光拾取器的製作方法
2023-05-08 23:11:26 1
專利名稱：光拾取器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光碟驅動器，並具體涉及一種具有校正單元的光拾取器，該校正單元用於校正由於從光拾取器發射並聚焦到光碟記錄表面的光束的光軸相對於該記錄表面的傾斜而引起的象差。
為了滿足光碟緻密化的需要，通常需要提高光拾取器的精度。特別是，要求從光拾取器發射並聚焦到光碟記錄表面上的光束的光軸，也就是安裝在光拾取器中的物鏡的光軸應當與該記錄表面完全垂直。
另一方面，隨著光碟的緻密化，安裝在光拾取器中的物鏡的孔徑號(NA)不斷增加，並且由光拾取器發射的光束具有更短的波長。結果，由於傾斜而使彗差顯著增加。這導致對校正彗差的迫切需要。
在現有技術中，採用液晶板作為用於校正這類彗差的校正單元。常規的液晶板在其液晶襯底的各個表面上具有電極層，以根據施加給電極層的電壓來改變液晶模塊的取向。液晶板因而改變了通過其液晶襯底的光束的折射率，並校正了由光拾取器發射的光束的光軸傾斜而引起的波前象差。即，改變施加在液晶襯底分割區域上的電壓，從而引起光束折射率的變化。因此能夠使得分割區域的光路長度彼此各不相同，並改變延伸至光碟記錄表面的光軸，從而校正由於光束光軸的傾斜而引起的象差。
然而，在現有技術中用作象差校正單元的液晶板存在下列問題。即，在常規的利用液晶板的光拾取器的工作過程中，用於將光束聚焦到光碟記錄表面的物鏡，由於光碟的跟蹤伺服而在光碟的徑向上移位，這種跟蹤伺服是為了在記錄表面上徑向移動以讀取光碟軌跡上的數據。物鏡的光軸可能會在光碟的徑向上與液晶板的中軸錯開，並降低光拾取器的象差校正性能。當物鏡和液晶板同時移位時，能夠防止這種象差校正性能的下降。然而，物鏡和液晶板的這種同時移位使得物鏡和液晶板的移位部分出現不希望的重疊。另外，當物鏡和液晶板同時移位時，很難將電極精確地設置在液晶板上。因此在現有技術中越來越少使用這種同時移位。
為了克服光拾取器象差校正性能下降，可以在液晶板上形成方格電極圖案，同時電壓施加點隨著物鏡的徑向移位而改變。然而，這種技術的問題在於，在控制液晶板時容易引起操作問題，而且液晶板過於昂貴。
因此，本發明考慮到現有技術中存在的上述問題。本發明的一個目的是提供一種光拾取器，其中的象差校正單元不算昂貴，並且除了能夠有效地校正由光拾取器的物鏡的徑向移位所引起的象差之外，還便於控制。
為了實現上述目的，本發明提供了一種光拾取器，包括用於發射光的光發射單元；物鏡，用於將光發射單元發出的光平行校準以形成光束並將該光束聚焦到光碟的記錄表面上；和校正單元，用於校正由光束的光軸相對於光碟記錄表面的傾斜而引起的象差，其中，該校正單元具有能夠透過從光發射單元發出的光的光傳輸表面，同時在光傳輸表面的多個分割區域上設置有多個電極，該校正單元通過向電極施加電壓和改變通過光傳輸表面的分割區域的光束的相位來校正象差，上述施加到電極的電壓與光束的光軸相對於光碟記錄表面的傾斜相對應，上述多個電極包括第一電極，設置在校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的徑向傾斜引起的最大象差的位置；第二電極，設置在校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的徑向傾斜引起的最小象差的位置。
在光拾取器中，第一和第二電極在光碟徑向的總長度在物鏡直徑50％至70％的範圍內，而第一或第二電極在光碟切向的長度在物鏡直徑40％至50％的範圍內。
