專利名稱：光傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及記錄和重現(xiàn)在光記錄介質(zhì)上的信息的光傳感器，該光傳感器使用不同波長的光以用于記錄和重現(xiàn)。特別是，本發(fā)明涉及一種用于獲取具有高穩(wěn)定性的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號的技術。
背景技術：
相關申請的交叉參考本申請是基于在日本提交的申請No.2004-283890，因此該申請的內(nèi)容被并入以供參考。
近年來，諸如CD(光盤)和DVD之類的光記錄介質(zhì)已經(jīng)廣泛流行。光記錄介質(zhì)使用不同波長的光(例如，用于CD的780nm到820nm，以及用于DVD的635nm到680nm)來記錄和重現(xiàn)數(shù)據(jù)。考慮到用戶方便，優(yōu)選的是一種光傳感器能夠記錄和重現(xiàn)基于不同標準的光記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。
圖1是顯示按照傳統(tǒng)技術的光傳感器的結(jié)構(gòu)的透視圖(例如參見日本專利公開No.3518457)。如圖1所示，光傳感器1包括光源101和102、反射鏡103、全息光學元件104和光電器件105a到105f。
光源101和102分別輸出具有650nm和780nm的波長的光。反射鏡103把從光源101和102發(fā)射的光引導到全息光學元件104。全息光學元件104包括衍射從光源101和102發(fā)射的光的衍射區(qū)域104a和104b。光電器件105a到105f接收從光記錄介質(zhì)111反射的光。
從光源101發(fā)射的光進入光電器件105a到105d。聚焦誤差信號可以通過光點尺寸檢測(SSD)方法從光電器件105a到105d輸出的信號中生成，以及跟蹤誤差信號和重現(xiàn)信號可以通過差分相位檢測(DPD)方法從相同的信號中生成。
關于從光源102發(fā)射的光，聚焦誤差信號可以通過SSD方法從光電器件105a、105b、105e和105f輸出的信號中生成，以及跟蹤誤差信號和重現(xiàn)信號可以通過三光束方法或推挽(PP)方法從同樣的信號中生成。
然而，在傳統(tǒng)的技術中難以同時從兩個光源得到穩(wěn)定的聚焦誤差信號和穩(wěn)定的跟蹤信號。
為了把信息記錄在光記錄介質(zhì)上，必須通過差分推挽(DPP)方法等得到跟蹤誤差信號。然而，也在這種情形下，穩(wěn)定的信號是只從一個光源可得到的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是對于上述的問題作出的。本發(fā)明的目的是提供具有多個光源的光傳感器，它可以不管使用哪種光源而得到具有高穩(wěn)定性的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
以上目的是由一種從光記錄介質(zhì)讀出信息的光傳感器完成的，該光傳感器包括兩個光發(fā)射元件，用來分別發(fā)射光束；衍射光柵，用來把每個光束衍射為零級衍射光束和正與負一級衍射光束；準直透鏡，用來準直衍射光束；物鏡透鏡，用來把準直光束聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上；以及全息光學元件，用來衍射從記錄面反射的光束，其中全息光學元件具有被相交成直角的兩條直線分隔開的四個衍射區(qū)域，每個衍射區(qū)域具有不同的衍射角，以及全息光學元件被布置成使得被衍射光柵衍射并從記錄面反射的零級衍射光束的主光線穿過這兩條直線的交點。
利用所闡述的結(jié)構(gòu)，有可能得到具有高穩(wěn)定性的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，而不管光記錄介質(zhì)的類型。
光發(fā)射元件之一可以發(fā)射具有比從另一個光發(fā)射元件發(fā)射的光束的波長短的波長的光束，以及由衍射光柵從具有較短波長的光波束衍射的零級衍射光束的主光線可以在進入光記錄介質(zhì)之前穿過全息光學元件上的交點。隨著光束的波長降低，光記錄介質(zhì)的標準要求更高的光學精度。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，需要的光學精度可以容易地達到。
這里，優(yōu)選地假定所述發(fā)射具有較短波長的光束的一個光發(fā)射元件、準直透鏡和全息光學元件被安排成使得具有較短波長的光束的主光線和準直透鏡的光軸穿過全息光學元件上的交點。
光傳感器還可包括一個被布置在從全息光學元件到光記錄介質(zhì)的光路上的1/4延遲板，其中全息光學元件是偏振全息光柵，它被布置成不衍射要到達光記錄介質(zhì)的光束，但衍射已從記錄介質(zhì)反射的光束。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，從光發(fā)射元件發(fā)射的光束在到達光記錄介質(zhì)之前不被全息光學元件衍射。這阻止由全息光學元件衍射的高級衍射光束成為雜散光和造成噪聲。
在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離可以短于準直透鏡的焦距的一半，以及準直透鏡可被布置在從物鏡透鏡到全息光學元件的光路上。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，從兩個光發(fā)射元件發(fā)射的并從全息光學元件反射的光束的強度軸線可以穿過全息光學元件上的交點。
