專(zhuān)利名稱(chēng)：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(pán)設(shè)備的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，其中的光盤(pán)設(shè)備用來(lái)將數(shù)據(jù)記錄到覆蓋層厚度不同的多種光盤(pán)，或從覆蓋層厚度不同的多種光盤(pán)復(fù)制數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
記錄有數(shù)字信息和在記錄密度以及覆蓋層厚度上均不相同的各種光盤(pán)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，DVD(數(shù)字化多媒體盤(pán))的記錄密度要高于CD(光盤(pán))和CD-R(可記錄式光盤(pán))，其覆蓋層厚度要薄于CD或CD-R的覆蓋層厚度。
由于CD(CD-R)與DVD的尺寸及厚度相同，因此最好使普通的光學(xué)拾波器能適用于CD(或CD-R)以及DVD。然而，在光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)中，球面像差會(huì)隨著所用光盤(pán)覆蓋層厚度的變化而變化。也就是說(shuō)，球面像差與所用光盤(pán)的類(lèi)型有關(guān)。因此，為了使光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)能夠適用于CD(CD-R)以及DVD，需要對(duì)CD以及DVD的球面像差進(jìn)行校正。
日本臨時(shí)公開(kāi)文獻(xiàn)JP2000-81566中公開(kāi)了一種光學(xué)拾波器，其在結(jié)構(gòu)上能夠校正由不同類(lèi)光盤(pán)厚度不同所引起的球面像差。該文獻(xiàn)中的光學(xué)拾波器包括一個(gè)物鏡，其表面具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)，從而能夠通過(guò)其衍射作用隨波長(zhǎng)變化的特性來(lái)校正不同覆蓋層厚度所帶來(lái)的球面像差的變化。
通常來(lái)講，這種帶有衍射結(jié)構(gòu)的物鏡制造困難，因此需要使用樹(shù)脂來(lái)形成物鏡。而樹(shù)脂本身存在有光學(xué)特性隨溫度變化的缺點(diǎn)。也就是說(shuō)，由樹(shù)脂構(gòu)成的物鏡存在著光學(xué)特性隨溫度變化而變差的缺點(diǎn)。
日本預(yù)防公開(kāi)HEI-11-337818公開(kāi)了另一類(lèi)光學(xué)拾波器的物鏡。該文獻(xiàn)中的物鏡在結(jié)構(gòu)上能夠通過(guò)其上的衍射結(jié)構(gòu)來(lái)校正溫度變化所帶來(lái)的光學(xué)性能的變化，以及由光盤(pán)覆蓋層厚度變化所帶來(lái)的球面像差的變化。由于該文獻(xiàn)中的物鏡具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)在其已廣泛使用。
然而，JP-11-337818中的物鏡也存在著一個(gè)問(wèn)題需要解決，也就是，當(dāng)使用覆蓋層相對(duì)較厚的CD或CD-R時(shí)，那么相對(duì)于覆蓋層相對(duì)較簿的DVD，系統(tǒng)的工作距離(即，物鏡和光盤(pán)表面之間的距離)會(huì)變短。顯然，采用這種物鏡的光盤(pán)尺寸無(wú)法縮微，因?yàn)镈VD所需的工作距離要比CD(CD-R)所需的工作距離要長(zhǎng)。
工作距離的問(wèn)題特別在便攜式設(shè)備如筆記本電腦的光盤(pán)設(shè)備中非常重要，這是因?yàn)楸銛y式設(shè)備對(duì)縮微技術(shù)方面要求很高。
日本預(yù)防公開(kāi)HEI9-43510公開(kāi)了一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，其在結(jié)構(gòu)上能夠解決上述工作距離的問(wèn)題。該文獻(xiàn)中公開(kāi)的光學(xué)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上能夠在使用DVD時(shí)，使一準(zhǔn)直光束進(jìn)入物鏡從而校正整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差，而在使用CD(CD-R)時(shí)，則使一發(fā)散光束進(jìn)入物鏡。
當(dāng)發(fā)散光束射到物鏡上時(shí)(此時(shí)使用CD)，物鏡所產(chǎn)生的球面像差會(huì)向欠校正的方向變化，而CD覆蓋層所產(chǎn)生的球面像差則會(huì)向過(guò)校正的方向變化。此時(shí)，物鏡所產(chǎn)生的球面像差就會(huì)與CD覆蓋層所產(chǎn)生的球面像差相互抵消。因此，在CD和DVD的情況下均能使球面像差獲得校正。
在使用CD時(shí)，工作距離會(huì)超過(guò)DVD時(shí)的工作距離，這是因?yàn)樵贑D的情況下是發(fā)散光束進(jìn)入物鏡。因此對(duì)于這種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，上述的CD工作距離太短的問(wèn)題就得以解決。
盡管在預(yù)防公開(kāi)HEI-9-43510公開(kāi)的光學(xué)拾波器中，均能對(duì)CD和DVD的球面像差進(jìn)行校正，但由偏軸光線(xiàn)引起的慧形像差會(huì)比準(zhǔn)直光束進(jìn)入物鏡的情況要大。準(zhǔn)直光束特別是在物鏡存在安裝誤差，或者是在物鏡偏離原位在一個(gè)垂直于物鏡光軸的平面內(nèi)進(jìn)行追蹤操作時(shí)更大。下面，物鏡進(jìn)行追蹤時(shí)進(jìn)行的、和/或因定位錯(cuò)誤而引起的“橫向”位移通常由名詞“物鏡位移”來(lái)表示。
如果預(yù)防公開(kāi)HEI-9-43510公開(kāi)的光學(xué)拾波器用于一個(gè)單回播放設(shè)備中，那么該光學(xué)拾波器會(huì)具有很好的性能，因?yàn)閺?fù)制操作所需的成像側(cè)的數(shù)字孔徑(numerical aperture----NA)(其還可表示成“成像側(cè)NA”)相對(duì)較低，因此物鏡所引起的慧形象差能保持在允許的水平之內(nèi)。然而，該光學(xué)拾波器并不適于記錄操作，因?yàn)樵谟涗洸僮飨?，成像?cè)需要具有很高的NA，并且對(duì)像差的校正要求很?chē)?yán)。
日本預(yù)防公開(kāi)HEI2000-338395公開(kāi)了一種用于記錄/復(fù)制的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)在使用CD時(shí)采用有限的物距。該光學(xué)系統(tǒng)具有耦合透鏡，這些耦合透鏡的結(jié)構(gòu)會(huì)在內(nèi)部區(qū)域消除像差，而在周?chē)鷧^(qū)域會(huì)產(chǎn)生像差。當(dāng)相對(duì)于原位沒(méi)有橫向位移時(shí)(即，未發(fā)生物鏡位移時(shí))，穿過(guò)耦合透鏡內(nèi)部區(qū)域的光束(即沒(méi)有像差的光束)會(huì)射到物鏡上。當(dāng)物鏡產(chǎn)生位移時(shí)，穿過(guò)耦合透鏡周?chē)鷧^(qū)域的光束會(huì)射到物鏡上。
當(dāng)物鏡產(chǎn)生位移時(shí)，耦合透鏡的球面像差可用來(lái)抵消物鏡和光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的部分慧形象差。
然而，在文獻(xiàn)JP2000-338395所公開(kāi)的光學(xué)系統(tǒng)中，繞一點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布的慧形象差中僅有一邊抵消。因此，不能對(duì)慧形象差進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦Ｕ＿€有，光學(xué)系統(tǒng)中仍保留有高等位慧形象差。此外，該文獻(xiàn)中公開(kāi)的耦合透鏡制造困難，并且很難對(duì)像差進(jìn)行評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提供的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上能夠兼容多種光盤(pán)，能夠?yàn)楦采w層較厚的光盤(pán)提供足夠長(zhǎng)的工作距離，并且能夠?qū)ο癫钸M(jìn)行充分地校正。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種能夠?qū)Χ囝?lèi)光盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，其中的光盤(pán)包括覆蓋層相對(duì)較厚的第一光盤(pán)和覆蓋層相對(duì)較簿的第二光盤(pán)。該光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)光源，其用來(lái)兼容多種光盤(pán)；第一耦合透鏡，其至少用于第一光盤(pán)；以及物鏡，其用于多種光盤(pán)。
在上述結(jié)構(gòu)中，第一耦合透鏡位于物鏡的光源側(cè)。由多個(gè)光源之一發(fā)射出的、用于第一光盤(pán)的光束穿過(guò)第一耦合透鏡，并作為發(fā)散光束入射到物鏡上，該發(fā)散光束由耦合透鏡給出球面像差。此外，用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差，以及物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的球面像差彼此抵消。此外，當(dāng)物鏡在物鏡光軸的垂直平面內(nèi)移動(dòng)時(shí)，由物鏡移動(dòng)而相對(duì)于物鏡產(chǎn)生位移的發(fā)散光束的球面像差中的慧形象差分量被物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的慧形象差抵消。
采用上述光學(xué)系統(tǒng)，發(fā)散光束會(huì)隨著物鏡位移而相對(duì)于物鏡形成一個(gè)橫向位移的球面像差。由于該橫向位移的球面像差中的慧形象差在方向上與物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的慧形象差相對(duì)，因此當(dāng)物鏡產(chǎn)生位移時(shí)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的慧形象差總量會(huì)充分得到壓縮。
作為選擇，用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差在波陣面延遲量上會(huì)隨著其與耦合透鏡中心軸的距離的增加而變大。
作為選擇，射到物鏡的、用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的發(fā)散度是光源發(fā)射出的所有光束在射到物鏡時(shí)的所有發(fā)散度中最大的一個(gè)。
在特殊情況下，當(dāng)使用第一光盤(pán)時(shí)，物鏡的放大率可滿(mǎn)足以下條件-0.15＜MOBL1＜-0.03 (1)如果MOBL1低于條件(1)中的下限，物鏡所需用來(lái)保證第一光盤(pán)記錄/復(fù)制操作所需圖像側(cè)NA的有效直徑會(huì)太大。因此物鏡的尺寸會(huì)過(guò)大。如果MOBL1大于條件(1)中的上限，DVD和CD之間工作距離差值變小的優(yōu)點(diǎn)會(huì)減小。
作為選擇，該光學(xué)系統(tǒng)可包括一個(gè)用于第二光盤(pán)的第二耦合透鏡，該第二耦合透鏡位于物鏡的光源側(cè)。
作為選擇，第一耦合透鏡也可同時(shí)用于第一光盤(pán)和第二光盤(pán)。
作為選擇，由多個(gè)光源發(fā)射出來(lái)的用于第一光盤(pán)的光束和用于第二光盤(pán)的光束可具有不同的波長(zhǎng)，第一耦合透鏡至少可在其一個(gè)鏡頭表面上具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)，并且，當(dāng)用于第二光盤(pán)的光束穿過(guò)第一耦合透鏡時(shí)，用于第二光盤(pán)沒(méi)有像差的光束可從耦合透鏡出射。
在某一情況下，自第二耦合透鏡出射的、用于第二光盤(pán)的光束可具有一個(gè)大致為平面的波陣面。
作為選擇，當(dāng)使用第二光盤(pán)時(shí)，物鏡的放大率可滿(mǎn)足以下條件
-0.01＜MOBL2＜0.01 (2)當(dāng)條件(2)得到滿(mǎn)足時(shí)，慧形象差和像散可大大降低。
在某一情況下，自第一耦合透鏡出射的、用于第二光盤(pán)的光束可具有一個(gè)大致為平面的波陣面。
在某一特殊情況下，物鏡在結(jié)構(gòu)上在一光束相對(duì)于物鏡光軸傾斜時(shí)不引起慧形象差，其中的光束入射在多種光盤(pán)中除第一光盤(pán)外的一特定類(lèi)型光盤(pán)。
在某一特殊情況下，這種光盤(pán)要求圖像側(cè)數(shù)字孔徑是所有光盤(pán)中最大的一種。
作為選擇，該物鏡滿(mǎn)足以下條件|MOBL1|＞|MREF|其中的MOBL1表示用于第一光盤(pán)、具有第一耦合透鏡所給球面像差的發(fā)散光束入射到物鏡上時(shí)物鏡的放大率。其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束射到物鏡時(shí)，在由物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層引起的球面像差值最接近于零處的物鏡的放大率，其中該假定的發(fā)散光束所具有的波長(zhǎng)適用于第一光盤(pán)。此外，用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差在波陣面延遲量上會(huì)隨著其距離耦合透鏡中心光軸的增長(zhǎng)而增加。
作為選擇，該第一耦合透鏡在結(jié)構(gòu)上可以是一種彎月形透鏡，其凸面位于光盤(pán)側(cè)并滿(mǎn)足下面的條件1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜15.0 (3)其中Ra表示第一耦合透鏡光源側(cè)的曲率半徑，Rb表示第一耦合透鏡光盤(pán)側(cè)的曲率半徑。此外，第一耦合透鏡光源側(cè)和光盤(pán)側(cè)中的一個(gè)表面可以是非球表面，并且在最大有效半徑處有正的最大非球量。
當(dāng)采用滿(mǎn)足條件(3)的這種耦合透鏡時(shí)，可在耦合透鏡發(fā)生位移，離軸光束入射到物鏡上時(shí)，物鏡產(chǎn)生的慧形象差來(lái)抵消耦合透鏡位移所引起的慧形象差。當(dāng)(Ra+Rb)/(Ra-Rb)大于條件(3)的上限時(shí)，盡管耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差有所減少，但像散會(huì)變大。當(dāng)(Ra+Rb)/(Ra-Rb)小于條件(3)的下限時(shí)，耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差減少的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)消弱。
作為選擇，該光學(xué)系統(tǒng)可滿(mǎn)足下面的條件0.15＜(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＜0.55 (4)其中的MOBL1表示的是用于第一光盤(pán)、具有第一耦合透鏡所給球面像差的發(fā)散光束入射到物鏡上時(shí)物鏡的放大率。其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束射到物鏡時(shí)，在由物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層引起的球面像差值最接近于零處的物鏡的放大率，其中的f表示的是第一耦合透鏡的焦距，該假定的發(fā)散光束具有一個(gè)適于第一光盤(pán)的波長(zhǎng)。
如果(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4大于條件(4)的上限時(shí)，耦合透鏡位移所引起的慧形象差降低的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)減少。當(dāng)(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4小于條件(4)的下限時(shí)，盡管耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差有所減少，但像散會(huì)變大。
作為選擇，物鏡可滿(mǎn)足以下條件1.02＜MOBL1/MREF＜1.05 (5)如果MOBL1/MREF大于條件(5)的上限，那么耦合透鏡位移所引起的慧形象差不能明顯地降低，并且物鏡位移產(chǎn)生的慧形象差會(huì)變大。如果MOBL1/MREF小于條件(5)的下限，那么耦合透鏡位移時(shí)物鏡所產(chǎn)生的慧形象差會(huì)太大。
在某一情況下，第一耦合透鏡可滿(mǎn)足以下條件-1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜7.0 (6)其中Ra表示第一耦合透鏡光源側(cè)的曲率半徑，Rb表示第一耦合透鏡光盤(pán)側(cè)的曲率半徑。此外，第一耦合透鏡光源側(cè)和光盤(pán)側(cè)的每一個(gè)表面均可是非球表面，并且在最大有效直徑處的非球量為正值。
