TW424224B - Optical pickup device - Google Patents

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4716pif.d〇c/006 A7 4716pif.d〇c/006 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（ί ) 本發明是有關於一種光學讀取裝置，且特別是有關於 --種利用固態浸沒式透鏡（s ο 1 i d i mme r s i on I en s ; SIL) 可高密度地記錄/再生資料之光學讀取裝置。 請參照第1圖，其所繪示的是習知一種用以高密度地 記錄/再生資料之光學讀取裝置。光自光源.模組（1 lghi module)l 射出，再藉由反射構件（reflection member)5 射入固態浸沒式透鏡（SIL) 10，且經固態浸沒式透鏡 (SIL)10的聚焦，而在光碟（disk)19的記錄面（recording plane)上形成電子束光點（beam spot)。 光源模組1包括一光源，轉換入射光（i nc i den t 1 i gh t) 行進路徑（traveling path)的裝置，以及接收來自光碟19 記錄面之反射光的光接收器（pho todectector)。 反射構件5可細微地改變入射光的入射角度，以藉由 漸次地移動光碟丨9上電子束光點的位置，而達成精確的 讀軌（m i n u t e t r a c k i n g)。 當光碟19旋轉時，支撐固態浸沒式透鏡（siL)10的滑 座（slider)15因空氣承載效應（air bearing effect)而自 光碟19升起數十奈米（nanometer)的高度範圍D固態浸沒 式透鏡（S ί L)]. 0的入射表面10 a是曲面的，因此其可聚焦 入射光，而另一面向光碟19之固態浸沒式透鏡（s IL) 10的 表面10b則是平面的。 形成在光碟19上之電子束光點的尺寸可大致上被表示 爲： λ UNA .........................................(1) 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） * ^ tr-----Γ!---^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β ο «^ 2； 4 ^ 4716pif .doc/006 Α7 ___Β7 _ _ 五、發明說明（i ) 其中’ λ係爲自光源射出之光的波長，而似係爲光聚 焦裝置（Hght focusing means)之數値孔徑（numerical ape nure)。因此，爲了縮小電子束光點的尺寸，以達高 密度地記錄/再生，光的波長必須降低，或者數値孔徑必 須增加。然而，理論上在空氣中可達到的最大數値孔徑近 似1。 因爲固態浸沒式透鏡（SIL)IO的表面l〇b非常接近光 碟19，所以當固態浸沒式透鏡（SIL) 10的折射率 (refractive index)爲/^vz時，在固態浸沒式透鏡（SIL) 10 和光碟19之光的波長皆等於λ /Λ.5Υί，其相較於方程式（1) 而言，與自光源射出之光的波長即；I有關之固態浸沒式透 鏡（SIL)10的數値孔徑大於或等於1，藉此可縮小電子束 光點的尺寸。在此處，固態浸沒式透鏡（SIL)10的折射率 大致上與保護光碟19之記錄面的保護膜（protective fUm) 相同。 如上所述，當光碟19在旋轉時，因空氣承載效應（air bearing effect)，致使固態浸沒式透鏡（SIL)10保持與光 碟19距數十奈米（nanometer)的高度範圍。所以假若使用 固態浸沒式透鏡（SIL)10，則電子束光點不會暴露於空氣 中，因此數値孔徑係大於或等於1，故可縮小電子束光點 的尺寸。 然而，如上文所述，具有一曲面之固態浸沒式透鏡 (SIL) 10並不能去除球面像差（S phe 1· i c a 1 abe 1· r a 11 on)及 曽型像差（coma abe r i_ a t i οn) °換句話說’如果固態浸沒 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) --i. 1 I--- 訂.！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 424224 47l6pif.doc/006 A7 ------B7 五、發明說明（$ ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 式透鏡（SIL)IO的入射表面丨〇£1爲如第2圖所示之橢圓曲 面’則球形像差可被去除。然而，可移除球面像差之橢圓 '曲面心並不滿足阿貝正弦條件（Abbe，s sine concHiMon) ’所以其對於入射光的偏斜變得非常敏感·。因 此’偏斜射入且聚焦於固態浸沒式透鏡（SIL)1.〇的光S1會 產生彗型像差，如第2圖和第3圖所示。如果固態浸沒式 透鏡（SIL)IO的入射表面呈半球形曲面，雖可去除彗 型像差，但會散焦（defocusing)且球面像差仍然存在。 如上所述，因爲使用此固態浸沒式透鏡（SIL) 10的光 學記錄/再生裝置對於入射光偏斜非常敏感，因此會產生 彗型像差，故其之製造非常難製造。 如第4圖所示，傳統的光學讀取裝置具有一物鏡7， 此物鏡7單獨地安裝在光源模組丨與固態浸沒式透鏡 (S丨L) 1 0之間。在此情況下，球形像差及彗型像差可藉由 物鏡7移除’且固態浸沒式透鏡（SIL)10也可增加數値孔 徑。然而，因爲如上所述之光學讀取裝置須使用兩個透鏡， 也就是物鏡7與固態浸沒式透鏡（SIL)10，因此整個系統 變得複雜且龐大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了解決上述的問題，本發明的目的在於提出一種對 於入射光的偏斜不敏感，且具有高數値孔徑的光學讀取裝 置，以便在使用單透鏡之簡單且小型的光學讀取裝置時， 可達到具高密度記錄/再生的能力。 爲達本發明之上述及其他目的，本發明提供一種光學 讀取裝置，其包括一用以發射光與接收記錄介質反射光的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 x 297公釐） Ά ^ ^ Λ ： 4716pif.doc/006 ^ _B7_ 五、發明說明（/ ) 光源模組，以及一配置在光源模組與記錄介質之間光學路 徑上的固態浸沒式透鏡（SIL)構件，其具有一面向記錄介 質的平面與複數個具有不同曲率半徑的橢圓形曲面，而橢 圓形曲面分別對稱於固態浸沒式透鏡（SIL)構件之入射表 面的中心軸，其入射表面接收來自於光源模組的光。此入 射表面將入射光聚焦，而在記錄介質的記錄面上形成電子 束光點。 較遠離中心軸之橢圓形曲面的曲率半徑比較靠近中心 軸之橢圓形曲面的曲率半徑大。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 圖式之簡單說明： 第1圖係繪示習知一種可高密度地記錄/再生資料之光 學讀取裝置的示意圖； 第2圖係繪示一種如第1圖所示之利用固態浸沒式透 鏡（SIL)之光學讀取裝置的示意圖； 第3圖係繪示一種利用如第1圖所示之具有固態浸沒 式透鏡（SIL)之光學讀取裝置聚焦形成電子束光點的示意 圖； 第4圖係繪示習知另一種可高密度地記錄/再生資料之 光學讀取裝置的示意圖； 第5圖所繪示的是依照本發明一較佳實施例，一種可 高密度地記錄/再生資料之光學讀取裝置的示意圖； 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNTS)A4規格（210 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 a 242 2 4 '· 47l6pif . d.oc/006 A7 ___B7__ 五、發明說明（义） 第6圖係繪不一種如第5圖所示之利用固態浸沒式透 鏡（SIL)之光學讀取裝置的示意圖； 第7圖係繪示一種利用如第5圖所示之具有固態浸沒 式透鏡（SIL)之光學讀取裝置聚焦形成電子束光點的示意 圖；以及 第8圖所繪示的是依照本發明另一較佳實施例，一種 可高密度地記錄/再生資料之光學讀取裝置的示意圖。 圖示標記說明： 1，21 :光源模組 5，25 :反射構件 7 :物鏡 . 10，30 :固態浸沒式透鏡構件 l〇a:固態浸沒式透鏡構件之入射表面 10b:固態浸沒式透鏡構件之平面 15，35 :滑座 19 :記錄介質 31 :固態浸沒式透鏡構件之平面 33 :固態浸沒式透鏡構件之入射表面 33a，33b :橢圓形曲面 . 40 :光纖 實施例 第5圖所繪示的是依照本發明一較佳實施例，一種光 學讀取裝置的示意圖，其包括一用以發射出光與接收自一 記錄介質（r e c ϋ r d i n g m e d丨um) 1 9反射出之光的光源模組

