
首先，光学组件4由作为发射DVD17用的激光(波长650nm频带)的激光二极管芯片的光源2，由作为接收被DVD17反射的激光的接收光部件的光电二极管组成的接收光元件3，具有光源2和接收光元件3的基片部4a，把光源2和接收光元件3包括起来并安装粘接在基片部4a上的侧壁部4b，作为侧壁部4b的开口窗的射出部4d和为了遮蔽作为侧壁部的射出部4d而粘合的玻璃等高透射率的光学部件5构成。光源2预先与光学部件5对置后粘接在基片部4a上，接收元件3与光源2靠近并形成在基片4a的表面上。另外，借助形成在光学部件5上的衍射格子5a把从光源2射出的被DVD17反射的激光(返回光)衍射后引导到接收光元件3的规定位置。之所以使接收光元件3靠近光源2是因为衍射光栅5a的间距的可能形成最小值存在限制。这是因为由衍射光栅5a的格子衍射的返回光的衍射角不能取的很大(格子间距越窄，衍射角越大)的理由。光学部件5经规定的标准光学系统进行位置调整，以便把由该衍射光栅5a衍射的光引导到接收光元件3的规定位置上，然后，将光学部件5粘接在射出部4d上。
光学组件8由包括发射CD18用的激光(波长780nm频带)的激光二极管芯片的光源6，和作为接收被CD18反射的激光的接收光部件的光电极管的接收光元件7，具有光源6和接收光元件7的基板部8a，把光源6和接收光元件7包括起来并安装固定在基板部3a上的侧壁8b，作为侧壁8b的开口窗的射出部8d和为了遮蔽射出部8d而接合的玻璃等高透射率的光学部件9构成。光源6预先与光学部件9相对置地粘接上基板8a上，光学元件7与光源6靠近地形成在基板部8a的表面上。借助形成在光学部件9上的衍射光栅9a把从光源6发射后被CD反射的返回光衍射后引导到接收光元件7的规定位置。使接收光元件7与光源6靠近的理由与光学组件4的理由相同。为了进行利用三束法的跟踪控制而在光学部件9上设置作为衍射光栅的束形成部9b，光学部件9经规定的基准光学系统调整，以便把由该衍射光栅9a产生的衍射光引导到接收光元件7的规定的位置，然后将光学部件9粘接在射出部8d上。
分束器10的作用是把来自光源2和光源6的两束激光引导到DVD17(CD8)的方向。分束器10被预先制成由两个棱镜贴合在一起的长方体形状，在贴合面上镀上具有波长选择功能的光学膜(分色膜)，该分色膜透射CD18用的激光，反射DVD17用的激光。
波长滤波器15具有能实现下述功能的结构：只透过从光源2发射的激光，而反射或吸收从光源6发射的激光，从而设定从光源2和光源6发射的激光的光束直径。这样一来在从光源2和光源6发射的激光通过物镜16会聚的会聚光斑分别照射在DVD17或CD18上时，可以使像差减少。
下面说明光学组件4和8的配置及光盘即DVD17和CD18的再生操作。
光学组件4和光学组件8以分束器10为起点预先配置成大约90°，光学组件8沿与从波长滤波器15至物镜16的光的光轴大致平行的方向配置，光学单元4沿与从波长滤波器15至物镜16的光的光轴大致垂直的方向配置。
在这样的构成中，当再生DVD17时，从光源2发射振动波长650nm频带的波长的激光，经过光学单元4的射出部4d和衍射光栅5a入射到分束器10。而入射到分束器10的激光被反射后，相对该光轴折曲成约90°从分束器10射出后，入射到与分束器10邻接设置的波长滤波器15。来自作为DVD用的激光的光源2的在其光束的直径几乎没有受到限制地透射。透过波长滤波器15的激光入射到物镜16上。然后通过物镜16的聚光作用，在DVD17的信息记录面上成像。
然后，被DVD17反射的激光再一次透过物镜16和波长滤波器15后，被分束器10反射，相对该光轴向光学组件4方向折曲，入射在衍射光栅5a上。借助衍射光栅5a使激光衍射后入射在形成在接受光元件3上的接收光部上。这时，入射在上述接受光部上的激光通过光电转换形成把相应DVD17的信息记录面的信号的电流输出转换成电压信号的再生信号，然后从光学组件4的外部端子4c输出。另外，入射在上述接收光部上的激光的一部分用于聚焦和跟踪控制。
当再生CD18时，从光源6发射的振动波长780nm带的波长的激光通过光学组件8的射出部8d，光束形成部9b和衍射光栅9a。这时由光束形成部9b形成3个光束的激光入射在分束器10上。入射到分束器10上的激光透过分束器10，以其原样从分束器10射出，入射在邻近分束器10设置的波长滤波器15上。来自作为CD用的激光的光源6的激光通过在波长滤波器15的外周部分形成的环带反射，而没形成环带的部分透过。因此波长滤波器15对CD用的激光起缩小束径的作用，设定入射在物镜16上的激光的束径。透过波长滤波器15的激光入射到物镜16上，通过该物镜16的聚光作用，在CD18的信息记录面上成像。
其后，被CD18反射的激光再次透过物镜16和波长滤波器15后，透过分束器10，入射在衍射光栅9a上。被激光衍射光栅5a衍射的激光，没有受到束形成部9b影响地入射在形成在接收光元件7上的接收光部上。这时，入射在上述接收光部上的激光，经光电变换把相应于CD18的信息记录面的信号的电流输出转换成电压信号，即形成再生信号后，从光学组件8的外部端子8e输出。入射到上述接收光部的激光的一部分用于通过聚焦控制和三光束法的跟踪控制。
