專利名稱：使用全息圖檢測焦點(diǎn)誤差和跟蹤誤差的激光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光頭，特別是涉及CD盤播放機(jī)、CD-ROM中使用激光束讀取被記錄的信息的裝置的激光頭。
一般，激光頭把激光二極管產(chǎn)生的激光束發(fā)射到光記錄載體，再用光電二極管把光記錄載體反射的激光束變換成電信號，使用激光頭的重放系統(tǒng)采用象散調(diào)整法、臨界角檢測法等來調(diào)節(jié)從激光頭射出的激光束準(zhǔn)確地聚焦在記錄載體上。而且，采用3束法、推挽法等等來進(jìn)行激光頭的跟蹤控制。下面根據(jù)

圖1和圖2來說明采用六個光電二極管、用象散法檢測焦點(diǎn)誤差、用3束法檢測跟蹤誤差的現(xiàn)有技術(shù)。
圖1表示原來的激光頭10的示意圖。圖2A～圖2E是說明圖2裝置的焦點(diǎn)誤差和跟蹤誤差的示意圖，表示激光束在六個光電二極管上形成的光點(diǎn)。
圖1的激光頭10設(shè)有由產(chǎn)生激光束的激光二極管11和產(chǎn)生電信號的六個光電二極管A～F構(gòu)成的光接收器16。在記錄有信息的光記錄載體15和激光二極管11之間按從激光二極管11至光記錄載體15的方向順次配置有光柵12、全息圖透鏡13和物鏡14。全息圖透鏡13調(diào)節(jié)由光記錄載體15反射的激光束的位置，使之入射到光接收器16的光電二極管A～F上。支座17把激光二極管11和光接收器16相互保持一定的間隔。
由激光二極管11射出的光束被光柵12分離成三條光束，被分離出的各條光束通過全息圖透鏡13的同時被衍射成多級的光束，0級衍射光束被物鏡14聚束后入射到光記錄載體15上。入射到光記錄載體15上再反射出的光束再次通過物鏡14，然后入射到全息圖透鏡13。全息圖透鏡13再次衍射從物鏡射入的光束，而產(chǎn)生多級衍射的光束。被衍射出的光束中，被0級衍射光束之外的其余的衍射光束投射到光柵12上，光柵12把衍射光束分離成三條光束，由光柵12分離的光束射入由六個光電二極管A～F構(gòu)成的光接收器16。光接收器16的入射光束在六個光電二極管的上表面形成光點(diǎn)。如圖2A至圖2C所示，光點(diǎn)隨著焦點(diǎn)誤差的大小而變形，雖然沒有圖示出形成在外圍光電二極管E、F上的光點(diǎn)，但隨跟蹤誤差的大小，其相對亮度是互不相同的，焦點(diǎn)誤差FE和跟蹤誤差TE分別由下式計(jì)算FE＝(A+C)-(B+D)TE＝E-F上式中右邊的符號表示各字母所對應(yīng)的光電二極管的通量或電信號的大小，而且，當(dāng)具有圖2所示的形狀的光點(diǎn)時，重放系統(tǒng)檢測出“0”焦點(diǎn)誤差FE。因?yàn)榧す忸^10采用激光束的特定波長(在CD的情況下，一般為780nm)，所以全息圖透鏡13和光電二極管A～F的位置由入射到光接收器16的光束中的一次光束的衍射角來決定。
但是，眾所周知，激光束的波長隨溫度的變化而不同，因此，在激光頭10的溫度隨周圍的溫度變化而變化時，通過全息圖透鏡13的光的衍射角度就發(fā)生變化，由于衍射角的變化而使形成在光電二極管上的光點(diǎn)的集團(tuán)左移或右移的形態(tài)表示于圖2D和圖2E。當(dāng)由于波長的變化而使光點(diǎn)的中心位置偏離激光頭10容許的光電二極管A、B、C、D的中心位置時，重放系統(tǒng)就難以用包含位移在內(nèi)的非正常的焦點(diǎn)誤差來準(zhǔn)確地進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。
把全息圖透鏡用作光透鏡的其他現(xiàn)有技術(shù)有1988年3月15日批準(zhǔn)的4，731，772號美國專利。該現(xiàn)有技術(shù)把兼有光分離器及雙棱鏡功能的全息圖透鏡用在激光頭中，而且，該現(xiàn)有技術(shù)把半導(dǎo)體激光二極管和光電二極管安裝在同一器件上，使半導(dǎo)體激光二極管和光電二極管同時移動，從而，即使其中哪一個振動，激光頭都能準(zhǔn)確地動作。但是，這種現(xiàn)在技術(shù)終歸沒能解決溫度變化引起的衍射光束波長的變化而產(chǎn)生的光點(diǎn)位置變更的問題。
