[發(fā)明專利]光盤用光學(xué)系統(tǒng)、光盤用光學(xué)頭裝置和光驅(qū)動(dòng)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01802886.1
• 申請(qǐng)日: 2001-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN1393014A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 笹埜智彥;田中康弘;山形道弘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G11B7/135
• 分類號(hào): G11B7/135;G02B13/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉宗杰,葉愷東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將來(lái)自光源的光束聚光到數(shù)字視頻盤、數(shù)字音頻盤、計(jì)算機(jī)用的光存儲(chǔ)器盤等光盤的信息記錄面上的光盤用光學(xué)系統(tǒng)、具有該光學(xué)系統(tǒng)的光盤用光學(xué)頭裝置和光驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

一般，在光盤用的光學(xué)頭裝置中，大多使用采用非球面的單透鏡作為通過(guò)將衍射界限的點(diǎn)像聚光到光盤的信息記錄面上，來(lái)記錄信息或再現(xiàn)所記錄信息的物鏡。

下面參照附圖，對(duì)現(xiàn)有的光學(xué)頭裝置進(jìn)行說(shuō)明。

圖5是表示現(xiàn)有的光學(xué)頭裝置的概略構(gòu)成圖。如圖5所示，從半導(dǎo)體激光151射出的光束由分光鏡152改變光路的方向，由準(zhǔn)直透鏡153變換為大致平行光。然后，所述激光光由彎曲鏡154再次改變光路，由物鏡155聚光到光盤156的信息記錄面157上。這里，物鏡155由調(diào)節(jié)器(actuator)160驅(qū)動(dòng)。聚光到光盤156的信息記錄面157上的所述激光光被信息記錄面157上形成的凹凸衍射。被光盤156的信息記錄面157反射、衍射的上述激光光通過(guò)物鏡155，由彎曲鏡154改變光路的方向，透過(guò)準(zhǔn)直透鏡153、分光鏡152、圓柱透鏡158聚光到光敏元件(受光元件)159上。然后用來(lái)自光敏元件159的電信號(hào)，檢測(cè)被光盤156的信息記錄面157調(diào)制的光量變化，從而讀取信息記錄面157上的數(shù)據(jù)。

這里，由于制造時(shí)的制造誤差，在物鏡155中產(chǎn)生波象差。該波象差可分成3次球面象差、3次彗形象差、3次象散、高次象差各種象差成分。

如果各透鏡面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面，則這些象差成分中的3次彗形象差在設(shè)計(jì)上不會(huì)發(fā)生。但是，在實(shí)際中，在制造上產(chǎn)生的、作為物鏡155的平行光束一側(cè)的面的第1面161和作為聚光一側(cè)的面的第2面162之間的偏離(光軸與垂直方向的偏差量)和物鏡155的第1面161或第2面162或這兩面的傾斜(光相對(duì)于垂直的面的傾斜)成為主導(dǎo)因素，產(chǎn)生3次彗形象差。

近年來(lái)，正在發(fā)展如DVD(數(shù)字視頻盤)、DVD-RAM等的記錄密度的高密度化。為了達(dá)到高密度化，如何在光盤上形成小的光點(diǎn)(spot)成為問(wèn)題，但是已經(jīng)知道，通過(guò)使透鏡的數(shù)值孔徑(NA)變大和使光的波長(zhǎng)變短，可使該點(diǎn)的直徑變小。為了高密度化，透鏡的數(shù)值孔徑逐漸變大，DVD中NA為0.6、波長(zhǎng)為660nm。現(xiàn)在，為了用高精密圖像(高清晰度圖像)，記錄2小時(shí)的假定電影等，每個(gè)盤(單面)必須具有25GB左右的記錄容量。這大約為DVD的5倍的記錄密度，必須使點(diǎn)面積為5分之1。即，點(diǎn)直徑必須為0.45倍。關(guān)于短波長(zhǎng)化，市場(chǎng)上已開始出現(xiàn)405nm左右波長(zhǎng)的激光光源。由于已經(jīng)知道點(diǎn)直徑與NA成正比，與波長(zhǎng)成反比，因此要求透鏡的NA為0.82以上。

以前，在透鏡設(shè)計(jì)中，考慮制造透鏡時(shí)的制造誤差或組裝到光學(xué)頭時(shí)的組裝誤差進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使即使產(chǎn)生透鏡的第1面和第2面的偏離，象差也不變大，并且即使軸外的光入射，象差也不變大。盡管NA為0.82的高數(shù)值孔徑的需求很高，但仍未產(chǎn)品化的原因之一是：在透鏡設(shè)計(jì)中，如果僅使軸上的象差較小比較容易，但是考慮制造公差和組裝公差進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，用單透鏡設(shè)計(jì)具有足夠公差的透鏡非常困難。

因此，采用下列方法：將2個(gè)或3個(gè)透鏡組合起來(lái)構(gòu)成物鏡，以放寬每個(gè)透鏡的制造公差的方法，使物鏡的數(shù)值孔徑變大。

物鏡中存留的問(wèn)題是，物鏡的數(shù)值孔徑越大，由于盤的傾斜產(chǎn)生的3次彗形象差就越大，而且，盤的透明基板(光盤信息記錄面的物鏡一側(cè)形成的透明基板。也稱為“光盤基板”)的厚度越厚，3次彗形象差就越大。

從上面觀點(diǎn)來(lái)看，盤的厚度較薄比較好。但是，薄的情況下，盤透明基板表面上的來(lái)自物鏡的光束變小，其結(jié)果，存在由盤透明基板表面上的垃圾或瑕疵導(dǎo)致記錄再現(xiàn)性能變差的問(wèn)題。本發(fā)明的發(fā)明者們研究的結(jié)果可知：為了在有數(shù)十μm的垃圾或瑕疵的情況下記錄再現(xiàn)性能也不變差，只要使盤上的光束直徑為130μm左右即可。為了滿足此條件，假設(shè)NA?0.82、盤的透明基板的折射率為1.5，則根據(jù)計(jì)算可知只要使透明基板厚為0.1mm即可。另外，由于在制造上過(guò)薄的盤透明基板批量生產(chǎn)性低，因此透明基板厚為0.1mm左右在當(dāng)前比較合適。鑒于上述的原因，盤厚為0.1mm比較妥當(dāng)。

現(xiàn)在，由于盤的翹曲，可能發(fā)生盤表面相對(duì)于光軸產(chǎn)生0.7度左右的傾斜。產(chǎn)生這種大小的傾斜時(shí)，在數(shù)值孔徑0.85、焦距1.8mm、透明基板厚0.1mm的光學(xué)系統(tǒng)中，產(chǎn)生79mλ左右的3次彗形象差。為了使信息記錄面上的點(diǎn)足夠小、為在DVD系統(tǒng)中可再現(xiàn)的點(diǎn)，要求3次彗形象差為70mλ以下。因此，一旦由于盤傾斜產(chǎn)生所述的3次彗形象差，該光學(xué)系統(tǒng)將不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和再現(xiàn)。