专利名称：对厚度不同的多种光盘具有互换性的光学拾波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学拾波器，说得再详细点，涉及向光记录媒体照射对于信号的记录具有足够的强度的激光以对多种光记录媒体进行信号的记录和/或再生的光学拾波装置。
背景技术：
人们现在可以提供就象CD-ROM(Compact Disk-Read onlymemory，紧凑光盘-只读存储器)那样使用半导体激光读出信息的厚度约1.2mm的光盘。在这种光盘中，采用对拾波用物镜进行聚焦伺服和跟踪伺服的办法，向信号记录面的坑列照射激光光束，对信号进行再生。
此外，具有与CD相同的记录密度，只能进行一次记录的CD-R(Compact Disk-Recordable，可记录的小型光盘)已实用化，在其信号的记录和再生中，使用波长780nm的激光。
最近，还实现了用来进行长时间的动画记录的高密度化。例如，在与CD-ROM一样直径为12cm的光盘上，单面记录4.7千兆字节的DVD(Digital Video Disk，数字视盘)已有市售。DVD的盘厚约为0.6mm，采用在两面贴上该盘的办法，就可以在一张盘上记录9.4千兆字节的信息。
还有，作为可改写、存储容量大且可靠性高的记录媒体磁光记录媒体受到了人们的注意，作为计算机存储器等已开始实用化，最近，人们正在计划使存储容量6.0千兆字节的磁光记录媒体的标准化(AS-MO(Advanced Storaged Magneto-Optical Disk，高级存储式光磁盘)和实用化。来自该磁光记录媒体的信号的再生，采用照射激光的办法，在把磁光记录媒体的记录层复制到再生层上的同时，在再生层上形成检测窗口使得可以仅仅检测该复制后的磁区，就可以用由所形成的检测窗口检测复制的磁区的MSR(Magnetically InducedSuper Resolution，磁感应式超级分辨率)法进行。而信号向该磁光记录媒体的记录和/或再生，则使用波长600～700nm的激光。
鉴于这些状况，可以预料将来CD、CD-R、DVD和磁光记录媒体将会同时存在，需要使这些光盘互换再生，需要可以把信号记录在可记录光盘中的光学拾波装置，在WO98/19303中人们提出了可以使CD-R和DVD互换再生的光学拾波装置。
但是，所提出的CD-R/DVD互换拾波装置，具有产生DVD的再生用的波长635nm的的激光的半导体激光器和产生CD-R的记录再生用的波长780nm的激光的半导体激光器，在用波长780nm的激光向CD-R中记录或再生信号时，为了补正起因于衬底厚度的不同的象差，使激光进行衍射，仅仅把其中的所希望的光，例如1次光入射到聚光用的物镜上去。
为此，就存在着不能有效地利用0次光或负1次光，因而在CD-R的信号记录面上得不到记录所需要足够的强度的激光的问题。
发明的公开本发明的目的是提供可以把激光的损耗抑制到最小限度，可以向/从厚度不同的多种光盘记录和/或再生信号的光学拾波装置。
倘根据本发明，则向/从第1光盘和比第1光盘还厚的第2光盘记录和/或再生信号的光学拾波装置，具备光源、物镜和光学器件。光源产生激光。物镜与第1和第2光盘相向。光学器件被配置在光源与物镜之间，采用在第1光盘的记录或再生时，使来自光源的激光笔直地透过，在第2光盘的记录或再生时，使来自光源的激光的几乎全部都弯曲扩径的办法，把激光的中央部分导向物镜，且把激光的外周部分导向物镜的外侧。
在该光学拾波装置中，由于在第2光盘的记录或再生时，光学器件在使来自光源的激光几乎全部都进行弯曲，仅仅把激光的中央部分导入至物镜，故除去失去激光的外周部分之外，几乎可以有效地利用其全部，为此，可以把激光的损耗抑制到最小限度，可以把信号记录到第1和第2光盘上，或从第1和第2光盘再生信号。
理想的是，上述光学器件具备第1光学构件和第2光学构件。第1光学构件具有第1折射率。第2光学构件接连到第1光学构件上，在第1光盘的记录或再生时具有第1折射率，在第2光盘的记录或再生时具有与第1折射率不同的第2折射率。因此，在第1光盘的记录或再生时，由于光学器件作为整体具有第1折射率，故笔直地透过来自光源的激光。另一方面，在第2光盘的记录或再生时，由于第1和第2光学构件具有不同的折射率，故光学器件随使来自光源的光进行衍射或弯曲。
更为理想的是，上述光源在第1光盘的记录或再生时产生具有第1波长的第1激光，在第2光盘的记录或再生时产生具有与第1波长不同的第2波长的第2激光。上述第1光学构件，对于第1和第2波长具有第1折射率。上述第2光学构件，对于第1波长具有第1折射率且对于第2波长具有第2折射率。由于第2光学构件的折射率相应于波长而变化，故光学器件不必进行机械切换就可以使激光笔直地地透过或弯曲。
更为理想的是，上述第1光学构件具有被形成为使得接连到第2光学构件上那样的全息图形(hologram)。因此，光学器件在第2光盘的记录或再生时借助于干涉使激光进行衍射。