另外，設置在校正單元的光傳輸表面的分割區域上的電極還包括第三電極，設置在校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最大象差的位置；第四電極，設置在校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最小象差的位置；第五電極，它在第三電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與第三和第四電極對準；和第六電極，它在第四電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與第三和第四電極對準。
結合附圖和下面的詳細說明，可以更清楚地理解本發明的上述和其它目的、特點和其它優點。其中
圖1是根據本發明優選實施例的可用在光碟驅動器中的光拾取器的結構圖；圖2是包含在本發明的光拾取器中的液晶板的層疊結構的剖視圖；圖3a和3b分別示出了根據本發明的主要實施例和對比實施例的液晶板的電極層的分割電極圖案；圖4a是由傾斜引起的光拾取器中的彗差分布的圖表；圖4b是表示沿圖4a中的A-A』線截取的截面處的彗差的圖表；圖5為一圖表，對比地示出了未校正的彗差、利用根據本發明主要實施例的分割電極圖案校正的彗差、以及根據本發明對比實施例的分割電極圖案校正的彗差；圖6為一圖表，示出了當光拾取器的物鏡在光碟的徑向上移位時，由根據本發明主要實施例和對比實施例的分割電極圖案形成的抖動的變化；圖7a和7b為圖表，示出了當包含在電極層中的獨立電極的圖案改變時，由根據本發明主要實施例的分割電極圖案形成的抖動的變化；圖8示出了根據本發明第二實施例的液晶板的電極層的分割電極圖案；和圖9為一圖表，對比地示出了當光拾取器採用根據本發明第二實施例的液晶板以及不使用該液晶板時的由傾斜引起的抖動的劣化。
下面對附圖進行說明。其中，在所有附圖中使用相同的標號來表示相同的或相似的部件。
圖1是根據本發明優選實施例的可用在光碟驅動器中的光拾取器的結構圖。在該圖中，標號1表示位於光碟驅動器中的光碟，在光碟1的記錄表面上同心地形成許多條數據記錄軌跡。光碟1可以繞其旋轉軸1b旋轉。
標號2表示光拾取器，用於讀取記錄在光碟1的記錄表面1a的軌跡上記錄的數據。光拾取器2包括光發射單元3、準直透鏡4、分束器5、液晶板6、物鏡7、物鏡移位器8、光接收透鏡9和光接收單元10。在本發明中，雷射二極體可以被用作光發射單元3，以便向光碟1發射雷射。準直透鏡4對來自光發射單元3的光束進行平行校準，從而得到準直光束。分束器5以90度的反射角反射來自準直透鏡4的準直光束，因此準直光束的光路被折射90度。液晶板6校正光束的波前象差，並允許光束從其通過。物鏡7將來自液晶板6的光束「B」聚焦到光碟1的記錄表面1a上。
入射光束「B」被光碟1的記錄表面1a反射，並在到達分束器5之前經過物鏡7和液晶板6。反射光束經過分束器5到達光接收透鏡9。光接收透鏡9將反射光束「B」聚焦到光接收單元10的光接收表面上。在本發明中，光電二極體可以被用作光接收單元10，並通過其光接收表面接收反射光束。一旦接收到反射光束，光接收單元10輸出一個表示由其光接收表面接收到的反射光束通量的光通量信號。
光接收單元10的光通量信號被提供給再生電路11，該電路用於解調光通量信號以再現記錄在光碟1期望軌跡(desired tracks)上的數據。光拾取器2的液晶板6由LC板控制電路12控制。在光碟驅動器的工作過程中，物鏡移位器8使物鏡7在光碟1的徑向「R」移位。因此，即使當在光碟1的記錄表面1a上形成的期望軌跡在光碟1的徑向「R」移位，物鏡7仍能夠將光束「B」精確地聚焦在該期望軌跡上。
