专利名称：光拾取器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光盘驱动器，并具体涉及一种具有校正单元的光拾取器，该校正单元用于校正由于从光拾取器发射并聚焦到光盘记录表面的光束的光轴相对于该记录表面的倾斜而引起的象差。
为了满足光盘致密化的需要，通常需要提高光拾取器的精度。特别是，要求从光拾取器发射并聚焦到光盘记录表面上的光束的光轴，也就是安装在光拾取器中的物镜的光轴应当与该记录表面完全垂直。
另一方面，随着光盘的致密化，安装在光拾取器中的物镜的孔径号(NA)不断增加，并且由光拾取器发射的光束具有更短的波长。结果，由于倾斜而使彗差显著增加。这导致对校正彗差的迫切需要。
在现有技术中，采用液晶板作为用于校正这类彗差的校正单元。常规的液晶板在其液晶衬底的各个表面上具有电极层，以根据施加给电极层的电压来改变液晶模块的取向。液晶板因而改变了通过其液晶衬底的光束的折射率，并校正了由光拾取器发射的光束的光轴倾斜而引起的波前象差。即，改变施加在液晶衬底分割区域上的电压，从而引起光束折射率的变化。因此能够使得分割区域的光路长度彼此各不相同，并改变延伸至光盘记录表面的光轴，从而校正由于光束光轴的倾斜而引起的象差。
然而，在现有技术中用作象差校正单元的液晶板存在下列问题。即，在常规的利用液晶板的光拾取器的工作过程中，用于将光束聚焦到光盘记录表面的物镜，由于光盘的跟踪伺服而在光盘的径向上移位，这种跟踪伺服是为了在记录表面上径向移动以读取光盘轨迹上的数据。物镜的光轴可能会在光盘的径向上与液晶板的中轴错开，并降低光拾取器的象差校正性能。当物镜和液晶板同时移位时，能够防止这种象差校正性能的下降。然而，物镜和液晶板的这种同时移位使得物镜和液晶板的移位部分出现不希望的重叠。另外，当物镜和液晶板同时移位时，很难将电极精确地设置在液晶板上。因此在现有技术中越来越少使用这种同时移位。
为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电极图案，同时电压施加点随着物镜的径向移位而改变。然而，这种技术的问题在于，在控制液晶板时容易引起操作问题，而且液晶板过于昂贵。
因此，本发明考虑到现有技术中存在的上述问题。本发明的一个目的是提供一种光拾取器，其中的象差校正单元不算昂贵，并且除了能够有效地校正由光拾取器的物镜的径向移位所引起的象差之外，还便于控制。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光拾取器，包括用于发射光的光发射单元；物镜，用于将光发射单元发出的光平行校准以形成光束并将该光束聚焦到光盘的记录表面上；和校正单元，用于校正由光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜而引起的象差，其中，该校正单元具有能够透过从光发射单元发出的光的光传输表面，同时在光传输表面的多个分割区域上设置有多个电极，该校正单元通过向电极施加电压和改变通过光传输表面的分割区域的光束的相位来校正象差，上述施加到电极的电压与光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜相对应，上述多个电极包括第一电极，设置在校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的径向倾斜引起的最大象差的位置；第二电极，设置在校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的径向倾斜引起的最小象差的位置。
在光拾取器中，第一和第二电极在光盘径向的总长度在物镜直径50％至70％的范围内，而第一或第二电极在光盘切向的长度在物镜直径40％至50％的范围内。
另外，设置在校正单元的光传输表面的分割区域上的电极还包括第三电极，设置在校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最大象差的位置；第四电极，设置在校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最小象差的位置；第五电极，它在第三电极外部的光传输表面边缘的附近位置与第三和第四电极对准；和第六电极，它在第四电极外部的光传输表面边缘的附近位置与第三和第四电极对准。
结合附图和下面的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点。其中
