專利名稱：物鏡以及采用該物鏡的光學(xué)頭和光盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將光源發(fā)出的光束會聚到光盤信息記錄表面上的物鏡，并且涉及采用該物鏡的一種用于記錄信息至光盤上或從其再現(xiàn)信息的光學(xué)頭和一種光盤裝置。
用于光學(xué)頭的物鏡是根據(jù)光盤的既定基材厚度設(shè)計的。從而當(dāng)裝入具有與既定厚度不同的基材厚度的光盤時，會產(chǎn)生球差，使得其會聚性能變差，難于精確地記錄信息至光盤上或從其再現(xiàn)信息。所有的傳統(tǒng)光盤，包括所謂的“小盤(CD)”，即用于音樂再現(xiàn)的只讀盤，視盤和用于數(shù)據(jù)存儲的磁光盤，都具有約1.2mm的基材厚度。因此，有可能采用一個單個的光學(xué)頭對不同類型的光盤記錄/再現(xiàn)信息。
另一方面，規(guī)格最近得以統(tǒng)一的數(shù)字視盤，為實(shí)現(xiàn)高密度采用了具有增加的數(shù)值孔徑(NA)的物鏡。若其數(shù)值孔徑增加，則會改善光盤的光學(xué)分辨率。結(jié)果使得可進(jìn)行記錄/再現(xiàn)操作的頻帶寬度得以擴(kuò)展。然而，如果安裝的光盤有所傾斜，則會使其彗差發(fā)生不利的增加。一般地，因?yàn)楣獗P本身具有一定的彎曲，以及在將光盤安裝進(jìn)光盤裝置中時總會帶有一定傾斜，使得光盤相對物鏡傾斜一定角度。進(jìn)而在會聚光斑上產(chǎn)生一種所謂“彗差”的象差。這種彗差即使在數(shù)值孔徑增加時也會有害地阻止會聚性能的改善。
因此，DVD的基材厚度(應(yīng)當(dāng)指出，與傳統(tǒng)光盤的情況不同，DVD的“基材厚度”對應(yīng)于一對粘接基底其中之一的厚度，)降至約0.6mm，使得即使在物鏡數(shù)值孔徑增加時，其彗差也不增加。然而，降低光盤的基材厚度，意味著改變針對于用于光盤記錄/再現(xiàn)信息的物鏡的既定基材厚度。其結(jié)果是，用于改變后的基材厚度的物鏡不能再用于對傳統(tǒng)光盤(即CD盤、用于數(shù)據(jù)存儲的磁光盤，等等)記錄/再現(xiàn)信息，也就是說，該物鏡不再適用于傳統(tǒng)光盤。
為解決此問題，提出了一種具有如

圖12所示兩個光學(xué)頭的裝置。圖12所示裝置包括兩個光學(xué)頭70和83。光學(xué)頭70用于對基材厚度約0.6mm的光盤進(jìn)行信息記錄/再現(xiàn)，而光學(xué)頭83用于對基材厚度約1.2mm的光盤進(jìn)行信息記錄/再現(xiàn)。需要指出，在圖12中，選擇性地畫出了基材厚度約0.6mm的光盤10的左半部分，以及基材厚度約1.2mm的光盤11的右半部分。
在光學(xué)頭70中，由半導(dǎo)體激光裝置71發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光，經(jīng)會聚透鏡72會聚，轉(zhuǎn)換成為基本平行光束的光束73。光束73為p-偏振光，入射并通過偏振分束器74，由1/4波片75轉(zhuǎn)換成基本圓偏振光。該圓偏振光經(jīng)反射鏡76反射，入射在物鏡77上。透過物鏡77的光束73會聚在基材厚度約0.6mm的光盤10上，從而在其上形成一個光斑78。
由光盤10反射的光束透過物鏡77、反射鏡76以及1/4波片75，再次入射至偏振分束器74上。由于此反射光束由1/4波片75轉(zhuǎn)換成s-偏振光，所以該s-偏振光由偏振分束器74加以反射，透過會聚透鏡79和柱狀透鏡80，由光電探測器81接收。光電探測器81對接收的反射光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，并按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，然后輸出這些信號。
一個物鏡驅(qū)動器82沿聚焦方向和尋跡方向驅(qū)動物鏡77，從而使光斑78跟蹤記錄/再現(xiàn)信息的記錄載體表面上的信跡。
另一方面，在光學(xué)頭83中，由半導(dǎo)體激光裝置84發(fā)出的波長約780nm的發(fā)射光，經(jīng)會聚透鏡85會聚，轉(zhuǎn)換成為基本平行光束的光束86。光束86為p-偏振光，入射并通過偏振分束器87，由1/4波片88轉(zhuǎn)換成基本圓偏振光。該圓偏振光經(jīng)反射鏡89反射，入射在物鏡90上。透過物鏡90的光束86會聚在基材厚度約1.2mm的光盤11上，從而在其上形成一個光斑91。
由光盤11反射的光束透過物鏡90、反射鏡89以及1/4波片88，再次入射至偏振分束器87上。由于此反射光束由1/4波片88轉(zhuǎn)換成s-偏振光，所以該s-偏振光由偏振分束器87加以反射，透過會聚透鏡92和柱狀透鏡93，由光電探測器94接收。光電探測器94對接收的反射光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，并按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，然后輸出這些信號。
一個物鏡驅(qū)動器95沿聚焦方向和尋跡方向驅(qū)動物鏡90，從而使光斑91跟蹤記錄/再現(xiàn)信息的記錄載體表面上的信跡。
在上述結(jié)構(gòu)中，在對基材厚度約1.2mm的光盤11例如CD進(jìn)行信息記錄/再現(xiàn)的情況下，操作并控制光學(xué)頭83使得光斑91形成在光盤11的信息記錄表面上。另一方面，在對基材厚度約0.6mm的光盤10例如DVD記錄/再現(xiàn)信息的情況下，操作并控制光學(xué)頭70使得光斑78形成在光盤10的信息記錄表面上。通過這種方式，可在具有不同基材厚度的兩種光盤10和11上記錄/再現(xiàn)信息。
然而，在上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，由于采用了兩個光學(xué)頭，因而需要兩套光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)部件、光電探測器、物鏡驅(qū)動器、聚焦驅(qū)動器和尋跡驅(qū)動器，從而使所需成本翻倍。
另外，雖然光斑78和91之間的距離S為恒定的，但是光斑78和91的連線與光盤內(nèi)緣的信跡95之間形成的角θ不同于光斑78和91的連線與光盤外緣的信跡95之間形成的角θ。當(dāng)角θ變化時，包括在反射光束中的信跡95的衍射條紋發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而改變了尋跡信號電平并惡化了尋跡信號質(zhì)量。
再者，當(dāng)光盤裝入盤盒中時，須將兩個物鏡驅(qū)動器82和95設(shè)置在盤盒的開口96之中。這樣，由于物鏡驅(qū)動器82和95必須小型化，使得物鏡驅(qū)動器82和95用于驅(qū)動物鏡77和90的力量減小，并且難于以較高的光盤每分轉(zhuǎn)數(shù)來從光盤再現(xiàn)信息。
本發(fā)明的物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分。對外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過一個第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個比第一光傳輸平板薄的第二光傳輸平板的光束而形成光斑。
本發(fā)明的光學(xué)頭包括一個用于發(fā)射光束的光源；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分。對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比該第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑。
