CN1308325A - 集成单元和光拾取器 - Google Patents

Abstract

本发明的光拾取器配置有将激光光源(1)和检测部(2)以及衍射元件(3)一体化的集成单元(4)及物镜(5)。而且,在从激光光源(1)到物镜(5)的光路中设置了透明的光学补偿膜(6)。本发明的集成单元(4)含有上述光学补偿膜。

Description

集成单元和光拾取器

本发明涉及一种用于在信息记录媒体上以光学方式记录或重放信息的装置中的光拾取器。

以光学方式记录或重放信息的光盘由于能高密度地记录大量信息而被应用于音频、视频、计算机等很多领域。

迄今，为了提高组装到上述光盘上的光拾取器的记录重放特性，有必要使更多的信号光入射到光检测器，采用偏振光学系统来谋求提高信号品质。

但是，近年来，随着拾取器和驱动器技术的进步，能以少的信号光得到充分的特性，而且，对小型化低成本的需求也提高了。因此，朝着不采用偏振光学系统而采用更简单光学系统的方法发展起来。

作为其中的代表例，使用衍射元件、把光源和光检测部一体化的集成单元光学系统增多了。该光学系统非常简单，仅由集成单元和物镜构成。具体讲，考虑的是在物镜-集成单元之间插入准直透镜的光学系统、在物镜-集成单元之间插入竖直镜面的光学系统等。

作为用在该光学系统上的衍射元件，使用除了已有的玻璃元件之外的在特开平10-254335、10-187014等中记载的塑料元件。与原来的玻璃相比，使用这种塑料元件使材料成本下降，同时谋求其制造方法的成本也很大程度地降低。

但是，近年来，为进一步谋求高密度化，如DVD(数字视频盘)，要求物镜有高的NA(数值孔径)，同时盘厚要降低。由于盘厚度降低，会出现象盘成形时产生的双折射增大的问题，对于双折射大的盘而言，要求有既稳定又可记录再现的拾取器。

例如，在特开平10-83552中，在偏振光学系统中，设计了可改变偏振方向的元件或者波片，能够旋转地支持其光轴，根据盘的双折射进行调整，以使得在偏振光束分离器的反射光或透射光变为最大。如图13所示，在会聚透镜5和1/4波片22之间设计有液晶旋光元件23。这里，偏振光束分离器24通过光的偏振状态来改变透射光和反射光光量的比率。水平偏振波，透射光和反射光的比率是0∶1，对于垂直偏振波，透射光和反射光的比率是1∶0。从激光光源1通常以水平偏振波形式射出的激光的激光经准直透镜7后成为平行光，入射到偏振光束分离器24，由于是水平偏振波，故反射其全部光量，在通过1/4波长片22光束成为圆偏振光之后，入射到会聚透镜5。光束经会聚透镜5被会聚成的1微米的光斑而到达光盘9上的记录媒体。在盘上反射衍射的光束反向再次进入会聚透镜5后通过1/4波长片22。不考虑光盘9的双折射时，通过1/4波长片22的光束成为垂直偏振波，全部光量通过光束分离器24后经棱镜半镜面25而在两个方向上被均衡地分割。一部分通过检测透镜26后入射到四分检波器27，变换为聚焦信号。另一部分入射到二分检测器28变换为跟踪控制信号。但是，双折射大的光盘媒体中，检测光量减少，激光的返回光量增大，记录再现变得不稳定。因此，在会聚透镜5和1/4波长片22之间使液晶旋光元件23的发挥功能。该液晶旋光元件23设计成这样的液晶元件：如果在两面上延伸的透明电极之间施加电压，就根据电压量使偏振波的方向的旋光回转角度在0到90度之间变化。通过根据记录再现的盘9的双折射量而变化在液晶旋光元件23上施加的电压，使得通过偏振光束分离器24的光量变为最大，能够得到高可靠性的信号记录再现。

另外，特开平6-309690中，通过采用无偏振光束分离器，其与盘的双折射大小没有关系，能够分离开朝向光接收部的盘反射光，此外，通过在束分离器与物镜之间设计1/4波长片，可降低盘的返回光的干涉噪声。如图14所示，从光源1把光束照射到光盘9上，使此反射光分离向光接收部29的是光拾取器，经无偏振光束分离器30分离反射光的同时，在这个无偏振光束分离器30和光盘9之间设计1/4波长片22。无偏振光束分离器30的反射率为40％以上至60％以下。在把反射光分离向光接收部的元件上使用无偏振光束分离器，即使在盘基板上存在双折射，对于全部偏振光，也能同样把反射光分离到光接收部，再现信号的特性不会恶化。通过在无偏振光束分离器和光盘之间设计1/4波长片，能降低干涉噪声，能得到良好的再现信号。

