專利名稱：光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光盤設(shè)備的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，用來(lái)從覆膜厚度不同的多種光盤中，將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
以不同的記錄密度記錄有數(shù)字信息和以及覆膜厚度上均不相同的各種光盤已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，DVD(數(shù)字化多媒體盤)的記錄密度要高于CD(光盤)和CD-R(可記錄式光盤)，其覆膜厚度要薄于CD或CD-R的覆膜厚度。
在光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)中，球面象差會(huì)隨著所用光盤覆膜厚度的變化而變化。因此，當(dāng)系統(tǒng)換成另一張覆膜厚度和記錄密度不同的光盤時(shí)，用來(lái)記錄/復(fù)制的光線的數(shù)字孔徑(numerical aperture--NA)也需要相應(yīng)于記錄密度的不同而改變，同時(shí)對(duì)覆膜厚度不同所帶來(lái)的球面象差進(jìn)行校正。
例如，對(duì)于記錄密度相對(duì)較高的光盤來(lái)說(shuō)，需要較高的NA以便減少射束點(diǎn)的直徑。射束點(diǎn)直徑隨著光線波長(zhǎng)的減少而降低。因此，總的說(shuō)來(lái)CD所用波長(zhǎng)為780-830nm，DVD所用波長(zhǎng)為635-665nm。為了支持CD和DVD，最近的光盤設(shè)備均采用能發(fā)射出不同波長(zhǎng)激光束的光源單元。
日本專利臨時(shí)公開(kāi)文獻(xiàn)JP2000-81566中公開(kāi)了一種兼容CD/DVD的物鏡(也就是說(shuō)，該光學(xué)拾波器的物鏡能同時(shí)用于DVD和CD)。該CD/DVD兼容的物鏡在其鏡頭的一個(gè)表面上帶有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)。該衍射結(jié)構(gòu)具有多個(gè)同心的環(huán)臺(tái)，無(wú)論光盤覆膜的厚度如何，其均能將入射的光束恰當(dāng)?shù)貐R聚在光盤的數(shù)據(jù)記錄層上。
也就是說(shuō)，該衍射結(jié)構(gòu)具有波長(zhǎng)依賴性，球面象差會(huì)隨著入射光束的波長(zhǎng)變化而變化。結(jié)果，這種能夠兼容CD/DVD的物鏡就能支持覆膜厚度不同的各類光盤。
更具體地是，這種具有衍射結(jié)構(gòu)的鏡頭表面被分成了一個(gè)包括有光軸的中心區(qū)域以及中心區(qū)域外圍的外圍區(qū)域。形成在中心區(qū)域內(nèi)的衍射結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)適用于CD的光束匯聚到CD的記錄層上，同時(shí)能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)適用于DVD的光束匯聚到DVD的數(shù)據(jù)記錄層上。
形成在外圍區(qū)域的衍射結(jié)構(gòu)能將波長(zhǎng)適用于DVD的光束匯聚到DVD的數(shù)據(jù)記錄層上，同時(shí)將波長(zhǎng)適用于CD的光束擴(kuò)散成耀光，以便使射束點(diǎn)的直徑在CD數(shù)據(jù)記錄層上不會(huì)減少過(guò)多。
對(duì)于上述提及的這種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用的光盤為CD時(shí)，只有那些通過(guò)中心區(qū)域的光束才能匯聚到數(shù)據(jù)記錄層上，因此形成在CD數(shù)據(jù)記錄層上的射束點(diǎn)直徑相對(duì)較大。
另一方面，當(dāng)使用的光盤為DVD時(shí)，那些通過(guò)中心區(qū)域和外圍區(qū)域的光束均能匯聚到DVD數(shù)據(jù)記錄層上，由此增加NA。直徑減少了的射束點(diǎn)形成在DVD數(shù)據(jù)記錄層上。
當(dāng)使用的光盤為CD時(shí)，由數(shù)據(jù)記錄層反射的耀光會(huì)被光盤設(shè)備中的信號(hào)檢測(cè)單元檢測(cè)到，伺服信號(hào)如FE(聚焦誤差)信號(hào)和TE(循跡誤差)信號(hào)上可能會(huì)形成干擾。
日本專利臨時(shí)文獻(xiàn)2002-333576公開(kāi)一種物鏡，該物鏡的鏡頭表面帶有一種衍射結(jié)構(gòu)。該鏡頭表面被分成中心區(qū)域和外圍區(qū)域。文獻(xiàn)2002-333576中公開(kāi)的衍射結(jié)構(gòu)能將那些入射到外圍區(qū)域的光線衍射成多級(jí)衍射光束。
對(duì)于這種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，那些用于CD的、入射到外圍區(qū)域的光線會(huì)擴(kuò)散到CD數(shù)據(jù)記錄層上的一個(gè)較寬的區(qū)域中，因此CD數(shù)據(jù)記錄層上的耀光強(qiáng)度會(huì)降低。伺服信號(hào)上引起的干擾水平得以降低。
然而，這種將CD光線衍射成多極衍射光線的優(yōu)點(diǎn)只有在CD處于一個(gè)其表面上準(zhǔn)確地垂直于物鏡光軸的位置上時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。如果CD的位置有所偏斜，那么從CD表面反射的、強(qiáng)度較高的光線可能會(huì)入射到外圍區(qū)域上。
假定CD相對(duì)于準(zhǔn)確位置存在一個(gè)很小的斜角(如，小于1°)，在這種情況下從CD表面反射出來(lái)的強(qiáng)度較高的光線中只有一部分會(huì)入射到外圍區(qū)域上。也就是說(shuō)，從CD表面反射出來(lái)的強(qiáng)度較高的光線中會(huì)有一小部分射到外圍區(qū)域中與中心區(qū)域相鄰的部分上。
如果這種情況發(fā)生時(shí)，射到外圍區(qū)域中與中心區(qū)域相鄰部分上的高強(qiáng)度光線很難被鏡頭表面上的衍射結(jié)構(gòu)衍射，因?yàn)橥鈬鷧^(qū)域中與中心區(qū)域相鄰的部分中的衍射環(huán)形區(qū)域的數(shù)目較少，高強(qiáng)度光線入射到該中心區(qū)域中。結(jié)果，穿過(guò)外圍區(qū)域中與中心區(qū)域相鄰的部分的高強(qiáng)度光線就作為不需要的光線入射到信號(hào)檢測(cè)單元的受光部分上。
入射到信號(hào)檢測(cè)單元受光部分上的不需要的光線會(huì)在TE信號(hào)或FE信號(hào)上產(chǎn)生干擾，特別是根據(jù)三波束方法所產(chǎn)生的TE信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其提供了一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在光盤相對(duì)于正確位置偏斜時(shí)有效地抑制不需要的光線。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該拾波器用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到至少兩類光盤上并且/或從至少兩類光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤。該光學(xué)系統(tǒng)帶有一個(gè)光源單元，其至少能發(fā)射出波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)于第一和第二光盤的兩種光束；一個(gè)物鏡，其分別將所述至少的兩種光束匯聚到至少兩類光盤的數(shù)據(jù)記錄面上；以及一個(gè)光電檢測(cè)器，其具有一個(gè)主傳感器和一個(gè)子傳感器，主傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的主光束，子傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的子光束。
