专利名称：一种与数字通用盘和可录入光盘兼容的光拾取器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有两个光源的光拾取器，该两个光源的波长互不相同，尤其涉及一种具有两个光源和一物镜的光拾取器。
一种光拾取器包括一激光二极管、一物镜和一光电探测器，用于记录和再现诸如视频、音频或高密度数据的信息。一用作记录介质的光盘包括一具有均匀厚度的塑料或玻璃介质，光线通过该塑料或玻璃介质从激光二极管入射；和一位于该介质上的信号记录表面，该信号记录表面上记录有信息。
近来，有一种商品化的数字视盘叫做数字通用盘(DVD)，与现有的具有基底层厚度为1.2mm的光盘(CD)或可录入CD(CD-R)相比，该DVD基底层厚度削减为0.6mm而记录密度却很高。
为了制作这样与现有CD兼容的DVD，已提出了适于光拾取器的使用波长为650nm的光束的各种方法。这些方法有环形屏蔽法、双透镜法，全息照相法以及液晶遮光器法。
对于波长为780nm的光束，CD-R反射率为70％或更大。该反射率与现有CD的反射率相同。然而，对于用于DVD的波长为650nm的光束，CD-R的反射率降到10％或更小。结果，使用上述方法的光拾取器与DVD和CD都兼容，而不可能使该上述的光拾取器与DVD和CD-R都兼容。
为了解决这个问题，已经提出了多种用于构成使用780nm波长和650nm波长光两种光的光拾取器的技术。其中提出来的一种技术使用包括一物镜和一光电探测器的两个光拾取器。其另一种技术使用包括两个光源、一物镜和一光电探测器的一光拾取器。
由于该第一种技术使用两个光拾取器，因此它能与DVD、CD及CD-R兼容，但它增加了制作成本并使得小型化困难。该第二种技术在一光拾取器中汇集了一透镜和两个光源。这样的结合，需要许多光学元件。结果，不仅削减元件个数困难，而且小型化也困难。
为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有改进结构的光拾取器，该光拾取器能与DVD、CD和CD-R兼容。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种与使用不同波长光束的盘兼容的光拾取器，该光拾取器包括第一和第二光源，用于各自发射具有互不相同的波长并同样线偏振的第一和第二光束，其中第一和第二光源中的一个按照装入盘发射光；一物镜；一偏振光束分离器；一四分之一波长晶片和一全反射元件，其中该偏振光束分离器、四分之一波长晶片和全反射元件这样设置形成第一光路，其中由第一光源发射的第一光束经由该偏振光束分离器和物镜射向装入盘，且由装入盘反射的第一光束经由该物镜和该偏振光束分离器射向第一光源；形成第二光路，其中由第二光源发射的第二光束经由该偏振光束分离器、四分之一波长晶片、全反射元件、四分之一波长晶片、偏振光束分离器和物镜射向装入盘，且由装入盘反射的第二光束经由该物镜、偏振光束分离器、四分之一波长晶片、全反射元件、四分之一波长晶片和偏振光束分离器射向第二光源。
按照本发明的另一个方面，提供了一种与使用不同波长光束的盘兼容的光拾取器，该光拾取器包括第一和第二光源，用于各自发射具有互不相同的波长并同样线偏振的第一和第二光束，其中第一和第二光源中的一个按照一装入盘发射光；一物镜；和一光耦合器，其中该光耦合器反射第一光束，使得由该第一光源反射的第一光束经由物镜达到该盘，并使得由该盘反射并通过物镜的该第一光束射向该第一光源，并且该光耦合器改变第二光束的光路，使得由该第二光源发射的第二光束经由物镜射向该盘，并使得由该盘反射并通过物镜的第二光束射向第二光源。
参照附图对本发明的优选实施例进行描述，附图中
图1A和图1B是解释按照本发明的一个优选实施例的光拾取器的光学系统的示意图；图2是解释按照本发明的另一个优选实施例的光拾取器的光学系统的示意图，该光学系统不同于图1A和图1B的光学系统；图3展示了其中集成了用于具有不同波长的两束光中的每束光的光源和光电探测器的光拾取器；
图4展示了其中集成了用于单个特定光束的一光源和一光电探测器的光拾取器；和图5展示了其中光源和光电探测器彼此分离的光拾取器。
将参照附图对本明的优选实施例加以详述。
