DE69725811T2

DE69725811T2 - Optische Abtastvorrichtung und Abtastverfahren

Info

Publication number: DE69725811T2
Application number: DE69725811T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Minato-ku Ishihara
Original assignee: NEC Compound Semiconductor Devices Ltd
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: US5956312A; DE69725811D1; EP0827140A3; JP3112841B2; EP0827140A2; EP0827140B1; JPH1064107A

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zur Aufzeichnung von Daten auf und Wiedergabe von Daten von einem optischen Plattenmedium wie z. B. einer Laser-Disk, einer Compact-Disk (CD) und einer digitalen Bildplatte (DVD), und außerdem ein Verfahren zur Durchführung von optischer Abtastung.
Beschreibung des Standes der Technik
1 zeigt ein Beispiel für konventionelle optische Abtastvorrichtungen zur Verwendung für eine optische Plattenvorrichtung, die ein optisches Plattenmedium wie z. B. eine CD oder DVD verwendet. Die gezeigte optische Abtastvorrichtung wird in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 3-214102 vorgeschlagen. Bei der gezeigten optischen Abtastvorrichtung sind zwei Fotodioden 2A und 2B und eine optische integrierte Schaltung (nicht gezeigt) wie z. B. eine Verstärkungsschaltung in einer optischen integrierten Schaltung 1 ausgebildet. An einer vorbestimmten Stelle oberhalb der Fotodioden 2A und 2B ist ein Prisma 3 auf dem Substrat 1 montiert. Das Prisma 3 hat eine schräge Seitenfläche 3A. Auf dem Substrat 1 ist außerdem ein Kühlkörper 4 mit einer Fotodiodenfunktion montiert, und auf dem Kühlkörper 4 ist ein Halbleiterlaser 5 montiert.
Der Halbleiterlaser 5 ist der schrägen Oberfläche 3A des Prismas 3 gegenüber angeordnet. Ein optisches System für Bilderzeugung einschließlich einer Objektivlinse 6 wird von einer Stützeinrichtung (nicht gezeigt) genau oberhalb der schrägen Oberfläche 3A abgestützt und hat eine senkrecht gerichtete optische Achse. Die Objektivlinse 6 ist einer Aufzeichnungsoberfläche eines optischen Plattenmediums 7 gegenüber angeordnet.
Im Betrieb wird ein aus einer vorderen Endfläche des Halbleiterlasers 5 emittierter Laserstrahl an der schrägen Oberfläche 3A des Prismas 3 reflektiert, durch die Objektivlinse 6 hindurch in das optische Plattenmedium 7 eingeleitet und dann auf die Auf zeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7 fokussiert, um dadurch ein Bild darauf zu erzeugen. Der Laserstrahl wird am optischen Plattenmedium 7 reflektiert und bildet ein Lichtsignal, das im optischen Plattenmedium 7 gespeicherte Informationen enthält. Das so erzeugte Lichtsignal wird durch die Objektivlinse 6 und die schräge Oberfläche 3A des Prismas 3 hindurch in das Prisma 3 eingeleitet und in der Fotodiode 2A empfangen. Danach wird das Lichtsignal an der Fotodiode 2A reflektiert und weiter an einer Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und dann in der Fotodiode 2B empfangen.
Die in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Lichtsignale werden gekoppelt, um dadurch Informationen herauszuholen, die in dem optischen Plattenmedium 7 gespeichert wurden, oder ein Servosignal für das optische System herzustellen, um eine Position der Objektivlinse 6 zum richtigen Einleiten des Laserstrahls in das optische Plattenmedium 7 zu regeln.
Das Ausgangslichtsignal des Halbleiterlasers 5 wird geregelt, indem ein von einer hinteren Endfläche des Halbleiterlasers 5 emittierter Laserstrahl mit einer im Kühlkörper 4 eingebauten Fotodiode nachgewiesen wird und unter Verwendung des so nachgewiesenen Laserstrahls eine Rückkoppelungsregelung durchgeführt wird.
Die optische Abtastvorrichtung wie oben erwähnt wird zum Beispiel für CD und CD-ROM verwendet. Der in der oben erwähnten optischen Abtastvorrichtung verwendete Halbleiterlaser 5 ist zum Beispiel ein Nahinfrarot-Halbleiterlaser, der Laserstrahlen mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band emittiert, und wird für ein beliebiges optisches Plattenmedium verwendet. Daher könnte man Kompatibilität für beliebige optische Plattenmedien mit unterschiedlichen Spezifikationen wahren, ohne den optischen Grundaufbau der optischen Abtastvorrichtung zu ändern.
Als Antwort auf einen Bedarf nach immer mehr Speichervermögen wird nun DVD mit einem Speichervermögen von einigen Gigabyte entwickelt. Bei dieser DVD wird als Lichtquelle ein Halbleiterlaser verwendet, der Laserstrahlen mit einer kürzeren Wellenlänge emittiert, zum Beispiel eine Wellenlänge im 630-nm-Band, um das Speichervermögen zu vergrößern.