在這種結(jié)構(gòu)中，該光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)光學(xué)表面以便滿足至少兩類光盤之間的兼容性，該光學(xué)表面布置在光源單元和其中一個(gè)光盤之間。該光學(xué)表面具有一個(gè)包含有物鏡光軸的中心區(qū)域，其用來(lái)滿足第一光盤的數(shù)字孔徑；一個(gè)外圍區(qū)域，其位于中心區(qū)域的外側(cè)以滿足第二光盤的數(shù)字孔徑；以及一個(gè)中間區(qū)域，其位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍。
此外，波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中間區(qū)域的透射率要低于中心區(qū)域的透射率。
如果采用這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)谝还獗P相對(duì)于準(zhǔn)確位置偏斜時(shí)所產(chǎn)生的不需要的光線就能得到有效地抑制。結(jié)果，第一光盤給TE信號(hào)帶來(lái)的干擾水平就能被充分抑制。
在一個(gè)特殊情況下，當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作過(guò)程中，如果第一光盤相對(duì)于垂直于物鏡光軸的平面偏斜一定的微小角度，那么穿過(guò)中間區(qū)域的一部分返回光線在光電檢測(cè)器的子傳感器上的強(qiáng)度會(huì)降低，因此這部分返回光線不會(huì)對(duì)子傳感器的光檢測(cè)操作產(chǎn)生干擾。
作為選擇，波長(zhǎng)適用于至少兩類光盤中的非第一光盤的光束在中間區(qū)域中的透射率基本上與中心區(qū)域和外圍區(qū)域的透射率相同。此外，當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
還有，波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中間區(qū)域的透射率可以是波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中心區(qū)域的透射率的一半或少于一半。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該拾波器用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到至少兩類光盤上并且/或從至少兩類光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤。該光學(xué)系統(tǒng)帶有一個(gè)光源單元，其至少能發(fā)射出波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)于第一和第二光盤的兩種光束；一個(gè)物鏡，其分別將所述至少的兩種光束匯聚到至少兩類光盤的數(shù)據(jù)記錄面上；以及一光電檢測(cè)器，其具有一個(gè)主傳感器和一個(gè)子傳感器，主傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的主光束，子傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的子光束。
在這種結(jié)構(gòu)中，該光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)光學(xué)表面以便滿足至少兩類光盤之間的兼容性，該光學(xué)表面布置在光源單元和其中一的個(gè)光盤之間。該光學(xué)表面具有一個(gè)包含有物鏡光軸的中心區(qū)域，其用來(lái)滿足第一光盤的數(shù)字孔徑；一個(gè)外圍區(qū)域，其位于中心區(qū)域的外側(cè)以滿足第二光盤的數(shù)字孔徑；以及一個(gè)中間區(qū)域，其位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍。
此外，中間區(qū)域具有多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域以便使入射光束形成光程差。在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間光程差的絕對(duì)值為適用于第一光盤光束的波長(zhǎng)的N(自然數(shù))+0.5倍。
如果采用這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)谝还獗P相對(duì)于準(zhǔn)確位置偏斜時(shí)所產(chǎn)生的不需要的光線能得到有效地抑制。結(jié)果，第一光盤給TE信號(hào)帶來(lái)的干擾水平就能被充分抑制。
在一特殊的情況下，當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直于物鏡光軸的平面偏斜一定的微小角度，那么穿過(guò)中間區(qū)域的一部分返回光線在光電檢測(cè)器子傳感器上的強(qiáng)度會(huì)降低，因此這部分返回光線不會(huì)對(duì)子傳感器的光檢測(cè)操作產(chǎn)生干擾。
在一特定情況下，N可小于或等于5。
作為選擇，在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間光程差可以是適用于至少兩類光盤中非第一類光盤的光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍，并且該整數(shù)不為零。此外，當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
還有，許多細(xì)小的環(huán)形區(qū)域重復(fù)著這樣的一對(duì)區(qū)域，其形成的光程差的符號(hào)彼此不同。
在一種特定的情況下，多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凸面的尺寸均可以大于許多這些細(xì)小環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凹面的尺寸。
作為選擇，當(dāng)多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域投影到垂直于光學(xué)系統(tǒng)參考軸的一個(gè)平面上時(shí)，其中每一個(gè)細(xì)小環(huán)形區(qū)域的寬度Wz均可滿足以下的條件0.005mm≤Wz≤0.020mm。
作為選擇，該光學(xué)系統(tǒng)可滿足以下條件0.0035＜{W·(φ2/φ1)}/{(1-M)·f}＜0.0350(1)其中W(mm)表示中間區(qū)域投影到垂直于光學(xué)系統(tǒng)參考軸的一個(gè)平面上時(shí)該中間區(qū)域的寬度；f(mm)表示光線波長(zhǎng)適用于第一光盤的物鏡的焦距；M表示物鏡在使用第一光盤時(shí)的放大倍率；φ1(mm)表示中心區(qū)域的直徑；φ2(mm)表示入射到中心區(qū)域的光束的直徑，該直徑是在物鏡的光源側(cè)表面測(cè)得的。
在一特定的情況下，滿足兼容性的光學(xué)表面可在物鏡的一個(gè)表面上形成。
在一特定的情況下，該中間區(qū)域可與中心區(qū)域鄰接。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種物鏡，其適用于一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該拾波器用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到至少兩類光盤上并且/或從至少兩類光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤。該物鏡的一個(gè)表面包括一個(gè)包含有物鏡光軸的中心區(qū)域，其用來(lái)滿足第一光盤數(shù)字孔徑的需要；一個(gè)外圍區(qū)域，其位于中心區(qū)域的外側(cè)以滿足第二光盤數(shù)字孔徑的需要；以及一個(gè)中間區(qū)域，其位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍。
在這種結(jié)構(gòu)中，波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中間區(qū)域的透射率要低于中心區(qū)域的透射率。
如果采用這種結(jié)構(gòu)的物鏡，那么當(dāng)?shù)谝还獗P相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)中的準(zhǔn)確位置偏斜時(shí)所產(chǎn)生的不需要的光線就能得到有效地抑制。結(jié)果，第一光盤給TE信號(hào)帶來(lái)的干擾水平就能被充分抑制。
