CN1123874C - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

一种由准直透镜把半导体激光元件射出的光束变换成平行光，由物镜会聚变换成平行光的光束后，向光盘照射的光拾取装置，在半导体激光元件射出光束的发射光路中，在半导体激光元件与准直透镜间的光路上，配置在入射面与出射面中任一面上设置全息图案的光束整体元件，对半导体激光元件射出的光束进行光束整形，由此，可在光盘上会聚良好的束斑。

Description

光拾取装置

                            技术领域

本发明涉及使用半导体激光元件作为发射光束的光源的光拾取装置，尤其涉及整形光束以减小从半导体激光元件发射并会聚于记录媒体上的束斑的光拾取装置。

                            背景技术

以往，通过为记录经计算机系统处理的数据而使用的记录再现装置，试图提高用作声音及图像信息的记录媒体的光盘等的盘状记录媒体的记录密度。为了提高该类记录媒体的记录密度，缩小为在记录媒体上记录信息信号而形成的记录道的间距并减小记录坑，由此，提高每单位面积记录的记录密度。

为了对提高记录密度的光盘进行信息信号的记录和/或再现，要求使用能使照射至光盘的光束的束斑直径减小的光拾取装置。

照射会聚于光盘的光束的光拾取装置，使用半导体激光元件为光源，由光学部件，对该半导体激光元件发射的光束进行整形，分割成多个光束并聚光在光盘上。该光拾取装置，备有检测由光盘反射的返回光束的光检测器，由该光检测器检测返回光束，从而检测记录在光盘上的信息信号，再现信息。光拾取装置通过与光盘相对配设的物镜，会聚从半导体激光元件发射的光束，使之成为微小的束斑照射光盘。

照射光盘的光束斑点的直径由光束波长λ与把光束聚光于光盘的光拾取装置的物镜的数值孔径NA给出。即，照射光盘的光束的束斑直经由λ/NA给出。因而，当使用的光束的波长λ恒定时，要求增大会聚光束的物镜的数值孔径NA。

同时，从用作拾取装置光源的半导体激光元件发射的光束，TE(电场)方向与TM(磁场)方向间的辐射角发生改变。即，从半导体激光元件发射的光束的辐射角，从发光点看是不均匀的，随各发光点发射的光束而不同。若由物镜会聚这种辐射角不同的光束而在光盘上形成束斑，则由于从各发光点发射的光束的辐射角不恒定，形成在光盘上的束斑成为椭圆形，不能会聚成所希望的大小，从而束斑直径变大。

为了解决这一问题，在光拾取装置中，在从半导体激光元件发射的光束的光路中，设置光束整形元件，使从半导体激光元件辐射的光束在一个方向上扩宽，或在一个方向变狭。

作为该光束整形元件，通常使用称为复合镜头(anamorphic lens)的透镜。如果复合透镜配设在从半导体激光元件发射的光束的发散光路中，将产生像散、慧差等像差。因而，复合透镜必须配设在采用准直透镜变成平行光的光束光路中。这样，必须在使用复合透镜作为整形光束的整形元件的光拾起装置中，配置准直透镜使从半导体激光元件作为发散光发射的光束变成平行光，从而不仅不能缩短从半导体激光元件至复合透镜的光路长度，而且难于使装置本身小型化。

为了整形光盘上形成的束斑的形状，提出了一种光拾取装置的方案，在该光拾取装置中，在由半导体激光元件发射的光束的光路中配置圆柱透镜，同时相对光束光轴以预定倾斜角配置相对面平行的平行平板玻璃。即使这种光拾取装置，也难于完全消除聚光于光盘的光束束斑中产生的像差。

                            发明内容

本发明的目的在于提供一种能正确读取记录在高密度记录光盘中的信息信号的光拾取装置。

本发明的另一目的在于提供一种光拾取装置，它能进行光束整形使从半导体激光元件发射的光束中不产生像差，以微小束斑把光束会聚于光盘上。

本发明的再一目的在于提供一种光拾取装置，它通过缩短自发射光束的半导体激光元件至把光束会聚并照射在光盘上的物镜的光束光路长度，实现装置本身小型化。

为了达到上述目的，本发明第一方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为非球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

