CN1162852C - 光头装置及其受光方法 - Google Patents

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Abstract

由共用受光元件接受不同波长激光的双光源型光头装置及其受光方法，该装置的双波长光源从位于与光轴垂直方向不同位置的发光点射出650nm激光及780nm激光。由光记录媒体的记录面反射的返回光L1r、L2r由衍射型元件10衍射。返回光L1r、L2r分别以+1次衍射光L1r(+1)、+2次衍射光L2r(+2)引入共用受光元件11。使两返回光以不同衍射次数衍射，就能减小因光源波长变动引起的在共用受光元件11上的受光位置偏移，能使重放和记录性能稳定。

Description

光头装置及其受光方法
技术领域
本发明涉及受光方法及利用该受光方法的光头装置，该受光方法是在具有射出发光点不在同一光轴上且波长不同的激光的多个光源的光头装置中，利用共同受光元件接受被光记录媒体反射的这些激光的返回光。
背景技术
作为对厚度及道间距等不同的多个光记录媒体进行信号记录和重放的光头装置，已知有具有射出不同波长激光的多个激光光源的多光源型光头装置。例如，CD-R重放时，必须780nm波长的激光，而重放DVD、CD又同时重放CD-R用的光头装置，是具有650nm波长激光光源和780nm波长激光光源的双光源型光头装置。
作为这样的双光源型光头装置，已知有一种如图5(a)的示意图所示的结构，它使用的是红色及近红外激光的发光点101、102形成在同一个的半导体芯片的活性层内而构成的单片型双波长半导体激光芯片，从此处射出并被光记录媒体的反射面反射的返回光通过全息元件的衍射，使两波长返回光的受光点对准，以便能由共用受光元件接受光进行信号检测。
此时，在半导体激光芯片100上形成的射出各波长激光L1、L2的发光点101、102刻成30至300μm。这样，从两个发光点101、102射出的激光不位于同一轴上。因此如图5(b)所示，被光记录媒体(未图示)反射后入射全息元件103的各波长返回光L1r(波长为λ1)、L2r(波长为λ2)的光轴也离开相同的距离。
向来是利用全息元件103(光栅间距：d)将返回光Lr1、Lr2双方衍射成一次衍射光后，引入共用受光元件104。一般情况下，返回光L1r的波长为650nm，返回光L2r的波长为780nm。因此，各个一次衍射光L1r(+1)、L2r(+1)能由共用受光元件104受光的位置，是在相对入射全息元件103的返回光光轴垂直方向相距约5倍发光点间隔Δ的距离D的位置。图5(b)同时也示出了计算发光点间隔与共用受光元件配置位置D之关系用的计算式。
上述构成的光头装置，将各波长的一次衍射光引入共用受光元件。因此，衍射角度较大，故当因环境温度引起激光光源的波长发生变化时，随之产生的衍射角度变化引起的共用受光元件上的受光位置的变化也较大。如果共用受光元件上的受光位置发生变化，则聚焦错误信号及跟踪错误信号容易发生偏移。一旦发生偏移，就不能适当修正错误，所以，光头装置的记录及重放性能有可能下降。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种在多光源型光头装置中，能抑制共用受光元件上的受光位置变化的受光方法、以及利用该受光方法的光头装置。
为了解决上述问题，本发明的光头装置的受光方法，该光头装置使从发光点不在同一轴上的第1及第2光源射出的不同波长的第1及第2激光聚焦于光记录媒体的记录面，并用共用受光元件对由该记录面反射的该第1及第2激光的返回光进行检测，其特征在于，使所述第1及第2激光的返回光经过不同次数衍射后由所述共用受光元件受光。