更为理想的是，上述第1光学构件被配置在光源一侧。上述第2光学构件被配置在物镜一侧。第1折射率比第2折射率高。上述全息图形具有同心圆状地形成的多个环状突起部分。环状突起部分的节距越往外就越窄。因此，光学器件使激光越往外越大的角度进行衍射。
理想的是，每一个环状突起，在直径方向上都具有三角形状的剖面。因此，光学器件可以使入射进来的激光向所希望的方向衍射而不使之产生0次或-1次衍射光。
附图的简单说明图1示出了本发明的光学拾波装置的构成。
图2是图1中的光学器件的透视图。
图3A和B分别是图2的光学器件的剖面图和平面图。
图4A和B是分别说明图1的光学器件对波长635nm和780nm的激光的特性的说明图，图4C是说明具有剖面台阶状的全息图形的光学器件的特性的说明图。
图5是说明波长780nm的激光从光学器件向物镜入射的路径的说明图。
图6是说明使用图1所示的光学拾波装置的基片厚度0.6微米的光盘的记录或再生动作的说明图。
图7是说明使用图1所示的光学拾波装置的基片厚度1.2微米的光盘的记录或再生动作的说明图。
图8是本发明的另外的光学器件的透视图。
图9是图8的光学器件的剖面图。
图10示出了本发明的另外的光学拾波装置的构成。
图11是图10中的光学器件的剖面图。
图12是说明加上电压时的图10的光学器件的特性的说明图。
图13是说明不加电压时的图10的光学器件的特性的说明图。
图14是说明使用图10所示的光学拾波装置的基片厚度0.6微米的光盘的记录或再生动作的说明图。
图15是说明使用图10所示的光学拾波装置的基片厚度1.2微米的光盘的记录或再生动作的说明图。
图16示出了本发明的再一个光学拾波装置的构成。
图17是说明图16中的竖直镜的说明图。
图18的透视图示出了从激光光源放射出来，用准直透镜变成为平行，入射到物镜上的激光。
图19示出了图18的激光的强度分布。
图20示出了图18中的X-X’剖面处的激光的强度分布。
图21示出了图18中的Y-Y’剖面处的激光的强度分布。
图22是说明在效率优先的情况下的边缘(rim)强度的说明图。
图23示出了图22中的X-X’剖面处的激光的强度分布。
图24示出了图22中的Y-Y’剖面处的激光的强度分布。
图25是说明在光斑尺寸优先的情况下的边缘强度的说明图。
图26示出了图25中的X-X’剖面处的激光的强度分布。
图27示出了图25中的Y-Y’剖面处的激光的强度分布。
图28是说明在8倍速光学拾波装置中使用的边缘强度的说明图。
图29示出了图28中的X-X’剖面处的激光的强度分布。
图30示出了图28中的Y-Y’剖面处的激光的强度分布。
优选实施例参看
本发明的实施例。在图中对于那些同一或相当部分赋予同一标号而省略重复说明。
参看图1，对本发明的光学拾波装置10进行说明。光学拾波装置10具备激光光源1、准直透镜2、偏振光光束分离器3、1/2波长板4、竖直镜5、光学器件6、物镜7、聚光透镜8和光探测器9。
激光光源1由产生波长635nm(容许误差±15nm，下同)的激光的第1半导体激光器1A、产生波长780nm(容许误差±15nm，下同)的激光的第2半导体激光器1B构成，可以用未予图示的激光器驱动电路选择驱动第1半导体激光器1A和第2半导体激光器1B，选择性地产生波长635nm的激光和波长780nm微米的激光。
准直透镜2使来自激光光源1的激光变成为平行。偏振光光束分离器3透过来自准直透镜2的激光，并把来自光盘11(或110)的反射光向光探测器9的方向反射。1/2波长板4使激光的偏振面旋转90度后透过。竖直镜5把透过了1/2波长板4的激光向光盘11(或110)的一方反射。
光学器件6，采用在保持其入射强度的同时使波长635nm的激光笔直地透过并向物镜7入射，在保持其入射强度的同时使波长780nm的激光向所希望的方向衍射并进行扩径的办法，使中央部分入射到物镜上，使外周部分向物镜7的外侧弯曲。
物镜7与光盘11(或110)相向，使来自光学器件6的激光聚光，并照射到光盘11(或110)的信号记录面11a(或110a)上。此外，物镜7被设计为基片厚度0.6mm的光盘11用，孔径数为0.6(容许误差±0.05)。聚光透镜8使被偏振光光束分离器3反射的激光聚光。光探测器9探测被聚光透镜8聚光后的激光。
光学拾波装置10，由基片厚度0.6mm的DVD11再生信号，把信号记录在基片厚度1.2mm的CD-R110中，且由CD-R110再生信号。在由DVD11再生信号时，由激光光源1产生波长635nm的激光，在向CD-R110记录或再生信号时，由激光光源1产生波长780nm的激光。
这样一来，光学拾波装置10，特别是如后所述在向CD-R110中记录信号时，其特征是从第2半导体激光器1B射出的波长780nm的激光的功率几乎不降低地聚光照射到CD-R110的信号记录面110a上，记录信号。