这样，就现有技术的光学组件而言，如图5中所示的光学组件4(8)那样，微小的光源2(6)和接收光元件3(7)靠近地并列设置在基板部4a(8a)上，为了把光源2(6)和接受光元件3(7)总括起来而将侧壁部4b(8b)安装固定在基板部4a(8a)上，微小的光学部件5(9)接合在作为侧壁4b(8b)的开口窗的射出部4d(8d)上，这样预先形成的结构曾具有可以使光学组件小型化的优点。因此，现有技术中的光学组件具有小型化的优点。因此，现有技术中的光学组件曾经适合于拾光头的小型化。
虽然小型拾光器在作为笔记本个人电脑等便携式机器中的用途中是必要的，但与小型化相比，对尽可能低成本的拾光头的要求正在增加。
就现有技术中的光学组件4(8)而言，采用微小的激光二极管芯片，作为光源2(6)，采用在基板部4a(8a)的表面上通过类似半导体的工艺步骤形成的微小光电二极管作为接收光元件3(7)，并且光学部件5(9)也是微小的，因此，对各个部件的处理困难，由于基板部4a(8a)或在基板部4a(8a)或在基板部4a(8a)上定位后粘接或形成必需精细作业，所以使工艺费用增加，因而也使光学组件成本增加。
在现有技术中的光学组件4(8)的结构中，虽然装备有用于把来自光盘的返回光引导到接收光元件3(7)上具有能以简单结构和低成本构成的衍射光栅5a(9a)的光学部件5(9)，并且考虑通过原封不动地利用该衍射光栅5a(9a)把光源2(6)和接收光元件3(7)置换成由制作简单、成本低、处理也容易的分立器件组成的半导体激光器和接收光元件，来降低光学组件4的成本，但是由于不能使半导体激光器的发光点与接收光元件的接收光位置的间隔接近，以及对如上所述那样在不能选取大的衍射角的衍射光栅5a(9a)而言，衍射过的返回光不能被光接收光元件接收，所以不能采用该方法。
一方面，如果光学部件5(9)与分立器件的半导体激光器和接收光元件的间隔过大，则尽管可以用现有技术的光学组件4(8)的结构构成光学组件，但如果光学组件非常大，也不能达到实用的尺寸。
另一方面在与作为使用波长不同的两个波长光源的光学装置的拾光头组合在一起的情况下，必需要用分别对应两个波长的两个光学组件4、8，既使拾光头的部件数日增加，又使结构复杂。
本发明的目的在于：提供一种下述的复合光学组件，该组件可以降低复合光学组件的成本，可以对应即使用一个复合光学组件就能使用波长不同的几个光源使用的光学装置并也可以适用于拾光头。
作为解决上述课题的第一解决方案，本发明的复合光学组件，具有安装在光学装置上的壳体，在该壳体上发光部件和接收光部件一体安装，上述发光部件由发光元件，包含该发光元件的第一插件第一设置在该和线插件上的外部连接端子构成，上述接收光部件由接收光元件，包含该光接收元件的第二插件和设置在该第二插件上的外部连接端子构成，上述复合光学部件是由多个光学元件在上述壳体上装备有使从上述发光部件发射的光射出并入射来自上述光学装置的返回光的射入射出口，在上述射入射出口与上述发光部件和上述接收部件之间设置上述复合光学部件。
作为第二技术解决方案，本发明的复合光学单元，在上述复合光学部件上设置使从上述发光部件射出的光入射的入射面和射出的一个射出面，使设置在该出射面上的上述返回光衍射的衍射单元，使被该衍射单元衍射的光反射的反射面和使被该反射面反射的光射出到上述接收光部件上的另一个射出面。
作为第三技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述衍射单元是由直接形成在上述射出面上的凹凸部构成的衍射光栅。
作为第四技术解决方案，本发明的复合光学单元，具有上述衍射光栅的上述复合光学部件是把树脂通过成形后一体形成。
作为第五技术解决方案，本发明的复合光学单元，设置若干个分别具有波长不同的上述发光元件的上述光部件，在上述壳体上设置使从上述各发光部件射出的光复合在同一光路上的复合波单元。
作为第六技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述复合波单元与上述复合光学部件成一体。
作为第七技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述复合波单元是具有使从上述发光部件发射的光分别按规定的比例透过或反射的光学膜的棱镜，使上述光学膜面接合在上述复合光学部件的一部分上，把上述棱镜粘接在上述复合光学部件上。
作为第八技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述发光部件具有若干个波长不同的上述发光部件。
作为第九技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述光学装置是搭载有物镜并进行光盘记录或再生的拾光头，使从上述发光部件发射的光经过上述物镜照射在上述光盘上，使来自上述光盘的返回光被上述接收光部件接收。
作为第十技术解决方案，本发明的复合光学单元，上述复合光学部件具有入射来自上述发光部件的光入射的入射面和射出的一个射出面，使设置在该射出面上的返回光衍射的衍射单元，使被该衍射单元衍射的光反射的反射面和使被该反射面反射的另一射出面。
图1是表示包含本发明的实施例1的复合光学组件50的拾光头100的局部剖视图。
图2是本发明的实施例2的复合光学组件60的剖视图。
图3是本发明的实施例3的复合光学组件70的剖视图。
图4是本发明的实施例4的复合光学组件80的剖视图。
图5是搭载现有技术中的光学组件的拾光头的平面图。
下面参照图1说明本发明的实施例1的复合光学组件。
图1是表示包含本发明实施例1的复合光学单元50的光学装置即拾光头100的局部剖视侧面图。复合光学组件50配置固定在拾光头100上所规定的位置上。该复合光学组件50是接收和发射光一体式的光学元件，用于通过激光再生记录在光盘D上的信息或者把信息记录到光盘D上。
拾光头100配置在光盘D的对面并具有沿与作为光盘D表面正交的方向的聚焦方向(F)和作为光盘D的半径方向的跟踪方向(T)可动支持的物镜101。
在本实施例中的光盘D是DVD。
复合光学组件50主要由发光部件即半导体激光器52，接收光部件54，复合光学部件55和一体固定这些部件的壳体51组成。
半导体激光器52由圆板状的基板部52a，从基板部52a的一个平面部52a’突出设置的长方体状的基座52b，定位固定在基座52b的侧壁面的端部上的发光元件即激光二极管53，由为了总括基座52b而安装固定在基板部52a的一个平面部52a’上的圆筒状本体部52c和形成有开口部52d’的顶板52d组成的轴部52e，为了从轴部52e的内侧遮住开口部52d’而粘接的透明圆板状的玻璃板52f构成。这样，就变成了在由基板部52a，轴部52e和玻璃板52f构成的第一凹部内的密闭空间内配置激光二极管53的结构。从激光二极管53发射的激光波长为650nm频带。
从激光二极管53发射的激光53’的光轴能沿与基板部52a的一个平面52a’正交的方向透过玻璃板52f。外部连接端子52g从与基板部52a的一个平面部52a’相反侧的另一平面部突出设置，通过该外部连接端子52g向激光二极管53供给驱动电流。
而接收光部件54由包括PIN光电二极管等的接收光元件(图中未示出)的第二凹部即凹部54a和从凹部54a向两侧设置的外部连接端子54b构成，通过外部连接端子54b可以供给接收光元件的电源电压，同时可以把由接收光元件光电变换后的输出信号输出到外部。
复合光学部件55由具有高透射率的树脂制成，由平行配置的入射面55a、具有一个出射面即射出面55b的长方体状部分55c，与入射面55a连接并一体形成的倾斜面部55d和从长方体状部分55c的侧壁部突出设置的凸出部55e构成。而在射出面55b上以规定的间距形成衍射元件即衍射光栅55f。在倾斜面部55d的表面上通过镀上图中未示出的光学薄膜，在倾斜面部55d的内壁面上形成反射面55d’。在突出部55e的前端面上形成另一射出面即射出面55e’。在与复合光学部件55与外部的之间边界面上形成了反射面55d’。在与复合光学部件55外部之间的边界面上同样也形成入射面55a，射出面55b和射出面55e。按照本实施例，复合光学部件55预先利用成形模的成形一体形成，在复合光部件55的射出面55b上变成为衍射光栅55f的格子状的凹凸部与复合光学部件55成形的同时一体成形。
壳体51由铅模铸件等金属制的块组成，在其右侧部分上形成配置半导体激光器52用的凹部51a，而在右端面上形成用于定位安装半导体激光器52的安装凹部51b。在壳体51的左侧部分上与凹部51a相连通地的形成复合光学部件55的安装用的安装凹部51c。在安装凹部51c的左侧端部和上端部上分别形成用于安装复合光学部件55的突出定位面51c’、51c”。在安装凹部51c的突出定位面51c”侧沿壳体51的纵向(图中横方向)的中央部上形成贯通孔51d。在遮蔽贯通孔51d的外壁面上形成用于定位安装接收光部件54的安装面51e。在壳体51的左端面上为了使安装凹部51c的突出定位面51c’开口而形成入射和射出口即开口部51f。上述的金属制的块可以采用圆柱状，长方体状或其它多棱柱状的形状等。金属制的块不限于铝模铸制的，也可以由锌模铸、镁合金或其它金属等构成。
下面就半导体激光器52，接收光部件54和复合光学部件55在壳体51中的组装方式进行说明。
首先把该长方体形状部分55c插入在壳体51的安装凹部51c中，在使其突出部55e嵌合在壳体51的贯通孔51d中的同时，把长方体状部分55c的左端面的射出面55b定位在形成在安装凹部51c上的突出接触面51c’上，使长方体状部分55c的侧壁面靠波状片簧56的储能接触定位在形成在安装凹部51c上的定位面51c”上，借此，在把复合光学部件55定位在壳体51上以后，再用粘接剂粘接起来。这时，形成设置在复合光学部件55上的衍射光栅55f的射出面55b从壳体51的开口部51f中露出来。
接着，在把轴部52e插入到壳体51的凹部51a内的同时，把在基板部52a中的一个平面52a’侧的外缘部嵌合在形成在壳体51上的安装凹部51b中，借此，将半导体激光器52定位在壳体51中后，再用粘接剂粘接起来。
在规定的位置上将接收光部件54定位在形成在壳体51上形成的安装面51e上之后，用粘接剂等粘接起来，以便使该接收光元件与壳体51的贯通孔51d相对置。接收光部件54相对半导体激光器52成90°。将接收光部件54预定通过规定的基准光学系统调整后粘接在安装面51e上，以便使从激光二极管发射的激光53’的返回光经衍射光栅55f衍射后，被反射面55a’反射时，被引导到接收光元件的接受光位置P。
与激光53’的光轴同轴配置的准直透镜102和与激光53的光轴约成45°倾斜配置的向上立起的平面镜103粘接在拾光头100上。
接着说明光盘D的再生操作。