本发明第二方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为非球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

本发明第三方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面各自形成曲率中心一致的球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

本发明第四方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面各自形成曲率中心一致的球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

本发明第五方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为球面，所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离，且入射面和出射面曲率中心的距离不大于光学元件厚度的3％。

本发明第六方面的光拾取装置包括：半导体激光元件；对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为球面，所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离，且入射面和出射面曲率中心的距离不大于光学元件厚度的3％。

本发明的光拾取装置，在由半导体激光元件发射的光束的发散光路中，配设光束整形元件，光束由该光束整形元件整形后，入射至物镜，由此整形不产生像差，从而光束高精度地会聚并照射在光盘上。

所用光束整形元件备有入射面和出射面，在该入射面和出射面的至少一个面上，设置全息图案。

又，所用光束整形元件是在其入射面或出射面的任一面上设置全息图案、在另一面上设置圆柱透镜的平板状光学元件。

又，本发明的光拾取装置包括：半导体激光元件、把所述半导体激光元件发射的光束变换成平行光的准直透镜、会聚来自准直透镜的平行光的物镜、配置在半导体激光元件发射的光束的发散光路中，处于半导体激光元件与准直透镜之间光路上的光束整形元件。

该光拾取装置中，还在光束整形元件与准直透镜间配置光束分离器。该光束分离器分离由半导体激光元件发射的光束与经物镜入射的光束。

本发明的其它目的、本发明的具体优点从下文说明的实施例中将会更为明了。

                            附图概述

图1是表示本发明的光拾取装置一个例子的侧视图。

图2是半导体激光元件发射光束的状态图。

图3是半导体激光元件发射的光束在X方向及Y方向的强度分布图。

图4是聚光于物镜孔径的光束的状态图。

图5是表示光束整形元件上形成的全息图案一个例子的平面图。

图6(a)是表示在XZ平面中，光束通过本发明光拾取装置的光束整形元件情形的示意侧视图。

图6(b)是表示在YZ平面中，光束通过本发明光拾取装置的光束整形元件情形的示意侧视图。

图7是表示在XZ平面中，光束通过本发明光拾取装置的光束整形元件情形的示意侧视图。

图8(a)是表示在XZ平面中，光束通过其它例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图8(b)是表示在YZ平面中，光束通过其它例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图9(a)是表示在XZ平面中，光束通过另外例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图9(b)是表示在YZ平面中，光束通过另外例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图10(a)是表示在XZ平面中，光束通过另外例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图10(b)是表示在YZ平面中，光束通过另外例子的光束整形元件情形的示意侧视图。

