光學傳感裝置和用於光學傳感裝置的光偏轉覆蓋層的製作方法
2023-10-18 15:44:04 1
專利名稱：光學傳感裝置和用於光學傳感裝置的光偏轉覆蓋層的製作方法
技術領域：
本發明是關於一個用於例如，小盤(Md)，袖珍盤(Cd)或利用這些媒介的計算機的記錄/再現裝置的光碟記錄/再現裝置的光傳感器，特別地是，這個發明涉及一個用以發射和檢測一個光束和具有一個用以校準光發射單元的光束的象差的覆蓋層的光傳感器。更特別地，這個發明關於一個覆蓋層單元包括一個光吸收部分和一個光反射部分及由不同結構形成的類型的光傳感裝置。
傳統地，在CD盤中使用的光傳感裝置，如
圖1所示，一個光學傳感器21包括一個透鏡支承器23，形成用以支撐一個物鏡22。光學傳感器還包括一個基座，支撐一個和光學系統26相互作用的相對的光發射裝置和檢測裝置。
光射在光學傳感器21，通過在任何一個或兩個聚焦和跟蹤方向上移動透鏡支承器23，從發射和檢測裝置中輸出的雷射束L1沿光學系統物鏡22的路徑傳播，並在光碟27的一個信號記錄表面27a上聚焦成一點。光碟27如盤27上的箭頭所示，被旋轉驅動。由光碟27的信號記錄表面27a反射的雷射束或回射光，通過物鏡22和光學系統26，並再進入光發射和檢測裝置25。
光學系統26有一個安裝用以把從光發射和檢測裝置25輸出的雷射束L1導向物鏡22和把從光碟27返回的光從物鏡22導向光發射和檢測裝置25的升高的反射鏡26a。這樣，通過使用一個用以在雙軸方向上驅動物鏡22的雙軸調節器(圖中未示出)，在聚焦和跟蹤方向上移動物鏡22和調整物鏡22的位置，使從光發射和檢測裝置25輸出的雷射束，經由升高的反射鏡26a和物鏡22聚焦在光碟27的信號記錄表面27a上。從光碟27的信號記錄表面27a上反射的返回雷射束，經由物鏡22和升高的反射鏡26a變成光發射和檢測裝置25的入射光。
在光發射和檢測裝置25，如圖2所示，一個用於輸出光的第二半導體基座25b固定在一個第一半導體基座25a上，而一個發射光的半導體雷射器25c固定在第二半導體基座25上，用以發射雷射束L1。通常，一個不規則四邊形的微型稜鏡25d提供在半導體雷射器件25c的前面或前方的第一半導體基座25a上，因此稜鏡25d的一個傾斜的，部分透明的表面面對著半導體雷射器25c。
而且，整個光發射和檢測裝置由一個覆層覆蓋，通常，由參考數字28表示。覆層28有提供在覆層28的內表面28f上，以便面對著升高的鏡子26a，以45度角傾斜的反射表面28a。
在這種方式下，沿第二半導體基座25b的水平表面，從半導體雷射器25c輸出的雷射束在微型稜鏡25d的傾斜表面25h被反射，並在向上的方向上行進。然後光由在覆層28的內表面28f上的反射表面28a反射，並在對著鏡子26a的方向上行進。由鏡子26a反射的光束接著穿過物鏡22並會聚在光碟27的信號記錄表面27a上。自光碟27的信號記錄表面上的返回光，通過經由物鏡22，升高的鏡子26a和覆層28的反射層28a，再次傳播，在到達微型稜鏡25d的底表面之前，進入微型稜鏡25d內。到達這個微型稜鏡25d的底表面的返回光的一部分穿過底表面，而部分在微型稜鏡25d的上表面傳播之前，由底表面反射。
這裡，如圖2所示，一個第一光檢測器25e形成在位於微型稜鏡25d的入射返回光的位置的下面部分的第一半導體基座25a上。而且，在下表面反射的返回光在微型稜鏡25d的上表面的裡面反射，並又一次變為微型稜鏡25d的下表面的入射光。這樣，一個第二光檢測器25f形成在位於微型稜鏡25d的下表面部分的低端部分的第一半導體基座25a上，其中在微型稜鏡的上表面反射已被反射的返回光入射到微型稜鏡25d上。第一光檢測器25e和第二光檢測器25f被分成許多傳感器塊，每一傳感器塊的檢測信號獨立輸出。一個第三光檢測器25g提供在和半導體雷射器25c的輸出邊相對的邊上。第三光檢測器25g監示半導體雷射器25c發射的雷射的密度。光發射和檢測裝置25是這樣的一個包括在一個封閉單元被封閉成為一體的一個光發射單元和一個光接收單元的光學塊，例如，如圖3所示。
根據以這種方式組成的光傳感器21，從光發射和光檢測裝置25的半導體雷射器25c輸出的雷射，入射到微型稜鏡25d的傾斜表面25h上，並由其反射。從微型稜鏡25d的傾斜表面25h反射的雷射，再經由升高的鏡子26a和物鏡22傳播，並在光碟27的信號記錄表面27a的一個希望的跟蹤位置上被聚焦成一個點。再次通過物鏡22和升高的鏡子26a傳播的從光碟27返回的光，入射到光發射和檢測裝置25的微型稜鏡25d的傾斜表面25h上，並接著通過傾斜表面，在微型稜鏡25d的行進。