参看图2、图3A和B，对光学器件6的细节进行说明。参看图2，光学器件6具备由玻璃等的透光性基板构成的第1光学构件60和把第1光学构件60覆盖起来那样地形成的第2光学构件61。在第1光学构件60的主面上边，对于光轴L0以规定的间隔大体上同心圆状地形成多个环状突起部分602。突起部分602构成全息图形。突起部分602例如由TiO2构成，对于波长635nm的激光和波长780nm的激光，具有相同的折射率2.3。另一方面，第2光学构件61，例如，由氮化硅(SiN)、炭化硅(SiC)构成，对于波长635nm的激光具有2.3的折射率，对于波长780nm的激光具有1.8的折射率。
参看图3A，在含有光轴L0的任意的平面上以规定的间隔对于光轴L0对称地形成有作成为直角三角形的形状的突起部分602。突起部分602的高度为0.337微米，其间隔在最内周部分处为296.43微米，在最外周部分处为31.256微米，节距随着从内周部分向外周部分前进而渐渐地变窄。此外，第2光学构件61被形成为使得与已形成了全息图形601的第1光学构件60的主面接连。第1光学构件60被配置在光源1一侧，第2光学构件61则被配置在物镜7一侧。
图3B是光学器件6的平面构造图。全息图形601在透光性基板60的表面上，由大体上同心圆状地形成的多个环状突起部分602构成。此外，可知环状突起部分602的节距在外周最窄。
作为这样的第1光学构件60，可以使用由美国Aerial ImagingCorporation公司提供的全息图形透镜。
参看图4A和B，说明光学器件6的光学特性。参看图4A，突起部分602对于波长635nm具有2.3的折射率，由于第2光学构件61也具有2.3的折射率，故入射到光学器件6上的波长635nm的激光LB1保持原状不变地作为激光LB1笔直地透过而不会在光学器件6中衍射。结果是波长635nm的激光即便是透过了光学器件6，其功率也不会降低。
另一方面，参看图4B，突起部分602对于波长780nm的激光具有折射率2.3，第2光学构件61具有折射率1.8。由于突起部分602在与第2光学构件61之间的界面处具有光滑的斜面603，故入射到光学器件6上的波长780nm的激光LB2，在通过斜面603从第1光学构件60向第2光学构件61入射时，就会从光轴向外周一侧衍射，变成为衍射光LB3透过光学器件6。
参看图4C，在第1光学构件60在与第2光学构件61之间的界面上具有已变成为台阶状的突起部分40的情况下，波长780nm的激光LB2，在从第1光学构件60向第2光学构件61入射时，被衍射为0次光LB20、+1次光LB21、-1次光LB22。因此，在利用这3各个衍射光LB21、LB21、LB22之内的一个衍射光的情况下，激光的功率就会下降。但是，若用本发明的光学器件6，由于突起部分602具有光滑的斜面603，故波长780nm的激光LB2，例如几乎100％被衍射成1次光LB3。因此，几乎不会产生因激光LB2透过光学器件6而产生的功率降低。
参看图5，入射到光学器件6上的波长780nm的激光LB2，被光学器件6向所希望的方向衍射，变成为衍射光LB3后透过光学器件6。在透过了光学器件的衍射光LB3之内，只有规定的中央部分LB3IN向物镜7入射，外周部分LBEEX不向物镜7入射。因此，光学器件6对于波长780nm的激光LB2来说在衍射为所希望的方向的衍射光的同时，仅仅使规定的中央部分LB3IN入射到物镜7上。此外，由于光学器件6的环状突起部分602的彼此的间隔，随着从中央部分向外部前进而渐渐地变窄，故在中央部分和外周部分处衍射角不同，光学器件6与用透镜使光进行衍射具有同样的功能。
由全息图形形成的m次衍射光的效率ηm一般地说可以用下式(1)表示。ηm=|1T∫0TA(x)exp{iψ(x)}exp(-i2πmxT)dx|2----(1)]]>其中，T是全息图形周(在本例中，是环状突起部分602的节距)，A(x)是透过率，x是全息图形上边的位置，φ(x)是相位差函数，m是次数。
由于全息图性601是由剖面三角形形状的多个环状突起部分602构成的kinoform类型的，故相位差函数φ(x)可以用下(2)表示。ψ(x)=dΔnT×2πλ×x,]]>m＝1，A(x)＝1…(2)式(2)中，d是突起部分602的高度，Δn是折射率，λ是波长。
在设A(x)为1时，1次光的衍射效率可以用下式(3)表示。ηi=|1T∫0Texp(idΔnT2πλx)exp(-i2πxT)dx|2]]>=|1T∫0Texp{i2πx(dΔnλ-1)T}dx|2]]>(dΔnλ-1=A)]]>=|1T∫0T(cosi2πxAT+isini2πxAT)dx|2]]>=|1T×T2πA{[sin2πxAT]0T+i[-cos2πxAT]0T}|2]]>=|12πA{(sin2πA-0)+i(-cos2πA+1)}|2]]>=1(2πA)2{sin22πA+cos22πA-2cos2πA+1]]>=2-2cos2πA(2πA)2]]>=4sin2πA(2πA)2]]>=sin2πA(πA)2]]>(sinc(x)=sin(πx)πx)]]>＝sinc2A=sinc2(dΔnλ-1)]]>=sinc2(dΔn-λλ)…(3)]]>由上述可知，光学器件6以高效率把波长780nm的激光LB2变换成1次衍射光LB3。而且，由于环状突起部分602的节距在外周处最窄，故在光学器件6的中心透过的激光将笔直地行进，而越是外周的激光则以越大的角度进行弯曲。因此，结果变成为虽然激光LB2的中央部分向物镜7入射，但是其外周部分却从物镜7弯曲出去。其结果是，除去外周部分之外，光学器件6可以使780nm的激光LB2的几乎全部都向所希望的方向衍射后入射到物镜7上。