在一個實(shí)施例中，所述第一和第二光傳輸平板分別具有厚度t1和厚度t2，對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述厚度為t1的第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個厚度范圍在大約(t2×0.7)至t2之間的光傳輸平板的光束而形成光斑。
在另一實(shí)施例中，第二光傳輸平板的厚度t2設(shè)定為第一光傳輸平板的厚度t1的大約兩倍。
在另一個實(shí)施例中，所述光學(xué)頭還包括用于限制其物鏡孔徑的孔徑控制裝置。在光源發(fā)出的光束會聚在第二光傳輸平板的信息記錄表面時，物鏡孔徑由該孔徑控制裝置加以限制。
在另一個實(shí)施例中，所述光學(xué)頭還包括分離裝置，用于將由第一光傳輸平板的信息記錄表面或者第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由物鏡外圍部分透過的第一光束和由物鏡中央部分透過的第二光束。所述光電探測器探測此第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)電信號。在光源發(fā)出的光束會聚于第一光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇分別對應(yīng)第一和第二光束的該光電探測器的電信號，在光源發(fā)出的光束會聚于第二光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)第二光束的該光電探測器的電信號。
在另一個實(shí)施例中，所述分離裝置為一個偏振全息圖。
在另一個實(shí)施例中，假定光源發(fā)出的光束波長為λnm，則物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于或小于(λ/780)×0.53。
在另一個實(shí)施例中，假定光源發(fā)出的光束波長在約600nm至約700nm的范圍內(nèi)，則物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定在約0.34至約0.4的范圍內(nèi)，物鏡外圍部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.6。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的光學(xué)頭包括一個第一光源，用于發(fā)射第一光束；一個第二光源，用于發(fā)射波長不同于第一光源發(fā)出的第一光束波長的第二光束；一個物鏡，用于將第一光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面上，并將第二光束會聚到也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面上；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分。對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的第一光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比該第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的第二光束而形成光斑。
在一個實(shí)施例中，假定所述第一光傳輸平板的厚度t1為約0.6mm且所述第二光傳輸平板的厚度t2為約1.2mm，則對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述厚度為0.6mm的第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個厚度范圍在約0.84mm至約1.2mm之間的光傳輸平板的光束而形成光斑。
在另一實(shí)施例中，所述光學(xué)頭還包括用于限制其物鏡孔徑的孔徑控制裝置。在第二光源發(fā)出的第二光束會聚在第二光傳輸平板的信息記錄表面時，物鏡孔徑由該孔徑控制裝置加以限制。
在另一個實(shí)施例中，所述孔徑控制裝置為一個波長濾波器，用于透過第二光源發(fā)出的第二光束并阻斷第一光源發(fā)出的第一光束。
在另一個實(shí)施例中，所述光學(xué)頭還包括分離裝置，用于將由第一光傳輸平板的信息記錄表面或者第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由物鏡至少外圍部分透過的第一光束和由物鏡中央部分透過的第二光束。所述光電探測器探測此第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)電信號。在第一光束會聚于第一光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)第一光束的該光電探測器的電信號，在第二光束會聚于第二光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)第二光束的該光電探測器的電信號。
在另一個實(shí)施例中，所述分離裝置為一個偏振全息圖。
在另一個實(shí)施例中，假定第一光源發(fā)出的第一光束的波長在約600nm至約700nm的范圍內(nèi)，第二光源發(fā)出的第二光束的波長在約750nm至約860nm的范圍內(nèi)，則物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.45，物鏡外圍部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.6。
根據(jù)本發(fā)明再一方面的光學(xué)頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；分離裝置，用于將由第一光傳輸平板的信息記錄表面或者第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由物鏡外圍部分透過的第一光束和由物鏡中央部分透過的第二光束；和一個光電探測器，用于探測所述第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)的電信號。
本發(fā)明的光學(xué)裝置，包括一個光學(xué)頭，對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板。該光學(xué)頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比該第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑。所述光學(xué)頭的物鏡將光束會聚到第一和第二光盤的信息記錄表面上。所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的光盤裝置，包括一個光學(xué)頭，對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板。該光學(xué)頭包括一個第一光源，用于發(fā)射第一光束；一個第二光源，用于發(fā)射波長不同于第一光源發(fā)出的第一光束波長的第二光束；一個物鏡，用于將所述第一光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面，并且將所述第二光束會聚到也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比該第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑。所述光學(xué)頭的物鏡將光束會聚到第一和第二光盤的信息記錄表面上。所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二光盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
