KR19980021640A - Liquid crystal plate and optical pickup device using same - Google Patents
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Abstract
콜레스테릭 액정 분자를 피치(Pitch ; P)/2 액정층 두께까지 나선형으로 배열하여 액정판을 제조하고 이렇게 제조된 콜레스테릭 액정(CLC)판을 광 픽업 장치에 적용하여 이종 광 디스크간의 호환 기록/재생이 가능하도록 하는 액정판 및 이를 이용한 광 픽업장치에 관한 것으로서, 특히 피치/2 두께를 갖는 액정층까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하여 액정판을 만들고 반사조건 또는 전압의 공급 유무에 따라 빛의 일부를 선택적으로 통과 또는 반사시킴으로써, 광 반사 및 투과에 대해 호환성을 실현하므로 플레이트의 변형이 없어 광 디스크에의 정보 기록 및 독출을 정확하게 수행하며, 또한 히스테리시스가 없어 광 디스크가 삽입 되었을 때의 워밍업 시간이 짧아지고 광반사로 인해 열이 발생되지 않으므로 픽업장치의 수명을 연장시키며, 또한 대물렌즈는 빛의 반사 또는 통과에 따라 상이한 개구수를 유지하여 이종의 광 디스크들의 표면에 광빔을 정확하게 집광시킬 수 있으므로 이종의 광 디스크를 모두 재생할 수 있는 디스크간 호환성을 갖는다.The cholesteric liquid crystal molecules are arranged in a spiral to the pitch (P) / 2 thickness of the liquid crystal layer to prepare a liquid crystal plate, and the cholesteric liquid crystal (CLC) plates thus prepared are applied to an optical pickup device to thereby be compatible with heterogeneous optical disks. The present invention relates to a liquid crystal plate capable of recording / reproducing and an optical pickup device using the same, and particularly, to cholesteric liquid crystal molecules arranged in a spiral structure up to a liquid crystal layer having a pitch / 2 thickness to form a liquid crystal plate, and supplying reflection conditions or voltage. By selectively passing or reflecting part of the light depending on whether it is present or not, compatibility with light reflection and transmission is realized so that there is no deformation of the plate to accurately record and read information on the optical disc, and there is no hysteresis, so that the optical disc is inserted. The warm-up time is shortened and no heat is generated by the light reflection, which extends the life of the pick-up unit. , And the objective lens has the compatibility between the disk that can be played on both the two kinds of the optical disc by maintaining a different numerical aperture can be accurately converging a light beam on the surface of the optical disk according to a heterogeneous reflection or passage of the light.
Description
본 발명은 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 관한 것으로서, 특히 콜레스테릭(Cholesteric) 액정 분자를 피치(Pitch ; P)/2 액정층 두께까지 나선형으로 배열하여 액정판을 제조하고 이렇게 제조된 콜레스테릭 액정판(Cholesteric Liquid Crystal ; CLC)판을 광 픽업 장치에 적용하여 이종 광 디스크간의 호환 기록/재생이 가능하도록 하는 액정판 및 이를 이용한 광 픽업장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup device for heterogeneous optical disks. In particular, a cholesteric liquid crystal molecule is spirally arranged to a pitch (P) / 2 liquid crystal layer thickness to produce a liquid crystal plate, and the cholester thus produced. The present invention relates to a liquid crystal plate and an optical pickup device using the same, by applying a liquid crystal plate (CLC) plate to an optical pickup device to enable compatible recording / playback between different optical discs.
최근, 광 디스크는 기록 용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크(Compact Disc ; 이하, CD라 칭함.)보다 대용량의 기록용량을 갖는 디지탈 비데오 디스크(Digital Video Disc ; 이하, DVD라 칭함.)가 개발되었다.In recent years, optical discs have been recorded by digital video discs having a larger recording capacity than conventional compact discs (hereinafter referred to as CDs) due to continuous development efforts to increase recording capacity. Has been developed.
DVD는 CD에 비하여 기록밀도가 조밀할 뿐만 아니라 디스크의 표면으로부터 정보기록면까지의 거리가 짧다. 실제로 DVD는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6mm인 반면에 CD는 1.2mm이다.A DVD has a higher recording density than a CD and a shorter distance from the surface of the disc to the information recording surface. In fact, a DVD has a distance of 0.6 mm from the surface of the disc to the information recording surface, while a CD has 1.2 mm.
그리고, CD는 트랙피치가 1.6㎛, 피트길이는 0.834㎛, 광원의 파장이 780nm, 대물렌즈의 개구수가 0.45인것에 반해 DVD는 트랙피치가 0.74㎛, 피트길이는 0.4㎛, 광 원의 파장이 650nm, 대물렌즈의 개구수가 0.60이다.The CD has a track pitch of 1.6 µm, a pit length of 0.834 µm, a light source of 780 nm, an objective lens of 0.45, while a DVD has a track pitch of 0.74 µm, a pit length of 0.4 µm, and a wavelength of light source. The numerical aperture of the objective lens is 650 nm and 0.60.
즉, DVD의 기록 용량은 CD의 6∼8배이고, 영상과 음성 데이타 압축을 사용하며 현행 TV 방송과 같은 화질의 영화 한편을 직경 120mm의 디스크에 기록한다.That is, the recording capacity of a DVD is 6 to 8 times that of a CD, and video and audio data compression is used, and one film of the same image quality as that of the current TV broadcast is recorded on a disc having a diameter of 120 mm.
이때, 데이타는 디스크의 양면에 기록하거나 기록면을 2층으로 구성하여 기록 용량을 높이기도 한다.At this time, the data may be recorded on both sides of the disc or the recording surface may be formed in two layers to increase the recording capacity.
또한, CD 포맷의 소프트웨어가 방대한 양으로 사용되고 있는 것을 고려하면 DVD는 CD도 재생 가능하도록 할 필요가 있다. 즉, 상위 재생호환성을 확보해야 한다.In addition, considering that a large amount of software in a CD format is used, a DVD needs to be able to play a CD. In other words, higher regeneration compatibility must be ensured.
