專利名稱：光頭裝置及其受光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及受光方法及利用該受光方法的光頭裝置，該受光方法是在具有射出發(fā)光點(diǎn)不在同一光軸上且波長(zhǎng)不同的激光的多個(gè)光源的光頭裝置中，利用共同受光元件接受被光記錄媒體反射的這些激光的返回光。
作為對(duì)厚度及道間距等不同的多個(gè)光記錄媒體進(jìn)行信號(hào)記錄和重放的光頭裝置，已知有具有射出不同波長(zhǎng)激光的多個(gè)激光光源的多光源型光頭裝置。例如，CD-R重放時(shí)，必須780nm波長(zhǎng)的激光，而重放DVD、CD又同時(shí)重放CD-R用的光頭裝置，是具有650nm波長(zhǎng)激光光源和780nm波長(zhǎng)激光光源的雙光源型光頭裝置。
作為這樣的雙光源型光頭裝置，已知有一種如圖5(a)的示意圖所示的結(jié)構(gòu)，它使用的是紅色及近紅外激光的發(fā)光點(diǎn)101、102形成在同一個(gè)的半導(dǎo)體芯片的活性層內(nèi)而構(gòu)成的單片型雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光芯片，從此處射出并被光記錄媒體的反射面反射的返回光通過全息元件的衍射，使兩波長(zhǎng)返回光的受光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，以便能由共用受光元件接受光進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。
此時(shí)，在半導(dǎo)體激光芯片100上形成的射出各波長(zhǎng)激光L1、L2的發(fā)光點(diǎn)101、102刻成30至300μm。這樣，從兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)101、102射出的激光不位于同一軸上。因此如圖5(b)所示，被光記錄媒體(未圖示)反射后入射全息元件103的各波長(zhǎng)返回光L1r(波長(zhǎng)為λ1)、L2r(波長(zhǎng)為λ2)的光軸也離開相同的距離。
向來(lái)是利用全息元件103(光柵間距d)將返回光Lr1、Lr2雙方衍射成一次衍射光后，引入共用受光元件104。一般情況下，返回光L1r的波長(zhǎng)為650nm，返回光L2r的波長(zhǎng)為780nm。因此，各個(gè)一次衍射光L1r(+1)、L2r(+1)能由共用受光元件104受光的位置，是在相對(duì)入射全息元件103的返回光光軸垂直方向相距約5倍發(fā)光點(diǎn)間隔Δ的距離D的位置。圖5(b)同時(shí)也示出了計(jì)算發(fā)光點(diǎn)間隔與共用受光元件配置位置D之關(guān)系用的計(jì)算式。
上述構(gòu)成的光頭裝置，將各波長(zhǎng)的一次衍射光引入共用受光元件。因此，衍射角度較大，故當(dāng)因環(huán)境溫度引起激光光源的波長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，隨之產(chǎn)生的衍射角度變化引起的共用受光元件上的受光位置的變化也較大。如果共用受光元件上的受光位置發(fā)生變化，則聚焦錯(cuò)誤信號(hào)及跟蹤錯(cuò)誤信號(hào)容易發(fā)生偏移。一旦發(fā)生偏移，就不能適當(dāng)修正錯(cuò)誤，所以，光頭裝置的記錄及重放性能有可能下降。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種在多光源型光頭裝置中，能抑制共用受光元件上的受光位置變化的受光方法、以及利用該受光方法的光頭裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的光頭裝置的受光方法，該光頭裝置使從發(fā)光點(diǎn)不在同一軸上的第1及第雙光源射出的不同波長(zhǎng)的第1及第2激光聚焦于光記錄媒體的記錄面，并用共用受光元件對(duì)由該記錄面反射的該第1及第2激光的返回光進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，使所述第1及第2激光的返回光經(jīng)過不同次數(shù)衍射后由所述共用受光元件受光。
如果使不同波長(zhǎng)激光的返回光經(jīng)過不同次數(shù)的衍射，就能減小各波長(zhǎng)衍射光的衍射角度，所以能減小因光源波長(zhǎng)變化引起的共用受光元件上的受光位置偏移。因此，信號(hào)的記錄和重放性能就穩(wěn)定。
此時(shí)，可以使上述第1及第2激光的返回光分別以+1及+2的衍射次數(shù)，或者分別以-2及-1的衍射次數(shù)進(jìn)行衍射。
此外在本發(fā)明中，進(jìn)一步的特征在于，使上述第1及第2激光在通過放大光學(xué)系統(tǒng)之后，以不同次數(shù)進(jìn)行衍射，或者，使上述第1及第2激光以不同次數(shù)衍射之后，通過放大光學(xué)系統(tǒng)。這樣放大光束直徑，就能進(jìn)一步抑制對(duì)共用受光元件上的受光位置偏移產(chǎn)生的信號(hào)檢測(cè)誤差。
