專利名稱：光學拾取裝置和具有這種光學拾取裝置的光盤裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括有同時與CD、DVD、HD-DVD兼容的光學系統的光學拾取裝置以及具有這種光學拾取裝置的光盤裝置。
背景技術：
例如，非專利文獻1——Kiyono Ikenaka所著的“Pick-uparrangement(拾取裝置)”(Microoptics Study Group Journal(微光學研究團體雜志)第22卷第3期第25至29頁，2004年9月出版)在第5章中描述了一種同時與HD-DVD、DVD、CD兼容的光學設備。
根據該參考文獻所描述的光學拾取裝置，用于分割光傳輸/接收系統中光束的偏振光束分光器或半反射鏡正好布置在DVD LD(激光二極管)之后并且來自偏振光束分光器或半反射鏡的光束與來自HD-DVD LD的光束結合。而且，來自HD-DVD LD的光束不會被反射并且聚焦在一個光盤上。
然而，根據該參考文獻所描述的光學拾取裝置，提供了用于分割所述光傳輸/接收系統中光束的偏振光束分光器或半反射鏡并且在采用半反射鏡時，光學系統的效率就會降低。對于采用偏振光束分光器的偏振光學系統，用于將一個光束與來自DVD LD的光束結合的光結合裝置增加了偏振和波長的規格上的復雜性并且因此被視為對于實踐來說事實上是不可能的。而且，在上述結構中，整個光學系統長度很大并且不能容納在小型的光學拾取裝置中。
發明內容
如上所述，存在著一個問題，同時與HD-DVD、DVD、CD兼容的常規光學拾取裝置增加了光學元件規格的復雜性并且不能容納在小型的光學拾取裝置中。
本發明正是考慮到上述同時與HD-DVD、DVD、CD兼容的常規光學拾取裝置中存在的問題而作出的，并且本發明的目標是提供一種決不增加高性能光學元件規格的復雜性并且能容納在小型光學拾取裝置中的光學拾取裝置，以及提供一種具有這種光學拾取裝置的光盤裝置。
根據本發明的一個方面，提供了一種光學拾取裝置，其包括第一光源，用于發射第一波長的光束；第二光源，用于發射第二波長的光束，所述第二波長大于第一波長；第三光源，用于發射第三波長的光束，所述第三波長大于第二波長；第一分色元件，用于透射過第一波長的光束和反射第二波長的光束；第二分色元件，用于反射第一和第二波長的光束和透射過第三波長的光束；以及物鏡，用于透射過具有第一和第二波長且已經進入并離開第一和第二分色元件的光束以及具有第三波長并且已經透射過第二波長的光束，以及用于將光束投射到圓盤上。
根據本發明的一個例子，能提供一種光學拾取裝置，其決不增加高性能光學元件規格的復雜性并且能容納在復雜且小型的光學拾取裝置中，并且還能提供一種具有這種光學拾取裝置的光盤裝置。
圖1示出了根據本發明的光學拾取裝置一個實施例的示例性構造；圖2是示出一個光束如何入射到本發明實施例的第二分色元件并被其反射的解釋圖；圖3是示出一個光束如何入射到本發明實施例的第一分色元件并被其反射的解釋圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖解釋本發明的實施例。圖1是根據本發明的光學拾取裝置的一個實施例的示例性構造。光盤裝置設有用于將來源于激光二極管11a、11b、11c的激光束聚焦在作為記錄介質的盤15的表面上從而記錄和復制信息的光學拾取裝置。光學拾取裝置包括有作為光源的激光二極管11a、11b、11c，它們發射三種不同波長的光束；第一分色元件12，比如分色棱鏡，其包括用于透射來自激光二極管11a的光束并且反射來自激光二極管11b的光束的分色薄膜；用于透射過離開第一分色元件12的光束的偏振光束分光器13；以及第二分色元件14，比如分色鏡，其包括用于反射穿過偏振光束分光器13的光束并且透射來自激光二極管11c的光束的分色薄膜。分色薄膜的電介質堆疊用作分色薄膜。