Einer der Schlüssel für die Verbreitung der oben erwähnten DVD ist, ob man Kompatibilität mit konventionellen optischen Plattenmedien wahren kann. Bei DVD kann man die Signale nicht mit einem Halbleiterlaser verarbeiten, der für CD verwendet wird und Laserstrahlen mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band emittiert. Im Gegensatz dazu kann man bei CD die Signale nicht mit einem Halbleiterlaser verarbeiten, der für DVD verwendet wird und Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 630 nm emittiert. Um daher Kompatibilität zwischen DVD und konventionellen Medien wie z. B. CD oder CD-ROM zu wahren, muss man zusätzlich einen Halbleiterlaser verwenden, der Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert.
Bei der oben erwähnten optischen Abtastvorrichtung ist die zu verwendende Wellenlänge jedoch durch einen Halbleiterlaser festgelegt, weshalb man zusätzlich eine optische Abtastvorrichtung einrichten müsste, die einen oder mehrere andere Halbleiterlaser enthält, um eine optische Abtastvorrichtung zu erhalten, die Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert. Zum Beispiel müsste man zwei verschiedene optische Abtastvorrichtungen auf einer optischen Plattenvorrichtung montieren. Dementsprechend müsste man zwei Sätze von Elementen wie z. B. eine Objektivlinse und eine Fotodiode herstellen, um eine optische Plattenvorrichtung zu bilden, was mit den Problemen von erhöhten Herstellungskosten wegen einer Zunahme der Anzahl von Elementen und einer Zunahme der Größe eines optischen Kopfes einhergeht.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62-196880 hat eine Halbleiterlaservorrichtung vorgeschlagen, die einen Fotodetektor, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, ein Prisma, das auf dem Fotodetektor befestigt ist und eine halbdurchlässige reflektierende Oberfläche und mindestens eine reflektierende Oberfläche hat, und einen Halbleiterlaser aufweist, der auf dem Halbleitersubstrat befestigt ist. Ein vom Halbleiterlaser emittierter und an der halbdurchlässigen reflektierenden Oberfläche reflektierter Laserstrahl wird als Beleuchtungsstrahl verwendet. Ein in die halbdurchlässige reflektierende Oberfläche eintretender und dadurch hindurchgehender und an der reflektierenden Oberfläche reflektierter Laserstrahl wird durch den Fotodetektor nachgewiesen.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62-197931 hat einen Fokusdetektor vorgeschlagen, der einen Halbleiterlaser, der auf einem Halbleitersubstrat befestigt ist, ein Prisma, das auf dem Halbleitersubstrat befestigt ist, eine erste halbdurchlässige reflektierende Oberfläche, die in einer Oberfläche des Prismas ausgebildet ist, die dem Halbleiterlaser gegenüberliegt, eine zweite halbdurchlässige reflektierende Oberfläche des Prismas, die an das Halbleitersubstrat angrenzt und in die ein Laserstrahl eingeleitet wird, der durch die erste halbdurchlässige reflektierende Oberfläche hindurchgegangen ist, einen ersten Fotodetektor, der drei Fotodetektorabschnitte umfasst, die in einer bestimmten Richtung angeordnet sind, wobei der erste Fotodetektor der zweiten halbdurchlässigen reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt, und einen zweiten Fotodetektor aufweist, der drei Fotodetektorabschnitte umfasst, die in einer bestimmten Richtung angeordnet sind, wobei der von der zweiten halbdurchlässigen reflektierenden Oberfläche reflektierte Laserstrahl in den zweiten Fotodetektor eintritt. Ein optisches Aufzeichnungsmedium wird von dem Laserstrahl beleuchtet, der von dem Halbleiterlaser emittiert und von der ersten halbdurchlässigen reflektierenden Oberfläche reflektiert wird. Der von dem optischen Aufzeichnungsmedium reflektierte und durch die erste halbdurchlässige reflektierende Oberfläche hindurchgegangene Laserstrahl wird fokussiert, nachdem er an der zweiten halbdurchlässigen reflektierenden Oberfläche reflektiert worden ist, aber bevor er in den zweiten Fotodetektor eintritt. Durch Vergleich einer ersten Summe mit einer zweiten Summe kann man ein Fokusfehlersignal des optischen Aufzeichnungsmediums erhalten, wobei die erste Summe eine Summe von Nachweissignalen, die von den Fotodetektorabschnitten emittiert werden, die an entgegengesetzten Enden im ersten Fotodetektor angeordnet sind, und einem Nachweissignal ist, das von dem Fotodetektorabschnitt emittiert wird, der im zweiten Fotodetektor in der Mitte angeordnet ist, und wobei die zweite Summe eine Summe eines Nachweissignals, das von dem Fotodetektorabschnitt emittiert wird, der im ersten Fotodetektor in der Mitte angeordnet ist, und Nachweissignalen ist, die von den Fotodetektorabschnitten emittiert werden, die an entgegengesetzten Enden im zweiten Fotodetektor angeordnet sind.
