專利名稱：光學(xué)拾波器和其所用的校正透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過物鏡使來自激光器源的光束穿透透明底層地將其會聚到信息記錄表面上的方式，來記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息的光學(xué)拾波器(optical pick-up apparatus)，以及一種會聚光學(xué)系統(tǒng)中的校正透鏡。確切地說，本發(fā)明涉及一種如此構(gòu)成的光學(xué)拾波器和校正透鏡，即可以通過一個物鏡對其中透明底層厚度為t1的第一光學(xué)信息記錄載體進(jìn)行記錄/重現(xiàn)，并對其中透明底層厚度為t2(t2＞t1)的第二光學(xué)信息記錄載體進(jìn)行記錄/重現(xiàn)，并且在記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體時，使發(fā)散光束入射物鏡。
近年來，隨著短波紅外半導(dǎo)體激光器被投入實(shí)際應(yīng)用中，所以其尺寸基本與傳統(tǒng)CD一樣的但具有高存量和高密度的DVD(數(shù)字通用光盤)進(jìn)入了市場。在DVD中，物鏡數(shù)值孔徑(NA)在將635nm或650nm的短波紅外半導(dǎo)體激光器用做光源的時候需要大約是0.6。
另外，隨著可記錄的CD-R的推廣，作為光學(xué)拾波器，也需要與CD-R的互換性。由于CD-R的反光速度在635nm或650nm短波側(cè)被減慢了并且不可能獲得所需信號(重現(xiàn)信號，聚焦誤差信號和軌道誤差信號)，所以780nm的半導(dǎo)體激光器獨(dú)立于DVD用短波半導(dǎo)體激光器地被用于這些CD-R。
為記錄/重現(xiàn)許多光盤用的光學(xué)拾波器配備了用于各光盤的光源，但為了簡化光學(xué)拾波器，要求保證一個用于各光盤的物鏡的互換性。為保證互換性，無論各光盤的光源波長是多少并且無論各光盤透明底層厚度是多少，都必須至少在信息記錄表面上形成良好的會聚光點(diǎn)。
但是，在透明底層厚度不同的情況下，當(dāng)物鏡放大率m在各關(guān)盤中是相同的時候，至少在一個光盤中，產(chǎn)生了球面象差。圖7的虛線示出了當(dāng)在DVD和CD的情況下m＝0時的球面象差，并且如此設(shè)計(jì)物鏡，即球面象差不大于DVD記錄重現(xiàn)時的衍射(0.07λrms)。當(dāng)產(chǎn)生這樣的球面衍射時，在信息記錄表面上的會聚光點(diǎn)變差了。
因此，為了校正在透明底層厚度不同時產(chǎn)生的球面象差，不同于使用CD情況地利用了在使用DVD時改變物鏡放大率的技術(shù)。圖7的實(shí)線示出了當(dāng)在使用CD時的透鏡放大率為m＝-1/17.5(發(fā)散光入射透鏡)時的球面象差。在這里，在圖7的縱軸上示出了實(shí)際使用DVD時的數(shù)值孔徑NA1＝0.60，而實(shí)際使用CD時的數(shù)值孔徑NA2＝0.45。
但是，在來自確定距離的光束入射物鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，出現(xiàn)以下不利之處。就是說，由于會聚球面波在物鏡偏移出現(xiàn)在跟蹤中時入射物鏡，而且光束因光軸偏移而傾斜地入射物鏡，所以產(chǎn)生了彗形象差。
圖8示出了當(dāng)放大率為m＝-1/17.5且焦距f＝3.5mm時因物鏡偏移引起的彗形象差(Coma)。即，當(dāng)會聚光入射物鏡時，可以校正球面象差，但是在這種情況下，由物鏡偏移產(chǎn)生的彗形象差成為一個新問題。由于產(chǎn)生了彗形象差，所以在光盤信息記錄表面上產(chǎn)生的光點(diǎn)變差，這在記錄/重現(xiàn)光盤時是不希望出現(xiàn)的。
本發(fā)明的目的是要獲得一種能夠抑制產(chǎn)生這樣的彗形象差的光學(xué)系統(tǒng)。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的結(jié)構(gòu)(1)-(12)是這樣的結(jié)構(gòu)(1)一種用于記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，它包括一個光源；一個聚光光學(xué)系統(tǒng)，它具有一個孔和一個物鏡；一個光測探頭；其中該光學(xué)拾波器具有一個通過彼此連鎖來驅(qū)動物鏡和孔的驅(qū)動部分；不平行光入射物鏡；聚光光學(xué)系統(tǒng)包括第一部分和比第一部分更離開聚光光學(xué)系統(tǒng)光軸的第二部分；經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層被會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，使在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生了球面象差。
結(jié)構(gòu)(2)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，物鏡是一個球面透鏡。
