专利名称：光拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光拾取装置，更具体地说，涉及一种能利用受抑内部全反射将信号写在一个光盘上或者从光盘上读出信号的光拾取装置。
图1中所示的常规光拾取装置的构造可划分为作为光源的激光二极管1、置于激光二极管上方的光检测器的分光滤光器2、左右两侧均设有移位装置6的聚焦部分的物镜3、置于物镜上方的光盘4以及设在分光滤光器一侧的光检测器5。
具有上述结构的常规光拾取装置的工作情况如下。
由作为光源的激光二极管发出的激光束穿过分光滤光器2，并通过装在移位装置6上的物镜3聚焦在光盘4有凹坑的面上。聚焦后的激光束被凹坑面折射、反射后再次射向物镜3。这个再次来到的入射光束穿过物镜3后被分光滤光器2所反射，从分光滤光器2反射的光束被聚焦在光检测器5上，由一个光量测量装置21检测出其光量。
位置控制装置24根据检测到的光量对物镜3的位置进行控制，从而使光束聚焦到光盘4上。从旋转着的光盘4上得到的光量被转换成一个电信号，经信号处理装置22处理后作为声音或图像信号从信号输出装置23输出。入射到光检测器5上的光量是由光盘4上的凹坑及凹坑的深处(d)产生的折射之间的相位差形成的。
如果光盘4上的凹坑周期8为p，入射光在0度时是非折射光，在±1度时折射成±λ＝P(sinθi+sinθd)的光。上式中，λ为光波长，θi为入射角，θd为折射角。由于入射角为0度和入射角为±1度的光束之间存在一个相位差，所以当±1度的光束和0度的光束部分重合时，在该区域会发生干涉现象，从而使光量发生变化。
然而，这种常规的光拾取装置是通过利用光盘的凹坑产生的折射来读出写在光盘上的信号的，它很难读出写在光盘上的高密度信号，因而不大可靠。
本发明的目的就在于解决先有技术的上述问题，提供一种利用受抑内部全反射(FTIR)而不是利用折射来读出写入光盘中的信号的光拾取装置，该装置可方便地对具有高记录密度的光盘进行读出，并且可容易地保持光盘和光拾取装置之间的距离，从而能增强其读盘功能和可靠性。
为实现上述目标，本发明包括一个光源；一个光入射部分，具有一个用来使光源发出的光聚焦的第一聚光装置；一个垂直棱镜，其全反射面设置成与一个光写入介质的写入面平行；一个光检测器，用于通过第二聚光装置和光检测装置检测由垂直棱镜的全反射面所反射的光；第一支撑件，用于支撑光入射部分、垂直棱镜和光检测器；和第二支撑件，用于控制第一支撑件的水平和垂直位置，以保持垂直棱镜和光写入介质之间的水平和垂直间隔。
图1示出了一个表示常规光拾取装置的结构及其信号流动的截面图。
图2示出了一个表示本发明的第一实施例的光拾取装置的结构及其信号流动的截面图。
图3示出了发生内部反射时传播矢量的坐标。
图4示出了一个损耗波从空气中射入一个具有大折射系数的玻璃棱镜时发生受抑内部全反射的情形，光束漏入折射系数较小的介质中。
图5示出了一个抑制内部全反射的拉曼(Raman)实验。
图6示出了一个表示本发明的第二实施例的光拾取装置的结构及其信号流动的截面图。
图7示出了一个表示本发明的第三实施例的光拾取装置的结构的截面图。
图8示出了一个表示本发明的第四实施例的光拾取装置的结构的截面图。
图9示出了一个表示本发明的第五实施例的光拾取装置的结构的截面图。
下面，参照附图描述本发明的几个优选实施例。
如图2所示，本发明的光拾取装置以下面的形式构成，即移位装置12呈垂直地安装在第一支撑件11的中部。呈三角形、具有一个平坦上部的第二支撑件13安装在移位装置12上部。一个呈45°-90°-45°倒三角状且和第二支撑件的平坦面相接触的垂直棱镜14安装在第二支撑件13上。作为光源的激光二极管15安装在第二支撑件13的一个斜面上。用来进行聚焦的第一光聚焦装置的物镜16安装在激光二极管15和垂直棱镜14之间的斜面上，而第二光聚焦装置的光聚焦透镜18安装在第二支撑件13的另一个斜面上。光检测器19与第二聚光透镜18分离地安装在第二支撑件的斜面上，具有凹坑面的光盘17被设在垂直棱镜14的上方。
上述结构可简单地划分为由激光二极管15、物镜16和垂直棱镜构成的光入射部分；由聚光透镜18和光检测器19构成的光检测部分；用于支撑和控制光入射部分和光检测部分的第一、第二支撑件11和13；以及移位装置12。
