专利名称：光摄像头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于发射两种不同波长的光束的半导体光源，和光摄像头装置及用于存储、重放和删除光盘上数据的数据记录/重放装置。
背景技术：
众所公知的是，光盘作为一种高密度、大容量的存储介质，在其上以位图的形式对数据进行存储。根据数据的内容和其应用可将光盘分为不同的类型。光盘的典型实例为数字声频光盘、视频、文本文件光盘、数据文件光盘等。其应用现在已经扩展到了各个不同的领域。尤其是，数字通用盘(DVD)变的很流行，由于其使用从半导体激光器发射的波长为650nm的可见光，因此作为一种高密度光盘而引起了广泛注意。DVD盘可具有不同的格式，包含只读DVD-ROM、一次可写DVD-R和可重写DVD-RAM。同时，压缩盘(CD)也被广泛的应用，其使用从半导体激光器发射的波长为780nm波长的红外光。与DVD相类似，CD盘也可为不同的格式，其包括只读CD-ROM、可重读一次的CD-R和进行多次重读的CD-RW。
由于DVD和CD都很流行，为了方便用户，需要通过使用单个的数据重放装置，可同时对DVD-ROM和CD-ROM及DVD-R和CD-R的数据进行重放。
根据颜色反射率的不同的数值，CD-R和DVD-R技术在存储和重放数据方面彼此相类似。然而，反射率和吸收率分别在大约780nm和650nm的窄的波长范围内最优。这样使用650nm的波长的光束就无法对CD-R数据进行读取和重放。同样，使用780nm波长的光束也无法对DVD-R数据进行读取和重放。为了对此进行弥补，每个CD-R/DVD-R兼容型数据记录/重放装置都具有一个光摄像头，该光摄像头配备有DVD-R可接受的半导体激光器和CD-R可接受半导体激光器。
为了将数据记录/重放装置的尺寸和成本降低到最小，应降低光摄像头的尺寸和成本。其中的一种解决方案是将上述的两种不同的半导体激光器集中到一个单个的组件中，以便简化光摄像头的光学系统。
图16示出了正如在日本专利公开10-289468中所揭示的一种传统的光摄像头的结构。光摄像头装置1600包含光源110和120，二者都设置在组装件60中的基片610上，用于分别发射波长为650nm的线性偏振发散光和波长为780nm的线性偏振发散光。
下面将对从存储介质20读取数据和光摄像头1600的原理进行描述。首先，从光源110或120发射的光束100入射到光束复合装置30，其由一个偏振棱镜(双折射片)或全息照相实现。光束复合装置30将来自光源110或光源120的光束与光轴对准。当接收到来自光源120的光束100时，通过光束复合装置30对其进行折射或衍射，以便进行偏转。然后通过准直透镜131将光束100转换为准直光，通过1/4波长片140进行圆偏振，通过孔径15，并通过物镜132转化为会聚光束。将光束100入射到光存储介质20，更具体的，通过透明基片21而聚焦到数据记录表面22，通过1/4波长片140转化为与向上光束偏转90度的偏振光，通过光束复合装置30，并在被导引到光检测装置50之前被偏转装置40(偏振全息装置)接收。将由光检测装置50产生的信号用做表示用于产生聚焦误差信号和跟踪误差信号的数据的数据信号，其中聚焦误差信号和跟踪误差信号被提供到调节器16，用于进行聚焦和跟踪控制。
在用于可重写的诸如DVD-RAM的盘的数据记录/重放装置中，通常跟踪控制信号不稳定，这是因为盘的细小凹坑造成的。为了进行补偿，提供一个衍射光栅(未示出)，用于产生三种不同的衍射光，以确定聚焦误差信号和跟踪误差信号。
由于传统的光摄像头装置1600包含用于控制偏振光的偏振棱镜或全息装置和1/4波长片140的光束复合装置30，因此光学系统的成本相对较高。
当光存储介质20的透明基片21为双折射时，在光存储介质20上反射的光束会被光束复合装置30所偏转，却很难被光检测装置50所接收，从而无法从光存储介质20读取数据。
同样，当在单个基片610上设置两个光源110和120时，很难为衍射光栅余留出一定的空间，该衍射光栅用于产生三种不同的衍射光，并应适当的进行控制。这样会增大整个的光摄像头装置的尺寸。
