專利名稱：光學(xué)拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在諸如DVD或者CD-ROM之類的光記錄介質(zhì)上讀取或者記錄信息的光學(xué)拾取裝置，尤其是涉及一種能夠利用可變形鏡矯正波前像差的光學(xué)拾取裝置。
背景技術(shù)：
作為傳統(tǒng)的光記錄介質(zhì)，音樂(lè)CD(壓縮盤)或視頻DVD(數(shù)字多用盤)長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)已經(jīng)處于實(shí)際應(yīng)用中，而且近年來(lái)已經(jīng)發(fā)展成為高容量、高質(zhì)量的DVD、藍(lán)光DVD等。作為對(duì)諸如CD、DVD和藍(lán)光DVD之類光記錄介質(zhì)進(jìn)行存取的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，光盤設(shè)備已經(jīng)被廣泛使用。光盤設(shè)備通過(guò)在光記錄介質(zhì)的記錄面上照射激光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息和從光記錄介質(zhì)上清除信息，并基于從光記錄介質(zhì)的記錄面反射的光來(lái)恢復(fù)(retrieve)來(lái)自于光記錄介質(zhì)的信息。為實(shí)現(xiàn)這些性能，光盤設(shè)備結(jié)合了光學(xué)拾取裝置，該光學(xué)拾取裝置作為用于在光記錄介質(zhì)的記錄面上照射激光以在記錄面上形成光點(diǎn)和接收從記錄面反射的光的裝置。
在這樣的光學(xué)拾取裝置中，特別是在各種光記錄介質(zhì)中，當(dāng)處理藍(lán)光DVD時(shí)，數(shù)值孔徑(NA)如此之高，以至于沿光盤基板厚度的微小變化導(dǎo)致的球面像差能夠產(chǎn)生顯著的影響，以至于不能將激光聚光匯聚至精確的點(diǎn)，從而不利地導(dǎo)致重現(xiàn)信號(hào)(playback signal)抖動(dòng)(jitter)增加、在記錄過(guò)程中峰值功率較低以及不可接受的低記錄質(zhì)量和重現(xiàn)質(zhì)量。
而且，光盤中的翹曲等可能會(huì)導(dǎo)致光學(xué)拾取裝置的光軸相對(duì)于光盤表面傾斜，激光的光路彎曲，并從而產(chǎn)生彗形像差。這也會(huì)使得不可能將激光聚光匯聚至正確的點(diǎn)徑，從而不利地導(dǎo)致不可接受的低記錄質(zhì)量和重現(xiàn)質(zhì)量。而且，在光學(xué)拾取裝置中的諸如光透鏡和偏振光束分光器之類光學(xué)部件的設(shè)置所需要的高精確度會(huì)產(chǎn)生像散，不利地導(dǎo)致低記錄質(zhì)量和重現(xiàn)質(zhì)量。作為矯正諸如球面像差之類的波前像差的裝置，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了利用可變形鏡的多種裝置。
例如，JP-A-H5-333274提出了一種可變形鏡，其使用多層壓電元件來(lái)使可變形鏡的鏡子本身變形而獲得相位控制。然而，由于這種可變形鏡沒(méi)有考慮到在小型部件中的配線問(wèn)題，所以不適用于小型部件中。在光學(xué)拾取裝置中使用這種可變形鏡使光學(xué)拾取裝置的設(shè)計(jì)復(fù)雜且組裝成本增加。即使克服了配線等問(wèn)題，多層壓電元件需要被制作的很小，這不但技術(shù)上有難度而且成本也很高。
作為特別設(shè)計(jì)用于矯正慧形像差的可變形鏡，還提出了一種具有單壓電晶片(unimorph)結(jié)構(gòu)或者雙壓電晶片(bimorph)結(jié)構(gòu)的可變形鏡。雙壓電晶片可變形鏡具有例如如圖9A和圖9B所示的結(jié)構(gòu)。圖9A為立體圖，圖9B為沿圖9A中所示A-A線的剖視圖。這里，附圖標(biāo)記101代表鏡子構(gòu)件，附圖標(biāo)記102代表壓電元件，附圖標(biāo)記104代表公共電極，附圖標(biāo)記105代表獨(dú)立電極，附圖標(biāo)記106代表鏡子基部，以及附圖標(biāo)記108代表鏡子支撐基部。
