專利名稱：供不同厚度光盤使用的光學拾取系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學拾取系統；且更具體地，涉及一種改進的可讀取薄和厚兩種光盤的信息信號的光學拾取系統。
眾所周知，在用于實現一高密度光學存儲介質的數據的再現的光學拾取頭中，短波長光源和大數值孔徑(NA)是重要的光學因素。因此，最好在供具有例如0.6mm厚度的DVD(數字視盤)使用的光學頭中采用一大的NA，例如0.6，的透鏡。然而，如果這樣一用于讀取薄光盤的光學頭被用于讀取一常規的1.2mmCD(緊致盤)，由光盤厚度差引起的球面象差必須被修正。
用于解決該問題的一種光學頭是
圖1中所示的帶有全息光學元件(HOE)的雙焦點光學頭。
圖1示出了一種常規的可再現不同厚度的光盤中存儲的信息信號的雙焦點光學頭100，如由Kanda和Hayashi著的“用于0.6mm和1.2mm盤的雙焦點光學頭”SPIE Vol.2338 Optical DataStorage(1994)/283中所描述的。該雙焦點光學頭100包括一光源126，用于生成一光束；一分束器106；一準直透鏡108；一HOE110；一物鏡112；一柱面透鏡104和設置有四個光電元件的一檢測器102。來自準直透鏡108的光束通過HOE110被分裂成第0級和第1級衍射光束，然后通過物鏡112被聚焦，其中第1級衍射光束128的焦距大于第0級衍射光束124的焦距。
在光學頭100中，第0級衍射光束124被用于再現一薄光盤116的記錄表面118上的信息信號。自光源126，例如激光二極管發射的光束經分束器106進入HOE110，分束器106通過其中裝設的一表面部分地反射光束給準直透鏡108，準直透鏡108使來自分束器106的光束平行。HOE110簡單地起到用于該平行光束的第0級衍射光束124的平行片的作用。該第0級衍射光束124通過物鏡112被聚焦到薄光盤116的記錄表面118上。當該第0級衍射光束124被從薄光盤116經物鏡112反射到HOE110，該HOE110還起到平行片的作用。第0級衍射光束124在通過準直透鏡108和分束器106之后，借助于通過柱面透鏡104變為象散的，使檢測器102讀取薄光盤116的記錄表面118上的信息信號。
同時，為了再現厚光盤122的記錄表面120上的信息信號，使用從HOE110透射的第1級散射光束128。應注意到光學頭100中用于第1級散射光束128的光學元件(除了HOE110外)的功能和結構與用于第0級衍射光束的光學元件的功能和結構相類似。HOE110起到用于將第1級散射光束128聚焦到厚光盤122的記錄表面120連同物鏡112上。因此，供薄光盤116使用的光學頭100可再現厚光盤122的記錄表面120上的信息信號。
與上述光學頭100相關聯的主要缺陷之一是由使用HOE110、分束器106和準直透鏡108所引起的龐大的尺寸，從而使光學頭100體積龐大且結構復雜。
現有技術光學頭的固有的另一個問題是它要求進行將其內裝設的光學裝置相互校準的困難任務。
因此，本發明的主要目的在于提供一種用于讀取薄和厚兩種光盤上存儲的信息信號的，具有減小的尺寸和更簡單的結構的光學拾取系統。
根據本發明，提供有一種用于讀取光盤上的信息信號的光學拾取系統，該系統包括一光源，用于生成被第一線性偏振的分量的光；一檢測器；一物鏡；和一配置在物鏡和光源之間且設置有第一和第二光學元件的光學裝置，該第一光學元件將該光透射到第二光學元件且該第二光學元件具有以第一和第二模式工作的一區域，該兩模式可根據光盤的類型被電轉換，其中入射到第二光學元件的該區域的光在第一模式中被阻斷而在第二模式中被部分地透射給物鏡，透射的光通過物鏡被聚焦在光盤上并反射至其以進到該區域，該區域將該反射光轉換成具有第一和第二線性偏振分量的第一圓偏振光，該第一圓偏振光的第二線性偏振分量通過第一光學元件被衍射給檢測器。
通過以下參照附圖對優選實施例進行的詳細說明，本發明的以上及其他優點將變得顯然。