結(jié)構(gòu)(3)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，第一部分位于光學(xué)信息記錄載體的實(shí)際數(shù)值孔徑NA的范圍內(nèi)，第二部分位于實(shí)際數(shù)值孔徑NA的范圍外。
結(jié)構(gòu)(4)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，聚光光學(xué)系統(tǒng)具有一個與物鏡和孔相比靠近光源側(cè)的一個校正透鏡，該校正透鏡具有第一部分和第二部分；經(jīng)過校正透鏡第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層被會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，使在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms；經(jīng)過校正透鏡第二部分的光束產(chǎn)生了球面象差。
結(jié)構(gòu)(5)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生了過度球面象差。
結(jié)構(gòu)(6)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，光源只有一個。
結(jié)構(gòu)(7)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，不平行光束是發(fā)散的光束。
結(jié)構(gòu)(8)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的光學(xué)拾波器中，該光學(xué)拾波器是一個用于記錄/重現(xiàn)具有其厚度為t1的第一透明底層的第一光學(xué)信息記錄載體和具有其厚度t2大于t1的第二透明底層的第二光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，其中光源具有用于發(fā)射具有波長λ1的第一光束、以便記錄/重現(xiàn)第一光學(xué)信息記錄載體的第一光源，和用于發(fā)射具有大于λ1的波長λ2的第二光束以便記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體的第二光源，使第一光束穿過第一光學(xué)信息記錄載體的第一透明底層而會聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄表面上，從而在第一信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，使經(jīng)過第一部分的第二光束穿過第二光學(xué)信息記錄載體的第二透明底層而會聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄表面上，從而在第一信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，并且經(jīng)過第二部分的第二光束產(chǎn)生了球面象差。
結(jié)構(gòu)(9)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(8)的光學(xué)拾波器中，第一光束向平行光束那樣入射物鏡，而第二光束象發(fā)散光束那樣入射物鏡。
結(jié)構(gòu)(10)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(8)的光學(xué)拾波器中，聚光光學(xué)系統(tǒng)具有一個位于第一光束光路外的校正透鏡，校正透鏡具有第一部分和第二部分，經(jīng)過校正透鏡第一部分的第二光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層被會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，從而在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，經(jīng)過校正透鏡第二部分的第二光束產(chǎn)生了球面象差。
結(jié)構(gòu)(11)在根據(jù)結(jié)構(gòu)(8)的光學(xué)拾波器中，第一部分位于第二光學(xué)信息記錄載體的實(shí)際數(shù)值孔徑NA2的范圍內(nèi)，第二部分位于實(shí)際數(shù)值孔徑NA2的范圍外。
結(jié)構(gòu)(12)一種被用于記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體用光學(xué)拾波器中的校正透鏡，所述校正透鏡包括一個球面，其中該球面具有第一部分和與第一部分相比更遠(yuǎn)離校正透鏡的光軸的第二部分，經(jīng)過第一部分的光束的球面象差發(fā)生量不同于經(jīng)過第二部分的光束的球面象差發(fā)生量。
另外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)(13)-(19)是這樣的。
