专利名称：半导体激光器单元和光学头装置的制作方法
技术领域：
这个发明涉及一种能够发射多个激光束的半导体激光器单元以及一种装备有所述半导体激光器单元的光学头装置，且更具体而言，涉及一种半导体激光器单元和在多个激光束的聚焦特征上得到改善的光学头装置。
背景技术：
光学头装置已经被广泛地用于向如DVD(数字化视频光盘)、CD(光盘)等光盘中记录或从所述光盘中再现。在
图10中所示的作为传统实例的光学头装置100被装备有一个能够发射多个激光束的被称为多束半导体激光器单元的传统半导体激光器单元101。半镜102被设置在所述半导体激光器单元101的光发射侧。准直透镜103和物镜104被依次设置在所述半镜102的光反射侧。在所述物镜104的焦点上或附近，光盘105或106被设置以向其中记录或从其中再现。在此，光盘105是例如一个DVD，其保护层的厚度小，而光盘106是例如一个CD，其保护层厚度比DVD大。从准直透镜103处观看，光检测器107被设置在半镜102的光透射侧。
被用在光学头装置100上的半导体激光器单元101包括一个在3P-A-2001-298238(此后被称为第一背景技术)中示出的一个单元。在图11中所示作为第一背景技术的半导体激光器单元101包括一个外壳108、被附着到所述外壳108上的耐热块109、被设置在耐热块109上的辅助固定件110、以及被设置在辅助固定件110上的多束半导体激光器单元111。所述多束半导体激光器单元111具有相距约100微米的光发射点112和113。比所述第二光发射点113发射较短波长激光束的所述第一光发射点112处于所述外壳108外部形状的中心。半导体激光器单元101被设置在光学头装置100上，以便于从第一光发射点112所发射激光束的光轴与如图10所示的准直镜103和物镜104的光轴114相重合。例如，光发射点112和113分别发射波长在650nm的激光束用于向DVD中记录或从DVD中再现，以及波长在780nm的激光束用于向CD中记录或从CD中再现。
从图11所示的半导体激光器单元101的第一光发射点112发射的激光束被反射到图10所示的半镜102上，随后进入准直透镜103，在所述准直透镜处它被转换成经准直的激光束。此后，它进入物镜104并且被聚焦到光盘105上。被反射到光盘105上的激光束运行通过反向光程以穿过半镜102，随后被照射到光探测器107上。在光检测器107中，被检测的是来自光盘105的再现信号以及需要用于聚焦和跟踪的信号。类似地，从半导体激光器单元101的第二光发射点113发射的激光束被聚焦到另外一个光盘106上。在光探测器107中，被检测的是来自光盘106的再现信号以及需要用于聚焦和跟踪的信号。
对于第一光发射点112，可取得高性能的聚焦特征而不受准直透镜103和物镜104象差的影响，因为从第一光发射点112发射的激光束的轴在光轴114上。另一方面，对于第二光发射点113，因为从此发射的激光束的轴不在光轴114上，所以在准直透镜103和物镜104上的入射是倾斜的，因而不可避免地受象差的影响。然而，被从第二光发射点113所发射较长波长的激光束所照射的CD较DVD而言，在波长和透镜聚焦性能方面具有更大的余量，因而在实际操作中没有显著的麻烦。
作为第背景技术：
的JP-A-2002-25103公开了与所述第一背景技术相类似的光学头装置。这一技术示出在光学头装置100上安装具有两个用于发射不同波长激光束的光发射点的半导体激光器单元时，发射较短波长激光束的光发射点(第一光发射点112)与光轴114重合或者被设置成发射较短波长的光发射点(第一光发射点112)与光轴114之间的距离可能较发射较长波长的光发射点(第二光发射点113)与光轴114之间的距离短。在这种情况下，与第一背景技术相类似，发射较短波长激光束的光发射点(第一光发射点112)比发射较长波长的光发射点(第二光发射点113)具有优先权地被设置到一个接近光轴114的位置，因为它容易受准直透镜103和物镜104象差的影响。
与此同时，在光学头装置100中，除了由透镜系统(在此，准直透镜103和物镜104)和光发射点之间的位置关系引发的象差之外，在多束半导体激光器单元中通常还存在象散。优选地，所述象散被抑制到一个可能小的程度，因为它也对聚焦特征有影响。
作为第三背景技术的JP-A-2002-251314公开了一种如图12所示的传统光学头装置，其中参考号100至107以及参考符号114与图10所示的那些参考符号相同。象散补偿板115被设置在半导体激光器单元101和半镜102之间的光程上。所述象散补偿板115采用由透明光学构件如玻璃或树脂构成的平行板形式。如图13所示，由从两个光发射点112和113分别发射的激光束的轴116和117所构成的平面与象散补偿板115入射表面的法线处于同一平面(在图13中的X-Z平面)。同样，象散补偿板115被设置成与由激光束的轴116和117所构成的平面相倾斜。
显然的是在发散发射的激光束通过相对于轴116、117被倾斜设置的平行板象散补偿板115传输的情况下，在激光束中出现象散。出现的象散量受构成象散补偿板115的光学构件的折射率、平行板的厚度及在设置象散补偿板115时的倾斜角等影响。在象散已经存在于进入到象散补偿板115的激光束中的情况下，其中所增加的是因通过象散补偿板115的传输所引起的象散。因此，象散补偿板115的折射率、厚度及倾斜角被如此设置，以便于给出一个与存在于进入到象散补偿板115中的激光束中的象散方向相反、大小相等的象散，这样在激光束通过象散补偿板115传输之后其中的象散可以被抑制。如上所说明，因为象散通常存在于多束半导体激光器单元111本身中，所以采取这种象散补偿板115是非常有效的。
