CN1981334A - 拾光器 - Google Patents
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Abstract
一种拾光器,使衍射光栅(3)的光栅常数在整个光栅上恒定,并且使由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义的、称为栅面L与栅槽G的L/G负载比的负载比率沿与衍射光栅的栅槽正交的方向连续变化。例如,在衍射光栅的中央部L/G负载比接近50%,在衍射光栅(3)的外缘部接近100%。通过这样,既能减少拾光器的部件数量、又能使记录和再现时的光量损耗最小。
Description
技术领域
本发明涉及利用对光盘等信息记录媒体照射半导体激光器的光、在该信息记录媒体的记录面记录信息或再现写入该信息记录媒体的记录面的信息的拾光器。
背景技术
近年来,信息记录领域中,到处开展有关光学信息记录方式的研究。此光学信息记录方式具有能以非接触进行记录再现、能适应再现专用型和添加记录型、可改写型的各种存储器形态等许多优点。因此,作为能实现价廉的大容量媒体的光学信息记录方式,可考虑从产业用到民生用的广泛用途。
作为这些光盘器件最近的走向,在CD(Compact Disc:音频光盘)和DVD(Digital Versatile Disc:数字多功能光盘)等已成为业界标准的直径12厘米的光盘中,按以下3个方向大力进行研制。第1方向是增多每单位面积的信息记录容量(高密度化),第2方向是在这些成为业界标准的光盘中按照倍速记录那样提高信息写入速度(高传输速率化),第3方向是针对移动用途减小光盘和光盘再现装置的规模而不减少信息记录量。
这些走向中,作为用于增多每单位面积信息记录容量的方案,大力进行以蓝光(Blue-ray)光盘(下文称为BD)为代表的采用蓝紫色半导体激光器的短波长光源、并使用数值孔径大于等于0.8的物镜以减小汇聚光点直径的拾光器的研制。按照这些办法,与已有的CD和DVD相比,波长短且数值孔径大,因而能减小光点的尺寸。然而,用于光束整形、光路变换、聚光等的光元件数量变多,所以拾光器的规模比已有的CD和DVD等的记录再现中用的拾光器大。
因此,尤其在考虑今后扩展到移动用途时,必须开发小型化的技术。作为进行拾光器小型化用的方向,除将每一光部件的规模减小到极限的方向外,还可考虑将不少于2个光部件的性能汇总到1个光部件的方向。尤其是对后者的元件开发,除减小规模的效果外,有时还能削减成本,因而已提出下面列举的几个方案。
首先,如图15所示,特开昭62-18502号公报记载的拾光器中,采用具有中心部的光强度大而周边部的光强度小的光强度分布的半导体激光器1。对该半导体激光器1隔开规定距离,配置至少在一个面形成同心圆状炫耀型衍射光栅的栅型透镜22(下文称为GL)。而且,使GL22的栅槽深度在中央部浅,在周边部深。
此拾光器中,将半导体激光器1出射的光平行化为GL22的+1次衍射光,由物镜7汇聚到光盘上。通过使GL22产生的+1次衍射光的中央部的衍射效率低于周边部,能谋求光源出射的高斯型光束的光束强度平坦。由此,能使物镜7的汇聚特性形成优良的强度分布。
又,图16所示的特开平7-262594号公报记载的拾光器中,将以去除半导体激光器1出射的光中大于等于规定强度的光为目的的全息光学元件15配置在半导体激光器1至物镜7的光路中。按照此结构,在前往路径上,半导体激光器1出射的高斯型光束通过全息光学元件15,从而光束强度得以平坦,能使物镜7的汇聚特性改善。在返回路径上,从光盘8返回的光在同一全息光学元件15受到衍射,照射到监视器用的感光元件,从而能检测出RF信号和伺服信号。
专利文献1:特开昭62-18502号公报
专利文献2:特开平7-262594号公报
特开昭62-18502号公报揭示的结构,使具有高斯型强度分布的半导体激光器1的出射光通过GL22,从而谋求光强度分布平坦,能改善物镜7上的汇聚特性。然而,此办法在物镜的聚光中未利用GL22产生的+1次衍射光以外的光(0次光、-1次光等),结果造成足与进行光强度分布平坦化的部分相当的光耦合效率降低。
又,特开平7-262594号公报揭示的结构,通过去除半导体激光器1的出射光中大于等于规定强度的光,与日本国专利公开昭62-18502号公报揭示的相同,也能改善物镜7上的汇聚特性。而且,通过使返回路径的光在同一全息光学元件15受到衍射,并监视衍射光,能检测出RF信号和伺服信号。然而,由于全息光学元件15在前往路径和返回路径这两个路径上都起作用,结果造成用作伺服信号的光量降低。