返回光在微型稜鏡25d的內入射，然後到達微型稜鏡25d的下表面。入射到下表面的返回光的一部分穿過，而另一部分在微型稜鏡25d的上表面的方向上被反射。通過下表面的返回光，入射到第一光檢測器25e。另一方面，在下表面反射的返回光，由微型稜鏡25d的上表面反射，穿過微型稜鏡25d的的下表面，並接著入射到第二光檢測器25f。
返回光以這種方式入射到第一光檢測器25e和第二光檢測器25f上。因此在自光檢測器25e和25f的每一傳感器塊的檢測信號的基礎上，檢測到一個再現信號，通過使用，例如一個所謂的″差分三分″方法(也稱為一個″D-3Df″方法)檢測到一個聚焦信號，而在自光檢測器25e的每一傳感器塊的檢測信號的基礎上，通過一個所謂的″推-拉″法等檢測到一個跟蹤誤差信號。
而上邊的實施方案是對現有技術的改進，然而，對用於一個如圖1所示的CD盤的光傳感器21來講，從光發射和檢測裝置25的半導體雷射器25c發射出的光束，僅一部分到達光碟27和作用於光碟的再現信號一般地，從在微型稜鏡25d的相對邊的半導體雷射器25c的表面發射出的光束，僅一部分變為用以監視光密度的第三光檢測器25g的入射光，而另外的光束認為是不必要的，並因此在覆層內擴散，如由圖1中的斜線所示。因此，有損於光傳感器21的工作性能的雜散光，最終作為不必要光的擴散存在。這種情況將破壞使用光傳感器21再現的光碟27的穩定工作。
通過把光傳感器21包圍在如圖3代表性地所示的一個封裝中，裡面光學部分和外部屏蔽開，從而得到一個高度可靠性。然而，對於使光學傳感器變小和便宜來講，證明這是一個障礙。基於此，如圖4所示，一個所謂的其中光發射和檢測裝置形成為一個整體的集成光學傳感器已被提出。在圖4中，一般地由參考數字29示出的一個光學傳感器具有一個直接放置在一個其上構成光傳感器的用於信號處理和類似處理的電路的基片29a上的光發射和檢測單元。而且，一個用來在聚焦和跟蹤方向上，調整性地移動裝有物鏡22的透鏡支承器23的二軸(或稱為雙軸)的調節器29b和一個用於光學系統的升高的鏡子26a，也被安裝在基片29a上對具有這種結構的集成光學傳感器來講，來自半導體雷射器25c的不必要的光，進一步得到放大，這有損於光學傳感器29的工作。
傳統地，用於CD盤的光學傳感器，例如，如圖5所示構成，其中工作起來類似於圖1所示的傳統光學傳感器。在圖5中以參考數字31表示的光學傳感器包括一個物鏡32，一個固定在一個基座(圖中未示出)上的光發射和檢測裝置33和一個光學系統34。在光學傳感器31，通過在聚焦和跟蹤方向上移動物鏡32，從光發射和檢測裝置輸出的雷射，通過光學系統34和物鏡32傳播，並聚焦到如圖5所示，在物鏡上被旋轉驅動的光碟35的信號記錄表面35a上。
光學系統34用以將由光發射和檢測裝置33輸出的雷射導向物鏡32和將從光碟35返回的光，從物檢32導向光發射和檢測裝置33，功能和圖1所示的相似，然而，在圖中所示的情況下，裝置33由兩個用以將光路彎曲以糾正象差的鏡子34a和34b構成。通過光學系統34的鏡子34a和34b及物鏡32，使用一個雙軸或二軸調節器(圖中未示出)在聚焦和跟蹤方向上移動物鏡的結果，從光發射和檢測裝置33發射的雷射被聚焦到光碟35的信號記錄表面上。自光碟35的信號記錄表面35返回的光，因而通過物鏡32和光學系統的鏡子34a和34b，成為光發射和檢測裝置的入射光。
光發射和檢測裝置33由一個安裝在一個第一半導體基片33a上，用以輸出雷射的第二半導體基片33b組成，一個作為光發射單元的半導體雷射器安裝在第二半導體基片33b上，功能上類似於在圖2和圖3所示的系統。通常，一個不規則四邊形的微型稜鏡33d，以其傾斜的部分透明的表面33h和半導體雷射器33c相面對的這樣一種方式，提供在半導體雷射器33c前面的第一半導體基片33a上。而且，光發射和檢測裝置安裝在一個其上端開口的直角平行六邊形的盒子36中。而盒子36的上端有一個玻璃板37蓋住，如圖6所示。在這種方式下，沿第二半導體基片33b的表面，從半導體雷射器33c發射出的一個雷射束，在微型稜鏡33d的傾斜表面33h上被反射，在向上的方向上行進，穿過玻璃覆蓋層37，並接著在圖5所示的光學系統的鏡子34a的方向上行進。由鏡子34a反射的光束在由光學系統34的鏡子34b反射後，通過物鏡32會聚在光碟35的信號記錄表面35a上自光碟35的信號記錄表面35a上返回的光，再次通過物鏡32，光學系統34的鏡子34a和34b及玻璃覆蓋層37，從微型稜鏡33d的傾斜表面，變成微型稜鏡33d的入射光，而接著到達微型稜鏡35d的下表面。到達這個微型稜鏡35d的下表面的返回光的一部分透過下表面，而部分以在上表面的方向上行進的方式由下表面反射。