图1是根据本发明优选实施例的可用在光盘驱动器中的光拾取器的结构图；图2是包含在本发明的光拾取器中的液晶板的层叠结构的剖视图；图3a和3b分别示出了根据本发明的主要实施例和对比实施例的液晶板的电极层的分割电极图案；图4a是由倾斜引起的光拾取器中的彗差分布的图表；图4b是表示沿图4a中的A-A’线截取的截面处的彗差的图表；图5为一图表，对比地示出了未校正的彗差、利用根据本发明主要实施例的分割电极图案校正的彗差、以及根据本发明对比实施例的分割电极图案校正的彗差；图6为一图表，示出了当光拾取器的物镜在光盘的径向上移位时，由根据本发明主要实施例和对比实施例的分割电极图案形成的抖动的变化；图7a和7b为图表，示出了当包含在电极层中的独立电极的图案改变时，由根据本发明主要实施例的分割电极图案形成的抖动的变化；图8示出了根据本发明第二实施例的液晶板的电极层的分割电极图案；和图9为一图表，对比地示出了当光拾取器采用根据本发明第二实施例的液晶板以及不使用该液晶板时的由倾斜引起的抖动的劣化。
下面对附图进行说明。其中，在所有附图中使用相同的标号来表示相同的或相似的部件。
图1是根据本发明优选实施例的可用在光盘驱动器中的光拾取器的结构图。在该图中，标号1表示位于光盘驱动器中的光盘，在光盘1的记录表面上同心地形成许多条数据记录轨迹。光盘1可以绕其旋转轴1b旋转。
标号2表示光拾取器，用于读取记录在光盘1的记录表面1a的轨迹上记录的数据。光拾取器2包括光发射单元3、准直透镜4、分束器5、液晶板6、物镜7、物镜移位器8、光接收透镜9和光接收单元10。在本发明中，激光二极管可以被用作光发射单元3，以便向光盘1发射激光。准直透镜4对来自光发射单元3的光束进行平行校准，从而得到准直光束。分束器5以90度的反射角反射来自准直透镜4的准直光束，因此准直光束的光路被折射90度。液晶板6校正光束的波前象差，并允许光束从其通过。物镜7将来自液晶板6的光束“B”聚焦到光盘1的记录表面1a上。
入射光束“B”被光盘1的记录表面1a反射，并在到达分束器5之前经过物镜7和液晶板6。反射光束经过分束器5到达光接收透镜9。光接收透镜9将反射光束“B”聚焦到光接收单元10的光接收表面上。在本发明中，光电二极管可以被用作光接收单元10，并通过其光接收表面接收反射光束。一旦接收到反射光束，光接收单元10输出一个表示由其光接收表面接收到的反射光束通量的光通量信号。
光接收单元10的光通量信号被提供给再生电路11，该电路用于解调光通量信号以再现记录在光盘1期望轨迹(desired tracks)上的数据。光拾取器2的液晶板6由LC板控制电路12控制。在光盘驱动器的工作过程中，物镜移位器8使物镜7在光盘1的径向“R”移位。因此，即使当在光盘1的记录表面1a上形成的期望轨迹在光盘1的径向“R”移位，物镜7仍能够将光束“B”精确地聚焦在该期望轨迹上。
图2是包含在本发明的光拾取器2中的液晶板6的层叠结构的剖视图。如图所示，液晶板6包括两个取向层14和15，它们形成在液晶衬底13的相反面上，以使衬底13中的液晶实现理想的分子取向，在两个取向层14和15的外表面上形成两个透明的电极层。形成在第一取向层14的外表面上的透明电极层为分割电极层16，其具有多个分割电极，这将在下文中说明。另一方面，形成在第二取向层15的外表面上的透明电极层为集成电极层17，其具有一集成电极。LC板控制电路12向两个电极层16和17施加AC电压，该AC电压的大小受到控制。两个玻璃保护层18和19层叠在电极层16和17的外表面上，以防止液晶板6遭受外部碰撞。
下面说明根据本发明主要实施例的光拾取器的结构和操作。图3a示出了根据本发明主要实施例的液晶板6的电极层16的分割电极图案。在该主要实施例中，液晶板6校正由径向倾斜所引起的象差。另一方面，图3b示出了根据本发明对比实施例的液晶板的电极层的分割电极图案。
在图3a所示的主要实施例中，分割电极层16具有两个独立的电极16a、16b和一个公共的电极16c。两个独立电极16a和16b沿光盘1的径向被设置在电极层16上，并且相互平行。两个独立电极16a和16b的中心位置被设置在由径向倾斜引起的彗差最大和最小的位置。
然而，在图3b所示的比较实施例中，在具有最大和最小彗差的位置设置了两个内独立电极16d和16e。另外，在两个内独立电极16d和16e的外侧靠近液晶板的相对边缘的位置设有两个外独立电极16f和16g。四个独立电极16d、16e、16f和16g沿光盘的径向设置在电极层上，而该电极层的其他区域由公共电极16h构成。
