專利名稱：光學(xué)構(gòu)件和使用該光學(xué)構(gòu)件的光拾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種搭載在能發(fā)出2個波長的激光的圓盤裝置上的光學(xué)構(gòu)件，特別是涉及一種能按照激光的波長來獨立地進(jìn)行衍射的光學(xué)構(gòu)件。
例如，作為所述那樣的光盤裝置，有的分別設(shè)置了CD用激光源和DVD用激光源。從CD用激光源發(fā)出的波長為λ1的激光被導(dǎo)向2焦點的物鏡，用光電二極管檢測在盤上反射的返回光。另外，從DVD用激光源發(fā)出的波長為λ2的激光被導(dǎo)向2焦點的物鏡，用與以上所述相同的光電二極管來檢測在盤上反射的返回光。
作為在所述光盤裝置的CD用檢測方法，適合使用把激光分為一條主光束和兩條副光束后進(jìn)行檢測的三光束法，作為DVD用檢測方法，適合使用只用一束光進(jìn)行檢測的DPD法(Differential Phase Detection；相位差法)。
另外，作為DVD使用的能重寫的DVD-RAM(DVD-Random AccessMemory)中，無法采用能用一束光檢測的所述DPD法。在此，代替所述DPD法，采用了Differential Push Pull(DPP)法。在該DPP法中，與CD的情況相同，有必要把DVD的激光變換為三束光。
為了降低光盤裝置的成本，把CD用激光源和DVD用激光源設(shè)置在同一框體(管)內(nèi)，進(jìn)行了一體化的光盤裝置已經(jīng)被產(chǎn)品化。在這種情況下，就需要用于把各激光變?yōu)槿獾难苌涔鈻?光學(xué)構(gòu)件)。
作為這樣的衍射光柵，在激光的一方的面(入射一側(cè))設(shè)置了把λ1的激光變?yōu)槿獾牡谝谎苌涔鈻牛诹硪幻?出射一側(cè))設(shè)置了把λ2的激光變?yōu)槿獾牡诙苌涔鈻?。在這種情況下，有必要在用第一衍射光柵把波長λ1的激光變?yōu)槿獾耐瑫r，使波長λ2的激光保持一束光的狀態(tài)進(jìn)行透射，另外，在用第二衍射光柵，使波長λ1的激光透射的同時，有必要把波長λ2的激光變換為三束光。
但是，在所述以往的衍射光柵中，如果把衍射光柵設(shè)計為當(dāng)λ2的激光通過第一衍射光柵時，使它保持一束光的狀態(tài)進(jìn)行透射，則波長λ1的激光入射該第一衍射光柵時的0次衍射光(主光束)的效率下降，并且1次衍射光(副光束)的效率大大超過需要。
另外，如果把衍射光柵設(shè)計為當(dāng)λ1的激光通過第二衍射光柵時，不進(jìn)行衍射，而是使它保持一束光的狀態(tài)進(jìn)行透射，則當(dāng)波長λ2的激光入射該第二衍射光柵時，λ2的激光的0次衍射光的效率下降，并且1次衍射光的效率變得過大。
下面，參照圖8的線圖就該點加以詳細(xì)說明。但是，圖8所示的效率表示入射的激光為1時，通過后的0次衍射光的比率。另外，周期(p)表示從衍射光柵的凸部到相鄰的凸部的距離，在圖8中，周期(p)為20μm，折射率(n)為1.5。
如圖8所示，為了在第一衍射光柵不輸出λ2的1次衍射光，有必要設(shè)計為使圖8的Q1點表示的光柵深度在1.3附近，但是此時，λ1的激光通過時的0次衍射光的效率下降到60％左右，并且1次衍射光的效率比需要高出10％左右。為了在第二衍射光柵不輸出λ1的1次衍射光，有必要設(shè)計為使圖8的Q2點表示的光柵深度在1.6左右，但是此時，λ2的激光通過時的0次衍射光的效率下降到60％以下，并且1次衍射光的效率比需要高出很多，高出10％以上。如果0次衍射光的效率低，則信號光的S/N比就變差。另外，在跟蹤伺服系統(tǒng)中使用在第一衍射光柵的λ1的1次衍射光時，如果在第二衍射光柵產(chǎn)生副光束(1次衍射光)，則在跟蹤信號中就產(chǎn)生偏移。同樣，對于λ2，如果在跟蹤伺服系統(tǒng)中使用第二衍射光柵的1次衍射光，在這種情況下，如果在第一衍射光柵產(chǎn)生λ2的副光束(1次衍射光)，則在跟蹤信號中就產(chǎn)生偏移。
