專利名稱：用于光盤的光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在一種或多種具有不同厚度的上覆層和/或不同數據記錄密度的光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)。
背景技術：
光盤有多種類型，如CD(密集盤)和DVD(數字通用盤)。DVD具有薄于CD的上覆層，并具有高于CD的數據記錄密度。為了支持CD和DVD，需要光盤的光學系統(tǒng)(光學讀取裝置)校正依據采用的光盤的上覆層厚度而變化的球差并改變光束的NA(數字孔徑)，從而達到適于使用的光盤的記錄/再現操作的有效光束直徑。
一般地，用于光盤的光學系統(tǒng)具有發(fā)射光束的光源、耦合透鏡和物鏡。耦合透鏡具有準直光源發(fā)出的光束或改變光源發(fā)出的光束發(fā)散度的功能。即，在光學系統(tǒng)應用耦合透鏡抑制像差或提高光束的利用率。
對光學系統(tǒng)中光學組件數量的減少有一定的要求，以降低光學讀取裝置的成本并進一步減小光學讀取裝置的大小。在日本專利公開JP8-62496、JP8-334686、JP64-25113和JP2-223906中分別公開了一種不需要耦合透鏡的光學讀取裝置。在每個申請中公開的光學系統(tǒng)構造成形成適于有較低記錄密度和較厚上覆層的光盤(如CD或DVD)的較大束斑。因為光學系統(tǒng)有較小的NA，所以可達到較大的束斑。
注意到，在每個公開物中揭示的光學系統(tǒng)中，如果物鏡的位置相對于光源的位置發(fā)生改變，則會導致像差。更具體的說，在聚焦操作中當物鏡在其中心軸(光軸)方向上移動時造成球差。在跟蹤操作中當物鏡在垂直于光軸的方向上從參考軸移動時造成彗差和象散，因為在此情形下偏軸光線入射到物鏡上。
這里所使用的“參考軸”一詞代表包含物鏡光軸的軸，在垂直于光軸的方向上物鏡不被跟蹤操作所移動的狀態(tài)下穿過光源。另外，物鏡的“參考軸”定義為跟蹤操作的初始位置。
要高精度地執(zhí)行記錄/再現操作，需要充分地抑制像差。特別是，具有非對稱特性的像差、如彗差和象散是降低記錄(光學)信號和再現(光學)信號質量的主要因素。因此，特別需要將光學系統(tǒng)構造成充分抑制具有非對稱特性的像差。
以下的“跟蹤移位”代表物鏡在垂直于光軸的方向(即，光盤的徑向)上由于跟蹤操作所產生的移動，“聚焦移位”代表物鏡在光軸的方向上由于聚焦操作所產生的移位。
當光盤相對于物鏡的光軸傾斜時，在光盤的覆蓋層中造成的彗差具有這樣的特點，即其依賴于覆蓋層的厚度而變化。為此原因，每個公開物中設置在光學系統(tǒng)中的物鏡的兩個表面構造成非球面，消除光盤覆蓋層中造成的彗差。即，物鏡構造成消球差透鏡。
相反，即使在光學系統(tǒng)中采用兩表面為非球面的物鏡，要充分地校正具有非對稱特點的另一像差、即象散也是非常困難的。因此，每個公開物中揭示的光學系統(tǒng)只可以用于對像差有較大容限的光盤，如CD。即，該光學系統(tǒng)專用于用在對像差有較大容限的光盤的光盤驅動。
換言之，光學系統(tǒng)不能用于具有較大記錄密度并需要較小束斑直徑的光盤(如DVD)。
近來，開發(fā)出了支持CD和DVD(以下稱作CD/DVD兼容的光學系統(tǒng))的光學系統(tǒng)。但這種常規(guī)的CD/DVD兼容的光學系統(tǒng)不能校正依賴于光盤覆蓋層厚度而變化的彗差。另外，如同每個公開物中的光學系統(tǒng)的情形一樣，在CD/DVD兼容的光學系統(tǒng)中不能校正象散。
應該理解，在每個公開物中揭示的光學系統(tǒng)不能用作CD/DVD兼容的光學系統(tǒng)，因為彗差的量依賴于光盤覆蓋層的厚度而變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的優(yōu)點在于它提供了一種用于光盤的光學系統(tǒng)，其被構造成不使用耦合透鏡即能充分抑制像差。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種在光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，其需要光盤一側的數值孔徑大于或等于0.60。光學系統(tǒng)配置有發(fā)射發(fā)散光束的光源，將發(fā)散光束會聚到光盤的數據記錄表面上的物鏡，和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)。
在此結構中，驅動系統(tǒng)在垂直于物鏡中心軸的方向上為跟蹤操作而操縱移動物鏡，并在跟蹤操作中改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸向光源傾斜。
因為物鏡的空間方位可以與由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位一致地改變，所以可以抑制由物鏡的跟蹤移位造成的象散。因此，可以高精度地進行對光盤(需要較大的數值孔徑)的記錄/再現操作。
注意，象散的校正可以只通過改變光學系統(tǒng)中物鏡的空間方位而達到，并且不需要改變物鏡的結構來校正象散。
因此，在物鏡位于參考位置的條件下不存在降低光學系統(tǒng)的光學性能的因素(即，不執(zhí)行跟蹤操作)。
或者，驅動系統(tǒng)也可以控制物鏡的位置和空間方位以滿足下列條件0.25≤d·tanθ/TR≤0.75(1)此處，d(mm)代表光源和光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ(°)表示物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量。
再或者，物鏡可以構造成滿足下列條件-0.75≤CMD/CML≤-0.15(2)此處，CML表示只在物鏡相對于光源發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD表示只在光盤相對于穿過物鏡的光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
再或者，光學系統(tǒng)可以滿足下列條件-0.30≤(CMD/CML)·d·tanθ/TR≤-0.15(3)此處，d(mm)代表光源和光盤的數據記錄表面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ(°)表示物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量，CML表示只在物鏡相對于光源發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD表示只在光盤相對于穿過物鏡的光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種在多種類型的光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)配置有多個光源，發(fā)射分別對應于多種類型光盤的發(fā)散光束；把每束發(fā)散光束會聚到多種光盤中對應的一個的數據記錄表面上的物鏡；和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)。
