CN1158477A - 用于不同光盘的光学拾取装置 - Google Patents

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Abstract

一种改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，它能够利用一个光学信号拾取装置和一个液晶偏转器(LCD)或者一个光栅偏振分光器(GPBS)将具有不同的写入密度和厚度的光盘上写入数据和从中读出数据。该装置包括物镜，用于将光束聚焦到具有不同厚度的光盘上，和一个数值孔径控制部件，用于根据光盘的厚度有选择地使光束通过，衍射光束的一部分，和控制该物镜的数值孔径。

Description

用于不同光盘的光学拾取装置
本发明涉及一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，具体地说，本发明涉及一种经过改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置能够利用一个光学信号拾取装置和一个液晶偏转器(LCD)或一个光栅偏振分光器(GPBS)在具有不同写入密度和厚度的光盘上写入和读取数据。
图1示了已有技术光学信号拾取装置的结构。
如图所示，在发射激光束的激光二极管1一侧设置一个光栅2，以利用从该激光二极管1产生的激光形成用于声道伺服的一支主光束和两支分光束。
此外，在光栅2一侧设置一个准直透镜3，将从光栅2发出的光束转换成平行光。
在准直透镜3一侧设置一个物镜4，将从准直透镜3出射的平行光聚焦到一张光盘“D”上。
另外，在光栅2与准直透镜3之间设置一个分光棱镜5，以根据写在光盘“D”上的数据透射或反射被反射回来的光束，和以预定比率从光栅2入射的光束。
在分光棱镜5下面设置一个传感透镜，用于汇聚从分光棱镜5反射的光束，在传感透镜6下面设置一个光探测器7，以检测从传感透镜6透过的光束中包含的数据信号。
在这种常规的光学信号拾取装置中，从激光二极管1发出的光束通过光栅2和分光棱镜5，并由准直透镜3转换成平行光，然后被物镜4聚焦。经过聚焦的光束根据写在光盘“D”表面上的数据而发生反射或衍射。
从光盘“D”的表面上反射的光束通过物镜4和准直透镜3，并被分光棱镜5反射，通过传感透镜6，然后这束光被光探测器7探测到。
一般来说，在常规的光学信号拾取装置中，如果使用了一张比压缩光盘(CD)容量更大的高密度光盘如一张数字视盘(DVD)，由于写入密度比CD型光盘增大6-8倍，物镜4的数值孔径应大约为0.6，以再现写在光盘中的数据。
此外，由于这种光盘基片的厚度做得较厚，会因为倾斜增大彗星象差。所以，为了防止上述问题，DVD基片的厚度设计成约为0.6mm，这比CD型光盘的厚度要薄。
这里，在DVD中，数据可以写在光盘的两面上，其写入表面可以形成双面结构，因此而增加光盘的写入容量。
此外，由于已经开发出包含大量数据的驱动CD的软件，因此需要数字式视盘播放机能够再现写在CD中的数据。
但是，在常规的光学信号拾取装置中，如果播放厚度为0.6mm的高密度光盘如DVD和厚度为1.2mm的光盘如CD，就会产生下面的问题。
就是说，在使用数值孔径NA为0.6的物镜将光束聚焦到一张厚度为0.6mm的光盘D6上的情况下，光强分布如图2中实线所示。
但是，当利用物镜4将光束聚焦到厚度为1.2mm的光盘D12上时，光强分布由于球形象差的影响如图2中虚线所示。
就是说，当利用物镜将光束聚焦到厚度为1.2mm的光盘D12上时，按照光强分布，主光路上的光强比与厚度为0.6mm的DVD相比明显降低，而侧光路上的光强则相对增强，从而增大了来自写入相邻声道的信号的串扰。
例如，当利用数值孔径NA为0.6的物镜读出写在厚度为1.2mm和声道间距为1.6μm的CD光盘上的数据时，干扰值小于-20dB。
因此，当使用数值孔径NA为0.6的物镜4，这种物镜设计用于最佳地将光束聚焦到厚度为0.6mm的光盘D6上，以及使用厚度为1.2mm的光盘时，这种光盘的球形象差明显增加。
所以，不可能稳定再现写在厚度为1.2mm的CD型光盘和厚度为0.6mm的DVD型光盘上的数据。
