CN1855254A - 光拾取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种光拾取装置，光路耦合构件(104)使最短波长的第1波长光和最长波长的第3波长光的向聚焦构件(105)方向的光轴一致，衍射元件(103)将第1波长光的±2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的±1级衍射光作为来自光信息记录媒体(106)的信号光，使第1波长光的+2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的+1级衍射光聚焦于第1光检测器(102A)，使第1波长光的－2级衍射光和第3波长光的－1级衍射光聚焦于第2光检测器(102BD)，使余下的第2波长光的－1级衍射光聚焦于光检测器(102C)。这样使整个装置小型化。

Description

光拾取装置
发明领域
本发明涉及对光盘、光卡等、光记录媒体和光磁记录媒体等光信息记录媒体进行信息的记录、再现或者删除的光拾取装置。
背景技术
作为高密度、大容量的记录媒体，使用具有凹坑状图案的光信息记录媒体的光存储器技术，其应用范围正逐步向数字式音频光盘、视频光盘、文字文件记录光盘、乃至数字文件等扩大。光存储器技术中，利用收缩为微小直径的光束，以高精度和高可靠性对光信息记录媒体进行信息的记录、再现或删除。这种录放等动作依赖于光学系统。
以光学系统为主要部件的光盘装置的基本功能，大体上分为形成衍射极限程度的微小圆点的聚焦、光学系统的焦点控制和跟踪控制、以及凹坑信号的检测。这些功能根据其目的和用途，通过各种光学系统和光电变换检测方式的组合实现。近年来，为了使光拾取装置小型化、薄型化，采用衍射元件(全息)(参考例如日本特开2001-176119号公报)。
图5表示这种光拾取装置。专利文献1中采用两个波长，但这里示出使用3个波长的装置，说明其动作。
光源101A是射出第1波长的光的光源，光源102B是射出比第1波长长的第2波长的光和比第2波长长的第3波长的光的光源。
由光源101A射出的光，由光路耦合构件104反射，由聚焦构件105聚焦，照射在光信息记录媒体106上，由光信息记录媒体106反射的反射光被聚焦构件105聚焦，透过光路耦合构件104，射入衍射元件103，受其衍射，有选择地射入预定的光检测器102(102A～102D)。
由光源101B射出的光，由聚焦构件105进行聚焦，照射在光信息记录媒体106上，由光信息记录媒体106反射的反射光被聚焦构件105聚焦，射入衍射元件103，衍射成有选择地射入预定的光检测器102(102A～102D)。
也就是说，若将被衍射元件103衍射到图中的右侧的光定义为-(负)，将衍射到左侧的光定义为+(正)，则第1到第3波长的光的衍射光中，+1级衍射光射入相同的光检测器102A，对于-1级衍射光，第1波长光的衍射光射入光检测器102B，第2波长光的衍射光射入光检测器102C，第3波长光的衍射光射入光检测器102D。于是，从光检测器102A～102D输出与受光量相应的电信号。
利用+1级衍射光和-1级衍射光获得光信息记录媒体的信号的已有的光拾取装置中，如上述那样，+1级衍射光可以共用光检测器，而-1级衍射光则必须根据从光源射出的光的波长，分别设置专用的光检测器。也就是在采用第1到第3的波长光的情况下，需要光检测器102A、102B、102C、102D至少4个光检测器。
若要在一个受光元件上形成光检测器，则光检测器的需要数越多，受光元件越多。有的受光元件中安装了对来自光检测器的信号进行运算的运算单元(例如集成电路)，但若光检测器的数量增加，则必须将运算单元配置在不同于以往的位置，在这种情况下，受光元件通常进一步变大。这样，若受光元件的零件尺寸扩大，则导致整个光拾取装置变大。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，使采用3个波长的光拾取装置小型化。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的光拾取装置，具有：发出第1、第2、第3波长的光的光源、使所述第1到第3波长的光的前进方向共同化的光路耦合构件、使来自所述光路耦合构件的光聚焦在光信息记录媒体上的聚焦构件、使来自所述光信息记录媒体的反射光衍射的衍射元件、以及接收来自所述衍射元件的衍射光的多个光检测器，在这种光拾取装置中，所述光路耦合构件使最短波长的第1波长光和最长波长的第3波长光的向聚焦构件方向的光轴一致，所述衍射元件将第1波长光的±2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的±1级衍射光作为来自所述光信息记录媒体的信号光，使第1波长光的+2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的+1级衍射光聚焦于第1光检测器，使第1波长光的-2级衍射光和第3波长光的-1级衍射光聚焦于第2光检测器。
