CN1181478C - 光学拾取装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及采用全息图光学元件的光学装置。为了解决现有技术中存在的调节激光二极管和光电检测器的制造成本高并且需要将他们集成到一个公共基底的晶片处理工艺复杂的问题，本发明提供了一种具有引线框封装和检测单元的光学拾取装置，该引线框封装具有辅助支架和激光二极管，并且检测单元包括基底和光电二极管，在相对于引线框封装，将该检测单元调节到接收激光二极管发出并被光存储介质反射的光束的精确位置后，将该检测单元固定到引线框封装。通过上述方案，可以提高光学拾取装置的性能，并且组装过程精确、简单，减少了组装光学拾取装置的部件的数量，降低制造成本。

Description

光学拾取装置
技术领域
本发明涉及采用全息图光学元件的光学装置，更具体地说，本发明涉及具有引线框封装和检测单元的光学拾取装置，该引线框封装具有辅助支架和激光二极管，并且检测单元包括基底和光电二极管，在相对于引线框封装，将该检测单元调节到接收激光二极管发出并被光存储介质反射的光束的精确位置后，将该检测单元固定到引线框封装。
背景技术
使用光学拾取装置检测诸如光盘之类的光存储介质反射的光束以读取存储在光存储介质内的信息并将信息写入光存储介质。
传统光学拾取装置设置有：激光二极管(LD)、光电二极管(PD)以及分光器(BS)。如图1所示，光学拾取装置包括：LD11，用于发出激光束；衍射光栅元件12，用于将激光束至少分成3个光束，例如：零级光束、正一级光束以及负一级光束  BS13，用于向光存储介质反射光束；物镜31，设置在BS与光盘之间以将光束聚焦到光存储介质上的特定轨道；凹透镜14，用于接收通过物镜31从光存储介质发出的反射光束并发出像散反射光束；以及PD15，用于检测像散反射光束。通过衍射光栅元件12、BS13以及物镜31，LD11发出的光束入射到光存储介质。通过物镜31、BS13以及凹透镜14，PD15检测从光存储介质反射的光束。
然而，此传统光学拾取装置需要包括BS在内的大量部件，并且缺陷在于，结构复杂、各复杂部件的组装过程复杂并且传统光学拾取装置的制造成本高。
因此，在试图减小传统光学拾取装置的尺寸的过程中，将利用全息图的光学拾取装置引入光学读写设备内。全息图光学拾取装置省略了BS和凹透镜，代之以利用全息图来减少复杂部件的数量。利用全息图衍射光存储介质反射的光束，PD检测衍射光束。
图2示出了利用全息图的传统光学拾取装置。全息图光学拾取装置包括：LD，用于发射激光束；衍射光栅元件22，将光束分成3个光束；全息图光学元件(HOE)26，用于接收光存储介质反射的3个光束并对反射光束进行衍射PD，用于接收被HOE 26聚焦、定向的光束。通过管心焊接将LD21和PD25固定到一个公共基底上。衍射光栅元件22、HOE26以及安装在一个公共基底上的LD21和PD25被集成在一个封装中。
在此传统全息图光学拾取装置中，衍射光栅元件22将激光束分成3个光束，物镜31将3个光束聚焦到光存储介质表面。聚焦到光存储介质表面的光束被反射，并且在被HOE26衍射后，PD25检测反射光束。
由于HOE26衍射的光束被PD25检测，所以省略了BS和凹透镜。因此，减少了光学部件的数量。此外，还降低了制造成本，并且因为LD21、PD25、衍射光栅元件22以及HOE被集成在一个封装中，简化了光学拾取装置的结构。
然而，为了精确检测被HOE26衍射的光束，在LD21安装到一个公共基底上后，此全息图光学拾取装置需要在一个公共基底上的相当精确的位置上设置LD21和PD25。因为LD21与PD25的位置之间的公差会影响全息图光学拾取装置中PD25检测LD发出的光束的性能。因为LD21和PD25被安装在一个公共基底上，所以，设置LD21和PD25需要高精度、高成本装置。
