專利名稱：光盤設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光盤設備，尤其是一種能從諸如DVD、CD之類規格可變的多種光盤中讀取數據或將數據記錄在該光盤上的光盤設備。
背景技術：
諸如DVD播放器和DVD記錄器之類的光盤設備，被配置為能夠從多種光盤中讀取數據或將數據記錄該光盤上，這些光盤可以是例如CD、CD-R和CD-RW(在此統一簡稱為CD)，也可是DVD、DVD-R、DVD-RW及DVD-ROM，這些光盤可在規格上變化。
因此，用于讀取DVD和CD中的數據或將數據記錄在DVD和CD上的激光束的波長是相互不同的，這是由于DVD和CD的記錄密度不同。因此，兩個半導體激光器(包括集成激光器芯片)用于輸出分別具有不同波長的兩束激光束。另一方面，為了減少光盤設備中所使用的光學拾波器(opticalpickup)的尺寸和重量以及降低成本，已經提出了采用相同光學系統將從兩個半導體激光器輸出的激光束會聚在一光盤上。
此外，在這些光盤設備中，為了檢測跟蹤誤差，利用衍射光柵將激光束分離成零階衍射光、正一階衍射光和負一階衍射光這三條光束。
在日本特許公開2002-190133中，在板狀光學元件的兩個表面上分別形成有用于DVD的衍射光柵和用于CD的衍射光柵。在這種方法中，因為一個衍射光柵的光柵槽與另一衍射光柵的光柵槽所形成的角度為0.68度的較小角度，所以被一個衍射光柵所衍射的光會與被另一衍射光柵所衍射的光相互干涉。在CD的情況下，特別是，正一階衍射光次光束(sub-beam)與負一階衍射光次光束之間的強度比變大，從而跟蹤誤差信號的誤差分量也變得更大。
在日本特許公開2003-162831中，為了使正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束的一推挽信號的振幅基本為零，衍射光柵由相移衍射光柵(phase-shifting diffraction grating)制成，以獲得一部分激光束的相位差。該相移衍射光柵被形成為使得形狀象正方形的板狀光學元件例如被分為四個正方形區域，而且在關于該光學元件(光軸)的中心對稱的兩個區域內的光柵槽移動離開其它兩個區域中的光柵槽1/4柵距。然而，制造如此復雜、高精度光柵槽的光學元件是困難的。這種方法會增加制造成本，且由于光柵槽的形狀誤差而產生了新的問題。
在日本特許公開2004-39109中，為了防止用于CD的激光束被用于DVD的衍射光柵所衍射及用于DVD的激光束被用于CD的衍射光柵所衍射，衍射光柵被形成為使得衍射光柵槽的深度大于一般光柵槽的深度，而且光柵槽的占空率(duty ratio)偏離0.5。然而，制造如此復雜、高精度光柵槽的光學元件是困難的。這種方法會增加制造成本，且由于光柵槽的形狀誤差而產生了新的問題。
在日本特許公開2002-208166中，光學元件的兩個表面都設有衍射光柵。靠近光源的一個衍射光柵不但衍射用于DVD的激光束而且衍射用于CD的激光束，而另一衍射光柵再衍射來自光盤的反射光，從而將用于DVD的激光束和用于CD的激光束引導到設置在各自不同位置的受光部件。采用這樣一種配置，要求有兩對受光器件，這與減小光學拾波器的尺寸和重量以及降低成本的目的是背道而馳的。
發明內容
本發明用于解決上述問題，而且其目的在于提供一種光盤設備，以減少光學拾波器的尺寸和重量以及降低成本，減少兩個衍射光柵的衍射光之間相互干涉的影響，從而提高光盤設備中跟蹤誤差信號的檢測精度。
通過采用在各表面上形成有用于衍射分別具有不同波長的兩束光束的衍射光柵的一光學元件，該光盤設備能從規格不同的多種光盤中讀取數據或將數據記錄在光盤上，而且通過使用同樣的光學系統，該光盤設備可使從兩個半導體激光器輸出的激光束會聚在光盤上。
依據本發明實施例的光盤設備采用光學拾波器。該光盤包括光源，用于輸出第一激光束和第二激光束，該第一激光束和該第二激光束分別具有與具有不同規格的第一光盤和第二光盤相對應的不同波長；及，一普通光學系統，用于使該第一激光束和該第二激光束會聚在光盤上并將來自該光盤的反射光束引導到一個受光部件。
該光學系統包括衍射光學元件，在該衍射光學元件上形成有分別用于將該第一激光束和該第二激光束分離成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束這三條光束的兩個衍射光柵。