이러한 상위 호환성을 갖기 위하여 종래에는 광 픽업장치에 전기적 제어 디바이스(Electrical Control Device ; ECD)를 이용하였다.In order to have such high compatibility, an electric control device (ECD) has been conventionally used for the optical pickup apparatus.
즉, 상기 ECD는 두 기판사이에 투명 전극을 형성하고 형성된 투명전극 사이에 전해질을 삽입하여 제조되었다.That is, the ECD was manufactured by forming a transparent electrode between two substrates and inserting an electrolyte between the formed transparent electrodes.
이렇게 제조된 ECD는 투명 전극에 직류를 가하면 채색되어 빛을 흡수하고 다시 상기 ECD에 반대방향의 직류를 가하면 탈색되어 빛을 통과시킴에 의해 대물렌즈에 입사되는 광속경을 조절하여 대물렌즈의 개구수를 조절하였다.The ECD manufactured in this way is colored by applying a direct current to the transparent electrode, absorbs light, and then decolorized by passing a direct current in the opposite direction to the ECD and passes through the light, thereby adjusting the beam diameter incident on the objective lens to control the numerical aperture of the objective lens. Was adjusted.
따라서, 기판의 두께 및 기록밀도가 다른 광 디스크들을 모두 억세스할 수 있었다.Therefore, all of the optical disks having different thicknesses and recording densities of the substrate could be accessed.
그러나, 종래의 ECD는 광 흡수로 인하여 플레이트(Plate)의 변형(Deformation)이 생기고, 이로인하여 빔 질이 저하되어 광 디스크로의 기록 및 광 디스크로부터의 재생이 정확하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.However, the conventional ECD has a problem in that deformation of the plate occurs due to light absorption, and thus the beam quality is deteriorated, so that the recording to the optical disc and the reproduction from the optical disc are not accurately performed.
또한, 광 흡수 및 투과에 대한 히스테리시스가 발생하여 즉, 응답속도가 늦어서 채색되는 시간과 탈색되는 시간이 약 10배정도 차이가 나 디스크를 넣었을때 워밍업하는 시간이 길어지는 문제점이 있었다.In addition, hysteresis occurs in light absorption and transmission, that is, the response time is slow, the time difference between the time of coloring and discoloration is about 10 times, there was a problem that the time to warm up when the disc is inserted.
또한, 광 흡수로 인하여 열이 발생하여 픽업장치의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.In addition, heat is generated due to light absorption, which shortens the life of the pickup apparatus.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 각면의 콜레스테릭 액정 분자들를 피치(P)/2 액정층 두께까지 나선형 구조로 배열함에 의해 액정판을 제조하여 대물렌즈로 입사되는 광빔의 선속경을 조절함으로써, 플레이트의 변형이 없고 히스테리시스가 없으며 광 반사로 열이 발생되지 않으므로 픽업장치의 수명을 연장하는 CLC판을 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to prepare a liquid crystal plate by arranging the cholesteric liquid crystal molecules of each side in a spiral structure to the pitch (P) / 2 liquid crystal layer thickness as an objective lens By adjusting the beam diameter of the incident light beam, there is no deformation of the plate, no hysteresis, and no heat is generated by the light reflection, thereby providing a CLC plate extending the life of the pick-up apparatus.
본 발명의 다른 목적은 상기 CLC판을 ECD대신 광 픽업 장치에 적용하고 반사조건에 따라 빛의 일부를 반사 또는 투과시킴에 의해 상이한 개구수를 유지함으로써, 두께 및 기록밀도가 다른 이종의 광 디스크를 모두 재생할 수 있도록 하는 CLC판을 이용한 광 픽업장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to apply heterogeneous optical disks having different thicknesses and recording densities by applying the CLC plate to an optical pickup device instead of ECD and maintaining different numerical apertures by reflecting or transmitting a part of light depending on the reflecting conditions. An optical pickup device using a CLC plate capable of reproducing all is provided.
본 발명의 또다른 목적은 상기 CLC판을 ECD대신 광 픽업 장치에 적용하고 CLC판의 투명전극에의 전원 공급 여부에 따라 빛의 일부를 반사 또는 투과시킴에 의해 상이한 개구수를 유지함으로써, 두께 및 기록밀도가 다른 이종의 광 디스크를 모두 재생할 수 있도록 하는 CLC판을 이용한 광 픽업장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to apply the CLC plate to an optical pickup device instead of ECD and to maintain a different numerical aperture by reflecting or transmitting a part of light depending on whether the CLC plate is supplied with power to the transparent electrode. An optical pickup apparatus using a CLC plate capable of reproducing all kinds of optical discs having different recording densities.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정판의 특징은, 상하 유리기판 사이에 상하 투명전극을 형성하는 공정과, 상하 투명전극 사이에 소정 액정층까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하는 공정을 포함하여 CLC판을 형성하고, 반사조건에 따라 입사되는 빛의 일부를 반사 또는 통과시키는데 있다.Features of the liquid crystal plate according to the present invention for achieving the above object, the process of forming the upper and lower transparent electrodes between the upper and lower glass substrates, and the cholesteric liquid crystal molecules to the predetermined liquid crystal layer between the upper and lower transparent electrodes in a spiral structure CLC plate is formed including the process of arranging, and it reflects or passes a part of incident light according to a reflection condition.
본 발명에 따른 CLC판의 다른 특징은, 상하 유리기판 사이에 상하 투명전극을 형성하는 공정과, 상하 투명전극 사이에 소정 액정층까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하는 공정을 포함하여 CLC판을 형성하고, 상기 상하 투명전극에의 전압 공급 유무에 따라 입사되는 빛의 일부를 반사 또는 통과시키는데 있다.Another feature of the CLC plate according to the present invention includes a process of forming a vertical transparent electrode between upper and lower glass substrates, and a process of arranging cholesteric liquid crystal molecules in a spiral structure to a predetermined liquid crystal layer between the upper and lower transparent electrodes. It forms a plate and reflects or passes a part of the incident light depending on the presence or absence of voltage supply to the upper and lower transparent electrodes.
