專利名稱：光拾取設備和光信息記錄/再現設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及光拾取設備和光信息記錄/再現設備，尤其涉及記錄三種波長的光拾取設備和光信息記錄/再現設備。
背景技術：
近年來，利用短波長藍色激光束的高密光信息記錄媒體和記錄/再現這樣媒體的光盤設備得到迅速發展。對這些設備的要求是與諸如CD和DVD之類使用不同波長的各種媒體兼容。
于是，提出了一種光拾取器(例如，參見已
公開日本專利申請公布第2004-103135號)。在這種光拾取器中，將長波長(用于CD)、中波長(用于DVD)、和短波長(用于藍光)的三種波長分成兩組。通過接近物鏡的分束器，使一組包括三種波長的兩種，和使另一組包括其余一種。考慮到布局空間，使兩種波長的那組共用一個光學元件。
還提出了另一種光拾取器(例如，參見已
公開日本專利申請公布第2005-141884號)，它包含發射405nm波段(wavelength band)的激光束的第一半導體激光源；結合發射650nm波段的激光束的第二半導體激光源和發射780nm波段的激光束的第三半導體激光源的半導體激光源；合并每個波段的激光束的光路的光路合并裝置；通過激光束在光信息記錄媒體上形成圖像的物鏡；接收在光信息記錄媒體上反射的激光束以便檢測光信息的光接收元件；和在從每個半導體激光源到光信息記錄媒體的光路和從光信息記錄媒體到光接收元件的光路之間進行分支的光路分支裝置。光拾取器包含調整光路分支裝置和光接收元件之間405nm、650nm和780nm波段的光傳輸量的濾波裝置。
在第2004-103135號公布中描述的光拾取器中，需要三個作為光拾取器的光接收單元的PDIC(光電二極管集成電路)，分別用作三種波長的光源檢測單元。在第2005-141884號公布中描述的其它光拾取器具有結合發射650nm波段的激光束的第二半導體激光源和發射780nm波段的激光束的第三半導體激光源的結構。因此，這種光拾取器引起了不能僅為了提高780nm(紅外光)波段的激光束的光效率而設置改變放大率的透鏡的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用一個單獨光接收元件構造能夠只對紅外光提高光效率的三波長光學系統的光拾取設備。
在本發明的一個方面中，提供了包含如下的光拾取設備用于短波長的第一半導體激光源；用于中波長的第二半導體激光源；用于長波長的第三半導體激光源；合并來自第一和第二半導體激光源的激光束的光路的第一棱鏡，所述激光束入射在第一棱鏡上；提高來自第三半導體激光源的激光束的光效率的放大率改變透鏡；合并由放大率改變透鏡進行了放大率改變的激光束的光路和從第一棱鏡出來的光束的光路的第二棱鏡；在光信息記錄媒體上形成三個激光束的每一個的圖像的物鏡；通過物鏡接收在光信息記錄媒體上反射的每個激光束以便檢測光信息的光接收元件；和設置在物鏡、光接收元件和第二棱鏡之間并分解從半導體激光源到光信息記錄媒體的光路和從光信息記錄媒體到光接收元件的光路的分束器。
圖1A和1B是根據本發明一個實施例的光拾取設備的示意圖；圖2是示出根據本實施例的第一棱鏡的光譜特性的圖形；圖3是示出根據本實施例的第二棱鏡的光譜特性的圖形；圖4是示出根據本實施例的分束器的光譜特性的圖形；圖5A和5B是根據本發明另一個實施例的光拾取設備的示意圖；圖6A和6B是根據本發明又一個實施例的光拾取設備的示意圖；和圖7A和7B是根據本發明再一個實施例的光拾取設備的示意圖。
具體實施例方式
現在參照附圖描述根據本發明實施例的光拾取設備。
圖1是示出光拾取設備的結構的示意圖。圖1A是頂視圖和圖1B是側視圖。
