專利名稱：復合光學部件及其復合光學單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如在光盤裝置的拾取器本體中包括的復合光學單元，特別是，涉及光束整形部件向包括發光部件的外殼的安裝構造。
背景技術：
首先，根據圖22和圖23來說明現有的包括復合光學部件的致密光盤(CD)用的光學單元。圖22是現有的光學單元50的局部斷面圖，圖23是現有的光學單元50的局部分解透視圖。
如圖22所示，該光學單元50由下列部分構成射出致密光盤用的激光(波長780nm帶)的光源46、接收由致密光盤(未圖示)所反射的激光的感光部件47、具有光源46和感光部件47的基板部48a、安裝固定在基板部48a上以便于包容光源46和感光部件47的側壁部48b、作為側壁部48b的開口窗的射出部48d、接合成覆蓋射出部48d的玻璃等的透光性的復合光學部件49。
光源46固定粘接在基板部48a上，以便于與復合光學部件49相對，感光部件47接近于光源46而形成在基板部48a的表面上。形成在復合光學部件49上端面上的衍射光柵49a把從光源46射出并由致密光盤所反射的返回光進行衍射并傳導到感光部件47的預定的位置上。而且，為了進行由三束法所進行的跟蹤控制，在復合光學部件49的下端面上設置作為衍射光柵的光束形成部49b。
復合光學部件49，如圖23所示，相對于由基板部48a和側壁部48b組成的外殼，在與光軸N正交的x方向和y方向以及作為圍繞光軸的旋轉方向的θ方向上調整光軸。用帶有微調機構的夾具(未圖示)來保持復合光學部件49，通過操作x方向、y方向以及θ方向的微調機構來進行這些復合光學部件49和外殼的光軸配合。當光軸配合完成之后，該復合光學部件49粘接到外殼的射出部48d上。
發明內容
上述現有例子所涉及的光學單元50必須用包括微調機構的夾具，對x方向、y方向以及θ方向進行復合光學部件49相對于外殼的光軸配合，而且，由于該調整范圍是微小的，所以光軸的調整作業非常困難，從而存在難于高效率制造高精度的光學單元50的問題。
而且，在復合光學部件49對外殼的光軸配合結束之后，需要把復合光學部件49粘接到外殼上，因此，從這點看，存在作業工序復雜化的問題。
而且，在現有例子所涉及的光學單元50中，由于不包括用于把從光源46所射出的激光的點形狀整形為圓形的光束整形部件，則照射到光盤上的激光功率的浪費較多，而存在不能用于安裝要求更大的激光功率的追記型或者重寫型光盤來進行信息的記錄和重放的光盤裝置的問題。在此情況下，如果把三角棱鏡和柱面透鏡等光束整形部件裝入光學單元50，就能克服所涉及的缺陷，但是，當使用包括微調機構的夾具來與上述復合光學部件49相同地進行這些光束整形部件向外殼的裝入時，進一步降低了光學單元50的制造效率，因此，要求改善光束整形部件向外殼的安裝構造。
為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種復合光學單元，能夠容易并且高精度地進行光束整形部件向外殼的安裝。
本發明的復合光學單元，在外殼內一體地設置發光部件和光束整形部件，因此，能夠減少照射到光盤上的激光功率的浪費，能夠適合于例如數字化視頻光盤裝置等的需要較大的激光功率的光盤裝置的光拾取器。而且，在外殼的內表面與光束整形部件之間設置用于限制光束整形部件相對于從發光部件所射出的激光的光軸的傾斜角度的第一限制裝置；用于限制光束整形部件相對于從發光部件所射出的激光的光軸的旋轉方向位置的第二限制裝置，由此，能夠不僅能夠把光束整形部件壓入外殼內，而且，可以自動完成光束整形部件對激光的光軸的姿勢調整，當光束整形部件向外殼中安裝時，不需要特別的用于位置調整的夾具，因此，能夠容易地進行包括光束整形部件的復合光學單元的裝配。
而且，本發明的復合光學單元，在光束整形部件中形成光束整形部和從該光束整形部伸出的凸緣部以及形成在該凸緣部上的限制突出部，在外殼的內表面上形成接觸上述凸緣部的端面的臺階部和插入上述限制突出部的限制溝，具有上述臺階部和上述凸緣部的端面來構成上述第一限制裝置，同時，具有上述限制溝和上述限制突出部來構成上述第二限制裝置，由此，不會使作用在外殼與光束整形部件之間的裝配力作用到光束整形部上，而能夠防止光束整形部的變形和變位，因此，能夠提高包括光束整形部件的復合光學單元的光學特性。
而且，本發明的復合光學單元，作為光束整形部件，使用在光束整形部中形成圓柱形透鏡的，同軸地配置該圓柱形透鏡的中心軸和從發光部件所射出的激光的光軸，相對于圓柱形透鏡的透鏡面垂直地射入上述激光，在圓柱形透鏡的中心軸方向上射出被光束整形的激光，由此，就能不必增加外殼的徑向尺寸，而在外殼內設置光束整形部件，能夠緊湊地構成包括光束整形部件的復合光學單元。
而且，本發明的復合光學單元，作為光束整形部件，使用在光束整形部中形成三角棱鏡的，相對于該三角棱鏡的入射面，傾斜地配置從發光部件所射出的激光的光軸，相對于三角棱鏡的入射面傾斜地射入激光，在外殼的中心軸方向上射出被光束整形的激光，由此，能夠使外殼的發光部件安裝部相對于外殼的光束整形部件安裝部和復合光學部件安裝部傾斜，而能夠簡化發光部件相對于發光部件安裝部的安裝。
而且，本發明的復合光學單元，在構成光束整形部件的凸緣部的外周面上，等間隔地設置壓接在外殼的內表面上的至少三個固定用突起，由此，能夠通過壓入光束整形部件而固定到外殼上，就不需要粘接等其它的固定措施，因此，能夠簡化包括光束整形部件的復合光學單元的裝配。
而且，本發明的復合光學單元，在外殼內一體地設置發光部件和光束整形部件，因此，能夠減少照射到光盤上的激光功率的浪費，能夠適合于例如數字化視頻光盤裝置等的需要較大的激光功率的光盤裝置的光拾取器。而且，使光束整形裝置與從發光部件所射出的激光的入射面、從發光部件所射出的激光的出射面、入射來自光盤的返回光的返回光入射面、把來自光盤的返回光傳導到感光部件上的反射面一體地形成，由此，不需要這些部分的相互調整，能夠謀求復合光學單元的小型化和裝配的簡易化。
而且，本發明的復合光學單元，作為光束整形裝置，使復合光學部件的入射面形成為圓柱形的凹面，同時，使該復合光學部件的出射面形成為曲率與上述入射面不同的圓柱形的凸面，由此，能夠容易地進行制造和設計，并且，能夠容易地制造具有高精度的光束整形功能的復合光學部件。
而且，本發明的復合光學單元，作為光束整形裝置，使復合光學部件的入射面相對于從發光部件所射出的激光的入射方向傾斜，由此，能夠容易地進行制造和設計，并且，能夠容易地制造具有高精度的光束整形功能的復合光學部件。而且，本發明的復合光學單元，在復合光學部件的入射面上，設置把從發光部件所射出的激光分成多個光束的光衍射裝置，由此，能夠適合于裝入致密光盤來進行信息的重放的光盤裝置。
下面結合附圖對本發明所涉及的復合光學部件及包括它的復合光學單元進行詳細說明。
圖1是表示第一實施例所涉及的光拾取裝置100的示意圖；圖2是第一實施例所涉及的兩波長激光二極管102的部分斷面的透視圖；圖3是第一實施例所涉及的復合光學部件105的主視圖；圖4是圖3的左側面圖；圖5是圖3的右側面圖；圖6是從圖3的方向6看的圖；圖7是第一實施例所涉及的光束整形部件109的平面圖；圖8是沿圖7的8-8線的斷面圖；圖9是第一實施例所涉及的外殼106的平面圖；圖10是圖9的10-10斷面圖；圖11是圖9的左側面圖；
圖12是圖9的右側面圖；圖13是從圖10的方向13看的圖；圖14是沿圖1中的14-14的局部斷面圖；圖15是第一實施例所涉及的復合光學部件105的功能示意圖；圖16是第二實施例所涉及的復合光學單元的局部斷面圖；圖17是在第二實施例所涉及的復合光學單元中包括的光束整形部件109的斷面圖；圖18是表示第三實施例所涉及的光拾取裝置100的示意圖；圖19是第三實施例所涉及的復合光學部件105的主視圖；圖20是第三實施例所涉及的復合光學部件105的功能示意圖；圖21是第四實施例所涉及的復合光學單元的局部斷面圖；圖22是現有的光學單元50的局部斷面圖；圖23是現有的光學單元50的局部分解透視圖。
具體實施例方式
下面參照圖1至圖15詳細說明本發明的第一實施例。