圖9是把折射率n＝1.54時，圖8的范圍S部分放大后的線圖，圖9的×標(biāo)記是λ1的1次衍射光的效率除以λ1的0次衍射光的效率得到的比率。另外，在這種情況下，一般把用所述×標(biāo)記表示的比率設(shè)置為在再現(xiàn)用CD的情況下為10％以上15％以下。


圖10是折射率n＝1.54時的圖8的范圍S部分的放大圖，表示了波長λ2的1次衍射光的光柵深度與效率之間的關(guān)系。但是，縱軸的效率是用指數(shù)表示的。
如圖10所示，為了在第一衍射光柵不輸出λ2的1次衍射光，作為最適合的光柵深度是圖10的T所表示的范圍，但這樣就被限制在T所表示的狹窄范圍中了，盡管能把(1次衍射光的效率)/(0次衍射光的效率)設(shè)計為在10％以上15％以下的范圍內(nèi)，但是無法進(jìn)行改變1次衍射光的效率的設(shè)計，從而限制了設(shè)計的自由度。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種能簡化結(jié)構(gòu)、降低成本的光拾波器。
為了實現(xiàn)以上所述目的，本發(fā)明的光學(xué)構(gòu)件在第一波長λ1和第二波長λ2的激光入射的透明構(gòu)件的一側(cè)的面上，設(shè)置有在使所述第一波長λ1的激光衍射的同時，使所述第二波長λ2的激光不衍射的第一衍射光柵，在另一側(cè)的面上設(shè)置有在使所述第二波長λ2的激光衍射的同時，使所述第一波長λ1的激光不衍射的第二衍射光柵；其特征在于使所述第一衍射光柵的深度在依存于所述第二波長λ2的激光的同時，所述第一衍射光柵的凸部的寬度尺寸和凹部的寬度尺寸應(yīng)該使衍射的所述第一波長λ1的激光的0次衍射光與1次衍射光的比率在給定的范圍內(nèi)；使所述第二衍射光柵的深度在依存于所述第一波長λ1的激光的同時，所述第二衍射光柵的凸部的寬度尺寸和凹部的寬度尺寸應(yīng)該使衍射的所述第二波長λ2的激光的0次衍射光與1次衍射光的比率在給定的范圍內(nèi)。
因為所述本發(fā)明能使2個波長的激光分別獨立地進(jìn)行衍射，并且能使0次衍射光和1次衍射光的比率有一定范圍，所以能擴(kuò)大設(shè)計的自由度。其結(jié)果是能提高軌道誤差的檢測精度。
例如，能采用這樣的結(jié)構(gòu)把1次衍射光的光量相對于所述第一波長或所述第二波長的0次衍射光的光量的比率(1次衍射光/0次衍射光)設(shè)置在5％以上15％以下。例如，在作為再現(xiàn)用CD使用的情況下，最好在10％以上15％以下的范圍內(nèi)使用。另外，在作為記錄用CD使用的情況下，最好在5％以上15％以下的范圍內(nèi)使用，而且，如果在5％以上10％以下的范圍內(nèi)使用則更好。
另外，通過使所述凸部比所述凹部的寬度寬，在模成形時，能容易地從模一側(cè)的凹部中拔出，使模成形變得容易。
另外，進(jìn)行構(gòu)成時，能使所述第一波長λ1大約為780nm，所述第二波長λ2大約為650nm。因此，能對應(yīng)CD和DVD雙方的情況。
另外，最好在所述第一衍射光柵和第二衍射光柵中的至少一方的表面上，形成比所述第一和第二波長的激光的波長小的周期的微小衍射光柵。通過設(shè)置這樣的微小衍射光柵，就能起到與高價的防止反射膜同等的防止反射的效果，從而能降低光的反射損失。