當(dāng)耦合透鏡的兩個(gè)表面均為非球面時(shí)，耦合透鏡位移時(shí)耦合透鏡所產(chǎn)生的慧形象差，以及離軸光束入射到物鏡上時(shí)物鏡因耦合透鏡位移而產(chǎn)生的慧形象差會(huì)彼此抵消。
如果(Ra+Rb)/(Ra-Rb)大于條件(6)的上限，盡管耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差有所減少，但像散會(huì)變大。此外，返回的光線(xiàn)(從鏡頭表面反射回來(lái)的光線(xiàn))會(huì)在光源上產(chǎn)生不好的結(jié)果。如果(Ra+Rb)/(Ra-Rb)小于條件(6)的下限，那么使耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差減少的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)消弱，或者是，由耦合透鏡表面位移所產(chǎn)生的慧形象差會(huì)變大。
作為選擇，該光學(xué)系統(tǒng)可滿(mǎn)足以下條件0.30＜(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＜1.00 (7)其中的MOBL1表示的是用于第一光盤(pán)、具有第一耦合透鏡所給球面像差的發(fā)散光束入射到物鏡上時(shí)物鏡的放大率。其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束射到物鏡時(shí)，物鏡和第一光盤(pán)覆蓋層的球面像差最接近于零處的物鏡的放大率，其中的f表示的是第一耦合透鏡的焦距，其中該假定的發(fā)散光束具有一個(gè)適于第一光盤(pán)的波長(zhǎng)。
當(dāng)(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4大于條件(7)的上限時(shí)，耦合透鏡位移所引起的慧形象差降低的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)減少，或者是，由耦合透鏡表面位移所產(chǎn)生的慧形象差會(huì)變大。當(dāng)(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4小于條件(7)的下限時(shí)，盡管耦合透鏡位移所產(chǎn)生的慧形象差可以減少，但像散會(huì)變大。此外，返回的光線(xiàn)(來(lái)自鏡頭表面的反射光線(xiàn))會(huì)在光源上產(chǎn)生不好的結(jié)果。


圖1示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖2為來(lái)自于耦合透鏡、圖1所示第一光盤(pán)的光束的波陣面像差的曲線(xiàn)圖；圖3為耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖4為用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的曲線(xiàn)圖；
圖5為帶有橫向位移波陣面像差的發(fā)散光束由于跟蹤操作而入射到物鏡時(shí)，一發(fā)散光束的像差的分布曲線(xiàn)圖；圖6為由第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖7為在比較例中的一個(gè)由光學(xué)拾波器中的光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于比較例中物鏡位移量所產(chǎn)生的像差量比較例的曲線(xiàn)圖；圖8示意性地展示了本發(fā)明第二實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖9為圖8中所示耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖10為根據(jù)第二實(shí)施例用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖11為用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖12示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖13為圖12中所示耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖14為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖15為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于第三實(shí)施例中物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖16示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖17為、對(duì)于圖16所示第一光盤(pán)，來(lái)自于耦合透鏡的光束的波陣面像差的曲線(xiàn)圖；圖18為用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于第四實(shí)施例中耦合透鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖19為用于第一光盤(pán)的、由耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖20為用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖21為帶有橫向位移波陣面像差的發(fā)散光束由于跟蹤操作而入射到物鏡時(shí)，一發(fā)散光束的像差的分布曲線(xiàn)圖；圖22為用于第一光盤(pán)，由整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖23為在比較例中的一個(gè)由光學(xué)拾波器中的光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于比較例中物鏡位移量所產(chǎn)生的像差量的曲線(xiàn)圖；圖24為第五實(shí)施例中對(duì)于第一光盤(pán)，由耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖25為對(duì)于第一光盤(pán)，相對(duì)于耦合透鏡位移量在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的像差量的曲線(xiàn)圖；圖26為用于第一光盤(pán)的光學(xué)系統(tǒng)中的總球面像差的曲線(xiàn)圖；圖27為對(duì)于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；
圖28為根據(jù)第六實(shí)施例，用于第一光盤(pán)的耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖29為對(duì)于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于耦合透鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖30為對(duì)于第一光盤(pán)的光學(xué)系統(tǒng)中的總球面像差的曲線(xiàn)圖；圖31為對(duì)于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖32示意性地展示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖33為圖32中所示耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖34為第七實(shí)施例中整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于耦合透鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖35為光學(xué)系統(tǒng)中的總球面像差的曲線(xiàn)圖；圖36為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于第七實(shí)施例中物鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖37示意性地展示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)；圖38為圖37中所示用于第一光盤(pán)的耦合透鏡所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖；圖39為用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于耦合透鏡位移量的曲線(xiàn)圖；圖40為用于第一光盤(pán)的光學(xué)系統(tǒng)中總球面像差的曲線(xiàn)圖；以及圖41為第八實(shí)施例中用于第一光盤(pán)的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡位移量的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參見(jiàn)附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
下面所述的每一個(gè)系統(tǒng)均用于一個(gè)光學(xué)拾波器中以便對(duì)多種光盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄或從多種光盤(pán)復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的光盤(pán)包括覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)如CD或CD-R以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)如DVD或DVD-R。在本申請(qǐng)文件中，這種光學(xué)拾波器經(jīng)常被表示為“一種對(duì)多種光盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄或從多種光盤(pán)復(fù)制數(shù)據(jù)的光學(xué)拾波器”。
第一實(shí)施例圖1示意性地展示了本發(fā)明第一實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)100。如圖1所示，光學(xué)系統(tǒng)100包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP1，其用來(lái)對(duì)覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)D1(如，CD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制；以及一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP2，其用來(lái)對(duì)覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)D2(如，DVD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制。
光學(xué)系統(tǒng)OP1包括一個(gè)光源11、分支光學(xué)元件17、耦合透鏡12、分光鏡15、物鏡16以及光接受體18。光學(xué)系統(tǒng)OP2包括光源13、分支光學(xué)元件19、耦合透鏡14、分光鏡15、物鏡16以及光接受體20。光學(xué)系統(tǒng)OP1和光學(xué)系統(tǒng)OP2中均用到分光鏡15和物鏡16。
表1所示為第一實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP1的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表1中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP1的放大率，MOBL1表示光學(xué)系統(tǒng)OP1中物鏡16的放大率。在光學(xué)系統(tǒng)OP1中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.51，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)(即，對(duì)光盤(pán)D1進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制所需的波長(zhǎng))為780nm。
表1MALL1-0.1929MOBL1-0.0814設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào) rd n v#0 8.60#1104.0001.20 1.54455.7#2 -9.400 1.00#3 4.00 1.51664.2#4 5.18#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.54455.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.54455.7#6 -6.000 0.99#7 1.20 1.58529.9#8在表1中，“表面號(hào)”表示的是從光源11開(kāi)始，分配給光學(xué)系統(tǒng)OP1中光學(xué)表面的表面號(hào)數(shù)。#0表示光源11。#1和#2分別是指耦合透鏡12的前表面(光源側(cè))和后表面12a(光盤(pán)側(cè))。#3和#4分別是指分光鏡15光源側(cè)的表面和物鏡側(cè)的表面。
#4和#5分別是指物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別是指光盤(pán)D1覆蓋層的表面和光盤(pán)D1數(shù)據(jù)記錄層的表面。
“r”表示各鏡頭表面在其光軸處的曲率半徑(單位mm)，“d”表示鏡頭厚度或者是一光學(xué)元件和下一個(gè)光學(xué)元件之間的間距，“n”表示各個(gè)透鏡對(duì)d射線(xiàn)(588nm)的折射系數(shù)，“v”表示各個(gè)透鏡對(duì)d射線(xiàn)的Abbe數(shù)(阿貝數(shù))。這些字符的意思解釋還可適用于下面各個(gè)實(shí)施例中用來(lái)表示光學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表格。
如表1所示，物鏡16的前表面(#5)包括一個(gè)內(nèi)部區(qū)域以及一個(gè)位于內(nèi)部區(qū)域之外的外部區(qū)域，其中的內(nèi)部區(qū)域在距離光軸高度小于1.30mm的區(qū)域內(nèi)形成。內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域具有不同的結(jié)構(gòu)。耦合透鏡12的前表面(#1)是一個(gè)球狀表面。
耦合透鏡12的后表面12a(#2)、物鏡16的前表面(#5)以及物鏡16的后表面(#5)均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的非球表面，該旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的非球表面可由下式來(lái)表示x(h)=ch21+1-(1+K)c2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>其中的X(h)表示SAG量，即非球表面上距離光軸高度為h的一點(diǎn)與非球表面在光軸處相切表面之間的距離。符號(hào)c表示光軸處的曲率(1/r)，K為圓錐系數(shù)，A4、A6、A8、A10以及A12分別為第4、6、8、10、12階非球面系數(shù)。
在本說(shuō)明書(shū)中，當(dāng)非球表面相對(duì)于原狀在光盤(pán)側(cè)移動(dòng)時(shí)，非球面值為正值。非球表面的基本形式是指具有等于非球表面光軸上的非球表面曲率r的曲率的非球表面。
表2為耦合透鏡12后表面12a(#2)、物鏡16前表面(#5)以及物鏡16后表面(#6)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。如表2所示，物鏡16前表面內(nèi)部區(qū)域的系數(shù)和外周區(qū)域的系數(shù)彼此獨(dú)立確定。
表2表面號(hào)#2#5(h＜1.30) #5(h＞＝1.30) #6K 0.0000 -0.500-0.5000.0000A048.5000E-04 -6.4900E-041.1767E-02 3.4870E-02A066.6000E-049.6020E-04 -3.1890E-03-5.6500E-03A080.0000E+00 -8.3440E-043.0700E-04-4.9590E-03A100.0000E+005.9340E-04 -6.0900E-05 2.5000E-03A120.0000E+00 -2.9380E-04 -1.8560E-04-3.7200E-04在物鏡16前表面#5的外周區(qū)域形成有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)(即，衍射鏡結(jié)構(gòu))。該衍射結(jié)構(gòu)由以下這個(gè)光程差函數(shù)Φ(h)確定Φ(h)＝(P2h2+P4h4+P6h6+...)×m×λ其中P2P4P6分別是二階、四階以及六階系數(shù)，h表示物鏡衍射結(jié)構(gòu)上一點(diǎn)到光軸的距離，m表示衍射的階數(shù)，λ表示工作波長(zhǎng)。光程差Φ(h)表示的是假定的、不穿過(guò)衍射結(jié)構(gòu)的光線(xiàn)與衍射結(jié)構(gòu)在距離光軸高度為h處所衍射的光線(xiàn)之間的光程差。換句話(huà)說(shuō)，光程差Φ(h)表示由衍射結(jié)構(gòu)衍射的每一束光線(xiàn)的附加光程。
