CN1779802A - 光传感器 - Google Patents

Abstract

光传感器包括：两个激光二极管，分别用来发射具有不同波长的光束；衍射光栅，用来把每个光束衍射为零级衍射光束和正与负一级衍射光束；全息光学元件，用来衍射从记录介质反射的光束；以及光电器件，用来接收由全息光学元件衍射的光束，其中用于生成跟踪误差信号的光电器件和用于生成聚焦误差信号的光电器件被布置在相对于激光二极管的对侧，以便互相面对。

Description

光传感器

技术领域

本发明涉及记录和重现在光记录介质上的信息的光传感器，该光传感器使用不同波长的光以用于记录和重现。特别是，本发明涉及一种用于获取具有高稳定性的聚焦误差信号和跟踪误差信号的技术。

背景技术

相关申请的交叉参考

本申请是基于在日本提交的申请No.2004-283890，因此该申请的内容被并入以供参考。

近年来，诸如CD(光盘)和DVD之类的光记录介质已经广泛流行。光记录介质使用不同波长的光(例如，用于CD的780nm到820nm，以及用于DVD的635nm到680nm)来记录和重现数据。考虑到用户方便，优选的是一种光传感器能够记录和重现基于不同标准的光记录介质上的数据。

图1是显示按照传统技术的光传感器的结构的透视图(例如参见日本专利公开No.3518457)。如图1所示，光传感器1包括光源101和102、反射镜103、全息光学元件104和光电器件105a到105f。

光源101和102分别输出具有650nm和780nm的波长的光。反射镜103把从光源101和102发射的光引导到全息光学元件104。全息光学元件104包括衍射从光源101和102发射的光的衍射区域104a和104b。光电器件105a到105f接收从光记录介质111反射的光。

从光源101发射的光进入光电器件105a到105d。聚焦误差信号可以通过光点尺寸检测(SSD)方法从光电器件105a到105d输出的信号中生成，以及跟踪误差信号和重现信号可以通过差分相位检测(DPD)方法从相同的信号中生成。

关于从光源102发射的光，聚焦误差信号可以通过SSD方法从光电器件105a、105b、105e和105f输出的信号中生成，以及跟踪误差信号和重现信号可以通过三光束方法或推挽(PP)方法从同样的信号中生成。

然而，在传统的技术中难以同时从两个光源得到稳定的聚焦误差信号和稳定的跟踪信号。

为了把信息记录在光记录介质上，必须通过差分推挽(DPP)方法等得到跟踪误差信号。然而，也在这种情形下，稳定的信号是只从一个光源可得到的。

发明内容

本发明是对于上述的问题作出的。本发明的目的是提供具有多个光源的光传感器，它可以不管使用哪种光源而得到具有高稳定性的聚焦误差信号和跟踪误差信号。

以上目的是由一种从光记录介质读出信息的光传感器完成的，该光传感器包括：两个光发射元件，用来分别发射光束；衍射光栅，用来把每个光束衍射为零级衍射光束和正与负一级衍射光束；准直透镜，用来准直衍射光束；物镜透镜，用来把准直光束聚焦在光记录介质的记录面上；以及全息光学元件，用来衍射从记录面反射的光束，其中全息光学元件具有被相交成直角的两条直线分隔开的四个衍射区域，每个衍射区域具有不同的衍射角，以及全息光学元件被布置成使得被衍射光栅衍射并从记录面反射的零级衍射光束的主光线穿过这两条直线的交点。

利用所阐述的结构，有可能得到具有高稳定性的聚焦误差信号和跟踪误差信号，而不管光记录介质的类型。

光发射元件之一可以发射具有比从另一个光发射元件发射的光束的波长短的波长的光束，以及由衍射光栅从具有较短波长的光波束衍射的零级衍射光束的主光线可以在进入光记录介质之前穿过全息光学元件上的交点。随着光束的波长降低，光记录介质的标准要求更高的光学精度。利用所阐述的结构，需要的光学精度可以容易地达到。

这里，优选地假定所述发射具有较短波长的光束的一个光发射元件、准直透镜和全息光学元件被安排成使得具有较短波长的光束的主光线和准直透镜的光轴穿过全息光学元件上的交点。

光传感器还可包括一个被布置在从全息光学元件到光记录介质的光路上的1/4延迟板，其中全息光学元件是偏振全息光栅，它被布置成不衍射要到达光记录介质的光束，但衍射已从记录介质反射的光束。利用所阐述的结构，从光发射元件发射的光束在到达光记录介质之前不被全息光学元件衍射。这阻止由全息光学元件衍射的高级衍射光束成为杂散光和造成噪声。