此外，被应用到多束半导体激光器单元111的象散补偿板115也具有如在第四背景技术JP-A-2001-237501中所示的效应。即，对于由光发射点112和113所发射的不同波长的激光束，其轴116和117在象散补偿板115的入射和出口表面上均被折射。通常，光学构件的折射率取决于波长，即随波长的减小而增加。因而，波长较短的激光束116在进入象散补偿板115之前以及从象散补偿板115出来之后，其经历较长的折射动作以取得在激光束轴116上较在波长较长的激光束轴117上较大的平行移位量。如图13所示，在象散补偿板115靠近用于发射较长波长激光束的光发射点113被以某种程度倾斜地设置的情况下，从象散补偿板115出来后的两激光束的轴116与117之间的距离B小于进入象散补偿板115之前所述两激光束的轴116和117之间的距离A。相反地，在象散补偿板115靠近用于发射较短波长激光束的光发射点112被以某种程度倾斜地设置的情况下，从象散补偿板115出来后的两激光束的轴116与117之间的距离B大于进入象散补偿板115之前所述两激光束的轴116和117之间的距离A。照这样，通过改变象散补偿板115的倾斜角，所述两激光束的轴116和117之间的距离在进入象散补偿板115及从其离开后可以发生改变。因而有可能自由地调节两个光发射点112、113与光轴114之间的位置关系。
然而，传统的半导体激光器单元101和装备有所述半导体激光器单元101的光学头装置100已经涉及到下述问题。
在所述第一和第背景技术：
中，用于发射较短波长激光束的光发射点112被设置成在光轴114上或接近光轴114，以便于优先地确保聚焦性能，例如与CD相比较对于DVD象差条件严格。然而，牺牲由光发射点113所发射较长激光束的聚焦性能存在问题。
与此同时，第三背景技术被如此构成，以便于通过采用象散补偿板115，存在于多束半导体激光器单元111的两个光发射点112、113的象散得到补偿。因而，在所述两个光发射点112、113发射相同波长的激光束且彼此具有相同象散的情况下，可以容易地对两个光发射点112、113进行补偿。然而，当两个光发射点112、113发射不同波长的激光束时，它们没有必要具有相同的象散，因为构成多束半导体激光器单元111的光发射点112、113的材料不同。从而，同时对具有不同象散的两个光发射点112、113的象散进行补偿是困难的。因而，进一步需要的是用于确保两个光发射点之间补偿更不足的光发射点的聚焦性能的手段。
与此同时，在第四背景技术中，象散补偿板115被任意地倾斜以将传输通过象散补偿板115之后的两激光束的轴116和117之间的距离调节到一个所要求值。然而，由于象散补偿板115的倾斜角，激光束在传输通过象散补偿板115之后其象散量出现变化。因而，在测量距离B时或在调节象散补偿板115工艺中出现需要较长时间这样的问题。
此外，第一至第四背景技术中的任一个仅对获得光学头装置100的准直透镜103和物镜104的光轴114的最佳聚焦特征加以解释，但是在与聚焦特征的关系上(包括出现在上述透镜系统的象散)却未作说明。因而，根据严格的光学设计观点，存在的问题是所述结构没有同时对两激光束的聚焦特征进行优化。
发明概述为了消除上述问题，已经发明了本发明，并且发明的一个目的是提供一种用于同时优化多个激光束聚焦特征的半导体激光器单元和光学头装置。
根据本发明的半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上彼此相互平行设置的多个半导体激光器元件，以及一个用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于由多个半导体激光器元件中具有最大象散的半导体激光器元件所发射的激光束的轴与所述底座的参考轴相重合。
在本发明的另一方面，半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；以及一个用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于由所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束的轴将底座的参考轴夹在中间，并且与所述参考轴保持一个基本相等的距离。
在所述半导体激光器单元被设置在光学头装置上的情况下，有可能使在光盘上构成的每个焦点的象散相等，而不管固有地存在于每个半导体激光器元件中的象散的大小。
在本发明的另外一个方面中，半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；一个用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及一个在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述至少两个半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴将底座的参考轴夹在中间，并且与所述参考轴保持一个基本相等的距离。
在本发明的另一个方面，半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件和象散较所述第一半导体激光器元件小的第二半导体激光器元件；一个用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及一个在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第二半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴与底座的参考轴相重合。
在本发明的另一个方面，半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件和象散较所述第一半导体激光器元件小的第二半导体激光器元件；一个用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及一个在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第一半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴与底座的参考轴相重合。