圖2是包含在本發明的光拾取器2中的液晶板6的層疊結構的剖視圖。如圖所示，液晶板6包括兩個取向層14和15，它們形成在液晶襯底13的相反面上，以使襯底13中的液晶實現理想的分子取向，在兩個取向層14和15的外表面上形成兩個透明的電極層。形成在第一取向層14的外表面上的透明電極層為分割電極層16，其具有多個分割電極，這將在下文中說明。另一方面，形成在第二取向層15的外表面上的透明電極層為集成電極層17，其具有一集成電極。LC板控制電路12向兩個電極層16和17施加AC電壓，該AC電壓的大小受到控制。兩個玻璃保護層18和19層疊在電極層16和17的外表面上，以防止液晶板6遭受外部碰撞。
下面說明根據本發明主要實施例的光拾取器的結構和操作。圖3a示出了根據本發明主要實施例的液晶板6的電極層16的分割電極圖案。在該主要實施例中，液晶板6校正由徑向傾斜所引起的象差。另一方面，圖3b示出了根據本發明對比實施例的液晶板的電極層的分割電極圖案。
在圖3a所示的主要實施例中，分割電極層16具有兩個獨立的電極16a、16b和一個公共的電極16c。兩個獨立電極16a和16b沿光碟1的徑向被設置在電極層16上，並且相互平行。兩個獨立電極16a和16b的中心位置被設置在由徑向傾斜引起的彗差最大和最小的位置。
然而，在圖3b所示的比較實施例中，在具有最大和最小彗差的位置設置了兩個內獨立電極16d和16e。另外，在兩個內獨立電極16d和16e的外側靠近液晶板的相對邊緣的位置設有兩個外獨立電極16f和16g。四個獨立電極16d、16e、16f和16g沿光碟的徑向設置在電極層上，而該電極層的其他區域由公共電極16h構成。
幅值與傾斜程度相對應的AC電壓從LC板控制電路12施加給根據本發明主要實施例的分割電極層16的兩個獨立電極16a和16b。另一個具有基準幅值的AC電壓被施加給所述分割電極層16的公共電極16c。在這種情況下，第一獨立電極16a和公共電極16c之間的不等量的符號與第二獨立電極16b和公共電極16c之間的不等量的符號截然相反。例如，當公共電極16c的基準幅值被設定為零時，兩個獨立電極16a和16b的幅值的符號截然相反。也就是說，兩個獨立電極的幅值分別帶有正號和負號。
在本發明中，對電極層16加以限定，使得其電極被分割為與波前象差分布相對應的圖案。波前象差意味著在光拾取器中出現光相位偏差。當在光碟驅動器的工作過程中光拾取器讀取記錄在光碟1軌跡上的數據時，這種光相位偏差會導致光拾取器操作性能的劣化。通過用液晶板6充當象差校正單元來延遲超前的光相位，並提前被延遲的光相位，可以防止這種光拾取器操作性能的劣化。彗差是由傾斜引起的，並具有由下列表達式Ⅰ和Ⅱ所表示的分布情況。在下列表達式Ⅰ和Ⅱ中，「r」和「φ」分別表示所見的極坐標的半徑和角，「Z6」和「Z7」表示象差的比較係數。W(r,θ)=Z7(3r3-2)rsinφor W(r,θ)=Z6(3r3-2)r cosφZ6orZ7=-t6(n2-1)n2sincos(n2-sin2)57NA3]]>在表達式Ⅰ和Ⅱ中，「n」是襯底的折射率，「θ」是襯底的傾斜角，「t」是襯底的厚度，「NA」是安裝在光拾取器中的物鏡的孔徑號。
因此，通過把電極層16分割成與彗差分布相對應的電極圖案並向分割電極圖案施加與傾斜程度相應的電壓，能夠校正彗差。
圖4a是由傾斜引起的光拾取器中的彗差分布的圖表。圖4b是表示沿圖4a中的A-A'線截取的截面處的彗差的圖表。當把圖4a中的彗差分布與圖3a和3b中的分割電極圖案作比較時，注意到圖3b所示的對比實施例的分割電極圖案的彗差分布達到了圖4a中的分布。
圖5為一圖表，對比地示出了圖4b中未校正的彗差、利用根據本發明主要實施例的具有如圖3a所示的分割電極圖案的電極層16所校正的彗差、以及利用圖3b所示的根據本發明對比實施例的分割電極層所校正的彗差。在對比實施例中，即使在光碟的外邊緣處也能夠校正彗差。然而，在本發明的主要實施例中，在光碟的外邊緣處不能夠校正彗差。