图11是表示物镜的透镜窗孔面及光盘的信息记录面上光束状态的平面图。

图12是在不备有光束整形元件的光拾取装置的透镜窗孔面及光盘的信号记录面上光束状态的平面图。

图13是说明在XZ平面中，光束通过光束整形元件产生的球面像差的示意侧视图。

图14是说明在YZ平面中，光束通过光束整形元件产生的球面像差的示意侧视图。

图15是在YZ平面中，使用两个面为圆柱透镜、入射面与出射面的曲率中心一致的光束整形元件时的一个例子的示意侧视图。

图16是在YZ平面中，使用两个面为圆柱透镜、使通过的光束无像差的光束整形元件时一个例子的示意侧视图。

图17(a)是表示XZ平面中一个例子的示意侧视图，该例子中使用YZ平面中，至少一个面是非球面的圆筒透镜的光束整形元件。

图17(b)是表示YZ平面中一个例子的示意侧视图，该例子中使用YZ平面中，至少一个面是非球面的圆筒透镜的光束整形元件。

图18(a)是表示在XZ平面中一个例子的示意侧视图，在该例子中使用YZ平面中两面是球面的圆筒透镜的光束整形元件。

图18(b)是表示在YZ平面中一个例子的示意图侧视图，在该例子中使用YZ平面中两面是球面的圆筒透镜的光束整形元件。

                            本发明的较佳实施方式

下文、参照附图，说明本发明的光拾取装置。

该光拾取装置1，如图1所示，备有半导体激光元件2作为光源。半导体激光元件2，从辐射区域，以预定发射角，发射发散光光束。

备有这种半导体激光元件2的光拾取装置1，从发射光束的半导体激光元件2一侧起，顺次配置光束整形元件3、光束分离器4、准直透镜5、物镜7。

光束整形元件3配置在半导体激光元件2与光束分离器4之间，因而配置在半导体激光元件2发射发散光的光路中。

半导体激光元件2发射的光束，透过光束整形元件3，入射至光束分离器4，并在透过该光束分离器4后，由准直透镜5变成平行光，入射至其后的物镜7，由物镜7会聚，照射至作为记录媒体的光盘6的信号记录面6a。

照射光盘6的信号记录面6a的光束，由信号记录面6a反射，入射至物镜7。入射到物镜7的返回光束，透过物镜7和准直透镜5后，入射至光束分离器4，由设置在光束分离器4上的偏振光膜4a使光轴弯曲90度。光束分离器4让半导体激光元件2发射的光束透过，同时使由光盘6的信号记录面6a反射的光束的光轴弯曲90度，因而起分离半导体激光元件2发射的光束与光盘6的信号记录面6a反射的光束的光学元件的作用。

由光束分离器4的偏振光膜4a将光轴弯曲90度的、来自光盘6的返回光束，入射至使该光束成为平面偏振光的光学检偏器(an optical analyzer)8。经光学检偏器8成为平面偏振光的光束，入射至光检测器9并由该光检测器9检测。光检测器9例如由4分块检测器构成，根据各块检测器的检测输出，检测聚焦误差。

由该光拾取装置1所用的半导体激光元件2发射的光束，如图2所示，在TE(电场)方向和TM(磁场)方向，发射角θ_⊥、θ_//扩展不同，自物镜7呈椭圆状发射。即，光束如图3所示，以发射角θ_⊥发射在Y方向扩展，以发射角θ_//发射在X方向扩展，其结果是，半导体激光元件2发射的光强，以光轴为中心呈高斯分布。该光束由于半导体激光元件2的发射角θ，在X方向与Y方向扩展不同，Y方向扩展比X方向扩展大。光束中，1/e²(可作为光斑利用的光强最低点)以上光强的光束，如图4所示，椭圆状入射物镜7的孔径7a中，在光盘6上形成束斑。

在半导体激光元件2作为发散光发射的光束的发散光路中配设的光束整形元件3，整形由半导体激光元件2发射的光束，使照射光盘6的信号记录面6a的光束由物镜7高精度会聚形成精确圆形状的束斑。

其中使用的光束整形元件3在半导体激光元件2发射的光束入射面3a与该光束射出的出射面3b上形成全息图案10。该全息图案，如图5所示，在与半导体激光元件2发射的光束的Z方向正交的平面，即XY平面中，以相对于Y方向及X方向对称的方式形成。最好，全息图案10自入射面3a或出射面3b倾斜预定角度，形成具有平滑面的光栅沟，通过炫耀(blaze)，使入射光束整形元件3的光束的1级光的衍射效率最大。在光束的入射面3a及出射面3b上形成全息图案10的光束整形元件3可整形光束，同时，可消除半导体激光元件2发射的光束的象散象差。

在光束的入射面3a及出射面3b这两个面上形成全息图案10的光束整形元件3，如图6(a)所示，使自入射面3a侧入射的光束在X方向扩展。即，从入射面3a入射的光束透过光束整形元件3，扩大口径，从出射面3b射出。在光束的入射面3a及出射面3b这两个面上形成全息图案10的光束整形元件3，与仅在一个面上形成全息图案10的情况相比，其衍射效率高。又，该光束整形元件3，如图6(b)所示，在YZ平面中，不扩展光束。