此外，這種可變形鏡在低電壓下操作，且有利于小型化。然而，為了允許鏡面在低電壓下變形，鏡子基部106形成為較薄，由此在當(dāng)放置鏡子構(gòu)件101、公共電極104等時(shí)所產(chǎn)生壓力的影響下以及在固定鏡子時(shí)所產(chǎn)生的張力的影響下，不利地導(dǎo)致鏡子部中的平面度很小。為克服此缺陷，JP-A-2005-43544從保持鏡子部的平面度的目的出發(fā)提出了一種技術(shù)，其中提供用于感測(cè)鏡子位移的傳感器，所述傳感器由與用于使鏡子變形的驅(qū)動(dòng)壓電元件的壓電材料相同的壓電材料形成。以這種方式構(gòu)造的可變形鏡需要大量的配線，從而制造具有這種可變形鏡的光學(xué)拾取裝置使得這種光學(xué)拾取裝置的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，從而導(dǎo)致不便。
在不考慮上述問(wèn)題的情況下，可以制造一種利用可變形鏡的光學(xué)拾取裝置，該可變形鏡利用夾在支撐基部和面對(duì)該支撐基部的鏡子部之間的多個(gè)壓電元件的垂直位移來(lái)使鏡面變形。
當(dāng)這種可變形鏡設(shè)置在光學(xué)拾取裝置中時(shí)，經(jīng)常使鏡子相對(duì)于光軸傾斜。這樣，簡(jiǎn)單地通過(guò)向各獨(dú)立地壓電元件施加相等的電壓以使鏡子變形為球面，其通常不可能矯正球面像差。為了矯正球面像差，有必要增加壓電元件的數(shù)量以及設(shè)置多個(gè)具有不同增益的放大器以在供應(yīng)于各壓電元件的電壓之間產(chǎn)生大的差異。這不利地增加了光學(xué)拾取裝置的構(gòu)件的數(shù)量、增加了光學(xué)拾取裝置本身的尺寸以及使得光學(xué)拾取裝置復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)技術(shù)面臨的上述不便，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)拾取裝置，該光學(xué)拾取裝置能夠利用可變形鏡矯正波前像差，該可變形鏡利用壓電元件的垂直位移來(lái)使可變形鏡的鏡面變形，其中可變形鏡包括少量的壓電元件，并且在施加于各壓電元件的電壓之間具有較小差異的情況下操作以矯正波前像差。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種光學(xué)拾取裝置，設(shè)置有可變形鏡，其反射從光源發(fā)出的光束，并通過(guò)利用夾在支撐基部和設(shè)置為面對(duì)該支撐基部的鏡子部之間的多個(gè)壓電元件使該鏡子部的鏡面變形以矯正該光束中的波前像差；以及會(huì)聚裝置，用于在聚光的同時(shí)將從該可變形鏡反射的光束導(dǎo)向至光記錄介質(zhì)的記錄面；這里，使與從該光源發(fā)出的光束的行進(jìn)方向垂直的方向作為該鏡面的X方向，使與該X方向垂直的方向作為該鏡面的Y方向，該鏡面相對(duì)于該X方向傾斜以使該鏡面相對(duì)于從該光源發(fā)出的該光束的行進(jìn)方向形成預(yù)定角度；而且所述多個(gè)壓電元件相對(duì)于該鏡面的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，其中，所述壓電元件中的兩個(gè)沿該X方向設(shè)置，所述壓電元件中的另外兩個(gè)沿該Y方向設(shè)置；進(jìn)一步所述多個(gè)壓電元件設(shè)置在該支撐基部上，以使當(dāng)以相等的電壓驅(qū)動(dòng)所有所述壓電元件時(shí)，該鏡面沿X方向的曲率相對(duì)于該鏡面沿Y方向的曲率滿足預(yù)定的曲率比例。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在光學(xué)拾取裝置中，即使當(dāng)可變形鏡設(shè)置為相對(duì)于從光源發(fā)出的光束的行進(jìn)方向傾斜，通過(guò)以相等的電壓驅(qū)動(dòng)所有的壓電元件，也可以矯正球面像差。從而，可以以較小數(shù)量的壓電元件和利用在驅(qū)動(dòng)壓電元件過(guò)程中的較小負(fù)載來(lái)矯正球面像差。從而，可以在不增加光學(xué)拾取裝置的部件的情況下簡(jiǎn)化能夠矯正球面像差的光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)，并使該光學(xué)拾取裝置緊湊。利用以這種方式設(shè)置的壓電元件，即使當(dāng)本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置矯正除了球面像差以外的諸如彗形像差和像散之類的其它像差時(shí)，可以利用可變形鏡在施加于所述多個(gè)壓電元件的電壓之間的差值較小的情況下，矯正這些像差。


