專利名稱：球面像差校正設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球面像差校正設(shè)備，其配置在光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng) 中，以校正在光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的球面像差。
背景技術(shù)：
近來，如光盤(下文稱為CD)或多功能數(shù)碼光盤(下文稱為DVD)的 光記錄介質(zhì)變得越來越廣范以及應(yīng)用越來越普遍。此外，為了增加光記錄介 質(zhì)的信息量，已經(jīng)開始研究有關(guān)高密度的光記錄介質(zhì)。例如，如藍光盤(已 被注冊商標；下文稱為BD)或HD-DVD(下文， 一般地稱為高密度光盤)的 高密度光記錄介質(zhì)已經(jīng)進入商業(yè)實踐。當(dāng)這樣的光記錄介質(zhì)被讀取或?qū)懭霑r，通常是使用光學(xué)拾取設(shè)備，將光 .束投射在光記錄介質(zhì)上，從而可再現(xiàn)或在光記錄介質(zhì)上記錄信息。光學(xué)拾取 設(shè)備包括物鏡和光源，并且物鏡的數(shù)值孔徑(NA)以及光源波長根據(jù)光記 錄介質(zhì)的類型具有不同的值。例如，對于CD來說，物鏡的NA為0.50，光 源的波長為780nm。對于DVD來說，物鏡的NA為0.65，光源的波長為650nm。 對于BD來說，物鏡的NA為0.85，光源的波長為405nm。如上所述，由于物鏡的NA以及波長根據(jù)光記錄介質(zhì)的類型具有不同的 值，所以可考慮對于不同的光記錄介質(zhì)使用不同的光學(xué)拾取設(shè)備。但是，更 簡便的是使用一個光學(xué)拾取設(shè)備，來讀取和寫入多種類型光記錄介質(zhì)，并且 現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了多種光學(xué)拾取設(shè)備，其能夠支持多種類型光記錄介質(zhì)的兼容 性。此外，在這些光學(xué)拾取設(shè)備中，考慮到設(shè)備組裝的簡易性和較小尺寸規(guī) 模，已經(jīng)存在一種具有一個物鏡的光學(xué)拾取設(shè)備，其能夠?qū)墓庠此l(fā)射的 光束聚焦到光記錄介質(zhì)上如果配置在光學(xué)拾取設(shè)備中的一個物鏡支持多種類型光記錄介質(zhì)，則由 于用于保護記錄層的透明覆蓋層根據(jù)不同類型的光學(xué)記錄介質(zhì)具有不同的 厚度值，所以在該光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)中會發(fā)生球面像差。因此，傳統(tǒng) 的方法是使用球面像差校正元件，其能夠校正球面像差，并配置在光學(xué)拾取
設(shè)備中，從而來校正球面像差。例如，JP-A-2003-207714提出了一種能夠支持高密度光盤、DVD和CD 的光學(xué)拾取設(shè)備。所述光學(xué)拾取設(shè)備包括物鏡，其被設(shè)計成僅僅支持高密 度光盤；第一相位校正單元，僅僅校正用于DVD光束的相位以及使得用于 高密度光盤和CD的光束在不改變相位的情況下穿過；和第二相位校正單元， 僅僅校正用于CD的光束的相位以及使得用于高密度光盤和DVD的光束在 不改變相位的情況下穿過；從而這一物鏡能夠支持在三種類型的光盤上記錄 或再現(xiàn)信息。應(yīng)注意的是，所述的第一和第二相位校正單元對應(yīng)于上述的球 面像差校正元件。此外，JP-A-2006-73076禾n JP-A-2005-322301公開了一種能夠支持高密 度光盤、DVD以及CD的光學(xué)拾取設(shè)備。所述光學(xué)拾取設(shè)備具有這樣的結(jié) 構(gòu)，其用作衍射光柵并形成在具有限制孔功能的元件表面，并且所述光學(xué)拾 取設(shè)備配置在物鏡的前方。通過對穿過所述元件的具有多個波長的光束產(chǎn)生 衍射光，能夠校正球面像差。利用這一點，光學(xué)拾取設(shè)備中的這一物鏡能夠 支持三種類型光盤。應(yīng)注意的是，JP-A-H10—92000公開了與兩種類型光記 錄介質(zhì)對應(yīng)的關(guān)于光學(xué)頭設(shè)備的技術(shù)，所述光學(xué)頭設(shè)備包括配置在光學(xué)路徑 上的液晶全息圖，并且可利用液晶全息圖的衍射功能來提高光效率，從而可 校正球面像差。然而，在使用JP-A-2003-207714中的球面像差校正元件的情況下，如果 物鏡適合于需要大數(shù)值孔徑的高密度光盤，如果采用無窮大入射角結(jié)構(gòu)，即 從每一個光源所發(fā)射的光束以平行光線的狀態(tài)進入物鏡，在對于透明覆蓋層 的厚度較大并且到記錄層的焦點長度最大的CD進行再現(xiàn)的情況下，如圖 9A-9C所示，工作距離WD3變得非常短，所述工作距離為物鏡的末端和光 記錄介質(zhì)之間的距離，所以問題在于在光記錄介質(zhì)和物鏡之間很有可能發(fā) 生碰撞。關(guān)于這一點，如JP-A-2006-73076和JP-A-2005-322301所示，如果由形 成衍射光柵的透明材料制成的元件(球面像差校正元件)配置在物鏡的前方， 以使具有預(yù)定角度的發(fā)散光線進入物鏡，從而校正球面像差，那么可使得對 CD進行再現(xiàn)或記錄的工作距離WD得到擴展。因此，能夠解決上述工作距 離WD非常短的問題，同時解決對于每一光記錄介質(zhì)的球面像差問題。然而，