結(jié)構(gòu)(13)一種通過會聚光學(xué)系統(tǒng)穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層、將來自光源的光束會聚到信息記錄表面上、并記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，其特征是該孔設(shè)置成通過與物鏡連鎖地驅(qū)動所述孔，當(dāng)不平行光束入射會聚光學(xué)系統(tǒng)的物鏡時，在會聚光學(xué)系統(tǒng)中，在實(shí)際應(yīng)用的數(shù)值孔徑NA范圍內(nèi)，按照與衍射極限相同的程度或者不超過它地校正球面象差，并且在數(shù)值孔徑NA外產(chǎn)生球面象差。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，由在發(fā)散光束入射情況下偏移的物鏡產(chǎn)生的彗形象差可以得到校正。
結(jié)構(gòu)(14)一種通過會聚光學(xué)系統(tǒng)穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層將來自光源的光束會聚到信息記錄表面上、并利用波長為λ1的第一光源來記錄/重現(xiàn)其透明底層厚度為t1的第一光學(xué)信息記錄載體，并利用波長為λ2的第二光源來記錄/重現(xiàn)其透明底層厚度為t2(t2＞t1)的第二光學(xué)信息記錄載體、并通過一個物鏡記錄/重現(xiàn)許多光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，其特征在于所述孔設(shè)置成通過與物鏡連鎖來驅(qū)動該孔，發(fā)散光束在記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體時入射物鏡，在實(shí)用數(shù)值孔徑NA2的范圍內(nèi)，按照與衍射極限相同的程度或不超過它地校正按照球面象差，將球面象差設(shè)定為遠(yuǎn)在數(shù)值孔徑NA2以外。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，對于第二光學(xué)信息記錄載體來說，由物鏡偏移產(chǎn)生的彗形象差可以在滿足在光軸上校正球面象差的同時得到校正。
結(jié)構(gòu)(15)在這種情況下，當(dāng)產(chǎn)生過度球面象差的透鏡位于第一信息記錄載體記錄/重現(xiàn)用光學(xué)系統(tǒng)的光路外時，可以消除對第一信息記錄載體的不利影響。
結(jié)構(gòu)(16)當(dāng)如此光學(xué)系統(tǒng)時，即在會聚光學(xué)系統(tǒng)而不是物鏡中，物鏡單體放大率m2在不平行光束入射時小于0，產(chǎn)生了在NA2外的過度球面象差，而第一光學(xué)信息記錄載體和第二光學(xué)信息記錄載體滿足光軸上的球面象差條件，而在第二光學(xué)信息記錄載體中，可以校正由物鏡偏移引起的彗形象差。
結(jié)構(gòu)(17)上述光學(xué)系統(tǒng)被用于通過會聚光學(xué)系統(tǒng)穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層地將來自光源的光束會聚到信息記錄表面上、并記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，當(dāng)其邊界臨近實(shí)用數(shù)值孔徑NA2地改變球面象差量的校正透鏡位于不平行光束入射物鏡的會聚光學(xué)系統(tǒng)中時，可以實(shí)現(xiàn)上述光學(xué)拾波器，由此可以校正因物鏡偏移引起的彗形象差。
結(jié)構(gòu)(18)在用于通過會聚光學(xué)系統(tǒng)、穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層地將來自光源的光束會聚到信息記錄表面上、并利用波長為λ1的第一光源來記錄/重現(xiàn)其透明底層厚度為t1的第一光學(xué)信息記錄載體、并利用波長為λ2的第二光源來記錄/重現(xiàn)其透明底層厚度為t2(t2＞t1)的第二光學(xué)信息記錄載體，并通過一個物鏡記錄/重現(xiàn)許多光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器的會聚光學(xué)系統(tǒng)的校正透鏡中，所述孔設(shè)置成與物鏡連鎖地驅(qū)動所述孔，記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體用會聚光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置成發(fā)散光束入射會聚光學(xué)系統(tǒng)的物鏡，邊界臨近第二光學(xué)信息記錄載體的實(shí)用數(shù)值孔徑NA2地改變球面象差發(fā)生量，使球面象差相應(yīng)地地超出NA2。由此在滿足球面象差光軸校正的條件下，在第二光學(xué)信息記錄載體中，可以校正因物鏡偏移引起的彗形象差。