从对设置空间的考虑出发，最好是使第2波长和第3波长的光的光源与光检测器合为一体。
衍射元件的截面形状适合使用锯齿状或方波状。也可以是第1波长为405nm，第2波长为650nm，第3波长为780nm。
附图说明
图1是示出本发明的光拾取装置的概略构成的图。
图2是对于图1的光拾取装置中使用的衍射光的光栅间距与衍射角的关系图。
图3A、图3B分别是图1的光拾取装置中使用的衍射元件的光栅深度与衍射效率的关系图。
图4A是图1的光拾取装置中使用的，光源与光检测器合为一体的集成单元的立体图，图4B为上述集成单元的平面图。
图5是示出已有光拾取装置的概略构成的图。
具体实施方式
图1中所示的光拾取装置中，光源101A是射出第1波长光的光源，光源101B是射出比第1波长长的第2波长的光和比第2波长长的第3波长的光的光源。第1波长使用例如BD(Blu-ray Disc)或HD-DVD(高清晰度数字多功能光盘)用的405nm，第1波长使用例如DVD用的650nm，第3波长使用例如CD用的780nm。这些光源101A、101B中使用半导体激光。
在光源101B与设置光信息记录媒体106的位置之间，从光源101B一侧开始依序配置衍射元件103、光路耦合构件104、以及聚焦构件105。与光路耦合构件104背离的衍射元件103的一侧，配置输出与受光量相应的电信号的多个光检测器102(102A，102C，102BD)。
将半导体(Si)衬底上形成的光检测二极管用作光检测器102，将全息元件用作衍射元件103，将偏振光束分离器用作光路耦合构件104，将安装了准直透镜、物镜的调节器(actuator)用作聚焦构件，但不局限于这些。
由于这种配置，由光源101A射出的光被光路耦合构件104反射，由聚焦构件105进行聚焦，照射在光信息记录媒体106上，由光信息记录媒体106反射的反射光被聚焦构件105聚焦，透过光路耦合构件104，射入衍射元件103，被衍射后有选择地射入某一个光检测器102。
又，由光源101B射出的光，透过衍射元件103和光路耦合构件104，由聚焦构件105聚焦，照射在光信息记录媒体106上，由光信息记录媒体106反射的反射光被聚焦构件105聚焦，透过光路耦合构件104射入衍射元件103，被衍射后有选择地射入某一个光检测器102。
在这里，该光拾取装置与前面用附图5说明的已有光拾取不同之处在于，光路耦合构件104使第1波长光与第3波长光的光轴实质上一致。
将光检测器102配置成：将被衍射元件103衍射到图中的右侧的光定义为-(负)、将衍射到左侧的光定义为+(正)时，使第1波长光的+2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的各自+1级衍射光射入光检测器102A，使第1波长光的-2级衍射光、以及第3波长光的-1级衍射光射入光检测器102BD，第2波长光的-1级衍射光射入光检测器102C。
这样，能够用单一的光检测器102BD检测第1波长光(-2级衍射光)和第3波长光(-1级衍射光)，从而与用附图5说明的已有装置相比，减少了光检测器102的数量。因此，可以使整个光拾取装置比已有的光拾取更小型化。
作为光路耦合构件104，可以使用上述偏振光束分离器等，但如果具有根据第1波长(405nm)的光的偏振方向使其反射或透过的功能，则可以提高光的利用效率，因此更合适。
对各波长的光检测正、负2种衍射光进行检测，也可以用上述已有装置进行。这是为了生成对光信息记录媒体106的上下方向的变动施加能够使两个光检测器上的两个光点的尺寸为一定尺寸的聚焦伺服用的信号。为此，使衍射元件103具有曲率，以便一衍射光的焦点位置在单一的光检测器(这里是光检测器102A)的下侧，另一个衍射光的焦点位置在多个光检测器(这里是光检测器102C、102BD)的上侧。最好是光检测器102使用例如表面形成对波长405nm、650nm、780nm的光线的反射防止膜的检测器。