表3示出了施加在物鏡前表面(#5)的外周區(qū)域上的光程差Φ(h)的系數(shù)值。在該實(shí)施例及在下面的實(shí)施例中，衍射級(jí)數(shù)m為1。
表3
表面號(hào)#5(h＞＝1.30)(外周區(qū)域)P02 -6.2640E+00P04 9.4800E+00P06 -3.4100E+00P08 0.0000E+00表4所示為第一實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP2的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表4中，MALL2表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP2的放大率，MOBL2表示光學(xué)系統(tǒng)OP2中物鏡16的放大率。在光學(xué)系統(tǒng)OP2中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.65，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)(即，對(duì)光盤(pán)D2進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制所需的波長(zhǎng))為650nm。
表4MALL2-0.1456MOBL2-0.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng)650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào) r d nv#0 15.28#1 104.000 1.20 1.544 55.7#2 -9.400 1.00#3 4.00 1.516 64.2#4 5.00#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 1.17#7 0.60 1.585 29.9#8 -在表4中，“表面號(hào)”表示的是從光源13開(kāi)始，分配給光學(xué)系統(tǒng)OP2中各個(gè)光學(xué)表面的表面號(hào)數(shù)。#0表示光源13。#1和#2分別是指耦合透鏡14的前表面(光源側(cè))和后表面14a(光盤(pán)側(cè))。#3和#4分別是指分光鏡15光源側(cè)的表面和物鏡側(cè)的表面。
#4和#7分別是指物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別是指光盤(pán)D2覆蓋層的表面和光盤(pán)D2數(shù)據(jù)記錄層的表面。耦合透鏡14的前表面(#1)是球狀表面。
耦合透鏡14的后表面14a(#2)是非球面。表5所示為耦合透鏡14的后表面14a(#2)的圓錐系數(shù)以及非球面系數(shù)。
表5表面號(hào) #2K0.0000A04 1.0670E-04A06 9.5500E-07A08 0.0000E+00A10 0.0000E+00A12 0.0000E+00光源11和13的振蕩頻率分別等于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)780nm和650nm。
光源11發(fā)射出來(lái)的光束穿過(guò)耦合透鏡12，然后入射到分光鏡15上。耦合透鏡12在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使后表面12a出來(lái)的光束變成一束具有球面像差的發(fā)散光束，其中的波陣面延遲量會(huì)隨著距離光軸(即中心軸)長(zhǎng)度的增加而變大。
圖2為來(lái)自于耦合透鏡12的光束的波陣面像差的曲線(xiàn)圖。盡管來(lái)自于耦合透鏡12的光束的波陣面實(shí)際上具有的形狀對(duì)應(yīng)于球波分量和像差分量，但在圖2中為了簡(jiǎn)化僅展示了像差分量。在圖2中(以及類(lèi)似展示有耦合透鏡波陣面像差的示圖中)，垂直軸表示瞳孔坐標(biāo)，水平軸表示波陣面像差量。
如圖2中粗點(diǎn)劃線(xiàn)所示，來(lái)自耦合透鏡的光束所給出波陣面像差，其像差相對(duì)于光束中心軸對(duì)稱(chēng)分布。當(dāng)物鏡位于原位時(shí)，位于瞳孔坐標(biāo)為±1.0之內(nèi)的光束均入射到物鏡到16上。
來(lái)自耦合透鏡12的光束由分光鏡15反射并入射到物鏡16上。當(dāng)光束入射到處于原位的物鏡16上時(shí)，物鏡16會(huì)將光束在光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上匯聚形成一個(gè)合適合適尺寸的聚束點(diǎn)。
在光學(xué)系統(tǒng)OP2中，光源13發(fā)射出來(lái)的光束經(jīng)耦合透鏡14轉(zhuǎn)換成一準(zhǔn)直光束，其穿過(guò)分光鏡15后入射到物鏡16上。在光學(xué)系統(tǒng)OP2中，耦合透鏡14用作準(zhǔn)直透鏡。耦合透鏡14不會(huì)給穿過(guò)其中的光束帶來(lái)像差。
當(dāng)沒(méi)有像差的光束入射到處于原位的物鏡16上時(shí)，物鏡16會(huì)將光束在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上匯聚形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)合適尺寸。
如下所述，光學(xué)系統(tǒng)OP1在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使耦合透鏡12所引起的球面像差，與物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差能夠彼此抵消。圖3所示為耦合透鏡12所形成的球面像差的曲線(xiàn)圖。在圖3中(以及下面用來(lái)表示耦合透鏡球面像差的類(lèi)似附圖中)，垂直軸表示耦合透鏡12后表面12a上到光軸的高度(單位mm)，水平軸表示的是發(fā)散光束虛像上的球面像差(單位mm)。如圖3所示，耦合透鏡12引起的球面像差處于過(guò)校正狀態(tài)。
在圖3(以及下面表示耦合透鏡球面像差的類(lèi)似附圖)中，盡管耦合透鏡12后表面12a的有效直徑為0.90mm，但該曲線(xiàn)圖展示的是后表面12a的最大直徑的整個(gè)范圍(1.80mm)。
物鏡16在結(jié)構(gòu)上，其放大系數(shù)MOBL1的絕對(duì)值要大于放大系數(shù)MREF，該放大系數(shù)MREF當(dāng)假定的、等同于沒(méi)有像差的發(fā)散光束入射到物鏡16時(shí)使光盤(pán)D1數(shù)據(jù)記錄層上的球面像差與零最接近(即，最小)。在本實(shí)施例中，該MREF為一0.0725，如表1所示，MOBL1為-0.0814。因此，通過(guò)將放大系數(shù)MOBL1的絕對(duì)值設(shè)定大于放大系數(shù)MREF的絕對(duì)值，物鏡16以及光盤(pán)D1的覆蓋層所引起的球面像差就會(huì)設(shè)定在欠校正狀態(tài)下，并且從物鏡16到物鏡16所形成的圖像的工作距離就能變長(zhǎng)。
圖4為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP1的球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖4所示，圖3中耦合透鏡12所引起的球面像差能在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP1中得到充分校正。
在光學(xué)系統(tǒng)OP2中，當(dāng)來(lái)自于耦合透鏡14的、沒(méi)有像差的準(zhǔn)直光束入射到物鏡16上時(shí)，處于原位的物鏡16經(jīng)球面像差校正后在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成了一個(gè)合適合適尺寸的聚束點(diǎn)。
下面來(lái)解釋光學(xué)系統(tǒng)100所引起慧形象差的結(jié)構(gòu)。這里可能存在這樣一種情況，即當(dāng)來(lái)自于耦合透鏡14的準(zhǔn)直光束入射到物鏡上時(shí)，準(zhǔn)直光束的中心軸會(huì)因光學(xué)系統(tǒng)OP1光路中折鏡(圖中未示出)的安裝誤差而相對(duì)于物鏡16的光軸相傾斜。為此，當(dāng)來(lái)自于耦合透鏡14的準(zhǔn)直光束相對(duì)于物鏡16的光軸相傾斜時(shí)，物鏡16的結(jié)構(gòu)應(yīng)能對(duì)所產(chǎn)生的慧形象差進(jìn)行充分地校正。
與上述情況相似，這里還可能存在另一種情況，即當(dāng)發(fā)散光束入射到物鏡16上時(shí)，物鏡16的中心軸會(huì)相對(duì)于物鏡16的光軸相傾斜。為此，當(dāng)入射到物鏡16上的發(fā)散光束傾斜時(shí)，物鏡16的結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選能對(duì)所產(chǎn)生的慧形象差進(jìn)行充分地校正。
應(yīng)該注意到和光學(xué)系統(tǒng)OP2的情況相比，在光學(xué)系統(tǒng)OP1的情況下，物鏡16入射光束所允許的傾斜范圍相對(duì)較大，這是因?yàn)槲镧R16在對(duì)光盤(pán)D1(如，CD)進(jìn)行記錄/復(fù)制時(shí)所需的圖像側(cè)NA要小于對(duì)光盤(pán)D2(如，DVD)進(jìn)行記錄/復(fù)制時(shí)所需的圖像側(cè)NA。
因此，物鏡16所需的、對(duì)來(lái)自耦合透鏡12的發(fā)散光束進(jìn)行像差校正的精度可設(shè)定小于物鏡16所需的、對(duì)來(lái)自耦合透鏡14的準(zhǔn)直光束進(jìn)行像差校正的精度。
從光盤(pán)D1數(shù)據(jù)記錄層反射回來(lái)的光束可沿著光源11到光盤(pán)D1的相同光路前進(jìn)到分支光學(xué)元件17。分支光學(xué)元件17具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)以便將來(lái)自光盤(pán)D1的光束導(dǎo)向光接受體18。光接受體18根據(jù)入射到其上的光束而生成一個(gè)電信號(hào)從而將該電信號(hào)發(fā)送到一個(gè)信號(hào)處理單元(圖中未示出)以便根據(jù)光接受體18所形成的電信號(hào)生成一個(gè)復(fù)制信號(hào)、一個(gè)聚焦誤差信號(hào)、一個(gè)跟蹤誤差信號(hào)等。
從光盤(pán)D2數(shù)據(jù)記錄層反射回來(lái)的光束可沿著光源13到光盤(pán)D2的相同光束的光路前進(jìn)到分支光學(xué)元件19。分支光學(xué)元件19具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)以便將來(lái)自光盤(pán)D2的光束導(dǎo)向光接受體20。光接受體20的功能與光接受體18相同。
當(dāng)物鏡16為了跟蹤操作從原位橫向位移時(shí)(即當(dāng)物鏡出現(xiàn)位移時(shí))，由耦合透鏡12所形成的光源11的圖像，從物鏡16看去，會(huì)從物鏡16的光軸發(fā)生位移。此時(shí)，由于來(lái)自耦合透鏡12的發(fā)散光束變成了物鏡16的離軸光線(xiàn)，物鏡16以及光盤(pán)D1的覆蓋層會(huì)形成的一個(gè)慧形象差。為此，本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)100在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能校正物鏡16跟蹤操作所產(chǎn)生的慧形象差。
當(dāng)物鏡16為了跟蹤操作而橫向位移時(shí)，具有耦合透鏡12之瞳孔坐標(biāo)范圍(其與瞳孔坐標(biāo)范圍相差±1.0)的光束入射到物鏡16上。例如，當(dāng)具有耦合透鏡12之-0.8到+1.2瞳孔坐標(biāo)范圍的光束因跟蹤操作入射物鏡16上時(shí)，入射到物鏡16上的發(fā)散光束的波陣面像差的分布即如圖2中的細(xì)實(shí)線(xiàn)(SA位移線(xiàn))所示。也就是說(shuō)，當(dāng)物鏡16橫向位移時(shí)，光束波陣面像差的分布也相對(duì)于物鏡16橫向位移。
圖5為帶有橫向位移波陣面像差的發(fā)散光束因跟蹤操作而入射到物鏡16時(shí)，發(fā)散光束的像差的分布曲線(xiàn)圖。更為特別的是，圖5的曲線(xiàn)圖僅是耦合透鏡12的具有-0.8到+1.2瞳孔坐標(biāo)范圍的發(fā)散光束入射到物鏡16上的一例情況。
如圖5所示，橫向位移的波像差可分成慧形象差分量(由點(diǎn)劃線(xiàn)“CM”表示)和球面像差分量(由雙點(diǎn)劃線(xiàn)“SA”表示)。在圖5中，粗點(diǎn)劃線(xiàn)“總和”表示像差的總和，實(shí)線(xiàn)“SA偏移”與圖2所示的相同。細(xì)點(diǎn)劃線(xiàn)“DF”為散焦分量，這一點(diǎn)將在后面解釋。這些符號(hào)也適用于其它表示橫向位移波陣面像差的像差分布附圖。
從圖2可以看出，由耦合透鏡12產(chǎn)生的球面像差在分布上其波陣面延遲會(huì)隨著到光束中心軸距離的增加而變大。這就意味著圖5所示的慧形象差分量和球面像差分量在方向上與物鏡16以及光盤(pán)D1的覆蓋層所引起的慧形象差和球面像差相反。
因此，即使物鏡16因跟蹤操作而橫向位移，物鏡16以及光盤(pán)D1的覆蓋層所引起的慧形象差和球面像差也會(huì)被發(fā)散光束橫向偏移了的球面像差所抵消。
圖6為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP1所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。圖6展示有像差總量(總和)、像散(AS3)、五階慧形象差(CM5)以及三階慧形象差(CM3)。這些符號(hào)也適用于其它表示像差量相對(duì)于物鏡位移量的附圖。
如圖6所示，從低階到高階的慧形象差得到有效地抑制抑制。因此，即使在物鏡位移時(shí)，光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上也能形成合適合適尺寸的聚束點(diǎn)。
為了進(jìn)行對(duì)比，圖7展示了一比較例的光學(xué)拾波器中光學(xué)系統(tǒng)所引起的像差量相對(duì)于物鏡位移量的關(guān)系。除了耦合透鏡12的球面像差得以校正之外，該比較例的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。也就是說(shuō)，該比較例是一種光學(xué)拾波器的常規(guī)的光學(xué)系統(tǒng)。
從圖6和圖7間的比較可以看出，該實(shí)施例的總像差比壓縮比較例的總像差經(jīng)抑制后小于比較例的總像差。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而在光學(xué)系統(tǒng)OP2中橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
如上所述，在多種光盤(pán)具有恒定放大率的常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)中，不同光盤(pán)的工作距離彼此不同。例如，當(dāng)這種常規(guī)的光學(xué)系統(tǒng)中使用的是CD和DVD時(shí)，DVD的工作距離和CD的工作距離之間大約存在一個(gè)0.38mm的差值。DVD和CD之間存在的工作距離較大的差值使得光盤(pán)設(shè)備很難變小。
該實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)100在結(jié)構(gòu)上能夠大大地減少DVD和CD之間的工作距離差，這將在下面解釋。
在光學(xué)系統(tǒng)OP1中，物鏡16的放大率MOBL1滿(mǎn)足以下條件-0.15＜MOBL1＜-0.03 (1)在光學(xué)系統(tǒng)OP2中，物鏡16的放大率MOBL2滿(mǎn)足以下條件-0.01＜MOBL2＜0.01 (2)當(dāng)滿(mǎn)足條件(1)和(2)時(shí)，DVD和CD之間工作距離的差就能變到0.18mm，即常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)中DVD和CD之間工作距離差的一半。
應(yīng)該應(yīng)該注意的是，只要滿(mǎn)足條件(1)，發(fā)散光束就能在光學(xué)系統(tǒng)OP1中實(shí)現(xiàn)光盤(pán)D1的記錄和復(fù)制操作而不需增加所用物鏡的尺寸。只要滿(mǎn)足條件(2)，準(zhǔn)直光束就能實(shí)現(xiàn)光盤(pán)D2的記錄/復(fù)制操作。