参看图6，对使用光学拾波装置10使基片厚度0.6mm的DVD11再生的情况下的动作进行说明。在使DVD11进行再生的情况下，选择驱动激光光源1的第1半导体激光器1A。激光光源1所射出的波长635nm的激光被准直透镜2变成为平行光，透过偏振光光束分离器3，用1/2波长板4使其偏振面旋转90度后入射到竖直镜5上。在这种情况下，由于激光以98％的透过率通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4，故几乎不会发生因通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4而产生的功率降低。
接着，入射到竖直镜5上的激光几乎100％被反射，入射到光学器件6上。入射到光学器件6上的激光在保持其入射强度的同时保持原状不变地通过，并入射到物镜7上。入射到物镜7上的激光被物镜7聚光，照射到DVD11的信号记录面11a上。被信号记录面11a反射的反射光，通过物镜7、光学器件6和竖直镜5返回到1/2波长板4，用1/2波长板4使其偏振面旋转90度后向偏振光光束分离器3入射。入射到偏振光光束分离器3上的反射光，由于其偏振面与从准直透镜2向偏振光光束分离器3入射的情况下比旋转了180度，故在偏振光光束分离器3处几乎可以100％进行反射后向聚光透镜8入射。然后，用聚光透镜8聚光，聚光照射到光探测器9上，用光探测器9进行检测。
若使用光学拾波装置10，则可以向本身就是可进行记录的光盘的光磁记录媒体记录和/或再生信号。在这种情况下，可以保持刚从第1半导体激光器1A射出来的强度地记录信号。
参看图7，对使用光学拾波装置10对基片厚度为1.2mm的CD-R记录和/或再生信号的情况下的动作进行说明。在向CD-R记录和/或再生信号的情况下，选择驱动激光光源1的第2半导体激光器1B。
首先，对信号的记录动作进行说明。在向CD-R110中记录信号的情况下，要从第2半导体激光器1B射出70mW的强度的激光。从激光光源1射出的波长780nm的激光被准直透镜2变成为平行光，通过偏振光光束分离器3，被1/2波长板4使其偏振面旋转90度后向竖直镜5入射。在这种情况下，由于激光也以98％的透过率通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4，故也几乎不会发生因通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4而产生的功率降低。
接着，入射到竖直镜5上的激光几乎100％被反射，入射到光学器件6上。入射到光学器件6上的激光在保持其入射强度的同时保持原状不变地通过，并入射到物镜7上。入射到物镜7上的激光被物镜7聚光，照射到CD-R110的信号记录面110a上。在记录信号的情况下，由于激光已被记录信号进行调制，故可以采用把该调制后的波长780nm的激光向信号记录面110a上照射的办法记录信号。
以70mW的功率从第2半导体激光器1B射出的波长780nm的激光，因偏振光光束分离器3和1/2波长板4的缘故强度约降低2％，向光学器件6入射。接着，在保持强度的同时进行衍射后通过光学器件6，仅仅使规定的中央部分向物镜7入射。在这种情况下，规定的中央部分，是使孔径数为0.6的物镜7的实效孔径数变成为0.50～0.53的范围的区域。在设波长780nm的激光的有效光束为4.46mm的情况下，物镜7的实效孔径数变成为0.50～0.53的范围的规定的中央部分的直径为3.2～3.4mm。因此，向物镜7入射的激光的强度将变成为70mW×0.98×(有效利用的中央部分的直径/激光的有效光束)＝49～52mW。其结果是，若使用光学拾波装置10，则可以向CD-R110的信号记录面110a照射波长780nm的激光而几乎不会使刚从第2半导体激光器1B射出的强度降低，因而可以进行正确的信号记录。激光强度的降低率，也与准直透镜2的边缘强度有关，其详情将在后边讲述。
其次，对信号再生动作进行说明。在从CD-R110再生信号的情况下，要从第2半导体激光器1B射出12mW的强度的激光。从激光光源1射出的波长780nm的激光，如上所述，其强度几乎不会降低地照射到CD-R110的信号记录面110a上。然后被信号记录面110a反射的反射光，与图6的说明同样地被导入至光探测器9，进行信号再生。