該衍射光學元件具有兩個相互平行的平面，而且第一衍射光柵形成于該光學元件的一個表面上，第二衍射光柵形成于該光學元件的另一表面上，使得連接由該第一衍射光柵所衍射的該第一激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向和連接由該第二衍射光柵所衍射的該第二激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向屬于相對側。
根據這樣的結構，第一激光束和第二激光束能會聚在光盤上，并可使用普通的光學系統將來自光盤的反射光束引導到一個光束接收部件。因此，可以減少光學拾波器的尺寸及重量并降低光學拾波器的成本。
此外，該光學系統包括一衍射光學單元，在該衍射光學單元上形成分別用于將第一激光束和第二激光束分離成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束這三個光束的衍射光柵。在該光學元件上，第一衍射光柵形成于一個表面上，第二衍射光柵形成于另一表面上，使得連接第一衍射光柵的各衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向和連接第二衍射光柵的各衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向屬于相對側。因此，與傳統的實例相比較，可以減少第一衍射光柵的衍射光和第二衍射光柵的衍射光的影響，并提高跟蹤誤差信號的檢測精度。
圖1是示出依據本發明實施例的光盤設備的結構方框圖；圖2是示出光盤設備中的光學拾波器的結構示意圖；圖3是示出光盤設備中的光學拾波器的改型結構示意圖；圖4是示出會聚在傳統光盤設備中光盤上的三束光束的位置與該光盤上的磁道之間關系的示意圖；圖5是示出會聚在依據本實施例的光盤設備中光盤上的三束光束的位置和該光盤上的磁道之間關系的示意圖；圖6是列舉傳統衍射光學元件的第一衍射光柵和第二衍射光柵與磁道方向所形成的角度的示意圖；圖7是列舉依據本實施例的衍射光學元件的第一衍射光柵和第二衍射光柵與磁道方向所形成的角度的示意圖；具體實施方式
下面來說明依據本發明實施例的光盤設備及在該設備中所使用的光學拾波器。圖1示出了依據該實施例的光盤設備的結構。
光盤設備1包括工作臺3，其上放置著光盤2；主軸馬達4，其用于旋轉驅動工作臺3及放置在工作臺3上的光盤2；光學拾波器5，用于將激光束照射到記錄有數據的光盤2的表面上，以便讀取記錄在光盤2上的數據和/或將數據記錄在光盤2上；光學拾波器驅動機構6，用于沿光盤2的徑向移動光學拾波器5；和控制器7，用于控制主軸馬達4、光學拾波器5和光學拾波器驅動機構6。
光盤設備1例如是可以從只可復制的DVD(ROM)和CD(ROM)來讀取數據，而且可以從可記錄的DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM、CD-R及CD-RW中讀取數據或將數據記錄在其內的DVD記錄器。在下文中，DVD、DVD-R、DVD-RW及DVD-RAM共同地被稱為“DVD”，而CD、CD-R及CD-RW共同地被稱為“CD”。
圖2示出了光盤設備1中所使用的光學拾波器5的結構。光學拾波器5具有用于輸出具有適合于DVD(第一光盤)的660nm波長(第一波長)的第一激光束的第一激光源51、和用于輸出具有適合于CD(第二光盤)的797nm波長(第二波長)的第二激光束的第二激光源52。該第一激光源51和該第二激光源52以約100μm的間隔基本相互平行地布置，且由一個芯片形成為半導體激光器件50。
為了與半導體激光器件50的發光面相對，設置了衍射光學元件53，并使與半導體激光器件50的該發光面相對的衍射光學元件53至少一部分的形狀象平行板。在與半導體激光器件50的該發光面相對的衍射光學元件53的表面上形成第一衍射光柵，用于衍射適用于DVD的該第一激光束，例如將光束分離成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束這三條光束。此外，在與半導體激光器件50的該發光面相對的該表面的相對表面上形成第二衍射光柵，用于衍射適用于CD的該第二激光束，例如將光束分離成一零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束這三條光束。