본 발명에 따른 광 픽업장치의 특징은, 광 디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원 및 광 디스크 사이에 위치하여 상기 광 디스크쪽으로 입사될 광빔의 편광 방향을 광 디스크의 종류에 따라 선택적으로 변화시키는 액정 셔터와, 상기 액정셔터로부터 입사되는 선편광빔을 원편광빔으로 변환하는 편광 변환기와, 소정 액정층까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하여 반사조건에 따라 편광 변환기로부터 입사되는 빛의 일부를 반사 또는 통과시키는 CLC판과, 상기 CLC판을 선택적으로 통과하는 광량에 따라 상이한 개구수를 유지하여 기록 밀도 및 두께가 상이한 이종의 광 디스크의 표면에 광빔을 정확하게 집광시키는 대물렌즈를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the optical pickup device according to the present invention is that a polarization direction of a light source for generating a light beam to be irradiated on the surface of the optical disk, and a light beam positioned between the light source and the optical disk to be incident toward the optical disk, depends on the type of optical disk. A liquid crystal shutter that selectively changes according to the polarization, a polarizer that converts linearly polarized beams incident from the liquid crystal shutters into circularly polarized beams, and cholesteric liquid crystal molecules are arranged in a spiral structure up to a predetermined liquid crystal layer, CLC plate that reflects or passes a part of incident light, and an object that accurately condenses a light beam on the surface of heterogeneous optical discs having different recording densities and thicknesses by maintaining different numerical apertures according to the amount of light selectively passing through the CLC plate. It is configured to include a lens.
본 발명에 따른 광 픽업장치의 다른 특징은, 광 디스크외 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터 발생되는 광빔이 일정방향으로 평행하게 진행되도록 하는 시준렌즈와, 상기 시준렌즈로부터 입사되는 광빔을 분산시키는 빔 스프리터와, 상하 기판과 상하 투명전극을 차례로 형성하고 상하 투명전극 사이에 소정 액정층 두께까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하여 상기 투명전극에의 전압 공급 유무에 따라 빔 스프리터로부터 입사되는 빛의 일부를 반사 또는 통과시키는 CLC판과, 상기 CLC판을 선택적으로 통과하는 광량에 따라 상이한 개구수를 유지하여 기록 밀도 및 두께가 상이한 이종의 광 디스크의 표면에 광빔을 정확하게 집광시키는 대물렌즈를 포함하여 구성되는데 있다.Another feature of the optical pickup device according to the present invention is a light source for generating a light beam to be irradiated on the outer surface of the optical disk, a collimating lens for allowing the light beam generated from the light source to proceed in parallel in a predetermined direction, and incident from the collimating lens A beam splitter for dispersing the light beams, a top and bottom substrate, and a top and bottom transparent electrode are formed in this order, and cholesteric liquid crystal molecules are arranged in a spiral structure up to a predetermined liquid crystal layer thickness between the top and bottom transparent electrodes, depending on whether a voltage is supplied to the transparent electrode. The CLC plate reflects or passes a part of the light incident from the beam splitter, and maintains the numerical aperture according to the amount of light selectively passing through the CLC plate, so that the optical beam is accurately reflected on the surface of the heterogeneous optical discs having different recording densities and thicknesses. It is comprised including the objective lens which condenses.
도1a 내지 1c는 본 발명에 따른 액정판의 제조 공정을 나타낸 단면도1A to 1C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a liquid crystal plate according to the present invention.
도2는 도1에서 제조된 액정판을 이용한 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 픽업장치의 구성 블럭도FIG. 2 is a block diagram of an optical pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention using the liquid crystal plate manufactured in FIG.
도3은 도1에서 제조된 액정판을 이용한 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 픽업장치의 구성 블럭도3 is a block diagram of an optical pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention using the liquid crystal plate manufactured in FIG.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 광원 22 : 액정셔터21: light source 22: liquid crystal shutter
23 : 시준렌즈 24 : 빔 스프리터23 collimating lens 24 beam splitter
25 : 편광 변환기 26 : 콜레스테릭 액정판25 polarization converter 26 cholesteric liquid crystal plate
27 : 액츄에이터 28 : 대물렌즈27: actuator 28: objective lens
29 : 광 디스크 29a : 제1 정보기록면29: optical disc 29a: first information recording surface
29b : 제2 정보기록면 30 : 센서렌즈29b: second information recording surface 30: sensor lens
31 : 광 검출기31: light detector
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1a는 CLC판의 셀 구조를 나타낸 것으로서, 반사조건 또는 투명전극에의 전원공급 여부에 관계없이 광빔을 무조건 통과시키는 중앙의 비액정 영역(10)과 반사조건 또는 투명전극에의 전원 공급 여부에 따라 광빔을 반사 또는 투과시키는 가장 자리의 빗금친 액정 영역(12)으로 구분된다.Fig. 1A shows the cell structure of the CLC plate, which shows whether the non-liquid crystal region 10 in the center passes light beams unconditionally and whether the power is supplied to the reflective condition or the transparent electrode regardless of the reflection condition or the power supply to the transparent electrode. Thus, it is divided into an edged hatched liquid crystal region 12 that reflects or transmits a light beam.
미설명된 부호 26은 CLC판이고, 13은 광원인 레이저 빔이다.Unexplained reference numeral 26 is a CLC plate, and 13 is a laser beam which is a light source.
도1b는 상기 도1a의 액정영역(12)의 콜레스테릭 액정분자들의 배열 구조를 보인 단면도로서, 피치(P)/2 액정층 두께까지 각면의 액정분자들(14)이 나선형 구조를 하고 있다.FIG. 1B is a cross-sectional view showing the arrangement structure of the cholesteric liquid crystal molecules of the liquid crystal region 12 of FIG. 1A, wherein the liquid crystal molecules 14 on each side have a spiral structure up to the pitch P / 2 liquid crystal layer thickness. .
