БЛОК ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ДИСКА
OPTICAL HEAD UNIT AND OPTICAL DISC DEVICE

Настоящее изобретение содержит предмет изобретения, связанный с заявкой на японской патент JP 2004-256821, поданной в патентное ведомство Японии 3 сентября 2004 г., полное содержание которой приведено здесь в качестве ссылочного материала.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к блоку оптической головки и к устройству для оптического диска, в котором используется блок оптической головки, предназначенному для выполнения операций записи и воспроизведения на носителе записи в виде оптического диска, и, более конкретно, к устройству для оптического диска, в котором можно использовать структуру, корректирующую сферическую аберрацию путем перемещения линз в системе коллиматорных линз в направлении оптической оси луча лазера.
Уровень техники
На фиг.1 схематично показана структура оптической системы, используемая в конструкции соответствующего блока 100 оптической головки.
Как показано на фиг.1, сначала лазерный луч, излучаемый лазером 102, посредством полуволновой пластины/решетки 103 поворачивается на угол поляризации и разделяется на три луча. Из этих трех разделенных лучей луч света, отраженный поляризационной светоделительной призмой 104, проходит через выпуклую линзу 105 и фокусируется на контрольном фотодетекторе 106. Сигнал, формируемый фотодетектором 106, используется для контроля интенсивности луча света, которым облучается диск 50.
Один из разделенных поляризационной светоделительной призмой 104 лучей света проходит через выпуклую линзу 110.
Выпуклая линза 110 функционирует как коллиматорная линза. Свет, прошедший через выпуклую линзу 110, в основном собирается в параллельный пучок и отражается зеркалом 113. Выпуклую линзу 110 также называют коллиматорной линзой.
Свет, отраженный зеркалом 113, проходит через четвертьволновую пластину 114 и затем проходит через линзы 115 объектива для фокусирования луча в пятно на слое записи диска 50.
Свет, отраженный от слоя записи диска 50, падает на поляризационную светоделительную призму 104, проходя по описанному выше пути в обратном направлении. Отраженный здесь свет проходит через мультилинзу 107 и затем падает на фотодетектор 108 детектирования сигнала. В данном случае используемая мультилинза 107 имеет цилиндрическую поверхность.
Информация, содержащаяся в отраженном свете и получаемая в фотодетекторе 108, используется для генерирования радиочастотного сигнала (RF сигнала), различных сервосигналов и сигнала адреса.
Показанная на фиг.1 оптическая система сконструирована таким образом, что величина сферической аберрации минимальна, когда толщина слоя покрытия (ниже называется "толщиной покрытия") от поверхности диска 50 до слоя записи составляет допустимое заданное значение, при котором параллельные лучи света, вышедшие из коллиматорной линзы 110, проходят через линзы 115 объектива для облучения слоя записи диска 50.
Поэтому, например, когда толщина покрытия дисков отличается от заданной или когда для многослойных дисков толщина слоев покрытия различается, возникает определенная сферическая аберрация.
Для решения этой проблемы до настоящего времени при возникновении различий в толщине покрытия диска 50 или когда диск 50 представлял собой многослойный диск, как указано выше, корректировка сферической аберрации осуществлялась путем перемещения коллиматорной линзы 110, показанной на фиг.1, в направлении оптической оси.
Другими словами, коллиматорная линза 110 перемещается в направлении оптической оси для перемещения точки объекта линзы 115 объектива и изменения в результате этого действия волновой поверхности луча, чтобы таким образом скорректировать сферическую аберрацию.
Это явление будет более подробно описано ниже со ссылкой на фигуры 2А и 2В. На фигурах 2А и 2В схематично показаны лазер 102, коллиматорная линза 110 и линза 115 объектива в структуре оптической системы, представленной на фиг.1, при этом другие компоненты не показаны.
Вначале, как показано на фиг.2А, коллиматорная линза 110 находится в исходном положении в направлении оптической оси луча лазера, и луч лазера, выходящий из коллиматорной линзы 110, по существу, представляет собой параллельный луч света (луч света бесконечной системы). Оптическая система сконструирована таким образом, что в этом состоянии, когда толщина покрытия диска 50 равна исходному значению, получается минимальная величина сферической аберрации.
На фиг.2В показано состояние, в котором коллиматорная линза 110 переместилась в направлении оптической оси луча лазера, например, на заданную величину в направлении линз 115 объектива. В этом случае, как показано на фигуре, луч лазера, прошедший через коллиматорную линзу 110, не является параллельным лучом света, а представляет собой сходящийся пучок света (луч света конечной системы).
В соответствии со структурой, показанной на фиг.2В, волновая поверхность луча лазера отличается от волновой поверхности, показанной на фиг.2А. Такое изменение приводит к возникновению определенной степени аберрации на волновой поверхности луча лазера, который проходит через линзу 115 объектива.
При этом степень аберрации, которой может подвергаться луч лазера, можно регулировать величиной перемещения коллиматорной линзы 110, так что с помощью такой аберрации можно корректировать сферическую аберрацию с учетом различия в толщине покрытия слоя записи.
Раскрытие изобретения
Величина перемещения коллиматорной линзы 110 в направлении оптической оси для коррекции сферической аберрации, как указано выше, изменяется в зависимости от фокусного расстояния коллиматорной линзы 110.