根據(jù)本發(fā)明再一個方面的光盤裝置，包括一個光學(xué)頭，對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板。該光學(xué)頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；分離裝置，用于將由第一光傳輸平板的信息記錄表面或者第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由物鏡外圍部分透過的第一光束和由物鏡中央部分透過的第二光束；和一個光電探測器，用于探測所述第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)的電信號。所述光學(xué)頭的物鏡將光束會聚到第一和第二光盤的信息記錄表面上。所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二光盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
這樣，此處所述本發(fā)明可具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)提供一個物鏡，使得單個光學(xué)頭能夠?qū)哂胁煌穸鹊墓獗P記錄/再現(xiàn)信息，(2)提供一個采用此物鏡的光學(xué)頭，并且(3)提供一個含有此光學(xué)頭的光盤裝置。
通過參照附圖閱讀并理解下述詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的這些及其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明光學(xué)頭第一實(shí)施例的示意圖。
圖2A顯示了圖1所示光學(xué)頭中物鏡的剖面及其上表面，圖2B為圖2A所示物鏡的部分放大剖面圖。
圖3A說明了如何以圖1所示光學(xué)頭對基材厚度約0.6mm的光盤記錄/再現(xiàn)信息，圖3B說明了如何以圖1所示光學(xué)頭對基材厚度約1.2mm的光盤記錄/再現(xiàn)信息。
圖4A顯示了物鏡在圖3A所示狀態(tài)中的作用，圖4B顯示了物鏡在圖3B所示狀態(tài)中的作用。
圖5為本發(fā)明光學(xué)頭第二實(shí)施例的示意圖。
圖6為圖5所示光學(xué)頭的偏振全息圖的截面圖。
圖7為圖5所示光學(xué)頭的局部放大圖。
圖8為本發(fā)明光學(xué)頭第三實(shí)施例的示意圖。
圖9顯示了圖8所示光學(xué)頭中物鏡的剖面及其上表面。
圖10A說明了如何以圖8所示光學(xué)頭對基材厚度約0.6mm的光盤記錄/再現(xiàn)信息，圖10B說明了如何以圖8所示光學(xué)頭對基材厚度約1.2mm的光盤記錄/再現(xiàn)信息。
圖11為本發(fā)明光學(xué)頭第四實(shí)施例的示意圖。
圖12為傳統(tǒng)光學(xué)頭的示意圖。
圖13為顯示圖12所示光學(xué)頭操作的平面圖。
下面參照附圖以示例形式對本發(fā)明進(jìn)行說明。實(shí)施例1圖1顯示了本發(fā)明光學(xué)頭的第一實(shí)施例。
在圖1中，由半導(dǎo)體激光裝置1發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光經(jīng)一個會聚透鏡2會聚，轉(zhuǎn)換為基本平行的光束3。光束3為p-偏振光，入射并透過偏振分束器4。
透過偏振分束器4的光束3經(jīng)一個1/4波片5由線偏振光轉(zhuǎn)換為基本圓偏振光，經(jīng)一個反射鏡6反射，通過一個孔徑控制部分7，然后入射在物鏡8上。
如圖2A所示，物鏡8包括一個中央部分A1，和一個圍繞該中央部分A1的外圍部分A2。中央部分A1的數(shù)值孔徑(NA)為約0.37，外圍部分A2的數(shù)值孔徑為約0.6。數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1被設(shè)計成，使得透過中央部分A1并形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小。另一方面，數(shù)值孔徑約0.6的外圍部分A2被設(shè)計成，使得透過外圍部分A2并形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.6mm時達(dá)到最小。
圖2B顯示了物鏡8上部的截面形狀。通過將中央部分A1制成圖2B所示形狀，可在基材厚度約0.9mm的光盤的信息記錄表面上形成具有最小象差的光斑。另一方面，通過將外圍部分A2制成圖2B所示形狀，可在基材厚度約0.6mm的光盤的信息記錄表面上形成具有最小象差的光斑。包括外圍部分A2和中央部分A1的表面區(qū)域具有平滑變化的球面形狀。
孔徑控制部分7設(shè)置有一個光欄7a，可沿圖1箭頭X所示方向運(yùn)動。當(dāng)光欄7a向左移動至位于光路中時，光欄7a限制了物鏡8的孔徑。另一方面，當(dāng)光欄7a向右移出光路時，光欄7a不限制物鏡8的孔徑。
圖3A說明了如何對基材厚度約0.6mm的光盤10記錄/再現(xiàn)信息。在此情況下，光欄7a移出光路。從而物鏡8的數(shù)值孔徑并未受光欄7a限制，而由物鏡座9的內(nèi)徑限制為約0.6。繼而，光束3a通過物鏡8的中央部分A1和外圍部分A2，在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上形成光斑12a。
圖3B說明了如何對基材厚度約1.2mm的光盤11而非光盤10記錄/再現(xiàn)信息。在此情況下，光欄7a移入光路。從而物鏡8的數(shù)值孔徑由光欄7a限制為約0.37。繼而，光束3b僅通過物鏡8的中央部分A1，在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上形成光斑12b。
分別由光盤10和11反射的反射光束13a和13b，再次經(jīng)物鏡8會聚，通過孔徑控制部分7，反射鏡6和1/4波片5，由光電探測器16接收。
反射光束13a和13b被1/4波片5變換成s-偏振光后，反射光束13a和13b由分束器4反射，透過聚焦透鏡14和柱透鏡15，并由光電探測器16接收。
光電探測器16對接收光束13a和13b進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，并接著輸出這些信號。
一個物鏡驅(qū)動器17沿聚焦方向和尋跡方向驅(qū)動物鏡8，從而使光斑12a和12b分別跟蹤記錄/再現(xiàn)信息的光盤10和11表面的信跡。
下面更詳細(xì)地說明物鏡8。
如上所述，物鏡8外圍部分A2的數(shù)值孔徑為約0.6。外圍部分A2被設(shè)計成，使得在光束3a通過外圍部分A2并會聚在信息記錄表面上時，形成在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上的光斑12a的象差達(dá)到最小。