즉, 각 액정면별로 CLC 배열의 방향이 달라지며 액정면의 깊이가 깊어짐에 따라서 액정분자의 배열 방향이 좌측으로 회전된다.That is, the direction of the CLC array varies for each liquid crystal plane, and as the depth of the liquid crystal plane increases, the alignment direction of the liquid crystal molecules is rotated to the left.
여기서, 피치 P는 액정분자들의 나선형 배열이 360˚회전 할 때까지의 액정층의 두께를 나타내므로, P/2는 반피치 즉, 액정분자들의 나선형 배열이 180˚회전할 때까지의 액정층 두께를 나타낸다.Here, the pitch P represents the thickness of the liquid crystal layer until the spiral arrangement of the liquid crystal molecules is rotated 360 °, so P / 2 is the half-pitch, that is, the thickness of the liquid crystal layer until the spiral arrangement of the liquid crystal molecules is rotated 180 °. Indicates.
즉, 제일 하측에 있는 액정면의 액정 배열 방향과 제일 상측에 있는 액정 배열 방향이 180˚차이가 난다.In other words, the liquid crystal array direction on the lowermost side and the liquid crystal array direction on the uppermost side are 180 degrees different.
그리고, CLC의 파장 λC= na× p 이다.And a wavelength λ C = a n × p of the CLC.
여기서, na는 CLC의 평균 굴절율이다.Here n a is the average refractive index of CLC.
도1c는 본 발명에 따른 CLC판의 측단면도로서, 상하 유리 또는 플라스틱 기판(15) 사이에 상하 투명전극(16)을 형성하고, 상하 투명 전극 사이에 도2b와 같이 배열된 콜레스테릭 액정분자들(14)을 주입하여 이루어진다.Figure 1c is a side cross-sectional view of the CLC plate according to the present invention, the cholesteric liquid crystal molecules arranged in the upper and lower transparent electrodes 16 between the upper and lower glass or plastic substrate 15, and arranged as shown in Figure 2b between the upper and lower transparent electrodes It is made by injecting the field (14).
도1c의 콜레스테릭 액정분자들의 상태는 투명전극(16)에 전압을 걸어주지 않은 상태에서 180˚회전상태를 보여주고 있다.The state of the cholesteric liquid crystal molecules of FIG. 1c shows a 180 ° rotation without applying voltage to the transparent electrode 16.
이와같이 제조된 상기 CLC판(26)은 투명전극에 전압이 인가되지 않은 상태에서 반사조건이 만족되면 빛이 콜레스테릭 액정분자들을 통과하지 못하므로 빛을 모두 반사시키고 반사조건이 만족되지 않으면 빛을 전부 투과시킨다.Since the CLC plate 26 manufactured as described above does not pass through the cholesteric liquid crystal molecules when the reflection condition is satisfied in the state where no voltage is applied to the transparent electrode, the light reflects all the light and the light is reflected when the reflection condition is not satisfied. Permeate everything.
즉, 광원의 파장 λLD= CLC의 파장 λC= na× p 이고,That is, the wavelength λ C = n a × p of the wavelength λ LD = CLC of the light source,
CLC로 입사되는 원편광 회전방향과 CLC의 회전 방향이 같으면 반사조건을 만족한다.If the circular polarization rotational direction incident on the CLC and the rotational direction of the CLC are the same, the reflection condition is satisfied.
한편, 광의 편광방향을 변환하는 액정셔터(Liquid Crystal Shutter ; LCS)와 선편광을 원편광으로 또는 원편광을 선편광으로 변환하는 편광 변환기가 없다면 상기 CLC판(26)의 투명전극(16)에 전원을 공급 또는 차단하여 입사되는 광을 반사 또는 투과시킨다.On the other hand, if there is no liquid crystal shutter (LCS) for converting the polarization direction of the light and the polarization converter for converting the linearly polarized light or the circularly polarized light into the linearly polarized light, power is supplied to the transparent electrode 16 of the CLC plate 26. It is supplied or blocked to reflect or transmit incident light.
즉, LCS와 편광 변환기가 없는 상태에서 상기 CLC판(26)의 투명전극(16)에 전압을 걸어주지 않으면 콜레스테릭 액정 분자들의 배열이 도1c에서와 같이 좌측 방향으 로 회전되어 있으므로 입사되는 빛을 모두 반사시키고, 투명전극(16)에 전압을 걸어주면 액정분자들의 배열이 전극 방향으로 정렬(Align)되므로 입사되는 광을 모두 투과시킨다.That is, when no voltage is applied to the transparent electrode 16 of the CLC plate 26 in the absence of the LCS and the polarization converter, the array of cholesteric liquid crystal molecules is rotated to the left as shown in FIG. When all the light is reflected and voltage is applied to the transparent electrode 16, the array of liquid crystal molecules is aligned in the direction of the electrode, thereby transmitting all incident light.
도2는 본 발명의 제1 실시예로서, LCS와 편광 변환기 및 CLC판을 이용한 광 픽업장치의 구성 블럭도이다.Fig. 2 is a block diagram of the optical pickup device using the LCS, the polarization converter, and the CLC plate as the first embodiment of the present invention.
도2를 보면, 광 디스크(29)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(21)과, 상기 광원(21)으로부터 입사되는 광빔의 편광방향을 전극의 온/오프에 따라 변경시키는 LC셔터(22)와, LC셔터(22)를 통해 입사되는 광빔이 일정방향으로 평행하게 진행되도록 하는 시준렌즈(Collimator Lens)(23)와, 입사되는 광빔을 분산시키는 빔 스프리터(24)와, 빔 스프리터(24)를 통과한 선편광빔을 원편광빔으로 변환하는 편광 변환기(25)와, 빛의 일부를 선택적으로 반사 또는 투과시키는 CLC판(26)과, CLC판(26)을 통과한 광빔을 광 디스크(29)의 표면상의 한점에 집광시키는 대물렌즈(28)와, 빔 스프리터(24)로부터의 반사 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(31)로 구성된다.2, a light source 21 for generating a light beam to be irradiated on the optical disk 29, and an LC shutter 22 for changing the polarization direction of the light beam incident from the light source 21 according to on / off of the electrode. And a collimator lens 23 for allowing the light beam incident through the LC shutter 22 to proceed in parallel in a predetermined direction, a beam splitter 24 for dispersing the incident light beam, and a beam splitter 24. A polarization transducer 25 for converting the linearly polarized beam passing through the circularly polarized beam, a CLC plate 26 for selectively reflecting or transmitting a part of light, and an optical beam passing through the CLC plate 26 for the optical disk 29 And an objective lens 28 for condensing at one point on the surface of the X-ray and a photodetector 31 for detecting the reflected light beam from the beam splitter 24 and converting it into an electrical signal.
