专利名称：光学拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及光学拾取装置，更具体地说，本发明涉及利用双波长光源模块和全息图底片使光学拾取装置实现小型化和细长化，并且通过继续使用传统光电检测器降低光学拾取装置的成本的光学拾取装置。
参考
图1，传统光学拾取装置包括双波长光源模块1、衍射光栅2、分束器3、物镜4、读出透镜5以及光电检测器6。双波长光源模块1产生两束光，一束光的波长为650nm，用于DVD，另一束光的波长为780nm，用于CD。衍射光栅2将双波长光源模块1发出的每束光分别至少分离为3束光，例如，第0级衍射光、第1级衍射光以及第-1级衍射光。分束器3使入射光束反射到光盘D。物镜4将光束聚焦到光盘光道上。在光盘D反射的光束通过分束器3时，读出透镜5聚焦通过的光束。光电检测单元6检测读出透镜5聚焦的光束并将该光束转换为电信号。
在具有上述构造的光学拾取装置中，通过衍射光栅2、分束器3以及物镜4将双波长光源模块1发出的每束光聚焦到光盘D上的一点，同时通过物镜4、分束器3以及读出透镜5，光电检测单元6检测被光盘D反射的每束光。
然而，在这种传统光学拾取装置中，各光束到达光电检测器6的位置之间的间隔与双波长光源模块1发出光束的振荡间隔成正比。因此，必须开发并使用其图形之间间隔与振荡间隔成正比的新型光电检测器，来代替当前广泛使用的传统光电检测器。此外，新型光电检测器的开发成本导致了光学拾取装置的成本很高。
此外，传统光学拾取装置的问题在于，由于有大量光学部件，所以需要许多安装过程，因此难以使光学拾取装置实现细长化和小型化，并且因为其结构复杂，所以制造成本高。
因此，最近建议了一种采用全息图底片来简化传统光学拾取装置的结构并减少构成光学拾取装置的光学部件的数量的光学拾取装置。
图2示出了采用全息图底片的传统光学拾取装置。参考图2，采用全息图底片的光学拾取装置包括双波长光源模块10，用于产生光束；衍射光栅12，用于将每个光束分离为3束光；全息图光学元件14，用于接收光盘D反射的3束光并衍射各光束；以及光电检测单元16，用于接收在通过全息图光学元件14时被衍射和聚焦的光束。利用芯片焊接过程，将双波长光源模块10和光电检测器16固定到一个公共基板上。将安装在一个公共基板上的衍射光栅12、全息图光学元件14、双波长光源模块10以及光电检测器16集成到一个单独的封装内。显然，将光束聚焦到光盘D上的一点的物镜4被设置在全息图光学元件14与光盘D之间。
在具有上述构造的光学拾取装置中，衍射光栅12将双波长光源模块10发出的每束光分离为3束光。透镜4将3束分离光聚焦投射到光盘D的表面。投射到光盘D表面的光束被反射，全息图光学元件14衍射反射光，然后光电检测器16对该反射光进行检测。
如上所述，在采用全息图底片的光学拾取装置中，光电检测器检测全息图光学元件衍射的光束，这样就省略了分束器和读出透镜，从而减少了光学部件的数量。此外，将双波长光源模块、光电检测器、衍射光栅以及全息图光学元件集成在一个封装内，因此简化了光学拾取装置的结构并降低了其制造成本。
然而，在传统全息图光学拾取装置中，需要将光电检测器设置在精确位置，因为光源模块与光电检测器之间的公差会极大地影响用于检测光源模块发出的光束的光电检测器的性能，在这种情况下，传统全息图光学拾取装置的缺点在于，精确设置光源模块和光电检测器的操作过程复杂，并且需要高精度的昂贵设备。此外，传统全息图光学拾取装置的缺点还在于，一旦光电检测器被固定，就不可能对光电检测器的位置进行调节。
同时，在此全息图光学拾取装置中，必须将全息图底片分割为两片来衍射两束不同波长的光，从而将它们聚焦到光电检测器上的一点。在这种情况下，全息图光学拾取装置的问题在于，在为了获得所要求的信号而将全息图底片分割为几片时，到达全息图底片的光束会产生色散噪声，从而降低了光效率。
本发明的另一个目的是提供一种不使用昂贵设备就可以简单、精确地调节光电检测器的位置的光学拾取装置。