圖1為現有技術光學拾取系統的概略性示意圖；圖2為根據本發明的第一優選實施例的光學拾取系統的概略性示意圖；圖3A至3C解釋了當未提供電壓Vcc時，圖2中所示的光學裝置的操作；圖4A和4B說明了當提供電壓Vcc時，圖2中所示的光學裝置的操作；圖5為根據本發明的第二優選實施例的光學拾取系統的概略性示意圖；及圖6A和6B解釋了當未提供電壓Vcc時，圖5中所示的光學裝置的操作；參見圖2至6，說明了根據本發明的一優選實施例的光學拾取系統。應注意到圖2至6中出現的相似部件由相似的參照數字表示。
在圖2中，給出了根據本發明的第一優選實施例的以可電轉換的第一和第二模式之一工作的光學拾取系統的概略性示意圖。光學拾取系統200包括一光源210，例如半導體激光器，用于生成一光束，該光束可以是波長λ的第一線性偏振的，例如P-偏振的光束；一光學裝置220；一物鏡230；一光學檢測器260和一控制電路270。
當在一盤托架(未示出)上放置一具有例如1.2mm厚度的厚光盤250時，光學拾取系統200以第一模式工作，其中一處理器(未示出)生成一控制信號，該控制信號被發送給控制電路270。該控制信號表示有關被放置的光盤的信息，例如其1.2mm的厚度等。在第一模式中，控制電路270未提供一預定電壓Vcc給光學裝置220以使光學裝置的中央區域220-1是能透射的且用作為一孔徑，用于限定入射到物鏡230上的光束的截面，而其周邊區域220-2變為對來自光源210的光束是不能透射的或是不透明的，如以下詳細說明的。
當自光源210發射的P-偏振光束進入光學裝置220時，其中央區域220-1透射一部分照射到其上的P-偏振光束并將該透射部分轉換成第一圓偏振光束。該第一圓偏振光束通過物鏡230被聚焦在放置的光盤250上且被反射給其以進入中央區域220-1。光學裝置220的周邊區域220-2阻斷照射在其上的其余部分的P-偏振光束。因此，圖2中由實線表示的其余部分不被用于從被放置的光盤250讀取信息信號，而圖2中由虛線表示的部分被用于檢測放置的光盤250上的信息信號。
進入中央區域220-1的第一圓偏振光束被轉換成第一S-偏振光束且在通過其后被衍射到光學檢測器260。
參見圖3A，示有圖2中所示的光學裝置220的截面視圖。在第一種模式中，通過打開開關228而不將Vcc提供給光學裝置220的下和上透明電極223、225。光學裝置220包括一全息光柵221、一λ/4板222、由例如ITO(氧化錫銦)等制成的下和上透明電極223、225、帶有空間224B和液晶224A的液晶裝置224、和一線性偏振器226。在該優選實施例中，在全息光柵221的頂上序列地形成一λ/4板222和下透明電極223，并序列地在下透明電極223的周邊區域上安裝液晶224A、上透明電極225和線性偏振器226，以使該周邊區域220-2對應于線性偏振器226下的光學裝置220的一區域。
在圖3B中，示出圖3A中所示的，安裝在光學裝置220中的全息光柵221的平面視圖。該全息光柵221透射一光束的偏振分量，例如P-偏振光束，并衍射該光束的其他偏振分量，例如垂直于該P-偏振分量被線性偏振的S-偏振光束。該全息光柵221具有這樣的光柵間距以使全息光柵221具有一焦點。
返回參見圖3A，當光源210發射的P-偏振光束進入光學裝置220的中央區域220-1時，光學裝置220中安裝的全息光柵221透射照射在其上的該P-偏振光束的部分。λ/4板222將通過其的該透射部分的相位改變λ/4，從而該透射的部分變為第一圓偏振光束。在序列地通過下透明電極223和液晶裝置224的空間224B后，該第一圓偏振光束通過物鏡230被聚焦在所放置的光盤上。該第一圓偏振光束被反射至物鏡230并在序列通過空間224B和下透明電極223后進入λ/4板222。λ/4板222使在通過λ/4板222后入射至其的第一圓偏振光束產生λ/4的相差，從而使第一圓偏振光束變為第一S-偏振光束。該第一S-偏振光束通過全息光柵221被衍射至光學檢測器260。
同時，進入光學裝置220的周邊區域220-2的P-偏振光束的其余部分通過全息光柵221被透射給λ/4板222。該透射的其余部分在通過λ/4板222后也被轉換成第一圓偏振光束。第一圓偏振光束傳播到液晶裝置224的液晶224A。液晶裝置224被劃分成環形盤形式的液晶224A和由液晶224A的內圓224C確定的空間224B，如圖3C所示。液晶224A被配置在下和上透明電極223、225之間。液晶224A由例如向列液晶等的雙折射晶體制成。在該優選實施例中，液晶224A的厚度被設定為當Vcc未提供給電極223、225時，使P-偏振光束的相位改變λ/4的奇數倍的一厚度值。因此，透射過液晶224A的第一圓偏振光束224A被轉換成第二S-偏振光束。然后，第二S-偏振光束通過線性偏振器226被阻斷，以使對應于光學裝置220的中央區域220-1的空間224B用作為孔徑形(aperature shape)。
