31S234 A7 B7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一物鏡，用以聚焦一輻射光束至—第一焦 點通過一具有第一厚度之第一透明層，以 — 弟二焦點 通過—具有不同之第二厚度的第二透明層。本發明也關於 一光學掃描裝置用以掃描一具有一第一資料平面和—第一 厚度之第一透明層的第一形式的記錄載體，和用以掃描具 一第二資料平面和一不同於第一厚度之第二厚度的第二透 明層的第二形式的記錄載體，包含一輻射光源用以產生一 輻射光束，和一物鏡用以匯g此輻射光束經過此第—透明 層至在此第一資料層上的第一焦點，及用以匯聚此輻射光 束經過第二透明層至在第二資料層上的第二焦點。此掃描 包括寫、讀及/或消除在此記錄載體中的資料。 此在光學記錄載體中的透明層通常具有保護此資料層防 止外界環境影響的功能，並提供此記錄載體機構上的支撐 ;亦即其作用如同資料層的一基板。此透明層的厚度是此 記錄載體之希望的堅固和用以掃描此資料層之輻射光線的 數値孔徑之間的折衷。如果對於一新型記錄載體，爲了增 加此資料層的儲存密度而增加數値孔徑，通常必須降低透 明層的厚度，爲了降低碟片傾斜在輻射光束之品質上的影 響。結果，在市場上會有不同型式的記錄載體具有不同透 明層的厚度。一相容的記錄載體應該能夠掃描不同型式的 記錄載體，與透明層的厚度無關a… 此透明層，一輻射光束透過其掃描一資料層，引入一所 謂的球面像差在輕射光束中。此球面像差在物鏡中被補償 ，使此輻射光束靠近其焦點使其實質地免於球面像差之擾 k纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29~^J· (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝- 訂 線 31S234 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ——----- 町 五、發明説明（2 ) 。如果-用來補償透明層之第一厚度的物鏡被用以掃描— 帶有一第二不同厚度之透明層的記錄載體，由於過少或過 多補償的球面像差，此焦點的品質會被降低。 此非預先公佈之國際專利書IB 96/〇〇182描述一種用以 掃描此卜和第：型式之光學記綠賴的裝置。此裝置使 用一物鏡設計用來匯聚—輻射光束通過此第—透明層至在 此第-資料層上的—最佳焦點。當掃描一第二型式的記綠 載體時，此物鏡形成—近軸g點在第二資料層上。一光束 的取佳焦點是沿此具有最高強度之光束軸的點。一光束的 近軸焦點是沿通過或向著此光束之近軸光線被匯聚處之光 軸的點。自此記錄載體反射之輻射光被一輻射敏感的偵測 系統所偵測。當掃描第一型式之記錄載體時，此偵測系統 使用在反射光束中的所有輻射光。當掃描第二型式之記錄 載體時，偵測系統僅偵測來自於此輻射光束的橫斷面之中 央區域的輻射光。因爲此物鏡不是設計用來匯聚一輻射光 束通過第二透明層的厚度，此輻射光束將會在通過此第二 透明層的通道上招致不能修正的球面像差。藉由限制此偵 測在光束的中央光線上’在此光束之外部環形區域中高度 偏差的光線則將具有—減低的影響在此偵測系統的輸出信 號。 根據本發明，物鏡匯聚一輻射光束至一單一最佳的焦點 ，此物鏡具有一外部的環形部分，其引入一第一球面像差 在此轉射光束中對於此輕射光束的通道補償，經過一具有 第一厚度之第一透明層；和此環形部分内部的中央部分， -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ ； 裝 '1T------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ----- B7 五、發明説明（3 ) 其引入一弟二球面像差在此輻射光束中對於此輻射光束的 通运補仏’經過一具有不同之第二厚度的第二透明層。