图1A和图1B大略地示出按照本发明的一个优选实施例的一光拾取器的光学系统，其中，为便于理解，稍微夸大了由光学系统形成的光路。在图1A和图1B中，光源11和12产生具有互不相同的波长和相同的S-偏振分量的第一和第二线偏振光束。在此，S-偏振分量是基于将在后述的一偏振光束分离器14来限定的。光耦合器13包括一偏振光束分离器14、一四分之一波长晶片15和一全反射元件16。图1A和图1B中示出的光耦合器13是一集成了偏振光束分离器14、四分之一波长晶片15和全反射元件16的单模块。光耦合器13使得第一和第二光束的光路互不相同，并且将从光源11和12入射的第一和第二光束传送到物镜17。物镜17将从光耦合器13入射的第一或第二光束聚焦在一相应盘的信号记录表面。具有用于传送或反射线偏振光的光学特征的偏振光束分离器14被如此构造和安排，即，使得从光源11入射的第一光束反射到物镜，并且从光源12入射的第二光束反射到四分之一波长晶片15。四分之一波长晶片15是在偏振光束分离器14的表面垂直于物镜17的光学轴而形成的，并且全反射元件16在四分之一波长晶片15的表面依次形成。该全反射元件16是借助于镀膜或类似手段用一种具有全反射特性的材料制成并形成于四分之一波长晶片15的表面。
参照图1A示出的由光源11产生的第一光束的光路，从光源11入射到光耦合器13的第一光束具有S-偏振分量，并由偏振光束分离器14反射。反射的第一光束由物镜17入射到盘18。由盘18反射的第一光束再一次通过物镜17，然后由偏振光束分离器14反射。该反射后的第一光束传送到光源11。
参照图1B示出的由光源12产生的第二光束的光路，将从光源12入射到偏振光束分离器14的第二光束线偏振化，该第二光束具有S-偏振分量，并由偏振光束分离器14反射。反射的第二光束入射到四分之一波长晶片15。四分之一波长晶片15将入射的第二光束相移π/2。结果，线偏振化的第二光束改变为圆偏振光。该圆偏振化的第二光束由全反射元件16全反射。四分之一波长晶片15将全反射的第二光束再一次相移π/2。结果，将第二光束由圆偏振光改变为具有P-偏振分量的线偏振光。由四分之一波长晶片15入射的具有P-偏振分量的第二光束通过偏振光束分离器14。经过偏振光束分离器14的第二光束通过物镜17，然后入射到盘18。由盘18反射的第二光束再一次经过物镜17，然后入射到光耦合器13。由于从物镜入射到光耦合器13的第二光束仍具有P-偏振分量，偏振光束分离器14将入射的第二光束传送到四分之一波长晶片15。四分之一波长晶片15对入射的第二光束进行移相并将其改变为圆偏振光束。圆偏振的第二光束由全反射元件16反射，并入射回到四分之一波长晶片15。四分之一波长晶片15将入射的第二光束改变为线偏振光束。结果获得的具有P-偏振分量的第二光束入射到偏振光束分离器14。偏振光束分离器14对由四分之一波长晶片15入射的第二光束进行反射，且由偏振光束分离器14反射的第二光束射向光源12。
图2展示出将图1A和图1B中所示的光耦合器13分离为一偏振光束分离器14、一四分之一波长晶片15和一全反射元件16的实例。图2中所示的偏振光束分离器14安排在与图1A和图1B所示的光学系统的该分离器相同的位置。四分之一波长晶片15和全反射元件16安排在与一物镜17的光轴方向垂直的位置。四分之一波长晶片15安排在从偏振光束分离器14空隔开的一位置。然后，该全反射元件16安排在从四分之一波长晶片15空隔开的一位置。全反射元件16是在朝向四分之一波长晶片15的平板基底层19的一表面覆盖一层全反射材料而形成的。四分之一波长晶片15和全反射元件16具有与参照图1A和图1B所描述的那些器件相同的光学特性。图2中所示的光学系统具有与参照图1A和图1B所描述的光学系统相同的光学特性，相应地略去了对图2中光学系统的描述。
图3到图5示出了采用参照图1A和图1B所描述的光学系统的光拾取器。在图3所示的光学系统中，一长波光源和光电探测器21具有含一单模块的结构，在该单模块中一光源产生长波长激光，并集成有相应于该光源的一光拾取器。同样，一短波长光源和光电探测器22具有含一单模块的结构，在该单模块中一光源产生短波长激光，并集成有相应于该光源的一光拾取器。由于光耦合器13与参照图1A和图1B所描述的该器件具有相同功能，因而省略了对其的详述。