如圖1所示，光拾取裝置100主要由以下部分構成拾取器本體即載架500、配置在該載架500內的復合光學單元101、平板狀的反射鏡300、準直透鏡400、物鏡200。在復合光學單元101中包括光束整形部件109。
光拾取裝置100面對光盤例如致密光盤61或者數字化視頻光盤(DVD)62而配置，在作為與致密光盤61(數字化視頻光盤62)的盤表面正交的方向的聚焦(F)方向和作為致密光盤61(數字化視頻光盤62)的半徑方向的跟蹤(T)方向上可動支撐物鏡200。而且，物鏡200構成為能夠適應于致密光盤61和數字化視頻光盤62雙方。
復合光學單元101是這樣的感光發光一體型光學元件把激光照射到光盤上，通過接收來自光盤的反射光(返回光)，來重放記錄在光盤上的信息，或者，向光盤上記錄信息。如圖1所示，其主要由以下部分構成作為發光部件的兩波長激光二極管102、內置了感光元件104a的感光部件104、復合光學部件105、光束整形部件109、印刷電路板107、這些部件所安裝固定的外殼106。
如圖2所示，兩波長激光二極管102由以下部分組成圓板狀的基體部102a、從基體部102a的一方的平面部102a’突出設置的正方體形的基臺102b、定位并固定在基臺102b的側壁表面上的激光器芯片103、安裝固定在平面部102a’上由筒狀的本體部102c和形成開口部102d’的天板102d組成以包容基臺102b的帽部102e、固定成從帽部102e的內側堵塞開口部102d’的透明的圓板狀的玻璃板102f。在具有基體部102a、帽部102e和玻璃板102f而構成的密閉的空間內配置激光器芯片103。在該激光器芯片103中，隔開微小的間隔D形成射出數字化視頻光盤用的短波長(波長650nm帶)的激光103a’的光源103a和射出致密光盤用的長波長(波長780nm帶)的激光103b’的光源103b。而且，在本實施例中，把間隔D設定為120μm。而且，數字化視頻光盤用的650nm帶，具體地說，采用635nm或者650nm作為數字化視頻光盤標準。
而且，從光源103a，103b分別射出的激光103a’、103b’通過開口部102d’射出，以便在與基體部102a的一方的平面部102a’正交的方向上成為相互平行。而且，激光103a’、103b’的射出位置成為激光器芯片103的頂端表面103’(配置成與平面部102a’相平行)的同一平面上。而且，從與基體部102a的一方的平面部102a’相對側的另一方的平面部突出設置多個外部連接端子102g(參照圖1)，通過該外部連接端子102g來進行給激光器芯片103的驅動電流的供電。
而且，在制作兩波長激光二極管102的工序中，包括兩個光源103a、103b的激光器芯片103在預定的基板表面上通過與半導體處理相類似的處理來進行加工，因此，各個光源103a、103b間的間隔D能夠容易地高精度均勻地形成為預定的值。因此，作為離散零件，能夠進行大量生產，而且，兩波長激光二極管102的成本可以是廉價的。
感光部件104，如圖1所示，內置感光元件104a，并且由在該感光元件104a的感光面側設置感光窗104b’的組件104b和從組件104b突出設置到兩側的外部連接端子104c所構成，通過外部連接端子104c來進行向感光元件104a的電源電壓的提供和由感光元件104a所光電變換的信號向外部的輸出。
圖3至圖6所示的復合光學部件105由透明度較高的樹脂材料的成型體組成，由光軸N方向的兩端面平行地所形成的略圓錐狀的基體部105c、從上述兩波長激光二極管102所射出的激光的入射面105a、把從上述兩波長激光二極管102所射出的激光向著光盤射出的出射面105b、把來自光盤的返回光傳導到上述感光元件104a上的反射面105d一體地形成。而且，在本實施例所涉及的復合光學部件105中，基體部105c的兩個端面分別成為激光的入射面105a和出射面105b，來自光盤的返回光的入射面兼用做上述出射面105b，來自光盤的返回光射入上述出射面105b。
如圖3和圖4所示，由上述入射面105a使從兩波長激光二極管102所射出的激光衍射，形成用于生成照射在致密光盤上的跟蹤控制用以及數據重放用的三束的三束生成用衍射光柵105h，如圖6和圖8所示，在出射面105b的中央部形成用于把來自光盤的返回光傳導到反射面105d上的方形的第一衍射光柵105f。
反射面105d成為相對于復合光學部件105的兩端面傾斜的傾斜面，在該反射面105d的表面上，如圖3和圖4所示，形成用于校正返回光的路徑的反射型的第二衍射光柵105g。在由該反射面105d所反射的返回光的通過路徑上，平坦表面105n跨過基體部105c的周面而形成。而且，如圖6所示，從該平坦表面105n的邊緣部，用于進行由像散法所進行的聚焦控制的圓柱面105i形成為與光軸N成預定角度d的溝狀，該圓柱面105i的內壁成為返回光出射面105p。
而且，在本實施例所涉及的復合光學部件105中，上述第一衍射光柵105f、第二衍射光柵105g以及三束用衍射光柵105h與上述入射面105a、出射面105b、基體部105c、反射面105d和圓柱面105i一起使用成型模具而一體成型。對于這些衍射光柵105f、105g、105h的功能，在后面進行詳細的說明。
基體部105c形成為從入射面105a到出射面105b側直徑依次變小的略圓錐形，在該基體部105c的前端部形成圓柱狀部105j，其圓柱面105j’成為復合光學部件105對外殼106的第一限制部。
如圖3和圖4所示，在該基體部105c的后端側即入射面105a和反射面105d的形成部側的外周面上，具有半圓柱狀的外表面的4個突出部105k’在周向大致均等地配置，這些突出部105k’的頂面成為復合光學部件105對外殼106的第二限制部。而且，在該基體部105c的后端面(包含上述入射面105a的一部分和上述反射面105d的一部分)上，如圖3、圖5和圖15所示，在與上述各個突出部105k’相對的部分，以預定深度凹進形成用于緩沖復合光學部件105對外殼106的壓入力的空間部105s。而且，如圖3至圖6所示，在基體部105c的中央部，向下突出形成圓柱狀的位置限制突出部105m，其外周面成為復合光學部件105對外殼106的第三限制部。
而且，本實施例的復合光學部件105，把出射面105b和返回光入射面作為同一表面，但是，也可以分別設置出射面和返回光入射面，在該返回光入射面上形成第一衍射光柵。
圖7和圖8所示的光束整形部件109由透明度高的樹脂材料的成型體組成，光束整形部109a、從該光束整形部109a向外伸出的圓盤狀的凸緣部109b、從該凸緣部109b的外周面突出的銷狀限制突出部109c、大致等間隔地突出設置在該凸緣部109b的外周面上的3個半圓柱狀的固定用突起109d一體地形成。如圖8所示，在光束整形部109a上，形成圓柱形透鏡，該圓柱形透鏡一面109a”形成為平面狀，其相對面(透鏡面)109a’形成為圓柱狀的凹面。如圖7所示，該光束整形部109a形成在凸緣部109b的中心部。上述固定用突起109d在凸緣部109b的厚度方向上分別平行地形成，其頂部成為光束整形部件109對外殼106的第一限制部。而且，如圖7所示，限制突出部109c相對于圓柱面109a’的曲率中心軸S-S垂直形成，其周面成為光束整形部件109對外殼106的第二限制部。
上述光束整形部件109，如圖2所示，把圓柱面109a’向著兩波長激光二極管102側安裝在外殼106內，把從兩波長激光二極管102射出的激光的點形狀整形為圓形。即，由于從兩波長激光二極管102射出的激光的點形狀為橢圓形，使其長徑方向平行地向著上述曲率中心軸S-S，向光束整形部(圓柱形透鏡)109a射入激光，由此，能夠擴大激光的短徑方向，而把激光的點形狀整形為圓形。
圖9～圖13所示的外殼106由鋁模鑄制造的塊組成，主要由筒狀本體部106g、從該筒狀本體部106g的兩端部分別向外方突出設置的安裝部106h，106i組成。在這些安裝部106h，106i上分別形成方形的安裝面106h’，106i’。
