專利名稱：光讀寫頭及使用它的光盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光讀寫頭及使用它向光學(xué)信息媒質(zhì)例如光盤記錄光學(xué)信息或從光學(xué)信息媒質(zhì)播放信息的光盤。更具體地，本發(fā)明涉及光讀寫頭及使用它的光盤，所述光盤能使用激光器模塊記錄信息，在所述激光器模塊中安裝了具有不同波長的半導(dǎo)體激光器。
在光學(xué)信息記錄/播放裝置例如光盤裝置中，除了緊湊和薄以外，還期望有各種特性。
例如，對于使用單個緊湊光讀寫頭的一個明顯的要求是它能記錄和播放CD-R(可寫光盤，作為可寫光盤媒質(zhì)，其使用范圍迅速擴(kuò)大)和DVD-RAM(數(shù)字多用盤/數(shù)字視盤，近期發(fā)展起來的光盤媒質(zhì)，可以高密度記錄)。用于記錄和播放CD-R的激光器的波長是約780nm，用于記錄和播放DVD的激光器的波長是660nm。因此需要在單個的光讀寫頭上安裝780nm波長的激光器光源和660nm波長的激光器光源。
例如，日本延遲公開的專利申請平10-261240和日本延遲專利申請平10-289468提出了一種緊湊的光讀寫頭，它在單個的單元中集成了用于CD的波長約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片、用于DVD的波長約660nm的半導(dǎo)體激光器芯片和光檢測器元件。
在不同位置的光出射點射出的激光束通常以不同的角度穿過透鏡系統(tǒng)的不同位置。在這些光讀寫頭中，從兩個半導(dǎo)體芯片發(fā)出的激光束以不同的位置和不同的角度進(jìn)入聚焦透鏡。在日本延遲公開的專利申請平10-261240和日本延遲專利申請平10-289468的實施例中，用于DVD的波長660nm的半導(dǎo)體激光器芯片位于由聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡形成的透鏡系統(tǒng)的光軸上。用于CD的波長780nm的半導(dǎo)體激光器芯片離開透鏡系統(tǒng)的光軸布置。因為用于DVD的激光束直接從上面進(jìn)入聚焦透鏡，DVD激光器的光斑不會產(chǎn)生崎變。另一方面，用于CD的激光束以一個角度進(jìn)入聚焦透鏡，因此在用于CD的激光束光斑中易于產(chǎn)生崎變(尤其是彗形象差)。
在日本專利申請平10-261240中，使用了全息光學(xué)元件。在日本延遲專利申請平10-289468中，使用偏振棱鏡(雙折射板)或全息圖的光學(xué)裝置只允許易于CD的激光束的光程彎曲使得它筆直地進(jìn)入聚焦透鏡。
為記錄信息，還需要光束整形裝置以拾取半導(dǎo)體激光器發(fā)出的具有各向異性光密度分布的激光束并有效地將它聚焦成為具有各向同性光密度分布的光斑。
此外，對于光讀寫頭的緊湊設(shè)計也有很大的要求。盡管在日本專利申請平10-261240和日本延遲專利申請平10-289468的實施例中未公開，通常要求聚焦透鏡以外的光學(xué)元件布置在平行于盤面的平面上和一個向上投射的鏡子將光束引導(dǎo)到聚焦透鏡。
然而，在上述已有技術(shù)中，需要提供專用的全息光學(xué)元件，偏振棱鏡(雙折射板)等以便只彎曲已有CD的波長780nm的激光束的光程而對已有DVD的波長660nm的激光束沒有影響。這增加了光讀寫頭的光學(xué)元件的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種光讀寫頭及使用多波長光源利用它向光學(xué)信息媒質(zhì)記錄光學(xué)信息或從光學(xué)信息媒質(zhì)播放信息的光盤裝置，其中防止了位于光軸之外的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束的象差，沒有使用新的、昂貴的光學(xué)元件；信息可以被記錄，并且提供了薄的設(shè)計。
為了達(dá)到此目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種光讀寫頭，包括能反射不同波長的多個激光束的激光器光源；用于改變具有發(fā)散特征的光束寬度的裝置，使得在激光器光源發(fā)出的多個激光束以相同的角度入射時它們以不同的角度出射，并改變所述多個激光束的光束寬度；用于聚焦從光束寬度改變裝置出射的多個激光束為在光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置。對應(yīng)于激光束的激光器光源位于從光束寬度改變裝置的入口側(cè)突起的光束路徑附近，在多個激光束進(jìn)入光束寬度改變裝置的出射側(cè)時。
在第一方面中，可以定位激光器光源使得從多個激光器光源射出的多個激光束在入射角公差范圍之內(nèi)進(jìn)入光學(xué)聚焦裝置。光束寬度改變裝置可以是通過折射改變光束寬度的折射型光束寬度改變裝置。
