专利名称：激光头装置及光源单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过物镜将来自激光光源的激光会聚于光记录媒体上，以光检测元件接收从光记录媒体返回的光线，以此重放光记录媒体的记录信息的激光头装置及光源单元。
用于对CD及DVD等光盘进行重放的激光头装置具备用于使重放用的激光聚焦于作为目标的光盘上的光道位置上的物镜驱动装置。物镜驱动装置具备可移动地支持物镜，使其能够在激光的光轴方向及光盘的半径方向移动的支持机构，以及使支持于该支持机构的物镜能够在所述光轴方向及光盘的半径方向移动的移动机构。支持机构通常利用将物镜保持于预定的中立位置上用的机械性弹簧和磁力弹簧等的弹力。
例如，本发明的申请人提出的轴滑动型物镜驱动装置，利用使以滑动轴为中心支持物镜的透镜支架转动的方法，使物镜在光盘的半径方向作微小移动。
并不限于轴滑动型物镜驱动装置，通常在能够使透镜支架移动的情况下，在向光盘的半径方向移动时(循迹修正时)，与向光轴方向移动时(聚焦修正时)相比，有更大的惯性力作用于物镜。因此即使想要使物镜停止于目标位置，也由于支持物镜的透镜支架在光盘半径方向受到振动力，在物镜停止于目标位置之前，必须等待该物镜的振动衰减。因此存在着记录的信息重放的动作费时间的问题。
鉴于上述存在问题，本发明的目的在于，提供一种即使是在使物镜驱动装置向光盘的半径方向移动的情况下，也能够在短时间内使物镜停止于目标位置的激光头装置及该激光头装置用的光源单元。
又，这样的激光头装置中，半导体激光器与光学元件的相对位置、反射镜与光检测器的相对位置等对装置的特性有很大的影响。因此，本发明的第2个目的在于，提出能够简单地对构成激光头装置的光学系统的各光学元件的相对位置关系进行调整的激光头装置。
为了解决上述存在问题，在本发明中，采用一种具有激光光源、将该激光光源发出的激光会聚于光记录媒体的光道上的物镜、检测从光记录媒体返回的光线的光检测元件、将从所述光记录媒体返回的光线与所述激光光源来的激光加以分离用的衍射光栅、根据所述光检测元件的检测结果生成光记录媒体的重放信号的信号处理电路，以及驱动用于使所述物镜循迹光记录媒体的光道的该物镜的透镜驱动机构的激光头装置，该装置中所述分离用衍射光栅采用具有在以光轴为中心与光记录媒体的光道方向垂直的方向上将所述返回光线分割形成第1及第2分割光束的衍射光栅图案的衍射光栅。而所述信号处理电路采用具备根据所述第1及第2分割光束的光量检测所述物镜相对于所述光轴的偏移量的透镜偏移量检测电路的信号处理电路。
本发明的激光头装置，能够根据第1及第2分割光束的光量，在透镜偏移量检测电路中检测出物镜相对于所述光轴的偏移量。因此，如果根据该检测电路的检测结果对透镜驱动机构进行反馈控制，就能够使物镜在短时间内停止于目标位置上。因此，能够缩短物镜振动的衰减所需要的时间，所以能够实现记录信息的重放动作的高速化。
其中，从光记录媒体返回的光线的光量随形成光道的许多坑点的深度和坑点边沿的形状而变动。因此，希望预先装入能够保持所述第1及第2分割光束的接收量的峰值，使其不受这样的变动所影响的峰值保持电路。预先装入这样的峰值保持电路，能够正确地检测出物镜的偏移量。
又，为了用3光束方法进行物镜循迹误差检测，在安装有将激光光源射出的激光分割为主光束与2束副光束的生成3光束用的衍射光栅的激光头装置中，只要把主光束的返回光线加以分割，根据各分割的光线的光量检测物镜的偏移量即可。
在以主光束的返回光线为对象的情况下，将分割的光束(第1及第2分割光束)的光量加以比较，利用对物镜的位置进行反馈控制的方法，使分割的光束(第1及第2分割光束)的光量相等，以此能够在短时间内使该物镜与本来应有的、光源发出的激光的光轴位置一致。
而在生成3光束用的衍射光栅中，最好是使在其中形成的衍射光栅图案的各光栅排列方向相对于光道方向成规定的倾斜角度。这样做只要在框架或光源单元上安装生成3光束用的衍射光栅，就能够在光道的适当位置上形成各光束的光斑，从而能够从2束副光束得到循迹误差信号。也就是说，不必为调整光斑形成的位置而调整生成3光束用的衍射光栅相对于激光光轴的角度。
本发明的激光头装置不限于激光光源和分割用的衍射光栅等分别组装于框架上的情况，将这些元件组装为一体成为一体化的光源单元也适用。又，所述光检测元件及所述信号处理电路又可以是形成于同一半导体基板构成的。
还有，在这样的激光头装置中，半导体激光器与光学元件的相对位置、反射镜与光检测器的相对位置对装置的特性有很大的影响，因此，如果能够在例如半导体基板的基板面上预先做激光光源定位的记号，就能够以该记号作为标记相对于光检测元件正确地决定激光光源的位置。
这里，为了能够简单地规定基板面上的激光光源的前后左右位置，最好采用在沿着所述激光光源发射出的激光的光轴的第1方向和与该第1方向垂直的第2方向分别成对形成所述决定位置用的记号。
为了以简单的操作高精度地在基板面上形成决定所述位置用的记号，只要在曝光形成所述光检测元件的同时在所述半导体基板的所述基板面上形成该决定位置用的记号即可。