當(dāng)光束3a通過外圍部分A2時，光束3a也通過物鏡8的中央部分A1。因此，如圖4A所示，分別通過中央部分A1和外圍部分A2的光束，會聚在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上。其中央部分A1被設(shè)計成，使得光斑12a的象差在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小，如上所述。另外，中央部分A1和外圍部分A2被設(shè)計成，使得通過透過中央部分A1和外圍部分A2到達(dá)基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面的相應(yīng)光束的相互干涉，使光斑12a的一級旁瓣最小。其結(jié)果是，可將由中央部分A1和外圍部分A2會聚的光斑12a產(chǎn)生的三級球差抑制到與特殊設(shè)計的傳統(tǒng)透鏡類似的水平，從而在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上形成最小象差的光斑。
當(dāng)以此方式抑制其三級球差時，其更高級球差反而增加。然而，這種高級球差呈現(xiàn)為光斑12a的高級旁瓣。由于該高級旁瓣分布在一個寬范圍中，由該高級旁瓣引起的反射光不含有高級信號成分，其光通量得以平均。這樣，即使此反射光由光電探測器16接收并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，其信號成分中也不含有再現(xiàn)信號、聚焦控制信號和尋跡控制信號的噪音成分，因此不會惡化這些信號。相應(yīng)地，即使光束3a透過中央部分A1和外圍部分A2會聚，也可象差足夠小的光斑12a，從而對基材厚度約0.6mm的光盤例如DVD精確地記錄/再現(xiàn)信息。
另一方面，亦如上面所述，通過使光束透過物鏡8的中央部分A1在光盤的信息記錄表面上而形成的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小。當(dāng)通過中央部分A1的光束3b會聚在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上時，光斑12b大約為馬歇爾判據(jù)(Marshall’s criteria)定義的象差的一半。換句話說，光斑12b的尺寸可將至實(shí)用尺寸。
從圖4B中可明顯看出，當(dāng)透過外圍部分A2的光束會聚在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上時，形成了一個模糊光斑。另一方面，當(dāng)透過中央部分A1的光束會聚在光盤11的信息記錄表面上時，形成了一個足夠小的光斑12b。這樣，如果物鏡8的數(shù)值孔徑由光欄7a限制為約0.37，且只允許光束3b透過中央部分A1會聚，則可形成一個足夠小的光斑12b。繼而，對基材厚度約1.2mm的光盤例如CD可精確地記錄/再現(xiàn)信息。
如果通過采用為基材厚度約0.6mm的光盤例如DVD而特別設(shè)計的傳統(tǒng)物鏡，使光束會聚在基材厚度約1.2mm的光盤例如CD上，則會引起大的球差，使光束不能會聚為一點(diǎn)。雖然該球差對于位于光軸附近的近軸光束較小，但是在采用的光盤基材厚度加倍時容易產(chǎn)生關(guān)鍵的讀取錯誤。如果采用為基材厚度約0.6mm的光盤預(yù)先設(shè)定的數(shù)值孔徑約0.6的物鏡，物鏡的數(shù)值孔徑限制為約0.37，且光束會聚在基材厚度約1.2mm的光盤上，則會產(chǎn)生約60mλ的球差。如果在此狀態(tài)下對光盤記錄/再現(xiàn)信息，則會使引起的跳動增加約30％，并使聚焦信號質(zhì)量變劣。盡管當(dāng)信號質(zhì)量惡化到此種程度時再現(xiàn)信息并不是不可能的，但考慮到環(huán)境變化、光盤的制造誤差等，降低這種球差仍是需要的。
如果可通過數(shù)值孔徑約0.37的物鏡8中央部分A1形成最小球差光斑的光盤基材厚度(以下將這種基材厚度稱為“最佳基材厚度”)設(shè)定為光盤約1.2mm的基材厚度的70％(即，約0.84mm)，則其球差可降至約40mλ，可基本無誤差地再現(xiàn)信息。另一方面，中央部分A1數(shù)值孔徑約0.37的最佳基材厚度也可設(shè)定在從約0.84mm至約1.2mm的大致范圍內(nèi)。
在第一實(shí)施例中，由于物鏡8中央部分A1數(shù)值孔徑約0.37的最佳基材厚度設(shè)定為約0.9mm，大于約0.6mm，因而可對基材厚度約1.2mm的光盤精確地記錄/再現(xiàn)信息。
波前失真在基材厚度約0.6mm的光盤例如DVD中有所增加。然而，由于幾乎所有的波前失真均為高級象差，使得再現(xiàn)過程中關(guān)鍵問題的球差可降至一個低水平。
因此，本發(fā)明的物鏡對于DVD而言幾乎不損害光學(xué)頭的性能，而對于CD而言可改善光學(xué)頭的再現(xiàn)性能。
在用于從CD再現(xiàn)信息的傳統(tǒng)裝置中，半導(dǎo)體激光裝置發(fā)出的光束波長設(shè)定在約780nm至約820nm的范圍內(nèi)，物鏡的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.45。另一方面，在對視盤等的各種信息記錄/再再現(xiàn)裝置中，物鏡的數(shù)值孔徑進(jìn)一步增加至約0.53。
在此第一實(shí)施例中，由于半導(dǎo)體激光裝置1發(fā)出的光束波長設(shè)定為約650nm，物鏡8的中央部分A1的數(shù)值孔徑根據(jù)約650nm的波長設(shè)定。如果假定所采用的裝置中，其光盤基材厚度設(shè)定為約1.2mm，半導(dǎo)體激光裝置發(fā)出的光束波長設(shè)定為約780nm，物鏡的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.45，那么為了實(shí)現(xiàn)與設(shè)定波長λ為適當(dāng)值的裝置相類似的性能，所需的數(shù)值孔徑由(λ/780)×0.45得到。由于此例中光束波長為約650nm，故其數(shù)值孔徑為(650/780)×0.45＝0.375，近似等于物鏡8的中央部分A1的數(shù)值孔徑(＝約0.37)。
在用于從DVD再現(xiàn)信息的傳統(tǒng)裝置中，半導(dǎo)體激光裝置發(fā)出的光束波長設(shè)定在約635nm至約660nm的范圍內(nèi)，在多數(shù)情況下物鏡的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.6。另外，其光束波長可設(shè)定在約600nm至約700nm的范圍內(nèi)。
在第一實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光裝置1發(fā)出的光束波長設(shè)定為約650nm，物鏡8的外圍部分A2的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.6。這樣，此實(shí)施例的光盤裝置可保持與傳統(tǒng)裝置類似的再現(xiàn)性能。實(shí)施例2圖5顯示了本發(fā)明光學(xué)頭的第二實(shí)施例。
在圖5中，由半導(dǎo)體激光裝置21發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光經(jīng)一個會聚透鏡22會聚，轉(zhuǎn)換為基本平行的光束23。光束23為p-偏振光，入射并透過偏振分束器24。透過偏振分束器24的光束23經(jīng)一個反射鏡25反射，入射在偏振全息圖26上。
如圖6所示，偏振全息圖26為在一個具有雙折射性能的LiNb襯底上設(shè)有全息圖，并被構(gòu)造成衍射尋常光而透過非常光?；蛘?，也可通過使LiNb襯底經(jīng)受質(zhì)子交換來形成該全息圖。