本發(fā)明第二方面提供了一種光讀寫頭，包括反射不同波長的多個激光束的激光器光源；改變多個激光束的光束寬度的光束寬度改變裝置；和聚焦從光束寬度改變裝置出射的多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置。光束寬度光斑裝置具有發(fā)散特征，使得從激光器光源射出的多個激光束在以相同的角度入射時以不同的角度出射。激光器光源按由波長決定的順序布置，以便在從多個激光器光源射出的激光束從光束寬度改變裝置出射時降低由發(fā)散特征導(dǎo)致的出射角偏移。
在第二方面中，光束寬度改變裝置可以是通過折射改變光束寬度的折射型光束寬度改變裝置?？梢圆贾枚鄠€激光器光源，使得較長波長的激光器光源的位置更靠近由光束寬度改變裝置的折射產(chǎn)生的折射光束的延伸線。折射型光束寬度改變裝置可以是棱鏡。
在本發(fā)明的第三方面，一種光讀寫頭包括具有不同波長的多個半導(dǎo)體激光器芯片；使從半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)出的多個激光束成為平行光束的準(zhǔn)直透鏡；將多個激光束在光學(xué)信息媒質(zhì)上聚焦為光斑的光學(xué)聚焦裝置；沿半導(dǎo)體激光器被設(shè)置的方向擴(kuò)展激光束的寬度的光束整形棱鏡。較長波長的拿大頭激光器的位置更靠近從光束整形棱鏡射出的光束的延伸線。
在第三方面中，光束整形棱鏡包括反射表面，較長波長的半導(dǎo)體激光器芯片朝向所述光束整形棱鏡的反射側(cè)定位。并且，光束整形棱鏡可以位于光學(xué)聚焦裝置的下面。
本發(fā)明第四方面提供了一種光盤裝置，其中光讀寫頭的激光束投射在光學(xué)信息媒質(zhì)上。從光學(xué)信息媒質(zhì)上反射的激光束投射在多個光檢測器元件上。由所述多個光檢測器電學(xué)轉(zhuǎn)換的信號用于提供控制信號和信息播放信號。光盤裝置包括上述任一方面所述的光讀寫頭。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的光盤裝置的實施例的頂視圖，從箭頭B的側(cè)視圖和從箭頭A的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的激光器模塊的實施例的前視圖，和沿線D1-D2的剖視圖。
圖3是此實施例所使用的透鏡驅(qū)動器的一個例子的頂視圖，和沿線E1-E2的部分剖視圖。
圖4是表示化合物元件的四部件衍射光柵的衍射光柵圖案的一個例子的平面圖。
圖5是圖2的激光器模塊的半導(dǎo)體襯底的實施例的前視圖。
圖6是用于很多聚焦失調(diào)檢測信號、軌跡失調(diào)檢測信號和信息播放信號的信號算法電路的實施例的方框圖。
圖7是描述軌跡本發(fā)明的光讀寫頭的原理的光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的光讀寫頭的向上的光束整形棱鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是表示半導(dǎo)體芯片的另一個實施例的透視圖。
圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的光盤裝置的另一個實施例的側(cè)視圖。
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的光讀寫頭的另一個向上的光束整形棱鏡的平面圖。
現(xiàn)在參照附圖描述光讀寫頭和使用它的光盤裝置。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的光盤裝置的實施例的結(jié)構(gòu)。圖1(a)是頂視圖。圖1(b)是從箭頭B方向看的圖1(a)的側(cè)視圖。圖1(c)是從箭頭B方向看的圖1(a)的側(cè)視圖。在圖1(a)-1(c)中，相同的編號表示相同的元件。圖中示出了光盤2，表示基底厚度約1.2mm的CD-ROM盤或CD-R盤，使用780nm波長的激光以記錄和播放?；蛘撸獗P2可以是基底厚度約0.6mm的DVD盤，使用660nm波長的激光以記錄和播放。電機(jī)3安裝到光盤裝置1上，提供轉(zhuǎn)動軸4旋轉(zhuǎn)光盤2。光讀寫頭5光盤2的徑向在軌道7上通過由音圈電機(jī)、滑輪等形成的存取機(jī)構(gòu)6移動。光讀寫頭5內(nèi)部配有一個雙激光器模塊8、一個準(zhǔn)直透鏡9、一個向上的光束整形棱鏡10和一個透鏡驅(qū)動器11。雙激光器模塊8配備有投射660nm激光束12a的半導(dǎo)體激光器芯片13a和投射780nm激光束12b的半導(dǎo)體激光器芯片13b。聚焦透鏡15和由1/4波長板形成的化合物元件14和偏振的衍射光柵安裝到透鏡驅(qū)動器11。
其次，利用圖2描述根據(jù)本發(fā)明的激光器模塊的結(jié)構(gòu)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的激光器模塊的結(jié)構(gòu)。圖2(a)是前視圖。圖2(b)是沿圖2(a)的D1-D2線的剖視圖。在圖中，封裝21由具有良好導(dǎo)熱性的材料例如氮化鋁模制而成。多個引線22穿過封裝21以傳輸電信號。硅等形成的半導(dǎo)體襯底24放在封裝21內(nèi)，用封裝21和透光的玻璃板23密封。在半導(dǎo)體襯底24上通過腐蝕等形成缺口25，缺口25的傾斜的表面形成45°角的鏡面。半導(dǎo)體激光器芯片13a和半導(dǎo)體激光器芯片13b安裝在缺口25中，激光束12a、12b發(fā)射到圖2(b)的右邊，即，在鏡面26的方向中。由鏡面26反射的激光束12a、12b穿過玻璃板23并從雙激光器模塊8投射出。半導(dǎo)體激光器芯片13a、13b的有源層，即，發(fā)射激光束的層，大致與缺口25的平坦面平行地取向。因此，從面向圖2(a)的位置觀察，即，從與激光束12a、12b從圖2(b)出射的方向相反的方向，激光束12a、12b的光密度分布形成大致橢圓的形狀，其窄邊在圖2(a)的縱軸方向，寬邊在圖2(a)的橫軸方向。圖2(b)的激光束12a、12b表示進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡9之前的光束。
在圖1(c)中，從雙激光器模塊8出射的激光束12a、12b通過準(zhǔn)直透鏡9形成平行光線并送入向上的光束整形棱鏡10。在送入向上的光束整形棱鏡10之前，激光束12a、12b的光密度分布在沿圖1(c)的紙面平面的縱軸是窄的，而在沿垂直與圖1(c)的紙面平面的軸方向是寬的。向上的光束整形棱鏡10的作用是使激光束沿的紙面平面的縱軸展寬，提供更均勻的光密度分布。換句話說，在它們進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10之前，具有在沿圖1(c)的紙面平面的縱軸是窄的、而在沿垂直與圖1(c)的紙面平面的軸方向是寬的光密度分布的激光束12a、12b穿過向上的光束整形棱鏡10。激光束12a、12b的縱向長度根據(jù)向上的光束整形棱鏡10的入射面相對于激光束12a、12b的角度而變化。因此，通過設(shè)定向上的光束整形棱鏡10的入射面的角度，可以提供各向同性光密度分布的激光束12a、12b。具有各向同性光密度分布的激光束12a、12b被向上的光束整形棱鏡10反射，進(jìn)入化合物元件14和透鏡驅(qū)動器11的聚焦透鏡15。
接下來使用圖3描述透鏡驅(qū)動器。
圖3是上面該實施例中使用的樣品透鏡驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖。圖3(a)是從光盤方向看的透鏡驅(qū)動器的頂視圖。圖3(b)是沿圖3(a)的E1-E2線的部分剖視圖。圖3(b)中，畫有光盤2以作參考。圖中示出了線圈34、聚焦透鏡15和其下面的化合物元件14。它們被固定到透鏡保持器31，透鏡保持器由支撐基座33使用彈簧32支撐。圖3(b)中的實線36表示光讀寫頭5的外殼的表面，其中安裝有磁鐵35、支撐基座33等。透鏡驅(qū)動器11提供沿圖3(b)的紙面縱向驅(qū)動化合物元件14和聚焦透鏡15來提供聚焦控制，并通過沿圖3(a)的紙面(沿光盤2的徑向)縱向驅(qū)動化合物元件14和聚焦透鏡15來提供軌道控制。
在該實施例中，當(dāng)半導(dǎo)體激光器芯片13a、13b的激光束12a、12b進(jìn)入有偏振的四部件衍射光柵和1/4波長板形成的化合物元件14時，光束作為尋常光進(jìn)入。這時，光束12a、12b穿過衍射光束而不會被衍射，通過化合物元件14中的1/4波長板形成圓形光。光盤2反射的激光束12a、12b再次通過化合物元件14中的1/4波長板以形成異常光，然后異常光被偏振的四部件衍射光柵衍射。
下面描述四部件衍射光柵。
圖4是化合物元件中四部件衍射光柵的衍射光柵圖案的實例的平面圖。如圖所示，四部件衍射光柵40被分界線41、42分成四個區(qū)。圓43表示激光束12a或12b。光束被四部件衍射光柵40分成四個+1階譜光束和四個-1階譜光束。衍射光柵的四個區(qū)具有沿不同方向形成的溝槽，但溝槽是等間距的。因此八個+/-1階譜光束具有不同的衍射取向，但衍射角的絕對值是相同的。這八個衍射光束被準(zhǔn)直透鏡9聚焦成為在包含半導(dǎo)體激光器芯片13a、13b的激光器模塊8中的半導(dǎo)體襯底24的表面上的八個光斑。
下面利用圖5詳細(xì)描述激光器模塊中半導(dǎo)體襯底24的一個實施例。
圖5是圖2的激光器模塊中半導(dǎo)體襯底的實施例的前視圖。半導(dǎo)體激光器芯片13a、13b安裝在半導(dǎo)體襯底24中形成的缺口25中。半導(dǎo)體激光器芯片13a向圖的右側(cè)發(fā)射激光束12a。激光束12a在鏡面26的位置51a處被反射，垂直地射出紙面。類似地，半導(dǎo)體激光器芯片13b向圖的右側(cè)發(fā)射激光束12b。激光束12b在鏡面26的位置51b處被反射，垂直地射出紙面。
在圖中，八個陰影的1/4圓表示被光盤2反射并被四部件衍射光束40分割的激光束12a的光斑52a。光斑52a位于圓周上，圓心在位置51a。八個白的(沒有陰影)的1/4圓表示被光盤2反射并被四部件衍射光束40分割的激光束12b的光斑52b。光斑52b位于圓周上，圓心在位置51b。
光檢測器元件53-1a、53-1b、53-2a、53-2b、53-3a、53-3b、53-4a、53-4b是面對面成對布置的長而薄的光檢測器元件，通過聚焦失調(diào)檢測信號。光檢測器元件53-1a、53-1b，光檢測器元件53-2a、53-2b，光檢測器元件53-3a、53-3b，光檢測器元件53-4a、53-4b分別成對。這四對從四個光斑52a或四個光斑52b接收光。聚焦失調(diào)檢測使用四區(qū)光束通過刀刃方法(Foucault方法)進(jìn)行。聚焦檢測信號可以通過取四對光檢測器元件53-1a、53-1b、53-2a、53-2b、53-3a、53-3b、53-4a、53-4b的輸出信號的差以提供聚焦失調(diào)檢測信號來提供。然而，在這個實施例中，如圖所示，光接收元件由用鋁等形成的導(dǎo)電膜54a、54b連接。計算從引線鍵和焊盤55的A端和B端的輸出信號之間的差以獲得聚焦失調(diào)信號。光檢測器元件56a、56b、56c、56d，用于提供軌道失調(diào)檢測信號和信息播放信號，被連接到焊盤55的C端、D端、E端和F端。
從焊盤55的A-F端輸出的信號被送到圖6所示的方塊中以提供所需的信號。
圖6是提供聚焦失調(diào)檢測信號、軌道失調(diào)檢測信號和信息播放信號的信號算法電路的方框圖。在圖中，差分電路61計算圖5的引線鍵和焊盤55的A端和B端輸出信號之間的差。差分電路61計算聚焦失調(diào)檢測信號62。加法器63-1把C端和D端輸出信號相加，加法器63-2把E端和F端輸出信號相加。差分電路63-3取加法器63-1的輸出信號和加法器63-2的輸出信號之間的差，并為在使用具有引導(dǎo)溝槽等的光盤的情況下輸出推挽軌道失調(diào)檢測信號64。加法器63-4把加法器63-1的輸出信號和加法器63-2的輸出信號相加，并輸出信息播放信號65。加法器66-1把C端和D端輸出信號相加，加法器66-2把E端和F端輸出信號相加。差分電路66-3取加法器66-1的輸出信號和加法器66-2的輸出信號之間的差。其輸出信號67用于為在使用具有引導(dǎo)溝槽等的光盤的情況下提供相差軌道失調(diào)檢測信號。聚焦失調(diào)檢測信號和軌道失調(diào)檢測信號送到圖3的透鏡驅(qū)動器11的線圈34，沿光軸方向和沿光盤徑向驅(qū)動連接到透鏡驅(qū)動器的聚焦透鏡15，由此提供自動聚焦控制和軌道定位。結(jié)果從半導(dǎo)體激光器芯片13a或13b輸出的激光束12a或12b的光密度被信息記錄信號調(diào)制以記錄在光盤上。而且通過保持從半導(dǎo)體激光器芯片13a或13b輸出的激光束12a或12b的光密度恒定，記錄在光盤2上的信息可以使用信息播放信號65播放。
下面參照附圖7描述本發(fā)明的光讀寫頭的原理。
圖7是用于描述本發(fā)明的光讀寫頭原理的例子的光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。圖7(a)表示具有光束整形棱鏡的光讀寫頭的光學(xué)系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器芯片71a發(fā)射波長在約660nm的激光束72a。激光束72a通過準(zhǔn)直透鏡73成為平行光束，并被光束整形棱鏡74折射，導(dǎo)致光束寬度沿進(jìn)入紙面的軸展寬。然后該光束進(jìn)入聚焦透鏡75。如果半導(dǎo)體激光器芯片71a在相同的位置用波長為約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片71b替換，射出的波長在約780nm的激光束與光束整形棱鏡74有一個失調(diào)，如虛線76所示，然后光束對角線地進(jìn)入聚焦透鏡75。這是因為對于標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)材料，長波長的折射率將下降。
圖7(b)中，為簡便略去了圖7(a)的準(zhǔn)直透鏡73和聚焦透鏡75。激光束72a是半導(dǎo)體激光器芯片71a發(fā)出的波長約660nm的光束。虛線76表示在波長為約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片71b放在半導(dǎo)體激光器71a的位置上時光束的出射方向。在波長為約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片71b放在波長約為660nm的半導(dǎo)體激光器71a的位置上時，光束整形棱鏡74的發(fā)散特性使波長為約780nm的激光束的出射角如虛線所示失調(diào)。如圖所示，半導(dǎo)體激光器芯片71b從半導(dǎo)體激光器71a的位置向右旋轉(zhuǎn)(順時針)或移動到靠近從光束整形棱鏡74的出射光束延伸的線的位置。利用這種結(jié)構(gòu)，波長為約780nm的激光束72b被移動，使得光束整形棱鏡74的發(fā)散特性引起的失調(diào)被抵消，到聚焦透鏡的入射角的失調(diào)被降低。相反，如果波長為約780nm的激光器芯片放在虛線71c所示的位置，激光束將如虛線72c所示沿使由光束整形棱鏡74的發(fā)散特性引起的出射角失調(diào)增加的方向失調(diào)，到聚焦透鏡的入射角的失調(diào)也增加了。
基于上述，通過從波長為約660nm的激光器芯片71a移動波長為約780nm的激光器芯片71b，可以使兩個激光束具有幾乎相同的從光束整形棱鏡74的出射角。
圖7(c)表示配備有光束整形棱鏡74的光讀寫頭的光學(xué)系統(tǒng)。如圖7(b)所示，準(zhǔn)直透鏡73和聚焦透鏡75被略去以簡化討論。激光束72a是半導(dǎo)體激光器芯片71a發(fā)出的波長約660nm的光束。虛線76表示當(dāng)將波長約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片71b插入半導(dǎo)體激光器芯片71a的位置時激光束的出射方向。當(dāng)半導(dǎo)體激光器71b移動到比半導(dǎo)體激光器71a的位置更靠近從光束整形棱鏡74的出射光束的延伸線的位置時，即，它的位置逆時鐘旋轉(zhuǎn)到圖7(c)的位置71b時，波長約780nm的激光束72b沿能取消光束整形棱鏡74的發(fā)散特性產(chǎn)生的出射角失調(diào)的方向移動。結(jié)果，到聚焦透鏡的入射角的移動降低了。相反，將波長約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片放在虛線71c的位置導(dǎo)致激光束的出射角的移動由于光束整形棱鏡74的發(fā)散特性而增加，且到聚焦透鏡的入射角增加。
圖7(d)表示帶有與圖1實施例相同的向上的光束整形棱鏡10的光學(xué)系統(tǒng)。該圖中沒有畫出圖1的準(zhǔn)直透鏡9和聚焦透鏡15。如同圖7(c)，激光束72a是半導(dǎo)體激光器芯片71a發(fā)出的波長約660nm的光束。虛線76表示當(dāng)將波長約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片71b插入半導(dǎo)體激光器芯片71a的位置時激光束的出射方向。當(dāng)半導(dǎo)體激光器芯片13b位于比半導(dǎo)體激光器13a的位置更靠近從向上的光束整形棱鏡10內(nèi)部折射的折射光束的延伸線的位置時，即，在圖中的位置13b時，波長約780nm的激光束12b沿能取消向上的光束整形棱鏡10的發(fā)散特性產(chǎn)生的出射角失調(diào)的方向移動，并且到聚焦透鏡的入射角的移動降低了。相反，如果將波長約780nm的半導(dǎo)體激光器芯片放在虛線12c的位置，激光束將按虛線12c所示行進(jìn)。由于向上的光束整形棱鏡10的發(fā)散特性而產(chǎn)生的出射角失調(diào)將增加，且到聚焦透鏡的入射角失調(diào)將增加。
如上所述，具有不同波長的半導(dǎo)體激光器芯片的位置可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，使得到聚焦透鏡的入射角基本相同。
而且，上述觀點表示，不同波長的半導(dǎo)體激光器芯片應(yīng)當(dāng)放在靠近出射光束位置的位置，當(dāng)半導(dǎo)體激光器芯片的光束從光束整形棱鏡74的出射側(cè)或向上的光束整形棱鏡10行進(jìn)到準(zhǔn)直透鏡73時，即，當(dāng)激光束被反向投射時。
通過以此方式布置波長不同的半導(dǎo)體激光器芯片，半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)出的激光束可以在入射角公差范圍之內(nèi)射入聚焦透鏡。聚焦透鏡的入射角公差范圍隨聚焦透鏡而變化，因此需要定位半導(dǎo)體激光器芯片以使其落在所用的聚焦透鏡的公差范圍之內(nèi)。
下面參考圖8描述該實施例所用的向上的光束整形棱鏡19的具體形狀。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的光讀寫頭的向上的光束整形棱鏡的結(jié)構(gòu)。圖中所示的向上的光束整形棱鏡10的材料是標(biāo)準(zhǔn)的玻璃質(zhì)材料，以“BK7”表示。在入射/出射表面10a和發(fā)射表面10b之間的頂角θ是13.410度。發(fā)射表面10b和光讀寫頭外殼的表面36之間的角度φ是31.768度。半導(dǎo)體激光器芯片13a的波長660nm的激光束12a從平行于外殼表面36的水平方向進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10的入射表面10a。然后激光束12a相對于入射/出射表面10a的法向以71.641度的角進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10，被折射和向下行進(jìn)。然后被反射表面10b反射，向上行進(jìn)，并相對于入射表面10a的法向以18.359度的角逸出向上的光束整形棱鏡10。因此，激光束12a的方向垂直于光讀寫頭外殼表面36。同時，在進(jìn)入入射表面10a時為1.5mm的激光束的寬度，在射出后增加約2.4倍，變?yōu)?.6mm。如果波長約780nm的激光束水平和平行地投射到外殼表面36上對應(yīng)于圖7的虛線76的成象激光束的路徑將由于發(fā)散而從激光束12a的出射角向紙面的左邊傾斜0.106度。
如果圖5的雙激光器模塊8的半導(dǎo)體襯底24上的半導(dǎo)體激光器芯片13a和13b被放置得使光出射點分開350微米，圖1(c)的準(zhǔn)直透鏡9的焦距是7mm，且如圖7(d)所示半導(dǎo)體激光器芯片13b放在半導(dǎo)體激光器芯片13b之上，則波長為780nm的半導(dǎo)體激光器13b的激光束12b從平行于表面36的水平方向之上約2.86度進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10，如圖8的虛線所示。激光束12b將從激光束12a的出射角在紙面中向右失調(diào)1.17度。相反如果半導(dǎo)體激光器芯片13b放在半導(dǎo)體激光器芯片13a下面，則波長為780nm的激光束將從平行于表面36的水平方向之下約2.86度進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10，出射角將從激光束12a的出射角向左失調(diào)1.22度(圖中未示出)。
因此，如圖7(d)所示，將半導(dǎo)體激光器芯片13b定位在半導(dǎo)體激光器芯片13a之上可以降低在激光束12a和12b之間出射角的失調(diào)。
在上述的實施例中，通過以行布置多個半導(dǎo)體激光器芯片或以相同方式封裝半導(dǎo)體激光器芯片來形成激光光源。然而，也可以如圖9所示在單個半導(dǎo)體激光器芯片上布置多個不同波長的激光諧振器區(qū)。
圖9是半導(dǎo)體激光器芯片的另一個實施例的透視圖。在圖中，以半導(dǎo)體工藝形成具有兩個激光諧振器區(qū)的激光器芯片91。該激光諧振器區(qū)投射具有短波長的激光束92a和具有長波長的激光束92b。雙激光器芯片91可以放在圖5的兩個激光器芯片13a、13b的位置。例如，激光束92a具有波長660nm，激光束92b具有波長780nm。發(fā)光點93a、93b之間的間隔為100微米，即，波長660nm的激光束93a平行于外殼表面36投射。這時，發(fā)光點93b投射出的波長780nm的激光束92b以在平行于外殼表面36的水平方向之上約0.818度的角度進(jìn)入向上的光束整形棱鏡10，如圖8的虛線12b所示。從向上的光束整形棱鏡10射出的激光束92b從與表面36垂直的方向向右傾斜0.242度的角度。
相反如果形成的雙激光器芯片91使發(fā)光點93b位于發(fā)光點93a之下，從向上的光束整形棱鏡10射出的激光束92b將從與表面36垂直的方向向左傾斜0.440度的角度。
因此，即使使用雙激光器芯片91，如果發(fā)光點93b被放在發(fā)光點93a之上，激光束92a和92b之間的出射角失調(diào)將較小。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的光盤裝置的另一個實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖10與圖1的差別在于雙激光器模塊10和向上的光束整形棱鏡101。
不同于圖1的半導(dǎo)體激光器芯片8，雙激光器模塊102設(shè)置為使半導(dǎo)體激光器芯片13a位于上面，而半導(dǎo)體激光器芯片13a位于圖的下面。
圖11是向上的光束整形棱鏡101的結(jié)構(gòu)的平面圖。光束整形棱鏡101所用的材料標(biāo)為“BK7”的標(biāo)準(zhǔn)玻璃質(zhì)材料。表面101a和表面101b之間的角度是29．526度，表面101b和表面101c之間的角度是20．962度。反射膜沉積在表面101c上。半導(dǎo)體激光器芯片13a發(fā)出的激光束12a的波長是660nm，以水平角度進(jìn)入向上的光束整形棱鏡101的表面101a，并被反射。折射的激光束12a相對于表面101b的法線方向以59.052度的角度撞擊表面101b。BK7材料在波長660nm的折射率是1.51374且其臨界角是41.347度。由于光束12a的入射角大于臨界角，它被表面101b反射。然后激光束12a被表面101c反射，并再次撞擊表面101b。然而，這時它垂直入射，使得它穿過表面101b并逸出向上的光束整形棱鏡101。向上的光束整形棱鏡101允許激光束12a的路徑以直角彎曲，同時使激光束的寬度增大約2.2倍。如果，使用圖11的向上的光束整形棱鏡101，波長為780nm的激光束以與激光束12a相同的水平角度投射，與激光束12a的出射角相比，向上的光束整形棱鏡101的發(fā)散將使激光束在圖中向左偏移0.14度。如果波長780nm的激光束12b以在圖中從激光束12b的水平角度向上偏移0.306度的角度投射，如圖11所示它可以與激光束12a相同地垂直射出表面101b。因此，如在圖10中一樣，雙激光器模塊102中的半導(dǎo)體激光器芯片13a、13b的布置使得半導(dǎo)體激光器芯片13a位于圖的上邊且半導(dǎo)體激光器芯片13b位于圖的下邊。
如上所述，本發(fā)明利用光束整形棱鏡對于不同激光束波長的不同發(fā)散特性，對于至少一個波長的激光束防止了激光光斑中的彗形象差。
而且，根據(jù)本發(fā)明，對于使用多個光源向光學(xué)信息媒質(zhì)記錄播放信息或從光學(xué)信息媒質(zhì)中讀取播放信息的光讀寫頭，可以提供不需要新的昂貴的光學(xué)部件的光讀寫頭和使用它的光盤裝置，它對于從離開光軸放置的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束傾向于不會產(chǎn)生象差，這樣可以記錄信息，而且能用薄的設(shè)計形成。
根據(jù)本發(fā)明在使用多波長激光器光源的場合能降低激光束產(chǎn)生的象差。
權(quán)利要求
1.一種光讀寫頭，包括發(fā)射不同波長的多個激光束的激光器光源；具有發(fā)散特性用于轉(zhuǎn)換光束寬度的裝置，使得從所述激光器光源發(fā)出的多個激光束當(dāng)所述多個激光束以相同的角度入射時以不同的角度出射，并轉(zhuǎn)換所述多個激光束的光束寬度；用于聚焦從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置射出的所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；其中當(dāng)多個激光束進(jìn)入光束轉(zhuǎn)換裝置的出射側(cè)時，對應(yīng)于所述激光束的所述激光器光源位于從光束寬度轉(zhuǎn)換裝置的入射側(cè)投射的激光束路徑的附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光讀寫頭，特征在于所述激光器光源的位置使得從所述激光器光源發(fā)出的所述多個激光束在入射角公差范圍之內(nèi)進(jìn)入所述光學(xué)聚焦裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光讀寫頭，特征在于所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置是用于轉(zhuǎn)換光束寬度的折射型裝置，通過折射來轉(zhuǎn)換光束寬度。
4.一種光讀寫頭，包括發(fā)射不同波長的多個激光束的激光器光源；用于轉(zhuǎn)換所述多個激光束的光束寬度的裝置，和用于光學(xué)聚焦從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置射出的所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；其中所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置具有發(fā)散特性使得從所述激光器光源發(fā)出的多個激光束當(dāng)所述多個激光束以相同的角度入射時以不同的角度出射；和所述激光器光源按波長順序布置成一個序列以在所述多個激光器光源發(fā)出的所述激光束從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置出射時降低由所述發(fā)散特性引起的出射角中的偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光讀寫頭，特征在于所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置是用于轉(zhuǎn)換光束寬度的折射型裝置，通過折射來轉(zhuǎn)換光束寬度；和所述多個激光器光源的布置使得較長波長的所述激光器光源位于更靠近由所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置的折射產(chǎn)生的折射光束的延伸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光讀寫頭，特征在于所述折射型光束寬度轉(zhuǎn)換裝置是棱鏡。
7.一種光讀寫頭，包括具有不同波長的多個半導(dǎo)體激光器；使所述半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)出的多個激光束形成平行光束的準(zhǔn)直透鏡；用于光學(xué)聚焦所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；用于在布置有半導(dǎo)體激光器芯片的方向擴(kuò)展所述激光束的光束整形棱鏡；其中較長波長的所述半導(dǎo)體激光器芯片的位置較接近從所述光束整形棱鏡出射的光束的延伸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光讀寫頭，特征在于所述光束整形棱鏡包括反射表面；和較長波長的半導(dǎo)體激光器芯片的位置朝向所述光束整形棱鏡的一個反射側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光讀寫頭，特征在于所述光束整形棱鏡位于所述光學(xué)聚焦裝置下面。
10.一種光盤裝置，包括一個光讀寫頭，包括發(fā)射不同波長的多個激光束的激光器光源；具有發(fā)散特性的用于轉(zhuǎn)換光束寬度的裝置，使得從所述激光器光源發(fā)出所述多個激光束在以相同的角度入射時以不同的角度出射并轉(zhuǎn)換所述多個激光束的光束寬度；用于光學(xué)聚焦從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置射出的所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；其中對應(yīng)于所述激光束的所述激光器光源在所述多個激光束進(jìn)入所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置的出射側(cè)時位于從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置投射的激光束的路徑的附近；其中來自所述光讀寫頭的激光束投射到所述光學(xué)信息媒質(zhì)上；從所述光學(xué)信息媒質(zhì)反射的激光束投射到多個光檢測器元件上；和由所述多個光檢測器電子轉(zhuǎn)換的信號被用于提供控制信號和信息播放信號。
11.一種光盤裝置，包括一種光讀寫頭，包括發(fā)射不同波長的多個激光束的激光器光源；用于轉(zhuǎn)換所述多個激光束的光束寬度的光束寬度轉(zhuǎn)換裝置，和用于光學(xué)聚焦從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置射出的所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；其中所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置具有發(fā)散特性使得從所述激光器光源發(fā)出的多個激光束當(dāng)所述多個激光束以相同的角度入射時以不同的角度出射；和所述激光器光源按波長順序布置成一個序列以在所述多個激光器光源發(fā)出的所述激光束從所述光束寬度轉(zhuǎn)換裝置出射時降低由所述發(fā)散特性引起的出射角中的偏移；其中來自所述光讀寫頭的激光束投射到所述光學(xué)信息媒質(zhì)上；從所述光學(xué)信息媒質(zhì)反射的激光束投射到多個光檢測器元件上；和由所述多個光檢測器電子轉(zhuǎn)換的信號被用于提供控制信號和信息播放信號。
12.一種光盤裝置，包括一個光讀寫頭，包括具有不同波長的多個半導(dǎo)體激光器；使所述半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)出的多個激光束形成平行光束的準(zhǔn)直透鏡；用于光學(xué)聚焦所述多個激光束為光學(xué)信息媒質(zhì)上的光斑的光學(xué)聚焦裝置；用于在布置有半導(dǎo)體激光器芯片的方向擴(kuò)展所述激光束的光束整形棱鏡；其中較長波長的所述半導(dǎo)體激光器芯片的位置較接近從所述光束整形棱鏡出射的光束的延伸線；其中來自所述光讀寫頭的激光束投射到所述光學(xué)信息媒質(zhì)上；從所述光學(xué)信息媒質(zhì)反射的激光束投射到多個光檢測器元件上；和由所述多個光檢測器電子轉(zhuǎn)換的信號被用于提供控制信號和信息播放信號。
全文摘要
在具有不同波長的多個半導(dǎo)體激光器芯片的光讀寫頭中,降低了相對于光軸以一個角度投射的激光束產(chǎn)生的彗形象差。為此,具有發(fā)散特性的向上的光束整形棱鏡放在聚焦透鏡的入射側(cè)。較長波長的半導(dǎo)體激光器芯片的位置更靠近由折射得到的折射光束的延伸線。
文檔編號G11B7/135GK1325107SQ0111205
公開日2001年12月5日 申請日期2001年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月24日
發(fā)明者中村滋, 有川康之, 重松和男 申請人:株式會社日立制作所