在半导体激光器单元被设置在光学头装置上的情况下，可以容易地使在光盘上构成的每个焦点的象散相等。此外，多个半导体激光器元件可以被保护免受灰尘或脏物或空气中氧气的影响。
根据本发明用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件、一个用于向所述光学介质照射由多个半导体激光器元件所发射的激光束的光学透镜、以及一个用于检测照射到光学介质上的激光束的光检测器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从多个半导体激光器元件中象散最大的半导体激光器元件所发射激光束的轴与所述光学透镜的光轴相重合。
在本发明的另一个方面，用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；一个用于向所述光学介质照射由多个半导体激光器元件所发射的激光束的光学透镜；以及一个用于检测照射到光学介质上的激光束的光检测器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述至少两个半导体激光器元件发射激光束的轴将光学透镜的光轴夹在中间，并且与所述光轴保持一个基本相等的距离。
有可能使在光盘上构成的每个焦点的象散相等，而不管固有地存在于每个半导体激光器元件中的象散的大小。
在本发明的另一个方面，用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；以及一个与多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述至少两个半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述光学头装置进一步包括一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜，以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将光学透镜的光轴夹在中间，并且与所述光轴保持一个基本相等的距离。
在本发明的另一个方面，用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件以及象散小于所述第一半导体激光器元件的第二半导体激光器元件；以及一个与多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第二半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述光学头装置进一步包括一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜，以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将与光学透镜的光轴重合。
在本发明的另一个方面，用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件以及象散小于所述第一半导体激光器元件的第二半导体激光器元件；以及一个与多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第一半导体激光器元件象散的象散补偿器。所述光学头装置进一步包括一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜，以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将与光学透镜的光轴重合。
可以容易地使在光盘上构成的每个焦点的象散相等。此外，多个半导体激光器元件可以被保护免受灰尘或脏物或空气中氧气的影响。
附图的简要说明图1是实施例1的半导体激光器单元和光学头装置的结构图；图2是实施例1的多束半导体激光器单元的断面图；图3是一个物镜的图象高度特征图形；图4是实施例2的多束半导体激光器单元的断面图；图5是实施例3的半导体激光器单元的断面图；图6是实施例4的半导体激光器单元和光学头装置的结构图；图7是实施例4的半导体激光器单元的断面图；图8是实施例5的半导体激光器单元和光学头装置的结构图；图9是实施例6的半导体激光器单元和光学头装置的结构图；图10是传统的通用光学头装置的结构图；图11是在第一背景技术中的传统半导体激光器单元的断面图；图12是在第三背景技术中的传统光学头装置的结构图；以及图13是示出在传统光学头装置中的多束半导体激光器单元和象散补偿板之间关系的结构图。
优选实施例的详细说明现在参考示出其中实施例的附图，对本发明加以详细说明。
实施例1在图1中，光学头装置1用于向一光盘中记录以及从一光盘中再现。半导体激光器单元2具有发射多个激光束的能力，在此示出的单元安装有整体集成的多束半导体激光器单元3。所述的多束半导体激光器单元3包括半导体激光器元件4和5。
所述半导体激光器元件4和5分别发射激光束14和16。半镜8被设置在半导体激光器单元2的光发射侧。准直透镜9和物镜10按这个次序被设置在半镜8的光反射侧。物镜10的光轴7通常与准直透镜9的光轴相重合。光盘(光学介质)11和12被基本设置在物镜10的焦点上。激光束14和16被分别聚焦在光盘11和12上的焦点15和17处。从准直透镜9观看，光学探测器13被设置在半镜8的光透射侧，以探测由光盘11、12所反射的激光束14、16的每个反射光。
在图1和2中，构成多束半导体激光器单元3的半导体激光器元件4和5在发射激光束14和15的方向上被彼此平行地设置。底座T1被设置用于定位和固定多束半导体激光器单元3，而S1是底座T1的参考轴。块T11用于支撑多束半导体激光器单元3，且管座T13用于固定所述块T11，其通常采用圆柱体或直方柱体。所述块T11和管座T13构成底座T1。底座T1的参考轴S1是一个从前被这样确定的轴，以便于当半导体激光器单元2被设置在光学头装置1上时，参考轴S1与物镜10的光轴7或其延伸轴(在图1中，光轴7被半镜8反射)相重合。例如，在半导体激光器单元2的管座T13为圆柱体的情况下，参考轴S1通常是圆柱体的轴。半导体激光器单元2的外部形状被这样确定，以便于底座T1的参考轴S1与物镜10的光轴7或其延伸轴相重合。