在本发明的激光头装置中，利用为了从发射侧的激光分离出返回的光线而使用的分离用衍射光栅，以光轴为中心在光道方向上将返回光线分割为2束。因此，如果采用例如在分离用衍射光栅正确定位的状态下2分割的第1和第2分割光束的光量相同的设计，则根据两者的光量差，能够检测出该分离用衍射光栅的偏移量。因此，只要把该分离用衍射光栅的位置调整到使该偏移量为零即可。这样使用本发明，能够清楚了解分离用衍射光栅的位置偏移，因此能够高精度地对其位置进行调整。
图1是使用本发明的激光头装置的概略结构图。
图2是图1所示的激光头装置的光学系统的概略结构图。
图3(A)是表示光源单元的平面结构的概略结构图。
图3(B)是(A)的B-B线的剖面图。
图3(C)是(A)的C-C线的剖面图。
图4是表示于图3的光源单元的正面图。
图5(A)是作为光源单元组件的结构要素的组件主体的平面图。
图5(B)是(A)的4B-4B线的剖面图。
图5(C)是(A)的4C-4C线的剖面图。
图6是将激光头装置的光源单元中的半导体基板及其周边部分放大显示的立体图。
图7是将激光头装置的光源单元中的半导体基板的基板面放大显示的平面图。
图8(A)是生成3光束用的衍射光栅的平面图。
图8(B)是把该衍射光栅的衍射光栅图案的一部分放大显示的图。
图9是表示形成于光盘的光道上的光斑的位置的说明图。
图10(A)是表示激光头装置中的分离用衍射光栅的说明图。
图10(B)是表示分离用该衍射光栅的衍射光栅图案的说明图。
图11是将激光头装置的光源单元中的受光元件放大表示的平面图。
图12是激光头装置的信号处理电路的电路图。
图13是模式性表示受光元件映在图4所示的光源单元中的反射镜中的情况的放大图。
图14是用于说明激光头装置的光源单元中形成3束光束用的衍射光栅的安装结构的图。
图15是用于说明激光头装置的光源单元中的分离用衍射光栅的安装结构的图。
图16(A)是表示激光头装置的光源单元中生成3束光束用的衍射光栅的安装位置的平面图。
图16(B)是生成3束光束用的衍射光栅的图案的详图。
下面参照附图对本发明的实施形态加以说明。
(激光头装置的总体结构)图1是使用本发明的激光头装置的概略结构的平面图。该图表示装载有激光头装置1的重放装置(未图示)中放入光盘的2的状态。光盘2通常由装在重放装置中的主轴电动机8驱动旋转。
激光头装置1具备配置于能够与装载的光盘2相对的位置的物镜4、支持该物镜4并进行规定的移动的物镜驱动装置5、发射通过物镜4照射于光盘2的激光的光源单元10，以及装载物镜驱动装置5及光源单元10的框架3。物镜驱动装置5用于在聚焦方向上及循迹方向上驱动透镜4移动。
框架3由重放装置上设置的2支导向轴6a、6b可移动地支持着，能够在未图示出的电动机的驱动下沿着轴6a、6b在光盘2的半径方向上往复移动。伴随着该框架3的移动，光盘装置1的整个光学系统在光盘2的半径方向上移动。
物镜驱动装置5可以使用轴滑动型的装置，能够利用公知的磁性驱动机构使以滑动轴5a为中心支持透镜4的透镜支架5b旋转，使物镜4能够在光盘的半径方向(循迹修正方向)上作微小移动。同样，又可以利用磁性驱动机构使透镜支架5b沿着滑动轴5a上下移动，以此使物镜4在光轴方向(聚焦修正方向)上微小移动。还利用磁性弹簧将物镜4保持在预定的中立位置上。
(激光头装置的光学系统)图2模式性表示激光头装置的光学系统。激光头装置1具有激光光源11和光检测元件12。激光头装置1的光学系统具有这样的机构，也就是从激光光源11射出的激光Lf通过生成3光束用的衍射光栅13被分割为主光束(0次光)与2束副光束(±1次光)共3束光线，原封不动地通过分离用衍射光栅14，借助于反射镜15射向物镜4，通过该物镜4会聚于光盘2的记录面。
在光盘2的记录面反射的返回光线Lr通过物镜4和反射镜15返回分离用衍射光栅14，在该处受到衍射，其返回方向弯折到与射出的激光Lf的方向不同的方向，原封不动地通过生成3光束用的衍射光栅13，射向反射镜16，在该处受到反射，到达光检测元件12的受光面。
在这些光学元件中，激光光源11、光检测元件12、衍射光栅13、14及反射镜16封装于共同的组件20内，构成一个整体的光源单元10。
(光源单元)图3(A)是光源单元10取下盖时的平面图。图3(B)及图3(C)分别为图3(A)的B-B线的剖面图和C-C线的剖面图。图4是光源单元10的正面图。在图4中，为了更容易了解光源单元10的内部结构，省略了衍射光栅13、14。
如上述各图所示，光源单元10的组件20具有扁平正方体的形状，由上方开放的大致为斗状的组件主体21与塞住该上方开口的组件盖板22构成。该组件20内部的分割形成安装激光光源11的小室202。
图5(A)是组件主体21的平面图。图5(B)及图5(C)分别为图5(A)的4B-4B线的剖面图及4C-4C线的剖面图。如上述各图所示，组件主体21具备大致为矩形的底壁211与从该底壁211的四条边竖起的前壁212、后壁213及左右侧的侧壁214、215。前壁212的一部分切成凹状，左右一对凸出侧壁216、217垂直于前壁212从其两侧延伸。凸出侧壁216、217的下端部由从底壁211向前方延伸的凸出底壁218连接。由凸出侧壁216、217、凸出底壁218形成向前方凸出的凸出部219。