因此，本发明的一个目的在于提供一种半导体光源组件，一个光摄像头装置，和一个光学数据装置，其中使用非偏振棱镜来减少元件的数量和降低整体成本。本发明的另外的一个目的在于提供一个光摄像头装置和一个光学数据装置，其中在产生跟踪误差信号的同时可从光存储介质20读出所需的数据信号，即使光存储介质的透明基片为双折射也一样。
发明内容
根据本发明的光源组件，它包含发射第一光束的第一光源；发射与第一光源不同的第二光束的第二光源；和偏转结构，其对第一和第二光束进行偏转，并释放被偏转的光束作为第三光束，其中偏转结构包含一个第一偏转器，其对第一光束进行偏转，和第二偏转器，其对第二光束进行偏转，从而第一偏转光束的光轴和第二偏转器的第二被偏转的光束的光轴基本上一致。
根据本发明的一个方面的光摄像头，它包含第一光源，其发射波长为λ1的第一光束；第二光源，其发射波长为λ2的第二光束，其中λ1和λ2彼此不同；和衍射器，其从由光源发射的光束产生多个光束；和光聚焦装置，其将从衍射器接收的多个光束聚焦到光存储介质上；和分束器，其对光存储介质上聚焦和反射的多个光束进行衍射；和光检测器，其接收来自分束器的衍射光，并相对衍射光的强度输出信号；其中衍射器包含彼此成一定角度设置的第一光栅和第二光栅，在第一光栅中，波长为λ1的光束的衍射效率高于波长为λ2的光束的衍射效率，在第二光栅中，波长为λ2的光束的衍射效率高于波长为λ1的光束的衍射效率。
根据本发明的另外一个方面的光摄像头装置，它包含分束器，其对在光存储介质上聚焦和反射的光束进行衍射；和一个光检测器，其产生和释放表示从分束器接收的每个衍射光的强度的信号，其中的分束器为全息光学元件，包含第一全息图案和第二全息图案，第一全息图案波长为λ1的光束的衍射效率高于波长为λ2的光束的衍射效率，在第二结构中，波长为λ2的光束的衍射效率高于波长为λ1的光束的衍射效率。
同时，本发明的数据记录/重放装置包含根据本发明的一个光摄像头装置；一个驱动器，其改变光摄像头装置与数据存储介质的相对位置；和一个电信号处理器，其响应动光摄像头装置接收的信号，执行数学运算，以重构所需的数据。相应的，当要进行重放的光存储介质为部分双折射时，通过光检测器所接收的各个光的强度需保持不变，由此可改善数据的重放。
同时，在对光摄像头装置的组装期间，对衍射光栅的位置进行调节，使其与光学存储介质的CD和DVD的任意两个格式中的一个相匹配，与此同时对另外的一个格式进行自动调节。结果，可大大的提高光摄像头装置的生产率。
通过下面结合相应附图的详细描述，会对本发明的上述的和其他的目的和优点有更清楚的了解和认识。
图1为根据本发明的实施例1的半导体光源组件的结构的示意图；图2为实施例1中的棱镜的示意图；图3为根据本发明的实施例2的光摄像头装置的结构示意图；图4为实施例2中的全息光学元件的示意图；图5为实施例2中的光检测器的元件的结构示意图；图6为根据本发明的实施例3的光摄像头装置的结构示意图；图7为实施例3中的光检测器14的元件14a到14d的示意图，其中衍射光束71a到71c与另外一束衍射光72a到72c对准；图8为根据本发明的实施例4的光摄像头装置的结构示意图；图9为根据本发明的实施例5的光摄像头装置的结构示意图；图10A为光存储介质的数据记录表面上的光束组4a到4c的示意图；图10B为光存储介质的数据记录表面上的光束组5a到5c的示意图；图11A为衍射光栅6的光栅结构61的示意图；图11B为衍射光栅6的光栅结构62的示意图；
图12为根据本发明的实施例6的光摄像头装置的结构示意图；图13A为光存储介质的数据记录表面上的光束组4a到4c的示意图；图13B为光存储介质的数据记录表面上的光束组5a到5c的示意图；图14为根据本发明的实施例7的光摄像头装置的结构示意图；图15为根据本发明的实施例8的光学数据装置的结构示意图；及图16为传统的光摄像头装置的示意图。
具体实施例方式
下面将参考相应附图对本发明的实施例1到8进行描述。在附图中用相同的标号表示类似的元件。
(实施例1)本实施例中包含一个半导体光源组件，其具有一个棱镜，该棱镜带有第一和第二反射表面。在该棱镜的结构中，在第一反射表面上反射的第一波长光束的光轴与在第二反射表面上反射的第二波长光束的光轴对准。