如圖10所示，在筒狀本體部106g的左端部的內表面上形成用于容納圖2所示的兩波長激光二極管102的容納室106a，接著其，在左端面上凹進形成用于定位并安裝兩波長激光二極管102的安裝坑洞106b。而且，在筒狀本體部106g的大致中央部的內表面上凹進形成用于定位并安裝圖7和圖8所示的光束整形部件109的臺階部106m。而且，在筒狀本體部106g的右端部的內表面上形成用于容納圖3至圖6所示的復合光學部件105的容納室106c，在其兩端側分別形成插入形成在上述復合光學部件105上的第一限制部(圓柱面105j’)的第一限制接受部106j和插入形成在上述復合光學部件105上的第二限制部(突出部105k’)的第二限制接受部106k。這些各個容納室106a，106c和臺階部106m相對于中心軸N’同心地形成。
上述臺階部106m形成為這樣的位置當接觸到光束整形部件109的凸緣部109b時，把光束整形部109a設定到兩波長激光二極管102與復合光學部件105之間的預定位置上。而且，上述臺階部106m的光束整形部件設定側的直徑形成為比外接作為光束整形部件109對外殼106的第一限制部的固定用突起109d的頂端的外接圓的直徑略小的直徑，通過壓入光束整形部件109能夠進行固定。
用于容納上述復合光學部件105的容納室106c形成為這樣的圓錐面狀用于容納上述兩波長激光二極管102的容納部106k側的直徑較大，延伸至安裝面106i’側而依次減小直徑。而且，第一限制接受部106j的直徑被設定為這樣的尺寸能夠高精度地嵌合復合光學部件105(參照圖3)的圓柱狀部105j(直徑D1)，第二限制接受部106k的直徑被設定為這樣的直徑稍稍小于外接設在復合光學部件105的后端部105k上的各個突出部105k’的頂端的外接圓的直徑D2(參照圖4)，通過壓入復合光學部件105能夠進行固定。
在上述容納室106c的前端部形成用于在中心軸N’方向定位復合光學部件105的定位部即頂觸面106c’。在該頂觸面106c’上開設圓形的開口部106f，以使設在復合光學部件105上的第一衍射光柵105f從前方露出。
而且，在上述筒狀本體部106g上，如圖10和圖13所示，形成在上述容納室106a，106c和臺階部106m上貫通的U字形的位置限制溝106d和與該位置限制溝106d的后端相連接并在上述容納室106a的后端貫通的扇形的導向溝106d’。上述位置限制溝106d的溝寬度被設定為這樣的預定的尺寸突出設置在上述光束整形部件109上的限制突出部109c的外周面和突出設置在復合光學部件105上的位置限制突出部105m的外周面能夠高精度地嵌合。而且，在接近該筒狀本體部106g的上述位置限制溝106d的部分形成用于配置感光部件104的配置面106e。該配置面106e，如圖1所示，當在上述安裝部106h，106i的安裝面106h’，106i’上安裝電連接感光部件104的印刷電路板107時，在上述各個安裝面106h’，106i’之間形成所需要的臺階，以使感光部件104不會影響外殼106。
而且，用于外殼106的塊不僅可以由鋁模鑄件構成，也可以由鋅模鑄件、鎂合金或者其它金屬等構成。
以下，參照圖1來對兩波長激光二極管102、感光部件104、復合光學部件105和光束整形部件109向外殼106的安裝方法進行說明。
在把位置限制突出部105m與形成在外殼106上的導向溝106d’的開口部對齊的狀態下，從外殼106的安裝坑洞106b插入復合光學部件105，用未圖示的所需要的夾具，均勻地壓緊除入射面105a的衍射光柵105h外的表面，由此，該基體部105c嵌入容納室106c內。接著，在出射面105b的外緣部接觸到形成在外殼106的容納室106c中的頂觸面106c’的階段中，完成中心軸N’方向對外殼106的定位。
此時，設在基體部105c上的圓柱狀部105j被嵌合在容納室106c的第一限制接受部106j上，因此，基體部105c的圓柱狀部105j的圓柱面105j’(限制面，參照圖3)接觸到第一限制接受部106j上，與基體部105c的前端部中的光軸N正交的方向的位置限制被高精度地完成。而且，與此同時，基體部105c的后端部105k被壓入設在容納室106c上的第二限制接受部106k。此時，如圖15所示，形成在后端部105k的外周面上的各個突出部105k’分別成為均勻壓緊的狀態，各個突出部105k’的頂端面(限制面)與第二限制接受部106k相接觸，與基體部105c的后端部105k中的中心軸N’正交的方向的位置限制被高精度地完成，同時，防止了復合光學部件105從容納室106c的脫離。而且，通過把復合光學部件105嵌入設在外殼106上的容納室106c，形成在復合光學部件105上的位置限制突出部105m被導向到形成在外殼106中的導向溝106d’中，被嵌入位置限制溝106d，因此，繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制被高精度地完成。
這樣，本實施例的復合光學單元101，不僅可以把復合光學部件105嵌入外殼106，而且可以進行復合光學部件105對外殼106的中心軸N’方向的位置限制、與中心軸N’正交的方向的位置限制、繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制，因此，能夠容易并且高精度地進行復合光學單元101的裝配。而且，本實施例的復合光學單元101，在與復合光學部件105中的突出部105k’的形成部相對應的部分凹進形成空間部105s，因此，當把各個突出部105k’的頂端面(限制面)接觸到第二限制接受部106k上時，各個突出部105k’的形成部在空間部105s側彈性變形，由此，其壓入力被緩和，能夠防止超過必要的壓入力作用到復合光學部件105上，能夠防止光學功能部的變形，特別是第二衍射光柵105g和三束用衍射光柵105h的變形。
在把從凸緣部109b的外周面突出的銷狀限制突出部109c與形成在外殼106上的導向溝106d’的開口部相對齊的狀態下，從外殼106的安裝坑洞106b插入光束整形部件109，用未圖示的所需要的夾具，均勻地壓緊凸緣部109b的一面，由此，被嵌入到形成在外殼106的大致中央部內表面上的臺階部106m中。接著，在與凸緣部109b的壓緊側的相對面接觸到臺階部106m的階段中，對外殼106的中心軸N’方向的定位被完成。
而且，與此同時，形成在凸緣部109b的外周面上的三個半圓柱狀的固定用突起109d的頂部(第一限制部)被壓入外殼106的內表面，因此，與中心軸N’正交的方向的位置限制被高精度地完成，同時，防止光束整形部件109從臺階部106m脫落。而且，隨著光束整形部件109對外殼106的插入動作，從凸緣部109b的外周面所突出的限制突出部109c(第二限制部)被引導到形成在外殼106上的導向溝106d’中，而被嵌入位置限制溝106d，因此，繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制以高精度地完成。
這樣，本實施例的復合光學單元101，不僅可以把光束整形部件109嵌入外殼106，而且可以進行光束整形部件109對外殼106的中心軸N’方向的位置限制、與中心軸N’正交的方向的位置限制、繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制，因此，能夠容易并且高精度地進行復合光學單元101的裝配。
兩波長激光二極管102，把其帽部102e(參照圖2)插入外殼106的容納室106a內，把基體部102a嵌入形成在外殼106上安裝坑洞106b中，由此，固定到外殼106上。由此，如圖15所示，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光的光軸N自動地與外殼106的中心軸N’相對齊，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光射入到光束整形部109a的中心上，因此，能夠把激光的點形狀整形為圓形。