如圖1所示，與三種波長兼容的光拾取設備能夠在與藍色激光束兼容的高密媒體、與紅色激光束兼容的光信息記錄媒體、和與紅外激光束兼容的光信息記錄媒體上記錄/再現光信息。該光拾取設備含有第一到第三半導體激光源10、12和14；1/2波長板16、18和20；第一和第二棱鏡22和24；放大率改變透鏡26；物鏡28、光接收元件32；分束器34；光量監視器PDIC(光電二極管集成電路)36；準直透鏡38；1/4波長板40；和感測透鏡(sensor lens)42。
并且，第一半導體激光源10是發射405nm波段的藍色激光束的第一半導體激光源。第二半導體激光源12發射660nm波段的紅色激光束。第三半導體激光源14發射780nm波段的紅外激光束。
1/2波長板16、18和20位于半導體激光源10、12和14的前面，使偏振方向旋轉90°。1/2波長板16、18和20和第一棱鏡22合并第一半導體激光源10和第二半導體激光源12的激光束的每條光路。第二棱鏡24合并從第一棱鏡22出來的光線的光路和第三半導體激光源14的激光束的光路。放大率改變透鏡26設置在1/2波長板20與第二棱鏡24之間，提高從第三半導體激光源14出來的光線的光效率。
放大率改變透鏡26和物鏡28通過來自半導體激光源10、12和14的激光束在光盤30上形成圖像。物鏡28和光接收元件32協作，接收在光盤30上反射的激光束和檢測光信息。分束器34在從半導體激光源10、12和14到光盤30的光路(在圖中用多個圓圈記號表示的向外路徑)和從光盤30到光接收元件32的光路(用多個箭頭表示的返回路徑)之間進行分解。
三個半導體激光源10、12和14的兩個或更多個不同時打開。例如，使用哪個半導體激光源視光盤30的厚度差而定或按照記錄在光盤30上的信息確定。根據該確定，打開三個半導體激光源10、12和14之一，將激光束發射到光盤30上，以便將光信息記錄在光盤30的信息記錄面上或從光盤30的信息記錄面上再現光信息。
從第一半導體激光源10發射的藍色激光束是具有橢圓形光強分布的發散光。從第二半導體激光源12和第三半導體激光源14發射的紅色和紅外激光束也是每一種都具有橢圓形光強分布的發散光。
從第一半導體藍色激光源10和第二半導體紅色激光源12發射、具有橢圓形光強分布的激光束入射在衍射光柵17和19上，以實現基于DPP方法或三束方法的跟蹤。通過衍射光柵17和19，每一光束都被分成用于在光盤30上記錄/從光盤30上再現的主束(0級光)和用于檢測跟蹤誤差的次束(±1級光)。與物鏡28上的邊緣強度有關，通過衍射光柵17和19發射的激光束(主束)具有沿著與圖面垂直的方向拉長的橢圓形狀。同時，通過衍射光柵17和19發射的主束的偏振方向是相對于第一棱鏡22的P偏振。由于主束需要進入S偏振的分束器34中，因此通過1/2波長板將偏振方向旋轉90°，而后，主束以相對于第一棱鏡22的S偏振進入第一棱鏡22中。
第一棱鏡22用于合并(synthesize)光路，和通過，例如，粘合兩個玻璃棱鏡構成，分色膜(未示出)插在玻璃棱鏡之間。分色膜由多層光學薄膜形成。分色膜具有透射來自第一半導體激光源10的405nm波段的藍色激光束和反射來自第二半導體激光源12的660nm波段的紅色激光束的波長選擇性。如圖2所示，第一棱鏡22具有405nm波段的S偏振達到接近100％的透射率Ts和660nm波段的S偏振達到接近100％的反射率Rs的光譜特性。
對于從第三半導體激光源14發射的紅外激光束，通過1/2波長板20將P偏振轉換成S偏振。讓紅外激光束進入衍射光柵21中，以實現基于DPP方法或三束方法的跟蹤。通過衍射光柵21，紅色激光束被分成用于在光盤30上記錄/從光盤30上再現的主束(0級光)、和用于檢測跟蹤誤差的次束(±1級光)。通過衍射光柵21發射的激光束(主束)入射在放大率改變透鏡26上。
關于斑點大小，780nm波段的記錄密度低于405nm和660nm波段的記錄密度。因此，即使邊緣強度降低和斑點大小增大，也可以進一步用于提高光效率和記錄速度。