图1示出了实施例1的半导体光源组件10的结构示意图。半导体光源组件10包含一个用于波长为λ1的激光束的半导体激光源1，用于波长为λ2的激光束的半导体激光源2和棱镜3。半导体激光源1发出波长为λ1的线性偏振发散光束4，用于从诸如DVD-R的DVD格式的光存储介质读出数据。在本发明中假设波长λ1为650nm。类似的，半导体激光源2发射波长为λ2的线性偏振发散光，用于从输入CD-R等的CD格式的光存储介质读出数据。在本发明中假设λ2为780nm。将两个半导体激光源1和2固定到单个的组装件10中。
棱镜3具有三个反射面31、32和33。反射面31为二色性镜面，其为波长可选择的对波长为λ1的光束全发射，同时反射波长为λ2的光束。反射面32为全反射镜面，其对波长为λ1的光束进行全反射。反射面33为全反射镜面，其对波长为λ1和λ2的光束进行全发射。棱镜3用于将在反射面32上反射的波长为λ1的光束的光轴与在反射面31上反射的波长为λ2的光束的光轴对准。结果，在反射面33上反射的波长为λ1和λ2的两个光基本上沿着同一个光轴。
在两个反射面31和32上反射的光束在被反射面33反射之前被从棱镜3发射出。在此情况下，从棱镜3发出的光被从图1中所示的向外的方向上顺时针偏转90度。通过调节半导体光源组件10的位置可任意的确定从棱镜3发出的光的方向。下面将对安装有使用棱镜3的光摄像头装置进行描述。
图2示出了棱镜3。棱镜3包含两个玻璃基片35和36。在玻璃基片36的上和下侧面上通过真空气相沉积技术分别形成全反射面33和二向色表面31，同时通过相同的技术在玻璃基片35的上侧面上形成全反射面32。反射面32和33由金属膜构成，而二向色面31为多层介质层。将具有反射面31到33的两个玻璃基片35和36在界面34处彼此黏结。然后沿着切线41对两个黏结的玻璃基片进行切割，以形成棱镜3的单元。简而言之，棱镜3由两个平面平行的玻璃片构成。因此，棱镜3比传统的通过抛光形成的任何的棱镜的成本都低，由此可降低半导体光源组件10的成本。
由于通过棱镜3对光束进行偏转，所以在波长改变时其方向不会被偏移，且可提高光源的工作可靠性。
同时，由于半导体光源组件10可保证来自棱镜3的两个光束4和5沿着同一个光轴传播，可将两个光源视为一个单个光源。相应的，当将半导体光源组件10安装在光摄像头装置中时，对光源的调节会如同对单个光源进行调节一样的简单。
因此，半导体光源组件10可与多色激光指示器兼容。
(实施例2)在本实施例的光摄像头装置中，不使用1/4波长片140(图16)。
图3示出了实施例2的光摄像头装置300的结构。光摄像头装置300包含一个半导体光源组件10、一个全息光学元件64、一个准直透镜8、一个物镜9和一个光检测器12。
在实施例1中，当不考虑半导体光源组件10中的两个半导体激光源1和2之间的位置关系时，在此实施例中的两个激光源1和2之间的距离为2mm。当光源2与光源1相比更靠近准直透镜8时，可对由于光存储介质20之间的基片21的厚度引起的球面象差进行矫正。例如，棱镜3的折射率为1.51。
下面将对光摄像头装置300从光存储介质20读出数据的操作进行描述。光摄像头装置300根据光存储介质20的类型启动两个半导体光源中的一个。当光存储介质为DVD时，半导体激光源1发射光束4。在光束4的光路通过二向色面31时，在棱镜3的反射面32上对光束4进行反射。另一方面，当光存储介质为CD时，半导体激光源2发射光束5。在光束5在二向色面31上进行反射时器被棱镜3接收。因此，光束5基本上与通过反射面31发射的光束4的光轴对准。然后，两个光束4和5的每一个在其光路被偏转，且通过具有20mm的聚焦距离的准直透镜8转换为准直光时都在反射面33上进行反射。通过聚焦距离为3mm的物镜9对准直光4或5进行会聚，通过光存储介质20的透明基片21，并聚焦到数据记录表面22上。在CD格式下，透明基片的厚度t为1.2mm，在DVD格式下为0.6mm。
在光存储介质20的数据记录表面22上对光束4或5进行反射。然后，光束4或5通过物镜9和准直透镜8，并发射到全息光学元件64，在该处其被转化为衍射光71或72，然后被光检测器12所接收。