一個第一光檢測器33e形成在位於微型稜鏡33d的入射返回光的位置的下面部分的第一半導體基片33a上。而且，在下表面反射的返回光被微型稜鏡33d的上表面反射，並再次變為微型稜鏡33d的下表面的入射光。一個第二光檢測器33f形成在位於微型稜鏡33d的下表面部分的低端部分的第一半導體基座33a上，其中在微型稜鏡33d的上表面反射的返回光入射到微型稜鏡25d上。
第一光檢測器33e和第二光檢測器33f被分成許多傳感器塊，每一傳感器塊的檢測信號獨立輸出。一個第三光檢測器33g提供在和半導體雷射器33c的輸出邊相對的邊上。第三光檢測器33g監示半導體雷射器33c發射的雷射的密度。根據這種類型結構的光學傳感器31，從光發射和光檢測裝置33的半導體雷射器33c輸出的雷射，入射到微型稜鏡33d的傾斜表面33h上，並由其反射。由微型稜鏡33d的傾斜表面33h反射的雷射，通過光學系統34的鏡子34a和34b及物鏡32，在光碟27的信號記錄表面27a的一個希望的跟蹤位置上被聚焦成一個點。通過物鏡32和光學系統34的鏡子34a和34b，從光碟35返回的光再次傳播，以成為光發射和檢測裝置33的微型稜鏡33d的傾斜表面33h的入射光，並接著通過傾斜表面，在微型稜鏡33d內行進。
在微型稜鏡33d內返回的入射光，到達微型稜鏡33d的下表面。在下表面的返回入射光的一部分穿過，而另外一部分在微型稜鏡33d的上表面的方向上被反射。通過下表面的返回光，入射到第一光檢測器33e上，而另一方面，由下表面反射的返回光，由微型稜鏡33d的上表面反射，穿過微型稜鏡33d的下表面，並接著入射到第二光檢測器33f上。以這種方式的返回光，入射到第一光檢測器33e和第二光檢測器33f上。在光檢測器33e和33f的每一傳感器塊的檢測信號的基礎上，檢測到一個再現信號，通過使用，例如一個所謂的″差分三分″方法(例如，上述的″D-3Df″方法)檢測到一個聚焦信號，而基於光檢測器33e的每一傳感器塊的檢測信號的差異，檢測到一個跟蹤誤差信號。
然而，如圖1的實施例的情形，由於用於一個CD盤的如圖5所示的光學傳感器，利用光學系統34的鏡子34a和34b，光路彎曲，因此使得整個光學傳感器31的厚度，例如從光碟35的下表面到光學傳感器31的最下端表面的厚度較薄。因此實現這個目的的部件的數目變得較大，並因為必須精確地確定光學系統34的鏡子34a和34b的位置，組裝就比較複雜，而且部件費用和組裝費用變得較高。
另外，為了校準從半導體雷射器33c發射的雷射束的象差，比較成熟的是提供一個如圖8所示的，在發射邊安裝了一個用於象差校準的傾斜玻璃板38a的半導體雷射二極體38。然而，很難把這種半導體雷射二極體38結合到圖5所示的光學傳感器。而且一個第三光檢測器33g(圖7)，以從半導體雷射器33c的背後發射的雷射入射，用以監視半導體雷射器33c的光總量的方式，形成在第二半導體基片33b上。在這種情況下，從光碟35返回的光也入射到第三光檢測器33g。利用半導體雷射器33c的前面和後面發射的光的總量比值，因此如發生變化，就不能精確地監視由半導體雷射器33c發射的光的總量結果，不能精確控制投射到光碟35的光束的強度，從而有損於光學傳感器31的再現操作的穩定性。
為了解決上面的幾點，本發明的一個目的是提供一個用於光學傳感器的光發射和檢測裝置及其覆蓋層，可以校準象差並可做得較小。
為了解決上述的關鍵問題，本發明的一個目的是提供一個光偏轉部分和使用光偏轉部分的、尺寸小、重量輕和由於去除了來自光發射單元的不必要光而高可靠的光學傳感器。
根據本發明通過一個含有一個放置在從一個光源發射的光束或外邊的返回光的光路上的反射部分的光偏轉覆蓋層，實現上述的目的，光偏轉覆蓋層用於偏轉光束以使光路彎曲，其特徵在於光偏轉部分具有一個光吸收部分，用於去除對裝有光偏轉部分的光學設備的工作特性不起作用的無用光。而且，根據本發明，通過一個其特徵是包括一個光發射和檢測單元，一個用以把從光發射和檢測單元輸出的雷射束聚焦和投射到一個光碟的一個信號記錄表面上並把從光碟的信號記錄表面返回的光導向光發射和檢測單元的光學系統，和一個具有一個放置在光學系統的光路上，用以偏轉光束以使光路彎曲的光偏轉部分，光偏轉部分包括一個光吸收部分，用於去除對裝有光偏轉部分的光學傳感器光學的工作特性不起作用的無用光根據上述的結構，光偏轉部分配有一個用於去除無用光的光吸收部分。從裝有這個光偏轉部分的光學裝置，例如光傳感器，的光發射和檢測單元發射的光束中的對光學傳感器光的工作特性不起作用的無用光，通過入射到光偏轉部分的光吸收部分被吸收掉。