如上所述，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，多種光盤(pán)的像差得以有效抑制。即使物鏡16因跟蹤操作而發(fā)生橫向位移時(shí)也就保持這種狀態(tài)。此外，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，由于多種光盤(pán)工作距離之間的差得以大大降低，因此該實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)能夠安裝到一臺(tái)更小巧的光學(xué)拾波器上。
第二實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖8示意性地展示了本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)200。在圖8中，與圖1中部件相類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記，并且這些部件的說(shuō)明也不再重復(fù)。在光學(xué)系統(tǒng)200中，耦合透鏡21用來(lái)代替第一實(shí)施例中的耦合透鏡12和耦合透鏡14。耦合透鏡21布置在光盤(pán)D1(如，CD)所用光學(xué)系統(tǒng)OP21和光盤(pán)D2(如，DVD)所用光學(xué)系統(tǒng)OP22的一條相同光路上。
如圖8所示，光盤(pán)D1所用的光學(xué)系統(tǒng)OP21包括光源11、分支光學(xué)元件17、分光鏡15、耦合透鏡21、物鏡16以及光接受體18。光盤(pán)D2所用的光學(xué)系統(tǒng)OP22包括光源13、分支光學(xué)元件19、分光鏡15、耦合透鏡21、物鏡16以及光接受體20。
表6所示為第二實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP21的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表6中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP21的放大率，MOBL1表示光學(xué)系統(tǒng)OP21中物鏡16的放大率。
表6MALL1-0.2104MOBL1-0.0802設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 780nm設(shè)計(jì)NA0.51表面號(hào)r d n v#0 3.27#1 3.00 1.51664.2#2 4.00#3 104.0001.20 1.54455.7#4 -9.400 5.17#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.54455.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.54455.7#6 -6.000 0.99#7 1.20 1.58529.9#8 -在表6中，#0表示光源11。#1和#2分別是指分光鏡15的光源側(cè)的表面和物鏡側(cè)的表面。#3和#4分別是指耦合透鏡21前表面(光源側(cè))和后表面21a(光盤(pán)側(cè))。
#5和#6分別是指物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別是指光盤(pán)D1覆蓋層的表面和光盤(pán)D1數(shù)據(jù)記錄層的表面。表6中的其它符號(hào)與表1中符號(hào)的意思相同。
表7所示為第二實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP22的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表7中，MALL2表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP22的放大率，MOBL2表示光學(xué)系統(tǒng)OP22中物鏡16的放大率。
表7MALL2-0.1456MOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào)rd n v#09.30#13.00 1.51664.2#24.00#3 104.000 1.20 1.54455.7
#4 -9.4005.00#5(h＜1.30) 1.4641.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.4971.40 1.544 55.7#6 -6.0001.17#70.60 1.585 29.9#8-在表7中，#0表示光源13。#1和#2分別是指分光鏡15光源側(cè)的表面和物鏡側(cè)的表面。#3和#4分別是指耦合透鏡21前表面(光源側(cè))和后表面21a(光盤(pán)側(cè))。
#5和#6分別是指物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別是指光盤(pán)D2覆蓋層的表面和光盤(pán)D2數(shù)據(jù)記錄層的表面。表7中的其它符號(hào)與表1中符號(hào)的意思相同。
耦合透鏡21的后表面21a(#4)是一個(gè)具有衍射結(jié)構(gòu)的非球表面。耦合透鏡21的衍射結(jié)構(gòu)有能夠給光源11的光束帶來(lái)球面像差的功能，其中，如圖2所示，波陣面的延遲量會(huì)隨著到光軸距離的增加而變大。此外，耦合透鏡21的衍射結(jié)構(gòu)有能夠校正來(lái)自光源13的光束的球面像差的功能。第二實(shí)施例中的物鏡16與第一實(shí)施例具有相同的結(jié)構(gòu)。耦合透鏡21的前表面(#3)為一球面。
表8為耦合透鏡21的后表面21a(#4)、物鏡16的前表面(#5)以及物鏡16的后表面(#6)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表8表面號(hào) #4 #5(h≤1.30) #5(h≥1.30) #6K 0.0000 -0.500-0.5000.0000A04 -1.7100E-03 -6.4900E-04 1.1767E-023.4870E-02A064.6700E-04 9.6020E-04 -3.1890E-03 -5.6500E-03A08 -2.4700E-04 -8.3440E-04 3.0700E-04 -4.9590E-03A100.0000E+00 5.9340E-04 -6.0900E-052.5000E-03A120.0000E+00 -2.9380E-04 -1.8560E-04 -3.7200E-04表9所示為用于耦合透鏡21后表面21 a(#4)以及物鏡16前表面(#5)的外周區(qū)域的光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。
表9表面號(hào)#4 #5(h≥1.30)(外周區(qū)域P02 0.0000E+00 -6.2640E+00P04 1.5000E+00 9.4800E+00P06 4.0000E-01 -3.4100E+00P08 2.0000E-01 0.0000E+00
在光學(xué)系統(tǒng)OP21中，光源11相對(duì)于耦合透鏡21的前焦點(diǎn)位于耦合透鏡21的側(cè)邊。因此，來(lái)自成光源11的光束在穿過(guò)耦合透鏡21之后就變成發(fā)散光束。光源13位于耦合透鏡21的前焦點(diǎn)處。因此，來(lái)自光源13的光束在穿過(guò)耦合透鏡21之后變成準(zhǔn)直光束。也就是說(shuō)，在光學(xué)系統(tǒng)OP22中，耦合透鏡21用作準(zhǔn)直透鏡。
在光學(xué)系統(tǒng)OP21中，由耦合透鏡21給定球面像差的發(fā)散光束被處于原位的物鏡16匯聚從而在光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。
在光學(xué)系統(tǒng)OP22中，耦合透鏡21沒(méi)有形成球面像差的準(zhǔn)直光束被處于原位的物鏡16匯聚從而在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。
如下詳細(xì)所述，光學(xué)系統(tǒng)OP21在結(jié)構(gòu)上能使耦合透鏡21所引起的球面像差與物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差彼此抵消。
圖9為耦合透鏡21所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖9所示，耦合透鏡21后表面21a的有效直徑為1.06。光學(xué)系統(tǒng)OP21中的物鏡16的放大率MOBL1為-0.0802(參見(jiàn)表6)，因此，放大率MOBL1的絕對(duì)值大于放大率MREF的絕對(duì)值。在這種結(jié)構(gòu)下，耦合透鏡21所引起的球面像差會(huì)處于過(guò)校正的狀態(tài)下，并且確保用于光盤(pán)D1的工作距離較長(zhǎng)。
圖10為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP21球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖10所示，圖9中耦合透鏡21所引起的球面像差在光學(xué)系統(tǒng)OP21中得到充分地校正。
在光學(xué)系統(tǒng)OP22中，當(dāng)來(lái)自于耦合透鏡21并且沒(méi)有像差的準(zhǔn)直光束入射到物鏡16上時(shí)，處于原位的物鏡16經(jīng)球面像差校正在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。
與第一實(shí)施例相似，物鏡16在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)ξ挥诠庠?1(或光源13)和物鏡16之間路徑上的光學(xué)元件(圖中未示出)的安裝誤差所引起的慧形象差進(jìn)行充分地校正。
當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而從原位橫向位移時(shí)，來(lái)自耦合透鏡21的發(fā)散光束會(huì)變成物鏡16的離軸光線(xiàn)。此時(shí)，物鏡16和光盤(pán)D1的覆蓋層會(huì)引起慧形象差。為此，第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)200在結(jié)構(gòu)上能通過(guò)與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)來(lái)校正物鏡16跟蹤操作所引起的慧形象差。
也就是說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用耦合透鏡21的光束中的橫向位移的球面像差中的每一個(gè)像差分量能使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP21的總像差被抵消。
圖11所示為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP21所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。如圖11所示，從低階到高階的慧形象差得到有效地抑制抑制。因此，即使在物鏡位移時(shí)，光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上也能形成合適尺寸的聚束點(diǎn)。
從圖11和7的比較可以看出，第二實(shí)施例的總像差可以減少為常規(guī)光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)中的總像差的一半。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而在光學(xué)系統(tǒng)OP22中橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，即使物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，也能對(duì)各種光盤(pán)的像差進(jìn)行有效地抑制抑制。
此外，在第二實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)OP21中物鏡16的MOBL1滿(mǎn)足條件(1)并且光學(xué)系統(tǒng)OP22中物鏡16的MOBL2滿(mǎn)足條件(2)。因此，各種光盤(pán)之間的工作距離差就得以大大降低。還有，第二實(shí)施例還能夠確保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)有足夠的工作距離。因此，第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)能安裝在更為小巧的光學(xué)拾波器上。
此外，根據(jù)第二實(shí)施例，只用了一個(gè)耦合透鏡21，因此能夠降低制造成本以及光學(xué)元件位置調(diào)整所需的工時(shí)。
第三實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。如圖5所示，橫向偏移的波陣面像差實(shí)際包括圖5中細(xì)點(diǎn)劃線(xiàn)DF所示的散焦分量以及慧形象差分量和球面像差分量。因此，當(dāng)在物鏡16橫向位移的條件下對(duì)光盤(pán)D1進(jìn)行記錄/復(fù)制操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)因來(lái)自耦合透鏡12的光束的波陣面像差的散焦分量而出現(xiàn)像散。
圖12示意性地展示了本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)300。在圖12中，與圖8第二實(shí)施例中部件相類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記，并且這些部件的說(shuō)明也不再重復(fù)。光學(xué)系統(tǒng)300與第二實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)在部件布置上基本相同。
如下所述，第三實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)800在結(jié)構(gòu)上能減少用來(lái)光盤(pán)D1記錄/復(fù)制操作中所用光學(xué)系統(tǒng)OP31所引起的像散。
如圖12所示，用于光盤(pán)D1的光學(xué)系統(tǒng)OP31包括光源11、分支光學(xué)元件17、分光鏡15、耦合透鏡31、物鏡16以及光接受體18。用于光盤(pán)D2的光學(xué)系統(tǒng)OP32包括光源13、分支光學(xué)元件19、分光鏡15、耦合透鏡31、物鏡16以及光接受體20。
表10所示為第三實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP31的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表10中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP31的放大率，MOBL1表示光學(xué)系統(tǒng)OP31中物鏡16的放大率。
表10MALL1-0.2090MOBL1-0.0785設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào)rdn v#03.36
#1 3.001.516 64.2#2 4.00#3104.0001.201.544 55.7#4 -9.400 5.18#5(h＜1.30) 1.464 1.401.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.401.544 55.7#6 -6.000 0.98#7 1.201.585 29.9#8 -在表10中，#3和#4分別是指耦合透鏡31前表面(光源側(cè))和后表面31a(光盤(pán)側(cè))。表10中的其它符號(hào)與第二實(shí)施例中的表6所示符號(hào)的意思相同。
表11所示為第三實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP32的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表11中，MALL2表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP32的放大率，MOBL2表示光學(xué)系統(tǒng)OP32中物鏡16的放大率。
表11MALL2-0.1456MOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào)r d n v#0 9.30#1 3.00 1.516 64.2#2 4.00#3 104.000 1.20 1.544 55.7#4 -9.400 5.00#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 1.17#7 0.60 1.585 29.9#8 -在表11中，#3和#4分別是指耦合透鏡31前表面(光源側(cè))和后表面31a(光盤(pán)側(cè))。表11中的其它符號(hào)與第二實(shí)施例中的表7所示符號(hào)的意思相同。
耦合透鏡31的后表面31a(#4)是一個(gè)具有一衍射結(jié)構(gòu)的非球表面。第三實(shí)施例中的物鏡16在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例的相同。耦合透鏡31的前表面(#3)是一球面。