图2示出第1波长光(波长405nm)的2级衍射光和第3波长光(波长780nm)的1级衍射光各自的光栅间距与衍射角之间的关系。该图中，第1波长光的2级衍射光和第3波长光的1级衍射光形成对于光栅间距的各个值实质上相同的衍射角。利用这一性质，如上所述用单一的光检测器102BD检测第1波长光的-2级衍射光和第3波长光的-1级衍射光。通常只要使〔第1波长光的第2级衍射角〕-〔第3波长光的第1级衍射角〕的值在2度以内即可。
图3A、图3B对使用于衍射元件的2种光栅形状，分别示出光栅深度与衍射效率之间的关系。衍射元件将折射率设定为1.52，将光栅间隔设定为2.5μm。
如图3A所示，衍射光栅的截面形状是方波状的情况下，第1波长光(波长405nm)的2级衍射效率的峰值、与第2波长光(波长650nm)和第3波长光(波长780nm)的1级衍射效率的峰值出现在光栅深度错开的位置上。
与此相反，如图3B所示，衍射光栅的截面形状是锯齿状的情况下，第1波长光(波长405nm)的2级衍射效率的峰值、与第2波长光(波长650nm)和第3波长光(波长780nm)的1级衍射效率的峰值出现在光栅深度实质上相同的位置上。
因此，利用来自衍射元件的衍射光的本发明的光拾取装置中，图3B所示的锯齿状的衍射元件更理想。
再者，图1中所示的光拾取装置中，将衍射元件103配置在光源101B与光路耦合构件104之间，但即使是配置在光路耦合构件104与聚焦构件105之间、或者聚焦构件105的内部、或者聚焦构件105与光信息记录媒体106之间，也可以获得同样的效果。
又，虽然分开配置光源101B和光检测器102，但即便采用使它们合为一体的集成单元，也可以获得同样的效果。图4A、图4B中所示的集成单元中，在形成光检测器102(102A、102C、102BD)的衬底107(相当于上述的受光元件)上也安装光源101B。从光源101B射出的光被微型反射镜(micro mirror)108垂直向上反射。
如上所述，本发明的光拾取装置，利用光路耦合构件，使最短波长的第1波长光和最长波长的第3波长光的向聚焦构件方向的光轴一致，照射在光信息记录媒体上。而且，利用衍射元件，将第1波长光的±2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的±1级衍射光作为来自所述光信息记录媒体的信号光，使第1波长光的+2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的+1级衍射光聚焦于第1光检测器，使第1波长光的-2级衍射光和第3波长光的-1级衍射光聚焦于第2光检测器，使剩余的第2波长光的-1级衍射光聚焦于光检测器102C。比以往增加了采用3个波长时的光检测器的共用数，减少了总数，从而可以使整个装置小型化。对BD(或HD-DVD)、DVD、CD，作为记录、再现或删除信息的小型的互换装置等是有用的。

Claims (4)

1.一种光拾取装置，具有
发出第1、第2、第3波长的光的光源、
使所述第1到第3波长的光的前进方向共同化的光路耦合构件、
使来自所述光路耦合构件的光聚焦在光信息记录媒体上的聚焦构件、
使来自所述光信息记录媒体的反射光衍射的衍射元件、以及
接收来自所述衍射元件的衍射光的多个光检测器，其特征在于，
所述光路耦合构件使最短波长的第1波长光和最长波长的第3波长光的向聚焦构件方向的光轴一致，
所述衍射元件将第1波长光的±2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的±1级衍射光作为来自所述光信息记录媒体的信号光，使第1波长光的+2级衍射光、以及第2波长光和第3波长光的+1级衍射光聚焦于第1光检测器，使第1波长光的-2级衍射光和第3波长光的-1级衍射光聚焦于第2光检测器。
2.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
使发出第2和第3波长的光的光源与光检测器合为一体。
3.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
衍射元件的截面形状是锯齿状或方波状。
4.如权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，
第1波长是405nm，第2波长是650nm，第3波长是780nm。
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