根據本發明，由一個光發射和檢測裝置實現上述目的，光發射和檢測裝置包括形成在一個第一半導體基片上的第一和第二光檢測器；一個發射雷射的光發射單元，形成在安裝在第一半導體基片上的一個第二半導體基片上；一個安裝在第一半導體基片上的微型稜鏡，在其來自光發射單元的雷射投射到的部分上有一個傾斜表面形成，有一個由一個部分透明膜和一個非反射膜形成的下表面和一個在上表面的完全反射層；及一個覆蓋基片的表面、光發射單元、光檢測器和微型稜鏡的一個覆蓋層，其中，光發射和檢測裝置具有一個這樣的結構；即，來自光發射單元的雷射由傾斜表面反射，並被導向一個光碟，而來自光碟的返回光從傾斜表面入射到微型稜鏡中，並投射到第一光檢測器，而在部分透明膜反射的雷射，在由完全反射膜反射後，通過非反射膜，以便照射到第二光檢測器上，並且其中覆蓋層具有一個用以校準來自光發射單元的雷射中的象差的校準裝置。根據上述結構，一個用以校準來自光發射單元的雷射中的象差的校準裝置和覆蓋層成為一體形成在用於覆蓋半導體基片的上表面、光發射單元、微型稜鏡和第一和第二光檢測器的覆蓋層的內表面。校準裝置因此可以方便地結合在一起，而記錄在光碟的信號記錄表面的信息信號可以在具有較小象差的光束的基礎上再現。
下面是基於本發明的一個優選實施方案的附圖的詳細說明。在下面說明的實施方案是一個本發明的特殊優選示例，根據需要已附加了不同的技術限制。然而，本發明的範圍決不限於這些實施方案，除非在下面的本發明的說明中另有限定。
圖1是一個說明一個傳統光學傳感器的的例子的原理示意圖；圖2是一個說明圖1的光學傳感器的一個光發射和檢測裝置的結構的放大透視圖；圖3是一個說明用於圖2中的光發射和檢測裝置的封裝的透視圖。
圖4是一個說明一個傳統光學傳感器的另外一個，第二個示例的原理示意圖；圖5是一個說明一個傳統光學傳感器的另外一個，第三個示例的原理示意圖；圖6是一個說明圖5中的光學傳感器的一個光發射和檢測裝置的結構的放大透視圖；圖7是一個說明圖6中的光發射和檢測裝置的剖面圖；圖8是一個說明一個具有一個用於傳統光學傳感器用以象差校準玻璃板的半導體雷射器的結構的一個示例的原理示意圖；圖9是一個說明根據本發明的裝有一個光偏轉覆蓋層的光學傳感器的第一實施方案的原理示意圖；圖10是一個說明圖9中的光學傳感器的基本部分的放大的橫截面圖；圖11是一個說明圖10的光偏轉部分的光吸收部分的結構的一個示例的放大的橫截面圖；圖12是一個說明根據本發明，裝有一個光偏轉覆蓋層的光學傳感器的第二實施方案的原理示意圖；圖13是一個說明含有根據本發明的具有一個覆蓋層的第一實施方案的光學傳感器的原理示意圖；圖14是一個說明圖13的光學傳感器的覆蓋層的放大的平面圖；圖15是一個說明圖13的光學傳感器的覆蓋層的放大的橫截面圖；圖16是一個說明圖13和15的光學傳感器的光發射和檢測裝置的放大的透視圖；圖17是一個說明圖13的光學傳感器的光發射和檢測裝置的第一和第二光檢測器的一個聚焦條件的放大的平面圖；圖18是一個說明光碟靠近，不在聚焦位置上的情況時的第一和第二光檢測器的放大的平面圖；圖19是一個說明光碟遠離，不在聚焦位置上的情況時的第一和第二光檢測器的放大的平面圖。
下面是參照本發明的優選實施方案的附圖的一個說明。在下面將要說明的實施方案是一個關於相關技術的本發明的一個特殊優選示例，並根據需要，附加了各種技術限制。然而，本發明的範圍決不限於這些實施方案，除非在下面的本發明的說明中所限定的情況下。
圖9是一個說明根據本發明用於CD盤的，具有一個光偏轉部分或表面的一個光學傳感器的優選實施方案的示意圖。在圖9中，一個光學傳感器，由參考數字40所示，包括一個裝有一個物鏡41的支承器42，一個基座或基片43，及一個光發射和檢測裝置和提供在基座43上的光學系統。對這個結構來講，除了包圍光發射和檢測裝置44的覆蓋層47的結構外，這個結構和用於圖1的光學傳感器的結構相同，根據下面的說明可以發現它的主要不同。
光發射和檢測裝置44幾乎和圖1中的一樣。然而，如圖9所示，一個用於輸出光的第二半導體基片44b固定在一個第一半導體基片44a上，一個作為光發射單元的半導體雷射器44c位於這個第二半導體基片44b上。一個不規則四邊形的微稜鏡44d安裝在半導體雷射器44c前面的第一半導體基片44a上。而且，光發射和檢測裝置44由一個以光偏轉部分或混合部分作用的覆蓋層完全覆蓋住。一個反射表面47a也提供在覆蓋層47的內表面，並以45度角傾斜，以便面對著光學系統45中的仰起的鏡子45a。在這種方式下，一個從半導體雷射器44c發出的光束L1，沿一個和圖1中幾乎相同的光路照射到光碟46的信號記錄表面46a上。接著，從光碟46的信號記錄表面46a返回的光，通過覆蓋層47的反射表面47a，穿過微型稜鏡44d的傾斜表面，以便到達微型稜鏡44d的下表面。到達微型稜鏡44d的下表面的返回光的一部分穿過下表面，而一部分被下表面反射，行進到微型稜鏡44d的上表面。一個第一光檢測器44e形成在位於微型稜鏡44d的入射返回光的位置的下面部分的第一半導體基片44a上。而，在下表面反射的返回光被微型稜鏡44d的上表面反射，並再次變為微型稜鏡44d的下表面的入射光。一個第二光檢測器44f形成在位於微型稜鏡44d的下表面部分的低端部分的第一半導體基座44a上，其中在微型稜鏡的上表面反射的返回光入射到微型稜鏡44d上。