参看图8对使用光学拾波装置10的另外的光学器件80进行说明。光学器件80具有透明的第1光学构件810和透明的第2光学构件801。第1光学构件810配置在物镜7一侧，具有与第2光学构件801接连的凹状的曲面802。第2光学构件801配置在光源1一侧，具有与第1光学构件810接连的凸状的曲面802。第2光学构件801对于波长635nm的激光具有折射率2.3，对于波长780nm的激光具有折射率1.8。此外，第2光学构件810对于波长635nm的激光和波长780nm的激光具有相同的折射率2.3。第2光学构件801，例如由SiN构成，第1光学构件810例如由TiO2构成。
参看图9，对含有光轴L0的任意的平面中的光学器件80的剖面形状进行说明。第1光学构件810与第2光学构件801之间的界面802，变成为向第1光学构件810的方向突出出来的穹顶状非球面。界面802虽然也可以是球面，但是为了减少象差，理想的是要对球面进行少许的补正。由于对于波长635nm的激光第1光学构件810和第2光学构件801具有相同的折射率2.3，故波长635nm的激光将保持原状不变地通过光学器件80而不会在光学器件80处进行衍射。另一方面，对于波长780nm的激光，第2光学构件801具有折射率1.8，第1光学构件810具有折射率2.3。由于第1光学构件810与第2光学构件801之间的界面802如上所述已变成为穹顶状的非球面，故波长780nm的激光LB2在光学器件80处从光轴向外侧衍射变成为衍射光后再通过光学器件80。在这种情况下，激光LB2和衍射光LB4的强度几乎是一样的。
因此，即便是使用光学器件80来取代光学拾波装置10的光学器件6，也可以与上述同样地进行DVD的再生和对CD-R的信号的记录和/或再生。
构成光学器件6、80的第1光学构件60、80，第2光学构件61、801的具体例并不限于上边所说的那些。在光学器件6的情况下，只要对于波长635nm的激光，第1光学构件60和第2光学构件61具有相同的折射率n1，对于波长780nm的激光，第1光学构件60具有第1折射率n1，第2光学构件61具有比第1折射率小的第2折射率n2即可。
此外，在光学器件80的情况下，只要对于波长635nm的激光，第1光学构件810和第2光学构件801具有相同的折射率n1，对于波长780nm的激光，第2光学构件801具有比第1折射率n1小的折射率n2，第1光学构件810具有第1折射率n1即可。
在光学器件6中，虽然第1光学构件60的基板部分和突起部分602分别地形成，但是也可以用同一材料一体性地形成。在光学器件80中，第2光学构件801的基板部分与穹顶状的突出部分也同样地可以用同一材料一体性地形成。
就是说，光学器件6、80，只要是起因于激光的波长边保持其入射强度边选择性使激光向所希望方向衍射的器件即可。
再有，装载到光学拾波装置10上的半导体激光器，也可以照射其它的不同的2个波长的激光而不限于照射波长635nm的激光和波长780nm的激光。
本发明的光学拾波装置也不限于射出2个不同的波长行的激光的装置，也可以是射出1个波长的激光的装置。
参看图10，说明本发明的另外的光学拾波装置20的构成。光学拾波装置20是有激光光源100取代激光光源1，用光学器件200取代光学器件6的装置。其它的构成与光学拾波装置10是一样的。激光光源100仅仅产生波长635nm的激光。
参看图11，说明光学器件200的剖面构造。光学器件200具备第1光学构件60和第2光学器件21。第2光学构件21具备在环状突起部分602上边形成的第1透明电极203、在其上边形成的TN(Twisted Nematic，扭曲向列)型液晶204、和再在其上边形成的第2透明电极205和透光性基板206。第1光学构件60与上边所说的光学构件是一样的。
TN型液晶204，使得分子排列不扭曲90度那样地被封入到在第2透明电极203和第2透明电极205之间。因此，激光即便是通过TN型液晶204其偏振面也不会旋转90度。
参看图12和图13，说明光学器件200的光学特性。形成全息图性的环状突起部分203，对于波长635nm的激光具有折射率1.7。此外，TN型液晶204在没有给其两侧的第1透明电极203和第2透明电极205加上电压时，具有1.5的折射率，在加上电压的时候，具有1.7的折射率。
参看图12，在给TN型液晶204加上电压时，要形成全息图形的环状突起部分602和TN型液晶204，由于具有相同的折射率1.7，故波长635nm的激光保持原状不变地通过光学器件200。
另一方面，参看图13，在未给TN型液晶204加上电压时，要形成全息图形的环状突起部分602具有折射率1.7，TN型液晶204具有折射率1.5，由于还具有光滑的斜面，故波长635nm的激光，在光学器件200处向所希望的方向衍射后通过光学器件200。
因此，光学器件200，是一种采用与激光的波长无关地选择性地给TN型液晶204加上电压的办法，边保持其入射强度边使激光向所希望的方向衍射的器件。