그리고, 상기 빔 스프리터(24) 및 광 검출기(31) 사이에는 센서렌즈(30)를 구비하고, 대물렌즈(28)를 수평 및 수직 방향에서 이동시키기 위한 액츄에이터(27)를 구비한다.A sensor lens 30 is provided between the beam splitter 24 and the photo detector 31, and an actuator 27 is provided to move the objective lens 28 in the horizontal and vertical directions.
그리고, 상기 편광 변환기(25)는 λ/4판을 이용한다.The polarization transducer 25 uses a λ / 4 plate.
상기 LC 셔터(23)는 전원의 온/오프에 따라 즉, 광 디스크의 종류(예컨대, CD 또는 DVD)에 따라 광원(21)으로부터 입사되는 광빔의 편광 방향을 변경시킨다.The LC shutter 23 changes the polarization direction of the light beam incident from the light source 21 according to on / off of the power source, that is, according to the type of the optical disk (for example, CD or DVD).
그리고, 상기 광 디스크(29)의 제1 정보 기록면(29a)은 DVD의 정보기록면이고, 제2 정보 기록면(29b)은 CD의 정보 기록면이며, 제2 정보 기록면(29b)은 제1 정보기록면(29a)보다 광 디스크(29)의 표면으로부터 0.6mm 더 떨어지도록 위치한다.The first information recording surface 29a of the optical disc 29 is an information recording surface of a DVD, the second information recording surface 29b is an information recording surface of a CD, and the second information recording surface 29b is a first information recording surface ( Is positioned 0.6 mm further from the surface of the optical disk 29 than 29a).
이와같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에서 설명의 편의를 위하여 광원(21)으로부터 P파의 광빔이 발생하여 LC 셔터(23)로 입사되고, LC 셔터(23)에 전원이 공급되지 않으면 S파로 변환되어 빔 스프리터(24)로 입사되고 전원이 공급되면 P파가 그대로 빔 스프리터(24)로 입사된다고 가정한다.In the first embodiment of the present invention configured as described above, for the convenience of description, a P-wave light beam is generated from the light source 21 and incident on the LC shutter 23, and when power is not supplied to the LC shutter 23, the S-wave is converted. It is assumed that the P wave is incident to the beam splitter 24 as it is when the light is incident on the beam splitter 24 and power is supplied.
광원(21)으로부터 발생되는 광빔의 편광 방향과 LC셔터(23)에의 전원 공급 여부에 따라 변환되는 편광의 방향은 설계에 따라 달라질 수 있다.The direction of polarization converted according to the polarization direction of the light beam generated from the light source 21 and whether or not power is supplied to the LC shutter 23 may vary depending on the design.
즉, 광원(21)으로부터 P파의 광빔이 발생하여 시준렌즈(22)로 입사되면, 시준렌즈(22)는 LC셔터(23)를 통과한 광빔이 평행하게 빔 스프리터(24) 쪽으로 진행하도록 한다.That is, when a P-wave light beam is generated from the light source 21 and incident on the collimating lens 22, the collimating lens 22 causes the light beam passing through the LC shutter 23 to travel in parallel to the beam splitter 24. .
이때, 상기 LC 셔터(23)에 전원이 공급되지 않으면 선편광빔인 P파는 S파로 변환되어 빔 스프리터(24)로 입사된다.At this time, if power is not supplied to the LC shutter 23, the P-wave, which is a linearly polarized beam, is converted into an S-wave and is incident to the beam splitter 24.
상기 S파는 빔 스프리터(24)를 통해 편광 변환기(25)인 λ/4판으로 입사되고, S파가 편광 변환기(25)를 통과하면 좌회전 원편광으로 변환된다.The S-wave is incident to the [lambda] / 4 plate which is the polarization transducer 25 through the beam splitter 24, and when the S-wave passes through the polarization transducer 25, it is converted into the left rotating circularly polarized light.
상기 편광 변환기(25)에서 변환된 좌회전 원편광은 CLC판(26)으로 입사된다.The left rotating circularly polarized light converted by the polarization transducer 25 is incident on the CLC plate 26.
이때, CLC판(26)으로 입사되는 원편광이 좌회전 원편광이고 CLC판(26)의 콜레스테릭 액정분자들의 회전 방향이 좌회전 방향이므로 광원의 파장 λLD= CLC의 파장 λC= na× p 이면 CLC판(26)으로 입사된 좌회전 원편광은 반사조건을 만족하므로 액정분자 영역(12)의 콜레스테릭 액졍분자들을 통과하지 못하여 전반사된다.At this time, since the circularly polarized light incident on the CLC plate 26 is the left rotating circularly polarized light and the rotation direction of the cholesteric liquid crystal molecules of the CLC plate 26 is the left rotating direction, the wavelength λ LD of the light source λ C = n a × If p is left, the left circularly polarized light incident on the CLC plate 26 satisfies the reflection condition and thus cannot be passed through the cholesteric liquid crystal molecules of the liquid crystal molecule region 12.
따라서, 좌회전 원편광빔은 콜레스테릭 액정분자의 배열이 없는 CLC판(26)의 비액정 영역(10)만을 통과하여 대물렌즈(28)로 입사되므로 광빔의 선속경이 감소된다.Therefore, the left-rotating circularly polarized beam passes through only the non-liquid crystal region 10 of the CLC plate 26 without the arrangement of the cholesteric liquid crystal molecules and enters the objective lens 28, thereby reducing the beam diameter of the light beam.