组件主体21的底壁211的表面是平坦的，构成规定半导体激光器11、底座112及半导体基板18的位置的基准面30。在该基准面30固定着引线框架23的矩形的板状载物台231。在本例中引线框架23的12根引线232，其焊接区(pad部分)位于基准面30，其外部连接用的端子的部分贯通组件主体21的后壁213延伸到外部。
还有，如图5(C)所示，光源单元10在配置激光器11的底壁211一侧形成多个散热用的开口90，使外部连接端子232的一部分露出。因此，光源单元10可以通过这些散热用的开口90使组件20内部的、半导体激光器11、信号处理电路等在工作时发生的热量向外部散发。
如图3(B)所示，在组件20的前面形成向前方凸出的凸出部201。在该凸出部201形成向组件外部射出激光的同时将从光盘2返回的光线引向组件内部用的矩形剖面的光线通过孔203。在光线通过孔203的后端，安装有生成3光束用的衍射光栅13，在其前端安装有分离用衍射光栅14。
组件主体21是嵌入引线框架23成型的树脂成型品。该引线框架23具备矩形的板状载物台231和凸出于组件21后方的12根引线L。
组件主体21的底壁211的表面是平坦的，被当作用于规定激光光源11的位置的基准面211a。该基准面211a上叠层配置着载物台231。各引线L从组件盖板22的后壁213向后方凸出。这些引线L的焊接区(pad部分)是与形成于半导体基板上的电极部线接合(wire bonding)的部分。
图6是将半导体基板及其周边部分放大显示的立体图，图7是表示半导体基板的基板面的平面图。下面参照图3、图6及图7加以说明，利用银胶将半导体基板18粘着于引线框架23的载物台231上，在半导体18的基板面181，其宽度方向的一侧形成前后方向长的、大致为矩形的电极部182，另一侧形成信号处理电路30。在电极部182装载激光光源11。
激光光源11具备半导体激光器芯片111及底座112。底座112是有一定厚度的半导体基板，利用银胶固定于电极部182。半导体激光器芯片111利用银胶固定于底座112表面。
半导体激光器芯片111具备向前方发射激光Lf的前方出射端面111f与向后方发射激光Lb的后方出射端面111b。激光Lf、Lb从端面111f、111b沿着与半导体基板18的基板面181平行的方向射出。半导体激光器芯片111的向前方发射的激光Lf的发光点位于前方出射端面111f中的组件20的上下方向的大致中央处，从这里出射的向前方发射的激光Lf通过安装于光通过孔203的各衍射光栅13、14射向外部。
在半导体基板18的基板面181，形成于电极部182的侧面的信号处理电路30用于提高光检测元件12的输出信号电平，生成坑点(pit)信号(RF信号)、循迹误差信号(TE信号)、焦点误差信号(FE信号)。在该信号处理电路30的前方形成光检测元件12。也就是说，光检测元件12与信号处理电路30形成于同一半导体基板18。
在处于半导体激光器芯片111后方的底座112的表面，形成用于对半导体激光器芯片111的激光输出功率进行反馈控制的监控器用光检测元件19。从半导体激光器芯片111输出的向后方发射激光Lb的一部分直接射入该监控器用光检测元件19。
这里，在光源单元10中，设定半导体激光器11与分离用衍射光栅14的光学距离等于从分离用衍射光栅14经反射镜16到光检测元件12的光学距离。因此，在本实施例中，半导体激光器11与光检测元件12的相对位置的精度通过下面所述方法提高。
如图7所示，半导体基板18的基板面181上形成了多个表示半导体激光器11的安装位置的三角形的定位用的记号150。各记号150形成于电极部182外侧。在本实施例中，形成了表示半导体激光器11的光轴方向上的位置的2个记号150a、150b，以及表示其在与光轴垂直的方向上的位置的2个记号150c、150d。
因此，如果以这些记号150(150a～150d)为标记，将半导体激光器11装在底座112上，则能够高精度地规定半导体激光器11与光检测元件12的相对位置。也就是说，将半导体激光器11安装于底座112时，将该半导体激光器11安装在底座112上，而且使半导体激光器11的发光点与连结相对的记号150的2条线的交点一致。这样做，可以决定半导体激光器11与光检测元件12的相对位置。从而能够正确配置半导体激光器11相对于光检测元件12的光学位置。
在这里，在本实施例中，包括下面所述的记号151、152，各记号150都是由皮膜状的树脂形成的。而且，这些记号15、151、152是在将光检测元件12形成于半导体基板18的基板面181的曝光工序中同时形成的。也就是说，照样地利用用以形成光检测元件12的曝光装置。因此，能够相对于半导体基板18高精度地将形成光检测元件12用的图案构件与形成记号150、151、152用的图案构件形成于目标位置。因此，能够提高记号形成位置的精度。
又，如图3所示，组件盖板22上成一整体形成了反射镜安装部221。该反射镜安装部221是形成于光检测元件的大约正上方的、向下方突出的台状剖面的突起。该台状剖面的反射镜安装部221的前表面是向着前方、倾斜45度反射镜安装面222，反射镜16用粘接剂固定在这里。