蓝紫色半导体激光器的发光特性,在当前状况下,与CD和DVD等使用的红色半导体激光器和红外半导体激光器相比,在发光效率方面并不充分。注视今后光盘的多层化和倍速记录时,需要极力抑制记录和再现时的光量损耗。
因此,本发明是为解决上述课题而完成的,其目的为:提供一种既能减少部件数量、又能使记录和再现时的光量损耗最小的拾光器。
发明内容
为了解决上述课题,按照基于本发明的拾光器的某一方面,该拾光器将来自半导体激光器的光、经过衍射光栅和分光元件引导到物镜,利用物镜使其汇聚到光盘上,并将来自所述光盘的反射光、经过所述物镜和分光元件耦合到感光元件,从而进行所述光盘上的记录信号光和伺服信号光的读取,其中,所述衍射光栅的光栅常数在整个光栅上恒定,栅面(L)与栅槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比),从与所述衍射光栅的栅槽正交的方向的中央部沿与所述光栅的栅槽正交的方向往所述衍射光栅的外缘部连续变化。
所述拾光器中,最好由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅的中央部接近50%,并且栅面比率往与所述衍射光栅的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,栅槽比率往与所述衍射光栅的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
所述拾光器中,将所述半导体激光器配置成出射的光的偏振面垂直于所述衍射光栅的栅槽方向更好。
按照基于本发明的拾光器的另一方面,该拾光器将来自半导体激光器的光、经过衍射光栅和分光元件引导到物镜,利用物镜使其汇聚到光盘上,并将来自所述光盘的反射光、经过所述物镜和分光元件耦合到感光元件,从而进行所述光盘上的记录信号光和伺服信号光的读取,其中,所述衍射光栅的光栅常数在整个光栅上恒定,栅面(L)与栅槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比)从与所述衍射光栅的栅槽平行的方向的中央部沿与所述光栅的栅槽正交的方向往所述衍射光栅的外缘部连续变化。
所述拾光器中,最好由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅的中央部接近50%,并且栅面比率往与所述衍射光栅的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,栅槽比率往与所述衍射光栅的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
所述拾光器中,将所述半导体激光器配置成出射的光的偏振面平行于所述衍射光栅的栅槽方向更好。
所述拾光器中,所述衍射光栅的栅面和栅槽的宽度从中央部往外缘部线性变化更好。
所述拾光器中,将所述衍射光栅设置在衍射元件的入射面或出射面,并由所述衍射光栅进行用于跟踪伺服的衍射光的产生更好。
所述拾光器中,将所述衍射光栅配置在所述半导体激光器至所述发光元件的光路内更好。
所述拾光器中,所述衍射光栅的使L/G负载比变化的方向的衍射区宽度D和衍射光栅位置的来自所述半导体激光器的光的有效直径φgr满足0.6≤D/φgr≤1的关系式更好。
所述拾光器中,所述衍射光栅的中心部分的±1次光的衍射效率δc和整个有效光束的±1次光的衍射效率δ满足1.8≤δc/δ≤2的关系式更好。
根据本发明的拾光器,则既能减少部件数量、又能使记录和再现时的光量损耗最小。
附图说明
图1示出基于本发明的实施方式1的拾光器的光学系统,是示出配置在准直透镜与分光元件之间的衍射光栅的光学系统的例子的说明图。
图2是示出衍射光栅的光栅图案和来自光源的光的有效光束直径的图,(b)和(c)是放大(a)所示的衍射光栅的一部分的放大图。
图3是示出相对于衍射光栅的L/G负载比模拟计算衍射效率的曲线图。
图4是示出相对于衍射光栅的Y方向(光盘的纹道方向)位移的衍射效率值的曲线图。
图5是示出相对于衍射光栅的衍射振幅的出射光强度分布变化的曲线图。
图6是示出拾光器中相对于使来自半导体激光器的出射光束通过强度校正衍射光栅前后的0次衍射光的Y方向位移的强度分布的曲线图。
图7是示出衍射光栅的光栅区在Y方向(纹道方向)的宽度造成的Rim强度变化的曲线图。
图8示出基于本发明的实施方式2的拾光器的光学系统,是示出配置在半导体激光器至分光元件之间的衍射光栅的光学系统的例子的说明图。
图9是示出衍射光栅的光栅图案和来自光源的光的有效光束直径的图,(b)和(c)是放大(a)所示的衍射光栅的一部分的放大图。
图10A是衍射光栅周围的光学系统的放大图。
图10B是示出衍射光栅上的激光照射区和有效光束直径的图。