本發(fā)明的光拾波器其特征在于設(shè)置有包含所述光學(xué)構(gòu)件、向所述光學(xué)構(gòu)件發(fā)射不同波長的激光的發(fā)光元件、物鏡、和接收反射到記錄媒體上的返回光的受光部的光學(xué)系統(tǒng)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，因為用一個光學(xué)構(gòu)件就能分別使2個波長的激光分別獨立地進(jìn)行衍射，所以能減少零部件的數(shù)量，從而能簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。
圖1是表示搭載了本發(fā)明的光學(xué)構(gòu)件的光拾波器裝置的概要圖。
圖2是表示光學(xué)構(gòu)件的形狀的部分省略俯視圖。
圖3是表示785nm的1次衍射光和0次衍射光的比率與DUTY比的關(guān)系的線圖。
圖4是表示圖3所示情況下的658nm的1次衍射光和最適合的光柵深度的線圖。
圖5是表示658nm的1次衍射光和0次衍射光的比率與DUTY比的關(guān)系的線圖。
圖6是表示圖5所示情況下的658nm的1次衍射光和最適合的光柵深度的線圖。
圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)構(gòu)件的變形例的部分放大俯視圖。
圖8是表示光柵深度和各衍射光的效率的關(guān)系的線圖。
圖9是把圖8的一部分放大后的線圖。
圖10是表示658nm的1次衍射光相對于光柵深度的效率變化的線圖。
下面簡要說明附圖符號。
1-光學(xué)構(gòu)件；1a-第一衍射光柵；1b-第二衍射光柵；2-光源；2a、2b-發(fā)光元件；4-視準(zhǔn)透鏡；5-物鏡；6-受光部；10-光拾波器；11、12-微小衍射光柵。
下面，就本發(fā)明的光學(xué)構(gòu)件1和搭載了該光學(xué)構(gòu)件1的光拾波器10加以說明。另外，所述光拾波器10搭載在例如象讀取專用CD(CD-ROM)和能重寫DVD(DVD-RAM)那樣雙方都由三光束法進(jìn)行檢測的光盤裝置上。
在圖1所示的光拾波器10中，發(fā)出作為CD用的波長λ1約780nm的激光的發(fā)光元件2a和發(fā)出作為DVD用的波長λ2約650nm的激光的發(fā)光元件2b以微小的間隔分開，設(shè)置在單一框體內(nèi)，構(gòu)成光源(發(fā)光部)2。
在所述光拾波器10中，作為光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)構(gòu)件1配置在所述光源2的發(fā)光一側(cè)的前方，其他分光鏡3、視準(zhǔn)透鏡4、物鏡5以及受光部6配置在給定的位置上。
從所述光源2的發(fā)光元件2a、2b的一方發(fā)出的激光通過所述光學(xué)構(gòu)件1，在分光鏡3向盤D一側(cè)反射后，由視準(zhǔn)透鏡4調(diào)整為平行光，通過物鏡5，在盤D的表面形成激光的光點。然后，在盤D反射后返回的返回光通過物鏡5和視準(zhǔn)透鏡4，直線前進(jìn)，通過分光鏡3，被導(dǎo)向受光部6的感光元件。
所述受光部6的感光元件由針狀光電二極管形成，按照由該元件檢測的信號，能把物鏡5向沿著盤面的跟蹤方向修正，另外能向與盤面正交的聚焦方向修正。
另外，圖中雖然未顯示，但在所述光拾波器10中設(shè)置了使所述物鏡5自由微動的物鏡支架，設(shè)置了略微驅(qū)動該物鏡支架的驅(qū)動部件。根據(jù)基于所述驅(qū)動部件的動力，能驅(qū)動物鏡5向跟蹤方向和聚焦方向進(jìn)行微小移動。