如图6中所示，光盘7a还可更换成一种具有倾斜表面的den-ture型光盘7b，这种光盘7b的倾斜表面17b-1由涂铝表面构成。
本发明的关键之处在于利用了受抑内部全反射(FTIR)现象来产生一个损耗在其中的穿透波。
当入射角大于临界角时，虽然入射光波会发生全反射，界面以上的区域中会有电磁波存在。该电磁波是一种损耗波，这种损耗波的存在可以从下面的渗透电场Et看出Et＝Eotexpi(Ki*r-wt)-----------(1)在该式中，Ki*r可如图3中所示的那样表示为Ki*r+Ktx-KtyY。此时，Ktx＝Ktsinθt，Kty＝Ktcosθt。
应用施奈尔(Snell)定律，Kty＝±Kt(1-sin2θi/nti2)1/2＝±iKt(sin2θi/nti2-1)1/2≡±iβ因此，当表1为K1＝Ktsinθi/nti时，Et＝Eotexp+βexpi(K1X-wt)这时，如果忽略物理上不可能的正指数项，该损耗波在行进至折射系数较低的介质时，其幅度将急剧变小。
也就是说，由多个expi(K1X-wt)。项产生的损耗波以W/Ki的速度平行于界面地移动，其相位可由某一面来表示。此外，该损耗波的相位速度比起折射系数较大的介质的相位系数要大1/sinθi。
图4中示出了受抑内部全反射的情形。当损耗波入射到具有较大折射系数的玻璃棱镜上时，光束漏向折射系数较小的介质。如图中所示，二个45°-90°-45°棱镜并不互相贴合，而是设置成斜边互相相对。
本发明利用了这样一个现象，即当二个斜边之间的间隔变窄而不是渗透光的光量变大时，图4中从左侧入射来的激光光束才不会发生全反射。也就是说，通过将这一原理应用于光盘的凹坑面和全反射面之间，就可以实现读出光盘中的信号的功能。
图5示出了一个拉曼(Raman)实验，其中内部全反射被加以抑制。从实验结果可以看出，从置于全反射面附近的金属物20的尖端会产生反射，从而可用来读出光盘。
更具体地说，FTIR现象意味着当损耗波穿过一个折射系数较小的介质到达一个折射系数较大的介质时，能量会沿着窄隙流动。
下面结合图2中所示的第1实施例，描述本发明的光拾取装置的操作情况。
也就是说，从作为光源的激光二极管15发出的激光束聚焦在形状如图4中所示的、45°-90°-45°垂直棱镜14a的斜边上，从而在斜边上产生全反射。如果光盘17a的凹坑面接近全反射面，则FTIR现象就会发生，造成因凹坑面和全反射面之间的距离差而产生的总反射光量会根据凹表面或凸表面而发生变化。被全反射的光束通过聚光透镜18聚焦在光检测器19上，进行光量测量。然后，由位置控制装置34控制移位装置12使检测到的光量维持在一个最小值上，从而也使凸面和全反射面之间的距离维持在一个预定距离上。
由于当光盘17a旋转时凹坑面会移动，光量测量装置31会检测到一个随时间变化的光量，该光量被转换成一个电信号。该电信号由信号处理装置32转换成一个声音或图像信号，再由信号输出装置33加以输出。
根据本发明的第二实施例的光拾取装置如图6所示，这种光拾取装置能读出锯齿状光盘7b和具有高记录密度的光盘。
另一方面，作为本发明的第三实施例，图7中示出了根据45°-90°-45°垂直棱镜的另一个全反射位置构成的光拾取装置。
如图7所示，在本发明的第三实施例的光拾取装置中，移位装置12以一定距离垂直地安装在第一支撑件11的中央，呈四边形并在其对角线上部有一不规则缺口的第二支撑件13安装在移位装置12的上部°激光二极管装在第二支撑件13的上对角线的下端，呈三角形的45°-90°-45°垂直棱镜4b安装在第二支撑件13的上对角线的上端，其斜边正对着激光二极管。第一聚光装置的物镜16和第二聚光装置的聚光透镜18以一定的间隔安装在激光二极管15和垂直棱镜4b之间的同一直线上。光检测器19设置在聚光透镜18和激光二极管15之间，光盘7a置于垂直棱镜4b上方，其凹坑面与棱镜的一边平行。
这样构成的光拾取装置可用来制造较小型的光元件，并将这种光元件结合到设备中。
如图8和图9所示，本发明的第四和第五实施例的光拾取装置的结构着眼于这样的事实，即第一至第三实施例中的物镜16和聚光透镜18由全息元件所取代，其基本结构如下。