在以特殊的情況下，當(dāng)?shù)谝还獗P進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直于物鏡光軸的平面偏斜一個(gè)細(xì)小的角度，那么從光盤側(cè)面返回的一部分光線會(huì)入射到中間區(qū)域，并且?guī)缀跛腥肷涞街虚g區(qū)域的返回光線均會(huì)被中間區(qū)域屏蔽。
作為選擇，波長(zhǎng)適用于至少兩類光盤中的非第一光盤的光束在中間區(qū)域中的透射率基本上與中心區(qū)域和外圍區(qū)域的透射率相同。此外，當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
還有，波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中間區(qū)域的透射率可以是波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在中心區(qū)域的透射率的一半或少于一半。
本發(fā)明的另一方面提供一種物鏡，其適用于一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該拾波器用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到至少兩類光盤上并且/或從至少兩類光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤。該物鏡的一個(gè)表面包括一個(gè)包含有物鏡光軸的中心區(qū)域，其用來(lái)滿足第一光盤數(shù)字孔徑的需要；一個(gè)外圍區(qū)域，其位于中心區(qū)域的外側(cè)以滿足第二光盤數(shù)字孔徑的需要；以及一個(gè)中間區(qū)域，其位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍。
在這種結(jié)構(gòu)中，中間區(qū)域具有多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域以便使入射光束形成光程差。在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間光程差的絕對(duì)值為適用于第一光盤的光束的波長(zhǎng)的N(自然數(shù))+0.5倍。
如果采用這種結(jié)構(gòu)的物鏡，當(dāng)?shù)谝还獗P相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)確位置偏斜時(shí)所產(chǎn)生的不需要的光線能得到有效地抑制。結(jié)果，第一光盤給TE信號(hào)帶來(lái)的干擾水平就能被充分抑制。
在以特殊情況下，當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直于物鏡光軸的平面偏斜一個(gè)細(xì)小的角度，那么從光盤側(cè)面返回的一部分光線會(huì)入射到中間區(qū)域，并且這部分入射到中間區(qū)域的返回光線會(huì)被中間區(qū)域大量散射。
在一特定情況下，N可小于或等于5。
作為選擇，在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間光程差可以是適用于至少兩類光盤中非第一類光盤的光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍，并且該整數(shù)不為零。此外，當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
還有，許多細(xì)小的環(huán)形區(qū)域重復(fù)著這樣的一對(duì)區(qū)域，所述這對(duì)區(qū)域形成的光程差的符號(hào)彼此不同。
在一種特定的情況下，多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凸面的尺寸均可大于許多這些細(xì)小環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凹面的尺寸。
在某一特定的情況下，當(dāng)多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域投影到垂直于物鏡光軸的一個(gè)平面上時(shí)，其中每一個(gè)許多細(xì)小環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)寬度Wz均可滿足以下的條件0.005mm≤Wz≤0.020mm。
作為選擇，該物鏡可滿足以下條件0.0035＜{W/{(1-M)·f}＜0.0350(2)
其中W(mm)表示中間區(qū)域投影到垂直于系統(tǒng)光軸的一個(gè)平面上時(shí)該中間區(qū)域的寬度；f(mm)表示光線波長(zhǎng)適用于第一光盤的物鏡的焦距；M表示物鏡在使用第一光盤時(shí)的放大倍率。
在一特定的情況下，該中間區(qū)域可與中心區(qū)域鄰接。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)拾波器的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2所示為光學(xué)系統(tǒng)中物鏡被一個(gè)包括有光軸的平面切割時(shí)，該物鏡的一個(gè)剖視圖；圖3為從物鏡側(cè)看去，第一接收部分表面上的一個(gè)射束點(diǎn)圖；圖4所示為根據(jù)第一實(shí)施例，光盤相對(duì)于垂直于光軸的平面的傾斜角度與光學(xué)系統(tǒng)中TE信號(hào)干擾水平的關(guān)系曲線；圖5所示根據(jù)第二實(shí)施例，光盤相對(duì)于垂直于光軸的平面的傾斜角度與光學(xué)系統(tǒng)中TE信號(hào)干擾水平的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
下面參考所附的附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)圖。該光學(xué)系統(tǒng)100至少支持兩類光盤20A和20B。也就是說(shuō)，光學(xué)系統(tǒng)100可將數(shù)據(jù)記錄到多種光盤20A和20B中并/或從多種光盤20A和20B復(fù)制數(shù)據(jù)。
光盤20A具有相對(duì)較厚的覆膜厚度以及相對(duì)較低的記錄密度。例如，光盤20A可以是CD或者是CD-R。光盤20B則具有相對(duì)較簿的覆膜厚度以及相對(duì)較高的記錄密度。例如，光盤20B是DVD。
如圖1所示，光學(xué)系統(tǒng)100包括有光源30A和30B、半反射鏡40、校準(zhǔn)鏡50、物鏡10以及光檢測(cè)單元60。光盤20A(或者光盤20B)放置在轉(zhuǎn)臺(tái)(圖中未示出)上并通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)旋轉(zhuǎn)。
在圖1，光學(xué)系統(tǒng)100的參考軸由點(diǎn)劃線表示。盡管圖1中光學(xué)系統(tǒng)100的參考軸與光軸重合，但光學(xué)系統(tǒng)100的光軸也可能會(huì)因循跡操作而偏離光學(xué)系統(tǒng)100的參考軸。
當(dāng)使用的光盤為光盤20A(比如CD)時(shí)，光源30A發(fā)出波長(zhǎng)較長(zhǎng)的激光，這樣光盤20A數(shù)據(jù)記錄層上的射束點(diǎn)直徑相對(duì)較大。當(dāng)使用的光盤為光盤20B(比如DVD)時(shí)，光源30B發(fā)出波長(zhǎng)較短的激光(比用于光盤20A的光束的波長(zhǎng)較短)，這樣光盤20B數(shù)據(jù)記錄層上的射束點(diǎn)直徑相對(duì)較小。
下面來(lái)描述光盤20A(光盤20B)處于適當(dāng)位置也就是說(shuō)相對(duì)于準(zhǔn)確位置沒(méi)有偏斜時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100的記錄和復(fù)制操作。光源30A或30B發(fā)出的激光束經(jīng)半反射鏡40反射后入射到校準(zhǔn)鏡50上，該校準(zhǔn)鏡50用來(lái)校準(zhǔn)該入射的激光束。
然后，經(jīng)校準(zhǔn)鏡50校準(zhǔn)的激光束入射到物鏡10上從而在光盤20A(光盤20B)的數(shù)據(jù)記錄層上形成射束點(diǎn)。在圖1中，光源30A發(fā)出的激光束由虛線表示，同時(shí)從光源30B發(fā)出的激光束由實(shí)線表示。