参看图14，说明使基片厚度0.6mm的DVD11进行再生的情况。在使DVD11再生的情况下，给光学器件200的第1透明电极203和第2透明电极205加上电压。其结果是，从激光光源100射出的波长635nm的激光，用准直透镜2变成为平行光，透过偏振光光束分离器3，用1/2波长板4使其偏振面旋转90度后入射到竖直镜5上。在这种情况下，由于激光以98％的透过率通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4，故几乎也不会发生因通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4而产生的功率降低。
接着，入射到竖直镜5上的激光几乎100％被反射，入射到光学器件200上。入射到光学器件200上的激光在保持其入射强度的同时保持其入射强度的同时保持原状不变地通过，并入射到物镜7上。入射到物镜7上的激光被物镜7聚光，照射到DVD11的信号记录面11a上。被信号记录面11a反射的反射光，通过物镜7、光学器件6和竖直镜5返回到1/2波长板4，用1/2波长板4使其偏振面旋转90度后向偏振光光束分离器3入射。入射到偏振光光束分离器3上的反射光，由于其偏振面与从准直透镜2向偏振光光束分离器3入射的情况下比旋转了180度，故在偏振光光束分离器3处几乎可以100％进行反射后向聚光透镜8入射。然后，用聚光透镜8聚光，聚光照射到光探测器9上，用光探测器9进行检测。
参看图15，说明对基片厚度为1.2mm的CD110进行再生的情况。在对CD110进行再生的情况下，给光学器件200的第1透明电极203和第2透明电极205不加电压。结果是，从激光光源100射出的波长635nm的激光，用准直透镜2变成为平行光，透过偏振光光束分离器3，用1/2波长板4使其偏振面旋转90度后入射到竖直镜5上。在这种情况下，由于激光以98％的透过率通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4，故几乎也不会发生因通过偏振光光束分离器3和1/2波长板4而产生的功率降低。
接着，入射到竖直镜5上的激光几乎100％被反射，入射到光学器件200上。入射到光学器件200上的激光在保持其原状不变的同时向所希望的方向衍射地通过，仅仅使规定的中央部分入射到物镜7上。入射到物镜7上的激光被物镜7聚光，照射到CD110的信号记录面110a上。在这种情况下，使物镜7的实效孔径数变成为0.3～0.4的范围那样地决定规定的中央部分的直径。其结果是，可以向基片厚度1.2mm的CD110的信号记录面10a上照射激光而使波长635nm的激光几乎不会发生象差。被信号记录面110a反射的反射光，与上述同样，用光探测器9进行检测。
参看图16，说明对图1的光学拾波装置10进行了改良的光学拾波装置30。光学拾波装置30，是一种用竖直镜50取代光学拾波装置10的竖直镜5的装置。其它的构成与光学拾波装置10是一样的。竖直镜50的细节公开于特愿平10-257130号公报中，以下简单地进行说明。
参看图17，竖直镜50，在其表面上具有使2个激光LB1、LB2的光轴一致的薄膜501。激光光源1，由于具有第1半导体激光器1A和第2半导体激光器1B，故从这2个半导体激光器射出的激光LB1、LB2的光轴会错开。因此，为了进行正确的信号的记录或再生，就必须使2个激光LB1、LB2的光轴一致起来。
于是，光学拾波装置30使用具有使波长635nm的激光LB1的光轴与波长780nm的激光LB2的光轴一致的薄膜501的竖直镜50。
波长635nm的激光LB1被竖直镜50的薄膜501的第1面5011反射。另一方面，波长780nm的激光LB2被竖直镜50的薄膜501的第1面5011折射后透过，被第2面5012反射并再次被第1面5011折射后，变成为与波长635nm的激光的反射光具有同一光轴的激光后从竖直镜50射出。
因此，由于可以采用通过竖直镜50的办法使2个波长的激光LB1、LB2的光轴一致而不降低激光的强度，故可以进行更为正确的信号的记录或再生。
上边所说的光学器件6、80、200只要是在激光光源1与物镜2之间，配置在什么地方都行。
如上所述，本发明的光学拾波装置10、20、30，使用光学器件6、80、200，在进行向CD-Rn110的记录时或再生时，使激光的外周部分向物镜7的外侧弯曲。为此，结果就变成为在这里将产生比较大的损耗。要想从物镜7射出具有足够的功率的激光，只要增大激光光源1、100的出射功率或加大准直透镜2或物镜7的孔径数即可，但是这也有个界限。此外，随着数据的读出或写入速度的加快，对从物镜7射出的激光，要求有更大的功率。此外，准直透镜2和物镜7的有效区域虽然是圆形，但是，从激光光源1射出的激光的截面一般地说是椭圆而不是真正的圆形。为此，当使长轴方向的激光全部入射到准直透镜2或物镜的有效区域内时，在短轴方向上，结果就变成为在准直透镜2或物镜7中将产生未使用的有效区域。反之，当使短轴方向的激光入射到准直透镜2或物镜7的整个有效区域内时，长轴方向的激光将部分地变成为虚设。一般地说，若把准直透镜2的焦距设计得短一些，使激光光源1、100靠近准直透镜2，则从物镜7射出的激光的功率就会增大。但是，在光盘11(或110)上边形成的激光的光斑直径将变得过大。因此，为了在满足这种种的记录或再生条件的同时得到足够的射出功率，就必须正确地设定以下定义的边缘强度。
