专利名称：光学拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学拾取装置。更具体地讲，本发明涉及一种具有位置可控制的准直透镜和用于像差补偿的专用光学元件的光学拾取装置。
背景技术：
目前使用的光学记录介质包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)。近来，使用蓝光的蓝光盘(BD)已经上市。新的光学记录介质的出现是为了高密度记录，所述高密度记录可通过缩短光源的波长或者增加物镜的数值孔径(NA)来实现。虽然DVD使用650nm的波长和0.6的NA，但是高密度光盘可考虑使用具有400～408nm的波长的蓝光源和0.65～0.85的增加的物镜的NA。
但是，当使用短波长的激光光源或者较高的NA的物镜时，一些问题出现了。在BD装置的成功实现中必须解决这些问题，这些问题在用于实现与例如CD或者DVD的传统光盘相关的信息的记录和再现的包括低NA物镜和比较长的波长的激光光源组合的光学拾取装置中几乎可以忽略。
其中一个问题是由于在激光光源中的小振荡波长改变导致在物镜中出现轴向像差。随着波长变短，由于普通光学透镜组件的小波长改变导致折射率的改变增加。因此，由于小波长改变产生的焦点的散焦量增加。
但是，在物镜中使用的波长越短，景深就越浅。结果，即使少量的散焦也不被允许。因此，在使用例如灰绿色半导体激光器的短波长光源和高NA物镜的光学系统中，为了防止半导体激光器的模式跳跃、由输出功率的改变导致的波长改变或者由于高频重叠导致的波前像差的恶化，像差的改正变得关键。
当使用包括两个数据层的双层光盘时，出现了由高NA物镜和短波长的激光光源导致的另一个问题。在普通双层光盘中，更具体地说在BD中，第一层和第二层之间的间隔大约为25±7μm，而在高清(HD)-DVD中，第一层和第二层之间的间隔大约为20～40μm。为了记录和再现关于每个层的数据，在记录或者再现的过程中，需要将激光聚焦该层上。
但是，在双层光盘中，入射到光盘的激光传播到各个层的光程的长度不同。因此，与球面像差在预定的误差范围内的传统的单层DVD或者双层DVD相比，在所述双层光盘中，球面像差的范围增加，在这种环境下的光学系统可具有设置了衍射光学元件(DOE)图案的准直透镜，以纠正像差。
另一方面，可通过由凹透镜和凸透镜构造远焦光学系统和通过调整所述透镜之间的间隔来纠正像差。
虽然使用DOE的前一种光学系统被广泛使用，但是存在这样的问题由于像差根据光的入射角的变化而改变，所以当光的入射角增大时，突然产生彗形像差。彗形像差指因为光倾斜入射而造成图像不正确地形成的状态。
使用用于纠正像差的两个透镜的后一种光学系统也有其增加的体积的问题。另外，由于两个透镜一起移动，所以在生产光学系统时公差界限减小，从而降低了光学拾取装置的生产率并且增加了其制造成本。
另外，近来正需求一种能够在HD-DVD和BD中兼容使用的改进的透镜。但是，在这种情况下，由于在HD-DVD和BD中使用的盘的厚度分别为0.6mm和0.1mm，所以球面像差变得很大。
发明内容
本发明的一方面是解决至少上述问题和/或缺点并且提供至少下述优点。因此，本发明的一方面是提供一种光学拾取装置，该光学拾取装置能够通过提供在光轴上可移动的准直透镜和作为专用光学元件的衍射光学元件(DOE)或者液晶透镜来提高生产率，并且能够提高关于光学记录介质的记录和再现性能。
为了达到本发明的上述方面，提供了一种光学拾取装置，包括光源，用于发射光以记录和再现关于光学记录介质的信息；准直透镜，被放置在光路上，用于会聚光和将光转换为平行光；物镜，用于聚集来自准直透镜的平行光并且将该平行光发射到光学记录介质上；光学元件，被放置在准直透镜和物镜之间；第一致动器，用于沿着光轴移动准直透镜，从而控制准直透镜和光学元件之间的距离；第一控制器，用于驱动第一致动器寻找减小像差的准直透镜的位置，该像差在发射到光学记录介质上的光中产生。
从光源发射的光最好具有能够记录和再现关于压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、高清(HD)-DVD和蓝光盘(BD)中的一个的信息的波长段。
为了减小像差，第一控制器最好驱动第一致动器在光轴上移动准直透镜。
准直透镜最好沿着光轴向光学元件移动至少1.0mm。
光学元件可包括用于减小像差的透镜。
光学元件可包括具有衍射光学元件(DOE)的DOE透镜。
光学元件可由包括液体或者液晶的透镜实现。
光学元件最好由玻璃、塑料或者聚合物中的任何一个制造而成。
