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专利名称:光学头和光盘设备的制作方法
技术领域:
本发明涉及将信息记录在光学信息记录媒体中/从其中重放信息的光学头和光盘设备。
背景技术:
作为使用激光束在记录媒体上记录信息的媒体,例如已经广泛地使用CD或DVD标准的光盘。最近,使用半导体激光器元件作为能够输出蓝色或紫色的更短波长光的光源的高密度光盘已经标准化了。
因此,在一个光盘设备中很难提供能够用于各种记录媒体的驱动单元。人们需要一种至少CD和DVD公用的驱动单元。
然而,如果为能够输出不同波长激光束的每一半导体元件准备一个光学头,则不大可能增加封装光源和其它的光学部件的集成密度,并且很难使驱动单元变薄且紧凑。
-25104公开了一种这样的光学头单元,其中能够输出不同波长激光束的半导体激光器元件具有彼此接近设置的发射位置,以使至少能够给光盘提供不同波长的两个激光束点。这种光学头单元使用单片半导体激光器元件,这种激光器元件具有能够输出两种不同波长激光束的两个光发射部件和输出其波长不同于上面的两个激光束的波长激光束的半导体激光器元件。通过将半导体激光器元件和单片半导体激光器元件设置成彼此平行,通过一个光学头可以获得具有不同波长的三个激光束点。
然而,在由上述专利出版物所公开的光学头单元中,从三个光发射点(光源)发射的所有激光的光轴与光学头的设计光轴不同。因此,在从半导体激光器元件中发射的激光束导向到光盘上时,来自与光学头的光轴分离开的光发射点的光束倾斜地导向到光盘的记录表面上。在这种情况下,像差分量的影响增加,并且正确的稳定记录和重放变得困难。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光学头和光盘单元,它能够将不同的波长的光通过单个光学系统从光源导向到记录媒体,并且通过单个光接收系统能够从记录媒体反射的光中播放信号。
根据本发明的一方面,提供一种光学头,包括在光盘上执行信息的记录和/或重放的光源、通过光盘的光透明层将从光源中发射的光线聚焦到信息记录层的物镜、使从光盘中反射的光通量分流在光源和物镜之间的分支部分、对通过分支部分分流的光线进行聚焦的检测透镜、和接收光线并根据所接收的光线的强度产生光强度信号的光接收部分,其中光源具有多个光发射部件,每个光发射部件输出不同波长的光线;以及在光发射部件中设置可选择的光发射部件,以使输出的光线的光轴位于光学系统的光轴上。
根据本发明的另一方面,提供一种光学头,包括光盘设备,该光盘设备包括光学头,该光学头具有在光盘上执行信息的记录和/或重放所需的光源、通过光盘的光透明层将从光源中发射的光线聚焦到信息记录层的物镜、使从光盘反射的光通量分流在光源和物镜之间的分支部分、对通过分支部分分流的光线进行聚焦的检测透镜、和接收光并根据所接收的光线的强度产生光强度信号的光接收部分,其中光学头的光源具有多个光发射部件,每个光发射部件输出不同波长的光线;一个光发射部件设置在光学系统的光轴上;从光学头的选择性光学发射部件中输出具有预定波长的光的激光器驱动电路;基于从光学头的光电检测器中输出的信号播放记录在记录媒体上的信息的信号处理器;和以预定的速度旋转记录媒体的马达。
在下文的描述中将阐述本发明的其它目的和优点,其中部分目的和优点从这些描述中显而易见或通过实践本发明可得知。本发明的目的和优点也可以通过在此具体指出的手段和组合实现。
并入在本发明并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的当前优选的实施例,并与上文给出的一般性描述和下文给出的实施例的详细描述一起解释本发明的原理。
附图1A、1B和1C所示为解释实施本发明的光学头的示意图;附图2A和2B所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图;附图
3A和3B所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源的示意图;附图4所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图;附图5所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图;附图6所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图;附图7A、7B和7C所示为解释可适用于在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图;附图8所示为解释使用在附图1A中所示的光学头的光源单元的示意图。