考虑衍射效率时，也可仅在半导体激光元件2发射的光束的入射面3a与射出该光束的出射面3b中的任一个上设置全息图案10。

如图7所示，在XZ平面中，设厚度为t、折射率为n、物点A与像点B的距离为S，光拾取装置1的光束整形元件3最好设计成满足下式：

S＝t(1-1/n)                 (式1)

这样设计光束整形元件3，则通过准直透镜5后的光束可正确地成为平行光。准直透镜5设计成修正YZ平面中由光束整形元件3在光束中产生的球面象差。

另一方面，光束整形元件3最好设计成满足上述式(1)所示条件，并且使在YZ平面中，透过准直透镜5的光束中不产生球面象差。因为准直透镜5做成对XZ平面也修正球面象差，光束整形元件3做成使发射的光束即使在XZ平面也只产生与准直透镜5所修正球面象差对应的球面像差。

然而，对备有其它例子的光束整形元件3的光拾取装置1加以说明。示于图8的光束整形元件3，为了消除象散，在入射面3a侧设置圆柱透镜部13，在出射面3b侧，形成全息图案10。又，圆柱透镜部13通过从光束整形元件3的入射面3a侧向出射面侧凸出，即在入射面3a侧形成圆筒状凹部，从而与光束整形元件3形成一体。

由此，示于图8的光束整形元件3与前述示于图6的情况相同，从半导体激光元件2发射的光束透过，如图8(a)所示，在XZ平面中，光束扩展，从出射面3b射出。另一方面，光束整形元件3，如图8(b)所示，在YZ平面，不扩展光束。

光束整形元件3为了在XZ平面中扩展光束口径，如图9(a)及图9(b)所示，也可在入射面3a侧形成全息图案10，在出射面3b侧形成圆柱透镜部23。该圆柱透镜部23通过在光束整形元件3的出射面3b侧形成圆筒状凸出部，而与光束整形元件3形成一体。

由此，示于图9的光束整形元件3也与前述示于图5的情况同样，由半导体激光元件2射出的光束透过，如图9(a)所示，在XZ平面中，光束扩展，从出射面3b射出。另一方面，光束整形元件3，如图9(b)所示，在YZ平面，不扩展光束。

而且，光束整形元件3，如图10(a)及10(b)所示，也可由各自独立构成的形成全息图案10的平板状第1光学元件(全息板11)与构成第2光学元件的圆柱透镜33构成。这时，光束整形元件3，在半导体激光元件2射出的光束的入射侧配置全息板11，在光束出射侧配置圆柱透镜33。又，全息板11以全息图案位于光束入射而3a侧的方式配置，圆柱透镜33配置成圆筒面位于光束出射面侧。

由此，示于图10的光束整形元件3也与前述示于图6的情况同样，通过透过半导体激光元件2射出的光束，如图10(a)所示，在XZ平面中，扩展光束，从出射面3b射出。另一方面，如图10(b)所示，在YZ平面中，不扩展光束。

准直透镜5是使透过上述光束整形元件3和光束分离器4的光束成为平行光的透镜。该准直透镜5入射半导体激光元件2射出的发散的光束，并将其变成平行光导向物镜7。

物镜7把透过准直透镜5的光束聚光于记录媒体6的信号记录面6a上。该物镜7入射经上述准直透镜5变成平行光的光束，然后聚光，使在记录媒体6的信号记录面6a上形成束斑。

光学检偏器8入射记录媒体6的信号记录面6a反射的光束通过物镜7、准直透镜5、光束分离器4后的光束，使该光束成为平面偏振光。透过该光学检偏器的光束入射至光接收部9。

如上所述构成的光拾取装置1在半导体激光元件2射出的、具有图3所示强度分布的光束透过上述光学部件后，聚光于记录媒体6的信号记录面6a上。该半导体激光元件2射出的光束，如上所述，Y方向的光束分量比X方向的光束分量扩展得大。又，在具有上述光束整形元件3的光拾取装置1中，由于XZ平面中，光束在X方向扩展大，因而如图11所示，通过使光束通过光束整体元件3，可使在物镜7的透镜孔径面7a中，光束L强度为1/e²的光束尺寸，比孔径7a的开口瞳径大。