首先，在图8所示的第四实施例中，移位装置12以一定距离垂直地安装在第一支撑件11的中央，45°-90°-45°的倒三角形垂直棱镜14a安装在移位装置12上。物镜全息元件14a-h1安装在垂直棱镜14a一侧的斜面的一定部位上，而聚光全息元件14a-h2安装在垂直棱镜14a一侧的另一斜面的一定部位上。激光二极管15设在位于第一支撑件11和物镜全息元件14a-h1之间的移位装置12的一定部位上，发出的激光束穿过物镜全息元件14a-h1。光检测器19设在位于第一支撑件11和聚光全息元件14a-h2之间的移位装置12的一定部位上，并对来自聚光全息元件14a-h2的反射损耗波进行检测。
在如图9所示的第五实施例中，第一支撑件11、移位装置12和第二支撑件13的安装方式与第三实施例相同，而垂直棱镜14b、激光二极管15和光检测器19的安装方式可能以第四实施例有所不同。
亦即，激光二极管15安装在第二支撑件13的上对角线的下端，呈三角形的45°-90°-45°垂直棱镜14b安装在第二支撑件13的上对角线的上端，其斜边正对着激光二极管15。
物镜全息元件14a-h1安装在与激光二极管15平行放置的垂直棱镜14a的斜边的一定部位上，以写入来自激光二极管15的激光束干涉图案，而聚光全息元件14a-h2则安装在与光检测器19平行放置的垂直棱镜14b的斜边上的一定部位上。
如图所示，如果采用第四和第五实施例的话，就可以对高密度光盘进行读取，并能使光元件实现集成化，从而可对紧凑型光盘实现光拾取。
以上描述的发明通过利用受抑内部全反射现象读出写在光盘中的信号，可以达到如下效果(1)读取写入光盘中的高密度信号，(2)使光盘和光拾取装置之间的间距保持得远比使用波时小，因此可使写入密度克服折射限制，从而提高读出可靠性，(3)可实现光元件的集成，从而可制成紧凑型元件。
权利要求
1.一种光拾取装置，包括一个光源；一个光入射部分，具有一个用来使上述光源发出的光聚焦的第一聚光装置；一个垂直棱镜，其全反射面设置成与一个光写入介质的写入面平行；一个光检测器，用于通过第二聚光装置和上述光检测装置检测由上述垂直棱镜的全反射面所反射的光；第一支撑件，用于支撑上述的光入射部分、垂直棱镜和光检测器；和第二支撑件，用于控制上述第一支撑件的水平和垂直位置，以保持上述垂直棱镜和光写入介质之间的水平和垂直间隔。
2.一种如权利要求1所述的光拾取装置，其中上述的光入射部分中的第一聚光装置由一个物镜构成。
3.一种如权利要求1所述的光拾取装置，其中上述的光入射部分中的第二聚光装置由一个聚光透镜构成。
4.一种如权利要求1所述的光拾取装置，其中上述的第一和第二聚光装置可以由一个物镜衍射元件和一个聚光衍射元件加以替换。
5.一种光拾取装置，包括第一支撑件；一个移位装置，该装置以一定距离垂直安装在上述第一支撑件的中央；呈四边形的第二支撑件，在其对角线的上方有一不规则缺口，该支撑件被安装在上述移位装置的上部；一个激光二极管，该激光二极管被安装在上述第二支撑件的上对角线的下端；一个以45°-90°-45°构成的三角形垂直棱镜，该棱镜被安装在上述第二支撑件的上对角线的上端，其斜边正对着上述的激光二极管；第一和第二聚光装置，它们被以一定的间隔设置在上述激光二极管和上述垂直棱镜之间的同一直线上；一个光检测器，该光检测器设置在上述聚光装置和上述激光二极管之间；以及一个光盘，其凹坑面与上述棱镜的一个面平行，该光盘被置于上述垂直棱镜的上方。
6.一种如权利要求5所述的光拾取装置，其中上述的第一和第二聚光装置由物镜和一个聚光透镜构成。
7.一种如权利要求5所述的光拾取装置，其中上述的第一和第二聚光装置可以由一个物镜衍射元件和一个聚光衍射元件加以替换。
全文摘要
本发明披露了一种光拾取装置，它包括一个光源；一个光入射部分，具有一个用来使光源发出的光聚焦的第一聚光装置；一个垂直棱镜，其全反射面设置成与一个光写入介质的写入面平行；一个光检测器，用于通过第二聚光装置和光检测装置检测由垂直棱镜所反射的光；第一支撑件，用于支撑光入射部分、垂直棱镜和光检测器；和第二支撑件，用于控制第一支撑件的水平和垂直位置，以保持垂直棱镜和光写入介质之间的水平和垂直间隔。
文档编号G11B7/12GK1136694SQ96102529
公开日1996年11月27日 申请日期1996年2月7日 优先权日1995年2月9日
发明者金英植 申请人:Lg电子株式会社