專利名稱：光具座、集成光學系統(tǒng)和光學找正方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光具座、集成光學系統(tǒng)和光學找正方法。更具體地講，本發(fā)明涉及用于使光學元件的裝配變得容易和使光學找正變得容易和簡單的光具座、集成光學系統(tǒng)和光學找正方法。
背景技術：
在使用光斑將信息記錄到信息存儲介質上和/或從該信息存儲介質再現(xiàn)信息的信息記錄/再現(xiàn)系統(tǒng)中，信息存儲容量根據(jù)所述光斑的大小來確定，其中，所述光斑是使用物鏡將激光束聚焦到該信息存儲介質上而獲得的。光斑的大小由基于激光束的波長λ和物鏡的數(shù)值孔徑(NA)的方程1來限定S∝λ/NA(1)因此，為了追求高密度而減小形成在信息存儲介質上的光斑的大小，已經研究并開發(fā)了使用短波長光源，例如藍激光，以及NA為至少0.6的物鏡的信息記錄/再現(xiàn)系統(tǒng)。
自從開發(fā)了使用780nm波長的光和具有0.45或者0.5的NA的物鏡來將信息記錄到其上和/或從其上再現(xiàn)信息的壓縮盤(CD)以來，已經做了許多研究以通過增加記錄密度來增加信息存儲容量。結果，開發(fā)了使用650nm波長的光和具有0.6或者0.65的NA的物鏡來將信息記錄到其上和/或從其上再現(xiàn)信息的數(shù)字通用盤(DVD)。
正在研究關于通過使用藍波長，例如405nm的波長的光而具有至少20G比特的存儲容量的高密度信息存儲介質。
目前，正在構建針對使用藍波長，例如405nm的波長的光的高密度信息存儲介質的標準。該標準的一部分已經基本上完成了。根據(jù)該標準，用于該高密度信息存儲介質的物鏡具有0.65或者0.85的NA。
雖然CD的厚度為1.2mm，但是DVD的厚度減小為0.6mm以保證符合信息存儲介質傾斜的允差。這是因為與用于CD的0.45的NA相比用于DVD的NA增加到0.6。
另外，如果用于具有比DVD更大的存儲容量的高密度信息存儲介質的物鏡的NA增加到例如0.85，則該高密度信息存儲介質的厚度需要減小到約0.1mm。這種通過增加物鏡的NA和減小信息存儲介質的厚度來開發(fā)的信息存儲介質是藍光盤(BD)。在BD標準中，光源的波長為405nm，物鏡的NA為0.85，信息存儲介質的厚度為約0.1mm。
除了BD之外，正在開發(fā)作為高密度存儲介質的高級光盤(AOD)。AOD采用與用于DVD的基底厚度和物鏡的NA相等的基底厚度和物鏡的NA，以及與用于BD的光源波長相等的光源波長，即藍波長，例如405nm的波長。
在信息記錄/再現(xiàn)系統(tǒng)的領域中，除了對高密度和大容量信息存儲介質的這種需求之外，也需要形成光學頭的整個光學系統(tǒng)更薄更小。換句話說，隨著近來用于便攜式終端，例如個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話、數(shù)字相機、便攜式盤播放機和攝錄一體機的信息存儲/再現(xiàn)系統(tǒng)的使用的增加，對薄的光學頭的需求也增加了。另外，為了將光學頭應用到便攜式終端的領域中，該光學頭必須能夠以高密度記錄和/或再現(xiàn)信息以存儲和再現(xiàn)大量的信息，如音樂和視頻。
但是，傳統(tǒng)技術在通過減小光學元件的大小來制造小和薄的光學頭系統(tǒng)方面已經達到了極限，其中，所述光學元件組成用于目前在市場上的CD/DVD驅動器、CD/DVD播放器等的光學頭。
傳統(tǒng)的光學頭通過裝配和找正多個分開制造的光學元件的步驟來制造。在裝配和找正步驟中，由于光學元件微小型化而容易損壞。而且，由于在光學元件之間存在裝配公差，所以可靠性和自動化率較低。
為了制造微型光學頭，需要簡化用于光學頭的光電探測器的結構。但是，如果簡化了光電探測器的結構，則找正光學元件的工作就變得復雜。換句話說，在光學找正和通過簡化光電探測器的結構來實現(xiàn)光學頭的小型化之間存在密切相關性。通常，使用三軸平移(three-axis translation)和雙軸傾斜(two-axis tilt)來找正光學元件。尤其是，當微型光學頭進行的復雜光學找正操作中，光學元件在三軸平移工作臺、雙軸傾斜工作臺等上繞不同的軸調整時，光具座經常損壞，使得光學找正變得困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供光具座和集成光學系統(tǒng)，其具有簡化裝配工作的改善的結構。