在此結構中，驅動系統(tǒng)為跟蹤操作而在垂直于物鏡光軸的方向上操縱移動物鏡，并在跟蹤操作中改變物鏡的空間方位，使得至少在使用多種類型光盤中的一種覆蓋層最薄的第一光盤時光源一側上的中心軸向相應的多個光源之一傾斜。
因為物鏡的空間方位可以與由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位一致地變化，所以可以抑制由物鏡的跟蹤移位造成的象散。因此，可以高精度地執(zhí)行光盤(需要較高的數值孔徑)的記錄/再現操作。
任選地，驅動系統(tǒng)可以改變物鏡的空間方位以滿足下列條件-0.1≤θ2/θ1≤1 (4)此處θ1(°)表示使用第一光盤時由跟蹤操作在物鏡的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量，θ2(°)表示使用具有厚于第一光盤的覆蓋層的多種類型的第二光盤時由跟蹤操作在物鏡的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量。
再或者，驅動系統(tǒng)可以改變物鏡的空間方位以滿足下列條件θ2/θ1＝0 (5) 在一種特定情況下，第一光盤可以要求光盤一側上的數值孔徑大于或等于0.60。
在一種特定情況下，第二光盤可以具有所有類型的光盤中最厚的覆蓋層。
再或者，當使用第一光盤時，驅動系統(tǒng)可以控制物鏡的位置和空間方位以滿足下列條件0.25≤d1·tanθ1/TR≤0.75(6)此處，d1(mm)代表用于第一光盤的多個光源中的第一光源和第一光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ1(°)表示使用第一光盤時物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量。
再或者，物鏡可以構造成滿足下列條件-0.75≤CMD1/CML1≤-0.15(7)
此處，CML1表示只在物鏡相對于用于第一光盤的多個光源中的一個發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD1表示只在第一光盤相對于穿過物鏡的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
再或者，光學系統(tǒng)可以滿足下列條件-0.30≤(CMD1/CML1)·d1·tanθ1/TR≤-0.15(8)此處，d1(mm)代表用于第一光盤的多個光源中的第一光源和第一光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ1(°)表示使用第一光盤時物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量，CML1表示只在物鏡相對于第一光源發(fā)出的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD1表示只在第一光盤相對于穿過物鏡的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
再或者，物鏡可以構造成滿足下列條件-1.50≤CMD2/CML2≤-0.50(9)此處，CML2表示只在物鏡相對于從多個光源中對應于多種類型的光盤中第二光盤發(fā)出的第二光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD2表示只在第二光盤相對于穿過物鏡的第二光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
在一種特定情況下，多個光源可以在垂直于每個發(fā)散光束的發(fā)射方向的平面中位于彼此移位的位置。在此情況下，多個光源可以在一個垂直于物鏡形成的物象根據跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位而移位的方向的方向上對齊。
再或者，光學系統(tǒng)可以包括檢測所使用的光盤類型的檢測系統(tǒng)。在此情況下，驅動系統(tǒng)響應于跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位以及檢測系統(tǒng)的檢測結果設置物鏡空間方位的變化量。
再或者，多個光源可以在垂直于每個發(fā)散光束的發(fā)射方向的平面中位于彼此移位的位置。在此情況下，驅動系統(tǒng)可以在跟蹤操作中相對于為多個光源中的每一個定義的參考位置移動物鏡，參考位置定義為物鏡的中心軸穿過多個光源中的對應于所采用的光盤類型之一時所在的位置。
在一種特定情況下，多個光源可以在這樣一個方向上對齊，即在該方向上物鏡形成的物象根據跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位而移位。
再或者，光學系統(tǒng)可以包括檢測使用的光盤類型的檢測系統(tǒng)。在此情況下，驅動系統(tǒng)可以響應于跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位以及檢測系統(tǒng)的檢測結果設置物鏡的空間方位改變量，并且可以根據檢測系統(tǒng)的檢測結果決定所使用的光盤的參考位置。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種在包括第一光盤和第二光盤的兩種類型的光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，其中第二光盤的覆蓋層厚度大約是第一光盤的兩倍。本光學系統(tǒng)配置有多個光源，發(fā)射分別對應于第一光盤和第二的發(fā)散光束；把每束發(fā)散光束會聚到第一光盤和第二光盤中對應的一個的數據記錄表面上的物鏡；和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)。物鏡具有對第二光盤覆蓋層造成的彗差的靈敏度。對于跟蹤操作，驅動系統(tǒng)在垂直于物鏡中心軸的方向上操縱移動物鏡。
另外，在使用第一光盤時，跟蹤操作期間驅動系統(tǒng)操縱改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸朝向用于第一光盤的一個光源傾斜一個約為基本上完全校正跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位造成的象散所需的一半傾斜量。當使用第二光盤時，跟蹤操作期間驅動系統(tǒng)不操作改變物鏡的空間方位。
因為物鏡的空間方位可以與跟蹤操作時物鏡的跟蹤移位一致地改變，所以可以抑制物鏡的跟蹤移位量造成的象散。因此，可以高精度地進行光盤(需要較大的數值孔徑)的記錄/再現操作。