結(jié)構(gòu)(19)當(dāng)用于產(chǎn)生過度球面象差的校正透鏡位于第一光學(xué)信息記錄載體的記錄/重現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的光路外時，可以消除對第一光學(xué)信息記錄載體的不利影響。


圖1是本發(fā)明光學(xué)拾波器第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是第一實(shí)施例的校正透鏡和光學(xué)系統(tǒng)的球面象差的視圖。
圖3是在第一實(shí)施例的會聚光學(xué)系統(tǒng)中的當(dāng)物鏡與孔因彼此連鎖而偏移時的彗形象差的視圖。
圖4是本發(fā)明光學(xué)拾波器第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是第二實(shí)施例的校正透鏡和光學(xué)系統(tǒng)的球面象差的視圖。
圖6是在第二實(shí)施例的會聚光學(xué)系統(tǒng)中的當(dāng)物鏡與孔因彼此連鎖而偏移時的彗形象差的視圖。
圖7是傳統(tǒng)會聚光學(xué)系統(tǒng)的球面象差的視圖。
圖8示出了在傳統(tǒng)物鏡中的當(dāng)物鏡偏移動時的彗形象差。
本發(fā)明的光學(xué)拾波器具有一光源、一個具有一個孔和一個物鏡的會聚光學(xué)系統(tǒng)、一個光學(xué)探測器。光學(xué)拾波器具有一象馬達(dá)或致動器這樣的驅(qū)動部，它在跟蹤等過程中通過將它們連鎖來驅(qū)動物鏡和孔。不平行的光束入射物鏡。另外，會聚光學(xué)系統(tǒng)具有第一部分和與第一部分相比更離開會聚光學(xué)系統(tǒng)光軸的第二部分，并且會聚光學(xué)系統(tǒng)放在外面。經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層被會聚到光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，從而在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，使經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生球面象差。確切地說，最好使經(jīng)過第二部分的光束在光束入射物鏡前產(chǎn)生球面象差。
通過經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生的球面象差最好是過度校正的球面象差。另外，該象差最好是這樣的球面象差，即能夠消除由物鏡偏移產(chǎn)生的彗形象差。
順便說一句，第一部分最好在光學(xué)信息記錄載體的實(shí)用數(shù)值孔徑NA的范圍內(nèi)，而第二部分最好在NA以外。實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)值孔徑是指這樣的數(shù)值孔徑，即在光學(xué)信息記錄/重現(xiàn)裝置中，可以通過具有預(yù)定波長的光束進(jìn)行光學(xué)記錄載體的信息記錄/重現(xiàn)，但也允許根據(jù)光學(xué)信息記錄載體標(biāo)準(zhǔn)而調(diào)整數(shù)值孔徑。例如，在CD的情況下，NA＝0.45，在DVD情況下，NA＝0.6。
另外，會聚光學(xué)系統(tǒng)最好在比物鏡和孔更亮的光源側(cè)具有校正透鏡，并且校正透鏡具有第一部分和第二部分。在這種情況下，經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層被會聚到光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，從而波前象差不大于0.07λrms，使經(jīng)過校正透鏡第二部分的光束產(chǎn)生球面象差。
順便說一句，校正透鏡最好具有一個帶球面的透鏡。它可以是由球面公式表示的透鏡表面，或者是一個在第一部分和第二部分中具有不同球面的透鏡，或者具有階梯面的透鏡并且其中第一部分和第二部分被階梯面分開。另外，它可以是塑料透鏡或玻璃透鏡。
另外，物鏡最好是一個球面透鏡。另外，最好它在透鏡表面上沒有階梯面或屏蔽部，而且它是一個可由球面公式(asphericalexpression)表達(dá)的球面透鏡。當(dāng)使用這樣的物鏡時，作為孔，最好使用具有波長選定能力的孔。作為具有波長選定能力的孔。象二色性濾波器那樣地例舉出了傳遞具有預(yù)定波長的光并擋住具有另一種波長的光的孔，或者其尺寸可以對應(yīng)于光源波長地進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)的孔。
另外，作為物鏡，可以使用具有衍射面的透鏡或用第一分級面、第二分級面和第三分級面形成光軸的透鏡，其中第一分級面、第三分級面是相同的球面，第二分級面是不同的球面。另外，當(dāng)使用這些透鏡時，可以作為孔徑地使用一個沒有波長選定能力的孔。
此外，光學(xué)拾波器可以是這樣的裝置，即它只記錄/重現(xiàn)一種光學(xué)信息記錄載體，或者它可以是這樣的裝置，即它記錄/重現(xiàn)兩種以上的光學(xué)信息記錄載體。
