专利名称：光读写头及使用它的光盘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光读写头及使用它向光学信息媒质例如光盘记录光学信息或从光学信息媒质播放信息的光盘。更具体地，本发明涉及光读写头及使用它的光盘，所述光盘能使用激光器模块记录信息，在所述激光器模块中安装了具有不同波长的半导体激光器。
在光学信息记录/播放装置例如光盘装置中，除了紧凑和薄以外，还期望有各种特性。
例如，对于使用单个紧凑光读写头的一个明显的要求是它能记录和播放CD-R(可写光盘，作为可写光盘媒质，其使用范围迅速扩大)和DVD-RAM(数字多用盘/数字视盘，近期发展起来的光盘媒质，可以高密度记录)。用于记录和播放CD-R的激光器的波长是约780nm，用于记录和播放DVD的激光器的波长是660nm。因此需要在单个的光读写头上安装780nm波长的激光器光源和660nm波长的激光器光源。
例如，日本延迟公开的专利申请平10-261240和日本延迟专利申请平10-289468提出了一种紧凑的光读写头，它在单个的单元中集成了用于CD的波长约780nm的半导体激光器芯片、用于DVD的波长约660nm的半导体激光器芯片和光检测器元件。
在不同位置的光出射点射出的激光束通常以不同的角度穿过透镜系统的不同位置。在这些光读写头中，从两个半导体芯片发出的激光束以不同的位置和不同的角度进入聚焦透镜。在日本延迟公开的专利申请平10-261240和日本延迟专利申请平10-289468的实施例中，用于DVD的波长660nm的半导体激光器芯片位于由聚焦透镜和准直透镜形成的透镜系统的光轴上。用于CD的波长780nm的半导体激光器芯片离开透镜系统的光轴布置。因为用于DVD的激光束直接从上面进入聚焦透镜，DVD激光器的光斑不会产生崎变。另一方面，用于CD的激光束以一个角度进入聚焦透镜，因此在用于CD的激光束光斑中易于产生崎变(尤其是彗形象差)。
在日本专利申请平10-261240中，使用了全息光学元件。在日本延迟专利申请平10-289468中，使用偏振棱镜(双折射板)或全息图的光学装置只允许易于CD的激光束的光程弯曲使得它笔直地进入聚焦透镜。
为记录信息，还需要光束整形装置以拾取半导体激光器发出的具有各向异性光密度分布的激光束并有效地将它聚焦成为具有各向同性光密度分布的光斑。
此外，对于光读写头的紧凑设计也有很大的要求。尽管在日本专利申请平10-261240和日本延迟专利申请平10-289468的实施例中未公开，通常要求聚焦透镜以外的光学元件布置在平行于盘面的平面上和一个向上投射的镜子将光束引导到聚焦透镜。
然而，在上述已有技术中，需要提供专用的全息光学元件，偏振棱镜(双折射板)等以便只弯曲已有CD的波长780nm的激光束的光程而对已有DVD的波长660nm的激光束没有影响。这增加了光读写头的光学元件的成本。
本发明的目的是提供一种光读写头及使用多波长光源利用它向光学信息媒质记录光学信息或从光学信息媒质播放信息的光盘装置，其中防止了位于光轴之外的半导体激光器发出的激光束的象差，没有使用新的、昂贵的光学元件；信息可以被记录，并且提供了薄的设计。
为了达到此目的，本发明的第一方面提供了一种光读写头，包括能反射不同波长的多个激光束的激光器光源；用于改变具有发散特征的光束宽度的装置，使得在激光器光源发出的多个激光束以相同的角度入射时它们以不同的角度出射，并改变所述多个激光束的光束宽度；用于聚焦从光束宽度改变装置出射的多个激光束为在光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置。对应于激光束的激光器光源位于从光束宽度改变装置的入口侧突起的光束路径附近，在多个激光束进入光束宽度改变装置的出射侧时。