返回參照圖2，將一例如0.6mm厚度的薄光盤240放置在盤托架上，光學拾取系統以第二模式工作。在第二模式中，控制電路270將Vcc施加給光學裝置220以使中央和周邊區域220-1、220-2是能透射的，其中實線表示在檢測放置的光盤240上記錄的信息信號中使用的光束的光路。因此，光學裝置的整個區域起到用于限定入射到物鏡230上的光束截面的一孔徑形的作用，如以下詳細描述的。
參見圖4A，示出圖2中所示的光學裝置220的截面視圖。在第二模式中，通過關閉開關228將Vcc施加給光學裝置220的下和上透明電極223、225。
當自光源210發射的光束落在光學裝置220上時，在第二模式中照射在中央區域220-1上的P-偏振光束的一部分與第一模式中第一P-偏振光束的該部分相類似地表現。然而，照射在周邊區域220-2上的第一P-偏振光束的其余部分與第一模式中第一P-偏振光束的該部分不同。
在第二模式中，照射在周邊區域220-2上的第一P-偏振光束的其余部分通過全息光柵221被透射給λ/4板222。在通過λ/4板222后，該透射的其余部分被轉換成第一圓偏振光束。在序列地通過下透明電極223、液晶224A和上透明電極225后，第一圓偏振光束傳播給線性偏振器226。在此情況下，在通過液晶224A后，第一圓偏振光束保持不變，由于液晶224A用作為對入射至其的光束是透明的材料，如圖4B所示。然后，第一圓偏振光束的P-偏振分量被透射通過線性偏振器226給物鏡230以使周邊區域220-2是能透射的。因此，光學裝置220的整個區域在第二模式中起到孔徑形的作用。第一圓偏振光束的P-偏振分量通過物鏡230被聚焦在所放置的光盤240上且被反射至其以進入線性偏振器226。
自放置的光盤240反射的第一圓偏振光束的P-偏振分量在序列地通過線性偏振器226、上透明電極225、液晶224A和下透明電極223后照射在λ/4板222上。反射的P-偏振分量在通過λ/4板222后，通過其被轉換成第二圓偏振光束。第二圓偏振光束的S-偏振分量通過全息光柵221也被衍射給光學檢測器260。
在圖5中示有光學拾取系統300的第二優選實施例的概略性示意圖，其中除了在上透明電極325和線性偏振器326之間配置一λ/4板322外，第二實施例與第一實施例相類似，且光學裝置320的全息光柵321包括第一和第二全息部分，從而需要一對光學檢測器360、362。
在圖6A和6B中，分別示有如圖5中所示的光學裝置320的截面視圖，和光學裝置320中所裝的全息光柵321的平面視圖。在此情況下，光學裝置320的全息光柵321通過一劃分線321C被劃分成第一和第二光柵部分321A和321B。劃分線321C是根據液晶324的內圓被確定的。在第二實施例中，劃分線321C具有等于液晶324的內圓的半徑的一半徑。各光柵部分321A和321B具有相互不同光柵間距以使各光柵具有不同的焦點。第一和第二光學檢測器360、362被置放在各自的焦點處。
盡管只根據特定的優選實施例對本發明進行了描述，但也可作出其他的修改和變型而不脫離如在下面的權利要求中所提出的本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于讀取光盤上的信息信號的光學拾取系統，該系統包括一光源，用于生成被第一線性偏振的分量的光；一檢測器；一物鏡；和一配置在物鏡和光源之間且設置有第一和第二光學元件的光學裝置，該第一光學元件將該光透射到第二光學元件且該第二光學元件具有以第一和第二模式之一工作的一區域，該兩模式可根據光盤的類型被電轉換，其中入射到第二光學元件的該區域的光在第一模式中被阻斷而在第二模式中被部分地透射給物鏡，透射的光通過物鏡被聚焦在光盤上并反射至其以進入該區域，該區域將該反射光轉換成具有第一和第二線性偏振分量的第一圓偏振光，該第一圓偏振光的第二線性偏振分量通過第一光學元件被衍射給檢測器。