在准直透镜与物镜透镜之间的距离可以短于准直透镜的焦距的一半，以及准直透镜可被布置在从物镜透镜到全息光学元件的光路上。利用所阐述的结构，从两个光发射元件发射的并从全息光学元件反射的光束的强度轴线可以穿过全息光学元件上的交点。

在准直透镜与物镜透镜之间的距离可以短于准直透镜的焦距与物镜透镜的焦距的和值。也利用所阐述的结构，从两个光发射元件发射的和从光记录介质反射的光束的强度轴可以穿过全息光学元件上的交点。

这里，优选的是在准直透镜与物镜透镜之间的距离长于准直透镜的焦距的一半，以及全息光学元件被布置在从物镜透镜到准直透镜的光路上。

在四个衍射区域的每个衍射区域中，两种类型的衍射子区域可被交替地排列，以便形成条形图案。利用所阐述的结构，被布置成把光发射元件夹在中间的光电器件可以接收已经穿过子区域的光束。

光传感器还包括用来接收从两个光发射元件发射的和从光记录介质反射的光束的光电器件。利用所阐述的结构，为每个光发射元件准备光电器件成为不必要。这使得电路和光传感器小型化。

光发射元件和光电器件可以安装在单个IC基片上。利用所阐述的结构，以高精度组装光发射元件和光电器件成为可能。

光传感器还可包括：带有底部的圆柱形状的外壳；以及半透明的和罩住外壳的开口的板状部件，其中该外壳包含光发射元件、光电器件和IC基片，以及衍射光栅被形成在板状部件上。利用所阐述的结构，更精确地组装光传感器成为可能。

焦距误差信号和跟踪误差信号可以从由光电器件按照接收的光束的强度输出的信号生成。利用所阐述的结构，稳定地生成焦距误差信号和跟踪误差信号成为可能。

光发射元件之一可以是短波长光发射元件，它可以发射具有比从作为长波长光发射元件的另一个光发射元件发射的光束的波长短的波长的光束，由衍射光栅从具有较短波长的波束衍射的零级衍射光束的主光线可以在进入光记录介质之前穿过全息光学元件上的交点，焦距误差信号可以从由在这些光电器件之中的一个光电器件输出的信号生成，这个光电器件被布置在长波长光发射元件相对于短波长光发射元件的另一侧，以及跟踪误差信号可以从由在这些光电器件之中的一个光电器件输出的信号生成，这个光电器件被布置在短波长光发射元件相对于长波长光发射元件的另一侧。利用所阐述的结构，用于生成焦距误差信号的电路和用于生成跟踪误差信号的电路可以互相分隔开。因此，电路结构可以简化。

光传感器还可包括变换和放大电路，用来把从光电器件输出的电流信号变换成电压信号，并放大该电压信号。利用所阐述的结构，减小在光传感器生成焦距误差信号和跟踪误差信号时可能引起的噪声的有害影响成为可能。

光发射元件、光电器件和变换与放大电路可被安装在单个IC基片上。利用所阐述的结构，高精度地组装光发射元件、光电器件和电流-电压变换与放大电路成为可能。

两个光发射元件可以构成单片激光二极管。利用所阐述的结构，成为可能的是高精度地组装两个光发射元件，以使得光发射元件彼此之间具有适当的位置关系。

衍射光栅可以通过两条基本上平行的直线被分隔成中心部分和外围部分，在中心部分的零级衍射光束的衍射效率可以高于在外围部分的衍射光束的衍射效率，以及在外围部分形成的光栅可以斜交于该直线。利用所阐述的结构，提高零级衍射光束的强度成为可能。这提高光记录介质的记录和重现的效率。这里，优选的是光传感器通过使用穿过中心部分的零级衍射光束来把信息记录在光记录介质上并重现在光记录介质上所记录的信息，以及通过使用穿过外围部分的正和负一级衍射光束来生成聚焦误差信号和跟踪误差信号。

附图说明

从结合附图所作出的以下的说明将明白本发明的这些和其它目的、优点和特征，所述附图说明本发明的具体实施例。

在图上：

图1是显示按照传统技术的光传感器的结构的透视图；

图2是示意地显示按照本发明的第一实施例的光传感器的结构的截面图；

图3是示意地显示按照本发明的第一实施例的全息光学元件205的结构的平面图；

图4是示意地显示按照本发明的第一实施例的光电器件组202a到202c的结构的平面图；

图5A和5B是示意地显示按照本发明的第一实施例的光传感器2的操作的截面图，其中图5A显示分别从激光二极管203a和203b发射到光记录介质210的光路，以及图5B显示分别从激光二极管203a和203b发射的、从光记录介质210反射的并到达光电器件组202a至202c的光路；