如果使不同波长激光的返回光经过不同次数的衍射，就能减小各波长衍射光的衍射角度，所以能减小因光源波长变化引起的共用受光元件上的受光位置偏移。因此，信号的记录和重放性能就稳定。
此时，可以使上述第1及第2激光的返回光分别以+1及+2的衍射次数，或者分别以-2及-1的衍射次数进行衍射。
此外在本发明中，进一步的特征在于，使上述第1及第2激光在通过放大光学***之后，以不同次数进行衍射，或者，使上述第1及第2激光以不同次数衍射之后，通过放大光学***。这样放大光束直径，就能进一步抑制对共用受光元件上的受光位置偏移产生的信号检测误差。
还有，本发明的进一步特征在于，根据由所述共用受光元件测出的所述返回光的受光量，用相同的处理方法检测所述第1及第2激光的聚焦误差。这样共用检测方法，能使信号处理电路简化。
此外，本发明是一种利用上述受光方法的光头装置，包括：第1及第2激光光源；一准直透镜；一光束分离器；一激光光源分光器；一物镜；以及一共用受光元件，对记录面反射的所述第1及第2激光的返回光进行检测，其特征在于，具有将所述第1及第2激光的返回光分别以不同的衍射次数衍射的衍射型元件，使所述第1及第2激光的返回光经过不同次数衍射后由所述共用受光元件受光，该衍射型元件上形成的衍射光栅的剖面形状为锯齿状。使衍射光栅的剖面形状为锯齿状，就能使衍射方向为规定的方向，能提高光的利用效率。
此外，可以使所述衍射型元件具有凹透镜功能，这样，就能放大返回光的光束直径，能抑制因共用受光元件上的受光位置变化引起的信号检测误差，并且不增加光学元件就能实现该作用效果。
附图说明
图1所示为应用本发明的双光源型光头装置的光学***简略构成图。
图2所示为图1的衍射型光栅及共用受光元件的示意图，及衍射型元件之一例的说明图。
图3所示为双光源型光头装置中的发光点间隔与受光位置之关系的曲线图。
图4所示为双光源型光头装置中因波长变动引起的受光位置变化的曲线图。
图5所示为双光源型光头装置所使用的单片型双波长半导体激光芯片的示意图，以及发光点间隔、发光点及受光位置间隔之关系的说明图。
具体实施方式
以下参照附图，说明应用本发明的双光源型光头装置的实施例。
图1(a)所示为本例的双光源型光头装置光学***的概略构成图，(b)所示为其在平面上展开时的概略构成图。本例的双光源型光头装置1具有射出650nm波长的DVD用激光L1及射出780nm波长的CD用激光L2的双波长光源2，进行DVD及CD的重放和CD-R的记录及重放。
本例的双波长光源2如图5(a)所示，是在单一的半导体激光芯片100的活性层上形成有射出不同波长激光的2个发光点101、102的单片型光源。当然，也可以使用分别制造射出不同波长激光L1、L2的半导体激光芯片并安装在共用基片上的混合型双波长光源。
从双波长光源2射出的DVD用激光L1和CD用激光L2，在经过3光束生成用衍射光栅3被分割成3光束之后，入射到平板状光束分离器4。光束分离器4是对两个波长的激光有半透过性的半反射镜，被该光束分离器4直角反射的激光L1、L2被上方反射镜5直角反射后，入射到准直透镜6。通过该准直透镜6之后，各激光L1、L2变成平行光束并入射到物镜7，通过该物镜7后作为光点聚焦在光记录媒体DVD和CD的记录面8、9上。
被各记录面8、9反射后的激光L1、L2的返回光Lr1、Lr2再次经物镜7、准直透镜6及上升反射镜5，返回光束分离器4。返回光束分离器4的返回光Lr1、Lr2的一半光量透过该半透镜而入射到配置在其背面的衍射型元件10。利用该衍射型元件10，各返回光Lr1、Lr2以不同的衍射次数衍射后被导至共用受光元件11。