一旦这样的光束L聚光于记录媒体6的信号记录面6a上，则形成图11所示的束斑S。该束斑S具有与由半导体激光元件2发射的光束的波长和物镜7的数值孔径决定的衍射极限束斑12大致相同的形状。

另一方面，不备有上述光束整形元件3的光拾取装置中，透镜孔径面，在XY平面上，如图12所示，光束L的强度为1/e²的光束尺寸，在Y方向比X方向扩展得大。这样，若与X方向相比光束L在Y方向扩展，则变成孔径11的开口瞳中，在X方向光束L不入射的状态。

一旦这样的光束L聚光于记录媒体6的信号记录面6a上，则形成图12所示强度分布的束斑S。光束L形成的束斑S与半导体激光元件2射出的由光束波长λ和物镜7的数值孔径决定的衍射极限束斑12的强度分布为精确圆形状不同，变成椭圆形。这样，若记录媒体6的信号记录面6a上形成的束斑为椭圆形，则束斑的直径变大。

因而，光拾取装置1，即使是具有图3所示的强度分布的椭圆形的光束，也与以往的装置不同，可形成大致为精确圆形的束斑，同时可降低光束的象差而在记录媒体6的信号记录面6a上形成束斑。

又，该光拾取装置1在发射光路中配置光束整形元件3，可谋求装置自身的小型化。该光拾取装置1可通过一个或两个光学元件整形光束，不必如以往那样，使用复合透镜整形光束，因而可降低成本。

下文，说明光拾取装置1的另一个实施例。

光束整形元件3不限于上述那样，在入射面3a或出射面3b的至少一个面上形成全息图案10这种例子，也可以如图13及14所示，在半导体激光元件2射出的光束的入射面3a侧及出射面3b侧分别一体地形成第1及第2圆柱透镜部43、53。这样，在光束的入射面3a及出射面3b的两个面上各自形成非球面的第1及第2圆柱透镜部43、53的光束整形元件3不必形成复杂的全息图案，因而易于制造。

又，第1圆柱透镜部43通过自入射面3a侧向出射面3b侧凸出，即在入射面3a侧形成圆筒状的凹部，从而与光束整形元件3一体地形成。又，第2圆柱透镜部53通过在光束整形元件3的出射面3b侧形成圆筒状凸出部，可与光束整形元件3形成一体。

上述光束整形元件3以XZ平面中具有透镜作用从而光束扩展加大、而YZ方向则不具有透镜作用为例加以说明，但也可设计成如图13和图14所示，在YZ平面中具有透镜效应从而在YZ平面中光束扩展加大，而在XZ方向不具有透镜效应。

即，光束整形元件3设计成在图13所示的XZ平面中具有透镜作用，在图14所示的YZ平面中没有透镜作用。这时，若设光束整形元件3的厚度为t，则可认为与在XZ平面中配设厚度t的平行平板场合等价。又，准直透镜5设计成使在XZ平面中修正光束整形元件3产生的球面象差。因而，在XZ平面中，透过准直透镜5的光束，即使因透过光束整形元件3产生球面象差，也可使之成为无象差。

准直透镜5设计成也可修正如图1所示，光束分离器4配设在光束整形元件3与准直透镜之间时光束分离器4产生的球面象差。

在XZ平面中，光束通过视为平行平板的光束整形元件3，由于预定的平行平板的象差而产生偏移成分。平行平板的象差引起的偏移成分a是光束的射出点A与XZ平面中通过平行平板的光束的外廓线的延长线与光轴交点B之间的距离。