提出了下述方案，通过使用液晶旋光元件、波长片等的具有变换偏振光状态(线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光)的功能的相位差元件和光学补偿元件，缓和了盘的双折射影响，降低了返回光的干涉噪声。另外，图14中，5是物镜，7是准直透镜，31是镜面，32是扩展透镜。

在承载上述集成单元的光学系统中，即使由于没有使用偏振光元件故反射光的偏振状态因盘的双折射而改变，也没有入射到检测器的信号光量变化的缺点。

但是，实际上，根据盘的双折射的状态变化盘上形成的信息坑的衍射状态，对信号品质还是有影响。即使在无偏振光学系统中，也有盘的双折射一大、盘反射光(坑衍射光)自身就变动这样的问题。即，根据盘入射光束的偏振光方向和盘双折射的光轴方向的关系，盘反射光进行变动。

因此，即使在无偏振光学系统中，通过在光学系统中插入波长片等的相位差发生元件，也有必要使盘的入射束的偏振状态最佳。但是，如果新装载波长片和偏振方向可旋转的旋光元件等时，则不只导致部件数目和组装调整部位的增加，而且由于波长片与普通镜面等的光学部件相比更高价而导致拾取器的成本增加。

本发明正是为解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种也能对应于盘的双折射大的情况的集成单元及光拾取器，并且产量高、可靠性高、成本低。

本发明的集成单元具有射出激光的激光光源、检测反射光的检测部、使激光衍射的衍射元件、内装该激光光源和该检测部的壳体，并把该衍射元件和该壳体一体化、把该集成单元和光学补偿膜一体化。

作为上述的光学补偿膜，可举出例如延伸加工的高分子聚合物膜，以变化激光的偏振状态。更详细地说，本发明的光学补偿膜通过对偏斜度小的均匀的聚烯类的高分子聚合物可施行单轴延伸加工或双轴延伸等的塑性加工而形成，具有规定的双折射分布。通过对具有双折射在10nm以下的均匀的分子取向的高分子构件在单轴方向或双轴方向上施行精度良好的延伸加工，使上述光学膜在分子取向方面产生偏移而具有光学各向异性。在图12中表示出延伸前后的折射率椭圆体的模型(model)。如果假定面内折射率为nx、ny，厚度方向的折射率为nz，则由普通的高分子膜延伸形成的光学补偿膜中，有nx＞ny≥nz。

上述光学补偿膜的膜厚约为100微米，能使光线从线偏振光转变为圆偏振光或椭圆偏振光。

也可以将上述的光学补偿膜接合在衍射元件上。也可以在衍射元件内部接合。也可以接合在内装激光光源和检测部的壳体中。在该壳体部上具有开口部、具有关闭该开口部的盖子构件的情况下，也可以把光学补偿膜接合在这个盖子构件上。把光学补偿膜接合在衍射元件上时，可在光学补偿膜上形成衍射元件的衍射图形，也可以在衍射图形上接合光学补偿膜。

一方面，本发明的光拾取器配置有射出激光的激光光源、检测反射光的检测部、衍射激光的衍射元件、内装该激光光源和该检测部的壳体、把该衍射元件和该壳体一体化的集成单元、把激光会聚在光盘上的物镜和与该集成单元一体化的光学补偿膜。

另一方面，本发明的光拾取器配置有射出激光的激光光源、检测反射光的检测部、衍射激光的衍射元件部、衍射激光的衍射元件、内装该激光光源和该检测部的壳体、把该衍射元件和该壳体一体化的集成单元、把激光会聚在光盘上的物镜、改变激光的方向的反射镜面和该反射镜面一体化的光学补偿膜。

在上述任何一种情况下，都能够如上所述使激光的偏振状态改变，除此之外，能避免部件数目的增多，也不需要组装时的调整。

图1是第一实施例的光拾取器的结构简图；

图2是第二实施例的集成单元的剖面图；

图3A-F是表示第三实施例的衍射元件的制造工序的第一到第六工序的剖面图；

图4A和4B是表示第四实施例的衍射元件的制造工序的第一和第二工序的剖面图；

图5A和5B是表示第五实施例的衍射元件的制造工序的第一和第二工序的剖面图；

图6A和6B是表示第六实施例的衍射元件的制造工序的第一和第二工序的剖面图；

图7A是表示第七实施例的光学补偿膜的形状例的平面图；和7B是沿着7A中的A-A线的剖面图；

图8是第八实施例的光拾取器的集成单元的剖面图；

图9A是第九实施例的光学补偿膜的形状例的平面图；和9B是沿着9A中的A-A线的剖面图；

图10是第十实施例的光拾取器的集成单元的剖面图；

图11是第十一实施例的光拾取器的结构简图；

图12是说明光学补偿膜的特性用的图；

图13和14是说明现有的光拾取器的图。

下面使用图1到图12说明本发明的实施例。

(实施例1)

