CN100399062C - 多焦点透镜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种多焦点透镜及其制造方法。根据本发明的优选实施例的多焦点透镜包括：多个全息聚合物分散型液晶；以及供电单元，用于向全息聚合物分散型液晶供应电能，其中，全息聚合物分散型液晶调节穿过它们的光的焦点。

Description

多焦点透镜及其制造方法
技术领域
本发明涉及多焦点透镜及其制造方法，具体地，涉及能够通过使用HPDLC来容易地调节其焦距的多焦点透镜及其制造方法。
背景技术
光学信息存储介质是能够光学记录并再现信息的介质，并且压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)以及蓝光盘(BD)是其代表性例子。
在这些介质中，信息存储在圆盘中，并且通过在盘上照射激光束进行反射的时候，通过反射率的差、相位的变化或光的偏振来读取存储在盘中的信息。
光学记录器或/和再现器用于在光学信息存储介质中记录信息或再现介质中存储的信息。提供用于光学记录器或/和再现器的光学拾波器装置是用于记录和再现信息的基本装置。
光学拾波器装置通常包含：光源；物镜，用于将来自光源的光束聚焦在光学信息存储装置的记录表面上；以及光接收光学系统，用于检测来自光束的信息信号和误差信号，所述光束在光学信息介质的表面处反射并且穿过物镜。
近来，已有在单个光学记录器和/或再现器中使用诸如CD、DVD、BD等等之类的具有不同波长的所有光学信息存储介质的需要。
为了使用以不同的波长记录和再现的所有不同的光学信息存储介质，对应于光学信息存储介质的不同波长的光束，应当能够在单个光学拾波器装置中的它们各自的焦点处捕获焦点。
为了这样做，传统的光学拾波器装置通常具有和光学信息存储介质的数目相同的数目的用于记录和再现的透镜。这里，制造每个透镜以能够在CD、DVD或BD中记录/再现信息。
在通过使用多个透镜制造光学拾波器装置的情况下，装置还应当具有用于每个透镜的其他必要装置，这样一来，光学拾波器装置的总结构就复杂而增加了制造成本。
因此，希望开发能够用单个透镜在不同类型的光学信息存储装置中记录和再现信息的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够容易地调节其焦点的多焦点透镜，其中，将透镜全息图印刷到聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquidcrystal)上。
本发明的另一个目的是提供一种多焦点透镜，其通过使用全息聚合物分散型液晶制造，并且能够在不同类型的光学信息存储介质中记录/再现信息。
本发明的又一目的是提供一种多焦点透镜及其制造方法，所述多焦点透镜能够简化光学拾波器装置的结构并减少制造成本。
根据本发明的优选实施例的多焦点透镜包括：多个全息聚合物分散型液晶，其中，所述全息聚合物分散型液晶包括：上玻璃基片；下玻璃基片，被以预定距离与所述上玻璃基片相对地布置；一对透明电极，被布置于所述上玻璃基片的和所述下玻璃基片的每个内表面上；全息聚合物分散型液晶，被布置于所述电极对之间；以及至少两个珠状物，被布置于所述全息聚合物分散型液晶的两个侧面的每一个处，用于维持所述全息聚合物分散型液晶的厚度；以及供电单元，用于向全息聚合物分散型液晶供应电能，其中，全息聚合物分散型液晶调节穿过它们的光的焦点。
用于制造根据本发明的多焦点透镜的方法包括：(a)将预先设计的全息图印刷在多个全息片上；(b)将全息图转移到聚合物分散型液晶，从而产生多个全息聚合物分散型液晶；以及(c)均匀布置多个全息聚合物分散型液晶。
通过制造将全息图印刷到聚合物分散型液晶上的透镜，本发明的多焦点透镜能够容易地调节焦点。
附图说明
从结合下面的附图的详细说明中将会更加清楚地理解本发明：
图1显示了根据本发明的优选实施例的多焦点透镜的示意性结构；
图2A和图2B分别是图1的HPDLC的剖视图和透视图；
图3A和图3B分别是图2的HPDLC的剖视图和透视图，显示了未向其施加电能时的HPDLC的状态；
图4A和图4B分别是图2的HPDLC的剖视图和透视图，显示了向其施加电能时的HPDLC的状态；
图5显示了用于通过使用计算机生成的全息图(在下文中被称作“CGH”)向HPDLC转移全息图的方法；以及
