专利名称：光学部件和含有它的光学单元及含有该单元的光拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为合适的受光发光一体型光学元件的复合光学单元，用于为了进行光盘的记录或者重放而把光束照射在光盘上来接受来自光盘的返回光的光拾取器等光学装置。
作为复合光学单元，具有这样的作为受光发光一体型光学元件的复合光学单元的例子为了记录或者重放光盘，把激光照射到光盘上或者接受来自光盘的激光。
为了在CD(唱盘)、CD-R(追记型CD)、DVD(数字通用盘或者数字视盘)等光盘上记录信息或者重放光盘的信息记录面的信息，而使用光拾取器，在该光拾取器中装载光学单元。
近年来，记录·重放作为记录密度比CD高的光盘的DVD的DVD装置已经产品化了。在DVD装置中，要求与CD(包含CD-R)的兼容性。因此，需要配置DVD用的短波长激光光源(650nm带)和用于记录或者重放不能用650nm带的激光光源进行重放的CD-R的长波长激光光源(780nm带)的波长不同的两个激光光源。
图18是表示现有的装载光学单元4、8的光拾取器20的平面图。光拾取器20主要由以下部件构成作为高密度光盘的DVD(17)用的光学单元4、作为低密度光盘的CD(18)用的光学单元8、沿同一光轴传导从光学单元4、8所射出的波长不同的激光的分光镜10、起到根据激光的波长来限制激光的光束直径的光圈的作用的波长滤光镜15、物镜16、用于把上述各部件配置到预定位置上的托架20。而能够重放DVD17和CD18。
下面对上述各部件进行详细说明。
首先，光学单元4包括发射DVD用的激光(波长650nm带)的光源2、作为接受由DVD17所反射的激光的受光部件的受光元件3、具有光源2和受光元件3的基板部4a、安装固定在基板部4a上以包含光源2和受光元件3的侧壁部4b、作为侧壁部4b的开口窗的射出部4d、接合成覆盖射出部4d的玻璃等的透光性的光学部件5。光源2固定在基板部4a上以与光学部件5相对，受光元件3接近于光源2而形成在基板部4a的表面上。并且，通过形成在光学部件5上的衍射光栅5a把从光源2射出的并且被DVD17所反射的激光(返回光)传导到受光元件3的预定位置上。光学部件5被进行位置调整，以便于通过预定的基准光学系统把由该衍射光栅5a所产生的衍射光传导到受光元件3的预定位置上，然后，光学部件5被固定在射出部4d上。
光学单元8包括发射CD用的激光(波长780nm带)的光源6、作为接受由CD18所反射的激光的受光部件的受光元件7、具有光源6和受光元件7的基板部8a、安装固定在基板部3a上以包含光源6和受光元件7的侧壁部8b、作为侧壁部8b的开口窗的射出部8d、接合成覆盖射出部8d的玻璃等的透光性的光学部件9。光源6固定在基板部8a上以与光学部件9相对，受光元件7接近于光源6而形成在基板部8a的表面上。并且，通过形成在光学部件9上的衍射光栅9a把从光源6射出的并且被CD所反射的激光(返回光)传导到受光元件7的预定位置上。并且，为了进行由3束法所进行的跟踪控制，在光学部件9中设置作为衍射光栅的光束形成部9b。光学部件9被进行位置调整，以便于通过预定的基准光学系统把由该衍射光栅9a所产生的衍射光传导到受光元件7的预定位置上，然后，光学部件9被固定在射出部8d上。
并且，分光镜10把来自光源2和光源6的激光双方沿光盘17(18)方向进行传导来进行工作。分光镜10具有把两个三角柱状的棱镜粘合起来的正方体的形状，在粘合表面上涂敷具有波长选择功能的光学膜(分色膜)。该分色膜形成为透过CD用的激光并反射DVD用的激光，因此，能够有效地设定光源2和光源6的激光的利用效率。
波长滤光镜15构成为透过从光源2射出的激光，另一方面，反射或者吸收从光源6所射出的激光，由此，来限制从光源2和光源6所射出的激光的光束直径。这样，当通过物镜16把汇聚了从光源2、光源6所射出的激光的聚光点分别照射到DVD17或者CD18上时，象差变小。
下面对光学单元4、8的配置和光盘即DVD17、CD18的重放动作进行说明。
光学单元4和光学单元8把分光镜10作为起点而配置成大致90度的角度，在与从波长滤光镜15到物镜16的光的光轴大致平行的方向配置光学单元8，在与从波长滤光镜15到物镜16的光的光轴大致垂直的方向配置光学单元4。
在这样的构成中，当重放DVD17时，从光源2以振荡波长635～650nm的波长所射出的激光通过光学单元4的射出部4d和衍射光栅5a而入射到分光镜10中。接着，入射到分光镜10中的激光被反射，使其光轴弯折约90度而从分光镜10射出，入射到与分光镜10相邻设置的波长滤光镜15中。来自作为DVD用的激光的光源2的激光其光束的直径几乎未受限制地透过。接着，透过波长滤光镜15的激光入射到物镜16中。接着，通过物镜16的聚光作用，而在DVD17的信息记录面上成像。
然后，由DVD17所反射的激光再次透过物镜16和波长滤光镜15，然后，被分光镜10所反射，其光轴被弯折到光学单元4的方向上，而入射到衍射光栅5a中。通过衍射光栅5a，激光被衍射，而入射到形成在受光元件3中的受光部中。此时，通过把入射到上述受光部中的激光进行光电变换，而形成把对应于DVD17的信息记录面的信号的电流输出变换为电压信号的重放信号，从光学单元4的外部端子4c被输出。并且，入射到上述受光部中的激光的一部分被用于聚焦和跟踪控制。
另一方面，当重放CD18时，从光源6以振荡波长770～790nm的波长所射出的激光通过光学单元8的射出部8d、光束形成部9b和衍射光栅9a。此时，在光束形成部9b中形成3束的激光被射入分光镜10。接着，入射到分光镜10中的激光透过分光镜10而原封不动地从分光镜10射出，入射到与分光镜10相邻设置的波长滤光镜15中。来自作为CD用的激光的光源6的激光被形成在波长滤光镜15的外周部分的环带所反射，上述激光在未形成环带的部分中透过。由此，波长滤光镜15相对于CD用的激光起到光圈的作用，而限制了射入物镜16的激光的直径。接着，透过波长滤光镜15的激光入射到物镜16中。接着，通过物镜16的聚光作用，而在CD18的信息记录面上成像。
然后，由CD18所反射的激光再次透过物镜16和波长滤光镜15，然后，透过分光镜10，而入射到衍射光栅9a中。通过衍射光栅9a，激光被衍射，而入射到与光束形成部9b无关而形成在受光元件7中的受光部中。此时，通过把入射到上述受光部中的激光进行光电变换，而形成把对应于CD18的信息记录面的信号的电流输出变换为电压信号的重放信号，从光学单元8的外部端子8c被输出。并且，入射到上述受光部中的激光的一部分被用于聚焦和通过3束法进行跟踪控制。
但是，在现有的光学单元中，例如，在装入作为使用波长不同的2个波长的光源的光学装置的光拾取器中时，必须使用分别与两个波长相对应的两个光学单元4、8，而且，必须有用于把从光学单元4、8的各自的光源2、6所射出的激光沿同一光轴进行传导的分光镜10，因此，使光拾取器的部件数量增加，同时，使构造复杂化。
因此，考虑这样的方案在现有的光学单元4中仅追加CD用的光源6来包括两波长光源，来对应两波长。但是，由在设在光学单元4中的光学部件5中形成的衍射光栅5a所衍射的激光其波长的较长距离衍射角度变大，因此，CD用的激光与DVD用的激光相比，衍射角度变大。因此，在为了接受DVD用的激光的衍射光而定位形成的受光元件3中，不能接受到CD用的激光的衍射光，仅追加光源6还不能构成适合于两波长的光学单元。
为了解决上述问题，考虑这样的方案在光学单元4内，分别形成DVD用的受光元件和接受CD用的激光的衍射光的受光元件。但是，在此情况下，调整光学部件5以使对应于CD用和DVD用的受光元件各自的受光位置的衍射光被受光，由于CD用和DVD用的各个受光元件间的距离偏差发生，而变得非常困难。
在形成各个受光元件以尽量减小上述各个受光元件间的距离偏差，在此基础上，通过精密地调整光学单元4的安装位置，能够构成适合于两波长的光学单元，即使这样，由于追加了受光元件，而因部件数量增加，构造变得复杂，部件成本增大。由于受光元件的形成工序的高精度化所引起的成本高和光学单元4的更精密的调整工序所引起的工序费用的成本高，则光学单元是非常昂贵的，是不现实的方法。
本发明的目的是提供一种复合光学单元，能够用一个复合光学单元来对应于使用波长不同的多个光源的光学装置，受光元件可以只有一个，不会使构造复杂化，能够降低成本，能够适合于光拾取器。
作为用于解决上述问题的第一解决装置，其特征在于，具有安装在光学装置上的外壳，在该外壳上安装固定发光部件、受光部件和复合光学部件，上述发光部件具有射出波长不同的光的多个发光元件，在上述复合光学部件中设有从上述发光部件射出的光入射的入射面和出射的出射面；设在该出射面上的使来自上述光学装置的返回光发生衍射的衍射装置；把由该衍射装置所衍射的光反射到上述受光部件中的反射面；同时，在该反射面上还设有使波长不同的光在上述受光部件的相同位置上成像的校正装置。