圖1為示出了實(shí)施本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖2A為示出了該實(shí)施例的可變形鏡的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖2B為沿圖2A所示a-a線的剖視圖，其中示出了各獨(dú)立的構(gòu)件組裝在一起的情況；圖3為光學(xué)拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，該光學(xué)系統(tǒng)用在尋找可變形鏡中設(shè)置的壓電元件的最佳設(shè)置的仿真中；圖4為示出了在仿真過(guò)程中可變形鏡的設(shè)置的視圖；圖5為示出了在仿真過(guò)程中可變形鏡、物鏡以及光記錄介質(zhì)之間關(guān)系的視圖；圖6為示出了在仿真過(guò)程中所述光束的行進(jìn)方向以及可變形鏡的斜度的視圖；圖7為示出了通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)的鏡角與可變形鏡的沿X方向的曲率和沿Y方向的曲率的曲率比例之間關(guān)系的視圖；圖8為示出了從可變形鏡的鏡面?zhèn)扔^察的在仿真過(guò)程中使用的可變形鏡的結(jié)構(gòu)的主視圖；圖9A為示出了傳統(tǒng)可變形鏡的結(jié)構(gòu)的立體示意圖；以及圖9B為沿圖9A中所示A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，以下所描述的結(jié)構(gòu)均僅是如何實(shí)施本發(fā)明的示例，因此并不意味著對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限定。
圖1為實(shí)施本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。在圖1中，為了在光記錄介質(zhì)8的信號(hào)記錄面讀取信息和向光記錄介質(zhì)8的信號(hào)記錄面寫入信息，光學(xué)拾取裝置1向諸如CD、DVD或者藍(lán)光DVD之類的光記錄介質(zhì)8上照射激光束并接收從光記錄介質(zhì)8反射的光。光學(xué)拾取裝置1設(shè)置有，例如，激光源2、準(zhǔn)直透鏡3、分光器4、四分之一波長(zhǎng)片5、可變形鏡6、物鏡7、聚光透鏡9以及光電檢測(cè)器10。
激光源2為發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的激光束的半導(dǎo)體激光二極管。例如，對(duì)于CD而言，利用發(fā)射785nm波長(zhǎng)的激光束的半導(dǎo)體激光二極管；對(duì)于DVD而言，利用發(fā)射650nm波長(zhǎng)的激光束的半導(dǎo)體激光二極管；對(duì)于藍(lán)光DVD而言，利用發(fā)射405nm波長(zhǎng)的激光束的半導(dǎo)體激光二極管。在本實(shí)施例中，單一激光源2發(fā)射一個(gè)波長(zhǎng)的激光束；作為選擇，可以利用發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)激光束的激光源。從激光源2發(fā)射的光束被導(dǎo)向至準(zhǔn)直透鏡3。
準(zhǔn)直透鏡3將從激光源2發(fā)射的光束轉(zhuǎn)化為平行光。這里，平行光是指所有光的所有構(gòu)成光線(constituent ray)均平行于該光的光軸。從準(zhǔn)直透鏡3發(fā)出的平行光被導(dǎo)向至分光器4。
分光器4傳遞已經(jīng)穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡3的激光束，分光器4還反射從光記錄介質(zhì)8反射的激光束以將之引導(dǎo)至光電檢測(cè)器10。已經(jīng)穿過(guò)分光器4的激光束被導(dǎo)向至四分之一波長(zhǎng)片5。