圖1表示根據本發(fā)明第一實施例的光學系統(tǒng)； 圖2表示已通過透鏡動作機構調節(jié)的光學系統(tǒng)中物鏡的位置和空間方位的狀態(tài)； 圖3表示根據本發(fā)明第二實施例的光學系統(tǒng)； 圖4是表示在第一實例中由物鏡的跟蹤移位造成的非對稱像差量的曲線； 圖5是表示當在第二實施中使用較薄覆蓋層的第一光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖6是表示當在第二實施中使用較厚覆蓋層的第二光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖7是表示當在第三實例中使用第二光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖8是表示當在第四實例中使用第二光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖9是表示當在第四實例中使用第二光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖10是表示當在第五實例中使用第一光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖11是表示當在第六實例中使用第一光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖12是表示當在第六實例中使用第二光盤時由物鏡的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線； 圖13表示根據第二實施例的光學系統(tǒng)改型的光學系統(tǒng)。
具體實施例方式以下參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
第一實施例 圖1表示根據本發(fā)明第一實施例的光學系統(tǒng)100。光學系統(tǒng)100用于在具有較高記錄密度和較薄覆蓋層的光盤20A(如DVD)上記錄數據和/或再現數據。光學系統(tǒng)100用在從光盤20A上記錄數據和/或再現數據的光盤驅動器中。
如圖1所示，光學系統(tǒng)100配置有光源1，分束器2，透鏡動作機構3，傳感器4和物鏡10。光學系統(tǒng)100構造成不使用耦合透鏡的有限光學系統(tǒng)。即，從光源1發(fā)出的激光束僅通過物鏡10會聚。
光源1發(fā)出適用于光盤20A的較短波長的激光束，以致于通過分束器2和物鏡10的激光束在光盤20A的數據記錄表面上形成較小的束斑。然后由傳感器4接收中光盤20A返回的光束(光學信號)。然后由信號處理單元(圖1中未示出)處理傳感器4接收到的光學信號，對光盤20A進行記錄/再現操作。
透鏡動作機構3包括固定物鏡10的透鏡支架31，對物鏡10的空間方位和位置進行微調的動作器32。
圖2表示物鏡10的位置和空間方位已由透鏡動作機構3調節(jié)的狀態(tài)。在圖2中，為了簡單起見，光路(參考軸Ax)演變成線性線路。在解釋每個光學元件和參考軸之間的位置關系時，將參考軸認作線性線路。
聚焦操作時透鏡動作機構3在X方向移動物鏡10，并在跟蹤操作時于Y方向移動物鏡10。通過這種結構，如果發(fā)生由于光盤的傾斜、卷曲或偏移所致的焦點移位或跟蹤移位，也可以實現穩(wěn)定地記錄/再現操作。
衍射光柵1a位于光源1和分束器2之間。衍射光柵1a被構造成子光束，在三束法中用于檢測跟蹤的移位。
透鏡動作機構3對物鏡10的傾斜與跟蹤操作對物鏡10的跟蹤移位一致，以使物鏡10的中心軸(CL)向光源1傾斜。即，物鏡10的傾斜使得其前表面(光源一側的表面)面對光源1。因此，由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的象散被物鏡10的傾斜移位造成的象散有效地抵消。
更具體地說，傾斜量設置為一個小于假設電光源位于物鏡10中心軸CL時的傾斜量的量。即，透鏡動作機構3控制物鏡10的位置和空間方位以滿足下列條件0.25≤d·tanθ/TR≤0.75(1)此處，d(mm)代表光源1和光盤20A的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由跟蹤操作對物鏡10的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ(°)表示物鏡10(見圖2)相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量。傾斜量θ是形成在物鏡10的中心軸CL和參考軸Ax之間的角度。
條件(1)限定了物鏡10的跟蹤移位期間物鏡10的傾斜量。如果把傾斜量設置成d·tanθ/TR取1.0，則完全校正象散。但是，如果傾斜量設置成d·tanθ/TR取1.0，則光盤20A的覆蓋層中造成的較大量的彗差被剩下。通過滿足條件(1)，可以抑制彗差的發(fā)生并充分校正象散。
如果d·tanθ/TR變得低于條件(1)的下限，即，如果傾斜量很小，則象散不能充分地被校正。此外，如果傾斜量很小并在物鏡10中出現高階彗差，則剩下較大量的彗差。
如果d·tanθ/TR變得大于條件(1)的上限，即如果傾斜量很大，則剩下物鏡10中造成的彗差。另外，在此情況下，由透鏡動作機構3引入的傾斜量誤差造成的彗差產生過多的彗差。
這種傾斜量誤差可以通過提高透鏡動作機構3的驅動精度來減小。但是，驅動精度的提高增加了透鏡動作機構3的成本。通過滿足條件(1)，可以避免透鏡動作機構3的成本增加。
通過驅動物鏡10以滿足條件(1)，可以充分地抑制偏軸光線入射到物鏡10上時造成的象散。例如，如果傾斜量設置成條件(1)的表達式(d·tanθ/TR)取0.3，則可以將象散量減小為在物鏡10不傾斜時的狀態(tài)中造成的象散量的一半。如果傾斜量設置成條件(1)的表達式(d·tanθ/TR)取0.5，則象散量可以減小為物鏡10不傾斜時的狀態(tài)中造成的象散量的四分之一。
因此，可以減少象散以充分降低允許光學系統(tǒng)100對要求大數值孔徑(NA)的光盤進行高精度的記錄/再現操作。
物鏡10的兩個表面(前表面和后表面)為非球面。
除上述結構之外，物鏡10可以構造成滿足下列條件-0.75≤CMD/CML≤-0.15 (2)此處，CML表示只在物鏡10相對于光源1發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD表示只在光盤相對于穿過物鏡10的光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
為了比較常規(guī)光學系統(tǒng)中的物鏡，下面解釋常規(guī)光學系統(tǒng)中物鏡的結構。一般地，當在光學系統(tǒng)的制造過程中把物鏡安裝在常規(guī)的光學系統(tǒng)上時，相對于光源和光盤調節(jié)物鏡的位置，使得物鏡的中心軸基本上與光源發(fā)出的光束主線重合，并與光盤垂直相交。
物鏡設計成即使偏軸光線入射到物鏡上也不會出現彗差。更具體的說，把常規(guī)光學系統(tǒng)中的物鏡設計成物鏡相對于入射光束傾斜造成的彗差量與光盤相對于入射光束傾斜造成的彗差量具有相同的絕對值和相反的正負號(即，CMD/CML≈-1)?？梢岳斫?，在此情況下，兩項彗差相互抵消，由此充分校正總彗差量。
但是，如果傾斜物鏡以校正象散，則物鏡相對于光源發(fā)出的光束主線的傾斜量以及光盤相對于光源發(fā)出的光束主線的傾斜量變得彼此不同。因此，如果兩項彗差有相同的絕對值和不同的正負號(即，CMD/CML≈-1)，則即使象散被充分地校正，彗差量也增大。為此，在本實施例中，物鏡10構造成滿足條件(2)。