图6是显示按照本发明的第一实施例的进入光电器件组202a到202c的光束501a和501b的光点的平面图；

图7是示意地显示按照本发明的第二实施例的光传感器的结构的截面图；

图8A和8B是示意地显示按照本发明的第二实施例的光传感器7中的光束的路径的截面图，其中图8A显示分别从激光二极管703a和703b发射到光记录介质710的光路，以及图8B显示从激光二极管703a和703b发射的、从光记录介质710反射的并到达光电器件组702a至702c的光路；

图9是示意地显示按照本发明的第三实施例的光传感器的结构的截面图；

图10是示意地显示按照本发明的第四实施例的光传感器的结构的截面图；

图11是示意地显示按照本发明的第五实施例的衍射光栅的结构的平面图；

图12是示意地显示被包括在按照本发明的第六实施例的光传感器中的IC基片的结构的平面图；以及

图13显示按照本发明的第六实施例的IC基片12的等效电路图。

具体实施方式

下面参考附图描述按照本发明的优选实施例的光传感器。

1.第一实施例

按照第一实施例的光传感器具有两个光发射元件，以及能够通过使用具有其特性互不相同的四个区域的全息光学元件而得到具有高稳定性的聚焦误差信号和跟踪误差信号。

(1)光传感器的结构

首先，描述按照第一实施例的光传感器的结构。

图2是示意地显示按照本发明的第一实施例的光传感器的结构的截面图。

如图2所示，光传感器2包括IC基片201、光电器件组202a到202c、激光二极管203a和203b、衍射光栅204、全息光学元件205、准直透镜206、1/4延迟板207和物镜透镜208。光传感器把信息记录在光记录介质210上或重现被记录在光记录介质210上的信息。

激光二极管203a发射符合DVD标准并具有650nm的波长的光束。激光二极管203b发射符合CD标准并具有780nm的波长的光束。

衍射光栅204把从激光二极管203a和203b发射的光束衍射成零级衍射光束(主光束)以及正和负的一级衍射光束(副光束)。

全息光学元件205是包括四个区域的偏振全息光栅，这四个区域被两条相交为直角的直线分隔开。这四个区域具有互相不同的衍射角。全息光学元件205衍射具有特定偏振角的光，而发射具有形成与特定角成直角的偏振角的光而不衍射。

准直透镜206准直从激光二极管203a和203b发射的光。

1/4延迟板207把线偏振光变换成圆偏振光，以及反之亦然。

物镜透镜208把从激光二极管203a和203b发射的光聚焦在光记录介质210的记录面，以及准直从光记录介质210反射的光。

光电器件组202a到202c接收由全息光学元件205衍射的光。光电器件组202a和202b用来生成跟踪误差信号，以及光电器件组202c用来生成聚焦误差信号。正如后面描述的，光电器件组202a到202c的每个组包括多个光电器件。

光电器件组202a到202c和激光二极管203a与203b被安装在IC基片201上。

(2)全息光学元件205的结构

接着描述全息光学元件205的结构。

图3是示意地显示全息光学元件205的结构的平面图。如图3所示，全息光学元件205整体上具有方形的形状，以及它被相交成直角的两条直线分隔开成四个矩形区域301到304。区域301到304具有不同的衍射角。每个区域包括两种类型的具有不同衍射角的子区域。

如图3所示，区域301包括画阴影线的矩形子区域(其中之一用符号“301a”表示)和未画阴影线的矩形子区域(其中之一用符号“301b”表示)。子区域301a和301b被交替地排列，以便形成条形。同样地，区域302包括子区域302a和302b，区域303包括子区域303a和303b，以及区域304包括子区域304a和304b。

(3)光电器件组202a到202c的结构

接着描述光电器件组202a到202c的结构。

图4是示意地显示光电器件组202a到202c的结构的平面图。如图4所示，光电器件组202a包括四个光电器件401a到401d，以及光电器件组202b包括四个光电器件402a到402d。光电器件组202c包括五个光电器件403a到403e。应当指出，叉号410a和410b分别代表激光二极管203a和203b的视在辐射点。

(4)光学部件的排列

接着描述在光传感器2中包括的光学部件的排列。

如图2的虚线所示，光传感器2的部件被安排成使从激光二极管203a发射的光束的主光线、全息光学元件205的中心点、准直透镜206的光轴和物镜透镜208的光轴基本上在同一条直线上。这里，全息光学元件205的中心点是把全息光学元件205分隔成四个区域的该两条直线的交点。

利用上述的排列，从激光二极管203a发射的光束的主光线穿过全息光学元件205的中心点。从激光二极管203b发射的光束的主光线穿过在区域301与302之间的边界线或在区域303与304之间的边界线。从激光二极管203a和203b发射的和从光记录介质210反射的两条光束的主光线穿过全息光学元件205的中心点。换句话说，光学部件被安排成使反射光的强度轴穿过全息光学元件205的中心点。