图11是示出通过衍射光栅后的X方向(跟踪方向)和Y方向(纹道方向)的强度分布的曲线图。
图12A是实施方式3的衍射光栅周围的光学系统的放大图。
图12B是示出衍射光栅上的激光照射区和有效光束直径的图。
图13是示出衍射光栅的光栅图案和来自光源的光的有效光束直径的图,(b)和(c)是放大(a)所示的衍射光栅的一部分的放大图。
图14是示出通过衍射光栅后的X方向(跟踪方向)和Y方向(纹道方向)的强度分布的曲线图。
图15是示出已有技术的拾光器结构的说明图。
图16是示出已有技术的拾光器结构的说明图。
标号说明
1是半导体激光器,2是准直透镜,3是衍射光栅,4是分光元件,5是球面像差补偿元件,6是反射镜,7是物镜,8是汇聚透镜,10是圆柱透镜,11是感光元件,20是衍射元件。
具体实施方式
实施方式1
下面,参照图1至图7说明实施方式1的拾光器。
如图1所示,从半导体激光器1出射的光、由准直透镜2变换为有效光束直径φeff(本实施方式中为2毫米)的平行光束的光。然后,通过衍射光栅3和分光元件4后,2片透镜组成的球面像差补偿元件5将有效光束直径放大m倍。本实施方式中,由于取为m=1.5,因此通过球面像差补偿元件5的光的有效光束直径变成φeff·m=3毫米(mm)。进而,在反射镜6改变光路后,引导到2片组的物镜7,汇聚在光盘8上。
来自光盘8的反射光经过物镜7后,在与入射光相反的光路上运行、并由分光元件4反射后,经过汇聚透镜9和圆柱透镜10,提供像散。然后,由感光元件11检测出光盘上的记录信号、利用像散法的聚焦伺服信号和利用前往路径中由衍射光栅3产生的±1次衍射光的跟踪伺服信号。
再者,将衍射光栅3当作设置在衍射元件20的光源方的面上的光栅画出,但不限于此,也可设置在衍射元件20的分光元件4方的面上。作为物镜7,图1中使用2片组透镜,但作为达到有关目的的手段,也可用单透镜代替2片组的物镜。球面像差补偿元件5以校正防护玻璃厚度引起的球面像差为目的,也可将液晶驱动元件用作达到有关目的的手段。
本实施方式中,在准直透镜2至分光元件4的光路中,设置具有规定图案的衍射光栅3。如图2所示,此衍射光栅3中,栅槽对X方向(跟踪方向)平行。由关系式L/G负载比(%)=L/(L+G)定义的栅面(L)与栅槽(G)的负载比率(即L/G负载比),沿Y方向(纹道方向)线性变化。在衍射光栅3的中央部接近50%,往外缘部随着栅面比率增加,接近100%。图2所示的实施方式在栅距为24微米的衍射光栅3中,将其中央部的栅槽宽度取为12微米(栅面的宽度为12微米),其Y方向外缘部的栅槽宽度取为3微米(栅面的宽度为21微米)。这时,栅面的比率往外缘部增加,使L/G负载比以衍射光栅3的中央部为中心轴形成线对称。本实施方式做成栅面比率往外缘部增加,但也可做成栅槽比率往外缘部增加。此情况下,L/G负载比在外缘部接近0%。
又,将半导体激光器1配置成光的偏振面形成对衍射光栅3的栅槽方向正交的方向。本实施方式的衍射光栅3中,还将衍射光栅3上的栅距间隔取为24微米,将光盘8的主光点一次光点间隔取为20微米。
图3示出利用光学模拟求出L/G负载比这样变化时的0次衍射光和±1次衍射光的衍射效率变动的结果。0次衍射效率在L/G负载比为50%处最小,反之,±1次衍射效率在该处最大。再者,在衍射光的计算中,实际上产生±2次等高次衍射光,但为了方便,忽略高次衍射光,并考虑用0次光和±1次光的总和将光量归一化。再者,在模拟中,使用基于波动光学的光学模拟软件,计算中使用的各光学参数如下。光源波长:405纳米,衍射光栅的玻璃材料:石英玻璃,光栅深度:200纳米。
L/G负载比如图2那样在中央部和外缘部不同时,0次衍射光的衍射效率在L/G负载比接近50%的中央部变小,在接近100%的外缘部变大。反之,±1次衍射光的衍射效率在L/G负载比接近50%的中央部变大,在接近100%的外缘部变小。即使L/G负载比在外缘部接近0%的情况下,0次衍射光的衍射效率也在L/G负载比接近50%的中央部变小,在接近0%的外缘部变大。同样,±1次衍射光的衍射效率也在L/G负载比接近50%的中央部变大,在接近0%的外缘部变小。因此,L/G负载比往外缘部接近图2所示的100%时也好,接近0%时也好,都如图4所示那样相对于Y方向的位移,0次衍射光往下凸出,±1次衍射光往上凸出。
根据图4所示的衍射效率分布图,±1次光的产生量(δ)为20.4%。这里,δ由产生的全部±1次光对有效直径内的总光强度的比率加以定义。又,±1次光在衍射光栅3的中心部的最大值(δc)为39%。因此,两者的比率δc/δ=1.91。