如果CMD/CML變得小于條件(2)的下限，即如果物鏡10的傾斜造成的彗差的靈敏度過低，則即使可以充分地校正象散，也會剩下大量的彗差。
如果CMD/CML變得大于條件(2)的上限，即如果物鏡10的傾斜造成的彗差靈敏度過高，則傾斜量誤差造成的彗差量也變得過大。
這里所用的靈敏度(CML，CMD)是對應于通過利用Zernike多項式顯影獲得的第三階彗差項的系數，是物鏡和光盤相對于入射光束傾斜1°時造成的波前像差。當用rms(方均根)值表示波前像差時，第三階彗差的系數(CM3)和rms值之間保持下列關系。
通過構造物鏡10滿足條件(2)，可以充分地抑制偏軸光線入射到被跟蹤操作移位的物鏡10時造成的彗差。特別是，如果物鏡10構造成條件(2)的表達式(CMD/CML)取近似-0.5的值，則在彗差的校正和象散的校正之間達到平衡。
上述條件(1)和(2)歸納為下列條件(3)-0.30≤(CMD/CML)dtanθ/TR≤-0.15 (3)通過構造光學系統(tǒng)滿足條件(3)，可以充分地抑制象散和彗差。
如果條件(3)不滿足，則不能實現象散的校正效果和彗差的校正效果之間的平衡。
第二實施例 圖3表示根據本發(fā)明第二實施例的光學系統(tǒng)。光學系統(tǒng)200用于在具有不同厚度的覆蓋層的各類光盤上記錄數據和/或再現數據。在圖3中，與圖1類似的元件采用相同的標號，并省去對它們的詳細描述。
圖中示出了不同類型光盤的例子，光盤20A(如DVD)和記錄密度低于光盤20A且覆蓋層厚于光盤20A的光盤20B(如CD或CD-R)光學系統(tǒng)200用在對不同類型的光盤記錄數據和/或再現數據的光盤驅動器中。
如圖3所示，光學系統(tǒng)200包括光源1D，衍射光柵5，分束器2，透鏡動作機構3，傳感器4和物鏡10。為了支持兩種光盤20A和20B，光源1D具有分別發(fā)射具有適于光盤20A的波長和適于光盤20B的波長的激光束的發(fā)射部分。
兩個發(fā)射部分位于垂直于參考軸Ax的平面中彼此略微移位的位置上。
衍射光柵5位于光源1D和分束器2之間。衍射光柵5構造成產生用于三色法中檢測跟蹤移位的子光束。
根據第二實施例的物鏡10的兩個表面(前表面和后表面)是非球面。此外，物鏡10的前表面和后表面之一配置有一種衍射結構，即具有被階梯劃分的多個角區(qū)帶，并以中心軸同軸地形成。
衍射結構的功能允許光學系統(tǒng)200支持兩種光盤20A和20B。另外，物鏡10配置有限制孔徑大小的功能，使得孔徑大小適于光盤20A和20B每個數值孔徑。通過這種結構，實現分別適合于光盤20A和20B的數值孔徑，并由此分別在光盤20A和20B的數據記錄表面上形成適合于光盤20A和20B的束斑。
與第一實施例類似，透鏡動作機構3移動物鏡10的位置和空間方位，使得即使光盤20A和20B之間工作距離之差造成焦點移位或跟蹤移位，也可達到穩(wěn)定的記錄/再現操作。這種工作距離之差是由所采用的光盤的覆蓋層厚度差以及光盤的傾斜、卷繞或偏離引起。
在圖3中，使用光盤20A期間物鏡10的位置用實線表示，使用光盤20B期間物鏡10的位置用虛線表示。
與第一實施例類似，透鏡動作機構3使物鏡10的傾斜與跟蹤操作對物鏡10的跟蹤移位一致，以致于物鏡10的中心軸(CL)向光源1D(在光學系統(tǒng)擴展的情況下)傾斜。即，物鏡10傾斜，使得其前表面面對光源1D(對應于所使用的光盤的一個發(fā)射部分)。因此，通過傾斜物鏡10可以充分地校正由跟蹤操作移位物鏡10造成的彗差和象散。
更具體的說，光學系統(tǒng)200構造成滿足下列條件0.25≤d1·tanθ1/TR≤0.75 (6)
-0.75≤CMD1/CML1≤-0.15(7)-0.30≤(CMD1/CML1)·d1·tanθ1/TR≤-0.15(8) 在條件(6)～(8)中，d1(mm)代表光源1D和光盤20A的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR(mm)表示由物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ1(°)表示物鏡10的傾斜量(參見圖2)。CML1表示只在物鏡10相對于用于光盤20A從光源1D發(fā)出的激光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD1表示只在光盤20A相對于穿過物鏡10的用于光盤20A的激光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。即，每個系數“d1”、“tanθ1”、“CMD1”和“CML1”中的下標“1”表示使用光盤20A時使用的系數。
對光盤20B進行記錄/再現操作所需的數值孔徑較小。因此，在光盤20B的情況下，與光盤20A所需的傾斜量相比，傾斜量減小，因為即使不進行傾斜，剩余的象散量也足夠小，并且剩余象散實際上可以忽略。
為此，在對光盤20B的記錄/再現操作中，把物鏡10的跟蹤移位期間物鏡10的傾斜量設置為一個小于或等于光盤20A的記錄/再現操作中物鏡10的傾斜量，或設置為零。
除了上述結構外，物鏡10構造成滿足下列條件-1.50≤CMD2/CML2≤-0.50(9)此處，CML1表示只在物鏡10相對于用于光盤20B的從光源1D發(fā)出的激光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD2表示只在光盤20B相對于穿過物鏡10的用于光盤20B的激光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。即，每個系數“d2”、“tanθ2”、“CMD2”和“CML2”中的下標“2”表示使用光盤20B時使用的系數。
通過構造光學系統(tǒng)以滿足條件(9)，可以充分地抑制使用光盤20B時造成的象散和彗差。
如果CMD2/CML2變得低于條件(9)的下限，則使用光盤20B時由物鏡10的跟蹤移位造成的彗差變得過大。
如果CMD2/CML2變得大于條件(9)的上限，則彗差對物鏡10的傾斜的靈敏度變得過大，并且由傾斜量誤差造成的彗差量也由此變得過大。
如果將光學系統(tǒng)200構造成當使用光盤20B時物鏡10跟蹤移位期間物鏡10不傾斜，則優(yōu)選條件(9)中的CMD2/CML2取-1值，因為在這種情況下彗差可以最充分地校正。
光學系統(tǒng)100的一個實際的數值實例是d1·tanθ1/TR＝0.5和CMD/CML＝-0.5。在此情況下，有效地達到彗差的校正和象散的校正。
關于物鏡10的傾斜量，光學系統(tǒng)200滿足條件(4)-0.1≤θ2/θ1≤1 (4)在上述條件(4)中，θ1(°)表示在光盤2A的記錄/再現操作中物鏡10的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量，θ2(°)表示在光盤2A的記錄/再現操作中物鏡10的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量。
當條件(4)不滿足時，保留彗差，并且高精度地進行記錄/再現操作變得困難。
如果把光盤20B的記錄/再現操作中物鏡10的跟蹤移位期間物鏡10的傾斜量設置為零，則滿足下列條件(5)θ2/θ1＝0...(5) 當滿足條件(5)時，透鏡動作機構3的控制可以簡化。