但是，在使用液晶板6的光拾取器的工作過程中，物鏡7由於光拾取器的跟蹤伺服而在光碟1的徑向上移位，這種跟蹤伺服是為了在記錄表面上徑向移動以讀取光碟軌跡上的數據。物鏡7的光軸可能會在光碟1的徑向上與液晶板6的中軸錯開，並降低光拾取器的象差校正性能。在使用液晶板的光拾取器的工作過程中，通常產生±0.1mm的跟蹤移位。圖6為一圖表，示出了當光拾取器的物鏡7在光碟1的徑向上移位時，由根據本發明主要實施例和對比實施例的分割電極圖案形成的抖動的變化。在圖6所示的圖表中，徑向移位的單位「％」表示徑向移位與物鏡7半徑的比率。例如，當物鏡的半徑為2mm時，10％的徑向移位相當於0.2mm。如圖6中的圖表所示，根據比較實施例的電極圖案在其中心具有高性能，但由於徑向移位而使性能下降。這是由於根據比較實施例的電極圖案即使在光碟的外邊緣處也能校正彗差，而在光碟外邊緣處校正彗差會對性能產生不利影響。
下面將參照圖7a和7b說明分割電極層16的尺寸。圖7a和7b為圖表，示出了當包含在電極層16中的獨立電極16a和16b的圖案改變時，由根據本發明主要實施例的分割電極圖案形成的抖動的變化。在圖7a圖表的徑向上的電極比率和在圖7b圖表的切向上的電極比率表示電極長度與物鏡7的孔徑直徑的比率。特別是，徑向的電極長度為兩個獨立電極16a和16b的總長度。
當圖7a圖表中的徑向電極比率為50％至70％時，該分割電極層形成穩定的抖動。而且，當圖7b圖表中的切向電極比率為40％至50％時，該分割電極層形成穩定的抖動。圖7a和7b圖表中所示的抖動值是從「凸面/溝槽光碟」得到的，象差為120度，NA物=0.65，波長=0.405μm，軌跡間距=0.36μm,EFM信號IT=0.083μm。
圖8示出了根據本發明第二實施例的液晶板6的電極層16的分割電極圖案。如圖所示，根據本發明第二實施例的液晶板6被設計成能同時在徑向和切向上校正由傾斜引起的象差。為了實現上述目的，根據本發明第二實施例的液晶板6的電極圖案結合了根據本發明主要實施例的分割電極圖案以及將根據本發明對比實施例的分割電極圖案繞其光軸旋轉90度得到的另一個分割電極圖案。在圖8所示的第二實施例中，兩個獨立電極16i和16j與圖3a所示主要實施例中的獨立電極16a和16b相同，而四個獨立電極16k、161、16m和16n與圖3b所示的對比實施例中的四個獨立電極16d、16e、16f和16g相同。根據本發明第二實施例的電極層的其他部分形成了公共電極16o。
由於從光拾取器發射的光束的光軸在光碟的切向比徑向更容易傾斜，因此需要增強液晶板在切向上而不是徑向上的象差校正性能。另外，由於物鏡7在徑向移位，因此要求液晶板能夠更有效地承受徑向移位。然而，由於物鏡7沒有切向移位，因此當設計液晶板時不需要考慮切向移位。
所以，根據本發明第二實施例的液晶板中包含的電極層的電極圖案在切向上具有中心高性能，因此該實施例的電極層在所述切向上具有如對比實施例中的電極圖案。但是，第二實施例的電極層在徑向上具有如主要實施例中的電極圖案，該電極圖案能夠有效地校正由物鏡7的徑向移位所引起的象差。簡而言之，根據第二實施例的電極層在徑向和切向上具有非對稱的分割電極圖案，以便改善液晶板的象差校正性能。
圖9為一圖表，對比地示出了當光拾取器採用根據本發明第二實施例的液晶板6以及不使用該液晶板6時的由傾斜引起的抖動的劣化。當然，當光拾取器不使用液晶板6時，由光軸傾斜引起的象差不能被校正。當光拾取器使用根據第二實施例的液晶板6時，由於允許的總體抖動被設定為約15％，因此可以使光軸傾斜以在徑向和切向形成約0.6度的傾斜角。然而，當光拾取器沒有使用根據第二實施例的液晶板6時，允許的光軸傾斜角被設定為約0.25度。