所述光學(xué)構(gòu)件1是由合成樹脂或這些的復(fù)合材料構(gòu)成的光透射性的透明構(gòu)件，是使用金屬模成形的。在光學(xué)構(gòu)件1中，從所述光源2發(fā)出的激光的入射面一側(cè)，形成把CD用785nm(λ1)波長的激光衍射為三束光的第一衍射光柵1a，在所述光學(xué)構(gòu)件1的射出面一側(cè)形成把DVD用658nm(λ2)波長的激光衍射為三束光的第二衍射光柵1b。可以一體形成第一衍射光柵1a和第二衍射光柵1b，也可以先分別形成各衍射光柵1a、1b，然后用透明樹脂制的粘合劑等進(jìn)行固定。
如圖2所示，在所述光學(xué)構(gòu)件1上形成的第一衍射光柵1a是交錯反復(fù)形成凸部1a1和凹部1a2的凹凸形狀。另外，衍射光柵1a的各凸部1a1的寬度尺寸W1都是同一尺寸，各凹部1a2的寬度尺寸W2也都是同一尺寸。另外，在所述光學(xué)構(gòu)件1上形成的第二衍射光柵1b是交錯反復(fù)形成凸部1b1和凹部1b2的凹凸形狀，衍射光柵1b的各凸部1b1的寬度尺寸W3都是同一尺寸，各凹部1b2的寬度尺寸W4也都是同一尺寸。但是，W1≠W2，W3≠W4。另外，凸部1a1、1b1和凹部1a2、1b2的寬度尺寸中，最好凸部比凹部寬，因此，容易形成金屬模一側(cè)的凹部，另外成形時的拔模變得良好。
如圖3所示，在所述衍射光柵1a中，如果用DUTY比(凸部寬度(W1)/1周期寬度(W1+W2))表示凸部1a1的寬度尺寸和凹部1a2的寬度尺寸比率，當(dāng)使該DUTY比變化時，如果用使658nm的1次衍射光變得最小的光柵深度的條件計算該DUTY比，則用○標(biāo)記表示785nm(λ1)的0次衍射光的變化，用◇標(biāo)記表示785nm的1次衍射光的變化。并且，圖3所示的衍射光柵1a在周期(p)為30μm、折射率為1.54的情況下，與圖8至圖10所示的衍射光柵中設(shè)置的周期(p＝20μm)不同，但是周期為20μm的衍射光柵與周期為30μm的衍射光柵只是有若干的峰值不同，能得到幾乎相同的波形。
另外，如圖3所示，如果由785nm的0次衍射光和785nm的1次衍射光表示對于785nm的1次衍射光與0次衍射光的比率(1次衍射光/0次衍射光)，成為用圖中的×標(biāo)記表示的波形。另外，此時的λ2的1次衍射光的效率成為用圖4的◆表示的波形。但是，圖4的縱軸的效率用指數(shù)表示。
在圖3和圖4中，通過使DUTY比在約0.35至0.65的范圍內(nèi)變動，能使λ1(785nm)的0次衍射光和1次衍射光的比率在從10％到15％的范圍內(nèi)變動。并且，在該范圍中能把λ2(658nm)的1次衍射光的效率抑制到充分低的程度。
因此，在用波長為785nm的激光進(jìn)行再現(xiàn)處理的光盤裝置中，如果使DUTY比在約0.35至0.65的范圍內(nèi)變動，能使1次衍射光/0次衍射光在10％以上15％以下的范圍內(nèi)變動，因此能進(jìn)行變更785nm的激光的1次衍射光效率的設(shè)計。
另外，在使用了波長為785nm的激光的能寫入的光盤裝置中，通過使DUTY比在約0.22至0.35以及0.65至0.77的范圍中變動，能使1次衍射光/0次衍射光在5％以上10％以下的范圍內(nèi)變動，因此能進(jìn)行降低785nm的激光的1次衍射光效率的設(shè)計。但是，在這種情況下，也可以把1次衍射光/0次衍射光設(shè)置為5％以上至15％以下。
另外，圖4的□標(biāo)記表示使DUTY比變化時的衍射光柵1a的光柵深度的最適合值。