此外，如图3和4所示，可以使用采用全息图的光学信号拾取装置，通过采用具有圆形光栅的全息图再现具有不同写入密度和厚度的不同的光盘。
但是，上述的采用全息图的光学信号拾取装置的缺陷在于，当读取和再现写在DVD型光盘上的数据时，由于全息图的衍射光能发生分散，因而降低了装置的效率。
所以，本发明的一个目的是提供一种克服了在已有技术中存在的问题，能够适用于不同的光盘的光学信号拾取装置。
本发明的另一个目的是提供一种改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置能够利用一种光学信号拾取装置和一种液晶偏转器(LCD)或一种光栅偏振分光器(GPBS)在具有不同写入密度和厚度的光盘上写入和读出数据。
本发明的再一个目的是提供一种改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置能够利用一种光学信号拾取装置和一种液晶偏转器(LCD)在具有不同的写入密度和厚度的光盘上写入和读出数据，所说的液晶偏转器利用液晶的电光效应采用一个相位光栅将所需要的光束部分从主光束中取出。
本发明的又一个目的是提供一种改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置能够通过利用一个液晶快门和一个光栅偏振分光器在撤消电压之后保持光栅效应而在具有不同写入密度和厚度的光盘上写入和读出数据。
本发明的另一个目的是提供一种改进的适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置能够简化光学信号拾取装置的结构和减少制造成本。
为了实现上述目的，根据本发明的第一实施例，提供了一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置包括一个用于将一束光聚焦到具有不同厚度的光盘上的物镜，和一个数值孔径控制装置，以根据光盘的厚度有选择地通过一束光，偏转一部分光束，并控制物镜的数值孔径。
为了实现上述目的，根据本发明的第二实施例，提供一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，这种装置包括一个用于将一束光聚焦到具有不同厚度的光盘上的物镜，和一个液晶装置，该液晶装置具有同心圆形电极分布，并根据光盘的种类有选择地施加一个电压以衍射光束使之入射到所说物镜上，去掉电压后透射光束。
为了实现上述目的，根据本发明的第三实施例，提供一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，该装置包括一个用于产生照射到光盘表面上的光束的光源，一个设置在该光源与光盘之间、用于根据光盘的种类有选择地改变入射到光盘上的光束的偏振方向的液晶快门，一个用于根据电极分布形状遮挡从液晶快门中出射的光束和产生一束衍射光束的光栅偏振分光器，和一个用于保持数值孔径使之与衍射光束不同以及准确地将光束聚焦到不同光盘的表面上的物镜。
通过下面的描述，本发明的其它优点、目的和特征将变得更加清楚。
通过以下结合附图所作的详细说明可以更加完整地理解本发明，这些说明只是一种示例性质的，而不是对本发明的限制，在这些附图中：
图1示出常规光学信号拾取装置的结构；
图2为一曲线图，表示在已有技术中相对于具有不同厚度的光盘的光强分布；
图3示出采用全息图的已有技术光学信号拾取装置的光学衍射状态；
图4为一平面图，表示图3所示的光学信号拾取装置中的全息图；
图5为一方框图，表示本发明的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的光学系统；
图6为一分解透视图，表示本发明的适用于不同光盘的一种光学信号拾取装置的液晶偏转器；
图7A为一平面图，用以解释本发明的适用于不同光盘的一种光学信号拾取装置的液晶偏转器的工作原理；
图7B为一侧剖图，用以解释本发明的适用于不同光盘的一种光学信号拾取装置的液晶偏转器的工作原理；
图8为一透视图，表示一束激光束通过如图7A和7B所示的液晶偏转器的状态；
图9A为一平面图，表示在如图7A和7B所示的液晶偏转器的电极上施加电压的状态；
图9B为一侧剖图，表示在如图7A和7B所示的液晶偏转器的电极上施加电压的状态；