通 常’此環形部分和中央部分是同心的；這些部分可以是相 鄰的或被一中間的環形區域所分離。 當此物鏡匯聚一輻射光束通過此第二透明層，此光束的 光線通過此中央部分形成—第二焦點，此光線被修正所招 致的球面像差在通過此第二透明層中。當物鏡匯聚—輻射 光束通過此第一透明層，此今束通過此環形部分和中央部 分之結合區域形成一第一焦點。在該情況中，通過此環形 部分的光線對於在通過此第_透明層中招致之球面像差作 修正，.然而通過此中央部分的光線對於在通過此第二透明 層中招致之球面像差作修正。本發明係基於洞察力，此物 鏡之中央部分的修正用於此透明層的厚度不同於此環形部 分被修正之透明層的厚度，對於第—焦點的品質上只有一 相當小的影響。 注意到歐洲專利書第〇 6 1 0 〇 5 5號一物鏡與一全像片或光 柵結合。此透鏡在其整個區域上修正用於此輻射的通道經 過-第-透明層厚度向著一第一焦點。此光樹繞射此入射 輕射光束之中央區域中輕射的部分成爲一子光束，其被透 鏡折射後被修正用於通道，經過一第二透明層厚度向著一 第二焦點。此物鏡和光柵匯聚此入射輻射光束成一包含二 具有不同邊緣之子光束的射出光束。因此，物鏡和光：的 组合形成二最佳焦點。相對地，根據本發明的物鏡匯聚此 輻射光束成一具有單一邊緣的光束，並形成一單一的最佳 -6 - 本纸張尺度適用中國國家^準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~~' ------- I I I I裳| I I I訂 線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B? 五、發明説明（4 ) 焦點當根據本發明的物鏡爲一只有折射形式的，一只有反 射形式的或一只有折射一反射形式的，其實質上通過此入 射輻射光束的所有能量成此第一焦點，且不會分開部分能 量成一形成第二焦點的子光束。片語”實質地此輻射光束的 所有能量”，意指僅有由於從一介質進入另一介質之傳遞上 的反射，由於介質吸收，和由於此透鏡之不透明部分置之 不理所引起的一般損耗。 此物鏡之特別的具體裝置給f在申請專利範園2，3和4中。 本發明的另一個面貌係關於使用根據本發明之物鏡的光 學掃描裝置。此掃描裝置適合用於掃描一具有一第一資料 平面及一第一厚度之第一透明層的第一型式的記錄載體， 和用以掃描一具有一第二資料平面及一不同於第一厚度之 弟—厚度之弟-一透明層的弟二型式的？己錄載體。此掃描裝 置包含一輻射光源用以產生一輻射光束，和一物鏡用以® 聚此輻射光束通過透明層之一成一單一的最佳焦點，且其 中此物鏡的外側環形部分引入一第一球面像差補償經過第 一透明層之輻射光束的通道，和此環形部分内部的中央部 分引入一第二球面像差補償通過第二透明層之輻射光束的 通道。 當掃描此第二型式的記錄載體時，通過中央部分之光束 的部分對於此記錄載體之透明層的厚度修正得很好。此反 射光束之中央光線的改善之修正造成此偵測系統之輸出信 號的改良品質，當掃描此第二型式之記錄載體時》本發明 係基於洞察力，當掃描此第一型式的記錄載體時，對於一 -7 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） II 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 318234 A7 B? 五