在这种情形下，如果准直透镜206的焦距是f1，则准直透镜206与物镜透镜208之间的距离小于f1的一半。

从激光二极管203a和203b发射的光是线偏振光。全息光学元件205被布置为不衍射从激光二极管203a和203b发射的光，但衍射从光记录介质210反射的光。

作为修正方案，1/4延迟板207可被布置在从全息光学元件205到准直透镜206的光路上。

(5)在光传感器2中光束的光路

接着描述在光传感器2中光束的光路。

图5A和图5B是示意地显示光传感器2的操作的截面图。图5A显示分别从激光二极管203a和203b发射到光记录介质210的光的路径。图5B显示分别从激光二极管203a和203b发射的、从光记录介质210反射的并到达光电器件组202a至202c的光的路径。在图5A和图5B上，实线代表从激光二极管203a发射的光，以及虚线代表从激光二极管203b发射的光。

无需说，激光二极管203a和203b中只有一个发射按照光记录介质210的类型的光，以及激光二极管203a和203b绝不同时发射光。更具体地，激光二极管203a发射光以用于记录数据到DVD上或重现被记录在DVD上的数据，以及激光二极管203b发射光以用于记录数据到CD上或重现被记录在CD上的数据的光。

如图5A所示，从激光二极管203a发射的光束501a和从激光二极管203b发射的光束501b分别被衍射光栅204衍射成零级衍射光束(主光束)和正和负的一级衍射光束(副光束，但未示出)。如上所述，光束501a和501b穿过全息光学元件205而没有被衍射，以及被准直透镜206准直。然后，光束501a和501b被1/4延迟板207变换成圆偏振光，以及被物镜透镜208聚焦到光记录介质210的记录面上。

如图5B所示，从光记录介质210反射的光束501a和501b被物镜透镜208准直，以及被1/4延迟板207变换成线偏振光。这里，从光束501a和501b生成的线偏振光的偏振角与从激光二极管203a和203b发射的光的偏振角形成直角。然后，光束501a和501b经由准直透镜206进入全息光学元件205。这里，光束501a和501b的主光线穿过全息光学元件205的中心点。

光束501a和501b被全息光学元件205衍射，以及朝向X方向改变它们各自的方向。这里，光束501a和501b的方向分别按照光束501a和501b所进入全息光学元件205的那个区域进行改变。也就是说，已经进入全息光学元件205的区域301和区域302的光束501a和501b的正和负一级衍射光束分别被引导到光电器件组202a和202c。已经进入全息光学元件205的区域303和区域304的光束501a和501b的正和负一级衍射光束分别被引导到光电器件组202b和202c。

图6是显示进入光电器件组202a到202c的光束501a和501b的光点的平面图。在图6上，未画阴影线的图代表光束501a的光点，以及画阴影线的图代表光束501b的光点。

被全息光学元件205的区域301衍射的、光束501a的部分主光束分别形成光点601c和604d。被全息光学元件205的区域302衍射的、光束501a的部分主光束分别形成光点601d和604c。被全息光学元件205的区域303衍射的、光束501a的部分主光束分别形成光点602d和603c。被全息光学元件205的区域304衍射的、光束501a的部分主光束分别形成光点602c和603d。

被全息光学元件205的区域301衍射的、光束501a的部分副光束分别形成光点601a、601e、604b和604f。被全息光学元件205的区域302衍射的、光束501a的部分副光束分别形成光点601b、601f、604a和604e。被全息光学元件205的区域303衍射的、光束501a的部分副光束分别形成光点602b、602f、603a和603e。被全息光学元件205的区域304衍射的、光束501a的部分副光束分别形成光点602a、602e、603b和603f。

被全息光学元件205的区域301衍射的、光束501b的部分主光束分别形成光点611c和614d。被全息光学元件205的区域302衍射的、光束501b的部分主光束分别形成光点611d和614c。被全息光学元件205的区域303衍射的、光束501b的部分主光束分别形成光点612d和613c。被全息光学元件205的区域304衍射的、光束501b的部分主光束分别形成光点612c和613d。

被全息光学元件205的区域301衍射的、光束501b的部分副光束分别形成光点611a、611e、614b和614f。被全息光学元件205的区域302衍射的、光束501b的部分副光束分别形成光点611b、611f、614a和614e。被全息光学元件205的区域303衍射的、光束501b的部分副光束分别形成光点612b、612f、613a和613e。被全息光学元件205的区域304衍射的、光束501b的部分副光束分别形成光点612a、612e、613b和613f。

(6)聚焦/跟踪误差信号的生成

接着描述用于生成聚焦误差信号和跟踪误差信号的方法。光传感器2通过使用聚焦误差信号执行聚焦伺服控制，以及通过使用跟踪误差信号执行跟踪伺服控制。因此，光束501a和501b可以聚焦在光记录介质210的记录面上的预定的位置。

