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传感器装置

阅读:267发布:2022-10-02

专利汇可以提供传感器装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种光 传感器 装置,具有:产生光束的 半导体 激光器 光源 、将光束分离成主光束和副光束的衍射光栅、将用衍射光栅产生的主光束和副光束引入光信息介质上的光学元件、从光信息介质反射的反射光检测 信号 的受光元件,半导体激光器光源由双 波长 半导体激光器元件构成,双波长半导体激光器元件将产生波长λ1的光束的半导体激光器芯片和产生波长λ2的光束的半导体激光器芯片集成在一个芯片上或接近地偏置;衍射光栅具有将双波长半导体激光器元件产生的波长λ1的光束或波长λ2的光束分离成主光束和副光束的一个衍射周期Λ;对不同轨道间距的光信息介质进行信息记录。该光传感器装置适用于两种不同轨道间距的光信息介质。,下面是传感器装置专利的具体信息内容。

1.一种光传感器装置,具有:产生光束的半导体激光器光源、 将上述光束分离成主光束和副光束的衍射光栅、将用上述衍射光栅产 生的上述主光束和副光束引入光信息介质上的光学元件、从上述光信 息介质反射的反射光检测信号的受光元件,其特征在于,
上述半导体激光器光源由双波长半导体激光器元件构成,在该双 波长半导体激光器元件中,产生波长λ1的光束的半导体激光器芯片 和产生波长λ2的光束的半导体激光器芯片集成在一个芯片上,或接 近地偏置;
上述衍射光栅具有将上述双波长半导体激光器元件产生的上述 波长λ1的光束或上述波长λ2的光束分离成主光束和副光束的一个 衍射周期Λ;
还包括作为聚光装置的准直透镜;
上述衍射光栅被布置在上述双波长半导体激光器元件和上述准 直透镜之间;
对不同轨道间距的光信息介质进行信息记录或读取、及伴随该记 录和读取的跟踪控制;
在对轨道间距T1的第1光信息介质记录或再生时使用上述波长 λ1的光束,对轨道间距T2的第2光信息介质记录或再生时使用上 述波长λ2的光束,将通过上述衍射光栅衍射上述波长λ1的光束而 产生的主光束和副光束在上述第1光信息介质上的间隔设定为L1, 将通过上述衍射光栅衍射上述波长λ2的光束而产生的主光束和副光 束在上述第2光信息介质上的间隔设定为L2,将m和n设定为0以 上整数时,下述关系式成立:
L2=(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1;
在将从上述波长λ1的半导体激光器芯片及上述波长λ2的半导 体激光器芯片到上述衍射光栅的距离设定为d,该d是换算为空气折 射系数的值,将对上述第1光信息介质记录或再生时的光学倍率设定 为β1,将对上述第2光信息介质记录或再生时的光学倍率设定为β2 时,下述关系式成立:
β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-
β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}
0
dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}
 =β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)}。
2.如权利要求1记载的光传感器装置,其特征在于:将连接上述 衍射光栅衍射上述波长λ1的光束而产生的主光束和副光束在上述第 1光信息介质上的各中心点的直线、与垂直于上述第1光信息介质的 轨道间距方向的直线所形成的度设定为α1,其中0<α1<90,将 连接上述衍射光栅衍射上述波长λ2的光束而产生的主光束和副光束 在上述第2光信息介质上的各中心点的直线与垂直于上述第2光信息 介质的轨道间距方向的直线所形成的角度设定为α2,其中0<α2< 90,此时下述关系式成立:
α1=α2=sin-1{(2m+1)×T1/2/L1}
        =sin-1{(2n+1)×T2/2/L2}。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种光盘驱动装置的主要部件光传感器(pickup)装 置,特别涉及一种可在不同轨道间距的CD系列(CD、CD-ROM、 CD-R、CD-RW)和DVD系列(DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、 DVD-RW)两种光盘上进行信息记录、再生、删除的光传感器装置