當(dāng)光學(xué)拾波器是一種只記錄/重現(xiàn)一種光學(xué)信息記錄載體的裝置時，光源最好是一個。另外，不平行光束最好是發(fā)散光線。
當(dāng)光學(xué)拾波器是一種記錄/重現(xiàn)其第一透明底層厚度為t1的第一光學(xué)信息記錄載體和其第二透明底層厚度為t2(t2＞t1)的第二光學(xué)信息記錄載體的裝置時，裝置工作模式最好是這樣的光源具有發(fā)射波長為λ1的第一光束以便記錄/重現(xiàn)第一光學(xué)信息記錄載體的第一光源和發(fā)射波長為λ2(λ2＞λ1)的第一光束以便記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體的第二光源。光束穿過第一透明底層地被會聚到第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄表面上，從而在第一信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms。另外，經(jīng)過第一部分的第二光束穿過第二透明底層地被會聚到第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄表面上，從而在第二信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，使經(jīng)過第二部分第二光束產(chǎn)生球面象差。
在這種情況下，第一光束最好象平行光束那樣入射物鏡，而第二光束象發(fā)散光束入射物鏡。另外，會聚光學(xué)系統(tǒng)最好具有帶位于第一光束數(shù)光路外的第一部分和第二部分的校正透鏡。另外，第一部分最好在第二光學(xué)信息記錄載體的實(shí)用數(shù)值孔徑NA2的范圍內(nèi)，而第二部分位于NA2的范圍外。
在光學(xué)拾波器中被用于記錄/重現(xiàn)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄載體的校正透鏡具有球面。另外，球面具有第一部分和與第一部分相比更離開校正透鏡光軸的第二部分，在穿過第一部分的光束和穿過第二部分的光束中，改變球面象差發(fā)生量。另外，第二部分最好產(chǎn)生很大的過度球面象差。例如，球面象差在0.8NA2的情況下不大于5μm(最好不大于2μm)，球面象差在1.2NA2的情況下不小于10μm(最好不小于20μm)。
另外，光學(xué)信息記錄載體的記錄/重現(xiàn)裝置具有本發(fā)明的光學(xué)拾波器，它還具有一個主軸馬達(dá)等。
參見附圖，以下將描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第一實(shí)施例)圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例1的光學(xué)拾波器10的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)施例的光學(xué)拾波器10記錄/重現(xiàn)許多光盤，而一張光盤20就是一個光學(xué)記錄載體。以下，這許多光盤20被假定為具有透明底層厚度t1的第一光盤(DVD)和具有不同于t1的透明底層厚度t2的第二光盤(CD/CD-R)，以下將進(jìn)行解釋。在這里，透明底層厚度t1＝0.6毫米，t2＝1.2毫米。
本實(shí)施例的光學(xué)拾波器10作為第一光源地具有第一半導(dǎo)體激光器11(波長λ1＝610nm-670nm)和作為第二光源地具有第二半導(dǎo)體激光器12(波長λ2＝740nm-870nm)。所述第一光源和第二光源根據(jù)要記錄/重現(xiàn)的光盤而單獨(dú)使用。
一個傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)5是一種將來自第一半導(dǎo)體激光器11和第二半導(dǎo)體激光器12的光束穿過光盤20的透明底層21地會聚到各自的信息記錄表面22上并形成了光點(diǎn)。在本實(shí)施例中，作為會聚光學(xué)系統(tǒng)5，在第一光盤的光路上設(shè)置了一個用于將來自第一半導(dǎo)體激光器11的光束會聚成平行光(幾乎是平行的)的準(zhǔn)直透鏡2和一個將被準(zhǔn)直透鏡2調(diào)直成平行光的光束會聚到信息記錄表面22上的物鏡1。另外，作為第二光盤的會聚光學(xué)系統(tǒng)5設(shè)置了一個將來自第二半導(dǎo)體激光器12的光束轉(zhuǎn)入到擴(kuò)散角中的耦合透鏡3和物鏡1。在信息記錄載體上反射會聚光并接著使其入射到光測探頭8中，所述光測探頭通過透鏡9探測入射光。順便說一句，在存在兩個光源的情況下，最好設(shè)置兩個光測探頭。
在本實(shí)施例中，第一光盤和第二光盤的光路是如此形成的，即通常通過一個分光器4來使用物鏡1。
在分光器4和物鏡1之間存在一個具有波長選定能力的孔6，孔6的數(shù)值孔徑可以根據(jù)光盤而變化。如此限定孔當(dāng)使用第一光盤時，物鏡1的數(shù)值孔徑為NA1＝0.60，當(dāng)使用第二光盤時，物鏡1的數(shù)值孔徑為NA2＝0.45。另外，通過與物鏡連鎖來驅(qū)動孔6，并且當(dāng)物鏡1如箭頭所示地移動時，孔6的結(jié)構(gòu)允許它也在相同方向上偏移。