광빔의 선속경이 감소된 경우 대물렌즈(28)는 개구수(즉,0.45)가 감소되므로 CLC판(26)을 통해 입사되는 좌회전 원편광빔을 광 디스크(29)의 제2 정보 기록면(29b) 즉, CD의 정보 기록면에 집광시켜 CD에 정보를 정확하게 기록하거나 기록된 정보가 정확하게 억세스되도록 한다.When the beam diameter of the light beam is reduced, the objective lens 28 reduces the numerical aperture (i.e. 0.45) so that the left rotating circularly polarized light beam incident through the CLC plate 26 receives the second information recording surface 29b of the optical disc 29. In other words, the information is condensed on the information recording surface of the CD so that the information can be accurately recorded on the CD or the recorded information can be accessed accurately.
이는 광빔이 대물렌즈(28)의 중앙부에만 조사되는 것에 기인한다.This is due to the light beam being irradiated only to the center portion of the objective lens 28.
한편, LC 셔터(23)에 전원이 공급되면 광원(21)으로부터 발생된 P파의 광빔은 시준렌즈(22), LC 셔터(23)를 통해 그대로 빔 스프리터(24)로 입사된다.On the other hand, when power is supplied to the LC shutter 23, the light beam of P wave generated from the light source 21 is incident on the beam splitter 24 as it is through the collimating lens 22 and the LC shutter 23.
상기 선편광빔인 P파는 빔 스프리터(24)를 통해 편광 변환기(25)인 λ/4판으로 입사되고, P파가 편광 변환기(25)를 통과하면 우회전 원편광으로 변환된다.The P-wave, which is the linearly polarized beam, is incident on the λ / 4 plate, which is the polarization converter 25, through the beam splitter 24, and is converted to right-circular circular polarization when the P-wave passes through the polarization converter 25.
상기 편광 변환기(25)에서 변환된 우회전 원편광은 CLC판(26)으로 입사된다.The right-handed circularly polarized light converted by the polarization transducer 25 is incident on the CLC plate 26.
이때, CLC판으로 입사되는 원편광이 우회전 원편광이고 CLC판(26)의 콜레스테릭 액정분자들의 회전 방향이 좌회전 방향이므로 광원의 파장 λLD= CLC의 파장 λc = na× p 의 만족유무에 상관없이 반사조건을 만족하지 못한다.At this time, since the circularly polarized light incident on the CLC plate is the right rotating circularly polarized light and the rotation direction of the cholesteric liquid crystal molecules of the CLC plate 26 is the left rotating direction, the wavelength of the light source λ LD = the wavelength of the CLC λc = n a × p is satisfied. Irrespective of the reflection condition, it is not satisfied.
따라서, CLC판(26)으로 입사된 우회전 원편광은 콜레스테릭 액정분자들이 배열된 액정분자 영역(12)과 콜레스테릭 액정분자가 없는 비액정 영역(10)을 모두 통과하여 대물렌즈(28)로 입사되므로 광빔의 선속경이 감소되지 않는다.Accordingly, the right-handed circularly polarized light incident on the CLC plate 26 passes through both the liquid crystal molecule region 12 in which the cholesteric liquid crystal molecules are arranged and the non-liquid crystal region 10 having no cholesteric liquid crystal molecules to the objective lens 28. Since it is incident on the beam beam, the beam diameter of the light beam is not reduced.
광빔의 선속경이 감소되지 않는 경우 대물렌즈(28)는 원래의 개구수(즉,0.6)를 유지하여 CLC판(26)을 통해 입사되는 우회전 원편광빔을 광 디스크(29)의 제1 정보 기록면(29a) 즉, DVD의 정보 기록면에 집광시켜 DVD에 정확하게 정보를 기록하거나 기록된 정보가 정확하게 억세스되도록 한다.When the beam diameter of the light beam is not reduced, the objective lens 28 maintains the original numerical aperture (i.e., 0.6) so that the right-turning circularly polarized beam incident through the CLC plate 26 is supplied with the first information recording surface of the optical disk 29. (29a) That is, the information is condensed on the information recording surface of the DVD so that the information can be recorded accurately on the DVD or the recorded information can be accessed correctly.
이는 광빔이 대물렌즈(28)의 중앙부뿐만 아니라 가장자리까지 조사되는 것에 기인한다.This is due to the light beam being irradiated to the edge as well as the center portion of the objective lens 28.
상기 시준렌즈(23)는 LC셔터(22)를 통과한 광빔이 평행하게 빔 스프리터(24) 쪽으로 진행하도록 한다.The collimating lens 23 causes the light beam passing through the LC shutter 22 to travel in parallel to the beam splitter 24.
상기 빔 스프리터(24)는 시준렌즈(23)로부터의 광빔을 편광 변환기(25), CLC판(26) 및 대물렌즈(28) 쪽으로 통과시킴과 아울러 대물렌즈(28)로부터 입사되는 반사광빔을 센서렌즈(30)쪽으로 반사시킨다.The beam splitter 24 passes the light beam from the collimation lens 23 toward the polarization converter 25, the CLC plate 26, and the objective lens 28, and senses the reflected light beam incident from the objective lens 28. Reflect toward the lens 30.
상기 센서렌즈(30)는 빔 스프리터(24)로부터의 반사 광빔을 광 검출기(31)의 표면에 집광시킨다.The sensor lens 30 focuses the reflected light beam from the beam splitter 24 on the surface of the photo detector 31.
상기 시준렌즈(23) 및 센서렌즈(30)는 대물렌즈(28)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.The collimating lens 23 and the sensor lens 30 improve the sensitivity of the reflected light beam that decreases as the objective lens 28 moves in the horizontal and vertical directions due to the focusing and tracking servo.
