專利名稱：多焦點(diǎn)透鏡及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多焦點(diǎn)透鏡及其制造方法，具體地，涉及能夠通過(guò)使用HPDLC來(lái)容易地調(diào)節(jié)其焦距的多焦點(diǎn)透鏡及其制造方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)是能夠光學(xué)記錄并再現(xiàn)信息的介質(zhì)，并且壓縮盤(pán)(CD)、數(shù)字通用盤(pán)(DVD)以及藍(lán)光盤(pán)(BD)是其代表性例子。
在這些介質(zhì)中，信息存儲(chǔ)在圓盤(pán)中，并且通過(guò)在盤(pán)上照射激光束進(jìn)行反射的時(shí)候，通過(guò)反射率的差、相位的變化或光的偏振來(lái)讀取存儲(chǔ)在盤(pán)中的信息。
光學(xué)記錄器或/和再現(xiàn)器用于在光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)中記錄信息或再現(xiàn)介質(zhì)中存儲(chǔ)的信息。提供用于光學(xué)記錄器或/和再現(xiàn)器的光學(xué)拾波器裝置是用于記錄和再現(xiàn)信息的基本裝置。
光學(xué)拾波器裝置通常包含光源；物鏡，用于將來(lái)自光源的光束聚焦在光學(xué)信息存儲(chǔ)裝置的記錄表面上；以及光接收光學(xué)系統(tǒng)，用于檢測(cè)來(lái)自光束的信息信號(hào)和誤差信號(hào)，所述光束在光學(xué)信息介質(zhì)的表面處反射并且穿過(guò)物鏡。
近來(lái)，已有在單個(gè)光學(xué)記錄器和/或再現(xiàn)器中使用諸如CD、DVD、BD等等之類的具有不同波長(zhǎng)的所有光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的需要。
為了使用以不同的波長(zhǎng)記錄和再現(xiàn)的所有不同的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)，對(duì)應(yīng)于光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的不同波長(zhǎng)的光束，應(yīng)當(dāng)能夠在單個(gè)光學(xué)拾波器裝置中的它們各自的焦點(diǎn)處捕獲焦點(diǎn)。
為了這樣做，傳統(tǒng)的光學(xué)拾波器裝置通常具有和光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)目相同的數(shù)目的用于記錄和再現(xiàn)的透鏡。這里，制造每個(gè)透鏡以能夠在CD、DVD或BD中記錄/再現(xiàn)信息。
在通過(guò)使用多個(gè)透鏡制造光學(xué)拾波器裝置的情況下，裝置還應(yīng)當(dāng)具有用于每個(gè)透鏡的其他必要裝置，這樣一來(lái)，光學(xué)拾波器裝置的總結(jié)構(gòu)就復(fù)雜而增加了制造成本。
因此，希望開(kāi)發(fā)能夠用單個(gè)透鏡在不同類型的光學(xué)信息存儲(chǔ)裝置中記錄和再現(xiàn)信息的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠容易地調(diào)節(jié)其焦點(diǎn)的多焦點(diǎn)透鏡，其中，將透鏡全息圖印刷到聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquidcrystal)上。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種多焦點(diǎn)透鏡，其通過(guò)使用全息聚合物分散型液晶制造，并且能夠在不同類型的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)中記錄/再現(xiàn)信息。
本發(fā)明的又一目的是提供一種多焦點(diǎn)透鏡及其制造方法，所述多焦點(diǎn)透鏡能夠簡(jiǎn)化光學(xué)拾波器裝置的結(jié)構(gòu)并減少制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的多焦點(diǎn)透鏡包括多個(gè)全息聚合物分散型液晶；以及供電單元，用于向全息聚合物分散型液晶供應(yīng)電能，其中，全息聚合物分散型液晶調(diào)節(jié)穿過(guò)它們的光的焦點(diǎn)。