Die in den oben erwähnten japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen vorgeschlagenen Vorrichtung haben die gleichen Probleme wie die optischen Abtastvorrichtungen, die unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 372 365 ist eine optische Abtastvorrichtung bekannt, die eine Mehrzahl von Lichtquellen, die Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, einen ersten optischen Systemabschnitt zum Umwandeln und Strahlen des emittierten Laserlichts als Lichtflecken auf ein Aufzeichnungsmedium, einen zweiten optischen Systemabschnitt zum Leiten des reflektierten Lichts auf demselben Lichtweg auf das oben erwähnte Aufzeichnungsmedium, eine Fokussierungslinse zum Fokussieren des reflektierten Lichts in verschiedenen Brennpunkten in Übereinstimmung mit ihrer Reflexionswellenlänge auf ein und derselben optischen Achse zwischen dem oben erwähnten zweiten optischen System und der oben erwähnten Fokussierungslinse, und einen Lichtdetektor für Nachweis von reflektiertem Licht aufweist. Der zweite optische Systemabschnitt weist Objektivlinsen, die das reflektierte Laserlicht in ein paralleles Lichtbündel umformen, und Polarisierungs-Strahlteiler auf, die das parallele Lichtbündel unter rechten Winkeln reflektieren und dieses auf ein und denselben Lichtweg leiten.
Die JP-A-02009633 (Patent Abstracts of Japan) offenbart eine optische Einrichtung, bei der das von einer Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht von der Lichteinfallsfläche eines Prismas reflektiert wird und eine optische Platte mit Bitinformationen über ein Linsensystem mit diesem Licht beleuchtet wird. Das in Übereinstimmung mit diesen Informationen modulierte reflektierte Licht wird von der Lichteinfallsfläche des Prismas her in das Prisma eingeleitet und wird in mehrere Sätze von Fotodioden eines optischen Substrats eingeleitet. Das Reflexionsvermögen der Lichteinfallsfläche des Prismas als optischer Koppler ist auf weniger als 25% beschränkt, was das Rauschen vermindert und das Rauschverhältnis verbessert.
Kurze Darstellung der Erfindung
In Anbetracht der obigen Probleme der konventionellen optischen Abtastvorrichtungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Abtastvorrichtung bereitzustellen, bei der Halbleiterlaser, die Laserstrahlen mit unterscheidlichen Wellenlängen emittieren, Bauteile gemeinsam benutzen können, um eine optische Abtastvorrichtung mit geringeren Kosten und geringerer Größe herstellen zu können. Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung so einer optischen Abtastvorrichtung bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine optische Abtastvorrichtung wie in Anspruch 1 definiert und ein optisches Abtastverfahren wie in Anspruch 8 definiert bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine konventionelle optische Abtastvorrichtung zeigt.
2 ist eine Längsschnittansicht, die eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Längsschnittansicht, die eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das jeweilige Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das jeweilige Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
2 zeigt eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform. Eine optische integrierte Schaltung 1 ist mit zwei Fotodioden 2A und 2B und einer optischen integrierten Schaltung (nicht gezeigt) wie z. B. einer Verstärkungsschaltung ausgebildet. Oberhalb der Fotodioden 2A und 2B ist ein Prisma 3 auf dem Substrat 1 montiert. Das Prisma 3 hat schräge Seitenflächen 3A und 3B in derselben Richtung wie eine Richtung, in der die Fotodioden 2A und 2B angeordnet sind. Die schrägen Seitenflächen 3A und 3B haben ungefähr 45 Grad Neigung relativ zu einer Horizontalebene. Die Neigungen der schrägen Seitenflächen 3A und 3B sind einander entgegengesetzt. Daher bewirken die schrägen Seitenflächen 3A und 3B, dass das Prisma 3 einen trapezförmigen Querschnitt hat.
Auf dem Substrat 1 sind gegenüber den schrägen Seitenflächen 3A und 3B des Prismas 3 Kühlkörper 4A bzw. 4B mit einer Fotodiodenfunktion montiert. Auf den Kühlkörpern 4A und 4B sind Halbleiterlaser 5A und 5B montiert, die Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Halbleiterlaser 5A dafür ausgelegt, Laserstrahlen mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band zu emittieren, während der Halbleiterlaser 5B dafür ausgelegt ist, Laserstrahlen mit einer Wellenlänge im 630-nm-Band zu emittieren. Die Halbleiterlaser 5A und 5B sind so angeordnet, dass die Oberflächen, aus denen die Laserstrahlen emittiert werden, den schrägen Seitenflächen 3A und 3B gegenüberliegen.
Optische Systeme für Bilderzeugung einschließlich Objektivlinsen 6A und 6B werden von einer Stütze (nicht gezeigt) genau oberhalb der schrägen Seitenflächen 3A und 3B abgestützt und haben jeweils eine senkrecht gerichtete optische Achse. Die Objektivlinsen 6A und 6B sind Aufzeichnungsoberflächen von optischen Plattenmedien 7A bzw. 7B gegenüber angeordnet.
Im Betrieb wird der Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band, der aus einer vorderen Endfläche des Halbleiterlasers 5A emittiert wird, an der schrägen Seitenfläche 3A des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6A hindurch und wird auf die Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7A fokussiert, das eine konventionelle Platte wie z. B. eine CD oder CD-ROM ist. Der Laserstrahl wird vom optischen Plattenmedium 7A als ein Lichtsignal reflektiert, das Informationen enthält, die im optischen Plattenmedium 7 gespeichert wurden. Das so erzeugte Lichtsignal geht in einer umgekehrten Richtung durch die Objektivlinse 6A hindurch und wird durch die schräge Oberfläche 3A hindurch in das Prisma 3 eingeleitet. Im Prisma 3 wird das Lichtsignal in der Fotodiode 2A empfangen und dann an der Fotodiode 2A reflektiert. Das von der Fotodiode 2A reflektierte Lichtsignal wird weiter an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und in der Fotodiode 2B empfangen.