I 印 、發明説明（ 不同於經過其前正被掃描之層的透明層厚度，此物鏡之中 央部分的修正之影響具有—可忽略的影響在此偵測系統的 輸出信號上。 見在本發明將藉由參考伴隨圖例之例子來更詳細的指述 ，其中 圖1A表7F根據本發明的—種掃描裝置，掃描此第一型式 哕記錄載體； 圖1B表tf —第二型式的記錄載體； 圖2A表示一根據本發明之透鏡沿其光軸的視圖； 圖2B表不一根據本發明之透鏡具有一不透明的環； 圖3A表示此物鏡之第—具體裝置的橫斷面； 圖3B表示此物鏡之第三具體裝置的橫斷面；及 圖4表示此掃描裝置的—偵測系統。 圖IA表示一種用以掃描—光學記錄載體丨的裝置。此記錄 載體包含-透明層2，在其一側安置一資料層3。此資料層 的邊面向遠離透明層的藉由„保護層4來保護不受環境影響 。此透明層2作用如同此記錄載體的—基板，提供此資料層 機構的支擇。替換地’此透明層可以具有保護此資料層的 單獨功能，而機構支撑由在資料層之另—側上的一層所提 供’例如由保護層4或由另-透明層和資料層連接至資料層 3二資料可以館存在記錄載體中，以光學可偵測之標記安排 在實際上平行，同心的或螺，線的軌跡在資科層3中的形式， 未表示於圖中。此標記可以是任何光學可讀取的形式；例 如，坑洞’帶有-反射係數的區域或不同於其周圍的磁化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 I--；-------^------1T------^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 方向，或這些形式的組合。 此掃描裝置包含-輕射光源5，例如一半導體雷射，發射 -發散的輻射光束6。一分光鏡12，例如一半透明的平板， 反射此輕射光向著-平行透鏡7，形成_平行光束，Α入射在 —單—焦點的物鏡7上。此平行透鏡和此物鏡可以结在一單 -的物鏡中β此結合的平行物鏡7·_7具有—光轴8轉換此輕 射光束6成-匯聚光束9，具有一單_的邊緣，其在資料層3 上形成-焦點1()。雖，然在圖中—表示此物爲—單—透鏡元件 其也可以包含—在穿透或反射中工作的全像片，或一光 栅用以輕合承載此輕射光束之波導之外的輕射。由資料層3 :反射〈匯聚光束9的輕射和形成_反射光束"，反回在向 前醒聚之光束9的光學路徑上，物鏡7和平行透鏡7，後，分 光=12藉^透射至少反射光束η的-部分向-偵測系統14 來刀開向fl’j和反射的光束。此偵測系統捕捉此輻射光束並 t換其成爲-個以上的電子信號。這些信號之一爲一資料 k號15，其値表示讀取自資料層3的資料。另一信號爲—焦 點誤差化號16，其値表示焦點1〇和資料層3之間高度上的軸 向差。此焦點誤差信號用作一焦點輔助控制器17的輸入， '、控制物叙7的軸向位置，由此控焦點1 〇的軸向位置，使此 焦點只際上與資料層3的平面重合。此偵測系統的一部分（ I括個以上輻射敏感的偵測元件和一電子電路處理此偵 測兀件的輸出信號)用以產生焦點誤差稱爲焦點誤差偵測系 統此焦點輔助系統用於定位此物鏡包含此焦點誤差系統， 焦點輔助控制器和—用以移動此物鏡的傳動裝置。 本纸織適用中( 2ΐ〇χ297^ | 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（7 ) 圖2 A表示此物鏡7沿其光轴的視圖。此透鏡包含一環形外 部部分2 5和一在此環形部分内的中央部分2 6。此中央部分 和此環形外邵部分可以具有一共同邊界線2 7，如圖中所示 ，或其可以被一中介的環所分開。 物鏡7已經設計以形成一最佳焦點在資料層3上，亦即一 史崔爾率趨近於1的焦點。由於此理由，物鏡7已對於由此 匯聚光束9所招致之球面像差修正，當通過此記錄載體1的 透明層2。靠近焦點1 0之匯聚光束的波前實際上是球面的。 圖1B表示另一形式的記錄載體21具有一資料層23和一厚度 不同於透明層2的厚度的透明層22。此資料層23可以藉由匯 聚光束9適當地掃描，當此資料層被轴.向地安排而不在最佳 焦點的位置，但靠近或在此匯聚光束9之近軸焦點的位置。 當此資料層23被定位在一遠離近軸焦點的軸向位置，此 焦點的品質快速地降低，導致產生在此偵測系統丨4中之信 號的降低品質。在繞此近軸焦點位置的一小範圍中，此有 像差之匯聚光束的波前實際上在此孔徑的中央部分中是球 面的。