本發(fā)明的目的是為解決前述的問題而提供一種即使在周圍溫度變化導(dǎo)致光束的衍射角被改變的情況下檢測焦點(diǎn)誤差也不受位移影響的激光頭。
讀出光記錄載體上存儲的信息的激光頭中，實(shí)現(xiàn)上述的本發(fā)明目的的激光包含發(fā)射出有已經(jīng)設(shè)定的波長的光束的光發(fā)射裝置、設(shè)置在前述光記錄載體和光發(fā)射裝置之間的衍射裝置和配置在從前述先記錄載體射入前述衍射裝置而被衍射的光束的路徑上的光檢測裝置。從前述光啟示載體反射的光具有相對于由前述光記錄載體和光發(fā)射裝置形成的軸傾斜的軸，并且該反射光由所述衍射裝置衍射得具有應(yīng)答于形成在光記錄載體上的焦點(diǎn)變化的空間變化。即使隨周圍溫度變化光束具有和既定波長不同的波長的情況下，光檢測裝置也能從被前述衍射裝置衍射的光束中檢測出跟蹤誤差和焦點(diǎn)誤差。
本發(fā)明的衍射分離器使被衍射后的光束旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，從而使改變了衍射角的光束在光電二極管的規(guī)定方向上移動。而且，使用即使由于通過衍射分離器的光束的波長變化而使形成的光點(diǎn)位置變化的情況下，也能接受被衍射的光束形成的光點(diǎn)的形狀的光電二極管。
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。
圖1是原來的激光頭。
圖2A至2E是說明圖1的裝置的焦點(diǎn)誤差和跟蹤誤差的示意圖。
圖3是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的激光頭的慨略結(jié)構(gòu)圖。
圖4A及4B是表示衍射分離器投射到光電二極管上的光束形狀的示意圖。
圖5A及5B表示被全息圖元件旋轉(zhuǎn)的光點(diǎn)。
圖6是正焦點(diǎn)時由全息圖元件在光接收器的邊上形成的光點(diǎn)。
圖7A至7E表示由物鏡在焦點(diǎn)方向上移送而在光電二極管上生成的光點(diǎn)。
圖3表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的激光頭的慨略結(jié)構(gòu)。
圖3的激光頭30有一個具備激光二極管的發(fā)光器31和一個固定在相對發(fā)光器31一定位置上具有四個光電二極管A1、A2、B1、B2的光接收器35，在發(fā)光器31的前面定位有把發(fā)光器31射出的光束聚束到光盤34上的物鏡33。而且，在發(fā)光器31和物鏡33之間配置有衍射分離器32，衍射分離器32和美國專利US 4，731，772的全息圖透鏡一樣具備光分離器和雙棱鏡雙重功能，因此，衍射分離器32能使從發(fā)光器引入射的光束衍射，并只讓其中的0次衍射光束通過物鏡匯聚到光盤34上。而且，衍射分離器32具有從光盤34入射來的光束旋轉(zhuǎn)一定角度的功能。這樣的衍射分離器32能把來自物鏡33的入射光束按不同的角度衍射，且由被稱為全息光學(xué)元件的圖5所示的第1全息元件321和第2全息元件322構(gòu)成。和原來一樣，在25℃的常溫下，衍射分離器32被調(diào)節(jié)得發(fā)光點(diǎn)聚焦在光電二極管A1、A2、B1、B2的中心位置。激光二極管LD和光電二極管A1、A2、B1、B2分別表示在后述的圖6和圖7上。
上述的激光頭30動作開始時，發(fā)光器31的激光二極管LD射出的光束由衍射分離器32衍射，而只有0次衍射光束入射到物鏡33上，由物鏡33所匯聚的0次衍射光束被已經(jīng)刻槽的光盤34反射，被反射的光束再次通過物鏡33入射到衍射分離器32，衍射分離器32的第1全息元件321和第2全息元件322為把逆時針旋轉(zhuǎn)過的光點(diǎn)形成在光接收器35的光電二極管A1、A2、B1、B2上，就先把入射光束旋轉(zhuǎn)之后再射出去。
圖4A表示第1全息元件321衍射的向光電二極管A1、A2;前進(jìn)的光束的行進(jìn)路徑，而圖4B表示第2全息元件322衍射的向光電二極管B1、B2前進(jìn)的光束的行進(jìn)路徑。