2.根據權利要求1的光學拾取系統，其中第二光學元件的區域包括轉換裝置，用于分別在第一和第二模式中，將第一線性偏振分量的光轉換成第二線性偏振分量的光和具有第一及第二線性偏振分量的第二圓偏振光；及阻斷裝置，用于阻斷第二線性偏振分量的光并透射第二圓偏振光的第一線性偏振分量。
3.根據權利要求2的光學拾取系統，其中第二光學元件的其它區域包括改變裝置，用于將照射至其的線性偏振光變成一圓偏振光并將照射至其的圓偏振光變成第二線性偏振光。
4.根據權利要求2的光學拾取系統，其中轉換裝置包括一λ/4板，用于將第一線性偏振分量的光轉換成第二圓偏振光；及一液晶裝置，用于在第一模式中將第二圓偏振光變成第二線性偏振分量的光，并在第二模式中將第二圓偏振光透射給阻斷裝置。
5.根據權利要求4的光學拾取系統，其中液晶裝置包括一上和下透明電極；及配置在該兩電極之間的液晶，用于當未將電信號施加給該些電極時，用作為一λ/4板，并在將電信號施加給該些電極時，用作為對照射至其的光是透明的板，從而允許該光學裝置以可電轉換的第一和第二模式之一工作。
6.根據權利要求5的光學拾取系統，其中液晶為環形盤的形式。
7.根據權利要求6的光學拾取系統，其中透射裝置為環形盤的形式，其內圓具有與液晶相同的半徑。
8.根據權利要求7的光學拾取系統，其中上透明電極為環形盤的形式，其內圓具有與液晶相同的半徑。
9.根據權利要求1的光學拾取系統，其中將具有0.6mm厚度的光盤放置在一盤托架上，該光學裝置以第二模式工作。
10.根據權利要求9的光學拾取系統，其中將具有1.2mm厚度的光盤放置在一盤托架上，該光學裝置以第一模式工作。
11.一種用于讀取光盤上的信息信號的光學拾取系統，該系統包括一光源，用于生成第一線性偏振分量的光；第一和第二檢測器；一物鏡；和一配置在物鏡和光源之間且設置有第一和第二光學元件的光學裝置，該第一光學元件具有第一和第二部分，其將該光透射到第二光學元件且該第二光學元件具有以第一和第二模式之一工作的一區域，該兩模式可根據光盤的類型被電轉換，其中入射到第二光學元件的該區域的光在第一模式中，在通過第一光學元件的第二部分后被阻斷而在第二模式中被部分地透射給物鏡，透射的光通過物鏡被聚焦在光盤上并反射至其以進入該區域，該區域將該反射光轉換成具有第一和第二線性偏振分量的第一圓偏振光，該第一圓偏振光的第二線性偏振分量通過第一光學元件的第二部分被衍射給第二檢測器。
12.根據權利要求11的光學拾取系統，其中第二光學元件的其余區域包括改變裝置，用于將照射至其的線性偏振光變成第二圓偏振光并將照射至其的第三圓偏振光變成第二線性偏振光。
13.根據權利要求11的光學拾取系統，其中在通過第一光學元件的第二部分后，線性偏振光進入第二光學元件的其余區域并通過該其余部分被轉換成第二圓偏振光，該第二圓偏振光在第一和第二模式中通過物鏡被聚焦在該光盤上并反射至其以進入其余區域，反射的第二圓偏振光，在通過該其余部分后，被轉換成第三圓偏振光，從而第三圓偏振光的第二線性偏振分量通過第一光學元件的第一部分被衍射給第一檢測器。
14.根據權利要求13的光學拾取系統，其中各部分具有相互不同的光柵間距以使各光柵具有不同的焦點。
15.根據權利要求14的光學拾取系統，其中第一檢測器被置放在第一部分的焦點處而第二檢測器被置放在第二部分的焦點處。
16.根據權利要求11的光學拾取系統，其中第一光學元件通過一劃分圓被劃分成第一和第二部分。
17.根據權利要求16的光學拾取系統，其中第二光學元件通過一分離圓被劃分成該區域和該其余區域，該分離圓具有與該劃分圓相同的半徑。
全文摘要
一種以可根據光盤的類型被電轉換的第一和第二模式之一工作的光學拾取系統,包括:光源,生成被第一線性偏振的分量的光;光學檢測器;物鏡;和配置在物鏡和光源之間的具有一區域的光學裝置。在該系統中,照射至光學裝置的光在第一模式中由該區域所阻斷而在第二模式中被部分地透射給物鏡,透射的光通過物鏡被聚焦在光盤上并反射至其以進入該區域,該區域將該反射光轉換成第二光,進而通過該光學元件被衍射給該光學檢測器。
文檔編號G11B7/12GK1220452SQ9812522
公開日1999年6月23日 申請日期1998年12月16日 優先權日1997年12月16日
發明者崔良吾 申請人:大宇電子株式會社