在將其上形成衍射光柵的透明元件配置在該光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)中的 情況下，會存在這樣的問題，即具有最初被設(shè)置為穿透不發(fā)生衍射部分的波 長的光束在穿透該部分時透光度降低。為此，會出現(xiàn)光學(xué)拾取設(shè)備的光透射 率的問題。此外，雖然通過使用JP-A-H10-92000所公開的液晶全息圖能夠改善光透 射率，從而校正球面像差，但是在JP-A-H10-92000中所公開的結(jié)構(gòu)僅支持兩 種類型的光記錄介質(zhì)。因此，為了支持三種類型的光記錄介質(zhì)或支持兩種類 型的光記錄介質(zhì)中的至少一種是兩層記錄的情況，必須提供多個液晶全息 圖。因此，存在組件數(shù)目增加的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種球面像差校正設(shè)備，其能夠改善支持多種類型 光記錄介質(zhì)的光學(xué)拾取設(shè)備的光傳輸率，抑制配置在光學(xué)系統(tǒng)中組件個數(shù)的 增長，并且減少物鏡和光記錄介質(zhì)之間碰撞的可能性，還能夠校正光學(xué)系統(tǒng) 內(nèi)所產(chǎn)生的球面像差。本發(fā)明提供一種球面像差校正設(shè)備，其配置在光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng) 中用以校正球面像差，所述光學(xué)拾取設(shè)備至少支持第一光記錄介質(zhì)和第二光 記錄介質(zhì)，并且所述第二光記錄介質(zhì)具有比所述第一光記錄介質(zhì)大的工作數(shù)值孔徑。所述球面像差校正設(shè)備包括第一區(qū)域，其功能在于將用于所述第 一光記錄介質(zhì)的第一光束轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定發(fā)散角度的發(fā)散光線；以及第二區(qū)域，其圍繞所述第一區(qū)域而形成，并且其功能在于當(dāng)用于所述第二光記錄介 質(zhì)的第二光束進入所述第二區(qū)域時，改變所述第二光束的相位分布。所述第 一區(qū)域和所述第二區(qū)域的功能能夠被電性的開啟或關(guān)閉。根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，所述球面像差校正設(shè)備包括第一區(qū)域，其能夠校正用 于第一光記錄介質(zhì)的第一光束的球面像差；第二區(qū)域，其能夠校正用于第二 光記錄介質(zhì)的第二光束的球面像差；并且能夠控制所述第一區(qū)域和第二區(qū)域 的功能開啟和關(guān)閉。因此，如果有必要，通過關(guān)閉所述第一區(qū)域和所述第二 區(qū)域的功能，能夠阻止穿透球面像差校正設(shè)備的光束的光透射率的不必要的 降低。因此，如果對光學(xué)拾取設(shè)備配置這種球面像差設(shè)備，則能夠提高光學(xué) 拾取設(shè)備內(nèi)的光傳輸率。 此外，由于一個球面像差校正設(shè)備能夠校正對于兩種類型光束的球面像 差，所以能夠抑制在光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)配置的組件個數(shù)增加。此外， 在對于球面像差校正設(shè)備所配置的兩個球面像差校正區(qū)域中在區(qū)域內(nèi)部校 正內(nèi)球面像差的方法允許具有預(yù)定角度的發(fā)散光線進入物鏡，從而消除球面像差。為此，將其配置在至少支持BD和CD的光學(xué)拾取設(shè)備內(nèi)。當(dāng)對設(shè)置 為具有較小有效直徑和較遠焦點的CD進行記錄或再現(xiàn)時，與通過改變光束 的相位分布來校正球面像差的情況相比，工作距離(WD)能夠增加，所述 工作距離是物鏡末端和光記錄介質(zhì)之間的距離。因此，如果使用本發(fā)明的球 面像差校正設(shè)備，則物鏡的工作距離WD能夠增加，從而物鏡和光記錄介質(zhì) 之間碰撞的可能性減小。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，具有上述結(jié)構(gòu)的球面像差校正設(shè)備包括: 液晶元件，其包含液晶；以及第一和第二透明電極，將所述液晶夾在中間； 以及所述第一和第二透明電極中至少一個的電極圖案包括兩種類型的圖案， 從而形成所述第一區(qū)域和第二區(qū)域。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過液晶元件來實現(xiàn)用于電子開啟以及關(guān)閉兩個球面像 差校正區(qū)域的功能的結(jié)構(gòu)，所以是很容易實現(xiàn)的。