应该精确调节LD21与PD25之间的相对位置，因为全息图光学拾取装置的性能依赖于LD与PD之间的公差，还因为LD21和PD25以及HOE26被集成在一个封装中的一个公共基底上，制造过程复杂。此外，还要求进行非常高精度的管心焊接以将LD21和PD25安装到一个公共基底上。然而，管心焊接设备非常昂贵以致增加了，在一个公共基底上的相对位置安装LD21和PD25的制造成本。由于LD21发出并被PD25检测的光束并不用于对LD21和PD25进行管心焊接的制造过程，所以在将LD21和PD管心焊接到全息图光学拾取装置的一个公共基底上后，不能对PD25与LD21的相对位置进行调节。即使PD25相对于LD21的位置不精确，PD25的位置也不能被调节。
如上所述，传统全息图光学拾取装置的缺陷在于，调节LD21和PD25的制造成本高并且需要将LD21和PD25集成到一个公共基底的晶片处理工艺复杂。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进型全息图光学拾取装置，通过利用并监视检测单元的光电二极管检测到的光束，可以相对于具有激光二极管的引线框封装，将具有光电二极管的检测单元调节到精确位置。
本发明的另一个目的是提供一种可以对光电二极管设置独立基底的全息图光学拾取装置。
本发明的又一个目的是提供一种全息图光学拾取装置，在组装引线框封装和检测单元期间，通过利用并监视从光电二极管获得的输出信号，相对于引线框封装，对检测单元的位置进行调节之后，可以将具有光电二极管的检测单元固定到具有激光二极管的引线框封装。
本发明的又一个目的是提供一种全息图光学拾取装置，可以将具有激光二极管的第一封装和具有光电二极管的独立封装组装在一起。
本发明的又一个目的是提供一种光学拾取装置，可以分别降低具有激光二极管的第一封装和具有光电二极管的第二封装的制造成本。
本发明还有一个目的是提供一种光学拾取装置，可以利用简单工艺而不牺牲激光二极管和光电二极管的精度和公差，将具有激光二极管的引线框封装与具有光电二极管的检测单元组装在一起。
通过以下步骤提供改进型全息图光学拾取装置：利用并监视光电二极管检测的光束，可以相对于激光二极管调节光电二极管的位置、将激光二极管管心焊接到辅助支架上、将光电二极管管心焊接到独立基底上、将基底固定到引线框封装上，可以实现本发明的这些以及其它目的。
该光学拾取装置包括引线框封装和检测单元，引线框封装具有：辅助支架；光源，安装在辅助支架上，发出光束；反射元件，例如反射镜，这样进行设置，以使光束对准光存储介质；传输式衍射光栅元件，将光束分成3个光束，例如：一个主光束和两个子光束；以及全息图光学元件，用于衍射光存储介质反射的光束。引线框封装具有开口，例如：形成在引线框封装底部或形成在引线框封装下部与引线框封装壁之间并形成插孔形状的穿孔，检测单元具有基底并被设置在引线框封装的开口内待被调节到准确接收全息图光学元件反射的光束的位置。在利用从检测单元的光电二极管获得的信号，相对于引线框封装，对检测单元的位置进行调节后，将检测单元固定到引线框封装。开口由引线框封装的底部、全息图光学元件以及引线框封装的壁确定。
在另一个实施例中，全息图光学拾取装置包括引线框封装和具有独立基底的检测单元，引线框封装具有：光源，用于发出光束；衍射光栅元件，用于将光束分成对准光存储介质的3个光束；以及全息图光学元件，用于接收光存储介质反射的光束并将反射光束衍射。引线框封装单元具有开口，检测单元被设置在开口内，并且在通过利用并监视检测单元的光电二极管检测的衍射光束，相对于引线框封装，调节检测单元的位置之后，将检测单元固定到引线框封装。
组装具有激光二极管的引线框封装和具有光电二极管的检测单元的工艺包括步骤：将检测单元放置到引线框封装的开口内；相对于引线框封装移动检测单元；在相对于引线框封装移动检测单元期间，监视从检测单元的光电二极管获得的信号；以及当信号在预定范围内时，将检测单元固定到引线框封装。
附图说明
通过结合附图参考以下说明，可以更全面理解本发明，并且由于更好地理解了本发明，本发明的许多附属优点将变得更加明显，附图中，用类似的标号表示相同或相似的部件，附图包括：
图1示出了传统光学拾取装置的部分透视图；
图2示出了传统全息图光学拾取装置的部分透视图；
图3示出了根据本发明原理构建的全息图光学拾取装置的透视图；
图4示出了图3所示的全息图光学拾取装置的正视图；
图5示出了图3所示的全息图光学拾取装置的俯视图；
图6示出了根据本发明原理构建的全息图光学拾取装置的另一个
实施例的透视图；