在装入厚度为1.2mm的如CD、CD-R的光盘18A的情况下，长波长光源和光电探测器21用于波长为780nm的激光。由长波长光源和光电探测器21发射的光经光耦合器13入射到物镜17，并由物镜17聚焦于光盘18A的信号记录表面(未示出)。由光盘18A的信号记录表面反射的光通过物镜17和光耦合器13，然后入射到长波长光源和光电探测器21。
在装入厚度为0.6mm的如DVD的光盘18B的情况下，短波长光源和光电探测器22用于波长为650nm的激光。短波长光源和光电探测器22发射的光经光耦器13入射到物镜17。物镜17将入射光聚焦于光盘18B的信号记录表面(未示出)。由光盘18B的信号记录表面反射的光再一次通过物镜17和光耦器13，然后入射到短波长光源和光电探测器22。
图4示出了一光拾取器的光学系统，其中使用一短波长光源32、一光束分离器23和一光电探测器24代替了图3所示的短波长光源和光电探测器22。光束分离器23被如此构造和安排，即，使得从短波长光源32入射的光能够传送并且从光耦合器13入射的光能够反射。由长波长光源和光电探测器21发射的光形成与参照图3所描述的该部分相同的光路。由短波长光源32发射的光透过光束分离器23然后入射到光耦合器13。由光耦合器13入射到光束分离器23的光由光束分离器23反射。反射光入射到光电探测器24。
图5所示的一光拾取器使用一长波长光源31、一光束分离器33和一光电探测器34代替了图4所示的长波长光源和光电探测器21。该光束分离器被如此构造和安排，即，使得从长波长光源31入射的光能够传送并且从光耦合13入射的光能够反射。由于光束分离器33的功能与参照图4所描述的光束分离器23相同，因而省去了对其的详述。
图3到图4所示的光拾取器使用如上所述图1A和1B所示的光耦器13。参照图2所述的偏振光束分离器14、四分之一波长晶片15和全反射元件16的结合，具有与光耦合器13相同的光学特征。这样，本领域技术人员能完全理解以偏振光束分离器14、四分之一波长晶片15和全反射元件16代替光耦合器13的光拾取器。
如上所述，为了改变从不同光源发射并具有不同波长的光束的光路，按照本发明的一光拾取器使用一具有很高光利用效率的单个光耦合器且特别有益于一记录和再现光拾取器。该光耦合器由少量光学器件组成，因而使得该光拾取器紧凑且成本下降。
虽然在此仅具体描述了本发明的某些实施例，但应该清楚的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行许多修改。
权利要求
1.一种与使用具有不同波长的光束的盘兼容的光拾取器，该光拾取器包括第一和第二光源，用于各自发射具有互不相同的波长并同样线偏振的第一和第二光束，其中第一和第二光源中的一个按照一装入的盘发射光；一物镜；一偏振光束分离器；一四分之一波长晶片；以及一全反射元件，其中该偏振光束分离器、该四分之一波长晶片和该全反射元件这样安排使得形成第一光路，其中由第一光源发射的第一光束经由该偏振光束分离器和物镜射向装入盘，且由装入盘反射的该第一光束经由该物镜和该偏振光束分离器射向第一光源；使得形成第二光路，其中由第二光源发射的第二光束经由该偏振光束分离器、该四分之一波长晶片、该全反射元件、该四分之一波长晶片、该偏振光束分离器和物镜射向装入盘，且由装入盘反射的第二光束经由该物镜、该偏振光束分离器、该四分之一波长晶片、该全反射元件、该四分之一波长晶片和该偏振光束分离器射向第二光源。
2.按照权利要求1所述的光拾取器，其中所述偏振光束分离器、所述四分之一波长晶片和所述全反射元件集成于一单模块。
3.按照权利要求1所述的光拾取器，其中所述全反射元件是由在朝向该四分之一波长晶片的一平板基底层表面上形成一具有全反射特性的材料而制成的。
4.按照权利要求1所述的光拾取器，其中所述全反射元件是一形成于该四分之一波长晶片表面进而由该四分之一波长晶片入射的第二光束能全部反射的具有全反射特性的材料。
5.按照权利要求1所述的光拾取器，还包括一光电探测器，用于探测由装入盘反射然后经该偏振光束分离器射向该第一光源的第一光束。
6.按照权利要求5所述的光拾取器，其中所述光电探测器和所述第一光源集成于一单模块。
7.按照权利要求1所述的光拾取器，还包括一光束分离器，用于传送由该第一光源射向该偏振光束分离器的光，并反射由该偏振光束分离器射向第一光源的光；以及一光电探测器，用于接收由该光束分离器反射的该第一光束。