第一光檢測器44e和第二光檢測器44f被分成許多傳感器塊，每一傳感器塊的檢測信號獨立輸出。一個第三光檢測器44g提供在和半導體雷射器44c的輸出邊相對的邊上。第三光檢測器44g監測半導體雷射器44c發射的雷射的密度。
作為光偏轉部分的覆蓋層47的內表面47a，除了反射表面47a和透明部分的前表面47b外，構成一個光吸收部分47C。覆蓋層47可以由，例如透明材料塑料或類似的材料製成。另外，因為除了前表面47b為透明部分外，其它部分不必透光，覆蓋層也可由一個使用，例如透明光學材料，例如聚丙烯，聚脂，或非晶體聚烯烴和不透明合成樹脂，如聚苯撐硫和一種熱固性的環氧樹脂等，通過二色模製而成，或由透明玻璃和不透明合成樹脂等的整體模製形成。
另外，如圖10和11可見，反射面47a由，例如一個介質多層膜或一個高反射性的金屬膜構成。另外，光吸收部分47d通過把包括SiO2或類似材料的粘合層47d進行分層構成，在覆蓋層47的內表面，一個金屬吸收層47e由鉻或類似物形成，而一個非反射膜47f由TiO2和類似物形成，並以如圖11中所示的方式，在頂部形成一個包括SiO2等的保護層47g。因此，光吸收部分具有吸收無用光的特點。然而，黑色塗層或表面處理的黑色材料也可在這個結構中使用。
通過以上述方式構成這個實施方案，在本實施方案的光傳感器，一個入射到光碟46的光束L1受支承器42a的一個開口的限制(參見圖9)，以便對光碟46的信號記錄和再現起作用，但是在光束L1外的光是無用的。另外，用以控制輸出光的從半導體雷射器44的背後方向輸出的的光束L2的下邊部分通過被入射到光學檢測器44g得到利用，而其上方部分是無用的。
當無用光直接或間接地入射到第一或第二光檢測器44e和44f上時，光學傳感器40的工作性能變得不穩定，而在最壞的情形，出現不正常操作。然而，這個無用光由在作為光偏轉部分的覆蓋層47的內表面上的光吸收部分的吸收而被去除掉。在這種方式下，光學傳感器50能夠完成精確的信號記錄或再現，其工作性能不再由於無用光的原因而變得不穩定。
圖12示出根據本發明的一個光偏轉部分的第二實施方案。在圖12中，覆蓋層47的光偏轉部分具有幾乎和圖9和圖10中的實施方案中的結構一樣的結構，並配有一個反射面47a，一個透明部分47b，和一個光吸收部分47c。而且，覆蓋層47裝有分別從前端和背後向下凸出的連接部分48和49。連接部分48和49各有一個從其下端向內邊伸出的連接支架48a和49a。在基座或基片43上提供接收每個連接部分48和49的固定孔43a和43b。每一個固定孔43a和43b形成為弧形，其中心為沿下方由微型稜鏡44d的傾斜面反射的光束的光軸L3。這樣，當覆蓋層47的連接部分48和49插入到基座43的固定孔43a和43b時，連接支架48a和49a放入固定孔43a和43b，由於連接部分48和49的原因，結果向外變形。這樣在覆蓋層47的作用下，連接支架48a和49a穿過固定孔43a和43b並因而利用其彈性復原到原來的形狀。結果，連接支架48a和49a與基座43的下表面相連，因此覆蓋層47旋轉固定於基座43。
如上所述，因為固定孔43a和43b以弧形形成，覆蓋層47圍繞光軸L3旋轉。由於覆蓋層47的反射，因此表面47a的作用光束的偏轉方向在平行於基座43的表面的一個平面內旋轉調整。在這種方式下，當由於連接各個光學部件的誤差造成在光軸上有移動時，由於利用作為光偏轉部分的覆蓋層47的偏轉表面47a，通過從物鏡41測量使輸出光束的密度，同時在，例如組裝光學傳感器40的光學部件後，相對上述的光軸旋轉覆蓋層47，偏轉光軸可調整到一個輸出光束密度最優狀態。一般地，通過圍繞如上所述的光軸L3，旋轉作為光偏轉部分的覆蓋層，可在一個平行於基座43的平面內調整偏轉方向。結果，在安裝光發射和檢測裝置時所要求的精度可以降低，以允許在降低費用下容易安裝。
結合上面的兩個實施方案，給出一個對用於一個CD盤的光學傳感器的說明。然而，本發明決不限於這一方面，顯然可以應用到用於包括磁性光碟，例如，小盤等等其它類型光碟的光學傳感器和光偏轉部分。如上所述，根據本發明，通過去除來自光發射單元的無用光，提供一個體積小，重量輕和高可靠的光偏轉部分，例如它的覆蓋層，和一個使用該光偏轉部分的光學傳感器。