在圖3中，還示出了連結到透鏡動作機構3的信號處理單元51和驅動器52。如在第一實施例中所提到的，信號處理單元51處理由傳感器4接收的光學信號以完成對光盤20A和20B的記錄/再現操作。
如上所述，光源1D有兩個發(fā)射部分，位于垂直于參考軸Ax(即，從光源1D發(fā)出的每個激光束的方向)的平面中彼此略微移位的位置。
兩個發(fā)射部分的分布實例是兩個發(fā)射部分在垂直于物象根據物鏡10的跟蹤移位而移位的方向上對齊。在此情況下，由兩個發(fā)射部分的位置移位引入的物體高度的變化組成變?yōu)榇怪庇谟晌镧R10的跟蹤移位引入的物體高度的變化組成。因此，要避免物鏡10的跟蹤移位期間像差量的過度增加變得很困難。
光源1D兩個發(fā)射部分的分布實例是兩個發(fā)射部分在物象根據物鏡10的跟蹤移位而移位的方向上對齊。
透鏡動作機構3可以構造成在跟蹤操作中相對于為兩個發(fā)射部分的每一個限定的參考位置移動物鏡。即，當使用光盤20A時，透鏡動作機構3參照第一參考位置移動物鏡10，其中在第一參考位置處物鏡10中心軸的延伸精確的通過兩個發(fā)射部分中對應于光盤20A的一個(在擴展光學系統(tǒng)200的情況下)。
另外，當使用光盤20B時，透鏡動作機構3相對于第二參考位置移動物鏡10，其中在第二參考位置處物鏡10的中心軸的延伸精確的穿過兩個發(fā)射部分中對應于光盤20B的一個(在擴展光學系統(tǒng)200的情況下)。
通過參考每個參考位置進行跟蹤操作，可以將像差減為最小水平。
當透鏡動作機構3構造成如上所述地調節(jié)參考位置時，優(yōu)選光源1D的兩個發(fā)射部分在物象根據物鏡10的跟蹤移位而移位的方向上對齊。在此情況下，物鏡10為調節(jié)參考位置的移動的方向與物鏡10跟蹤移位的方向一致。
因此，在此情況下，不需要透鏡動作機構3具有移動物鏡10以調節(jié)參考位置的額外驅動軸。因此，可以防止透鏡動作機構3變得復雜。
光學系統(tǒng)200可以配置有檢測所使用的光盤類型的功能。在此實施例中，信號處理單元51配置有檢測所使用的光盤類型的功能，并且根據檢測結果通過驅動器52控制光源1D和透鏡動作機構3。
更具體的說，當由信號處理單元51檢測所使用的光盤20A時，信號處理單元51控制光源1D發(fā)射用于光盤20A的激光束并通過驅動器52控制透鏡動作機構3以改變物鏡10的位置和空間方位以對光盤20A進行記錄/再現操作。當由信號處理單元51檢測所使用的光盤20B時，信號處理單元51控制光源1D發(fā)射用于光盤20B的激光束并通過驅動器52控制透鏡動作機構3，以改變物鏡10的位置和空間方位進行光盤20B的記錄/再現操作。
當透鏡動作機構3構造成如上所述地調節(jié)參考位置時，可以根據檢測功能的檢測結果進行所述的調節(jié)操作。
應該注意，信號處理單元51的檢測功能可以通過處理傳感器4(其接收從光盤返回的光學信號)輸出的信號來完成。例如，通過得到從光盤(20A或20B)反射到傳感器4的返回光線與從光盤的數據記錄表面反射到傳感器4的返回光線之間的間隔(到傳感器4的距離)，可以實現檢測功能，以基于對傳感器4的間距確定光盤的厚度，然后確定相對于確定的厚度的光盤類型。
之后，描述根據第一實施例的一個具體實例(第一實例)和根據第二實施例的五個具體實例(第二～第六實例)。
第一實例 根據第一實例的光學系統(tǒng)具有參見圖1在第一實施例中所述的結構。因此，下面參考圖1解釋第一實例。表1展示了根據第一實例的光學系統(tǒng)100的性能指標，表2展示了根據第一實例的光學系統(tǒng)的數值結構。
表1
在表1中，M表示放大率，設計波長是適于對所使用的光盤進行記錄/再現的波長，NA是光盤一側上的數值孔徑。這些符號也適用于下面其它具體實例中的類似表。
表2
在表2中，“表面號”代表光學系統(tǒng)100中光學元件每個表面的表面號。表面號#1和#2分別代表國荒原1的覆蓋層(未示出)的表面，表面號#3和#4分別代表物鏡10的前后表面，表面號#5和#6分別代表光盤20A的覆蓋層和數據記錄表面。
在表2中，“r”代表光軸上每個透鏡表面的曲率半徑(單位mm)，“d”代表透鏡的厚度或從透鏡表面到下一個透鏡表面的距離(單位mm)，“n”表示在d線(588nm)處的折射率，“υ”代表在d線處的阿貝常數。這些符號也應用于下述的其它具體實例中的類似表。
物鏡10的每個前(#3)和后(#4)表面為非球面。非球面由下列方程表示X(h)=Ch21+1-(1+K)C2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>此處，X(h)表示SAG量，是離開光軸h高度處的非球面上的點到光軸處非球面的切平面之間的距離，符號C表示光軸上的曲率(1/r)，K是錐面系數，A4、A6、A8、A10和A12分別是第四、第六、第八、第十和第十二階非球面系數。
表3表示物鏡10的前后表面(#3和#4)的壁表面系數和非球面系數。
表3
在表3(以及下面的類似表)中，標號E表示10是底數，E的右側值作為指數。
在上述第一實例的數值結構中，(CMD1/CML1)為-0.528。透鏡動作機構3傾斜并移動物鏡10，使得(d1·tanθ1/TR)取值為0.45(d1·tanθ1/TR＝0.45)因此，(CMD1/CML1)d1·tanθ1/TR取值為-0.238。根據第一實例的光學系統(tǒng)100滿足條件(1)、(2)和(3)。
圖4是表示由物鏡10的跟蹤移位造成的非對稱像差量的曲線在圖4中(以及在下列曲線中)，豎軸表示像差量，水平軸代表物鏡10的跟蹤量。在圖4中(以及在下列的類似曲線中)，“CM3”代表第三階彗差，“CM5”代表第五階彗差，“AS3”代表像散，“總和”代表像差量的總量。
如圖4所示，即使物鏡由于跟蹤操作而移位，也可以充分地抑制彗差和像散(即，具有非對稱性的像差)。根據第一實例的光學系統(tǒng)100，可以進行高精度的記錄/再現。
第二實例 根據第二實例的光學系統(tǒng)具有參考圖3在第二實例中描述的結構。因此，下面參考圖3解釋第二實例。表4表示根據第二實例的光學系統(tǒng)200的性能指標。表5表示使用光盤20A時第二實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。表6表示使用光盤20B時第二實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。因為在此實例中光學系統(tǒng)200支持光盤20A(如DVD)和20B(如CD)，所以對每個光盤20A和20B表示性能指標和數值結構。
表4
在表4中，M表示放大率，設計波長λ是適于對所使用的光盤進行記錄/再現的波長，NA是光盤一側上的數值孔徑。對使用光盤20A和光盤20B等每種情況展示了光盤的厚度和覆蓋層。
表5

表6
在表5和6中，“表面號”代表光學系統(tǒng)200中光學組件每個表面的表面號。表面號#0表示光源1D，表面號#1和#2分別代表光源1D的覆蓋層(未示出)，表面號#3和#4分別代表衍射光柵5的表面，表面號#5和#6分別代表物鏡10的前后表面。在表5中，表面號#7和#8分別表示光盤20A的覆蓋層和數據記錄表面。在表6中，表面號#7和#8分別表示光盤20B的覆蓋層和數據記錄表面。
如表5所示，物鏡10的前表面(#5)被分為內區(qū)和外區(qū)。內區(qū)形成為h(離光軸的高度)≤1.34mm，外區(qū)形成為h＞1.34。