在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離可以短于準直透鏡的焦距與物鏡透鏡的焦距的和值。也利用所闡述的結(jié)構(gòu)，從兩個光發(fā)射元件發(fā)射的和從光記錄介質(zhì)反射的光束的強度軸可以穿過全息光學元件上的交點。
這里，優(yōu)選的是在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離長于準直透鏡的焦距的一半，以及全息光學元件被布置在從物鏡透鏡到準直透鏡的光路上。
在四個衍射區(qū)域的每個衍射區(qū)域中，兩種類型的衍射子區(qū)域可被交替地排列，以便形成條形圖案。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，被布置成把光發(fā)射元件夾在中間的光電器件可以接收已經(jīng)穿過子區(qū)域的光束。
光傳感器還包括用來接收從兩個光發(fā)射元件發(fā)射的和從光記錄介質(zhì)反射的光束的光電器件。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，為每個光發(fā)射元件準備光電器件成為不必要。這使得電路和光傳感器小型化。
光發(fā)射元件和光電器件可以安裝在單個IC基片上。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，以高精度組裝光發(fā)射元件和光電器件成為可能。
光傳感器還可包括帶有底部的圓柱形狀的外殼；以及半透明的和罩住外殼的開口的板狀部件，其中該外殼包含光發(fā)射元件、光電器件和IC基片，以及衍射光柵被形成在板狀部件上。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，更精確地組裝光傳感器成為可能。
焦距誤差信號和跟蹤誤差信號可以從由光電器件按照接收的光束的強度輸出的信號生成。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定地生成焦距誤差信號和跟蹤誤差信號成為可能。
光發(fā)射元件之一可以是短波長光發(fā)射元件，它可以發(fā)射具有比從作為長波長光發(fā)射元件的另一個光發(fā)射元件發(fā)射的光束的波長短的波長的光束，由衍射光柵從具有較短波長的波束衍射的零級衍射光束的主光線可以在進入光記錄介質(zhì)之前穿過全息光學元件上的交點，焦距誤差信號可以從由在這些光電器件之中的一個光電器件輸出的信號生成，這個光電器件被布置在長波長光發(fā)射元件相對于短波長光發(fā)射元件的另一側(cè)，以及跟蹤誤差信號可以從由在這些光電器件之中的一個光電器件輸出的信號生成，這個光電器件被布置在短波長光發(fā)射元件相對于長波長光發(fā)射元件的另一側(cè)。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，用于生成焦距誤差信號的電路和用于生成跟蹤誤差信號的電路可以互相分隔開。因此，電路結(jié)構(gòu)可以簡化。
光傳感器還可包括變換和放大電路，用來把從光電器件輸出的電流信號變換成電壓信號，并放大該電壓信號。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，減小在光傳感器生成焦距誤差信號和跟蹤誤差信號時可能引起的噪聲的有害影響成為可能。
光發(fā)射元件、光電器件和變換與放大電路可被安裝在單個IC基片上。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，高精度地組裝光發(fā)射元件、光電器件和電流-電壓變換與放大電路成為可能。
兩個光發(fā)射元件可以構(gòu)成單片激光二極管。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，成為可能的是高精度地組裝兩個光發(fā)射元件，以使得光發(fā)射元件彼此之間具有適當?shù)奈恢藐P系。
衍射光柵可以通過兩條基本上平行的直線被分隔成中心部分和外圍部分，在中心部分的零級衍射光束的衍射效率可以高于在外圍部分的衍射光束的衍射效率，以及在外圍部分形成的光柵可以斜交于該直線。利用所闡述的結(jié)構(gòu)，提高零級衍射光束的強度成為可能。這提高光記錄介質(zhì)的記錄和重現(xiàn)的效率。這里，優(yōu)選的是光傳感器通過使用穿過中心部分的零級衍射光束來把信息記錄在光記錄介質(zhì)上并重現(xiàn)在光記錄介質(zhì)上所記錄的信息，以及通過使用穿過外圍部分的正和負一級衍射光束來生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。


從結(jié)合附圖所作出的以下的說明將明白本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點和特征，所述

本發(fā)明的具體實施例。
在圖上圖1是顯示按照傳統(tǒng)技術的光傳感器的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是示意地顯示按照本發(fā)明的第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是示意地顯示按照本發(fā)明的第一實施例的全息光學元件205的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖4是示意地顯示按照本發(fā)明的第一實施例的光電器件組202a到202c的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5A和5B是示意地顯示按照本發(fā)明的第一實施例的光傳感器2的操作的截面圖，其中圖5A顯示分別從激光二極管203a和