此时，双波长光源2如图5(a)所示，各激光L1、L2的发光点101、102位于不同的位置，其间隔约为30至300μm。因此，如果使一个发光点与通过两激光共用的准直透镜6及物镜7的***光轴一致，则从另一发光点射出的激光就会偏离***光轴，故相对由准直透镜6及物镜7构成的共用光学***就呈倾斜入射状态。因此，如果原封不动采用这样构成，则各激光的返回光Lr1、Lr2就在不同位置聚焦，故不能由共用受光元件11接受双方的返回光。因此在本例中，使用衍射型元件10，使各返回光Lr1、Lr2衍射，以使两返回光在同一位置聚焦。换言之，相对受光元件11，使各发光点101、102位于共轭的位置。
图2所示为衍射型元件10与共用受光元件11配置关系的示意图。如该图所示，激光L1、L2的发光点101、102在与光轴垂直方向相距间隔Δ，所以入射到衍射型元件10的各激光的返回光L1r、L2r也相距间隔Δ。在本例中，利用衍射型元件10使返回光L1r、L2r以不同次数衍射，从而使两返回光L1r、L2r能由配置在尽可能靠近***光轴Lo位置的共用受光元件11受光。
图3(a)的曲线图表示，对于各波长返回光Lr1、Lr2的各次数返回光的不同组合，其发光点间隔Δ与***光轴Lo和返回光聚焦点位置P(共用受光元件11)的间隔D的关系。此外，图3(b)是示出对各次数衍射光的不同组合，其发光点间隔Δ与D/Δ的变化的曲线图。
在这些图中，实线(+1&+1)是使返回光Lr1、Lr2均衍射1次的传统方式的曲线。虚线(+1&+2)是使返回光Lr1衍射1次、使返回光L2r衍射+2次时的曲线，点划线(-2&-1，是使返回光L1r衍射-2次、使返回光L2r衍射-1次时的曲线。
从这些图所示可知，使光轴错开的波长不同的返回光衍射后在同一位置受光时，与传统那样均使用1次衍射时相比，将不同衍射次数组合时能减小离***光轴Lo的间隔D。此外可知，间隔Δ与间隔D的关系基本成正比，其比例系数随衍射次数的组合而变化，与传统那样利用1次衍射光时的比例系数相比，将不同衍射次数的衍射光组合时的比例系数较小。实线所示组合时比例系数约为5，虚线所示组合时约为0.714，而点划线所示组合时约为2.5。
此时，该比例系数越小，就能将共用受光元件11配置在越靠近***光轴Lo的位置，各返回光Lr1、Lr2的衍射角θ1、θ2也可以减小。如果衍射角度减小，则光源的波长变动引起的各返回光Lr1、Lr2在共用受光元件11上的受光位置偏移也减小。
图4的曲线图示出了上述情况。在该图中，示出了在各返回光Lr1、Lr2的波长向增加变化20nm的情况下，各返回光Lr1、Lr2的各次数衍射光不同组合时，相对发光点间隔Δ的受光位置偏移的曲线。实线、虚线及点划线表示与图3的曲线相同的衍射光组合。从该图可知，使用如传统的那样返回光L1r、L2r的1次衍射光时，受光位置偏移在12μm以上，而将两返回光的不同衍射次数组合时，受光位置偏移大幅度减小。
在本例中，根据上述结果，利用衍射型元件10使返回光L1r、L2r衍射不同次数，以使其聚焦在共用受光元件11上。例如，如图2(a)所示，由衍射型元件10生成650nm波长返回光L1r的+1次衍射光L1r(+1)和780nm波长返回光L2r的+2次衍射光L2r(+2)，并由共用受光元件11接受这些衍射光。这种情况下，可以获得如图3、图4虚线所示的特性，与传统的使用1次衍射光的场合相比，能大幅度抑制因光源波长变动引起的受光位置偏移。
此时作为衍射型元件10，如图2(b)所示，其衍射光栅10a的剖面最好使用不是一般性矩形剖面而是锯齿状剖面的衍射光栅。如果使用该形状的衍射光栅，使朝向共用受光元件11的衍射光L1r(+1)及L2r(+2)的光量增加，就能抑制相反符号相同次数衍射光的发生，故能提高光的利用效率。另外，在本实施例中，该矩形剖面或锯齿状剖面形成于光的出射面一侧，但当然也可以形成于光的入射面一侧。