在图2中，垂直光发射点V1和V2(垂直于有源层的宽度方向)通常仅存在于半导体激光器元件4和5的光发射端面6上，并且水平光发射点H1和H2(有源层的宽度方向)通常存在于其向内的几至十几微米处。这个特征被称为象散，即每个半导体激光器元件4和5具有彼此不重合的垂直和水平光发射点。注意通过本领域内普通技术人员通常所知的近场图象观察，可以测量出每个半导体激光器元件4和5的象散。
在实施例1中，存在于半导体激光器元件4上的象散被假设成较半导体激光器元件5的象散大。如图1和2所示，构成半导体激光器单元3的半导体激光器元件4、5被如此设置，以便于从象散较大的半导体激光器元件4发射的激光束14的轴与底座T1的参考轴S1重合。因为在光学头装置1上设置半导体激光器单元2时，底座T1的参考轴S1与物镜10的光轴7或其延伸轴相重合，所以从象散较大的半导体激光器元件4发射的激光束14的轴与物镜10的光轴7重合。
现在将对实施例1的光学头装置1的操作加以解释。从半导体激光器单元2的具有较大象散的半导体激光器元件4发射的激光束14被反射到半镜8上，并且进入准直透镜9，在此准直透镜9处被转换成一个经准直的激光束，然后进入物镜10，由此被聚焦到光盘11上。在此时，在光学头装置1的物镜10的光轴7上形成焦点15。被反射到光盘11上的激光束14运行通过反向光程并且穿过半镜8，随后被照射到光探测器13上。在光检测器13中，被检测的是光盘11的再现信号以及需要用于聚焦和跟踪的信号。
同样地，从半导体激光器元件5发射的具有较小半导体激光器单元2象散的激光束16相对于物镜10的光轴7倾斜地进入物镜10，然后被聚焦到光盘12上。此时，在距离光轴7被移位h的一点上形成焦点17。通常，距离光轴7的这个位移量h被称为图象高度。被反射到光盘12上的激光束16同样运行通过反向光程并且穿过半镜8，被照射到光探测器13上。在光检测器13中，被检测的是光盘12的再现信号以及需要用于聚焦和跟踪的信号。
在所述的两个焦点15和17中，焦点15被形成在物镜10的光轴17上，而另一个焦点17被形成在光轴7以外。在这样的情况下，由于所谓的物镜10的图象高度特征，这两个焦点15和17具有不同的聚焦状态。这将利用图3加以解释。
在图3中，在水平轴上取一个偏离物镜10焦点的位移，而在垂直轴上取每个焦点15、17距离光轴7的位移量，即图象高度。物镜10的焦距取决于入射到物镜10的每个激光束14、16的方向，并且其光学地由弧矢图象平面和子午图象构成。在此，在图2所示的多束半导体激光器单元3的布置中，从垂直光发射点V1、V2及水平光发射点H1、H2所发射激光束14、16中的每一个分别聚焦在所述弧矢图象平面和子午图象平面上。在图象高度为零即激光束14被聚焦在光轴7的情况下，焦距在弧矢图象平面和子午图象平面之间重合。在另一激光束16的情况下，在弧矢图象平面和子午图象平面上的焦距移向物镜10，并且子午图象平面的移动量大于弧矢图象平面的移动量。这意味着即使半导体激光器元件4、5本身并没有象散，但是象散出现在激光束14、16偏离物镜10的光轴7被聚焦的焦点15、17上。
如图2所示，从物镜10观看，半导体激光器元件4、5具有与垂直光发射点V1、V2相比被放置较远的水平光发射点H1、H2。从光发射点H1、V1传播的其轴线与光轴7重合的激光束14不受物镜10中图象高度特征的影响。然而，除了在光发射点H2、V2的象散以外，从H2、V2传播的其轴线偏离光轴7的激光束16，还经受与物镜10图象高度特征相符合的相同方向上的象散效应。因而，为了使在两个焦点15、17处的象散特征相同，需要如此设置半导体激光器元件4、5以便于从象散较大的半导体激光器元件4发射的激光束14的轴线与光轴7重合，而从象散较小的半导体激光器元件5发射的激光束16的轴偏离光轴7。
顺便说说，虽然如上说明了物镜10的图象高度特征与半导体激光器元件4、5的布置之间的关系，但是图象高度特征也存在于准直透镜9中。然而，在光学头装置1的光学系统中，从准直透镜9和物镜10的焦距计算出的纵向放大率充分地小于1。为此，准直透镜9所拥有的图象高度特征的影响令人忽略地小，因此，在谈论物镜10时令人满意。
虽然实施例1示出利用两个半导体激光器元件构成多束半导体激光器单元3的情况，但是它们的数量可以是三个或多个。在这样的情况下，多个半导体激光器元件可以被如此布置，以便于从半导体激光器元件发射的具有这些半导体激光器元件中最大象散的激光束的轴与底座T1的参考轴S1即物镜10的光轴7重合。
实施例2虽然实施例1示出半导体激光器元件4具有与半导体激光器元件5相比较大的象散这样的情况，但是实施例2示出这两个半导体激光器元件象散相等的情况。
在图4中，半导体激光器元件19和20构成多束半导体激光器单元18。垂直光发射点V3和V4通常分别存在于半导体激光器元件19和20的光发射端面6。在此，水平光发射点H3和H4分别存在于距离半导体激光器元件19和20的光发射端面6向内同一距离处，并且因而所述两个半导体激光器元件19和20的象散相同。激光束21和22分别由所述两个半导体激光器元件19和20发射。
在实施例2中，象散相同的两半导体激光器元件19和20被如此设置，以便于激光束21和22的轴将底座的参考轴S2夹在中间，并且其与参考轴S2保持一个相等的距离。与实施例1相类似，当半导体激光器单元18被设置在光学头装置1上时，底座的参考轴S2与物镜10的光轴7或其延伸轴重合。其结果是多束半导体装置18被如此设置，以便于从两个半导体激光器元件19、20发射的激光束21、22的轴将物镜10的轴7夹在中间，并且与光轴7保持一个相等的距离。