203b發(fā)射到光記錄介質(zhì)210的光路，以及圖5B顯示分別從激光二極管203a和203b發(fā)射的、從光記錄介質(zhì)210反射的并到達光電器件組202a至202c的光路；圖6是顯示按照本發(fā)明的第一實施例的進入光電器件組202a到202c的光束501a和501b的光點的平面圖；圖7是示意地顯示按照本發(fā)明的第二實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8A和8B是示意地顯示按照本發(fā)明的第二實施例的光傳感器7中的光束的路徑的截面圖，其中圖8A顯示分別從激光二極管703a和703b發(fā)射到光記錄介質(zhì)710的光路，以及圖8B顯示從激光二極管703a和703b發(fā)射的、從光記錄介質(zhì)710反射的并到達光電器件組702a至702c的光路；圖9是示意地顯示按照本發(fā)明的第三實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖10是示意地顯示按照本發(fā)明的第四實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖11是示意地顯示按照本發(fā)明的第五實施例的衍射光柵的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖12是示意地顯示被包括在按照本發(fā)明的第六實施例的光傳感器中的IC基片的結(jié)構(gòu)的平面圖；以及圖13顯示按照本發(fā)明的第六實施例的IC基片12的等效電路圖。
具體實施例方式
下面參考附圖描述按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的光傳感器。
1.第一實施例按照第一實施例的光傳感器具有兩個光發(fā)射元件，以及能夠通過使用具有其特性互不相同的四個區(qū)域的全息光學元件而得到具有高穩(wěn)定性的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
(1)光傳感器的結(jié)構(gòu)首先，描述按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)。
圖2是示意地顯示按照本發(fā)明的第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖2所示，光傳感器2包括IC基片201、光電器件組202a到202c、激光二極管203a和203b、衍射光柵204、全息光學元件205、準直透鏡206、1/4延遲板207和物鏡透鏡208。光傳感器把信息記錄在光記錄介質(zhì)210上或重現(xiàn)被記錄在光記錄介質(zhì)210上的信息。
激光二極管203a發(fā)射符合DVD標準并具有650nm的波長的光束。激光二極管203b發(fā)射符合CD標準并具有780nm的波長的光束。
衍射光柵204把從激光二極管203a和203b發(fā)射的光束衍射成零級衍射光束(主光束)以及正和負的一級衍射光束(副光束)。
全息光學元件205是包括四個區(qū)域的偏振全息光柵，這四個區(qū)域被兩條相交為直角的直線分隔開。這四個區(qū)域具有互相不同的衍射角。全息光學元件205衍射具有特定偏振角的光，而發(fā)射具有形成與特定角成直角的偏振角的光而不衍射。
準直透鏡206準直從激光二極管203a和203b發(fā)射的光。
1/4延遲板207把線偏振光變換成圓偏振光，以及反之亦然。
物鏡透鏡208把從激光二極管203a和203b發(fā)射的光聚焦在光記錄介質(zhì)210的記錄面，以及準直從光記錄介質(zhì)210反射的光。
光電器件組202a到202c接收由全息光學元件205衍射的光。光電器件組202a和202b用來生成跟蹤誤差信號，以及光電器件組202c用來生成聚焦誤差信號。正如后面描述的，光電器件組202a到202c的每個組包括多個光電器件。
光電器件組202a到202c和激光二極管203a與203b被安裝在IC基片201上。
(2)全息光學元件205的結(jié)構(gòu)接著描述全息光學元件205的結(jié)構(gòu)。
圖3是示意地顯示全息光學元件205的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖3所示，全息光學元件205整體上具有方形的形狀，以及它被相交成直角的兩條直線分隔開成四個矩形區(qū)域301到304。區(qū)域301到304具有不同的衍射角。每個區(qū)域包括兩種類型的具有不同衍射角的子區(qū)域。
如圖3所示，區(qū)域301包括畫陰影線的矩形子區(qū)域(其中之一用符號“301a”表示)和未畫陰影線的矩形子區(qū)域(其中之一用符號“301b”表示)。子區(qū)域301a和301b被交替地排列，以便形成條形。同樣地，區(qū)域302包括子區(qū)域302a和302b，區(qū)域303包括子區(qū)域303a和303b，以及區(qū)域304包括子區(qū)域304a和304b。
(3)光電器件組202a到202c的結(jié)構(gòu)接著描述光電器件組202a到202c的結(jié)構(gòu)。
圖4是示意地顯示光電器件組202a到202c的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖4所示，光電器件組202a包括四個光電器件401a到401d，以及光電器件組202b包括四個光電器件402a到402d。光電器件組202c包括五個光電器件403a到403e。應當指出，叉號410a和410b分別代表激光二極管203a和203b的視在輻射點。
(4)光學部件的排列接著描述在光傳感器2中包括的光學部件的排列。