本發(fā)明也提供用于在裝配狀態(tài)下通過預先完成對光軸的傾斜找正來簡化光學找正的光學找正方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光具座，其上安裝有光源；主要光電探測器，接收從盤反射的光；透鏡單元；光路分離器，將來自光源的光和來自透鏡單元的光分離。該光具座包括向上打開的安放凹槽以容納光路分離器，并且在其底部具有用于穿過光的孔。
在該光具座的底面還可包括第一反射鏡，改變從光源發(fā)射到透鏡單元的光的方向；第二反射鏡，將來自透鏡單元然后從第一反射鏡反射的光的方向改變?yōu)橄蛑饕怆娞綔y器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種集成光學系統(tǒng)，包括光源；主要光電探測器，接收從光源發(fā)射然后從盤反射的光；光具座，其上安裝有光源和主要光電探測器；透鏡單元，安裝在光具座上；光路分離器，將從光源向透鏡單元傳播的光路和來自透鏡單元的光路分離；其中，光具座包括向上打開以容納光路分離器的安放凹槽，并且在該安放凹槽的底部具有用于穿過光的孔。
透鏡單元可以是物鏡或者準直透鏡。
集成光學系統(tǒng)還可包括在準直透鏡之上的物鏡，從而該集成光學系統(tǒng)被用作全息模塊。
該透鏡單元可以是包括折射透鏡和衍射透鏡的組合透鏡。
該集成光學系統(tǒng)還可包括在光具座的底面上的監(jiān)控光電探測器，用于檢測從光源發(fā)射的光的能量。
光路分離器可以是全息光學元件和衍射光學元件中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于集成光學系統(tǒng)的光學找正方法，包括用第一夾具支撐安裝有透鏡單元的光具座，并且使用該第一夾具調整光具座的傾斜，從而使該光具座對光軸找正；使用第二夾具支撐啞光路分離器，并且使用該第二夾具調整啞光路分離器的傾斜，從而預先使啞光路分離器對光軸找正，其中，設置第一夾具和第二夾具用于集成光學系統(tǒng)的傾斜找正。
該光學找正方法還包括用第三夾具支撐啞盤，并且調整該啞盤的傾斜，從而預先使啞盤對光學軸找正。
該光學找正方法還可包括使用將被裝配的光路分離器替代該啞光路分離器；平移所述光路分離器。


通過下面結合附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的上述和其他特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括光具座的集成光學系統(tǒng)的透視圖；圖1B是在圖1A中所示的集成光學系統(tǒng)的前視圖；圖2表示用于圖1A所示的集成光學系統(tǒng)的透鏡單元的例子；圖3表示圖1A所示的集成光學系統(tǒng)被用作全息模塊的例子；圖4A到圖4C表示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于集成光學系統(tǒng)的光學找正方法；圖5表示在圖4A到圖4C中表示的光學找正方法中通過光路分離器的平移的光學找正。
具體實施例方式
圖1A是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有光具座的集成光學系統(tǒng)的透視圖。圖1B是圖1A中所示的集成光學系統(tǒng)的前視圖。
參照圖1A和圖1B，集成光學系統(tǒng)包括光源10、安裝有主要光電探測器15的光具座20和安裝于在光具座中形成的向上打開的安放凹槽24中的光路分離器25。
光源10可根據(jù)在集成光學系統(tǒng)中使用的信息存儲介質的類型實現(xiàn)發(fā)射各種波長段的光。例如，光源10可實現(xiàn)為發(fā)射紅波長的光或者藍波長的光或者發(fā)射多波長的光，從而光源10與多種類型的信息存儲介質兼容。因此，根據(jù)本發(fā)明的適合于集成光學系統(tǒng)的信息存儲介質可以是壓縮盤(CD)、數(shù)字通用盤(DVD)、藍光盤(BD)和高級光盤(AOD)。