通过各衍射光栅13、14射入组件内的、从光盘2返回的光线Lr抵达反射镜16，受到该反射镜16的反射而垂直向下照射在光检测元件12上。
(生成3光束用的衍射光栅)图8(A)是生成3光束用的衍射光栅13的平面图。图8(B)是把该衍射光栅13的衍射光栅图案的一部分放大显示的图。如这些图所示，生成3光束用的衍射光栅13的一个面上形成了使激光Lf衍射的有效区域13a，这里形成衍射光栅图案50。
衍射光栅图案50如图8(B)所示，是将直线状的透明部(第1光栅)51与同样为直线状的不透明部(第2光栅)52交替排列而成的。透明部51与不透明部52的排列方向H相对于光道方向T约倾斜1.5度。因此如图9所示，连结光盘2的光道上形成的3个光斑a、b、c的中心的线段相对于光道方向T约倾斜1.5度。
通常，光源单元10及安装于其上的各光学元件根据与光盘的光道方向对应的基准面及与光道方向垂直的方向对应的基准面定位。在本例中，根据这两个基准面安装光源单元10，则在其上装载的生成3光束用的衍射光栅13的光栅自动地达到相对于光道方向倾斜1.5度的状态。因此，不必进行使光源单元10环绕光轴旋转等调整操作，就能够如图9所示相对于光盘2的光道Ta形成3个光斑a、b、c。
又，上述衍射光栅图案50，透明部51与不透明部52成不等间隔的状态，具有将激光Lf分割为主光束与2束副光束的功能。而2束副光束具有将该2束副光束的波面加以变换，以在光盘上在光轴方向上的前后聚焦的功能。该衍射光栅图案50在从光盘2返回的光线射入衍射光栅13时形成于偏向有效区域13a的一侧的位置，以使其不能通过该图案50。
这样的射入生成3光束用的衍射光栅13的激光Lf由该生成3光束用的衍射光栅13分割为主光束与2束副光束。这些光束中，2束副光束作为循迹误差检测用的激光及聚焦误差检测用的激光使用。又，主光束作为信号重放用的激光使用。还有，如下所述，主光束可以作为检测物镜4的偏移量用的激光使用。
(分离用衍射光栅)衍射光栅14设定得使3束光束到达光盘2的光路上的0次衍射效率与在光盘2反射的3束光束的返回光线到达光检测元件12的光路上的1次衍射效率的乘积达到最大值。
3束光束中，透过分离用衍射光栅14的光成份从光源单元10射出，经过反射镜15的反射而弯折到出射方向的垂直方向上后，透过物镜4，如图9所示聚焦于光盘2的光道Ta上。这时，主光束聚焦于光道上，2束副光束形成前焦点状态及后焦点状态。
在光盘2的光道Ta聚焦的3束光束在那里受到反射，形成从光盘2射向光检测元件12的返回光线Lr。这些返回光线Lr再度通过物镜4及反射镜15射入光源单元的分离用衍射光栅14。
图10(A)是分离用衍射光栅14的平面图。图10(B)是该分离用衍射光栅14的衍射光栅图案的平面图。分离用衍射光栅14的一表面上形成将入射光加以衍射的有效区域14a。3束返回光线Lr入射该区域14a，该返回光线Lr被形成于此处的衍射光栅图案40所衍射。
衍射光栅图案40具有衍射特性不同的2个衍射区域41、42。衍射区域41、42以光轴Lu为界左右配置。在衍射区域41中，与光道方向T的正交方向B相当的组件20的宽度方向上，透明部411与不透明部412周期性变化。另一方面，在衍射区域42，也与衍射区域41相同，在组件20的宽度方向上透明部421与不透明部422交错形成。
详细地说，在第1衍射区域41，从光轴Lu向左，透明部411及不透明部412以这一顺序重复。而在第2衍射区域42，从光轴Lu向右，不透明部422及透明部421以这一顺序重复。第1衍射区域41的透明部411、不透明部412的宽度分别做得比第2衍射区域42的透明部421、不透明部422的宽度大。
射入这样的分离用衍射光栅14的有效区域14a的3束返回光线Lr分别在衍射区域41、42的衍射作用下弯折到组件20的宽度方向上向着反射镜16。借助于此，将半导体激光器芯片111发射出的激光Lf与从光盘2返回的光线Lr加以分离。因此，从光盘2返回的3束返回光线Lr分别以光轴为中心在光盘2的光道方向T的正交方向B上被分割为2束，各返回光线被分割为第1和第2返回光束。其结果是，6束返回光束指向反射镜16。
而且，各衍射区域41、42不具有使各返回光束会聚、发散等进行波面变换的功能。
从分离用衍射光栅14射向反射镜16的6束返回光束在到达反射镜16的中途射入生成3光束用的衍射光栅13。如上所述，在这些返回光束入射的区域没有形成生成3光束用的衍射光栅13的有效区域13a。因此，射入衍射光栅13的6束光束透过该衍射光栅13到达反射镜16。这些返回光束经过反射镜16的反射，垂直向下照射到光检测元件12的各受光面上。
(光检测元件)光检测元件12如图11所示具有带状的受光面A1、A2。受光面A1、A2与组件20的宽度方向并行排列。受光面A1、A2分别形成越往光检测元件12的中心越狭窄的梯形。
在受光面A1、A2的后方，受光面B1、受光面C及受光面B2以这样的顺序排列，在其前方，受光面D1、受光面E及受光面D2以这样的顺序排列。受光面A是用于检测坑点信号(RF信号)的，其余的受光面是用于检测循迹误差信号(TE信号)及焦点误差信号(FE信号)的。受光面B1、B2、C、D1、D2及E的、组件20的宽度方向上的长度与受光面A1、A2的长度之和大致相等。因此，在光检测元件12中，只有位于中央的受光面A处于在组件的宽度方向上被分割为2部分的状态。