如圖2的虛線所示，光傳感器2的部件被安排成使從激光二極管203a發(fā)射的光束的主光線、全息光學元件205的中心點、準直透鏡206的光軸和物鏡透鏡208的光軸基本上在同一條直線上。這里，全息光學元件205的中心點是把全息光學元件205分隔成四個區(qū)域的該兩條直線的交點。
利用上述的排列，從激光二極管203a發(fā)射的光束的主光線穿過全息光學元件205的中心點。從激光二極管203b發(fā)射的光束的主光線穿過在區(qū)域301與302之間的邊界線或在區(qū)域303與304之間的邊界線。從激光二極管203a和203b發(fā)射的和從光記錄介質(zhì)210反射的兩條光束的主光線穿過全息光學元件205的中心點。換句話說，光學部件被安排成使反射光的強度軸穿過全息光學元件205的中心點。
在這種情形下，如果準直透鏡206的焦距是f1，則準直透鏡206與物鏡透鏡208之間的距離小于f1的一半。
從激光二極管203a和203b發(fā)射的光是線偏振光。全息光學元件205被布置為不衍射從激光二極管203a和203b發(fā)射的光，但衍射從光記錄介質(zhì)210反射的光。
作為修正方案，1/4延遲板207可被布置在從全息光學元件205到準直透鏡206的光路上。
(5)在光傳感器2中光束的光路接著描述在光傳感器2中光束的光路。
圖5A和圖5B是示意地顯示光傳感器2的操作的截面圖。圖5A顯示分別從激光二極管203a和203b發(fā)射到光記錄介質(zhì)210的光的路徑。圖5B顯示分別從激光二極管203a和203b發(fā)射的、從光記錄介質(zhì)210反射的并到達光電器件組202a至202c的光的路徑。在圖5A和圖5B上，實線代表從激光二極管203a發(fā)射的光，以及虛線代表從激光二極管203b發(fā)射的光。
無需說，激光二極管203a和203b中只有一個發(fā)射按照光記錄介質(zhì)210的類型的光，以及激光二極管203a和203b絕不同時發(fā)射光。更具體地，激光二極管203a發(fā)射光以用于記錄數(shù)據(jù)到DVD上或重現(xiàn)被記錄在DVD上的數(shù)據(jù)，以及激光二極管203b發(fā)射光以用于記錄數(shù)據(jù)到CD上或重現(xiàn)被記錄在CD上的數(shù)據(jù)的光。
如圖5A所示，從激光二極管203a發(fā)射的光束501a和從激光二極管203b發(fā)射的光束501b分別被衍射光柵204衍射成零級衍射光束(主光束)和正和負的一級衍射光束(副光束，但未示出)。如上所述，光束501a和501b穿過全息光學元件205而沒有被衍射，以及被準直透鏡206準直。然后，光束501a和501b被1/4延遲板207變換成圓偏振光，以及被物鏡透鏡208聚焦到光記錄介質(zhì)210的記錄面上。
如圖5B所示，從光記錄介質(zhì)210反射的光束501a和501b被物鏡透鏡208準直，以及被1/4延遲板207變換成線偏振光。這里，從光束501a和501b生成的線偏振光的偏振角與從激光二極管203a和203b發(fā)射的光的偏振角形成直角。然后，光束501a和501b經(jīng)由準直透鏡206進入全息光學元件205。這里，光束501a和501b的主光線穿過全息光學元件205的中心點。
光束501a和501b被全息光學元件205衍射，以及朝向X方向改變它們各自的方向。這里，光束501a和501b的方向分別按照光束501a和501b所進入全息光學元件205的那個區(qū)域進行改變。也就是說，已經(jīng)進入全息光學元件205的區(qū)域301和區(qū)域302的光束501a和501b的正和負一級衍射光束分別被引導到光電器件組202a和202c。已經(jīng)進入全息光學元件205的區(qū)域303和區(qū)域304的光束501a和501b的正和負一級衍射光束分別被引導到光電器件組202b和202c。
圖6是顯示進入光電器件組202a到202c的光束501a和501b的光點的平面圖。在圖6上，未畫陰影線的圖代表光束501a的光點，以及畫陰影線的圖代表光束501b的光點。
被全息光學元件205的區(qū)域301衍射的、光束501a的部分主光束分別形成光點601c和604d。被全息光學元件205的區(qū)域302衍射的、光束501a的部分主光束分別形成光點601d和604c。被全息光學元件205的區(qū)域303衍射的、光束501a的部分主光束分別形成光點602d和603c。被全息光學元件205的區(qū)域304衍射的、光束501a的部分主光束分別形成光點602c和603d。
被全息光學元件205的區(qū)域301衍射的、光束501a的部分副光束分別形成光點601a、601e、604b和604f。被全息光學元件205的區(qū)域302衍射的、光束501a的部分副光束分別形成光點601b、601f、604a和604e。被全息光學元件205的區(qū)域303衍射的、光束501a的部分副光束分別形成光點602b、602f、603a和603e。被全息光學元件205的區(qū)域304衍射的、光束501a的部分副光束分別形成光點602a、602e、603b和603f。
被全息光學元件205的區(qū)域301衍射的、光束501b的部分主光束分別形成光點611c和614d。被全息光學元件205的區(qū)域302衍射的、光束501b的部分主光束分別形成光點611d和614c。被全息光學元件205的區(qū)域303衍射的、光束501b的部分主光束分別形成光點612d和613c。被全息光學元件205的區(qū)域304衍射的、光束501b的部分主光束分別形成光點612c和613d。