如图5所示,入射光的强度分布为高斯型时,由于具有反高斯型分布的衍射效率的振幅,出射后的光束强度分布变动大。如图6所示,δc从30%变化到50%时,Rim强度增加。这里,Rim强度是指将相当于物镜7的孔的入射瞳的强度最大点取为100%时瞳缘上的强度。Rim强度为0%时,高斯型光束连外周的低强度部分在内,全部通过孔,反之,100%时,为强度恒定的平面波。因此,可认为Rim强度越大,物镜7的汇聚光点直径越小。
另一方面,物镜的主光束(0次光)的耦合效率随着δc增加而减小成84.3%(δc=0.3)、76.4%(δc=0.45)、73.8%(δc=0.5)。在与Rim强度的规范等的关系方面,设想所需最低界线为大于等于55%,而且物镜耦合效率所需最低界线为大于等于75%。此值因光学系统而有些差异,但其根据在于已有的有关公司拾光器中,成为子光束的±1次光的效率需要20%左右,再添加物镜偏移等各种余量,则可设想±1次光的效率小于等于25%。因此,为了确保Rim强度和物镜耦合效率所需的最低量,形成0.3≤δc≤0.45。进行基于±1次光的产生量(δ)的归一化,则1.8≤δc/δ≤2。于是,可认为需要满足上述关系式,以确保Rim强度和物镜耦合效率所需的最低量。
如图6所示,具有这种衍射分布的衍射元件上通过有效光束直径2毫米的光,能使对Y方向位移具有单一峰的原强度分布变化到具有多个峰的强度分布(为了方便,图5的强度分布由最大强度加以归一化)。通过使强度分布这样变化,而非以往那样经过整形棱镜等,能使中央部附近的0次光强度相对减小,并能使40%的原强度分布的Rim强度增加到大于等于60%。
在BD中,为了充分减小汇聚光点尺寸,需要将Rim强度在跟踪方向(X方向)取为大于等于60%,在纹道方向(X方向)取为大于等于55%。作为得到此充分小的汇聚光点用的手段,有效的办法是使L/G负载比从中央部一直变化到外缘部。
另一方面,利用穿过衍射光栅,将原光分成0次衍射光和±1次衍射光。例如,对具有图2(a)的形状的衍射光栅穿过有效光束直径2毫米的光时,0次耦合效率为79.6%。衍射光栅的分光比为子光束∶主光束∶子光束=1∶r∶1时(r>1),用下面的关系式表示0次耦合效率。
0次耦合效率(%)=r/(r+2)×100
假设为了进行基于3光束法的跟踪,用作子光束的±1次光的比率需要大于等于总强度的15%,则可认为不需要大于等于此比率的子光束。因此,上述情况下,子光束强度为20.4%(=100-79.6),形成过剩地照射15.4%的光,因而如果能利用过剩的部分作为主光束,就能使RF信号电平提高。
作为使主光束强度增加用的方法,可考虑限制衍射光栅的Y方向的区,使衍射光栅外的光通过。使用此方法,则能抑制足与透射区增加的的部分相当的0次光损耗。例如,将Y方向的衍射区宽度取为1.3毫米(有效直径的65%)进行光学模拟时,0次耦合效率为80.1%,而取为1.2毫米(有效直径的60%)时,能使0次耦合效率提高到80.5%。模拟采用光学模拟软件,作为光学参数,除上述的值外,还将半导体激光器出射的光的远视场像(下文称为FFP)半值总宽的水平分量(θ//)取为9度,垂直分量(θ⊥)取为18度,将准直透镜的焦距取为f=8.1毫米进行计算。
通过进一步减小Y方向的区,可望0次耦合效率增加,但如图7中看到的那样,Rim强度因Y方向的区减小而减弱,将Y方向区的宽度减小到1.1毫米(有效直径的55%)时,物镜有效直径的Rim强度变成小于等于55%。这是因为边界区域中,强度变成最大,所以归一化后的外缘部的变动量变大。综上所述,通过限定衍射光栅的区域,不仅能改善0次耦合效率,而且Rim强度中也能得到满足的值。由于满足使物镜的汇聚特性提高所需的Rim强度,需要将Y方向衍射区宽度设定成大于等于有效直径的60%。
又,由于将衍射区宽度加大成大于等于需要宽度时造成光量损耗,需要使衍射区宽度等于或小于光栅位置的有效直径。因此,Y方向衍射区宽度(D)与衍射光栅位置上的有效直径(φgr)之间,下面的关系式成立。
0.6≤D/φgr≤1
再者,本实施方式的衍射光栅3是配置在平行光路中的,但将衍射光栅上的栅距间隔取为24微米时,光盘上的主光点-子光点间隔为20微米。
实施方式2
接着,参照图8至图11栅面实施方式2。
如图8所示,从半导体激光器1出射的光通过衍射光栅3和分光元件4,由准直透镜2加以平行光束化成有效光束直径φeff(本实施方式中为2毫米)。然后,2片透镜组成的球面像差补偿元件5将有效光束直径放大m倍。本实施方式中,由于取为m=1.5,通过球面像差补偿元件5的光的有效光束直径变成φeff·m=3毫米(mm)。进而,在反射镜6改变光路后,引导到2片组的物镜7,使其汇聚在光盘8上。
来自光盘8的反射光通过物镜7后,在与入射光相反的光路上运行并由准直透镜2汇聚后,在分光元件4和镜24上反射。然后,由全息透镜15加以分光,并由感光元件11检测出光盘上的记录信号、聚焦伺服信号和利用前往路径中由衍射光栅3产生的±1次衍射光的跟踪伺服信号。