這樣，通過進(jìn)行改變第一衍射光柵1a的凹部1a2和凸部1a1的寬度尺寸的設(shè)計，能使波長785nm(λ1)的激光在入射時，能衍射為三束光，能使波長658nm(λ2)的激光在入射時不衍射為三束光，而是保持一束光進(jìn)行透射。
另一方面，在圖5中，使在所述衍射光柵1b的DUTY比(W3/(W3+W4))變化時，如果用785nm的1次衍射光變得最小的光柵深度的條件計算，則用●標(biāo)記表示658nm的0次衍射光的變化，用◆標(biāo)記表示658nm的1次衍射光的變化。并且，把衍射光柵1b設(shè)定為與所述衍射光柵1a具有相同的周期(p)和折射率，但是，在實際使用時，周期也可以不同。
如果從圖5所示的658nm(λ2)的0次衍射光和1次衍射光表示對于658nm的1次衍射光與0次衍射光的比率(1次衍射光/0次衍射光)，就成為用圖5中的×標(biāo)記表示的波形。另外，此時的λ1的1次衍射光的效率成為用圖6的◇表示的波形。但是，圖6的縱軸的效率用指數(shù)表示。
在圖5和圖6中，通過使DUTY比在約0.25至0.33和約0.65至0.72的范圍內(nèi)變動，能使λ2(658nm)的0次衍射光和1次衍射光的比率在從10％到15％的范圍內(nèi)變動。并且，在該范圍中能把λ1(785nm)的1次衍射光的效率抑制到充分低的程度(參照圖6)。
因此，在用波長為658nm的激光進(jìn)行再現(xiàn)處理的光盤裝置中，通過進(jìn)行變更DUTY比的設(shè)計，能進(jìn)行調(diào)節(jié)658nm的激光的1次衍射光效率的設(shè)計。
另外，在使用了波長為658nm的激光的能重寫的光盤裝置中，通過使DUTY比在約0.17至0.25和約0.72至0.8的范圍內(nèi)變動，能把1次衍射光/0次衍射光在5％以上10％以下的范圍內(nèi)變動，因此能進(jìn)行降低658nm的激光的1次衍射光效率的設(shè)計。但是，也可以不是5％以上10％以下，而是設(shè)置為5％以上15％以下。
另外，圖6所示的□標(biāo)記表示使DUTY比變化時的衍射光柵1b的光柵深度的最適合值。
這樣，通過進(jìn)行改變第一衍射光柵1b和1a的凹部和凸部的寬度尺寸的設(shè)計，能使波長658nm的激光在入射時，能在衍射光柵1b衍射為三束光，在衍射光柵1a不衍射，保持三束出射，能使波長785nm的激光在入射時在衍射光柵1a衍射為三束光，在衍射光柵1b不衍射，保持三束光出射。通過進(jìn)行改變DUTY比的設(shè)計，就能進(jìn)行改變激光的0次衍射光和1次衍射光的效率的設(shè)計。
圖7是表示本把所述光學(xué)構(gòu)件1變形后的光學(xué)構(gòu)件1A的部分放大俯視圖。
在該光學(xué)構(gòu)件1A中，在凸部1a1、凹部1a2的表面上分別設(shè)置了微小衍射光柵11、12。該微小衍射光柵11形成鋸齒狀的凹凸，如果從所述微小衍射光柵11的凸部到相鄰的凸部為一個周期，該一個周期最好比激光的波長(λ1、λ2)短。這樣，通過與衍射光柵1a的凸部1a1和凹部1a2重疊形成所述微小衍射光柵11、12，就能發(fā)揮防止反射的效果，從而能降低激光反射導(dǎo)致的損失。另外，所述微小衍射光柵11、12可以與所述衍射光柵1a一起設(shè)置在所述衍射光柵1b一側(cè)，或者設(shè)置在衍射光柵1a、1b中的任何一方。
以上說明的本發(fā)明能使兩個波長的激光分別獨立衍射，并且能進(jìn)行改變激光的0次衍射光和1次衍射光的比率的設(shè)計。其結(jié)果，緩和了設(shè)計上的制約，能提高在受光部的檢測精度。