图6显示了图1的多焦点透镜的工作原理。
具体实施方式
在下文中，参考那些附图来详细说明本发明的实施例。
图1显示了根据本发明的优选实施例的多焦点透镜的示意性结构。图2A和图2B分别是图1的HPDLC的剖视图和透视图。
参考图1，本发明的多焦点透镜包含：光源200；多个全息聚合物分散型液晶100；供电单元220；以及多个开关210。
供电单元220向多个HPDLC 100供应电能。
通过切换多个开关210，可以控制供电单元220不向某个HPDLC100供应电能。
从光源200发射的光，被转换成在穿过多个HPDLC 100的同时可以在某个焦点距离处聚焦的光，并且因此焦点在多个光学信息存储介质之中的某个光学信息存储介质230上。
根据每个光学信息存储介质的特性配置光源以生成具有合适波长的光。
HPDLC 100有必要和在光学拾波器装置中使用的光学信息存储介质的数目一样多。为了用单个光学拾波器装置在CD、DVD和BD中记录/再现信息，需要3片HPDLC 100a、100b和100c，其每一个对应于每一个光学信息存储介质。
例如，应当提供具有0.45NA(数值孔径)的HPDLC 100a、具有0.6NA的HPDLC 100b和具有0.85NA的HPDLC 100c以分别记录/再现CD、DVD和BD。
在下文中，将说明使用HPDLC 100的多焦点透镜的工作原理。
首先，说明HPDLC 100的结构和特征。
参考图2a和2b，HPDLC 100包含：上玻璃基片120；下玻璃基片110；透明电极130和140；全息聚合物分散型液晶150；以及多个珠状物160。
以预定距离相对地布置上玻璃基片120和下玻璃基片110。
在基片110和120的每个内表面上布置透明电极130和140。在电极130和140之间布置HPDLC层150。
HPDLC层150由聚合物154和液晶152组成。
HPDLC 100维持从光源200发射的光穿过包括上玻璃基片120和下玻璃基片110之间的HPDLC层的内侧的状态。然而，取决于施加电压，HPDLC层的靠近聚合物154的液晶152以特定的模式排列，并且这样一来，通过聚合物154和液晶152之间的折射率的差，就发生了光衍射。
在电极130和140之间的HPDLC层150的两个侧面处布置多个珠状物。对珠状物160的数目没有特定的限制。然而，优选地，在两个侧面的每一个处布置至少两个珠状物160。珠状物160起到了维持HPDLC层150的厚度的角色。
在下文中详细说明HPDLC 100的光传送原理。
图3A和图3B分别是图2的HPDLC的剖视图和透视图，显示了未向其施加电能时的HPDLC的状态。图4A和图4B分别是图2的HPDLC的剖视图和透视图，显示了向其施加电能时的HPDLC的状态。
在未向HPDLC 100施加电能的情况下，液晶152不规则地排列，如图3A所示。
这样一来，当从光源200发射的光在HPDLC 100上入射时，由于液晶152和聚合物154的折射率的差，发生了光衍射，如图3B所示。
并且，在向HPDLC 100施加电能的情况下，HPDLC层150的液晶以特定的模式规则地排列，如图4A所示。
这样一来，当从光源200生成的光在HPDLC 100上入射时，因为液晶152和聚合物154的折射率变得几乎相等，所以光可以穿过规则排列的液晶152而不会衍射。
当在HPDLC 100上入射的光穿过它时，HPDLC 100变得足够透明，以看见HPDLC 100对面的图案，如图4B所示。透光率在98％以上。
为了上述HPDLC 100用作光学透镜，在其上印刷特定的全息图。
图5显示了用于通过使用CGH向HPDLC转移全息图的方法。
CGH 310可以用于全息图。
CGH 310是由计算机产生的并且根据物体的振幅分布计算全息图的复振幅分布来记录的全息图。
可以根据光入射路径以环或扇形产生CGH 310。在这个实施例中，在光传播路径上印刷球面波形状的CGH。
设计CGH 310，以将光源200产生的光转换成能够在光学信息记录介质230中记录/再现信息的具有焦点的光。
下面来说明通过使用CGH 310向HPDLC层150印刷全息图180的步骤。
首先，通过电子束光刻技术制造光学掩模，其为全息图的原型。