物鏡10具有第一表面10a和第二表面10b，并且第一表面10a位于光源側(cè)，第二表面10a位于光盤側(cè)。第一表面10a和第二表面10b為非球面。第一表面10a為塑料制成的雙面凸單元透鏡。
如上所述，光盤20A和20B的覆膜厚度不同。因此，當(dāng)光盤由一種變成另一種時(shí)，球面象差會(huì)有所變化。為了校正覆膜厚度不同所引起的球面象差，物鏡10至少在第一和第二表面中的一個(gè)表面上具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，該衍射結(jié)構(gòu)在第一表面10a上形成。該衍射結(jié)構(gòu)具有多個(gè)環(huán)形臺(tái)階，這些環(huán)形臺(tái)階繞物鏡10的光軸同心布置。
圖2所示為物鏡被一個(gè)包括有光軸的平面切割時(shí)，該物鏡10的剖視圖。如圖2所示，物鏡10的第一表面10a被分成包括有光軸(Ax)的一個(gè)中心區(qū)域11以及位于中心區(qū)域11外側(cè)的一個(gè)外圍區(qū)域12。
在中心區(qū)域11的周圍外圍區(qū)域12內(nèi)形成了一個(gè)中間區(qū)域13。中心區(qū)域11、中間區(qū)域13以及外圍區(qū)域12中的每一個(gè)都具有多個(gè)環(huán)形臺(tái)階。如圖2所示，在每一個(gè)臺(tái)階處，外圍區(qū)域都從中心區(qū)域凸出。
中心區(qū)域11有一個(gè)數(shù)字孔徑(NA)，該數(shù)字孔徑足以滿足光盤20A的記錄和復(fù)制需要，并且在中心區(qū)域11中形成的衍射結(jié)構(gòu)在一定的波長(zhǎng)處形成炫光。中心區(qū)域11的炫光波長(zhǎng)可設(shè)定在不同的數(shù)值上。該炫光波長(zhǎng)可以為光源30A和30B所發(fā)出激光束的波長(zhǎng)之間的中間值。
從光源30A和30B發(fā)出并入射到中心區(qū)域11上的激光束分別被恰當(dāng)?shù)貐R聚到光盤20A和20B的各自數(shù)據(jù)記錄層上。也就是說(shuō)，光盤20A的光束以及光盤20B的光束均入射到中心區(qū)域上并有助于形成射束點(diǎn)。
第一表面10a外圍區(qū)域12上的衍射結(jié)構(gòu)具有多個(gè)環(huán)形臺(tái)階C1、C2、C3…Cn(n自然數(shù))。區(qū)域C1、C2、C3…Cn是彼此不同的非球表面，并且這些非球表面由不同的非球面系數(shù)定義。
當(dāng)散射光盤20A的激光束時(shí)，外圍區(qū)域12中的衍射結(jié)構(gòu)能將光盤20B的激光束恰當(dāng)?shù)貐R聚在光盤20B的數(shù)據(jù)記錄層上。也就是說(shuō)，用于光盤20B并入射到外圍區(qū)域12的激光束有助于形成射束點(diǎn)，而用于光盤20A并入射到外圍區(qū)域12的激光束則不有助于形成射束點(diǎn)。
更具體地是，外圍區(qū)域12在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使來(lái)自光源30B并穿過(guò)外圍區(qū)域12以及中間區(qū)域13的激光束的波陣面基本上與來(lái)自光源30B并穿過(guò)中心區(qū)域11的激光束的波陣面重合。
在采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，來(lái)自光源30A并且僅穿過(guò)中心區(qū)域11的激光束會(huì)形成直徑相對(duì)較大、適用于光盤20A的射束點(diǎn)，同時(shí)來(lái)自光源30B并且穿過(guò)中心區(qū)域11，中間區(qū)域13和外圍區(qū)域12的激光束會(huì)形成直徑相對(duì)較小、適用于光盤20B的射束點(diǎn)，來(lái)自光源30A并被外圍區(qū)域12散射的激光束在光盤20A的數(shù)據(jù)記錄層上形成炫光。
從光盤20A數(shù)據(jù)記錄層上反射過(guò)來(lái)的、用于光盤20A的激光束依序地穿過(guò)物鏡10、校準(zhǔn)鏡50以及半反射鏡40，然后入射到光檢測(cè)單元60的第一接收部分60A上。
圖3為從物鏡側(cè)看去，第一接收部分60A表面上的光(也就是說(shuō)，光盤20A的激光束)點(diǎn)圖。如圖3所示，第一接收部分60A具有主傳感器61以及主傳感器61兩側(cè)的子傳感器62和63。
如圖3所示，有助于在光盤20A上形成射束點(diǎn)的激光束作為高強(qiáng)度光線再次穿過(guò)物鏡的中心區(qū)域11，然后入射到第一接收部分60A的主傳感器61上。另一方面，炫光(在穿過(guò)外圍區(qū)域12以及中間區(qū)域13之后散射到光盤20A數(shù)據(jù)記錄層上的光線)穿過(guò)中心區(qū)域11，中間區(qū)域13和外圍區(qū)域12，并入射到子傳感器62和63上。
密集聚集在主傳感器61中的光射束點(diǎn)表示高強(qiáng)度光線。分散在密集聚集點(diǎn)外圍的射束點(diǎn)表示從光盤20A反射過(guò)來(lái)的炫光。
第一接收部分60A的主傳感器61接收經(jīng)光盤20A的記錄信息調(diào)制的光線(高強(qiáng)度光線)。然后由第一接收部分60A，例如，根據(jù)散光法形成FE信號(hào)。
實(shí)際上，有一部分激光束被分成了兩種子光束(圖中未示出)，其經(jīng)光盤20A反射后入射到子傳感器62和63上。通過(guò)這些入射到子傳感器62和63上的子光束，就能根據(jù)三波束方法生成TE信號(hào)。
同時(shí)，從光盤20B反射過(guò)來(lái)并用于光盤20B的激光束入射到光檢測(cè)單元60的第二接收部分60B上。該第二接收部分60B例如根據(jù)推挽法生成TE信號(hào)。
如果物鏡10在外部區(qū)域12內(nèi)沒(méi)有中間區(qū)域13(也就是說(shuō)一個(gè)傳統(tǒng)的物鏡)，將發(fā)生下面的非期望的現(xiàn)象。當(dāng)光盤20A傾斜時(shí)，可能會(huì)有一部分入射到主傳感器61上的高強(qiáng)度光線穿過(guò)物鏡10的外圍區(qū)域12并入射到子傳感器62和63。如果這種情況出現(xiàn)，TE信號(hào)上會(huì)形成干擾，從而惡化跟蹤伺服系統(tǒng)操作的精確性。
為了防止這種情況出現(xiàn)，根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)如下。如圖2所示，第一表面10a上形成中間區(qū)域13。該中間區(qū)域13具有多個(gè)環(huán)形部分(S1、S2、S3…)以便能對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行選擇意味著光學(xué)性能可隨著入射激光束的波長(zhǎng)變化而改變。
盡管在圖2中，中間區(qū)域13具有三個(gè)環(huán)形區(qū)域S1、S2和S3，但中間區(qū)域13中也可形成三個(gè)以上或以下的環(huán)形區(qū)域以具有波長(zhǎng)選擇性。
如圖2所示，中間區(qū)域13位于中心區(qū)域11的最外側(cè)11a和區(qū)域C1，C2和C3的最內(nèi)側(cè)12a之間。
中間區(qū)域13在結(jié)構(gòu)上滿足下面的條件(1)0.0035＜{W·(φ2/φ1)}/{(1-M)·f}＜0.0350-----(1)其中W(mm)表示中間區(qū)域13投影到垂直于光學(xué)系統(tǒng)100的參考軸上(也就是說(shuō)，物鏡10的光軸)的一個(gè)平面時(shí)，該中間區(qū)域13的寬度；f(mm)表示激光波長(zhǎng)適用于光盤20A的物鏡10的焦距；M表示物鏡10在使用光盤20A時(shí)的放大倍率；φ1(mm)表示中心區(qū)域11的直徑；φ2(mm)表示入射到中心區(qū)域11并適用于光盤20A的光束的直徑，該直徑是在物鏡10的光源側(cè)表面測(cè)得的。
當(dāng)能夠滿足光盤20A和20B的兼容性的光學(xué)結(jié)構(gòu)形成在第一表面10a上時(shí)，φ1和φ2保持相等。在這種情況下，條件變?yōu)橄旅娴臈l件(2)。
0.0035＜W/{(1-M)·f}＜0.0350(2)
當(dāng){W·(φ2/φ1)}/{(1-M)·f}或{W/{(1-M)·f}遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于條件(1)和(2)的上限時(shí)，中間區(qū)域13的寬度變得太大。在這種情況下，物鏡10對(duì)于光盤20B的光學(xué)性能，例如光線波長(zhǎng)偏差的性能會(huì)受到惡化。