图4示出了全息光学元件64的结构示意图。全息光学元件64具有三个区域64a到64c。进入全息光源元件64的光束4或5被区域64a到64c所衍射。轴64d与两个区域64b和64c之间的分割线平行延伸，从而当用光束4或5入射时其可与数据记录表面上的记录槽平行。
图5示出了光检测器12的光接收侧。光检测器12的光接收侧包含四个元件12a到12d。元件12a到12d接收被衍射的光71a到71c和72a到72c。通过全息光学元件64的各个区域64a，64b，和64c可产生衍射光71a和72a，71b和72b，73c和73b(图4)。
当根据入射光的强度产生元件12a到12d的信号输出112a到112d时，通过傅科(Foucault)方法可计算聚焦误差信号112a-112b。类似的，通过对112a和112c的相位进行比较的相差检测方法可获得跟踪误差信号。这些信号的检测方法是公知的，这里将不再描述。
本实施例的光摄像头装置可使由光检测器所接收的光的强度保持不变，即使光存储介质具有双折射性质也一样，因此可改善数据重放的性能。
在此实施例中，反射面31为二向色镜面，用于提高光的传输效率。当入射光的强度足够时，可由不是波长选择的半透明-反射镜构成反射面31。同时，可在准直透镜8和物镜9之间设置波长选择孔径滤波器，用于对波长为780nm的孔径进行限定。物镜9为具有不同曲率的特定透镜，部分用于实现DVD和CD的足够的像差。光摄像头装置300(图3)可通过将光检测器和光源形成为一个单一的部分而使其整体尺寸减小。
(实施例3)本实施例使用了光摄像头装置，其使用全息光学元件用于在光检测器上将来自不同光源的衍射光进行对准。
图6示出了实施例3的光摄像头装置600的结构。此装置与实施例2的光摄像头装置300(图3)的区别在于用另外的一个全息光学元件65替代全息光学元件64(图3)，同时用另外一个光检测器14替代光检测器12。其他的元件都与光摄像头装置300(图3)的相同，在此将不再详述。
全息光学元件65包含以队一对设置在单基片的上和下侧的光栅66和67。光栅66产生衍射光71。光栅67产生衍射光72。图7示出了光检测器14的四个元件14a到14d，其中衍射光71a到71c与另外的一组衍射光72a到72c彼此对准。全息光学元件65的光栅栅距和空间频率轴被选择确定，从而在光检测器14上衍射光71和72彼此对准。光栅66和67(图6)和图4的64a到64c的作用基本相同。
现在回到图6，光栅66产生从光源1发射的波长为λ1的衍射光，而没有从光源2发射的波长为λ2的衍射光。换句话说，光栅66的波长为λ1的衍射效率高于波长为λ2的衍射效率。此点可通过将光栅深度增加为λ2的整数倍实现。结果，可将漫射光的量降低到最小，提高光的利用效率。类似的，光栅67产生从光源2发出的波长为λ2的衍射光，但没有从光源1所发出的波长为λ1的衍射光。光栅67的波长λ2的衍射效率高于波长为λ1的衍射效率。可通过将光栅深度光学增大为λ1的整数倍实现此点。
光探测器14的尺寸小于光探测器12的尺寸(图3)。通过彼此对准的两个衍射光71和72可实现此点，从而四个元件14a到14d的尺寸为最小。当本实施例的光摄像头装置600通过将其元件的尺寸降到最小而降低其整体尺寸时，其可应用于任何的要求小尺寸和高运行速度的数据重放装置。
在此实施例中，当采用已知的傅科方法获得聚焦的误差信号时，可通过任何其他的诸如光点尺寸检测的方法对其进行确定。光检测器14的结构可接收来自全息光学元件65的共轭光71和72。此可将光的利用效率加倍，由此对提高光摄像头装置的信噪比作出贡献。
当将两个光栅66和67结合在一起时，可将光检测器14控制到所需的尺寸，并处于所需的位置。即使对光摄像头装置的外部结构进行限制，通过其光学系统的充分的设计自由度，也足以满足各种的应用需求，例如固定到汽车上或形成为便携式。
(实施例4)在本实施例的光摄像头装置中使用了特定的全息光学元件，它与第三实施例的相类似，用于在光检测器上将来自不同的光源的衍射光彼此对准。
图8示出了实施例4的光摄像头装置800的结构。此装置与实施例3的光摄像头装置600的区别在于，用另外的一个全息光学元件68替代全息光学元件65(图6)，同时用设置在半导体光源组件810中的一对光源1a和2a替代两个光源1和2(图3)。其他的元件与光摄像头装置600的相同(图6)，这里不再详细描述。