被全息光學元件205的區(qū)域301衍射的、光束501b的部分副光束分別形成光點611a、611e、614b和614f。被全息光學元件205的區(qū)域302衍射的、光束501b的部分副光束分別形成光點611b、611f、614a和614e。被全息光學元件205的區(qū)域303衍射的、光束501b的部分副光束分別形成光點612b、612f、613a和613e。被全息光學元件205的區(qū)域304衍射的、光束501b的部分副光束分別形成光點612a、612e、613b和613f。
(6)聚焦/跟蹤誤差信號的生成接著描述用于生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號的方法。光傳感器2通過使用聚焦誤差信號執(zhí)行聚焦伺服控制，以及通過使用跟蹤誤差信號執(zhí)行跟蹤伺服控制。因此，光束501a和501b可以聚焦在光記錄介質(zhì)210的記錄面上的預定的位置。
(a)聚焦誤差信號的生成首先，描述用于生成聚焦誤差信號的方法。在本實施例中，聚焦誤差信號FE是通過使用光點尺寸檢測(SSD)方法按照以下公式生成的FE＝F1-F2其中F1是來自光電器件403d和403b的輸出信號的和值，以及F2是來自光電器件403e、403c和403a的輸出信號的和值。
(b)跟蹤誤差信號的生成接著，描述用于生成跟蹤誤差信號的方法。在本實施例中，跟蹤誤差信號TE是通過使用差分相位檢測(DPD)方法或差分推挽(DPP)方法生成的。如果使用差分相位檢測方法，則跟蹤誤差信號TE按照以下公式被生成TE＝(T1與T4之間的相位比較)+(T2與T3之間的相位比較)，其中符號T1到T4分別是來自光電器件401c、401b、402b和402c的輸出信號。
如果使用差分推挽方法，則跟蹤誤差信號TE按照以下公式被生成TE＝(T1+T2)(T3+T4)-k(T5-T6)，其中符號T1到T4與上述的相同，以及符號T5是來自光電器件401d的輸出信號和來自光電器件401a的輸出信號的和值。符號T6是來自光電器件402d的輸出信號和來自光電器件402a的輸出信號的和值。符號k是相應于光記錄介質(zhì)的特性的常數(shù)。
(7)光傳感器2的特性光傳感器2具有以下特性。
如上所述，在準直透鏡206與物鏡透鏡208之間的距離小于準直透鏡206的焦距f1的一半。從激光二極管203a發(fā)射的光束的主光線與準直透鏡206的光軸相同。
因此，反射的光束501a和501b的強度軸穿過全息光學元件205的中心點。所以，反射的光束501a和501b被平均劃分成四個光束，并進入光電器件組202a到202c。結(jié)果，不管光記錄介質(zhì)的類型，可以正確地生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
另外，在光傳感器2中，全息光學元件205的區(qū)域301到304中的每個包括具有不同衍射角的兩種類型的子區(qū)域，它們被安排成形成條形圖案。因此，兩個光點(即聚焦在光電器件上方的前聚焦點衍射光點和聚焦在光電器件下方的后聚焦點衍射光點)進入光電器件。
因此，用于從激光二極管203a和203b發(fā)射的光的聚焦誤差信號可以僅僅通過使用光電器件組202c而生成。同樣地，用于從激光二極管203a和203b發(fā)射的光的跟蹤誤差信號可以通過使用光電器件組202a和202b而生成。所以，與跟蹤誤差信號有關的光電器件的數(shù)目可以限于八個，以及與聚焦誤差信號有關的光電器件的數(shù)目可以限于五個。信號處理系統(tǒng)也可以被簡化。
與跟蹤誤差信號有關的光電器件組202a和202b以及與聚焦誤差信號有關的光電器件組202c被布置成把激光二極管203a和203b夾在中間。所以，與信號有關的信號系統(tǒng)可以互相分隔開。
如上所述，光傳感器2可穩(wěn)定地生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
另外，在聚焦/跟蹤誤差信號中包括的噪聲可以減小，因為在如上所述的光傳感器2中使用偏振全息光柵和1/4延遲板207。如果使用標準的全息光柵而不是偏振全息光柵205，并去除1/4延遲板207，則從激光二極管203a和203b發(fā)射的光在進入光記錄介質(zhì)210之前將被全息光柵衍射。如果通過衍射生成的正和負的一級衍射光束作為雜散光進入光電器件，則它們將成為噪聲。另一方面，光傳感器2不生成這種雜散光。所以，光傳感器2可以減小在聚焦/跟蹤誤差信號內(nèi)包括的噪聲。
2.第二實施例接著描述本發(fā)明的第二實施例。按照第二實施例的光傳感器具有與按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)幾乎相同的結(jié)構(gòu)，但光學器件的排列是不同的。以下主要描述差別。
(1)光傳感器的結(jié)構(gòu)圖7是示意地顯示按照本發(fā)明的第二實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖7所示，正如上述的光傳感器2那樣，光傳感器7包括IC基片701、光電器件組702a到702c、激光二極管703a和703b、衍射光柵704、全息光學元件705、準直透鏡706、1/4延遲板707和物鏡透鏡708。光傳感器把數(shù)據(jù)記錄在光記錄介質(zhì)710上或重現(xiàn)被記錄在光記錄介質(zhì)710上的數(shù)據(jù)。
正如全息光學元件205那樣，全息光學元件705是包括四個區(qū)域的偏振全息光柵，這四個區(qū)域被兩條相交為直角的直線分隔開。這四個區(qū)域具有互相不同的衍射角。每個區(qū)域包括兩種類型具有不同的衍射角的子區(qū)域，并被安排成形成條帶。
激光二極管703a發(fā)射符合DVD標準和具有650nm的波長的光束，以及激光二極管703b發(fā)射符合CD標準和具有780nm的波長的光束。如圖7的虛線所示，光傳感器7的部件被安排成從激光二極管703a發(fā)射的光束的主光線、全息光學元件705的中心點、準直透鏡706的光軸和物鏡透鏡708的光軸基本上在同一條直線上。