图10为一曲线图，表示如图7A和7B所示的液晶偏转器的透射率；
图11A为一平面图，用以解释根据本发明的第二实施例的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的液晶偏转器的工作原理；
图11B为一侧剖图，用以解释根据本发明的第二实施例的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的液晶偏转器的工作原理；
图12A为一平面图，表示在如图11A和11B所示的液晶偏转器的电极上施加电压的状态；
图12B为一侧剖图，表示在如图11A和11B所示的液晶偏转器的电极上施加电压的状态；
图13为一曲线图，表示如图11A和11B所示的液晶偏转器的透射率；
图14A为一平面图，表示本发明的光学信号拾取装置的液晶偏转器的电极分布构形；
图14B为沿图14A中XIVb-XIVb线所作的平面图；
图15A为一平面图，表示在图14A和图14B中所示的液晶偏转器中形成的另一种电极构形；
图15B为沿图15A中XVb-XVb线所作的剖面图；
图16为一平面图，表示在本发明的光学信号拾取装置的液晶偏转器中形成的电极分布构形；
图17示出本发明的光学信号拾取装置的液晶偏转器的光衍射状态；
图18为一平面图，表示在如图17所示的液晶偏转器(LCD)中形成的电极分布构形；
图19示出由于如图17所示的液晶偏转器的光衍射而形成的光点；
图20示出由本发明的光学信号拾取装置的液晶偏转器将反射光束除去的状态；
图21为一曲线图，表示当沿着在根据本发明的另一个实施例的液晶偏转器中形成的电极构形的X-轴方向移动时电极构形的周期变化；
图22为一平面图，表示当沿着在根据本发明的液晶偏转器中形成的电极构形的X-轴方向移动时电极构形的周期变化；
图23为一平面图，表示在根据本发明的另一个实施例的光学信号拾取装置的液晶偏转器中形成的电极构形；
图24为一平面图，表示在根据本发明的另一个实施例的光学信号拾取装置的液晶偏转器中形成的电极构形；
图25为一平面图，表示在根据本发明的另一个实施例的光学信号拾取装置的液晶偏转器中形成的电极构形；
图26为一平面图，表示在根据本发明的另一个实施例的光学信号拾取装置的液晶偏转器中形成的电极构形；
图27A表示在根据本发明的第三实施例的、适用于不同光学信号拾取装置的LCD上没有施加电压时的状态；
图27B表示表示在根据本发明的第三实施例的、适用于不同光学信号拾取装置的LCD上施加电压时的状态；
图28A为一侧剖图，用以解释用于根据本发明的第四实施例的适用于不同光盘的光学信号拾取装置中的光栅偏振分光器的制造过程；
图28B为一侧剖图，表示在向图28A所示的装置施加交变电流的同时用紫外光照射的状态；
图28C为一侧剖图，表示在图28B所示的装置上没有施加电压时的状态；和
图29为示出根据本发明的第四实施例的适用于不同光盘的光学信号拾取装置。
图5为一方框图，表示本发明的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的光学系统，图6为一分解透视图，表示本发明的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的液晶偏转器的结构。
如图所示，在发射激光束的激光二极管11一侧设置了一个光栅12，以形成用于跟踪伺服的一个主光束和两个子光束。
此外，在光栅12一侧设置了分光器13，以透射从光栅12出射的部分光束和反射部分光束。
在分光器13一侧设置了一个衍射部件15，用以控制从分光器13中出射的光量，和向物镜14传输光束(下文中说明)，从而控制物镜14的有效数值孔径。
另外，在衍射部件15一侧设置了物镜14，用于将从衍射部件15中出射的光束聚焦到光盘“D”上。
在分光器13的一侧设置了一个传感透镜16，用于汇聚被光盘“D”和分光器13反射的光束，在传感透镜16的一侧设置了一个光探测器17，用于探测与从传感透镜16中透过的光束相对应的数据信号。
这里，用于控制数值孔径的衍射部件15是一个用于去掉一部分光束的液晶偏转器(LCD)，并被用作一个相位光栅，即当施加电压时利用其电光效应。