四分之一波長(zhǎng)片5將激光束的垂直偏振部分的相位轉(zhuǎn)換90度。已經(jīng)穿過(guò)四分之一波長(zhǎng)片5的激光束被導(dǎo)向至可變形鏡6。
可變形鏡6反射已經(jīng)穿過(guò)四分之一波長(zhǎng)片5的激光束以將之導(dǎo)向物鏡7。同時(shí)，可變形鏡6使其鏡面變形以矯正激光束中的波前像差。下文將詳細(xì)說(shuō)明可變形鏡6。
物鏡7將從可變形鏡6反射的激光束聚光在光記錄介質(zhì)8的內(nèi)側(cè)形成的信息記錄面上。
從光記錄介質(zhì)8反射的激光束穿過(guò)物鏡7，之后被可變形鏡6反射。從可變形鏡6反射的激光束穿過(guò)四分之一波長(zhǎng)片5，之后被分光器4反射，且被導(dǎo)向至聚光透鏡9。聚光透鏡9將從光記錄介質(zhì)8反射的激光束聚光至光電檢測(cè)器10上。
光電檢測(cè)器10接收激光束，將光信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將電信號(hào)輸出到例如設(shè)置在光盤設(shè)備中的RF放大器。此電信號(hào)包括通過(guò)記錄面上記錄的數(shù)據(jù)的重現(xiàn)而獲得的信息和控制光學(xué)拾取裝置1本身和物鏡7的位置所必須的信息(伺服信息)。
下文將詳細(xì)說(shuō)明可變形鏡6。圖2A和圖2B為示出了該實(shí)施例的可變形鏡的結(jié)構(gòu)的視圖。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖中所示的各獨(dú)立部件的尺寸、厚度以及其它參數(shù)為了易于理解進(jìn)行了放大，因此不同于實(shí)際所采用的值。圖2A為該實(shí)施例的可變形鏡的立體圖，其中各獨(dú)立部件處于分解狀態(tài)。圖2B為沿圖2A中所示a-a線的剖視圖，其中各獨(dú)立部件設(shè)置在一起。
可變形鏡6矯正在光學(xué)拾取裝置1中產(chǎn)生的像差(見(jiàn)圖1)。可變形鏡6通過(guò)利用壓電元件13的垂直位移來(lái)使可變形鏡6的鏡子部12的鏡面變形而實(shí)現(xiàn)矯正像差。在本實(shí)施例中，可變形鏡6還通過(guò)反射從激光源2(見(jiàn)圖1)發(fā)射的激光束使之導(dǎo)向至光記錄介質(zhì)8(見(jiàn)圖1)而作為向上反射的鏡子(up-directing mirror)。
現(xiàn)在將說(shuō)明可變形鏡6的各獨(dú)立部件。附圖標(biāo)記11代表支撐基部，多個(gè)壓電元件13和多個(gè)安裝部14安裝在該支撐基部上。支撐基部11由諸如玻璃或陶瓷之類的絕緣材料形成。在支撐基部11上還設(shè)置有例如多個(gè)凸起15和驅(qū)動(dòng)壓電元件13所需的多個(gè)電極和多個(gè)導(dǎo)體(未示出)，其中，多個(gè)壓電元件13和多個(gè)安裝部14設(shè)置在所述多個(gè)凸起15上。
鏡子部12反射從光源發(fā)出的光束，同時(shí)鏡子部12的鏡面通過(guò)壓電元件13而變形。這里，通過(guò)調(diào)整鏡面的變形量，在光學(xué)拾取裝置1(見(jiàn)圖1)中產(chǎn)生的像差被矯正。鑒于鏡子部12在使用時(shí)以這種方式被變形，鏡子部12優(yōu)選由高剛性物質(zhì)構(gòu)成。進(jìn)一步優(yōu)選的是，鏡子部12由導(dǎo)電物質(zhì)形成。其原因在于，用導(dǎo)電物質(zhì)形成鏡子部12使得不再需要單獨(dú)設(shè)置驅(qū)動(dòng)壓電元件13所需的電極和導(dǎo)體。具體而言，鏡子部12優(yōu)選由例如硅，或者諸如鋁或鐵之類的金屬形成。
鏡子部12可以由單一材料形成，或者通過(guò)在由硅形成的鏡子部的基部的頂面上鋪設(shè)用作鏡面的鋁涂層等而制成；選擇性地，可以在該基部的頂面上形成多個(gè)層。