光学元件最好被放置在从光源发射的光的视角特性可被减小的位置。
由于视角特性偏离的光的光轴最好穿过光学元件的中心。
由于视角特性偏离的光的光轴在从光学元件的中心开始的预定范围内穿过。
根据本发明的另一实施例，光学拾取装置还包括第二致动器，用于驱动光学元件；第二控制器，用于找寻能减小在发射到光学记录介质上的光中产生的像差的光学元件的条件。
第二控制器最好通过驱动第二致动器来移动光学元件，从而减小从光源发射的光的视角特性。
第二控制器最好用于寻找能减小在发射到光学记录介质上的光中产生的像差的光学元件的条件。
第二控制器最好通过驱动第二控制器来移动光学元件，从而从光源发射的由于视角特性而偏离的光的光轴穿过光学元件的中心。
第二控制器最好通过驱动第二控制器来移动光学元件，从而从光源发射的由于视角特性而偏离的光的光轴在从光学元件的中心开始的预定范围内穿过。
通过下面结合附图对本发明示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述方面和其它特点将会变得更加清楚，其中图1是显示根据本发明的实施例的第一光学拾取装置的结构的视图；图2是详细地显示图1的第一光学拾取装置中的准直透镜和光学元件的结构的视图；
图3是显示根据本发明的实施例的第二光学拾取装置的结构的视图；图4是示图3的第二光学拾取装置中的准直透镜和光学元件的结构的视图；图5是比较地显示在一体地包括图1中显示的准直透镜和光学元件的结构中产生的彗形像差和在根据本发明的结构中产生的彗形像差的示图。
在整个附图中，相同的标号应该被理解为指示相同的部件、特征和结构。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
在说明中定义的例如详细的结构和元件的内容用于帮助本发明的全面理解。因此，清楚的是，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明起见，省略对公知的功能和结构的描述。
为了方便，将通过举例来描述用于记录和再现关于蓝光盘的数据的光学拾取装置。该光学拾取装置最好与压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)和高清(HD)-DVD兼容。但是，本发明的应用并不限于这种用于BD的光学拾取装置。
图1显示根据本发明实施例的光学拾取装置的结构。
参照图1，第一光学拾取装置100A包括第一光源110、第一传感器透镜115、光学检测器120、衍射光栅125、第一分光器130、准直透镜135、光学元件140、光学模块150、第二传感器透镜160、第二分光器165、全息光学元件(HOE)170、物镜(OL)175、第一致动器180和第一控制器185。
第一光源110由发射大约405nm波长的激光束的BD激光二极管来实现。
第一传感器透镜115包括凹透镜，用于聚焦从光盘200反射的激光束并且将其再次向光学检测器120入射。
光学检测器120接收分为多个斑点的激光束，将光信号转化为电信号并且从光盘200读取信息。
第一分光器130通过使用偏振元件将激光束沿着偏振方向反射来改变激光束的光路，或者透射激光束。
准直透镜135会聚分离的激光束，从而激光束按照平行方式向HOE 170传播。当第一致动器180使准直透镜135沿着光轴的方向移动时，准直透镜135控制到光学元件140的距离以及到OL 175的距离。
当准直透镜135和OL 175之间的距离以及准直透镜135和光学元件140之间的距离被控制时，激光束的焦距被改变，因此可分别在双层光盘的第一层和第二层形成焦点。在这种情况下，显著减少了例如球面像差和彗形像差的像差特性。
光学元件140包括形成在其上的衍射光学元件(DOE)以使用光的衍射特性来纠正像差。
而且，光学元件140可以是由电压操作的有源元件，例如包括液体或者液晶的透镜。光学元件140可由玻璃、塑料或者聚合物制造而成。
尤其是，通过提供与准直透镜135分离的光学元件140并且只移动准直透镜135，在第一光学拾取装置100A的制造过程中的公差界限与光学元件140和准直透镜135作为一个单元一起移动的结构中的公差界限相比可增加。
而且，在构造光学元件140时考虑公差界限，是为从第一光源110和第二光源151射出的激光束由于视角特性而偏离的情况做准备。
这里，视角特性指当光学系统的光不移动的情况下光源从其正确位置偏离时，由偏离轴的光产生图像点的高度误差的光的特性。这种光的视角特性导致像差。
考虑到光学元件140的公差界限而设计第一光学拾取装置100A，从而光学元件140被布置在能够减少视角特性的位置上，即在视角被加宽的位置上。