此焦點包含一產生自此孔徑中央部分中光線的高強 度之小的中央區域，和一圍繞此小區域且產生自中央部分 外的低強度之大區域。此焦點之中央區域的品質則足以適 當地掃描此資料層23，而外部區域不會影響掃描。 當用近軸焦點掃描記錄載體2丨'的資料層23時，波前的中 央部分相當平’但波前的外部則強烈地偏差。此偏差改變 邊緣光線的方向，使其可能在偵測前截斷邊緣光線，且因 此從產生自债測系統之信號中去除了未補償之球面像差之 本紙浪尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 ---------扣衣------ΐτ------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 318234 A7
______BJ 五、發明説明（8 ) 擾動影響的主要部分3 此中央部分和此環形部分的大小與在物鏡7之數値孔徑上 其他的，透明層2和22個別之第_和第二厚度之間的差和其 折射率，之中有關。此中央部分的最佳化尺寸之決定及其 容許度已經描述於該國際專利書IB 96/〇〇182中，更特別 在段落中解釋該專利書的方程式⑴及给予_較佳具體裝置 的万程式（2b)。如一例子，設計_裝置用一波長凡=635 nm的輻射光束掃描一具有透明—層厚度〇 6 mm之第一型式的 »己錄載把，而ΝΑ0 = 0·60，NA0是整個輻射光束9的數値孔 仅。此裝置也必須能掃描具有一透明層厚度i.2爪〇( △ d = 0.6mm)，折射率丨.58和最小細節在—具有p==i 6"m軌道 間距之形式中之第一型式的圮錄載體。N A。的最佳化値，亦 即屬於3央部分的數値孔徑，是〇 33。因爲Ν'除以NA〇 的値疋等於0.33/0.60 = 0.55，此中央部分26的直徑也等於 0.55倍在物鏡位置處反射光束n之整個斷面的直徑。 的値和中央部分尺寸的公差相當大，因爲遭遇到的影響在° 一万面是球面像差，增加孔徑時其會增加點的大小，而另 一方面是繞射，增加數値孔徑時其會減小點的大小。對於 低性滬的裝置公差是2 5 %，而對於高性能裝置公差最好等 於 ± 1 0 %。 圖3A表示根據本發明之物鏡7的一種具體裝置，設計用來 匯聚一具有0.6 NA之輻射的平行光束至一焦點，通過由聚 碳酸鹽（pc)所做的透明層2，具有_〇 6 mm的厚度和設計 在波長650 nm的折射率丨·“ ^此物鏡包含一平凸玻璃體28 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公楚） ----------------.訂------^ ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 使 6 五、發明説明（ 和-雙丙烯的透明層29具有1566的折射率给予此透鏡之環 形部分和中央部分一非球面的外表面3〇 ^透明層29可藉由 已熟知特別的Μ專«碼〇 156 43()之複製技術而應用於 破璃體28。此環形部分，具有―丨〇89 mm的内半徑，產生 -些球面像差補償通過0.6 mm PC透明層之區聚輕射光束9 的通道。此透鏡的中心部分，在環形部分内部，在輻射光 束中產生-球面像差補償通虹2 _ ^透明層的通道。 此物鏡的品質更藉由使此中$部分和環形部分的等效焦距 實際上相等而更進-步地改善，因此通過中央部分的輕射 ，建設性地貢獻通過環形部分的輻射，共同形成第_,點 。通過0_0 mm層的掃描藉由選擇中央部分厚度來改盖了 ·-此輻射光束的RMS波前偏差靠近第—焦點，亦即通過°此’〇 6 mm層係具有-最小俊。此需要使在中央部分的平均波贫偏 差等於在環形部分中平均波前偏差。由於厚度修正而:的 波前修正相對於具有對於焦點僅有第四階球差補严和—_ 二階修正之中央部分爲〇‘u的數量級。此厚度修：二 大約〇.2；1，根據透鏡材料的厚度。