圖5A和圖5B表示在入射到全息元件的光束被旋轉(zhuǎn)的形態(tài)下在光電二極管上形成光點(diǎn)的情況。特別是，圖5A表示第1全息元件321在光電二極管A1、A2上形成的光點(diǎn)，圖5B表示第2全息元件322在光電二極管B1、B2上形成的光點(diǎn)。在圖5A和圖5B中，32表示衍射分離器，35表示光接收器。
圖6表示在正焦點(diǎn)時由全息元件321、322形成在光接收器35的附近的光點(diǎn)。圖7A至圖7E表示物鏡33和光盤34之間的距離變化時分別形成在光電二極管A1、A2、B1、B2的光點(diǎn)。
由全息元件321和322衍射的光束隨著離全息元件321、322的行進(jìn)距離的變化其聚束的程度不同，因此，在下面的說明中，焦點(diǎn)誤差FE和跟蹤誤差TE全部為零的光點(diǎn)形成上光電二極管A1、A2、B1、B2上的情況下，把形成在全息元件和光電二極管之間的焦線作為“前焦線”，而把形成在超過光電二極管的位置上的假想的焦線定為“后焦線”。
如果入射到一個全息元件321或322的光束的光點(diǎn)是半月形時，焦點(diǎn)誤差FE和跟蹤誤差TE全都為零的同樣的半月形光點(diǎn)就形成在各全息元件321和322相對應(yīng)的光電二極管A1、A2或B1、B2上。如圖5A和5B所示，這樣的光點(diǎn)在光電二極管A1、A2、B1、B2上呈現(xiàn)為逆時針旋轉(zhuǎn)90°的形態(tài)。如果光束的焦點(diǎn)準(zhǔn)確地會聚在光盤34上，光點(diǎn)就呈現(xiàn)圖7C的形狀。反之，光束的焦點(diǎn)未處于光盤34上時，在光電二極管A1、A2、B1、B2上就形成圖7A、圖7B、圖7D、圖7E那樣的光點(diǎn)。如果把物鏡33在光盤上形成正焦點(diǎn)時光盤34和物鏡33之間的距離作為“動作距離”，若物鏡33和光盤34之間的“實(shí)際距離”短于“動作距離”的情況下，由光電二極管A1、A2、B1、B2構(gòu)成的光接收器35檢測出圖7A和圖7B形狀的光點(diǎn)。另一方面，在“實(shí)際距離”長于“動作距離”的情況下，光接收器35檢出圖7D和圖7E形狀的光點(diǎn)。
在未示出的焦點(diǎn)伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行光束焦點(diǎn)調(diào)節(jié)過程中，如果由于激光頭發(fā)熱或周圍環(huán)境的變化而使溫度上升或下降時，焦點(diǎn)誤差FE和跟蹤誤差TE檢測中的所用的光束的波長發(fā)生變化，因此，被衍射分離器32的全息元件321、322衍射的光束的衍射分離器32的全息元件321、322衍射的光束的衍射角也隨之被改變。但是，由于構(gòu)成衍射分離器32的全息元件321和322的結(jié)構(gòu)是使射出的光束的衍射角的變化發(fā)生在光電二極管A1、A2、B1、B2的長度方向上，所以不管周圍溫度變化如何，光點(diǎn)都被形成在光電二極管上。因此，激光頭能準(zhǔn)確地檢出存儲在光盤34上的信息。
用由光接收器35檢出的光點(diǎn)，計(jì)算焦點(diǎn)誤差FE和跟蹤誤差TE的公式如下FE＝(A1+B2)-(A2+B1)TE＝(A1+A2)-(B1+B2)如果由于實(shí)際距離比動作距離短很多，光接收器35檢出圖7A的前焦線光點(diǎn)或圖7B形狀的光點(diǎn)的話，未示出的焦點(diǎn)伺服機(jī)構(gòu)就移動物鏡33使之遠(yuǎn)離光盤34;如果光接收器35檢出的光點(diǎn)具有圖7D或圖7E的形狀，焦點(diǎn)伺服機(jī)構(gòu)就把物鏡33移近光盤34。因此，物鏡33的光焦點(diǎn)被準(zhǔn)確地聚焦在光盤34上。焦點(diǎn)誤差FE取決于入射到光電二極管A1、A2、B1、B2的光束的相對光通量。如圖7B所示，在實(shí)際距離短于動作距離的情況下，如果比一比由第1全息元件321聚焦在光電二極管A1和A2上的光點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)聚焦在光電二極管A1上的光點(diǎn)在聚焦在光電二極管A2上的光點(diǎn)大，因此，焦點(diǎn)伺服機(jī)構(gòu)先采取使用四個光電二極管A1、A2、B1、B2的原來的象散調(diào)整法檢測出焦點(diǎn)誤差FE，再按照檢測出的焦點(diǎn)誤差移動物鏡33。雖然沒有進(jìn)行圖示，但也可知道，由于跟蹤誤差TE的大小使入射到兩個光電二極管A1、A2的光通量和入射到另兩個光電二極管B1、B2的光通量變得不相同。因此，如果用原來的推挽法的話，跟蹤伺服機(jī)構(gòu)可以用被檢出的跟蹤誤差來調(diào)節(jié)激光頭的跟蹤。