本发明的又一个目的是提供一种通过避免通过全息图底片的每束光产生色散噪声来提高光效率的光学拾取装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光学拾取装置，该光学拾取装置包括引线框封装和检测单元，该引线框封装包括引线框，在引线框上形成的与外部进行通信的开口；双波长光源模块，设置在开口部分，用于向光盘发出两束不同波长的光；全息图光学元件，设置在双波长光源模块之上，全息图光学元件包括形成在其顶部、用于衍射光盘反射的所有光束的全息图案和形成在其底部、用于传输具有不同波长的两束光中的第一束光并衍射它们中的第二束光从而将这两束光聚焦到一点的波前补偿全息图案；该检测单元包括基板，设置在引线框封装之下、可以与引线框封装分离并可以单独从引线框封装卸下；以及光电检测单元，安装在所述基板上，其中引线框封装构成一个单独的模块。
图10示出根据本发明另一个优选实施例的另一个光学拾取装置的正视图。
参考图3至图7，在根据本发明的光学拾取装置中，在一个独立引线框101内设置双波长光源模块110、反射镜120、衍射光栅140以及全息图光学元件130以形成一个单独的模块或引线框封装100。
在引线框101内形成开口102，开口102由全息图光学元件130、引线框101的底部和引线框101的侧壁确定。也就是说，开口102的顶部被全息图光学元件130封闭，通过引线框101的底部，开口102的底部与外界通信。
在引线框101的底部安装双波长光源模块110以选择发出具有用于DVD的650nm和用于CD的780nm的两种不同波长光束。双波长光源模块110发出的光束通过反射镜120辐照到光盘D。
最好是，反射镜120放置在与双波长光源模块110发出的光束的光轴成45°角的位置上，以便使光束射向光盘D。
最好以这样的方式设计光学拾取装置，以使双波长光源模块110发出的光束直接射向光盘D，而无需使用反射镜120。
将全息图光学元件130设置在反射镜120的上方，并固定到引线框101。
全息图光学元件130具有设置在其底部中心位置的传输衍射光栅140，从而在传输反射镜120反射的光束时，至少将每束光分离为包括第0束光和第±1束光的3束光。
此外，将全息图案132设置在全息图光学元件130的顶部，它在单向上衍射被光盘D反射的、波长为650nm和780nm的所有光束。相反，将波前补偿全息图案134设置在全息图光学元件130的底部上的某个位置并与衍射光栅140分离。
波前补偿全息图案134具有可以传输全息图光学元件130的顶部衍射的两束光中的一束，并且可以衍射全息图光学元件130的顶部衍射的两束光中另一束光的图形。也就是说，波前补偿全息图案134可以用于传输波长为650nm的光，并可以衍射波长为780nm的光，因此可以将这两束光聚焦到下述光电检测器154上的一点。与此相反，全息图案134可以用于传输波长为780nm的光，并可以衍射波长为650nm的光。
在这种情况下，波前补偿全息图案134具有周期性薄相位光栅。此外，由如下等式[1]给出光栅衍射的衍射光的光强(衍射效率)。
A0＝[(2q-lsinθ]2+cos2θA1＝[2(sin(mπq/mπ)sinθ]2[1]等式[1]表示光通过光栅形状的全息图案或光栅聚焦到远端屏幕上的形状。等式[1]被称为傅里叶变换，其中m是衍射级，q是衍射的占空因数。
此外，图8示出光栅深度、光束波长以及衍射效率之间的关系曲线图。
如图所示，如果在波长分别为650nm和780nm的衍射效率的强度互相相反的位置，根据光栅深度形成全息图底片，则仅衍射一个波长的光束，并且会降低另一个波长光束的衍射效率。
最好是将波前补偿全息图案134和传输衍射光栅140集成到全息图光学元件130的底部来形成。然而，可以分别形成波前补偿全息图案134和传输衍射光栅140并将它们安装到全息图光学元件130的底部。
双波长光源模块110发出的光束传输时，所构造的具有这些图形的全息图光学元件130不会对光束产生影响。
将物镜OL设置在引线框封装100的上方以形成一个单独的模块，同时与引线框封装100分离，物镜OL将通过全息图光学元件130传输的光聚焦到光盘D上的一点。
此外，将具有光电检测器154的检测单元150设置在引线框封装100之下的某个位置，检测单元150检测光盘D反射的光束和全息图光学元件130衍射的光束。在这种情况下，检测单元150可以与引线框封装100分离并且可以单独从引线框封装100卸下。