(a)聚焦误差信号的生成

首先，描述用于生成聚焦误差信号的方法。在本实施例中，聚焦误差信号FE是通过使用光点尺寸检测(SSD)方法按照以下公式生成的：

               FE＝F1-F2其中F1是来自光电器件403d和403b的输出信号的和值，以及F2是来自光电器件403e、403c和403a的输出信号的和值。

(b)跟踪误差信号的生成

接着，描述用于生成跟踪误差信号的方法。在本实施例中，跟踪误差信号TE是通过使用差分相位检测(DPD)方法或差分推挽(DPP)方法生成的。如果使用差分相位检测方法，则跟踪误差信号TE按照以下公式被生成：

TE＝(T1与T4之间的相位比较)+(T2与T3之间的相位比较)，

其中符号T1到T4分别是来自光电器件401c、401b、402b和402c的输出信号。

如果使用差分推挽方法，则跟踪误差信号TE按照以下公式被生成：

TE＝(T1+T2)(T3+T4)-k(T5-T6)，其中符号T1到T4与上述的相同，以及符号T5是来自光电器件401d的输出信号和来自光电器件401a的输出信号的和值。符号T6是来自光电器件402d的输出信号和来自光电器件402a的输出信号的和值。符号k是相应于光记录介质的特性的常数。

(7)光传感器2的特性

光传感器2具有以下特性。

如上所述，在准直透镜206与物镜透镜208之间的距离小于准直透镜206的焦距f1的一半。从激光二极管203a发射的光束的主光线与准直透镜206的光轴相同。

因此，反射的光束501a和501b的强度轴穿过全息光学元件205的中心点。所以，反射的光束501a和501b被平均划分成四个光束，并进入光电器件组202a到202c。结果，不管光记录介质的类型，可以正确地生成聚焦误差信号和跟踪误差信号。

另外，在光传感器2中，全息光学元件205的区域301到304中的每个包括具有不同衍射角的两种类型的子区域，它们被安排成形成条形图案。因此，两个光点(即聚焦在光电器件上方的前聚焦点衍射光点和聚焦在光电器件下方的后聚焦点衍射光点)进入光电器件。

因此，用于从激光二极管203a和203b发射的光的聚焦误差信号可以仅仅通过使用光电器件组202c而生成。同样地，用于从激光二极管203a和203b发射的光的跟踪误差信号可以通过使用光电器件组202a和202b而生成。所以，与跟踪误差信号有关的光电器件的数目可以限于八个，以及与聚焦误差信号有关的光电器件的数目可以限于五个。信号处理系统也可以被简化。

与跟踪误差信号有关的光电器件组202a和202b以及与聚焦误差信号有关的光电器件组202c被布置成把激光二极管203a和203b夹在中间。所以，与信号有关的信号系统可以互相分隔开。

如上所述，光传感器2可稳定地生成聚焦误差信号和跟踪误差信号。

另外，在聚焦/跟踪误差信号中包括的噪声可以减小，因为在如上所述的光传感器2中使用偏振全息光栅和1/4延迟板207。如果使用标准的全息光栅而不是偏振全息光栅205，并去除1/4延迟板207，则从激光二极管203a和203b发射的光在进入光记录介质210之前将被全息光栅衍射。如果通过衍射生成的正和负的一级衍射光束作为杂散光进入光电器件，则它们将成为噪声。另一方面，光传感器2不生成这种杂散光。所以，光传感器2可以减小在聚焦/跟踪误差信号内包括的噪声。

2.第二实施例

接着描述本发明的第二实施例。按照第二实施例的光传感器具有与按照第一实施例的光传感器的结构几乎相同的结构，但光学器件的排列是不同的。以下主要描述差别。

(1)光传感器的结构

图7是示意地显示按照本发明的第二实施例的光传感器的结构的截面图。如图7所示，正如上述的光传感器2那样，光传感器7包括IC基片701、光电器件组702a到702c、激光二极管703a和703b、衍射光栅704、全息光学元件705、准直透镜706、1/4延迟板707和物镜透镜708。光传感器把数据记录在光记录介质710上或重现被记录在光记录介质710上的数据。

正如全息光学元件205那样，全息光学元件705是包括四个区域的偏振全息光栅，这四个区域被两条相交为直角的直线分隔开。这四个区域具有互相不同的衍射角。每个区域包括两种类型具有不同的衍射角的子区域，并被安排成形成条带。

激光二极管703a发射符合DVD标准和具有650nm的波长的光束，以及激光二极管703b发射符合CD标准和具有780nm的波长的光束。如图7的虚线所示，光传感器7的部件被安排成从激光二极管703a发射的光束的主光线、全息光学元件705的中心点、准直透镜706的光轴和物镜透镜708的光轴基本上在同一条直线上。