當(dāng){W·(φ2/φ1)}/{(1-M)·f}或{W/{(1-M)·f}小于條件(1)和(2)的下限時(shí)，中間區(qū)域13的寬度變得太小。在這種情況下，物鏡10對(duì)減小TE信號(hào)上的干擾的有效性會(huì)有所降低。
在中間區(qū)域13中形成的衍射結(jié)構(gòu)，能通過(guò)干涉具有散射光源30A(用于光盤20A)的激光束的能力，但很難散射光源30B(用于光盤20B)的激光束。
更為特別的是，中間區(qū)域13中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的每一個(gè)臺(tái)階均形成一個(gè)光程差，其絕對(duì)值為(N+0.5)倍來(lái)自光源30A的激光束的波長(zhǎng)(其中N自然數(shù))。結(jié)果，用于光源30A的激光束就被中間區(qū)域13完全散射，從而防止上述高強(qiáng)度光線入射到第一接收部分60A的子傳感器62和63上。
通過(guò)對(duì)比，對(duì)于光源30B(用于光盤30B)的激光束來(lái)說(shuō)，中間區(qū)域13中相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間每一個(gè)臺(tái)階均會(huì)形成一個(gè)光程差，其絕對(duì)值幾乎等于該激光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍。結(jié)果，用于光盤20B的激光束很難被中間區(qū)域13散射，同時(shí)穿過(guò)物鏡10。
一般說(shuō)來(lái)，具有衍射結(jié)構(gòu)的透鏡是通過(guò)噴射模塑法做出來(lái)的。在噴射模塑法過(guò)程中需要用到一個(gè)結(jié)構(gòu)與衍射結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的模具。這種采用模具的噴射模塑法在工藝上存在一個(gè)問(wèn)題，也就是說(shuō)環(huán)形區(qū)域中各個(gè)凸面的精度要小于環(huán)形區(qū)域各個(gè)凹面的精度。
為了避免這個(gè)問(wèn)題，中間區(qū)域13的環(huán)形區(qū)域在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使各個(gè)凸面大于各個(gè)凹面。由此可降低中間區(qū)域13的加工誤差?？筛鶕?jù)加工誤差來(lái)確定各個(gè)凸面和各個(gè)凹面之間的差。例如，在下面的例子中，各個(gè)凸面均比各個(gè)凹面大20％。
下面來(lái)描述本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)具體實(shí)例。在各個(gè)實(shí)例中，光盤20A均為可寫(xiě)光盤，并且其覆膜厚度為1.2mm。光盤20B的覆膜厚度為0.6mm。物鏡10就是所謂能夠支持光盤20A和光盤20B的兼容透鏡。圖1-3中所用的附圖標(biāo)記同樣適用于下面的說(shuō)明。
第一例表1所示為根據(jù)第一例物鏡10的數(shù)字結(jié)構(gòu)。表2所示為根據(jù)第一例的光學(xué)系統(tǒng)100的數(shù)字結(jié)構(gòu)。
表1

在表1中，M和f分別表示物鏡10的放大倍率和焦距。設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是指適用于光盤20A和20B進(jìn)行記錄和復(fù)制操作的波長(zhǎng)。在本例中，光盤20A的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為785nm，光盤20B的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為660nm。NA是指圖像側(cè)的數(shù)字孔徑。
表2


表2中，r表示每一個(gè)透鏡表面的曲率半徑(mm)，d表示透鏡的厚度或者鏡面之間的間距(也就是說(shuō)，d表示一個(gè)鏡面到另一個(gè)鏡面的距離)，n表示在d射線處(588nm)的折射系數(shù)，ν表示d射線處的阿貝數(shù)，h表示到光軸的高度。在表2中，距離“d”在使用光盤20A或者光盤20B時(shí)會(huì)因盤面到物鏡10之間的工作距離的變化而變化，因此其取決于所用光盤的類型。
在表2中，面號(hào)#0～#6表示光學(xué)系統(tǒng)100中光學(xué)元件的光學(xué)表面。#0表面表示光源，#1和#2表面分別表示校準(zhǔn)鏡50的光源側(cè)面和物鏡側(cè)面。#3和#4表面分別表示物鏡10的第一表面10a和第二表面10b。#5表面表示光盤的覆膜，#6表面表示光盤的數(shù)據(jù)記錄層。
在第一例中，物鏡10具有中心區(qū)域11、中間區(qū)域13以及外圍區(qū)域12。中間區(qū)域13具有三個(gè)環(huán)形區(qū)域S1～S3。外圍區(qū)域12具有六個(gè)環(huán)形區(qū)域C1～C6。
在表2中，有中心區(qū)域11、中間區(qū)域13和外圍區(qū)域12中衍射結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)表示為。高度范圍h＝0～1.600表示中心區(qū)域11，高度范圍h＝1.600～1.610表示環(huán)形區(qū)域S1，高度范圍h＝1.610～1.622表示環(huán)形區(qū)域S2，高度范圍h＝1.622～1.632表示環(huán)形區(qū)域S3，高度范圍h＝1.632～1.702表示環(huán)形區(qū)域C1，高度范圍h＝1.702～1.761表示環(huán)形區(qū)域C2，高度范圍h＝1.761～1.816表示環(huán)形區(qū)域C3，高度范圍h＝1.816～1.866表示環(huán)形區(qū)域C4，高度范圍h＝1.866～1.914表示環(huán)形區(qū)域C5，以及高度范圍h＝1.914～1.950表示環(huán)形區(qū)域C6。
校準(zhǔn)鏡50的#1和#2表面為球面。物鏡10的第一表面10a(#3)和第二表面10b(#4)為非球面。
該非球面由下式表示X(h)=Ch21+1-(1+κ)C2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>其中X(h)表示SAG量，也就是說(shuō)距離光軸h高度處非球表面上的一點(diǎn)到在光軸處和非球表面相切的平面之間的距離；κ表示錐面系數(shù)；A4、A6、A8、A10以及A12分別為第4、6、8、10、12級(jí)非球面系數(shù)；C為非球面在光軸處的曲率。
表3為校準(zhǔn)鏡50中的#1和#2表面以及物鏡10中的第一表面10a(#3)和的第二表面10b(#4)的非球面系數(shù)和圓錐系數(shù)。
表3



如表3所示，所有的環(huán)形區(qū)域S1、S2、S3、C1、C2、C3、C4、C5和C6均具有不同的非球面形狀。如圖2所示，光軸與第一表面10a上環(huán)形區(qū)域的延伸交點(diǎn)由P1、P2、P3…表示，表3中的d偏移表示點(diǎn)P0到各個(gè)交點(diǎn)P1、P2、P3…的距離，其中P0為光軸與第一表面10a的交點(diǎn)。
表3中所表示數(shù)值以冪次系數(shù)來(lái)表示，其基數(shù)E＝10，基數(shù)E右側(cè)的為指數(shù)。中間區(qū)域13和外圍區(qū)域12中的衍射結(jié)構(gòu)均由表2和3定義。對(duì)于光盤20A的激光束，中間區(qū)域13的透射率對(duì)內(nèi)部區(qū)域11的透射率比率是0.4％。
中心區(qū)域11中的衍射結(jié)構(gòu)由下面的光程差函數(shù)來(lái)定義φ(h)＝(P2h2+P4h4+P6h6+…)×m×λ其中，P2、P4、P6為二階、四階和六階系數(shù)，h為從光軸的高度，m為衍射級(jí)數(shù)，λ為工作波長(zhǎng)。光程差Φ(h)為距離光軸高度h處一束假想的沒(méi)有穿過(guò)衍射透鏡結(jié)構(gòu)的光線的光程和經(jīng)衍射透鏡結(jié)構(gòu)衍射的光線的光程之間的差。換句話說(shuō)，光程差Φ(h)表示光線經(jīng)衍射透鏡結(jié)構(gòu)衍射后所帶來(lái)的附加光程長(zhǎng)度。
表4為物鏡10中第一表面10a上中心區(qū)域11所帶來(lái)的光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。在本實(shí)施例中，m為1。
表4中心區(qū)域P2 0.000.