在附图中，标号18表示一个致动器驱动单元。
现在更加详细地解释作为衍射部件的液晶偏转器的结构。
如图6所示，液晶偏转器LCD包括一个两片型下部透明基板21，和一个上部透明基板22，和两个电极23、24，每个电极分别具有预定的构形，当在其上施加电压时，其与电光效应相结合被用作一个相位光栅。
在设置在下部透明基板21和上部透明基板22上的电极23和24中，其中一部分构成共用电极。此外，形成了一组具有预定周期的构形。
电极23和24是由同一驱动电源驱动的。
如图5所示，从激光二极管11发出的光束通过分光器13，从分光器出射的光束通过液晶偏转器LCD，该液晶偏转器是一个作为数值孔径控制部件的衍射部件，以控制光量，然后这束光由物镜14聚焦到光盘“D”上。
之后，光盘“D”反射的光束通过物镜14和液晶偏转器LCD，并被分光器13反射，通过传感透镜16朝向光探测器17。
现在更加详细地介绍利用液晶偏转器LCD对于CD型光盘D12和DVD型光盘D6进行的再现操作。
首先，解释液晶偏转器LCD的工作原理。
当在具有预定方向的液晶层25上施加电场时，对于异常光束的偏转比率“ne”会发生变化。
所以，当利用上述的特性以预定的形状在透明基板中构成电极23和24时，就能够按照所需的形状改变偏转比率的局部分布，由此制造相位光栅，就是相位全息图。
这里，在本发明的第一实施例中，电极23和24其中之一具有一定构形。
现在更加详细地介绍上部和下部透明基板21和22，以及电极23和24。
如图7A和7B所示，电极23和24形成在下部透明基板21的上表面和上部透明基板22的下表面，液晶层25形成在电极23和24之间。
这里，下部电极23被用作一个共用电极，上部电极24具有预定周期的构形。液晶层25的液晶垂直于电极23和24。
所以，如图8和图9所示，当在电极23和24上施加电压时，通过液晶偏转器LCD的光束会由于光栅效应发生衍射。
这里，假定电极23和24的周期为Λ，波长为λ，于是第一衍射光束的衍射角θ可以用下式表示：
sinθ＝λ/Λ    ………………(1)
此外，当偏转比率调整到一种信号波形，相位光栅衍射效率ηm(其中m表示衍射量级)可以用下式表示：
    ηm(Δ)＝|Jm(Δ)|2  ……………(2)
其中Jm(x)表示一级Bessel函数，相差Δ表示为：
    Δ＝2π/λΔnd      ……………(3)
其中Δn表示液晶的异常偏转比率和正常偏转比率之间的差值，这个差值根据液晶类型和种类的不同而有所不同。一般来说，这个差值为0.05-0.2。
此外，“d”表示液晶层25的厚度，可以在液晶的注入方式的基础上控制在几个μm到几十个μm的范围内。
所以，如公式(1)和(3)所示，当Jo(Δ)＝0时激光束的“0”级衍射光束(透射光波)的效率为零。
所以，如果控制Δn和“d”值以使Δ值为2.4，5.8，8.7……，则光束被偏转为没有透射光波的高级衍射光束。
因为偏转比率的变化如图10所示在X-方向是变化的，所以如果入射激光束仅仅在X-方向发生偏振，则液晶透射比率和如图7A和7B所示的液晶偏转器的电压超过施加在其上的电压阈值。例如，当电压超过4伏时，存在这样的特性，它可以起到快门的作用，而去掉透射光波。
另外，图11A为解释根据本发明的第二实施例适用于不同光盘的光学信号拾取装置的液晶偏转器的原理的平面图，图11B为解释根据本发明的第二实施例适用于不同光盘的光学信号拾取装置的液晶偏转器的原理的侧剖图。
如图所示，在下部透明基板221的上表面上设置有一组电极223，在透明基板222的下表面上设置有一组电极224。在它们之间为液晶层225。
形成在下部透明基板221和上部透明基板222上的电极223和224是交叉设置的，液晶层225的液晶是与电极223和224平行的。
如果在根据本发明的第二实施例的液晶偏转器LCD的电极223和224上施加电压，则如图12A和12B所示，由于液晶分子的排列造成偏转比率在X-，Y-方向都是变化的(相位调制)。
所以，如图13所示，无论入射光的偏振方向如何，都可以实现快门功能。
根据本发明的第一和第二实施例的电极23、24、223和224为形成在透明基板21、22、221和222上的ITO薄膜。此外，如图14A和14B所示，由一组条形蚀刻部分(e)构成一个条形构形(p1)。构形(p1)是一体化形成的。