受反射镜16的反射而向下射向光检测元件12的6束返回光束中，与主光束的返回光束对应的2束分割光束在受光面A1、A2形成光斑S1、S2。又，与一副光束的返回光束对应的2束分割光束在受光面B1、B2、C形成光斑S3、S4。与另一副光束的返回光束对应的2束分割光束在受光面D1、D2、E形成光斑S5、S6。
在本例中，根据受光面A1、A2的受光量生成RF信号。又，利用求受光面A1的受光量与受光面A2的受光量的差的方法还生成物镜12的偏移量的检测信号。又，利用求受光面B1、B2、C的受光量总和与受光面D1、D2、E的受光量总和之差的方法生成TE信号。再利用求受光面B1、B2、E的受光量总和与受光面D1、D2、C的受光量总和之差的方法生成FE信号。还有，这些信号由与光源单元10的引线框架23的外部连接用的端子232电气连接的控制装置(未图示)生成。
(信号处理电路)图12是表示对从上述受光面来的信号进行具体处理的电路的信号处理电路30的电路图。信号处理电路30具有将各受光面提供的电信号一边加以放大一边变换为与各受光面的受光量相应的电压的I/V放大器31。在I/V放大器31中，用逆变器IV1把受光面A1提供的电信号变换为电压信号，用逆变器IV2把受光面A2提供的电信号变换为电压信号。又，用逆变器IV4把受光面C提供的电信号变换为电压信号，用逆变器IV6把受光面E提供的电信号变换为电压信号。
这里，向I/V放大器31提供与受光面B1、B2的受光量的总和相当的电信号，又提供与受光面D1、D2的受光量的总和相当的电信号。在I/V放大器31，用逆变器IV3把前者的电信号变换为电压信号，用逆变器IV5把后者的电信号变换为电压信号。而各逆变器IV1～IV6由电阻及运算放大器构成。
由各逆变器IV1～IV6变换的电压信号被提供给运算电路部32。在运算电路部32，用加法器33将逆变器IV1、IV2输出的电压信号相加。加法器33的加法运算结果由信号重放用放大器AMP1放大为电压信号S1。
又，在运算电路部32，用加法电路SUM1将逆变器IV3输出的电压信号和IV6输出的电压信号相加。根据其结果、受光面B1、B2、E的受光量的总和，生成电压信号S2。还在运算电路部32，用加法电路SUM2将逆变器IV4输出的电压信号和IV5输出的电压信号相加。根据其结果、受光面D1、D2、C的受光量的总和，生成电压信号S3。
而且在运算电路部32，用加法电路SUM3将逆变器IV3输出的电压信号和IV4输出的电压信号相加。根据其结果、受光面B1、B2、C的受光量的总和，生成电压信号S4。又在运算电路部32，用加法电路SUM4将逆变器IV5输出的电压信号和IV6输出的电压信号相加。根据其结果、受光面D1、D2、E的受光量的总和，生成电压信号S5。
而且各加法电路SUM1～SUM4由3个电阻和1个运算放大器构成。
在这里，运算电路部32具有保持逆变器IV1、逆变器IV2输出的电压信号峰值的峰值保持电路35。该峰值保持电路35具备保持逆变器IV1输出的电压信号的峰值的第1峰值保持电路36及保持逆变器IV2输出的电压信号的峰值的第2峰值保持电路37。各峰值保持电路36、37具有相同的电路结构，由晶体管Tr1、Tr2、电容器C1、电流源I等电气、电子元件构成。各峰值保持电路36、37输出的各电压信号的峰值提供给透镜偏移量检测电路39。
透镜偏移量检测电路39是电阻R1～R4及运算放大器AMP2构成的减法电路。各电压信号的峰值在该电路39进行减法运算，得到表示各峰值的差的电压信号S6。
在这里，半导体基板18的基板面181上形成的各电极183用引线接合法与对应的引线L(见图3)的焊区(pad)电气连接。各电压信号S1～S6通过规定的引线L引向外部的控制装置。控制装置根据各电压信号S1～S6生成各种信号。
在本例中，根据电压信号S1生成RF信号，如图12(B)所示，利用求电压信号S2与电压信号S3的差的方法生成FE信号。又如图12(C)所示，利用求电压信号S4与电压信号S5的差的方法生成TE信号。
在这里，在本例的激光头装置1中，物镜4静止时主光束的分割光束的光量分别相等。因此，受光面A1、A2的受光量大致相等，相应于这些受光量的电压信号在透镜偏移量检测电路39相互抵消，该电路的输出电压实际上为零。
与此相反，在物镜4由于透镜支架5b的振动而相对于光轴振动的情况下各分割光束的光量不同。因此，相应于受光面A1、A2的受光量的电压信号在透镜偏移量检测电路39不能相互抵消，从该检测电路39输出与物镜4的偏移量对应的振动信号(电压信号)S6。
这样，在激光头装置1在信号处理电路30可以得到表示物镜4的偏移量的振动信号S6。因此，如果能够根据该振动信号S6对物镜驱动装置进行反馈控制，则可以在短时间内使物镜4静止于目标位置、光轴位置。因此，能够缩短等待物镜振动衰减的时间，在这一点上谋求记录信息重放动作高速化。