Die somit in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Lichtsignale werden gekoppelt, um dadurch Informationen herauszuholen, die in dem optischen Plattenmedium 7A gespeichert wurden, oder ein Servosignal für das optische System herzustellen, um das Fokussieren oder Nachführen der Objektivlinse 6A zu regeln.
Wird eine DVD als das optische Plattenmedium 7B verwendet, wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 630-nm-Band aus einer vorderen Endfläche des Halbleiterlasers 5B emittiert. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3B des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6B hindurch und wird auf die Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7A fokussiert, das in der vorliegenden Ausführungsform eine DVD ist. Der Laserstrahl wird vom optischen Plattenmedium 7B als ein Lichtsignal reflektiert, das Informationen enthält, die im optischen Plattenmedium 7B gespeichert wurden. Das so erzeugte Lichtsignal geht in einer umgekehrten Richtung durch die Objektivlinse 6B hindurch und wird durch die schräge Oberfläche 3B hindurch in das Prisma 3 eingeleitet. Im Prisma 3 wird das Lichtsignal in der Fotodiode 2B empfangen und dann an der Fotodiode 2B reflektiert. Das von der Fotodiode 2B reflektierte Lichtsignal wird weiter an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und in der Fotodiode 2A empfangen. Ähnlich wie im vorher erwähnten Fall werden die somit in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Lichtsignale gekoppelt, um dadurch Informationen herauszuholen, die in dem optischen Plattenmedium 7B gespeichert wurden, oder ein Servosignal für das optische System herzustellen, um das Fokussieren oder Nachführen der Objektivlinse 6B zu regeln.
Die Ausgangslichtsignale der Halbleiterlasers 5A und 5B werden geregelt, indem von hinteren Endflächen der Halbleiterlasers 5A und 5B emittierte Laserstrahlen mit in den Kühlkörpern 4A und 4B eingebauten Fotodioden nachgewiesen werden und unter Verwendung der so nachgewiesenen Laserstrahlen eine Rückkoppelungsregelung durchgeführt wird.
Bei der optischen Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der oben erwähnten Ausführungsform kann entweder das optische Plattenmedium 7A wie z. B. eine CD oder das optische Plattenmedium 7B wie z. B. eine DVD gelesen werden, und es ist unmöglich, die beiden optischen Plattenmedien 7A und 7B gleichzeitig auszulesen. Daher arbeiten die Halbleiterlaser 5A und 5B nicht gleichzeitig. Als Folge stören die von den Halbleiterlasern 5A und 5B emittierten Laserstrahlen einander nicht.
Allerdings besteht die Möglichkeit, dass der vom Halbleiterlaser 5A oder 5B emittierte, dann vom optischen Plattenmedium 7A oder 7B reflektierte und dann durch die schräge Oberfläche 3A oder 3B in die Fotodiode 2A oder 2B eingeleitete Laserstrahl das Prisma 3 durch die entgegengesetzte schräge Oberfläche 3B bzw. 3A hindurch verlässt. Jedoch ist der vom Halbleiterlaser 5A oder 5B emittierte und das Prisma 3 durch die entgegengesetzte schräge Oberfläche 3B oder 3A verlassende Laserstrahl vom Betrag her ziemlich klein, und zwar aus den folgenden Gründen: Ein in das Prisma 3 eingeleiteter Laserstrahl ist wegen eines geringen Wirkungsgrades des optischen Systems für Bilderzeugung vom Betrag her klein; ein Laserstrahl wird abgeschwächt, während er im Prisma 3 reflektiert wird; und ein Laserstrahl im Prisma 3 wird einmal an der oberen Innenfläche des Prismas 3 gesammelt und dann zerstreut. Daher wird die optische Abtastvorrichtung nicht gestört, richtig zu arbeiten, selbst wenn ein vom Halbleiterlaser 5A oder 5B emittierter Laserstrahl das Prisma 3 durch die entgegengesetzte schräge Oberfläche 3B und 3A hindurch verlässt.
Daher enthält die optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform zwei optische Abtasteinheiten zur Aufzeichnung von Daten auf und Wiedergabe von Daten von den zwei optischen Plattenmedien 7A und 7B unter Verwendung der zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die in der vorliegenden Ausführungsform im 780-nm-Band und im 630-nm-Band liegen. Eine der optischen Abtasteinheiten besteht aus den Fotodioden 2A und 2B, dem Prisma 3, dem Kühlkörper 4A, dem Halbleiterlaser 5A und dem optischen System für Bilderzeugung einschließlich der Objektivlinse 6A, und die andere besteht aus den Fotodioden 2A und 2B, dem Prisma 3, dem Kühlkörper 4B, dem Halbleiterlaser 5B und dem optischen System für Bilderzeugung einschließlich der Objektivlinse 6B. Somit ist offensichtlich, dass das Prisma 3 und die Fotodioden 2A und 2B von den zwei optischen Abtasteinheiten gemeinsam benutzt werden, wodurch die Anzahl der Bauteile vermindert werden kann, der Aufbau einer optischen Abtastvorrichtung vereinfacht werden kann und eine optische Abtastvorrichtung in geringerer Größe hergestellt werden kann, im Vergleich mit einem Fall, in dem zwei optische Abtastvorrichtungen getrennt hergestellt werden müssen.