下一步，使用光学掩模，通过光刻法制造光学透明相位全息图。
通过上面的步骤，向全息片300印刷预先设计的CGH 310。
印刷CGH 310以生成每个光学信息记录介质230所必须的光束。
下一步，如图5所示，在HPDLC层150上布置具有印刷的CGH 310的全息片300，并且从全息片300照射激光束。
位于没有印刷CGH 310的区域处的HPDLC层150的聚合物，随着照射的光而固化。
另一方面，随着HPDLC层的聚合物固化而被推挤的液晶152，因为液晶152具有某种程度的流动性而位于印刷CGH的区域处。
用这种方法，可以将全息片300中形成的CGH图案310等同地印刷到HPDLC层150。
通过上述方法产生的HPDLC 100用作透镜，以在光学拾波器装置中的CD、DVD和BD中记录/再现信息。
然而，很明显，将CGH 310印刷到HPDLC 150的方法并不限于上述方法。
图6显示了图1的多焦点透镜的工作原理。
参考图6，当光学拾波器装置在DVD 230中记录/再现信息时，控制开关210，不向对应于用于DVD 230的透镜的第二HPDLC 100b供应电能，并且向第一HPDLC 100a和第三HPDLC 100c供应电能。
如果供应电能，则电场被施加到第一HPDLC 100a和第三HPDLC100c，其变得透明以穿过入射光。
在那时，在第二HPDLC 100b上入射的光，被转换成能够在适合于记录和/或再现的焦点处被聚焦到DVD的光。被印刷到HPDLC 100b的全息图用作平面透镜。
亦即，当来自光源200的光在穿过第一HPDLC 100a之后在HPDLC 100b上入射时，所述光被印刷到第二HPDLC 100b的全息图转换，以具有用于DVD 230的焦距。转换的光按照原状穿过第三HPDLC100c。
当光穿过多个HPDLC 100a、100b和100c时，它聚焦在适合于在DVD 230中记录/再现信息的焦点处。
如上所述，本发明的优点是，通过将全息图印刷到聚合物分散型液晶而产生的本发明的多焦点透镜，可以容易地调节焦距。
本发明的另一个优点是，本发明的多焦点透镜可以在不同类型的光学信息存储介质中记录/再现信息。
本发明的又一优点是，可以简化光学拾波器装置的结构，并且可以减少制造成本。

Claims (7)

1.一种多焦点透镜，包括：
多个全息聚合物分散型液晶，其中，所述全息聚合物分散型液晶包括：
上玻璃基片；
下玻璃基片，被以预定距离与所述上玻璃基片相对地布置；
一对透明电极，被布置于所述上玻璃基片的和所述下玻璃基片的每个内表面上；
全息聚合物分散型液晶，被布置于所述电极对之间；以及
至少两个珠状物，被布置于所述全息聚合物分散型液晶的两个侧面的每一个处，用于维持所述全息聚合物分散型液晶的厚度；以及
供电单元，用于向所述全息聚合物分散型液晶供应电能，
其中，所述全息聚合物分散型液晶调节穿过它们的光的焦点。
2.如权利要求1所述的多焦点透镜，其中通过将全息图印刷到聚合物分散型液晶来形成所述全息聚合物分散型液晶，并且其中所述全息图是计算机生成的全息图。
3.如权利要求1所述的多焦点透镜，其中，当所述供电单元向除了所述全息聚合物分散型液晶中的一个之外的全息聚合物分散型液晶供应电能时，所述光具有对应于所述一个全息聚合物分散型液晶的焦距。
4.一种制造如权利要求1所述的多焦点透镜的方法，包括：
(a)将预先设计的全息图印刷到多个全息片；
(b)将所述全息图转移到聚合物分散型液晶，从而产生多个全息聚合物分散型液晶；以及
(c)布置所述多个全息聚合物分散型液晶。
5.如权利要求4所述的制造多焦点透镜的方法，其中，所述全息图是计算机生成的全息图。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述步骤(b)包括：
(b-1)在所述聚合物分散型液晶之上布置所述全息片；以及
(b-2)向所述全息片照射光，以便将印刷到所述全息片的全息图转移到所述聚合物分散型液晶。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述步骤(b-2)特征在于：
通过使用所述照射的光，固化所述聚合物分散型液晶中包括的聚合物。
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