背景技术

参照图3说明传统的光传感器装置的构成及工作原理。该装置能 够在CD系列光盘110及DVD系列光盘111上进行信息记录、再生、 删除。为便于说明,在图3中同时示出了CD系列光盘110及DVD 系列光盘111,但实际上安装其中任一方的光盘。CD系列光盘110 或DVD系列光盘111是使通用面P对着物镜109安装的。在通面用 P的背面设有记录面110a或111a。由于CD系列光盘110的厚度比 DVD系列光盘111的厚度厚,因此对于物镜109的内侧面,CD系列 光盘110离物镜109的距离远。
该装置具有红外半导体激光器元件101及红色半导体激光器元件 102。在从激光器元件101、102到光盘110、111间的光路中,配置 有三光束产生用衍射光栅103、104、光束分离器105、准直透镜106、 光束分离器107、聚光透镜112、受光元件113、反射镜108及物镜 109。三光束产生用衍射光栅103、104将由红外半导体激光器元件 101及红色半导体激光器元件102射出的光束分别形成三条光束。光 束分离器105将经过三光束产生用衍射光栅103、104的光引入同一 光轴上。准直透镜106、光束分离器107、物镜109及聚光透镜112 是聚光装置。光束分离器107分离来自光盘110、111的反射光。
该光传感器装置的运转如以下所述。在对CD系列光盘110进行 信息记录、再生、删除时,红外半导体激光器元件101开始工作。三 光束产生用衍射光栅103衍射从红外半导体激光器元件101射出的用 实线表示的光束,分离成三条光束(0次衍射光主光束和±1次衍射 光副光束)。三条光束透过光束分离器105后,通过准直透镜106由 散射光束变成平行光束,经反射镜108入射在物镜109上,然后聚光 在CD系列光盘110上。从CD系列光盘110上反射的反射光经过物 镜109、反射镜108,通过光束分离器107改变方向,由聚光透镜112 聚光在受光元件113上。从入射到受光元件113的主光束及副光束检 测RF信号、聚焦误差信号、跟踪误差信号。
此外,在对DVD系列光盘111进行信息记录、再生、删除时, 红色半导体激光器元件102开始工作。三光束产生用衍射光栅104衍 射从红色半导体激光器元件102射出的用虚线表示的光束,分离成三 条光束(0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三条光束通过光 束分离器105改变方向后,通过准直镜106由散射光束变成平行光束, 借助反射镜108入射在物镜109上,然后聚光在DVD系列光盘110 上。从DVD系列光盘110上反射的反射光经过物镜109、反射镜108, 通过光束分离器107改变方向,由聚光透镜112聚光在受光元件113 上。从入射到受光元件113的主光束及副光束检测RF信号、聚焦误 差信号、跟踪误差信号。
但是,在如图3所示的传统的光传感器装置中,为适应CD系列 光盘和DVD系列光盘,需要两个半导体激光器元件、两个衍射光栅 及将从两个半导体激光器元件射出的光引入同一光轴上的光束分离 器105。所以,光传感器装置很难达到小型化。此外,由于光学部件 件数多,各光学部件之间的位置调整烦杂,对于以一种光盘为对象的 光传感器装置来讲,存在大幅度增加部件材料费用及调整成本的问 题。

发明内容

本发明的目的是,将与CD系列光盘和DVD系列光盘相对应、 进行信息记录、再生、删除的光传感器装置小型化、低成本化。
本发明的光传感器装置,具有:产生光束的半导体激光器光源、 将上述光束分离成主光束和副光束的衍射光栅、将用上述衍射光栅产 生的上述主光束和副光束引入光信息介质上的光学元件、从上述光信 息介质反射的反射光检测信号的受光元件,其特征在于,上述半导体 激光器光源由双波长半导体激光器元件构成,在该双波长半导体激光 器元件中,产生波长λ1的光束的半导体激光器芯片和产生波长λ2 的光束的半导体激光器芯片集成在一个芯片上,或接近地偏置;上述 衍射光栅具有将上述双波长半导体激光器元件产生的上述波长λ1的 光束或上述波长λ2的光束分离成主光束和副光束的一个衍射周期 Λ;对不同轨道间距的光信息介质进行信息记录或读取、及伴随该记 录和读取的跟踪控制。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的光传感器装置的光学系统的示意 图。
图2A及图2B分别表示本发明实施方式中CD系列光盘及DVD 系列光盘的轨道间距与主光束及副光束的位置关系的示意图。
图3是表示传统的光传感器装置中光学系统的示意图。