用于制造根據(jù)本發(fā)明的多焦點(diǎn)透鏡的方法包括(a)將預(yù)先設(shè)計(jì)的全息圖印刷在多個(gè)全息片上；(b)將全息圖轉(zhuǎn)移到聚合物分散型液晶，從而產(chǎn)生多個(gè)全息聚合物分散型液晶；以及(c)均勻布置多個(gè)全息聚合物分散型液晶。
通過(guò)制造將全息圖印刷到聚合物分散型液晶上的透鏡，本發(fā)明的多焦點(diǎn)透鏡能夠容易地調(diào)節(jié)焦點(diǎn)。


從結(jié)合下面的附圖的詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的多焦點(diǎn)透鏡的示意性結(jié)構(gòu)；圖2A和圖2B分別是圖1的HPDLC的剖視圖和透視圖；圖3A和圖3B分別是圖2的HPDLC的剖視圖和透視圖，顯示了未向其施加電能時(shí)的HPDLC的狀態(tài)；圖4A和圖4B分別是圖2的HPDLC的剖視圖和透視圖，顯示了向其施加電能時(shí)的HPDLC的狀態(tài)；圖5顯示了用于通過(guò)使用計(jì)算機(jī)生成的全息圖(在下文中被稱作“CGH”)向HPDLC轉(zhuǎn)移全息圖的方法；以及圖6顯示了圖1的多焦點(diǎn)透鏡的工作原理。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參考那些附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的多焦點(diǎn)透鏡的示意性結(jié)構(gòu)。圖2A和圖2B分別是圖1的HPDLC的剖視圖和透視圖。
參考圖1，本發(fā)明的多焦點(diǎn)透鏡包含光源200；多個(gè)全息聚合物分散型液晶100；供電單元220；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)210。
供電單元220向多個(gè)HPDLC 100供應(yīng)電能。
通過(guò)切換多個(gè)開(kāi)關(guān)210，可以控制供電單元220不向某個(gè)HPDLC100供應(yīng)電能。
從光源200發(fā)射的光，被轉(zhuǎn)換成在穿過(guò)多個(gè)HPDLC 100的同時(shí)可以在某個(gè)焦點(diǎn)距離處聚焦的光，并且因此焦點(diǎn)在多個(gè)光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)之中的某個(gè)光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)230上。
根據(jù)每個(gè)光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的特性配置光源以生成具有合適波長(zhǎng)的光。
HPDLC 100有必要和在光學(xué)拾波器裝置中使用的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)目一樣多。為了用單個(gè)光學(xué)拾波器裝置在CD、DVD和BD中記錄/再現(xiàn)信息，需要3片HPDLC 100a、100b和100c，其每一個(gè)對(duì)應(yīng)于每一個(gè)光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)。
例如，應(yīng)當(dāng)提供具有0.45NA(數(shù)值孔徑)的HPDLC 100a、具有0.6NA的HPDLC 100b和具有0.85NA的HPDLC 100c以分別記錄/再現(xiàn)CD、DVD和BD。
在下文中，將說(shuō)明使用HPDLC 100的多焦點(diǎn)透鏡的工作原理。
首先，說(shuō)明HPDLC 100的結(jié)構(gòu)和特征。
參考圖2a和2b，HPDLC 100包含上玻璃基片120；下玻璃基片110；透明電極130和140；全息聚合物分散型液晶150；以及多個(gè)珠狀物160。
以預(yù)定距離相對(duì)地布置上玻璃基片120和下玻璃基片110。
在基片110和120的每個(gè)內(nèi)表面上布置透明電極130和140。在電極130和140之間布置HPDLC層150。
HPDLC層150由聚合物154和液晶152組成。