图7示出了根据本发明原理构建的全息图光学拾取装置的第三实施例的透视图；
图8示出了根据本发明原理构建的全息图光学拾取装置的第四实施例的透视图；以及
图9示出了将具有光电二极管的检测单元固定到具有激光二极管的引线框封装的固定过程的流程图。
具体实施方式
图3示出了根据本发明原理构建的全息图光学拾取装置，图4和图5分别示出了该全息图光学拾取装置的正视图和俯视图。
该光学拾取装置包括：辅助支架；光源，安装在辅助支架上，用于发出激光束；以及反射元件，向着光存储介质反射激光束来读写光存储介质。衍射光栅元件将反射元件反射的光束分成主光束和两个子光束。物镜将通过衍射光栅元件传输的光束会聚到光存储介质表面。全息图光学元件(HOE)衍射光存储介质反射的光束并将衍射光束聚焦到光电二极管。
辅助支架、安装在辅助支架上的光源、衍射光栅元件以及HOE被集成到一个引线框封装中。
引线框封装包括设置在引线框封装的辅助支架附近的开口。开口由HOE、引线框封装的底部以及引线框封装的侧壁确定。开口与引线框封装的外部连通。
分离地并且独立于引线框封装形成检测单元，并将检测单元设置在开口内以在水平方向和垂直方向移动并以顺时针方向和逆时针方向转动。为了准确接收光束，在将检测单元固定到引线框封装之前，检测单元在平行于或垂直于HOE或引线框封装的底部的方向移动并绕着HOE衍射的衍射光束转动。检测单元使用将芯片直接组装在基板上(COB)式光电二极管封装或倒装芯片式封装。
当光源发出并被光存储介质反射的激光束通过各种光学部件沿光通路传输时，会发生偏差。因为光束未照射到检测单元的光电二极管的准确位置，所以产生误差。
通过移动并绕着引线框封装转动检测单元，来调节检测单元。因此，光束被精确照射到检测单元的准确位置，而不会由于偏差引起误差。
根据本发明原理构建的光学拾取装置用于光学读写存储介质和设备，例如：DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、CD-ROM、CD-RW等。
在图3至图5中，LD101被安装到辅助支架119上，反射镜103使LD101发出的激光束对准光存储介质32。最好与LD101发出的激光束的光轴成45度角，设置反射镜103，以使激光束对准光存储介质32。
传输式衍射光栅元件102被设置在反射镜103的上方以将光束至少分成包括零级光束、正一级光束和负一级光束的3个光束，全息图光学元件(HOE)106被设置在衍射光栅元件102的上方以向光存储介质32发送光束。HOE106向光存储介质32发送光束而不对光束产生影响。
引线框封装120包括与引线框封装120的辅助支架119相邻设置的开口300。开口300由HOE106、引线框封装120的底部以及引线框封装120的侧壁确定。开口300与HOE106和引线框封装120的外部连通。
如上所述，辅助支架、安装在辅助支架119上的LD101、反射镜103、衍射光栅元件102、HOE106被安装到一个独立引线框封装120中。
物镜31将通过HOE106传输的3个光束会聚到光存储介质32的表面。通过物镜31，照射到光存储介质的3个光束被反射并入射到HOE106。HOE106衍射被光存储介质32反射的光束。相对于LD101发出的光束，各个衍射光束的光轴具有预定角度。使衍射光束对准检测单元110，例如：具有光电二极管集成电路(PDIC)105的COB PD封装，上述光电二极管集成电路具有安装在与引线框封装120分离的基底121上的光电二极管。
分离地并且独立于引线框封装120形成检测单元110，并将检测单元设置在开口300内以在水平方向和垂直方向移动并以顺时针方向和逆时针方向转动。
为了将PDIC105调节到精确接收和检测衍射光束的准确位置，通过利用或监视与外部控制器(未示出)相连的PDIC105的光电二极管检测到衍射光束获得的信号，检测单元110  垂直或平行移动，或者绕LD发射的光束旋转。光存储介质32被放置在HOE106的上方以提供3个光束作为用于检测PDIC105的光电二极管的准确位置的基准光束。在相对于引线框封装120的HOE106，调节到准确位置后，利用连接部件(例如：接合部件、焊接部件、螺丝等)，将检测单元110固定到引线框封装120。