在第一实施例中，全息光学元件205被布置在从衍射光栅204到准直透镜206的光路上。然而，在第二实施例中，全息光学元件705被布置在从准直透镜706到1/4延迟板707的光路上。

在准直透镜706与物镜透镜708之间的距离D处在以下范围内：

f1/2＜D＜f1+f2其中f1和f2分别是准直透镜605与物镜透镜708的焦距。由于准直透镜706与物镜透镜708被安排成满足以上的不等式，所以由衍射光栅704从光束生成的零级衍射光束的强度轴在从物镜透镜708到准直透镜706的光路上彼此相交，所述光束分别从激光二极管703a和703b发射并从光记录介质710反射。全息光学元件705被布置成使得全息光学元件705的中心点处在强度轴的交点。

(2)在光传感器7中光束的光路

接着描述在光传感器7中光束的光路。

图8A和8B是示意地显示光传感器7中的光束的路径的截面图。图8A显示分别从激光二极管703a和703b发射到光记录介质710的光路。图8B显示从激光二极管703a和703b发射的、从光记录介质710反射的并到达光电器件组702a到702c的光路。在图8A和图8B上，实线代表从激光二极管703a发射的光，以及虚线代表从激光二极管703b发射的光。

如图8A所示，从激光二极管703a发射的光束801a和从激光二极管703b发射的光束801b被衍射光栅704衍射成零级衍射光束(主光束)和正和负的一级衍射光束(副光束，但未示出)。如上所述，光束801a和801b被准直透镜706准直，并穿过全息光学元件705而没有被衍射。然后，光束801a和801b被1/4延迟板707变换成圆偏振光，并被物镜透镜708聚焦到光记录介质710的记录面上。

如图8B所示，从光记录介质710反射的光束801a和801b被物镜透镜708准直，并被1/4延迟板707变换成线偏振光。这里，从光束801a和801b生成的线偏振光的偏振角与从激光二极管703a和703b发射的光的偏振角形成直角。然后，光束801a和801b经由全息光学元件705进入准直透镜706。这里，光束801a和801b的主光线穿过全息光学元件705的中心点。

光束801a和801b被全息光学元件705衍射成零级衍射光束以及正和负一级衍射光束。因此，光束801a和801b朝向X方向改变它们各自的方向，以及零级衍射光束以及正和负一级衍射光束以与第一实施例中描述的相同的方式进入光电器件组702a到705c。

所以，光传感器7可以实现与光传感器2相同的效果。

3.第三实施例

接着描述本发明的第三实施例。按照第三实施例的光传感器具有与按照第一实施例的光传感器的结构几乎相同的结构，但衍射光栅的结构是不同的。以下主要描述差别。

首先，描述光传感器的结构。图9是示意地显示按照本发明的第三实施例的光传感器的结构的截面图。如图9所示，正如按照第一实施例的上述的光传感器2那样，光传感器9包括IC基片901、光电器件组902a到902c、激光二极管903a和903b、全息光学元件905、准直透镜906、1/4延迟板907和物镜透镜908，并附加地包括衍射光栅板904和封装909。

封装909具有带有底部的圆柱形状。被安装在IC基片901上的IC基片901和光电器件组902a到902c以及激光二极管903a和903b被固定在封装909内。

衍射光栅板904由玻璃或树脂制成，并包括其位置相应于光传感器2的衍射光栅204的位置的衍射光栅904g。衍射光栅板904被固定在封装909上，以便覆盖封装909的开口。

在激光二极管903a、衍射光栅904g、全息光学元件905、准直透镜906、1/4延迟板907和物镜透镜908之间的位置关系与上述的光传感器2相同。

利用所阐述的结构，在光传感器中包括的部件数目可以减少。因此，简化和使得光传感器小型化以及更精确地组装光传感器成为可能。这也降低成本。

应当指出，衍射光栅和封装也可应用于按照上述的第二实施例的光传感器。这达到相同的效果。

4.第四实施例

接着描述本发明的第四实施例。按照第四实施例的光传感器具有与按照第一实施例的光传感器的结构几乎相同的结构，但光发射元件的结构是不同的。以下主要描述差别。

图10是示意地显示按照本发明的第四实施例的光传感器的结构的截面图。如图10所示，光传感器10包括IC基片1001、光电器件组1002a到1002c、激光二极管1003、衍射光栅1004、全息光学元件1005、准直透镜1006、1/4延迟板1007和物镜透镜1008。

按照本发明的第四实施例的激光二极管1003是单片双波长激光二极管，在其中集成了两个激光二极管。

在被包括在激光二极管1003中发射具有较短波长的光束的一个激光二极管、衍射光栅1004、全息光学元件1005、准直透镜1006、1/4延迟板1007和物镜透镜1008之间的位置关系与按照上述的第一实施例的光传感器2相同。