具体实施方式
在下文中参考附图详细解释本发明的实施例。作为实施本发明的用于光学头的信息记录媒体,以相位变化光盘(作为记录和/或播放的目标的信息记录媒体)作为实例。但是,光学头也广泛地应用到具有光透明层的信息记录媒体,该光盘可以由仅一次记录的信息记录媒体、只播放光盘、磁光盘和光卡替代。在下文的实施例中,解释具有不同波长的三个光源的光学拾取头和光盘单元,但本实施例当然可以适用于具有四个以上的光源的光盘单元。
附图1A、1B和1C所示为解释本发明的光学头的实例的示意图。
如附图1A所示,光学头1包括能够输出具有预定波长的激光束的光源单元100;将从光源单元100发射的光导向到作为信息记录媒体的光盘
D并将从光盘D中返回的光沿预定方向导向的光学系统200;和接收从光盘D中返回的光并输出对应于该光的电信号的光电检测器301。
光源单元100包括能够发射不同波长的激光束的至少两个半导体激光器元件(光发射部件),如下文更详细地解释。在本实施例中,光源单元100包括输出能够将20G字节的信息记录在CD大小的光盘上的蓝色激光束(例如,405纳米的波长)的激光器元件;能够输出用于将信息记录在各种不同的扩展DVD标准化光盘上和/或从其上播放该信息的红色激光束(例如,650纳米的波长)的半导体激光器元件;和能够输出用于将信息记录在公知的CD标准化光盘上和/或从其中播放该信息的近红外激光束(例如,780纳米的波长)的半导体激光元件。
光学系统200包括补偿光学构件210(衍射元件211,212);使分散的激光束的截面平行的准直透镜220;从光盘D中返回的激光束中分离从光源单元100导向到光盘D的激光束的偏振的分束器230;匹配从光盘返回并导向到光盘D的激光束隔离的1/4波片240;将导向在光盘D上光聚焦到在光盘D的记录表面的预定位置上并捕获从光盘D反射回的激光束的物镜250;和获得控制物镜250的位置的信息的检测光学系统260(聚光透镜261和圆柱透镜262)。
补偿光学构件210包括第一衍射元件211和第二衍射元件
212。衍射元件211和212具有对应于波长的衍射效率和衍射级。
第一衍射元件211能够发射蓝色和红色激光束,并主要衍射红外激光束。衍射元件212能够发射蓝色和红外激光束,并主要衍射红色激光束。通过控制每个衍射元件的栅槽的深度能够容易地控制衍射元件211和212的衍射效率。通过形成每个衍射元件锯齿状的栅槽并改变倾斜部件的倾斜角度能够容易地控制衍射元件211和212的衍射级。
给定第一衍射元件211栅槽模式,这种栅槽模式相对于红外激光束补偿与准直透镜220组合引起的色差/球面像差。给定第二衍射元件212栅槽模式,这种栅槽模式相对于红色激光束补偿与准直透镜220组合引起的色差/球面像差。
检测光学系统260使用公知的散光系统,该散光系统例如包括聚光透镜261和圆柱透镜262。
光电检测器301可以是如附图1B所示的平行光接收区或如在附图1C中所示的以彼此正交的分隔线划分的公知的第一至第四光接收区301a、301b、301c和301d。
在上述的光学头1中,通过衍射元件211和212使从光源单元100中发射的激光束L1(a,b,c)具有预定的光学特性,接着通过准直透镜220校准,并导向到偏振分束器230。
从偏振的分束器230朝光盘D导向的激光束L1通过1/4波片240从线性偏振光转换为环形偏振光,然后聚焦在光盘
D的记录表面的预定位置上。
导向在光盘D上的激光束L1通过记录表面反射并返回到物镜250作为反射的激光束L2(a,b,c)。
返回到物镜250的反射的激光束L2施加到1/4波片240以与通过光盘D反射之前的光隔离匹配并导向到偏振的分束器230。
导向到偏振的分束器230的反射的激光束L2通过偏振分束表面朝检测光学系统(散光系统)260反射(虽然没有详细解释)。
通过散光检测系统260使反射的激光束L2具有预定的图像形成特性,并根据预定图像形成特性在光电检测器301的预定光接收区中形成图像。通过光电检测器301的每个光接收区获得的检测信号(输出)通过下文参考附图8解释的信号处理器转换为重放信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。