在将具有这样多束半导体激光器单元18的半导体激光器单元2设置在如图1所示的光学头装置1上的情况下，在物镜10上的图象高度特征展示出如图3所示的有关光轴7的轴向对称性。因而，当从半导体激光器元件19、20发射的激光束21、22被聚焦到光盘11、12上时，相应的焦点具有相同的图象高度，这样展示相同象散特征并且保持一致的聚焦特征。
虽然实施例2示出由两个半导体激光器元件构成多束半导体激光器单元18的情况，但是它们在数量上可以是三个或更多。在这样的情况下，半导体激光器元件被如此设置，以便于从彼此具有相同象散的至少两个所述半导体激光器元件所发射的激光束的轴将底座的参考轴S2夹在中间，且与参考轴S2保持一个相等的距离，即将物镜10的光轴7夹在中间且与光轴7保持一个相等的距离。
实施例3在示出根据实施例3的半导体激光器单元23的图5中，参考符号3至5、14和16与图1的那些参考符号相同。底座T3用于定位和固定多束半导体激光器单元3。块T31用于支撑所述多束半导体激光器单元3、外壳T32用于保护所述多束半导体激光器单元3，且管座T33用于分别固定所述块T31和外壳T32。所述块T31、外壳T32和管座T33构成底座T3。以平行板形式的外罩玻璃25被固定在外壳T32上，其与构成多束半导体激光器单元3的半导体激光器元件4、5所发射的激光束14、16的发射表面相对且平行。作为外罩玻璃25，也可以由合成树脂制成的外罩取代玻璃制成的外罩，只要它是以平行板形式的透光构件即可。
其次，将对操作加以解释。分别由半导体激光器元件4、5发射的激光束14、16传输通过外罩玻璃25。此外罩玻璃25被设置成与半导体激光器元件4、5的激光器束发射表面相对且采用平行板的形式。因而，这对从半导体激光器元件4、5发射的激光束14、16没有象散的影响，并且起到保护多束半导体激光器单元3免受灰尘和脏物影响的作用。此外，在半导体激光器元件4、5有可能取决于其材料被空气中氧气所损坏的情况下，外罩玻璃25和外壳T32被设置成屏蔽且保护半导体激光器元件4、5免受空气影响。激光束14、16传输经过外罩玻璃25之后，与实施例1的情况相类似其传输向半镜8。
虽然实施例3示出使用具有如实施例1所示的半导体激光器元件4、5的多束半导体激光器单元3的情况，但是在实施例3中所用的外罩玻璃25也可以应用于具有如实施例2所示的半导体激光器元件19、20的多束半导体激光器单元18。
实施例4在图6中，参考符号7至13与图1中所示的那些参考符号相同。在图6所示的光学头装置27中，半导体激光器单元28具有发射多个激光束的能力，在此示出的所述单元安装有整体式集成的多束半导体激光器单元29。多束半导体激光器单元29包括半导体激光器元件30和31。在此，所述两个半导体激光器元件30和31具有相同的象散。
激光束32和33分别从半导体激光器元件30和31发射。激光束32、33被聚焦到光盘11、12的焦点36、37上。
在图6和7中，构成多束半导体激光器单元2 9的半导体激光器元件30、31被彼此相互平行地设置在发射激光束32和33的方向上。底座T4用于定位且固定多束半导体激光器单元29，且S4是底座T4的参考轴。块T41用于支撑多束半导体激光器单元29、外壳T42用于保护多束半导体激光器单元29且管座T43用于固定块T41和外壳T42。所述块T41、外壳T42和管座T43构成底座T4。
以平行板形式的外罩玻璃35被固定到底座T4的外壳T42上，其相对于半导体激光器元件30、31的激光束32、33的激光器束发射表面倾斜且与所述表面相对。所述外罩玻璃35的材料反射率和厚度以及相对于激光束32、33的激光器束发射表面的倾斜角被加以确定，以消除固有地存在于两个半导体激光器元件30、31中的象散。除了玻璃制成的以外，外罩玻璃35可以是合成树脂透光构件，只要它可以补偿两个半导体激光器元件30、31的象散。有可能采用圆柱体透镜、全息图、菲涅耳透镜、耦合透镜等。
激光束32、33在分别传输通过外罩玻璃35之后具有轴38和39。多束半导体激光器单元29被如此设置，以便于轴38、39将底座T4的参考轴S4夹在中间且与参考轴S4保持相等的距离。半导体激光器单元28其外部形状被确定，以便于底座T4的参考轴可与物镜10的光轴7或其延伸轴重合。因而，多束半导体激光器单元29被如此设置，以便于激光束32、33在传输通过外罩玻璃35之后，其轴38、39将物镜10的光轴7夹在中间且与光轴7保持相等的距离。
现在将对实施例4的光学头装置27的操作加以解释。从半导体激光器元件30、31发射的激光束32、33传输通过外罩玻璃35。借助于通过外罩玻璃35的传输来传播象散要被加以补偿的激光束32、33，存在于两个半导体激光器元件30、31上的相同象散被消除。此外，外罩玻璃35连同外壳T42保护多束半导体激光器单元3免受灰尘和脏物以及大气中的氧气的影响。
激光束32、33在传输通过外罩玻璃35之后，其具有这样的轴38、39，所述轴38、39将底座T4的参考轴S4夹在中间且与参考轴S4保持相同距离，即所述轴38、39将物镜10的光轴7夹在中间且与光轴7保持相同的距离。然后它们由物镜10聚焦以形成焦点36、37。因为这两个焦点36、37具有彼此相等的图象高度，所以它们同等地经受在图3中所示的物镜10的图象高度特征效应，保持相同的聚焦特征。
虽然实施例4示出由两个半导体激光器元件构成多束半导体激光器单元29的情况，但是它们在数量上可以是三个或更多。在这样的情况下，多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从彼此具有相同象散的至少两个所述半导体激光器元件所发射的激光束在传输通过外罩玻璃35之后，其轴将底座T4的参考轴S4夹在中间，且与参考轴S4保持一个相等的距离，即将物镜10的光轴7夹在中间且与光轴7保持相等的距离。
实施例5在图8中，参考符号7至13与图1中的那些参考符号相同。实施例5中的光学头装置40包括一个能够发射多个激光束的半导体激光器单元41，在此示出的所述单元安装有整体式集成的多束半导体激光器单元42。所述的多束半导体激光器单元42由半导体激光器元件43和44构成。在这两个半导体激光器元件43、44当中，半导体激光器元件43具有比半导体激光器元件44的象散大的象散。