如图18所示，从激光光源射出的激光边进行扩径边向准直透镜入射，被准直透镜变成为平行光，再向物镜入射。在这里短轴方向的扩展角φ∥比长轴方向的扩展角φ⊥小。
激光强度如图19所示呈现高斯分布，在中心最高，越往外越低。由于激光强度象这样地呈现高斯分布，故实际上就变成为使用规定强度以上的激光。若设最大激光功率为100％，则在使用I％以上的激光的情况下边缘强度定义为I％。
如上所述，由于激光的截面为椭圆，故如图21所示，短轴方向(X-X’)的强度分布就变成为陡峻，如图21所示，长轴方向(Y-Y’)的强度分布则变成为平缓。如上所述，由于物镜的有效区域是圆形，故如图20所示，短轴方向的边缘强度降低，如图21所示，长轴方向的边缘强度增高。
以下，与使用图4C所示的现有的台阶状的光学器件的情况下的输出功率进行比较地说明使用图3A所示的本发明的kinoform类型的光学器件6的情况下的射出功率的模拟结果。
首先，说明在功率优先的情况下的边缘强度的例子。如图22所示，考虑这样一种情况使用短轴方向的扩展角为7.5度长轴方向的扩展角为17度的激光光源，此外，使用焦距f为9mm且实质上的孔径数NA位0.15的准直透镜，如图23所示，把短轴方向的边缘强度设定为0.6％，如图24所示，把长轴方向的边缘强度设定为36.6％。
在这种情况下，如表1所示，若把物镜的实效孔径数NA设定为0.5，把激光光源的输出功率设定为70mW，并适宜地设定其它的参数，则只要使用kinoform类型的光学器件6，则来自物镜的射出功率将变成为49.90mW。
此外，如表2所示，若设物镜的实效孔径数NA为0.53，则输出功率将上升到51.65mW。
另一方面，如表3所示，若在与表1相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则射出功率将降低到39.92mW。
此外，如表4所示，若在与表1相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则射出功率将降低到42.32mW。
其次，说明在光斑大小优先的情况下的边缘强度的例子。如图25所示，考虑这样一种情况使用短轴方向的扩展角为7.5度长轴方向的扩展角为17度的激光光源，此外，使用焦距f为20mm且实质上的孔径数NA为0.15的准直透镜，如图26所示，把短轴方向的边缘强度设定为35.4％，如图27所示，把长轴方向的边缘强度设定为81.7％。
在这种情况下，如表5所示，若把物镜的实效孔径数NA设定为0.5，把激光光源的输出功率设定为70mW，并适宜地设定其它的参数，则只要使用kinoform类型的光学器件6，则来自物镜的射出功率将变成为20.41mW。虽然噶爱射出功率比效率优先的表1的情况下还低，但是光斑大小变得比表1的情况下小。
此外，如表6所示，当使物镜的实效孔径数NA扩大为0.53时，射出功率将上升到22.05mW。该射出功率虽然比效率优先的表2的情况下低，但光斑大小却变得比表2的情况下小。
另一方面，若如表7所述在与上边所说的表5相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则射出功率将降低到16.33mW。
此外，若如表8所述在与上边所说的表6相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则射出功率将降低到17.65mW。
其次，说明在8倍速拾波装置中使用的边缘强度的例子。如图28所示，考虑这样一种情况使用短轴方向的扩展角为7.5度长轴方向的扩展角为17度的激光光源，此外，使用焦距f为15mm且实质上的孔径数NA为0.15的准直透镜，如图29所示，把短轴方向的边缘强度设定为15.8％，如图30所示，把长轴方向的边缘强度设定为69.8％。
在这种情况下，如表9所示，若把物镜的实效孔径数NA设定为0.5，把激光光源的输出功率设定为70mW，并适宜地设定其它的参数，则只要使用kinoform类型的光学器件6，则来自物镜的射出功率将变成为30.462W。一般地说，由于只要射出功率在30mW以上8倍速的记录和再生就是可能的，在这种情况下，8倍速的记录和再生就是可能的。
此外，如表10所示，若把物镜的实效孔径数NA扩大为0.53，则物镜的射出功率将变成为33.32mW。在这种情况下，8倍速的记录和再生也是可能的。
另一方面，如表11所示若在与上边所说的表9相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则来自物镜的射出功率将降低到24.50mW。在这种情况下，8倍速的记录和再生是不可能的。
此外，如表12所示若在与上边所说的表10相同的条件下使用现有的台阶状的光学器件，则来自物镜的射出功率将降低到26.66mW。在这种情况下，8倍速的记录和再生也是不可能的。