P4 -2.666P6 -0.344P8 0.000表5所示為光源30A和30B所發(fā)出的激光束在中心區(qū)域11中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差、在中間區(qū)域13中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差以及在外圍區(qū)域12中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差。也就是說(shuō)，對(duì)于衍射結(jié)構(gòu)中的相連的兩個(gè)環(huán)形區(qū)域來(lái)說(shuō)，表5中的每一個(gè)數(shù)值均表示外面的環(huán)形區(qū)域相對(duì)于內(nèi)環(huán)形區(qū)域所增加的光程。
表5

如表5所示，中間區(qū)域13在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使由每一個(gè)環(huán)形區(qū)域引起的光源30A發(fā)出的激光束所帶來(lái)的光程差等于光源30A所發(fā)出激光束波長(zhǎng)的1.5倍。也就是說(shuō)，當(dāng)標(biāo)度1.5由N+0.5表示時(shí)，其中的N為1。采用這種結(jié)構(gòu)能夠很好地散射來(lái)自光源30A的激光束。
還有，將光程差設(shè)定為光源30A發(fā)出激光束波長(zhǎng)的1.5倍，可以降低每一環(huán)形區(qū)域的d偏移。
如表2所示，中間區(qū)域13中每一條環(huán)形區(qū)域的寬度為0.010mm或者是0.012mm。因此，也就是說(shuō)使整個(gè)中間區(qū)域13的尺寸相對(duì)較小，也能使中間區(qū)域13獲得滿意的干涉效果，這是因?yàn)榧す馐植荚谥虚g區(qū)域13的多條環(huán)形區(qū)域上。
在本例中，也就是說(shuō)用來(lái)滿足光盤20A和20B之間的兼容性的光學(xué)結(jié)構(gòu)(也就是說(shuō)，衍射結(jié)構(gòu))形成在第一表面10a上。此外，中間區(qū)域13的寬度W為0.032mm(W＝0.032mm)，焦距f在適用于光盤20A的波長(zhǎng)下為3.02mm(f＝3.02mm)，物鏡10對(duì)光盤20A的放大倍率為-0.0009(M＝-0.0009)。在這種情況下，W/{(1-M)f}為0.0106，因此第一例滿足條件(2)。
如果采用根據(jù)第一例的物鏡10，也就是說(shuō)使光盤20A相對(duì)于垂直光軸的平面存在一個(gè)相對(duì)較小的傾斜，上述高強(qiáng)度光線中也會(huì)有一部分未穿過(guò)中心區(qū)域11的光線因其穿過(guò)中間區(qū)域13而不是外圍區(qū)域12而被充分散射。
因此，根據(jù)第一例能夠防止該部分高強(qiáng)度光線入射到第一接收部分60A的子傳感器62和63上。因此，光盤20A給TE信號(hào)帶來(lái)的干擾水平被大大降低。
圖4所示為光盤20A相對(duì)于垂直光軸的表面的傾斜角度θ與TE信號(hào)上干擾水平的關(guān)系曲線。在圖4中，實(shí)線所指示的曲線表示第一例中物鏡10所形成的關(guān)系曲線。為了進(jìn)行對(duì)比，圖4中還顯示了由虛線所表示的由常規(guī)物鏡所形成的曲線。
從圖4可以看出，如果采用第一實(shí)施例的物鏡10，那么當(dāng)傾斜角度θ在0°到約0.5°(也就是說(shuō)，0°＜θ＜約0.5°)之間時(shí)，TE上的干擾水平相對(duì)于常規(guī)物鏡可以被減小。
如表5所示，中間區(qū)域13所形成的每一個(gè)光程差基本上都等于光源30B發(fā)出激光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍。因此，從光源30B發(fā)出的激光束不會(huì)被中間區(qū)域13散射，其會(huì)穿過(guò)中間區(qū)域13，并有助于在光盤20B上形成射束點(diǎn)。
第二例表6所示為根據(jù)第二例物鏡10的數(shù)字結(jié)構(gòu)。表7所示為根據(jù)第二例光學(xué)系統(tǒng)100的數(shù)字結(jié)構(gòu)。
表6

表6中的符號(hào)與表1中所示的意思相同。本例中，光盤20A的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為790nm，光盤20B的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為655nm。
表7


表7中的符號(hào)與表2中所示的意思相同。在第二例中，物鏡10具有中心區(qū)域11、中間區(qū)域13以及外圍區(qū)域12。外圍區(qū)域12具有四個(gè)環(huán)形區(qū)域C1～C4。中間區(qū)域13具有七個(gè)環(huán)形區(qū)域S1～S7。
在表7中，有中心區(qū)域11、中間區(qū)域13和外圍區(qū)域12中衍射結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。高度范圍h＝0～1.200表示中心區(qū)域11，高度范圍h＝1.200～1.209表示環(huán)形區(qū)域S1，高度范圍h＝1.209～1.220表示環(huán)形區(qū)域S2，高度范圍h＝1.220～1.229表示環(huán)形區(qū)域S3，高度范圍h＝1.229～1.240表示環(huán)形區(qū)域S4，高度范圍h＝1.240～1.249表示環(huán)形區(qū)域S5，高度范圍h＝1.249～1.260表示環(huán)形區(qū)域S6，高度范圍h＝1.260～1.269表示環(huán)形區(qū)域S7，高度范圍h＝1.269～1.326表示環(huán)形區(qū)域C1，高度范圍h＝1.326～1.390表示環(huán)形區(qū)域C2，高度范圍h＝1.390～1.445表示環(huán)形區(qū)域C3，高度范圍h＝1.445～1.500表示環(huán)形區(qū)域C4。
在第二例中，校準(zhǔn)鏡50的#1和#2表面以及物鏡10的第一表面10a(#3)和第二表面10b(#4)為非球面。
表8為校準(zhǔn)鏡50中#1和#2表面以及物鏡10中第一表面10a(#3)和第二表面10b(#4)的非球面系數(shù)和圓錐系數(shù)。
表8



如表8所示，所有的環(huán)形區(qū)域S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、C1、C2、C3和C4均具有不同的非球面形狀。中間區(qū)域13以及外圍區(qū)域12中的衍射結(jié)構(gòu)由表7中的高度H以及表8中的d_偏移來(lái)表示。對(duì)于光盤20A的激光束，中間區(qū)域13的透射率對(duì)內(nèi)部區(qū)域11的透射率比率是6.8％。
表9為物鏡10中第一表面10a上中心區(qū)域11所帶來(lái)的光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。
表9中心區(qū)域P2 0.000.