在這一點上，通過讓激光束穿過放大率改變透鏡26提高780nm波段的激光束的光效率。為了實現放大率改變透鏡26的緊湊布局，用于780nm波段的激光束的第三半導體激光源14與第二棱鏡24之間的距離需要長一點。最佳布局被安排，以在合并了405nm和660nm波段的激光束之后再合并780nm波段的激光束。
第一棱鏡22合并的激光束和經過由放大率改變透鏡26進行的放大率改變的激光束入射在第二棱鏡24上。
第二棱鏡24用于合并光路，和通過，例如，粘合兩個玻璃棱鏡構成，由多層光學薄膜形成的分色膜(未示出)插在玻璃棱鏡之間。分色膜由多層光學薄膜形成。如圖3所示，分色膜具有對于S偏振以接近100％的透射率Ts透射405nm和660nm波段的激光束和對于S偏振以接近100％的反射率Rs反射780nm波段的激光束的波長選擇性。
放大率改變透鏡26具有使780nm波段的激光束的聚焦位置與第二棱鏡24的光路匹配的折光力。因此，通過第二棱鏡24的光路合并形成的公共路徑使三個激光束以S偏振進入分束器34中。
如上所述，三個激光束透射過每一個都具有接近100％的S偏振透射率和接近100％的S偏振反射率的第一棱鏡22和第二棱鏡24之一或被反射。于是，合并光路使光束以S偏振進入分束器34中。因此，對于所有三種波長，向外光路上的光效率都可以提高。
分束器34最好是面平行板型，和由作為基底的透明面平行板(未示出)、由涂覆在一個板面上的多層光學薄膜(或被保護膜覆蓋的多層光學薄膜)形成的偏振分解膜(未示出)、和由涂覆在另一個板面上的多層光學薄膜(或被保護膜覆蓋的多層光學薄膜)形成的減反射膜(未示出)構成。分束器34起將光路分支的作用。
偏振分解(split)膜具有在任何波長反射入射光的大部分S偏振分量和在任何波長透射恒定數量的P偏振分量和S偏振分量的偏振分解特性。此時，每個激光束相對于偏振分解膜的偏振方向是S偏振。因此，每個激光束的主要部分被與空氣接觸的偏振分解膜反射，從而形成從半導體激光源10、12、和14到光盤30的光路。
透射過第二棱鏡24或在第二棱鏡24上反射的光線被分束器34反射，傳播以便進入物鏡28。如圖4所示，分束器34具有在三個波段(405nm、660nm、和780nm)上S偏振的反射率Rs都是80％的光譜特性。當使用面平行板型的分束器34時，對于穿過分束器34的返回光，可以發生像散現象。因此，可以進行基于像散方法的聚焦誤差檢測。
如圖4所示，分束器34以20％的透射率Ts透射入射激光束的一部分S偏振分量。穿過分束器34的激光束被光量監視器PDIC 36接收。光量監視器PDIC 36是根據穿過分束器34的激光束，檢測與從半導體激光源10、12、和14的每一個輸出的激光束的波長有關的光量的監視光接收元件。
在另一側，被分束器34反射的激光束進入準直透鏡38中。準直透鏡38將入射激光束轉換成基本平行光束。轉換成基本平行光束的激光束被1/4波長板40進一步轉換成圓偏振和進入物鏡28中，從而在光盤30的信息記錄面上形成光斑形式的圖像。物鏡28是具有波長兼容性的類型，而且不局限于單透鏡系統，也可以應用雙透鏡系統。
在光盤30的記錄面上形成圖像的激光束在記錄面上被反射，形成返回光。返回光按順序穿過物鏡28、1/4波長板40、和準直透鏡38，返回到偏振分束器34。由于反射激光束在返回分束器34的路上穿過1/4波長板40，所以反射激光束以P偏振進入偏振分解膜并對于P偏振，以接近30％的透射率Tp透射，如圖4所示。從光盤30到作為光接收元件32的信號檢測PDIC 32的光路由P偏振分量透射過1/4波長板40形成。
穿過分束器34的光線穿過用于像散的感測透鏡42并進入檢測光接收元件信號的PDIC 32中。包括在進入光中的光信息由檢測光接收元件信號的PDIC 32檢測。