感光部件104，如圖1和圖15所示，通過印刷電路板107安裝在外殼106上。該感光部件104對印刷電路板107的安裝這樣進行把組件104b的感光窗104b’側穿過設在印刷電路板107上的通孔107a，把外部連接端子104c夾持到形成在印刷電路板107表面上的夾持部(未圖示)上。而且，可以根據需要，用粘接劑把組件104b堅固粘接到印刷電路板107或者外殼106上。而且，固定感光部件104的印刷電路板107，在配置成感光窗104b’與形成在外殼106上的位置限制溝106d相對的狀態下，被承載在安裝部106h，106i的各個安裝面106h’，106i’上，用螺栓108進行螺旋固定，而固定到外殼106上。而且，搭載感光部件104的印刷電路板107，當通過預定的基準光學系統從光源103a，103b所射出的激光103a’，103b’所對應的來自光盤的返回光預先由第一衍射光柵105f和第二衍射光柵105g進行衍射時，調整為最適當地引導到感光元件104a的預定位置P上，然后，固定在安裝面106h”，106i’上。
下面對光拾取裝置100所進行的數字化視頻光盤62和致密光盤61的重放動作進行說明。
在上述構成中，當重放數字化視頻光盤62時，如圖1所示，從兩波長激光二極管102的光源103a射出的激光103a’透過形成在復合光學部件105的入射面105a上的三束用衍射光柵105h而變換為三束，然后，透過第一衍射光柵105f，從出射面105b射出。
接著，該激光103a’通過配置成與激光103a’的行進方向成45度的反射鏡300而使其角度偏向90度，并射入配置在反射鏡300的上方的平行光管透鏡400中。接著，通過該平行光管透鏡400而成為大致平行光的激光103a’射入物鏡200。通過物鏡200的聚光作用，成像在數字化視頻光盤62的信息記錄面上。
然后，由數字化視頻光盤62所反射的激光(返回光)103a’再次透過物鏡200，并透過平行光管透鏡400，由反射鏡300所反射，然后，射入形成在圖1所示的返回光入射面即形成在出射面105b上的第一衍射光柵105f，成為衍射成預定的衍射角度的一次衍射光的返回光103a’-2。返回光103a’-2接著被形成在復合光學部件105上的返回光反射面105d所反射，而入射到圓柱面105i中，從返回光出射面105p射出。而且，射出的返回光103a’-2通過位置限制溝106d(參照圖8，圖11)，而入射到感光部件104的感光元件104a中的感光位置P上。
此時，由感光元件104a所接受的返回光103a’-2被進行光電變換，由此，通過把與數字化視頻光盤62的信息記錄面的信號相對應的電流輸出變換為電壓信號而生成重放信號，從感光部件104的外部連接端子104b被輸出，通過印刷電路板107而傳導到外部。而且，由感光元件104a所接受的返回光103a’-2的一部分被用于聚焦和跟蹤控制。
另一方面，當重放致密光盤61時，從兩波長激光二極管102的光源103b射出的激光103b’，如圖1所示，透過形成在復合光學部件105的入射面105a上的三束用衍射光柵105h而變換為三束，然后，透過第一衍射光柵105f，從出射面105b射出。接著，該激光103b’與數字化視頻光盤62時相同被傳導到物鏡200，通過物鏡200的聚光作用，成像在致密光盤61的信息記錄面上。
然后，由致密光盤61所反射的返回光103b’再次透過物鏡200、平行光管透鏡400，并由反射鏡300所反射，然后，射入第一衍射光柵105f，成為衍射成預定的衍射角度的一次衍射光的返回光103b’-2。返回光103b’-2接著被形成在復合光學部件105上的返回光反射面105d”所反射，射入圓柱面105i。在圓柱面105i中，返回光103b’-2提供用于聚焦控制的像散法，射出返回光出射面105p，而通過位置限制溝106d(參照圖10，圖13)，而由感光元件104a中的感光位置P所接受。此時，由感光元件104a所接受的返回光103b’-2被進行光電變換，由此，通過把與致密光盤61的信息記錄面的信號相對應的電流輸出變換為電壓信號，而形成重放信號，從感光部件104的外部連接端子104b被輸出，通過印刷電路板107，傳導到外部。而且，由感光元件104a所接受的返回光103b’-2的一部分被用于像散法所進行的聚焦控制和三束所進行的跟蹤控制。
而且，在光拾取裝置100中，可以在出射面105b與物鏡200之間的光路中設置限制從出射面105b射出的激光103a’，103b’的光束的直徑的波長濾光鏡等。
下面對復合光學部件105中包括各個衍射光柵105f、105g、105h的功能進行說明。
如圖15所示，與從復合光學部件105的出射面105b射出的激光103a’，103b’相對應的分別來自數字化視頻光盤62和致密光盤61的返回光分別由形成在出射面105b上的第一衍射光柵105f所衍射，而成為返回光103a’-2和返回光103b’-2。此時，由于對應于致密光盤61的返回光103b’-2的波長長于對應于數字化視頻光盤62的返回光103a’-2的波長，因此，返回光103b’-2的衍射角度，大于返回光103a’-2的衍射角度(利用這樣的原理在衍射光柵中，波長越長，衍射角度越大)。
而且，利用該衍射角度的差，使在被衍射之前激光103a’、103b’各自的光軸間距離為D的狀態，當返回光103a’-2、返回光103b’-2到達返回光反射面105d”時，兩者的到達位置相一致。
但是，在復合光學部件105的返回光反射面105d”中，把返回光103a’-2、返回光103b’-2簡單地反射，由于雙方的激光的入射角不同，就不能使兩個返回光103a’-2、返回光103b’-2相一致地向著感光元件104a的感光位置P。為了校正此點，在返回光反射面105d”上設置第二衍射光柵105g。即，利用入射到第二衍射光柵105g中的返回光103a’-2和返回光103b’-2再次由波長不同所產生的衍射角度的差，來使由返回光反射面105d”反射的返回光103a’-2和返回光103b’-2雙方的光軸相一致。
這樣，能夠把由第一衍射光柵105f分別所衍射的返回光103a，-2和返回光103b’-2校正為都由感光元件104a的感光位置P所接受，即使使用2波長的光源103a、103b，也能用具有一個感光元件104a的感光部件來接受雙方的激光。
如上述那樣，本實施例所涉及的復合光學單元101，如圖1所示，具有安裝在光拾取裝置100上的外殼106，在外殼106中安裝固定兩波長激光二極管102和感光部件104以及復合光學部件105，兩波長激光二極管102具有發射數字化視頻光盤用的短波長激光的激光二極管103a和發射致密光盤用的長波長激光二極管103b，復合光學部件105設置了從兩波長激光二極管102射出的光入射的入射面105a和射出的出射面105b、對由設在出射面105b上的光盤D1(D2)所反射的返回光進行衍射的第一衍射光柵105f、把由第一衍射光柵105f所衍射的返回光反射到感光部件104上的反射面105d，同時在反射面105d上還設置了使波長不同的光的光軸相一致而成像到感光部件104的感光位置P上的第二衍射光柵105g，因此，能夠用一個復合光學單元101來適合于使用兩個不同波長的光拾取裝置100。而且，感光部件104可以為一個，能夠僅調整該感光部件104來進行位置配合，因此，不會使調整工序中的成本增加。而且，使從兩波長激光二極管102所射出的激光的出射面105b與入射來自光盤的返回光的返回光入射面處于相同平面上，因此，從這點來看，能夠簡化構成。
而且，兩波長激光二極管102由基體部102a、由帽部102e和玻璃板102f構成的組件、從基體部102a突出設置的外部連接端子102g所構成，感光部件104是由內置了感光元件104a的組件104b和設在該組件104b上的外部連接端子104c所構成的所謂分立部件，使用分別以單體廉價制造的部件來構成復合光學單元101，因此，各部件的處理變得容易，并且，向外殼106的裝配作業變得容易，能夠降低部件成本和加工費。
而且，用廉價的樹脂材料來形成復合光學部件105，同時，在復合光學部件105成型時，同時一體形成第一和第二衍射光柵105f，105g、三束用衍射光柵105h、圓柱面105i，因此，成型時間可以縮短，能夠進一步降低復合光學部件105的制造成本。
而且，在外殼106內包括光束整形部件109，因此，能夠減少照射到光盤上的激光功率的浪費，而能夠適合于例如數字化視頻光盤裝置等需要較大的激光功率的光盤裝置的光拾取器。