表12為耦合透鏡31后表面31a(#4)、物鏡16前表面(#5)以及物鏡16后表面(#6)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表12表面號(hào) #4 #5(h＜1.30) #5(h≥1.30)#6K 0.0000 -0.500-0.500 0.0000A04-1.2320E-03 -6.4900E-041.1767E-02 3.4870E-02A06-3.6400E-04 9.6020E-04 -3.1890E-03-5.6500E-03A08-1.8900E-04 -8.3440E-043.0700E-04-4.9590E-03A10 0.0000E+00 5.9340E-04 -6.0900E-05 2.5000E-03A12 0.0000E+00 -2.9380E-04 -1.8560E-04-3.7200E-04表13所示為應(yīng)用于耦合透鏡31后表面31a(#4)以及物鏡16前表面(#5)的外周區(qū)域的光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。
表13表面號(hào)#4 #5(h≥1-30)(外周區(qū)域)P020.0000E+00 -6.2640E+00P041.1000E+00 9.4800E+00P063.2000E-01 -3.4100E+00P081.5000E-01 0.0000E+00在光學(xué)系統(tǒng)OP31中，耦合透鏡31在結(jié)構(gòu)上所引起的球面像差相比耦合透鏡21圖9所引起的球面像差相對(duì)要小。
圖13為耦合透鏡31所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖13所示，耦合透鏡31后表面31a的有效直徑h為1.07。光學(xué)系統(tǒng)OP31中的物鏡16的放大率MOBL1為-0.0785(參見(jiàn)表10)，因此，放大率MOBL1的絕對(duì)值大于放大率MREF的絕對(duì)值。在這種結(jié)構(gòu)下，耦合透鏡31所引起的球面像差會(huì)處于過(guò)校正的狀態(tài)下，并且能確保用于光盤(pán)D1的長(zhǎng)工作距離較長(zhǎng)。
圖14為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP31球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖14所示，圖13中耦合透鏡31所引起的球面像差在光學(xué)系統(tǒng)OP31中得到充分地校正。
圖15所示為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP31所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。如圖15所示，盡管第三實(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)OP31所引起的慧形象差沒(méi)有減少到第二實(shí)施例中慧形象差的相應(yīng)水平，但光學(xué)系統(tǒng)31中的慧形象差仍在允許的范圍內(nèi)。還有，像散也在允許的范圍內(nèi)。
從圖15和7對(duì)比可以看出，第三實(shí)施例的總像差大約為常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)總像差的一半。因此第三實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)300基本上與第二實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)200具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在第三實(shí)施例中，由于耦合透鏡31所引起的球面像差量得以降低，因此耦合透鏡的安裝誤差增加。此外，在第三實(shí)施例中，所設(shè)定的慧形象差目標(biāo)值設(shè)成實(shí)際所允許的水平，而不是零水平。因此能夠大大地減少像散。
第四實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖16示意性地展示了本發(fā)明第四實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)400。在圖16中，與圖1中部件相類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記，并且這些部件的說(shuō)明也不再重復(fù)。
如圖16所示，光學(xué)系統(tǒng)400包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41，其用來(lái)對(duì)/從光盤(pán)D1(如，CD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制；以及一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP42，其用來(lái)/從光盤(pán)D2(如，DVD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制。
光學(xué)系統(tǒng)OP41包括一個(gè)光源11、分支光學(xué)元件17、耦合透鏡412、分光鏡15、物鏡16以及光接受體18。光學(xué)系統(tǒng)OP42包括光源13、分支光學(xué)元件19、耦合透鏡414、分光鏡15、物鏡16以及光接受體20。光學(xué)系統(tǒng)OP41和光學(xué)系統(tǒng)OP42中均用到分光鏡15和物鏡16。
表14所示為根據(jù)第四實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP41的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表14中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41的放大率，MOBL1表示光學(xué)系統(tǒng)OP41中物鏡16的放大率。MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于沒(méi)有像差的發(fā)散光束的發(fā)散光束射到物鏡16上時(shí)，使光盤(pán)D1覆蓋層數(shù)據(jù)紀(jì)錄層上的球面像差最接近于零的物鏡16的放大率，在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.51，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為780nm。耦合透鏡412的焦距f為16.14mm。
表14MALL1-0.1929f 16.14mmMREF-0.0725MOBL1-0.0814設(shè)計(jì)波長(zhǎng)780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào) rd nv#0 7.35#1 -4.530 1.20 1.544 55.7#2 -3.250 2.37#3 4.00 1.516 64.2#4 5.20#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.544 55.7
#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 0.99#7 1.20 1.585 29.9#8 -在表14中，#1和#2分別是指耦合透鏡412的前表面412a(光源側(cè))和后表面412b(光盤(pán)側(cè))。表14中的其它符號(hào)與表1中的符號(hào)意思相同。
如表14所示，物鏡16的前表面(#5)包括有形成在光軸高度小于1.3mm范圍內(nèi)的內(nèi)部區(qū)域以及形成于內(nèi)部區(qū)域外的外周區(qū)域。內(nèi)部區(qū)域和外周區(qū)域在結(jié)構(gòu)上具有不同的結(jié)構(gòu)。
物鏡16前表面(#5)的內(nèi)部區(qū)域是一個(gè)不帶衍射結(jié)構(gòu)的連續(xù)表面。物鏡16前表面(#5)的外周區(qū)域則具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)。耦合透鏡412的前表面412a(1)是一個(gè)球面。
耦合透鏡412的后表面412b(#2)、物鏡16的前表面(#5)以及物鏡16的后表面(#6)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的非球表面。
表15為耦合透鏡412后表面412b(#2)、物鏡16前表面(#5)以及物鏡16后表面(#6)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表15表面號(hào) #2 #5(h≤1.30) #5(h≥1.30) #6K 0.0000-0.500 -0.5000.0000A04 1.6000E-03 -6.4900E-04 1.1767E-023.4870E-02A06 5.0000E-049.6020E-04 -3.1890E-03 -5.6500E-03A08 3.5000E-04 -8.3440E-04 3.0700E-04 -4.9590E-03A10 0.0000E+005.9340E-04 -6.0900E-052.5000E-03A12 0.0000E+00 -2.9380E-04 -1.8560E-04 -3.7200E-04在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，耦合透鏡412在后表面412b的最大有效直徑處，其后表面412b(#2)的非球量為1.08μm。
表16所示為物鏡16前表面(#5)外周區(qū)域所用光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。在本實(shí)施例中(以及下面的實(shí)施例中)，衍射級(jí)數(shù)m為1。
表16表面號(hào)#1(h≥1.30)(外周區(qū)域)P02 -6.2640E+00P04 9.4800E+00P06 -3.4100E+00表17所示為根據(jù)第四實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP42的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表17中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP42的放大率，MOBL2表示光學(xué)系統(tǒng)OP42中物鏡16的放大率。在光學(xué)系統(tǒng)OP42中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.65，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為650nm。耦合透鏡414的焦距f為16.00mm。
表17MALL2-0.1456f 16.00mmMOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào)rd n v#0 13.93#1 -4.530 1.20 1.544 55.7#2 -3.250 1.00#3 4.00 1.516 64.2#4 5.00#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 1.17#7 0.60 1.585 29.9#8 -耦合透鏡414的前表面414a(#1)為一個(gè)球面。耦合透鏡414的后表面414b(#2)為一個(gè)非球面。表18為耦合透鏡414后表面414b(#2)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表18表面號(hào) #2K 0.0000A04 1.5080E-03A06 1.1360E-04A08 7.2840E-06A10 9.5820E-07A12 0.0000E+00圖17為來(lái)自于耦合透鏡412的光束的波陣面像差的曲線(xiàn)圖。盡管來(lái)自于耦合透鏡412的光束的波陣面實(shí)際上在形狀上對(duì)應(yīng)于球波分量和像差分量之和，但在圖17中為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)僅顯示像差分量。
如圖17粗點(diǎn)劃線(xiàn)“SA”所示，來(lái)自于耦合透鏡412的光束在波陣面像差上相對(duì)于光束的中心軸呈對(duì)稱(chēng)分布。當(dāng)物鏡17處于原位時(shí)，瞳孔坐標(biāo)范圍±1.0之內(nèi)的光束入射到物鏡16上。
耦合透鏡412為彎月形透鏡，其凸面位于光盤(pán)側(cè)，并具有正光焦度。耦合透鏡412在結(jié)構(gòu)上滿(mǎn)足下式1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜15.0 (3)其中Ra表示耦合透鏡412前表面412a的曲率半徑，Rb表示耦合透鏡412后表面412b的曲率半徑。
只要滿(mǎn)足條件(3)，耦合透鏡412位移(即，耦合透鏡在其基本上垂直于耦合透鏡光軸的平面內(nèi)偏心)所引起的慧形象差，就能在由于耦合透鏡發(fā)生位移，并且當(dāng)離軸光束入射到物鏡上時(shí)被物鏡16所產(chǎn)生的慧形象差所抵消。如表14所示，該耦合透鏡412的(Ra+Rb)/(Ra-Rb)在本實(shí)施例中為6.078，因此該耦合透鏡412滿(mǎn)足條件條件(3)。
在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，放大率MOBL1的絕對(duì)值設(shè)定大于放大率MREF的絕對(duì)值，這樣物鏡16以及光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差就設(shè)定在欠校正狀態(tài)下，同時(shí)保證一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的工作距離。
如果放大率MOBL1的絕對(duì)值相設(shè)定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放大率MREF的絕對(duì)值，那么物鏡16所引起的球面像差就會(huì)變得過(guò)大。這意味著耦合透鏡412位移時(shí)物鏡16所引起的慧形象差也會(huì)變得過(guò)大。此時(shí)，耦合透鏡412需具有一個(gè)較大的曲率半徑從而抑制該慧形象差。
出于上述的原因，耦合透鏡412和物鏡16在結(jié)構(gòu)上要滿(mǎn)足以下條件0.15＜(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＜0.55 (4)1.02＜MOBL1/MREF＜1.05 (5)只要滿(mǎn)足條件(4)和(5)，即使放大率MOBL1的絕對(duì)值設(shè)定得比放大率MREF的絕對(duì)值大，耦合透鏡412位移所引起的慧形象差也能得到有效抑制。
根據(jù)表14，在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4為0.301。因此，光學(xué)系統(tǒng)400滿(mǎn)足條件(4)。
圖18為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于耦合透鏡412位移量的曲線(xiàn)圖。圖18(以及其它表示像差量相對(duì)于耦合透鏡位移量的像差量附圖)展示像差總量(總和)、像散(AS3)、五階慧形象差(CM5)以及三階慧形象差(CM3)。
如圖18所示，從低階到高階的慧形象差得到有效地抑制。例如，即使耦合透鏡412位移了0.10mm，慧形象差仍保持在0.10λrms之內(nèi)。也就是說(shuō)，滿(mǎn)足條件(3)和(4)的光學(xué)系統(tǒng)OP41能夠校正耦合透鏡412位移以及物鏡16位移所引起的慧形象差。
來(lái)自耦合透鏡412并且具有圖17所示球面像差的發(fā)散光束被處于原位上的物鏡16匯聚到光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄面上。此外，光學(xué)系統(tǒng)OP41在結(jié)構(gòu)上使來(lái)自耦合透鏡412的發(fā)散光束的球面像差以及物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差能夠彼此抵消。此外，由耦合透鏡412位移所引起的慧形象差被充分校正。因此，光學(xué)系統(tǒng)OP41能夠?qū)⒁粋€(gè)合適的聚束點(diǎn)形成到光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上。
圖19為耦合透鏡412所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖。從圖19可以看出，耦合透鏡412所引起的球面像差處于過(guò)校正狀態(tài)。耦合透鏡412后表面412b的有效直徑為1.07mm。
圖20為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41的球面像差的曲線(xiàn)圖。根據(jù)表14，MOBL1/MREF＝1.11(即，MOBL1大于MREF)。此時(shí)，物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差處于欠校正狀態(tài)。因此，如圖20所示，耦合透鏡412所引起的球面像差能被物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差抵消。