根據本實施例，可以將所謂的像散方法應用于聚焦誤差檢測。DPD方法(差分相位檢測方法)或DPP方法(差分推挽方法)可以用于跟蹤誤差檢測。由于使用了像傾斜面平行板那樣的分束器34，當激光束穿過分束器34時，可以使像散效果更明顯。于是，可以利用簡單結構獲得聚焦誤差信號。
光接收元件32由用于信號檢測的PDIC(光電二極管集成電路)構成。例如，光接收元件32由多分PIN光電二極管構成，并且每個元件輸出與入射光的強度或轉換成1V的電壓成正比的電流輸出。通過，例如，未示出的檢測電路，從這個輸出中生成信息信號、聚焦誤差信號、和跟蹤誤差信號。
如上所述的半導體激光源10、12、和14的布局不局限于如圖1所示的實施例。如作為頂視圖的圖5A和作為側視圖的圖5B所示，可以從第一棱鏡22的上方合并用于660nm波段的第二半導體激光源12的光路。作為一個可替代實施例，也可以從第一棱鏡22的下方合并用于660nm波段的第二半導體激光源12的光路，但由于該布局與如圖5所示的布局基本上是顛倒關系，所以從圖中省略該可替代布局。
并且，可替代地，如作為頂視圖的圖6A和作為側視圖的圖6B所示，可以從第一棱鏡22的斜下方合并用于660nm波段的第二半導體激光源12的光路。作為另一個可替代實施例，也可以從第一棱鏡22的斜上方合并用于660nm波段的第二半導體激光源12的光路，但由于該布局與如圖6所示的布局基本上是相反關系，所以從圖中省略該可替代布局。
另外，405nm波段的第一半導體激光源10和660nm波段的第二半導體激光源12可以相互調換。在這種情況下，可以從第一棱鏡22的上方、下方、斜上方、和斜下方的任何位置合并用于405nm波段的第一半導體激光源10的光路。
如上所述，可以從第一棱鏡22的上方、下方、斜上方、和斜下方的任何位置合并用于405nm波段的第一半導體激光源10或660nm波段的第二半導體激光源12的光路。因此，可以有效使用空間，而不擴大光學系統的有限布局空間。空間的這樣有效使用歸功于與三種波長兼容的光拾取設備的尺寸縮小。
此外，如作為頂視圖的圖7A和作為側視圖的圖7B所示，405nm波段的第一半導體激光源10和660nm波段的第二半導體激光源12可以一起包含在一個芯片或一個封裝中。無需使用第一棱鏡22，只使用第二棱鏡24就可以合并三種波長激光束的光路。即使在這種情況下，也可以通過讓激光束透射過放大率改變透鏡26提高來自780nm波段的第三半導體激光源14的激光束的光效率。
通過讓激光束透射過對于每種激光束波長都具有接近100％的S偏振透射率或接近100％的S偏振反射率的第二棱鏡24或在該第二棱鏡24上反射激光束來合并如上所述的三個激光束的光路。因此，激光束以S偏振進入分束器34中。于是，對于所有三種波長，向外光路上的光效率都可以提高。并且，405nm波段的第一半導體激光源10和660nm波段的第二半導體激光源12可以一起包含在一個芯片或一個封裝中。因此，可以有效使用空間，而不擴大光學系統的有限布局空間。空間的這樣有效使用歸功于與三種波長兼容的光拾取設備的尺寸縮小。
根據本發明實施例的光拾取設備通過在光信息記錄媒體上形成來自半導體激光源的激光束的圖像記錄/再現信息。該光拾取設備可以包含在光信息記錄/再現設備中。
如上所述，根據本實施例，可以支持高密媒體，并可以利用簡單結構使三種波長的激光束都以S偏振進入分解向外和返回路徑的分束器34中。對于所有三種波長，都可以提高光效率。通過降低紅外光的光放大率也可以提高光效率。通過提高來自物鏡28的光量可以提高記錄速度。
本發明不局限于如上所述的實施例。在實際應用階段，本發明可以在不偏離本發明主題的情況下通過各種不同地修改組成元件來實現。另外，各種發明可以通過適當地組合公開在上面實施例中的多個組成元件構成。例如，可以從公開在實施例中的所有組成元件中刪除幾個組成元件。并且，可以適當組合不同實施例的組成元件。
權利要求