S 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（2〗0 >= 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4 2/^24^ 4716pif.doc/006 A7 _B7 _ 五、發明說明（& ) 21 ’以及一配置在光源模組21與記錄介質19之間光學路 徑上之固態浸沒式透鏡（SIL)構件3〇。 光源模組21可以是運用於傳統光學讀取裝置的光源模 組，其包括一光源（未繪出），轉換入射光行進路徑的裝置 (未繪出），以及接收自記錄介質19的反射光與具有光學 路徑轉換裝置（optical path converting means)的光接 收器（未繪出）。光學路徑轉換裝置可以是一光束分離器 (beam splitter)或一全像裝置（hologram device)。 固態浸沒式透鏡（SIL)構件30聚焦入射光以在記錄介 質i9的記錄面上形成電子束光點。固態浸沒式透鏡（SIL) 構件30的入射表面33是曲面的，因此可聚焦來自光源模 組21射入記錄介質19記錄面的入射光。而另一面向記錄 介質19之固態浸沒式透鏡（SIL)30的表面；Μ則是平面的。 在本實施例中，如第6圖所示，入射表面33具有複數 個不同曲率半徑的橢圓形曲面33a和33b，其分別與中心 車由（c)對稱。而且橢圓形曲面33a和33b的曲率半徑較佳 的是會隨著逐漸遠離中心軸（c)而變大。 如上所述之具有橢圓形曲面之固態浸沒式透鏡（SIL) 30 會因入射光的偏斜而產生輕微的球面像差，但可消除彗型 像差。所以，如第6圖所示之光偏斜射入固態浸沒式透鏡 (SIL)30，而聚焦形成的電子束光點S2，如第7圖所示。 利用滑座35支撐住固態浸沒式透鏡（SIL)30，如第5 圖所示。當圓盤形之記錄介質19旋轉時，滑座35因空氣 承載效應而自記錄介質]9稍微升起。固態浸沒式透鏡 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) ©-裝-------™ — 訂------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^02 2 4 r»· 4716pif.d〇c/006 A7 _B7__ 五、發明說明（q ) ' (SIL)30的折射率大致上與保護記錄介質19之記錄面上的 保護膜相同，而藉由使用固態浸沒式透鏡（SIL)30，以增 加數値孔徑的原理已於前文第1圖中述及，故在此不再贅 述。 作爲調節入射光偏斜的反射構件25裝設於光源模組21 和固態浸沒式透鏡（SIL)30之間的光學路徑上。光射入固 態浸沒式透鏡（SIL)30的入射角可藉由反射構件25的轉動 而細微地改變。因此1可透過在記錄介質19’上所形成之 電子束光點位置一點一點的改變，而達到精確的讀軌。 與傳統固態浸沒式透鏡（如第1圖之標號10)之光學 讀取裝置相比，本發明所使用之具有複數個橢圓形曲面的 固態浸沒式透鏡（SIL)構件30所產生的彗型像差機率約可 被抑制1/3。 請參照第8圖，其所繪示的是依照本發明另一較佳實 施例，一種更包括光纖40之光學讀取裝置的示意圖。光 纖40安裝在光源模組21和固態浸沒式透鏡（‘SIL)30之間 的光學路徑上，用以傳送光線。光纖40係爲一用以傳送 來自光源模組21的光線至固態浸沒式透鏡（SIL)30，以及 傳送來自固態浸沒式透鏡（SIL)30的光線至光源模組21的 管道（channel )。藉由光纖40的使用，將有助於光學記錄 /再生裝置的製造，以及軌道面積得以增加。 因爲本發明之光學讀取裝置係使用具有複數個橢圓形 曲面之單一固態浸沒式透鏡（SIL)構件，故整體裝置簡單 且輕巧。除此之外，此光學讀取裝置受彗型像差的影響較