按照上述的构成，在再生光盘D时，从半导体激光器52发射的激光二极管53发射的激光53’透过复合光学部件55的入射面55a后，透过衍射光栅55f后，从射出面55b射出。该激光53’经准直透镜变成平行光，已变成平行光的激光53’经过向上立起的平面镜103后，其方向改变的90°并入射到物镜101上。通过物镜后的激光53’通过物镜101的会聚作用，成像在光盘D的信息记录面上。
被该光盘D反射的激光53’透过物镜101，经向上立起的平面镜103反射，透过准直透镜102后，入射到衍射光栅55f上，变成以规定衍射角衍射的激光53’-2。激光53’-2被形成在复合光学部件55上的反射面55d’反射，该反射光从射出面55e’向接收光部件54具有的接收光元件的接收光位置P射出。这时入射到上述接收光元件上的激光经光电转换形成把对应光盘D的信息记录面的信号的电流转换成电压信号的再生信号，从接收部件54的外部连接端子54b输出。入射到接收光元件的激光的一部分用于聚焦和跟踪控制。
如上说明那样，按照本实施例，如图1所示，复合光学组件50具有安装在拾光头100上的壳体51，在壳体51上安装固定半导体激光器52、接收光部件54和复合光学部件55，半导体激光器52由包括基板部52a、轴部52e和玻璃板52f的第一插件和从基板部52a突出设的外部连接端子52g构成，接收光部件54由内装接收光元件的第二插件即插件54a和设置在该插件54a上的外部连接端子52b构成。因为把作为一体稳定制造的所谓分式部件的半导体激光器52和接收光部件54组装在壳体51中，所以使两件部的处理容易，并且使在壳体51的组装作业变得容易。另外，还可以把复合光学部件55制成与半导体激光器52和接收光部件54同样的大小，从而使处理容易。因此可以降低部件的成本和加工费用。
在复合光学部件55上具有使从半导体激光器52发射的激光53’入射的入射面55a和射出的射出面55b，在射出面55b上设置衍射被光盘D反射的返回光的衍射光栅55f，设置使被衍射光栅55f衍射后的激光53’-2反射的反射面55d’，还设置使被反射面55d’反射的激光53’-2射出到接收光部件54上的射出面55e’，借此可以使激光53’-2进一步偏转并与半导体激光器52大致成90°，从而把激光53’-2引导到配置的接收光部件54的接收光位置P上，从而不会因使半导体激光器52和接收光部件54在壳体51内并列设置而使复合光学组件体积变大，可以使半导体激光器52和接收光部件54相对壳体51配置成90°的角度，使复合光学组件50的尺寸变成实用的大小。
利用衍射光栅55g作为使返回光衍射的器件，可以通过结构简单的和极普通的光学元件构成低成本的复合光学部件55。
因为构成衍射光栅55g的格子状的凹凸部与作为树脂的复合光学部件55的成形同时一体形成，所以可以不增加复合光学部件55的成形成本地形成衍射光栅55g。
按照本实施例，虽然作为半导体激光器52，从激光二极管53发射的激光53’的波长用作DVD用的波长，但不限于此，例如可以通过采用具有CD用的激光二极管的半导体激光器构成对应CD的复合光学单元。并且也可以用装备具有DVD、CD用的其它波长的激光二极管的半导体激光器。
下面利用图2说明本发明的实施例2。图2是本发明的实施例2的复合光学组件60的剖视图。凡与实施例1相同的部件附以相同的符号。在图中只示出复合光学单元60，在图1中的拾光头和光盘被省略。
在本实施例中，示出了装备具有波长不同的激光二极管的两个半导体激光器记录或再生DVD和CD两者的拾光头用的复合光学组件的例子。
复合光学组件60主要由发光部件即半导体激光52和62，接收光部件64、复合光学部件65，复合波器件即分束器66和一体安装固定这些部件的壳体61构成。
半导体激光器62装备发射CD用的激光波长(780nm频带)的激光二极管63，由形状上与半导体激光器52相同的圆板状基座部62a，从基板部62a的一个平面部62a’突出设置的长方体状的基片62b，定位粘接在基片62b侧壁面的端部上的发光元件即激光二极管63包括，为了总括基座62b而安装在基板部62a的一个平面部62a’上的圆筒状的主体部62c和形成开口部62d’的顶板62的轴部62e和为了从轴部62e内侧堵住开口部62d’而粘接的透明的圆板状的玻璃板62f构成。这样在由基座部62a，轴部62e和玻璃板62f构成的第1壳体内密闭的空间中配置激光二极管63。
从激光二极管63发射的激光63’沿该光轴与基板部62a的一个平面部62a’正交方向透过玻璃板62f。外部连接端子62g从与基座部62a的一个平面部62a’相反侧的另一平面侧突出设置，通过该外部连接端子62g供给激光二极管63的驱动电流。
接收光部件64由包括PIN光电二极管等组成并内装可对从DVD和CD用的半导体激光器52、62发射的波长不同的激光53’、63’分别进行光电变换的接收光元件(图中未示出)的第二插件即插件64a和从插件64a向两侧突出设置的外部连到端子64b构成。通过外部连接端子64b可以供给接收光元件用电源电压，并且可以把由接收光元件光电变换的输出信号输出到外部。