根據第二實例的物鏡10的前表面(#5)和后表面(#6)是由上述X(h)的方程表示的非球面。表7表示物鏡10的前后表面(#5和#6) 表7
在物鏡10的前表面(#5)上形成衍射結構。衍射結構由光程差的函數Φ(h)表示Φ(h)＝(P2h2+P4h4+P6h6+...)×m×λ此處，P2、P4和P6是第二、第四和第六階系數，h表示光軸的高度，m表示衍射級，λ表示工作波長。光程差Φ(h)表示沒有穿過衍射透鏡結構的假想光束的光程與被衍射透鏡結構衍射的光束的光程之差。換言之，光程差Φ(h)表示被衍射透鏡結構衍射的每束光的附加光程?！癿”表示衍射級。在此實例中，m為1，即采用第一階衍射光。
表8表示應用到形成在物鏡10前表面(#5)上的衍射結構的光程差函數Φ(h)的系數值。
表8
如表5～8所示，關于曲率半徑、非球面形狀和衍射結構，物鏡10前表面(#5)的內區(qū)(h≤1.34)和外區(qū)(h＞1.34)具有不同的結構。
在上述第二實例的數值結構中，物鏡10具有(CMD1/CML1)＝-0.493和(CMD2/CML2)＝-0.961的光學性能。當使用光盤20A時，透鏡動作機構3(即動作器32)在保持d1·tanθ1/TR＝0.5的關系的同時，對物鏡10執(zhí)行跟蹤操作和傾斜操作。在此實例中表達式(CMD1/CML1)d1·tanθ1/TR取值為-0.247。因此，根據第二實例的光學系統(tǒng)200在對光盤20A進行記錄/再現操作時滿足條件(6)、(7)、(8)和(9)。
圖5是表示當使用光盤20A時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線。如圖5所示，在使用光盤20A時，即使物鏡10由于跟蹤操作而移位，也可以充分地抑制彗差和像散(即，具有非對稱性的像差)。根據第二實例的光學系統(tǒng)200，可以進行高精度的記錄/再現。
在第二實例中，當使用光盤20B時不進行物鏡10的傾斜操作。因此，滿足條件(4)和(5)。圖6是表示當使用光盤20B時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差曲線。如圖6所示，即使在使用光盤20B時物鏡10由跟蹤操作而移位，彗差和像散也可以減小到實際中可被忽略的水平。
第三實例 根據第三實例的光學系統(tǒng)具有與第二實例相同的性能指標和數值結構。因此，在此將不重復對第三實例結構的詳細描述。關于光盤20A的使用，得到與第二實例相同的優(yōu)點。
另外，根據第三實例的光學系統(tǒng)200的結構為在使用光盤20A時執(zhí)行與第一實例相同的傾斜操作。第三實例的特點是當使用光盤20B時執(zhí)行傾斜操作。
當使用光盤20B時，透鏡動作機構3(即動作器32)執(zhí)行傾斜操作以滿足θ2/θ1＝0.4(即滿足條件(4))。
圖7是表示當使用光盤20B時由物鏡10的跟蹤移位造成的非對稱像差量的曲線。如圖7所示，即使在使用光盤20B時物鏡10由跟蹤操作而移位，彗差和像散也可以減小到實際上可被忽略的水平。
第四實例 根據第四實例的光學系統(tǒng)具有參見圖3在第二實施例中描述的結構。因此，下面將參考圖3解釋第四實例。表9表示根據第四實例光學系統(tǒng)200的性能指標。表10表示使用光盤20A時第四實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。表11表示使用光盤20B時第四實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。因為在此實例中光學系統(tǒng)200支持光盤20A(如DVD)和20B(如CD)，所以表示了光盤20A和20B每個的性能指標和數值結構。
表9
表10

表11
表10和11中所示的表面號具有與表5和表6中所示相同的意義。
根據第四實例物鏡10的前后表面(#5)、(#6)均是由X(h)的上述方程表示的非球面。表12表示物鏡10的前后表面(#5和#6)的錐面系數和非球面系數。
表12
在物鏡10的前表面(#5)上形成衍射結構。表13表示應用到形成在物鏡10前表面(#5)上的衍射結構的光程差函數Φ(h)的系數值。
表13
如表10～13所示，關于曲率半徑、非球面形狀和衍射結構，物鏡10前表面(#5)的內區(qū)(h≤1.36)和外區(qū)(h＞1.36)具有不同的結構。
在上述第四實例的數值結構中，物鏡10具有(CMD1/CML1)＝-0.653和(CMD2/CML2)＝-0.191的光學性能。當使用光盤20A時，透鏡動作機構3(即動作器32)在保持d1·tanθ1/TR＝0.3關系的同時，對物鏡10執(zhí)行跟蹤操作和傾斜操作。在此實例中表達式(CMD1/CML1)d1·tanθ1/TR取值為-0.196。因此，根據第四實例的光學系統(tǒng)200在對光盤20A進行記錄/再現操作時滿足條件(6)、(7)、(8)和(9)。
圖8是表示當使用光盤20A時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線。如圖8所示，在使用光盤20A時，即使物鏡10由于跟蹤操作而移位，也可以充分地抑制彗差，并且像散也可以減小到實際上可以忽略的水平。根據第四實例的光學系統(tǒng)200，可以對光盤20A進行高精度的記錄/再現操作。
在第四實例中，當使用光盤20B時不進行物鏡10的傾斜操作。因此，滿足條件(4)和(5)。圖9是表示當使用光盤20B時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差曲線。如圖9所示，即使在使用光盤20B時物鏡10由跟蹤操作而移位，彗差和像散也可以減小到實際中可被忽略的水平。
第五實例 根據第五實例的光學系統(tǒng)具有與第四實例相同的性能指標和數值結構。因此，在此將不重復對第五實例結構的詳細描述。關于光盤20A的使用，第五實例得到與第四實例相同的優(yōu)點。
另外，根據第五實例的光學系統(tǒng)200構造成在使用光盤20A時執(zhí)行與第一實例相同方式的傾斜操作。第五實例的特點在于跟蹤和傾斜操作的跟蹤量和傾斜量與第四實例的不同。
具體地說，透鏡動作機構3(即動作器32)在保持d1·tanθ1/TR＝0.45關系的同時，對物鏡10執(zhí)行跟蹤操作和傾斜操作(即移動和傾斜物鏡10)。在此實例中表達式(CMD1/CML1)d1·tanθ1/TR取值為-0.294。因此，雖然跟蹤量和傾斜量與第四實例的不同，但對光盤20A進行記錄/再現操作時滿足條件(6)、(7)和(8)。
圖10是表示當使用光盤20A時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線。如圖10所示，雖然彗差略大于像散，但像散被極度抑制。因此，根據第五實例的光學系統(tǒng)200具有適合于光盤驅動器的光學系統(tǒng)，其中光盤驅動器具有對像散較高靈敏度的(光學)信號特性。
第六實例 根據第六實例的光學系統(tǒng)具有參見圖3在第二實施例中描述的結構。因此，下面將參考圖3解釋第六實例。表14表示根據第六實例光學系統(tǒng)200的性能指標。表15表示使用光盤20A時第六實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。表16表示使用光盤20B時第六實例的光學系統(tǒng)200的數值結構。因為在此實例中光學系統(tǒng)200支持光盤20A(如DVD)和20B(如CD)，所以表示了光盤20A和20B每個的性能指標和數值結構。