如上所述，本發(fā)明借助于衍射分離器把衍射的光束旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的方法使衍射角度更3的光束在光電二極管的規(guī)定方向上移動。而且采用即使由于通過衍射分離器的光束的波長變化而使光點(diǎn)形成位置變化的情況下也能接受被衍射的光束的光點(diǎn)的形狀的光電二極管。因此，由于入射的是根據(jù)波長的變化而改變了衍射角的光束，所以無論周圍溫度的變化如何也能檢出沒有引入位移的焦點(diǎn)誤差和跟蹤誤差。
權(quán)利要求
1.一種讀出光記錄載體上存儲的信息的激光頭，包括發(fā)射具有已經(jīng)設(shè)定的波長的光束的光發(fā)射裝置；設(shè)置在前述光記錄載體和光發(fā)射裝置之間的衍射裝置，從前述光記錄載體反射的光具有相對于由前述記錄載體和光發(fā)射裝置構(gòu)成的軸傾斜的軸，所述的衍射裝置把所述的被反射的光衍射得具有應(yīng)答于前述光記錄載體上形成的焦點(diǎn)變化的空間變化；以及即使隨周圍溫度變化光束的波長與已經(jīng)設(shè)定的波長不同時也能從被衍射裝置衍射的光束中檢出跟蹤誤差和焦點(diǎn)誤差而配置在從前述光記錄載體射入衍射裝置并被衍射的光束的路徑上的光檢測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光頭，其特征在于前述衍射裝置設(shè)有把從前述光記錄載體入射到衍射裝置的光束分離成為具有不同衍射角的兩條光束，再使之旋轉(zhuǎn)已經(jīng)設(shè)定的角度后射出的兩種全息元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的激光頭，其特征在于前述的全息元件是把從各全息元件射出的光束旋轉(zhuǎn)同一角度的第1全息元件和第2全息元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的激光頭，其特征在于前述的光檢測裝置具有多個光電二極管，這些光電二極管平行于光束的衍射方向的部分的長度比垂直于衍射方向的部分的長度長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的激光頭，其特征在于前述的光檢測裝置具有采用比例象散調(diào)整法檢測焦點(diǎn)誤差、用推挽法檢測跟蹤誤差而相互鄰接配置的四個光電二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的激光頭，其特征在于前述光檢測裝置被設(shè)置得和前述光發(fā)射裝置一起移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種讀出存儲在光記錄載體上的信息的激光頭。本發(fā)明采用用作衍射裝置的全息元件把被衍射的光束旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的方法使衍射角變化了的光束在光電二極管的規(guī)定方向上移動，而且，采用即使通過全息元件的光束的波長變化而使光點(diǎn)形成位置改變時也能接受衍射光束形成的光點(diǎn)的形狀的光電二極管。這樣，因?yàn)槿肷涞氖请S波長的變化而改變衍射角的光束，所以可以檢測出不管周圍溫度如何變化都不引入位移的焦點(diǎn)誤差和跟蹤誤差。
文檔編號G11B7/135GK1101157SQ9410280
公開日1995年4月5日 申請日期1994年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月11日
發(fā)明者文鐘國, 黃元栽, 李文圭 申請人:三星電子株式會社