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，對于具有上述結(jié)構(gòu)的球面像差校正設(shè)備， 在所述第一區(qū)域內(nèi)的電極圖案是同心干涉圖案，從而在所述第一透明電極和 所述第二透明電極之間施加電壓時，所述第一光束被衍射并且被轉(zhuǎn)換成發(fā)散 光線；以及在所述第二區(qū)域內(nèi)的電極圖案具有多個同心區(qū)域，并且在每一所 述同心區(qū)域中能夠調(diào)整在所述第一透明電極和所述第二透明電極之間所施 加的施加電壓，從而通過調(diào)整所述施加電壓能夠改變所述第二光束的相位分 布。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠容易地實現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，其配置有通過允許具有預(yù) 定角度的發(fā)散光線進入物鏡來校正球面像差的區(qū)域，以及通過改變光束的相 位分布來校正球面像差的區(qū)域。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備的實施例結(jié)構(gòu)的橫截面圖。 圖2A為從底部觀測圖1所示的球面像差校正設(shè)備的平面視圖。
圖2B為從頂部觀測圖1所示的球面像差校正設(shè)備的平面視圖。圖3A為顯示根據(jù)本實施例的球面像差校正設(shè)備的第一區(qū)域結(jié)構(gòu)示意 圖，為從第二透明電極側(cè)所觀測到的第一區(qū)域的平面視圖。圖3B為顯示根據(jù)本實施例的球面像差校正設(shè)備的第一區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖， 為沿圖3A中的線A-A所切的橫截面圖。圖4為顯示進入根據(jù)本實施例的球面像差校正設(shè)備的光束射出時被衍射 成發(fā)散光線的示意圖。圖5A為解釋利用本實施例的球面像差校正設(shè)備的第二區(qū)域所執(zhí)行的球 面像差校正的示意。圖5B為解釋利用本實施例的球面像差校正設(shè)備的第二區(qū)域所執(zhí)行的球 面像差校正的示意圖。圖6為顯示根據(jù)本實施例的支持BD、DVD以及CD的光學(xué)拾取設(shè)備的 光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7A顯示本實施例的配置在光學(xué)拾取設(shè)備的相移元件結(jié)構(gòu)示意圖。圖7B為沿圖7A中的線B-B所切的橫截面圖。圖8A為顯示本實施例的在光學(xué)拾取設(shè)備的光記錄介質(zhì)上對光束聚集的情況示圖，其顯示光記錄介質(zhì)15為BD的情況。圖8B為顯示本實施例的在光學(xué)拾取設(shè)備的光記錄介質(zhì)上對光束聚集的情況示圖，其顯示光記錄介質(zhì)15為DVD的情況。圖8C為顯示本實施例的在光學(xué)拾取設(shè)備的光記錄介質(zhì)上對光束聚集的情況示圖，其顯示光記錄介質(zhì)15為CD的情況。圖9A用于說明使用傳統(tǒng)球面像差校正元件情況下的問題的示意圖。 圖9B用于說明使用傳統(tǒng)球面像差校正元件情況下的問題的示意圖。 圖9C用于說明使用傳統(tǒng)球面像差校正元件的情況下的問題的示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，這里所描述的實施例 僅僅是一個示例，本發(fā)明并不局限為此處描述的實施例。圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的球面像差校正設(shè)備結(jié)構(gòu)的橫截面圖。此 外，圖2A和圖2B為顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的球面像差校正設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面視圖。圖2A示出了從底部觀測圖l所顯示的平面視圖，而圖2B示出了從頂部觀測圖l所顯示的平面視圖。應(yīng)注意的是，本實施例的球面像差校正設(shè)備100具有兩個區(qū)域，包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，這兩個區(qū)域分別具有不同的 功能，隨后將進行描述。但是，在圖1和2B中省略了第一區(qū)域中第二透明 電極102b的詳細圖案。如圖l、 2A以及2B所示，本實施例的球面像差校正設(shè)備100包括液 晶101;第一透明電極102a以及第二透明電極102b，排列為使得液晶101 夾在中間；兩個透明襯底103，將由液晶101和透明電極102a和102b構(gòu)成 的部分夾在中間。液晶IOI由例如向列的液晶等構(gòu)成，當(dāng)施加電壓以穿過透 明電極102a和102b時，取向方向(orientation direction)改變。透明電極102a 和102b由例如ITO (氧化銦錫)構(gòu)成，具有對液晶101施加電壓的功能。 透明襯底103由例如玻璃等構(gòu)成，具有支持透明電極102a和102b的功能。