如圖2A和圖2B所示，多個(gè)安裝部14結(jié)合于支撐基部11和鏡子部12的邊緣部分，從而用于將鏡子部12固定于支撐基部11。安裝部14由例如玻璃或者陶瓷形成。在本實(shí)施例中，安裝部14設(shè)置在支撐基部11和鏡子部12的邊緣部分，然而，并不意味著局限于這種設(shè)置。然而，在任何情況下，安裝部14需要被設(shè)置于外側(cè)，即，比壓電元件13更靠近于鏡子部12的邊緣。
在本實(shí)施例中，安裝部14與支撐基部11分開；作為選擇，支撐基部11和安裝部14可以一體形成，在本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可以有其它的任意形狀變化。為了防止鏡子部12的鏡面中的畸變，所述多個(gè)安裝部14優(yōu)選具有相等的高度。進(jìn)一步優(yōu)選的是，安裝部14和壓電元件13的高度之間的關(guān)系調(diào)整為不產(chǎn)生畸變。
如圖2A和圖2B所示，壓電元件13夾在支撐基部11和鏡子部12之間，而且，例如如圖2A中所示，四個(gè)壓電元件13沿十字形方向(圖中的X方向和Y方向)設(shè)置。在十字形方向的各方向中，兩個(gè)壓電元件13相對(duì)于十字形的交叉點(diǎn)對(duì)稱設(shè)置。根據(jù)預(yù)定公式來(lái)確定從十字形的交叉點(diǎn)至壓電元件13的設(shè)置距離。這將在下文進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2B所示，當(dāng)電壓從上方或者下方施加于壓電元件13時(shí)，壓電元件13膨脹或者收縮，以此通過(guò)垂直位移來(lái)使鏡子部12的鏡面變形。壓電元件13是由例如PZT(鋯鈦酸鉛，Pb(ZrXTi1-X)O3)形成。然而，這并不意味著局限于PZT，而是還可以利用其它任意的壓電陶瓷，或者可以利用諸如聚偏二氟乙烯之類的壓電聚合物。
驅(qū)動(dòng)壓電元件13所需的電極通過(guò)以下方式設(shè)置，例如首先，通過(guò)氣相沉積(例如將金層沉積在多個(gè)凸起15上)形成位于多個(gè)壓電元件13的下端的多個(gè)電極，多個(gè)凸起15設(shè)置在支撐基部11且用于將多個(gè)壓電元件13設(shè)置在多個(gè)凸起15上。這些電極連接于例如在支撐基部11上形成的導(dǎo)體圖案。另一方面，例如，導(dǎo)電的鏡子部12本身用作位于壓電元件13的上端的電極。
在本實(shí)施例中，壓電元件13為棱柱形。然而，并不意味著局限于該形狀；作為選擇，在壓電元件13的頂端，壓電元件13可以具有例如長(zhǎng)方體形狀或者圓柱形的形狀。
下文將詳細(xì)說(shuō)明壓電元件13如何設(shè)置在支撐基部11上。例如，在如上所示情況下，所制造的光學(xué)拾取裝置包括具有四個(gè)壓電元件的可變形鏡，所述四個(gè)壓電元件沿十字形方向均勻地并對(duì)稱地設(shè)置在支撐基部上，因?yàn)榭勺冃午R通常相對(duì)于光軸傾斜設(shè)置，因此不可能僅以相等的電壓驅(qū)動(dòng)四個(gè)壓電元件以使可變形鏡的鏡面變形為球面形狀以矯正球面像差。從而，有必要例如使得驅(qū)動(dòng)各獨(dú)立的壓電元件的電壓不同。然而，在這種情況下，例如為了利用可變形鏡來(lái)矯正波前像差，有必要使施加于多個(gè)壓電元件的電壓具較大的差異，從而變得有必要例如準(zhǔn)備具有不同增益的放大器。
然而這種方式增加了放大器的數(shù)量，從而不利地增加了光學(xué)拾取裝置的部件的數(shù)量或者使光學(xué)拾取裝置的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。為避免出現(xiàn)上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)利用有限元法(finite element method)的仿真，研究將壓電元件13在支撐基部11上的設(shè)置，以尋找即使將設(shè)置在支撐基部11上的所有壓電元件13以相等的電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，也能夠矯正球面像差的設(shè)置方式。
