[發明專利]物鏡光學系統,光學頭和光信息重現裝置

無效

• 申請號: 02121534.0
• 申請日: 2002-02-20
• 公開（公告）號: CN1392429A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發明（設計）人: 島野健;有吉哲夫;重松和男;丸山晃一;竹內修一
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所;旭光學工業株式會社
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02F1/13;G11B7/09;G11B7/135
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 付建軍

技術領域

本發明涉及一種用于重現下一代高密度光盤的光信息重現裝置，以及其中所采用的一種光學頭和物鏡光學系統。

背景技術

近年來，光盤的高密度記錄得到了不斷的發展，并且在數字多用途盤(DVD)中，只讀存儲盤(ROM)和可重寫盤(RAM)的存儲容量均高達4.7GB。除此以外，近年來衛星廣播迅速地被數字化，人們期望光盤具有20GB或更高的大容量，能夠記錄兩個小時或更長時間的高清晰度電影。

直接限制光盤記錄密度的光束光斑尺寸由λ/NA給出，其中光束波長表示為λ，物鏡的數值孔徑表示為NA。因此，為了實現具有大容量的光盤，必須將波長設置得較短，或者必須將數值孔徑設置得較大。對于波長而言，發射405nm光束的藍—紫激光二極管的研制取得了進步，并且已經預言可實現具有12GB容量的光盤，該容量比使用650nm光束的現有的DVD大2.6倍。為了進一步將容量增加到20GB或更大，必須將NA增大到目前DVD的NA，即0.77的1.3倍或更大。

作為用于如前面所述增加NA的傳統技術，例如有日本專利公開No.11(1999)-195229。在該技術中，利用物鏡最大可將NA增加到0.85，該物鏡由兩組透鏡元件組成。在此時伴隨NA的增加，存在由光盤基底厚度的誤差和其傾斜所導致的球差和彗差增加的問題。為了解決該問題，通過將基底厚度減小到0.1nm，可以減小由于光盤傾斜所導致的彗差，并且通過在光盤表面與記錄表面之間聚焦誤差不同的基礎上檢測基底厚度，以及響應于該基底厚度改變兩個透鏡之間的間隔而補償由于基底厚度誤差所導致的球差。由此，當聚焦記錄薄膜時，透鏡系統的最終表面與光盤基底表面的表面之間的間隔，即工作距離為0.13nm，并且雙元件物鏡的有效光瞳直徑為3mmφ。

在上面描述的現有技術中，當工作距離非常短并且在記錄/重現操作過程中碰巧聚焦伺服完成時，透鏡碰撞光盤，光盤可能被損壞。而且，存在兩個透鏡之間間隔的容許限度問題，兩個透鏡相互之間的偏心非常嚴格，難于進行調節的問題。

擴展前面所述現有技術中高NA透鏡的工作距離的最簡單和基本的裝置是使用一個透鏡而不是兩個透鏡。用圖1(a)和1(b)來描述該裝置。圖1(a)表示傳統的兩透鏡101和102集中光束的一種狀態，圖1(b)是一個示意圖，表示當由一個高NA透鏡103執行光束集中時工作距離的差別。在兩個圖1(a)和1(b)中，光通量通過具有相同NA的保護層104被聚集在記錄薄膜105中。在圖1(a)中，為了將折射能力分別分布給兩個透鏡101和102，第二個透鏡102將被插入在由第一個透鏡101所聚集的光通量中。從而，與由一個透鏡聚集光通量的圖1(b)的情形相比，透鏡的有效光瞳直徑D2小于圖1(b)的有效光瞳直徑D，并且使得工作距離WD1小于圖1(b)的工作距離WD2。相反，與通過傳統的兩個透鏡聚集光通量相比，通過由一個透鏡聚集光通量可進一步擴展工作距離。當然，迄今為止必需兩個透鏡還是有原因的。這是透鏡制造過程中的問題。在提供大NA的透鏡中，有關透鏡兩個表面之間偏心和透鏡兩個表面之間表面間隔的誤差的必要精度是非常嚴格的，并且輕微的誤差可導致大的像差。為了避免像差，傳統上通過將必須的折射能力分散給兩個透鏡，各個透鏡的制造變得更加容易。因此，為了用一個透鏡獲得高NA，需要一種制造技術，能增加透鏡兩個表面之間位置精度，或者一種裝置，用于補償由制造誤差所導致的像差。

對于補償像差的裝置，例如有日本專許公開No.12(2000)-182254中所描述的裝置，其中補償了表面間隔誤差所導致的球差。在該日本專利公開No.12(2000)-182254中，光學探測光會聚點處的球差，入射在物鏡上的光通量被輕微地發散或會聚，從而驅動產生球差的球差補償光學系統，補償光學系統的球差。可以通過組合這些技術來補償具有高NA的一個透鏡的第一和第二表面之間表面間隔的誤差。此時，入射在透鏡上的光束本身不表現出像差，并且通過允許改變其發散/會聚狀態的光束入射在物鏡上而在物鏡中產生球差。因此，即使通過跟蹤操作，透鏡沿光盤的徑向從光軸移動，所產生的球差的軸基本上不改變方向。