在图6中，由于LD101发出的激光束对准光存储介质32，所以引线框封装120省略了图3至图5所示的反射镜103。安装在辅助支架119上的LD101、衍射光栅元件102以及全息图光学元件106被安装在一个引线框封装120中。在检测单元110在形成在引线框封装120上的开口300内移动期间，当通过利用并监视被PDIC105检测到的衍射光束，检测单元110相对于HOE106移动或绕着衍射光束转动时，PDIC105准确检测到被光存储介质32反射并被HOE106衍射的光束。当所设置的PDIC105的光电二极管准确检测到衍射光束时，将检测单元110固定组装到引线框封装120。
在图7中，反射镜103被安装在引线框封装120上以将安装在辅助支架119上的LD101发出的光束反射到光存储介质32。如图7所示，不将激光束分成几个光束，因为引线框封装120内不包括传输式衍射光栅元件102。通过HOE106和物镜31，LD101发出并被反射镜103反射的光束入射到光存储介质32。安装在辅助支架119上的LD101、反射镜103以及HOE106被集成到一个引线框封装120中。被光存储介质32反射并被HOE106衍射的光束对准安装在检测单元110的基底上的PDIC105。
如上所述，在图3至图5中，当检测单元110相对于光存储介质32和引线框封装120的HOE106移动和转动时，通过PDIC105检测到的衍射光束获得的信号被与PDIC105相连的外部控制器监视。当衍射光束被PDIC准确检测到时，检测单元110就停止移动和转动，并将检测单元110固定组装到引线框封装120中。因此，当衍射光束精确照射到检测单元的光电二极管时，光学拾取装置获得衍射光束的准确信号。反射式衍射光栅元件可以用作反射镜103。替代反射镜103的反射式衍射光栅元件既可以实现反射功能又可以实现衍射光栅功能。因此，LD101发出的光束被反射到光存储介质，并同时被分成多个光束。
如图8所示，从引线框封装120中省略了反射镜103和衍射光栅元件102。该光学拾取装置包括引线框封装120和检测单元110。引线框封装120包括辅助支架119、安装在辅助支架119上的LD101以及HOE106。所设置的检测单元110可以移动或绕着引线框封装120转动并被固定到引线框封装120上。通过HOE106，LD101发出的光束入射到光存储介质32。光存储介质32反射的光束照射到检测单元110的PDIC105的光电二极管。
在图9中，示出了将检测单元110与引线框封装120组装到一起的组装过程。在步骤901，将检测单元110设置到所述引线框封装的所述开口内。在步骤902，移动与外部设备相连的PDIC105以在步骤903检测到PDIC105产生的信号。在步骤904确定信号是否在基准范围内。相对于引线框封装120移动检测单元110，直到从检测单元110的PDIC105的光电二极管获得的信号在基准范围以内。在步骤905，根据确定结果，检测单元110停止移动。在步骤906，将检测单元110固定到引线框封装120。
如上所述，由于在组装过程中，通过利用并监视入射到光电二极管的光束并通过在预定方向相对于引线框封装移动检测单元，对引线框封装的激光二极管与检测单元的光电二极管之间的相对位置进行精确调节，所以可以提高光学拾取装置的性能，并且组装过程精确、简单。
减少了组装光学拾取装置的部件的数量。此外，因为PD被形成在分离的、独立的基底上，所以降低了制造成本。与具有通过管心焊接安装到一个基底上的LD和PD的传统光学拾取装置比较，不需要用于将LD和PD管心焊接到一个基底上的昂贵设备。
尽管为了说明问题，对本发明的优选实施例进行了说明，但是，本领域的技术人员明白，在所附权利要求所述的本发明实质范围内，可以进行各种调整、附加和替换。

Claims (21)

1.一种光学拾取装置，包括：
引线框封装，具有：辅助支架；激光源，安装在所述辅助支架上，用于发出激光束；反射元件，用于反射所述光束；传输式折射光栅，将所述光束分成多个光束，上述多个光束包括入射到光存储介质的一个主光束和两个子光束；以及全息图光学元件，用于衍射光存储介质反射的光束，所述引线框封装具有与所述引线框封装的外部连通的开口；以及
检测单元，具有基底和安装在所述基底上的光电检测器，所述检测单元与所述引线框封装是分立的。