Другими словами, в этом случае аберрация волновой поверхности пропорциональна квадрату числовой апертуры (ЧА) линзы 115 объектива. ЧА определяют как сумму радиуса и фокусного расстояния, умноженную на коэффициент преломления линзы 115 объектива.
Поэтому, если апертура линзы объектива постоянна, чем меньше ее фокусное расстояние, тем больше величина ЧА. Другими словами, если фокусное расстояние мало, волновая поверхность, соответственно, может существенно изменяться при перемещении коллиматорной линзы 110. В отличие от этого, если фокусное расстояние велико, вариация волновой поверхности при передвижении коллиматорной линзы 110 будет малой.
Поэтому, когда фокусное расстояние коллиматорной линзы 110 мало, уменьшается величина, на которую требуется перемещать коллиматорную линзу 110 для коррекции сферической аберрации. И, наоборот, если фокусное расстояние велико, величина, на которую перемещается коллиматорная линза 110, увеличивается.
Фокусное расстояние коллиматорной линзы 110 определяется двумя противоположными факторами: эффективностью использования излучаемого лазером 102 луча и диаметром пятна луча. Поэтому эта величина должна находиться в пределах определенного диапазона.
Эта взаимозависимость будет описана со ссылкой на фиг.3А и 3В. На фиг.3А и 3В также схематично показаны лазер 102, коллиматорная линза 110 и линза 115 объектива в структуре оптической системы, представленной на фиг.1.
Вначале рассмотрим фиг.3А, на которой представлен пример выбора фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110 коротким. Когда фокусное расстояние f коллиматорной линзы 110 невелико, можно, соответственно, обеспечить падение значительной части света на коллиматорную линзу 110, и, как показано на чертеже, рассеяние луча света, излучаемого лазером 102, будет относительно невелико. Другими словами, такой вариант позволяет обеспечить относительно высокую эффективность использования луча света лазера, излучаемого лазером 102.
Однако при коротком фокусном расстоянии f коллиматорной линзы 110 интенсивность света лазера при падении его на коллиматорную линзу 110 на ее центральном участке будет более высокой, чем на периферийном, как представлено на чертеже толстой линией А распределения интенсивности света. Поэтому интенсивность света, направленного на линзу 115 объектива, на периферийном ее участке также невелика.
Таким образом, в этом случае линза 115 объектива не может требуемым образом сужать пятно луча, в результате чего получается состояние, эквивалентное состоянию с малым значением ЧА линзы объектива 115.
На фиг.3В показан пример выбора фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110 большим. В этом случае луч света, излучаемый лазером 102, в относительно рассеянном состоянии падает на коллиматорную линзу 110, при этом различие между интенсивностью на центральном участке и интенсивностью на периферийном участке линзы невелико, как представлено на фигуре толстой линией В распределения интенсивности света. Поэтому в этом случае пятно света лазера может быть соответствующим образом сужено, так что может быть получено состояние, эквивалентное состоянию большой величины ЧА.
Однако при этом луч света, излучаемый лазером 102, используется с более низкой эффективностью, чем в случае, показанном на фиг.3А. В этом случае могут возникнуть трудности в обеспечении достаточной мощности лазера, например, при выполнении операции записи.
Поэтому значение фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110 установлено таким, чтобы диаметр пятна лазера был равен или меньше, чем заданный диаметр, и эффективность использования света была равна или больше, чем заданная эффективность. Необходимость удовлетворения этих условий неизбежно приводит к установлению определенного диапазона значений фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110.
Удельное числовое значение фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110, которое неизбежно попадает в определенный диапазон, с учетом как диаметра лазерного пятна, так и эффективности использования света, может быть установлено относительно большим или относительно малым в зависимости от параметров других элементов, составляющих оптическую систему.
Когда фокусное расстояние f коллиматорной линзы 110 велико, как можно понять из схемы компоновки, показанной на фигурах 2А и 2В, величина, на которую перемещают коллиматорную линзу 110 для коррекции сферической аберрации, соответственно будет увеличена.
Когда величина, на которую коллиматорную линзу 110 перемещают для коррекции сферической аберрации, увеличена, расстояние между коллиматорной линзой 110 и отражающим зеркалом 113 соответственно увеличивается, что, таким образом, не позволяет уменьшить размеры оптической системы. В соответствии с этим, когда фокусное расстояние f коллиматорной линзы 110 должно быть большим, могут возникнуть следующие проблемы.
Как показано на следующих фигурах 4А и 4В, на линзе 115 объектива располагают диафрагму (диафрагму 115а линзы объектива) для падающего света от коллиматорной линзы 110. Диафрагма 115а линзы объектива расположена так, что она обеспечивает падение света на линзу 115 объектива с соответствующим эффективным диаметром.
На фигурах 4А и 4В соответственно показано состояние, в котором коллиматорная линза 110 находится в исходной позиции, и состояние, в котором коллиматорная линза 110 передвинута в направлении оптической оси луча лазера. Здесь в обоих случаях функция диафрагмы 115а линзы объектива состоит в том, чтобы обеспечить, по существу, одинаковую интенсивность света, падающего на линзу 115 объектива, в зависимости от места установки диафрагмы 115а линзы объектива.
Другими словами, известно, что, когда диафрагма 115а линзы объектива расположена рядом с задней фокусной точкой коллиматорной линзы 110, различия в интенсивности света, выходящего из линзы 115 объектива, могут быть минимальными.
Обычно при использовании такой компоновки расстояние от коллиматорной линзы 110 до линзы 115 объектива устанавливают, по существу, равным фокусному расстоянию коллиматорной линзы 110.
Когда коллиматорная линза 110 и линза 115 объектива расположены, как указано выше, и выбрано большое фокусное расстояние коллиматорной линзы 110, необходимо увеличить расстояние от коллиматорной линзы 110 до линзы 115 объектива (диафрагмы 115а линзы объектива).
Отсюда также следует, что при выборе большого фокусного расстояния f коллиматорной линзы 110 трудно уменьшить размер оптической системы.
И, наоборот, если выбирают короткое фокусное расстояние f коллиматорной линзы 110, в соответствии с приведенным выше описанием может быть получено короткое расстояние между коллиматорной линзой 110 и линзой 115 объектива, что позволяет уменьшить размеры оптической системы. Однако если, например, фокусное расстояние f будет слишком коротким, диафрагма 115а линзы объектива и отражающее зеркало 113 могут мешать друг другу.
В соответствии с этим в структуре соответствующей оптической системы фокусное расстояние f коллиматорной линзы 110 определяют как значение, находящееся в определенном диапазоне ввиду взаимосвязи с другими структурными элементами оптической системы и с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света луча лазера. Поэтому могут возникнуть различные проблемы.
В соответствии с этим предпочтительно разработать блок оптической головки, который позволяет устанавливать фокусное расстояние коллиматорной линзы с определенной степенью свободы, и устройство для оптического диска, в котором используется такой блок оптической головки.
В соответствии с настоящим изобретением предложенный блок оптической головки включает, по меньшей мере, систему коллиматорной линзы и линзу объектива, причем система коллиматорной линзы включает множество линз, предназначенных для получения параллельного луча света, излучаемого источником лазерного света, причем луч лазера, проходящий через систему коллиматорных линз, падает на линзу объектива. Система коллиматорных линз включает первый блок линз, установленный с возможностью перемещения в направлении оптической оси луча лазера, и фиксированный второй блок линз.
В системе коллиматорных линз блок линз, который расположен ближе к источнику лазерного света, может включать систему вогнутой линзы и другой блок линз может включать систему выпуклой линзы.
В соответствии с другим вариантом выполнения в системе коллиматорных линз и первый, и второй блоки линз включают систему выпуклой линзы.
Если, как в описанной выше структуре, система коллиматорных линз включает два блока линз, даже если будет установлена определенная величина фокусного расстояния всей коллиматорной системы, фокусное расстояние линз одного из блоков линз может быть установлено с определенной степенью свободы в соответствии с установкой фокусного расстояния линз другого блока линз.
Другими словами, даже если будет установлено значение фокусного расстояния всей системы коллиматорных линз в пределах определенного диапазона, как указано выше, с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света луча лазера, описанная выше структура позволяет обеспечить определенную степень свободы при выборе фокусного расстояния выпуклой линзы, установленной с возможностью перемещения, например, для коррекции сферической аберрации, путем выбора фокусного расстояния линзы другого блока линзы.
Например, если система коллиматорных линз имеет структуру, в которой система вогнутой линзы и система выпуклой линзы расположены со стороны источника света лазера (которая называется структурой телефотосистемы), фокусное расстояние системы выпуклой линзы может быть установлено более коротким, чем фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз.
В качестве альтернативы, если система коллиматорных линз имеет структуру, включающую две системы выпуклых линз, фокусное расстояние одной системы выпуклой линзы может быть установлено более длинным, чем фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз.
В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения при формировании системы коллиматорных линз, состоящей из двух блоков линз, обеспечивается возможность установки фокусного расстояния одного из блоков линз с определенной степенью свободы благодаря установке фокусного расстояния другого блока линзы. При этом даже если фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз будет определено как равное некоторому значению с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света лазерного луча, фокусное расстояние одного из блоков линз может быть установлено с определенной степенью свободы.
Кроме того, если, например, система коллиматорных линз имеет структуру телефотосистемы, в которой система из вогнутой линзы и система из выпуклой линзы расположены со стороны источника света лазера, фокусное расстояние системы выпуклой линзы может быть установлено более коротким, чем фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз.
В соответствии с приведенным выше описанием, даже если фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз должно быть установлено относительно большим, фокусное расстояние системы выпуклой линзы может быть установлено относительно коротким. Поэтому величина, на которую требуется перемещать линзы системы выпуклой линзы для коррекции сферической аберрации, может быть уменьшена.
Поскольку величина, на которую требуется перемещать линзу в системе выпуклой линзы для коррекции сферической аберрации, может быть уменьшена, даже если фокусное расстояние системы коллиматорных линз необходимо установить большим, как указано выше, размеры оптической системы могут быть уменьшены.
Кроме того, если величина, на которую линзы системы выпуклой линзы перемещают для коррекции сферической аберрации, может быть уменьшена, можно соответственно установить более короткое расстояние между выпуклой линзой и диафрагмой линзы объектива, что также позволяет уменьшить размер оптической системы.
Например, если система коллиматорных линз содержит две структуры блоков линз, включающих две системы выпуклой линзы, фокусное расстояние одной из систем выпуклой линзы может быть установлено большим, чем фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз. При использовании такой структуры, даже если фокусное расстояние системы коллиматорных линз необходимо сделать коротким, фокусное расстояние выпуклой линзы в блоке линз, расположенном ближе к линзе объектива, может быть установлено более длинным, чем фокусное расстояние всей системы коллиматорных линз. Поэтому обеспечивается возможность исключить взаимную помеху между отражающим зеркалом и диафрагмой линзы объектива.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана структура известной оптической системы;
на фигурах 2А и 2В представлены иллюстрации коррекции сферической аберрации путем перемещения коллиматорных линз;
на фигурах 3А и 3В представлена установка фокусного расстояния коллиматорных линз;
на фигурах 4А и 4В представлена взаимосвязь между положениями коллиматорных линз и линзой объектива;
на фиг.5 показана общая структура оптической системы в блоке оптической головки в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.6 показан конкретный пример фокусного расстояния выпуклых линз, когда система коллиматорных линз имеет соответствующую структуру, включающую один блок линз;
на фиг.7 представлен конкретный пример фокусного расстояния системы коллиматорных линз и фокусного расстояния выпуклых линз в первом варианте выполнения;
на фиг.8 в основном показана только структура оптической системы в блоке оптической головки в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.9 представлен конкретный пример фокусного расстояния системы коллиматорных линз и фокусного расстояния выпуклых линз во втором варианте выполнения.
Осуществление изобретения
Ниже описан предпочтительный вариант выполнения изобретения.
На фиг.5 показана общая структура оптической системы в блоке 1 оптической головки в соответствии с первым вариантом выполнения.
Сначала лазерный луч, излучаемый лазером 2, посредством полуволновой пластины/решетки 3 поворачивается на угол поляризации и разделяется на три луча. Из этих трех разделенных лучей луч света, отраженный поляризационной светоделительной призмой 4, проходит через выпуклую линзу 5 и фокусируется на контрольном фотодетекторе 6. Сигнал, формируемый фотодетектором 6, используется для контроля интенсивности луча света, которым облучается диск 50.
Хотя полуволновая пластина и решетка сформированы здесь как единая деталь, они также могут быть выполнены как отдельные детали.
Один из разделенных лучей света, который прошел через поляризационную светоделительную призму 4, представляет собой рассеянный свет, падающий на вогнутую линзу 9 и выпуклую линзу 10 в указанном порядке.
Вогнутая линза 9 и выпуклая линза 10 формируют систему 11 коллиматорных линз. Свет, прошедший через вогнутую линзу 9 и выпуклую линзу 10, обычно представляет собой параллельный пучок света и отражается отражающим зеркалом 13.
Свет, отражаемый зеркалом 13, проходит через четвертьволновую пластину 14 и затем проходит через линзу 15 объектива для фокусировки в виде пятна света на слое записи диска 50.
Свет, отраженный от слоя записи диска 50, падает на призму 4, пройдя по тому же пути в обратном направлении. Свет, отраженный поляризационной светоделительной призмой 4, проходит через мультилинзу 7 и попадает на фотодетектор 8 детектирования сигнала. В этом случае мультилинза 7 имеет цилиндрическую поверхность.
Информация в отраженном свете, получаемая в фотодетекторе 8 детектирования сигнала, используется для генерирования РЧ сигнала, различных сигналов сервоуправления и сигнала адреса.
Оптическая система, описанная выше, построена так, что обеспечивается минимальная величина сферической аберрации, когда толщина покрытия от поверхности диска 50 до слоя записи установлена равной исходному значению при условии, что параллельный пучок света, который выходит из системы 11 коллиматорных линз, проходит через линзу 15 объектива для облучения слоя записи диска 50.
Когда толщина покрытия диска 50 отличается от этого значения или когда отличается толщина покрытия слоев записи многослойного диска, возникает сферическая аберрация.
Для решения этой проблемы в блоке 1 оптической головки в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения линза системы 11 коллиматорных линз сформирована так, что она может перемещаться в направлении оптической оси луча лазера для коррекции сферической аберрации, когда толщина покрытия диска 50 отличается от исходного значения или когда диск 50 представляет собой многослойный диск, как указано выше.
Другими словами, как показано на фиг.5, в этом случае предусмотрен привод 12 линзы, предназначенный для перемещения выпуклой линзы 10 системы 11 коллиматорных линз в направлении оптической оси луча лазера.
При работе привод 12 перемещает выпуклую линзу 10 в направлении оптической оси луча лазера в соответствии с сигналом управления, поступающим от схемы управления (не показана).
При перемещении выпуклой линзы 10 в направлении оптической оси с помощью привода 12 таким образом, как описано выше со ссылкой на фигуры 2А и 2В, луч лазера, выходящий из выпуклой линзы 10, становится лучом света конечной системы. Поэтому волновая поверхность луча лазера, падающего на линзу 15 объектива, изменяется.
Таким образом, из-за изменения волновой поверхности луча лазера, падающего на линзу 15 объектива, луч лазера, который выходит из линзы 15 объектива, подвергается заданной аберрации волновой поверхности в соответствии с величиной перемещения выпуклой линзы 10, что позволяет скорректировать сферическую аберрацию.
Как можно понять из приведенного выше описания, в блоке 1 оптической головки в соответствии с первым вариантом выполнения система 11 коллиматорных линз включает два блока линз, то есть выпуклую линзу 10 (первый блок линзы), установленную с возможностью перемещения в направлении оптической оси луча лазера с помощью привода 12, и фиксированную вогнутую линзу 9 (второй блок линзы).
Более конкретно, система 11 коллиматорных линз содержит так называемую структуру телефотосистемы, в которой вогнутая линза 9 и выпуклая линза 10 расположены последовательно со стороны лазера 2, используемого в качестве лазерного источника света в указанном порядке.
В соответствии с этим благодаря формированию системы 11 коллиматорных линз, которая содержит два блока линз, фокусное расстояние системы 11 коллиматорных линз равно комбинированному фокусному расстоянию линз этих блоков линз. Таким образом, даже если должно быть установлено определенное значение фокусного расстояния системы 11 коллиматорных линз, фокусное расстояние одной из линз может быть установлено с определенной степенью свободы в соответствии с установкой фокусного расстояния другой линзы.
В первом варианте выполнения благодаря использованию структуры телефотосистемы фокусное расстояние системы 11 коллиматорных линз, равное комбинированному фокусному расстоянию вогнутой линзы 9 и выпуклой линзы 10, больше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 10.
Другими словами, при использовании такой структуры телефотосистемы фокусное расстояние выпуклой линзы 10 короче, чем фокусное расстояние системы 11 коллиматорных линз.
Ниже со ссылкой на фиг.6 и 7 представлено сравнение первого варианта выполнения, в котором система 11 коллиматорных линз имеет структуру телефотосистемы, включающую два блока линз, то есть вогнутую линзу 9 и выпуклую линзу 10, и примера известной системы 11 коллиматорных линз, которая включает только один блок линз, то есть выпуклую линзу 10.
На этих фигурах показаны только лазер 2, вогнутая линза 9 и выпуклая линза 10 в оптической системе блока 1 оптической головки. Другие детали не показаны.
На фиг.6 представлен случай, в котором система 11 коллиматорных линз имеет только один блок линзы, как в известном примере, а на фиг.7 показан случай, в котором система 11 коллиматорных линз имеет структуру телефотосистемы, включающую два блока линз, как указано выше.
Как описано выше со ссылкой на фигуры 3А и 3В, диаметр пятна света, формируемого линзами 15 объектива, и эффективность, с которой используется свет излучаемого лазером 2 луча, определяются в зависимости от установки фокусного расстояния системы коллиматорных линз. Другими словами, фокусное расстояние f1 системы коллиматорных линз определяют равным значению в пределах определенного диапазона с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света.
Например, в этом случае фокусное расстояние f1 системы коллиматорных линз предполагается установленным на значении 20 мм с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света.
В примере, показанном на фиг.6, поскольку система коллиматорных линз имеет только один блок линз, то есть выпуклую линзу 10, фокусное расстояние выпуклой линзы 10 равно фокусному расстоянию f1. Другими словами, фокусное расстояние выпуклой линзы 10 установлено равным 20 мм.
В отличие от этого в примере, показанном на фиг.7, ввиду использования структуры, включающей два блока линз, фокусное расстояние f1 системы коллиматорных линз может быть равным комбинированному значению фокусного расстояния вогнутой линзы 9 и выпуклой линзы 10.
Кроме того, в случае, в котором используется вогнутая линза 9, которая вместе с выпуклой линзой 10 формирует структуру телефотосистемы, обеспечивается возможность использования выпуклой линзы 10 с более коротким фокусным расстоянием f0, чем фокусное расстояние f1 всей системы коллиматорных линз. Например, когда фокусное расстояние f1 системы 11 коллиматорных линз равно 20 мм, фокусное расстояние f0 выпуклой линзы 10 установлено равным 13 мм.
В соответствии с этим, когда используется структура телефотосистемы, включающая два блока линз, фокусное расстояние выпуклой линзы 10 с приводом в направлении оптической оси луча лазера для коррекции сферической аберрации может быть более коротким, чем фокусное расстояние в структуре, включающей только один блок линзы.
В соответствии с этим, поскольку становится возможным установить более короткое фокусное расстояние выпуклой линзы 10, величина, на которую требуется перемещать выпуклую линзу 10 для коррекции сферической аберрации, может быть меньше, чем величина перемещения в структуре, включающей один блок линз.
Другими словами, как описано выше, аберрация волновой поверхности луча лазера, проходящего через линзу 15 объектива, пропорциональна квадрату числовой апертуры (ЧА) линзы 15 объектива. Значение ЧА определяют как сумму радиуса и фокусного расстояния, умноженную на коэффициент преломления линзы 15 объектива. Поэтому, если фокусное расстояние выбирают коротким, величина аберрации волновой поверхности может быть пропорционально увеличена в квадратичной зависимости.
Кроме того, в соответствии с этим, поскольку фокусное расстояние может быть уменьшено, величина перемещения выпуклой линзы 10 для коррекции сферической аберрации может быть пропорционально уменьшена в квадратичной зависимости.
2
Более конкретно, в структуре, включающей только один блок линз, фокусное расстояние выпуклой линзы 10 равно 20 мм, в то время как в первом варианте выполнения фокусное расстояние выпуклой линзы 10 может быть установлено равным 13 мм. Поэтому (13/20)≈0,4.
В результате величина перемещения выпуклой линзы 10 может быть уменьшена до значения, составляющего приблизительно 0,4 от величины передвижения в структуре, включающей только один блок линз.
В соответствии с этим, если величина перемещения выпуклой линзы 10 для коррекции сферической аберрации может быть уменьшена, интервал между выпуклой линзой 10 и отражающим зеркалом 13 может быть соответственно уменьшен, что позволяет уменьшить размеры оптической системы.
Кроме того, если величина перемещения выпуклой линзы 10 для коррекции сферической аберрации может быть уменьшена, величина перемещения с помощью двигателя в приводе 12 линзы также может быть уменьшена. Поэтому можно уменьшить размеры и мощность привода двигателя.
Если фокусное расстояние выпуклой линзы 10 может быть уменьшено, как описано выше, выпуклая линза 10 и линза 15 объектива могут быть соответственно расположены ближе друг к другу.
На практике, как описано выше со ссылкой на фигуры 4А и 4В, на линзе 15 объектива установлена диафрагма (диафрагма 115а линзы объектива, показанная на фигурах 4А и 4В), обеспечивающая требуемое падение света, выходящего из выпуклой линзы 10 системы коллиматорных линз, на эффективный диаметр.
Поскольку с точки зрения расчетов вариация интенсивности света, проходящего через линзу 15 объектива, может быть минимальной, когда такая диафрагма расположена рядом с задней точкой фокусирования выпуклой линзы 10, выпуклую линзу 10 и линзу 15 объектива на практике располагают так, чтобы они были разделены интервалом, по существу, равным фокусному расстоянию выпуклой линзы 10.
Поэтому в соответствии с первым вариантом выполнения, в котором фокусное расстояние выпуклой линзы 10 может быть установлено коротким, расстояние между выпуклой линзой 10 и линзой 15 объектива может быть соответственно меньшим. Поскольку расстояние между выпуклой линзой 10 и линзой 15 объектива может быть уменьшено, можно уменьшить и размеры оптической системы.
Хотя в первом варианте выполнения вогнутая линза 9 расположена за поляризационной светоделительной призмой 4, то есть еще дальше от лазерного источника света, чем поляризационная светоделительная призма 4, вогнутую линзу 9 можно установить перед поляризационной светоделительной призмой 4. Другими словами, вогнутая линза 9 может быть расположена между поляризационной светоделительной призмой 4 и полуволновой пластиной/решеткой 3.
Однако с точки зрения конструкции линзы лучше устанавливать вогнутую линзу 9 позади поляризационной светоделительной призмы 4, как показано на фиг.5.
В этом случае предпочтительно, чтобы фокусное расстояние со стороны фотодетектора 8 детектирования сигнала (фокусное расстояние вогнутой линзы 9, выпуклой линзы 10 и мультилинзы 7) было больше, чем фокусное расстояние со стороны, на которой выполняется облучение оптического диска (фокусное расстояние вогнутой линзы 9 и выпуклой линзы 10). Поэтому на практике для установки большего значения фокусного расстояния вогнутой линзы 9, выпуклой линзы 10 и мультилинзы 7, чем фокусное расстояние вогнутой линзы 9 и выпуклой линзы 10, устанавливают отрицательный коэффициент преломления мультилинзы 7.
Если, как отмечено выше, вогнутая линза 9 расположена перед поляризационной светоделительной призмой 4, отрицательный коэффициент преломления мультилинзы 7 должен быть увеличен, поскольку перед ней отсутствует вогнутая линза 9. Это является нежелательным с точки зрения конструкции мультилинзы 7. Поэтому предпочтительно, чтобы вогнутая линза 9 была расположена позади поляризационной светоделительной призмы 4, как показано на фиг.5.
Хотя в первом варианте выполнения для коррекции сферической аберрации приводится в движение выпуклая линза 10, можно осуществлять перемещение вогнутой линзы 9.
Однако лучше перемещать выпуклую линзу 10, как в структуре, показанной на фиг.5.
Если выполнять перемещение вогнутой линзы 9 на расстояние, требуемое для коррекции сферической аберрации, необходимо использовать вогнутую линзу 9 с большей оптической силой. Поэтому также должна быть установлена большая оптическая сила выпуклой линзы 10, т.е. как оптическая сила вогнутой линзы 9, так и оптическая сила выпуклой линзы 10 должны быть установлены большими. В результате перемещение вогнутой линзы 9 является нежелательным с точки зрения конструкции линз. Вследствие этого с точки зрения конструкции линз лучше использовать структуру, в которой выполняется перемещение выпуклой линзы 10.
Ниже со ссылкой на фиг.8 описана структура блока 20 оптической головки в соответствии со вторым вариантом выполнения.
На фиг.8 показана общая структура оптической системы в блоке 20 оптической головки в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения.
На чертеже детали, соответствующие деталям, описанным со ссылкой на фиг.5, обозначены теми же ссылочными позициями и не будут дополнительно описаны.
В блоке 20 оптической головки в соответствии со вторым вариантом выполнения структура системы коллиматорных линз включает два блока линз: выпуклую линзу 21 (второй блок линзы) и выпуклую линзу 22 (первый блок линзы).
В этом случае, как показано на чертеже, выпуклая линза 21 расположена между полуволновой пластиной/решеткой 3 и поляризационной светоделительной призмой 4. Выпуклая линза 22 расположена между поляризационной светоделительной призмой 4 и отражающим зеркалом 13. Другими словами, если рассматривать со стороны лазерного источника света, выпуклая линза 21 расположена перед поляризационной светоделительной призмой 4, а выпуклая линза 22 расположена позади поляризационной светоделительной призмы 4.
При этом выпуклая линза 22 установлена так, что ее можно перемещать в направлении оптической оси лазера с помощью привода 12.
Во втором варианте выполнения система коллиматорных линз, включающая выпуклую линзу 21 и выпуклую линзу 22, называется системой 23 коллиматорных линз.
Выпуклая линза 21, как указано выше, расположена перед поляризационной светоделительной призмой 4. Это сделано потому, что в отличие от первого варианта выполнения при расположении перед поляризационной светоделительной призмой 4 выпуклой линзы 21 коэффициент преломления мультилинзы 7 может быть небольшим, что является предпочтительным с точки зрения конструкции мультилинзы 7.
Однако даже в этом случае, если не учитывать конструкцию линзы, выпуклая линза 21, в принципе, может быть расположена позади поляризационной светоделительной призмы 4 (между поляризационной светоделительной призмой 4 и выпуклой линзой 22).
Во втором варианте выполнения, если выпуклая линза 21 расположена позади поляризационной светоделительной призмы 4, в качестве линзы, которую перемещают для коррекции сферической аберрации, можно использовать любую из выпуклых линз 21 или 22.
Однако, даже в этом случае по той же причине, что и в предыдущем первом варианте выполнения, с точки зрения конструкции линзы лучше использовать структуру, в которой производят перемещение выпуклой линзы 22.
Когда, как указано выше, система 23 коллиматорных линз имеет структуру, включающую два блока линз - выпуклую линзу 21 и выпуклую линзу 22, фокусное расстояние системы 23 коллиматорных линз также может быть равным комбинированному фокусному расстоянию выпуклых линз 21 и 22.
Кроме того, в этом случае, поскольку обе линзы являются выпуклыми, фокусное расстояние одной из выпуклых линз больше, чем фокусное расстояние системы 23 коллиматорных линз.
Другими словами, в этом случае фокусное расстояние одной из выпуклых линз может быть установлено большим, чем фокусное расстояние системы 23 коллиматорных линз.
Конкретный пример значения фокусного расстояния каждой выпуклой линзы в системе 23 коллиматорных линз во втором варианте выполнения приведен на фиг.9, на которой показаны только лазер 2, выпуклая линза 21, выпуклая линза 22 и линза 15 объектива оптической системы во втором варианте выполнения. Другие детали не показаны.
В данном случае в оптической системе фокусное расстояние f1 системы 23 коллиматорных линз установлено с учетом диаметра пятна лазера и эффективности использования света, например, равным 10 мм.
В этом случае фокусное расстояние одной из выпуклых линз может быть установлено большим, чем фокусное расстояние f1 системы 23 коллиматорных линз. В соответствии с этим фокусное расстояние f0 выпуклой линзы 22, перемещаемой с помощью привода 12, установлено равным 13 мм, что больше, чем фокусное расстояние f1 системы 23 коллиматорных линз.
Если фокусное расстояние f0 выпуклой линзы 22 может быть установлено большим, чем фокусное расстояние f1 системы 23 коллиматорных линз, когда, например, фокусное расстояние f1 системы 23 коллиматорных линз должно быть установлено относительно коротким, фокусное расстояние f0 выпуклой линзы 22 может быть установлено большим.
Если фокусное расстояние выпуклой линзы 22, которая соответствует блоку линзы, расположенному ближе к линзе 15 объектива, может быть установлено относительно большим, расстояние между выпуклой линзой 22 и диафрагмой линзы 15 объектива может быть, соответственно, установлено большим.
В соответствии с этим, даже если фокусное расстояние системы коллиматорных линз должно быть установлено коротким, уменьшение расстояния между выпуклой линзой 22 и диафрагмой линзы 15 объектива может быть ограничено, что позволяет исключить взаимные помехи отражающего зеркала 13 и диафрагмы линзы 15 объектива.
Выше были описаны варианты выполнения изобретения. В первом варианте выполнения вогнутая линза 9 и выпуклая линза 10 системы 11 коллиматорных линз скомбинированы для обеспечения возможности установки более короткого фокусного расстояния выпуклой линзы 10, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз.
Во втором варианте выполнения выпуклые линзы 21 и 22 системы 23 коллиматорных линз скомбинированы для обеспечения возможности установки большего фокусного расстояния выпуклой линзы 22, чем фокусное расстояние всей системы 23 коллиматорных линз.
Далее описан анализ, проведенный с использованием следующих формул для оптической силы линз.
Сначала будет исследован первый вариант выполнения. Здесь оптическая сила выпуклой линзы 10 равна φ1, оптическая сила вогнутой линзы 9 равна φ2 и расстояние между выпуклой линзой 10 и вогнутой линзой 9 равно D.
В соответствии с формулой оптической силы комбинированных линз оптическая сила комбинированных линз для системы из выпуклой линзы 10 и вогнутой линзы 9 равна:
φ1+φ2-φ1×φ2×D.
Здесь оптическая сила линз равна обратной величине фокусного расстояния линз, т.е. обратная величина значения, полученного с помощью приведенной выше формулы, равна комбинированному фокусному расстоянию выпуклой линзы 10 и вогнутой линзы 9. Как указано в первом варианте выполнения, если фокусное расстояние выпуклой линзы 10 короче, чем комбинированные фокусные расстояния выпуклой линзы 10 и вогнутой линзы 9, поскольку, как указано выше, оптическая сила линзы представляет собой обратную величину фокусного расстояния, можно установить следующую взаимозависимость:
φ1+φ2-φ1×φ2×D<φ1.
После перестановки членов уравнения получим следующую взаимозависимость:
φ2-φ1×φ2×D<0, то есть φ2(1-φ1×D)<0.
Здесь, учитывая, что член уравнения φ2, который представляет оптическая силу вогнутой линзы 9, имеет отрицательное значение, приведенную выше формулу можно преобразовать следующим образом:
1-φ1×D>0.
Следует понимать, что для установления взаимозависимости в соответствии с формулой произведение значения оптической силы φ1 линзы, которое представляет собой обратную величину фокусного расстояния выпуклой линзы 10, и расстояния D между линзами должно быть меньше 1. Другими словами, если расстояние D между линзами меньше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 10, указанную выше взаимозависимость
φ1+φ2-φ1×φ2×D<φ1
устанавливают так, чтобы фокусное расстояние выпуклой линзы 10 было меньше, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз.
В соответствии с этим для того, чтобы фокусное расстояние выпуклой линзы 10 было меньше, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз, в первом варианте выполнения расстояние D между линзами должно быть меньше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 10.
Однако обычно расстояние D между линзами в действительности не может быть настолько большим. Поэтому в большинстве случаев используют структуру, показанную на фиг.5, которая позволяет установить меньшее фокусное расстояние выпуклой линзы 10, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз.
Если расстояние D между линзами больше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 10, когда в соответствии с приведенной выше формулой оптическая сила φ2 другой линзы системы 11 коллиматорных линз положительна, фокусное расстояние выпуклой линзы 10 может быть меньше, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз.
Другими словами, если расстояние D между линзами больше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 10, установка выпуклой линзы вместо вогнутой линзы 9 обеспечивает возможность выбора более короткого фокусного расстояния выпуклой линзы 10, чем фокусное расстояние всей системы 11 коллиматорных линз. Поэтому могут быть обеспечены отмеченные выше преимущества первого варианта выполнения.
Во втором варианте выполнения аналогично, если оптическая сила выпуклой линзы 22 равна φ1 и оптическая сила выпуклой линзы 21 равна φ2, когда, например, фокусное расстояние выпуклой линзы 22 больше, чем фокусное расстояние системы 23 коллиматорных линз, устанавливается следующая взаимозависимость:
φ1+φ2-φ1×φ2×D (расстояние между линзами) > φ1.
Другими словами, устанавливается следующая взаимозависимость:
φ2(1-φ1×D)>0.
Поскольку член уравнения φ2, который представляет оптическую силу выпуклой линзы 21, представляет собой положительное значение, приведенная выше взаимозависимость окончательно принимает следующую форму:
1-φ1×D<0.
Другими словами, в этом случае в отличие от первого варианта выполнения, когда произведение значения φ1, которое представляет собой обратную величину фокусного расстояния выпуклой линзы 22, и расстояния D между линзами больше чем 1, устанавливается указанная выше взаимозависимость. То есть, если расстояние D между линзами больше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 22, устанавливается взаимозависимость, в которой фокусное расстояние выпуклой линзы 22 больше, чем фокусное расстояние всей системы 23 коллиматорных линз.
В отличие от этого в случае когда для того, чтобы выполнить условие, в соответствии с которым расстояние D между линзами должно быть меньше, чем фокусное расстояние выпуклой линзы 22, если другая линза системы коллиматорных линз представляет собой вогнутую линзу вместо выпуклой линзы 21, взаимозависимость в соответствии с приведенной выше формулой может быть установлена так, что могут обеспечиваться указанные выше преимущества второго варианта выполнения.
Структура блока оптической головки не ограничивается структурой в соответствии с вариантами выполнения, которые были описаны выше.
Например, хотя в каждом из описанных вариантов выполнения каждый из блоков линз системы коллиматорных линз представляет собой одну линзу, в каждом из них может использоваться комбинация линз, например двойные линзы, в зависимости, например, от действительных условий возникновения различных аберраций.
Другими словами, система коллиматорных линз в соответствии с настоящим изобретением может включать одну или множество линз (первый блок линз), перемещающуюся в направлении оптической оси луча лазера, для коррекции сферической аберрации и одну или множество неподвижных линз (второй блок линз).
Как можно понять из приведенного выше описания, термин "блок" в блоке линз в соответствии с настоящим изобретением относится к блоку, включающему одну или множество линз, которые перемещаются для коррекции сферической аберрации, и к блоку, включающему одну или множество неподвижных линз.
Термины "система выпуклой линзы" и "система вогнутой линзы" относятся к системам, которые включают одну или множество линз, составляющих соответствующие блоки линз, обеспечивающие функцию выпуклой линзы и функцию вогнутой линзы.
Хотя в каждом из вариантов выполнения используются только сферические линзы, в качестве линз, составляющих систему коллиматорных линз, можно использовать сферические линзы или дифракционные линзы в зависимости, например, от условий возникновения различных аберраций.
Для специалистов в данной области техники понятно, что различные модификации, комбинации, подкомбинации и изменения могут быть выполнены в зависимости от конструктивных требований и других факторов, если только они находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.