也就是说，检测单元150包括基板152，与引线框封装100分离并可以单独从引线框封装100卸下；以及光电检测器154，安装在基板152上。
可以将典型板上芯片光电二极管封装或倒装片式封装用作检测单元150。
在这种情况下，可以采用典型微分相位检测(DPD)方法来检测检测单元150的跟踪误差信号。在此，利用图9所示的(A1+A2)-(B)检测跟踪误差信号。
DPD方法是估计并使用光盘反射的反射光与光盘衍射的衍射光的干涉图的一种典型方法。也就是说，如图9所示，光束会产生棒球形图形，其中圆的右侧部分和左侧部分根据光道位置变化。因此，估计圆的右侧部分和左侧部分以检测跟踪误差信号。通常，在现有技术中采用4分光电二极管(PD)，而在本发明中采用两个3分光电二极管。
光电检测器154检测聚焦光束以将RF信号、聚焦误差信号、跟踪误差信号以及光盘信息转换为电信号。对转换的电信号进行解调并利用控制电路(未示出)再现为原始信号。
以下将详细说明具有上述结构的本发明光学拾取装置的运行过程和效果。
首先，说明光路双波长光源模块110选择性发出的每束光被反射镜120反射以通过全息图光学元件130，并通过物镜OL被聚焦到光盘D上的一点。
光盘D反射的每束光通过物镜OL并被入射到全息图光学元件130。在通过全息图光学元件130时，入射的光被弯曲并被聚焦到光电检测器154上的一点。
也就是说，光盘D反射的每束光弯曲在通过位于全息图光学元件130的顶部的全息图案132的同时，以预定角度偏离双波长光源模块110发出的光束的光轴。然后，在通过位于全息图光学元件130底部的全息图案134时，一束光被无干扰传输，而另一束光被弯曲，从而将两束光聚焦到光电检测器154的一点上。
然后，光电检测器154检测聚焦光束以将RF信号、聚焦误差信号、跟踪误差信号以及光盘信息转换为电信号。
如上所述，利用一个全息图底片，所构造的本发明光学拾取装置将选择性发出的两束光聚焦到一点。因此，不需要开发具有适于双波长光源模块的新图形的光电检测器。此外，在本发明中还可以继续使用现有技术中广泛使用的光电检测器，这样可以节省光学拾取装置的开发成本。
此外，与传统光学元件不同，不将全息图光学元件的上表面分割为几片，因此不会出现因为将全息图底片分割为几片产生的色散噪声，并因此提高了光效率。
不仅如此，本发明还可以减少诸如在传统光学拾取装置内使用的分束器、棱镜以及读出透镜的光学部件的数量，因此简化了光学拾取装置的结构并降低了成本。此外，本发明还可以使光学拾取装置实现小型化、细长化，因为双波长光源模块、反射镜以及全息图光学元件被集成到引线框封装内。特别是，由于将双波长光源模块安装到引线框封装，所以光学拾取装置的应用领域和用途更具多样性。也就是说，可以对采用双波长光源模块的光学拾取装置实现小型化和细长化。
此外，即使因为在光束通过全息图光学元件、物镜以及光盘时产生公差，光源模块发出的光未到达光电检测器上的精确位置，通过调节光电检测器的位置，仍可以获得所希望的光束形状和所希望的信号(聚焦误差信号、跟踪误差信号、RF信号等)，因为光电检测器被安装在基板上，从而可拆卸地设置在引线框封装的底部。
如上所述，光束到达光电检测器上的精确位置，而不因为公差产生误差。因此，根据本发明的光学拾取装置的优势在于，不需要现有技术使用的昂贵设备就可以精确调节光电检测器的位置，从而降低了光学拾取装置的生产成本，并且可以容易地调节光电检测器的位置。
图10示出根据本发明另一个优选实施例的另一个光学拾取装置。
与图3所示的光学拾取装置相比，图10所示的光学拾取装置具有同样的运行效果，不同之处只有引线框封装结构。
现在说明不同于图3所示引线框封装结构的引线框封装结构。在引线框201形成开口202，并在部分开口202设置双波长光源模块210以发出待倾斜的不同波长的两束光，将全息图光学元件230设置在双波长光源模块210的上方，从而构成一个单独的模块。
此外，将波前补偿全息图案形成在双波长光源模块201全息图光学元件230的底部，波前补偿全息图案将双波形光源模块210发出的两束光之一衍射到光盘D，并传输两束光中的另一束。此外，将全息图案形成在全息图光学元件230的顶部，全息图案将从全息图光学元件230的底部传输的光束衍射到光盘D。