换句话说，公差界限按照以下方式设计从第一光源110和第二光源151发射并且被视角特性偏离的光的光轴穿过光学元件140的中心。因此，在穿过光学元件140的中心的偏离的光轴中最外面的光轴的位置是最大公差界限。
另一方面，公差界限可被设计为使得偏离轴的光在从光学元件140的中心开始的预定范围内穿过。
在下文中，将参照图2和图3描述可沿着光轴的方向移动的准直透镜135和与该准直透镜135分离地设置的光学元件140(图2)。
光学模块150包括第二光源151和监控光学检测器153。
第二光源151由用于DVD的激光二极管实现，其具有大约660nm的波长。
监控光学检测器153检测从第二分光器165发射的激光束并且控制从第二光源151发射的激光束的亮度。入射到监控光学检测器153上的激光束被转换为电信号并且用于自动功率控制。
传感器透镜160聚集从光盘200反射的激光束，并且该光束向监控光学检测器153重新入射。
第二分光器165按照预定比率反射和透射从第二光源165发射的激光束。
HOE 170包括全息元件，并且用于可兼容的OL。HOE 170可以与OL 175一体地形成在OL 175的表面上。
OL 175聚集穿过HOE 170的激光束，从而在光盘200的其中一层上形成焦点。激光束从光盘200被反射。
从光盘200反射的激光束沿着与入射时的光路相反的光路传播，顺序地穿过OL 175、HOE 170、光学元件140和准直透镜135。
第一致动器180使用电磁力移动准直透镜135，以控制从准直透镜135到光学元件140的距离。另外，在第一控制器185的控制下，第一致动器180将准直透镜135移动到能够减小像差的位置。
第一控制器185控制第一光学拾取装置100A的全面操作，并且驱动第一致动器180寻找到准直透镜135的位置以减小激光束发射到光盘200上而出现的像差。
图2更详细地显示了在图1中显示的在第一光学拾取装置100A中安装的准直透镜135和光学元件140。
参照图1和图2，在第一光学拾取装置100A将光学系统牢固地构造的情况下，只有准直透镜135移动。这是为了在双层光盘200的两层上聚焦，即距离0.1m的第一层L0和距离0.075mm的第二层L1。
但是，仅仅移动准直透镜135与将第三光源113移动箭头所示的程度A(图2)的结果一样。因此，在光学系统中，物体的图像通过准直透镜135变得偏离轴，从而由于光的视角特性导致像差，像差是由于偏离轴的光导致预定高度C(图2)的成像位置误差。
因此，设计第一光学拾取装置100A，以使得光学元件140被设置于能够减小视角特性的位置，即能够加宽视角的位置。换句话说，关于光学元件140的位置的公差界限应该按照这种方式设计偏离轴的光穿过从光学元件140的中心开始的预定区域。
在没有光的视角特性的情况下，光学元件140可以被放置在位置‘a’，并且当图像位置出现预定高度C的误差时，其被放置在位置‘b’。考虑到这点，可确定光学元件140的公差界限。
准直透镜135从关于光学元件140的远端位置到近端位置可移动‘1’的距离，从而分别在光盘200的第一层L0和第二层L1上聚焦。
图2中的虚线表示准直透镜135从关于光学元件140的远端位置到近端位置移动‘1’的距离。
准直透镜135最好可移动至少1.0mm。换句话说，在准直透镜135和光学元件140之间的间隔可改变至少1.0mm。
当减小了由于激光束发射到光盘200上而出现的像差的准直透镜135的位置被第一控制器185寻找到时，第一致动器180在第一控制器185的控制下移动准直透镜135。
因此，可通过采用包括在光轴上可移动的准直透镜135和与准直透镜135分离设置的DOE的光学元件140来纠正例如球面像差和彗形像差的像差。
明显的是，包括液体或者液晶的透镜可用于光学元件140，并且光学元件140可用玻璃、塑料或者聚合物制造。
图3显示根据本发明另一实施例的第二光学拾取装置的结构。
对图3的元件的结构和性质的描述与图1中的基本相同，为了清楚和简明起见将省略该描述。
参照图3，第二光学拾取装置100B包括第一光源110、第一传感器透镜115、光学检测器120、衍射光栅125、第一分光器130、准直透镜135、光学元件140、光学模块150、第二传感器透镜160、第二分光器165、全息光学元件(HOE)170、物镜(OL)175、第一致动器180、第一控制器185、第二致动器190和第二控制器195。
光学元件140由第二致动器190在第二控制器195的控制下移动，以被放置在能够减小从第一光源110和第二光源151发射的光的视角特性的位置。