如圖2所示，在透明電極102a和102b中，第一透明電極102a由未被圖 案化的電極構(gòu)成，并用作共用電極。相反，第二透明電極102b具有兩種類 型的電極圖案(將在后面進行詳細描述)，從而球面像差校正設(shè)備100包括 具有不同功能的第一區(qū)域和第二區(qū)域。下面將描述球面像差校正設(shè)備100的第一區(qū)域和第二區(qū)域的結(jié)構(gòu)和操 作。首先，將參照圖3A和圖3B描述第一區(qū)域。圖3A為顯示本實施例的球 面像差校正設(shè)備100的第一區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖，圖3A是從第二透明電極102b 側(cè)所觀測到的第一區(qū)域的平面視圖。圖3B為沿圖3A中的線A-A所切開的 橫截面圖。如圖3A所示，配置在第一區(qū)域中的第二透明電極102b具有同心干涉圖 案的電極圖案。此外，液晶101具有折射率(no)，當(dāng)在第一透明電極102a 和第二透明電極102b之間不施加電壓時，該折射率在第一區(qū)域的整個區(qū)域 中是相同的，并且其取向?qū)τ诖┩敢壕?01的光束不產(chǎn)生影響。因此，如果在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間不施加電壓， 則光束穿透第一區(qū)域而不受其影響。相反，如果在電極之間施加電壓，那么 在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間的液晶101 (參見圖3B)改 變其取向方向，以使在該位置的折射率變化(從nQ至ni)。因此，如圖4 所示，在第一區(qū)域中以同心的方式交替地形成具有n。折射率的部分和具有 W折射率的部分，以使第一區(qū)域?qū)θ肷涔馐M行衍射，以產(chǎn)生發(fā)散光線(例 如第一序列光)。應(yīng)注意的是，圖4為顯示進入根據(jù)本實施例的球面像差校正設(shè)備100的光束射出時被衍射成發(fā)散光線的示意圖。此外，雖然其中沒有顯示其詳細結(jié)構(gòu)，但是在第一區(qū)域中的第二透明電極102b是潛在相同的，并且其通過一 個導(dǎo)線與球面像差校正設(shè)備100的驅(qū)動電路(未示出)相連。此外，用作共 同電極的第一透明電極102a也通過一個導(dǎo)線與上述驅(qū)動電路相連。當(dāng)用于第一光記錄介質(zhì)的第一光束進入球面像差校正設(shè)備100時，在第 一區(qū)域中形成第二透明電極102b的同心干涉圖案，以產(chǎn)生具有預(yù)定發(fā)散角 度a的發(fā)散光(參見圖4)。因此，球面像差校正設(shè)備IOO可以校正在第一 光束中發(fā)生的球面像差。第二透明電極102b的同心干涉圖案與由第一光束和會聚光線之間的干 涉產(chǎn)生的圖案相同，所述第一光束是從光學(xué)拾取設(shè)備的光源所發(fā)射的并且進 入球面像差校正設(shè)備100的光束;而所述會聚光線是在球面像差校正設(shè)備100 發(fā)射之后進入球面像差校正設(shè)備100的作為具有預(yù)定發(fā)散角度a的發(fā)散光 線，并且在光記錄介質(zhì)上經(jīng)物鏡會聚，然后在形成透明襯底103的第二透明 電極102b的表面上經(jīng)第一光記錄介質(zhì)反射并且穿過物鏡。從而，形成干涉 圖案。接下來，將參照圖1、 2A、 2B、 5A以及5B來描述球面像差校正設(shè)備 100的第二區(qū)域。應(yīng)注意的是，圖5A和5B為用于說明通過利用本實施例的 球面像差校正設(shè)備100的第二區(qū)域所執(zhí)行的球面像差校正的說明示意圖，隨 后將詳細描述。如圖2B所示，第二區(qū)域圍繞第一區(qū)域而形成。換句話說，第二區(qū)域用 于校正可能發(fā)生在第二光束內(nèi)的球面像差，所述第二光束是用于其工作數(shù)值 孔徑大于第一光記錄介質(zhì)的第二光記錄介質(zhì)(即，第二光束具有比第一光束 更大的有效直徑)。在第二區(qū)域內(nèi)，形成第二透明電極102b的電極圖案，以具有多個同心 區(qū)域。所述同心區(qū)域是彼此分開的，從而它們之間彼此不接觸(圖2B的黑 色圓圈部分對應(yīng)于它們之間的間隙，從而它們彼此之間不接觸)。此外，所 述多個區(qū)域分別連到導(dǎo)線104，以使可單獨對多個區(qū)域施加電壓。應(yīng)注意的