光束23的幾乎所有成分均為非常光，入射并透過偏振全息圖26。在偏振全息圖26上合成有一個1/4波片27。光束23通過此1/4波片27，由線偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并入射在物鏡28上。物鏡座29限制了物鏡28的孔徑，使其數(shù)值孔徑為約0.6。
物鏡28包括一個中央部分A1，和一個圍繞該中央部分A1的外圍部分A2，與圖2A所示的物鏡8方式相同。中央部分A1的數(shù)值孔徑(NA)為約0.37，外圍部分A2的NA為約0.6。數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1被設(shè)計成，使得透過中央部分A1并形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小。另一方面，數(shù)值孔徑約0.6的外圍部分A2被設(shè)計成，使得透過外圍部分A2并形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.6mm時達(dá)到最小。
經(jīng)物鏡28會聚的光束23在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上形成一個光斑12a，或者在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上形成一個光斑12b。
接著，由光盤10或11反射的反射光束31，再次經(jīng)物鏡28會聚，通過1/4波片27由基本圓偏振光轉(zhuǎn)換為與光束23正交的線偏振光，入射在偏振全息圖26上。這樣，該反射光31作為尋常光入射在偏振全息圖26上，接著經(jīng)偏振全息圖26衍射，分成三束反射光束32、33和34，如圖7所示。
偏振全息圖26包括一個中央?yún)^(qū)域和外圍區(qū)域，分布對應(yīng)物鏡28的中央部分A1和外圍部分A2，全息圖的模式被設(shè)計成對應(yīng)此相應(yīng)區(qū)域。因而，通過數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1并接著通過偏振全息圖26中央?yún)^(qū)域的光束，成為反射光束32，而通過數(shù)值孔徑在約0.37至約0.6范圍內(nèi)的外圍部分A2并接著通過偏振全息圖26外圍區(qū)域的光束，成為反射光束33和34。
反射光束32、33和34經(jīng)反射鏡25反射，入射在偏振分束器24上。因?yàn)榉瓷涔馐?2、33和34由1/4波片27轉(zhuǎn)換為s-偏振光，接著入射到偏振分束器上，所以這些光束由偏振分束器24反射，通過會聚透鏡35和柱狀透鏡36，然后分別由光電探測器37、38和39接收。
光電探測器37接收反射光束32以產(chǎn)生一再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，并接著輸出這些信號。類似地，另兩個光電探測器38和39分別接收光束33和34，產(chǎn)生并輸出相應(yīng)的再現(xiàn)信號。
一個物鏡驅(qū)動器40沿聚焦方向和尋跡方向驅(qū)動物鏡28，從而使光斑12a和12b分別跟蹤記錄/再現(xiàn)信息的光盤10和11表面的信跡。
或者，偏振全息圖26和1/4波片可與物鏡28合成一體，該組件由物鏡驅(qū)動器40驅(qū)動。
在上述結(jié)構(gòu)中，為使物鏡28的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.6，以便從基材厚度約0.6mm的光盤10再現(xiàn)信息，有必要選擇通過物鏡28的中央部分A1和外圍部分A2的所有這些光束，即所有反射光束32、33和34。為此目的，獲得由相應(yīng)光電探測器37、38和39再生的整個信號，并利用這些信號。在此情況下，通過利用所有反射光束31，即所有光束32、33和34，從光盤10再現(xiàn)信息。
另一方面，為使物鏡28的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.37，以便從基材厚度約1.2mm的光盤11再現(xiàn)信息，有必要選擇通過物鏡28的中央部分A1的部分光束31，即只有反射光束32。為此目的，僅利用了光電探測器37再現(xiàn)信號。
以此方式，通過使偏振全息圖26分離由光盤10或11反射的反射光束31，而不是通過大致限制物鏡28的孔徑，形成了透過數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1的反射光束32，和透過數(shù)值孔徑在約0.37至約0.6范圍內(nèi)的外圍部分A2的反射光束33和34。這些反射光束32、33和34分別由光電探測器37、38和39單獨(dú)加以探測，然后選擇利用光電探測器37、38和39的再現(xiàn)信號。在此例中，因?yàn)椴恍枰拗莆镧R孔徑的任何機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)，可制得小尺寸和高可靠性的光學(xué)頭。實(shí)施例3圖8顯示了本發(fā)明光學(xué)頭的第三實(shí)施例。
在圖8中，由一個第一半導(dǎo)體激光裝置41發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光為p-偏振光，透過一個第一偏振分束器42，然后入射在一個光路合成/分解裝置43上。該光路合成/分解裝置43被構(gòu)造成能透過波長約650nm的光束而反射波長約780nm的光束。這樣，由第一半導(dǎo)體激光裝置41發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光，透過光路合成/分解裝置43并接著經(jīng)會聚透鏡46會聚，轉(zhuǎn)換成為基本圓偏振光的光束47。
光束47通過一個將線偏振光轉(zhuǎn)換為基本圓偏振光的1/4波片49，一個反射鏡50和一個波長濾波器51，入射到物鏡52上。
波長濾波器51被構(gòu)造成，使其對應(yīng)數(shù)值孔徑約0.45或更小的物鏡52中央部分的區(qū)域透過波長約650nm的光束和波長約780nm的光束，使其對應(yīng)數(shù)值孔徑大于約0.45的物鏡52外圍部分的區(qū)域透過波長約650nm的光束而反射波長約780nm的光束。
這樣，波長約650nm的光束47透過波長濾波器51。在此例中，物鏡52的數(shù)值孔徑由物鏡座53限制為約0.6。透過數(shù)值孔徑限制為約0.6的物鏡52的光束47，經(jīng)物鏡52會聚，在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上形成光斑54。
另一方面，由一個第二半導(dǎo)體激光裝置44發(fā)出的波長約780nm的發(fā)射光也為p-偏振光，透過一個第二偏振分束器45，然后入射在光路合成/分解裝置43上。該光路合成/分解裝置43被構(gòu)造成反射波長約780nm的光束。這樣，波長約780nm的發(fā)射光，由光路合成/分解裝置43反射并接著經(jīng)會聚透鏡48會聚，轉(zhuǎn)換成為基本平行的光束48。
光束48通過上述將線偏振光轉(zhuǎn)換為基本圓偏振光的1/4波片49，反射鏡50和波長濾波器51，入射到物鏡52上。由于光束48波長為約780nm，所以光束48由波長濾波器51的對應(yīng)于數(shù)值孔徑大于約0.45的物鏡52外圍部分的區(qū)域反射，并透過波長濾波器51的對應(yīng)于數(shù)值孔徑約0.45或更小的物鏡52中央部分的區(qū)域。其結(jié)果是，物鏡45的數(shù)值孔徑大致限制為約0.45。當(dāng)該數(shù)值孔徑限制為約0.45時，光束48經(jīng)物鏡52會聚，在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上形成光斑55。