利用所阐述的结构，在两个激光二极管之间的可能的距离误差不大于在半导体工艺期间引起的扩散误差。这意味着更精确地多的组装光传感器成为可能。利用该结构，缩短在两个二极管之间的距离也成为可能。因此，光传感器10可稳定地生成聚焦误差信号和跟踪误差信号。

无需说，这个结构也可应用于上述的第二实施例和第三实施例以得到同样的效果。

5.第五实施例

接着描述本发明的第五实施例。按照第五实施例的光传感器具有与按照第一实施例的光传感器的结构几乎相同的结构，但衍射光栅的结构是不同的。以下主要描述差别。

图11是示意地显示按照本发明的第五实施例的衍射光栅的结构的平面图。如图11所示，衍射光栅11具有三个区域，即区域1101、1102a和1102b，它们被作为边界线的两条平行的直线互相分隔开。区域1102a和1102b是衍射光栅区域，每个区域包括衍射光栅，以及区域1101是不包括衍射光栅的非光栅区域。

从激光二极管发射的、具有较长波长的光束之一被衍射光栅11衍射成零级衍射光束1111M、正的一级衍射光束1111S1和负的一级衍射光束1111S2。从激光二极管发射的、具有较短波长的另一个光束被衍射光栅11衍射成零级衍射光束1112M、正的一级衍射光束1112S1和负的一级衍射光束1112S2。

在这种情形下，每个光束的强度轴穿过非光栅区域1101。因此，零级衍射光束的强度比衍射光栅被形成在非光栅区域1101中的情形高。

为了提高关于光记录介质的记录和重现的效率，必须提高零级衍射光束(主光束)的强度。第五实施例可以提高零级衍射光束的强度，并由此提高记录和重现的效率。

另外，分别被包括在区域1102a和1102b中的光栅的深度被设置成使得正和负一级衍射光束1111S1、1111S2、1112S1和1112S2的效率最大化。

因此，第五实施例可以改进在光传感器中使用的光的可用性。

区域1102a和1102b的光栅可被形成为对于在区域1102a与1101之间的边界线和在区域1102b与1101之间的边界线成斜交的。另外，无需说，具有所阐述的结构的衍射光栅11可应用于按照第二到第四实施例的任一个光传感器，以获得相同的效果。

6.第六实施例

接着描述本发明的第六实施例。按照第六实施例的光传感器具有与按照第一实施例的光传感器的结构几乎相同的结构，但IC基片的结构是不同的。以下主要描述差别。

图12是示意地显示被包括在按照本发明的第六实施例的光传感器中的IC基片的结构的平面图。如图12所示，以与按照第一实施例的IC基片201相同的方式，光电器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e被布置在按照第六实施例的IC基片上。正如后面描述的，IC基片201还包括电流-电压变换和放大电路(未示出)。

光电器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e分别接收从光记录介质反射的并由全息光学元件衍射的光束。应当指出，叉号1210a和1210b分别表示激光二极管的视在辐射点。

图13显示按照本发明的第六实施例的IC基片12的等效电路图。如图13所示，IC基片12包括电流-电压变换和放大电路1301到1308(此后简称为“电路”)。

电路1301变换和放大从光电器件1201c输出的信号以生成信号T1。电路1302变换和放大从光电器件1201b输出的信号以生成信号T2。电路1303变换和放大从光电器件1202b输出的信号以生成信号T3。电路1304变换和放大从光电器件1202c输出的信号以生成信号T4。

电路1305变换和放大从光电器件1201a和1201d输出的信号的和值以生成信号T5。电路1306变换和放大从光电器件1202a和1202d输出的信号的和值以生成信号T6。

电路1307变换和放大从光电器件1203b和1203d输出的信号的和值以生成信号F1。电路1308变换和放大从光电器件1203a和1203e输出的信号的和值以生成信号F2。如上所述，IC基片12通过使用电路1301到1308把从光电器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e输出的电流信号变换成电压信号。这保护输出信号不受外部噪声干扰。另外，电路1301到1308被安装在IC基片12上，这可提高光记录介质的记录速度和重现速度。

无需说，IC基片12可应用于按照第二到第五实施例的任一个光传感器，以获得相同的效果。

7.修正方案

本发明在以上是基于实施例描述的。然而，本发明并不限于这些实施例。下面是可能的修正方案。

(1)虽然在上述的实施例中未涉及，但DVD标准可以是DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等等的任一项。同样地，CD标准可以是CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW等等的任一项。

在光传感器符合两个标准的情形下，不管它们是什么标准，利用以下的结构可以获得本发明的效果：关于具有较短波长的一个光束，从光记录介质反射的光穿过全息光学元件的中心点，以及关于具有较长波长的另一个光束，从光记录介质反射的光穿过在被形成在全息光学元件上的衍射区域之间的边界线。