是，導(dǎo)線104連接至球面像差校正設(shè)備100的驅(qū)動電路(未示出)。此外， 如果在所述多個區(qū)域中的某些區(qū)域總施加相同的電壓，那么與施加相同電壓 的區(qū)域連接的多個導(dǎo)線104可集合成與上述驅(qū)動電路連接的一個導(dǎo)線。同樣，在第二區(qū)域內(nèi)，與第一區(qū)域的情況類似，液晶101具有折射率(ri())， 如果在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間不施加電壓，該折射率 在第二區(qū)域的整個區(qū)域中是相同的，并且其取向?qū)τ诖┩敢壕?01的光束不 產(chǎn)生影響。因此，如果在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間不施 加電壓，則光束穿透第二區(qū)域而不受其影響。相反，如果在電極之間施加電 壓，那么在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間的液晶101 (參見 圖l)改變其取向方向，以使在該位置的折射率變化(從rio至m)。因為如上所述形成第二透明電極102b以在第二區(qū)域中具有多個同心區(qū) 域，從而可獨立對每一個區(qū)域(同心區(qū)域)施加電壓，所以在每一個同心區(qū) 域中可調(diào)整在第一透明電極102a和第二透明電極102b之間所施加的電壓， 從而在每一個區(qū)域(同心區(qū)域)中可控制液晶102的折射率。圖5A顯示了當(dāng)光學(xué)拾取設(shè)備再現(xiàn)第二光記錄介質(zhì)時，可能發(fā)生在第二 光束(由實線所示)內(nèi)的球面像差。如圖5A所示，球面像差在遠離光軸的 邊緣處增加。因此，如果大體上校正了發(fā)生在邊緣處的較大球面像差，則可 抑制由于球面像差造成的再現(xiàn)質(zhì)量的降低。因此，設(shè)計在第二區(qū)域中形成為 第二透明電極102b圖案的多個同心區(qū)域，以具有區(qū)域的個數(shù)以及它們的面 積，從而可正確校正在邊緣處增加的球面像差。然后，利用如上設(shè)計的具有區(qū)域個數(shù)以及它們的面積的同心區(qū)域，調(diào)整 對每個區(qū)域所施加的施加電壓，從而可校正會發(fā)生在第二光束內(nèi)的球面像 差。在這種情況下的相移圖案是由圖5A中的虛線所示的圖案。應(yīng)注意的是， 在第一區(qū)域的第一透明電極102a和第二透明電極102b之間沒有施加電壓。 此外，如圖5所示，實際上需要在多個同心區(qū)域內(nèi)所生成的相移圖案，以生 成具有相同絕對值的負值，但是出于簡便的原因，圖5沒有示出負值。圖5B示出了從圖5A的球面像差(由實線所示)中減去相移圖案(由虛 線所標注的)的結(jié)果。從圖5B中可以理解，如果第二光束被校正以改變在 與第二區(qū)域?qū)?yīng)的部分的其相位分布，那么能夠校正球面像差。應(yīng)注意的是， 考慮到在每一個區(qū)域內(nèi)校正的球面像差的光束有效直徑以及球面像差根據(jù) 物鏡設(shè)計而不同的情況，可正確確定第一區(qū)域和第二區(qū)域的大小。雖然當(dāng)在透明電極102a和102b之間施加電壓時，上述球面像差校正設(shè) 備IOO在第一區(qū)域和第二區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)球面像差校正功能，但是本發(fā)明并不限 于這種結(jié)構(gòu)。有可能采用另一種結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)在透明電極102a和102b之間 不施加電壓時，球面像差被校正，而當(dāng)在透明電極102a和102b之間不施加 電壓時，其不實現(xiàn)球面像差校正功能。此外，雖然在上述實施例中，第一透明電極102a是共用電極，但是有 可能采用另一種結(jié)構(gòu)，其中第一透明電極102a具有與第二透明電極102b相 同的電極圖案。同樣，在這種情況下，也可以獲得上述相同效果。接著，參照在能夠支持BD、 DVD以及CD的光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng) 種配置球面像差校正設(shè)備100的情況下的示例，將進一步詳細描述本發(fā)明的 球面像差校正設(shè)備的效果。圖6為顯示根據(jù)本實施例的可支持BD、 DVD以 及CD的光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。光學(xué)拾取設(shè)備l包括第一光源2，其具有兩種整數(shù)類型的波長，即可 發(fā)射用于CD的具有780nm帶寬的光束，和用于DVD的具有650nm帶寬的 光束；第二光源3，可發(fā)射用于BD的具有450nm帶寬的光束；第一分光器 4以及第二分光器5，其分別反射從光源2和3發(fā)射的光束，并使得來自光 記錄介質(zhì)15 (CD、 DVD、 BD)的反射光穿過，從而將其導(dǎo)向至光電探測器 13， 14;第一準直透鏡6以及第二準直透鏡7，將入射光束轉(zhuǎn)換成平行光線； 二色棱鏡(dichroic prism) 8，將用于CD以及用于DVD的光束進行反射以 及使用于BD的光束穿過；相移元件9，改變用于DVD的光束的相位分布， 以校正球面像差，并且使用于CD以及用于BD的光束穿透而不進行任何操 作，隨后將詳細描述相移元件9的結(jié)構(gòu)；球面像差校正設(shè)備IOO，校正用于 CD以及用于BD光束的球面像差，并且通過開啟和關(guān)閉其功能的控制而不 影響用于DVD的光束；物鏡11，將入射光束集中到光記錄介質(zhì)15的記錄表 面15a;第一光電探測器13，接收來自CD或DVD (光記錄介質(zhì)15)的反 射光，并且將其轉(zhuǎn)換成電信號；和第二光檢測14，接收來自BD (光記錄介 質(zhì)15)的反射光并且將其轉(zhuǎn)換成電信號。應(yīng)注意的是，物鏡11設(shè)計為最優(yōu)地用于在光學(xué)拾取設(shè)備1中的BD上讀 取或?qū)懭胄畔?。因此，?dāng)在具有不同厚度的透明覆蓋層15b的作為光記錄介