在這里，在具有大數(shù)值孔徑的第一光盤(透明底層厚度為0.6毫米)中，物鏡1是如此設(shè)計(jì)的，即當(dāng)平行光(放大率m為0)入射物鏡時，球面象差不大于衍射極限。另外，確定可以通過其校正在使用第二光盤(透明底層厚度為1.2毫米)時產(chǎn)生的球面象差的放大率m。在DVD、CD的透明底層厚度的情況下，當(dāng)使用DVD時的放大率為0時，在使用CD時具有放大率m＝-1/20的發(fā)散光入射物鏡1，并可以校正球面象差。
接著，設(shè)置了滿足第二半導(dǎo)體激光器12擴(kuò)散角和上述放大率的耦合透鏡3。耦合透鏡3(校正透鏡)改變了球面象差發(fā)生量，其邊限值接近實(shí)用數(shù)值孔徑NA2＝0.45。當(dāng)觀察整個會聚光學(xué)系統(tǒng)(在第二光盤的情況下，是耦合透鏡3和物鏡1)時，球面象差在NA2范圍內(nèi)不大于衍射極限，而在NA2范圍外，產(chǎn)生了過度球面象差。因此，可以校正當(dāng)物鏡1在垂直于光軸的方向上偏移時的彗形象差。
耦合透鏡3位于第二關(guān)盤2的光路中，由于對第一光盤沒有影響，所以即使當(dāng)要產(chǎn)生上述球面象差時，對第一光盤也沒有壞影響。
(第二實(shí)施例)以下將根據(jù)圖4所示的結(jié)構(gòu)示意圖來描述本發(fā)明光學(xué)拾波器10的第二實(shí)施例。
在圖4的第二實(shí)施例中，物鏡1和準(zhǔn)直透鏡2與許多光盤共同使用，并且當(dāng)使用第二光盤時，使發(fā)散光經(jīng)過在光束分光器4與第二半導(dǎo)體激光器12之間的校正透鏡7入射物鏡1。另外，當(dāng)?shù)诙獗P的會聚光學(xué)系統(tǒng)5產(chǎn)生了在實(shí)用數(shù)值孔徑NA2＝0.45的范圍內(nèi)不大于衍射極限的球面象差并且在NA2外的范圍內(nèi)很大時，可以通過校正透鏡7來校正當(dāng)物鏡1在垂直于光軸的方向上偏移時的彗形象差。
校正透鏡7位于第二光盤2的光路上，由于對第一光盤沒有影響，所以即使當(dāng)要產(chǎn)生上述象差時，對第一光盤也沒有壞影響。
以下將描述本發(fā)明的一個例子。
(例1)這個例子是上述第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。作為第一光盤，使用DVD(透明底層厚度t1為0.6毫米)并且在第一半導(dǎo)體激光器的波長λ1為650nm的情況下進(jìn)行記錄/重現(xiàn)，作為第二光盤，使用CD/CD-R(透明底層厚度t2為1.2毫米)并且在第二半導(dǎo)體激光器的波長λ2為780nm的情況下進(jìn)行記錄/重現(xiàn)。透鏡數(shù)據(jù)列于表1中，球面數(shù)據(jù)列于表2中。
在這里，DVD的結(jié)構(gòu)與放大率m為0的傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)相同，并且它具有使用CD時的特點(diǎn)。因此，省略了對DVD的描述并且只在使用第二光盤時，才將描述DVD。順便說一句，波長為650nm時物鏡焦距是f＝3.5毫米，這在圖8中示出了。
順便提一句，在表1中，兩個半導(dǎo)體激光器的發(fā)光點(diǎn)被定義為0面，在光束前進(jìn)方向上，數(shù)字i表示光盤的信息記錄表面。但是，省掉了半導(dǎo)體激光器的蓋玻璃。另外，r表示曲率半徑，d表示第i-th表面與第(i+1)-th表面之間的表面間距，n表示折射率。
球面等式基于以下公式。其中，X是光軸方向上的軸線，H是垂直于光軸的軸線，光束前進(jìn)方向被定義為正，k是錐形系數(shù)，Aj是球面系數(shù)，Pj是球面指數(shù)X＝(H2/r)/[1+{1-(1+k)(H/r)2}0.5]+∑AjHPj表1<
表2
圖2示出了整個會聚光學(xué)系統(tǒng)5的球面象差和在本例子中的校正透鏡(耦合透鏡3)單體的球面象差。如圖所示，校正透鏡邊界臨近實(shí)用數(shù)值孔徑NA2＝0.45地改變了球面象差發(fā)生量。在光軸附近，球面象差不大于衍射極限，當(dāng)光束外射時，使光束具有過度的球面象差。在光軸上的且在第二光盤的NA2范圍內(nèi)的剩余球面象差在本例子中是0.003λrms。
圖3示出了當(dāng)孔6和物鏡1在本例子中連鎖偏移時的彗形象差發(fā)生量，可以確認(rèn)，與傳統(tǒng)例子(圖8)相比，彗形象差得到了抑制。
當(dāng)使用DVD時，由于放大率m為0，所以平面波入射物鏡。在這種情況下，即使物鏡在垂直于光軸的方向上偏移了，結(jié)果由于光束沒有傾斜地入射物鏡，所以沒有產(chǎn)生彗形象差。