상기 액츄에이터(27)는 픽업장치를 상하좌우로 이동시켜 광빔의 촛점이 제1 또는 제2 정보 기록면(29a 또는 29b)에 정확하게 형성되도록 함과 더불어 광빔이 제1 또는 제2 정보 기록면(29a 또는 29b) 상의 정보를 정확하게 따라가도록 한다.The actuator 27 moves the pickup device up, down, left, and right so that the focus of the light beam is accurately formed on the first or second information recording surface 29a or 29b, and the light beam is formed on the first or second information recording surface 29a or 29b. Follow the information on the page correctly.
상기 광 검출기(31)는 센서렌즈(30)를 통해 입사되는 반사광빔을 전기적 신호로 변환하여 고주파 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 얻어지도록 한다.The photo detector 31 converts the reflected light beam incident through the sensor lens 30 into an electrical signal to obtain a high frequency signal, a focus error signal, and a tracking error signal.
도3은 본 발명에 따른 제2 실시예로서, LCS와 편광 변환기가 없는 상태에서 CLC판을 이용한 광 픽업장치의 구성 블럭도이다.3 is a block diagram of an optical pickup apparatus using a CLC plate in a state in which there is no LCS and a polarization converter as a second embodiment according to the present invention.
도3을 보면, 광 디스크(47)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(41)과, 광원(41)으로부터 발생되는 광빔이 일정방향으로 평행하게 진행되도록 하는 시준렌즈(42)와, 입사되는 광빔을 분산시키는 빔 스프리터(43)와, 빔 스프리터(43)를 통과한 빛의 일부를 전원 공급 유무에 따라 선택적으로 반사 또는 투과시키는 CLC판(45)과, CLC판(45)을 통과한 광빔을 광 디스크(47)의 표면상의 한점에 집광시키는 대물렌즈(46)와, 빔 스프리터(43)로부터의 반사 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(49)로 구성된다.3, a light source 41 for generating a light beam to be irradiated to the optical disk 47, a collimating lens 42 for allowing the light beam generated from the light source 41 to travel in parallel in a predetermined direction, and an incident light beam A beam splitter 43 for dispersing the light beam, a CLC plate 45 for selectively reflecting or transmitting a portion of the light passing through the beam splitter 43 according to the presence or absence of power, and a light beam passing through the CLC plate 45. An objective lens 46 for condensing at one point on the surface of the optical disk 47, and a photo detector 49 for detecting the reflected light beam from the beam splitter 43 and converting it into an electrical signal.
그리고, 상기 빔 스프리터(43) 및 광 검출기(49) 사이에는 센서렌즈(48)를 구비하고, 대물렌즈(46)를 수평 및 수직 방향에서 이동시키기 위한 액츄에이터(44)를 구비한다.A sensor lens 48 is provided between the beam splitter 43 and the photo detector 49, and an actuator 44 for moving the objective lens 46 in the horizontal and vertical directions.
상기 광 디스크(47)의 제1 정보 기록면(47a)은 DVD의 정보기록면이고, 제2 정보 기록면(47b)은 CD의 정보 기록면이며, 제2 정보 기록면(47b)은 제1 정보 기록면(47a)보다 광 디스크(47)의 표면으로부터 0.6mm 더 떨어지도록 위치한다.The first information recording surface 47a of the optical disc 47 is an information recording surface of a DVD, the second information recording surface 47b is an information recording surface of a CD, and the second information recording surface 47b is a first information recording surface 47a. More than 0.6 mm away from the surface of the optical disk 47.
이와같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에서, 광원(41)으로부터 광빔이 발생하여 시준렌즈(42)로 입사되면, 시준렌즈(42)는 광빔이 평행하게 빔 스프리터(43) 쪽으로 진행하도록 한다.In the second embodiment of the present invention configured as described above, when a light beam is generated from the light source 41 and incident on the collimating lens 42, the collimating lens 42 causes the light beam to travel toward the beam splitter 43 in parallel.
상기 빔 스프리터(43)를 통과한 광빔은 CLC판(45)으로 입사된다.The light beam passing through the beam splitter 43 is incident on the CLC plate 45.
이때, 상기 CLC판(45)의 투명전극(16)에 전압을 걸어주지 않으면 콜레스테릭 액정분자의 배열이 좌측 방향으로 회전되어 있으므로 입사된 광빔은 액정분자 영역(12)의 콜레스테릭 액정분자들을 통과하지 못하여 전반사된다.At this time, if the voltage is not applied to the transparent electrode 16 of the CLC plate 45, since the arrangement of the cholesteric liquid crystal molecules is rotated to the left direction, the incident light beam is the cholesteric liquid crystal molecules of the liquid crystal molecule region 12. It does not pass through them and is totally reflected.
따라서, 입사된 광빔은 CLC판(45)의 비액정 영역(10)만을 통과하여 대물렌즈(46)로 입사되므로 광빔의 선속경이 감소된다.Therefore, since the incident light beam passes through only the non-liquid crystal region 10 of the CLC plate 45 and enters the objective lens 46, the beam diameter of the light beam is reduced.
광빔의 선속경이 감소된 경우 대물렌즈(46)는 개구수(즉,0.45)가 감소되므로 CLC판(45)을 통해 입사되는 광빔을 광 디스크(47)의 제2 정보 기록면(47b) 즉, CD의 정보 기록면에 집광시켜 CD에 정보를 정확하게 기록하거나 기록된 정보가 정확하게 억세스 되도록 한다.When the beam diameter of the light beam is reduced, the objective lens 46 decreases the numerical aperture (i.e. 0.45), so that the light beam incident through the CLC plate 45 is transferred to the second information recording surface 47b of the optical disc 47, that is, CD. The information is recorded on the CD's information recording surface to accurately record the information on the CD or to access the recorded information correctly.
이는 광빔이 대물렌즈(46)의 중앙부에만 조사되는 것에 기인한다.This is due to the light beam being irradiated only to the center portion of the objective lens 46.
한편, 상기 CLC판(45)에 전원이 공급되면 콜레스테릭 액정분자들의 배열이 전극 방향으로 정렬(Align)된다.On the other hand, when power is supplied to the CLC plate 45, the array of cholesteric liquid crystal molecules is aligned in the direction of the electrode.