这次所公开的实施例的所有的点，只是一种例示而不应当看作是限制性的例子。本发明的范围不是上边所说的那种说明而是由权利要求范围给出，这意味着包括在与权利要求的范围均等的意义和范围内的一切的变更在内。
权利要求
1.一种向/从第1光盘(11)和比第1光盘(11)还厚的第2光盘(110)记录和/或再生信号的光学拾波装置(10、20、30)，具备产生激光(LB1、LB2)的光源(1、100)；与上述第1和第2光盘(11、110)相向的物镜(7)；配置在上述光源(1、100)与上述物镜(7)之间，采用在上述第1光盘(11)的记录或再生时，使来自上述光源(1、100)的激光笔直地透过，在上述第2光盘(110)的记录或再生时，使来自上述光源(1、100)的激光的几乎全部都弯曲扩径的办法，把上述激光的中央部分导向上述物镜(7)，且把上述激光的外周部分导向上述物镜(7)的外侧的光学器件(6、80、200)。
2.权利要求1所述的光学拾波装置，上述光学器件(6、80、200)具备具有第1折射率的第1光学构件(60、810)；与第1光学构件(60、810)接连，在上述第1光盘(11)的记录或再生时具有第1折射率，在上述第2光盘(110)的记录或再生时具有与第1折射率不同的第2折射率的第2光学构件(61、801、21)。
3.权利要求2所述的光学拾波装置，上述光源(1)，在上述第1光盘(11)的记录或再生时产生具有第1波长的第1激光，在上述第2光盘(110)的记录或再生时产生具有与第1波长不同的第2波长的第2激光，上述第1光学构件(60、810)，对于上述第1和第2波长具有第1折射率，上述第2光学构件(61、801)，对于第1波长具有第1折射率且对于上述第2波长具有第2折射率。
4.权利要求3所述的光学拾波装置，上述第1光学构件(60)具有被形成为使得与上述第2光学构件(61)进行接连那样的全息图形(601)。
5.权利要求4所述的光学拾波装置，上述第1光学构件(60)被配置在上述光源(1)一侧，上述第2光学构件(61)被配置在上述物镜(7)一侧，上述第1折射率比上述第2折射率高。
6.权利要求4所述的光学拾波装置，上述全息图形(601)具有同心圆状地形成的多个环状突起部分(602)。
7.权利要求6所述的光学拾波装置，上述环状突起部分(602)的节距越往外越窄。
8.权利要求6所述的光学拾波装置，上述每一个环状突起部分(602)，在直径方向上都具有三角形状的剖面。
9.权利要求3所述的光学拾波装置，上述第1光学构件(810)配置在上述物镜(7)一侧，具有接连到上述第2光学构件(801)上的凹状的曲面(802)，上述第2光学构件(801)配置在上述光源(1)一侧，具有接连到上述第1光学构件(810)上的凸状的曲面(802)，上述第1折射率比上述第2折射率高。
10.权利要求3所述的光学拾波装置，上述光源(1)具有产生上述第1激光的第1半导体激光器(1A)，产生上述第2激光的第2半导体激光器(1B)，上述光学拾波装置，还具备使上述第1激光的光轴与上述第2激光的光轴一致的光轴补正器件(501)。
11.权利要求2所述的光学拾波装置，上述第2光学构件(21)具有彼此相向的第1和第2透明电极(203、205)，夹持在上述第1和第2透明电极间的液晶(204)。
12.权利要求11所述的光学拾波装置，上述第1光学构件(60)具有被形成为使得与上述第2光学构件(21)进行接连那样的全息图形(601)。
13.权利要求12所述的光学拾波装置，上述第1光学构件(60)被配置在上述光源(1)一侧，上述第2光学构件(21)被配置在上述物镜(7)一侧，上述第1折射率比上述第2折射率高。
14.权利要求12所述的光学拾波装置，上述全息图形(601)具有同心圆状地形成的多个环状突起部分(602)。
15.权利要求14所述的光学拾波装置，上述环状突起部分(602)的节距越往外越窄。
16.权利要求14所述的光学拾波装置，上述每一个环状突起部分(602)，在直径方向上都具有三角形状的剖面。
17.权利要求1所述的光学拾波装置，上述光学拾波装置，还具备具有在上述光源(1、100)所处的位置上的焦点的准直透镜(2)，被上述准直透镜(2)变成为平行光的激光的短轴比上述物镜(7)的有效直径还长。
全文摘要
在具备激光光源(1)和物镜(7)的光学拾波装置(10)中,设置使从第1半导体激光器(1A)射出的波长635nm的激光保持其入射强度的同时保持原状不变地透过后向物镜(7)入射,随时从第2半导体激光器(1B)射出的波长780nm的激光在保持其入射强度的同时选择性地向所希望的方向衍射后仅仅使规定的中央部分向物镜(7)入射的光学器件(6)。该光学拾波装置(10)可以向信号记录面(11a、110a)照射为进行信号记录所足够的强度的激光的同时,可以向基片厚度不同的多种光盘(11、110)记录或再生信号。
文档编号G11B7/135GK1330792SQ99814622
公开日2002年1月9日 申请日期1999年12月15日 优先权日1998年12月16日
发明者山田真人, 梶山清治, 加纳康行, 土屋洋一 申请人:三洋电机株式会社