3 zeigt eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der ersten Ausführungsform werden das Prisma 3 und die Fotodioden 2A, 2B von den zwei optischen Abtasteinheiten gemeinsam benutzt, die jeweils den Halbleiterlaser 5A bzw. 5B enthalten. In der zweiten Ausführungsform werden sowohl die Objektivlinse als auch das Prisma und die Fotodioden von den zwei optischen Abtasteinheiten gemeinsam benutzt
Eine optische integrierte Schaltung 1 ist mit zwei Fotodioden 2A und 2B und einer optischen integrierten Schaltung (nicht gezeigt) wie z. B. einer Verstärkungsschaltung ausgebildet. Oberhalb der Fotodioden 2A und 2B ist ein Prisma 3 auf dem Substrat 1 montiert. Das Prisma 3 hat schräge Seitenflächen 3A und 3B in derselben Richtung wie eine Richtung, in der die Fotodioden 2A und 2B angeordnet sind. Die schrägen Seitenflächen 3A und 3B haben ungefähr 45 Grad Neigung relativ zu einer Horizontalebene. Die Neigungen der schrägen Seitenflächen 3A und 3B sind einander entgegengesetzt.
Auf dem Substrat 1 sind gegenüber den schrägen Seitenflächen 3A und 3B des Prismas 3 Kühlkörper 4A bzw. 4B mit einer Fotodiodenfunktion montiert. Auf den Kühlkörpern 4A und 4B sind Halbleiterlaser 5A und 5B montiert, die Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, speziell Wellenlängen im 780-nm-Band bzw. 630-nm-Band. Die Halbleiterlaser 5A und 5B sind so angeordnet, dass die vorderen Endflächen, aus denen die Laserstrahlen emittiert werden, den schrägen Seitenflächen 3A und 3B gegenüberliegen.
Optische Systeme für Bilderzeugung einschließlich Objektivlinsen 6 sind genau oberhalb der schrägen Seitenfläche 3A abgestützt und haben eine senkrecht gerichtete optische Achse. Die Objektivlinse 6 ist einer Aufzeichnungsoberfläche eines optischen Plattenmediums 7 gegenüber angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 1 auf einem drehbaren Tisch 8 montiert. Der Tisch 8 ist über eine Welle 10 mit einem Motor 6 verbunden und wird durch den Motor 9 um eine Mittelachse X des Prismas 3 gedreht. Eine Steuereinheit 11 ist elektrisch mit dem Motor 9 verbunden und steuert den Motor 9 so, dass der Tisch um einen gewünschten Drehwinkel gedreht wird und folglich eine der schrägen Seitenflächen 3A und 3B des Prismas genau unterhalb der Objektivlinse 6 des optischen Systems anhält.
Im Betrieb emittiert der Halbleiterlaser 5A einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3A reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6 hindurch, wird auf die Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7 fokussiert, am optischen Plattenmedium 7 reflektiert, geht erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch, tritt durch die schräge Oberfläche 3A hindurch in das Prisma ein, wird in der Fotodiode 2A empfangen, an der Fotodiode 2A reflektiert, an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und dann in der Fotodiode 2B empfangen. Ähnlich wie in den Ausführungsformen eins und zwei werden die von den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Lichtsignale gekoppelt, um dadurch Informationen herauszuholen, die in dem optischen Plattenmedium 7A gespeichert wurden.
Danach treibt die Steuereinheit 11 den Motor 9 an, um den Tisch um 180 Grad zu drehen, so dass sich die schräge Seitenfläche 3B genau unterhalb der Objektivlinse 6 des optischen Systems befindet. Danach emittiert der Halbleiterlaser 5B einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 630-nm-Band. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3B reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6 hindurch, wird auf die Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7 fokussiert, am optischen Plattenmedium 7 reflektiert, geht erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch, tritt durch die schräge Oberfläche 3A hindurch in das Prisma ein, wird in der Fotodiode 2B empfangen, an der Fotodiode 2B reflektiert, an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und dann in der Fotodiode 2A empfangen.
Wie oben erläutert, ermöglicht es die zweite Ausführungsform, die von den beiden Halbleiterlasern 5A und 5B emittierten Laserstrahlen mittels der gemeinsamen Objektivlinse 6 auf das optische Plattenmedium 7 zu fokussieren. Das heißt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform können die Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen unter Verwendung der einzigen Objektivlinse 6 auf einem optischen Plattenmedium fokussiert werden, um dadurch ein Bild zu erzeugen. Im Vergleich mit der ersten, in 2 gezeigten Ausführungsform, in der das Prisma 3 und die Fotodioden 2A und 2B gemeinsam benutzt werden, kann somit in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform auch die Objektivlinse 6 von den zwei optischen Abtasteinheiten einschließlich der Halbleiterlaser 5A und 5B gemeinsam benutzt werden. Die optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform kann mit einfacherem Aufbau als die optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform hergestellt werden.
In der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wird der Tisch 8, auf dem das Prisma 3, die Fotodioden 2A und 2B und die Halbleiterlaser 5A und 5B montiert sind, um die Achse X gedreht, wobei das optische System einschließlich der Objektivlinse 6 ortsfest gehalten wird. Im Gegensatz dazu kann das optische System um die Achse X gedreht werden, wobei der Tisch 8 ortsfest gehalten wird.