따라서, 상기 CLC판(45)으로 입사된 광빔은 콜레스테릭 액정분자들이 배열된 액정분자 영역(12)과 비액정 영역(10)을 모두 통과하여 대물렌즈(46)로 입사되므로 광빔의 선속경이 감소되지 않는다.Therefore, since the light beam incident on the CLC plate 45 passes through both the liquid crystal molecule region 12 and the non-liquid crystal region 10 in which the cholesteric liquid crystal molecules are arranged and enters the objective lens 46, the beam beam diameter of the light beam is decreased. Not reduced.
광빔의 선속경이 감소되지 않는 경우 대물렌즈(46)는 원래의 개구수(즉,0.6)를 유지하여 CLC판(45)을 통해 입사되는 광빔을 광 디스크(47)의 제1 정보 기록면(47a) 즉, DVD의 정보 기록면에 집광시켜 DVD에 정확하게 정보를 기록하거나 기록된 정보가 정확하게 억세스되도록 한다.When the beam diameter of the light beam is not reduced, the objective lens 46 maintains the original numerical aperture (i.e., 0.6) and transmits the light beam incident through the CLC plate 45 to the first information recording surface 47a of the optical disc 47. In other words, the information is condensed on the information recording surface of the DVD so that the information can be recorded accurately on the DVD or the recorded information can be accessed accurately.
이는 광빔이 대물렌즈(46)의 중앙부뿐만 아니라 가장자리까지 조사되는 것에 기인한다.This is due to the light beam being irradiated to the edge as well as the center portion of the objective lens 46.
상기 빔 스프리터(43)는 시준렌즈(42)로부터의 광빔을 CLC판(45) 및 대물렌즈(46) 쪽으로 통과시킴과 아울러 대물렌즈(46)로부터 입사되는 반사광빔을 센서렌즈(48)쪽으로 반사시킨다.The beam splitter 43 passes the light beam from the collimation lens 42 toward the CLC plate 45 and the objective lens 46, and reflects the reflected light beam incident from the objective lens 46 toward the sensor lens 48. Let's do it.
상기 센서렌즈(48)는 빔 스프리터(43)로부터의 반사 광빔을 광 검출기(49)의 표면에 집광시킨다.The sensor lens 48 condenses the reflected light beam from the beam splitter 43 on the surface of the photo detector 49.
상기 시준렌즈(42) 및 센서렌즈(48)는 대물렌즈(46)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.The collimating lens 42 and the sensor lens 48 improve the sensitivity of the reflected light beam that decreases as the objective lens 46 moves in the horizontal and vertical directions due to the focusing and tracking servo.
상기 액츄에이터(44)는 픽업장치를 상하좌우로 이동시켜 광빔의 촛점이 제1 또는 제2 정보 기록면(47a 또는 47b)에 정확하게 형성되도록 함과 더불어 광빔이 제1 또는 제2 정보 기록면(47a 또는 47b) 상의 정보를 정확하게 따라가도록 한다.The actuator 44 moves the pickup apparatus up, down, left, and right so that the focus of the light beam is accurately formed on the first or second information recording surface 47a or 47b, and the light beam is formed on the first or second information recording surface 47a or 47b. Follow the information on the page correctly.
상기 광 검출기(49)는 센서렌즈(48)를 통해 입사되는 반사광빔을 전기적 신호로 변환하여 고주파 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 얻어지도록 한다.The photo detector 49 converts the reflected light beam incident through the sensor lens 48 into an electrical signal to obtain a high frequency signal, a focus error signal, and a tracking error signal.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 액정판 및 이를 이용한 광 픽업장치에 의하면, 피치/2 액정층 두께까지 콜레스테릭 액정분자들을 나선형 구조로 배열하여 CLC판을 만들고 반사조건 또는 전압의 공급 유무에 따라 빛의 일부를 선택적으로 통과 또는 반사시킴으로써, 광 반사 및 투과에 대해 호환성을 실현하므로 플레이트의 변형(Deformation)이 없고, 따라서 빔의 저하가 발생하지 않아 광 디스크에의 정보 기록 및 독출을 정확하게 수행한다.As described above, according to the liquid crystal plate and the optical pickup device using the same, the cholesteric liquid crystal molecules are arranged in a helical structure up to the pitch / 2 liquid crystal layer to form a CLC plate, depending on the reflection condition or the supply of voltage. By selectively passing or reflecting a part of the light, compatibility with light reflection and transmission is realized so that there is no deformation of the plate, and thus no degradation of the beam occurs, thereby accurately recording and reading information onto the optical disc. .
또한, 히스테리시스가 없어 광 디스크가 삽입되었을때의 워밍업 시간이 짧아지고 광 반사로 인해 열이 발생되지 않으므로 픽업장치의 수명을 연장시킨다.In addition, since there is no hysteresis, the warm-up time when the optical disk is inserted is shortened and heat is not generated due to light reflection, thereby extending the life of the pickup apparatus.
또한, 이러한 CLC판을 광 픽업장치에 적용하여 반사조건 또는 전원의 공급 유무에 따라 빛의 일부를 반사 또는 통과시킴으로써, 대물렌즈는 빛의 반사 또는 통과에 따라 상이한 개구수를 유지하여 이종의 광 디스크들의 표면에 광빔을 정확하게 집광시킬 수 있으므로 이종의 광 디스크를 모두 재생할 수 있는 디스크간 호환성을 갖는다.In addition, by applying such a CLC plate to the optical pickup device by reflecting or passing a part of the light according to the reflecting conditions or the presence or absence of power supply, the objective lens maintains a different numerical aperture in accordance with the reflection or passage of light, the heterogeneous optical disk Since the light beam can be accurately focused on the surface of the field, it is compatible with each other that can reproduce all kinds of optical discs.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019960040569A KR100198550B1 (en) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | Liquid crystal plate and optical pickup thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019960040569A KR100198550B1 (en) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | Liquid crystal plate and optical pickup thereof |
Publications (2)
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