换句话说，光学元件140按照以下方式移动从第一光源110和第二光源151发射的并且被视角特性偏离的光的光轴穿过光学元件140的中心。因此，在穿过光学元件140的中心的偏离的光轴中最外面的光轴的位置是光学元件140移动的最大范围。
另一方面，公差界限可被设计为使得偏离轴的光在从光学元件140的中心开始的预定范围内穿过。
在第二控制器195的控制下，第二致动器190使用电磁力将光学元件140移动到可减小像差特性的位置。
第二控制器195与第一控制器185协同来控制第二光学拾取装置100B的全面操作。更具体地讲，第二控制器195驱动第二致动器190以寻找能够减小像差的光学元件140的位置，所述像差由于激光束发射到光盘200上而导致。
特别是，为了减小像差，第二控制器195驱动第二致动器190将光学元件140移动到减小由光的视角特性产生的像差的位置。
当包括液体或者液晶的透镜用于光学元件140时，第二控制器195可寻找到能够减小像差的条件，并且电驱动该光学元件140。
图4更详细地显示了在图3中的第二光学拾取装置100B中设置的准直透镜135和光学元件140的结构。
引用与图2中的标号相同的标号的元件具有与图2的相应元件基本上相同的结构和性质。另外，由于图4的光学系统的原理与关于图2描述的光学系统的原理本质相同，所以将不对其进行详细描述。
虽然在参照图2构造光学元件140的过程中考虑到视角特性而设计公差界限，但是根据图4，在第二控制器195的控制下，通过驱动第二致动器190来移动光学元件140。
从第一光源110发射的光的光轴由于视角特性而偏离。因此，驱动第二致动器190来移动光学元件140，以使得偏离轴的光可穿过光学元件140的中心。
例如，当第一光源110由于视角特性而移动箭头所示的程度A时，通过准直透镜135形成的图像偏离轴预定高度C。在这种情况下，第二控制器195驱动第二致动器190以将光学元件140移动距离S，即，从位置‘a’到位置‘b’。
另外，第一控制器185驱动第一致动器180以重新布置准直透镜135，使像差减小。
图5是将在包括一体的准直透镜135和光学元件140的光学系统中产生的彗形像差和根据本发明的实施例的光学系统中产生的彗形像差进行比较的图形。
参照图1到图5，表示具有一体的准直透镜135和光学元件140的光学系统的视角像差的实线图形的斜率表示当光轴的倾斜增加时彗形像差突然增加。
另一方面，如虚线图形所示，当准直透镜135可移动并且光学元件与准直透镜135分离设置时，彗形像差大大减小。
从以上描述中可以得知，通过分离地设置准直透镜135和光学元件140，可增加光学拾取装置的公差界限，从而提高了生产率并且节约了制造成本。
而且，光学拾取装置的记录性能可通过准确纠正透镜产生的像差而大大提高，所述像差例如球面像差和彗形像差。
虽然参照本发明的特定实施例显示并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明做出各种形式和细节上的修改。
权利要求
1.一种光学拾取装置，包括光源，用于发射光以记录和再现关于光学记录介质的信息；准直透镜，被放置在光路上，用于会聚光和将光转换为平行光；物镜，用于聚集来自准直透镜的平行光并且将该平行光发射到光学记录介质上；光学元件，被放置在准直透镜和物镜之间；第一致动器，用于沿着光轴移动准直透镜，从而控制准直透镜和光学元件之间的距离；第一控制器，用于驱动第一致动器寻找减小在发射到光学记录介质上的光中产生的像差的准直透镜的位置。
2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，从光源发射的光具有能够记录和再现关于压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、高清(HD)-DVD和蓝光盘(BD)中的一个的信息的波长。
3.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，为了减小像差，第一控制器驱动第一致动器在光轴上移动准直透镜。
4.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，准直透镜在至少1.0mm的范围内沿着光轴向光学元件移动。
5.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括用于减小像差的透镜。