虽然已参照附图作为例子充分描述了本发明，但应当指出，各种改变和修正方案对于本领域技术人员将是明显的。所以，除非这样的改变和修正方案背离本发明的范围，否则它们应当解释为被包括在本

发明的范围中。

Claims (18)

1.一种从光记录介质读出信息的光传感器，包括：

两个光发射元件，用来分别发射光束；

衍射光栅，用来把每个光束衍射为零级衍射光束和正与负一级衍射光束；

准直透镜，用来准直衍射光束；

物镜透镜，用来把准直光束聚焦在光记录介质的记录面上；以及

全息光学元件，用来衍射从记录面反射的光束，其中

全息光学元件具有被相交成直角的两条直线分隔开的四个衍射区域，每个衍射区域具有不同的衍射角，以及

全息光学元件被布置成使得由衍射光栅衍射和从记录面反射的零级衍射光束的主光线穿过该两条直线的交点。

2.权利要求1的光传感器，其中

光发射元件之一发射具有比从另一个光发射元件发射的光束的波长短的波长的光束，以及

由衍射光栅从具有较短波长的波束衍射的零级衍射光束的主光线在进入光记录介质之前穿过全息光学元件上的交点。

3.权利要求2的光传感器，其中

发射具有较短波长的光束的所述光发射元件之一、准直透镜和全息光学元件被安排成使得具有较短波长的光束的主光线和准直透镜的光轴穿过全息光学元件上的交点。

4.权利要求1的光传感器，还包括：

被布置在从全息光学元件到光记录介质的光路上的1/4延迟板，其中

全息光学元件是偏振全息光栅，它被布置成不衍射要到达光记录介质的光束，但衍射已从记录介质反射的光束。

5.权利要求1的光传感器，其中

在准直透镜与物镜透镜之间的距离短于准直透镜的焦距的一半，以及

准直透镜被布置在从物镜透镜到全息光学元件的光路上。

6.权利要求1的光传感器，其中

在准直透镜与物镜透镜之间的距离短于准直透镜的焦距与物镜透镜的焦距的和值。

7.权利要求6的光传感器，其中

在准直透镜与物镜透镜之间的距离长于准直透镜的焦距的一半，以及

全息光学元件被布置在从物镜透镜到准直透镜的光路上。

8.权利要求1的光传感器，其中

在四个衍射区域的每个衍射区域中，两种类型的衍射子区域被交替地排列，以便形成条形图案。

9.权利要求1的光传感器，还包括：

用来接收从两个光发射元件发射的和从光记录介质反射的光束的光电器件。

10.权利要求9的光传感器，其中

光发射元件和光电器件被安装在单个IC基片上。

11.权利要求10的光传感器，还包括：

带有底部的圆柱形状的外壳；以及

半透明的和罩住外壳的开口的板状部件，其中

该外壳包含光发射元件、光电器件和IC基片，以及

衍射光栅被形成在板状部件上。

12.权利要求9的光传感器，其中

焦距误差信号和跟踪误差信号是从由光电器件按照接收的光束的强度输出的信号生成的。

13.权利要求12的光传感器，其中

光发射元件之一是短波长光发射元件，它发射具有比从作为长波长光发射元件的另一个光发射元件发射的光束的波长短的波长的光束，

由衍射光栅从具有较短波长的波束衍射的零级衍射光束的主光线在进入光记录介质之前穿过全息光学元件上的交点，

焦距误差信是从由这些光电器件之中的一个光电器件输出的信号生成的，所述光电器件被布置在长波长光发射元件相对于短波长光发射元件的另一侧，以及

跟踪误差信号是从由这些光电器件之中的一个光电器件输出的信号生成的，所述光电器件被布置在短波长光发射元件相对于长波长光发射元件的另一侧。

14.权利要求13的光传感器，还包括：

变换和放大电路，用来把从光电器件输出的电流信号变换成电压信号，并放大该电压信号。

15.权利要求14的光传感器，其中

光发射元件、光电器件和变换与放大电路被安装在单个IC基片上。

16.权利要求1的光传感器，其中

该两个光发射元件构成单片激光二极管。

17.权利要求1的光传感器，其中

该衍射光栅通过两条基本上平行的直线被分隔成中心部分和外围部分，

在中心部分的零级衍射光束的衍射效率高于在外围部分的衍射光束的衍射效率，以及

在外围部分形成的光栅斜交于该直线。

18.权利要求17的光传感器，其中

光传感器通过使用穿过中心部分的零级衍射光束来把信息记录在光记录介质上并重现在光记录介质上的信息，以及通过使用穿过外围部分的正和负一级衍射光束来生成聚焦误差信号和跟踪误差信号。

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