图15A为表示形成在如图14A和14B所示的液晶偏转器中的另一种电极构形的平面图，图15B为沿图15A中XVb-XVb线所作的剖面视图。
如图所示，在如图14A和14B所示的蚀刻部分(e)的中间区域形成有与构形(P1)分开的剩余ITO膜(i)，从而如果蚀刻部分(e)的面积较大，就能够减小可能出现的噪声。
这里，在剩余ITO膜(i)上没有施加电压。
就是说，在蚀刻部分(e)没有剩余ITO膜(i)。在保留剩余ITO膜的状态下，对其预定区域进行蚀刻，进而由该蚀刻部分(e)构成了分开的构形(P1)和当前的ITO膜(i)。
此外，图16为表示在本发明的光学信号拾取装置的液晶偏转器中所形成的一种电极构形。还表示了电极23、24、223和224的其它构形。
由蚀刻部分(e)形成了一组同心圆形部分(p2a)，和一组连接同心圆形部分(p2a)的连接部分(p2b)，从而将构形(p2)连接为一个整体。
如图14A和14B以及图15A和15B所示构形(p1)被称为条形构形，如图16所示的构形(p2)被称为同心圆构形。
在条形构形(p1)中，在垂直于电极23、24、223和224的方向上产生高级衍射光束。图7A和7B以及图11A和11B所示的实施例也同样适用。
就是说，在如图7A和7B所示的实施例情况下，构形(p1)形成在下部透明基板21中，进而形成电极23，在如图11A和11B所示的实施例的情况下，构形(p1)交叉形成在在下部透明基板221和上部透明基板222中，进而构成电极223和224。
此外，在同心圆构形(p2)中，由于高级衍射是径向产生的，图11A和11B所示的实施例也是适用的。
所以，如果采用图7A和713所示的实施例，仅有与电极23和24垂直的直线偏振光束被光学信号拾取装置所使用。此外，如果采用图11A和11B所示的实施例，直线偏振光束以及圆形偏振光束都是可以应用的。
现在介绍使用这种具有条形构形(p1)的液晶偏转器的光学信号拾取装置的工作方式。
在图17中，标号31表示一束CD主光束，32表示周边光束的负一级衍射光束，33表示正一级衍射光束。
例如，如图18所示，如果物镜14和液晶偏转器LCD的直径为4mm，则数值孔径的内径为2.33mm，电极的周期Λ为10μm，于是根据公式(1)正负一级衍射光束的入射角可以表示为：
    θ＝sin-1(0.65/10)＝3.7°
所以，由于光盘“D”的焦平面与正负一级衍射光束的主光束之间的距离为＝f-tan(θ)，其中f表示物镜14的焦距，当f＝3.3mm时，Δx＝213μm。
所以，光束聚焦在光盘“D”的表面上与光盘“D”几μm处(约7μm)。如图10所示，光盘“D”表面上的焦点形成在几百μm以外之处(约213μm)。
所以，利用液晶偏转器将光束偏转为一级和较高级衍射光束能够控制物镜14的数值孔径，从而能够在具有不同的写入密度和厚度的光盘D12和D6中写入数据和从中再现数据。
这里，当电极的周期Λ增加时，Δx值降低，当电极的周期Λ减少时，Δx值增加。所以，可取的是，在液晶处理的有效范围内减小电极的周期。
更具体地说，在上述光学参数的情况下，如果电极的周期Λ值在1μm＜Λ＜50μm的范围内，就可以使正负一级衍射光束偏离主光束。
现在解释被光盘“D”反射的正负一级的衍射光束的衍射情况。
被光盘“D”反射的正负一级衍射光束通过物镜14射向液晶偏转器LCD，从而形成衍射。
这里，正一级衍射的光束转变为负一级衍射光束，负一级衍射的光束转变为正一级衍射。
由于上述的衍射，有一个光束分量作为零级主光束沿相同的方向返回到光探测器17，因而上述的分量产生噪声。
当然，由于正负一级衍射光束被光盘“D”的表面反射偏离焦点，不能将到达光探测器17表面的光束作为产生噪声的分量。但是，为了减少噪声量，下面介绍一个方法。
就是，如图20所示，如果电极的周期是10μm，则衍射角θ为3.7。Δ所以，光束通过焦距为3.3mm的物镜14，然后被光盘“D”的表面反射。之后，如果光束变为平行光，则位移量为2-f-tan(θ)＝430μm。在附图中，实线为入射光分布，偏移430μm的虚线为当光束返回到液晶偏转器LCD时出射光的分布。