利用有限元法的仿真利用圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。圖3為該光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。從激光源2發(fā)射的激光束被準(zhǔn)直透鏡3轉(zhuǎn)化為平行光線。然后，平行光線被可變形鏡6反射，之后被物鏡7聚光在光記錄介質(zhì)8上。在該光學(xué)系統(tǒng)中，可變形鏡6設(shè)置在圖4中所示的方位。圖4為圖3中所示可變形鏡6、物鏡7以及光記錄介質(zhì)8的立體圖。圖4中的X方向?qū)?yīng)于圖3中觀察光學(xué)拾取裝置的方向，在可變形鏡6的鏡面上，垂直于X方向的方向?yàn)閅方向。即，鏡面上的垂直于從光源所發(fā)射光束的行進(jìn)方向的方向?yàn)閄方向，鏡面上的垂直于鏡面上X方向的方向?yàn)閅方向。
可變形鏡6、物鏡7以及光記錄介質(zhì)8彼此之間的相對(duì)位置例如設(shè)計(jì)為如圖5所示。圖5為示出了可變形鏡6、物鏡7以及光記錄介質(zhì)8之間位置關(guān)系的示意性的剖視圖。如圖5所示，仿真在下列條件下進(jìn)行從可變形鏡6的中心到到物鏡7的下頂點(diǎn)(lower vertex)之間的距離為1.0mm，物鏡7的最大厚度為1.7mm，從物鏡7到光記錄介質(zhì)8之間的距離為0.45mm。
圖6為示出了在仿真過(guò)程中可變形鏡6相對(duì)于光軸的斜度的示意圖。這里，θ代表從激光源2發(fā)出的光束的行進(jìn)方向和可變形鏡6的鏡面(或者支撐基部)之間的角度(下文將稱作“鏡角”)。在鏡角θ從15度變化至30度、45度、60度、75度時(shí)，在各角度處，通過(guò)利用上述的光學(xué)系統(tǒng)，產(chǎn)生了消除了球面像差(理論上，對(duì)應(yīng)于75mλ)的可變形鏡6的鏡面的X方向曲率和Y方向曲率之間的關(guān)系，例如，當(dāng)從0.05mm變到0.1mm的光記錄介質(zhì)8的基板厚度通過(guò)有限元法計(jì)算出時(shí)，X方向和Y方向曲率也變化。
圖7示出了通過(guò)有限元法計(jì)算的結(jié)果，其中橫軸代表鏡角而豎軸代表X方向的曲率相對(duì)于Y方向的曲率的比例(KX/KY)。結(jié)果，由這些結(jié)果所描繪出的曲線與一個(gè)方程式擬合，該方程式示出了滿足以下關(guān)系的曲率比例(KX/KY)(由圖7中虛線表示)KX/KY＝(cos2θ+1)/2，其中0°＜θ＜90°。
而且，即使可變形鏡6和物鏡7彼此之間的位置關(guān)系發(fā)生變化，盡管可能會(huì)損失一些光，光線的狀況(ray condition)沒(méi)有任何變化，從而上述的方程式依舊成立。類似的，即使當(dāng)入射在可變形鏡6上的光線不平行，上述的方程式依舊成立。而且，即使物鏡7設(shè)計(jì)的不同于上述物鏡，上述的方程式依舊成立。
從而，當(dāng)設(shè)置在光學(xué)拾取裝置上的可變形鏡的鏡角確定時(shí)，能夠確定矯正在光學(xué)拾取裝置中產(chǎn)生的球面像差的可變形鏡的鏡面的X方向曲率和Y方向曲率的比例。這樣，通過(guò)有限元法，在上述實(shí)施例的可變形鏡6的所有四個(gè)壓電元件13被相等的電壓驅(qū)動(dòng)的情況下，能夠進(jìn)一步計(jì)算出壓電元件13的設(shè)置。
在本實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置1(見(jiàn)圖1)中，鏡角為45度。這樣，在可變形鏡6中，允許矯正球面像差的壓電元件13(見(jiàn)圖2A和圖2B)設(shè)置為在可變形鏡6的鏡面上的X方向的曲率相對(duì)于Y方向的曲率的比例等于1∶2。因此，在可變形鏡6具有例如如圖8所示的尺寸時(shí)，假設(shè)當(dāng)四個(gè)壓電元件13被相等的電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)載為1N，通過(guò)有限元法，在壓電元件13的設(shè)置變化的同時(shí)，計(jì)算出可變形鏡6的鏡面上的X方向的曲率相對(duì)于Y方向的曲率的比例變?yōu)榈扔?∶2時(shí)的點(diǎn)。圖8為從可變形鏡6的鏡面?zhèn)扔^察的可變形鏡6的前視圖。在該圖中，陰影部分代表可變形鏡6的不移動(dòng)的部分鏡面。