复合光学部件65由具有高透射率的树脂制成，并由平行配置的入射面65a，具有一个射出面即射出面65b的长方体状部分65c，与入射面65a连接成一体形成的倾斜面部65d和从长方体状部分65c的侧壁部突出设置的突出部65e构成。在射出面65b上以规定的间距形成衍射单元即衍射光栅65f。在倾斜面部65d的表面上镀上图中未出示的光学薄膜。借此在倾斜面部65d的内壁面上形成反射面65d’。突出部65e的前端形成另一射出面即射出面65e’。在与入射面65a邻接的同一平面上形成反射面65g。这样，反射面65d’就形成在与复合光学部件65的外部间的边界面上形成。入射面65a，射出面65b，射出面65e’和反射面65g也同样地形成在与复合光学部件65的外部的边界面上。在本实施例中，与实施例1相同，复合光学部件65预选通过采用成形模一体形成，在复合光学部件65的射出面65b上与复合光学部件65的成形同时一体形成作为衍射光栅65f的格子状的凹凸部。
分束器66是矩形板状的光学元件，它使从半导体激光器52发射的DVD用的波长(650nm频带)的激光几乎全部透过，并具有使从半导体激光器62发射的CD用的波长(780nm频带)的激光几乎全部反射的功能。分束器66例如通过在玻璃表面上层叠具有规定的不同光学特性的若干层光学膜形成。也可把分束器66制成半透明镜。
壳体61是金属制的，由筒状本体部61’和从本体部61’向图中下方突出的突出部61”组成。在本体部61’内的右侧部分上形成半导体激光器52配用的凹部61a，在右端面上形成用于定位安装半导体激光器的安装面61b。在本体部61’的内左侧部分上与凹部61a相连通地设置复合光学部件65的安装凹部61c。在突出部61”内使半导体激光器62配置用的凹部61g沿着本体部61’长度方向(图中横方向)倾斜的方向与凹部61a、安装凹部61c相连通地形成。在安装凹部61g的开口缘部上形成用于定位安装半导体激光器62的安装凹部61h。在本体部61’的上侧的侧壁面上预先形成贯通孔61d，在遮蔽贯通孔61d的外壁面上形成用于定位安装接收光部件64的安装面61e。而在主体61’的左端面上形成开口部61f。
接着简要说明把半导体激光器52和62，接收光部件64和复合光学部件65组装到壳体61上的方式。
接着把光学复合部件65的长方体状部分65c插在形成在本体部61’上的安装凹部61c，并把其突出部65e嵌合在形成在本体部61’上的贯通孔61d中，借此将复合光学部件65定位在壳体51中，并用粘接剂粘接起来。
接着在把半导体激光器52插入在形成在主体部61’上的凹部61a内的同时，使在基板部52a上的一个平面部52a’的外缘部定位接触在形成在主体部61’上的安装面61b上，借此使半导体激光器52定位在壳体61中，并用粘接剂等粘接起来。
同样在把半导体激光器62插入在形成在壳体61的突出部61”上的凹部61g内的同时，把基板部62a的一个平面部62a’的外缘部嵌合在安装凹部61h中，借此使半导体激光器62定位在壳体61中，并用粘接剂等粘接起来。
将接收光部件64定位在形成在规定的位置上的本体部61’上的安装面61e上，并用粘接剂等粘接起来，以便使接收光元件与形成在壳体61的主体部61’上的贯通孔61d相对置。然后将光学部件64预先通过规定基准光学系统调整之后，用粘接剂粘接在安装面61e上。以便使从激光二极管53和63发射的激光53’和63’的返回光经衍射光栅65f衍射后被反射面65d’反射时，被引导到接收光元件的接收光位置上。
将分束器66粘接在壳体61上，使其向复合光学部件65和半导体激光器52的中间部复合光学部件65的入射面倾斜。
下面说明DVD(图中未示出)的再生操作。
按上述的构成，在再生DVD时，从半导体激光器52的激光二极管53发射的光53’透过分束器66后，透过复合光学部件65的入射面65a，再透过衍射光栅65f，从射出面65b射出。该激光53’经过准直透镜(图中未示出)变成平行光，已变成平行光的激光53’经过向上立起的平面镜(图中未示出)后其方向改变约90°，入射到物镜(图中未示出)上。通过物镜的激光53’经物镜的聚光作用成像在DVD的信息记录面上。
然后，被DVD反射的激光53’又透过物镜，被立起的平面镜反射，经过准直透镜后，入射到衍射光栅65f上，变成以规定的衍射角衍射的激光53’-2。激光53’-2又被形成在复合光学部件65上的反射面65d’反射，该反射光从射出面65e’向接收光部件64拥有的接收光元件的接收光位置射出。这时入射到上述接收光元件的激光通过光电转换，形成把对应DVD的信息记录面的信号的电流信号转换成电压信号的再生信号，从接收光部件64的外部连接端子64b输出。入射到接收元件上的激光的一部分用于聚焦和跟踪控制。
在再生CD时，从半导体激光62的激光二极管63发射的激光63’经形成在复合光学部件65上的反射面65g反射后，又经分束器66上反射，借此使从激光二极管53发射的激光53’复合在同一光路上。然后透过复合光学部件65的入射面65a，再透过衍射光栅65f，从射出面65b射出。该激光63’经准直透镜变成平行光，已变成该平行的激光63’通过向上立起的平面镜后其方向约改变90°，入射到物镜上。通过物镜的激光63’经物镜的聚光作用，成像在CD的信息记录面上。
然后，被CD反射的激光63’又透过物镜，被立起的平面镜反射，透过准直透镜后，入射到衍射光栅65f上，变成以规定的衍射角衍射的激光63’-2。激光63’-2被形成在复合光学部件65上的反射面65d’反射，该反射光从射出面65e’向接收光部件64拥有的接收光元件的接收光位置射出。这时入射到上述接收光元件上的激光通过光电转换形成把对应CD的信息记录面的信号的电流输出转换成电压信号的再生信号，从接收光部件64的外部连接端子64b输出。另外，入射在接收光元件上的激光的一部分用于聚焦和跟踪控制。