在光學(xué)系統(tǒng)OP42中，光源13發(fā)射出來(lái)的光束經(jīng)耦合透鏡414轉(zhuǎn)換成一準(zhǔn)直光束，其在穿過(guò)分光鏡15后入射到物鏡16上。在光學(xué)系統(tǒng)OP42中，耦合透鏡414用作準(zhǔn)直透鏡。耦合透鏡414不會(huì)給穿過(guò)其中的光束帶入像差。
當(dāng)沒(méi)有像差的光束入射到處于原位的物鏡16上時(shí)，該光束會(huì)經(jīng)物鏡16匯聚在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。
在光學(xué)系統(tǒng)OP42中，當(dāng)來(lái)自于耦合透鏡414并且沒(méi)有像差的準(zhǔn)直光束入射到物鏡16上時(shí)，處于原位的物鏡16經(jīng)球面像差的校正而在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。
第四實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)400在結(jié)構(gòu)上能夠抑制光學(xué)元件如耦合透鏡414準(zhǔn)直光束光路上一折鏡安裝誤差所引起的慧形象差。由于用來(lái)抑制該慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
還有，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)400在結(jié)構(gòu)上能夠抑制其中所引起的慧形象差。由于用來(lái)抑制物鏡位移所引起的慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
與第一實(shí)施例的圖5類(lèi)似，圖21為帶有橫向位移波陣面像差的發(fā)散光束因跟蹤操作而入射到物鏡16上時(shí)，該發(fā)散光束像差的分布曲線(xiàn)圖。更為具體地說(shuō)，圖21的曲線(xiàn)圖所展示的是具有耦合透鏡412之-0.8到+1.2瞳孔坐標(biāo)范圍的發(fā)散光束入射到物鏡16上的一例情況。
與第一實(shí)施例的圖6類(lèi)似，圖22為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。與第一實(shí)施例的圖7類(lèi)似，圖23為一光學(xué)拾波器中光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)比較例所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于比較例中物鏡位移量的曲線(xiàn)圖。
從圖22和圖23的對(duì)比可以看出，本實(shí)施例的總像差量經(jīng)抑制后比常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)中的總像差少。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因光學(xué)系統(tǒng)OP42中的跟蹤操作而橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
此外，與第一實(shí)施例類(lèi)似，在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，物鏡16的放大率MOBL1滿(mǎn)足上述條件-0.15＜MOBL1＜-0.03 (1)并且在光學(xué)系統(tǒng)OP42中，物鏡16的放大率MOBL2滿(mǎn)足上述條件-0.01＜MOBL2＜0.01 (2)當(dāng)滿(mǎn)足條件(1)和(2)時(shí)，DVD和CD之間工作距離的差就能變?yōu)?.18mm其大約是常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)中DVD和CD之間工作距離差的一半。也就是說(shuō)，可確保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)都具有充足的工作距離。
如上所述，在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，多種光盤(pán)的像差都能得以有效抑制。即使物鏡16因跟蹤操作而發(fā)生橫向位移時(shí)和/或耦合透鏡橫向位移時(shí)也能保持這種狀態(tài)。此外，在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，由于多種光盤(pán)所需工作距離的差值得以大大降低，因此該實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)能夠安裝到一臺(tái)小巧的光學(xué)拾波器上。
第五實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。由于第五實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件的布置基本上與第四實(shí)施例相同，因此參照?qǐng)D16所示的布置(即附圖標(biāo)記)來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)，并且下面將僅具體描述第五實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
表19和20分別為第五實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP41和光學(xué)系統(tǒng)OP42的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表19和20中的符號(hào)分別與表14和17中的意思相同。
表19MALL1-0.1929F 16.12mmMREF-0.0725MOBL1-0.0749設(shè)計(jì)波長(zhǎng)780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào) r dnv#08.79#1 -21.120 1.201.544 55.7#2 -6.260 0.55#34.001.516 64.2#45.20#5(h＜1.30) 1.464 1.401.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.401.544 55.7
#6 -6.0000.98#71.201.585 29.9#8-表20MALL2-0.1456f 16.00mmMOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào) r dnv#014.92#1-21.120 1.20 1.544 55.7#2-6.260 1.00#34.00 1.516 64.2#45.00#5(h＜1.30)1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30)1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 1.17#70.60 1.585 29.9#8-耦合透鏡412的后表面412b以及耦合透鏡414的后表面414b為非球面。表21和22分別為耦合透鏡412的后表面412b以及耦合透鏡414后表面414b的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表21表面號(hào) #2K 0.0000A04 3.0000E-04A06 1.2000E-05A08 8.2400E-06A10 0.0000E+00A12 0.0000E+00表22表面號(hào) #2K0.0000
A04 2.1650E-04A06 4.3700E-06A08 8.6000E-08A10 0.0000E+00A12 0.0000E+00在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，耦合透鏡412在后表面412b的最大有效直徑處，其后表面412b(#2)的非球量值為1.93um。
第五實(shí)施例的物鏡16在結(jié)構(gòu)上與第四實(shí)施例的相同，因此不再重復(fù)其說(shuō)明。
第五實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)OP41在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使耦合透鏡412帶給入射物鏡16上的發(fā)散光束的球面像差以及物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差能夠彼此抵消。圖24為耦合透鏡412所引起的球面像差的曲線(xiàn)圖。
根據(jù)表19所示耦合透鏡412的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝1.843，(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4為0.441并且MOBL1/MREF＝1.03。因此第五實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)400也滿(mǎn)足條件(3)-(5)。
圖25為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)0P41所產(chǎn)生的像差量相對(duì)于耦合透鏡412位移量的曲線(xiàn)圖.如圖25所示，從低階到高階的慧形象差得到有效地抑制。例如，即使耦合透鏡412位移了0.10mm，慧形象差仍保持在0.06λrms之內(nèi)。也就是說(shuō)，滿(mǎn)足條件(3)、(4)和(5)的光學(xué)系統(tǒng)OP41能夠校正當(dāng)耦合透鏡412位移時(shí)由耦合透鏡412以及物鏡16所引起的慧形象差只要滿(mǎn)足條件(5)，物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差就會(huì)設(shè)定在欠校正狀態(tài)。圖26所示為光學(xué)系統(tǒng)OP41中總球面像差的曲線(xiàn)圖。如上所述，由于是耦合透鏡412引起了圖24所示的球面像差，因此如圖26所示光學(xué)系統(tǒng)OP41中的總球面像差能大大降低。
根據(jù)表19和20所示的數(shù)據(jù)，由于第五實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)400能夠滿(mǎn)足條件(1)和(2)以及(5)，因此DVD和CD之間工作距離的差也得以大大降低?？纱_保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)都具有充足的工作距離。
當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，第五實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)400在結(jié)構(gòu)上能夠抑制所引起的慧形象差。由于這種用來(lái)抑制因物鏡16橫向位移所引起慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
與第四實(shí)施例的圖22類(lèi)似，圖27為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41所引起的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。從圖27和23間的比較可以看出，第五實(shí)施例的總像差被抑制成小于常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的總像差。在圖27中，當(dāng)物鏡16的位移量為0.4mm時(shí)，慧形象差被抑制小于0.08λrms。也就是說(shuō)，第五實(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)400所引起的慧形象差比常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的慧形象差大約小20％。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而在光學(xué)系統(tǒng)OP42中橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
第六實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。由于第六實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件的布置基本上與第四實(shí)施例相同，因此本實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明請(qǐng)參照?qǐng)D16所示的布置(即附圖標(biāo)記)，并且下面將僅具體描述第六實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
表23和24分別為第六實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP41和光學(xué)系統(tǒng)OP42的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
表23MALL1-0.1929f 16.09mmMREF-0.0725MOBL1-0.0749設(shè)計(jì)波長(zhǎng)780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào)r dnv#0 7.39#1 -3.420 1.201.544 55.7#2 -2.750 2.26#3 4.001.516 64.2#4 5.20#5(h＜1.30) 1.464 1.401.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.401.544 55.7#6 -6.000 0.98#7 1.201.585 29.9#8 -表24MALL2-0.1462f 15.94mmMOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng)650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào) rd nv#0 13.50#1-3.4201.201.54455.7
#2 -2.750 1.00#3 4.00 1.516 64.2#4 5.00#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.544 55.7#6 -6.000 1.17#7 0.60 1.585 29.9#8 -耦合透鏡412的后表面412b(#2)以及耦合透鏡414的后表面414b為非球面。表25和26分別為耦合透鏡412的后表面412b以及耦合透鏡414后表面414b的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表25表面號(hào) #2K0.0000A041.7000E-03A062.2000E-04A083.5000E-05A100.0000E+00A120.0000E+00表26表面號(hào) #2K 0.0000A04 2.3960E-03A06 2.5710E-04A08 1.9130E-05A10 5.2410E-06A12 0.0000E+00在光學(xué)系統(tǒng)OP41中，耦合透鏡412在后表面412b的最大有效直徑處，其后表面412b(#2)的非球量為1.16μm。
第六實(shí)施例的物鏡16在結(jié)構(gòu)上與第四實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
第六實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)OP41在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使耦合透鏡412帶給入射物鏡16發(fā)散光束的球面像差以及物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差能夠彼此抵消。圖28為第六實(shí)施例耦合透鏡412所引起的球面像差的曲線(xiàn)圖。
根據(jù)表23所示耦合透鏡412的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝9.209，(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4為0.194并且MOBL1/MREF＝1.03。因此第六實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)400也滿(mǎn)足條件(3)-(5)。
圖29為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41所引起的像差量相對(duì)于耦合透鏡412位移量的曲線(xiàn)圖。從圖29可以看出，從低階到高階的慧形象差得以有效的抑制。例如，盡管耦合透鏡412位移了0.10mm，慧形象差仍保持在0.04λrms之內(nèi)。也就是說(shuō)，滿(mǎn)足條件(3)、(4)和(5)的光學(xué)系統(tǒng)OP41能夠校正耦合透鏡412位移時(shí)耦合透鏡412和物鏡16所引起的慧形象差。
只要滿(mǎn)足條件(5)，物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差就會(huì)設(shè)定在欠校正狀態(tài)。圖30所示為光學(xué)系統(tǒng)OP41中總球面像差的曲線(xiàn)圖。如上所述，由于耦合透鏡412引起圖28所示的球面像差，因此如圖30所示光學(xué)系統(tǒng)OP41中的總球面像差能大大降低。