物鏡52的設(shè)計如圖9所示。特別地，其數(shù)值孔徑約0.45的中央部分B1被設(shè)計成，使得形成在光盤信息記錄表面的光斑的象差在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小。另一方面，其數(shù)值孔徑在約0.45至約0.6范圍內(nèi)的外圍部分B2被設(shè)計成，使得形成在光盤信息記錄表面的光斑的象差在光盤基材厚度為約0.6mm時達(dá)到最小。透過這些光束的物鏡52的表面為一個連續(xù)而平滑的球面。
圖10A說明了如何對基材厚度約0.6mm的光盤10記錄/再現(xiàn)信息。在此情況下，第一半導(dǎo)體激光裝置41發(fā)出的波長約650nm的光束47，透過物鏡52的中央部分B1和外圍部分B2。這樣，物鏡52的數(shù)值孔徑限制為約0.6。由光盤10反射的反射光束56再次經(jīng)物鏡52會聚，通過波長濾波器51，反射鏡50，1/4波片49，和光路合成/分解裝置43，入射在第一偏振分束器42上。由第一偏振分束器42反射的反射光束56由1/4波片49轉(zhuǎn)換成s-偏振光，透過第一柱狀透鏡58，由第一光電探測器59接收。第一光電探測器59對接收的反射光束56進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，并接著輸出這些信號。
圖10B說明如何對基材厚度約1.2mm的光盤11記錄/再現(xiàn)信息。在此情況下，第二半導(dǎo)體激光裝置44發(fā)出的波長約780nm的光束48，僅透過物鏡52的中央部分B1。這樣，物鏡52的數(shù)值孔徑限制為約0.45。由光盤11反射的反射光束57再次經(jīng)物鏡52會聚，通過波長濾波器51，反射鏡50和1/4波片49，并由光路合成/分解裝置43反射，入射在第二偏振分束器45上。由第二偏振分束器42反射的反射光束57由1/4波片49轉(zhuǎn)換成s-偏振光，透過第二柱狀透鏡60，由第二光電探測器61接收。第二光電探測器61對接收的反射光束57進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，并接著輸出這些信號。
以此方式，對具有約0.45數(shù)值孔徑的中央部分B1的象差進(jìn)行校正，使得光盤的最佳基材厚度為約0.9mm。在對基材厚度約1.2mm的光盤11例如CD再現(xiàn)信息時，物鏡52的數(shù)值孔徑限制為約0.45。其結(jié)果是，可使光斑的象差處于與球差得到完全校正使得最佳基材厚度為約0.6mm的傳統(tǒng)物鏡相類似的水平。而且，在對基材厚度約0.6mm的光盤10例如DVD再現(xiàn)信息時，即使物鏡52的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.6，物鏡的三級象差也不會增加。
在第三實(shí)施例中，對物鏡52中央部分B1的象差進(jìn)行校正，使得光盤的最佳基材厚度為約0.9mm。或者，可對中央部分B1的象差進(jìn)行校正，使得光盤的最佳基材厚度為光盤11基材厚度的70％以上，與圖1所示第一實(shí)施例方式相同。
另外，在此例中，波長濾波器51用作限制光束48孔徑的裝置。然而，即使如圖4A和4B所示的第二實(shí)施例中所述，采用偏振全息圖限制反射光束57的孔徑，也可獲得相同效果。實(shí)施例4圖11顯示了本發(fā)明光學(xué)頭的第四實(shí)施例。
在圖11中，由半導(dǎo)體激光裝置1發(fā)出的波長約650nm的發(fā)射光經(jīng)一個會聚透鏡2會聚，轉(zhuǎn)換為基本平行的光束3。光束3為p-偏振光，入射并透過偏振分束器4。透過偏振分束器4的光束3通過一個1/4波片5，并由1/4波片5自線偏振光轉(zhuǎn)換為基本圓偏振光，經(jīng)一個反射鏡6反射，然后入射在物鏡8上。物鏡座9將物鏡8的數(shù)值孔徑限制為約0.6。
如參照圖2A所述，物鏡8中央部分A1的數(shù)值孔徑(NA)為約0.37，其外圍部分A2的NA為約0.6。數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1被設(shè)計成，使得形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.9mm時達(dá)到最小。另一方面，數(shù)值孔徑約0.6的外圍部分A2被設(shè)計成，使得形成在光盤的信息記錄表面上的光斑的象差，在光盤基材厚度為約0.6mm時達(dá)到最小。
經(jīng)物鏡8會聚的光束3在基材厚度約0.6mm的光盤10的信息記錄表面上形成光斑12a，或在基材厚度約1.2mm的光盤11的信息記錄表面上形成光斑12b。
接著，由光盤10或11反射的反射光束61再次經(jīng)物鏡8會聚，并經(jīng)1/4波片5由基本圓偏振光轉(zhuǎn)換為與光束3正交的線偏振光。這樣，作為s-偏振光的反射光61入射在偏振分束器4上并經(jīng)其反射，通過物鏡8入射在一個光分離鏡63上。
此光分離鏡63透過通過對應(yīng)于數(shù)值孔徑約0.37的物鏡8中央部分A1的光束，并反射通過物鏡8外圍部分A2的光束。透過光分離鏡63的反射光束64具有象散，因?yàn)楣馐?4透過的光分離鏡63具有傾角。另一方面，由光分離鏡63反射的反射光束65，由一個第二光電探測器67接收。
第一光電探測器66對接收光束64進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生一再現(xiàn)信號，按照象散方法產(chǎn)生一聚焦控制信號，按照相位差方法及推挽方法產(chǎn)生一尋跡控制信號，并接著輸出這些信號。另一方面，第二光電探測器67接收反射光束65，并產(chǎn)生和輸出一再現(xiàn)信號。
一個物鏡驅(qū)動器17沿聚焦方向和尋跡方向驅(qū)動物鏡8，從而使光斑12a和12b跟蹤記錄/再信息的光盤10或11表面的信跡。
在上述結(jié)構(gòu)中，為使物鏡8的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.6，以便從基材厚度約0.6mm的光盤10再現(xiàn)信息，有必要選擇通過物鏡8的中央部分A1和外圍部分A2的所有光束，即反射光束64和65。為此目的，取得由第一和第二光電探測器66和67再生的整個信號，并利用這些信號。另一方面，為使物鏡8的數(shù)值孔徑設(shè)定為約0.37，以便從基材厚度約1.2mm的光盤11再現(xiàn)信息，有必要選擇通過物鏡8的中央部分A1的部分光束61，即只有反射光束64。為此目的，僅利用第一光電探測器66再現(xiàn)信號。
以此方式，無須通過大致限制物鏡8的孔徑，采用光分離鏡63分離由光盤10或11反射的反射光束61，從而形成了透過數(shù)值孔徑約0.37的中央部分A1的反射光束64，和透過對應(yīng)于約0.37至約0.6范圍內(nèi)的數(shù)值孔徑的外圍部分A2的反射光束64和65。這些反射光束64和65由第二光電探測器66和67單獨(dú)加以探測，然后選擇利用第一和第二光電探測器66和67的再現(xiàn)信號。在此例中，因?yàn)椴恍枰拗莆镧R孔徑的任何機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)，可制得小尺寸和高可靠性的光學(xué)頭。
在前述實(shí)施例中，對本發(fā)明應(yīng)用于物鏡和光學(xué)頭進(jìn)行了描述。然而，需要指出的是，含有本發(fā)明物鏡和光學(xué)頭的光盤裝置(即用于對CD、DVD等記錄/再現(xiàn)信息的裝置)也屬于本發(fā)明的范圍。