此厚度修正爲—的 測量，沒有也是有可能掃描通過〇 6 mm的薄層。、， 此透鏡之第一種具體裝置的數據爲： 絲 3.30mm 光轴上的厚度 '1.85mm 玻璃體28的折射率 1 6991 光學直徑 3:96_ 玻璃體的曲率半徑（R) 2.516mm 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格 I I 訂 I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B? 五、發明説明（10 ) 自由工作距離 薄層2 9的厚度變化 1.8 2mm 24 ^m^y = 〇 . 〇〇mm 0_6 卿在 y=! .3〇mm 44 卿在丫=1.98mm 此環形部分2 5之外表面3 0的形狀由以下多項式所給定 (1) 其中 a 2= 〇. 2 21 1 18 5 0，a 4 = 〇. 0 〇 4 0 6 7 6 2，a 6 二-0.0 0 〇 〇 15 17， a8 = -0.00000514 及 a丨。= -0.00000348。此環形部分 25 延伸從 X 1.98=l.〇89mm至y=1.98mm 0 此中央部分26之外表面30的形狀由ζ+Δζ所给定，因此z 是由方程式（1)所給定，而Az爲 (2) Δζ = 〇.63χ1〇- y .少ma y + 0.16667 -----------¾衣------1T------终 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 其中’ ymax=1.089 mm。項目A z包含Zernike多項式對於球 面像差給予適當的焦點修正，此項引入此輻射光束。在多項 式中的二次方項是焦距的修正，而常數項是厚度修正。 當此物鏡在其中央部分僅包含球面像差補償時，資料層 2 3較佳的位置是在此透鏡的近軸焦點上。當此物鏡包含球 面像差補償和焦點修正二者時，資料層23之較佳的位置是 —離開近軸焦點向著最佳焦點一短距離處，爲使波前偏差 13 木紙張尺度適财酬家辟(210x1^^· 318234 A7 -------- - Β7 五、發明説明（丨1 ) 最小。此紐距離大約爲通過中央部分2 6，亦即具有Ν Α。數 ，孔徑之光束，的二倍焦深。此焦深等於λ/[2(ΝΑ。）2]。 請 閲 讀 背 s 5 意 事 項 再 填 馬 本 頁 备例如波長Α等於650nm而NAe等於〇 33時，此短距離等 ''' "m。任何在此以下提及近轴焦點位置都假定是關於較 佳位置。 通常，如果焦點誤差信號16具有一零的値，則焦點被正 :的定位在-資料平面上。當在-具有根據以上第-種具 ^ ί置&物鏡的掃描裝置中焦點輔助系統已被調整使位 於第:資料層3上的第-焦點是在此焦點誤差信號的零交又 第一焦點通#在此焦點誤差信號的零交叉點處不是精 崔也佐於資料層23上。此可藉由加入常數焦點補償電壓至 二站.吳差仏號16當掃描第二型式之記錄載體時來補償。 補償電I與被掃描之記錄載體的型式有關的缺點可由修正 此物叙來克服。因此加入—焦點修正至物鏡的中央部分， 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 给予此中央部分不同於其引入光束中之球面像差之適當修 正的^點修正。此額外的焦點修正留意在此焦點誤差信號 的零交又點處’此第二焦點在第二資料層上。此額外的焦 >之大小是此物鏡之焦深的數量級，亦即1 // m的數量 ’及.且可以與焦點誤差读測系統的幾何位置有關。此與記 錄載體有關之外加的焦點補償電壓則不再需要。 根據本發明之物鏡的第二種具體裝置結合上述額外的焦 j仏正，其具有一橫截面類似於表示於圖3A中之第一種具 體裝置的橫截面，且也可賴製技術來製作。此環形㈣ 、卜表面的形狀與第一種具體裝置相同，且由上面的方程
本紙張尺度it财辟（21〇xl^T 五、發明説明（12) A7 B7 式⑴所给定，而常數値直接给予在方程式下。此中央部分 心外表面的形狀由Ζ+Δζ，所給定’因此_方程式⑴所給 定，而△ Ζ '爲 % (3)