不仅如此，将衍射光栅240安装在引线框封装200的顶部，衍射光栅240将双波长光源模块210发出的每束光分离为主光束和负光束，然后将它们入射到光盘D。
在引线框封装200之下的中心位置设置检测单元250，其中检测单元250包括可以从引线框封装200单独卸下安装的基板252和安装在基板252的顶部的光电检测器254。
同时，还可以将根据本发明的全息图光学元件230应用于所有光学拾取装置，这样就可以利用全息图底片将双波长光源模块发出的每束光聚焦到光电检测器的一点。
不仅如此，根据本发明构造的光学拾取装置可以应用于各种光盘记录与再现设备。
如上所述，本发明提供了一种可以扩大光学拾取装置的应用领域和用途，并且通过将双波长光源模块安装到引线框封装，使采用双波长光源模块的光学拾取装置实现小型化和细长化的光学拾取装置。
此外，本发明优势在于，通过利用引线框封装将多个光学部件集成到一个模块内，可以使光学拾取装置实现小型化和细长化，利用为避免产生色散噪声而构造的全息图底片，以提高光效率，通过减少光学部件的数量并继续使用传统光电检测器，以降低光学拾取装置的成本。
不仅如此，本发明的优势还在于，通过可拆卸设置芯片可以容易地调节光电检测器的位置，并因为不需要昂贵设备来精确调节光电检测器的位置，所以提高了光学拾取装置的生产率。
尽管本发明的优选实施例是以说明为目的而揭示的，但是在不脱离本发明的权利要求书的范围和精神条件下，本领域的技术人员可以对本发明进行各种可能的修改、添加和替换。
权利要求
1.一种光学拾取装置，该光学拾取装置包括引线框封装，该引线框封装包括引线框，在引线框上形成的与外部进行通信的开口；双波长光源模块，设置在开口部分，用于向光盘发出两束不同波长的光；以及全息图光学元件，设置在双波长光源模块之上，全息图光学元件包括全息图案，形成在其顶部、用于衍射光盘反射的所有光束；以及波前补偿全息图案，形成在其底部、用于传输具有不同波长的两束光中的第一束光并衍射它们中的第二束光从而将这两束光聚焦到一点；以及检测单元，该检测单元包括基板，设置在引线框封装之下、可以与引线框封装分离并可以单独从引线框封装卸下；以及光电检测单元，安装在所述基板上，其中引线框封装构成一个单独的模块。
2.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中在光束通过波前补偿全息图案时，波前补偿全息图案传输的光的波长为650nm，而波前补偿全息图案衍射的光的波长为780nm。
3.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中在光束通过波前补偿全息图案时，波前补偿全息图案传输的光的波长为780nm，而波前补偿全息图案衍射的光的波长为650nm。
4.根据权利要求1至3之任一所述的光学拾取装置，其中以这样的方式设计波前补偿全息图案，以致如下等式给出光栅衍射的衍射光的光强。A0＝[(2q-1sinθ]2+cos2θA1＝[2(sin(m πq/mπ)sinθ]2
5.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中检测单元是板上芯片光电二极管封装。
6.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中检测单元是倒装片式封装。
7.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中全息图光学元件包括形成在其底部、用于将双波长光源模块发出的每束光分离为入射到光盘的主光束和负光束的衍射光栅。
8.根据权利要求1所述的光学拾取装置，该光学拾取装置进一步包括设置在引线框封装上方的光路上、用于将光束聚焦到光盘上的一点的物镜。
9.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中设置双波长光源模块以在垂直于光盘的方向发出光束，并在引线框封装内形成反射镜，该反射镜将双波长光源模块发出的光反射到光盘。