而且，在光束整形部件109中，形成光束整形部109a、從該光束整形部109a向外伸出的圓盤狀的凸緣部109b、形成在該凸緣部109b上的限制突出部109c，在外殼106的內表面上，形成頂觸上述凸緣部109b的端面的臺階部106m和插入上述限制突出部109c的位置限制溝106d，使用上述臺階部106m和上述凸緣部109b的端面來構成第一限制裝置，同時，使用上述位置限制溝106d和上述限制突出部109c來構成第二限制裝置，因此，僅通過把光束整形部件109壓入到外殼106內，就能自動完成光束整形部件109對激光光軸的姿勢調整，當向外殼106中裝配光束整形部件109時，不需要特別的位置調整用的夾具，因此，能夠簡化包括光束整形部件109的復合光學單元101的裝配，同時，不會使作用在外殼106與光束整形部件109之間的裝配力作用到光束整形部109a上，而能夠防止光束整形部109a的變形和變位，因此，能夠提高包括光束整形部件109的復合光學單元101的光學特性。
而且，本實施例所涉及的復合光學單元，使用在光束整形部109a中形成的圓柱形透鏡作為光束整形部件109，同軸配置該圓柱形透鏡的中心軸和從兩波長激光二極管102所射出的激光的光軸，相對于圓柱形透鏡的透鏡面，垂直入射激光，以使進行了光束整形的激光從圓柱形透鏡的中心軸方向射出，因此，就能不必增加外殼106的徑向尺寸，而在外殼106內設置光束整形部件109，能夠緊湊地構成包括光束整形部件109的復合光學單元。
下面，根據圖16和圖17來說明本發明所涉及的復合光學單元的第二實施例。圖16是第二實施例所涉及的復合光學單元101的斷面圖，圖17是在第二實施例所涉及的復合光學單元101中所包括的光束整形部件109的主要部分放大斷面圖。
如圖16和圖17所示，本實施例的復合光學單元101的特征在于在光束整形部109a中包括形成為三角棱鏡的光束整形部件109。光束整形部109a(三角棱鏡)，如圖17所示，激光束的入射面109a’形成在相對于中心軸N’傾斜的傾斜面上，激光的出射面109a”形成在相對于中心軸N’垂直的平面上，以使從兩波長激光二極管102所射出的激光的短徑方向向著入射面109a’的傾斜方向而進行入射，由此，能夠把從出射面109a”所射出的激光的點形狀整形為圓形。即，如上述那樣，由于從兩波長激光二極管102所射出的激光的點形狀為橢圓形，則通過使其短徑方向向著入射面109a’的傾斜方向進行入射，而擴大了激光的短徑方向，而能夠把激光的點形狀整形為圓形。
入射面109a’相對于出射面109a”的傾斜角度θ，在光束擴大率為m并且構成復合光學部件105的樹脂材料的折射率為n時，可以用下式求出θ＝sin-1{(m2-1)/(n2m2-1)}從該式，作為一個例子，當m＝2.5，n＝1.5時，θ＝39.3。
本例的復合光學單元101所涉及的外殼106，如圖16所示，相對于用于設定光束整形部件109的臺階部106m和復合光學部件105的容納室106c，兩波長激光二極管102的容納室106a傾斜設置，在容納室106a中插入兩波長激光二極管102的帽部102e，在安裝坑洞106b中嵌入兩波長激光二極管102的基體部102a，由此，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光相對于光束整形部109a的入射面109a’以得到所需要的光束整形效果的所需要的入射角度進行入射。
對于其它部分，由于與第一實施例所涉及的復合光學單元101和光束整形部件109相同，因此，對相對應的部分使用相同標號而省略其說明。
本例的復合光學單元101除了具有與第一實施例所涉及的復合光學單元101相同的效果之外，使用在光束整形部109a中所形成的三角棱鏡來作為光束整形部件109，相對于該三角棱鏡的入射面，傾斜配置從兩波長激光二極管102所射出的激光的光軸，相對于三角棱鏡的入射面，傾斜地入射上述激光，以使整形后的激光在上述外殼106的中心軸方向射出，因此，能夠使外殼106中的兩波長激光二極管102的安裝部相對于外殼106中的光束整形部件109的安裝部以及復合光學部件105的安裝部傾斜，能夠簡化兩波長激光二極管102向所需要的安裝部的安裝。
此外，在上述實施例中，使用具有波長不同的兩個光源103a，103b的兩波長激光二極管102作為發光部件，但是，也可以使用僅包括一個光源的發光部件，也可以使用具有波長不同的3個以上的光源的發光部件。
而且，在上述第一實施例中，在光束整形部109a中使用圓柱形透鏡作為光束整形部件109，在上述第二實施例中，在光束整形部109a中使用三角棱鏡作為光束整形部件109，取代上述構成，可以在光束整形部109a中設置例如圓形衍射光柵等其它的光束整形裝置。
下面使用圖18～圖20以及第一實施例的圖來說明本發明的第三實施例。
圖18是包括第三實施例所涉及的復合光學單元的光拾取裝置100的構成圖，圖19是第三實施例所涉及的復合光學部件105的主視圖，圖20是用于說明復合光學部件105的功能的示意圖。
如圖18所示，光拾取裝置100主要由以下部分構成拾取器本體即載架500、配置在該載架500內的復合光學單元101、平板狀的反射鏡300、準直透鏡400、物鏡200。在復合光學單元101中包括復合光學部件105。
光拾取裝置100面對光盤例如致密光盤61或者數字化視頻光盤62而配置，在作為與致密光盤61(數字化視頻光盤62)的盤表面正交的方向的聚焦(F)方向和作為致密光盤61(數字化視頻光盤62)的半徑方向的跟蹤(T)方向上可動支撐物鏡200。而且，物鏡200構成為能夠適應于致密光盤61和數字化視頻光盤62雙方。
復合光學單元101是這樣的感光發光一體型光學元件把激光照射到光盤上，通過接收來自光盤的反射光(返回光)，來重放記錄在光盤上的信息，或者，向光盤上記錄信息。如圖1所示，其主要由以下部分構成作為發光部件的兩波長激光二極管102、內置了感光元件104a的感光部件104、復合光學部件105、印刷電路板107、這些部件所安裝固定的外殼106。
兩波長激光二極管102，與第一實施例相同，如圖2所示，由以下部分組成圓板狀的基體部102a、從基體部102a的一方的平面部102a’突出設置的正方體形的基臺102b、定位并固定在基臺102b的側壁表面上的激光器芯片103、安裝固定在平面部102a’上由筒狀的本體部102c和形成開口部102d’的天板102d組成以包容基臺102b的帽部102e、固定成從帽部102e的內側堵塞開口部102d’的透明的圓板狀的玻璃板102f。在具有基體部102a、帽部102e和玻璃板102f而構成的密閉的空間內配置激光器芯片103。在該激光器芯片103中，隔開微小的間隔D形成射出數字化視頻光盤用的短波長(波長650nm帶)的激光103a’的光源103a和射出致密光盤用的長波長(波長780nm帶)的激光103b’的光源103b。而且，在本實施例中，把間隔D設定為120μm。而且，數字化視頻光盤用的650nm帶，具體地說，采用635nm或者650nm作為數字化視頻光盤標準。
而且，從光源103a，103b分別射出的激光103a’、103b’通過開口部102d’射出，以便于在與基體部102a的一方的平面部102a’正交的方向上成為相互平行的。而且，激光103a’、103b’的射出位置成為激光器芯片103的頂端表面103’(配置成與平面部102a’相平行)的同一平面上。而且，從與基體部102a的一方的平面部102a’相對側的另一方的平面部突出設置多個外部連接端子102g(參照圖18)，通過該外部連接端子102g來進行給激光器芯片103的驅動電流的供電。
而且，在制作兩波長激光二極管102的工序中，包括兩個光源103a、103b的激光器芯片103在預定的基板表面上通過與半導體處理相類似的處理來進行加工，因此，各個光源103a、103b間的間隔D能夠容易地以高精度均勻地形成為預定的值。因此，作為離散零件，能夠進行大量生產，因此，兩波長激光二極管102的成本可以是廉價的。
感光部件104，如圖18所示，內置感光元件104a，并且由在該感光元件104a的感光面側設置感光窗104b’的組件104b和從組件104b突出設置到兩側的外部連接端子104c所構成，通過外部連接端子104c來進行向感光元件104a的電源電壓的提供和由感光元件104a所光電變換的信號向外部的輸出。