在第一實施例中，全息光學元件205被布置在從衍射光柵204到準直透鏡206的光路上。然而，在第二實施例中，全息光學元件705被布置在從準直透鏡706到1/4延遲板707的光路上。
在準直透鏡706與物鏡透鏡708之間的距離D處在以下范圍內(nèi)f1/2＜D＜f1+f2其中f1和f2分別是準直透鏡605與物鏡透鏡708的焦距。由于準直透鏡706與物鏡透鏡708被安排成滿足以上的不等式，所以由衍射光柵704從光束生成的零級衍射光束的強度軸在從物鏡透鏡708到準直透鏡706的光路上彼此相交，所述光束分別從激光二極管703a和703b發(fā)射并從光記錄介質(zhì)710反射。全息光學元件705被布置成使得全息光學元件705的中心點處在強度軸的交點。
(2)在光傳感器7中光束的光路接著描述在光傳感器7中光束的光路。
圖8A和8B是示意地顯示光傳感器7中的光束的路徑的截面圖。圖8A顯示分別從激光二極管703a和703b發(fā)射到光記錄介質(zhì)710的光路。圖8B顯示從激光二極管703a和703b發(fā)射的、從光記錄介質(zhì)710反射的并到達光電器件組702a到702c的光路。在圖8A和圖8B上，實線代表從激光二極管703a發(fā)射的光，以及虛線代表從激光二極管703b發(fā)射的光。
如圖8A所示，從激光二極管703a發(fā)射的光束801a和從激光二極管703b發(fā)射的光束801b被衍射光柵704衍射成零級衍射光束(主光束)和正和負的一級衍射光束(副光束，但未示出)。如上所述，光束801a和801b被準直透鏡706準直，并穿過全息光學元件705而沒有被衍射。然后，光束801a和801b被1/4延遲板707變換成圓偏振光，并被物鏡透鏡708聚焦到光記錄介質(zhì)710的記錄面上。
如圖8B所示，從光記錄介質(zhì)710反射的光束801a和801b被物鏡透鏡708準直，并被1/4延遲板707變換成線偏振光。這里，從光束801a和801b生成的線偏振光的偏振角與從激光二極管703a和703b發(fā)射的光的偏振角形成直角。然后，光束801a和801b經(jīng)由全息光學元件705進入準直透鏡706。這里，光束801a和801b的主光線穿過全息光學元件705的中心點。
光束801a和801b被全息光學元件705衍射成零級衍射光束以及正和負一級衍射光束。因此，光束801a和801b朝向X方向改變它們各自的方向，以及零級衍射光束以及正和負一級衍射光束以與第一實施例中描述的相同的方式進入光電器件組702a到705c。
所以，光傳感器7可以實現(xiàn)與光傳感器2相同的效果。
3.第三實施例接著描述本發(fā)明的第三實施例。按照第三實施例的光傳感器具有與按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)幾乎相同的結(jié)構(gòu)，但衍射光柵的結(jié)構(gòu)是不同的。以下主要描述差別。
首先，描述光傳感器的結(jié)構(gòu)。圖9是示意地顯示按照本發(fā)明的第三實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖9所示，正如按照第一實施例的上述的光傳感器2那樣，光傳感器9包括IC基片901、光電器件組902a到902c、激光二極管903a和903b、全息光學元件905、準直透鏡906、1/4延遲板907和物鏡透鏡908，并附加地包括衍射光柵板904和封裝909。
封裝909具有帶有底部的圓柱形狀。被安裝在IC基片901上的IC基片901和光電器件組902a到902c以及激光二極管903a和903b被固定在封裝909內(nèi)。
衍射光柵板904由玻璃或樹脂制成，并包括其位置相應于光傳感器2的衍射光柵204的位置的衍射光柵904g。衍射光柵板904被固定在封裝909上，以便覆蓋封裝909的開口。
在激光二極管903a、衍射光柵904g、全息光學元件905、準直透鏡906、1/4延遲板907和物鏡透鏡908之間的位置關系與上述的光傳感器2相同。
利用所闡述的結(jié)構(gòu)，在光傳感器中包括的部件數(shù)目可以減少。因此，簡化和使得光傳感器小型化以及更精確地組裝光傳感器成為可能。這也降低成本。
應當指出，衍射光柵和封裝也可應用于按照上述的第二實施例的光傳感器。這達到相同的效果。
4.第四實施例接著描述本發(fā)明的第四實施例。按照第四實施例的光傳感器具有與按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)幾乎相同的結(jié)構(gòu)，但光發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)是不同的。以下主要描述差別。
圖10是示意地顯示按照本發(fā)明的第四實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖10所示，光傳感器10包括IC基片1001、光電器件組1002a到1002c、激光二極管1003、衍射光柵1004、全息光學元件1005、準直透鏡1006、1/4延遲板1007和物鏡透鏡1008。
按照本發(fā)明的第四實施例的激光二極管1003是單片雙波長激光二極管，在其中集成了兩個激光二極管。
在被包括在激光二極管1003中發(fā)射具有較短波長的光束的一個激光二極管、衍射光柵1004、全息光學元件1005、準直透鏡1006、1/4延遲板1007和物鏡透鏡1008之間的位置關系與按照上述的第一實施例的光傳感器2相同。