所述仿真示出了下述內(nèi)容如圖8中虛線圓圈所示，當(dāng)X方向的壓電元件13(見(jiàn)圖2A和圖2B)設(shè)置為距離鏡面中心±3mm處，且Y方向壓電元件13設(shè)置為距離鏡面中心±7mm處，如同在以相等的電壓驅(qū)動(dòng)四個(gè)壓電元件13時(shí)所獲得的，可變形鏡6的鏡面的X方向的曲率和Y方向的曲率的比例等于1∶2。根據(jù)此計(jì)算結(jié)果，多個(gè)壓電元件13設(shè)置在本實(shí)施例的可變形鏡6中。除了本實(shí)施例特別指出的尺寸以外，可變形鏡6可以具有其它任意尺寸，即，可變形鏡6的尺寸可以在本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)任意變化。
在本實(shí)施例中，多個(gè)安裝部14固定設(shè)置在鏡子部12的邊緣部分，且通過(guò)計(jì)算來(lái)確定設(shè)置壓電元件13的位置。因?yàn)榭勺冃午R6的鏡面曲率取決于壓電元件13和安裝部14之間的位置關(guān)系，作為選擇，可以預(yù)先固定壓電元件13的位置，且然后變化安裝部14的位置以確定壓電元件13和安裝部14的設(shè)置。
在上述的實(shí)施例中，可變形鏡6整體上具有正交的平行六面體形。然而，并不意味著局限于此形狀，可以在本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)任意的變化。例如，支撐基部11、鏡子部12等可以形成為圓形，支撐基部11可以形成為大于鏡子部12。
在使用如上構(gòu)造的可變形鏡6的光學(xué)拾取裝置1中，通過(guò)將與像差量相適合的相等的電壓施加于設(shè)置在可變形鏡6上的所有壓電元件13上，能夠矯正從激光源發(fā)出的光束的球面像差。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)拾取裝置，其包括可變形鏡，其反射從光源發(fā)出的光束，并通過(guò)利用夾在支撐基部和設(shè)置為面對(duì)該支撐基部的鏡子部之間的多個(gè)壓電元件使該鏡子部的鏡面變形以矯正該光束中的波前像差；以及會(huì)聚裝置，其用于在聚光的同時(shí)將從該可變形鏡反射的光束導(dǎo)向至光記錄介質(zhì)的記錄面；其中，使與從該光源發(fā)出的光束的行進(jìn)方向垂直的方向作為該鏡面的X方向，并使與該X方向垂直的方向作為該鏡面的Y方向，該鏡面相對(duì)于該X方向傾斜以使該鏡面相對(duì)于從該光源發(fā)出的光束的該行進(jìn)方向形成預(yù)定角度；所述多個(gè)壓電元件相對(duì)于該鏡面的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，其中，所述壓電元件中的兩個(gè)沿該X方向設(shè)置，另外兩個(gè)壓電元件沿該Y方向設(shè)置；以及所述多個(gè)壓電元件設(shè)置在該支撐基部上，以使當(dāng)以相等的電壓驅(qū)動(dòng)所有所述壓電元件時(shí)，該鏡面沿該X方向的曲率相對(duì)于該鏡面沿該Y方向的曲率滿足預(yù)定的曲率比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取裝置，其中，使該預(yù)定角度為θ，使沿該X方向的曲率為KX，使沿該Y方向的曲率為KY，設(shè)置所述多個(gè)壓電元件以使作為該預(yù)定的曲率比例的比例滿足KX/KY＝(cos2θ+1)/2，其中0°＜θ＜90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取裝置，其中，設(shè)定該預(yù)定角度為45°，則所述多個(gè)壓電元件設(shè)置為該預(yù)定曲率比例等于1∶2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取裝置，其中，在該光源和該可變形鏡之間設(shè)置有用于將從該光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)化為平行光的校準(zhǔn)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)拾取裝置，其中，在該光源和該可變形鏡之間設(shè)置有用于將從該光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)化為平行光的校準(zhǔn)