1.一種光拾取設備，包含用于短波長的第一半導體激光源；用于中波長的第二半導體激光源；用于長波長的第三半導體激光源；合并來自第一和第二半導體激光源的激光束的光路的第一棱鏡，所述激光束入射在第一棱鏡上；提高來自第三半導體激光源的激光束的光效率的放大率改變透鏡；合并由放大率改變透鏡進行了放大率改變的激光束的光路和從第一棱鏡出來的光束的光路的第二棱鏡；在光信息記錄媒體上形成三個激光束的每一個的圖像的物鏡；通過物鏡接收在光信息記錄媒體上反射的每個激光束以便檢測光信息的光接收元件；和設置在物鏡、光接收元件和第二棱鏡之間并分解從半導體激光源到光信息記錄媒體的光路和從光信息記錄媒體到光接收元件的光路的分束器。
2.根據權利要求1所述的光拾取設備，進一步包含設置在第一棱鏡與第一和第二半導體激光源之間以及第二棱鏡與第三半導體激光源之間并分別將光源的偏振方向旋轉90°的1/2波長板，其中，來自第一、第二、和第三半導體激光源的激光束以S偏振進入第二棱鏡中，以便透射過第二棱鏡或在第二棱鏡上被反射，并且從第二棱鏡出來的具有S偏振的光束以S偏振進入分束器。
3.根據權利要求1或2所述的光拾取設備，其中，在第一和第二半導體激光源中，發射透射過第一和第二棱鏡的激光束的半導體激光源設置在與第一和第二棱鏡相同的平面上。
4.根據權利要求1所述的光拾取設備，其中，在第一和第二半導體激光源中，發射在第一棱鏡上被反射和透射過第二棱鏡的激光束的半導體激光源設置在第一棱鏡的上方、下方、斜上方、或斜下方。
5.根據權利要求3所述的光拾取設備，其中，第一、第二、和第三半導體激光源分別發射405nm、660nm、和780nm波段的激光束。
6.一種光拾取設備，包含包含在一個芯片或一個封裝中的第一和第二半導體激光源，第一和第二半導體激光源分別發射短波長和中波長；發射長波長的第三半導體激光源；合并通過芯片或封裝從第一和第二半導體激光源出來的激光束的光路和來自第三半導體激光源的激光束的光路的棱鏡；設置在第三半導體激光源與棱鏡之間并提高從第三半導體激光源發射的激光束的光效率的放大率改變透鏡；在光信息記錄媒體盤上形成三個激光束的每一個的圖像的物鏡；通過物鏡接收在光信息記錄媒體盤上反射的每個激光束以便檢測光信息的光接收元件；和分解從第一、第二和第三半導體激光源到光盤的光路和從光盤到光接收元件的光路的分束器。
7.根據權利要求6所述的光拾取設備，進一步包含設置在棱鏡與包括在一個芯片或一個封裝中的第一和第二半導體激光源以及第三半導體激光源之間并分別將光源的偏振方向旋轉90°的1/2波長板，其中，來自第一、第二、和第三半導體激光源的激光束以S偏振進入棱鏡，以便透射過棱鏡或在棱鏡上被反射，并且從棱鏡出來的具有S偏振的光束以S偏振進入分束器中。
8.根據權利要求6或7所述的光拾取設備，其中，第一、第二、和第三半導體激光源分別發射405nm、660nm、和780nm波段的激光束。
9.一種用于記錄/再現信息的光信息記錄/再現設備，包含根據權利要求1到8的任何一項所述的光拾取設備，其中所述光拾取設備在光信息記錄媒體上形成來自半導體激光源的激光束的圖像。
10.一種用于記錄/再現信息的光信息記錄/再現設備，包含根據權利要求6的所述的光拾取設備，其中所述光拾取設備在光信息記錄媒體上形成來自半導體激光源的激光束的圖像。
全文摘要
本發明公開了含有用于相互不同的第一、第二和第三波長的半導體激光源的光拾取設備。在通過第一棱鏡合并了從第一和第二半導體激光源出來的激光束的光路之后，通過放大率改變透鏡，合并從第三半導體激光源出來的激光束的光路，以便提高光效率。同時，通過第二棱鏡合并每個激光束。
文檔編號G11B7/135GK101046999SQ20071009147
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月30日 優先權日2006年3月30日
發明者石過壯 申請人:東芝三星儲存科技股份有限公司