再者,图8中将衍射光栅3当作设置在衍射元件20的光源方的面上的光栅画出,但不限于此,也可设置在衍射元件20的分光元件4方的面上。作为物镜7,图8中使用2片组透镜,但与实施方式1相同,也可为使用单透镜的光学系统。用于球面像差的球面像差补偿元件5与实施方式1相同,也可为采用液晶驱动元件的结构。
本实施方式中,在半导体激光器1至分光元件4的光路中,设置具有规定图案的衍射光栅3。如图9所示,此衍射光栅3中,栅槽的方向对X方向(跟踪方向)平行。而且,L/G负载比沿Y方向(纹道方向)线性变化。在衍射光栅3的中央部接近50%,往外缘部随着栅面比率增加,接近100%。又,将半导体激光器1配置成出射光的偏振面与衍射光栅的栅槽方向正交。本实施方式的衍射光栅3中,将衍射光栅上的栅距间隔取为12微米,以便与实施方式1的光盘上的主光点-子光点间隔相等。
图10A和图10B示出衍射光栅周围的光学系统放大图以及衍射光栅上的激光照射区和有效光束直径。本实施方式中,将衍射光栅3配置在半导体激光器1至准直透镜2的收敛光路中。因此,设半导体激光器1至准直透镜2的主面的光路长度为L,半导体激光器1至衍射光栅3的表面的光路长度为x,则,由下面的关系式求出衍射光栅3的表面的有效直径(φgr)。
φgr=(x/L)·φeff
于是,例如,设L=8.1毫米,x=4.5毫米,则根据上式,衍射光栅位置上的有效直径φgr=1.1毫米。图10B示出衍射光栅3上的有效光束直径18和激光照射区19。设半导体激光器1出射的光的FFP半值总宽的水平分量为θ//,垂直分量为θ⊥,则形成X方向(跟踪方向)为x·tanθ⊥、Y方向为x·tanθ//的椭圆状激光照射区。例如,设θ//=9度,θ⊥=18度,则照射区成为短轴0.7毫米、长轴1.43毫米的X方向长的椭圆形。位于衍射光栅3的有效光束直径(φgr)成为利用此激光照射起的中心部的形状。
图11示出将经过衍射光栅3后的准直透镜出射光的强度分布画成曲线的图。在中心部附近,等强度分布线分布成哑铃形,并且往Y方向取向。强度大于等于0.6的线为往Y方向取向的椭圆形,这是因为图10B的FFP照射图案处于椭圆形。还在Y=±0.7毫米处看到边界线,这是衍射光栅的边界线造成的。
经过上述那样的衍射光栅,而没有以往那样经过整形棱镜等,能使Y方向(纹道方向)的Rim强度从40%增加到60%。又,与实施方式1相同,通过使Y方向衍射区宽度(D)为0.6≤D/φgr≤1,不仅能确保照射到物镜的主光束的强度,而且由于Rim强度也满足,可设计物镜汇聚特性优良的光学系统。
根据上述实施方式1和2的发明,拾光器将来自为了光源出射的光的偏振面垂直于衍射光栅的栅槽方向而加以调整后的半导体激光器的光、经过衍射光栅和分光元件后,利用物镜使其汇聚在光盘上,并将来自光盘的反射光、经过物镜和分光元件后,穿通汇聚透镜,耦合到感光元件,从而进行光盘上的记录信号光和伺服信号光的读取,其中,设定成衍射光栅的光栅常数在整个光栅上恒定,L/G负载比从与衍射光栅的栅槽正交的方向的中央部沿与光栅的栅槽正交的方向往衍射光栅的外缘部连续变化,L/G负载比在衍射光栅的中央部接近50%,并且往外缘部随着栅面比率增加而接近100%(栅槽比率增加时为0%),因此能谋求半导体激光器出射的高斯型光束的强度平坦,而非以往那样另行使用整形棱镜这种光学部件。又,由于通过使光盘上的汇聚光点足够小,能谋求提高记录信号和再现信号的质量。
而且,为了上述高斯型光束强度平坦化而减小的中央部附近的0次光由衍射光栅变换成用作跟踪伺服的±1次衍射光,因而与以往的拾光器相比,能谋求光的有效利用。
又,通过将衍射光栅配置在半导体激光器至分光元件的光路内,能仅在前往路径配置衍射光栅。因而,与以往的拾光器相比,光损耗小,能谋求光的有效利用。
又,通过限定衍射光栅的区域,不仅能确保照射到物镜的主光束的强度,而且由于Rim强度也满足,可设计物镜汇聚特性优良的光学系统。
实施方式3
参照图12A至图14说明实施方式3的拾光器。
本实施方式中,如图12A所示,与实施方式2相同,也将衍射光栅3配置在收敛光路中,因而例如设L=8.1毫米,x=4.5毫米,则与实施方式2相同,也形成φgr=1.1毫米。设半导体激光器1出射的光的FFP半值总宽的水平分量θ//=9度,垂直分量θ⊥=18度,则照射区成为短轴0.7毫米、长轴1.43毫米的Y方向长的椭圆状。而且,位于衍射光栅的有效直径(φgr)成为利用此激光照射区的中心部的形状。本实施方式形成使实施方式1和2的半导体激光器1在光轴周围旋转90度的结构。通过这样旋转,偏振轴也旋转。因此,实施方式1和2中往X方向(跟踪方向)取向的FFP的长轴在本实施方式中朝向Y方向(纹道方向)。