具体实施方式

在本发明的光传感器装置中,通过双波长半导体激光器元件产生 第1波长的光束或第2波长的光束,利用具有一个衍射周期的衍射光 栅将光束分离成主光束和副光束。由此,由一组半导体激光器元件和 三光束产生用衍射光栅构成适合在CD系列光盘和DVD系列光盘上 进行信息记录、再生及删除的光传感器装置。因此,能够容易实现光 传感器装置的小型化。此外,还可削减光学部件件数,简化光传感器 装置的调整工序并降低成本。
较佳的结构是,在轨道间距T1的第1光信息介质上记录或再生 时使用上述波长λ1的光束,在轨道间距T2的第2光信息介质上记 录或再生时使用上述波长λ2的光束,将通过上述衍射光栅衍射上述 波长λ1的光束而产生的主光束和副光束在上述第1光信息介质上的 间隔设定为L1,通过上述衍射光栅衍射上述波长λ2的光束而产生的 主光束和副光束在上述第2光信息介质上的间隔设定为L2,m和n 设定为0以上整数时,下述关系式成立:
L2=(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1
此外,较佳的结构是,在将连接上述衍射光栅衍射上述波长λ1 的光束而产生的主光束和副光束在上述第1光信息介质上的各中心 点的直线、与垂直于上述第1光信息介质的轨道间距方向的直线所形 成的度设定为α1(0<α1<90#);将连接上述衍射光栅衍射上述 波长λ2的光束而产生的主光束和副光束在上述第2光信息介质上的 各中心的直线、与垂直于上述第2光信息介质的轨道间距方向的直线 所形成的角度设定为α2(0<α2<90)时,下述关系式成立:
α1=α2=sin-1{(2m+1)×T1/2/L1}
        =sin-1{(2n+1)×T2/2/L2}
在以上的构成中,构成最好是,在将从上述波长λ1的半导体激 光器芯片及上述波长λ2的半导体激光器芯片到上述衍射光栅的空气 换算距离设定为d,将在上述第1光信息介质上记录或再生时的光学 倍率设定为β1,将在上述第2光信息介质上记录或再生时的光学倍 率设定为β2时,下述关系式成立:
β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-
β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}
0
dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}
 =β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)}
如上所述,通过最佳设计衍射光栅的位置及周期,只使用一个衍 射光栅就能够构成最佳的光学系统。
以下,参照图1和图2说明本发明实施方式中的光传感器装置。 图1表示本发明实施方式的光传感器装置的光学系统。为便于说明, 在图1中同时示出了CD系列光盘7及DVD系列光盘8,但实际上 在光盘安装部位(图中未示出)安装任一种的光盘。记录面7a或8a 的背面对着物镜109安装的。在该装置中,采用了双波长半导体激光 器元件1。在双波长半导体激光器元件1中,红外半导体激光器芯片 和红色半导体激光器芯片被集成化。在双波长半导体激光器元件1到 CD系列光盘7或DVD系列光盘8之间的光路中,配置有三光束产 生用衍射光栅2、作为聚光装置的准直透镜3及物镜6、光束分离器 4、反射镜5、聚光透镜9以及受光元件10。光束分离器4分离从光 盘上反射的反射光。由聚光透镜9将光束分离器4分离的反射光引入 受光元件10。
以下说明上述光传感器装置的工作情况。在对CD系列光盘7进 行信息记录、再生或删除时,双波长半导体激光器元件1开始工作。 用三光束产生用衍射光栅2衍射从双波长半导体激光器元件1射出的 用实线表示的红外光(波长λ1=785nm)光束,并分离成三条光束 (0次衍射光主光束和±1次衍射光副光束)。三条光束通过准直透镜 3由散射光束变成平行光束,经反射镜5入射在物镜6上,然后聚光 在CD系列光盘7上。从CD系列光盘7反射的反射光经过物镜6、 反射镜5,通过光束分离器4改变方向,由聚光透镜9聚光在受光元 件10上。从入射到受光元件10的主光束及副光束检测RF信号、聚 焦误差信号、跟踪误差信号。