6.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括具有衍射光学元件(DOE)的DOE透镜。
7.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括液体或者液晶透镜。
8.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括玻璃、塑料或者聚合物中的至少一个。
9.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，光学元件被放置在从光源发射的光的视角特性被减小的位置。
10.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，由于视角特性而偏离的光的光轴穿过光学元件的中心。
11.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，由于视角特性而偏离的光的光轴在从光学元件的中心开始的预定范围内穿过。
12.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括第二致动器，用于驱动光学元件；第二控制器，用于寻找能减小在发射到光学记录介质上的光中产生的像差的光学元件的条件。
13.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，从光源发射的光具有能够记录和再现关于CD、DVD、HD-DVD和BD中的一个的信息的波长。
14.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，为了减小像差，第一控制器驱动第一致动器在光轴上移动准直透镜。
15.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，第一控制器驱动第一致动器在至少1.0mm的范围内沿着光轴朝光学元件移动准直透镜。
16.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括用于减少像差的透镜。
17.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括形成在其上的衍射光学元件(DOE)。
18.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，光学元件由包括液体或者液晶的透镜来实现。
19.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，光学元件包括玻璃、塑料或聚合物中的至少一个。
20.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，第二控制器通过驱动第二致动器来移动光学元件，从而减小从光源发射的光的视角特性。
21.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，第二控制器用于寻找减小视角特性的光学元件的条件，所述视角特性在发射到光学记录介质上的光中产生。
22.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，第二控制器通过驱动第二致动器来移动光学元件，从而从光源发射的由于视角特性而偏离的光的光轴穿过光学元件的中心。
23.如权利要求12所述的光学拾取装置，其中，第二控制器通过驱动第二致动器来移动光学元件，从而从光源发射的由于视角特性而偏离的光的光轴在从光学元件的中心开始的预定范围内穿过。
全文摘要
根据本发明实施例的光学拾取装置包括光源，用于发射光束以记录和再现关于光学记录介质的信息；准直透镜，被放置在光路上，用于会聚光和将光转换为平行光束；物镜，用于聚集来自准直透镜的平行光束并且将该平行光束发射到光学记录介质上；光学元件，被放置在准直透镜和物镜之间；第一致动器，用于沿着光轴移动准直透镜，从而控制准直透镜和光学元件之间的距离；第一控制器，用于驱动第一致动器寻找准直透镜的位置，以减小在发射到光学记录介质上的光中产生的像差。因此，可有效地防止像差，从而提高光学拾取装置的记录和再现性能。
文档编号G11B7/125GK1811933SQ20051012427
公开日2006年8月2日 申请日期2005年11月29日 优先权日2005年1月24日
发明者朴寿韩, 刘长勋, 张鹤炫, 尹涌汉, 郑守珍 申请人:三星电子株式会社, 三星电机株式会社