圖19所示的復合光學部件105，與第一實施例相同，由透明度較高的樹脂材料的成型體組成，由光軸N方向的兩端面平行地所形成的略圓錐狀的基體部105c、從上述兩波長激光二極管102所射出的激光的入射面105a、把從上述兩波長激光二極管102所射出的激光向著光盤射出的出射面105b、把來自光盤的返回光傳導到上述感光元件104a上的反射面105d一體地形成。而且，本實施例所涉及的復合光學部件105，來自光盤的返回光的入射面兼用做上述出射面105b，來自光盤的返回光射入上述出射面105b。
入射面105a形成為圓柱形的凹面，出射面105b的曲率與入射面105a不同，并且形成為曲面的中心軸方向配置成與入射面105a相平行的圓柱形的凸面。這些入射面105a和出射面105b的曲率，在把從兩波長激光二極管102所射出的激光的短徑方向向著該入射面105a的中心軸方向射入入射面105a的中心時，被調整成使從出射面105b所射出的激光的點形狀成為圓形的。例如，當復合光學部件105的兩端面的距離為4mm時，通過使入射面105a成為焦點距離為2.6的凹面，使出射面105b成為焦點距離為6.6的凸面，就能把從上述兩波長激光二極管102所射出的激光的點形狀整形為圓形。即，由于從兩波長激光二極管102所射出的激光的點形狀為橢圓形的，則通過使其短徑方向向著入射面105a的中心軸方向來入射，就能與在入射面105a與出射面105b平行地形成的復合光學部件的激光入射側或者出射側配置了圓柱形透鏡的情況相同，把從出射面105b所射出的激光的點形狀整形為圓形的。
而且，如第一實施例的圖4所示，在上述入射面105a上，使從兩波長激光二極管102所射出的激光衍射，形成用于生成照射在致密光盤上的跟蹤控制用以及數據重放用的三束的三束生成用衍射光柵105h。
如圖5所示，在出射面105b的中央部形成用于把來自光盤的返回光傳導到反射面105d上的方形的第一衍射光柵105f。
反射面105d成為相對于復合光學部件105的兩端面傾斜的傾斜面，在該反射面105d的表面上，如圖4所示，形成用于校正返回光的路徑的反射型的第二衍射光柵105g。在由該反射面105d所反射的返回光的通過路徑上，平坦表面105n跨過基體部105c的周面而形成。而且，如圖6所示，從該平坦表面105n的邊緣部，用于進行由像散法所進行的聚焦控制的圓柱面105i形成為成為與光軸N成預定角度α的溝狀，該圓柱面105i的內壁成為返回光出射面105p。
而且，在本實施例所涉及的復合光學部件105中，上述第一衍射光柵105f、第二衍射光柵105g以及三束用衍射光柵105h與上述入射面105a、出射面105b、基體部105c、反射面105d和圓柱面105i一起使用成型模具而一體成型。對于這些衍射光柵105f、105g、105h的功能，在后面進行詳細的說明。
基體部105c形成為從入射面105a到出射面105b側直徑依次變小的略圓錐形，在該基體部105c的前端部形成圓柱狀部105j，其圓柱面105j’成為對外殼106的第一限制部。
如圖4所示，在該基體部105c的后端側即入射面105a和反射面105d的形成部側的外周面上，具有半圓柱狀的外表面的4個突出部105k’在周向大致均等地配置，這些突出部105k’的柱狀面成為對外殼106的第二限制部。而且，在該基體部105c的后端面(包含上述入射面105a的一部分和上述反射面105d的一部分)上，如圖4和圖14所示，在與上述各個突出部105k’相對的部分，以預定深度凹進形成用于緩沖復合光學部件105對外殼106的壓入力的空間部105s。
而且，如圖19所示，在基體部105c的中央部，向下突出形成圓柱狀的位置限制突出部105m。
而且，本實施例的復合光學部件105，把出射面105b和返回光入射面作為同一平面，但是，也可以分別設置出射面和返回光入射面，在該返回光入射面上形成第一衍射光柵。
圖9～圖13所示的外殼106由鋁模鑄制造的塊組成，主要由筒狀本體部106g、從該筒狀本體部106g的兩端部分別向外方突出設置的安裝部106h，106i組成。在這些安裝部106h，106i上分別形成方形的安裝面106h’，106i’。
如圖10所示，在筒狀本體部106g的左端部的內表面上形成用于容納圖2所示的兩波長激光二極管102的容納室106a，接著其，在左端面上凹進形成用于定位并安裝兩波長激光二極管102的安裝坑洞106b。另一方面，在筒狀本體部106g的右端部的內表面上，形成用于容納土19所示的復合光學部件105的容納室106c，在其兩端側分別形成插入形成在上述復合光學部件105上的第一限制部(圓柱面105j’)的第一限制接受部106j和插入形成在上述復合光學部件105上的第二限制部(突出部105k’)的第二限制接受部106k。這些各個容納室106a，106c相對于中心軸N’同心地形成。
用于容納上述復合光學部件105的容納室106c形成為這樣的圓錐面狀用于容納上述兩波長激光二極管102的容納部106k側的直徑較大，延伸至安裝面106i’側而依次減小直徑。而且，第一限制接受部106j的直徑被設定為這樣的尺寸能夠高精度地嵌合復合光學部件105(參照圖19)的圓柱狀部105j(直徑D1)，第二限制接受部106k的直徑被設定為這樣的預定尺寸短于外接設在復合光學部件105的后端部105k上的各個突出部105k’的頂端的外接圓的直徑D2(參照圖4)。
在上述容納室106c的前端部形成用于在中心軸N’方向上定位復合光學部件105的定位部即頂觸面106c’。在該頂觸面106c’上開設圓形的開口部106f，以使設在復合光學部件105上的第一衍射光柵105f從前方露出。
而且，在上述筒狀本體部106g上，如圖10和圖13所示，形成在上述容納室106a，106c中貫通的U字形的位置限制溝106d和與該位置限制溝106d的后端相連接并在上述容納室106a的后端貫通的扇形的導向溝106d’。上述位置限制溝106d的溝寬度被設定為這樣的預定的尺寸突出設置在復合光學部件105上的位置限制突出部105m的外徑能夠高精度地嵌合。而且，在接近該容納部106g的上述位置限制溝106d的部分形成用于配置感光部件104的配置面106e。該配置面106e，如圖18所示，當在上述安裝部106h，106i的安裝面106h’，106i’上安裝電連接感光部件104的印刷電路板107時，在上述各個安裝面106h’，106i’之間形成所需要的臺階，以使感光部件104不會影響外殼106。
而且，用于外殼106的塊不僅可以由鋁模鑄件構成，也可以由鋅模鑄件、鎂合金或者其它金屬等構成。
以下，參照圖18來對兩波長激光二極管102、感光部件104和復合光學部件105向外殼106的安裝方法進行說明。
在把位置限制突出部105m與形成在外殼106上的導向溝106d’的開口部對齊的狀態下，從外殼106的安裝坑洞106b插入復合光學部件105，用未圖示的所需要的夾具，均勻地壓緊除入射面105a的衍射光柵105h外的表面，由此，該基體部105c嵌入容納室106c內。接著，在出射面105b的外緣部接觸到形成在外殼106的容納室106c中的頂觸面106c’的階段中，完成中心軸N’方向對外殼106的定位。
此時，設在基體部105c上的圓柱狀部105j被嵌合在容納室106c的第一限制接受部106j上，因此，基體部105c的圓柱狀部105j的圓柱面105j’(限制面，參照圖19)接觸到第一限制接受部106j上，與基體部105c的前端部中的光軸N正交的方向的位置限制被高精度地完成。而且，與此同時，基體部105c的后端部105k被壓入設在容納室106c上的第二限制接受部106k。此時，如圖14所示，形成在后端部105k的外周面上的各個突出部105k’分別成為均勻壓緊的狀態，各個突出部105k’的頂端面(限制面)與第二限制接受部106k相接觸，與基體部105c的后端部105k中的中心軸N’正交的方向的位置限制被高精度地完成，同時，防止了復合光學部件105從容納室106c的脫離。而且，通過把復合光學部件105嵌入設在外殼106上的安裝坑洞106b，形成在復合光學部件105上的位置限制突出部105m被導向到形成在外殼106中的導向溝106d’中，被嵌入位置限制溝106d，因此，繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制被高精度地完成。