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)拾取裝置，其中，在該光源和該可變形鏡之間設(shè)置有用于將從該光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)化為平行光的校準(zhǔn)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾取裝置，其中，在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光拾取裝置，其中，在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光拾取裝置，其中，在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光拾取裝置，其中，在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光拾取裝置，其中，在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
12.一種光學(xué)拾取裝置，其包括光源；校準(zhǔn)裝置，其用于將來(lái)自該光源的光束轉(zhuǎn)化為平行光；可變形鏡，其反射已經(jīng)轉(zhuǎn)化為平行光的光束，并通過(guò)利用夾在支撐基部和設(shè)置為面對(duì)該支撐基部的鏡子部之間的多個(gè)壓電元件使該鏡子部的鏡面變形以矯正光束中的波前像差；以及會(huì)聚裝置，其用于在聚光的同時(shí)將從該可變形鏡反射的光束導(dǎo)向至光記錄介質(zhì)的記錄面；其中，使與從該光源發(fā)出的光束的行進(jìn)方向垂直的方向作為該鏡面的X方向，使與該X方向垂直的方向作為該鏡面的Y方向，該鏡面相對(duì)于該X方向傾斜以使該鏡面相對(duì)于從該光源發(fā)出的光束的該行進(jìn)方向形成45°角；所述多個(gè)壓電元件相對(duì)于該鏡面的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，其中，所述壓電元件中的兩個(gè)沿該X方向設(shè)置，另外兩個(gè)壓電元件沿該Y方向設(shè)置，所述多個(gè)壓電元件設(shè)置在該支撐基部上，以使當(dāng)以相等的電壓驅(qū)動(dòng)所有所述壓電元件時(shí)，該鏡面沿該X方向的曲率相對(duì)于該鏡面沿該Y方向的曲率等于1∶2；以及在設(shè)置所述多個(gè)壓電元件的該X方向的延長(zhǎng)線上和該Y方向的延長(zhǎng)線上，用于將該鏡子部固定于該支撐基部的多個(gè)安裝部與所述多個(gè)壓電元件相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
全文摘要
一種光學(xué)拾取裝置具有反射從光源發(fā)出的光束可變形鏡，其通過(guò)利用夾在支撐基部和鏡子部之間的多個(gè)壓電元件使鏡子部的鏡面變形以矯正光束中的波前像差；用于在聚光的同時(shí)將從可變形鏡反射的光束導(dǎo)向至光記錄介質(zhì)的記錄面的會(huì)聚裝置；與光束的行進(jìn)方向垂直的方向?yàn)殓R面的X方向，與X方向垂直的方向?yàn)殓R面的Y方向，鏡面相對(duì)于X方向傾斜，鏡面相對(duì)于光束的行進(jìn)方向形成預(yù)定角度；多個(gè)壓電元件相對(duì)于鏡面的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)壓電元件沿X方向設(shè)置，另外兩個(gè)壓電元件沿Y方向設(shè)置；以及多個(gè)壓電元件設(shè)置在支撐基部上，以使當(dāng)以相等的電壓驅(qū)動(dòng)所有壓電元件時(shí)，鏡面沿X方向的曲率相對(duì)于鏡面沿Y方向的曲率滿足預(yù)定的曲率比例。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1920973SQ20061012137
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者長(zhǎng)島賢治, 藤井仁, 田中史記, 杉山進(jìn), 石井明, 田中克彥, 久瀨亙 申請(qǐng)人:船井電機(jī)株式會(huì)社