根據(jù)表23和24所示的數(shù)據(jù)，由于第六實(shí)施例能夠滿(mǎn)足條件(1)和(2)以及(5)，因此DVD和CD之間工作距離的差值也得以大大降低。可確保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)都具有充足的工作距離。
當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，第六實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)400在結(jié)構(gòu)上能夠抑制所引起的慧形象差。由于這種用來(lái)抑制因物鏡16橫向位移所引起慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
與第四實(shí)施例的圖22類(lèi)似，圖31為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP41所引起的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。從圖31和23間的比較可以看出，第六實(shí)施例的總像差被抑制成小于常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的總像差。在圖31中，當(dāng)物鏡16的位移量為0.4mm時(shí)，慧形象差被抑制成小于0.08λrms。也就是說(shuō)，第六實(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)400所引起的慧形象差比常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的慧形象差大約小20％。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而在光學(xué)系統(tǒng)OP42中橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
第七實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。圖32示意性地展示了本發(fā)明第七實(shí)施例的拾波器的光學(xué)系統(tǒng)700。在圖32中，與圖16第四實(shí)施例中部件相類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記，并且這些部件的說(shuō)明也不再重復(fù)。
在光學(xué)系統(tǒng)700中，來(lái)自光源11的光路和來(lái)自光源13的光路所共用耦合透鏡721代替了第四實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)400中的耦合透鏡412和耦合透鏡414。
表27和28分別為第七實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP71和光學(xué)系統(tǒng)OP72的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
表27MALL1-0.1929F 16.12mmMREF-0.0725
MOBL1-0.0749設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào)r d n v#0 4.02#1 4.00 1.51664.2#2 1.50#3 -6.660 1.20 1.54455.7#4 -4.000 9.10#5(h＜1.30) 1.464 1.40 1.54455.7#5(h≥1.30) 1.497 1.40 1.54455.7#6 -6.000 0.98#7 1.20 1.58529.9#8 -在表27中，#0表示光源11。#1和#2分別是指分光鏡15的光源側(cè)表面和物鏡側(cè)表面。#3和#4分別表示耦合透鏡721的前表面(光源側(cè))和后表面721a(光盤(pán)側(cè))。#5和#6分別表示物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別表示光盤(pán)D1覆蓋層和數(shù)據(jù)記錄層的表面。
表28MALL2-0.1457f 15.99mmMOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 650nm設(shè)計(jì)NA 0.65表面號(hào) r d n v#0 10.16#1 4.001.516 64.2#2 1.50#3-6.660 1.201.544 55.7#4-4.000 8.90#5(h＜1.30)1.464 1.401.544 55.7#5(h≥1.30)1.497 1.401.544 55.7#6-6.000 1.17#7 0.601.585 29.9#8 -
在表28中，#0表示光源13。#1和#2分別是指分光鏡15的光源側(cè)表面和物鏡側(cè)表面。#3和#4分別表示耦合透鏡721的前表面(光源側(cè))和后表面721a(光盤(pán)側(cè))。#5和#6分別表示物鏡16的前表面(光源側(cè))和后表面(光盤(pán)側(cè))。#7和#8分別表示光盤(pán)D2覆蓋層和數(shù)據(jù)記錄層的表面。
耦合透鏡712的前表面(#3)為一個(gè)球面。耦合透鏡721的后表面721a(#4)是一個(gè)具有衍射結(jié)構(gòu)的非球面。耦合透鏡721的衍射結(jié)構(gòu)能給光源11的光束帶入球面像差，如圖17所示，其中波陣面延遲量會(huì)隨著其到光軸距離的增加而增大。此外，耦合透鏡721的衍射結(jié)構(gòu)能夠?qū)?lái)自光源13的光束的球面像差進(jìn)行校正。
表29為耦合透鏡721后表面721a(#4)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表29表面號(hào) #4K0.0000A041.8700E-03A067.9100E-05A083.7700E-06A100.0000E+00A120.0000E+00在光學(xué)系統(tǒng)OP71中，耦合透鏡721在后表面721a的最大有效直徑處，其后表面721a(#4)的非球量為1.40μm。
表30為耦合透鏡721的后表面721a(#4)光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。
表30表面號(hào)#4P020.0000E+00P04 -8.6000E-01A06 -2.6000E-02在光學(xué)系統(tǒng)700中，光源11相對(duì)于耦合透鏡721的前焦點(diǎn)位于耦合透鏡721的側(cè)邊。因此，來(lái)自光源11的光束在穿過(guò)耦合透鏡721之后就變成發(fā)散光束。光源13位于耦合透鏡721的前焦點(diǎn)處。因此，來(lái)自光源13的光束在穿過(guò)耦合透鏡721之后就變成準(zhǔn)直光束。也就是說(shuō)，在光學(xué)系統(tǒng)OP72中，耦合透鏡721用作準(zhǔn)直透鏡。
在光學(xué)系統(tǒng)OP71中，由耦合透鏡721給定球面像差的發(fā)散光束，被處于原位的物鏡16匯聚從而在光盤(pán)D1的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。帶給發(fā)散光束的像差基本上與圖17所示的波陣面像差相同。也就是說(shuō)，光學(xué)系統(tǒng)OP71在結(jié)構(gòu)上能使耦合透鏡721所引起的球面像差與物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差彼此抵消。
在光學(xué)系統(tǒng)OP72中，耦合透鏡721沒(méi)有形成球面像差的準(zhǔn)直光束，被處于原位的物鏡16匯聚從而在光盤(pán)D2的數(shù)據(jù)記錄層上形成一個(gè)合適尺寸的聚束點(diǎn)。經(jīng)耦合透鏡721校準(zhǔn)的準(zhǔn)直光束的球面像差由后表面721a上的衍射結(jié)構(gòu)進(jìn)行校正。
圖33為耦合透鏡721所形成的球面像差的曲線(xiàn)圖。如圖33所示，耦合透鏡721后表面721a的有效直徑h為1.19。
根據(jù)表27所示耦合透鏡721的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝4.008，(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＝0.282并且MOBL1/MREF＝1.03。因此第七實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)700也滿(mǎn)足條件(3)-(5)。
圖34為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP71所引起的像差量相對(duì)于耦合透鏡721位移量的曲線(xiàn)圖。從圖34可以看出，從低階到高階的慧形象差得以有效抑制。例如，例如即使耦合透鏡721位移了0.10mm，慧形象差仍保持在0.06λrms之內(nèi)。也就是說(shuō)，滿(mǎn)足條件(3)、(4)和(5)的光學(xué)系統(tǒng)OP71能夠校正耦合透鏡721位移時(shí)耦合透鏡721和物鏡16所引起的慧形象差。
只要滿(mǎn)足條件(5)，物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差就會(huì)設(shè)定在欠校正狀態(tài)。圖35所示為光學(xué)系統(tǒng)OP71中總球面像差的曲線(xiàn)圖。如上所述，由于是耦合透鏡721引起了圖33所示的球面像差，因此如圖35所示光學(xué)系統(tǒng)OP71中的總球面像差能大大降低。
根據(jù)表27和28所示的數(shù)據(jù)，由于第七實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)700能夠滿(mǎn)足條件(1)和(2)以及(5)，因此DVD和CD之間工作距離的差也得以大大降低。可確保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)都具有充足的工作距離。
當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，第七實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)700在結(jié)構(gòu)上能夠抑制所引起的慧形象差。由于這種用來(lái)抑制因物鏡16橫向位移所引起慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
與第四實(shí)施例的圖22類(lèi)似，圖36為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP71所引起的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。從圖36和23間的比較可以看出，第七實(shí)施例的總像差被抑制成小于常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的總像差。在圖36中，當(dāng)物鏡16的位移量為0.4mm時(shí)，慧形象差小于0.08λrm。也就是說(shuō)，第七實(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)700所引起的慧形象差比常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的慧形象差大約小20％。
由于光學(xué)系統(tǒng)OP71和光學(xué)系統(tǒng)OP72共用耦合透鏡721，因此該光學(xué)系統(tǒng)的制造成本和尺寸都能有所降低從而能用來(lái)制造小巧的光學(xué)拾波器。
第八實(shí)施例下面來(lái)描述本發(fā)明的第八實(shí)施例。圖37示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的拾波器的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)800。在圖37中，與圖1中部件相類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記，并且這些部件的說(shuō)明也不再重復(fù)。
如圖37所示，光學(xué)系統(tǒng)800包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP81，其用來(lái)對(duì)/從光盤(pán)D1(如，CD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制；以及一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP82，其用來(lái)對(duì)/從光盤(pán)D2(如，DVD)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄/復(fù)制。
光學(xué)系統(tǒng)OP81包括一個(gè)光源11、分支光學(xué)元件17、耦合透鏡812、分光鏡15、物鏡16以及光接受體18。光學(xué)系統(tǒng)OP82包括光源13、分支光學(xué)元件19、耦合透鏡814、分光鏡15、物鏡16以及光接受體20。光學(xué)系統(tǒng)OP81和光學(xué)系統(tǒng)OP82中均用到分光鏡15和物鏡16。
表31所示為第八實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP81的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表31中，MALL1表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP81的放大率，MOBL1表示光學(xué)系統(tǒng)OP81中物鏡16的放大率。MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于沒(méi)有像差發(fā)散光束的發(fā)散光束射到物鏡16上時(shí)，使光盤(pán)D1覆蓋層上的球面像差最接近于零的物鏡的放大率，在光學(xué)系統(tǒng)OP81中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.51，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為780nm。耦合透鏡812的焦距f為16.14mm。
表31MALL1-0.1929f 16.12mmMREF-0.0725MOBL1-0.0749設(shè)計(jì)波長(zhǎng) 780nm設(shè)計(jì)NA 0.51表面號(hào) r d nv#09.28#1 33.670 1.20 1.544 55.7#2-11.500 1.03#34.00 1.516 64.2#44.20#5(h＜1.30)1.464 1.40 1.544 55.7#5(h≥1.30)1.497 1.40 1.544 55.7#6-6.000 0.98#71.20 1.585 29.9#8-在表31中，#1和#2分別是指耦合透鏡812的前表面812a(光源側(cè))和后表面812b(光盤(pán)側(cè))。表31中的其它符號(hào)與表1中的意思相同。
物鏡16前表面(#5)的內(nèi)部區(qū)域是一個(gè)不帶衍射結(jié)構(gòu)的連續(xù)表面。物鏡16前表面(#5)的外周區(qū)域則具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)。
耦合透鏡812的前表面812a(#1)、耦合透鏡812的后表面812b(#2)、物鏡16的前表面(#5)以及物鏡16的后表面(#6)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的非球表面。
表15為耦合透鏡812的前表面812a(#1)、耦合透鏡812的后表面812b(#2)、物鏡16的前表面(#5)以及物鏡16的后表面(#6)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表32表面號(hào) #1#2 #5(h≤1.30) #5(h≥1.30) #6K 0.00000.0000 -0.500-0.5000.0000A04 6.0000E-03 5.2000E-03 -6.4900E-04 1.1767E-023.4870E-02A06 0.0000E+00 2.3000E-04 9.6020E-04-3.1890E-03 -5.6500E-03A08 0.0000E+00 -1.0000E-04 -8.3440E-04 3.0700E-04 -4.9590E-03A10 0.0000E+00 0.0000E+00 5.9340E-04-6.0900E-052.5000E-03A12 0.0000E+00 0.0000E+00 -2.9380E-04-1.8560E-04 -3.7200E-04在光學(xué)系統(tǒng)OP81中，耦合透鏡812在前表面812a的最大有效直徑處，其前表面812a(#1)的非球量為4.79μm；并且在后表面812b的最大有效直徑處，其后表面812b(#2)的非球量為4.78μm。
表33所示為物鏡16前表面(#5)外周區(qū)域所用光程差函數(shù)Φ(h)的系數(shù)值。