在这里，来自光盘2的返回光线Lr的光量由于形成光道Ta的许多坑点(未图示)的深度和坑点边缘的形状的制造误差而有变动。因此在本激光头装置1中，在信号处理电路30设置峰值保持电路35。该峰值保持电路35保持生成振动信号S6用的电压信号的峰值。为此，在该峰值保持电路35保持的电压信号的峰值由透镜偏移量检测电路39进行减法运算。
因此，即使电压信号相应于光道Ta的形状发生变动，该变动的部分被提供给透镜偏移量检测电路39减去，不会成为振动信号。因此，能够生成正确表示物镜4的偏移量的振动信号S6。
(反射镜的安装结构及位置调整方法)如图3所示，在作为组件20的结构构件的组件盖板22成一整体形成反射镜安装部221。反射镜安装部221是从光检测元件3的大约正上方向后方形成的梯形剖面的突起。该梯形的反射镜安装部221的前表面是向前方倾斜45度的反射镜安装面222.反射镜16由粘接剂等固定在该反射镜安装面222上。
通过生成光束用的衍射光栅13、分离用衍射光栅14射入组件20内的从光盘4返回的6束返回光线Lr照射到反射镜16，受到反射镜16的反射而垂直向下照射到光检测元件12的各受光面。
因此，如果反射镜16与光检测元件12的相对位置不合适，则各返回光线Lr就不能够会聚于所希望的受光面。所以，在本例中，采取使组件盖板22能够相对于组件主体21滑动的结构。也就是说，在组件主体21上形成使组件盖板22能够在半导体激光器芯片111的光轴方向上滑动的导向面21a。组件盖板22，其下表面的一部分在导向面21a的引导下在光轴方向上相对于组件主体21滑动。随着该盖板22的移动，安装于其上的反射镜16的位置也在光轴方向上移动。
在这里，如图7所示，在形成有光检测元件12的半导体基板18的基板面181上形成了在光检测元件12近旁确定与激光光源11的位置关系的记号151(151a、151b)。该三角形记号151形成于与组件20内的光轴方向Lu垂直的方向上、光检测元件12的两端。以这些记号151作为标记，对反射镜16与光检测元件12的相对位置进行调整。
下面根据图13对调整光检测元件12与反射镜16的相对位置的操作加以说明。图13是从外侧通过光通过孔203观察光源单元20的组件内部的图。这样，在本例中通过光通过孔203从外部到达反射镜16就有了可能。
首先，从光通过孔203观察组件内部，观察映在反射镜16上的光检测元件12A。又，使半导体激光芯片111点亮。这样做以后，使组件盖板22相对于组件主体21滑动，以使映照在反射镜16上的在光检测元件12近旁形成的记号151A与半导体激光器芯片111的发光点111A高度相同。这样一来，反射镜16的位置在光轴方向上得到调整，光检测元件12与反射镜16的相对位置自动规定为所希望的关系。其结果是，可以将光盘2来的返回光Lr引向光检测元件12的合适的位置。还有，在这种状态下利用粘接剂等固定手段将组件盖板22与组件主体21相互固定。
(生成3光束用的衍射光栅的安装结构及调整方向)图14模式性表示生成3光束用的衍射光栅13的安装结构，图15模式性表示分离用衍射光栅14的安装结构。如图5及图14所示，在组件主体21，在与突出部216的边界上形成比基准面30低一级的台阶面31。该台阶面31沿宽度方向形成，其前后方向上的长度是一定的。在该台阶面31与基准面30的交界处形成与台阶面31正交的台阶垂直面32，在台阶面31与延长设置部216的交界处形成与台阶面31正交的台阶垂直面(安装面)33。
从而，一旦配置得使生成3光束用的衍射光栅13与台阶垂直面33相连接，就规定了其前后方向的配置位置。而且，规定该生成3光束用的衍射光栅13的姿势，使生成3光束用的衍射光栅13的光轴与向前方发射的激光Lf的光轴Lu大致平行。
图16(A)是生成3束光束用的衍射光栅的平面图。(B)是生成3束光束用的衍射光栅13的图案的详图。如图16(A)所示，在生成3束光束用的衍射光栅13的表面，设置了有效区域80和位于其内侧的衍射光栅14的图案区域82。在该有效区域80外侧的表面部分，形成4个作为衍射光栅定位用的标记的记号152。这些记号152(152a～152d)共设置4个，在组件20的高度方向及宽度方向(垂直于光轴的平面)两个方向上分别相对。生成3光束用的衍射光栅13的图案以这些记号为标记，以4个记号规定的交点为中心，在约倾斜1.5度的角度的方向上定位。该方向就是3光束生成方向。
该生成3光束用的衍射光栅13的安装位置如下所述调整。首先，使半导体激光器11点亮。借助于此，容易了解半导体激光器11的发光点。然后，从正面观察光源单元10。接着，以半导体激光器11的发光点和生成3光束用的衍射光栅13上设置的记号152为标记进行定位。这时，如图14所示，使生成3光束用的衍射光栅13沿着台阶垂直面33微动，以使连接于相对的记号152之间的2条线段交点C与半导体激光器11的发光点一致。其结果是，将生成3光束用的衍射光栅13微调到所希望的位置。
(分离用衍射光栅的位置调整方法)下面对分离用衍射光栅14的位置调整方法加以说明。如参照图10所作出的说明所述，分离用衍射光栅14的衍射光栅面大致以光轴Lu为中心由2个衍射特性不同的衍射光栅构成。因此，光盘4反射的3束光线(返回光线)Lr光路弯折指向光检测元件12，同时分别被分割为2束，形成6束光束，到达光检测元件12。