HPDLC 100維持從光源200發(fā)射的光穿過(guò)包括上玻璃基片120和下玻璃基片110之間的HPDLC層的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。然而，取決于施加電壓，HPDLC層的靠近聚合物154的液晶152以特定的模式排列，并且這樣一來(lái)，通過(guò)聚合物154和液晶152之間的折射率的差，就發(fā)生了光衍射。
在電極130和140之間的HPDLC層150的兩個(gè)側(cè)面處布置多個(gè)珠狀物。對(duì)珠狀物160的數(shù)目沒(méi)有特定的限制。然而，優(yōu)選地，在兩個(gè)側(cè)面的每一個(gè)處布置至少兩個(gè)珠狀物160。珠狀物160起到了維持HPDLC層150的厚度的角色。
在下文中詳細(xì)說(shuō)明HPDLC 100的光傳送原理。
圖3A和圖3B分別是圖2的HPDLC的剖視圖和透視圖，顯示了未向其施加電能時(shí)的HPDLC的狀態(tài)。圖4A和圖4B分別是圖2的HPDLC的剖視圖和透視圖，顯示了向其施加電能時(shí)的HPDLC的狀態(tài)。
在未向HPDLC 100施加電能的情況下，液晶152不規(guī)則地排列，如圖3A所示。
這樣一來(lái)，當(dāng)從光源200發(fā)射的光在HPDLC 100上入射時(shí)，由于液晶152和聚合物154的折射率的差，發(fā)生了光衍射，如圖3B所示。
并且，在向HPDLC 100施加電能的情況下，HPDLC層150的液晶以特定的模式規(guī)則地排列，如圖4A所示。
這樣一來(lái)，當(dāng)從光源200生成的光在HPDLC 100上入射時(shí)，因?yàn)橐壕?52和聚合物154的折射率變得幾乎相等，所以光可以穿過(guò)規(guī)則排列的液晶152而不會(huì)衍射。
當(dāng)在HPDLC 100上入射的光穿過(guò)它時(shí)，HPDLC 100變得足夠透明，以看見(jiàn)HPDLC 100對(duì)面的圖案，如圖4B所示。透光率在98％以上。
為了上述HPDLC 100用作光學(xué)透鏡，在其上印刷特定的全息圖。
圖5顯示了用于通過(guò)使用CGH向HPDLC轉(zhuǎn)移全息圖的方法。
CGH 310可以用于全息圖。
CGH 310是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的并且根據(jù)物體的振幅分布計(jì)算全息圖的復(fù)振幅分布來(lái)記錄的全息圖。
可以根據(jù)光入射路徑以環(huán)或扇形產(chǎn)生CGH 310。在這個(gè)實(shí)施例中，在光傳播路徑上印刷球面波形狀的CGH。
設(shè)計(jì)CGH 310，以將光源200產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換成能夠在光學(xué)信息記錄介質(zhì)230中記錄/再現(xiàn)信息的具有焦點(diǎn)的光。
下面來(lái)說(shuō)明通過(guò)使用CGH 310向HPDLC層150印刷全息圖180的步驟。
首先，通過(guò)電子束光刻技術(shù)制造光學(xué)掩模，其為全息圖的原型。
下一步，使用光學(xué)掩模，通過(guò)光刻法制造光學(xué)透明相位全息圖。
通過(guò)上面的步驟，向全息片300印刷預(yù)先設(shè)計(jì)的CGH 310。
印刷CGH 310以生成每個(gè)光學(xué)信息記錄介質(zhì)230所必須的光束。
下一步，如圖5所示，在HPDLC層150上布置具有印刷的CGH 310的全息片300，并且從全息片300照射激光束。
位于沒(méi)有印刷CGH 310的區(qū)域處的HPDLC層150的聚合物，隨著照射的光而固化。
另一方面，隨著HPDLC層的聚合物固化而被推擠的液晶152，因?yàn)橐壕?52具有某種程度的流動(dòng)性而位于印刷CGH的區(qū)域處。
用這種方法，可以將全息片300中形成的CGH圖案310等同地印刷到HPDLC層150。
通過(guò)上述方法產(chǎn)生的HPDLC 100用作透鏡，以在光學(xué)拾波器裝置中的CD、DVD和BD中記錄/再現(xiàn)信息。
然而，很明顯，將CGH 310印刷到HPDLC 150的方法并不限于上述方法。
圖6顯示了圖1的多焦點(diǎn)透鏡的工作原理。
參考圖6，當(dāng)光學(xué)拾波器裝置在DVD 230中記錄/再現(xiàn)信息時(shí)，控制開(kāi)關(guān)210，不向?qū)?yīng)于用于DVD 230的透鏡的第二HPDLC 100b供應(yīng)電能，并且向第一HPDLC 100a和第三HPDLC 100c供應(yīng)電能。