8.按照权利要求1所述的光拾取器，还包括一光电探测器，用于探测由装入盘反射然后经该偏振光束分离器射向该第二光源的光。
9.按照权利要求8所述的光拾取器，其中所述光电探测器和所述第二光源集成于一单模块。
10.按照权利要求1所述的光拾取器，还包括一光束分离器，其安装于该偏振光束分离器和该第二光源之间的第二光路上，用于从形成于该第二光源和该偏振光束分离器之间的第二光路中分离从偏振光束分离器射向第二光源的第二光束；以及一光电探测器，用于接收由该光束分离器分离的第二光束。
11.按照权利要求1所述的光拾取器，其中所述第一光束具有比所述第二光束相对较长的波长。
12.按照权利要求11所述的光拾取器，其中，当装入盘是一CD-R时使用从所述第一光源发射的所述第一光束；而当装入盘是一DVD的时候，使用从所述第二光源发射的所述第二光束。
13.一种与使用具有不同波长的光的盘兼容的光拾取器，包括第一和第二光源，用于各自发射具有互不相同的波长并同样线偏振的第一和第二光束，其中第一和第二光源中的一个按照一装入的盘发射光；一物镜；以及一光耦合器，其中该光耦合器反射第一光束，使得由该第一光源发射的第一光束经由该物镜射向该盘，并使得由该盘反射并通过物镜的该第一光束射向该第一光源，并且该光耦合器改变第二光束的光路，使得由该第二光源发射的第二光束经由该物镜射向该盘，并使得由该盘反射并通过该物镜的该第二光束射向该第二光源。
14.按照权利要求13所述的光拾取器，其中所述光耦合器包含一偏振光束分离器、一四分之一波长晶片和一全反射元件，其中该偏振光束分离器、该四分之一波长晶片和该全反射元件这样安排使得由该第一光源入射到该偏振光束分离器的该第一光束经由物镜射向该盘，并使得由该第二光源入射到该偏振光束分离器的该第二光束依次通过该偏振光束分离器和该四分之一波长晶片，然后入射到该全反射元件。
15.按照权利要求14所述的光拾取器，其中所述偏振光束分离器、所述四分之一波长晶片和所述全反射元件集成于一单模块。
16.按照权利要求14所述的光拾取器，其中所述全反射元件是由在朝向该四分之一波长晶片的一平板基底层表面形成一具有全反射特性的材料而制成的。
17.按照权利要求14所述的光拾取器，其中所述的全反射元件是一具有全反射特性的材料，其形成于该四分之一波长晶片表面与该偏振光束分离器相反的一面。
18.按照权利要求13所述的光拾取器，还包括一光电探测器，用于探测由该光耦合器反射然后射向该第一光源的第一光束。
19.按照权利要求18所述的光拾取器，其中所述该光电探测器和该第一光源集成于一单模块。
20.按照权利要求13所述的光拾取器，还包括一光束分离器，用于传送由该第一光源射向该光耦合器的光，并反射由该耦合器射向该第一光源的光；以及一光电探测器，用于探测由该光束分离器反射的该第一光束。
21.按照权利要求13所述的光拾取器，还包括一光电探测器，用于探测由该光耦合器反射然后射向该第二光源的第二光束。
22.按照权利要求21所述的光拾取器，其中所述光电耦合器和所述第二光源集成于一单模块。
23.按照权利要求13所述的光拾取器，还包括一光束分离器，用于传送由该第二光源射向该光耦合器的光，并反射由该耦合器射向该第二光源的光；以及一光电探测器，用于接收由该光束分离器反射的该第二光束。
24.按照权利要求13所述的光拾取器，其中该第一光束具有比该第二光束相对较长的波长。
25.按照权利要求24所述的光拾取器，其中，当装入盘是一CD-R时，使用从所述第一光源发射的所述第一光束；而当装入盘是一DVD时，使用从所述第二光源发射的所述第二光束。
全文摘要
一种用于使用互不相同的波长的光的两种盘的光拾取器,包括:第一和第二光源,用于各自发射具有互不相同的波长并且同样线偏振的第一和第二光束,其中第一和第二光源中的一个按照一装入盘发射光;一物镜;一偏振光束分离器;一四分之一波长晶片和一全反射元件。该光拾取器制作紧凑,成本较低。并且,该偏振光束分离器、四分之一波长晶片和全反射元件各自具有很高光利用率,适用于记录和再现光盘。
文档编号G11B7/00GK1195846SQ98104278
公开日1998年10月14日 申请日期1998年1月19日 优先权日1997年1月20日
发明者成平庸 申请人:三星电子株式会社