光具座20可以是硅光具座(SiOB)。光源10、主要光電探測器15和監(jiān)控光電探測器23被安裝在光具座20的底面20a上，主要光電探測器15接收從光源10發(fā)射然后從信息存儲介質反射的光，監(jiān)控光電探測器23監(jiān)控從光源10發(fā)射的光的能量。光源10可以由將激光束發(fā)射到半導體材料層的側面的邊緣發(fā)射半導體激光器來實現(xiàn)。在這種情況下，光源10位于支座12上，監(jiān)控光電探測器23布置在光源10的前面，從而監(jiān)控光電探測器23接收從光源10發(fā)射的部分光。
主要光電探測器15接收從信息存儲介質反射的光并且檢測信息重放信號和用于伺服驅動的聚焦誤差信號、循道誤差信號和傾斜誤差信號。
光路分離器25設置于在光具座20的一側上形成的向上打開的安放凹槽24中?？?2形成在安放凹槽24的底部以允許光線穿過。透鏡單元27向上安裝在安放凹槽24中。
光路分離器25將從光源10到透鏡單元27傳播的光路和從透鏡單元27傳播的光路分離。光路分離器25可由衍射光學元件或者全息光學元件實現(xiàn)。
透鏡單元27可以是將光聚焦到信息存儲介質上的物鏡。另外，如圖2所示，透鏡單元27可以是包括折射透鏡28和衍射透鏡29的組合透鏡。折射透鏡28插入透鏡座30，衍射透鏡29形成在透鏡座30的一側上。具有一個凸起側面的折射透鏡28容易被制造，衍射透鏡29補償色差。
同時，第一反射鏡31設置在光具座20的底面20a的一側以將來自光源10的光反射到光路分離器25。第二反射鏡32設置在底面20a的相反一側以將來自透鏡單元27并通過光路分離器25和第一反射鏡31的光反射到主要光電探測器15。
根據(jù)本發(fā)明實施例的光具座20的特征在于這樣一種結構，該結構中用于安裝光路分離器25的安放凹槽24是向上打開的。這種結構是很便利的，因為只通過將光路分離器25放到安放凹槽24中就能將光路分離器25裝配到光具座上。由于本發(fā)明的集成光學系統(tǒng)是微型的，所以在光學元件裝配到光具座的過程中光具座容易損壞，因此，裝配非常困難。但是根據(jù)本發(fā)明實施例的光具座使安裝變得容易。另外，按照現(xiàn)有技術，在光路分離器25被暫時地粘合之后才裝配透鏡單元27。但是，在根據(jù)本發(fā)明實施例的結構中，不需要暫時粘合光路分離器25，從而簡化了裝配。
根據(jù)本發(fā)明實施例的集成光學系統(tǒng)根據(jù)透鏡單元27的結構可以用作光學頭或者全息模塊。本發(fā)明提供的結構使得在集成光學系統(tǒng)的制造過程中光學頭和全息光學模塊之間的轉換變得容易。因此，根據(jù)本發(fā)明的集成光學系統(tǒng)可根據(jù)情景的需要轉換成光學頭或者全息光學模塊。當集成光學系統(tǒng)被用作光學頭時，透鏡單元27由物鏡實現(xiàn)。圖1B表示集成光學系統(tǒng)被用作光學頭的例子。
圖3表示圖1A中所示的集成光學系統(tǒng)被用作全息光學模塊的例子。這里，透鏡單元27由準直透鏡實現(xiàn)，并且物鏡35位于準直透鏡的上方。從光源10發(fā)射的光被通過全息模塊輸出并且穿過準直透鏡平行地入射到物鏡35上。穿過物鏡35的光聚焦在信息存儲介質D上并且將數(shù)據(jù)記錄在該信息存儲介質D上或者從該信息存儲介質D再現(xiàn)數(shù)據(jù)。在圖3所示的結構中，只有物鏡35被致動器驅動以聚焦、循道和/或傾斜。
從信息存儲介質D反射的光穿過物鏡35和由準直透鏡實現(xiàn)的透鏡單元27，并且入射到轉換光路的光路分離器25上。然后，光被第一反射鏡31反射并且在消除光源10和支座12的干擾之后到達第二反射鏡32。然后，光被第二反射鏡32反射并且由主要光電探測器15接收。結果，記錄在信息存儲介質D上的信息被讀取并且聚焦、循道和/或傾斜誤差被檢測。
下面描述用于根據(jù)本發(fā)明實施例的集成光學系統(tǒng)的光學找正方法。這里，在裝配集成光學系統(tǒng)之前，光束傾斜找正已經初步完成。