表14
表15

表16
表15和16中所示的表面號具有與表5和表6中所示相同的意義。
根據第六實例物鏡10的前后表面(#5)、(#6)均是由X(h)的上述方程表示的非球面。表17表示物鏡10的前后表面(#5和#6)的錐面系數和非球面系數。
表17
在物鏡10的前表面(#5)上形成衍射結構。表18表示應用到形成在物鏡10前表面(#5)上的衍射結構的光程差函數Φ(h)的系數值。
表18
如表15～18所示，關于曲率半徑、非球面形狀和衍射結構，物鏡10前表面(#5)的內區(qū)(h≤1.48)和外區(qū)(h＞1.48)具有不同的結構。
在上述第六實例的數值結構中，物鏡10具有(CMD1/CML1)＝-0.442和(CMD2/CML2)＝-0.918的光學性能。當使用光盤20A時，透鏡動作機構3(即動作器32)在保持d1·tanθ1/TR＝0.55關系的同時，對物鏡10執(zhí)行跟蹤操作和傾斜操作(即移動和傾斜物鏡10)。在此實例中表達式(CMD1/CML1)d1·tanθ1/TR取值為-0.243。因此，根據第六實例的光學系統(tǒng)200在對光盤20A進行記錄/再現操作時滿足條件(6)、(7)、(8)和(9)。
圖11是表示當使用光盤20A時由物鏡10的跟蹤移位量造成的非對稱像差量的曲線。如圖11所示，在使用光盤20A時，即使物鏡10由于跟蹤操作而移位，也可以充分地抑制彗差和像散。根據第六實例的光學系統(tǒng)200，可以對光盤20A進行高精度的記錄/再現操作。
當使用光盤20B時，透鏡動作機構3(即動作器32)執(zhí)行傾斜操作以滿足θ1/θ2＝0.2(即滿足條件(4))。
圖12是表示當使用光盤20B時由物鏡10的跟蹤移位造成的非對稱像差量的曲線。如圖12所示，即使在使用光盤20B時物鏡10由跟蹤操作而移位，彗差和像散即，具有非對稱性的像差)也可以減小到實際上可被忽略的水平。
所占以上參考特定的優(yōu)選實施例詳細描述了本發(fā)明，但也可以有其他的實施例。
圖13表示根據第二實施例的光學系統(tǒng)200改型的光學系統(tǒng)。即，光學系統(tǒng)200B用于對多種類型的光盤進行記錄數據和/活再現數據。在圖13中，對于類似于圖3所示的元件標以相同的標號，并且此處不再重復詳細的描述。
如圖13所示，光學系統(tǒng)200B具有分離的光源1A和1B。光源1A發(fā)射波長適于光盤20A的激光束，光源1B發(fā)射波長適于光盤20B的激光束。如圖13所示，光源1A發(fā)射的激光束穿過衍射光柵6A和分數起2B，并再被物鏡10會聚到光盤20A的數據記錄表面上。
光源1B發(fā)射的激光束穿過衍射光柵6B，并被分束器2B反射入射到物鏡10上。然后，從分束器2B反射的激光束被物鏡10會聚到光盤20B的記錄表面上。來自光盤20A和20B的光信號(反射光束)分別穿過衍射光柵6A和6B被入射到傳感器4A與4B。與第二實施例類似，當對覆蓋層最薄的光盤(即光盤20A)進行記錄/再現時，在物鏡的跟蹤移位期間進行物鏡10的傾斜操作。因此，可以高精度地進行記錄/再現操作。
權利要求
1.一種在光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，其要求光盤一側的數值孔徑大于或等于0.60，該光學系統(tǒng)包括發(fā)射發(fā)散光束的光源；將發(fā)散光束會聚到光盤的數據記錄表面上的物鏡；和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)在垂直于物鏡中心軸的方向上為跟蹤操作而操縱移動物鏡，并在跟蹤操作中改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸向光源傾斜。
2.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)控制物鏡的位置和空間方位以滿足下列條件0.25≤d·tanθ/TR≤0.75 (1)此處，d代表光源和光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ表示物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量。
3.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于物鏡構造成滿足下列條件-0.75≤CMD/CML≤-0.15 (2)此處，CML表示只在物鏡相對于光源發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD表示只在光盤相對于穿過物鏡的光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
4.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于光學系統(tǒng)滿足下列條件-0.30≤(CMD/CML)·d·tanθ/TR≤-0.15 (3)此處，d代表光源和光盤的數據記錄表面之間在空氣中的距離，TR表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ表示物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量，CML表示只在物鏡相對于光源發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD表示只在光盤相對于穿過物鏡的光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
5.一種在多種類型的光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)包括多個光源，發(fā)射分別對應于多種類型光盤的發(fā)散光束；把每束發(fā)散光束會聚到多種光盤中對應的一個的數據記錄表面上的物鏡；和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)為跟蹤操作而在垂直于物鏡光軸的方向上操縱移動物鏡，并在跟蹤操作中改變物鏡的空間方位，使得至少在使用多種類型光盤中的一種覆蓋層最薄的第一光盤時光源一側上的中心軸向光源傾斜。
6.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于當使用多種類型光盤中的一種覆蓋層厚度厚于第一光盤的第二光盤時，驅動系統(tǒng)在跟蹤操作期間改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸向著多個光源中對應的一個傾斜，和驅動系統(tǒng)改變物鏡的空間方位以滿足下列條件-0.1≤θ2/θ1≤1 (4)此處θ1表示使用第一光盤時由跟蹤操作在物鏡的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量，θ2表示使用第二光盤時由跟蹤操作在物鏡的跟蹤移位期間物鏡的傾斜量。