還有，本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于，根據(jù)由所述共用受光元件測(cè)出的所述返回光的受光量，用相同的處理方法檢測(cè)所述第1及第2激光的聚焦誤差。這樣共用檢測(cè)方法，能使信號(hào)處理電路簡(jiǎn)化。
此外，本發(fā)明是一種利用上述受光方法的光頭裝置，其特征在于，具有將所述第1及第2激光的返回光分別以不同的衍射次數(shù)衍射的衍射型元件，該衍射型元件上形成的衍射光柵的剖面形狀為鋸齒狀。使衍射光柵的剖面形狀為鋸齒狀，就能使衍射方向?yàn)橐?guī)定的方向，能提高光的利用效率。
此外，可以使所述衍射型元件具有凹透鏡功能，這樣，就能放大返回光的光束直徑，能抑制因共用受光元件上的受光位置變化引起的信號(hào)檢測(cè)誤差，并且不增加光學(xué)元件就能實(shí)現(xiàn)該作用效果。
簡(jiǎn)單說明一下附圖。


圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明的雙光源型光頭裝置的光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)略構(gòu)成圖。
圖2所示為圖1的衍射型光柵及共用受光元件的示意圖，及衍射型元件之一例的說明圖。
圖3所示為雙光源型光頭裝置中的發(fā)光點(diǎn)間隔與受光位置之關(guān)系的曲線圖。
圖4所示為雙光源型光頭裝置中因波長(zhǎng)變動(dòng)引起的受光位置變化的曲線圖。
圖5所示為雙光源型光頭裝置所使用的單片型雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光芯片的示意圖，以及發(fā)光點(diǎn)間隔、發(fā)光點(diǎn)及受光位置間隔之關(guān)系的說明圖。
以下參照附圖，說明應(yīng)用本發(fā)明的雙光源型光頭裝置的實(shí)施例。
圖1(a)所示為本例的雙光源型光頭裝置光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的概略構(gòu)成圖，(b)所示為其在平面上展開時(shí)的概略構(gòu)成圖。本例的雙光源型光頭裝置1具有射出650nm波長(zhǎng)的DVD用激光L1及射出780nm波長(zhǎng)的CD用激光L2的雙波長(zhǎng)光源2，進(jìn)行DVD及CD的重放和CD-R的記錄及重放。
本例的雙波長(zhǎng)光源2如圖5(a)所示，是在單一的半導(dǎo)體激光芯片100的活性層上形成有射出不同波長(zhǎng)激光的2個(gè)發(fā)光點(diǎn)101、102的單片型光源。當(dāng)然，也可以使用分別制造射出不同波長(zhǎng)激光L1、L2的半導(dǎo)體激光芯片并安裝在共用基片上的混合型雙波長(zhǎng)光源。
從雙波長(zhǎng)光源2射出的DVD用激光L1和CD用激光L2，在經(jīng)過3光束生成用衍射光柵3被分割成3光束之后，入射到平板狀光束分離器4。光束分離器4是對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)的激光有半透過性的半反射鏡，被該光束分離器4直角反射的激光L1、L2被上方反射鏡5直角反射后，入射到準(zhǔn)直透鏡6。通過該準(zhǔn)直透鏡6之后，各激光L1、L2變成平行光束并入射到物鏡7，通過該物鏡7后作為光點(diǎn)聚焦在光記錄媒體DVD和CD的記錄面8、9上。
被各記錄面8、9反射后的激光L1、L2的返回光Lr1、Lr2再次經(jīng)物鏡7、準(zhǔn)直透鏡6及上升反射鏡5，返回光束分離器4。返回光束分離器4的返回光Lr1、Lr2的一半光量透過該半透鏡而入射到配置在其背面的衍射型元件10。利用該衍射型元件10，各返回光Lr1、Lr2以不同的衍射次數(shù)衍射后被導(dǎo)至共用受光元件11。
此時(shí)，雙波長(zhǎng)光源2如圖5(a)所示，各激光L1、L2的發(fā)光點(diǎn)101、102位于不同的位置，其間隔約為30至300μm。因此，如果使一個(gè)發(fā)光點(diǎn)與通過兩激光共用的準(zhǔn)直透鏡6及物鏡7的系統(tǒng)光軸一致，則從另一發(fā)光點(diǎn)射出的激光就會(huì)偏離系統(tǒng)光軸，故相對(duì)由準(zhǔn)直透鏡6及物鏡7構(gòu)成的共用光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)就呈傾斜入射狀態(tài)。因此，如果原封不動(dòng)采用這樣構(gòu)成，則各激光的返回光Lr1、Lr2就在不同位置聚焦，故不能由共用受光元件11接受雙方的返回光。因此在本例中，使用衍射型元件10，使各返回光Lr1、Lr2衍射，以使兩返回光在同一位置聚焦。換言之，相對(duì)受光元件11，使各發(fā)光點(diǎn)101、102位于共軛的位置。