如上所述，按照本实施例，除了能获得与实施例1同样的效果外，还能过设置具有DVD用和CD用的波长不同的激光二极管53和63的不同的激光器52，62，还在壳体61上一体设置使从半导体激光器52，62发射的激光53’，63’复合在同一光路上的分束器66，可以把两个半导体激光器52，62配置在壳体61上，尽管是一个复合光学组件60，也可以与进行DVD和CD两者再生的拾光器相对应。另外，通过使激光53’，63’复合在同一光路上，可以简化结构，从而可以降低成本地构成复合光学组件60。
下面利用图3说明本发明的实施例3。图3是本发明的实施例3的复合光学组件70的剖视图。凡与和实施例1和2相同的部件附以同一标号。
按照本实施例，示出了使在实施例2中的复合光学部件和分束器一体化的例子。
复合光学组件70主要由发光部件即半导体激光器52，62，接收光部件64，复合光学部件75，复合波器件即分束器66和把这些部件一体形定的壳体71构成。
复合光学部件75由具有高透射率的树脂制成，并由平行配置的入射面75a，具有一个射出面即射出面75b的长方体状部分75c，从长方体状部分75c的入射面75a倾斜突出的突出部75e，从突出部75e突出设置的安装部75g和从入射面75a侧突出形成的安装部75h构成。另外在射出面75b上以规定的间距形成衍射单元即衍射光栅75f，并且在长方体状部分75c的上面预先形成楔状切槽部75d，在该切槽部75d内镀图中未示出的光学薄膜，借此在该切槽部75d的内壁面上形成反射面75d’。而在突出部75e的前端面上形成另一射出面即射出面75e’。安装部75g和75h的各自的前端面75g’，75h’预先在同一平面上形成，该平面向入射平面75a倾斜。这样反射面75d’形成在与光学部件75的外部的边界面上。另外入射面75a，射出面75b和射出面75e’也同样形成在与复合光学部件75的外部的边界面上。本实施例中，与实施例1相同，复合光学部件75通过用成形模预先一体形成，在复合光学部件75的射出面75b上成为衍射光栅75f的格子状凹凸部一体形成。
壳体71是金属制的，由筒状主体部71’和从本体部71’向图中下方突出的突出部71”组成，在本体部71’内的右侧部分上形成半导体激器52配置用的凹部71a，在右端面上形成用于定位安装半导体激光器52的安装面71b。在本体部71’的内左侧部分上与凹部71a连通地设置复合光学部件75的安装用的安装凹部71c。在突出部71”内在使半导体激光器62配置用的凹部71g，和用于接收光部件64的贯通孔71d，以便这两者的形成方向成90°角，并且使两者与凹部71a和安装凹部71c相连通。在凹部71g的开口缘部上形成用于定位安装半导体激光器62的安装孔71h。在遮蔽贯通孔71d的开口缘部的外壁上形成用于定位安装接受光部件64的安装面71e。在本体部71’的左端面上形成开口部71f。
因为半导体激光器52和62在壳体71上的组装状态与实施例2相同，故省略其说明。
首先在复合光学部件75的长方体状部分75c插入在形成在壳体71的主体部71’上的安装凹部71c的状态下，把复合光学部件75定位在壳体71中，并用粘接剂等粘接。使分束器66在预先与形成在光学部件75上形成安装部75g和75h的各自的前端面75g’，75h’定位接触的状态粘接起来。
按照这样构成的复合光学组件75，从半导体激光器52发射的激光53’透过分束器66，入射到复合光学部件75的入射面75a上。而从半导体激光器62发射的激光63’通过复合光学部件75的突出部75e后，被分束器66反射，与从半导体激光器52发射的激光53’变成同一光路复合波。
按照本实施例，不仅能获得与实施例2同样的效果，还能在使复合光学部件75和分束器66预先一体形成的状态下，可以将它们安装固定在壳体71中，与复合光学部件75和分束器66单独安装固定在壳体的情况相比，可以缩短安装程序，从而降低成本。
下面利用图4说明本发明的实施例4。图4是本发明的实施例4的复合光学组件80的剖视图。凡与实施例1～3相同的部件附以同一符号。
在本实施例中，把复合波器件作为分色棱镜67，示出了与复合光学部件85一体化的例子。
复合光学组件80主要由发光部件即半导体激光器52和62，接收光部件64，复合光学部件85、复合波器件即分色棱镜67和使这些部件一体安装固定的壳体81。
复合光学部件85由具有高透射率的树脂制成，并由倾斜面85a’，在两端部上具有一个射出面即射出面85b的四棱柱门面部分85c和从四棱柱状部分85c的倾斜面85a’侧向下方突出的舌状突出部85e构成。通过在突出部85e的两侧壁部中一个侧壁的倾斜面部85d上镀光学薄膜，使在倾斜面85d的内壁面上形成反射面85d’，而在另一侧壁部的倾斜面部上形成入射面85a-2。在射出面85b上以规定的间距形成衍射单元即衍射光栅85f。
在突出部85e的前端面上形成另一射出面即射出面85e’，把分色膜67’形成在一个面的表面上的棱镜即分色棱镜67粘接在倾斜面85a’上，把该分色膜67’与倾斜85a’面接合地粘接起来。然后在与分色棱镜67的分色膜67’形成的面相反侧的面上形成入射面85a-1。该入射面85a-1与复合光学部件85的射出面85b平行的构成。这样，反射面85d’在与复合光学部件85的外部的边界面上形成。入射面85a-2，射出面85b和射出面85e也同样形成在与复合光学部件85的外部的边界面上。在本实施例中，与实施例1一样，复合光学部件85预先通过用成形模成形一体形成，在复合光学部件85的射出面85b上在与复合光学部件85成形的同时一体形成作为衍射光栅85f的格子状的凹凸部。