另一方面，该光束整形元件3，如图14所示，在YZ平面中，由于其透镜作用，使光束扩展增大。与上述同样，在YZ平面中，透过准直透镜5后的光束中必须没有球面象差。作为这时的条件，设光束整形元件3的厚度为t时，物点C与象点D间的距离S需与上述XZ平面中平行平板象差引起的误差，即物点C与象点D的偏移成分相等。若设光束整体元件3的折射率为n，在YZ平面中，通过准直透镜5后的光束成为平行光的条件，与上述相同为：

S＝t(1-1/n)                    (式1)

即，光束整体元件3，通过使物点C和象点D间的距离S与象差产生的偏移成分a相同，使光束透过准直透镜5后，成为平行光。最好光束整形元件3，在YZ平面中，使入射面3a和/或出射面3b为非球面，例如成为非球面圆筒透镜。由此，透过光束整形元件3、准直透镜5的光束，在YZ方向及XZ方向，抑制球面象差后射出。

又，该光束整形元件3，不限于如上所述，在YZ方向，使入射面3a或出射面3b的至少一个面为非球面的情况，也可以使入射面3a或出射面3b这两个面为球面。这时，两个面均是球面的光束整形元件3希望满足上述式(1)所示的条件且如图15所示，入射面3a的曲率中心与出射面3b的曲率中心在同一点E一致。最好示于图15的光束整形元件3，设Z方向厚度为t、折射率为n、物点A与象点B的距离为S时，满足上述式(1)。由此，可使通过准直透镜5的光束为无象差的平行光。

再者，为了使透过准直透镜5的光束的球面象差为最小，要满足上述式(1)且在XZ方向，使入射面的曲率中心与出射面的曲率中心一致。又，为了使球面象差为最小，希望光束整形元件3的入射中心位置与出射面中心位置的距离为透镜厚度t的3％以内。

又，光束整形元件3，如图16所示，若使该光学系统在物点F与像点G为入射面3a的消球差点(不晕点)，出射面3b的曲率中心与消球差点(aplanatic point)一致，则成为无象差透镜。但是，入射通过光束整形元件3的光束的准直透镜5，设计成存在具有厚度t的光束整形元件3产生的球面象差。因而，即使通过光束整形元件3的光束是无象差的，由于通过准直透镜5也会产生球面像差。所以，示于上述图16的光束整形元件3其构成使光束通过产生与厚度t相当的预定的球面象差。

下文，对光束整形元件3的入射面3a或出射面3b是非球面的圆筒透镜的情况，或入射面3a及出射面3b是非球面的圆筒透镜时的一个例子进行说明。

光束整形元件3例如如图17(a)及图17(b)所示，形成YZ平面中以圆柱部53为出射面3b的圆筒透镜。这种情况下，光束整形元件3的倍率为约1.7倍、折射率为约1.86、出射点3b与入射面3a的距离约2mm、入射面3a的曲率半径约1.09mm、出射面3b的曲率半径为约6.07mm、厚度为约3mm。这时，图17(b)中的物点H与象点I的距离S为约1.3857mm。

另一方面，如图17(a)所示，光束整形元件3在XZ平面视作平行平板时因象差产生的偏移成分a由上式(1)可得为约(1-1/1.86)＝1.3857mm。这样，该光束整形元件3，物点H与象点I间的距离S与平行平板象差产生的偏移成分为同一值。因而，该光束整形元件3不仅在YZ平面而且在XZ平面均满足上述式(1)。

其中，光束整形元件3，在YZ平面中，入射面3a的曲率中心与出射面3b的曲率中心的距离为约1.98mm，约为厚度t的66％。

通过这种光束整形元件3及准直透镜5的光束，其波阵面象差(波前像差)约0.11λ，产生球面象差。与此相反，光束整形元件3不改变出射面3b的曲率，做成非球面形状，即可使波阵面象差为约0.003λ，可减小球面象差。

这种光束整形元件3，如上所述，可通过确定倍率、折射率、物点与入射面3a的距离、入射面3a的曲率半径、出射面3b的曲率半径、厚度t这六个条件中的四个进行设计。该光束整形元件3通过使入射面3a或出射面3b中的至少一个面为非球面，使通过光束具有的象差为预定值。