圖2所示為衍射型元件10與共用受光元件11配置關(guān)系的示意圖。如該圖所示，激光L1、L2的發(fā)光點(diǎn)101、102在與光軸垂直方向相距間隔Δ，所以入射到衍射型元件10的各激光的返回光L1r、L2r也相距間隔Δ。在本例中，利用衍射型元件10使返回光L1r、L2r以不同次數(shù)衍射，從而使兩返回光L1r、L2r能由配置在盡可能靠近系統(tǒng)光軸Lo位置的共用受光元件11受光。
圖3(a)的曲線圖表示，對(duì)于各波長(zhǎng)返回光Lr1、Lr2的各次數(shù)返回光的不同組合，其發(fā)光點(diǎn)間隔Δ與系統(tǒng)光軸Lo和返回光聚焦點(diǎn)位置P(共用受光元件11)的間隔D的關(guān)系。此外，圖3(b)是示出對(duì)各次數(shù)衍射光的不同組合，其發(fā)光點(diǎn)間隔Δ與D/Δ的變化的曲線圖。
在這些圖中，實(shí)線(+1&+1)是使返回光Lr1、Lr2均衍射1次的傳統(tǒng)方式的曲線。虛線(+1&+2)是使返回光Lr1衍射1次、使返回光L2r衍射+2次時(shí)的曲線，點(diǎn)劃線(-2&-1是使返回光L1r衍射-2次、使返回光L2r衍射-1次時(shí)的曲線。
從這些圖所示可知，使光軸錯(cuò)開的波長(zhǎng)不同的返回光衍射后在同一位置受光時(shí)，與傳統(tǒng)那樣均使用1次衍射時(shí)相比，將不同衍射次數(shù)組合時(shí)能減小離系統(tǒng)光軸Lo的間隔D。此外可知，間隔Δ與間隔D的關(guān)系基本成正比，其比例系數(shù)隨衍射次數(shù)的組合而變化，與傳統(tǒng)那樣利用1次衍射光時(shí)的比例系數(shù)相比，將不同衍射次數(shù)的衍射光組合時(shí)的比例系數(shù)較小。實(shí)線所示組合時(shí)比例系數(shù)約為5，虛線所示組合時(shí)約為0.714，而點(diǎn)劃線所示組合時(shí)約為2.5。
此時(shí)，該比例系數(shù)越小，就能將共用受光元件11配置在越靠近系統(tǒng)光軸Lo的位置，各返回光Lr1、Lr2的衍射角θ1、θ2也可以減小。如果衍射角度減小，則光源的波長(zhǎng)變動(dòng)引起的各返回光Lr1、Lr2在共用受光元件11上的受光位置偏移也減小。
圖4的曲線圖示出了上述情況。在該圖中，示出了在各返回光Lr1、Lr2的波長(zhǎng)向增加變化20nm的情況下，各返回光Lr1、Lr2的各次數(shù)衍射光不同組合時(shí)，相對(duì)發(fā)光點(diǎn)間隔Δ的受光位置偏移的曲線。實(shí)線、虛線及點(diǎn)劃線表示與圖3的曲線相同的衍射光組合。從該圖可知，使用如傳統(tǒng)的那樣返回光L1r、L2r的1次衍射光時(shí)，受光位置偏移在12μm以上，而將兩返回光的不同衍射次數(shù)組合時(shí)，受光位置偏移大幅度減小。
在本例中，根據(jù)上述結(jié)果，利用衍射型元件10使返回光L1r、L2r衍射不同次數(shù)，以使其聚焦在共用受光元件11上。例如，如圖2(a)所示，由衍射型元件10生成650nm波長(zhǎng)返回光L1r的+1次衍射光L1r(+1)和780nm波長(zhǎng)返回光L2r的+2次衍射光L2r(+2)，并由共用受光元件11接受這些衍射光。這種情況下，可以獲得如圖3、圖4虛線所示的特性，與傳統(tǒng)的使用1次衍射光的場(chǎng)合相比，能大幅度抑制因光源波長(zhǎng)變動(dòng)引起的受光位置偏移。
此時(shí)作為衍射型元件10，如圖2(b)所示，其衍射光柵10a的剖面最好使用不是一般性矩形剖面而是鋸齒狀剖面的衍射光柵。如果使用該形狀的衍射光柵，使朝向共用受光元件11的衍射光L1r(+1)及L2r(+2)的光量增加，就能抑制相反符號(hào)相同次數(shù)衍射光的發(fā)生，故能提高光的利用效率。另外，在本實(shí)施例中，該矩形剖面或鋸齒狀剖面形成于光的出射面一側(cè)，但當(dāng)然也可以形成于光的入射面一側(cè)。
此外，為了抑制因隨著波長(zhǎng)變動(dòng)引起受光位置偏移而導(dǎo)致的信號(hào)檢測(cè)誤差，最好加大由共用受光元件11受光的各返回光L1r(+1)、L2r(+2)的光束直徑。為了加大光束直徑，使用凹透鏡即可。此時(shí)，如圖2(b)所示，如果使衍射型元件10的光入射面為凹面10b，使該衍射型元件10帶有凹透鏡功能，就不必另外配置凹透鏡，能使光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)小型緊湊。又，在本實(shí)施例中，該凹面10b形成在光的入射面一側(cè)，但當(dāng)然，形成在光的出射面一側(cè)也無(wú)妨。還有，在形成有凹面10b的一側(cè)形成矩形剖面或鋸齒狀剖面也無(wú)妨。