4 zeigt eine optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese dritte Ausführungsform ist eine Variante der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform. Obwohl in den oben erwähnten Ausführungsformen eins und zwei nur zwei Sätze aus einem Halbleiterlaser, einer zugehörigen schrägen Seitenfläche und einem optischen System einschließlich einer Objektivlinse vorgesehen sind, kann eine optische Abtastvorrichtung mit drei oder mehr Sätzen aus einem Halbleiterlaser, einer zugehörigen schrägen Seitenfläche und einem optischen System einschließlich einer Objektivlinse versehen werden. Die gezeigte optische Abtastvorrichtung enthält vier Sätze aus einem Halbleiterlaser, einer zugehörigen schrägen Seitenfläche und einem optischen System einschließlich einer Objektivlinse.
Wie in 4 gezeigt, hat ein Prisma 3 die Form einer Pyramide, deren Spitze horizontal abgeschnitten ist, um eine Ebene 3a auszubilden. Das Prisma 3 hat vier schräge Seitenflächen 3A, 3B, 3C und 3D. Den schrägen Seitenflächen 3A, 3B, 3C und 3D gegenüber sind Halbleiterlaser 5A, 5B, 5C bzw. 5D auf einem Substrat 1 angeordnet. Oberhalb des Substrats 1 sind vier optische Systeme abgestützt, so dass Objektivlinsen 6A, 6B, 6C und 6D genau oberhalb der schrägen Seitenflächen 3A, 3B, 3C bzw. 3D liegen.
Die optische Abtastvorrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform arbeitet auf die gleiche Weise wie die der ersten Ausführungsform. Während die erste Ausführungsform zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen verarbeitet, verarbeitet die dritte Ausführungsform vier Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen.
Ähnlich wie in der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform kann das Substrat 1 auf einem drehbaren Tisch (nicht gezeigt) montiert sein und kann in einer mit einem Pfeil Y angezeigten Richtung gedreht werden, in welchem Fall nur eine der Objektivlinsen 6A bis 6D genau oberhalb der zugehörigen schrägen Seitenfläche des Prismas 3 abgestützt wird.
5 zeigt Schritte eines Verfahrens zum optischen Abtasten in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die jeweiligen Schritte werden unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Im ersten Schritt 51 wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band vom Halbleiterlaser 5A emittiert. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3A des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6A hindurch und wird im Schritt 52 auf eine Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7A fokussiert. Danach geht der vom optischen Plattenmedium 7A reflektierte Laserstrahl erneut durch die Objektivlinse 6A hindurch und tritt durch die schräge Oberfläche 3A hindurch in das Prisma 3 ein. Im Schritt 53 empfängt dann die Fotodiode 2A den Laserstrahl. Der von der Fotodiode 2A reflektierte Laserstrahl wird erneut an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und wird im Schritt 54 in der Fotodiode 2B empfangen. Im Schritt 55 werden dann in dem optischen Plattenmedium 7A gespeicherte Informationen herausgeholt, indem die in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Laserstrahlen verglichen werden.
Danach wird im Schritt 56 ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 630-nm-Band vom Halbleiterlaser 5B emittiert. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3B des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6B hindurch und wird im Schritt 57 auf eine Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7B fokussiert. Danach geht der vom optischen Plattenmedium 7B reflektierte Laserstrahl erneut durch die Objektivlinse 6B hindurch und tritt durch die schräge Oberfläche 3B hindurch in das Prisma 3 ein. Im Schritt 58 empfängt dann die Fotodiode 2B den Laserstrahl. Der von der Fotodiode 2B reflektierte Laserstrahl wird erneut an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und wird im Schritt 59 in der Fotodiode 2B empfangen. Im Schritt 60 werden dann in dem optischen Plattenmedium 7B gespeicherte Informationen herausgeholt, indem die in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Laserstrahlen verglichen werden.
In Übereinstimmung mit der oben erwähnten Ausführungsform, ähnlich wie in der in
2 gezeigten ersten Ausführungsform, werden das Prisma 3 und die Fotodioden 2A und 2B von den zwei optischen Abtasteinheiten, die die Halbleiterlaser 5A und 5B aufweisen, gemeinsam benutzt, wodurch die Anzahl der Bauteile vermindert werden kann, der Aufbau einer optischen Abtastvorrichtung vereinfacht werden kann und eine optische Abtastvorrichtung in geringerer Größe hergestellt werden kann, im Vergleich mit einem Fall, in dem zwei optische Abtastvorrichtungen getrennt hergestellt werden müssen.
Wird eine optische Abtastvorrichtung wie die oben erwähnte dritte Ausführungsform mit drei oder mehr Sätzen aus einem Halbleiterlaser, einer zugehörigen schrägen Seitenfläche und einem optischen System einschließlich einer Objektivlinse versehen, werden die Schritte 51 bis 55 oder die Schritte 56 bis 50 gleich viele Male wie die Anzahl der Sätze wiederholt.
6 zeigt Schritte eines Verfahrens zum optischen Abtasten in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die jeweiligen Schritte werden unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Im ersten Schritt 61 wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 780-nm-Band vom Halbleiterlaser 5A emittiert. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3A des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6 hindurch und wird im Schritt 62 auf eine Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7 fokussiert. Danach geht der vom optischen Plattenmedium 7 reflektierte Laserstrahl erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch und tritt durch die schräge Oberfläche 3A hindurch in das Prisma 3 ein. Im Schritt 63 empfängt dann die Fotodiode 2A den Laserstrahl. Der von der Fotodiode 2A reflektierte Laserstrahl wird erneut an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und wird im Schritt 64 in der Fotodiode 2B empfangen. Im Schritt 65 werden dann in dem optischen Plattenmedium 7 gespeicherte Informationen herausgeholt, indem die in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Laserstrahlen verglichen werden.