此外，为了抑制因随着波长变动引起受光位置偏移而导致的信号检测误差，最好加大由共用受光元件11受光的各返回光L1r(+1)、L2r(+2)的光束直径。为了加大光束直径，使用凹透镜即可。此时，如图2(b)所示，如果使衍射型元件10的光入射面为凹面10b，使该衍射型元件10带有凹透镜功能，就不必另外配置凹透镜，能使光学***小型紧凑。又，在本实施例中，该凹面10b形成在光的入射面一侧，但当然，形成在光的出射面一侧也无妨。还有，在形成有凹面10b的一侧形成矩形剖面或锯齿状剖面也无妨。
另外在本例的光头装置1中，是根据带有该光头装置的重放装置中所装入的光记录媒体的种类，射出双波长光源2中的对应波长的激光，对光记录媒体进行重放或记录。在本例中，聚焦误差信号的检测，对CD和DVD均采用例如象散法。此外，跟踪误差信号的检测，CD时采用3光束法，而DVD时采用相位差法。这样在本例中，CD和DVD要进行聚焦误差信号检测时，可以共用根据相同原理的信号处理电路，所以与另外设置信号处理电路的情况相比，可使信号处理电路简化。
上述的例子是双光源型的例子，本发明对射出3波长以上激光的多光源型光头装置也可以同样适用。此外，对光源波长为650nm及780nm的情况进行了说明，但对于具有射出另外波长激光的光源的光头装置也能应用本发明。例如，对于具有更短波长的蓝色光源的光头装置也可应用本发明。
如以上所述，本发明的光头装置的受光方法及利用该方法的光头装置，是使不同波长的返回光以不同的衍射次数进行衍射后，引入共用受光元件。因此，根据本发明，通过适当选择衍射次数的组合，就能减小因光源波长变化引起的共用受光元件上受光位置的偏移，能使记录和重放性能得到稳定。

Claims (7)

1.一种光头装置的受光方法，该光头装置使从发光点不在同一光轴上的第1及第2光源射出的不同波长的第1及第2激光聚焦于光记录媒体的记录面，并用共用受光元件对由该记录面反射的所述第1及第2激光的返回光进行检测，其特征在于，
使所述第1及第2激光的返回光经过不同次数衍射后由所述共用受光元件受光。
2.根据权利要求1所述的光头装置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光分别以+1及+2的衍射次数，或者分别以-2及-1的衍射次数进行衍射。
3.根据权利要求1所述的光头装置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光在通过放大光学***之后，以不同次数进行衍射。
4.根据权利要求1所述的光头装置的受光方法，其特征在于，使上述第1及第2激光的返回光以不同次数衍射之后，通过放大光学***。
5.根据权利要求1所述的光头装置的受光方法，其特征在于，根据由所述共用受光元件测出的所述返回光的受光量，检测所述第1及第2激光的聚焦误差。
6.一种利用权利要求1所述受光方法的光头装置，包括：第1及第2激光光源；一准直透镜；一光束分离器；一激光光源分光器；一物镜；以及一共用受光元件，对记录面反射的所述第1及第2激光的返回光进行检测，其特征在于，具有将所述第1及第2激光的返回光分别以不同的衍射次数进行衍射的衍射型元件，使所述第1及第2激光的返回光经过不同次数衍射后由所述共用受光元件受光，该衍射型元件上形成的衍射光栅的剖面形状为锯齿状。
7.根据权利要求5所述的光头装置，其特征在于，所述衍射型元件具有凹透镜功能。
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