這樣，本實施例的復合光學單元101，不僅可以把復合光學部件105嵌入外殼106，而且可以進行復合光學部件105對外殼106的中心軸N’方向的位置限制、與中心軸N’正交的方向的位置限制、繞中心軸N’的旋轉方向的位置限制，因此，能夠容易并且高精度地進行復合光學單元101的裝配。而且，本實施例的復合光學單元101，在與復合光學部件105中的突出部105k’的形成部相對應的部分凹進形成空間部105s，因此，當把各個突出部105k，的頂端面(限制面)接觸到第二限制接受部106k上時，各個突出部105k’的形成部在空間部105s側彈性變形，由此，其壓入力被緩和，能夠防止超過必要的壓入力作用到復合光學部件105上，能夠防止光學功能部的變形，特別是第二衍射光柵105g和三束用衍射光柵105h的變形。
兩波長激光二極管102，把其帽部102e(參照圖2)插入外殼106的容納室106a內，把基體部102a嵌入形成在外殼106上安裝坑洞106b中，由此，固定到外殼106上。由此，如圖20所示，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光的光軸N自動地與外殼106的中心軸N’相對齊，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光射入到復合光學部件105的入射面105a的中心上，因此，能夠把激光的點形狀整形為圓形。
感光部件104，如圖18和圖20所示，通過印刷電路板107安裝在外殼106上。該感光部件104對印刷電路板107的安裝這樣進行把組件104b的感光窗104b’側穿過設在印刷電路板107上的通孔107a，把外部連接端子104c夾持到形成在印刷電路板107表面上的夾持部(未圖示)上。而且，可以根據需要，用粘接劑把組件104b堅固粘接到印刷電路板107或者外殼106上。而且，固定感光部件104的印刷電路板107，在配置成感光窗104b’與形成在外殼106上的位置限制溝106d相對的狀態下，被承載在安裝部106h，106i的各個安裝面106h’，106i’上，用螺栓108進行螺旋固定，而固定到外殼106上。而且，搭載感光部件104的印刷電路板107，當通過預定的基準光學系統從光源103a，103b所射出的激光103a’，103b’所對應的來自光盤的返回光預先由第一衍射光柵105f和第二衍射光柵105g進行衍射時，調整為最適當地引導到感光元件104a的預定位置P上，然后，固定在安裝面106h’，106i’上。
下面對光拾取裝置100所進行的數字化視頻光盤62和致密光盤61的重放動作進行說明。
在上述構成中，當重放數字化視頻光盤62時，如圖18所示，從兩波長激光二極管102的光源103a射出的激光103a’透過形成在復合光學部件105的入射面105a上的三束用衍射光柵105h而變換為三束，然后，透過第一衍射光柵105f，從出射面105b射出。
接著，該激光103a’通過配置成與激光103a’的行進方向成45度的反射鏡300而使其角度偏向90度，并射入配置在反射鏡300的上方的平行光管透鏡400中。接著，通過該平行光管透鏡400而成為大致平行光的激光103a’射入物鏡200。通過物鏡200的聚光作用，成像在數字化視頻光盤62的信息記錄面上。
然后，由數字化視頻光盤62所反射的激光(返回光)103a’再次透過物鏡200，并透過平行光管透鏡400，由反射鏡300所反射，然后，射入形成在圖18所示的返回光入射面即形成在出射面105b上的第一衍射光柵105f，成為衍射成預定的衍射角度的一次衍射光的返回光103a’-2。返回光103a’-2接著被形成在復合光學部件105上的返回光反射面105d所反射，而入射到圓柱面105i中，從返回光出射面105p射出。而且，射出的返回光103a，-2通過位置限制溝106d(參照圖10，圖13)，而入射到感光部件104的感光元件104a中的感光位置P上。
此時，由感光元件104a所接受的返回光103a’-2被進行光電變換，由此，通過把與數字化視頻光盤62的信息記錄面的信號相對應的電流輸出變換為電壓信號而生成重放信號，從感光部件104的外部連接端子104b被輸出，通過印刷電路板107而傳導到外部。而且，由感光元件104a所接受的返回光103a’-2的一部分被用于聚焦和跟蹤控制。
另一方面，當重放致密光盤61時，從兩波長激光二極管102的光源103b射出的激光103b’，如圖18所示，透過形成在復合光學部件105的入射面105a上的三束用衍射光柵105h而變換為三束，然后，透過第一衍射光柵105f，從出射面105b射出。接著，該激光103b’與數字化視頻光盤62時相同被傳導到物鏡200，通過物鏡200的聚光作用，成像在致密光盤61的信息記錄面上。
然后，由致密光盤61所反射的返回光103b’再次透過物鏡200、平行光管透鏡400，并由反射鏡300所反射，然后，射入第一衍射光柵105f，成為衍射成預定的衍射角度的一次衍射光的返回光103b’-2。返回光103b’-2接著被形成在復合光學部件105上的返回光反射面105d”所反射，射入圓柱面105i。在圓柱面105i中，返回光103b’-2提供用于聚焦控制的像散法，射出返回光出射面105p，而通過位置限制溝106d(參照圖10，圖13)，而由感光元件104a中的感光位置P所接受。此時，由感光元件104a所接受的返回光103b’-2被進行光電變換，由此，通過把與致密光盤61的信息記錄面的信號相對應的電流輸出變換為電壓信號，而形成重放信號，從感光部件104的外部連接端子104b被輸出，通過印刷電路板107，傳導到外部。而且，由感光元件104a所接受的返回光103b’-2的一部分被用于像散法所進行的聚焦控制和三束所進行的跟蹤控制。
而且，在光拾取裝置100中，可以在出射面105b與物鏡200之間的光路中設置限制從復合光學部件105射出的激光103a’，103b’的光束的直徑的波長濾光鏡等。
下面對復合光學部件105中包括各個衍射光柵105f、105g、105h的功能進行說明。
如圖20所示，與從復合光學部件105的出射面105b射出的激光103a’、103b’相對應的分別來自數字化視頻光盤62和致密光盤61的返回光分別由形成在出射面105b上的第一衍射光柵105f所衍射，而成為返回光103a’-2和返回光103b’-2。此時，由于對應于致密光盤61的返回光103b’-2的波長長于對應于數字化視頻光盤62的返回光103a’-2的波長，因此，返回光103b’-2的衍射角度，大于返回光103a’-2的衍射角度(利用這樣的原理在衍射光柵中，波長越長，衍射角度越大)。
而且，利用該衍射角度的差，使在被衍射之前激光103a’、103b’各自的光軸間距離為D的狀態，當返回光103a’-2、返回光103b’-2到達返回光反射面105d”時，兩者的到達位置相一致。
但是，在復合光學部件105的返回光反射面105d”中，把返回光103a’-2、返回光103b’-2簡單地反射，由于雙方的激光的入射角不同，就不能使兩個返回光103a’-2、返回光103b’-2相一致地向著感光元件104a的感光位置P。為了校正其，在返回光反射面105d”上設置第二衍射光柵105g。即，利用入射到第二衍射光柵105g中的返回光103a’-2和返回光103b’-2再次由波長不同所產生的衍射角度的差，來使由返回光反射面105d”反射的返回光103a’-2和返回光103b’-2雙方的光軸相一致。
這樣，能夠把由第一衍射光柵105f分別所衍射的返回光103a，-2和返回光103b’-2校正為都由感光元件104a的感光位置P所接受，即使使用2波長的光源103a、103b，也能用具有一個感光元件104a的感光部件104來接受雙方的激光。