7.如權利要求6所述的光學系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)改變物鏡的空間方位以滿足下列條件θ2/θ1＝0 (5)
8.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于第一光盤要求光盤一側上的數值孔徑大于或等于0.60。
9.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于第二光盤具有所有類型的光盤中最厚的覆蓋層。
10.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于當使用第一光盤時，驅動系統(tǒng)可以控制物鏡的位置和空間方位以滿足下列條件0.25≤d1·tanθ1/TR≤0.75 (6)此處，d1代表用于第一光盤的多個光源中的第一光源和第一光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ1表示使用第一光盤時物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量。
11.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于物鏡構造成滿足下列條件-0.75≤CMD1/CML1-0.15 (7)此處，CML1表示只在物鏡相對于用于第一光盤的多個光源中的一個發(fā)出的光線傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD1表示只在第一光盤相對于穿過物鏡的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
12.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于光學系統(tǒng)滿足下列條件-0.30≤(CMD1/CML1)·d1·tanθ1/TR≤-0.15 (8)此處，d1代表用于第一光盤的多個光源中的第一光源和第一光盤的數據記錄面之間在空氣中的距離，TR表示由跟蹤操作對物鏡的跟蹤移位造成的物象的移位量，θ1表示使用第一光盤時物鏡相對于光學系統(tǒng)的參考軸的傾斜量，CML1表示只在物鏡相對于第一光源發(fā)出的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD1表示只在第一光盤相對于穿過物鏡的第一光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
13.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于物鏡構造成滿足下列條件-1.50≤CMD2/CML2≤-0.50(9)此處，CML2表示只在物鏡相對于從多個光源中對應于多種類型的光盤中第二光盤發(fā)出的第二光束傾斜時造成的彗差的靈敏度，CMD2表示只在第二光盤相對于穿過物鏡的第二光束傾斜時造成的彗差的靈敏度。
14.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于多個光源在垂直于每個發(fā)散光束的發(fā)射方向的平面中位于彼此移位的位置，以及多個光源在一個垂直于物鏡形成的物象根據跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位而移位的方向上對齊。
15.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，還包括檢測所使用的光盤類型的檢測系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)響應于跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位以及檢測系統(tǒng)的檢測結果設置物鏡空間方位的變化量。
16.如權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于多個光源在垂直于每個發(fā)散光束的發(fā)射方向的平面中位于彼此移位的位置，以及驅動系統(tǒng)在跟蹤操作中相對于為多個光源中的每一個定義的參考位置移動物鏡，參考位置定義為物鏡的中心軸穿過多個光源中的對應于采用的光盤的一個時的位置。
17.如權利要求16所述的光學系統(tǒng)，其特征在于多個光源在這樣一個方向上對齊，即在該方向上物鏡形成的物象根據跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位二移位。
18.如權利要求16所述的光學系統(tǒng)，還包括檢測使用的光盤類型的檢測系統(tǒng)，其特征在于驅動系統(tǒng)響應于跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位以及檢測系統(tǒng)的檢測結果設置物鏡的空間方位改變量，并且可以根據檢測系統(tǒng)的檢測結果決定所使用的光盤的參考位置。
19.一種在包括第一光盤和第二光盤的兩種類型的光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，其中第二光盤的覆蓋層厚度大約是第一光盤的兩倍，本光學系統(tǒng)包括多個光源，發(fā)射分別對應于第一光盤和第二的發(fā)散光束；把每束發(fā)散光束會聚到第一光盤和第二光盤中對應的一個的數據記錄表面上的物鏡；和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)，其特征在于物鏡具有對第二光盤覆蓋層造成的彗差的靈敏度，其特征在于對于跟蹤操作，驅動系統(tǒng)在垂直于物鏡中心軸的方向上操縱移動物鏡，其特征在于在使用第一光盤時，跟蹤操作期間驅動系統(tǒng)操縱改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸朝向用于第一光盤的一個光源傾斜一個約為基本上完全校正跟蹤操作中物鏡的跟蹤移位造成的象散所需的一半傾斜量，其特征在于當使用第二光盤時，跟蹤操作期間驅動系統(tǒng)不操作改變物鏡的空間方位。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在光盤上記錄數據和/或再現數據的光學系統(tǒng)，其需要光盤一側的數值孔徑大于或等于0.60。光學系統(tǒng)配置有發(fā)射發(fā)散光束的光源，將發(fā)散光束會聚到光盤的數據記錄表面上的物鏡，和控制物鏡的位置和空間方位的驅動系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)在垂直于物鏡中心軸的方向上為跟蹤操作而操縱移動物鏡，并在跟蹤操作中改變物鏡的空間方位，使得光源一側上的中心軸向光源傾斜。
文檔編號G11B7/00GK1629952SQ200410101379
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權日2003年12月18日
發(fā)明者竹內修一 申請人:賓得株式會社