另外，通過使凸部比凹部寬，使模一側(cè)的凹部容易形成，從而使模成形變得容易，能提高成形時的拔模。
另外，通過在衍射光柵的表面設(shè)置微小衍射光柵，能達(dá)到防止反射的效果。因此，不需要設(shè)置高價的防止反射膜，所以能降低成本。
因為本發(fā)明的光拾波器能減少零部件的數(shù)量，從而簡化了結(jié)構(gòu)，所以能降低成本。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)構(gòu)件，在第一波長λ1和第二波長λ2的激光入射的透明構(gòu)件的一側(cè)的面上，設(shè)置有在使所述第一波長λ1的激光衍射的同時，不使所述第二波長λ2的激光衍射的第一衍射光柵，在另一側(cè)的面上，設(shè)置有在使所述第二波長λ2的激光衍射的同時，不使所述第一波長λ1的激光衍射的第二衍射光柵；其特征在于使所述第一衍射光柵的深度在依存于所述第二波長λ2的激光的同時，所述第一衍射光柵的凸部的寬度尺寸和凹部的寬度尺寸應(yīng)該使衍射的所述第一波長λ1的激光的0次衍射光與1次衍射光的比率在給定的范圍內(nèi)；使所述第二衍射光柵的深度在依存于所述第一波長λ1的激光的同時，所述第二衍射光柵的凸部的寬度尺寸和凹部的寬度尺寸應(yīng)該使衍射的所述第二波長λ2的激光的0次衍射光與1次衍射光的比率在給定的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)構(gòu)件，其特征在于1次衍射光的光量相對于所述第一波長λ1或所述第二波長λ2的0次衍射光的光量的比率即1次衍射光/0次衍射光是5％以上15％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)構(gòu)件，其特征在于所述比率為5％以上10％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)構(gòu)件，其特征在于所述凸部比所述凹部的寬度寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)構(gòu)件，其特征在于所述第一波長λ1約為780nm，所述第二波長λ2約為650nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)構(gòu)件，其特征在于在所述第一衍射光柵和第二衍射光柵中至少一方的表面上，形成有比所述第一波長和第二波長的激光的波長小的周期的微小衍射光柵。
7.一種光拾波器，其特征在于設(shè)置有包含權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)構(gòu)件、向所述光學(xué)構(gòu)件發(fā)射不同波長的激光的光源、物鏡、和接收在記錄媒體上反射的返回光的受光部的光學(xué)系。
全文摘要
一種光學(xué)構(gòu)件,在衍射光柵1a、1b中,在其表面上分別交互形成凸部1a1、1b1和凹部1a2、1b2,使形成的凸部1a1、1b1的寬度尺寸與凹部1a2、1b2的寬度尺寸不同。把凸部寬度/(凸部寬度+凹部寬度)作為DUTY比,進(jìn)行改變該DUTY比的設(shè)計,據(jù)此,就能進(jìn)行改變激光的0次衍射光和1次衍射光的效率的設(shè)計。
文檔編號G11B7/09GK1381842SQ0211800
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月18日
發(fā)明者京谷升一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社