質(zhì)15的DVD或CD上再現(xiàn)或記錄信息時，可能產(chǎn)生球面像差。因此，必須 設(shè)計為，當(dāng)從DVD或CD讀取信息時，光學(xué)拾取設(shè)備l能夠校正球面像差。 此外，因為BD對由于透明覆蓋層15b等厚度的改變而發(fā)生的球面像差產(chǎn)生 較大影響，所以優(yōu)選地，如果有必要，可改變球面像差的校正值。因此，設(shè) 計出所述光學(xué)拾取設(shè)備l。所述物鏡11、球面像差校正設(shè)備100以及相移元件9配置在致動器12 上，所述致動器12至少在焦點方向和跟蹤方向上驅(qū)動物鏡11，以使它們能 夠作為一個單元被驅(qū)動。由于這種致動器12的結(jié)構(gòu)是已知的利用永久磁鐵 和線圈之間的電磁力的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所以這里省略其中詳細的描述。應(yīng)注意的 是，它們作為一個單元被驅(qū)動的原因是降低慧形像差的影響，即如果僅驅(qū)動 物鏡ll，則會增加慧形像差。在光學(xué)拾取設(shè)備中配置的球面像差校正設(shè)備IOO與上述結(jié)構(gòu)相同，其中 形成該第一區(qū)域(參見圖1)，以使用于CD的光束被衍射成具有預(yù)定發(fā)散 角度a的發(fā)散光線，從而能夠校正球面像差，并且第二區(qū)域(參見圖1)控 制用于BD的光束的相位分布，從而能夠校正球面像差。應(yīng)注意的是，BD 需要比CD更大的數(shù)值孔徑，所以用于BD光束的有效直徑大于用于CD的 光束的有效直徑。因此通過利用所述球面像差校正設(shè)備100能夠校正用于 BD以及用于CD的光束內(nèi)可能發(fā)生的球面像差。其次，將參照圖7A和圖7B來描述相移元件9。應(yīng)注意的是，圖7A為 顯示相移元件9的結(jié)構(gòu)的平面示意圖，圖7B為沿圖7A中的線B-B所切的 相移元件9的橫截面圖。如圖7A所示，以同心方式在相移元件9中形成多個相移區(qū)域。所述多 個相移區(qū)域由在如圖7B所示的透明襯底16上所形成的臺階構(gòu)成，用每一臺 階來調(diào)整透明襯底16的厚度。因此，穿過相移元件9的光束在各個相移區(qū) 域之間具有相位分布的變化，這是由穿過透明襯底16的時間差所引起。確定該相移元件9的相移區(qū)域的圖案(相移區(qū)域的寬度和透明襯底16 的厚度)，從而能夠校正預(yù)先已經(jīng)過研究的在用于DVD的光束內(nèi)所產(chǎn)生的 球面像差量。應(yīng)注意的是，當(dāng)用于BD的光束或用于CD的光束穿透相移元 件9時，如果改變光束的相位分布是不方便的。因此，例如將在鄰近相移區(qū) 域之間所產(chǎn)生的相移量調(diào)整為每個光束波長的基本整數(shù)倍。如果具有上述結(jié)
構(gòu)，則相移元件9僅僅改變用于DVD的光束的相位分布，不影響用于BD 以及用于CD的光束。此外，該相移元件9配置有孔徑限制部分17，從而在對于用于DVD的 光束不形成相移區(qū)域的邊緣部分執(zhí)行孔徑控制。這個孔徑限制部分17是由 例如以下結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，即通過粘貼可允許用于BD的光束穿透并且對用于 DVD的光束反射的雙色鏡而形成的結(jié)構(gòu)，或通過形成僅僅衍射用于DVD的 光束并且允許用于BD的光束穿透的衍射區(qū)域而形成的結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意的是， 對于用于CD的光束，可以執(zhí)行或可以不執(zhí)行所述孔徑限制部分。此外，雖然在本實施例中相移元件9具有孔徑限制部分17，也有可能采 用另外的結(jié)構(gòu)，即與相移元件9分離地配置用于孔徑限制的濾波器的結(jié)構(gòu)。下面將參照圖6、 8A、 8B和8C主要描述當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)拾取設(shè) 備1在BD、 DVD或CD上執(zhí)行讀出或?qū)懭胄畔r的操作。應(yīng)注意的是，圖 8A至8C為顯示當(dāng)光束被集中在所述光記錄介質(zhì)15上時的情況的示意圖。 圖8A顯示光記錄介質(zhì)15為BD的情況，圖8B顯示光記錄介質(zhì)15為DVD 的情況，圖8C顯示光記錄介質(zhì)15為CD的情況。如圖8A所示，當(dāng)用于BD的光束從第二光源3發(fā)出時，該光束按順序 穿透第二分光器5、第二準直透鏡7以及二色棱鏡8，并且以平行的光線進 入相移元件9。應(yīng)注意的是，按照在致動器12的襯底(未示出)中所形成的 孔徑對進入相移元件9的光束執(zhí)行孔徑限制。如上所述，因為相移元件9不影響用于BD的光束，所以光束穿透相移 元件9并且進入球面像差校正設(shè)備100。