在使半導體激光器件50與衍射光學元件53連接的光軸延伸線上設置有半反射鏡54，其用于使由衍射光學元件53分離的三束光的一部分通過而其余部分沿基本垂直的方向被反射。在本實施例中，被半反射鏡54以直角彎曲后的光軸被設為垂直于光盤2的數據記錄表面。在由透明反射鏡54以直角彎曲后的該光軸上，設置有使被半反射鏡54反射的三束光的每一束準直的準直透鏡55和用于允許準直光束會聚在光盤2的數據記錄表面上的物鏡56。此外，在由位于磁盤2的另一側的半反射鏡54所彎曲后的該光軸延伸線上設置有一受光器件57，用于接收由光盤2反射的、被物鏡56和準直透鏡55會聚的、并穿過半反射鏡54的反射光束。
各個元件的布置不限于此。如圖3所示，半導體激光器件50和衍射光學元件53可以布置在與光盤2的數據記錄表面垂直的光軸上；而受光器件57可以沿平行于光盤2的數據記錄表面的方向布置在被半反射鏡54彎曲后的光軸上。
隨后來說明在衍射光學元件53上形成的第一衍射光柵及第二衍射光柵的光柵槽方向。一般地，采用三光束方法來檢測復制CD時的跟蹤誤差。例如在復制DVD的過程中可以采用推挽方法。在任一情況下，，激光束利用衍射光柵衍射而形成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束這三條光束。
圖4給出了例如在日本特許公開2002-190133公開的傳統光盤設備中會聚在光盤上的三條光束的位置和光盤磁道之間的關系。在圖4中，光盤上的磁道被表示為平行直線40。為了易于比較，將由適用于DVD的第一衍射光柵所衍射的第一激光束的零階衍射光主光束D0和由適用于CD的第二衍射光柵所衍射的第二激光束的零階衍射光主光束C0示于相同位置。符號+D1和一D1分別對應于DVD且代表著由第一衍射光柵所衍射的第一激光束的正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束的位置。符號+C1和-C1分別對應于CD且代表著由第二衍射光柵所衍射的第二激光束的正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束的位置。
如圖4所示，在傳統光盤設備中的光盤上，第一衍射光柵及第二衍射光柵的光柵槽方向以下述方式來設置連接由第一衍射光柵所衍射的第一激光束的正一階衍射光+D1、零階衍射光D0及負一階衍射光-D1的直線LD與磁道40相交的方向和連接由第二衍射光柵所衍射的第二激光束的正一階衍射光+C1、零階衍射光C0及負一階衍射光-C1的直線LC與磁道40相交的方向屬于同一側。在圖4中，該直線LD與磁道40形成的夾角被定義為ΦD，該直線LC與磁道40形成的夾角被定義為ΦC。
因此，如日本特許公開2002-190133所述，第一衍射光柵的光柵槽與第二衍射光柵的光柵槽所形成的角度(ΦC-ΦD)為0.68度的一較小值，從而被第一衍射光柵所衍射的光與被第二衍射光柵所衍射的光相干涉。在CD中，有一問題是正一階衍射光次光束與負一階衍射光次光束之間的強度比變得更大，且跟蹤誤差信號的誤差分量也變得更大。
隨后，圖5示出了根據本實施例的光盤設備1中被聚焦在光盤2上的三束光的位置和光盤上的磁道40之間的關系，圖5中相同的參考號代表著與圖4中的相同元件。
如圖5所示，在依據本實施例所述的光盤設備1中的光盤2上，第一衍射光柵及第二衍射光柵的光柵槽方向以下述方式來設置連接由第一衍射光柵所衍射的第一激光束的正一階衍射光+D1、零階衍射光D0及負一階衍射光-D1的直線LD與磁道40相交的方向和連接由第二衍射光柵所衍射的第二激光束的正一階衍射光+C1、零階衍射光C0及負一階衍射光-C1的直線LC與磁道40相交的方向屬于相對側。
因此，第一衍射光柵的光柵槽與第二衍射光柵的光柵槽所形成的角度(ΦC+ΦD)約為1.8度，該角度大于在傳統設備中所形成的角度。因此被第一衍射光柵所衍射的光與被第二衍射光柵所衍射的光干涉的可能性就較小。在CD中，有一問題是正一階衍射光次光束與負一階衍射光次光束之間的強度比變得更小，且跟蹤誤差信號的誤差分量也能更小。因此，因為第一衍射光柵所衍射的光與被第二衍射光柵所衍射的光之間的相互干涉影響減小且跟蹤誤差信號的檢測精度提高，所以光學拾波器5和采用光學拾波器5的光盤設備1的性能穩定。
圖6示出了傳統衍射光學元件的一個實例。圖7示出了依據本實施例所述的衍射光學元件53的一個實例。在圖6和圖7中，以放大的方式來表示第一衍射光柵的光柵槽G1和第二衍射光柵的光柵槽G2分別與光盤2的磁道方向所形成的夾角ΦC和ΦD。
從圖6與圖7的對比可理解的是，衍射光學元件53與傳統衍射光學元件的不同僅在于衍射光柵槽的方向，而制造過程及成本與平常的相同。當跟蹤誤差信號被檢測時，盡管計算由受光器件的每個受光區域所輸出的信號的方法需要稍微改進，但是能通過重寫一算法程序來對其進行處理。因此，利用一個光學系統，分別具有不同波長的第一激光束和第二激光束能會聚在相應的第一光盤和第二光盤上，而且來自光盤的反射光束能會聚在受光器件上。因此，可以減少光盤1的尺寸、重量以及降低成本。