參照圖4A，安裝有透鏡單元45的光具座43被第一夾具40支撐，測試光Lt射到透鏡單元45上。還提供反射鏡42以將測試光Lt傳輸?shù)酵哥R單元45上。檢查在被透鏡單元45反射之后返回的測試光Lt是否聚焦在參考位置。限定參考位置使得透鏡單元45布置為與光軸直交，并且參考位置用于調整相對于光軸的傾斜。調整第一夾具40使得測試光Lt聚焦在參考位置上，從而完成安裝有透鏡單元45的光具座43的光學找正。透鏡單元45是將要直接裝配到集成光學系統(tǒng)的元件。在透鏡單元45的傾斜找正之后，其它元件的光學找正也完成了，然后，透鏡單元45被安裝到第一夾具40上。因此，簡單地完成了裝配。
然后，如圖4B所示，啞光路分離器47被安裝在形成在第二夾具50上的支架48上并由其支撐。測試光Lt射到啞光路分離器47上。檢查反射之后返回的測試光Lt是否聚焦在參考位置。接著，調整第二夾具50使得測試光聚焦在參考位置，從而完成啞光路分離器47的初步光學找正。
啞光路分離器47是用作初始傾斜找正的光學元件。通過使用這種啞光學元件將第二夾具50設置用于光軸找正。
接著，如圖4C所示，啞盤53安裝到第三夾具55上，并且測試光Lt射到啞盤53上。檢查在被啞盤53反射之后返回的測試光Lt是否聚焦在參考位置。調整第三夾具55使得測試光Lt聚焦在參考位置，從而完成啞盤53的初步光學找正。
在以上描述中，按照安裝透鏡單元45的光具座、啞光路分離器47和啞盤53的順序執(zhí)行光學找正。但是光學找正的順序在必要時可以改變。
如以上描述，第一夾具40、第二夾具50和第三夾具55通過使用透鏡單元45和啞光路分離器47完成相對于光軸的光學找正而被設置為相對于光軸的傾斜找正。然后，光學元件和真實光學元件替代啞光學元件被安裝到第一夾具40、第二夾具50和第三夾具55上，并且被裝配。這里，真實光學元件將由與圖1A和圖1B中顯示的標號相同的標號指代。
安裝有透鏡單元27的光具座20由第一夾具40支持，光路分離器25由第二夾具50支持。由于第一夾具40和第二夾具50已被關于光軸傾斜找正，所以通過將安裝有透鏡單元27的光具座20和光路分離器25安裝在第一夾具40和第二夾具50上就可以簡單地自動完成光學元件的傾斜找正。在這種完成了關于傾斜的光軸找正的狀態(tài)下，可以只通過使用沿著X軸和Y軸的平移來找正光路分離器25就可以容易地調整形成在主要光電探測器15上的光斑的位置。
圖5表示只通過使用光路分離器25沿著X軸和Y軸的平移就可以將光斑S的位置調整到主要光電探測器15的中心。
根據(jù)本發(fā)明，由于在裝配真實產品之前已完成針對光路分離器對光軸的傾斜找正，所以在裝配過程中僅通過平移來完成光學找正。因此，在光學元件的裝配過程中破損的危險顯著地減小了。另外，由于簡化了光軸找正操作，所以可以僅通過具有簡單結構的主要光電探測器，例如4分光電探測器來實現(xiàn)聚焦、循道和/或傾斜伺服。由于根據(jù)本發(fā)明的使用光軸找正的集成光學系統(tǒng)可通過使用具有簡單結構的主要光電探測器來實現(xiàn)伺服，所以在小型化和集成化方面有利。
根據(jù)本發(fā)明的光具座具有改善的結構，該結構允許僅僅安裝光路分離器而不先將光路分離器粘合來裝配透鏡單元，從而簡化了裝配過程。另外，根據(jù)本發(fā)明的集成光學系統(tǒng)使用物鏡或者準直透鏡作為透鏡單元，因此可被用作光學頭或者全息模塊。
在根據(jù)本發(fā)明的光學找正方法中，由于通過設置夾具來實現(xiàn)在集成光學系統(tǒng)中使用的主要光學元件的傾斜找正，所以在真實光學元件的裝配過程中不需要傾斜找正，通過使用光路分離器沿著X軸和Y軸的平移就可容易地完成裝配。
根據(jù)本發(fā)明的集成光學系統(tǒng)用于便攜式終端，例如個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話、數(shù)字相機、便攜式盤播放機和攝錄一體機，并且該集成光學系統(tǒng)非常薄且小。因此用于該集成光學系統(tǒng)的光學元件更小，并且安裝這些光學元件的部分的厚度以μm為單位。結果，為了光學找正最好盡可能小地移動所述光學元件。在本發(fā)明中，通過在裝配集成光學系統(tǒng)之前設置夾具來執(zhí)行對光軸的傾斜找正，因此，在集成光學系統(tǒng)的裝配期間可以只通過使用沿著X軸和Y軸的平移而不執(zhí)行傾斜找正來完成光學找正。
由于簡化了光學找正，主要光電探測器的結構也簡化了。按照現(xiàn)有技術，當主要光電探測器的結構得到簡化時，光學找正操作就變得復雜。反過來，當主要光電探測器的結構變得復雜時，光學找正操作就變得簡單。結果，主要光電探測器必然被制造成具有復雜的結構以避免光學找正變得困難。但是，當光學找正可根據(jù)本發(fā)明變得容易時，光電探測器的結構也得到簡化。結果，大大地減小了使用該簡化了的光電探測器的集成光學系統(tǒng)的大小。