作为第二解决装置，其特征在于，上述发光部件由包含上述发光元件的第一组件和设在该第一组件上的外部连接端子所构成，上述受光部件由包含上述受光元件的第二组件和设在该第二组件上的外部连接端子所构成。
作为第三解决装置，其特征在于，上述校正装置是衍射光栅。
作为第四解决装置，其特征在于，上述衍射光栅是直接形成在上述反射面上的凹凸部。
作为第五解决装置，其特征在于，上述入射面和上述出射面配置成大致平行，上述发光部件配置在上述外壳中，以使来自上述发光元件的出射光的光轴与上述出射面大致正交，同时，上述反射面作为与上述出射面相倾斜的倾斜面，上述受光部件配置成与上述发光部件呈约90度的角度。
作为第六解决装置，其特征在于，设有上述衍射装置和上述校正装置的上述复合光学部件是树脂的，通过成型而整体形成。
作为第七解决装置，其特征在于，上述光学装置是装载着物镜并进行光盘的记录或者重放的光拾取器，同时，使经过上述物镜而从上述发光部件射出的光照射到上述光盘上，由上述受光部件接受来自上述光盘的返回光。
作为第八解决装置，其特征在于，包括波长不同并且光轴相互平行的激光入射的入射面；入射到该入射面上的上述各个激光所出射的出射面；从该出射面所出射的各激光的各返回光所入射的返回光入射面；入射到该返回光入射面上的上述各返回光所出射的返回光出射面；把入射到上述返回光入射面上的上述各返回光进行反射而传导到上述返回光出射面上的返回光反射面，在上述返回光入射面上设有衍射上述各返回光而传导到上述返回光反射面的相同位置上的第一衍射装置，在上述返回光反射面上设有校正传导到该返回光反射面上的上述各返回光的上述返回光反射面所对应的入射角之差，使反射后的上述各返回光的光轴相一致而传导到上述返回光出射面上的第二衍射装置，使光轴一致的上述各返回光从上述出射面射出。
作为第九解决装置，其特征在于，在外壳上安装固定发光部件、受光部件和上述复合光学部件，上述发光部件具有射出上述激光的多个光源，上述受光部件具有接受从上述返回光出射面射出的上述各返回光的受光元件，在上述外壳上设有射出从上述出射面所射出的上述各激光以及入射上述各返回光的入射出射口。
作为第十解决装置，其特征在于，上述发光部件容纳在一个组件中。
作为第十一解决装置，其特征在于，上述第一和第二衍射装置是由分别直接形成在上述返回光入射面和上述返回光反射面上的凹凸部构成的衍射光栅。
作为第十二解决装置，其特征在于，上述发光部件具有分别射出780nm带和650nm带的激光的两个光源。
作为第十三解决装置，其特征在于，在上述入射面上设有3束用衍射光栅，把上述各激光变换为3束而从上述出射面射出，由上述受光元件接受来自上述光盘的上述各返回光，对于上述780nm带的激光，进行由3束法所进行的跟踪控制，对于上述650nm带的激光，进行DPP(差动推挽)法和DPD法(相位差法)两方的跟踪控制。
作为第十四解决装置，其特征在于，设有上述第一和第二衍射装置以及3束用衍射光栅的上述复合光学部件是树脂的，通过成型而整体形成。
作为第十五解决装置，其特征在于，包括复合光学部件；具有射出波长不同并且光轴以预定间隔相互平行的激光的多个光源的发光部件；具有接受从上述返回光出射面射出的上述各返回光的受光元件的受光部件；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜。
作为第十六解决装置，其特征在于，包括复合光学单元；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜。
本发明的这些和其它的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中图1是表示包含本发明的复合光学单元的第一实施例的局部断面侧面图；图2是表示本发明第一实施例的复合光学单元有关的图1中的半导体激光器52的局部断面透视图；3是表示本发明第二实施例的一部分的断面平面图4是表示本发明第二实施例的一部分的断面侧面图；图5是与本发明的第二实施例的光拾取装置100相关的两波长激光二极管102的一部分的断面侧面图；图6是与本发明的第二实施例的光拾取装置100相关的从图1中的受光元件104a的方向4所看到的一部分的平面图；图7A是涉及本发明的第二实施例的光拾取装置100的复合光学部件105的平面图，图7B是从复合光学部件105的入射面105a所看到的侧面图，图7C是用于说明第二衍射光栅105g和3束用衍射光栅105h部分的局部放大图，图7D是从复合光学部件105的出射面105b侧所看到的侧面图，图7E是复合光学部件105的正面图；图8A是涉及本发明的第二实施例的光拾取装置100的复合光学部件105的平面图，图8B是第一衍射光栅105f的局部放大图，图8C是第二衍射光栅105g的局部放大图，图8D是3束用衍射光栅105h的局部放大图；图9涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是用于说明第一衍射光栅105f的分支效率的曲线图；图10涉及本发明的第二实施例的光拾取装置100，是用于说明3束用衍射光栅105h的分支效率的曲线图；图11涉及本发明的第二实施例的光拾取装置100，是用于说明复合光学单元101的示意图；图12涉及本发明的第二实施例的光拾取装置100，是表示变换为3束的激光103a’(103b’)聚光照射到光盘的信息记录面上的状态的模式图13涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是形成在CD上的凹坑PIT1列的局部放大图；图14涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是形成在DVD上的凹坑PIT2列的局部放大图；图15涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是形成在DVD-RAM(存储容量2．6GB或者4．7GB)上的凹坑PIT3列的局部放大图；图16涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是用于说明CD的聚焦和跟踪控制的示意图；图17涉及本发明的实施例的光拾取装置100，是用于说明DVD和DVD-RAM的聚焦和跟踪控制的示意图；图18是现有的装载光学单元的光拾取器的平面图。
发明的实施例下面使用图1和图2来对本发明的第一实施例的复合光学单元进行说明。
图1是表示包含本发明的复合光学单元50的实施例的光学装置即光拾取装置100的局部断面侧面图。复合光学单元50被配置固定在光拾取装置100上。该复合光学单元50是受光发光一体型光学元件，用于通过激光来重放记录在光盘D1(D2)上的信息，或者，向光盘D1(D2)记录信息。
光拾取装置100被配置成与光盘D1(D2)相对面，具有在作为与光盘D1(D2)表面正交的方向的聚焦(F)方向和作为光盘D1(D2)的径向的跟踪(T)方向上被可动支承的物镜101。
在本实施例中，光盘D1是作为高密度光盘的DVD，光盘D2是作为低密度光盘的CD(包含CD-R)。
复合光学单元50主要由发光部件即半导体激光器52、受光部件54、复合光学部件55、安装固定这些部件的外壳51组成。
半导体激光器52，如图2的局部断面透视图所示的那样，由下列部分构成圆板状的基板部52a；从基板部52a一方的平面部52a’突出设置的正方体状的基台52b；在基台52b的侧壁面上定位固定的激光器芯片53；由安装固定在基板部52a一方的平面部52a’上以包含基台52b的筒状主体部52c和形成开口部52d’的天井板52d组成的帽部52e；固定开口部52d’以从帽部52e内侧堵塞的透明的圆板状的玻璃板52f。在由基板部52a、帽部52e和玻璃板52f所构成的组件内被密闭的空间中配置激光器芯片53。
在激光器芯片53中形成发射DVD用的短波长激光(波长650nm带)的发光元件即激光二极管53a、发射CD用的长波长激光的(波长780nm带)的发光元件即激光二极管53b。并且，从激光二极管53a、53b分别射出的激光53a’、53b’在与基板部52a一方的平面部52a’正交的方向上透过玻璃板52f。如图1所示的那样，从与基板部52a一方的平面部52a’相对一侧的另一方的平面部突出设置外部连接端子52g，通过该外部连接端子52g来进行向激光二极管53a、53b的驱动电流的供给。
另一方面，受光部件54由从内置了由PIN光电二极管构成的受光元件(未图示)的组件54a和从组件54a突出设置在两侧的外部连接端子54b所构成。通过外部连接端子54b，能够提供受光元件用的电源电压，或者，把由受光元件进行了光电变换的输出信号输出到外部。
复合光学部件55由具有高透过性的树脂构成，由下列部分构成具有平行配置的入射面55a和出射面55b的正方体形部分55c、整体形成以同入射面55a联结的倾斜面55d、从正方体形部分55c的侧壁部突出设置的突出部55e。在出射面55b上以预定的间距形成衍射装置即衍射光栅55f。在倾斜面55d的表面上，通过涂敷未图示的光学膜，在倾斜面55d的内壁表面上形成反射面55d’。而且，在反射面55d’上以预定间距形成校正装置即反射型的衍射光栅55g。在本实施例中，复合光学部件55通过使用成型模的整体成型与衍射光栅55f、55g一起形成。并且，虽然使用树脂作为复合光学部件55的材料，但并不仅限于此，也可以使用玻璃材料。下面对形成在反射面55d’上的衍射光栅55g进行详细说明。
外壳51由金属制的盒子构成，在其下部侧形成半导体激光器52的安装用的安装孔51a，在下端面形成用于定位安装半导体激光器52的安装孔51b。在外壳51的上部设置复合光学部件55的安装用的安装孔51c，以便于同安装孔51a联结。在安装孔51c的上部和侧部分别形成用于安装复合光学部件55的接触面51c’、51c”。接着，在安装孔51c的接触面51c”侧，在外壳51的高度方向的中央部形成通孔51d。在覆盖通孔51d的外壁表面上形成用于定位安装受光部件54的安装面51e。另一方面，在安装孔51c的接触面51c’上形成向上方开口的开口部51f，以使设在复合光学部件55中的衍射光栅55f露出。上述金属制的盒子可以使用圆柱状、正方体状、或者其它多边形的柱状等。而且，可以由树脂制的盒子来构成外壳51。
下面参照图1来对半导体激光器52、受光部件54和复合光学部件55向外壳51的装配状态进行说明。
首先，复合光学部件55其正方体状部分55c被插入外壳51的安装孔51c中，其突出部55e与外壳51的通孔51d相嵌合，同时，成为正方体形部分55c的上表面的出射面55b与形成在外壳51的安装孔51c上的接触面51c’相接触，正方体形部分55c的侧壁表面与形成在安装孔51c中接触面51c”相接触并压紧波形的板簧56，由此，定位在外壳51上，并由粘接剂所固定。
接着，半导体激光器52，帽部52e侧被插入外壳51的安装孔51a内，同时，基板部52a一方的平面部52a’侧的外缘部与形成在外壳51上的安装孔51b相嵌合，由此，定位在外壳51上，并由粘接剂所固定。
受光部件54被定位在以预定位置形成在外壳51上的安装面51e上并用粘接剂等固定，以使其受光元件与外壳51的通孔51d相对面。受光部件54相对于半导体激光器52成90度的角度。而且，当从激光二极管53a、53b射出的激光53a’、53b’的返回光由衍射光栅55f和55g被衍射时，预先通过预定基准光学系统调整受光部件54，以使该返回光传导到受光部件54的预定位置P，然后，把受光部件54固定在安装面51e上。
下面对DVD(D1)和CD(D2)的重放动作进行说明。
在上述构成中，当重放DVD(D1)时，从半导体激光器52的激光二极管53a射出的激光53a’透过复合光学部件55的入射面55a，然后，透过衍射光栅55f，从出射面55b射出。接着，该激光53a’射入物镜200。通过物镜200的聚光作用，成像在DVD(D1)的信息记录面上。
然后，由DVD(D1)所反射的激光53a’再次透过物镜200，然后，射入衍射光栅55f，成为衍射成预定的衍射角度的激光53a’-2。激光53a’-2接着被形成在复合光学部件55上的反射面55d所反射，而入射到受光部件54的受光元件中的受光位置P上。此时，射入上述受光元件的激光被进行光电变换，而形成把与DVD(D1)的信息记录面的信号相对应的电流输出变换为电压信号的重放信号，从受光部件54的外部连接端子54b被输出。而且，入射到上述受光部件54中的激光的一部分被用于聚焦和跟踪控制。
另一方面，当重放CD(D2)时，从半导体激光器52的激光二极管53b射出的激光53b’透过复合光学部件55的入射面55a之后，透过衍射光栅55f，从出射面55b射出。接着，该激光53b’射入物镜200，通过物镜200的聚光作用，成像在CD(D2)的信息记录面上。
然后，由CD(D2)所反射的激光53b’再次透过物镜200，然后，射入衍射光栅55f，成为衍射成预定的衍射角度的激光53b’-2。激光53b’-2接着被形成在复合光学部件55上的反射面55d所反射，而入射到受光部件54的受光元件中的受光位置P上。此时，射入上述受光元件的激光被进行光电变换，而形成把与CD(D2)的信息记录面的信号相对应的电流输出变换为电压信号的重放信号，从受光部件54的外部连接端子54b被输出。而且，入射到上述受光部件54中的激光的一部分被用于聚焦和跟踪控制。
根据需要，在光拾取装置100中，可以设置使从出射面55b射出的激光53a’、53b’成为平行光的平行光管透镜和限制光束直径的波长滤光镜等。
下面参照图1来对在复合光学部件55的反射面55d’上形成的衍射光栅55g进行说明。
如上述那样，由DVD(D1)和CD(D2)所反射的激光53a’、53b’成为分别由复合光学部件55的衍射光栅55f所衍射的激光53a’-2和53b’-2。此时，由于CD(D2)用的激光比DVD(D1)用的激光的波长更长，则所衍射的CD(D2)用的激光53b’-2的衍射角度如图1所示的那样大于DVD(D1)用的激光53a’-2的衍射角度。
因此，在复合光学部件55的反射面55d’上，各自只反射激光53a’-2和53b’-2，不能使两个激光一致地到达受光部件54的受光位置P上。为了校正其，在反射面55d’上设置校正装置即衍射光栅55g。
衍射光栅55g按以下设计方法构成。即，当假设DVD(D1)用的激光和CD(D2)用的激光从受光部件54的受光位置P向衍射光栅55g射出时，通过衍射光栅的特性，波长越长的光由衍射光栅所衍射的反射光扩展到外侧(衍射角越大)，因此，为了使作为该衍射角较大的光的CD(D2)用的激光的光轴与由复合光学部件55的衍射光栅55f所衍射的激光53b’-2的光轴相一致，并且，使作为该衍射角较小的光的DVD(D1)用的激光的光轴与由复合光学部件55的衍射光栅55f所衍射的激光53a’-2的光轴相一致，可以在复合光学部件55上配置衍射光栅55g。
这样，能够把由衍射光栅55f分别衍射的激光53a’-2和53b’-2校正为都接受在受光部件54的受光位置P上。
如上述那样，根据本实施例，如图1所示的那样，具有安装在光拾取装置100上的外壳51，在外壳51中安装半导体激光器52、受光部件54和复合光学部件55，半导体激光器52具有射出DVD用的短波长激光的激光二极管53a和射出CD用的长波长激光的激光二极管53b，复合光学部件55设有从半导体激光器52射出的光入射的入射面55a和出射的出射面55b、把由设在出射面55b上的光盘D1(D2)反射的返回光进行衍射的衍射光栅55f、把由衍射光栅55f所衍射的光反射到受光部件54上的反射面55d’，同时，在反射面55d’上设有使波长不同的光都成像在受光部件54的受光位置P上的衍射光栅55g，因此，能够用一个复合光学单元50适应于使用不同的两个波长的光拾取装置100。而且，受光部件54可以是一个，可以仅调整该受光部件54来进行位置配合，因此，不会使调整工序中的成本增加。
而且，半导体激光器52由基板部52a、由帽部52e和玻璃板52f构成的组件、从基板部52a突出设置的外部连接端子52g所构成，受光部件54是由内置了受光元件的组件54a和设在该组件54a上的外部连接端子54b所构成的所谓分立部件，使用分别以单体廉价制造的部件来构成复合光学单元50，因此，各部件的处理变得容易，并且，向外壳51的装配作业变得容易，能够降低部件成本和加工费。
而且，使用衍射光栅55g作为校正装置，由于衍射光栅55g通过整体成型形成在作为树脂的复合光学部件55的反射面55d’上，则能够通过使用作为构成简单的光学元件的衍射光栅，而简单地构成校正装置的构造，并且，向复合光学部件55的衍射光栅55g的形成变得容易，而能够进一步降低复合光学部件55的部件成本。
而且，入射面55a和出射面55b配置成大致平行，半导体激光器52配置在外壳51上，以使从半导体激光器52所射出的激光53a’、53b’的光轴与出射面55b大致正交，同时，用于把由光盘D1(D2)反射的激光通过衍射光栅55f衍射后的激光传导到受光部件54的受光元件上的反射面55d’，作为形成在与出射面55b相倾斜的倾斜面部55d上的倾斜面55d’，受光部件54被配置成与半导体激光器52大致呈90度的角度，因此，即使不是相对于外壳51，使半导体激光器52和受光部件54并列设置，而采用较大配置面积的构成，也能把半导体激光器52和受光部件54紧凑地配置在外壳51中，而具有能够使复合光学单元50成为实用的大小的效果。
而且，复合光学单元50使用作为廉价的处理的树脂，并且，在复合光学单元50成型时同时一体形成衍射光栅55f，55g，因此，能够缩短成型时间，能够进一步降低复合光学部件55。
在本实施例中，如所述的那样，本发明的复合光学单元能够用于装载了物镜200来进行光盘D1(D2)的记录或者重放的光拾取装置100。
本发明，如图18所示的光学单元4那样，由基板部4a、侧壁部4b和接合在作为侧壁部4b的开口部的射出部4d上的光学部件5组成，在基板部4a上设有光源(发光部件)和受光元件(受光部件)，能够用于用侧壁部包含光源和受光元件的这种类型的复合光学单元。在这样的实施例中，使用激光二极管芯片作为受光部件，使用在基板部的表面上通过半导体处理等形成的受光元件来作为受光部件，在复合光学部件(光学部件)上形成作为校正装置的衍射光栅，由此，具有能够实现复合光学单元的小型化的效果。
在本实施例中，如图2所示的那样，使用具有波长不同的两个激光二极管53a、53b的半导体激光器52，但是，在使用具有三个以上的波长的不同光源的发光部件的复合光学单元的情况下，也能够使用本发明。
本发明的复合光学单元并不仅限于用于光拾取器，也可以用于使用波长不同的多个光源的光学装置。
下面使用附图来对作为本发明的第二实施例的光拾取装置100进行说明。
图3是作为本发明的实施例的光拾取装置100的局部断面平面图，图4是光拾取装置100的局部断面侧面图，图3是两波长激光二极管102的局部断面透视图。
如图3、图4所示的那样，光拾取装置100主要由以下部分构成载架500、设置在该载架500内的复合光学单元101、平板状的反射镜300、平行光管透镜400、物镜200。而且，光拾取装置100被配置成与光盘即CD61或者DVD62相对面，具有在作为与CD61(DVD62)表面正交的方向的聚焦(F)方向和作为CD61(DVD62)的径向的跟踪(T)方向上被可动支承的物镜200。物镜200构成为能够适合于CD61和DVD62两者。CD61包含CD-R／RW等，DVD62包含DVD-R／RW／ROM／RAM等。
上述复合光学单元101是受光发光一体型光学元件，通过在光盘上照射激光，接受来自光盘的反射光(返回光)，来用于重放记录在光盘上的信息，或者向光盘上记录信息。
下面详细说明复合光学单元101。
复合光学单元101如图3所示的那样主要由发光部件即半导体激光器两波长激光二极管102、内置了受光元件104a的受光部件104、复合光学部件105、安装固定这些部件的外壳106组成。
两波长激光二极管102，如图5所示的那样，由下列部分构成圆板状的基板部102a；从基板部102a一方的平面部102a’突出设置的正方体状的基台102b；在基台102b的侧壁面上定位固定的激光器芯片103；由安装固定在平面部102a’上以包含基台102b的筒状主体部102c和形成开口部102d’的天井板102d组成的帽部102e；固定开口部102d’以从帽部102e内侧堵塞的透明的圆板状的玻璃板102f。在由基板部102a、帽部102e和玻璃板102f所构成的组件内被密闭的空间中配置激光器芯片103。
在激光器芯片103中以间隔D接近形成发射DVD用的短波长(波长650nm带)激光103a’的光源103a、发射CD用的长波长(波长780nm带)激光103b’的光源103b。并且，在本实施例中，D设定为120μm。并且，DVD用的650nm带具体地说采用635nm或者650nm作为DVD标准。
并且，从光源103a、103b分别射出的激光103a’、103b’在与基板部102a一方的平面部102a’正交的方向上从玻璃板102f射出而成为相互平行的。而且，激光103a’、103b’的出射位置处于激光芯片103的顶端面103’(配置成与平面部102a’相平行)的同一平面上。并且，从与基板部102a一方的平面部102a’相对一侧的另一方的平面部突出设置外部连接端子102g(参照图3)，通过该外部连接端子102g来进行向激光芯片103的驱动电流的供给等。
在制作两波长激光二极管102的工序中，具有两个光源103a、103b的激光芯片103通过半导体处理类似的处理被加工在预定的基板上，因此，各光源103a、103b间的间隔D能够容易地以高精度均匀地形成在预定的值上。而且，由于，能够作为分立部件大量生产，因此，两波长激光二极管102的成本是廉价的。
受光部件104，如图3所示的那样，由从内置了受光元件104a的组件104b和从组件104b突出设置在两侧的外部连接端子104c所构成。通过外部连接端子104c，能够提供受光元件104a用的电源电压，或者，把由受光元件104a进行了光电变换的输出信号输出到外部。
图6是从图3中的受光元件104a的方向4所见到的局部平面图。受光元件104a具有由配置在中央部并上下左右对称排列4个方形光电二极管A、B、C、D的四等分光电二极管104d和分别配置在该四等分光电二极管104d两侧的四等分光电二极管104e、104f所构成的受光图形P。四等分光电二极管104e是上下对称配置较小方形的光电二极管E1和E4以及较大方形的光电二极管E2和E3的图形，同样，四等分光电二极管104f是上下对称配置较小方形的光电二极管F2和F3以及较大方形的光电二极管F1和F4的图形。虽然可以使用光电二极管作为受光元件104a，但并不仅限于此，也可以是其它的受光元件。
图3所示的复合光学部件105由具有高透过性的树脂构成，由下列部分构成在两端面具有平行配置的入射面105a和出射面(返回光入射面)105b的柱状部分105c、具有整体形成的倾斜面部105d’以便于从入射面105a突出的台形的突出部105d。
而且，在出射面105b上形成第一衍射装置即第一衍射光栅105f。在倾斜面部105d’的表面上，通过涂敷未图示的光学膜，在倾斜面部105d’的内壁面上形成返回光反射面105d”。而且，在返回光反射面105d”上形成第二衍射装置基反射型的第二衍射光栅105g，在入射面105a上形成3束用衍射光栅105h。而且，在与突出部105d的返回光反射面105d相对一侧的表面上形成用于作为聚焦控制方式的象散性法的圆柱面105i，圆柱面105i的图中下部侧面为返回光出射面105p。在本实施例中，复合光学部件105通过使用成型模的整体成型与第一和第二衍射光栅105f、105g以及3束用衍射光栅105h、圆柱面105i一起形成。
虽然使用树脂作为复合光学部件105的材料，但并不仅限于此，也可以使用玻璃材料。在本实施例中，使出射面105b和返回光入射面处于同一面上，但是，也可以分别设置出射面和返回光入射面，在该返回光入射面上形成第一衍射光栅。下面对复合光学部件105的形状的细节和第一和第二衍射光栅105f、105g以及3束用衍射光栅105h的细节进行说明。
图3所示的外壳106由金属制的筒状盒子构成，在图中左方端部侧形成用于插入2波长激光二极管102的插入孔106a，在左端面形成用于定位安装两波长激光二极管102的安装孔106b。在外壳106的右方端部侧设置用于插入复合光学部件105的插入孔106c，以便于同插入孔106a联结。在插入孔106c的右侧端部形成用于定位复合光学部件105的接触面106c’。接着，在插入孔106a的图中下方侧的侧壁部形成通孔106d。在覆盖通孔106d的外壁表面上形成用于配置安装受光部件104的安装面106e。另一方面，在插入孔106c的接触面106c’上形成向右方开口的入射出射口即开口部106f，以使设在复合光学部件105中的第一衍射光栅105f露出。
而且，用于外壳106的盒子可以由铝模铸件、锌模铸件、镁合金或者其它金属等构成，而且，形状可以使用圆柱状、正方体状、其它多边形的柱状或者具有预定形状的断面的柱状等。而且，使外壳106不是金属制的，可以由树脂制的盒子来构成。
下面参照图3来对两波长激光二极管102、受光部件104和复合光学部件105向外壳106的装配状态进行说明。
首先，复合光学部件105通过预定的夹具(未图示)把其柱状部分105c插入外壳106的插入孔106c中，出射面105b的边缘部与形成在外壳106的插入孔106c上的接触面106c’相接触，由此，在定位保持在外壳106的状态下，该柱状部分105c的外周面通过粘接剂等固定在插入孔106c的内壁表面等预定的位置上(粘接剂和粘接状态未图示)。
接着，两波长激光二极管102的帽部102e(参照图5)侧被插入外壳106的插入孔106a内，同时，基板部102a一方的平面部102a’侧的外缘部与形成在外壳106上的安装孔106b相嵌合，由此，定位在外壳106上，并由粘接剂所固定(粘接剂和粘接状态未图示)。
受光部件104被定位在以预定位置形成在外壳106上的安装面106e上并用粘接剂等固定(粘接剂和粘接状态未图示)，以使该受光元件104a与外壳106的通孔106d相对面。受光部件104相对于两波长激光二极管102以复合光学部件105为起点而配置成90度的角度。而且，当从激光二极管103a、103b射出的激光103a’、103b’的来自光盘的返回光由第一和第二衍射光栅105f和105g被衍射时，预先通过预定基准光学系统调整受光部件104，以适当地传导到受光元件104a的预定图形P上，然后，把受光部件104固定在安装面106e上。
下面对DVD62和CD61的重放动作进行说明。
在上述构成中，当重放DVD62时，如图3所示的那样，从两波长激光二极管102的光源103a射出的激光103a’透过形成在复合光学部件105的入射面105a上的3束用衍射光栅105h而变换为3束，然后，透过第一衍射光栅105f，从出射面105b射出。接着，如图4所示的那样，该激光103a’通过配置成与激光103a’的行进方向成45度的反射镜300而使其角度偏向90度，并射入配置在反射镜300的上方的平行光管透镜400中。接着，通过该平行光管透镜400而成为大致平行光的激光103a’射入物镜200。通过物镜200的聚光作用，成像在DVD62的信息记录面上。
然后，由DVD62所反射的激光(返回光)103a’再次透过物镜200，并透过平行光管透镜400，由反射镜300所反射，然后，射入形成在图3所示的返回光入射面即出射面105b上的第一衍射光栅105f，成为衍射成预定的衍射角度的一次衍射光的返回光103a’-2。返回光103a’-2接着被形成在复合光学部件105上的返回光反射面105d”所反射，而入射到受光部件104的受光元件104a中的受光图形P上。此时，由受光元件104a所接受的返回光103a’-2被进行光电变换，由此，通过把与DVD62的信息记录面的信号相对应的电流输出变换为电压信号而生成重放信号，从受光部件104的外部连接端子104b被输出。而且，由受光元件104a所接受的返回光103a’-2的一部分被用于聚焦和跟踪控制。
另一方面，当重放CD61时，从两波长激光二极管102的光源103b射出的激光103b’，如图3所示的那样，透过形成在复合光学部件105的入射面105a上的3束用衍射光栅105h而变换为3束，然后，透过第一衍射光栅105f，从出射面105b射出。接着，该激光103b’与DVD62时相同被传导到物镜200，通过物镜200的聚光作用，成像在CD61的信息记录面上。
然后，由CD61所反射的返回光103b’再次透过物镜200、平行光管透镜400，并由反射镜300所反射，然后，射入第一衍射光栅105f，成为衍射成预定的衍射角度的一次衍射光的返回光103b’-2。返回光103b’-2接着被形成在复合光学部件105上的返回光反射面105d”所反射，而由受光部件104的受光元件104a中的受光图形P所接受。此时，由受光元件104a所接受的返回光103b’-2被进行光电变换，由此，通过把与CD61的信息记录面的信号相对应的电流输出变换为电压信号，而形成重放信号，从受光部件104的外部连接端子104b被输出。而且，由受光元件104a所接受的返回光103b’-2的一部分被用于聚焦和跟踪控制。
根据需要，在光拾取装置100中，可以在出射面105b与物镜200之间设置限制从出射面105b射出的激光103a’、103b’的光束的直径的波长滤光镜等。
下面参照图7A～图7E来对复合光学部件105的形状以及在该复合光学部件105上形成的第一、第二衍射光栅105f、105g和3束用衍射光栅105h的细节以及复合光学部件105的功能进行说明。
图7A是复合光学部件105的平面图，7B是从复合光学部件105的入射面105a所看到的侧面图，7C是用于说明第二衍射光栅105g和3束用衍射光栅105h部分的局部放大图，7D是从复合光学部件105的出射面105b侧所看到的侧面图，7E是复合光学部件105的正面图。
首先，如图7A，图7D所示的那样，复合光学部件105为这样的形状在直径为4mm，长度为LL(=4．7mm，在图中表示到公差。以下相同)的圆柱状树脂(中心线为N)的外周面中，把4面105j、k、m、n每隔90度切成面105j和k以及面105m和n相互具有3．5mm的间隔并成为平行的，而且，切开与出射面105b相对一侧的端部，以形成入射面105a和突出部105d。并且，入射面105a和出射面105b的距离为4．0mm。并且，如图5A所示的那样，形成在突出部105d上的倾斜面部105d’的倾斜从处于距入射面105a中的中心线NO．3mm的面105j侧的位置开始，其倾斜角度相对于中心线N为45度。
如图7E所示的那样，从面105j的突出部105d侧的端部，沿着与中心线N成35度角度的基准线N’，形成半径R为1．0mm的圆柱面105i的R沟。沿着该圆柱面105i的基准线N’的长度是在距出射面105b有4．32mm的位置上，距离与中心线N相交的点Q有0．7mm(省略为minimum、min。以下相同)。图3所示的返回光103a’-2(103b’-2)从该点Q向着受光图形P射出，圆柱面105i的R沟为返回光出射面105p。
另一方面，如图7D所示的那样，形成在出射面105b上的第一衍射光栅105f是1．5mm(min)角的正方形，第一衍射光栅105f的中心配置成位于xy中心，而且，衍射光栅的节距配置成与y轴方向并列。而且，如图7C所示的那样，形成在反射面105d”上的第二衍射光栅105g是0．8mm(min)×0．84mm(min)的长方形，衍射光栅的节距配置成与y轴方向并列。而且，形成在入射面105a上的3束用衍射光栅105h是0．8mm(min)×0．64mm(min)的长方形，衍射光栅的节距配置成与x轴方向并列。
如图7B所示的那样，3束用衍射光栅105h的光栅的形成方向(与衍射光栅的节距正交的方向)与x轴逆时针倾斜1．19度，形成3束用衍射光栅105h，以使所变换的3束在光盘的信息记录面上成为最佳配置。而且，如图7B所示的那样，第二衍射光栅105g和3束用衍射光栅105h都配置成其长方形的0．8mm的一边距xy中心沿x+、x-方向分别分开0．4mm。
下面使用图8A～图8D和图10对第一、第二衍射光栅105f、105g和3束用衍射光栅105h进行详细说明。
图8A是复合光学部件105的平面图，8B是第一衍射光栅105f的局部放大图，8C是第二衍射光栅105g的局部放大图，8D是3束用衍射光栅105h的局部放大图。图9是用于说明第一衍射光栅105f的分支效率的曲线图。图10是用于说明3束用衍射光栅105h的分支效率的曲线图。图11是用于说明复合光学单元101的示意图。
首先，如图8B所示的那样，第一衍射光栅105f以锯齿刃状(闪光型)一样的凹凸部所形成，刃与刃(凸与凸)的间距p1被设定为3．08μm，刃的高度被设定为0．61μm(中心值，以下相同)。而且，图9是用于说明第一衍射光栅105f的分支效率特性的曲线图。即，用效率(％)来表示来自从图8A所示的出射面105b所射出的激光103a’(103b’)(参照图3)的光盘的返回光对作为由该第一衍射光栅105f所衍射的一次衍射光的返回光103a’-2(103b’-2)的比例。复合光学部件105中的0次光(未被第一衍射光栅105f所衍射而直接通过的激光)用图8A中的103a’-0(103b’-0)表示，作为在重放信号和聚焦及跟踪控制信号的生成中不使用的激光。在图9中，通过第一衍射光栅105f的刃的高度h1=610nm(=0．61μm)(中心值)，对DVD62的返回光103a’-2的效率为约40％，对CD61的返回光103b’-2的效率为约28％，用于重放信号和聚焦及跟踪控制信号的生成，为足够的值。
如图8C所示的那样，第二衍射光栅105g由使上述锯齿刃变形的变形闪光型的凹凸部所形成，刃与刃的间距p2被设定为4．76μm，刃的高度h2被设定为0．33μm。并且，一个刃由长度分别各自不同的两边LL1、LL2所构成，其一边LL1形成为与入射面105a平行的直线H的角度θ2为53度。
如图8D所示的那样，3束用衍射光栅105h由一个刃是二等边的三角形的凹凸部所形成，刃与刃的间距p3被设定为11．09μm，刃的高度h3被设定为0．32μm。在该3束用衍射光栅105h中，按图8A所示的那样，使从光源103a(103b)射出的激光103a’(103b’)(参照图5)分支为作为0次光的主光束103a’MAIN(103b’MAIN)和作为一次衍射光的两个副光束103a’SUB(103b’SUB)，而形成3束。
图10用于说明3束用衍射光栅105h的分支效率的曲线图。即，把上述激光103a’(103b’)对主光束103a’MAIN(103b’MAIN)的比例作为0次效率(％)，对副光束103a’SUB(103b’SUB)的比例作为一次效率(％)来表示。在图10中，通过3束用衍射光栅105h的刃的高度h3=320nm(=0．32μm)(中心值)，对DVD62的主光束103a’MAIN的0次效率为约78％，副光束103a’SUB的一次效率为约10％，对DVD61的主光束103b’MAIN的0次效率为约85％，副光束103b’SUB的一次效率为约7．2％，用于重放信号和聚焦及跟踪控制信号的生成，为足够的值。
这样构成的复合光学部件105，如图11所示的那样，在外壳106内，内置在两波长激光二极管102中的激光芯片103的顶端面103’和复合光学部件105的入射面105a配置成平行的，并且它们的距离为1．93mm，并进行固定。此时，复合光学部件105的中心线N构成为与从光源103a(参照图4)射出的的激光103a’的光轴相一致。
下面对复合光学部件105的功能进行说明。
如图11所示的那样，与从复合光学部件105的出射面105b射出的激光103a’、103b’相对应的分别来自DVD62和CD61的返回光分别由形成在出射面105b上的第一衍射光栅105f所衍射，而成为返回光103a’-2和返回光103b’-2。此时，由于对应于CD61的返回光103b’-2的波长长于对应于DVD62的返回光103a’-2的波长，因此，返回光103b’-2的衍射角度，如图11所示的那样，大于返回光103a’-2的衍射角度(利用这样的原理在衍射光栅中，波长越长，衍射角度越大)。而且，利用该衍射角度的差，使在被衍射之前激光103a’、103b’各自的光轴间距离为D的状态，当返回光103a’-2、返回光103b’-2到达反射面105d”时，两者的到达位置相一致。
但是，在复合光学部件105的反射面105d”中，把返回光103a’-2、返回光103b’-2简单地反射，由于双方的激光的入射角不同，就不能使两个返回光103a’-2、返回光103b’-2相一致地向着受光元件104a的受光图形P。为了校正其，在反射面105d”上设置第二衍射光栅105g。即，利用入射到第二衍射光栅105g中的返回光103a’-2和返回光103b’-2再次由波长不同所产生的衍射角度的差，来使由反射面105d”反射的返回光103a’-2和返回光103b’-2双方的光轴相一致。
这样，能够把由第一衍射光栅105f分别所衍射的返回光103a’-2和返回光103b’-2校正为都由受光元件104a的受光图形P所接受，即使使用2波长的光源103a、103b，也能用具有一个受光元件104a的受光部件104来接受双方的激光。
下面对受光部件104的受光元件104a中的聚焦及跟踪控制信号的生成方法进行说明。
图12是表示变换为3束的激光103a’和103b’聚光照射到光盘的信息记录面上的状态的模式图。
最初，通过图12来说明由形成在复合光学部件105的入射面105a上的3束用衍射光栅105h(参照图8A)变换为3束后的激光103a’(103b’)被聚光照射到光盘即DVD62(CD61)的信息记录面上的状态。
在光盘的信息记录面(在记录型的光盘中，是写入信息后的)上形成信息道TRK。信息道TRK相互的间隔被称为信息道间距TP，被设定为预定的值。而且，在信息道TRK中连续形成被称为凹坑PIT的分别具有预定的长度并形成在信息道TRK中的长圆形的槽(或者与之相当的)。通过变换为3束的激光103a’(103b’)中的作为0次光的主光束103a’MAIN(103b’MAIN)，来扫描信息道TRK上，通过读取凹坑PIT列的信息，来进行光盘的重放。
而且，激光103a’(103b’)中的作为一次光的两个副光束103a’SUB(103b’SUB)被配置成通过在沿着信息道TRK的方向和正交的方向夹住主光束103a’MAIN(103b’MAIN)并且它们的间隔分别为L和δ，而用于后述的跟踪控制。在记录型的光盘(CD-R、DVD-RAM等)的情况下，预先在光盘的一部分或者整个表面上形成用于记录凹坑PIT的槽，以便于在该槽中记录凹坑PIT。而且，凹坑PIT所写入的槽等效于重放专用的CD或者DVD中的信息道TRK。在记录时，利用该槽来进行跟踪控制。
下面使用图13至图17来依次说明在CD、DVD、DVD-RAM各种光盘上具体地采用本实施例的伺服控制方式的聚焦及跟踪控制方法。
图13是形成在CD上的凹坑PIT1列的局部放大图，图14形成在DVD上的凹坑PIT2列的局部放大图，图15是形成在DVD-RAM(存储容量2．6GB或者4．7GB)上的凹坑PIT3列的局部放大图，图16是用于说明CD的聚焦和跟踪控制的示意图，图17是用于说明DVD和DVD-RAM的聚焦和跟踪控制的示意图。
首先，在CD(包含CD-R／RW等)中，使用象散性法作为聚焦控制，使用3束法作为跟踪控制。如图13所示的那样，在CD标准中，信息道间距TP1为1．6μm(中心值，以下相同)。而且，CD用的激光103b’的两个副光束103b’SUB之间的距离δ1设定为作为3束法的跟踪控制中最佳值的信息道间距TP1的1／2即0．8μm。
另一方面，图16表示出这样的状态由受光元件104a的受光图形P接受上述CD用激光103b’的主光束103b’MAIN和两个副光束103b’SUB相对应的返回光103b’-2的主光束103b’-2MAIN和两个副光束103b’-2SUB。
使主光束103b’-2MAIN透过用于象散性法的圆柱面105i(参照图11)，由此，当向CD61聚光的主光束103b’MAIN正好聚焦时，在四等分光电二极管104d的4个光电二极管A、B、C、D上分别均等地接受光量，而且，当从正好聚焦位置上前后偏离时，在A和C或者B和D上不均等地接受光量，因此，进行聚焦控制以使在光电二极管A、B、C、D上分别均等地接受光量。因此，聚焦控制信号FE1能够通过FE1=(VA+VC)-(VB+VD)(其中，VA～VD表示由光电二极管A、B、C、D所光电变换后的各个输出电压)而生成。并且，重放信号能够通过光电二极管A、B、C、D的总和即A+B+C+D所生成。这在DVD或者DVD-RAM中是相同的，以下将省略其说明。
设计副光束103b’-2SUB间的距离L1’，以使两个副光束103b’-2SUB分别由四等分光电二极管104e、f的光电二极管E2、E3及F1、F4进行受光。而且，进行跟踪控制，以使由光电二极管E2、E3所接受的光量与由光电二极管F1、F4所接受的光量成为等量的。因此，跟踪控制信号TE1通过TE1=(VF1+VF4)-(VE2+VE3)(其中，VF1、VF4、VE2、VE3表示由光电二极管F1、F4、E2、E3所光电变换后的各个输出电压)而生成。
下面，在DVD(包含DVD-R／RW／ROM等)中，使用象散性法作为聚焦控制，使用DPD法(相位差法)作为跟踪控制。如图14所示的那样，在DVD的标准中，信息道间距TP2为0．8μm。而且，DVD用激光103a’的两个副光束103a’SUB间的距离δ2取决于波长，由于把CD用的两个副光束103b’SUB间的距离δ1设定为0．8μm，则距离δ2成为δ2=(650nm／780nm)δ1=0．67μm。而且，副光束103a’SUB间的信息道方向的距离L2同样为L2=(650nm／780nm)L1，而短于L1。
另一方面，图17表示了这样的状态由受光元件104a的受光图形P接受上述DVD用激光103a’的主光束103a’MAIN和两个副光束103a’SUB相对应的返回光103a’-2的主光束103a’-2MAIN和两个副光束103a’-2SUB。
使主光束103a’-2MAIN透过用于象散性法的圆柱面105i，由此，与CD盘时相同，聚焦控制信号FE2能够通过FE2=(VA+VC)-(VB+VD)而生成。
设计副光束103a’-2SUB间的距离L2’((650nm／780nm)L1’)，以使两个副光束103a’-2SUB分别由四等分光电二极管104e、f的光电二极管E1～E4及F1～F4进行受光，但在DVD中的跟踪控制中，不使用来自四等分光电二极管104e、f的输出信号，而使用来自四等分光电二极管104d的输出信号。即，通过TE2=PHASE((VA+VC)-(VB+VD))即(VA+VC)与(VB+VD)的相位差来生成跟踪控制信号。
下面，在DVD-RAM中，使用象散性法作为聚焦控制，使用DPP(差动推挽)法作为跟踪控制。在DVD-RAM的标准中，盘容量被标准化为2．6GB和4．7GB(都是单面容量)，如图15所示的那样，容量为2．6GB时的信息道间距TP3为0．74μm，容量为4．7GB时的信息道间距TP3为0．59μm。而且，跟踪控制的DPP法在两个副光束103a’SUB间的距离δ2等于信息道间距TP3时为最佳的设定。在本实施例中，δ2=0．67μm，该值设定为等于2．6GB和4．7GB容量时的各个信息道间距0．74μm和0．59μm的平均值，因此，在容量为2．6GB和4．7GB的两者的DVD-RAM盘中，都能实现由DPP法所进行的跟踪控制。
另一方面，图17表示了这样的状态由受光元件104a的受光图形P接受上述DVD用激光103a’的主光束103a’MAIN和两个副光束103a’SUB相对应的从DVD-RAM发出的返回光103a’-2的主光束103a’-2MAIN和两个副光束103a’-2SUB。(与DVD时相同)使主光束103a’-2MAIN透过用于象散性法的圆柱面105i，由此，与DVD盘时相同，聚焦控制信号FE3能够通过FE3=(VA+VC)-(VB+VD)而生成。
设计副光束103a’-2SUB间的距离L2’((650nm／780nm)L1’)，以使两个副光束103a’-2SUB分别由四等分光电二极管104e、f的光电二极管E1～E4及F1～F4进行均匀受光，在DPP中的跟踪控制中，使用来自这些四等分光电二极管104e、f的输出信号。即，跟踪控制信号TE3通过TE3=(VA+VD)+(VB+VC)-k1((VEF1+VEF4)-(VEF2+VEF3))(其中，VEF1～VEF4分别表示合计了光电二极管E1和F1、E2和F2、E3和F3、E4和F4的电压。并且，k1是预定的系数)而生成。
如以上那样，即使在CD、DVD、DVD-RAM的光盘中，也可以使用具有一个受光元件104a的受光部件104来生成重放信号和聚焦及跟踪控制信号。
如上述那样，根据本实施例，如图3、4所示的那样，构成光拾取装置100，在外壳106中在载架500上包括复合光学部件105；分别射出相互平行的DVD用的激光103a’(波长650nm带)和CD用的激光103a’(波长780nm带)103b’的发光部件102；安装固定具有接受返回光103a’-2、103b’-2的受光元件104a的受光部件104的复合光学单元101；以及物镜200、反射镜300、平行光管透镜400，能够通过复合光学部件105使各个返回光103a’-2、103b’-2的光轴相一致而从返回光出射面105p射向受光部件104，因此，能够用一个受光元件104a来接受该返回光103a’-2、103b’-2，能够使用包括了一般广泛地作为受光部件104所使用的一个受光元件的受光部件，因此，作为使用两波长的光学系统，能够简化为与例如CD专用的一波长光学系统相等。而且，受光部件104可以使用现有的，因此能够降低成本，因而能够降低光拾取装置100的成本。
复合光学单元101是把发光部件102、受光部件104和复合光学部件105安装固定在外壳106内而实现单元化，因此，光学系统的调整能够对每个复合光学单元101来进行其位置调整，由于此时发光部件102的发光位置与受光部件104的受光位置的相对关系不变化，因此，复合光学单元101的位置调整的允许范围变大，而没有必要进行精密的调整，而能够进一步简化调整工序。
如图5所示的那样，发光部件102容纳在一个组件中，由此，具有光源103a、103b的激光芯片103能够通过半导体处理类似的处理加工在预定的基板表面上，因此，发光部件102能够作为分立部件而大量生产，能够使发光部件102的成本便宜。因此，能够降低光拾取装置100的成本。
而且，复合光学部件105是树脂，在复合光学部件105的成型模具所进行的成型时，分别在出射面105b、返回光反射面105d”和入射面105a上同时直接形成第一和第二衍射光栅105f、105g和3束用衍射光栅105h，因此，不需要与复合光学部件105另外设置各个衍射光栅，而能够进一步降低复合光学部件105的成本。而且，由于用树脂形成复合光学部件105，与用玻璃形成的情况相比，材料的成本便宜，而得到成型变得容易的优点。
在CD61和DVD62的各个光盘上最好采用作为跟踪控制的3束法和DPP法，能够由受光部件104生成这些跟踪控制信号，因此，能够实现具有可靠性的光拾取装置。
本发明的复合光学部件和复合光学单元并不仅限于光拾取装置，能够用于使用波长不同的多个光源的光学装置。
发明的效果根据本发明，具有安装在光学装置上的外壳，在该外壳上安装固定发光部件、受光部件和复合光学部件，上述发光部件具有射出波长不同的光的多个发光元件，在上述复合光学部件中设有从上述发光部件射出的光入射的入射面和出射的出射面；设在该出射面上的使来自上述光学装置的返回光发生衍射的衍射装置；把由该衍射装置所衍射的光反射到上述受光部件中的反射面；同时，在该反射面上还设有使波长不同的光在上述受光部件的相同位置上成像的校正装置，由此，能够用一个复合光学单元适应于使用多个波长的光学装置，并且，由于具有校正装置，则受光部件可以是一个，并且，仅调整受光部件就能实现位置配合，因此，不会使调整工序中的成本增加。
而且，发光部件由包含发光元件的第一组件和设在该第一组件上的外部连接端子所构成，上述受光部件由包含受光元件的第二组件和设在该第二组件上的外部连接端子所构成，由此，使用分别以单体廉价制造的所谓分立部件作为发光部件和受光部件，来构成复合光学单元，因此，各部件的处理变得容易，并且，向外壳中的装配作业变得容易，能够降低部件成本和加工费。
而且，由于校正装置是衍射光栅，一般能够通过构成简单的光学元件来构成校正装置，而能够简化构造。
而且，由于衍射光栅是直接形成在反射面上的凹凸部，而能够与复合光学部件一体地形成，不需要另外设置衍射光栅，而能够进一步降低复合光学部件的成本。
而且，入射面和出射面配置成大致平行，发光部件配置在外壳中，以使来自发光元件的出射光的光轴与上述出射面大致正交，同时，上述反射面作为与上述出射面相倾斜的倾斜面，受光部件配置成与上述发光部件呈约90度的角度，由此，相对于外壳同时设置发光部件和受光部件，而不必成为加大配置面积的构成，能够相对于外壳紧凑地配置发光部件和受光部件，能够使光学单元成为实用的大小。
而且，设有衍射装置和校正装置的复合光学部件是树脂的，通过成型而整体形成，由此，与用玻璃形成复合光学部件的情况相比，材料的成本便宜，成型变得容易，而且，通过在复合光学部件成型时同时形成衍射装置和校正装置，能够缩短成型时间，而能够进一步降低复合光学部件的成本。
而且，光学装置是装载着物镜并进行光盘的记录或者重放的光拾取器，同时，使经过上述物镜而从发光部件射出的光照射到光盘上，由受光部件接受来自上述光盘的返回光，由此，本发明能够用于光拾取器。
根据本发明，包括波长不同并且光轴相互平行的激光入射的入射面；入射到该入射面上的上述各个激光所出射的出射面；从该出射面所出射的各激光的各返回光所入射的返回光入射面；入射到该返回光入射面上的上述各返回光所出射的返回光出射面；把入射到上述返回光入射面上的上述各返回光进行反射而传导到上述返回光出射面上的返回光反射面，在上述返回光入射面上设有衍射上述各返回光而传导到上述返回光反射面的相同位置上的第一衍射装置，在上述返回光反射面上设有校正传导到该返回光反射面上的上述各返回光的上述返回光反射面所对应的入射角之差，使反射后的上述各返回光的光轴相一致而传导到上述返回光出射面上的第二衍射装置，使光轴一致的上述各返回光从上述出射面射出，例如当具有多个光源的光学装置的光学系统适用于本发明的复合光学部件的场合，通过复合光学部件使各激光光轴相一致地从返回光出射面上射出，由此，能够用一个受光元件接受该返回光，能够使用具有一般广泛使用的一个受光元件的受光部件来作为受光部件，因此，即使是使用多个波长的光学系统，也能简化为与仅使用一个波长的光学系统等效。而且，由于受光部件使用现有的，则能够降低成本。而且，由于在光学系统的调整中能够仅进行受光部件的位置调整，而使调整工序变得简单。
而且，在外壳上安装固定发光部件、受光部件和复合光学部件，上述发光部件具有射出上述激光的多个光源，上述受光部件具有接受从上述返回光出射面射出的上述各返回光的受光元件，在上述外壳上设有射出从上述出射面所射出的上述各激光以及入射上述各返回光的入射出射口，由此，由于各部件被单元化，当在使用多个光源的光学装置的光学系统中使用本发明的复合光学单元时，光学系统重要使用该模块化的复合光学单元，由此，能够简化构成。而且，光学系统的调整可以对每个复合光学单元进行其位置调整，此时，由于发光部件的发光位置和受光部件的受光位置的相对关系没有变化，则复合光学单元的位置调整的允许范围变大，不需要进行精密的调整，能够使调整工序更简单。
而且，通过使发光部件容纳在一个组件中，各光源能够通过半导体处理类似的处理来在预定的基板表面上进行加工，因此，受光部件能够作为分立部件大量生产，可以使受光部件的成本变得便宜。因此，能够降低复合光学单元的成本。
而且，第一和第二衍射装置是由分别直接形成在上述返回光入射面和上述返回光反射面上的凹凸部构成的衍射光栅，由此，能够与复合光学部件一体形成，因此，不需要另外设置衍射光栅，能够进一步降低复合光学部件的成本，能够降低复合光学单元的成本。
而且，发光部件具有分别射出780nm带和650nm带的激光的两个光源，由此，能够用于配置用于记录或者重放DVD和CD的2波长激光的DVD用光拾取装置，能够实现廉价的光拾取装置。
而且，在入射面上设有3束用衍射光栅，把各激光变换为3束而从出射面射出，由受光元件接受来自光盘的各返回光，对于780nm带的激光，进行由3束法所进行的跟踪控制，对于650nm带的激光，进行DPP(差动推挽)法和DPD法(相位差法)两方的跟踪控制，由此，即使是用一个受光元件来接受各返回光的受光部件，也能对使用780nm带的激光的CD(CD-R)和使用650nm带的激光的DVD分别采用作为合适的跟踪控制的3束法和DPP法，能够实现具有可靠性的光拾取装置。
而且，设有第一和第二衍射装置以及3束用衍射光栅的复合光学部件是树脂的，通过成型而整体形成，由此，与用玻璃形成复合光学部件的情况相比，材料的成本便宜，成型变得容易，而且，通过在复合光学部件成型时同时形成第一和第二衍射装置以及3束用衍射光栅，能够缩短成型时间，而能够进一步降低复合光学部件的成本，因此，能够降低光学单元的成本。
而且，根据本发明，包括复合光学部件；具有射出波长不同并且光轴以预定间隔相互平行的激光的多个光源的发光部件；具有接受从返回光出射面射出的各返回光的受光元件的受光部件；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜，由此，即使在具有多个光源的光拾取装置的光学系统中，能够通过复合光学部件使各返回光的光轴一致而从返回光出射面射出，因此，能够用一个受光元件接受该返回光，能够使用具有一般广泛使用的一个受光元件的受光部件来作为受光部件，因此，能够实现具有简化为与例如CD专用的一个波长光学系统同等的光学系统的光拾取装置。而且，由于受光部件使用现有的，则能够降低成本。而且，由于在光学系统的调整中能够仅进行受光部件的位置调整，而使调整工序变得简单。
而且，根据本发明，包括复合光学单元；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜，由此，复合光学单元的各部件单元化构成，因此，即使是具有多个光源的光学系统，该光学系统可以主要使用该复合光学单元和物镜，因此，能够实现构成简单的光拾取装置。而且，光拾取装置的光学系统的调整能够对每个复合光学单元进行其位置调整，此时，由于发光部件的发光位置和受光部件的受光位置的相对关系没有变化，则复合光学单元的位置调整的允许范围变大，能够使调整工序更简单。
权利要求
1．一种复合光学单元，其特征在于，具有安装在光学装置上的外壳，在该外壳上安装固定发光部件、受光部件和复合光学部件，上述发光部件具有射出波长不同的光的多个发光元件，在上述复合光学部件中设有从上述发光部件射出的光入射的入射面和出射的出射面；设在该出射面上的使来自上述光学装置的返回光发生衍射的衍射装置；把由该衍射装置所衍射的光反射到上述受光部件中的反射面；同时，在该反射面上还设有使波长不同的光在上述受光部件的相同位置上成像的校正装置。
2．根据权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于，上述发光部件由包含上述多个发光元件的第一组件和设在该第一组件上的外部连接端子所构成，上述受光部件由包含上述受光元件的第二组件和设在该第二组件上的外部连接端子所构成。
3．根据权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于，上述校正装置是衍射光栅。
4．根据权利要求3所述的复合光学单元，其特征在于，上述衍射光栅是直接形成在上述反射面上的凹凸部。
5．根据权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于，上述入射面和上述出射面配置成大致平行，上述发光部件配置在上述外壳中，以使来自上述发光元件的出射光的光轴与上述出射面大致正交，同时，上述反射面作为与上述出射面相倾斜的倾斜面，上述受光部件配置成与上述发光部件呈约90度的角度。
6．根据权利要求1所述的复合光学单元，其的，通过成型而整体形成。
7．根据权利要求1所述的复合光学单元，其特征在于，上述光学装置是装载着物镜并进行光盘的记录或者重放的光拾取器，同时，使经过上述物镜而从上述发光部件射出的光照射到上述光盘上，由上述受光部件接受来自上述光盘的返回光。
8．一种复合光学部件，其特征在于，包括波长不同并且光轴相互平行的激光入射的入射面；入射到该入射面上的上述各个激光所出射的出射面；从该出射面所出射的各激光的各返回光所入射的返回光入射面；入射到该返回光入射面上的上述各返回光所出射的返回光出射面；把入射到上述返回光入射面上的上述各返回光进行反射而传导到上述返回光出射面上的返回光反射面，在上述返回光入射面上设有衍射上述各返回光而传导到上述返回光反射面的相同位置上的第一衍射装置，在上述返回光反射面上设有校正传导到该返回光反射面上的上述各返回光的上述返回光反射面所对应的入射角之差，使反射后的上述各返回光的光轴相一致而传导到上述返回光出射面上的第二衍射装置，使光轴一致的上述各返回光从上述出射面射出。
9．一种复合光学单元，其特征在于，在外壳上安装固定发光部件、受光部件和权利要求8所述的复合光学部件，上述发光部件具有射出上述激光的多个光源，上述受光部件具有接受从上述返回光出射面射出的上述各返回光的受光元件，在上述外壳上设有射出从上述出射面所射出的上述各激光以及入射上述各返回光的入射出射口。
10．根据权利要求9所述的复合光学单元，其特征在于，上述发光部件容纳在一个组件中。
11．根据权利要求9所述的复合光学单元，其特征在于，上述第一和第二衍射装置是由分别直接形成在上述返回光入射面和上述返回光反射面上的凹凸部构成的衍射光栅。
12．根据权利要求9所述的复合光学单元，其特征在于，上述发光部件具有分别射出780nm带和650nm带的激光的两个光源。
13．根据权利要求12所述的复合光学单元，其特征在于，在上述入射面上设有3束用衍射光栅，把上述各激光变换为3束而从上述出射面射出，由上述受光元件接受来自上述光盘的上述各返回光，对于上述780nm带的激光，进行由3束法所进行的跟踪控制，对于上述650nm带的激光，进行DPP(差动推挽)法和DPD法(相位差法)两方的跟踪控制。
14．根据权利要求13所述的复合光学单元，其特征在于，设有上述第一和第二衍射装置以及3束用衍射光栅的上述复合光学部件是树脂的，通过成型而整体形成。
15．一种光拾取装置，其特征在于，包括权利要求8所述的复合光学部件；具有射出波长不同并且光轴以预定间隔相互平行的激光的多个光源的发光部件；具有接受从上述返回光出射面射出的上述各返回光的受光元件的受光部件；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜。
16．一种光拾取装置，其特征在于，包括权利要求9所述的复合光学单元；用于把从上述出射面所射出的上述各激光聚光到光盘上的物镜。
全文摘要
本发明的目的是提供一种复合光学单元,可用于光拾取器。本发明具有安装在光拾取装置上的外壳,在外壳中安装固定半导体激光器、受光部件和复合光学部件,半导体激光器具有射出DVD用的短波长激光的激光二极管和射出CD用的长波长激光的激光二极管,在复合光学部件中设有:从半导体激光器射出的光入射的入射面和出射的出射面。
文档编号G11B7/125GK1290930SQ00124958
公开日2001年4月11日 申请日期2000年9月27日 优先权日1999年10月1日
发明者京谷升一, 山下龙磨 申请人:阿尔卑斯电气株式会社