另外在本例的光頭裝置1中，是根據(jù)帶有該光頭裝置的重放裝置中所裝入的光記錄媒體的種類，射出雙波長(zhǎng)光源2中的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的激光，對(duì)光記錄媒體進(jìn)行重放或記錄。在本例中，聚焦誤差信號(hào)的檢測(cè)，對(duì)CD和DVD均采用例如象散法。此外，跟蹤誤差信號(hào)的檢測(cè)，CD時(shí)采用3光束法，而DVD時(shí)采用相位差法。這樣在本例中，CD和DVD要進(jìn)行聚焦誤差信號(hào)檢測(cè)時(shí)，可以共用根據(jù)相同原理的信號(hào)處理電路，所以與另外設(shè)置信號(hào)處理電路的情況相比，可使信號(hào)處理電路簡(jiǎn)化。
上述的例子是雙光源型的例子，本發(fā)明對(duì)射出3波長(zhǎng)以上激光的多光源型光頭裝置也可以同樣適用。此外，對(duì)光源波長(zhǎng)為650nm及780nm的情況進(jìn)行了說明，但對(duì)于具有射出另外波長(zhǎng)激光的光源的光頭裝置也能應(yīng)用本發(fā)明。例如，對(duì)于具有更短波長(zhǎng)的藍(lán)色光源的光頭裝置也可應(yīng)用本發(fā)明。
如以上所述，本發(fā)明的光頭裝置的受光方法及利用該方法的光頭裝置，是使不同波長(zhǎng)的返回光以不同的衍射次數(shù)進(jìn)行衍射后，引入共用受光元件。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)選擇衍射次數(shù)的組合，就能減小因光源波長(zhǎng)變化引起的共用受光元件上受光位置的偏移，能使記錄和重放性能得到穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1．一種光頭裝置的受光方法，該光頭裝置使從發(fā)光點(diǎn)不在同一光軸上的第1及第雙光源射出的不同波長(zhǎng)的第1及第2激光聚焦于光記錄媒體的記錄面，并用共用受光元件對(duì)由該記錄面反射的所述第1及第2激光的返回光進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，使所述第1及第2激光的返回光經(jīng)過不同次數(shù)衍射后由所述共用受光元件受光。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光頭裝置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光分別以+1及+2的衍射次數(shù)，或者分別以-2及-1的衍射次數(shù)進(jìn)行衍射。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光頭裝置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光在通過放大光學(xué)系統(tǒng)之后，以不同次數(shù)進(jìn)行衍射。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光頭裝置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光以不同次數(shù)衍射之后，通過放大光學(xué)系統(tǒng)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光頭裝置的受光方法，共特征在于，根據(jù)由所述共用受光元件測(cè)出的所述返回光的受光量，用相同的處理方法檢測(cè)所述第1及第2激光中的至少聚焦誤差。
6．一種利用權(quán)利要求1所述受光方法的光頭裝置，其特征在于，具有將所述第1及第2激光的返回光分別以不同的衍射次數(shù)進(jìn)行衍射的衍射型元件，該衍射型元件上形成的衍射光柵的剖面形狀為鋸齒狀。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的光頭裝置，其特征在于，所述衍射型元件具有凹透鏡功能。
全文摘要
由共用受光元件接受不同波長(zhǎng)激光的雙光源型光頭裝置及其受光方法，該裝置的雙波長(zhǎng)光源從位于與光軸垂直方向不同位置的發(fā)光點(diǎn)射出650nm激光及780nm激光。由光記錄媒體的記錄面反射的返回光L1r、L2r由衍射型元件10衍射。返回光L1r、L2r分別以+1次衍射光L1r(+1)、+2次衍射光L2r(+2)引入共用受光元件11。使兩返回光以不同衍射次數(shù)衍射，就能減小因光源波長(zhǎng)變動(dòng)引起的在共用受光元件11上的受光位置偏移，能使重放和記錄性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G11B7/12GK1316737SQ01111209
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者武田正 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三協(xié)精機(jī)制作所