(例2)這個例子是上述第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。作為第一光盤地使用DVD(透明底層厚度t1為0.6毫米)并且在第一半導(dǎo)體激光器的波長λ1為650nm的情況下進(jìn)行記錄/重現(xiàn)，作為第二光盤地使用CD/CD-R(透明底層厚度t2為1.2毫米)并且在第二半導(dǎo)體激光器的波長λ2為780nm的情況下進(jìn)行記錄/重現(xiàn)。透鏡數(shù)據(jù)列于表3中，球面數(shù)據(jù)列于表4中。在這里，DVD的結(jié)構(gòu)與放大率m為0時的傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)相同，并且它具有使用CD時的特點(diǎn)。因此，與例1相同地省略了對DVD的描述，只有在使用第二光盤時，才將描述DVD。
表
<p>表4
圖5示出了整個會聚光學(xué)系統(tǒng)5的球面象差和本例子中的校正透鏡7單體的球面象差。如圖所示，校正透鏡7邊界臨近實(shí)用數(shù)值孔徑NA2＝0.45地改變了球面象差發(fā)生量。在光軸附近，球面象差不大于衍射極限，當(dāng)光束外射時，使光束具有過度的球面象差。在光軸上的且在第二光盤的NA2范圍內(nèi)的剩余球面象差在本例子中是0.002λrms。
圖6示出了當(dāng)孔6和物鏡1在本例子中連鎖偏移時的彗形象差發(fā)生量，可以確認(rèn)，與傳統(tǒng)例子(圖8)相比，彗形象差得到了抑制。
在以上實(shí)施例和例子中，入射物鏡的不平行光束象發(fā)散光束那樣，但是會聚光束的情況下，因物鏡偏移產(chǎn)生了彗形象差。在這種情況下，可以通過在實(shí)用數(shù)值孔徑NA2的范圍外產(chǎn)生不充分的球面象差來校正彗形象差。
另外，作為以上實(shí)施例，示出了可以用一個物鏡滿足具有不同透明底層厚度的良種光盤的要求的光學(xué)拾波器，但只記錄/重現(xiàn)一種光盤的不平行光束入射型光學(xué)拾波器當(dāng)然也是有利的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種其中由物鏡偏移產(chǎn)生的彗形象差得到校正并同時校正了在不平行光束如發(fā)散光束或會聚光束入射的會聚光學(xué)系統(tǒng)光軸上的球面象差的光學(xué)拾波器和校正透鏡。確切地說，在用于記錄/重現(xiàn)其透明底層厚度不同的光盤的且根據(jù)第一光盤和第二光盤改變物鏡放大率以便根據(jù)底層厚度差異來校正球面象差的光學(xué)拾波器中，可以有利地傳導(dǎo)光線。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不超出本發(fā)明范圍和精神的情況下對所述實(shí)施例進(jìn)行改動。
權(quán)利要求
1.一種用于記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，包括(a)一個用于發(fā)射光束的光源；(b)一個聚光光學(xué)系統(tǒng)，具有一個孔和一個物鏡并且它將來自光源的光束會聚在光學(xué)信息記錄載體上；(c)一個用于探測該光學(xué)信息記錄載體的反射光的光測探頭；(d)一個與物鏡相關(guān)連地驅(qū)動物鏡和孔的驅(qū)動部分；其中不平行的光線入射物鏡，聚光光學(xué)系統(tǒng)包括第一部分和比第一部分更離開聚光光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二部分，經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，使在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，而經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生了球面象差。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，物鏡是一個球面透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，第一部分位于光學(xué)信息記錄載體的實(shí)際數(shù)值孔徑NA的范圍內(nèi)，而第二部分位于實(shí)際數(shù)值孔徑NA的范圍外。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，聚光光學(xué)系統(tǒng)具有一個與物鏡和孔相比靠近光源側(cè)的一個校正透鏡，該校正透鏡具有第一部分和第二部分，經(jīng)過校正透鏡第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，使在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，經(jīng)過校正透鏡第二部分的光束產(chǎn)生了球面象差。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生了過度球面象差。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，光源只有一個。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，不平行的光束是發(fā)散的光束。