分离用衍射光栅14中的2个衍射光栅在沿着光盘4的光道的边界线上、在与光道正交的方向上被分割。因此，在物镜4偏离光轴的情况下，2个衍射光栅的衍射光束的强度随其偏离的程度而变化。如果设计为在与光轴一致的状态下双方的强度相同，则根据其强度相差量可以检测出物镜4对光轴的偏离量，可以对物镜4的位置进行反馈控制，使该偏离量为零。利用进行这样的反馈控制的方法可以有效地抑制物镜在光道方向上的振动。
为此，预先设定半导体激光器11与生成3光束用的衍射光栅13的相对位置，使物镜4处于与光轴一致的位置(基准位置)时分割的返回光线的强度(受光量)相同。
这种位置调整方法在将物镜4定位于与光轴一致的基准位置的状态下一边监控偏移量的检测信号，一边使其向与分离用衍射光栅14的边界线垂直的方向微动，以得到表示返回光线的分割光束强度相同的检测信号。也就是说，调整分离用衍射光栅14的安装位置，使由分离用衍射光栅14分割的各光束相互抵消。
这样，能够正确确定生成3光束用的衍射光栅13、分离用衍射光栅14的衍射方向。从而能够恰当地设定光源单元10的前方激光Lf的光轴Lu和生成3光束用的衍射光栅13的衍射特性(衍射方向)，因此能够实现光学上优异的激光头装置。又，在本实施形态的激光头装置中，可以使用记号150、151简单、短时间、高精度地对各光学元件的位置进行调整、定位。而且在本例的激光头装置中使用3光束方法高精度地检测物镜4的循迹误差，因此能够通过记号152在短时间正确地对衍射光栅13进行定位调整。
(其他实施形态)还有，在激光头装置1中，衍射光栅13、14分别作为单个元件形成，但是又可以使用将衍射光栅13、14构成为单一光学元件的装置。在这种情况下，只要采用一个面具有生成3光束用的衍射光栅13的光学特性，而另一个面具有分离用衍射光栅14的光学特性的结构即可。
又，从主光束的返回光线检测出表示物镜4的偏移量的电压信号S6。又可以代之以预先使其能够检测一副光束的返回光线的分割光束，根据该分割光束进行检测。
还有，在激光头装置1的光学系统中，不仅包含图2所示的光学元件，而且还有具备用于将激光Lf变换为平行光束的透镜、用于得到修整与激光垂直的2个方向上的光束的光束修整棱镜、用于读取不同规格的光盘的信息的光学孔径限制手段和波长选择性光学元件等光学元件的情况。
还有，本发明不限于把激光光源11、光检测元件12、及分离用衍射光栅14作为光源单元10一体化的激光头装置，也可以适用于将这些光学构件分别对框架3直接安装的激光头装置。
还有，在这里使用三角形记号作为定位用的记号进行说明，但是并不限于三角形，点、叉号、十字号、方形、乃至于多边形等当然也可以使用。定位用的记号数目也不限于此。
还有，在激光头装置1中，使用分别独立的生成3光束用的衍射光栅13、分离用衍射光栅14，但是也可以采用一个面具有生成3光束用的衍射光栅13的光学特性，而另一个面具有分离用衍射光栅的光学特性的单一光学元件。
还有，在上述实施例中，是在组件盖上安装反射镜，但是也可以反之在组件主体上安装反射镜，而在组件盖上安装半导体基板等。因此，本说明书中所述“组件盖”“组件主体”是作为构成组件的第1部分和第2部分的同义词使用的。
如上所述，本发明的激光头装置利用分离用衍射光栅在光记录媒体的光道方向的正交方向上分割从光盘返回的光线，同时根据各分割光线的光量检测物镜相对于光轴的偏移量。因此，可以利用检测出的偏移量对物镜驱动装置进行反馈控制，借助于此可以使物镜在短时间内静止于目标位置。以此，可以缩短物镜振动衰减所需要的时间，所以能够谋求缩短重放动作的时间。又能够提供达到这一目的的光源单元。
又，在本发明中，能够保持各分割光线的受光量的峰值，因此，即使从各光记录媒体返回的返回光光量由于形成光道的许多坑点的深度和坑点边缘的形状等原因而发生变动，也能够正确检测出物镜的偏移量。
而且，由于在本发明中采用形成生成3光束用的衍射光栅的衍射光栅图案的直线状光栅的排列方向相对于光道方向预先倾斜的结构，形成于光记录媒体光道上的各光束的光斑位置的调整变得简单了。
又，本发明的激光头装置中形成了表示其光学元件的相对位置的记号，可以以这样的记号作为标记决定光学元件的位置。因此，能够在正确决定光学元件的位置的状态下简单而且正确地进行组装工作。
权利要求
1.一种激光头装置，具有激光光源、将该激光光源发出的激光会聚于光记录媒体上的物镜、检测从光记录媒体返回的光线的光检测元件、将从所述光记录媒体返回的光线与所述激光光源来的激光加以分离用的衍射光栅、根据所述光检测元件的检测结果生成光记录媒体的重放信号的信号处理电路，以及驱动用于使所述物镜循迹光记录媒体的光道的该物镜的透镜驱动机构，其特征在于，所述分离用衍射光栅具有在以光轴为中心与光记录媒体的光道垂直的方向上将所述返回光线分割形成第1及第2分割光束的衍射光栅图案，所述信号处理电路具备根据所述第1及第2分割光束的光量检测所述物镜相对于所述光轴的偏移量的透镜偏移量检测电路。
2.根据权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，所述信号处理电路具备保持接收所述第1及第2分割光束的受光量的峰值的峰值保持电路。
3.根据权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，具有将来自激光光源的激光分割成主光束及2束副光束的3光束生成用衍射光栅，能够利用上述2束副光束得到循迹误差信号，同时，受到所述分离用衍射光栅衍射，形成所述第1及第2分割光束的返回光线是所述主光束的返回光线，能够根据所述第1及第2分割光束的光量检测出所述物镜相对于所述光轴的偏移量。
4.根据权利要求3所述的激光头装置，其特征在于，所述3光束生成用衍射光栅具有周期性排列的衍射光栅图案，构成该衍射光栅图案的各光栅的排列方向相对于光道方向倾斜规定的角度形成。
5.根据权利要求4所述的激光头装置，其特征在于，所述激光光源、所述分离用衍射光栅、所述光检测元件，以及所述信号处理电路组装于共同的组件中形成一体，作为一个光源单元。
6.根据权利要求5所述的激光头装置，其特征在于，所述信号处理电路及所述光检测元件形成于同一半导体基板。
7.根据权利要求6所述的激光头装置，其特征在于，所述激光光源固定于所述半导体基板上，同时，将所述半导体基板收容于构成所述光源单元的组件的主体内，在该组件主体上安装所述分离用衍射光栅及3光束生成用衍射光栅。
8.根据权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，具有形成所述光检测元件的半导体基板，同时所述激光光源直接地，或通过规定的构件间接地装载于所述半导体基板的基板面上，所述基板面形成有决定所述激光光源的位置用的记号。
9.根据权利要求8所述的激光头装置，其特征在于，所述决定位置用的记号分别成对形成于沿着所述激光光源射出的激光的光轴的方向的第1方向，以及与该第1方向垂直的第2方向。
10.根据权利要求8所述的激光头装置，其特征在于，所述决定位置用的记号是在进行将所述光检测元件形成于所述半导体基板的所述基板面上的曝光时同时形成的。
11.根据权利要求8所述的激光头装置，其特征在于，所述激光光源及所述半导体基板内藏于共同的组件中构成一个光源单元。
12.根据权利要求11所述的激光头装置，其特征在于，在所述组件形成使所述激光光源发射的激光及所述返回光线通过的通孔，在所述组件内为将所述返回光线引向所述光检测元件用而配置反射该返回光线的反射物体，该反射物体的配置位置设定于从所述组件外侧经过所述通孔能够看到的位置上，所述组件具备安装于所述半导体基板的组件主体，以及可在激光的光轴方向上相对于该组件主体滑动地装在该组件主体上，同时安装着所述反射物体的组件盖，该组件盖在规定的滑道位置固定于所述组件主体，在所述光检测元件近旁的所述基板面上做有记号，该记号是表示相对于所述激光光源的发光点的相对位置的定位记号。
13.根据权利要求1所述的激光头装置，其特征在于，具有将所述激光光源发射出的激光分割为3束的生成3光束用的衍射光栅，在该生成3光束用的衍射光栅上做有记号，该记号是用于规定相对于所述激光光源的发光点的位置的定位记号。
14.一种激光头装置用的光源单元，具备激光光源、检测该激光光源发射的激光从所述光记录媒体返回的返回光线的光检测元件、将从所述光记录媒体返回的返回光线与所述激光光源来的激光加以分离的分离用衍射光栅，以及根据所述光检测元件的检测结果，生成光记录媒体的重放信号用的信号处理电路，其特征在于，所述分离用衍射光栅具有在以光轴为中心、与光记录媒体的光道方向垂直的方向上将所述返回光线加以分割，形成第1及第2分割光束的衍射光栅图案，所述激光光源、所述分离用衍射光栅、所述光检测元件，以及所述信号处理电路被封装于共同的组件中形成一体成为光源单元。
15.根据权利要求14所述的光源单元，其特征在于，所述信号处理电路及所述光检测元件形成于同一半导体基板。
16.根据权利要求15所述的光源单元，其特征在于，所述激光光源固定于所述半导体基板上，同时将所述半导体基板收容于构成所述光源单元的组件主体内，所述分离用衍射光栅及所述生成3光束用的衍射光栅安装于该组件主体上。
17.根据权利要求14所述的光源单元，其特征在于，所述信号处理电路具备根据所述第1及第2分割光束的光量检测所述物镜相对于所述光轴的偏移量的透镜偏移量检测电路。
全文摘要
本发明涉及激光头装置,谋求在短时间内抑制光记录媒体的光道方向上的物镜的振动,以缩短重放动作的时间。在激光头装置中,从光盘返回的光线分别被分割为2束光线。分割的方向是与光记录媒体的光道垂直的方向。这些分割的光线中,使用于信号重放的主光束的分割光线对光检测元件12的受光面A1、A2进行照射。物镜相对于光轴振动时,在受光面A1、A2接收的分割光线的光量不同,相应于其差值形成表示物镜的振动的振动信号S6。由于能够检测出相对于物镜的光轴的偏移量,如果根据该检测结果对物镜驱动装置进行反馈控制,则能够在短时间内抑制物镜的振动。
文档编号G11B7/12GK1256486SQ99125859
公开日2000年6月14日 申请日期1999年11月30日 优先权日1998年12月3日
发明者武田正, 林善雄, 增泽民范 申请人:株式会社三协精机制作所