如上述那樣，根據本實施例，如圖18所示，具有安裝在光拾取裝置100上的外殼106，在外殼106中安裝固定兩波長激光二極管102和感光部件104以及復合光學部件105，兩波長激光二極管102具有發射數字化視頻光盤用的短波長激光的激光二極管103a和發射致密光盤用的長波長激光二極管103b，復合光學部件105設置了從兩波長激光二極管102射出的光入射的入射面105a和射出的出射面105b、對由設在出射面105b上的光盤D1(D2)所反射的返回光進行衍射的第一衍射光柵105f、把由第一衍射光柵105f所衍射的返回光反射到感光部件104上的反射面105d，同時在反射面105d上還設置了使波長不同的光的光軸相一致而成像到感光部件104的感光位置P上的第二衍射光柵105g，因此，能夠用一個復合光學單元101來適合于使用兩個不同波長的光拾取裝置100。而且，感光部件104可以為一個，能夠僅調整該感光部件104來進行位置配合，因此，不會使調整工序中的成本增加。而且，使從兩波長激光二極管102所射出的激光的出射面105b與入射來自光盤的返回光的返回光入射面處于相同平面上，因此，從這點來看，能夠簡化構成。
而且，兩波長激光二極管102由基體部102a、由帽部102e和玻璃板102f構成的組件、從基體部102a突出設置的外部連接端子102g所構成，感光部件104是由內置了感光元件104a的組件104b和設在該組件104b上的外部連接端子104c所構成的所謂分立部件，使用分別以單體廉價制造的部件來構成復合光學單元101，因此，各部件的處理變得容易，并且，向外殼106的裝配作業變得容易，能夠降低部件成本和加工費。
而且，用廉價的樹脂材料來形成復合光學部件105，同時，在復合光學部件105成型時，同時一體形成第一和第二衍射光柵105f，105g、三束用衍射光柵105h、圓柱面105i，因此，成型時間可以縮短，能夠進一步降低復合光學部件105的制造成本。
而且，由于在復合光學部件105中一體地包括光束整形裝置，因此，能夠減少照射到光盤上的激光功率的浪費，而能夠適合于例如數字化視頻光盤裝置等需要較大的激光功率的光盤裝置的光拾取器。而且，把光束整形裝置與從兩波長激光二極管102所射出的激光的入射面105a、射出從兩波長激光二極管102所射出的激光并入射來自光盤的返回光的出射面105b、把來自光盤的返回光傳導到感光部件上的反射面一體地形成，因此，不需要各個部分的相互調整，能夠謀求復合光學單元的小型化和裝配的簡易化。而且，使復合光學部件105的入射面105a形成為圓柱形的凹面，同時，使該復合光學部件105的出射面105b形成為曲率與上述入射面105a不同的圓柱形的凸面，由此，給復合光學部件105提供了光束整形裝置，因此，能夠容易并且廉價地實施制造和設計。
下面，根據圖21來說明本發明所涉及的復合光學單元的第四實施例。
如圖21所示，本例的復合光學部件105，入射面105a形成為相對于激光的光軸N傾斜的傾斜面，出射面105b形成為相對于中心軸N’垂直的平面上，以使從兩波長激光二極管102所射出的激光的短徑方向向著入射面105a的傾斜方向而進行入射，由此，能夠把從出射面105b所射出的激光的點形狀整形為圓形。即，如上述那樣，由于從兩波長激光二極管102所射出的激光的點形狀為橢圓形，則通過使其短徑方向向著入射面105a的傾斜方向進行入射，由此，與在入射面與出射面105b相平行所形成的復合光學部件的激光入射側配置三角棱鏡，來使激光傾斜地入射到該三角棱鏡中的情況相同，能夠把從出射面105b射出的激光的點形狀整形為圓形。
入射面105a相對于出射面105b的傾斜角度θ，在光束擴大率為m并且構成復合光學部件105的樹脂材料的折射率為n時，可以用下式求出θ＝sin-1{(m2-1)/(n2m2-1)}從該式，作為一個例子，當m＝2.5，n＝1.5時，θ＝39.3。
本例的復合光學單元101所涉及的外殼106，如圖21所示，相對于復合光學部件105的容納室106c，兩波長激光二極管102的容納室106a傾斜設置，在容納室106a中插入兩波長激光二極管102的帽部102e，在安裝坑洞106b中嵌入兩波長激光二極管102的基體部102a，由此，能夠使從兩波長激光二極管102所射出的激光相對于復合光學部件105的入射面105a，以得到所需要的光束整形效果的所需要的入射角度進行入射。
對于其它部分，由于與第三實施例所涉及的復合光學單元101和復合光學部件105相同，因此，對相對應的部分使用相同標號而省略其說明。
本例的復合光學單元101和復合光學部件105除了具有與第三實施例所涉及的復合光學單元101和復合光學部件105相同的效果之外，作為光束整形部件，使復合光學部件105的入射面105a相對于從兩波長激光二極管102所射出的激光的入射方向傾斜，因此，設計和制造容易，能夠容易地制造具有高精度的光束整形功能的復合光學部件105。
此外，在上述實施例中，使用具有波長不同的兩個光源103a，103b的兩波長激光二極管102作為發光部件，但是，也可以使用僅包括一個光源的發光部件，也可以使用具有波長不同的3個以上的光源的發光部件。
權利要求
1.一種復合光學單元，其特征在于，在外殼內設置復合光學部件、發光部件、感光部件、用于把從上述發光部件所射出的激光的點形狀整形為圓形的光束整形裝置，上述復合光學部件，至少使從上述發光部件所射出的激光的入射面、使射入上述入射面的激光向著光盤射出的出射面、使來自上述光盤的返回光入射的返回光入射面、形成在上述返回光入射面上并且使上述返回光向預定方向衍射的衍射裝置、把由上述衍射裝置所衍射的返回光傳導到上述感光部件的反射面被一體地設置。
2.根據權利要求1所述的復合光學單元，其特征在于，上述復合光學部件與上述光束整形裝置單獨地配置，上述光束整形裝置由光束整形部件組成，在上述外殼的內表面與上述光束整形部件之間設置用于限制上述光束整形部件相對于從上述發光部件所射出的激光的光軸的傾斜角度的第一限制裝置；用于限制上述光束整形部件相對于從上述發光部件所射出的激光的光軸的旋轉方向位置的第二限制裝置。
3.根據權利要求2所述的復合光學單元，其特征在于，在上述光束整形部件中形成光束整形部及從其光束整形部伸出的凸緣部和形成在該凸緣部上的限制突出部，在上述外殼的內表面上形成接觸上述凸緣部的端面的臺階部和插入上述限制突出部的限制溝，在以上述臺階部和上述凸緣部的端面來構成上述第一限制裝置的同時，以上述限制溝和上述限制突出部來構成上述第二限制裝置。
4.根據權利要求3所述的復合光學單元，其特征在于，作為上述光束整形部件，使用在上述光束整形部中形成圓柱形透鏡的，同軸地配置該圓柱形透鏡的中心軸和從上述發光部件所射出的激光的光軸，相對于上述圓柱形透鏡的透鏡面垂直地射入上述激光，在上述圓柱形透鏡的中心軸方向上射出被光束整形的激光。
5.根據權利要求3所述的復合光學單元，其特征在于，作為上述光束整形部件，使用在上述光束整形部中形成三角棱鏡的，相對于該三角棱鏡的入射面，傾斜地配置從上述發光部件所射出的激光的光軸，相對于上述三角棱鏡的入射面傾斜地射入上述激光，在上述外殼的中心軸方向上射出被光束整形的激光。
6.根據權利要求3所述的復合光學單元，其特征在于，在上述外殼的外周面上等間隔地設置壓焊在上述外殼的內表面的至少3個固定用突起。
7.根據權利要求1所述的復合光學部件，其特征在于，在該復合光學部件上，一體地形成上述光束整形裝置。
8.根據權利要求7所述的復合光學部件，其特征在于，作為上述光束整形裝置，在圓柱形的凹面上形成上述入射面的同時，在與上述入射面的曲率不同的圓柱形的凸面上形成上述出射面。
9.根據權利要求7所述的復合光學部件，其特征在于，作為上述光束整形裝置，使上述入射面相對于上述發光部件所射出的激光的入射方向傾斜。
10.根據權利要求7所述的復合光學部件，其特征在于，在上述入射面上設有將上述發光部件所射出的激光分割為多個光束的光衍射裝置。
全文摘要
一種復合光學部件及其復合光學單元。該復合光學部件由透明樹脂的成型品組成,并具有從兩波長激光二極管所射出的激光的入射面、射出從兩波長激光二極管所射出的激光并入射來自光盤的返回光的出射面、把來自光盤的返回光傳導到感光部件上的反射面。使入射面成為圓柱形凹面,同時使出射面成為曲率與入射面不同的圓柱形凸面,或使入射面相對于從兩波長激光二極管所射出的激光的入射方向傾斜,由此給復合光學部件提供光束整形功能。
文檔編號G11B7/135GK1341924SQ01119868
公開日2002年3月27日 申請日期2001年7月3日 優先權日2000年7月4日
發明者山下龍磨, 古田賢治 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社