這樣，如結合前兩個本發明的實施方案所說明的，形成一個具有一個放置在由光學傳感器的光源發射的光束或從光碟返回的光束的光路上的光反射部分47a，用以偏轉一個光束，使光路改向的光偏轉部分，使其裝有一個用於去除對光學傳感器的工作性能不起作用的無用光的光吸收部分47c。
圖13是一個說明根據本發明用於一個CD盤，具有光發射和檢測裝置和覆蓋層的一個光學傳感器的示意圖。
在圖13中，和先前所述的圖9和圖12所示的實施方案相的方式一樣，光學傳感器50包括一個物鏡51，一個基座或基片52和一個具有放置在基座52上的光發射和檢測裝置及一個光學系統的覆蓋層，光學系統和覆蓋層54結合為一體。在光學傳感器，通過在聚焦和跟蹤方向上移動物鏡51，由來自光發射和檢測裝置發射的雷射L4，通過覆蓋層54中的光學系統和物鏡51傳輸，並聚焦到在物鏡52下面，被旋轉驅動的光碟55的信號記錄表面上的一個點，如圖中所示。從光碟55的信號記錄表面返回的光L4，通過物鏡51和覆蓋層54內的光學系統，照射到光發射和檢測裝置覆蓋層以密封的方式和基座52相連，以便蓋住整個光發射和檢測裝置53及保護它不暴露在空氣中。
在覆蓋層54內的光學系統，如圖14和15所示，用於將光發射和檢測裝置53發射的雷射導向物鏡51，和把從光碟55返回的光，從物鏡51導同光發射和檢測裝置53，如先前所一般描述的。光學系統具有安裝在覆蓋層54的內表面的一個第一發射表面54a和一個第二反射表面54b及一個提供在反射表面54a和54b之間的用於象差校準的一個平板54c。覆蓋層54還具有一個在與第二反射表面54b相對的邊上靠近低端部分(例如，圖中的右邊底端部分)內表面，面朝下傾斜45度角的第三反射表面54b。
第一反射面54a傾斜45度角，以便反射一個來自近似平行於基座52的表面的光發射和檢測裝置53，在一個向上方向傳播的光束。第二反射表面54b也以同樣的方式傾斜45度角，以便把一個由第一反射表面54a反射的水平傳播的光束導向向下傳播。平板54c與覆蓋層54形成為一體，是一個光透射的平板，並如圖14所示，相對於從光發射和檢測裝置53發射的光束的光軸傾斜。在這種方式下，來自光發射和檢測裝置53的一個光束的象差，在光束通過這個平板54c時，得到校準。覆蓋層54可以由，例如一個透明的塑料和材料類似的做成。
另一方面，除了平板54c外的部分不必是對光透明的，其它部分不必透光，覆蓋層也可由一個使用，例如透明光學材料，例如聚丙烯，聚脂，或非晶體聚烯烴和不透明合成樹脂，如聚苯撐硫和一種熱固性的環氧樹脂等，通過二色模製而成，或由透明玻璃和不透明合成樹脂等的整體鑄塑形成。而且反射表面54a，54b和54d可由，例如多層介質膜構成。對除反射表面54a，54b和54d外的覆蓋層54的內表面部分講，更可取的是可以由吸收光的膜構成，以便具有吸收無用光的特點。而且，可以使用黑色材料或使用黑色材料完成表面處理。
通過穿過第一反射表面54a，平板54c和第二反射表面54b，由於物鏡51由一個在圖中未示出雙軸或二軸調節器在聚焦和跟蹤方向上調節移動，使從光發射和檢測裝置53發射的雷射變為物鏡5的入射光。從光碟55的信號記錄表面上返回，接著經由物鏡51和第二反射表面54b，穿過平板54c的返回光由第一反射表面54a反射，因而入射到光發射和檢測裝置53。光發射和檢測裝置53也具有一個用於輸出光的，而裝在第一半導體基片53a上的第二半導體基片53b，如圖16所示，在第二半導體基片53b上，提供一個作為光發射單元的半導體雷射器53c。一個非規則的四邊形微型稜鏡53d以一個半透表面面對著半導體雷射器53c的方式，也被提供在第一半導體基片53a上，在半導體雷射器的前方。在這種方式下，沿第二半導體基片53b的表面，從半導體雷射器53c發射的雷射束由微型稜鏡53d的傾斜表面反射，在向上的方向傳播，由覆蓋層54的第一反射表面54a反射，穿過平板54c並在第二反射表面54b的方向上傳播。而從光碟的信號記錄表面返回的光，經由覆蓋層54的第二反射表面54b，平板54c和第一反射表面54a，穿過微型稜鏡53d的傾斜表面。到達微型稜鏡53d的下表面的返回光的一部分穿過下表面，而另外一部分在下表面被反射，以便在向著微型稜鏡5d的上表面的方向上傳播。這裡在第一半導體基片53a上形成一個第一光檢測器53e，在從微型稜鏡返回的光的入射位置的下邊部分。在下表面反射的返回光，在微型稜鏡53d的上表面被反射，並再次成為微型稜鏡53d的下表面的入射光。另外，一個第二光檢測器53f形成在位於微型稜鏡53d的下表面部分的低端部分的第一半導體基座53a上，其中在微型稜鏡的上表面反射的返回光入射到微型稜鏡53d上第一光測器53e和第二光檢測器53f的每一個被分成許多(在圖中所示的情況下為3個，一個在中心，兩個在每一邊上)傳感器塊A，B，C，D，E和F，如圖17所示。每一傳感器塊A，B，C，D，E和F的檢測信號SA，SB，SC，SD，SE和SF獨立輸出。
另外，一個第三光檢測器53g提供在和安裝第二半導體基片53b的邊相對的微型稜鏡53d的邊上的第一半導體基片53a上第三光檢測器53g監測半導體雷射器53c發射的雷射的密度，並因此提供保證使得從半導體雷射器發射的雷射，從微型稜鏡53d的傾斜表面入射。在從微型稜鏡53d的相對邊的底端表面發射後，光也由覆蓋層54的第三反射表面54d反射，以便成為第三光檢測器53g的入射光。
第三個優選實施方案如上所述構成，而從光發射和檢測裝置53的半導體雷射器發射的雷射入射到微型稜鏡53d的傾斜表面，並由傾斜表面反射。由微型稜鏡53d的傾斜表面反射的雷射被覆蓋層54的第一反射表面54a反射，在平板54c進行象差校準後，通過第二反射表面54b和物鏡51聚焦到光碟55的信號記錄表面上所希望的跟蹤位置上。從光碟55返回的光，通過物鏡51，第二反射表面54b，象差校準板54c和第一反射表面54a，再次成為光發射和檢測裝置53的微型稜鏡53d的傾斜表面的入射光，而後通過傾斜表面，在微型稜鏡53d內傳播。
到達微型稜鏡53d下表面的，在其中入射的返回光的一部分通過，而部分在微型稜鏡53d的上表面的方向上被反射。通過下表面的返回光入射到第一光檢測器53e，而，在另一方面，在下表面反射的返回光，由微型稜鏡53d的上表面反射，穿過微型稜鏡53d的下表面，並然後入射到第二光檢測器53f上。當光碟在「正在聚焦」的位置上時，在第一光檢測器e和第二光檢測器f上形成光點具有同樣的大小，如圖17所示。而，當光碟55太近時，在第一光檢測器e形成的光點變大，而在第二光檢測器f上形成的光點變小，如圖18所示。另外，當光碟55太遠時，在第一光檢測器e形成的光點變小，而在第二光檢測器f上形成的光點變大，如圖19所示。在這種方式下，返回光入射到第一光檢測器53e和第二光檢測器53f上，在第一光檢測器53e和第二光檢測器53f上形成的光點的相對大小，根據光碟55的聚焦狀態而改變。這樣，在光檢測器53e和53f的每一傳感器塊的檢測信號的基礎上，檢測到一個再現信號，通過使用，例如一個所謂的″差分三分″方法(D-3Df)檢測到一個聚焦信號，而基於光檢測器53e的每一傳感器塊的檢測信號的差異，檢測到一個跟蹤誤差信號。
例如，在差分3分方法中，基於來自第一光檢測器53e和第二光檢測器53f的檢測信號SA至SF，聚焦誤差信號FE可從(公式1)FE＝(SB+SD+DF)-(SA+SC+SE)中得到。而跟蹤誤差信號TE從(公式2)TE＝(SA+SB+SC)-(SD+SE+SF)中得到，另外，再現信號RF從(公式3)RF＝(SA+SB+SC)+(SD+SE+SF)中得到。
當一個從光發射和檢測裝置53的半導體雷射器53c發射的雷射入射到微型稜鏡53d的傾斜表面，一部分光傳播到微型稜鏡53d的內部，而在從微型稜鏡53d的相對邊上的底表面上發射後，由形成在覆蓋層54的內表面上第三反射表面54d反射，因此入射到在第一半導體基片53a上的第三光檢測器53g上。在這種方式下，完成用於半導體雷射器53c的發射光總量的監視。在這種情況下，因為從光碟55返回的光不入射到第三光檢測器53g上，由於返回光的幹擾得到消除，而且由半導體雷射器53c發射的光的總量可以得到可靠地監視。於是，對於在光碟55的信號記錄表面上投射的光束的光總量，可以得到精確地控制，以提高光學傳感器50的再現操作的穩定性。
在上面的第三個實施方案中，已經給出對一個用於小盤的光學拾器的情況的說明。然而，本發明決不限於這一方面，而顯然可以應用到包括磁性光碟，例如，CD盤等和其它類型光碟的光學傳感器和光偏轉部分。根據上述的本發明，提供了用於一個光學傳感器，象差得到校準而結構小的一個光發射和檢測裝置和其覆蓋層。
權利要求
1.一種光學傳感裝置，包括一個光發射裝置，用以產生光束；檢測裝置，用以檢測所述的光束；光學導光裝置，用以將所述的光束從所述的光發射裝置導向一個光記錄媒介，及將所述的光束從所述的記錄媒介反射到所述的檢測裝置；和一個覆蓋層單元，用於覆蓋所述的光發射裝置和所述的檢測裝置，其中所述的覆蓋層單元具有一個用以校準來自所述光發射裝置的所述光束的象差的校準裝置。
2.根據權利要求1的光學傳感裝置，其中所述的光發射裝置和所述的檢測裝置安置在一個導線連接板上，在其上形成一個導線連接的圖形。