图1是本发明的第一实施例的光拾取器的结构简图。如图1所示，本发明的光拾取器配置有激光光源1、检测部2、衍射元件3、光学补偿膜6、准直透镜7、反射镜面8和物镜5。

激光光源1射光激光。检测部2检测反射光。衍射元件3衍射激光。之后，激光光源1、检测部2和衍射元件3被一体化，这样形成集成单元4。

物镜5使激光会聚到光盘9上。如图1所示的形态中，虽然设置了准直透镜7和反射镜面8，但是这些部件可以被省略。

在本发明中，在从激光光源1到物镜5的光路中，设置透明光学补偿膜6是一个重要特征。这个光学补偿膜6能用于提高液晶面板的对比度并降低、也能用于防止色彩变化，可把单轴或双轴延伸塑性膜得到的产物作为光学补偿膜6使用。通过这样延伸取向塑性膜得到光学的各向异性，通过这样的延伸操作，如图12所示，膜的折射率椭圆体变得与延伸前不同。

作为光学补偿膜6，可以使用例如JSR(株式会社)生产的ARTON(商品名称)。这种ARTON是聚烯烃类材料，与聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等其它的材料相比双折射的波长依赖性小，透射率也与玻璃一样高。吸水率是0.4％，玻璃转换温度高达171度，耐热性好。光学补偿膜6有与相位差膜和偏振膜等相同的性能。

激光是直线偏振光，但通过光学补偿膜6而将激光变换为圆偏振光。此时，有必要对激光的偏振方向和光学补偿膜6的延伸方向进行最适当的调节。但是，使激光成为完全圆偏振则是不必要的，椭圆偏振光也是可以的。

接着，说明图1所示的光拾取器上的信息读取操作。从激光光源1射出的激光透过衍射元件3和光学补偿膜6，由此而被变换为圆偏振光或椭圆偏振光。之后，激光透过准直透镜7，由反射镜面8反射，到达物镜5。激光通过这个物镜5，由此激光被会聚到达光盘9的信号面。

光盘9的信号面反射的激光通过物镜5再次成为平行光束，由反射镜面8反射，其后，透过准直透镜7。之后，透过光学补偿膜6和衍射元件3射出到检测部2。这样，能读取记录在光盘9上的信息。

上述光学补偿膜6可以单独地用在从激光光源1到物镜5的光路上，但最好是与其它光学部件接合来使用。本实施例中，把光学补偿膜6设置在衍射元件3的物镜侧。

如上所述，通过把光学补偿膜6与其它光学部件接合，能避免部件数目增多，可实现成本更低的光拾取器。

为了尽可能由于光学补偿膜6的表面凹凸的影响可被抑制来减小波象差，激光的透射区域较小是较为理想的。因此，通过把光学补偿膜6使用在集成单元4中，可将波象差抑制到较小。

为确认本发明的效果，使用市售的DVD-ROM盘进行RF(representative fraction)信号的测定时，把光学补偿膜6插入光路中，不对称性从10.6％改善到6.0％，抖动从11.2％改善到8.8％。

(实施例2)

下面，使用图2说明本发明的第二实施例。图2是本发明的第二实施例的光拾取器中使用的集成单元4的剖面图。

如图2所示，集成单元4配置有经紫外线固化型粘结剂18而被固定于激光器本体上的衍射元件3。

衍射元件3在内部配置有光学补偿膜6。在这个光学补偿膜6的上下配置着透明基板10、11。即，光学补偿膜6被透明基板10、11夹住。

在透明基板10的表面上经底处理层14形成紫外线固化型聚合物构件13。在这个聚合物构件13上形成反射防止层15。在透明基板11的里面上同样也形成底处理层14、紫外线固化型聚合物构件13和反射防止层15。

具有上述结构的衍射元件3经紫外线固化型粘结剂18而接合在密封盖子(壳体)16上。装上盖子玻璃17以便闭合这个密封盖子16的开口。在密封盖子16内容纳着激光光源1和检测部2。