10.一种光学拾取装置，该光学拾取装置包括引线框封装，该引线框封装包括引线框，在引线框上形成的与外部进行通信的开口；双波长光源模块，设置在开口部分，用于向光盘发出两束不同波长的光；以及全息图光学元件，设置在双波长光源模块之上，全息图光学元件包括全息图案，形成在其顶部、用于衍射光盘反射的所有光束；衍射光栅，形成在其底部、用于将双波长光源模块发出的每束光分离为主光束和负光束；以及波前补偿全息图案，形成在其底部、用于传输具有不同波长的两束光中的第一束光并衍射它们中的第二束光从而将这两束光聚焦到一点；物镜，设置在引线框封装上方的光路上、用于将光束聚焦到光盘上的一点；以及检测单元，该检测单元包括基板，设置在引线框封装之下、可以与引线框封装分离并可以单独从引线框封装卸下；以及光电检测单元，安装在所述基板上，其中引线框封装构成一个单独的模块。
11.一种光学拾取装置，该光学拾取装置包括引线框封装，该引线框封装包括引线框，在引线框上形成的与外部进行通信的开口；双波长光源模块，设置在开口部分，用于发出待倾斜的两束不同波长的光；以及全息图光学元件，设置在双波长光源模块之上，全息图光学元件包括波前补偿全息图案，形成在其底部、用于将双波长光源模块发出的第一束光衍射到光盘并传输第二束光；以及全息图案，形成在其顶部、用于将全息图光学元件的底部传输的光束衍射到光盘；它们构成一个模块，以及检测单元，该检测单元包括基板，设置在引线框封装之下、可以与引线框封装分离并可以单独从引线框封装卸下；以及光电检测单元，安装在所述基板上，其中引线框封装构成一个单独的模块。
12.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中在光束通过波前补偿全息图案时，波前补偿全息图案传输的光的波长为650nm，而波前补偿全息图案衍射的光的波长为780nm。
13.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中在光束通过波前补偿全息图案时，波前补偿全息图案传输的光的波长为780nm，而波前补偿全息图案衍射的光的波长为650nm。
14.根据权利要求11至13之任一所述的光学拾取装置，其中以这样的方式设计波前补偿全息图案，以致如下等式给出光栅衍射的衍射光的光强。A0＝[(2q-1sinθ]2+cos2θA1＝[2(sin(mπq/mπ)sinθ]2
15.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中检测单元是板上芯片光电二极管封装。
16.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中检测单元是倒装片式封装。
17.根据权利要求11所述的光学拾取装置，该光学拾取装置进一步包括形成在引线框封装的顶部、用于将双波长光源模块发出的每束光分离为入射到光盘的主光束和负光束的衍射光栅。
18.一种采用用于发出不同波长光束的双波长光源模块和全息图光学元件的光学拾取装置，其中将全息图案形成在全息图光学元件的入射面，全息图案用于衍射两束入射光，而将波前补偿全息图案形成在全息图光学元件的出射面，波前补偿全息图案用于传输不同波长的两束光中的第一束光并衍射第二束光从而将这两束光聚焦到一点。
全文摘要
本发明披露了一种光学拾取装置。该光学拾取装置具有引线框封装和检测单元。引线框封装具有引线框、双波长光源模块以及全息图光学元件。引线框具有为了与外界通信而形成的开口。双波长光源模块设置在开口部分，用于对光盘发出不同波长的两束光。全息图光学元件设置在双波长光源模块的上方。此外，全息图光学元件还包括在其顶部形成的全息图案和在其底部形成的波前补偿全息图案。检测单元具有基板，被设置在引线框封装之下、与引线框封装分离并可以单独从引线框封装卸下；以及光电检测器，安装在所述基板上。
文档编号G11B7/125GK1447320SQ0212270
公开日2003年10月8日 申请日期2002年6月7日 优先权日2002年3月22日
发明者庆阡秀, 吴承晚, 郑镐燮 申请人:三星电机株式会社