两个光源1a和2a都为单片电路半导体激光器，被固定在单个的半导体基片上，用于分别发射波长为780nm和650nm的光。两个激光器之间的距离为100微米，与全息光学元件65相类似，全息光学元件68包含一对光栅69和70。光栅69产生衍射光71。光栅70产生衍射光72。类似的，光栅栅距和全息68的空间频率轴被选择确定，从而来自各自光栅69和70的衍射光71和72被在图7中所示的光检测器14上彼此对准。
由于两个光源被彼此隔开，他们的两个衍射光可在光检测器14上被成功的对准。这样可整体的降低本实施例的光摄像头装置的尺寸。同样，由于光源没有棱镜，因此可降低光摄像头装置的成本。
(实施例5)本实施例安装了一个由一对光栅构成的衍射光栅，当相对两个存储介质中的其中一个对其位置进行确定时，可获得两个或更多的衍射光的位置关系，并可对其相对于其他存储介质的位置进行自动设定。
图9示出了实施例5的光摄像头装置的示意图。此装置与实施例2的光摄像头装置300(图3)的区别在于，分别用半透明反射镜7和另外的一个光检测器13替代全息光学元件64和光检测器12，将衍射光栅6设置在棱镜3和半透明反射镜7之间，而将凹透镜11设置在半透明反射镜7和光检测器13之间。
衍射光栅6包含一对衍射表面61和62。从光源2到光栅表面61的距离为10mm，在实际中，光束4或5通过棱镜3并被衍射光栅6所接收。来自衍射光栅6的光束4或5被表示为三个光束4a到4c或5a到5c。三个光束被半透明反射镜7所反射，并通过物镜9转换为会聚光，且聚焦到光存储介质20的数据记录表面22上。然后在数据记录表面22上对光束4或5进行反射，通过物镜9和准直透镜8，并通过半透明反射镜7。在光束4或5传输通过半透明反射镜7时，在通过相对光轴倾斜的凹透镜11之前被进行散光。这样可消除掉由于半透明反射镜7所产生的彗差。最后由光检测器13接收构成三个分束4a到4c或5a到5c的光束4或5，其中的三个分束用于产生和聚焦误差信号和跟踪误差信号。
下面将对光存储介质20、光束4a到4c或5a到5c及衍射光栅6之间的关系进行描述。
图10A和10B分别示出了一组光束4a到4c及光存储介质20的数据记录表面上的记录槽之间的关系和另外的一组光束5a到5c及记录槽之间的关系。如图10A中所示光束4a到4c沿CD-ROM格式的光存储介质的记录槽设置。CD-ROM以一行凹坑的形式进行记录，每个凹坑的长为0.8微米到3微米，深度为0.1微米。记录槽栅距tp1为1.6微米。通过衍射光栅6产生光束4a到4c，并划分为零-阶衍射光4a、正一阶衍射光4b和负一阶衍射光4c。穿过三个光束4a到4c的线和记录槽之间的角度为θ1。光束4b沿跟踪间距与光束4a的位移为L1b，其数值等于tp1/4或0.4微米。类似的，光束4c沿跟踪间距与光束4a的位移为tp1/4或0.4微米。可通过对三个衍射光进行控制以通过转动衍射光栅6而保持其位置关系。作为一种用于产生跟踪误差信号的三-束方法，其是公知的。
图10B示出了聚焦到DVD-RAM格式的光存储介质20的记录槽上的光束5a到5c的示意图。DVD-RAM以一暗和亮的标记的形式进行记录，每个标记的长为0.6到2.8微米，宽度为0.6微米。记录槽栅距tp2为0.74微米。存储介质与DVD-ROM不同，其具有栅距gp2为1.48微米(＝tp2×2)且深度为0.07微米的导槽，将暗和亮的标记设置在槽之间。通过衍射光栅6产生光束5a到5c，并划分为零-阶衍射光5a、正一阶衍射光5b和负一阶衍射光5c。穿过三个光束5a到5c的线和记录槽之间的角度为θ2。光束5b沿跟踪间距与光束5a的位移为L2b，其数值等于tp2(＝gp2/2)或0.74微米。类似的，光束5c沿跟踪间距与光束5a的位移为tp2(＝gp2/2)或0.74微米。作为一种用于产生跟踪误差信号的差分推一挽方法，其是公知的。
根据衍射光栅6的光栅模式61和62的倾斜确定角度θ1和θ2，如图11中所示。通过对衍射光栅6的构成和位置进行控制，从而衍射光和记录槽之间的角度被适时的保持。