本实施方式中,衍射光栅3的光栅图案如图13所示,衍射光栅的栅槽方向平行于Y方向(跟踪方向),在栅槽区看时,成为非常细长的菱形结构。而且,L/G负载比沿X方向(跟踪方向)线性变化。在中央部接近50%,在外缘部则随着栅面比率增加而接近100%。反之,也可做成栅面区为非常细长的菱形结构,在外缘部增加栅槽区。这时,L/G负载比在外缘部接近0%。半导体激光器1在光轴周围调整成出射光的偏振面为平行于衍射光栅3的栅槽方向的朝向后,进行配置。
图14示出经过衍射光栅3后的准直透镜2的出射光的强度分布。在中心部附近,等强度分布线分布成哑铃形,并且往Y方向取向。强度大于等于0.6的线为往Y方向取向的椭圆形,这是因为图12B的FFP照射图案处于椭圆形。还在Y=±0.7毫米处看到边界线,这是衍射光栅的边界线造成的。这样,经过衍射光栅3,而没有以往那样经过整形棱镜等,能使Y方向(纹道方向)的Rim强度从40%增加到60%。又,与实施方式1相同,通过使Y方向衍射区宽度(D)为0.6≤D/φgr≤1,不仅能确保照射到物镜的主光束的强度,而且由于Rim强度也满足,可设计物镜汇聚特性优良的光学系统。
在实施方式2和3中,将感光元件11当作安装在与半导体激光器1的封装件不同的封装件中的元件画出,但未必限于此,也可为安装在同一封装件的形态。
在实施方式1至实施方式3中,在使L/G负载比从内周往外周线性变化的条件下进行模拟计算,但尤其如实施方式1和2那样,使线宽往纹道方向变化时,如果作为改善耦合效率和Rim强度用的最佳分布,L/G负载比从内周往位置连续变化,则未必限于此。然而,实施方式3那样,使线宽往跟踪方向变化时,由于可发挥衍射光栅制作上的偏差小、能实现生产率高的衍射元件这种优点,最好使衍射光栅的线宽变化为线性。
根据上述实施方式3的发明,拾光器将来自为了光源出射的光的偏振面垂直于衍射光栅的栅槽方向而加以调整后的半导体激光器的光、经过衍射光栅和分光元件后,利用物镜使其汇聚在光盘上,并将来自光盘的反射光、经过物镜和分光元件后,穿通汇聚透镜,耦合到感光元件,从而进行光盘上的记录信号光和伺服信号光的读取,其中设定成衍射光栅的光栅常数在整个光栅上恒定,L/G负载比从与衍射光栅的栅槽正交的方向的中央部沿与光栅的栅槽正交的方向往衍射光栅的外缘部连续变化,L/G负载比在衍射光栅的中央部接近50%,并且往外缘部随着栅面比率增加而接近100%(栅槽比率增加时为0%),因而能谋求半导体激光器出射的高斯型光束的强度平坦,而非以往那样另行使用整形棱镜这种光学部件。又,由于通过使光盘上的汇聚光点足够小,能谋求提高记录信号和再现信号的质量。
而且,为了上述高斯型光束强度平坦化而减小的中央部附近的0次光由衍射光栅变换成用作跟踪伺服的±1次衍射光,因而与以往的拾光器相比,能谋求光的有效利用。
又,通过将衍射光栅配置在半导体激光器至分光元件的光路内,能仅在前往路径配置衍射光栅。因而,与以往的拾光器相比,光损耗小,能谋求光的有效利用。
又,通过限定衍射光栅的区域,不仅能确保照射到物镜的主光束的强度,而且由于Rim强度也满足,可设计物镜汇聚特性优良的光学系统。
再有,这次揭示的上述实施方式的一切方面均为范例,并非限定性解释的根据。因此,本发明的技术范围根据权利要求书的记载划定,并非仅由上述实施方式解释。而且,包含与权利要求书同等的含义和范围内的全部变更。
工业上的实用性
根据本发明,可提供既能减少部件数量、又能使记录和再现时的光量损耗最小的拾光器。
(按照条约第19条的修改)
1、(修改)一种拾光器,将来自半导体激光器(1)的光、经过衍射光栅(3)和分光元件(4)引导到物镜(7),利用物镜(7)使其汇聚到光盘(8)上,并将来自所述光盘(8)的反射光、经过所述物镜(7)和分光元件(4)耦合到感光元件(11),从而进行所述光盘(8)上的记录信号光和伺服信号光的读取,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的光栅常数在整个光栅上恒定,
面(L)与槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比),从与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的中央部沿与所述光栅(3)的栅槽正交的方向往所述衍射光栅(3)的外缘部连续变化,
所述衍射光栅(3)的使L/G负载比变化的方向的衍射区宽度D和衍射光栅位置的来自所述半导体激光器(1)的光的有效直径φgr满足0.6≤D/φgr≤1的关系式。