如上所述，本發明提供了一種光拾取器，其中的象差校正單元不算昂貴，並且除了能夠有效地校正由光拾取器的物鏡的徑向移位所引起的象差之外，還便於控制。
儘管為了說明的目的公開了本發明的優選實施例，但本領域的普通技術人員可以理解，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的前提下可以進行各種修改、補充和替換。
權利要求
1．一種光拾取器，包括用於發射光的光發射單元；物鏡，用於將光發射單元發出的光平行校準以形成光束並將該光束聚焦到光碟的記錄表面上；和校正單元，用於校正由光束的光軸相對於光碟記錄表面的傾斜而引起的象差，其中，所述校正單元具有能夠透過從光發射單元發出的光的光傳輸表面，同時在光傳輸表面的多個分割區域上設置有多個電極，所述校正單元通過向所述電極施加電壓和改變通過光傳輸表面的分割區域的光束的相位來校正象差，所施加的電壓與光束的光軸相對於光碟記錄表面的所述傾斜相對應，以及所述多個電極包括第一電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的徑向傾斜引起的最大象差的位置；和第二電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的徑向傾斜引起的最小象差的位置。
2．如權利要求1所述的光拾取器，其中所述第一和第二電極在光碟徑向的總長度在所述物鏡直徑50％至70％的範圍內，而所述第一或第二電極在光碟切向的長度在所述物鏡直徑40％至50％的範圍內。
3．如權利要求1所述的光拾取器，其中設置在所述校正單元的光傳輸表面的分割區域上的所述電極還包括第三電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最大象差的位置；第四電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最小象差的位置；第五電極，它在第三電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與所述第三和第四電極對準；和第六電極，它在第四電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與所述第三和第四電極對準。
4．如權利要求2所述的光拾取器，其中設置在所述校正單元的光傳輸表面的分割區域上的所述電極還包括第三電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最大象差的位置；第四電極，設置在所述校正單元的光傳輸表面的至少一個區域上的具有由光束的光軸相對於光碟記錄表面的切向傾斜引起的最小象差的位置；第五電極，它在第三電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與所述第三和第四電極對準；和第六電極，它在第四電極外部的光傳輸表面邊緣的附近位置與所述第三和第四電極對準。
全文摘要
本發明提供了一種光拾取器,其中的象差校正單元不算昂貴,並且除了能夠有效地校正由光拾取器的物鏡的徑向移位所引起的象差之外,還便於控制。該光拾取器包括:用於發射光的光發射單元3;物鏡7;和校正單元6。該校正單元6具有光傳輸表面,同時在光傳輸表面的多個分割區域上設置有多個電極,通過向電極施加與光軸相對於記錄表面的傾斜相對應的電壓和改變通過分割區域的光束的相位來校正象差。
文檔編號G11B7/135GK1320913SQ01112468
公開日2001年11月7日 申請日期2001年3月30日 優先權日2000年4月14日
發明者富樫光宏 申請人:三星電機株式會社