专利名称：激光头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光盘装置的激光头装置，特别是涉及保护层厚度不同的记录媒体能通用的激光头装置。
作为以光学方式记录信息信号的光盘，向来广泛使用袖珍光盘(下称CD)。现在，光盘的高密度化技术有了进步，在与CD相同直径的光盘上能够记录、重放多达数小时的活动图像的数字视像盘(下称DVD)已经实用化。而且，可重放CD、也可重放DVD的光盘装置有了各种方案。CD和DVD基本原理都相同，但是厚度不同，CD的厚度为1.2毫米。而DVD的厚度为其厚度的1/2、即0.6毫米。因此，为了实现能重放CD，也能重放DVD的光盘装置，有必要致力于消除由于光盘的厚度不同而产生的球面像差。
实现能重放CD，也能重放DVD的光盘装置用的例子有物镜切换系统和补偿元件系统。这两种系统的任何一种都使用通用的光源，物镜切换系统有两个分别用于CD和DVD的与光盘相对的物镜，在重放CD时和重放DVD时切换物镜，补偿元件系统用补偿元件消除光盘厚度不同引起的球面像差。
CD和DVD都是基本原理相同的光盘，CD用的光盘使用光源波长为780毫微米的半导体激光，而DVD用光盘为了实现高密度记录使用650毫微米～630毫微米的短波长半导体激光。因而，如上所述为了使用通用的光源对CD和DVD都能够重放，光源有必要使用波长为650～630毫微米的短波长半导体激光。又，即使使用这样的短波长激光重放CD，也不会有破坏CD的反射膜的不良影响。这样，使用波长为650～630毫微米的短波长半导体激光，借助于切换物镜或使用补偿元件，对CD和对DVD都可以共用上述半导体激光。
另一方面，CD有各种发展形态，有例如可追加记录或可写入的CD-R。CD-R的反射膜设计为CD使用波长780毫微米的激光可得到最佳性能，与波长的关系很密切。因此，如果为了如上所述能够在CD和DVD上共用而使用波长650～630毫微米的短波长半导体激光，则CD-R的反射膜不能反射这样的短波长激光，不能读取CD-R上记录的信息信号。而且如果在CD-R的反射膜上照射上面所述那样的短波长激光，则反射膜恐怕会吸收短波长激光发热而被破坏。
为了能在CD和DVD上共用，并且能对CD-R进行重放，通常考虑使用与记录媒体的种类对应的多种光源，同时排列对应于各光源的检测元件，选择与所使用的记录媒体的种类对应的光源和检测元件。但是这么一来，不仅零件数目增加，成本提高，而且有必须根据所使用的记录媒体的种类切换检测元件的麻烦。
本发明鉴于上面所述的向来存在的问题而作，目的在于提供共用光学系统，并且，使用一个受光元件，对CD和DVD都能够重放，同时对CD-R也不会破坏反射膜，能够读取信号而且光量损失少，与反射膜角度的关系密切程度低，性能稳定，即使是对双折射大的记录媒体，也能够对其稳定重放的激光头装置。
图1是本发明的激光头装置的实施例的俯视图。
图2是表示上述实施例的视准透镜及物镜的外围结构的光学配置图。
图3是上述实施例的光学配置图。
图4是表示上述实施例的光束分离器对发散光的反射情况的光学图。
图5是表示上述实施例中使用的第1反射部的分光特性的例子的曲线图。
图6是表示上述实施例中使用的第2反射部的分光特性例曲线图。
图7表示上述实施例中使用的第1反射部与第2反射部对波长及偏振光的种类要求的透射率及反射率特性。
下面参照附图对本发明的光头装置的实施例加以说明。
在图1、图2中，激光头装置1有基板3，基板3安装得能够沿着相对于未图示的装置的框架互相平行地安装的两支导向轴2a、2b滑动。基板3上面构成下面说明的光学系统。
像在图3中也表示出的那样，激光头装置1的光学系统具备发射出第1束激光L1的第1半导体激光器4和发射出第2束激光L2的第2束半导体激光器5，将从各半导体激光器4、5射出的第1及第2激光L1、L2导向共用的光路，利用该共用的光路，可以对CD、CD-R、DVD等所有记录媒体25进行记录、重放。