2、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅(3)的中央部接近50%,并且面比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,槽比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
3、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述半导体激光器(1)配置成出射的光的偏振面垂直于所述衍射光栅的栅槽方向。
4、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)设置在衍射元件(20)的入射面或出射面,并由所述衍射光栅(3)进行用于跟踪伺服的衍射光的产生。
5、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)配置在所述半导体激光器(1)至所述分光元件(4)的光路内。
6、(删除)
7、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的中心部分的±1次光的衍射效率δc和整个有效光束的±1次光的衍射效率δ满足1.8≤δc/δ≤2的关系式。
8、(修改)一种拾光器,将来自半导体激光器(1)的光、经过衍射光栅(3)和分光元件(4)引导到物镜(7),利用物镜(7)使其汇聚到光盘(8)上,并将来自所述光盘(8)的反射光、经过所述物镜(7)和分光元件(4)耦合到感光元件(11),从而进行所述光盘(8)上的记录信号光和伺服信号光的读取,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的光栅常数在整个光栅上恒定,
面(L)与槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比),从与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的中央部沿与所述光栅(3)的栅槽平行的方向往所述衍射光栅(3)的外缘部连续变化,所述衍射光栅(3)的使L/G负载比变化的方向的衍射区宽度D和衍射光栅位置的来自所述半导体激光器(1)的光的有效直径φgr满足0.6≤D/φgr≤1的关系式。
9、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅(3)的中央部接近50%,并且面比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,槽比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
10、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述半导体激光器(1)配置成出射的光的偏振面平行于所述衍射光栅的栅槽方向。
11、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的栅面和栅槽的宽度从中央部往外缘部线性变化。
12、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)设置在衍射元件(20)的入射面或出射面,并由所述衍射光栅(3)进行用于跟踪伺服的衍射光的产生。
13、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)配置在所述半导体激光器(1)至所述分光元件(4)的光路内。
14、(删除)
15、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的中心部分的±1次光的衍射效率δc和整个有效光束的±1次光的衍射效率δ满足1.8≤δc/δ≤2的关系式。
Claims (15)
1、一种拾光器,将来自半导体激光器(1)的光、经过衍射光栅(3)和分光元件(4)引导到物镜(7),利用物镜(7)使其汇聚到光盘(8)上,并将来自所述光盘(8)的反射光、经过所述物镜(7)和分光元件(4)耦合到感光元件(11),从而进行所述光盘(8)上的记录信号光和伺服信号光的读取,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的光栅常数在整个光栅上恒定,
面(L)与槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比),从与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的中央部沿与所述光栅(3)的栅槽正交的方向往所述衍射光栅(3)的外缘部连续变化。