图11A和11B示出了衍射光栅6的光栅图形61和62。图11A示出光栅图形61，图11B示出了光栅图形62。通过对折射率为1.52的树脂材料进行模制而形成衍射光栅6。两个光栅图形61和62之间的距离b(图9)为1mm。通过对衍射光栅6的光栅图形的设计，从而在光存储介质20的数据记录表面上使每组衍射光束4a，4b和4c(图10A)及5a，5b和5c(图10B)之间的空间间隔基本上相等。当三个光束之间的间隔相同时，可降低光检测器13的元件尺寸。
在图11A中的光栅图形61中，光栅图形61的光栅深度为λ2的整数倍，对波长为λ2的光束不产生衍射光，而对于波长为λ1的光束产生衍射光。图11B中的衍射图形62中，光栅深度为λ1的整数倍，对于波长为λ1的光束不产生衍射，而对于波长为λ2的光束产生衍射。例如，光栅深度分别为2.3微米和1.9微米。光栅的栅距P1和P2分别为74微米和83微米。
图11A和11B中所示的轴61a为用于产生衍射光栅6的基准轴。通过对衍射光栅6进行设计，从而基准轴61a和光栅图形61的空间频率轴61b之间的角度为θ1，而基准轴61a和光栅图形62之间的角度为θ2。当同时生产出衍射光栅6的两个衍射图形61和62时，可将两个角度θ1和θ2之间的关系保持恒定。如图10A所示，将穿过光束4a到4c的线和光存储介质20的数据记录表面上的记录槽之间的角度限定为θ1。类似的，如图10B中所示，将穿过光束5a到5c的线与记录槽之间的角度限定为θ2。相应的，当衍射光栅6仅相对两个存储介质CD和DVD中的一个进行旋转时，对为了衍射光进行定位，从而位移L1b和L1c(图10A)或位移L2b和L2c(图10B)之间的关系合适，且可使光摄像头与另外一个存储介质自动完成定位。结果，可大大的简化对光轴的调节过程，从而提高光摄像头装置生产率。同时，由于衍射光栅6在其两个侧面上具有两个图形，此尺寸可与传统的一个图形光栅相同，由此可降低包含两个光源的光摄像头装置的整体尺寸。
下面将描述使用通过上述方法生产的衍射光产生聚焦误差信号和跟踪误差信号的方法。回到图9，光检测器13包含八个元件13a到13h。元件13a到13d接收光束4a和5a，元件13e和13f接收光束4b和5b，元件13g和13h接收光束4c和5c。元件13a到13h分别相对于所接收的光束的强度产生和输出电信号I13a到I13h。对于任何类型的光存储介质，通过表示为(I13a+I13c)-(I13b+I13d)的象散方法可由它们各自的元件13a到13d的四个信号I13a到I13d获得聚焦误差信号。
当光存储介质为诸如CD-ROM的CD时，计算的跟踪误差信号为(I13e+I13f)-(I13g+I13h)。另一方面，当光存储介质为DVD-ROM时，可使用相差检测方法获得跟踪误差信号，并当光存储介质为DVD-RAM时，计算出为(I13a+I13d)-(I13b+I13c)+k.{((I13a+I13g)-(I13f+I13h))，其中k为用于矫正相对衍射光栅6的衍射效率的信号的幅度的系数。当存储介质为DVD-RAM时，跟踪误差信号可为(I13a+I13d)-(I13b+I13c)。当响应跟踪行为而移动物镜时，会产生偏移信号。可通过上述的运算减去偏移信号，称为差分推挽方法。按照上述的方法可产生聚焦误差信号和跟踪误差信号。
虽然在本实施例中，角度θ2被确定与DVD-RAM格式相匹配，也可通过改变光栅图形62的空间频率轴而对其进行控制，以获得最佳值L1b和L1c(图10A)(对于DVD-R，L1b和L1c的最佳值为0.37微米)。在具有用于不同波长光或不同类型的装置的光源的数据重放装置中，在本实施例的光摄像头装置中，可对光学系统进行改装，从而满足数据重放装置的要求。上述的光学系统只是一个实例，通过调节光栅的栅距P1或P2，可对61a和61b或62a和62b之间的角度进行任意的设定。根据光学的需要，可去掉凹透镜11。
(实施例6)在本实施例的光摄像头装置中，具有特定的衍射光栅，其可防止跟踪误差信号的偏差。
图12示出了实施例6的光摄像头装置1200。此装置与实施例5的光摄像头装置900(图9)的区别在于，用另外的一个衍射光栅63替代衍射光栅6(图9)。衍射光栅63可使聚焦到光存储介质20上的衍射光束4a到4c，5a到5c的光斑和光存储介质20的记录槽之间的位置关系可不同。另外，衍射光栅63也可使光检测器13的元件在不同的位置接收光束4a到4c和5a到5c。通过对衍射光栅63进行设计，用于分别从光源1和光源2产生衍射光束4a到4c和5a到5c。