这里，如图21和22所示，当沿着X-方向改变电极周期Λ的分布时，由于正负一级衍射光束的衍射角随着液晶偏转器位置的不同而不同，光束被光盘“D”的表面进一步散焦，从而减少了由于被光盘表面反射的和返回到其上的光束中的噪声分量。
此外，当正负一级衍射光束返回并入射到液晶偏转器LCD上，如图20所示，这束光发生了偏移。使电极周期Λ与图22所示的电极周期不同，然后在与零级光束不同的方向产生衍射，从而使这束光偏离了光探测器17。
此外，在本发明的另一个实施例中，电极可以沿X-轴的负方向构成Bessel形。
现在介绍具有其中采用了同心圆构形(p2)的液晶偏转器LCD的光学信号拾取装置的工作方式。
通过采用同心圆构形(p2)能够实现液晶偏转器LCD的所需效果，而与交叉设置电极223和224对入射光束的偏转无关。在这种情况下，通过在上述方法中改变周期和将上述形状改变为椭圆形能够减少噪声。
此外，通过如图24和25所示以不同方式设置电极而使光束散射能够实现上述目的。
在本发明的第三实施例中，液晶偏转器LCD被应用于使用了全息图的光学信号拾取装置。电极构形与全息图构形一致。
现在介绍其工作方式。
如果在液晶偏转器上没有施加电压，就能够在如图27A所示的DVD光盘D6上写入数据和再现其中的数据，如果在液晶偏转器上施加电压，就能够如图27B所示利用正一级衍射光束在CD型光盘D12上写入数据和再现其中的数据。
根据本发明采用全息图的光学信号拾取装置当使用DVD型光盘时可以100％地利用光强，从而增加了系统的光学效率。
现在介绍本发明的第四实施例的光学信号拾取装置。
如图29所示，在发射光束的光源411旁边朝向光盘418一侧设置了一个LC快门412以根据电极的开/关状态改变从光源411发出的光束的偏转方向。
此外，在LC快门412的一侧设置了一个准直透镜413，以按照预定的方向传输从LC快门412中出射的光束。
在准直透镜413一侧设置了一个分光器414以分配入射光束，在分光器414的一侧设置了一个物镜417，用以将从分光器414出射的光束聚焦到光盘418的预定点上。
在分光器414的一侧设置有一个光探测器420，用以探测被光盘410表面反射和从分光器414透射过来的光束，并将所探测到的光束转换成电信号。
在分光器414和光探测器420之间设置了一个传感透镜419，在分光器414和物镜417之间设置了一个光栅偏振分光器(GPBS)456。在GPBS456和物镜417的下面和上面设置了一个致动器415，用以水平地和垂直地移动物镜417。
这里，准直透镜413用于将从光源411中发出通过LC快门的平行光向分光器414传输。
分光器414将从准直透镜413出射的光束向GPBS和物镜417传输，从物镜417出射的光束被反射到传感透镜419方向。传感透镜419将从分光器414出射的光束汇聚到光探测器420的表面上。
此外，光探测器420将从光盘418写有数据的表面上反射，并从物镜417、GPBS456、分光器414和传感透镜419中透过的光束转换成电信号。
准直透镜413和传感透镜419的作用是恒定地保持被反射光束的灵敏度，所说的灵敏度随着在聚焦操作和跟踪伺服过程中物镜417的水平和垂直移动而下降。
此外，LC快门412由电源控制根据光盘的种类(例如CD盘或DVD盘)改变从光源411发出的光束的偏振方向。
GPBS根据偏振方向部分地或全部地使从LC快门412出射的光束透过，通过准直透镜413和分光器414，传输到物镜417，并控制入射到物镜417中的光量。
现在介绍适用于不同光盘的光学信号拾取装置的制造方法。
本发明的光学信号拾取装置中的GPBS的制造方法公开在1996年7月8日-12日举行的“关于光学存储器的联合国际研讨会”论文集中。
如图28A到28C所示，在上部透明基板441上形成了一个条形构形的上部透明电极ITO443，和一个上部反向膜(未示出)，对上部反向膜进行摩擦处理，从而使之沿预定的方向排列。
此外，在下部透明基板442上形成一个平板构形的下部透明电极444和一个下部反向膜。在对下部反向膜进行摩擦处理时，是沿着与对上部反向膜处理的相反方向进行摩擦的。
上部和下部透明基板441和442利用环氧树脂密封胶彼此固定在一起，以使上部和下部反向膜彼此相向，在上部和下部透明基板441和442之间保持预定的距离。