Im Schritt 66 wird dann eine Positionsbeziehung zwischen einem Satz aus dem Prisma 3, den Fotodioden 2A und 2B und dem Halbleiterlaser 5A und der Objektivlinse 6 verändert. Speziell wird der Tisch 8, auf dem das Prisma 3, die Fotodioden 2A und 2B und der Halbleiterlaser 5A montiert sind, um 180 Grad um die Mittelachse Achse X des Prismas 3 gedreht, so dass sich die schräge Seitenfläche 3B genau unterhalb der Objektivlinse 6 befindet, in welchem Fall die Objektivlinse 6 ortsfest gehalten wird. Als Alternative kann die Objektivlinse 6 um die Achse X herum gedreht werden, so dass sich die Objektivlinse 6 genau oberhalb der schrägen Seitenfläche 3B befindet, in welchem Fall der Tisch und somit das Substrat 1 ortsfest gehalten werden.
Danach wird im Schritt 67 ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge im 630-nm-Band vom Halbleiterlaser 5B emittiert. Der so emittierte Laserstrahl wird an der schrägen Seitenfläche 3B des Prismas 3 reflektiert, geht durch die Objektivlinse 6 hindurch und wird im Schritt 68 auf eine Aufzeichnungsoberfläche des optischen Plattenmediums 7 fokussiert. Danach geht der vom optischen Plattenmedium 7 reflektierte Laserstrahl erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch und tritt durch die schräge Oberfläche 3B hindurch in das Prisma 3 ein. Im Schritt 69 empfängt dann die Fotodiode 2B den Laserstrahl. Der von der Fotodiode 2B reflektierte Laserstrahl wird erneut an einer oberen Innenfläche des Prismas 3 reflektiert und wird im Schritt 70 in der Fotodiode 2A empfangen. Im Schritt 71 werden dann in dem optischen Plattenmedium 7 gespeicherte Informationen herausgeholt, indem die in den Fotodioden 2A und 2B nachgewiesenen Laserstrahlen verglichen werden.
In Übereinstimmung mit der oben erwähnten Ausführungsform, ähnlich wie in der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform, werden das optische System einschließlich der Objektivlinse 6 und außerdem das Prisma 3 und die Fotodioden 2A und 2B von den zwei optischen Abtasteinheiten, die die Halbleiterlaser 5A und 5B aufweisen, gemeinsam benutzt, wodurch die Anzahl der Bauteile im Vergleich mit dem in 5 gezeigten Verfahren vermindert werden kann.
Wird eine optische Abtastvorrichtung wie die oben erwähnte dritte Ausführungsform mit drei oder mehr Sätzen aus einem Halbleiterlaser, einer zugehörigen schrägen Seitenfläche und einem optischen System einschließlich einer Objektivlinse versehen, werden die Schritte 61 bis 65 gleich viele Male wie die Anzahl der Sätze wiederholt.
Wie in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen bis jetzt erwähnt, ist eine optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei oder mehr Lichtemissionseinrichtungen oder Halbleiterlasern, die Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen emittieren, und weiterhin mit einem Prisma versehen, das schräge Sei tenflächen hat, die den Lichtemissionseinrichtungen gegenüber liegen. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass zwei oder mehr optische Abtasteinheiten einschließlich der Lichtemissionseinrichtungen eine Lichtempfangseinrichtung zur Verarbeitung der empfangenen Laserstrahlen gemeinsam benutzen können. Als Folge kann die Anzahl der Bauteile im Vergleich mit einem Fall, in dem zwei optische Abtastvorrichtungen getrennt hergestellt werden müssen, vermindert werden, was gewährleistet, dass eine optische Abtastvorrichtung mit geringeren Kosten hergestellt werden kann und dass eine Packung für einen optischen Kopf mit der optischen Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in geringerer Größe hergestellt werden kann.
Außerdem kann die Anzahl von Objektivlinsen vermindert werden, indem ein Satz aus einem Halbleiterlaser, einem Prisma und einer Lichtempfangseinrichtung und ein optisches System einschließlich einer Objektivlinse so gestaltet werden, dass sie relativ zueinander positionsveränderlich sind. Dies gewährleistet, dass optische Plattenmedien mit unterschiedlichen Spezifikationen von einem gemeinsamen optischen Abtastgerät wiedergegeben werden können. Dementsprechend können sowohl vorhandene Plattenmedien als auch neu entwickelte Plattenmedien wie z. B. DVD mit einem gemeinsamen optischen Abtastgerät verarbeitet werden.

