專利名稱:光傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光盤驅(qū)動(dòng)裝置的主要部件光傳感器(pickup)裝置，特別涉及一種可在不同軌道間距的CD系列(CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW)和DVD系列(DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW)兩種光盤上進(jìn)行信息記錄、再生、刪除的光傳感器裝置。
背景技術(shù)：
參照?qǐng)D3說明傳統(tǒng)的光傳感器裝置的構(gòu)成及工作原理。該裝置能夠在CD系列光盤110及DVD系列光盤111上進(jìn)行信息記錄、再生、刪除。為便于說明，在圖3中同時(shí)示出了CD系列光盤110及DVD系列光盤111，但實(shí)際上安裝其中任一方的光盤。CD系列光盤110或DVD系列光盤111是使通用面P對(duì)著物鏡109安裝的。在通面用P的背面設(shè)有記錄面110a或111a。由于CD系列光盤110的厚度比DVD系列光盤111的厚度厚，因此對(duì)于物鏡109的內(nèi)側(cè)面，CD系列光盤110離物鏡109的距離遠(yuǎn)。
該裝置具有紅外半導(dǎo)體激光器元件101及紅色半導(dǎo)體激光器元件102。在從激光器元件101、102到光盤110、111間的光路中，配置有三光束產(chǎn)生用衍射光柵103、104、光束分離器105、準(zhǔn)直透鏡106、光束分離器107、聚光透鏡112、受光元件113、反射鏡108及物鏡109。三光束產(chǎn)生用衍射光柵103、104將由紅外半導(dǎo)體激光器元件101及紅色半導(dǎo)體激光器元件102射出的光束分別形成三條光束。光束分離器105將經(jīng)過三光束產(chǎn)生用衍射光柵103、104的光引入同一光軸上。準(zhǔn)直透鏡106、光束分離器107、物鏡109及聚光透鏡112是聚光裝置。光束分離器107分離來自光盤110、111的反射光。
該光傳感器裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)如以下所述。在對(duì)CD系列光盤110進(jìn)行信息記錄、再生、刪除時(shí)，紅外半導(dǎo)體激光器元件101開始工作。三光束產(chǎn)生用衍射光柵103衍射從紅外半導(dǎo)體激光器元件101射出的用實(shí)線表示的光束，分離成三條光束(0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三條光束透過光束分離器105后，通過準(zhǔn)直透鏡106由散射光束變成平行光束，經(jīng)反射鏡108入射在物鏡109上，然后聚光在CD系列光盤110上。從CD系列光盤110上反射的反射光經(jīng)過物鏡109、反射鏡108，通過光束分離器107改變方向，由聚光透鏡112聚光在受光元件113上。從入射到受光元件113的主光束及副光束檢測(cè)RF信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)、跟蹤誤差信號(hào)。
此外，在對(duì)DVD系列光盤111進(jìn)行信息記錄、再生、刪除時(shí)，紅色半導(dǎo)體激光器元件102開始工作。三光束產(chǎn)生用衍射光柵104衍射從紅色半導(dǎo)體激光器元件102射出的用虛線表示的光束，分離成三條光束(0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三條光束通過光束分離器105改變方向后，通過準(zhǔn)直鏡106由散射光束變成平行光束，借助反射鏡108入射在物鏡109上，然后聚光在DVD系列光盤110上。從DVD系列光盤110上反射的反射光經(jīng)過物鏡109、反射鏡108，通過光束分離器107改變方向，由聚光透鏡112聚光在受光元件113上。從入射到受光元件113的主光束及副光束檢測(cè)RF信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)、跟蹤誤差信號(hào)。
但是，在如圖3所示的傳統(tǒng)的光傳感器裝置中，為適應(yīng)CD系列光盤和DVD系列光盤，需要兩個(gè)半導(dǎo)體激光器元件、兩個(gè)衍射光柵及將從兩個(gè)半導(dǎo)體激光器元件射出的光引入同一光軸上的光束分離器105。所以，光傳感器裝置很難達(dá)到小型化。此外，由于光學(xué)部件件數(shù)多，各光學(xué)部件之間的位置調(diào)整煩雜，對(duì)于以一種光盤為對(duì)象的光傳感器裝置來講，存在大幅度增加部件材料費(fèi)用及調(diào)整成本的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，將與CD系列光盤和DVD系列光盤相對(duì)應(yīng)、進(jìn)行信息記錄、再生、刪除的光傳感器裝置小型化、低成本化。
本發(fā)明的光傳感器裝置，具有產(chǎn)生光束的半導(dǎo)體激光器光源、將上述光束分離成主光束和副光束的衍射光柵、將用上述衍射光柵產(chǎn)生的上述主光束和副光束引入光信息介質(zhì)上的光學(xué)元件、從上述光信息介質(zhì)反射的反射光檢測(cè)信號(hào)的受光元件，其特征在于，上述半導(dǎo)體激光器光源由雙波長半導(dǎo)體激光器元件構(gòu)成，在該雙波長半導(dǎo)體激光器元件中，產(chǎn)生波長λ1的光束的半導(dǎo)體激光器芯片和產(chǎn)生波長λ2的光束的半導(dǎo)體激光器芯片集成在一個(gè)芯片上，或接近地偏置；上述衍射光柵具有將上述雙波長半導(dǎo)體激光器元件產(chǎn)生的上述波長λ1的光束或上述波長λ2的光束分離成主光束和副光束的一個(gè)衍射周期Λ；對(duì)不同軌道間距的光信息介質(zhì)進(jìn)行信息記錄或讀取、及伴隨該記錄和讀取的跟蹤控制。



圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光傳感器裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖2A及圖2B分別表示本發(fā)明實(shí)施方式中CD系列光盤及DVD系列光盤的軌道間距與主光束及副光束的位置關(guān)系的示意圖。
圖3是表示傳統(tǒng)的光傳感器裝置中光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的光傳感器裝置中，通過雙波長半導(dǎo)體激光器元件產(chǎn)生第1波長的光束或第2波長的光束，利用具有一個(gè)衍射周期的衍射光柵將光束分離成主光束和副光束。由此，由一組半導(dǎo)體激光器元件和三光束產(chǎn)生用衍射光柵構(gòu)成適合在CD系列光盤和DVD系列光盤上進(jìn)行信息記錄、再生及刪除的光傳感器裝置。因此，能夠容易實(shí)現(xiàn)光傳感器裝置的小型化。此外，還可削減光學(xué)部件件數(shù)，簡化光傳感器裝置的調(diào)整工序并降低成本。
較佳的結(jié)構(gòu)是，在軌道間距T1的第1光信息介質(zhì)上記錄或再生時(shí)使用上述波長λ1的光束，在軌道間距T2的第2光信息介質(zhì)上記錄或再生時(shí)使用上述波長λ2的光束，將通過上述衍射光柵衍射上述波長λ1的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第1光信息介質(zhì)上的間隔設(shè)定為L1，通過上述衍射光柵衍射上述波長λ2的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第2光信息介質(zhì)上的間隔設(shè)定為L2，m和n設(shè)定為0以上整數(shù)時(shí)，下述關(guān)系式成立L2＝(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1此外，較佳的結(jié)構(gòu)是，在將連接上述衍射光柵衍射上述波長λ1的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第1光信息介質(zhì)上的各中心點(diǎn)的直線、與垂直于上述第1光信息介質(zhì)的軌道間距方向的直線所形成的角度設(shè)定為α1(0＜α1＜90#)；將連接上述衍射光柵衍射上述波長λ2的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第2光信息介質(zhì)上的各中心的直線、與垂直于上述第2光信息介質(zhì)的軌道間距方向的直線所形成的角度設(shè)定為α2(0＜α2＜90)時(shí)，下述關(guān)系式成立α1＝α2＝sin-1{(2m+1)×T1/2/L1}＝sin-1{(2n+1)×T2/2/L2}在以上的構(gòu)成中，構(gòu)成最好是，在將從上述波長λ1的半導(dǎo)體激光器芯片及上述波長λ2的半導(dǎo)體激光器芯片到上述衍射光柵的空氣換算距離設(shè)定為d，將在上述第1光信息介質(zhì)上記錄或再生時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β1，將在上述第2光信息介質(zhì)上記錄或再生時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β2時(shí)，下述關(guān)系式成立β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}0dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}
＝β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)}如上所述，通過最佳設(shè)計(jì)衍射光柵的位置及周期，只使用一個(gè)衍射光柵就能夠構(gòu)成最佳的光學(xué)系統(tǒng)。
以下，參照?qǐng)D1和圖2說明本發(fā)明實(shí)施方式中的光傳感器裝置。圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式的光傳感器裝置的光學(xué)系統(tǒng)。為便于說明，在圖1中同時(shí)示出了CD系列光盤7及DVD系列光盤8，但實(shí)際上在光盤安裝部位(圖中未示出)安裝任一種的光盤。記錄面7a或8a的背面對(duì)著物鏡109安裝的。在該裝置中，采用了雙波長半導(dǎo)體激光器元件1。在雙波長半導(dǎo)體激光器元件1中，紅外半導(dǎo)體激光器芯片和紅色半導(dǎo)體激光器芯片被集成化。在雙波長半導(dǎo)體激光器元件1到CD系列光盤7或DVD系列光盤8之間的光路中，配置有三光束產(chǎn)生用衍射光柵2、作為聚光裝置的準(zhǔn)直透鏡3及物鏡6、光束分離器4、反射鏡5、聚光透鏡9以及受光元件10。光束分離器4分離從光盤上反射的反射光。由聚光透鏡9將光束分離器4分離的反射光引入受光元件10。
以下說明上述光傳感器裝置的工作情況。在對(duì)CD系列光盤7進(jìn)行信息記錄、再生或刪除時(shí)，雙波長半導(dǎo)體激光器元件1開始工作。用三光束產(chǎn)生用衍射光柵2衍射從雙波長半導(dǎo)體激光器元件1射出的用實(shí)線表示的紅外光(波長λ1＝785nm)光束，并分離成三條光束(0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三條光束通過準(zhǔn)直透鏡3由散射光束變成平行光束，經(jīng)反射鏡5入射在物鏡6上，然后聚光在CD系列光盤7上。從CD系列光盤7反射的反射光經(jīng)過物鏡6、反射鏡5，通過光束分離器4改變方向，由聚光透鏡9聚光在受光元件10上。從入射到受光元件10的主光束及副光束檢測(cè)RF信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)、跟蹤誤差信號(hào)。
此外，在對(duì)DVD系列光盤8進(jìn)行信息記錄、再生或刪除時(shí)，雙波長半導(dǎo)體激光器元件1的紅色半導(dǎo)體激光器芯片開始工作。用三光束產(chǎn)生用衍射光柵2衍射從雙波長半導(dǎo)體激光器元件1射出的用虛線表示的紅色光(波長λ2＝650nm)光束，并分離三條光束(0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三條光束通過準(zhǔn)直透鏡3由散射光束變成平行光束，經(jīng)反射鏡5入射在物鏡6上，然后聚光在DVD系列光盤8上。從DVD系列光盤8反射的反射光經(jīng)過物鏡6、反射鏡5，通過光束分離器4改變方向，由聚光透鏡9聚光在受光元件10上。從入射到受光元件10的主光束及副光束檢測(cè)RF信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)、跟蹤誤差信號(hào)。
根據(jù)本實(shí)施方式，如后述那樣，通過設(shè)定三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的周期Λ及位置，可以得到如圖2A和圖2B所示那樣的光束和軌道的配置關(guān)系。此處所說的三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的位置，指的是從構(gòu)成雙波長半導(dǎo)體激光器元件1的紅外/紅色半導(dǎo)體激光器芯片的出射端面到三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的空氣換算長度d。
圖2A表示CD系列光盤7(軌道間距T1)的凸緣(land)11及溝槽(groove)12與聚光在它們上面的主光束13及副光束14的關(guān)系。圖2B表示DVD系列光盤8(軌道間距T2)的凸緣15及溝槽16與聚光在它們上面的主光束17及副光束18的關(guān)系。在主光束13、17分別位于溝槽12、16上面時(shí)，副光束14、18分別位于凸緣11、15上面，而且連接主光束和副光束中心點(diǎn)的直線與垂直于軌道間距方向的直線所形成的角度α相互相等。
以下，詳細(xì)說明本實(shí)施方式中的三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的周期Λ及配置。如圖2A及圖2B所示，在主光束和副光束位于光盤上面時(shí)，如將主光束13和副光束14間的距離設(shè)定為L1，主光束17和副光束18間的距離設(shè)定為L2，0以上的整數(shù)設(shè)定為m、n時(shí)，成立以下關(guān)系式L1×sinα＝(2m+1)×T1/2…(1)L2×sinα＝(2n+1)×T2/2…(2)
此處，圖2所示的本實(shí)施方式的構(gòu)成相當(dāng)于m、n都為0時(shí)的情況，但為了表示更一般的情況，所以采用m、n進(jìn)行說明。
此外，如果紅外光λ1的三光束產(chǎn)生用衍射光柵2形成的衍射角設(shè)定為θ1，紅色光λ2的三光束產(chǎn)生用衍射光柵2形成的衍射角設(shè)定為θ2，在與三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的周期Λ之間成立以下關(guān)系式Λ×sinθ1＝λ1… (3)Λ×sinθ2＝λ2… (4)此外，如果將在CD系列光盤上記錄、再生或刪除信息時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β1，將在DVD系列光盤上記錄、再生或刪除信息時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β2，光盤上的主光束和副光束間的距離L1、L2以及從紅外/紅色半導(dǎo)體激光器芯片出射端面到三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的空氣換算長度之間成立以下關(guān)系式d×tanθ1β1×L1… (5)d×tanθ2β2×L2… (6)此處，如果通過公式(1)～(6)求出與三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的周期Λ(不定值)和確定值T1、T2、β1、β2、m、n、λ1、λ2的關(guān)系，成立如下關(guān)系式β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}0 … (7)由此，從式(7)求出衍射光柵2的周期Λ。
此外，關(guān)于L1、L2、d，如果首先對(duì)L1選擇了光驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)上的適當(dāng)值，由式(1)、(2)求出L2L2＝(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1 … (8)此外，由式(1)、(2)、(5)、(6)求出此時(shí)的d及α為α＝sin-1{(2m+1)×T1/2/L1} … (9)
dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}＝β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)} …(10)通過利用以上所示的三光束產(chǎn)生用衍射光柵2的位置及周期的關(guān)系，能夠只使用一個(gè)雙波長半導(dǎo)體激光器元件1和一個(gè)三光束產(chǎn)生用衍射光柵2，構(gòu)成在不同軌道間距的光盤上進(jìn)行記錄、再生或刪除信息的光傳感器裝置。這樣就不需要像以往那樣分別采用兩組半導(dǎo)體激光器元件和兩組三光束產(chǎn)生用衍射光柵，因此能夠容易使裝置小型化。
此外，還能削減光學(xué)部件件數(shù)，同時(shí)簡化光傳感器裝置的調(diào)整工序，大幅度降低成本。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器裝置，具有產(chǎn)生光束的半導(dǎo)體激光器光源、將上述光束分離成主光束和副光束的衍射光柵、將用上述衍射光柵產(chǎn)生的上述主光束和副光束引入光信息介質(zhì)上的光學(xué)元件、從上述光信息介質(zhì)反射的反射光檢測(cè)信號(hào)的受光元件，其特征在于，上述半導(dǎo)體激光器光源由雙波長半導(dǎo)體激光器元件構(gòu)成，在該雙波長半導(dǎo)體激光器元件中，產(chǎn)生波長λ1的光束的半導(dǎo)體激光器芯片和產(chǎn)生波長λ2的光束的半導(dǎo)體激光器芯片集成在一個(gè)芯片上，或接近地偏置；上述衍射光柵具有將上述雙波長半導(dǎo)體激光器元件產(chǎn)生的上述波長λ1的光束或上述波長λ2的光束分離成主光束和副光束的一個(gè)衍射周期Λ；還包括作為聚光裝置的準(zhǔn)直透鏡；上述衍射光柵被布置在上述雙波長半導(dǎo)體激光器元件和上述準(zhǔn)直透鏡之間；對(duì)不同軌道間距的光信息介質(zhì)進(jìn)行信息記錄或讀取、及伴隨該記錄和讀取的跟蹤控制；在對(duì)軌道間距T1的第1光信息介質(zhì)記錄或再生時(shí)使用上述波長λ1的光束，對(duì)軌道間距T2的第2光信息介質(zhì)記錄或再生時(shí)使用上述波長λ2的光束，將通過上述衍射光柵衍射上述波長λ1的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第1光信息介質(zhì)上的間隔設(shè)定為L1，將通過上述衍射光柵衍射上述波長λ2的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第2光信息介質(zhì)上的間隔設(shè)定為L2，將m和n設(shè)定為0以上整數(shù)時(shí)，下述關(guān)系式成立L2＝(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1；在將從上述波長λ1的半導(dǎo)體激光器芯片及上述波長λ2的半導(dǎo)體激光器芯片到上述衍射光柵的距離設(shè)定為d，該d是換算為空氣折射系數(shù)的值，將對(duì)上述第1光信息介質(zhì)記錄或再生時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β1，將對(duì)上述第2光信息介質(zhì)記錄或再生時(shí)的光學(xué)倍率設(shè)定為β2時(shí)，下述關(guān)系式成立β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}0dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}＝β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)}。
2.如權(quán)利要求
1記載的光傳感器裝置，其特征在于將連接上述衍射光柵衍射上述波長λ1的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第1光信息介質(zhì)上的各中心點(diǎn)的直線、與垂直于上述第1光信息介質(zhì)的軌道間距方向的直線所形成的角度設(shè)定為α1，其中0＜α1＜90，將連接上述衍射光柵衍射上述波長λ2的光束而產(chǎn)生的主光束和副光束在上述第2光信息介質(zhì)上的各中心點(diǎn)的直線與垂直于上述第2光信息介質(zhì)的軌道間距方向的直線所形成的角度設(shè)定為α2，其中0＜α2＜90，此時(shí)下述關(guān)系式成立α1＝α2＝sin-1{(2m+1)×T1/2/L1}＝sin-1{(2n+1)×T2/2/L2}。
專利摘要
本發(fā)明提供一種光傳感器裝置，具有產(chǎn)生光束的半導(dǎo)體激光器光源、將光束分離成主光束和副光束的衍射光柵、將用衍射光柵產(chǎn)生的主光束和副光束引入光信息介質(zhì)上的光學(xué)元件、從光信息介質(zhì)反射的反射光檢測(cè)信號(hào)的受光元件，半導(dǎo)體激光器光源由雙波長半導(dǎo)體激光器元件構(gòu)成，雙波長半導(dǎo)體激光器元件將產(chǎn)生波長λ1的光束的半導(dǎo)體激光器芯片和產(chǎn)生波長λ2的光束的半導(dǎo)體激光器芯片集成在一個(gè)芯片上或接近地偏置；衍射光柵具有將雙波長半導(dǎo)體激光器元件產(chǎn)生的波長λ1的光束或波長λ2的光束分離成主光束和副光束的一個(gè)衍射周期Λ；對(duì)不同軌道間距的光信息介質(zhì)進(jìn)行信息記錄。該光傳感器裝置適用于兩種不同軌道間距的光信息介質(zhì)。
文檔編號(hào)G11B7/00GKCN1221959SQ03122972
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年4月23日
發(fā)明者高須賀祥一, 伊勢(shì)浩二, 石田裕之, 小野將之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan