[发明专利]采用单一物镜的一种光学头装置

说明书

本申请是三星电子株式会社于1996年8月28日申请的发明名称为“透镜装置及使用该透镜装置的光学头设备”、申请号为96191002.X的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及采用单一物镜的一种光学头装置。

光学头在记录介质，例如光盘上，记录和再现诸如视频或声频信息。通过在基体上形成信息记录表面构成光盘。该基体可由塑料或玻璃制作。为了从高密度光盘读或写信息，光斑直径必须非常小。为此，通常都使用大数值孔径的物镜和较短波长的光源。但在使用较短波长的光源时，就要减小光盘相对于光轴的倾斜允差。这种被减小的光盘倾斜允许可通过减小光盘厚度而增加。

假定光盘倾斜角是θ，则慧差系数W₃₁的数值可由下式得出： W 31 = - d 2 [ n 2 ( n 2 - 1 ) sin θ cos θ ( n 2 - sin 2 θ ) 5 2 ] NA 3 ]]>

这里，d和n分别表示光盘的厚度和折射率。从上式可知，慧差系数与数值孔径(NA)的三次方成正比。因此，鉴于传统的小光盘(CD)所需的物镜数值孔径NA是0.45，而传统数字视频光盘或数字通用光盘(DVD)所需的物镜数值孔径是0.6(以适应更高的信息密度)，对于给定的倾斜角，DVD的慧差系数是具有同样厚度的CD的2.34倍。这样，DVD的最大倾斜允差减小到传统CD的一半。为使DVD的最大倾斜允差与CD一致，就需减小DVD的厚度。

然而，由于具有非标准厚度的光盘受球差影响的程度与该光盘厚度同标准光盘厚度的差异相对应，因此，这种采用短波长(高密度)光源的、厚度减小的光盘，例如DVD，就不能用在采用长波长光源的例如光盘驱动器等传统CD的记录/再现装置。如果球差增加过大，则形成在光盘上的光斑就不具有记录信息所需的光强，这样就会妨碍信息的准确记录。另外，信息再现时，信噪比(S/N)太低就不能准确地再现记录的信息。

因此，有必要采用可兼容CD或DVD等不同厚度光盘的、如650nm的短波长光源的光学头。

为此，已展开了对用单个光学头装置和较短波长光源在两种具有不同厚度的光盘上均能记录和再现信息的设备的研究。例如日本待公开专利申请平7-98431就提出了一种采用全息透镜和折射透镜组合成的透镜装置。

图1和2分别表示零级和一级衍射光聚焦到具有不同厚度光盘3a和3b上的情形。在这两幅图中，带有图案11的全息透镜1和折射物镜2布置在光盘3a和3b前面的光路上。图案11来自光源(未示出)并穿过全息透镜1的光束4进行衍射，将该透射光分成第一级衍射光41和零级衍射光40，两束衍射光经物镜2以不同的强度聚焦到光轴的不同点。这两个不同的焦点分别对应厚光盘3b和薄光盘3a的焦点，因此可以对不同厚度的光盘进行读/写数据的操作。

但是，在这种透镜装置的使用中，用全息透镜1将光分成两束(即零级和第一级光)会使实用光的使用效率(第一级光被反射和其中部分被两次衍射)降低到15％。另外，在读操作时，只有一束光携带信息、而另一束不携带信息，不携带信息的光束很可能被检作噪声。再者，制作这种全息透镜要求蚀刻微细全息图案时的高精度操作，因此增加了制作成本。