權利要求
1.一種光具座，其上安裝有光源；主要光電探測器，接收從盤反射的光；透鏡單元；光路分離器，將來自光源的光和來自透鏡單元的光分離，該光具座包括安放凹槽，該安放凹槽向上打開以容納光路分離器，并且在其底部具有用于穿過光的孔。
2.如權利要求1所述的光具座，在其底面還包括第一反射鏡，改變從光源發(fā)射到透鏡單元的光的方向；第二反射鏡，將來自透鏡單元然后從第一反射鏡反射的光的方向改變?yōu)橄蛑饕怆娞綔y器。
3.一種集成光學系統(tǒng)，包括光源；主要光電探測器，接收從光源發(fā)射然后從盤反射的光；光具座，其上安裝有光源和主要光電探測器；透鏡單元，安裝在光具座上；光路分離器，將從光源向透鏡單元傳播的光路和來自透鏡單元的光路分離，其中，光具座包括向上打開以容納光路分離器的安放凹槽，并且在該安放凹槽的底部具有用于穿過光的孔。
4.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，其中，透鏡單元是物鏡。
5.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，其中，透鏡單元是準直透鏡。
6.如權利要求5所述的集成光學系統(tǒng)，還包括在準直透鏡之上的物鏡，從而該集成光學系統(tǒng)被用作全息模塊。
7.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，其中，該透鏡單元是包括折射透鏡和衍射透鏡的組合透鏡。
8.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，在所述光具座的底面上還包括第一反射鏡，改變從光源發(fā)射到透鏡單元的光的方向；第二反射鏡，將來自透鏡單元然后從第一反射鏡反射的光的方向改變?yōu)橄蛑饕怆娞綔y器。
9.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，在所述光具座的底面上還包括監(jiān)控光電探測器，用于檢測從光源發(fā)射的光的能量。
10.如權利要求3所述的集成光學系統(tǒng)，其中，光路分離器是全息光學元件和衍射光學元件中的一種。
11.一種用于集成光學系統(tǒng)的光學找正方法，包括用第一夾具支撐安裝有透鏡單元的光具座，并且使用該第一夾具調整光具座的傾斜，從而使該光具座對光軸找正；使用第二夾具支撐啞光路分離器，并且使用該第二夾具調整啞光路分離器的傾斜，從而預先使啞光路分離器對光軸找正，其中，設置第一夾具和第二夾具用于集成光學系統(tǒng)的傾斜找正。
12.如權利要求11所述的光學找正方法，還包括用第三夾具支撐啞盤，并且調整該啞盤的傾斜，從而預先使啞盤對光學軸找正。
13.如權利要求11所述的光學找正方法，其中，透鏡單元是物鏡。
14.如權利要求11所述的光學找正方法，其中，透鏡單元是準直透鏡。
15.如權利要求11所述的光學找正方法，其中，透鏡單元是包括折射透鏡和衍射透鏡的組合透鏡。
16.如權利要求11所述的光學找正方法，其中，光路分離器是全息光學元件和衍射光學元件中的一種。
17.如權利要求11所述的光學找正方法，還包括使用將被裝配的光路分離器替代該啞光路分離器；平移所述光路分離器。
全文摘要
本發(fā)明提供了光具座、集成光學系統(tǒng)和光學找正方法。該集成光學系統(tǒng)包括光源；主要光電探測器，接收從光源發(fā)射然后從盤反射的光；光具座，其上安裝有光源和主要光電探測器；透鏡單元，安裝在光具座上；光路分離器，將從光源向透鏡單元傳播的光路和來自透鏡單元的光路分離，其中，光具座包括向上打開以容納光路分離器的安放凹槽，并且在該安放凹槽的底部具有用于穿過光的孔。
文檔編號G03H1/00GK1790100SQ20051010807
公開日2006年6月21日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權日2004年12月14日
發(fā)明者趙恩亨, 孫鎮(zhèn)昇, 徐成東, 鄭美淑 申請人:三星電機株式會社