幅值与倾斜程度相对应的AC电压从LC板控制电路12施加给根据本发明主要实施例的分割电极层16的两个独立电极16a和16b。另一个具有基准幅值的AC电压被施加给所述分割电极层16的公共电极16c。在这种情况下，第一独立电极16a和公共电极16c之间的不等量的符号与第二独立电极16b和公共电极16c之间的不等量的符号截然相反。例如，当公共电极16c的基准幅值被设定为零时，两个独立电极16a和16b的幅值的符号截然相反。也就是说，两个独立电极的幅值分别带有正号和负号。
在本发明中，对电极层16加以限定，使得其电极被分割为与波前象差分布相对应的图案。波前象差意味着在光拾取器中出现光相位偏差。当在光盘驱动器的工作过程中光拾取器读取记录在光盘1轨迹上的数据时，这种光相位偏差会导致光拾取器操作性能的劣化。通过用液晶板6充当象差校正单元来延迟超前的光相位，并提前被延迟的光相位，可以防止这种光拾取器操作性能的劣化。彗差是由倾斜引起的，并具有由下列表达式Ⅰ和Ⅱ所表示的分布情况。在下列表达式Ⅰ和Ⅱ中，“r”和“φ”分别表示所见的极坐标的半径和角，“Z6”和“Z7”表示象差的比较系数。W(r,θ)=Z7(3r3-2)rsinφor W(r,θ)=Z6(3r3-2)r cosφZ6orZ7=-t6(n2-1)n2sinθcosθ(n2-sin2θ)57NA3]]>在表达式Ⅰ和Ⅱ中，“n”是衬底的折射率，“θ”是衬底的倾斜角，“t”是衬底的厚度，“NA”是安装在光拾取器中的物镜的孔径号。
因此，通过把电极层16分割成与彗差分布相对应的电极图案并向分割电极图案施加与倾斜程度相应的电压，能够校正彗差。
图4a是由倾斜引起的光拾取器中的彗差分布的图表。图4b是表示沿图4a中的A-A'线截取的截面处的彗差的图表。当把图4a中的彗差分布与图3a和3b中的分割电极图案作比较时，注意到图3b所示的对比实施例的分割电极图案的彗差分布达到了图4a中的分布。
图5为一图表，对比地示出了图4b中未校正的彗差、利用根据本发明主要实施例的具有如图3a所示的分割电极图案的电极层16所校正的彗差、以及利用图3b所示的根据本发明对比实施例的分割电极层所校正的彗差。在对比实施例中，即使在光盘的外边缘处也能够校正彗差。然而，在本发明的主要实施例中，在光盘的外边缘处不能够校正彗差。
但是，在使用液晶板6的光拾取器的工作过程中，物镜7由于光拾取器的跟踪伺服而在光盘1的径向上移位，这种跟踪伺服是为了在记录表面上径向移动以读取光盘轨迹上的数据。物镜7的光轴可能会在光盘1的径向上与液晶板6的中轴错开，并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过程中，通常产生±0.1mm的跟踪移位。图6为一图表，示出了当光拾取器的物镜7在光盘1的径向上移位时，由根据本发明主要实施例和对比实施例的分割电极图案形成的抖动的变化。在图6所示的图表中，径向移位的单位“％”表示径向移位与物镜7半径的比率。例如，当物镜的半径为2mm时，10％的径向移位相当于0.2mm。如图6中的图表所示，根据比较实施例的电极图案在其中心具有高性能，但由于径向移位而使性能下降。这是由于根据比较实施例的电极图案即使在光盘的外边缘处也能校正彗差，而在光盘外边缘处校正彗差会对性能产生不利影响。
下面将参照图7a和7b说明分割电极层16的尺寸。图7a和7b为图表，示出了当包含在电极层16中的独立电极16a和16b的图案改变时，由根据本发明主要实施例的分割电极图案形成的抖动的变化。在图7a图表的径向上的电极比率和在图7b图表的切向上的电极比率表示电极长度与物镜7的孔径直径的比率。特别是，径向的电极长度为两个独立电极16a和16b的总长度。
当图7a图表中的径向电极比率为50％至70％时，该分割电极层形成稳定的抖动。而且，当图7b图表中的切向电极比率为40％至50％时，该分割电极层形成稳定的抖动。图7a和7b图表中所示的抖动值是从“凸面/沟槽光盘”得到的，象差为120度，NA物=0.65，波长=0.405μm，轨迹间距=0.36μm,EFM信号IT=0.083μm。
图8示出了根据本发明第二实施例的液晶板6的电极层16的分割电极图案。如图所示，根据本发明第二实施例的液晶板6被设计成能同时在径向和切向上校正由倾斜引起的象差。为了实现上述目的，根据本发明第二实施例的液晶板6的电极图案结合了根据本发明主要实施例的分割电极图案以及将根据本发明对比实施例的分割电极图案绕其光轴旋转90度得到的另一个分割电极图案。在图8所示的第二实施例中，两个独立电极16i和16j与图3a所示主要实施例中的独立电极16a和16b相同，而四个独立电极16k、161、16m和16n与图3b所示的对比实施例中的四个独立电极16d、16e、16f和16g相同。根据本发明第二实施例的电极层的其他部分形成了公共电极16o。