從前述可知，不是提供對于基材厚度約0.6mm光盤優(yōu)選的用于DVD的物鏡，本發(fā)明提供了一種物鏡，對其中央部分的象差進(jìn)行校正，使得在基材厚度在約0.84mm至約1.2mm范圍內(nèi)的光盤上形成最小象差的光斑，并且對其外圍部分的象差進(jìn)行校正，使得在基材厚度約0.6mm的光盤上形成最小象差的光斑，從而既對基材厚度約1.2mm的CD電對基材厚度約0.6mm的DVD記錄/再現(xiàn)信息。
另外，在對CD記錄/再現(xiàn)信息的情況下，將物鏡的數(shù)值孔徑限制為其中央部分，從而形成與專用于CD的傳統(tǒng)光學(xué)頭產(chǎn)生的光斑相同尺寸的光斑。因而，可以以低成本提供用于DVD的光學(xué)頭，而無須采用圖12所示傳統(tǒng)光學(xué)頭所需的兩套光學(xué)系統(tǒng)和兩個物鏡驅(qū)動器(或聚焦驅(qū)動器和尋跡驅(qū)動器)。
而且，由于本發(fā)明可以不損害比之傳統(tǒng)光學(xué)頭的尋跡信號質(zhì)量而減小光學(xué)頭的尺寸，因而能夠方便地從安裝于盒體中的光盤再現(xiàn)信息。
本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚并可容易地作出各種其它的變化，而不脫離本發(fā)明的精神范圍。相應(yīng)地，所附權(quán)利要求的范圍不應(yīng)認(rèn)為受此處所作說明的限制，而應(yīng)對權(quán)利要求作廣義的理解。
權(quán)利要求
1.一種物鏡，包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，其中其外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過一個第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且其中其中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個比第一光傳輸平板薄的第二光傳輸平板的光束而形成光斑。
2.一種光學(xué)頭，包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，其中所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，且其中其外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且其中其中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)頭，其中所述第一和第二光傳輸平板分別具有厚度t1和厚度t2，所述外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述厚度為t1的第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且所述中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個厚度范圍在約(t2×0.7)至t2之間的光傳輸平板的光束而形成光斑。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)頭，其中所述第二光傳輸平板的厚度t2設(shè)定為所述第一光傳輸平板的厚度t1大約兩倍的厚度。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)頭，還包括用于限制所述物鏡孔徑的孔徑控制裝置，其中在光源發(fā)出的光束會聚在所述第二光傳輸平板的信息記錄表面時，所述物鏡的孔徑由該孔徑控制裝置加以限制。
6.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)頭，還包括分離裝置，用于將由所述第一光傳輸平板的信息記錄表面或者所述第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由所述物鏡外圍部分透過的第一光束和由所述物鏡中央部分透過的第二光束，其中所述光電探測器探測此第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)電信號，并且其中在光源發(fā)出的光束會聚于所述第一光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇分別對應(yīng)于所述第一和第二光束的該光電探測器的電信號，并且其中在光源發(fā)出的光束會聚于所述第二光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)于所述第二光束的該光電探測器的電信號。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)頭，其中所述分離裝置為一個偏振全息圖。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中，假定光源發(fā)出的光束波長為λnm，則所述物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于或小于(λ/780)×0.53。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭，其中，假定光源發(fā)出的光束波長在約600nm至約700nm的范圍內(nèi)，則所述物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定在約0.34至約0.4的范圍內(nèi)，所述物鏡外圍部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.6。
10.一種光學(xué)頭，包括一個第一光源，用于發(fā)射第一光束；一個第二光源，用于發(fā)射波長不同于所述第一光源發(fā)出的第一光束波長的第二光束；一個物鏡，用于將所述第一光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面上，并將所述第二光束會聚到也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面上；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，其中所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，且其中所述外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的所述第一光束而形成光斑，并且其中所述中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比所述第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的所述第二光束而形成光斑。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)頭，其中所述第一和第二光傳輸平板分別具有厚度t1和厚度t2，所述外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述厚度為t1的第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且所述中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個厚度范圍在約(t2×0.7)至t2之間的光傳輸平板的光束而形成光斑。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)頭，其中所述第二光傳輸平板的厚度t2設(shè)定為所述第一光傳輸平板的厚度t1大約兩倍的厚度。