P4 -5.090P6 -0.920P8 0.000表10所示為光源30A和30B所發(fā)出的每個(gè)激光束在中心區(qū)域11中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差、在中間區(qū)域13中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差以及在外圍區(qū)域12中相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差。也就是說(shuō)，對(duì)于衍射結(jié)構(gòu)中的相連的兩個(gè)環(huán)形區(qū)域來(lái)說(shuō)，表10中的每一個(gè)數(shù)值均表示外面的環(huán)形區(qū)域相對(duì)于中心環(huán)形區(qū)域所增加的光程長(zhǎng)度。
表10


如表10所示，中間區(qū)域13在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使每一個(gè)環(huán)形區(qū)域給光源30A發(fā)出的激光束所帶來(lái)的光程差等于光源30A所發(fā)出激光束波長(zhǎng)的2.5倍。也就是說(shuō)，當(dāng)標(biāo)度2.5由N+0.5表示時(shí)，其中的N為2。采用這種結(jié)構(gòu)能夠得到很強(qiáng)的散射來(lái)自光源30A的激光束的效果。
如表7所示，在中間區(qū)域13中的每一條環(huán)形區(qū)域的寬度為0.009mm或者是0.010mm。因此，也就是說(shuō)使整個(gè)中間區(qū)域13的尺寸是相對(duì)較小的，也能使中間區(qū)域13獲得足夠的干涉效果，這是因?yàn)榧す馐植荚谥虚g區(qū)域13中的多條環(huán)形區(qū)域上。
在本例中，用來(lái)滿足光盤20A和20B之間的兼容性的光學(xué)結(jié)構(gòu)(也就是說(shuō)，衍射結(jié)構(gòu))形成在第一表面10a上。此外，中間區(qū)域13的寬度W為0.069mm(W＝0.069mm)，焦距f在適用于光盤20A的波長(zhǎng)下為2.52mm(f＝2.52mm)，物鏡10對(duì)光盤20A的放大倍率為-0.0009(M＝-0.0009)。在這種情況下，W/{(1-M)f}為0.0274，因此第二例滿足條件(2)。
如果根據(jù)第二例采用的物鏡10，也就是說(shuō)使光盤20A相對(duì)于垂直光軸的平面存在一個(gè)相對(duì)較小的傾斜，上述高強(qiáng)度光線中也會(huì)有一部分未穿過(guò)中心區(qū)域11的光線因其穿過(guò)中間區(qū)域13而不是外圍區(qū)域12，而被充分散射。
因此，根據(jù)第二例，防止部分高強(qiáng)度光線入射到第一接收部分60A的子傳感器62和63上變得可能。因此，當(dāng)使用光盤20A的時(shí)候，TE信號(hào)上的干擾水平可以被充分地降低。
圖5所示為光盤20A相對(duì)于垂直于光軸的表面的傾斜角度θ與TE信號(hào)上干擾水平的關(guān)系曲線。在圖5中，實(shí)線所指示的曲線表示根據(jù)第二例當(dāng)物鏡10使用的時(shí)候所形成的關(guān)系曲線。為了進(jìn)行對(duì)比，圖5中還顯示了由虛線所表示的當(dāng)使用常規(guī)物鏡的時(shí)候所形成的曲線。
從圖5可以看出，通過(guò)根據(jù)第二例使用物鏡10，那么TE信號(hào)上的干擾水平相對(duì)于常規(guī)物鏡可以被充分地減少。
如表10所示，中間區(qū)域13產(chǎn)生光程差，所形成的每一個(gè)光程差基本上都等于光源30B發(fā)出激光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍。因此，從光源30B發(fā)出的激光束不會(huì)被中間區(qū)域13散射，其會(huì)穿過(guò)中間區(qū)域13，并有助于在光盤20B上形成射束點(diǎn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)記錄密度相對(duì)較低的光盤相對(duì)于準(zhǔn)確位置有所偏斜時(shí)所引起的不需要的光線能夠有效地得到抑制。因此，當(dāng)使用記錄密度相對(duì)較低的光盤時(shí)候，對(duì)TE信號(hào)所產(chǎn)生的干擾可以被充分的壓縮。
盡管本發(fā)明參考一定的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本發(fā)明還可以存在其它的實(shí)施例。
例如，在上述實(shí)施例中，用來(lái)滿足光盤20A和20B之間兼容性的光學(xué)結(jié)構(gòu)(也就是說(shuō)，衍射結(jié)構(gòu))是在物鏡10的第一表面10a上形成的。實(shí)際上，這個(gè)用來(lái)滿足兼容性需要的光學(xué)結(jié)構(gòu)也能在物鏡10的第二表面10b上形成。
作為選擇，用來(lái)滿足兼容性需要的光學(xué)結(jié)構(gòu)也可形成在校準(zhǔn)鏡50的一個(gè)表面上。此外，用來(lái)滿足兼容性需要的光學(xué)結(jié)構(gòu)還可形成在光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)光學(xué)元件上。
上述實(shí)施例以舉例的方式列出了焦距、設(shè)計(jì)波長(zhǎng)以及NA這些光學(xué)參數(shù)的數(shù)值。在沒(méi)有脫離本發(fā)明構(gòu)思的范圍的情況下，還可采用光學(xué)參數(shù)的其它數(shù)值。
例如，物鏡在結(jié)構(gòu)上可以具有相對(duì)高一些的數(shù)字孔徑如0.50或更高以便用于可寫(xiě)光盤20A。還有，物鏡在結(jié)構(gòu)上還可以具有更高一些的數(shù)字孔徑如0.62或更高以便用于光盤20B。
在本實(shí)施例中，衍射結(jié)構(gòu)是直接形成于物鏡10的第一表面10a上的。然而，也可采用其它的結(jié)構(gòu)形式。如，物鏡中對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中間區(qū)域的區(qū)域上可覆上一層膜，該覆膜具有上述中間區(qū)域13中衍射結(jié)構(gòu)的功能(也就是說(shuō)，波長(zhǎng)的選擇性)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤，該光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)光源單元，至少能發(fā)射出具有不同波長(zhǎng)的兩種光束，該兩種光束分別對(duì)應(yīng)于第一和第二光盤；一個(gè)物鏡，用來(lái)分別將所述至少的兩種光束匯聚到至少兩類光盤的數(shù)據(jù)記錄面上；以及一個(gè)光電檢測(cè)器，具有一個(gè)主傳感器和子傳感器，主傳感器用來(lái)接收從光盤側(cè)面返回的光線中的主光束，子傳感器用來(lái)接收從光盤側(cè)面返回的光線中的子光束；其中所述光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)光學(xué)表面以便滿足至少兩類光盤之間的兼容性，所述光學(xué)表面布置在光源單元和其中一個(gè)光盤之間；其中所述光學(xué)表面包括一個(gè)包含有物鏡光軸的中心區(qū)域，用來(lái)滿足第一光盤的數(shù)字孔徑；一個(gè)外圍區(qū)域，位于中心區(qū)域的外側(cè)，以滿足第二光盤的數(shù)字孔徑；以及一個(gè)中間區(qū)域，位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍；其中，波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在所述中間區(qū)域的透射率要低于所述中心區(qū)域的透射率；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于所述垂直于物鏡光軸的一個(gè)平面偏斜一定微小角度，那么穿過(guò)所述中間區(qū)域的一部分返回光線在所述光電檢測(cè)器的子傳感器上的強(qiáng)度會(huì)降低，因此這部分返回光線不會(huì)對(duì)子傳感器的光接收操作產(chǎn)生干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于波長(zhǎng)適用于至少兩類光盤中的非第一光盤的光束在所述中間區(qū)域中的透射率與所述中心區(qū)域和所述外圍區(qū)域的透射率相同；當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)所述中心區(qū)域、所述中間區(qū)域以及所述外圍區(qū)域的光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在所述中間區(qū)域的透射率大約是波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束在所述中心區(qū)域的透射率的一半或少于一半。