由于从光拾取器发射的光束的光轴在光盘的切向比径向更容易倾斜，因此需要增强液晶板在切向上而不是径向上的象差校正性能。另外，由于物镜7在径向移位，因此要求液晶板能够更有效地承受径向移位。然而，由于物镜7没有切向移位，因此当设计液晶板时不需要考虑切向移位。
所以，根据本发明第二实施例的液晶板中包含的电极层的电极图案在切向上具有中心高性能，因此该实施例的电极层在所述切向上具有如对比实施例中的电极图案。但是，第二实施例的电极层在径向上具有如主要实施例中的电极图案，该电极图案能够有效地校正由物镜7的径向移位所引起的象差。简而言之，根据第二实施例的电极层在径向和切向上具有非对称的分割电极图案，以便改善液晶板的象差校正性能。
图9为一图表，对比地示出了当光拾取器采用根据本发明第二实施例的液晶板6以及不使用该液晶板6时的由倾斜引起的抖动的劣化。当然，当光拾取器不使用液晶板6时，由光轴倾斜引起的象差不能被校正。当光拾取器使用根据第二实施例的液晶板6时，由于允许的总体抖动被设定为约15％，因此可以使光轴倾斜以在径向和切向形成约0.6度的倾斜角。然而，当光拾取器没有使用根据第二实施例的液晶板6时，允许的光轴倾斜角被设定为约0.25度。
如上所述，本发明提供了一种光拾取器，其中的象差校正单元不算昂贵，并且除了能够有效地校正由光拾取器的物镜的径向移位所引起的象差之外，还便于控制。
尽管为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以进行各种修改、补充和替换。
权利要求
1．一种光拾取器，包括用于发射光的光发射单元；物镜，用于将光发射单元发出的光平行校准以形成光束并将该光束聚焦到光盘的记录表面上；和校正单元，用于校正由光束的光轴相对于光盘记录表面的倾斜而引起的象差，其中，所述校正单元具有能够透过从光发射单元发出的光的光传输表面，同时在光传输表面的多个分割区域上设置有多个电极，所述校正单元通过向所述电极施加电压和改变通过光传输表面的分割区域的光束的相位来校正象差，所施加的电压与光束的光轴相对于光盘记录表面的所述倾斜相对应，以及所述多个电极包括第一电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的径向倾斜引起的最大象差的位置；和第二电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的径向倾斜引起的最小象差的位置。
2．如权利要求1所述的光拾取器，其中所述第一和第二电极在光盘径向的总长度在所述物镜直径50％至70％的范围内，而所述第一或第二电极在光盘切向的长度在所述物镜直径40％至50％的范围内。
3．如权利要求1所述的光拾取器，其中设置在所述校正单元的光传输表面的分割区域上的所述电极还包括第三电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最大象差的位置；第四电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最小象差的位置；第五电极，它在第三电极外部的光传输表面边缘的附近位置与所述第三和第四电极对准；和第六电极，它在第四电极外部的光传输表面边缘的附近位置与所述第三和第四电极对准。
4．如权利要求2所述的光拾取器，其中设置在所述校正单元的光传输表面的分割区域上的所述电极还包括第三电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最大象差的位置；第四电极，设置在所述校正单元的光传输表面的至少一个区域上的具有由光束的光轴相对于光盘记录表面的切向倾斜引起的最小象差的位置；第五电极，它在第三电极外部的光传输表面边缘的附近位置与所述第三和第四电极对准；和第六电极，它在第四电极外部的光传输表面边缘的附近位置与所述第三和第四电极对准。
全文摘要
本发明提供了一种光拾取器,其中的象差校正单元不算昂贵,并且除了能够有效地校正由光拾取器的物镜的径向移位所引起的象差之外,还便于控制。该光拾取器包括:用于发射光的光发射单元3;物镜7;和校正单元6。该校正单元6具有光传输表面,同时在光传输表面的多个分割区域上设置有多个电极,通过向电极施加与光轴相对于记录表面的倾斜相对应的电压和改变通过分割区域的光束的相位来校正象差。
文档编号G11B7/135GK1320913SQ01112468
公开日2001年11月7日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年4月14日
发明者富樫光宏 申请人:三星电机株式会社