如上所述，通过把光学补偿膜6接合在衍射元件3上而一体化，不仅能防止部件数目增多，而且还使组装调整变得不必要。

在本发明的实施例2中，虽然对于把光学补偿膜6设置在衍射元件3内的情况做了说明，但是，如图1所示也可以把光学补偿膜6接合在衍射元件3的表面上或衍射元件3的里面上。

在与实施例1相同的光学系统中，使用同样的光学补偿膜6、使用同样的DVD-ROM盘对图2所示的集成元件4进行了RF信号测量后，与实施例1的情况相同，可发现改善了不对称性和抖动得。

(实施例3)

接着，使用图3说明把光学补偿膜6插入衍射元件3中的情况下的衍射元件3的制造方法。图3A到3F是表示本实施例的衍射元件3的制造工序的第一到第六工序的剖面图。

首先，如图3A所示，在透明基板10和透明基板11之间配置光学补偿膜薄片12。此后，如图3B所示，把光学补偿膜薄片12与透明基板10和透明基板11接合。

接着，在透明基板10的表面上和透明基板11的里面上涂覆紫外线固化型聚合物构件13。使用压模(stamp)19在上下方向上对这种紫外线固化型聚合物构件13进行加压。这样，如图3D所示，根据压模19的表面形状来成形紫外线固化型聚合物构件13。

接着，使紫外线固化型聚合物构件13，之后，从紫外线固化型聚合物部件13拉出压模19。这样，如图3E所示，可在透明基板10的表面上和透明基板11的里面上通过紫外线固化型聚合物构件13形成衍射图形。

之后，如图3F所示，把由透明基板10、透明基板11、光学补偿膜薄片12和紫外线固化型聚合物构件13构成的层叠体分成多个。这样，形成衍射元件3。把这种衍射元件3固定到激光器本体上。

本实施例使用的透明基板10、11具有通常基板的厚度的一半的厚度1mm。

(实施例4)

接着，使用图4说明本发明的实施例4。图4A和4B是表示本发明的实施例4的衍射元件3的制造工序的第一和第二工序的剖面图。

如图4A所示，把光学补偿膜薄片12接合在透明基板20上，在这个光学补偿膜薄片12上以与实施例3相同的方法如图4B所示使用紫外线固化型聚合物构件13来形成衍射图。

在本实施例的情况中，同样在形成紫外线固化型聚合物构件13后，把由透明基板20、光学补偿膜薄片12和紫外线固化型聚合物部件13构成的层叠体分成多个来制造电路元件3。在这一工序以后，与实施例3相同。

(实施例5)

接着，使用图5说明本发明的实施例5。图5A和5B是表示本发明的实施例5的衍射元件3的制造工序的第一和第二工序的剖面图。

在本实施例5中，表示制造玻璃衍射元件3的工序。首先，如图5A所示，使用光刻技术(感光体涂覆、密接曝光、显像、蚀刻、灰化)在玻璃基板21的表面上形成衍射图形。

在上述的衍射图形上，如图5B所示接合光学补偿膜薄片12。之后，把玻璃基板21和光学补偿膜薄片12分成多个来制作衍射元件3。在此以后，与实施例3相同。根据本实施例，本发明也可应用于由玻璃构成的衍射元件3。

(实施例6)

接着，使用图6说明本发明的实施例6。图6A和6B是表示本发明的实施例6的衍射元件3的制造工序的第一和第二工序的剖面图。

如图6A所示，使用紫外线固化型聚合物构件13在透明基板20的表面上形成衍射图形。这个衍射图形可以以与实施例3的情况相同的方法形成。

接着，如图6B所示在紫外线固化型聚合物构件13上接合光学补偿膜薄片12。之后，与实施例3的情况相同分割图6B所示的层叠结构形成衍射元件3，把这个衍射元件3固定在激光器本体上。

(实施例7)

接着，使用图7说明本发明的实施例7。图7A和7B是用于说明本发明的实施例7的衍射元件3和激光器本体的固定方法的图。

衍射元件3通过例如紫外线固化型粘结剂18而被固定在激光器本体上。此时，加工光学补偿膜6以使其成为与衍射元件3和激光器本体的接合位置不重叠的形状。具体地说，把位于光学补偿膜6的对角线上的1组角部切去。这样，能把衍射元件3和激光器本体可靠而牢固地固定一起。能由衍射元件3和激光器本体中的任何一方把光学补偿膜6推向另一方，可提高光学补偿膜6的贴紧性。

(实施例8)