图13A和13B分别示出了光束4a到4c和光存储介质20的数据记录表面上的记录槽之间的位置关系和光束5a到5c和数据记录表面上的记录槽之间的位置关系。如图13A中所示，光束4a和4c被聚焦到CD-R格式的光学存储介质20记录槽上。CD-R格式的槽栅距gp1为1.6微米，并在槽中或槽之间形成一行数据标记。数据标记的长为3微米，宽为0.6微米。与DVD-RAM不同的是，此格式的槽栅距gp1与记录槽栅距tp1相同。将由衍射光栅63所产生的衍射光束4a到4c分为零-阶衍射光4a，正一阶衍射光4b，和负一阶衍射光4c。衍射光栅的倾斜角为θ3，从而光束4b或4c与光束4a沿记录槽栅距的位移L1b为0.8微米(＝tp1/2)。
图11B示出了聚焦到DVD-RAM格式的光存储介质的记录槽上的光束5a到5c的示意图。当在衍射光栅63的一个光栅图形上产生光束5b或5c与光束5a沿记录槽栅距的为L2b或L2c的位置时，通过相对CD上的记录槽调节光束可对DVD的角度θ3进行自动设定。位移为0.67微米，其小于实施例2的0.74微米的位移，并可略微降低跟踪误差信号的幅度，但不产生任何的偏差信号。DVD-RAM格式同样包含0.62微米的标准跟踪间距。为了从不是0.74微米而是0.62微米跟踪间距的盘读出数据，最好使用本实施例的光摄像头装置1200(图12)。这是因为本实施例在所应用的存储介质的整个范围内都可防止跟踪误差信号的偏差。
在本实施例中，作为单一单元提供的衍射光栅63可保证光束4a到4c或5a到5c在光检测器13的直行上进行对准。当存储介质为DVD-ROM时，通过对113a到113d的相差进行比较的相差检测方法可获得跟踪误差信号，否则，也可采用差分推挽方法，其表示为(I13a+I13d)-(I13b+I13c)+k1.{((I13e-I13f)+k2(I13g-I13h)}。其中数值k1和k2为用于根据衍射光栅63的衍射效率和光存储介质20的反射率而矫正信号强度的系数。
本实施例的光摄像头装置(图12)最好应用于可在诸如CD-R和DVD-RAM的盘上记录数据的数据记录/重放装置。此光摄像头装置1200(图12)与实施例3的光摄像头装置600(图6)一样，可保证对两个格式CD和DVD中的一个的衍射光栅63(图12)进行调节，从而可自动的对另外的一个格式进行重放，由此可使调节步骤简化。
(实施例7)在本实施例的光摄像头装置中，在从两个不同的光源发出的光束像散不同时，其具有一个用于最佳设置的棱镜。
图14示出了实施例7的光摄像头装置1400。此装置与实施例6的光摄像头装置1200(图12)的区别在于用另外的一个棱镜37替代棱镜3(图12)。
棱镜37具有一个全反射表面39和一个二向色表面38，该表面为波长选择面。从光源1发出的光束4在全反射表面39上进行反射并通过二向色表面38。另一方面，从光源2发出的光束5在二向色表面38上进行反射。光束4和5都沿通过棱镜37后都沿相同的路径传播。
来自光源1的光束4具有大致为20微米的象散差，诸如增益波导激光束，并入射到象散差已经被消除了的棱镜37。来自光源2的光束5不通过棱镜37，且不具有象散。当在来自各自光源的两个光束之间存在象散时，对两个光束中的一个的象散进行矫正。这样可降低来自棱镜37的两个光束的象散，从而可利于从光存储介质20读取数据。更具体的，当来自两个各自光源的光束之间存在象散差时，最好使用本实施例的光摄像头装置。
光摄像头装置1400与实施例6的光摄像头装置1200(图12)类似，具有一个衍射光栅63，可对两个格式CD和DVD中的一个进行调节，从而可对另外的一个格式进行自动调节，以进行重放，从而简化了调节步骤。
在不脱离本发明的范围的情况下可对光学系统进行修改和变化。
(实施例8)在本实施例的光摄像头装置中，其使用前面所述的任意的一个光摄像头装置。