现在解释应用到在附图1A所示的光学头1中的光源。
如附图2A所示,光源单元100包括能够输出不同波长的至少两个或更多个(在本实施例中为三个)激光束的半导体激光器单元120和通过对于每种波长都不同的层从半导体激光器单元120反射可选择波长的激光束的波长选择器膜块111。
半导体激光器单元120具有第一半导体激光器元件120a、第二半导体激光器元件120b和第三半导体激光器元件
120c。
第一激光器元件120a发射如上文所解释的蓝色激光束(例如405纳米的光源波长)。第二激光器元件120b发射如上文所解释的红色激光束(例如650纳米的光源波长)。第三激光器元件120c发射如上文所解释的红外激光束(例如780纳米的光源波长)。
如附图2B所示,半导体激光器单元120控制在垂直方向上从光源到活性层的激光束发射位置。即,激光器元件120a、120b和120c的活性层121a、121b和121c在垂直于活性层区域方向的方向上层叠。激光器元件120a和激光器元件120b在活性层121a和活性层121b之间具有预定的间隔。此外,激光器元件120b和激光器元件120c在活性层121b和活性层121c之间具有预定的间隔。
此外,在从激光束发射侧看时,对应于活性层121a、121b和121c的发射点122a、122b和122c沿垂直于每个活性层区域方向的方向定位在预定的直线M1上。通过在与活性层垂直的方向上控制发射位置的半导体激光器单元120,可能精确地控制在能够输出每个预定波长的激光束的活性层之间的间隔。
波长选择器膜块111包括具有对应于从半导体激光器元件120a至120c中发射光线的透射率和反射率的波长选择器膜111a至111c。
更具体地说,波长选择器膜111a从红色半导体激光器元件120b有效地透射激光束L1b和从红外半导体激光器元件120c有效地透射激光束L1c,并有效地反射从蓝色半导体激光器元件120a发射的激光束L1a。波长选择器膜111b从红外半导体激光器元件120c有效地透射激光束L1c,并从红外半导体激光器元件120b有效地反射激光束L1b。波长选择器膜111c从红外半导体激光器元件120c有效地反射激光束L1c。
设置在定位波长选择器膜块111时的角度θ1和波长选择器膜111a至111c的膜厚度,使得通过每个波长选择器膜(111a,111b和111c)反射的激光束(L1a,L1d和L1c)的每个主光线与在直到物镜250的空间中确定的光学系统的光轴一致。
如上文所解释,在将信息记录在可选择标准的光盘D上和/或从其中重放该信息时,半导体激光器单元120能够根据光盘标准将不同波长的每个激光束导向在光盘上,因为激光束具有改善了的由不同的波长引起的像差。
例如,通过选择器膜111a反射来自蓝色半导体激光器120a的激光束L1a,透过衍射元件211和212,以如下的顺序穿过准直透镜220、偏振的分束器230和1/4波片240,并导向到物镜250并通过物镜250聚焦到光盘D的记录表面上。
通过光盘D反射的激光束L2a穿过物镜250和1/4波片240,返回到偏振的分束器230,在偏振的分束器230中反射激光束并导向到检测光学系统260。
导向到检测光学系统260的反射的激光束L2a具有对应于光电检测器301的检测区模式的预定的图像形成特性并转换为通过相应的检测区301a至301d输出的预定信号。
在另一方面,通过选择器膜111b反射来自红色半导体激光器120b的激光束L1b,通过衍射元件211透射,通过衍射元件212衍射,并导向到准直透镜220。此后,与前文所解释的蓝色激光束L1a一样,通过物镜250透射的激光束L1b导向到光盘D的记录表面上。
与蓝色激光束L1a一样,通过物镜250捕获来自光盘D的记录表面的反射束L2b,该反射束通过偏振的分束器230反射并导向到检测光学系统260。
通过选择器膜111c反射来自红外半导体激光器120c的激光束L1c,通过衍射元件211透射并在预定的方向衍射,通过衍射元件212透射,并导向到准直透镜220。此后,与如上文所解释的蓝色激光束L1a和红色激光束L1b一样,通过物镜250透射的激光束L1c导向到光盘D的记录表面上。
与蓝色激光束L1a和红色激光束L1b一样,来自光盘D的记录表面的反射束L2c通过物镜250捕获,通过偏振的分束器230反射并导向到检测光学系统260。