當(dāng)用于BD的光束進入球面像差校 正設(shè)備100時，在第一區(qū)域的透明電極102a和102b之間不施加電壓，但是 僅僅在第二區(qū)域的透明電極102a和102b之間施加預(yù)定電壓。因此，第一區(qū) 域內(nèi)的衍射功能被關(guān)閉，而只有在第二區(qū)域內(nèi)的控制相位分布的功能被啟 動。因此能夠改變用于BD的光束的相位分布，從而能夠校正球面像差。通過物鏡11將球面像差校正設(shè)備100改變其相位分布之后的光束集中 在光記錄介質(zhì)(BD) 15上。光束被光記錄介質(zhì)15反射，并且沿著與來時路 徑相同的光學(xué)路徑返回，以進入第二分光器5。接著，光束穿透第二分光器 5，并且被集中在第二光電探測器14上。此外，雖然當(dāng)用于BD的光束進入上述結(jié)構(gòu)的球面像差校正設(shè)備100時，
第一區(qū)域的功能被關(guān)閉，但是也可以采用另一種結(jié)構(gòu)，即在第一區(qū)域的功能 被開啟的狀態(tài)下，能夠校正用于BD光束內(nèi)所發(fā)生的球面像差。如圖8B所示，當(dāng)用于DVD的光束從第一光源2發(fā)出時，該光束按順序 穿透第一分光器4、第一準直透鏡6以及二色棱鏡8，并且以平行的光線進 入相移元件9。應(yīng)注意的是，按照在致動器12的襯底(未示出)中所形成的 孔徑對進入相移元件9的光束執(zhí)行孔徑限制。如上所述，在相移元件9內(nèi)形成多個相移區(qū)域，以校正在用于DVD的 光束內(nèi)發(fā)生的球面像差，從而執(zhí)行用于DVD的光束的相位校正。此外，， 由于在相移元件9內(nèi)形成用于DVD光束的孔徑限制的孔徑限制部分17，所 以根據(jù)孔徑限制部分17執(zhí)行用于DVD的光束的孔徑限制。由相移元件9執(zhí)行相位校正和孔徑限制之后的光束進入球面像差校正設(shè) 備100。當(dāng)用于DVD的光束進入球面像差校正設(shè)備100時，球面像差校正 設(shè)備100的第一區(qū)域和第二區(qū)域的功能(在透明電極102a和102b之間不施 加電壓的狀態(tài)下)被關(guān)閉，因此光束穿透球面像差校正設(shè)備100而不受其影 響。換句話說，用于DVD的光束的光透射率基本不會因為利用球面像差校 正設(shè)備100而減少。通過物鏡11將穿透球面像差校正設(shè)備100的光束集中在光記錄介質(zhì)15 (DVD)上。光束被光記錄介質(zhì)15反射，并且沿著與來時路徑相同的光學(xué) 路徑返回，以進入第一分光器4。接著，光束穿透第一分光器4，并且被集 中在所示第一光電探測器13上。如圖8C所示，當(dāng)用于CD的光束從第一光源2發(fā)出時，該光束按順序 穿透第一分光器4、第一準直透鏡6以及二色棱鏡8，并且以平行的光線進 入相移元件9。應(yīng)注意的是，按照在致動器12的襯底(未示出)中所形成的 孔徑對進入相移元件9的光束執(zhí)行孔徑限制。如上所述，因為相移元件9不影響用于CD的光束，所以光束穿透相移 元件9并且進入球面像差校正設(shè)備100。當(dāng)用于CD的光束進入球面像差校 正設(shè)備100時，在第二區(qū)域的透明電極102a和102b之間不施加電壓，但是 僅僅在第一區(qū)域的透明電極102a和102b之間施加預(yù)定電壓。因此，第二區(qū) 域內(nèi)的相移功能被關(guān)閉，而在第一區(qū)域內(nèi)僅僅衍射功能被啟動。因此當(dāng)用于 CD的光束穿透球面像差校正設(shè)備100時，其變成具有預(yù)定發(fā)散角度ex的發(fā) 散光線。因此能夠消除當(dāng)光束穿透物鏡ll并且到達光記錄介質(zhì)(CD) 15時可能發(fā)生的球面像差。光束被光記錄介質(zhì)15反射，并且沿與來時路徑相同 的光學(xué)路徑返回，以進入第一分光器4。接著，光束穿過第一分光器4，并 且被集中在第一光電探測器13上。這樣，將進入物鏡11的光線轉(zhuǎn)換成發(fā)散光，以校正球面像差。在這種 情況下，與通過改變光束的相位分布來校正球面像差的傳統(tǒng)方法的情況相 比，作為物鏡11的末端與光記錄介質(zhì)15之間的距離的工作距離WD4 (參見 圖8C)可能增加(即，WD4>WD3;參見圖8C和9C)。因此，能夠減少該 物鏡11和光記錄介質(zhì)15之間碰撞的可能性。應(yīng)注意的是，上述的光學(xué)拾取設(shè)備1不具有這樣的結(jié)構(gòu)，即對用于CD 的光束執(zhí)行適合于CD的工作數(shù)值孔徑的孔徑限制的結(jié)構(gòu)。在這種情況下， 光束的外圍部分的組件以作為可擴展組件的方式擴展，而并不集中。然而， 為了甚至在這種情況下也能保證在CD上再現(xiàn)和記錄信息的質(zhì)量，考慮到組 件數(shù)量的增加，因此不專門配置孔徑限制部件。但是，配置附加元件以用于 CD的光束的孔徑限制部分也沒有問題。應(yīng)注意的是，為了方便，圖8C僅示 出了與有效直徑對應(yīng)的一部分光束。