2.根据权利要求1所述的装置，所述检测单元设置在所述引线框封装的所述开口内，在移动到可以接收到所述全息图光学元件衍射的所述光束的位置后，将所述检测单元固定到所述引线框封装。
3.根据权利要求1所述的装置，所述检测单元是COB式光电二极管封装。
4.根据权利要求1所述的装置，所述检测单元是倒装芯片式封装。
5.根据权利要求1所述的装置，所述反射元件是反射镜。
6.一种光学拾取装置，包括：
引线框封装，具有：辅助支架；光源，安装在所述辅助支架上，用于发出激光束；传输式衍射光栅元件，用于将所述光束分成入射到光存储介质的主光束和两个子光束；以及全息图光学元件，用于衍射所述光存储介质反射的所述光束，所述引线框封装具有与所述引线框封装的外部连通的开口；以及
检测单元，具有基底和安装在所述基底上的光电检测器，所述检测单元与所述引线框封装是分立的。
7.根据权利要求6所述的装置，所述检测单元设置在所述引线框封装的所述开口内，在所述开口内移动到可以接收到所述全息图光学元件衍射的所述光束的位置后，所述检测单元被固定到所述引线框封装。
8.根据权利要求6所述的装置，所述检测单元是COB式光电二极管封装。
9.根据权利要求6所述的装置，所述检测单元是倒装芯片式封装。
10.一种光学拾取装置，包括：
引线框封装，具有：辅助支架；光源，安装在辅助支架上，用于发出激光束；反射元件，用于使所述光束对准所述光存储介质；以及全息图光学元件，用于衍射所述光存储介质反射的所述光束，所述引线框封装具有与所述引线框封装的外部连通的开口；以及
检测单元，具有基底和安装在所述基底上的光电检测器，所述检测单元与所述引线框封装是分立的。
11.根据权利要求10所述的装置，所述检测单元设置在所述引线框封装的所述开口内，在所述开口内移动到可以接收到所述全息图光学元件衍射的所述光束的位置后，所述检测单元被固定到所述引线框封装。
12.根据权利要求10所述的装置，所述反射元件是反射式衍射光栅元件，用于将所述光源发出的光束分成包括反射到所述光存储介质的主光束和两个子光束的多个光束。
13.根据权利要求10所述的装置，所述检测单元是COB式光电二极管封装。
14.根据权利要求10所述的装置，所述检测单元是倒装芯片式封装。
15.根据权利要求10所述的装置，所述反射元件是反射镜。
16.一种光学拾取装置，包括：
引线框封装，具有：辅助支架；光源，安装在所述辅助支架上，用于发出入射到光存储介质并被光存储介质反射的激光束；以及全息图光学元件，用于衍射所述光存储介质反射的所述光束，所述引线框封装具有与所述全息图光学元件和所述引线框封装的外部连通的开口；以及
检测单元，具有基底和安装在所述基底上的光电检测器，所述检测单元与所述引线框封装是分立的。
17.根据权利要求16所述的装置，所述检测单元设置在所述引线框封装的所述开口内，在所述开口内将检测单元移动到可以接收到所述全息图光学元件衍射的所述光束的位置后，所述检测单元被固定到所述引线框封装。
18.根据权利要求16所述的装置，所述检测单元是COB式光电二极管封装。
19.根据权利要求16所述的装置，所述检测单元是倒装芯片式封装。
20.根据权利要求16所述的装置，在被固定到所述引线框封装之前，所述检测单元在平行于或垂直于所述引线框封装的方向移动并绕着所述全息图光学元件转动。
21.一种光学拾取装置的制造方法，包括以下步骤：
提供引线框封装，该引线框封装具有：辅助支架；光源，安装在所述辅助支架，用于发出入射到光存储介质并被光存储介质反射的激光束；以及全息图光学元件，用于衍射所述光存储介质反射的所述光束，所述引线框封装具有与所述全息图光学元件和所述引线框封装的外部连通的开口；
提供检测单元，该检测单元具有基底和安装在所述基底上的光电检测器，所述检测单元与所述引线框封装是分立的；
将所述检测单元放置到所述引线框封装的所述开口内；
相对于所述引线框封装移动所述检测单元，在相对于所述引线框封装移动所述检测单元期间，监视所述光电检测器获得的信号；以及
当信号在预定范围内时，将所述检测单元固定到所述引线框封装。
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