Claims

Optische Abtastvorrichtung, bei der ein von einem Halbleiterlaser emittierter Laserstrahl an einer reflektierenden Oberfläche reflektiert und durch ein optisches System hindurch in ein optisches Plattenmedium eingeleitet wird und dann von dem optischen Plattenmedium reflektiert wird, durch die reflektierende Oberfläche hindurch in ein Prisma eintritt und in einer Fotodiode empfangen wird, wobei die optische Abtastvorrichtung Folgendes aufweist: (a) ein Substrat (1) für eine optische integrierte Schaltung; (b) mindestens eine Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B), die auf einer Oberfläche des Substrats (1) ausgebildet ist; (c) ein Prisma (3), das über der Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) auf dem Substrat (1) angebracht ist; wobei die optische Abtastvorrichtung durch Folgendes gekennzeichnet ist: das Prima (3) hat mehrere schräge reflektierende Oberflächen (3A, 3B) und hat eine Mittelachse (X), um die herum die schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) symmetrisch angeordnet sind; (d) Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A, 5B) von der gleichen Anzahl wie die der schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B), wobei die Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A, 5B) Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen emittieren und den schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) gegenüber angeordnet sind; (e) ein einzelnes optisches System (6) für Bilderzeugung, das über einer der schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) angeordnet ist; und (f) Mittel (8, 9, 11) zum drehbaren Verändern der Position der Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B), des Prismas (3) und der Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A, 5B) relativ zu dem optischen System (6), so dass die an den schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) reflektierten Laserstrahlen in Richtung auf das einzelne optische System (6) gelenkt werden, wobei von den Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A, 5B) emittierte Laserstrahlen an den schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) des Prismas (3) reflektiert und vom optischen System (6) auf einen optischen Plattenmedium (7) fokussiert werden, von dem optischen Plattenmedium (7) reflektierte Laserstrahlen durch das optische System (6) hindurchgehen, durch die schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) hindurch in das Prisma (3) eintreten und in der Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) empfangen werden.
Optische Abtastvorrichtung wie in Anspruch 1 angegeben, bei der die Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B), das Prisma (3) und die Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A, 5B) einerseits und das optische System (6) andererseits relativ zueinander drehbar sind.
Optische Abtastvorrichtung wie in Anspruch 2 angegeben, bei der das Substrat (1) für eine optische integrierte Schaltung um die Mittelachse (X) des Prismas (3) herum drehbar ist.
Optische Abtastvorrichtung wie in Anspruch 2 angegeben, bei der das optische System (6) gestaltet ist, sich um die Mittelachse (X) des Prismas (3) zu drehen.
Optische Abtastvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 angegeben, bei der die schrägen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) 45 Grad Neigung haben.
Optische Abtastvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 angegeben, bei der die optische Abtastvorrichtung eine erste und eine zweite Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) aufweist, wobei die erste Lichtempfangseinrichtung (2A) Laserstrahlen empfängt, die durch die schräge reflektierende Oberfläche (3A) hindurchgehen, und die zweite Lichtempfangseinrichtung (2B) Laserstrahlen empfängt, die von der ersten Lichtempfangseinrichtung (2A) reflektiert werden und weiterhin an einer oberen Innenseite des Prismas (3) reflektiert werden.
Optische Abtastvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 angegeben, bei der eine der Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5A) einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge für eine digitale Bildplatte emittiert und eine andere der Halbleiterlaserstrahl-Emissionseinrichtungen (5B) einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge für eine andere Platte als eine digitale Bildplatte emittiert.
Verfahren zum optischen Abtasten, mit den folgenden Schritten: (a) einen Laserstrahl von einer Lichtemissionseinrichtung (5A, 5B) emittieren zu lassen; (b) ein Bild auf einem optischen Plattenmedium (7) zu erzeugen, indem der Laserstrahl an einer reflektierenden Oberfläche (3A, 3B) reflektieren gelassen wird und der Laserstrahl durch ein optisches System (6) für Bilderzeugung hindurchgehen gelassen wird, (c) den von dem optischen Plattenmedium (7) reflektierten Laserstrahl an mindestens einer gemeinsamen Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) zu empfangen; (d) eine Positionsbeziehung zwischen der Lichtemissionseinrichtung (5A), der reflektierenden Oberfläche (3A), der Lichtempfangseinrichtung (2A) und dem optischen System (6) drehbar zu verändern, so dass dem optischen System (6) ein anderer Satz von Lichtemissionseinrichtung (5B), reflektierender Oberfläche (3B) und Lichtempfangseinrichtung (2B) zugeordnet wird; und (e) die Schritte (a) bis (d) zu wiederholen, wobei von verschiedenen Lichtemissionseinrichtungen (5A, 5B) emittierte Laserstrahlen verschiedene Wellenlängen haben und an verschiedenen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) reflektiert werden.
Verfahren wie in Anspruch 8 angegeben, bei dem die Positionsbeziehung im Schritt (d) verändert wird, indem die Lichtemissionseinrichtung (5A, 5B), die reflektierende Oberfläche (3A, 3B) und die Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) einerseits und das optische System (6) andererseits relativ zueinander gedreht werden.
Verfahren wie in Anspruch 9 angegeben, bei dem die Lichtemissionseinrichtung (5A, 5B), die reflektierende Oberfläche (3A, 3B) und die Lichtempfangseinrichtung (2A, 2B) im Schritt (d) um eine Mittelachse (X) der verschiedenen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) gedreht werden.
Verfahren wie in Anspruch 9 angegeben, bei dem das optische System (6) gestaltet ist, sich im Schritt (d) um eine Mittelachse (X) der verschiedenen reflektierenden Oberflächen (3A, 3B) zu drehen.