利用所闡述的結(jié)構(gòu)，在兩個激光二極管之間的可能的距離誤差不大于在半導體工藝期間引起的擴散誤差。這意味著更精確地多的組裝光傳感器成為可能。利用該結(jié)構(gòu)，縮短在兩個二極管之間的距離也成為可能。因此，光傳感器10可穩(wěn)定地生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
無需說，這個結(jié)構(gòu)也可應用于上述的第二實施例和第三實施例以得到同樣的效果。
5.第五實施例接著描述本發(fā)明的第五實施例。按照第五實施例的光傳感器具有與按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)幾乎相同的結(jié)構(gòu)，但衍射光柵的結(jié)構(gòu)是不同的。以下主要描述差別。
圖11是示意地顯示按照本發(fā)明的第五實施例的衍射光柵的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖11所示，衍射光柵11具有三個區(qū)域，即區(qū)域1101、1102a和1102b，它們被作為邊界線的兩條平行的直線互相分隔開。區(qū)域1102a和1102b是衍射光柵區(qū)域，每個區(qū)域包括衍射光柵，以及區(qū)域1101是不包括衍射光柵的非光柵區(qū)域。
從激光二極管發(fā)射的、具有較長波長的光束之一被衍射光柵11衍射成零級衍射光束1111M、正的一級衍射光束1111S1和負的一級衍射光束1111S2。從激光二極管發(fā)射的、具有較短波長的另一個光束被衍射光柵11衍射成零級衍射光束1112M、正的一級衍射光束1112S1和負的一級衍射光束1112S2。
在這種情形下，每個光束的強度軸穿過非光柵區(qū)域1101。因此，零級衍射光束的強度比衍射光柵被形成在非光柵區(qū)域1101中的情形高。
為了提高關于光記錄介質(zhì)的記錄和重現(xiàn)的效率，必須提高零級衍射光束(主光束)的強度。第五實施例可以提高零級衍射光束的強度，并由此提高記錄和重現(xiàn)的效率。
另外，分別被包括在區(qū)域1102a和1102b中的光柵的深度被設置成使得正和負一級衍射光束1111S1、1111S2、1112S1和1112S2的效率最大化。
因此，第五實施例可以改進在光傳感器中使用的光的可用性。
區(qū)域1102a和1102b的光柵可被形成為對于在區(qū)域1102a與1101之間的邊界線和在區(qū)域1102b與1101之間的邊界線成斜交的。另外，無需說，具有所闡述的結(jié)構(gòu)的衍射光柵11可應用于按照第二到第四實施例的任一個光傳感器，以獲得相同的效果。
6.第六實施例接著描述本發(fā)明的第六實施例。按照第六實施例的光傳感器具有與按照第一實施例的光傳感器的結(jié)構(gòu)幾乎相同的結(jié)構(gòu)，但IC基片的結(jié)構(gòu)是不同的。以下主要描述差別。
圖12是示意地顯示被包括在按照本發(fā)明的第六實施例的光傳感器中的IC基片的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖12所示，以與按照第一實施例的IC基片201相同的方式，光電器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e被布置在按照第六實施例的IC基片上。正如后面描述的，IC基片201還包括電流-電壓變換和放大電路(未示出)。
光電器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e分別接收從光記錄介質(zhì)反射的并由全息光學元件衍射的光束。應當指出，叉號1210a和1210b分別表示激光二極管的視在輻射點。
圖13顯示按照本發(fā)明的第六實施例的IC基片12的等效電路圖。如圖13所示，IC基片12包括電流-電壓變換和放大電路1301到1308(此后簡稱為“電路”)。
電路1301變換和放大從光電器件1201c輸出的信號以生成信號T1。電路1302變換和放大從光電器件1201b輸出的信號以生成信號T2。電路1303變換和放大從光電器件1202b輸出的信號以生成信號T3。電路1304變換和放大從光電器件1202c輸出的信號以生成信號T4。
電路1305變換和放大從光電器件1201a和1201d輸出的信號的和值以生成信號T5。電路1306變換和放大從光電器件1202a和1202d輸出的信號的和值以生成信號T6。
電路1307變換和放大從光電器件1203b和1203d輸出的信號的和值以生成信號F1。電路1308變換和放大從光電器件1203a和1203e輸出的信號的和值以生成信號F2。如上所述，IC基片12通過使用電路1301到1308把從光電器件1201a到1201d、1202a到1202d以及1203a到1203e輸出的電流信號變換成電壓信號。這保護輸出信號不受外部噪聲干擾。另外，電路1301到1308被安裝在IC基片12上，這可提高光記錄介質(zhì)的記錄速度和重現(xiàn)速度。
無需說，IC基片12可應用于按照第二到第五實施例的任一個光傳感器，以獲得相同的效果。
7.修正方案本發(fā)明在以上是基于實施例描述的。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例。下面是可能的修正方案。
(1)雖然在上述的實施例中未涉及，但DVD標準可以是DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等等的任一項。同樣地，CD標準可以是CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW等等的任一項。
在光傳感器符合兩個標準的情形下，不管它們是什么標準，利用以下的結(jié)構(gòu)可以獲得本發(fā)明的效果關于具有較短波長的一個光束，從光記錄介質(zhì)反射的光穿過全息光學元件的中心點，以及關于具有較長波長的另一個光束，從光記錄介質(zhì)反射的光穿過在被形成在全息光學元件上的衍射區(qū)域之間的邊界線。