接着，使用图8说明本发明的实施例8。图8是表示本发明的实施例8的集成单元4的剖面图。

在本实施例8中，把光学补偿膜6接合在密封盖子16上。由于除此以外的结构与实施例2的情况相同，故省略重复的说明。

使用本实施例8的集成单元4进行了与实施例1情况相同的RF信号测量后，与实施例1的情况相同，可发现改善了不对称性和抖动。

(实施例9)

接着，使用图9说明本发明的实施例9。图9A和9B是表示把光学补偿膜6接合在激光器本体侧上时光学补偿膜6的形状例之图。

如图9A和9B所示，光学补偿膜6被切除了光学补偿膜6的角部，以避开紫外线型粘结剂18的涂覆位置。在本实施例的情况下，也可期望有与

实施例7相同的效果。

(实施例10)

接着，使用图10说明本发明的实施例10。图10是表示本发明的实施例10的集成单元4的剖面图。

如图10所示，本实施例10中，把光学补偿膜6接合在闭合密封盖子16的开口的盖子玻璃17上。除此以外的结构与实施例2的情况相同。

在组装了本实施例10的集成单元4的光拾取器中进行了与实施例1情况相同的RF信号的测量后，与实施例1的情况相同，可发现改善了不对称性和抖动。

(实施例11)

接着，使用图11说明本发明的实施例11。图11是表示本发明的实施例11的光拾取器的结构简图。

在本实施例11中，把光学补偿膜6接合在反射镜面8上。除此以外的结构与实施例1相同。

在对于本实施例11的光拾取器也以与实施例1情况相同的方法进行了RF信号的测量后，与实施例1相同，可发现改善了不对称性和抖动。

如以上所说明，根据本发明的集成单元或光拾取器，由于在从光源到物镜的光路中设置了透明光学补偿膜，故能使激光的偏振状态改变成所希望的。因此，即使是在有大的双折射的光盘中也能得到最佳的反射光，能实现稳定的记录再现操作。另外，由于本发明的光学补偿膜可通过对例如高分子聚合物膜施行预定的延伸加工而形成，因此可以廉价地来制造。从而，能实现低成本的集成单元或光拾取器。另外，由于只要把光学补偿膜与集成单元或反射镜面接合即可，故不必要设置波长片等光学部件，也不必要进行调整，由于不增加光学部件数目而且不必要进行光学部件的调整，故可防止成本增加，同时，可实现集成单元和光拾取器的小型化。即，本发明即使是在双折射大的光盘中也能实现稳定的记录再现操作，能得到小型化、产量高、可靠性高的低成本集成单元或光拾取器。

Claims (11)

1．一种集成单元，在该集成单元中具有射出激光的激光光源、检测反射光的检测部、使激光衍射的衍射元件、内装该激光光源和该检测部的壳体，并把该衍射元件和该壳体一体化，其特征在于：把该集成单元和透明光学补偿膜一体化。

2．根据权利要求1的集成单元，其特征在于：该光学补偿膜是具有使激光的偏振状态改变功能的高分子聚合物膜。

3．根据权利要求1的集成单元，其特征在于：把该光学补偿膜接合在该衍射元件上。

4．根据权利要求1的集成单元，其特征在于：在该衍射元件内部具有该光学补偿膜。

5．根据权利要求1的集成单元，其特征在于：把该壳体与该光学补偿膜一体化。

6．根据权利要求1的集成单元，其特征在于：在该壳体上具有闭合开口部的盖子构件。

7．根据权利要求6的集成单元，其特征在于：把该盖子构件和光学补偿膜一体化。

8．根据权利要求3的集成单元，其特征在于：该衍射元件具有使激光衍射的衍射图形，在该光学补偿膜上形成该衍射图形。

9．根据权利要求3的集成单元，其特征在于：该衍射元件具有使激光衍射的衍射图形，在该衍射图形上形成该光学补偿膜。

10．一种光拾取器，用于使激光会聚在光盘上读取在该光盘上记录的信息，其特征在于：

具有：

射出激光的激光光源；检测反射光的检测部；使激光衍射的衍射元件；内装该激光光源和该检测部的壳体；把该衍射元件和该壳体一体化的集成单元；以及使激光会聚在光盘上的物镜，

把该集成单元和透明光学补偿膜一体化。

11．一种光拾取器，用于使激光会聚在光盘上读取在该光盘上记录的信息，其特征在于：

具有：

射出激光的激光光源；检测反射光的检测部；使激光衍射的衍射元件；内装该激光光源和该检测部的壳体；把该衍射元件和该壳体一体化的集成单元；使激光会聚在光盘上的物镜；以及改变激光的方向的反射镜面，

把该反射镜面和透明光学补偿膜一体化。

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