2、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅(3)的中央部接近50%,并且面比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,槽比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽正交的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
3、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述半导体激光器(1)配置成出射的光的偏振面垂直于所述衍射光栅的栅槽方向。
4、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)设置在衍射元件(20)的入射面或出射面,并由所述衍射光栅(3)进行用于跟踪伺服的衍射光的产生。
5、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)配置在所述半导体激光器(1)至所述分光元件(4)的光路内。
6、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的使L/G负载比变化的方向的衍射区宽度D和衍射光栅位置的来自所述半导体激光器(1)的光的有效直径φgr满足0.6≤D/φgr≤1的关系式。
7、如权利要求1中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的中心部分的±1次光的衍射效率δc和整个有效光束的±1次光的衍射效率δ满足1.8≤δc/δ≤2的关系式。
8、一种拾光器,将来自半导体激光器(1)的光、经过衍射光栅(3)和分光元件(4)引导到物镜(7),利用物镜(7)使其汇聚到光盘(8)上,并将来自所述光盘(8)的反射光、经过所述物镜(7)和分光元件(4)耦合到感光元件(11),从而进行所述光盘(8)上的记录信号光和伺服信号光的读取,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的光栅常数在整个光栅上恒定,
面(L)与槽(G)的负载比率(下文称为L/G负载比),从与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的中央部沿与所述光栅(3)的栅槽平行的方向往所述衍射光栅(3)的外缘部连续变化。
9、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
由L/G负载比(%)=L/(L+G)×100定义所述L/G负载比,所述L/G负载比在所述衍射光栅(3)的中央部接近50%,并且面比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近100%,槽比率往与所述衍射光栅(3)的栅槽平行的方向的外缘部增加时,在外缘部接近0%。
10、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述半导体激光器(1)配置成出射的光的偏振面平行于所述衍射光栅的栅槽方向。
11、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的栅面和栅槽的宽度从中央部往外缘部线性变化。
12、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)设置在衍射元件(20)的入射面或出射面,并由所述衍射光栅(3)进行用于跟踪伺服的衍射光的产生。
13、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
将所述衍射光栅(3)配置在所述半导体激光器(1)至所述分光元件(4)的光路内。
14、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的使L/G负载比变化的方向的衍射区宽度D和衍射光栅位置的来自所述半导体激光器(1)的光的有效直径φgr满足0.6≤D/φgr≤1的关系式。
15、如权利要求8中所述的拾光器,其特征在于,
所述衍射光栅(3)的中心部分的±1次光的衍射效率δc和整个有效光束的±1次光的衍射效率δ满足1.8≤δc/δ≤2的关系式。
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