盡管在本實施例的說明中將DVD記錄器作為該光盤設備的一個實例，但是本發明不局限于此。本發明可以應用到所有能從具有不同規格的多種光盤中讀取數據或將數據記錄在光盤上的光盤設備。此外，光盤不限于DVD和CD，更不必說可以支持將來可以被付諸實用的帶有新格式的光盤。
本發明基于2004年7月22日在日本提交的日本專利申請2004-213801，其內容通過參考結合了于此。
盡管參照附圖由實例來詳細地說明了本發明，但是應該清楚的是，對熟悉本領域的技術人員來說，任何變化和修改都是顯而易見的。因此，除非這種變化和修改脫離了本發明的范圍，否則它們都被解釋為包括于本發明之內。
權利要求
1.一種采用光學拾波器的光盤設備，其中，該光盤設備包括光源，用于輸出第一激光束和第二激光束，該第一激光束和該第二激光束分別具有與具有不同規格的第一光盤和第二光盤相對應的不同波長；及，普通光學系統，用于使該第一激光束和該第二激光束會聚在光盤上并將來自該光盤的反射光束引導到一個受光部件；該光學系統包括衍射光學元件，在該衍射光學元件上形成有兩個衍射光柵，所述兩個衍射光柵分別用于將該第一激光束和該第二激光束分離成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束的三條光束；及該衍射光學元件具有兩個相互平行的平面，而且在光盤上，第一衍射光柵形成于該光學元件的一個表面上，第二衍射光柵形成于該光學元件的另一表面上，使得連接由該第一衍射光柵所衍射的該第一激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向和連接由該第二衍射光柵所衍射的該第二激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向屬于相對側。
2.一種采用光學拾波器的光盤設備，其中，包括第一激光源，用于輸出具有適用于第一光盤的第一波長的第一激光束；第二激光源，其設置成與該第一激光源基本平行并距離該第一激光光源預定距離，用于輸出具有適用于第二光盤的第二波長的第二激光束，該第二光盤具有不同于該第一光盤的規格；衍射光學元件，在該衍射光學元件上形成有衍射光柵，所述衍射光柵用于衍射從該第一激光源輸出的該第一激光束和從該第二激光源輸出的該第二激光束，并將光束分離成零階衍射光主光束、正一階衍射光次光束和負一階衍射光次光束的三個光束；半反射鏡，用于使該衍射光學元件所分離的三條光束的一部分通過，并使其余的光束沿一預定方向反射；準直透鏡，用于使通過該半反射鏡或由該半反射鏡反射的三束光束均準直；物鏡，用于使由該準直透鏡校準的準直光束會聚在該光盤的數據記錄表面上；及受光器件，用于接收被該物鏡和該準直透鏡會聚且由該半反射鏡反射或穿過該半反射鏡的反射光束；其中該衍射光學元件具有兩個相互平行的平面，用于衍射該第一激光束的第一衍射光柵形成在一個表面，用于衍射該第二光束的第二衍射光柵形成在另一表面上；該第一衍射光柵及該第二衍射光柵的光柵槽方向被設置成使得連接由該第一衍射光柵所衍射的該第一激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向和連接由該第二衍射光柵所衍射的該第二激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向屬于相對側；及通過使該第一衍射光柵的光柵槽與該第二衍射光柵的光柵槽所形成的角度來改善跟蹤誤差信號的檢測精度，該第一衍射光柵及該第二衍射光柵所衍射的光干涉影響減小。
全文摘要
本發明涉及一種光盤設備，其利用在兩個表面上形成有用于衍射分別具有不同波長的兩激光束的衍射光柵的光學元件；通過使用同樣的光學系統，使由兩個半導體激光器輸出的第一激光束和第二激光束會聚在光盤上。第一衍射光柵及第二衍射光柵的光柵槽方向被設置成使得連接由該第一衍射光柵所衍射的該第一激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向和連接由該第二衍射光柵所衍射的該第二激光束的正一階衍射光、零階衍射光及負一階衍射光的直線與該光盤上的磁道相交的方向屬于相對側。
文檔編號G11B7/09GK1750147SQ200510084959
公開日2006年3月22日 申請日期2005年7月22日 優先權日2004年7月22日
發明者森泰樹 申請人:船井電機株式會社