如图28B所示，在GPBS456的上部和下部电极443和444上施加方波形交变电流。在施加交变电流的过程中用能量密度为10mW/cm2的紫外光照射其上，使在相对的电极之间(在上部透明电极443与下部透明电极444之间)的液晶分子446沿着与电场平行的方向排列。
就是说，由于液晶分子446的周期排列形成了光栅，从而在偏转比率(相位调制)上产生预定的变化。
这里，由于平行排列的液晶分子446的周期排列经过光聚作用被固定住，如图28C所示，在撤去电压之后光栅特性也不发生变化。
更具体地说，以预定比率结合了UV固化的液晶分子。由于GPBS是由上述的液晶构成的，所以当紫外光照射到上面时，GPBS456变成聚合物，从而即使从中去掉了电压也能够保持光栅特性。
此外，由于相对于温度变化，这个特性不会变化，因此可以使用这种GPBS456作为偏振片。
当以预定的形状在透明基板上形成电极时，就可以按照预定的形式改变偏转比率的空间分布。
GPBS456的电极包括一组与图14A和14B所示的LCD的电极构形相似的、由条形蚀刻部分构成的条形构形，从而能够以整体形式形成构形p1。
就是说，在GPBS456的构形中，可以按照预定的形状如条形、同心圆形等形状形成电极，从而能够使光散射。
现在参照附图解释根据本发明的第四实施例的适用于不同光盘的光学信号拾取装置的工作方式，这种装置主要是利用GPBS将光束转换成正负一级和零级衍射光束以控制物镜417的数值孔径。
通过GPBS456的光束被分成一束直射光和一组由于衍射而发生偏转的衍射光。
这里，直射光被称为零级光束，衍射光束按照偏转角越来越小的顺序被称为正一级、正二级光束，……。此外，反向衍射的光束按照偏转角越来越小的顺序被称为负一级光束、负二级光束。
物镜417根据衍射光束的偏振方向将从光源发出的光束聚焦到光盘418的第一和第二数据写入表面418a和418b上。
这里，第一数据写入表面418a是DVD盘的数据写入表面，第二数据写入表面418b是CD盘的数据写入表面，第二数据写入表面418b与光盘418的第一数据写入表面418a分开0.6mm。
就是说，物镜417对于没有被GPBS456衍射的零级光束具有0.35的数值孔径，从而将光束聚焦到光盘418的第二数据写入表面418b。
此外，物镜417对于按照GPBS456的电极构形衍射的一级光束具有0.6的数值孔径，从而将光束聚焦到光盘418的第一数据写入表面418a上。
在本发明的另一个实施例中，如图29所示的光栅构形最好是用各向同性的物质，如LiNbO3，而不是用液晶液体形成，并用它们取代GPBS。
如上所述，根据本发明的适用于不同光盘的光学信号拾取装置主要是使用一个相位光栅在施加电压的过程中控制物镜的数值孔径控制部件，在该装置中应用了液晶偏转器，利用液晶的电光效应将光束中需要的部分取出，从而能够利用一个部件在具有不同写入密度和厚度的不同光盘上读写数据。
此外，应用这种液晶快门，按照将液晶用作一个相位光栅将光束中所需部分去掉的方法，能够实现光学信号拾取装置的基本目的，从而可以通过不使用昂贵的偏振片而降低系统的制造成本。
进一步，使用无需在致动器的驱动部分施加电压的GPBS可以在去掉电压之后仍然保持光栅效应，从而简化了致动器的驱动部分的结构，更容易驱动系统和降低制造成本。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的一些优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如权利要求所述的发明的范围和构思的前提下，还可以作出各种改进、增加和替换。

Claims (24)

1、适用于不同光盘的一种光学信号拾取装置，它包括：
一个物镜，用于将光束聚焦到具有不同厚度的光盘上；和
一个数值孔径控制部件，用于根据光盘的厚度有选择地通过一束光束，衍射该光束中的一部分，和控制该物镜的数值孔径。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：所说的数值孔径控制部件包括：
一个下部透明基板；
一个上部透明基板；
上部和下部透明电极，它们形成在下部透明基板和上部透明基板上，具有预定的周期，在其上施加一个电压的过程中这个周期起到一个相位光栅的作用，和一种预定的构形；和