3.根據權利要求1的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元包括一個用以透射所述光束的第一部分和用以遮擋所述光束的第二部分，所述校準裝置提供在所述的第一部分上。
4.根據權利要求3的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元在所述的第二部分上具有一個用以反射所述的光束的反射部分。
5.根據權利要求4的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元具有一個和在所述的第二部分上用以反射所述的光束反射部分一起，用以吸收所述的光束的吸收部分。
6.根據權利要求3的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元把所述的第二部分和所述的校準裝置形成為一體。
7.根據權利要求1的光學傳感裝置，其中提供所述的校準裝置，以便相對所述的光束的光軸傾斜。
8.根據權利要求1的光學傳感裝置，還包括用以監視所述光發射裝置雷射功率的監視裝置，而所述的監視裝置，和所述的發射裝置及檢測裝置安置在一個導線連接板上，在其上形成一個導線連接圖形。
9.根據權利要求1的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元固定在一個基座單元上，基座單元相對於所述的光發射單元和所述的檢測單元安裝，以使得偏轉部分的方向可在一個垂直於光軸的平面內旋轉。
10.一種光學傳感裝置，包括一個半導體雷射器，用以產生光束；檢測裝置，用以檢測所述的光束；一個半導體基片，提供所述的半導體雷射器和檢測裝置；一個光發射/接收裝置，包括一個固定在所述的半導體基片上的波束分離稜鏡，而所述的檢測裝置安裝在所述的稜鏡下面；和一個覆蓋層單元，用於覆蓋所述的半導體基片，其中所述的覆蓋層單元具有一個用以校準來自所述的半導體雷射器的所述的光束的象差的校準裝置。
11.根據權利要求10的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元包括一個用以透射所述的光束的第一部分和用以遮擋所述的光束的第二部分，所述的校準裝置提供在所述的第一部分上。
12.根據權利要求11的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元在所述的第二部分上具有一個用以反射所述的光束的反射部分。
13.根據權利要求12的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元具有一個和在所述的第二部分上的所述的反射部分一起，用以吸收所述的光束的吸收部分。
14.根據權利要求11的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元把所述的第二部分和所述的校準裝置形成為一體。
15.根據權利要求10的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層還包括一個用以把所述的雷射束從所述的光發射/接收單元反射到所述的光記錄媒介上的反射部分。
16.根據權利要求10的光學傳感裝置，其中安置所述的校準裝置，以便相對於所述的光束的光軸傾斜。
17.根據權利要求10的光學傳感裝置，其中所述裝置還包括在所述的半導體基片上用以監視所述的半導體雷射器的雷射功率的監視裝置。
18.根據權利要求17的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元包括一個用以把所述的雷射束反射到所述的監視裝置上的一個反射部分。
19.根據權利要求10的光學傳感裝置，其中所述的覆蓋層單元固定在一個基座單元上，基座單元相對於所述的光發射裝置和所述的檢測裝置安裝，以使得偏轉部分的方向可在一個垂直於光軸的平面內旋轉。
全文摘要
一種用於光學傳感裝置的光偏轉覆蓋層，具有設置在從光源發射的光束或從裝置外邊返回的光的光路上的反射部分，用於偏轉光束以改變光路。覆蓋層的光偏轉部分有一光吸收部分，用於去除對裝有光偏轉部分的光學設備的工作特性不起作用的無用光。光學傳感裝置包括光發射和檢測裝置、將其輸出的雷射束聚焦和投射到光碟的信號記錄表面上並將由其返回的光導向光發射和檢測裝置的光學系統、和具有設在光路上偏轉光束以使光路彎曲的光偏轉部分。
文檔編號G11B7/13GK1427402SQ0214063
公開日2003年7月2日 申請日期1996年6月19日 優先權日1995年6月19日
發明者久米英廣, 齊藤公博, 佐藤修三, 久保毅 申請人:索尼公司