13.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)頭，其中假定所述第一光傳輸平板的厚度t1為約0.6mm且所述第二光傳輸平板的厚度t2為約1.2mm，所述外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述厚度為約0.6mm的第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且所述中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個厚度范圍在約0.84mm至約1.2mm之間的光傳輸平板的光束而形成光斑。
14.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)頭，還包括用于限制所述物鏡孔徑的孔徑控制裝置，其中在所述第二光源發(fā)出的所述第二光束會聚在所述第二光傳輸平板的信息記錄表面時，所述物鏡的孔徑由該孔徑控制裝置加以限制。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)頭，其中所述孔徑控制裝置為一個波長濾波器，用于透過所述第二光源發(fā)出的所述第二光束并阻斷所述第一光源發(fā)出的所述第一光束。
16.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)頭，還包括分離裝置，用于將由所述第一光傳輸平板的信息記錄表面或者所述第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由所述物鏡至少所述外圍部分透過的第一光束和由所述物鏡中央部分透過的第二光束，其中所述光電探測器探測此第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)電信號，且其中在所述第一光束會聚于所述第一光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)于所述第一光束的該光電探測器的電信號，并且其中在所述第二光束會聚于所述第二光傳輸平板的信息記錄表面時，選擇對應(yīng)于所述第二光束的該光電探測器的電信號。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)頭，其中所述分離裝置為一個偏振全息圖。
18.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)頭，其中，假定所述第一光源發(fā)出的第一光束的波長在約600nm至約700nm的范圍內(nèi)，所述第二光源發(fā)出的第二光束的波長在約750nm至約860nm的范圍內(nèi)，所述物鏡中央部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.45，且所述物鏡外圍部分的數(shù)值孔徑設(shè)定為大致等于約0.6。
19.一種光學(xué)頭，包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；分離裝置，用于將由所述第一光傳輸平板的信息記錄表面或者所述第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由所述物鏡外圍部分透過的第一光束和由所述物鏡中央部分透過的第二光束；和一個光電探測器，用于探測所述第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)的電信號。
20.一種光學(xué)裝置，包括一個光學(xué)頭，用于對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板，該光學(xué)頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，其外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且其中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比該第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑，其中所述光學(xué)頭的物鏡將光束會聚到所述第一和第二光盤的信息記錄表面上，并且其中所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二光盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
21.一種光盤裝置，包括一個光學(xué)頭，用于對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板，所述光學(xué)頭包括一個第一光源，用于發(fā)射第一光束；一個第二光源，用于發(fā)射波長不同于所述第一光源發(fā)出的第一光束波長的第二光束；一個物鏡，用于將所述第一光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面，并且將所述第二光束會聚到也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；和一個光電探測器，用于探測由所述第一或第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號，所述物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分，其外圍部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過所述第一光傳輸平板的光束而形成光斑，并且其中央部分的象差得到校正，使得通過會聚透過該中央部分并接著透過比所述第一光傳輸平板薄的所述第二光傳輸平板的光束而形成光斑，其中所述光學(xué)頭的物鏡將光束會聚到所述第一和第二光盤的信息記錄表面上，并且其中所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
22.一種光盤裝置，包括一個光學(xué)頭，用于對一個第一光盤和一個第二光盤的信息記錄表面記錄/再現(xiàn)信息，該第一光盤和第二光盤分別具有不同的厚度并且用作所述光學(xué)頭的第一和第二光傳輸平板，所述光學(xué)頭包括一個光源，用于發(fā)射光束；一個物鏡，用于將該光束會聚到用作記錄載體的一個第一光傳輸平板的信息記錄表面或者也用作記錄載體的一個第二光傳輸平板的信息記錄表面；分離裝置，用于將由所述第一光傳輸平板的信息記錄表面或者所述第二光傳輸平板的信息記錄表面反射或透過的光束，分離成由所述物鏡外圍部分透過的第一光束和由所述物鏡中央部分透過的第二光束；和一個光電探測器，用于探測所述第一和第二光束，從而輸出相應(yīng)的電信號，其中所述光學(xué)頭的物鏡將所述光束會聚到所述第一和第二光盤的信息記錄表面上，并且其中所述光學(xué)頭的光電探測器探測由所述第一或第二光盤的信息記錄表面反射或透過的光束，從而輸出一個電信號。
全文摘要
本發(fā)明的物鏡包括一個中央部分和一個圍繞該中央部分的外圍部分。其外圍部分的象差得到校正,使得通過會聚透過該外圍部分并接著透過一個第一光傳輸平板的光束而形成光斑,并且其中央部分的象差得到校正;使得通過會聚透過該中央部分并接著透過一個比所述第一光傳輸平板薄的第二光傳輸平板的光束而形成光斑。
文檔編號G11B7/135GK1187000SQ9712617
公開日1998年7月8日 申請日期1997年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月20日
發(fā)明者水野定夫, 金馬慶明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社