Δζ'= 0.63 X 1CT y 1.13 y + 0.23 根據本發明之物鏡的S三種具體裝置，是—雙非球面透 鏡32，由—單—塑膠材料作成7,例如用射出模造表 示透鏡32的橫截面。此透鏡的材料是聚甲基甲基丙晞鹽 (PMMA)，具有-折射率在設計波長“。咖是}楊5。 此透鏡之第三種具體裝置的數據爲： 焦距 光軸上的厚度 光學直徑 自由工作距離 此透鏡具有 閱 ik 背 & 之 注 意 事 項 再 填装裝 頁 表面33和34，第 3.3 0mm 2.95mm 3.9 6mm 1.5mm 個面向輻射光源，第 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 個面向紀錄載體1 〇在此透鏡的環形部分中表面33的形狀由 方程式（1)中2的多項式來指定，其中常數的値爲： a2=〇.25317630 ， a4=〇.00671352 ， a6=〇.00045753 ^ a8= -0.00010526，及aiQ = 0.00000860。此環形部分延伸從 y=l.〇89 mm至y=l_98 mm。在中央部分中表面33的形狀 由ζ+Δζ所給定，其中2由方程式（丨）所给定而常數由前—句 中所給定；而ΔΖ由方程式（2)所给定，其中因子〇63由 15 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 318234 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 Α7 B? 五、發明説明（13 ) 〇 . 7 3所取代。 表面34涵蓋輻射光束之寬度的形狀由方程式（1)所給定， 其中常數的値爲：a2 = _0 l0009614，a4 = 〇 〇2163729， -0.00788082，38 = 〇.〇0205921和&1〇 = _〇 〇〇〇23477。 根據本發明之物鏡的第四種具體裝置是一表示於圖^^中 的透鏡，其具有相同形狀的表面33和34，但其中中央部分 的形狀不是由Ζ+Δζ所給定而是ζ+Δζ，，其中 ()之因子〇 . 6 3換成〇 . 7 3來給g。此透鏡具有額外的焦點修 正’可比得上第二種具體裝置。 很明顯的，根據本發明之物鏡的類似具體裝置當物鏡7和 平行込鏡7 ’結合成一單一光學元件是可能的。然而上面的具 岐裝置具有有限的共軏，使一單一光學元件有二有限共輛。 如上所述，輻射光束U的邊緣光線必須在偵測前被戴斷 ’ δ掃描一第二型式之記錄載體時。在輕射光束丨丨之中央 區域中的光線會被適當地匯聚向偵測系統14，然而此輻射 光束1 1的邊緣光線由於球面像差而具有如此大的角偏差， 其不會被偵測系統1 4所截斷。然而，在一介於光束之中央 區域及邊緣光線之間的中間區域的光線仍然會入射在此偵 測系統上，雖然這些光線沒有對於第一型式之記錄載體的 適當球面像差修正，因此降低了由偵測系統所形成之偵測 信號的品質。 ‘—一 此問題可藉由提供此掃描裝置一不透明的環來解決，其 可以安排在物鏡上。"不透明"意指入射在環上的光不會跟 随其在沒有環時所遵循的路徑，亦即此光不會落在偵測系 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X297公釐） --------^衣------"------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 B7 統上。此環形成一解決方法對於像物鏡 體裝置之額外焦點修正的相同問題 五、發明説明（μ ) <罘二和第四種具 因边匕，具有—JS ,, 描裝置不需要-與記錄載體有關之外加的補償電壓 輔助系統中。 … 圖2B表示具有此一不透明環的物鏡系統35。—環形部八 36和一中央部分37由一中間的環38所分開。此環形部 中央部分的形狀可以根據上述之第—或第三種具體裝置。 此環35之内部的圓最好位在兔示於圖2八中之透鏡的具體裝 置之邊界線27的位置，具有此輻射光束之整個橫斷面的半 徑之± 1 0 %的公差在環的位置上。此環的寬度與其中其他 在偵測系統1 4的幾何關係有關。一寬的環有效地由偵測系 統移去不想要的光線，然而一小的環具有輻射源較高的生 產f。 折衷方案，一知士排在向前和反射的輕射光束中 最好有一寬度介於所提及之半徑的5 %和2 5 %之間，並具有 一最佳寬度1 0 %。 此環可以有一些具體裝置。其可以包含一個以上深的"V ” 溝槽或小丘其偏折在環上的入射光向各個方向，這些光很 難或不會影響偵測信號。此環也可以包含一串小而淺的坑 或溝槽，作用如同一光柵，其繞射此入射光線遠離前進的 光束。此光柵可以容易地應用於玻璃體製造和一透明層覆 蓋此主體之一或二側的透鏡及一塑膠透鏡。此環可包含^ 反射薄膜用以反射入射在環上的光。此環也可以包含一吸 收層，像墨水以吸收入射光。此環可以包含等'長度之 2(2n+l)段，其中n = 〇，1，2，..·，而這些段是透明和不透 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------私衣------tT------0 (請I閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費+作社印製 五、發明説明（15) 明又替地。此一操作在前進和返回路上的環對入射在此環 上的輻射光形成一有效的障礙，且同時具有通過更多於一 均勻不透明環之自記錄載體繞射在高階之輻射光的優點。 這些環的每一個都可以安排在具有一有限共軛的透鏡或 具有二有限共軏之物鏡的任一側。此環也可以按排在圖^中 <分光器12上，使其不會與來自雷射5的輻射光束6互相作 用，但僅與反射輻射光束丨丨作用。當使用一半透明平板當 分光鏡時，如圖1所示，此環1以用於指向偵測系統14之平 板的一側。當此環僅安排在反射光束1 i中時，此環最好比 安排在透鏡上的環寬，且最好進行從此反射光束之半徑的 55/ί>至75%在此環的位置具有提及之半徑之土 5%的公差。 此安排產生一更強韌之資料的瀆出，當此第一型式之記錄 載體被傾斜時。 圖4表示偵測系統丨4的一種具體裝置。此偵測系統包含— 四象限偵測器，具有四個輻射敏感之偵測元件39，4〇，41 和42 ^此輻射光束丨丨入射在這些元件上已產生像散，例如 藉由通過表示於圖1中的傾斜平板12的通道。此偵測元件的 四個電子輸出信號可用以根據所謂的像散方法形成一焦點 誤差信號，特別由美國專利4 3 5 8 2 0 0號得知。一方面，此 元件的尺寸必須夠大來捕捉大部分的輻射光束，當掃描— 第一型式的記錄載體時。另一方面，尺寸必須夠小而不會 截斷邊緣光線，當掃描一第二型式之記錄載體時。此元件 的折衷尺寸與輻射光的波長，物鏡在偵測系統側的數値孔 捏NAD和產生在輻射光束丨丨中之像散的量有關。此偵測系 -18 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 x 297公楚 (請先閱讀背希尤注意事項真填寫本寅) 等 tr 31S234 A7 B7 五、發明説明（16 ) ^ 統方塊的一邊之長度k最好落在從〇.6倍11^至1 4.k。^勺 範圍内，其中對k，k〇pt的最佳値由下式給予： Μ、 ν _ 2(Wn + i·5)^ 其中W22是波峰至波谷之像散波前變形以波長的單位表示， 被引入反射光束丨丨並測量超過此光束的整個橫截面。k的公 差意味此彳貞測器形狀未被限制在一正方形，而可以是在公 差範圍内的矩形3 —般量的像散引入光束"中是5；1。