一个液晶衍射器件，在透明基板之间充注有一种液晶物质，在所说透明基板上形成有透明电极。
3、如权利要求2所述的装置，其特征在于：所说上部和下部透明电极的部分形成在所说基板的前部作为一个共用电极，所说上部和下部透明电极的其余部分形成在作为具有预定周期的电极构形的区域，在这个区域根据光盘的厚度使光束发生衍射。
4、如权利要求2所述的装置，其特征在于：形成在上部和下部透明基板上的电极分别具有预定的周期，和彼此交叉形成的构形。
5、如权利要求3所述的装置，其特征在于：所说构形为由一组条形蚀刻部分形成的条形形状，并且彼此连接成一体。
6、如权利要求4所述的装置，其特征在于：所说构形为由一组条形蚀刻部分形成的条形形状，并且彼此连接成一体。
7、如权利要求3所述的装置，其特征在于：在电极构形之间形成有一层剩余透明电极层，这一电极层被所说构形隔开，并且在其上没有施加电压。
8、如权利要求4所述的装置，其特征在于：在电极构形之间形成有一层剩余透明电极层，这一电极层被所说构形隔开，并且在其上没有施加电压。
9、如权利要求3所述的装置，其特征在于：电极构形的间隔周期Λ为1μm＜Λ＜50μm。
10、如权利要求4所述的装置，其特征在于：电极构形的间隔周期Λ为1μm＜Λ＜50μm。
11、如权利要求3所述的装置，其特征在于：所说电极构形的周期在X-方向是恒定变化的，以减少被光盘反射的衍射光束的影响。
12、如权利要求4所述的装置，其特征在于：所说电极构形的周期在X-方向是恒定变化的，以减少被光盘反射的衍射光束的影响。
13、如权利要求3所述的装置，其特征在于：所说的电极构形具有预定的弯曲比率，并向Y-方向弯曲，以减少被光盘反射的衍射光束的影响。
14、如权利要求4所述的装置，其特征在于：所说的电极构形具有预定的弯曲比率，并向X-方向弯曲，以减少被光盘反射的衍射光束的影响。
15、如权利要求4所述的装置，其特征在于：所说构形包括由一组同心圆形蚀刻部分形成的一组同心圆形区域，其中所说的同心圆形区域由一组连接部分连接为一体。
16、如权利要求2所述的装置，其特征在于：在上部和下部透明电极上分别形成一个全息图。
17、一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，它包括：
一个物镜，用于将一束光束聚焦到具有不同厚度的光盘上；和
一个液晶器件，它具有同心圆形电极构形，用于根据光盘的种类通过有选择地施加一个电压使入射到该物镜上的光束发生衍射，而去掉电压后透过光束。
18、一种适用于不同光盘的光学信号拾取装置，它包括：
一个光源，用于产生照射在一张光盘表面上的光束；
一个液晶快门，其设置在该光源与光盘之间，用于根据所说光盘的种类有选择地改变入射到光盘上的光束的偏振方向；
一个光栅偏振分光器，用于根据一个构形的形状遮挡从液晶快门出射的光束，并产生衍射光束；和
一个物镜，用于保持与衍射光束不同的数值孔径，和准确地将光束聚焦在不同光盘的表面上。
19、如权利要求18所述的装置，其特征在于：所说光栅偏振光束分光器包括：
上部和下部透明基板；
形成在所说上部和下部透明基板之间的第一和第二透明电极；和
一层液晶分子，其排列在所说第一和第二透明电极之间，并根据电场的情况改变光束的偏转特性。
20、如权利要求19所述的装置，其特征在于：第一和第二透明电极之一由条状构形形成，另一个电极由平板构形形成。
21、如权利要求19所述的装置，其特征在于：所说的光栅偏振分光器包括排列在所说第一和第二透明电极之间的一层液晶分子，当在所说的第一和第二透明电极上施加一个电场和用紫外光照射时，这些液晶分子与电场平行排列。
22、如权利要求21所述的装置，其特征在于：所说的光栅偏振分光器具有光栅特性，这种特性在电压不再施加之后仍然不发生变化。
23、如权利要求18所述的装置，其特征在于：所说光栅偏振分光器的构形为由一组条形蚀刻部分构成的条形，并且彼此相连成一体。
24、如权利要求18所述的装置，其特征在于：所说光栅形构形由一种各向异性的物质如LiNbO3构成。
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