光學拾取裝置還包括有發射鏡(launching mirror)16，用于將被第二分色元件14反射并穿過其中的光束反射到盤15以及再次將由盤15反射的光束反射到第二分色元件14；以及第一光學檢測器17a，用于在來自盤15的光束被發射鏡16反射、達到第二分色元件14并且被第二分色元件14反射之后接收被偏振光束分光器13反射的光束。光學拾取裝置還包括位于激光二極管11b和第一分色元件12之間的組合透鏡18b；例如由全息圖構成的分光裝置19，以及介于激光二極管11c和第二分色元件14之間的組合透鏡18c；介于第二分色元件14和發射鏡16之間的準直透鏡20；以及介于發射鏡16和盤15之間的光學元件21和物鏡22，其中光學元件21包括有偏振元件，比如1/4波板或偏振全息圖，以及波長選擇和數值孔徑限制元件。
在能檢測用于HD-DVD/DVD/CD讀/寫操作(即同時與HD-DVD、DVD、CD兼容)的三種波長光束的光學拾取裝置中，從三個激光二極管11a、11b、11c發射的光束必須被導向到一個物鏡22。在這種情況下，要求保持波陣面像差的量特意地低并且光束的利用率特意地高。而且，在細長類型的光學拾取中，要求盡可能地降低整個光學系統的尺寸。在本發明的這個實施例中，這些要求如下這樣得到滿足。將結合圖1解釋該實施例，圖1示出了細長類型光學拾取裝置的構造。
作為第一光源的激光二極管11a發射用于HD-DVD的波長范圍為405nm的光束。這個激光二極管發射的光束透射過第一分色元件12和偏振光束分光器13。
通常，在采用玻璃材質的光學元件時，與從玻璃光學元件反射的光束的情況相比，在透射過玻璃光學元件的光束的情況下，波陣面像差的量降低并且因此光學系統允許光束透射過第一分色元件12并且偏振光束分光器13用于對于保持波陣面像差很低的要求來說從所述的三個光學系統(即HD-DVD、DVD、CD光學系統)中選出的HD-DVD光學系統。
透射過偏振光束分光器13之后的光束隨后被第二分色元件14反射。為了將整個光學系統容納在細長型光學拾取裝置中，光學放大倍數比光盤(CD)光學系統大的HD-DVD光學系統使用第二分色元件14的反射光。
如圖2所示，為了最小化在CD光學系統的位置處出現高位像差的機會以及考慮到分色膜的折射性質，第二分色元件14為楔形并且光束相對于反射面21法向的入射角θ21優選地設置為不大于40度。于是，在這種情況下，光束相對于反射面法向的出射角θ22也設置為不大于40度。
這樣，可以抑制在CD光學系統的位置處出現高位像差的影響并且第一波長的光束能被第二分色元件14以高的反射率反射。被第二分色元件14反射的光束隨后透射過準直透鏡20并且被發射鏡16反射。由發射鏡16反射的線性偏振光束被光學元件21的1/4波板轉換成環形偏振光束并且環形偏振光束透射過物鏡22，達到盤15，所述物鏡的數值孔徑由波長選擇和數值孔徑限制元件適合地進行控制以便根據波長而改變。然后，從盤15反射的光束遵循向前的路徑。也就是說，從盤反射的光束透射過物鏡22和光學元件21，被發射鏡16反射，透射過準直透鏡20，并且被第二分色元件14反射到偏振光束分光器13，而偏振光束分光器13又將光束反射到第一光學檢測器17a。數值孔徑限制元件對物鏡22的數值孔徑進行限制從而在光束的波長變長時減小物鏡22的數值孔徑。
而且，作為第二光源的激光二極管11b發射用于DVD的波長范圍為655nm的光束。從這個二極管發射的光束穿過組合透鏡18b并且首先被第一分色元件12反射。
如圖3所示，為了最小化在第一光源發射的光束透射時出現波陣面像差的機會以及考慮到分色膜的折射性質，第一分色元件12為楔形并且光束相對于反射面法向的入射角θ31和反射角θ32優選地設置為不大于40度。于是，就可以抑制在第一波長的光束透射時出現的波陣面像差的影響，而且第二波長的光束能以高的反射率反射。
然后，被第一分色元件12反射的光束基本上沿著與被上述HD-DVD激光二極管11a發射的光束相同的路徑行進。也就是說，被第一分色元件反射的光束透射過偏振光束分光器13，被第二分色元件14反射，透射過準直透鏡20，被發射鏡16反射，穿過光學元件21和物鏡22，并且輻射到盤15上。從盤15反射的光束再次穿過物鏡22、光學元件21，被發射鏡16反射，透射過準直透鏡20，被第二分色元件14反射，被偏振光束分光器13反射，并且進入第一光學檢測器17a。
第一光學檢測器17a用于檢測從盤反射的光學信號以及在盤15被存取來記錄數據和播放以再現原始信號時用于產生射頻信號、聚焦信號、跟蹤信號等，并且通常用于檢測來自盤的光學信號，所述盤接收來自HD-DVD和DVD激光二極管的光束。
而且，作為光學元件21的光偏振元件的1/4波板可以由具有包括第一和第二波長的工作波長范圍的偏振全息圖來替換。
用作第三光源的激光二極管11c、第二光學檢測器17b和分光裝置19集成入組合的分光裝置和激光器單元。激光二極管11c發射用于CD的波長范圍為785nm的光束。光束穿過分光裝置19并且穿過組合透鏡18c，并且隨后透射過第二分色元件14，所述分光裝置用于當從盤15反射的光束穿過其中時分割光束以將該光束的一部分能量導向到第二光學檢測器17b。
透射過第二分色元件14的光束穿過準直透鏡20并且碰到發射鏡16，并且穿過光學元件21、物鏡22，到達盤15(在本例中為光盤)。從盤15反射的光束遵循向前的路徑。也就是說，由于例如，組合的分光裝置和激光器單元如圖1所示那樣使用，反射的光束在這個單元中被衍射并且進入到激光二極管11c附近的第二光學檢測器17b。第二光學檢測器17b檢測從盤15反射的光學信號并且在從CD二極管接收光束的盤15被存取來記錄數據和播放以再現原始信號時用于產生射頻信號、聚焦信號、跟蹤信號等。
記住，如同結合來自第一光源的光束的光學路徑的解釋，線性偏振光束被1/4波板(其為光學元件21的光偏振元件)轉化成環形偏振光束并且環形偏振光束透射過物鏡22，并達到盤15，所述物鏡的數值孔徑由波長選擇的數值孔徑限制元件適合地進行控制以便根據波長而改變。因此，無需贅言，來自第二光源和第三光源的光束行進到盤所經過的光學路徑與來自第一光源的光束的路徑相同。光偏振元件(比如1/4波板)偏振第一、第二和第三波長的每個光束。
在本實施例中，由于組合透鏡18b介于激光二極管11b和第一分色元件12之間，在向前方向上能透射過第二波長光束的光學系統的放大倍數與在向前方向上能透射過第一波長光束的光學系統的放大倍數不同。而且，由于組合透鏡18c介于激光二極管11c和第二分色元件14之間，在向前方向上能透射過第三波長光束的光學系統的放大倍數可以變化。此外，可以推測，組合透鏡18a也介于激光二極管11a和第一分色元件12之間。在這種情況下，類似于組合透鏡18b介于激光二極管11b和第一分色元件12之間的情況，在向前方向上能透射過第一波長光束的光學系統的放大倍數與在向前方向上能透射過第二波長光束的光學系統的放大倍數不同。
根據本發明的前述實施例，可以提供一種增強的小型光學拾取裝置，其能夠從激光二極管發射出的激光束產生用來將信息記錄到記錄介質和從記錄介質再現信息的射束點，并且能夠對用于HD-DVD/DVD/CD讀/寫操作的三種波長的光束進行檢測，還可以提供一種裝備有這種光學拾取裝置的光盤裝置。
更具體地，當從三個激光二極管11a、11b和11c發射的光束被導向到一個物鏡22時，關鍵的是將波陣面像差保持得特意地低并且將光能量的利用率保持得特意地高。于是，在上述實施例中，HD-DVD光學系統由允許光束透射過第一分色元件12和偏振光束分光器13的光學系統構成并且因此波陣面像差就變得很小并且光能量的利用率就能特意地保持很高。
而且，在細長型光學拾取裝置中，要求整個光學系統尺寸很小以便使得拾取裝置能容納光學系統。根據上述實施例，用第二分色元件14反射光束用于光學放大倍數很大的HD-DVD光學系統。因此與光盤(CD)的光學系統相比，整個光學系統的尺寸就能減小。
此外，根據上述實施例，用于檢測從盤15反射的光學信號的第一光學檢測器17a同樣用來檢測從盤(其反射來自HD-DVD激光源和DVD激光源的激光束)發射的光學信號，并且因此光學檢測器的數目能減少到兩個。也就是說，僅僅是上述用于對來自CD激光源的光束進行檢測的第一光學檢測器17a和第二光學檢測器17b被結合入能對用于HD-DVD/DVD/CD讀/寫操作的三種波長的光束進行檢測的光學拾取裝置。
上述光學拾取裝置可以應用于能夠從激光二極管發射出的激光束產生用來將信息記錄到記錄介質和從記錄介質再現信息的射束點的光盤裝置。
權利要求
1.一種光學拾取裝置，其包括第一光源，用于發射第一波長的光束；第二光源，用于發射第二波長的光束，所述第二波長大于第一波長；第三光源，用于發射第三波長的光束，所述第三波長大于第二波長；第一分色元件，用于透射過第一波長的光束和反射第二波長的光束；第二分色元件，用于反射第一和第二波長的光束和透射過第三波長的光束；物鏡，用于透射過具有第一和第二波長且已經進入并離開第一和第二分色元件的光束以及具有第三波長并且已經透射過第二波長的光束，以及用于將光束投射到圓盤上。
2.根據權利要求1的光學拾取裝置，還包括數值孔徑限制元件，其用于相應于光束的波長限制物鏡的數值孔徑。
3.根據權利要求1的光學拾取裝置，還包括偏振光束分光器，其介于第一分色元件和第二分色元件之間；第一光學檢測器，用于接收被偏振光束分光器反射的光束；和光偏振元件，用于偏振第一、第二和第三波長的每個光束。
4.根據權利要求3的光學拾取裝置，還包括分光裝置，用于分割由第三光源發射并從圓盤反射的第三波長的光束；和第二光學檢測器，用于接收分割的光束。
5.根據權利要求1的光學拾取裝置，還包括第一組合透鏡，其介于第一光源和第一分色元件之間。
6.根據權利要求1的光學拾取裝置，還包括第二組合透鏡，其介于第二光源和第一分色元件之間。
7.根據權利要求1的光學拾取裝置，還包括第三組合透鏡，其介于第二分色元件和第三光源之間。
8.根據權利要求1的光學拾取裝置，其中第二分色元件為楔形。
9.根據權利要求1的光學拾取裝置，其中第二分色元件被構造為使得第一和第二波長的光束相對于第二分色元件反射面法向的入射角不大于40度。
10.根據權利要求1的光學拾取裝置，其中第一分色元件被構造為使得第二波長的光束相對于第一分色元件反射面法向的入射角不大于40度。
11.根據權利要求3的光學拾取裝置，其中偏振元件是偏振全息圖和1/4波板之一。
12.一種光學拾取裝置，其包括第一光源，用于發射第一波長的光束；第二光源，用于發射第二波長的光束，所述第二波長大于第一波長；第三光源，用于發射第三波長的光束，所述第三波長大于第二波長；第一分色元件，用于透射過第一波長的光束和反射第二波長的光束；偏振光束分光器，其工作波長范圍包括第一和第二波長；第二分色元件，用于反射第一和第二波長的光束和透射過第三波長的光束；準直透鏡，用于透射過被第二分色元件反射的光束和透射過第二分色元件的光束；物鏡，用于透射過已經穿過準直透鏡并且具有第一、第二和第三波長的光束，以及用于將光束投射到圓盤上；光偏振元件，用于偏振第一、第二和第三波長的每個光束，以及數值孔徑限制元件，用于相應于光束的波長限制物鏡的數值孔徑；第一光學檢測器，用于接收具有第一和第二波長并且在從圓盤反射之后已經被第一分色元件和第二分色元件反射的光束；分光裝置，用于分割具有第三波長并且在從圓盤反射之后已經透射過第二分色元件的光束；和第二光學檢測器，用于接收被分光裝置所分割的光束。
13.根據權利要求12的光學拾取裝置，其中第三光源、分光裝置和第二光學檢測器集成入一個單元。
14.一種光盤裝置，其包括根據權利要求4的光學拾取裝置，用于從激光二極管發射的激光束產生用于將信息記錄到記錄介質和從記錄介質再現信息的射束點。
15.一種光盤裝置，其包括根據權利要求12的光學拾取裝置，用于從激光二極管發射的激光束產生用于將信息記錄到記錄介質和從記錄介質再現信息的射束點。
全文摘要
本發明的示例性光學拾取裝置包括第一光源，用于發射第一波長的光束；第二光源，用于發射第二波長的光束，所述第二波長大于第一波長；第三光源，用于發射第三波長的光束，所述第三波長大于第二波長；第一分色元件，用于透射過第一波長的光束和反射第二波長的光束；第二分色元件，用于反射第一和第二波長的光束和透射過第三波長的光束；以及物鏡，用于透射過具有第一和第二波長且已經進入并離開第一和第二分色元件的光束以及具有第三波長并且已經透射過第二波長的光束，以及用于將光束投射到圓盤上。
文檔編號G11B7/135GK1831974SQ20051012963
公開日2006年9月13日 申請日期2005年12月14日 優先權日2004年12月28日
發明者谷岡主稅 申請人:東芝三星儲存科技股份有限公司