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，該光學(xué)拾波器是一個用于記錄/重現(xiàn)具有其厚度為t1的第一透明底層的第一光學(xué)信息記錄載體、和具有其厚度t2大于厚度t1的第二透明底層的第二光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，其中該光源具有用于發(fā)射具有波長λ1的第一光束、以便記錄/重現(xiàn)第一光學(xué)信息記錄載體的第一光源，和用于發(fā)射具有比波長λ1大的波長λ2的第二光束、以便記錄/重現(xiàn)第二光學(xué)信息記錄載體的第二光源；使第一光束穿過第一光學(xué)信息記錄載體的第一透明底層會聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄表面上，從而在第一信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，使經(jīng)過第一部分的第二光束穿過第二光學(xué)信息記錄載體的第二透明底層會聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄表面上，從而在第一信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，并且穿過第二部分的第二光束產(chǎn)生了球面象差。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，第一光束作為平行光束入射物鏡，第二光束作為發(fā)散光束入射物鏡。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，聚光光學(xué)系統(tǒng)具有一個位于第一光束光路外的校正透鏡，該校正透鏡具有第一部分和第二部分，經(jīng)過校正透鏡第一部分的第二光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層、會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，從而在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，經(jīng)過校正透鏡第二部分的第二光束產(chǎn)生了球面象差。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾波器，其特征在于，第一部分位于第二光學(xué)信息記錄載體的實(shí)際數(shù)值孔徑NA2的范圍內(nèi)，第二部分位于實(shí)際數(shù)值孔徑NA2的范圍外。
12.一種被用于記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體用光學(xué)拾波器中的校正透鏡，所述校正透鏡包括一個球面，其中該球面具有第一部分和與第一部分相比更遠(yuǎn)離校正透鏡的光軸的第二部分，經(jīng)過第一部分的光束的球面象差發(fā)生量不同于經(jīng)過第二部分的光束的球面象差發(fā)生量。
13.一種用于記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體的光學(xué)拾波器，包括(a)一個用于發(fā)射光束的光源；(b)一個聚光光學(xué)系統(tǒng)，具有一個孔和一個物鏡并且將來自光源的光束會聚在光學(xué)信息記錄載體上；(c)一個用于探光測學(xué)信息記錄載體的反射光的光測探頭；其中記錄/重現(xiàn)光學(xué)信息記錄載體用裝置具有一個與物鏡相關(guān)連地驅(qū)動物鏡和孔的驅(qū)動部分，不平行的光線入射物鏡，聚光光學(xué)系統(tǒng)包括第一部分和比第一部分更離開聚光光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二部分，經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體透明底層會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上，使在信息記錄表面上的波前象差不大于0.07λrms，而經(jīng)過第二部分的光束產(chǎn)生了球面象差。
全文摘要
一種光學(xué)拾波器中,包括:一個用于發(fā)射光束的光源;一個聚光光學(xué)系統(tǒng),具有一個孔和一個物鏡并且它將來自光源的光束會聚在光學(xué)信息記錄載體上;一個用于探光測學(xué)信息記錄載體的反射光的光測探頭;一個與物鏡相關(guān)連地驅(qū)動物鏡和孔的驅(qū)動部分。聚光光學(xué)系統(tǒng)包括第一部分和比第一部分更離開聚光光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二部分,經(jīng)過第一部分的光束穿過光學(xué)信息記錄載體的透明底層地被會聚在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄表面上。
文檔編號G11B7/135GK1275766SQ0011766
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者齊藤真一郎 申請人:柯尼卡株式會社