在图8中，激光束45、46分别从半导体激光器元件43、44中发射。构成多束半导体激光器单元42的半导体激光器元件43和44被如此设置，以便于激光束45和46在激光器束发射方向上彼此平行。底座T5用于定位及固定多束半导体激光器单元42，而S5是底座T5的参考轴。块T51用于支撑多束半导体激光器单元42、外壳T52用于保护多束半导体激光器单元42，且管座T53用于分别固定块T51和外壳T52。块T51、外壳T52及管座T53构成底座T4。
以平行板形式的外罩玻璃49被固定到底座T5的外壳T52上，其相对于半导体激光器元件43、44所发射激光束45、46的激光器束发射表面倾斜。所述外罩玻璃49的反射率和厚度以及相对于激光束45、46的激光器束发射表面的倾斜被设置成消除固有地存在于半导体激光器元件44中的象散。除了玻璃制成的以外，外罩玻璃49可以是合成树脂透光构件，只要它可以补偿象散较小的半导体激光器元件44的象散。有可能采用圆柱体透镜、全息图、菲涅耳透镜、耦合透镜等。
多束半导体激光器单元42被如此设置，以便于从具有较大象散的半导体激光器元件43发射激光束45在传输通过外罩玻璃49之后其轴与底座T5的参考轴S5重合。半导体激光器单元41其外部形状被如此确定，以便于底座T5的参考轴S5与物镜10的光轴7或其延伸轴重合。因而，多束半导体激光器装置42被如此设置，以便于激光束45在传输通过外罩玻璃49之后，其轴与物镜10的光轴重合。
激光束45、46分别被聚焦到光盘11、12上的焦点47、48上。在从具有较大象散的半导体激光器元件43发射出激光束45被聚焦到光盘11上的情况下，焦点47就形成在物镜10的光轴上。另一方面，从具有较小象散的半导体激光器元件44发射出激光束46被聚焦到光盘12上，形成的是具有图象高度的焦点48。
现在将对实施例5的光学头装置40的操作加以解释。分别从半导体激光器元件43、44发射的激光束45、46传输通过外罩玻璃49。借助于通过外罩玻璃49的传输来传播象散要被加以补偿的激光束46，存在于半导体激光器元件44上的象散被消除。此外，外罩玻璃49连同外壳T52起到保护多束半导体激光器单元42免受灰尘和脏物以及大气中的氧气的影响。因为激光束46在传输通过外罩玻璃49之后其轴与光轴7不重合而偏离所述光轴7，它被物镜10聚焦构成了焦点48，其具有一个图象高度。因为焦点48经受图3所示的物镜10的图象高度特征效应，所以它被转变成一个新近具有象散的点。
另一方面，因为存在于半导体激光器元件43上的象散较半导体激光器元件44上的象散大，所以借助于光传输通过外罩49来传播具有被部分保留象散的激光束45没有完全地消除象散。激光束45其轴与光轴7重合，因此，它被聚焦而没有受到物镜10的图象高度特征的影响。
照这样，对于从具有较小象散的半导体激光器元件44发射出激光束46而言，由于在偏离光轴7的轴上传播，因此由于物镜10的图象高度特征导致新近产生一个象散。然而，由半导体激光器元件43所拥有的象散被外罩玻璃49抑制。与此同时，对于从具有较大象散的半导体激光器元件43发射出激光束45而言，象散不可能完全被外罩玻璃49补偿。然而，由于就处在光轴的轴上传播，所以没有新近出现因物镜10的图象高度特征导致的象散。因而，激光束45和46之间的象散差没有增加。焦点47、48中的一个其聚焦特征被严重恶化是不可能的，因而维持了聚焦特征的一致性。
虽然实施例5示出两个半导体激光器元件构成多束半导体激光器单元42的情况，但是它们在数量上可以是三个或多个。在这样的情况下，半导体激光器元件被如此设置，以便于从半导体激光器元件发射出的具有多个半导体激光器元件中最大象散的激光束的轴与底座T5的参考轴S5重合，即与物镜10的光轴7重合。此外，对于具有比上述象散较小象散的半导体激光器元件，优选地对于具有第二大象散的半导体激光器元件，采用外罩玻璃49用于补偿所述象散。
实施例6在图9中，参考符号7至13与图1中的那些参考符号相同。实施例6中的光学头装置50包括一个能够发射多个激光束的半导体激光器单元51，在此示出的所述单元安装有整体式集成的多束半导体激光器单元52。所述的多束半导体激光器单元52由半导体激光器元件53和54构成。在这两个半导体激光器元件53、54当中，半导体激光器元件53具有比半导体激光器元件54的象散大的象散。
激光束55、56分别从半导体激光器元件53、54中发射。构成多束半导体激光器单元52的半导体激光器元件53和54被如此设置，以便于激光束55和56在激光器束发射方向上彼此平行。底座T6用于定位及固定多束半导体激光器单元52，而S5是底座T6的参考轴。块T61用于支撑多束半导体激光器单元52、外壳T62用于保护多束半导体激光器单元52，且管座T63用于分别固定块T61和外壳T62。块T61、外壳T62及管座T63构成底座T6。
以平行板形式的外罩玻璃59被固定到底座T6的外壳T62上，其相对于半导体激光器元件53、54的激光器束发射表面倾斜。所述外罩玻璃59的反射率和厚度以及相对于激光束53、54的激光器束发射表面的倾斜角被设置成消除固有地存在于半导体激光器元件53中的象散。除了玻璃制成的以外，外罩玻璃59可以是合成树脂透光构件，只要它可以补偿具有较大象散的半导体激光器元件53的象散。有可能采用圆柱体透镜、全息图、菲涅耳透镜、耦合透镜等。
半导体激光器元件53、54被如此设置，以便于从具有较大象散的半导体激光器元件53发射的激光束55在传输通过外罩玻璃59之后其轴与底座T6的参考轴S6重合。半导体激光器单元51其外部形状被如此确定，以便于底座T6的参考轴S6与物镜10的光轴7或其延伸轴重合。因而，多束半导体激光器装置52被如此设置，以便于激光束55在传输通过外罩玻璃59之后，其轴与物镜10的光轴7重合。
激光束55、56被聚焦到光盘11、12上的焦点57、58上。在从具有较大象散的半导体激光器元件53发射出的激光束55被聚焦到光盘11上的情况下，焦点57就形成在光学头装置50的光轴7上。另一方面，在从具有较小象散的半导体激光器元件54发射出的激光束56被聚焦到光盘12上的情况下，形成的是具有图象高度的焦点58。
现在将对实施例6的光学头装置50的操作加以解释。分别从半导体激光器元件53、54发射的激光束55、56传输通过外罩玻璃59。借助于通过外罩玻璃59的传输来传播象散要被加以补偿的激光束55，存在于象散较大的半导体激光器元件53上象散被消除。此外，外罩玻璃59连同外壳T62起到保护多束半导体激光器单元52免受灰尘和脏物以及大气中的氧气的影响。因为激光束55在传输通过外罩玻璃59之后其轴与物镜10的光轴7重合，它被聚焦形成焦点57而未受物镜10的图象高度特征的影响。即，在焦点57上不存在象散。
另一方面，因为存在于半导体激光器元件54上的象散较存在于半导体激光器元件53上的象散小，所以通过外罩59的传输来传播新近具有与原始象散方向相反的象散的激光束56导致对象散的额外消除。因为这个激光束56其轴与物镜10的光轴7不重合，所以它被物镜10聚焦形成焦点58，其具有图象高度特征。这个焦点58经受因图3所示的物镜10的图象高度特征引起的象散效应，并且这起到消除存在于激光束56中的相反象散的作用。消除的程度取决于由半导体激光器元件54所固有象散的大小以及物镜10的图象高度特征。通过调节这个象散、这个图象高度特征以及其它条件，有可能使消除接近零。结果是，这两个焦点57、58可以被提供有不与此同时存在的象散。有可能提供一个有利的聚焦特征。
照这样，对于从具有较大象散的半导体激光器元件53发射出的激光束55而言，象散通过外罩玻璃59得到补偿。此外，因为激光束55经过外罩玻璃59的传输之后，就在光轴7的轴上传播，所以没有新近出现象散。另一方面，对于从具有较小象散的半导体激光器元件54发射的激光束56而言，由外罩玻璃59做出了额外补偿以使象散的方向反向。此外，因为在激光束轴上的传播偏离光轴7，所以因物镜10的图象高度特征导致出现新近的象散。然而，从结构上看有可能通过外罩玻璃59消除这个象散和相反象散。因此，可以获得激光束55、56的聚焦特征的一致性。
虽然实施例6示出两个半导体激光器元件构成多束半导体激光器单元52的情况，但是它们在数量上可以是三个或多个。在这样的情况下，采用外罩玻璃用于对多个半导体激光器元件中象散最大的半导体激光器元件进行象散补偿。此外，多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从具有最大象散的半导体激光器元件所发射的激光束其轴与底座T6的参考轴S6重合，即与物镜10的光轴7重合。
实施例7在实施例1至6的每个实施例中的多束半导体激光器单元中，假设在半导体激光器单元或光学头装置上对多个半导体激光器元件的设置取决于如上所述的象散大小，则对与构成多束半导体激光器单元的每个半导体激光器元件波长的关系没有特殊限制。发射相同波长或不同波长的激光束均是令人满意的。例如，在确保在盘11、12上互换性使用DVD和CD的情况下，对应于DVD的半导体激光器元件在650nm发射激光束，而对应于CD的半导体激光器元件在780nm发射激光束。同样，对于应用多束方案等的情况下，所采用的是具有相同波长发射的多个半导体激光器元件。
对于半导体激光器元件，实施例1至6示出了整体式集成的半导体激光器元件的使用，并且也可以设置分立式激光器元件。
在实际采用所示实施例1至6当中的一种形式时，通过考虑单独半导体激光器元件的象散大小、所要求的性能等其可能被确定。
上面所解释的优选实施例是本发明的示范，它仅通过下面的权利要求加以说明。应该理解为正如本领域的普通技术人员将想到的，可以对所述优选实施例进行修改。
权利要求
1.一种半导体激光器单元，包括在激光器束发射方向上被彼此相互平行设置的多个半导体激光器元件；以及一个用于定位且固定所述多个半导体激光器元件的底座；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述多个半导体激光器元件中象散最大的半导体激光器元件发射的激光束的轴与所述底座的参考轴重合。
2.一种半导体激光器单元，包括在激光器束发射方向上被彼此相互平行设置的多个半导体激光器元件，至少两个所述多个半导体激光器元件具有彼此基本相等的象散；以及用于定位且固定所述多个半导体激光器元件的底座；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束的轴将所述底座的参考轴夹在中间且与所述参考轴保持基本相等的距离。
3.根据权利要求1或2的半导体激光器单元，其中所述底座进一步被设置有一个以平行板形式的透光构件，所述构件与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对且平行。
4.一种半导体激光器单元，包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述至少两个半导体激光器元件象散的象散补偿器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴将底座的参考轴夹在中间，并且与所述参考轴保持一个基本相等的距离。
5.一种半导体激光器单元，包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件和象散较所述第一半导体激光器元件小的第二半导体激光器元件；用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第二半导体激光器元件象散的象散补偿器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴与底座的参考轴相重合。
6.一种半导体激光器单元，包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件和象散较所述第一半导体激光器元件小的第二半导体激光器元件；用于对所述多个半导体激光器元件进行定位和固定的底座；以及在底座上与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第一半导体激光器元件象散的象散补偿器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述第一半导体激光器元件发射的激光束在传输经过象散补偿器之后其轴与底座的参考轴相重合。
7.根据任一权利要求4至6的半导体激光器单元，其中象散补偿器是以平行板形式的透光构件，其被设置成相对于所述多个半导体激光器元件的激光器束发射表面倾斜。
8.根据任一权利要求1、2、4至6的半导体激光器单元，其中所述多个半导体激光器元件发射波长互相间相同或不同的激光束。
9.一种用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置，包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件；一个用于向所述光学介质照射由多个半导体激光器元件所发射的激光束的光学透镜；以及一个用于检测照射到光学介质上的激光束的光检测器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从多个半导体激光器元件中象散最大的半导体激光器元件所发射激光束的轴与所述光学透镜的光轴相重合。
10.一种用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置，所述光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；一个用于向所述光学介质照射由多个半导体激光器元件所发射的激光束的光学透镜；以及一个用于检测照射到光学介质上的激光束的光检测器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束的轴将光学透镜的光轴夹在中间，并且与所述光轴保持一个基本相等的距离。
11.根据权利要求9或10的光学头装置，其中在所述多个半导体激光器元件及所述光学透镜之间进一步设置有一个以平行板形式的透光构件，所述构件与多个半导体激光器元件的激光器束发射表面相对且平行。
12.一种用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置，所述光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中至少两个所述的多个半导体激光器元件具有彼此基本相同的象散；一个与所述多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述至少两个半导体激光器元件象散的象散补偿器；一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜；以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述至少两个半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将光学透镜的光轴夹在中间，并且与所述光轴保持一个基本相等的距离。
13.一种用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置，所述光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件以及象散小于所述第一半导体激光器元件的第二半导体激光器元件；一个与多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第二半导体激光器元件象散的象散补偿器；一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜；以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述第一半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将与光学透镜的光轴重合。
14.一种用于向光学介质中记录以及/或从光学介质中再现的光学头装置，所述光学头装置包括在激光器束发射方向上彼此平行设置的多个半导体激光器元件，其中所述多个半导体激光器元件包括象散最大的第一半导体激光器元件以及象散小于所述第一半导体激光器元件的第二半导体激光器元件；一个与多个半导体激光器元件的一个激光器束发射表面相对设置的用来补偿所述第一半导体激光器元件象散的象散补偿器；一个用于向光学介质照射传输通过象散补偿器的激光束的光学透镜；；以及一个用于检测照射到光学介质的激光束的光检测器；其中所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述第一半导体激光器元件发射的激光束传输经过象散补偿器之后其轴将与光学透镜的光轴重合。
15.根据任一权利要求12至14的光学头装置，其中象散补偿器是以平行板形式的透光构件，其被设置成相对于所述多个半导体激光器元件的激光器束发射表面倾斜。
16.根据任一权利要求9、10、12至14的光学头装置，其中所述多个半导体激光器元件发射波长互相间相同或不同的激光束。
全文摘要
一种半导体激光器单元包括在激光器束发射方向上被彼此相互平行设置的多个半导体激光器元件；以及一个用于定位且固定所述多个半导体激光器元件的底座。所述多个半导体激光器元件被如此设置，以便于从所述多个半导体激光器元件中象散最大的半导体激光器元件发射的激光束的轴与所述底座的参考轴重合。在所述半导体激光器单元被设置在光学头装置上的情况下，所述多个激光束的聚焦特征可以得到改善。
文档编号G11B7/125GK1463060SQ02152960
公开日2003年12月24日 申请日期2002年11月29日 优先权日2002年5月28日
发明者筱田昌久, 中井贤也 申请人:三菱电机株式会社