5.一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤；該光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)光源單元，其至少能發(fā)射出具有不同波長(zhǎng)的兩種光束，該兩種光束分別對(duì)應(yīng)于第一和第二光盤；一個(gè)物鏡，其分別將所述至少的兩種光束匯聚到至少兩類光盤的數(shù)據(jù)記錄面上；以及一個(gè)光電檢測(cè)器，具有一個(gè)主傳感器和子傳感器，主傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的主光束，子傳感器用來(lái)接收來(lái)自光盤側(cè)面的返回光線中的子光束；其中所述光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)光學(xué)表面以便滿足至少兩類光盤之間的兼容性，所述光學(xué)表面布置在所述光源單元和其中一個(gè)光盤之間；其中所述光學(xué)表面包括一個(gè)包含有所述物鏡光軸的中心區(qū)域，用來(lái)滿足第一光盤的數(shù)字孔徑；一個(gè)外圍區(qū)域，位于所述中心區(qū)域的外側(cè)以滿足第二光盤的數(shù)字孔徑；以及一個(gè)中間區(qū)域，位于所述外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍；其中所述中間區(qū)域具有多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域以便使入射光束形成光程差。在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，產(chǎn)生在相鄰環(huán)形區(qū)域之間每個(gè)光程差的絕對(duì)值為適用于第一光盤的光束的波長(zhǎng)的N+0.5倍，N自然數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直于所述物鏡光軸的平面偏斜一個(gè)微小角度，那么穿過(guò)所述中間區(qū)域的一部分返回光線的強(qiáng)度在所述光電檢測(cè)器的子傳感器上會(huì)降低，這樣這部分返回光線不會(huì)對(duì)子傳感器的光接收操作產(chǎn)生干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于N小于或等于5。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于產(chǎn)生在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中的相鄰環(huán)形區(qū)域之間的光程差是適用于至少兩類光盤中的非第一類光盤的光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍，并且該整數(shù)不為零；當(dāng)使用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域重復(fù)著這樣的一對(duì)區(qū)域，該對(duì)區(qū)域所形成的光程差的符號(hào)彼此不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凸面的尺寸均大于許多這些細(xì)小環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凹面的尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域投影到垂直于所述光學(xué)系統(tǒng)參考軸的一個(gè)平面上時(shí)，其中每一個(gè)細(xì)小環(huán)形區(qū)域的寬度Wz均滿足以下的條件0.005mm≤Wz≤0.020mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件
0.0035＜{W·(φ2/φ1)}/{(1-M)·f}＜0.0350(1)其中W(mm)表示所述中間區(qū)域投影到垂直于所述光學(xué)系統(tǒng)參考軸的一個(gè)平面時(shí)所述中間區(qū)域的寬度；f(mm)表示光線波長(zhǎng)適用于第一光盤的所述物鏡的焦距；M表示所述物鏡在使用第一光盤時(shí)的放大倍率；φ1(mm)表示所述中心區(qū)域的直徑；φ2(mm)表示入射到所述中心區(qū)域的光束的直徑，該直徑φ2是在所述物鏡的光源側(cè)表面測(cè)得的。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述用來(lái)滿足兼容性的光學(xué)表面在所述物鏡的一個(gè)表面上形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述中間區(qū)域與所述中心區(qū)域鄰接。
15.一種物鏡，適用于一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤；所述物鏡的一個(gè)表面包括一個(gè)包含有所述物鏡光軸的中心區(qū)域，用來(lái)滿足第一光盤數(shù)字孔徑的需要；一個(gè)外圍區(qū)域，位于所述中心區(qū)域的外側(cè)，以滿足第二光盤數(shù)字孔徑的需要；以及一個(gè)中間區(qū)域，位于所述外圍區(qū)域中并且在所述中心區(qū)域的外圍；其中，具有適用于第一光盤的波長(zhǎng)的光束的透射率在所述中間區(qū)域比所述中心區(qū)域的透射率要低。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝还獗P進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直所述物鏡光軸的一個(gè)平面偏斜一個(gè)細(xì)小的角度，那么從光盤側(cè)面返回的一部分光線會(huì)入射到所述中間區(qū)域，并且?guī)缀跛腥肷涞剿鲋虚g區(qū)域的返回光線均會(huì)被所述中間區(qū)域屏蔽。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有適用于至少兩類光盤中的非第一光盤的波長(zhǎng)的光束，在所述中間區(qū)域中的透射率與所述中心區(qū)域和所述外圍區(qū)域的透射率相同；當(dāng)使用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)所述中心區(qū)域、所述中間區(qū)域以及所述外圍區(qū)域的光束。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有適用于第一光盤的波長(zhǎng)的光束在所述中間區(qū)域的透射率，是具有適用于第一光盤的波長(zhǎng)的光束在所述中心區(qū)域的透射率的一半。
19.一種物鏡，適用于一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤，所述物鏡的一個(gè)表面包括一個(gè)包含有所述物鏡光軸的中心區(qū)域，用來(lái)滿足第一光盤數(shù)字孔徑的需要；一個(gè)外圍區(qū)域，位于所述中心區(qū)域的外側(cè)，以滿足第二光盤數(shù)字孔徑的需要；以及一個(gè)中間區(qū)域，位于所述外圍區(qū)域中并且在所述中心區(qū)域的外圍；其中所述中間區(qū)域具有多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域以便使入射光束形成光程差，在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰兩個(gè)環(huán)形區(qū)域之間光程差的絕對(duì)值為波長(zhǎng)適用于第一光盤的光束的波長(zhǎng)的N+0.5倍(N自然數(shù))；
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝还獗P正在進(jìn)行復(fù)制操作時(shí)，如果第一光盤相對(duì)于垂直所述物鏡光軸的一個(gè)平面偏斜一個(gè)細(xì)小的角度，那么從光盤側(cè)面返回的一部分光線會(huì)入射到所述中間區(qū)域，并且這部分入射到所述中間區(qū)域的返回光線會(huì)被所述中間區(qū)域大量散射。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于N小于或等于5。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于在多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域中，相鄰環(huán)形區(qū)域之間光程差是適用于至少兩類光盤中的非第一類光盤的光束波長(zhǎng)的整數(shù)倍，并且該整數(shù)不為零；當(dāng)采用至少兩類光盤中的非第一光盤時(shí)，可利用那些適用于所述至少兩類光盤中的非第一光盤并穿過(guò)所述中心區(qū)域、中間區(qū)域以及外圍區(qū)域的光束。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于許多細(xì)小的環(huán)形區(qū)域重復(fù)著這樣的一對(duì)區(qū)域許多細(xì)小的環(huán)形區(qū)域重復(fù)著這樣的一對(duì)區(qū)域，所述區(qū)域形成的光程差的符號(hào)彼此不同。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凸面的尺寸均大于許多這些細(xì)小環(huán)形區(qū)域的每一個(gè)凹面的尺寸。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)多個(gè)細(xì)小的環(huán)形區(qū)域投影到垂直于物鏡光軸的一個(gè)平面上時(shí)，其中每一個(gè)細(xì)小環(huán)形區(qū)域的寬度Wz均滿足以下的條件0.005mm≤Wz≤0.020mm。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述物鏡滿足以下條件
0.0035＜{W/{(1-M)·f}＜0.0350(2)其中W(mm)表示所述中間區(qū)域投影到垂直所述物鏡的一個(gè)平面時(shí)該中間區(qū)域的寬度；f(mm)表示光線波長(zhǎng)適用于第一光盤的所述物鏡的焦距；M表示物鏡在使用第一光盤時(shí)的放大倍率。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述中間區(qū)域與所述中心區(qū)域鄰接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到多個(gè)光盤上/或從多個(gè)光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的兩類光盤包括第一光盤以及記錄密度高于第一光盤的第二光盤。該光學(xué)系統(tǒng)帶有一個(gè)用于第一和第二光盤的光源單元；一個(gè)物鏡；以及一個(gè)光電檢測(cè)器。該光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)光學(xué)表面以便滿足至少兩類光盤間的兼容性，該光學(xué)表面位于光源單元和兩個(gè)光盤其中的一個(gè)之間。該光學(xué)表面具有一個(gè)中心區(qū)域，用來(lái)滿足第一光盤的數(shù)字孔徑；一個(gè)外圍區(qū)域，其數(shù)字孔徑適用于第二光盤；以及一個(gè)中間區(qū)域，位于外圍區(qū)域中并且在中心區(qū)域的外圍。具有適用于第一光盤的波長(zhǎng)的光束的透射率在中間區(qū)域要低于中心區(qū)域的透射率。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1571039SQ20041003107
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者山中健三, 丸山晃一, 竹內(nèi)修一 申請(qǐng)人:賓得株式會(huì)社