此外，雖然在上述光學(xué)拾取設(shè)備1中將用于DVD或用于CD的進入相 移元件9的光束轉(zhuǎn)換成平行光線，但是也可以采用另一種結(jié)構(gòu)，例如通過調(diào) 整第一準直透鏡6的位置使得光束作為發(fā)散光學(xué)進入的結(jié)構(gòu)。在這種情況下， 因為有可能發(fā)生慧形像差，必須注意發(fā)散角度?？紤]向致動器12提供一種 傾斜校正功能，以支持這種情況。如上所述，因為本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備能夠打開以及關(guān)閉其功能， 所以如果對光學(xué)拾取設(shè)備配置本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備，那么可改善光學(xué) 拾取設(shè)備的光傳輸率。此外，還可降低光學(xué)拾取設(shè)備中的光記錄介質(zhì)和物鏡 之間碰撞的可能，其中所述光學(xué)拾取設(shè)備能夠支持多種光記錄介質(zhì)，包括需 要特別大的數(shù)值孔徑的光記錄介質(zhì)。此外，因為本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備 能夠校正兩種光束的球面像差，所以可減少用于校正球面像差所必須的組件 個數(shù)。雖然上述內(nèi)容顯示了為支持BD、 DVD以及CD的光學(xué)拾取設(shè)備配置 本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備的情況，但是本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備也能夠
應(yīng)用到支持其他類型光記錄介質(zhì)的其他光學(xué)拾取設(shè)備中。此外，本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備能夠應(yīng)用到支持兩種類型光記錄介質(zhì)，例如包括BD和CD, 并沒有限定為支持三種類型光記錄介質(zhì)的光學(xué)拾取設(shè)備。本發(fā)明的球面像差校正設(shè)備可用于能夠支持多種類型光記錄介質(zhì)的球 面像差校正設(shè)備。因此，本發(fā)明可以廣泛地用在光盤設(shè)備等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種球面像差校正設(shè)備，其配置在光學(xué)拾取設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)中用以校正球面像差，所述光學(xué)拾取設(shè)備至少支持第一光記錄介質(zhì)和第二光記錄介質(zhì)，并且所述第二光記錄介質(zhì)具有比所述第一光記錄介質(zhì)大的工作數(shù)值孔徑，所述球面像差校正設(shè)備包括第一區(qū)域，其功能在于將用于所述第一光記錄介質(zhì)的第一光束轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定發(fā)散角度的發(fā)散光線；以及第二區(qū)域，其圍繞所述第一區(qū)域而形成，并且其功能在于當(dāng)用于所述第二光記錄介質(zhì)的第二光束進入所述第二區(qū)域時，改變所述第二光束的相位分布；其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的功能能夠被電性開啟或關(guān)閉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球面像差校正設(shè)備，其中 所述球面像差校正設(shè)備包括液晶元件，其包含液晶；以及第一和第二透明電極，將所述液晶夾在中間；以及所述第一和第二透明電極中至少一個的電極圖案包括兩種類型的圖案， 從而形成所述第一區(qū)域和第二區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球面像差校正設(shè)備，其中 在所述第一區(qū)域內(nèi)的電極圖案是同心干涉圖案，從而在所述第一透明電極和所述第二透明電極之間施加電壓時，所述第一光束被衍射并且被轉(zhuǎn)換成 發(fā)散光線；以及在所述第二區(qū)域內(nèi)的電極圖案具有多個同心區(qū)域，并且在每一所述同心 區(qū)域中能夠調(diào)整在所述第一透明電極和所述第二透明電極之間所施加的施 加電壓，從而通過調(diào)整所述施加電壓能夠改變所述第二光束的相位分布。
全文摘要
一種球面像差校正設(shè)備，包括液晶、第一透明電極以及第二透明電極。第一透明電極用作共用電極。第二透明電極對于第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域具有不同的電極圖案。第一區(qū)域內(nèi)的電極圖案為同心干涉圖案。第二區(qū)域的電極圖案具有多個同心區(qū)域。能夠單獨地向多個同心區(qū)域提供電壓。
文檔編號G02B27/00GK101131831SQ200710142790
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者筱部光義, 藤井仁, 長島賢治 申請人:船井電機株式會社