表33表面號(hào) #5(h≥1.30)(外周區(qū)域)P02 -6.2640E+00P049.4800E+00P06 -3.4100E+00表34所示為第八實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)OP82的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表34中，MALL2表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP82的放大率，MOBL2表示光學(xué)系統(tǒng)OP82中物鏡16的放大率。在光學(xué)系統(tǒng)OP82中，物鏡16圖像側(cè)的設(shè)計(jì)NA為0.65，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為650nm。耦合透鏡814的焦距f為15.94mm。
表34MALL2-0.1462f 15.94mmMOBL20.0000設(shè)計(jì)波長(zhǎng)650nm設(shè)計(jì)NA 0.65
表面號(hào) r d nv#0 15.41#133.670 1.20 1.544 55.7#2 -11.500 1.00#3 4.00 1.516 64.2#4 4.00#5(h＜1.30) 1.4641.40 1.544 55.7#5(h≥1.30) 1.4971.40 1.544 55.7#6 -6.0001.17#7 0.60 1.585 29.9#8 -耦合透鏡814的前表面814a(#1)為球面。耦合透鏡814的后表面814b(#2)為非球面。表35為耦合透鏡814后表面814b(#2)的圓錐系數(shù)和非球面系數(shù)。
表35表面號(hào) #2K0.0000A041.1350E-04A066.2670E-07A081.5430E-09A100.0000E+00A120.0000E+00耦合透鏡812在結(jié)構(gòu)上滿(mǎn)足下式-1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜7.0 --- (6)其中Ra表示耦合透鏡812前表面812a的曲率半徑，Rb表示耦合透鏡812后表面812b的曲率半徑。
只要滿(mǎn)足條件(6)，耦合透鏡812位移所引起的慧形象差就能在耦合透鏡812發(fā)生位移而離軸光束入射到物鏡16上時(shí)被物鏡16所產(chǎn)生的慧形象差所抵消。
此外，耦合透鏡812和物鏡16在結(jié)構(gòu)上還滿(mǎn)足上述的條件(5)以及條件(7)0.15＜(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＜0.55 (7)只要滿(mǎn)足條件(5)和(7)，即使放大率MOBL1的絕對(duì)值設(shè)定比放大率MREF的絕對(duì)值還大，耦合透鏡812位移所引起的慧形象差也能得到有效抑制。
在本實(shí)施例中，由于(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝0.491，(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＝0.811并且MOBL1/MREF＝1.03，因此，滿(mǎn)足條件(5)-(7)。
與上述的實(shí)施例類(lèi)似，光學(xué)系統(tǒng)OP81在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使耦合透鏡812帶給入射到物鏡16上的發(fā)散光束的球面像差與物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差能夠彼此抵消。圖38為耦合透鏡812所產(chǎn)生的球面像差的曲線(xiàn)圖。
圖39為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP81所引起的像差量相對(duì)于耦合透鏡812位移量的曲線(xiàn)圖。從圖39可以看出，從低階到高階的慧形象差得以有效抑制。例如，耦合透鏡位移0.10時(shí)，三階慧形象差取一個(gè)0.044的值。也就是說(shuō)，該三階慧形象差量已減少到圖25所示第五實(shí)施例的三階慧形象差量的85％。
只要滿(mǎn)足條件(5)，物鏡16和光盤(pán)D1覆蓋層所引起的球面像差就會(huì)設(shè)定在欠校正狀態(tài)。圖40所示為光學(xué)系統(tǒng)OP81中總球面像差的曲線(xiàn)圖。如上所述，由于耦合透鏡812引起圖38所示的球面像差，因此如圖40所示光學(xué)系統(tǒng)OP81中的總球面像差能大大降低。
根據(jù)表32和34所示的數(shù)據(jù)，由于第八實(shí)施例能夠滿(mǎn)足條件(1)和(2)以及(5)，因此DVD和CD之間工作距離的差也得以大大降低?？纱_保覆蓋層相對(duì)較厚的光盤(pán)以及覆蓋層相對(duì)較簿的光盤(pán)都具有充足的工作距離。
當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而橫向位移時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)800在結(jié)構(gòu)上能夠抑制所引起的慧形象差。由于這種用來(lái)抑制物鏡16橫向位移所引起慧形象差的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例的相同，因此其說(shuō)明不再重復(fù)。
與第四實(shí)施例的圖22類(lèi)似，圖41為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)OP81所引起的像差量相對(duì)于物鏡16位移量的曲線(xiàn)圖。從圖41和圖23的對(duì)比可以看出，第八實(shí)施例的總像差被抑制成小于常規(guī)光學(xué)拾波器光學(xué)系統(tǒng)的總像差。
例如，物鏡位移0.40時(shí)，三階慧形象差為0.084。也就是說(shuō)，該三階慧形象差量已減少到圖23所示常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)三階慧形象差量的85％。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)物鏡16因跟蹤操作而在光學(xué)系統(tǒng)OP82中橫向位移時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生額外的像差，這是因?yàn)槿肷涞轿镧R16上的光束是準(zhǔn)直光束。
盡管本發(fā)明是參照優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述的，但其它的實(shí)施例也可能存在。
例如，通過(guò)降低第一實(shí)施例中耦合透鏡12所給出的球面像差，第一實(shí)施例還能像第三實(shí)施例一樣使慧形象差和像散減少到實(shí)際所允許的水平。
在上述第四到第七實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足條件(3)-(5)從而減少耦合透鏡位移所引起的慧形象差。然而，只要滿(mǎn)足條件(3)，光學(xué)系統(tǒng)有這樣的優(yōu)點(diǎn)，能夠像第四到第七實(shí)施例一樣校正耦合透鏡位移所引起的慧形象差。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，用于將數(shù)據(jù)記錄到多種光盤(pán)或多種光盤(pán)復(fù)制數(shù)據(jù)，其中的光盤(pán)包括覆蓋層相對(duì)較厚的第一光盤(pán)和覆蓋層相對(duì)較簿的第二光盤(pán)，該光學(xué)系統(tǒng)包括對(duì)應(yīng)所述多種光盤(pán)的多個(gè)光源；第一耦合透鏡，其至少用于所述第一光盤(pán)；以及物鏡，其用于所述的多種光盤(pán)，其中所述的第一耦合透鏡位于所述物鏡的光源側(cè)，其中由所述多個(gè)光源之一發(fā)射出的、用于所述第一光盤(pán)的光束穿過(guò)所述第一耦合透鏡，并作為發(fā)散光束入射到所述的物鏡上，所述的耦合透鏡使所述發(fā)散光束具有球面像差，其中用于所述第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差與所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的球面像差彼此抵消，其中當(dāng)所述物鏡在基本垂直于所述物鏡光軸的平面內(nèi)移動(dòng)時(shí)，與發(fā)散光束的球面像差相關(guān)的慧形象差被所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的慧形象差抵消，該發(fā)散光束被相對(duì)于所述物鏡位移。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中的用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差在波陣面延遲量上會(huì)隨著其與所述耦合透鏡中心軸的距離的增加而變大。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中射到所述物鏡的、用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的發(fā)散度是所述多種光源發(fā)射出的光束在射到所述物鏡時(shí)的所有發(fā)散度中最大的一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中當(dāng)使用所述第一光盤(pán)時(shí)，所述物鏡的放大率MOBL1滿(mǎn)足以下條件-0.15＜MOBL1＜-0.03--- (1)。
5.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括一個(gè)用于所述第二光盤(pán)的第二耦合透鏡，所述第二耦合透鏡位于所述物鏡的光源側(cè)。
6.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一耦合透鏡用于所述第一光盤(pán)和所述第二光盤(pán)。
7.如權(quán)利要求6的光學(xué)系統(tǒng)，其中由多個(gè)光源發(fā)射出來(lái)的用于所述第一光盤(pán)的光束和用于所述第二光盤(pán)的光束具有不同的波長(zhǎng)，其中所述第一耦合透鏡至少在其一個(gè)鏡頭表面上具有一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)用于第二光盤(pán)的光束穿過(guò)所述第一耦合透鏡時(shí)，用于第二光盤(pán)沒(méi)有像差的光束從所述第一耦合透鏡出射。
8.如權(quán)利要求5的光學(xué)系統(tǒng)，其中自所述第二耦合透鏡出來(lái)的、用于所述第二光盤(pán)的光束具有一個(gè)大致為平面形式的波陣面。
9.如權(quán)利要求8的光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)使用所述第二光盤(pán)時(shí)，所述物鏡的放大率MOBL2滿(mǎn)足以下條件-0.01＜MOBL2＜0.01 --- (2)。
10.如權(quán)利要求6的光學(xué)系統(tǒng)，其中，自所述第一耦合透鏡出射的、用于所述第二光盤(pán)的光束可具有一個(gè)大致為平面形式的波陣面。
11.如權(quán)利要求10的光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)使用所述第二光盤(pán)時(shí)，所述物鏡的放大率MOBL2滿(mǎn)足以下條件-0.01＜MOBL2＜0.01---(2)。
12.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述物鏡在結(jié)構(gòu)上在一光束相對(duì)于所述物鏡光軸傾斜時(shí)不引起慧形象差，其中的光束入射在多種光盤(pán)中除第一光盤(pán)外的一特定類(lèi)型光盤(pán)。
13.如權(quán)利要求12的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述該種光盤(pán)要求圖像側(cè)數(shù)字孔徑是所有光盤(pán)中最大的。
14.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述的物鏡滿(mǎn)足以下條件|MOBL1|＞|MREF|其中的MOBL1表示當(dāng)用于所述第一光盤(pán)、具有所述第一耦合透鏡所產(chǎn)生球面像差的發(fā)散光束入射到物鏡上時(shí)物鏡的放大率，其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束入射到所述物鏡時(shí)，在由所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層引起的球面像差值最接近于零處的所述物鏡的放大率，該假定的發(fā)散光束具有適用于所述第一光盤(pán)的波長(zhǎng)，其中用于第一光盤(pán)的發(fā)散光束的球面像差在波陣面延遲量上會(huì)隨著其距離耦合透鏡中心光軸的增長(zhǎng)而增加。
15.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述的第一耦合透鏡在結(jié)構(gòu)上是一種彎月形透鏡，其凸面位于光盤(pán)側(cè)并滿(mǎn)足下面的條件1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜15.0 --- (3)其中Ra表示所述第一耦合透鏡光源側(cè)表面的曲率半徑，Rb表示所述第一耦合透鏡光盤(pán)側(cè)表面的曲率半徑，其中所述第一耦合透鏡光源側(cè)表面和光盤(pán)側(cè)表面中的一個(gè)表面是非球表面，并且在其最大有效直徑處的非球量為正值。
16.如權(quán)利要求15的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光學(xué)系統(tǒng)滿(mǎn)足下面的條件0.15＜(-Rb/F)×(MOBL1/MREF)4＜0.55--- (4)其中的MOBL1表示的是當(dāng)用于所述第一光盤(pán)、具有所述第一耦合透鏡所產(chǎn)生球面像差的發(fā)散光束入射到所述物鏡上時(shí)所述物鏡的放大率；其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于所述第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束入射到所述物鏡時(shí)，在由所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層一起的球面像差值最接近于零處的所述物鏡的放大率，其中的f表示的是所述第一耦合透鏡的焦距，該假定的發(fā)散光束具有一個(gè)適于所述第一光盤(pán)的波長(zhǎng)。
17.如權(quán)利要求14的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述物鏡進(jìn)一步滿(mǎn)足以下條件1.02＜MOBL1/MREF＜1.05(5)。
18.如權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一耦合透鏡滿(mǎn)足以下條件-1.0＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜7.0 --- (6)其中Ra表示所述第一耦合透鏡光源側(cè)表面的曲率半徑，Rb表示所述第一耦合透鏡光盤(pán)側(cè)表面的曲率半徑，其中所述第一耦合透鏡光源側(cè)和光盤(pán)側(cè)的每一個(gè)表面均是非球表面，并且在最大有效直徑處的非球量為正值。
19.如權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光學(xué)系統(tǒng)滿(mǎn)足以下條件0.30＜(-Rb/f)×(MOBL1/MREF)4＜1.00 (7)其中的MOBL1表示的是當(dāng)用于所述第一光盤(pán)、具有所述第一耦合透鏡所產(chǎn)生球面像差的發(fā)散光束入射到所述物鏡上時(shí)，所述物鏡的放大率；其中的MREF表示的是當(dāng)一束假定的、等同于第一光盤(pán)發(fā)散光束但沒(méi)有像差的發(fā)散光束入射到所述物鏡時(shí)，在由所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層引起的球面像差值最接近于零處的所述物鏡的放大率，其中的f表示的是所述第一耦合透鏡的焦距，該假定的發(fā)散光束具有一個(gè)適于所述第一光盤(pán)的波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠用于對(duì)多種光盤(pán)的光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)光源，其用來(lái)兼容所述的多種光盤(pán)；第一耦合透鏡，其至少用于第一光盤(pán)；以及物鏡，其用于所述的多種光盤(pán)，其中由所述多個(gè)光源發(fā)射出的、用于所述第一光盤(pán)的光束穿過(guò)所述第一耦合透鏡，并作為發(fā)散光束入射到所述的物鏡上，該發(fā)散光束由所述的耦合透鏡給出球面像差。當(dāng)所述物鏡位移時(shí)，與發(fā)散光束相對(duì)于所述物鏡位移所產(chǎn)生的球面像差相關(guān)的慧形象差分量被所述物鏡和所述第一光盤(pán)覆蓋層所產(chǎn)生的慧形象差抵消。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1525463SQ20041003932
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月22日
發(fā)明者竹內(nèi)修一, 丸山晃一, 是枝大輔, 一, 輔 申請(qǐng)人:賓得株式會(huì)社