在第一方面中，可以定位激光器光源使得从多个激光器光源射出的多个激光束在入射角公差范围之内进入光学聚焦装置。光束宽度改变装置可以是通过折射改变光束宽度的折射型光束宽度改变装置。
本发明第二方面提供了一种光读写头，包括反射不同波长的多个激光束的激光器光源；改变多个激光束的光束宽度的光束宽度改变装置；和聚焦从光束宽度改变装置出射的多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置。光束宽度光斑装置具有发散特征，使得从激光器光源射出的多个激光束在以相同的角度入射时以不同的角度出射。激光器光源按由波长决定的顺序布置，以便在从多个激光器光源射出的激光束从光束宽度改变装置出射时降低由发散特征导致的出射角偏移。
在第二方面中，光束宽度改变装置可以是通过折射改变光束宽度的折射型光束宽度改变装置。可以布置多个激光器光源，使得较长波长的激光器光源的位置更靠近由光束宽度改变装置的折射产生的折射光束的延伸线。折射型光束宽度改变装置可以是棱镜。
在本发明的第三方面，一种光读写头包括具有不同波长的多个半导体激光器芯片；使从半导体激光器芯片发出的多个激光束成为平行光束的准直透镜；将多个激光束在光学信息媒质上聚焦为光斑的光学聚焦装置；沿半导体激光器被设置的方向扩展激光束的宽度的光束整形棱镜。较长波长的拿大头激光器的位置更靠近从光束整形棱镜射出的光束的延伸线。
在第三方面中，光束整形棱镜包括反射表面，较长波长的半导体激光器芯片朝向所述光束整形棱镜的反射侧定位。并且，光束整形棱镜可以位于光学聚焦装置的下面。
本发明第四方面提供了一种光盘装置，其中光读写头的激光束投射在光学信息媒质上。从光学信息媒质上反射的激光束投射在多个光检测器元件上。由所述多个光检测器电学转换的信号用于提供控制信号和信息播放信号。光盘装置包括上述任一方面所述的光读写头。
图1是根据本发明的光盘装置的实施例的顶视图，从箭头B的侧视图和从箭头A的侧视图。
图2是根据本发明的激光器模块的实施例的前视图，和沿线D1-D2的剖视图。
图3是此实施例所使用的透镜驱动器的一个例子的顶视图，和沿线E1-E2的部分剖视图。
图4是表示化合物元件的四部件衍射光栅的衍射光栅图案的一个例子的平面图。
图5是图2的激光器模块的半导体衬底的实施例的前视图。
图6是用于很多聚焦失调检测信号、轨迹失调检测信号和信息播放信号的信号算法电路的实施例的方框图。
图7是描述轨迹本发明的光读写头的原理的光学系统的透视图。
图8是表示根据本发明的光读写头的向上的光束整形棱镜的结构的平面图。
图9是表示半导体芯片的另一个实施例的透视图。
图10是表示根据本发明的光盘装置的另一个实施例的侧视图。
图11是表示根据本发明的光读写头的另一个向上的光束整形棱镜的平面图。
现在参照附图描述光读写头和使用它的光盘装置。
图1是根据本发明的光盘装置的实施例的结构。图1(a)是顶视图。图1(b)是从箭头B方向看的图1(a)的侧视图。图1(c)是从箭头B方向看的图1(a)的侧视图。在图1(a)-1(c)中，相同的编号表示相同的元件。图中示出了光盘2，表示基底厚度约1.2mm的CD-ROM盘或CD-R盘，使用780nm波长的激光以记录和播放。或者，光盘2可以是基底厚度约0.6mm的DVD盘，使用660nm波长的激光以记录和播放。电机3安装到光盘装置1上，提供转动轴4旋转光盘2。光读写头5光盘2的径向在轨道7上通过由音圈电机、滑轮等形成的存取机构6移动。光读写头5内部配有一个双激光器模块8、一个准直透镜9、一个向上的光束整形棱镜10和一个透镜驱动器11。双激光器模块8配备有投射660nm激光束12a的半导体激光器芯片13a和投射780nm激光束12b的半导体激光器芯片13b。聚焦透镜15和由1/4波长板形成的化合物元件14和偏振的衍射光栅安装到透镜驱动器11。
其次，利用图2描述根据本发明的激光器模块的结构。
图2表示根据本发明的激光器模块的结构。图2(a)是前视图。图2(b)是沿图2(a)的D1-D2线的剖视图。在图中，封装21由具有良好导热性的材料例如氮化铝模制而成。多个引线22穿过封装21以传输电信号。硅等形成的半导体衬底24放在封装21内，用封装21和透光的玻璃板23密封。在半导体衬底24上通过腐蚀等形成缺口25，缺口25的倾斜的表面形成45°角的镜面。半导体激光器芯片13a和半导体激光器芯片13b安装在缺口25中，激光束12a、12b发射到图2(b)的右边，即，在镜面26的方向中。由镜面26反射的激光束12a、12b穿过玻璃板23并从双激光器模块8投射出。半导体激光器芯片13a、13b的有源层，即，发射激光束的层，大致与缺口25的平坦面平行地取向。因此，从面向图2(a)的位置观察，即，从与激光束12a、12b从图2(b)出射的方向相反的方向，激光束12a、12b的光密度分布形成大致椭圆的形状，其窄边在图2(a)的纵轴方向，宽边在图2(a)的横轴方向。图2(b)的激光束12a、12b表示进入准直透镜9之前的光束。
在图1(c)中，从双激光器模块8出射的激光束12a、12b通过准直透镜9形成平行光线并送入向上的光束整形棱镜10。在送入向上的光束整形棱镜10之前，激光束12a、12b的光密度分布在沿图1(c)的纸面平面的纵轴是窄的，而在沿垂直与图1(c)的纸面平面的轴方向是宽的。向上的光束整形棱镜10的作用是使激光束沿的纸面平面的纵轴展宽，提供更均匀的光密度分布。换句话说，在它们进入向上的光束整形棱镜10之前，具有在沿图1(c)的纸面平面的纵轴是窄的、而在沿垂直与图1(c)的纸面平面的轴方向是宽的光密度分布的激光束12a、12b穿过向上的光束整形棱镜10。激光束12a、12b的纵向长度根据向上的光束整形棱镜10的入射面相对于激光束12a、12b的角度而变化。因此，通过设定向上的光束整形棱镜10的入射面的角度，可以提供各向同性光密度分布的激光束12a、12b。具有各向同性光密度分布的激光束12a、12b被向上的光束整形棱镜10反射，进入化合物元件14和透镜驱动器11的聚焦透镜15。
接下来使用图3描述透镜驱动器。
图3是上面该实施例中使用的样品透镜驱动器的结构的图。图3(a)是从光盘方向看的透镜驱动器的顶视图。图3(b)是沿图3(a)的E1-E2线的部分剖视图。图3(b)中，画有光盘2以作参考。图中示出了线圈34、聚焦透镜15和其下面的化合物元件14。它们被固定到透镜保持器31，透镜保持器由支撑基座33使用弹簧32支撑。图3(b)中的实线36表示光读写头5的外壳的表面，其中安装有磁铁35、支撑基座33等。透镜驱动器11提供沿图3(b)的纸面纵向驱动化合物元件14和聚焦透镜15来提供聚焦控制，并通过沿图3(a)的纸面(沿光盘2的径向)纵向驱动化合物元件14和聚焦透镜15来提供轨道控制。
在该实施例中，当半导体激光器芯片13a、13b的激光束12a、12b进入有偏振的四部件衍射光栅和1/4波长板形成的化合物元件14时，光束作为寻常光进入。这时，光束12a、12b穿过衍射光束而不会被衍射，通过化合物元件14中的1/4波长板形成圆形光。光盘2反射的激光束12a、12b再次通过化合物元件14中的1/4波长板以形成异常光，然后异常光被偏振的四部件衍射光栅衍射。
下面描述四部件衍射光栅。
图4是化合物元件中四部件衍射光栅的衍射光栅图案的实例的平面图。如图所示，四部件衍射光栅40被分界线41、42分成四个区。圆43表示激光束12a或12b。光束被四部件衍射光栅40分成四个+1阶谱光束和四个-1阶谱光束。衍射光栅的四个区具有沿不同方向形成的沟槽，但沟槽是等间距的。因此八个+/-1阶谱光束具有不同的衍射取向，但衍射角的绝对值是相同的。这八个衍射光束被准直透镜9聚焦成为在包含半导体激光器芯片13a、13b的激光器模块8中的半导体衬底24的表面上的八个光斑。
下面利用图5详细描述激光器模块中半导体衬底24的一个实施例。
图5是图2的激光器模块中半导体衬底的实施例的前视图。半导体激光器芯片13a、13b安装在半导体衬底24中形成的缺口25中。半导体激光器芯片13a向图的右侧发射激光束12a。激光束12a在镜面26的位置51a处被反射，垂直地射出纸面。类似地，半导体激光器芯片13b向图的右侧发射激光束12b。激光束12b在镜面26的位置51b处被反射，垂直地射出纸面。
在图中，八个阴影的1/4圆表示被光盘2反射并被四部件衍射光束40分割的激光束12a的光斑52a。光斑52a位于圆周上，圆心在位置51a。八个白的(没有阴影)的1/4圆表示被光盘2反射并被四部件衍射光束40分割的激光束12b的光斑52b。光斑52b位于圆周上，圆心在位置51b。
光检测器元件53-1a、53-1b、53-2a、53-2b、53-3a、53-3b、53-4a、53-4b是面对面成对布置的长而薄的光检测器元件，通过聚焦失调检测信号。光检测器元件53-1a、53-1b，光检测器元件53-2a、53-2b，光检测器元件53-3a、53-3b，光检测器元件53-4a、53-4b分别成对。这四对从四个光斑52a或四个光斑52b接收光。聚焦失调检测使用四区光束通过刀刃方法(Foucault方法)进行。聚焦检测信号可以通过取四对光检测器元件53-1a、53-1b、53-2a、53-2b、53-3a、53-3b、53-4a、53-4b的输出信号的差以提供聚焦失调检测信号来提供。然而，在这个实施例中，如图所示，光接收元件由用铝等形成的导电膜54a、54b连接。计算从引线键和焊盘55的A端和B端的输出信号之间的差以获得聚焦失调信号。光检测器元件56a、56b、56c、56d，用于提供轨道失调检测信号和信息播放信号，被连接到焊盘55的C端、D端、E端和F端。
从焊盘55的A-F端输出的信号被送到图6所示的方块中以提供所需的信号。
图6是提供聚焦失调检测信号、轨道失调检测信号和信息播放信号的信号算法电路的方框图。在图中，差分电路61计算图5的引线键和焊盘55的A端和B端输出信号之间的差。差分电路61计算聚焦失调检测信号62。加法器63-1把C端和D端输出信号相加，加法器63-2把E端和F端输出信号相加。差分电路63-3取加法器63-1的输出信号和加法器63-2的输出信号之间的差，并为在使用具有引导沟槽等的光盘的情况下输出推挽轨道失调检测信号64。加法器63-4把加法器63-1的输出信号和加法器63-2的输出信号相加，并输出信息播放信号65。加法器66-1把C端和D端输出信号相加，加法器66-2把E端和F端输出信号相加。差分电路66-3取加法器66-1的输出信号和加法器66-2的输出信号之间的差。其输出信号67用于为在使用具有引导沟槽等的光盘的情况下提供相差轨道失调检测信号。聚焦失调检测信号和轨道失调检测信号送到图3的透镜驱动器11的线圈34，沿光轴方向和沿光盘径向驱动连接到透镜驱动器的聚焦透镜15，由此提供自动聚焦控制和轨道定位。结果从半导体激光器芯片13a或13b输出的激光束12a或12b的光密度被信息记录信号调制以记录在光盘上。而且通过保持从半导体激光器芯片13a或13b输出的激光束12a或12b的光密度恒定，记录在光盘2上的信息可以使用信息播放信号65播放。
下面参照附图7描述本发明的光读写头的原理。
图7是用于描述本发明的光读写头原理的例子的光学系统的透视图。图7(a)表示具有光束整形棱镜的光读写头的光学系统。半导体激光器芯片71a发射波长在约660nm的激光束72a。激光束72a通过准直透镜73成为平行光束，并被光束整形棱镜74折射，导致光束宽度沿进入纸面的轴展宽。然后该光束进入聚焦透镜75。如果半导体激光器芯片71a在相同的位置用波长为约780nm的半导体激光器芯片71b替换，射出的波长在约780nm的激光束与光束整形棱镜74有一个失调，如虚线76所示，然后光束对角线地进入聚焦透镜75。这是因为对于标准的光学材料，长波长的折射率将下降。
图7(b)中，为简便略去了图7(a)的准直透镜73和聚焦透镜75。激光束72a是半导体激光器芯片71a发出的波长约660nm的光束。虚线76表示在波长为约780nm的半导体激光器芯片71b放在半导体激光器71a的位置上时光束的出射方向。在波长为约780nm的半导体激光器芯片71b放在波长约为660nm的半导体激光器71a的位置上时，光束整形棱镜74的发散特性使波长为约780nm的激光束的出射角如虚线所示失调。如图所示，半导体激光器芯片71b从半导体激光器71a的位置向右旋转(顺时针)或移动到靠近从光束整形棱镜74的出射光束延伸的线的位置。利用这种结构，波长为约780nm的激光束72b被移动，使得光束整形棱镜74的发散特性引起的失调被抵消，到聚焦透镜的入射角的失调被降低。相反，如果波长为约780nm的激光器芯片放在虚线71c所示的位置，激光束将如虚线72c所示沿使由光束整形棱镜74的发散特性引起的出射角失调增加的方向失调，到聚焦透镜的入射角的失调也增加了。
基于上述，通过从波长为约660nm的激光器芯片71a移动波长为约780nm的激光器芯片71b，可以使两个激光束具有几乎相同的从光束整形棱镜74的出射角。
图7(c)表示配备有光束整形棱镜74的光读写头的光学系统。如图7(b)所示，准直透镜73和聚焦透镜75被略去以简化讨论。激光束72a是半导体激光器芯片71a发出的波长约660nm的光束。虚线76表示当将波长约780nm的半导体激光器芯片71b插入半导体激光器芯片71a的位置时激光束的出射方向。当半导体激光器71b移动到比半导体激光器71a的位置更靠近从光束整形棱镜74的出射光束的延伸线的位置时，即，它的位置逆时钟旋转到图7(c)的位置71b时，波长约780nm的激光束72b沿能取消光束整形棱镜74的发散特性产生的出射角失调的方向移动。结果，到聚焦透镜的入射角的移动降低了。相反，将波长约780nm的半导体激光器芯片放在虚线71c的位置导致激光束的出射角的移动由于光束整形棱镜74的发散特性而增加，且到聚焦透镜的入射角增加。
图7(d)表示带有与图1实施例相同的向上的光束整形棱镜10的光学系统。该图中没有画出图1的准直透镜9和聚焦透镜15。如同图7(c)，激光束72a是半导体激光器芯片71a发出的波长约660nm的光束。虚线76表示当将波长约780nm的半导体激光器芯片71b插入半导体激光器芯片71a的位置时激光束的出射方向。当半导体激光器芯片13b位于比半导体激光器13a的位置更靠近从向上的光束整形棱镜10内部折射的折射光束的延伸线的位置时，即，在图中的位置13b时，波长约780nm的激光束12b沿能取消向上的光束整形棱镜10的发散特性产生的出射角失调的方向移动，并且到聚焦透镜的入射角的移动降低了。相反，如果将波长约780nm的半导体激光器芯片放在虚线12c的位置，激光束将按虚线12c所示行进。由于向上的光束整形棱镜10的发散特性而产生的出射角失调将增加，且到聚焦透镜的入射角失调将增加。
如上所述，具有不同波长的半导体激光器芯片的位置可以适当地设置，使得到聚焦透镜的入射角基本相同。
而且，上述观点表示，不同波长的半导体激光器芯片应当放在靠近出射光束位置的位置，当半导体激光器芯片的光束从光束整形棱镜74的出射侧或向上的光束整形棱镜10行进到准直透镜73时，即，当激光束被反向投射时。
通过以此方式布置波长不同的半导体激光器芯片，半导体激光器芯片发出的激光束可以在入射角公差范围之内射入聚焦透镜。聚焦透镜的入射角公差范围随聚焦透镜而变化，因此需要定位半导体激光器芯片以使其落在所用的聚焦透镜的公差范围之内。
下面参考图8描述该实施例所用的向上的光束整形棱镜19的具体形状。
图8是根据本发明的光读写头的向上的光束整形棱镜的结构。图中所示的向上的光束整形棱镜10的材料是标准的玻璃质材料，以“BK7”表示。在入射/出射表面10a和发射表面10b之间的顶角θ是13.410度。发射表面10b和光读写头外壳的表面36之间的角度φ是31.768度。半导体激光器芯片13a的波长660nm的激光束12a从平行于外壳表面36的水平方向进入向上的光束整形棱镜10的入射表面10a。然后激光束12a相对于入射/出射表面10a的法向以71.641度的角进入向上的光束整形棱镜10，被折射和向下行进。然后被反射表面10b反射，向上行进，并相对于入射表面10a的法向以18.359度的角逸出向上的光束整形棱镜10。因此，激光束12a的方向垂直于光读写头外壳表面36。同时，在进入入射表面10a时为1.5mm的激光束的宽度，在射出后增加约2.4倍，变为3.6mm。如果波长约780nm的激光束水平和平行地投射到外壳表面36上对应于图7的虚线76的成象激光束的路径将由于发散而从激光束12a的出射角向纸面的左边倾斜0.106度。
如果图5的双激光器模块8的半导体衬底24上的半导体激光器芯片13a和13b被放置得使光出射点分开350微米，图1(c)的准直透镜9的焦距是7mm，且如图7(d)所示半导体激光器芯片13b放在半导体激光器芯片13b之上，则波长为780nm的半导体激光器13b的激光束12b从平行于表面36的水平方向之上约2.86度进入向上的光束整形棱镜10，如图8的虚线所示。激光束12b将从激光束12a的出射角在纸面中向右失调1.17度。相反如果半导体激光器芯片13b放在半导体激光器芯片13a下面，则波长为780nm的激光束将从平行于表面36的水平方向之下约2.86度进入向上的光束整形棱镜10，出射角将从激光束12a的出射角向左失调1.22度(图中未示出)。
因此，如图7(d)所示，将半导体激光器芯片13b定位在半导体激光器芯片13a之上可以降低在激光束12a和12b之间出射角的失调。
在上述的实施例中，通过以行布置多个半导体激光器芯片或以相同方式封装半导体激光器芯片来形成激光光源。然而，也可以如图9所示在单个半导体激光器芯片上布置多个不同波长的激光谐振器区。
图9是半导体激光器芯片的另一个实施例的透视图。在图中，以半导体工艺形成具有两个激光谐振器区的激光器芯片91。该激光谐振器区投射具有短波长的激光束92a和具有长波长的激光束92b。双激光器芯片91可以放在图5的两个激光器芯片13a、13b的位置。例如，激光束92a具有波长660nm，激光束92b具有波长780nm。发光点93a、93b之间的间隔为100微米，即，波长660nm的激光束93a平行于外壳表面36投射。这时，发光点93b投射出的波长780nm的激光束92b以在平行于外壳表面36的水平方向之上约0.818度的角度进入向上的光束整形棱镜10，如图8的虚线12b所示。从向上的光束整形棱镜10射出的激光束92b从与表面36垂直的方向向右倾斜0.242度的角度。
相反如果形成的双激光器芯片91使发光点93b位于发光点93a之下，从向上的光束整形棱镜10射出的激光束92b将从与表面36垂直的方向向左倾斜0.440度的角度。
因此，即使使用双激光器芯片91，如果发光点93b被放在发光点93a之上，激光束92a和92b之间的出射角失调将较小。
图10是根据本发明的光盘装置的另一个实施例的结构侧视图。图10与图1的差别在于双激光器模块10和向上的光束整形棱镜101。
不同于图1的半导体激光器芯片8，双激光器模块102设置为使半导体激光器芯片13a位于上面，而半导体激光器芯片13a位于图的下面。
图11是向上的光束整形棱镜101的结构的平面图。光束整形棱镜101所用的材料标为“BK7”的标准玻璃质材料。表面101a和表面101b之间的角度是29．526度，表面101b和表面101c之间的角度是20．962度。反射膜沉积在表面101c上。半导体激光器芯片13a发出的激光束12a的波长是660nm，以水平角度进入向上的光束整形棱镜101的表面101a，并被反射。折射的激光束12a相对于表面101b的法线方向以59.052度的角度撞击表面101b。BK7材料在波长660nm的折射率是1.51374且其临界角是41.347度。由于光束12a的入射角大于临界角，它被表面101b反射。然后激光束12a被表面101c反射，并再次撞击表面101b。然而，这时它垂直入射，使得它穿过表面101b并逸出向上的光束整形棱镜101。向上的光束整形棱镜101允许激光束12a的路径以直角弯曲，同时使激光束的宽度增大约2.2倍。如果，使用图11的向上的光束整形棱镜101，波长为780nm的激光束以与激光束12a相同的水平角度投射，与激光束12a的出射角相比，向上的光束整形棱镜101的发散将使激光束在图中向左偏移0.14度。如果波长780nm的激光束12b以在图中从激光束12b的水平角度向上偏移0.306度的角度投射，如图11所示它可以与激光束12a相同地垂直射出表面101b。因此，如在图10中一样，双激光器模块102中的半导体激光器芯片13a、13b的布置使得半导体激光器芯片13a位于图的上边且半导体激光器芯片13b位于图的下边。
如上所述，本发明利用光束整形棱镜对于不同激光束波长的不同发散特性，对于至少一个波长的激光束防止了激光光斑中的彗形象差。
而且，根据本发明，对于使用多个光源向光学信息媒质记录播放信息或从光学信息媒质中读取播放信息的光读写头，可以提供不需要新的昂贵的光学部件的光读写头和使用它的光盘装置，它对于从离开光轴放置的半导体激光器发出的激光束倾向于不会产生象差，这样可以记录信息，而且能用薄的设计形成。
根据本发明在使用多波长激光器光源的场合能降低激光束产生的象差。
权利要求
1.一种光读写头，包括发射不同波长的多个激光束的激光器光源；具有发散特性用于转换光束宽度的装置，使得从所述激光器光源发出的多个激光束当所述多个激光束以相同的角度入射时以不同的角度出射，并转换所述多个激光束的光束宽度；用于聚焦从所述光束宽度转换装置射出的所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；其中当多个激光束进入光束转换装置的出射侧时，对应于所述激光束的所述激光器光源位于从光束宽度转换装置的入射侧投射的激光束路径的附近。
2.根据权利要求1的光读写头，特征在于所述激光器光源的位置使得从所述激光器光源发出的所述多个激光束在入射角公差范围之内进入所述光学聚焦装置。
3.根据权利要求1的光读写头，特征在于所述光束宽度转换装置是用于转换光束宽度的折射型装置，通过折射来转换光束宽度。
4.一种光读写头，包括发射不同波长的多个激光束的激光器光源；用于转换所述多个激光束的光束宽度的装置，和用于光学聚焦从所述光束宽度转换装置射出的所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；其中所述光束宽度转换装置具有发散特性使得从所述激光器光源发出的多个激光束当所述多个激光束以相同的角度入射时以不同的角度出射；和所述激光器光源按波长顺序布置成一个序列以在所述多个激光器光源发出的所述激光束从所述光束宽度转换装置出射时降低由所述发散特性引起的出射角中的偏移。
5.根据权利要求4的光读写头，特征在于所述光束宽度转换装置是用于转换光束宽度的折射型装置，通过折射来转换光束宽度；和所述多个激光器光源的布置使得较长波长的所述激光器光源位于更靠近由所述光束宽度转换装置的折射产生的折射光束的延伸线。
6.根据权利要求5的光读写头，特征在于所述折射型光束宽度转换装置是棱镜。
7.一种光读写头，包括具有不同波长的多个半导体激光器；使所述半导体激光器芯片发出的多个激光束形成平行光束的准直透镜；用于光学聚焦所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；用于在布置有半导体激光器芯片的方向扩展所述激光束的光束整形棱镜；其中较长波长的所述半导体激光器芯片的位置较接近从所述光束整形棱镜出射的光束的延伸线。
8.根据权利要求7的光读写头，特征在于所述光束整形棱镜包括反射表面；和较长波长的半导体激光器芯片的位置朝向所述光束整形棱镜的一个反射侧。
9.根据权利要求8的光读写头，特征在于所述光束整形棱镜位于所述光学聚焦装置下面。
10.一种光盘装置，包括一个光读写头，包括发射不同波长的多个激光束的激光器光源；具有发散特性的用于转换光束宽度的装置，使得从所述激光器光源发出所述多个激光束在以相同的角度入射时以不同的角度出射并转换所述多个激光束的光束宽度；用于光学聚焦从所述光束宽度转换装置射出的所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；其中对应于所述激光束的所述激光器光源在所述多个激光束进入所述光束宽度转换装置的出射侧时位于从所述光束宽度转换装置投射的激光束的路径的附近；其中来自所述光读写头的激光束投射到所述光学信息媒质上；从所述光学信息媒质反射的激光束投射到多个光检测器元件上；和由所述多个光检测器电子转换的信号被用于提供控制信号和信息播放信号。
11.一种光盘装置，包括一种光读写头，包括发射不同波长的多个激光束的激光器光源；用于转换所述多个激光束的光束宽度的光束宽度转换装置，和用于光学聚焦从所述光束宽度转换装置射出的所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；其中所述光束宽度转换装置具有发散特性使得从所述激光器光源发出的多个激光束当所述多个激光束以相同的角度入射时以不同的角度出射；和所述激光器光源按波长顺序布置成一个序列以在所述多个激光器光源发出的所述激光束从所述光束宽度转换装置出射时降低由所述发散特性引起的出射角中的偏移；其中来自所述光读写头的激光束投射到所述光学信息媒质上；从所述光学信息媒质反射的激光束投射到多个光检测器元件上；和由所述多个光检测器电子转换的信号被用于提供控制信号和信息播放信号。
12.一种光盘装置，包括一个光读写头，包括具有不同波长的多个半导体激光器；使所述半导体激光器芯片发出的多个激光束形成平行光束的准直透镜；用于光学聚焦所述多个激光束为光学信息媒质上的光斑的光学聚焦装置；用于在布置有半导体激光器芯片的方向扩展所述激光束的光束整形棱镜；其中较长波长的所述半导体激光器芯片的位置较接近从所述光束整形棱镜出射的光束的延伸线；其中来自所述光读写头的激光束投射到所述光学信息媒质上；从所述光学信息媒质反射的激光束投射到多个光检测器元件上；和由所述多个光检测器电子转换的信号被用于提供控制信号和信息播放信号。
全文摘要
在具有不同波长的多个半导体激光器芯片的光读写头中,降低了相对于光轴以一个角度投射的激光束产生的彗形象差。为此,具有发散特性的向上的光束整形棱镜放在聚焦透镜的入射侧。较长波长的半导体激光器芯片的位置更靠近由折射得到的折射光束的延伸线。
文档编号G11B7/135GK1325107SQ0111205
公开日2001年12月5日 申请日期2001年3月23日 优先权日2000年5月24日
发明者中村滋, 有川康之, 重松和男 申请人:株式会社日立制作所