上述共用的光路由排列在基板3上的第1光束分离器21、第2光束分离器22、视准透镜7、反射镜8、物镜9、传感器透镜10、受光元件11构成。第1半导体激光器4与第2半导体激光器5，相对于单一的受光元件11，或相对于视准透镜7，分别配置于共轭位置上。
第1半导体激光器4是CD重放用的，发射波长780毫微米的激光L1。第2半导体激光器5是高密度光盘DVD记录、重放用的，发射比第1半导体激光器4波长短的650～630毫微米的激光L2。第1半导体激光器4与第2半导体激光器5在互相平行的方向上发射激光L1、L2。
激光L1射入由棱镜构成的第1光束分离器21的作为第1反射部的第1斜面23，激光L2射入由棱镜构成的第2光束分离器22的作为第2反射部的第2斜面24。第1斜面23与第2斜面24互相平行，并且形成相对于激光L1、L2的中心轴线倾斜45度，同时在各斜面23、24形成多层膜，将激光L1、L2加以反射，引向相同的方向(在图1中为左斜上方)。激光L1相对于第1、第2斜面23、24是S偏振光，激光L2相对于第1、第2斜面23、24是P偏振光。
在第1斜面23及第2斜面24上，为了把这两个斜面的光透射率乃至于反射率设定于适当的数值而形成多层膜。第1斜面23上形成的多层膜，对于S偏振的激光L1作为将其部分反射的半反半透镜起作用，同时使P偏振的激光L2透过。第2斜面24上形成的多层膜，对于P偏振的激光L2作为将其部分反射的半反半透镜起作用，同时使S偏振的激光L1透过。
图7表示第1斜面23与第2斜面24的分光特性的设计例。在图7中，“T”表示透射率，“R”表示反射率，“-”表示任意。根据该设计例，第1斜面23对于激光L2(即波长650毫微米的P偏振光)透射率为90％以上，透过大部分波长650毫微米的P偏振光，对于激光L1(即波长780毫微米的S偏振光)透射率与反射率均为50％，作为半反半透镜起作用。而第2斜面24对于波长650毫微米的P偏振光(激光L2)透射率、反射率均为50％，作为半反半透镜起作用，对于波长为780毫微米的S偏振光(激光L1)透射率为90％以上，透过大部分波长780毫微米的S偏振光。其他特性任意。
上述设计例的第1斜面23的分光特性示于图5，第2斜面24的分光特性示于图6。在图5、图6中、“Tp”表示对P偏振光的透射率，“Ts”表示对S偏振光的透射率。第1、第2斜面23、24如前所述由涂覆的多层膜构成，多层膜层数越多与角度的关系越大，透射率因入射角度不同而不同。如图4所示，对斜面以45度入射，被反射的激光记为a，对斜面以较大角度入射，被反射的激光记为b，对斜面以较小角度入射，被反射的激光记为c时，第1、第2斜面23、24的分光特性对于激光a、b、c各不相同。这里图5、图6表示对上述各激光a、b、c的分光特性。
在图5所示的分光特性的例子中，第1斜面23对波长650毫微米的P偏振光(激光L2)透射率良好，而对波长780毫微米的S偏振光(激光L1)，透射率大约有50％，即反射率也大约为50％，满足对图7所示的设计例的第1斜面23要求的特性。而在图6所示的第2斜面24的分光特性的例子中，对于波长为650毫微米的P偏振光透射率大约为50％，即反射率也大约为50％，对于波长为780毫微米的S偏振光透射率良好，满足对图7所示的设计例的第2斜面24要求的特性。
又如图5、图6所示，第1、第2斜面23、24都在特性曲线的关键处与角度的关系不大。这是由于满足上述要求的特性比较容易，满足要求的特性所要的多层膜层数少。如上所述第1、第2斜面23、24与角度的关系小有助于激光头装置做得紧凑。亦即，第1、第2斜面23、24在分光特性上与角度的关系小，就是说如图4所示，即使将斜面配置于激光的发散处影响也小，不一定要在平行光束(即无限光学系)中配置斜面。因而，即使在半导体激光器与斜面之间不配置视准透镜，让半导体激光器射出的发散光直接射入斜面并被反射，影响也小。由于不使用视准透镜减少了这部分的零件，同时可以谋求使激光头装置做得紧凑。