下文，对如图18所示，YZ平面中，光束整形元件3的入射面3a及出射面3b两个面是球形圆筒透镜时的一个例子加以说明。

光束整形元件3，在例如如图18(a)及图18(b)所示，为YZ平面中两面均呈球状的圆筒透镜的情况下，倍率为约1.7倍、折射率为约1.86、物点(发光点)H与入射面3a的距离为约2mm、入射面3a的曲率半径为0.6mm、出射面3b的曲率半径约1.78mm、厚度t约2mm。这时，图18(b)中物点H与象点I的距离S约为0.5543mm。另一方面，图18(a)中的光束整形元件3在XZ平面中视为平行平板时，由平行平板的象差引起的偏移成分a，根据上述式(1)，为3×(1-/1.86)＝0.5543mm。因而，该光束整形元件3物点H和象点I间的距离S与象差产生的偏移成分a为同样值。所以，该光束整形元件3，不仅在YZ平面，而且在XZ平面均满足上述式(1)。

该光束整形元件3，入射面3a的曲率中心与出射面3b的曲率中心间的距离约为0.02mm，为厚度t的约1.7％。

通过这种光束整形元件3及准直透镜5的光束，波阵面象差为约0.002λ，比上述光束整形元件3的象差小。

如上所述，通过确定倍率、折射率、物点与入射面3a间的距离、入射面3a的曲率半径、出射面3b的曲率半径。厚度这6个条件中的3个条件，可设计该光束整形元件3，使比上述光束整形元件3的象差小。

虽然本发明的光拾取装置1，如上所述，光束整形元件配置在光束通过光束分离器4前的部位，但配置在光束通过准直透镜5前的部位，只要在发散光路中，当然也可以。

又，在上述例子中，对备有光束整形元件3与准直透镜5的光拾取装置1进行说明，但也可以是不含准直透镜5的光拾取装置。

虽然该光拾取装置1以通过准直透镜5的光束的孔径作为开口瞳径，入射物镜7这样的光拾取装置为例加以说明，但当然也可以把确定通过准直透镜5的光束的开口瞳径的孔径配设在光束通过物镜7前的部位。

再者，在上述例子中，以把光束集光于光盘6的信号记录面6a的光拾取装置1为例加以说明，但不限于光盘，当然也可适用于把光束会聚于例如带状或卡状记录媒体，进行信号记录再现的光拾取装置。

                            工业应用性

如上述详细说明那样，本发明的光拾取装置，在光束的发散光路中配设对光束整形的光束整形元件，可对入射光束整形。因此，根据该光拾取装置，会聚于记录媒体上的信号记录面上的束斑不是椭圆形状而是大致精确圆形，可进行高密度记录的信息信号的记录再现。又，根据该光拾取装置，由于仅在发射光路中配置光束整形元件即可进行光束整形，可缩短光路，实现装置本身小型化。

Claims (6)

1.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；

配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为非球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

2.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；

会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；

设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为非球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

3.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；

配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面各自形成曲率中心一致的球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

4.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；

会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；

设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面各自形成曲率中心一致的球面，且所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离。

5.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

会聚所述半导体激光元件发射的光束的物镜；

配置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为球面，所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离，且入射面和出射面曲率中心的距离不大于光学元件厚度的3％。

6.一种光拾取装置，其特征在于包括：

半导体激光元件；

对所述半导体激光元件发射的光束进行准直的准直透镜；

会聚来自所述准直透镜的准直光的物镜；

设置在所述半导体激光元件发射的光束的发散光路中，位于所述半导体激光元件与所述准直透镜间光路上的光束整形单元；

所述光束整形单元包括一光学元件，其入射面和出射面形成为球面，所述光学元件满足式：S＝t(1-1/n)，式中，t、n分别是光学元件的厚度和折射率，S是物点与象点间的距离，且入射面和出射面曲率中心的距离不大于光学元件厚度的3％。

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