分色棱镜67是把具有使从半导体激光器52发射的DVD用波长(650nm频带)的激光53’几乎全部透过，从半导体激光器62发射的CD用的波长(780nm频带)的激光63’几乎全部反射的功能的分色膜67’在作为衬底的玻璃板的规定的表面上形成。分色膜67’例如通过在玻璃板的表面上层叠分别具有规定光学特性的多层光学薄膜来形成。也可以用在表面上形成半透明膜的半透性的棱镜来代替分色棱镜67。半透明膜是具有DVD用的波长(650nm频带)的激光和CD用的波长(780nm频带)的激光几乎分别透过50％和反射50％功能的光学膜。
壳体81是由金属制的，由筒状本体81’，和从本体部81’向图中下方突出的突出部81”构成。在本体部81’内右侧部分上形成半导体激光器52配置用的凹部81a，在右端部形成用于定位安装半导体激光器52的安装凹部81b。在主体部81’内左侧部分上与凹部81a相连通地设置复合光学部件85的安装用的安装凹部81c。在突出部81”内形成用于半导体激光器62配置用的凹部81g和接收光部件64的贯通孔81d。贯通孔81d的形成方向与半导体激光器52形成90°，凹部81g的形成方向与贯通孔81d成锐角。贯通孔81d和凹部81g与凹部81a和安装凹部81c相连通。在凹部81g的开口缘部上形成用于定位安装半导体激光器62的安装面81h。遮蔽贯通孔81d的开口缘部的外壁面上形成用于定位安装接收光部体64的安装面81e。而在本体部81’的左端上形成射入射出口即开口部81f。
粘接分色棱镜67的复合光学部件85在其四棱柱状部分85c插入在形成在壳体81的本体部81’上的安装凹部81c中的状态下用粘接剂等粘接定位在壳体81上。
在这样构成的复合光学组件85中，从半导体激光器52发射的激光53’入射到入射面85a-1后，透过分色棱镜67。而从半导体激光器62发射的激光63’入射到形成在复合光学部件85的突出部85e上的入射面85a-2后，被分色棱镜67反射与从半导体激光器52发射的激光53’复合成同一光路。
在本实施例中，不仅能获得与实施例3同样的效果，而且还可以通过把分色棱镜67的分色膜67’直接贴合在设置在复合光学部件85上，并把分色棱镜67粘接在复合光学部件85上，使分色棱镜67的安装精度进一步提高。
作为实施例5，没有用图表示，也可以通过采用在实施例1中在一个壳体内具有DVD和CD用的波长不同的两个激光二极管的半导体激光器来构成进行DVD和CD两者记录或再生的拾光头用的复合光学组件。在这种情况下，因为不需要在实施例2～4中用的复合波器件，所以可以进一步降低进行DVD和CD两者再生的拾光头用的复合光学组件的成本。另外，即使采用具有DVD和CD以外的波长的激光二极管，本发明仍可使用。而且在采用在一个壳体内具有三个以上的不同波长的光源的半导体激光器的复合光学组件的情况下，本发明也可以使用。
即使在实施例2～5中，壳体51、61、71和81可以与实施例1相同，由铝模铸件、锌模铸件、镁合金或其它金属制成。另外壳体51、61、71和81也可以用树脂制作。
虽然在实施例1～5中用树脂作为复合光学部件55，65，75和85的材料，但不限于此，也可以用玻璃材料。
虽然在实施例1～5中是在再生DVD和CD的情况下说明复合光学组件50，60，70和80的，但不限于此，也可以用于记录。
在实施例2～4中，也可以交换半导体激光器52和62的安装位置。这时，分束器66和分色棱镜67改变为反射DVD用的波长的激光53’和透过CD用的波长的激光63’的特性。在用半透明反镜代替分束器66作为复合波器件的情况下，并在用具有半透明膜的棱镜来代替分色棱镜67的情况下，可以直接使用半透明反镜和具有半透明膜的棱镜。
此外，本发明如以实施例说明那样，本发明的复合光学组件还适用于搭载物镜以便进行光盘的记录和再生的拾光头。
本发明的复合光学组件不仅适用于拾光头，还可以作为从光源发射光后，接收返回光的接收发射光一体式光学元件使用于其它光学装置。
如上所述，按照本发明，具有安装在光学装置上的壳体，在该壳体上发光部件和接收光部件一体安装，上述发光部件由发光元件，包含该发光元件的第一插件和设置在该第一线插件上的外部连接端子构成，上述接收光部件接收光元件，包含该光接收元件的第二插件和设置在该第二插件上的外部连接端子构成，上述复合光学部件由多个光学元件构成，在上述壳体上装备有使从上述发光部件发射的光射出并入射来自上述光学装置的返回光的射出口，在上述射出口与上述发光部件和上述接收部件之间设置上述复合光学部件。借此可以把由彼此成单体低成本制造的所谓分立部件组装在壳体中作为发光部件和接收光部件，并且可以使两部件的处理容易，在壳体中的组装作业也容易。另外复合光学部件还可以制成与发光部件和接收光部件同样的大小，从而使处理容易。因此可以降低部件成本和制造费用。因为接收光部件和发光部件一体形成在壳体中，所以通过把复合光组件安装在光学装置上之后进行复合光学组件的调整，为了使接收光部件与发光部件的相对关系不变化，而可以确保复合光学组件的位置和角度等的容许范围变宽，从而使调整容易进行。