如果供應(yīng)電能，則電場(chǎng)被施加到第一HPDLC 100a和第三HPDLC100c，其變得透明以穿過(guò)入射光。
在那時(shí)，在第二HPDLC 100b上入射的光，被轉(zhuǎn)換成能夠在適合于記錄和/或再現(xiàn)的焦點(diǎn)處被聚焦到DVD的光。被印刷到HPDLC 100b的全息圖用作平面透鏡。
亦即，當(dāng)來(lái)自光源200的光在穿過(guò)第一HPDLC 100a之后在HPDLC 100b上入射時(shí)，所述光被印刷到第二HPDLC 100b的全息圖轉(zhuǎn)換，以具有用于DVD 230的焦距。轉(zhuǎn)換的光按照原狀穿過(guò)第三HPDLC 100c。
當(dāng)光穿過(guò)多個(gè)HPDLC 100a、100b和100c時(shí)，它聚焦在適合于在DVD 230中記錄/再現(xiàn)信息的焦點(diǎn)處。
如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)將全息圖印刷到聚合物分散型液晶而產(chǎn)生的本發(fā)明的多焦點(diǎn)透鏡，可以容易地調(diào)節(jié)焦距。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的多焦點(diǎn)透鏡可以在不同類型的光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)中記錄/再現(xiàn)信息。
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，可以簡(jiǎn)化光學(xué)拾波器裝置的結(jié)構(gòu)，并且可以減少制造成本。
權(quán)利要求
1.一種多焦點(diǎn)透鏡，包括多個(gè)全息聚合物分散型液晶；以及供電單元，用于向所述全息聚合物分散型液晶供應(yīng)電能，其中，所述全息聚合物分散型液晶調(diào)節(jié)穿過(guò)它們的光的焦點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的多焦點(diǎn)透鏡，其中通過(guò)將全息圖印刷到聚合物分散型液晶來(lái)形成所述全息聚合物分散型液晶，并且其中所述全息圖是計(jì)算機(jī)生成的全息圖(CGH)。
3.如權(quán)利要求1所述的多焦點(diǎn)透鏡，其中，當(dāng)所述供電單元向除了所述全息聚合物分散型液晶中的一個(gè)之外的全息聚合物分散型液晶供應(yīng)電能時(shí)，所述光具有對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)全息聚合物分散型液晶的焦距。
4.一種制造多焦點(diǎn)透鏡的方法，包括(a)將預(yù)先設(shè)計(jì)的全息圖印刷到多個(gè)全息片；(b)將所述全息圖轉(zhuǎn)移到聚合物分散型液晶，從而產(chǎn)生多個(gè)全息聚合物分散型液晶；以及(c)布置所述多個(gè)全息聚合物分散型液晶。
5.如權(quán)利要求4所述的制造多焦點(diǎn)透鏡的方法，其中，所述全息圖是計(jì)算機(jī)生成的全息圖(CGH)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述步驟(b)包括(b-1)在所述聚合物分散型液晶之上布置所述全息片；以及(b-2)向所述全息片照射光，以便將印刷到所述全息片的全息圖轉(zhuǎn)移到所述聚合物分散型液晶。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述步驟(b-2)特征在于通過(guò)使用所述照射的光，固化所述聚合物分散型液晶中包括的聚合物。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種多焦點(diǎn)透鏡及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的多焦點(diǎn)透鏡包括多個(gè)全息聚合物分散型液晶；以及供電單元，用于向全息聚合物分散型液晶供應(yīng)電能，其中，全息聚合物分散型液晶調(diào)節(jié)穿過(guò)它們的光的焦點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1892258SQ200510133919
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者李廷勛 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社