I (J 1 I--— * ---：-- Κ * (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) L--訂----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2_10 X 297公釐） ^Z4ZZ4 47l6pif.doc/006 A7 _B7__________ 五、發明說明（） 少，所以對於入射光偏斜不敏感，且可增加軌道面積。另 外，因爲數値孔徑大於或等於1，所以可降低電子束光黑占 的尺寸，以達資料信號高密度地記錄/再生。 閱讀背面之注意事項再填寫本頁} .C裝-----訂---------織' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 釐 1公 一97 12 X 10 2 -C 格 規 -4 is)A N (c 準 標 家 國 國 " 用 適 度 尺 張 紙 本

Claims (1)

1. Ον /do of ?pi 6 ο ο ABCD 六、申請專利範圍 1 .--種光學讀取裝置，包括： 一用以發射光與接收來自一記錄介質反射出之光的光 源模組；以及 一配置在該光源模組與該記錄介質之間一光學路徑上 之固態浸沒式透鏡構件，其具有一面向該記錄介質的平面 與複數個具有不同曲率半徑的橢圓形曲面，該些橢圓形曲 面分別對稱於該固態浸沒式透鏡構件之一入射表面的一中 心軸，其中該入射表面接收來自於該光源模組的光，用以 將入射光聚焦，而在該記錄介質的一記錄面上形成一電子 束光點。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀取裝置，其中 較遠離該中心軸之該橢圓形曲面的曲率半徑比靠近該中心 軸之該橢圓形曲面的曲率半徑大。 3. 如申請專利範圍第I項所述之光學讀取裝置，其中 更包括在該光源模組和該固態浸沒式透鏡構件之間的光學 路徑上安裝一用以調節入射光偏斜之反射構件。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀取裝置，其中 .更包括在該光源模組和該固態浸沒式透鏡之間的光學路徑 上安裝一用以傳送光線的光纖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐）