專(zhuān)利名稱(chēng)：可掃描多個(gè)軌跡的兼容光學(xué)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可同時(shí)掃描多個(gè)數(shù)據(jù)軌跡的光學(xué)頭，具體地涉及一種能同時(shí)在/從記錄媒體上記錄和/或再現(xiàn)信息的光學(xué)頭，而該記錄媒體可以具有兩種厚度中的一種厚度。


圖1是普通的光學(xué)頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
如圖1所示，光學(xué)頭包括一光源10、一物鏡25、一分束器23和一光檢測(cè)器29。光源10包括一個(gè)普通的端發(fā)射激光器，用于從層疊的半導(dǎo)體材料層的側(cè)邊發(fā)射光。參見(jiàn)圖2A，端發(fā)射激光器二極管安裝在固定于基底13的固定座12的側(cè)壁上，因此從側(cè)面發(fā)射的光直達(dá)記錄媒體1(見(jiàn)圖1)。其另一種結(jié)構(gòu)如圖2B所示，端發(fā)射激光二極管可安裝在基底15上，可利用一反射鏡14將光線反射到分束器23(圖1)上。
圖1中的物鏡25將由光源10發(fā)出的光聚焦在記錄媒體1的記錄表面上形成一個(gè)光點(diǎn)。
位于光源10和物鏡25之間的光路上的分束器23反射光源10的大部分光線并將從記錄媒體1的記錄表面上反射的光傳播到光檢測(cè)器29。
光檢測(cè)器29接收來(lái)自記錄媒體1的記錄表面的反射光，以檢測(cè)射頻(RF)信號(hào)和誤差信號(hào)。光檢測(cè)器29包括多個(gè)的各自獨(dú)立接收光的分離的片(未示出)。
光學(xué)頭還包括一光柵21和一準(zhǔn)直透鏡(未示出)，它們位于光源10和記錄媒體1之間。光柵21將入射光衍射為0級(jí)光束和±1級(jí)光束，以便使光檢測(cè)器29能夠利用三光束方法檢測(cè)跟蹤誤差信號(hào)。準(zhǔn)直透鏡使發(fā)散的光束準(zhǔn)直。
此外，在分束器23和光檢測(cè)器29之間的光路上還可設(shè)置一散光鏡27。通常，散光鏡27是半圓柱形的，當(dāng)物鏡25和記錄媒體1之間的距離等于焦距時(shí)，該散光鏡在光檢測(cè)器29上形成一圓形光束，否則形成一橢圓形光束。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)頭中，信息的記錄或再現(xiàn)是在由一光源10發(fā)射的單束光沿著形成在記錄媒體1的記錄表面上的軌跡螺旋式地移動(dòng)的期間進(jìn)行的。因此采用上述光學(xué)頭的記錄/再現(xiàn)裝置的信息處理速度取決于用于旋轉(zhuǎn)記錄媒體1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。由于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度只能有限地提高，因而系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低。
本發(fā)明的目的在于提供一種能同時(shí)掃描記錄媒體的多個(gè)軌跡，以提高信息的處理速度而不需提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并對(duì)不同格式的記錄媒體能兼容的光學(xué)頭。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種光學(xué)頭，包括一光源，其包括至少兩個(gè)相鄰的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，用于發(fā)射平行于VCSEL的半導(dǎo)體材料層的層疊方向的光；一物鏡，用于將至少兩束來(lái)自光源的光聚焦在記錄媒體上；一偏振光束分光器，位于光源和物鏡之間的光路上，用于改變?nèi)肷涔獾膫鞑シ较?；一光控制器，位于光源和記錄媒體之間的光路上，用于控制由物鏡聚焦的光的焦點(diǎn)位置；至少兩個(gè)光檢測(cè)器，用于分別接收由記錄媒體反射的經(jīng)物鏡和偏振光束分光器的光。
通過(guò)以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，附圖中圖1是傳統(tǒng)光學(xué)頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2A和2B是傳統(tǒng)光學(xué)頭采用的光源的示例的簡(jiǎn)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的能掃描多個(gè)軌跡的光學(xué)頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭采用的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的示意剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭采用的一種光控制器示例的簡(jiǎn)圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭采用的另一種光控制器示例的簡(jiǎn)圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭采用的再一種光控制器示例的簡(jiǎn)圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭采用的一種光檢測(cè)器示例的簡(jiǎn)圖；圖9示出在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)頭中，由光源發(fā)射的光聚焦在記錄媒體的軌跡上的狀態(tài)。
參見(jiàn)圖3，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)頭包括光源30，用于發(fā)射激光束；一光路改變裝置，例如一偏振光束分光器40，用于改變?nèi)肷涔獾膫鞑ヂ窂?；物鏡80，用于將入射光聚焦在記錄媒體1的記錄表面上；光控制器70，用于控制由物鏡80聚焦的光的焦點(diǎn)位置；光檢測(cè)器100，用于通過(guò)偏振光束分光器40接收由記錄媒體1反射的光。
光源30是一個(gè)半導(dǎo)體激光器，用于發(fā)射兩束或多束激光，以便在記錄媒體1的記錄表面的至少兩個(gè)螺旋軌跡上形成光學(xué)點(diǎn)。光源30最好包括至少兩個(gè)相鄰的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，用于發(fā)射平行于層疊方向的光。
圖4示出光源30的示例。光源30包括相鄰排列的第一、第二和第三VCSEL 30a、30b和30c。VCSEL 30a、30b和30c各包括一個(gè)襯底32、相繼層疊在襯底32上的一個(gè)下分布布拉格反射(DBR)層33、一有源層34和一個(gè)上DBR層35、一形成在襯底32下部的下電極層31和位于上DBR層35上的上電極層36。
下DBR層33是通過(guò)交替層疊兩種各具有不同反射率的同類(lèi)型半導(dǎo)體材料層而形成的。上DBR層35是通過(guò)交替層疊兩種與下DBR層33不同且具有相互不同的反射率的半導(dǎo)體材料層而形成的。
在上電極層36上形成有窗口37a、37b和37c，用于發(fā)射穿過(guò)上層DBR35的光。通常，第一、第二和第三VCSEL 30a、30b和30c在同一工藝過(guò)程中制作在一個(gè)襯底31上。
當(dāng)采用第一、第二和第三VCSEL 30a、30b和30c作為光源30時(shí)，從三個(gè)窗口37a、37b和37c發(fā)射的光在經(jīng)過(guò)偏振光束分光器40(見(jiàn)圖3)和物鏡80后聚焦在記錄媒體1的記錄表面的不同軌跡上。這里，物鏡80最好是一個(gè)消球差透鏡，以便將來(lái)自不同光路的入射光聚焦在記錄媒體的不同軌跡上。
此外，也可采用以陣列結(jié)構(gòu)排列的端發(fā)射激光器作為光源30。
偏振光束分光器40直接傳播來(lái)自光源30的具有一個(gè)偏振方向的入射光并反射來(lái)自物鏡80的具有另一偏振方向的入射光。在此，光學(xué)頭最好還包括一個(gè)位于偏振光束分光器40和物鏡80之間的光路上的λ/4延持片60，用于將入射的線性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光和將入射的圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光。
在本發(fā)明中，光路改變裝置并不局限于偏振光束分光器40，它還可以包括一個(gè)分束器，用于以預(yù)定的光量比來(lái)傳播和反射入射光；以及一全息光學(xué)元件(HOE)，用于根據(jù)入射光的方向線性傳播或衍射傳播入射光。
光控制器70控制經(jīng)物鏡80聚焦在記錄媒體1上的光點(diǎn)的大小，以便可兼容地采用不同厚度的多種盤(pán)格式(例如1.2mm的CD lb或0.6mm的DVD 1a)來(lái)作為記錄媒體1。
為此(如圖3所示)，光控制器70可包括一個(gè)透光元件71，該元件具有阻光部分72，用于阻擋穿過(guò)物鏡80的中間區(qū)域B的至少一部分光，該元件設(shè)置在與物鏡80分離的光路上。這種設(shè)置的依據(jù)是由于球面像差，使經(jīng)過(guò)物鏡80的近軸區(qū)域A的光與經(jīng)過(guò)物鏡80的遠(yuǎn)軸區(qū)域C的光聚焦在不同位置上。這里，“近軸區(qū)域A”表示接近物鏡80的中心軸(光軸)的具有可忽略的球面像差的區(qū)域?！斑h(yuǎn)軸區(qū)域C”表示與近軸區(qū)域A相比離光軸較遠(yuǎn)且具有較大球面像差的區(qū)域，“中間區(qū)域B”表示近軸區(qū)域A和遠(yuǎn)軸區(qū)域C之間的區(qū)域。
最好通過(guò)在透光件71上形成一反射膜或在其上形成一散射光柵來(lái)制成阻光部分72。
此外，光控制器還可以包括一個(gè)直接形成在物鏡80的表面上的光控制部分。如圖5所示，光控制器可包括涂覆在物鏡80的表面上的光控制層73，用于阻擋或散射入射到物鏡80的中間區(qū)域的至少一部分光。如圖6所示，光控制器可包括形成在物鏡80的表面上的環(huán)形槽74，用于散射或反射入射光。
圖7示出光控制器的又一示例。如圖7所示，光控制器包括一個(gè)液晶板75，位于離開(kāi)物鏡80的光路上；和一驅(qū)動(dòng)源76，用于有選擇地為液晶板75提供電源。液晶板75根據(jù)記錄媒體的類(lèi)型有選擇地逐個(gè)象素點(diǎn)地傳播光，以控制光點(diǎn)的位置。
可設(shè)置與光源30發(fā)射光的數(shù)目相同的檢測(cè)器100(圖3)，以接收自記錄媒體1反射的光。如圖4所示，當(dāng)采用三個(gè)VCSEL 30a、30b和30c作為光源30時(shí)，本發(fā)明的光學(xué)頭包括第一、第二和第三光檢測(cè)器100a、100b和100c，圖8所示。這里，第一、第二和第三光檢測(cè)器100a、100b和100c中的至少一個(gè)包括至少兩個(gè)分離片(divided plates)，用于分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以檢測(cè)記錄媒體1的跟蹤誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)。如圖8所示，第二光檢測(cè)器100b最好包括4個(gè)長(zhǎng)方形的分離片A1、B1、C1和D1和4個(gè)L形分離片A2、B2、C2和D2。
這里，四個(gè)矩形分離片A1、B1、C1和D1用于檢測(cè)較薄的盤(pán)(例如DVD)的誤差信號(hào)，而全部分離片(A1+A2)、(B1+B2)、(C1+C2)和(D1+D2)用于檢測(cè)較厚的盤(pán)(例如CD)的誤差信號(hào)。
此外，本發(fā)明的光學(xué)頭最好進(jìn)一步包括一位于光源30(圖3)和光控制器70之間的光路上的準(zhǔn)直透鏡，用于對(duì)從光源30入射的發(fā)散光準(zhǔn)直。
本發(fā)明的光學(xué)頭最好還包括一個(gè)位于偏振光束分光器40和光檢測(cè)器100之間的光路上的探測(cè)透鏡90，用于借助像散方法檢測(cè)聚焦誤差。
下面描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)頭的操作。
參照?qǐng)D3，從第一、第二和第三VCSEL 30a、30b和30c發(fā)射的光順序經(jīng)過(guò)偏振光束分光器40、準(zhǔn)直透鏡50、λ/4延遲片60、光控制器70和物鏡80在記錄媒體1上形成光點(diǎn)。如圖9所示，形成在記錄媒體1上的光點(diǎn)聚焦在不同的軌跡上。圖9示出采用CD作為記錄媒體1的例子。如圖所示，從第一、第二和第三VCSEL 30a、30b和30c發(fā)射的光分別聚焦在第一、第二和第三軌跡位置110a、110b和110c上。從各個(gè)軌跡上反射的光經(jīng)過(guò)物鏡80、光控制器70和λ/4延遲片60、偏振光束分光器40和探測(cè)透鏡90被第一、第二和第三光檢測(cè)器100a、100b和100c(圖8)接收。由第一、第二和第三光檢測(cè)器100a、100b和100c接收的光被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以便由電信號(hào)檢測(cè)記錄在各個(gè)軌跡上的信息，同時(shí)由光檢測(cè)器100b檢測(cè)物鏡80的聚焦誤差信號(hào)和跟蹤誤差信號(hào)。在此采用普遍公知的像散方法檢測(cè)聚焦誤差信號(hào)，采用差分相位檢測(cè)(DPD)法檢測(cè)跟蹤誤差。
根據(jù)本發(fā)明，在CD旋轉(zhuǎn)時(shí)，可同時(shí)檢測(cè)記錄在三個(gè)軌跡上的信息，因此不必提高用于旋轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就能提高信息處理速度。
另外，如上所述，當(dāng)采用以光源30在CD的三個(gè)相鄰軌跡上形成光點(diǎn)的光學(xué)頭來(lái)再現(xiàn)記錄在DVD上的信息時(shí)，由于CD和DVD之間的軌跡距離的差別，很難在DVD的三個(gè)軌跡上形成光點(diǎn)。因此，在這種情況下，使用一個(gè)光源僅再現(xiàn)記錄在一個(gè)軌跡上的信息。
如上所述，在本發(fā)明的光學(xué)頭中，通過(guò)采用多個(gè)VCSEL和多個(gè)光檢測(cè)器可同時(shí)檢測(cè)記錄在盤(pán)上多個(gè)軌跡上的信息，因此不需提高盤(pán)的轉(zhuǎn)速就能提高信息處理速度。此外，在光路上設(shè)置了光控制器，因此可適用具有不同格式的盤(pán)。
以上借助特定實(shí)施例描述和圖示了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于上述特定形式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離由權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行其它改變或變型。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)頭，包括一光源，用于發(fā)射光；一物鏡，用于將光源發(fā)射的光聚焦在記錄媒體上；一偏振光束分光器，位于光源和物鏡之間的光路上，用于改變?nèi)肷涔獾膫鞑シ较?；一光檢測(cè)器，用于通過(guò)物鏡和偏振光束分光器接收從記錄媒體上反射的光；其特征在于，光學(xué)頭包括一個(gè)位于光源和記錄媒體之間的光路上的光控制器，用于控制由物鏡聚焦的光的焦點(diǎn)位置，所述光源至少包括兩個(gè)相鄰的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，用以發(fā)射與半導(dǎo)體材料層的層疊方向平行的光，光檢測(cè)器的數(shù)量至少為二，各用于接收從VCSEL發(fā)射其后從記錄媒體上反射的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中每個(gè)VCSEL包括一襯底；一下分布布拉格反射(DBR)層、一有源層和一上DBR層，它們依次層疊在襯底上；一形成在襯底下部的下電極層；和一形成在上DBR層上的上電極層，其具有一光發(fā)射窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，進(jìn)一步包括一λ/4延遲片，用于將入射的線性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光以及將入射的圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中所述光檢測(cè)器是一個(gè)具有阻光部分的透光元件，其位于與所述物鏡分離的光路上，用于阻擋至少一部分穿過(guò)物鏡的中間區(qū)域的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中所述光控制器包括一形成在物鏡的一個(gè)表面上的光控制部分，用于阻擋或散射通過(guò)物鏡的中間區(qū)域的至少一部分光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭，其中所述光控制部分包括一利用一反射膜形成在所述物鏡表面上的光控制層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭，其中所述光控制部分包括一形成在所述物鏡的表面上的環(huán)形槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中所述光控制器包括一位于離開(kāi)所述物鏡的光路上的液晶板；一驅(qū)動(dòng)源，用于有選擇地為該液晶板提供電源，以便有選擇地限制入射光通過(guò)區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中所述光檢測(cè)器的數(shù)目與所述VCSEL的數(shù)目相同，并且至少一個(gè)光檢測(cè)器具有至少兩個(gè)分離片，用于分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以檢測(cè)記錄媒體的跟蹤誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)。
全文摘要
一種可掃描多個(gè)軌跡的光學(xué)頭,包括一至少具有兩個(gè)垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的光源,用于發(fā)射至少兩束光;和一光控制裝置,用于控制不同厚度的兩種格式記錄媒體之一上的焦點(diǎn)位置。由每個(gè)VCSEL發(fā)射的光依次經(jīng)過(guò)偏振光束分光器、光控制裝置和物鏡聚焦在記錄媒體的相鄰軌跡上,從記錄媒體上反射的光經(jīng)物鏡、光控制裝置和偏振光束分光器被光檢測(cè)器接收。光檢測(cè)器的數(shù)目等于VCSEL的數(shù)目,以便接收對(duì)應(yīng)于每個(gè)軌跡的光。
文檔編號(hào)G11B19/12GK1182263SQ9712117
公開(kāi)日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1997年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月29日
發(fā)明者樸壽韓, 元鐘華, 樸春成 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社