此外,在对DVD系列光盘8进行信息记录、再生或删除时,双 波长半导体激光器元件1的红色半导体激光器芯片开始工作。用三光 束产生用衍射光栅2衍射从双波长半导体激光器元件1射出的用虚线 表示的红色光(波长λ2=650nm)光束,并分离三条光束(0次衍射 光主光束和±1次衍射光副光束)。三条光束通过准直透镜3由散射 光束变成平行光束,经反射镜5入射在物镜6上,然后聚光在DVD 系列光盘8上。从DVD系列光盘8反射的反射光经过物镜6、反射 镜5,通过光束分离器4改变方向,由聚光透镜9聚光在受光元件10 上。从入射到受光元件10的主光束及副光束检测RF信号、聚焦误 差信号、跟踪误差信号。
根据本实施方式,如后述那样,通过设定三光束产生用衍射光栅 2的周期Λ及位置,可以得到如图2A和图2B所示那样的光束和轨道 的配置关系。此处所说的三光束产生用衍射光栅2的位置,指的是从 构成双波长半导体激光器元件1的红外/红色半导体激光器芯片的出 射端面到三光束产生用衍射光栅2的空气换算长度d。
图2A表示CD系列光盘7(轨道间距T1)的凸缘(land)11及 沟槽(groove)12与聚光在它们上面的主光束13及副光束14的关系。 图2B表示DVD系列光盘8(轨道间距T2)的凸缘15及沟槽16与聚 光在它们上面的主光束17及副光束18的关系。在主光束13、17分 别位于沟槽12、16上面时,副光束14、18分别位于凸缘11、15上 面,而且连接主光束和副光束中心点的直线与垂直于轨道间距方向的 直线所形成的角度α相互相等。
以下,详细说明本实施方式中的三光束产生用衍射光栅2的周期 Λ及配置。如图2A及图2B所示,在主光束和副光束位于光盘上面 时,如将主光束13和副光束14间的距离设定为L1,主光束17和副 光束18间的距离设定为L2,0以上的整数设定为m、n时,成立以 下关系式:
L1×sinα=(2m+1)×T1/2…(1)
L2×sinα=(2n+1)×T2/2…(2)
此处,图2所示的本实施方式的构成相当于m、n都为0时的情 况,但为了表示更一般的情况,所以采用m、n进行说明。
此外,如果红外光λ1的三光束产生用衍射光栅2形成的衍射角 设定为θ1,红色光λ2的三光束产生用衍射光栅2形成的衍射角设 定为θ2,在与三光束产生用衍射光栅2的周期Λ之间成立以下关系 式:
Λ×sinθ1=λ1…    (3)
Λ×sinθ2=λ2…    (4)
此外,如果将在CD系列光盘上记录、再生或删除信息时的光学 倍率设定为β1,将在DVD系列光盘上记录、再生或删除信息时的光 学倍率设定为β2,光盘上的主光束和副光束间的距离L1、L2以及 从红外/红色半导体激光器芯片出射端面到三光束产生用衍射光栅2 的空气换算长度之间成立以下关系式:
d×tanθ1β1×L1…  (5)
d×tanθ2β2×L2…  (6)
此处,如果通过公式(1)~(6)求出与三光束产生用衍射光栅 2的周期Λ(不定值)和确定值T1、T2、β1、β2、m、n、λ1、λ 2的关系,成立如下关系式:
β1×tan{sin-1(λ2/Λ)}-
β2×(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×tan{sin-1(λ1/Λ)}
0              …     (7)
由此,从式(7)求出衍射光栅2的周期Λ。
此外,关于L1、L2、d,如果首先对L1选择了光驱动装置系统 上的适当值,由式(1)、(2)求出L2:
L2=(2n+1)/(2m+1)×T2/T1×L1 …    (8)
此外,由式(1)、(2)、(5)、(6)求出此时的d及α为:
α=sin-1{(2m+1)×T1/2/L1} …    (9)
dβ1×L1/tan{sin-1(λ1/Λ)}
=β2×L2/tan{sin-1(λ2/Λ)}       …(10)
通过利用以上所示的三光束产生用衍射光栅2的位置及周期的关 系,能够只使用一个双波长半导体激光器元件1和一个三光束产生用 衍射光栅2,构成在不同轨道间距的光盘上进行记录、再生或删除信 息的光传感器装置。这样就不需要像以往那样分别采用两组半导体激 光器元件和两组三光束产生用衍射光栅,因此能够容易使装置小型 化。
此外,还能削减光学部件件数,同时简化光传感器装置的调整工 序,大幅度降低成本。
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