第1光束分离器21的第1斜面23及第2光束分离器22的第2斜面24都作为一般半反半透镜构成在理论上是可能的，但是一旦用一般半反半透镜构成第1及第2斜面23、24，从半导体激光器4、5射出的激光达到受光元件11之前，光量衰减到约1/8，在实用上有问题。这一点，如果采用上述实施形态，第1斜面23及第2斜面24由于形成具有上面所述那样的特性的多层膜，从半导体激光器4、5射出的激光L1、L2达到受光元件11为止的光量衰减量少，到达受光元件11的光量是上述使用一般半反半透镜的情况下的约2倍，可以减少记录媒体25上记录的信号的读取错误。
还有，如果只着眼于使第1半导体激光器4射出的激光L1和第2半导体激光器5射出的激光L2两者高效率地射入受光元件11，则使用向来使用的λ/4板和偏振光束分离器的偏振型系统是有效的。亦即，用偏振光束分离器反射半导体激光器射出的线偏振激光，用λ/4板将其变换成圆偏振光，使保持为圆偏振光在光盘受到反射返回的激光再度透过λ/4板，以使其变换为垂直于原来的线偏振光的方向上的线偏振光，在上述偏振光束分离器透射，并用受光元件接收该透射光。但是，这样的偏振型系统虽然激光利用效率良好，但是对于记录媒体的双折射效果差，一旦记录媒体有双折射就无法读取。这一点，如果是本实施例，不使用λ/4板，采取无偏振型系统，因此即使记录媒体上有双折射，也不容易受其影响，在读取记录媒体25上记录的信号时可以减少读取错误。
记录媒体25具有用透明的、具有一定厚度的保护膜保护的反射膜，该反射膜上形成有上述记录纹道。由记录媒体25的反射膜反射的激光的反射光依照物镜25、反射镜8、视准透镜7的顺序返回，依序通过第1光束分离器21的第1斜面23、第2光束分离器22的第2斜面24，经过传感器透镜10由受光元件11接收。第1半导体激光器4射出的激光L1的波长780毫微米和第2半导体激光器5射出的激光的波长650～630毫微米在厚度各不相同的记录媒体上反射，用单一的受光元件11接收。也就是说，第1半导本激光器4和第2半导体激光器5相对于上述单一的受光元件11分别配置在光学上共轭的位置上，因此记录媒体25反射的激光L1或激光L2聚光于单一的受光元件11的受光面上。
受光元件11，如所周知，由例如4分割元件等构成，根据在该分割元件上集结的激光在分割元件上偏向的情况，检测出跟踪误差和聚焦误差。根据跟踪误差检测信号和聚焦误差检测信号在跟踪方向和聚焦方向上驱动物镜9，对其进行跟踪控制和聚焦控制，同时检测记录媒体25上记录的信号。这些也是众所周知的。
在这里说明上述实施例的一组动作。在对CD或CD-R进行重放时，从第1半导体激光器4以780毫微米的波长向光束分离器的反射面射出S偏振的激光L1。激光L1在第1斜面23反射50％，经视准透镜7、反射镜8、物镜9在CD或CD-R的记录纹道上集束。在CD或CD-R反射的激光L1按照物镜9、反射镜8、准直透镜7的顺序返回，在第1斜面约透射50％，该透射光的大部分透过第2斜面24，经传感器透镜10射入受光元件11。借助于受光元件11的检测输出，可以重放CD或CD-R，又可以进行跟踪及聚焦的检测。
在对DVD进行重放时，从第2半导体激光器5以650毫微米的波长向光束分离器的反射面射P偏振激光L2。激光L2在第2斜面24约反射50％，该反射光的大部分透过第1斜面23，经过视准透镜7、反射镜8、物镜9，聚束于DVD的记录纹道上。在DVD反射的激光L2按照物镜9、反射镜8、视准透镜7的顺序返回，其大部分透过第1斜面23，在第2斜面24约50％透过，该透射光经传感器透镜10射入受光元件。借助于受光元件11的检测输出可以重放DVD，又可以进行跟踪及聚焦的检测。
这样，采用以上说明的实施例，第1半导体激光器4来的激光L1相对于第1光束分离器的反射面为S偏振光，第2半导体激光器5来的激光L2为P偏振光，第1光束分离器21具有部分反射第1半导体激光器4来的激光L1，同时使第2半导体激光器5来的激光L2透过的作为第1反射部的第1斜面23，而第2光束分离器22具有部分反射第2半导体激光器5来的激光L2，同时使第1半导体激光器4来的激光L1，透过的第2斜面24，因此，从第1、第2半导体激光器4、5射出的激光L1、L2的衰减量少，激光L1、L2高效率地射入受光元件，可以进行高可靠性的读取。而且虽然使用由第1、第2光束分离器21、22、视准透镜7、物镜9、受光元件11等构成的共同的光学系统，但能够进行DVD和CD的重放。可以用简单的结构构成2种波长的激光的激光头装置，同时可以分开使用发射适合各种重放的波长的激光的半导体激光器4、5。
又，在重放CD-R的情况下，使用发射与其相适合的长波长激光的第1半导体激光器4即可。因此也可以进行重放而又不损坏CD-R的反射膜。
分开使用两种波长的半导体激光器4、5，并且将半导体激光器4、5来的激光相对于第1、第2光束分离器的反射面的偏振光分开为S偏振光与P偏振光使用，设定第1、第2斜面23、24的透射率，因此，对各斜面23、24上形成的反射膜要求的特性可用比较简单的涂覆取得，从而与角度的关系不密切，能够得到稳定的性能，同时不必在半导体激光器与光束分离器之间配置视准透镜，可以在波长不同的两束激光L1、L2上使用共同的视准透镜，因此零件数目少，从成本上看也是有利的。
又由于成了不使用λ/4板和偏振光束分离器的无偏振型系统，即使是对双折射大的记录媒体，也能进行稳定的重放。
下面对本发明的激光头装置的其他实施例加以说明。
在上述实施例中，第1、第2斜面23、24中任何一个都形成于棱镜上，但是也可以是将第1斜面23形成于棱镜上，而第2斜面(即受光元件11一侧的斜面)形成于平行平板，作为“平板反射镜”。
又，在上述实施例中，将第1半导体激光器4和第1斜面23配置得比第2半导体激光器5和第2斜面24更靠近物镜9，但是也可以采取相反的配置关系，即将第2半导体激光器5和第2斜面24配置得比第1半导体激光器4和第1斜面23更靠近物镜9。在这种情况下也是第1半导体激光器4与第2半导体激光器5配置在相对于视准透镜7及受光元件11互相共轭的位置上。
也可以在第1半导体激光器4和第1斜面23之间，或第2半导体激光器5和第2斜面24之间配置衍射光栅。还可以在第1半导体激光器4与第1斜面23之间，以及第2半导体激光器5与第2斜面24之间分别配置衍射光栅。利用该衍射光栅的配置，可以将各激光分离为0次光、+1次光、-1次光，进行已知的三光束跟踪控制。
如前所述，上述实施例成了非偏振型系统，与斜面的角度关系不密切，即使将斜面配置在扩散光路上也没有大的不良影响，因此，也可以完全省略视准透镜，把光学系统作为有限系统。以这样的做法可以进一步减少零件数目，进一步降低成本。
也可以改变第1、第2半导体激光器4、5的波长组合。亦即可以取一半导体激光器的激光为波长780毫微米的P偏振光，另一半导体激光器的激光为波长650～630毫微米的S偏振光。而且波长也不限于780毫微米和650～630毫微米，也可以是其他波长的组合。又，可以光学系统的配置保持图示的实施形态，而改变第1、第2半导体激光器4、5的激光波长。在这种情况下，当然使第1、第2光束分离器21、22的分光特性和偏振光的关系与对应于这第1、第2光束分离器21、22的半导体激光器一致也是当然的。
采用本发明，第1半导体激光器的波长与第2半导体激光器的波长不同，第1半导体激光器发出的激光取规定的偏振光，第2半导体激光器发出的激光取与规定的偏振光不同的偏振光，由于具有部分反射第1半导体激光器来的激光，同时使第2半导体激光器来的激光透过的第1反射部以及部分反射第2半导体激光器来的激光同时使第1半导体激光器来的激光透过的第2反射部，第1、第2半导体激光器射出的半导体激光的衰减量小，使激光高效率地射入受光元件，可以进行高可靠性的读取。又，由于在第1、第2半导体激光器以外还使用视准透镜、物镜、受光元件等构成的共用光学系统，可以进行DVD的重放和CD的重放，能够以简单的结构构成双波长的激光头装置，同时可以分开使用发射适合不同重放的波长的激光的半导体激光器。
在重放CD-R的情况下，只要设定为使用两种半导体激光器中的一种，使其发射适合进行这种重放的长波长激光即可，因此也可以不损坏CD-R的反射膜地进行重放。
将两种波长的半导体激光器分开使用，与其配合，分开使用规定的偏振光和与这种偏振光不同的偏振光，例如S偏振光和P偏振光，设定第1、第2反射部的透射率，因此形成于第1、第2斜面的反射膜要求的特性用比较简单的涂覆就有可能得到，从而形成于各反射部的反射膜与角度的关系不紧密，能够得到稳定的性能，同时不必在半导体激光器与光束分离器之间配置视准透镜，波长不同的两束激光可以使用共同的视准透镜，减少零件数目，从成本方面来说也是有利的。
还有，由于成了不使用λ/4板和偏振光束分离器的无偏振型系统，即使是双折射大的记录媒体，也能对其进行稳定的重放。
权利要求
1.一种激光头装置，其特征在于，具备第1半导体激光器、使该第1半导体激光器的激光部分反射或透射到规定的方向上的第1光束分离器、射出与所述第1半导体激光器波长不同的激光的第2半导体激光器、使该第2半导体激光器的激光部分反射或透射到规定的方向上的第2光束分离器，以及接收记录媒体反射的来自上述第1半导体激光器的激光及来自上述第2半导体激光器的激光的单一的受光元件；具有形成于所述第1光束分离器，部分反射来自所述第1半导体激光器的激光中的规定的偏振光，同时使来自所述第2半导体激光器的激光中的与所述规定的偏振光不同的偏振光透过的第1反射部，以及形成于所述第2光束分离器，部分反射来自所述第2半导体激光器的激光中的所述不同偏振光，同时使来自第1半导体激光器的激光中的所述规定的偏振光透光的第2反射部。
2.如权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，所述第1光束分离器用棱镜构成，所述第1反射部形成于该棱镜的斜面上，同时所述第2光束分离器用另一棱镜构成，所述第2反射部形成于该另一棱镜的斜面上。
3.如权利要求2所述的激光头装置，其特征在于，用平行平板代替所述另一棱镜。
4.如权利要求1或2所述的激光头装置，其特征在于，所述第1半导体激光器与所述第1光束分离器之间或所述第2半导体激光器与所述第2光束分离器之间配置衍射光栅。
5.如权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，所述第1及所述第2光束分离器与所述记录媒体之间配置物镜及视准透镜。
6.如权利要求5所述的激光头装置，其特征在于，所述第1半导体激光器与所述第2半导体激光器配置在相对于所述视准透镜相互共轭的位置上。
7.如权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，所述第1反射部与所述第2反射部位于所述第1及所述第2半导体激光器射来的各激光的发散处。
全文摘要
本发明激光头装置,可重放CD、DVD、CD－R和双折射大的记录媒体。具备第1LD(半导体激光器)4、发射与LD4不同波长激光的第2LD5、将LD4、5来的激光引向同一方向的光束分离器,将透过该光束分离器的激光聚光于记录媒体上的物镜9、接收记录媒体反射的LD4、5来的激光的单一受光元件。LD4的激光是规定的偏振光,LD5的激光是与其不同的偏振光,光束分离器有部分反射LD4来的激光,使LD5来的激光透过的第1斜面,和作用相反的第2斜面。
文档编号G11B7/00GK1202695SQ9810809
公开日1998年12月23日 申请日期1998年5月6日 优先权日1997年5月6日
发明者春日郁夫 申请人:株式会社三协精机制作所