图15示出了光摄像头装置1500。通过光存储介质驱动器81旋转位于光数据装置1500上的光存储介质20。光摄像头装置80提供了一个电路83，其具有与光存储介质20上的相对位置相对应的信号。电路83对信号进行放大或计算，从而略微移动光摄像头装置80或光摄像头装置80中的物镜。驱动器82用于驱动光摄像头装置80，物镜驱动器85用于驱动光摄像头装置中的物镜。驱动器82或85对光存储介质20进行聚焦/跟踪伺服控制操作，以变对光存储介质20进行写、读或删除数据的操作。接口84将装置与电源或外部电源相连。更具体的，电路83、用于光摄像头装置的驱动器82、光存储介质驱动器81和物镜驱动器85通过接口84进行供电。可将电源或外部电源的接口或连接端设置在每个驱动器或电路中。
如前所述，可允许非-偏振棱镜将第一波长光的光轴与在棱镜的第二反射面上反射的第二波长光的光轴对准。结果，接收到两个非偏振光束，就如同从一个信号源发出的一样。当将此光源应用到光摄像头装置中时，可不使用传统的1/4波长片。这样在生产光摄像头装置期间，可使光学元件的组装和调节大大简化，就如同传统的具有单个光源的光摄像头装置一样。
即使光存储介质部分双折射，由光检测器所接收到的光的强度也保持不变，由此可保证对数据装置上的数据进行重放。
同时，在对光摄像头装置进行组装期间，将衍射光栅的位置调节为与CD和DVD中的一个的相适应，同时对另外的一个格式进行自动设置。结果，可大大的提高光摄像头装置的生产率。
至此对本发明进行了描述，但本发明并不限于此。在本发明的权利要求的范围内，对本领域中的技术人员而言所做的各种的变化和修改都在本
权利要求
1.一种光摄像头装置，该装置包含第一光源，其发射波长为λ1的第一光束；第二光源，其发射波长为λ2的第二光束，其中λ1和λ2彼此不同；和衍射器，其从由光源发射的光束产生多个光束；和光聚焦装置，其将从衍射器接收的多个光束聚焦到光存储介质上；分束器，其对光存储介质上聚焦和反射的多个光束进行衍射；光检测器，其接收来自分束器的衍射光，并相对衍射光的强度输出信号；其中，衍射器包含彼此成一定角度设置的第一光栅和第二光栅，在第一光栅中，波长为λ1的光束的衍射效率高于波长为λ2的光束的衍射效率，在第二光栅中，波长为λ2的光束的衍射效率高于波长为λ1的光束的衍射效率。
2.根据权利要求1所述的光摄像头装置，其特征在于第一光栅产生波长为λ1的第一光束的第一衍射光，第二光栅产生波长为λ2的第二光束的第二衍射光。
3.根据权利要求2所述的光摄像头装置，其特征在于由第一光栅产生的第一衍射光的间隔和由第二光栅产生的第二衍射光的间隔基本上具有相同的长度。
4.根据权利要求1所述的光摄像头装置，其特征在于穿过由第一光栅产生的第一衍射光的线和穿过由第二光栅产生的第二衍射光的线在光检测器上基本上一致。
5.一种光摄像头装置，其特征在于包含第一光源，其发射波长为λ1的第一光束；第二光源，其发射波长为λ2的第二光束，其中λ1和λ2彼此不同；和光聚焦装置，其将从第一光源接收的第一光束和从第二光源接收的第二光束会聚到光存储介质上；分束器，其对光存储介质上聚焦和反射的第一和第二光束进行偏转；光检测器，其接收来自分束器的偏转光，并相对偏转光的强度输出信号；其中分束器为全息光学元件，包含第一全息图案和第二全息图案，第一全息图案中，波长为λ1的光束的衍射效率高于波长为λ2的光束的衍射效率，第二全息图案中，波长为λ2的光束的衍射效率高于波长为λ1的光束的衍射效率。
6.根据权利要求5所述的光摄像头装置，其特征在于由第一全息图案产生的衍射光束和由第二全息图案产生的衍射光束在光检测器上基本上对准。
7.根据权利要求5所述的光摄像头装置，其特征在于第一光源、第二光源和光检测器被形成为一个单一的结构。
8.根据权利要求7所述的光摄像头装置，其特征在于光检测器接收来自全息光学元件的共轭光。
全文摘要
一种光源组件，它包含第一光源，用于发射第一光束，第二光源，用于发射不同于第一光束的第二光束，和一个偏转结构，其对第一和第二光束进行偏转，并由被偏转光形成第三光束。偏转结构包含第一和第二偏转器，其对第一和第二光速进行偏转，从而使第一和第二被偏转光的光轴基本上一致。
文档编号G11B7/135GK1707648SQ20051007043
公开日2005年12月14日 申请日期2001年7月4日 优先权日2000年7月7日
发明者门胁慎一, 金马庆明 申请人:松下电器产业株式会社