雖然已參照附圖作為例子充分描述了本發(fā)明，但應當指出，各種改變和修正方案對于本領域技術人員將是明顯的。所以，除非這樣的改變和修正方案背離本發(fā)明的范圍，否則它們應當解釋為被包括在本
權利要求
1.一種從光記錄介質(zhì)讀出信息的光傳感器，包括兩個光發(fā)射元件，用來分別發(fā)射光束；衍射光柵，用來把每個光束衍射為零級衍射光束和正與負一級衍射光束；準直透鏡，用來準直衍射光束；物鏡透鏡，用來把準直光束聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上；以及全息光學元件，用來衍射從記錄面反射的光束，其中全息光學元件具有被相交成直角的兩條直線分隔開的四個衍射區(qū)域，每個衍射區(qū)域具有不同的衍射角，以及全息光學元件被布置成使得由衍射光柵衍射和從記錄面反射的零級衍射光束的主光線穿過該兩條直線的交點。
2.權利要求1的光傳感器，其中光發(fā)射元件之一發(fā)射具有比從另一個光發(fā)射元件發(fā)射的光束的波長短的波長的光束，以及由衍射光柵從具有較短波長的波束衍射的零級衍射光束的主光線在進入光記錄介質(zhì)之前穿過全息光學元件上的交點。
3.權利要求2的光傳感器，其中發(fā)射具有較短波長的光束的所述光發(fā)射元件之一、準直透鏡和全息光學元件被安排成使得具有較短波長的光束的主光線和準直透鏡的光軸穿過全息光學元件上的交點。
4.權利要求1的光傳感器，還包括被布置在從全息光學元件到光記錄介質(zhì)的光路上的1/4延遲板，其中全息光學元件是偏振全息光柵，它被布置成不衍射要到達光記錄介質(zhì)的光束，但衍射已從記錄介質(zhì)反射的光束。
5.權利要求1的光傳感器，其中在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離短于準直透鏡的焦距的一半，以及準直透鏡被布置在從物鏡透鏡到全息光學元件的光路上。
6.權利要求1的光傳感器，其中在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離短于準直透鏡的焦距與物鏡透鏡的焦距的和值。
7.權利要求6的光傳感器，其中在準直透鏡與物鏡透鏡之間的距離長于準直透鏡的焦距的一半，以及全息光學元件被布置在從物鏡透鏡到準直透鏡的光路上。
8.權利要求1的光傳感器，其中在四個衍射區(qū)域的每個衍射區(qū)域中，兩種類型的衍射子區(qū)域被交替地排列，以便形成條形圖案。
9.權利要求1的光傳感器，還包括用來接收從兩個光發(fā)射元件發(fā)射的和從光記錄介質(zhì)反射的光束的光電器件。
10.權利要求9的光傳感器，其中光發(fā)射元件和光電器件被安裝在單個IC基片上。
11.權利要求10的光傳感器，還包括帶有底部的圓柱形狀的外殼；以及半透明的和罩住外殼的開口的板狀部件，其中該外殼包含光發(fā)射元件、光電器件和IC基片，以及衍射光柵被形成在板狀部件上。
12.權利要求9的光傳感器，其中焦距誤差信號和跟蹤誤差信號是從由光電器件按照接收的光束的強度輸出的信號生成的。
13.權利要求12的光傳感器，其中光發(fā)射元件之一是短波長光發(fā)射元件，它發(fā)射具有比從作為長波長光發(fā)射元件的另一個光發(fā)射元件發(fā)射的光束的波長短的波長的光束，由衍射光柵從具有較短波長的波束衍射的零級衍射光束的主光線在進入光記錄介質(zhì)之前穿過全息光學元件上的交點，焦距誤差信是從由這些光電器件之中的一個光電器件輸出的信號生成的，所述光電器件被布置在長波長光發(fā)射元件相對于短波長光發(fā)射元件的另一側(cè)，以及跟蹤誤差信號是從由這些光電器件之中的一個光電器件輸出的信號生成的，所述光電器件被布置在短波長光發(fā)射元件相對于長波長光發(fā)射元件的另一側(cè)。
14.權利要求13的光傳感器，還包括變換和放大電路，用來把從光電器件輸出的電流信號變換成電壓信號，并放大該電壓信號。
15.權利要求14的光傳感器，其中光發(fā)射元件、光電器件和變換與放大電路被安裝在單個IC基片上。
16.權利要求1的光傳感器，其中該兩個光發(fā)射元件構(gòu)成單片激光二極管。
17.權利要求1的光傳感器，其中該衍射光柵通過兩條基本上平行的直線被分隔成中心部分和外圍部分，在中心部分的零級衍射光束的衍射效率高于在外圍部分的衍射光束的衍射效率，以及在外圍部分形成的光柵斜交于該直線。
18.權利要求17的光傳感器，其中光傳感器通過使用穿過中心部分的零級衍射光束來把信息記錄在光記錄介質(zhì)上并重現(xiàn)在光記錄介質(zhì)上的信息，以及通過使用穿過外圍部分的正和負一級衍射光束來生成聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
全文摘要
光傳感器包括兩個激光二極管，分別用來發(fā)射具有不同波長的光束；衍射光柵，用來把每個光束衍射為零級衍射光束和正與負一級衍射光束；全息光學元件，用來衍射從記錄介質(zhì)反射的光束；以及光電器件，用來接收由全息光學元件衍射的光束，其中用于生成跟蹤誤差信號的光電器件和用于生成聚焦誤差信號的光電器件被布置在相對于激光二極管的對側(cè)，以便互相面對。
文檔編號G11B7/135GK1779802SQ200510107648
公開日2006年5月31日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權日2004年9月29日
發(fā)明者西本雅彥, 河內(nèi)泰之, 井島新一, 奧田拓也, 小野將之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社