因为在复合光学部件上设置从发光部件发射的光入射的入射面和射出的一个射出面，使设置在该射出面上的返回光衍射的衍射器件，使被该衍射器件衍射后的光反射的反射面，使被该反射面反射的光射向接收光部件的另一射出面，所以使通过衍射器件衍射后的光又被反射面偏转后，从射出面射向接收光部件，从而提高了接收光部件相对发光部的设置位置的自由度。因此通过使发光部和接收光部件并列设置在壳体中，不会使复合光学组件尺寸变大，可以把发光部件和接收光部件配置在壳体中的最佳位置下，使复合光学组件达到实用的大小。
此外，因为衍射器件是由直接形成在射出面上的凹凸部分组成的衍射光栅，由于结构简单极普通的光学元件，所以可以低成本地构成复合光学部件。
另外，由于具有衍射光栅的复合光学部件是由树脂，通过一体成形形成的，所以不会增加复合光学部件的成形成本，形成衍射光栅。
由于设置若干个具有波长不同的发光元件，和在上述壳体中设置使从上述各发光部件发射的光复合在同一光路上的复合波器件，而可以在壳体中配置若干个发光部件，尽管是一个光学组件，也可以对应使用波长不同的若干个光源的光学装置。并且还可以简化结构，可以低成本地构成复合光学组件。
因为复合波器件与复合光学部件成一体，在复合光学部件和复合波器件预先一体形成的状态下可以将这些部件安装固定在壳体内，所以与把复合光学部件和复合波器件分别安装固定在壳体的情况相比，可以进一步缩短安装程序，从而降低成本。
因为复合波器件是具有使发光部件发射的光分别以规定的比例透射或反射的光学膜的棱柱，并且使光学膜面接合在复合光学部件的一部分上，上述棱柱粘接在上述复合光学部件上，所以可以使复合光学部件的一部分作为基准安装复合波器件，从而进一步提高复合波器件的安装精度。
因为上述发光部件具有若干个波长不同的接收光元件，所以不需要复合波器件，可以降低对应使用波长不同的若干个光源的光学装置的复合光学组件的成本。
因为上述光学装置是搭载物镜并进行光盘的记录或再生的拾光头，使通过上述物镜从上述发光部件发射的光照射到上述光盘上，使来自上述光盘的返回光被上述接受光部件接收，所以本发明也适用于拾光头。
因为该复合光学部件装备有：光入射的入射面和射出的射出面，设置在该射出面上的使返回光衍射的衍射器件，使被该衍射单元衍射的光反射的反射面和使该反射面反射的光射出的另一射出面，所以可以使返回光的光路偏向与从入射面到射出面的光路离开的位置，也可以使用分立的部件等大型部件，借此又可降低成本。

Claims (10)

1．一种复合光学组件，其特征在于：具有安装在光学装置上的壳体，在该壳体上发光部件和接收光部件一体安装，上述发光部件由发光元件，包含该发光元件的第一插件和设置在该第一插件上的外部连接端子构成，上述接收光部件由接收光元件，包含该光接收元件的第二插件和设置在该第二插件上的外部连接端子构成，在上述壳体上装备有使从上述发光部件发射的光射出并入射来自上述光学装置的返回光的射入射出口，在上述射入射出口与上述发光部件和上述接收部件之间设置上述复合光学部件。
2．如权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于：在上述复合光学部件上设置使从上述发光部件射出的光入射的入射面和射出的一个射出面，使设置在该出射面上的上述返回光衍射的衍射单元，使被该衍射单元衍射的光反射的反射面和使被该反射面反射的光射出到上述接收光部件上的另一个射出面。
3．如权利要求2所述的复合光学单元，其特征在于：上述衍射单元是由直接形成在上述射出面上的凹凸部构成的衍射光栅。
4．如权利要求3所述的复合光学单元，其特征在于：具有上述衍射光栅的上述复合光学部件是把树脂通过成形一体形成。
5．如权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于：设置若干个分别具有波长不同的上述发光元件的上述发光部件，在上述壳体上设置使从上述各发光部件射出的光复合在同一光路上的复合波单元。
6．如权利要求5所述的复合光学单元，其特征在于：上述复合波单元与上述复合光学部件成一体。
7．如权利要求6所述的复合光学单元，其特征在于：上述复合波单元是具有使从上述发光部件发射的光分别按规定的比例透过或反射的光学膜的棱镜，使上述光学膜面接合在上述复合光学部件的一部分上，把上述棱镜粘接在上述复合光学部件上。
8．如权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于：上述发光部件具有若干个波长不同的上述发光部件。
9．如权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于：上述光学装置是搭载有物镜并进行光盘记录或再生的拾光头，使从上述发光部件发射的光经过上述物镜照射在上述光盘上，使来自上述光盘的返回光被上述接收光部件接收。
10．如权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于：上述复合光学部件具有入射来自上述发光部件的光入射的入射面和射出的一个射出面，使设置在该射出面上的返回光衍射的衍射单元，使被该衍射单元衍射的光反射的反射面和使被该反射面反射的光反射给上述受光部件的另一射出面。
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