當 NAd等於01而波長等於650 nm時，長度k最好落在i18"m 和5 1 /im之間而一最佳値在8 5 ym。 當沒有像散產生在此輕射光束1 1中時，對於偵測系統之 尺寸k之較佳範圍的上限値由下式表示： (5) 」_ 40_iV^0J NAd 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中W4〇是球面像差，由於單一通過在此輕射光束11之最 大直徑處的厚度差而引起，亦即在數値孔徑NA〇處，而NA! 是此輻射光束9之環形部分的内圓處的數値孔徑。項W40以 波長爲單位表示爲： (6) ⑽ -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） B7 五、發明説明（17) 其中η是透明層的折射率，而Ad爲薄層2和22之間的厚度差 。對於k之較佳範圍的較低値是〇 6倍km ax。在沒有不透明 環和具有一環形部分延伸從〇 . 5 5至1倍之輻射光束的直徑之 透鏡的一種具體裝置中，ΝΑ , /NA〇的値是0 · 5 5，而此偵測 系統之最大尺寸表示爲kmax=i5；l/NAD a帶入凡和NAD之 以上的値’此產生kroax = 98"m和59"m的下限。在其有環 3 8延伸從〇·55至0.65倍輻射光束之直徑的一種具體裝置中 ，N A, /N AD的値是〇. 6 5，而：^偵測系統的最大尺寸表示爲 kmax = 25 λ /NAP。帶入a和nad之以上的値，此產生 kmax=l 62㈣和一 97 的下限。此較大允許之偵測系統的 尺寸，當使用一不透明環時是歸因於在由中央部分至環形 邵分傳遞的光線的環所壓抑。 像散w22的大小最好使得丨4 。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 連串實驗已導引出顯示推導自此偵測系統之不同信號 的印貝，當使用不同物鏡在一光學掃描裝置中時。此第一 型式記錄載體的第-透明層2的厚度是“態，而第二型 式之記錄載體的第二透明層22的厚度爲ι 2匪。此整個透 鏡的數値孔徑是〇.6。當掃描—第二型式之記錄載體時，推 導自此四個偵測元件37_4〇之四個輸出信號的資料信號具有 ^約相同的品質’當使用-根據本發明之沒有球面像差補 =鏡和當使用根據本發明的—物鏡時。此表示在物鏡 :中^分㈣在對於—Μ基板厚度具有—球面像差補 第—型式之記錄載料，不會«地影響資料 本纸張尺度適用巾關家碎7 CNS) A衫: 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（18) 當使用一根據本發明之沒有球面像差補償之物鏡讀取一 第二型式的記錄載體時，在資料信號中的顫抖是大約8 %。 當使用一具有根據本發明之中央部分之球面像差修正的物 鏡時，顫抖降低至6%。根據物鏡之第二種具體裝置之額外 焦點修正的加入降低此顫抖至5 %。當額外的焦點修正被一 不透明環所取代時，顫抖也是5 %。注意到，當此環應用於 一透鏡系統時也可完成有利的降低，其涵蓋中央部分和環 形部分二者，對於用於輻射光束通過第一透明層之通道補 償之球面像差修正。 此焦點誤差信號的品質強烈地與靠近偵測系統由輻射光 束1 1所形成之像散焦線的品質有關。當掃描一第二型式之 記錄載體時，此物鏡的第一種具體裝置相較於使用一未修 正的物鏡的焦線给予此焦線之品質實質上的改善。此改善 的品質增加焦點輔助系統的捕捉範圍，並予許較大偵測元 件的使用，由此改善當讀取此第二型式之記錄載體時的偵 測。其也增加偵測系統1 4的放置公差。在一特定之掃描裝 置中使用一未修正已知的物鏡，偵測系統1 0 Am的定位誤差 造成一 2 的焦點補償。當使用一修正的物鏡在同樣具有 1 0 定位誤差的裝置，此焦點補償小於0.2 jum。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)