TW426803B - Objective lens for optical pick-up - Google Patents

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426803 A7 五^發明說明（13 ) △SA為對具找長平料邊際光線之球面像差變化。 田付合β狀;兄(2)時’波長的增加移動了近軸焦距點遠 離鏡面且移動由靠近鏡面的邊際光線的焦距點。如果在榇 準波長λο的球面像差完全修正，在增加波長心〇)的近輪 焦距點較在標準波長λο的近細焦距點遠離鏡面，且在增加 波長λ3由邊際光線的焦距點較在標準波長λ0的近軸焦距靠 近叙面口此最j土焦距點的移動量是由邊際光線的近轴 焦、距點到焦距點間的平均值，且其可降低移動量。再者， 物鏡10符合下列狀況(3)以降低由於快速波長平移造成之 最佳焦距點移動量: (3) -0.020<f/fD<〇.〇2〇 其中’ fD是繞射鏡結構的焦距長度而由下列方程式定 義： f〇 =1/(-Ρ2 X 2λ)〇 該狀況(3)定義對縱色像差的補償效應。已知相對於 Abbe鏡的繞射鏡值等於_3 453。該值的負號反應了當比較 折射鏡值時分離性相反的指向，且其低值表示大量分散性 的標不。因此，具有低能量繞射鏡結構結合折射鏡的使用 1補償色像差。當符合狀況(3)時，由於波長快速平移造成 的最佳焦距位置移動量可降低，同時保持對由於覆蓋層厚 度麦化造成之球面像差的補償效應。 該雷射光東的波長可選定使其符合狀況(句： (4) 0.75<λ!/λ2<0.87 其中’人1為對缚覆蓋型式光碟片的雷射光束波長 適用中國國家標準7EnS)A4 公楚）- ------------ϋ裝i f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) rj· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 且 發明說明（
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 426803 一步增加繞射效率： | (5)0·87<λΒ/λ2， (6) λβ/λ2<1.13 當輝光波長λΒ靠近λ]&λ2波之一時，在從輝光波長的 進一步波長下繞射效率降低。當符合狀況(5)和(6)時 ，在λΐ 和λ2的波長下，繞射效率可達95%或更大。 在繞射鏡結構週圍區域的輝光波長小於在繞射鏡結構 中央區域的輝光波長。亦可選擇，在形成之繞射鏡結構的 鏡表面週邊區域可形成連續表面而無段差。該週邊匾威定 義為從光軸起算的高度落入折射鏡有效半徑在85%灵 100%的範圍内。 DVD需要ΝΑ為0.60，同時對CD或CD-R的ΝΑ為 0.50。相較之下，NA* 05的外在雷射光束具有重現CP 或CD-R較差的影響。對CD或CD_R而言，naJ；〇.6的 雷射光束形成過小的光點。因此，設計上期待週圍匯威不 .被DVD操作所利用。當週圍區域的輝光波長小於中央部份 時，對CD或CD-R的繞射效率減小而對DVD則增加。當 週圍區域是連續表面而對DVD的像差可修正時、，針DVD 的週圍區可操作以聚集雷射光束。 再者，正向折射鏡的球面像差在當由於折射指標降低 造成的溫度上升之過度修正方向將改變，且半導體雷射具 有溫度相依性，如此射出雷射的波長隨度上升而增加。當 溫度上升時，折射鏡在過度修正方向改變球面像姜，立因 為從半導體雷射放射之光線波長增加，所以繞射鏡結構在 本紙張尺度適用中國國家標規格⑽x297公爱)-----"^'
(請先聞讀背面之注意事項再填«本 _-n 装--------tr---------mil! 426803 五、發明說明（ 16 過度修正方向改變球面傻罢 m _因此，•射鏡和繞射鏡斜 構導致的球面像差改變可彼此互相平衡。 因此，當物鏡1〇由樹月旨製成且其折射指標隨溫 而降低時，繞射鏡結構可依需要在週圍區域及中央區降形 成。在此狀況下’在週圍區域的繞射鏡結構視需要具有比 =央區域小之輝級長，_加對dvd的雷射光束繞射 根據此架構之六個實施例將於本文後描述。實施例的 物鏡ίο係設計讀具有G.6mm㈣覆蓋㈣之光碟片（例 如:DVD)及對具有〗，2匪厚覆蓋型式之光碟片⑼如仙或 CD-R)兩種光碟片均可適用之光學攝像。在第―、二、三 及四實施例中，繞射鏡結構„在第_表面而在第五及^ 六實施例，繞射鏡結構則形成在第二面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例一 圖三顯示第-實施例物鏡10及薄覆蓋型式光碟片的 覆蓋層D!。圖五顯示物鏡H)具有厚覆蓋型式光碟片的覆 蓋層D2。表一描述實施例的數字化結構。該表面料及似 表示物鏡10且表面#3及#4表示光碟片的覆蓋層。 在表一中，NA表示數字化光圈，f(單位:mm)表示總 焦距表度，fD(單位:mm)表示繞射鏡結構的焦距長度， 仿(單位:度）表示視野的半角度，λ!(單位:nm)表示對薄覆 盖型式光碟片的波長，λ2 (單位:nm)表示對厚覆蓋型式光 碟片的波長，λΒ (單位:nm)表表示輝光波長，λ45 (單位iim) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
------------#裝------ ί請先聞讀背面之注t事項再填窝本頁) 訂-------— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 426803 A7 — B7 五、發明說明（17 ) ^^---—__ 表示NA為0.45與繞射鏡結構相交的光線上一 高度，γ(單位:111111)表示曲率表面半徑(對非球面點到光輛的 的值），山（單位:mm)表示對薄型式光碟片=面表面在頂點 的距離，屯（單位:mm)表示對厚型式光碟片H輪之表面間 在波長ληιη下的折射指標而vd表示一 Abk =離，ηλ表示 第-表面Η(表面叫的基本曲：為非球面化 (asph_al)。該基本曲線定義出折射鏡―不包㈣ 射鏡結構。第二表面12(表面#2)也是非球面表面。一非^ 面表面由下列方程式表現： 聊h2C/[l+，(i-(i+K)h2c2)]+A4h、^^ X(h)為一 SAG，亦即，在表面上一點從正切面之曲線 上的距離，其中該表面距光軸為h。符號c為表面頂點的 曲率(1/r) ’ k為圓錐常數’ A4 、A6 、A8 、Ai〇及A12是 四階、六階、八階、十階及十二階非球面表面常數。該常 數K及物鏡10的第一及第二表面的係數a4到A12顯示在 下列表二。 再者，表二指出光路徑微分方程式φ(ΐ!)的二階、四階、 六階、八階及十階Ρ2、Ρ4、Ρ6、卩8及P1Q的係數 '，其係定義 出繞射鏡結構。 [表一]
Xi=650nmNA0.60 f=3.30mm fD=330.53mm tn=l.〇° h45=1.49mm(#l) λ2=780ηηι ΝΑΟ.45 ϊ=3.32πιιή χπ=1.0° 入 3=71 Onm 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂---------^_MW1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 426803 、中文發明摘要（發明之名稱： 一 ^ 用於光學攝像之物鏡 同心環有正折射乘冪之折射鏡及具有複數個
構，該物“厶折射鏡至少—表面上之繞射鏡結 ”胥弟一及弟二非球面表面雙凸翅A 楔形切面形狀。在鄭::=Γ心環’每—環均具有 預定光胖mv 間的邊界形成—段差，且給予- 有相同繞射階不同波長之至少兩光束分別對二如此具 碟卿當的一碟二=種覆不二 英文發明摘要（發明之名稱： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各櫚} •裝. ，、可 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一線- ^張尺度適而家標隼( 426803
09888 ABCD 夂、申請專利範圍 1. 一種用於光學頭之物鏡，包括： 一具有正折射乘冪之折射鏡；及， -具有複數個同心圓環狀段差之繞射鏡結構，該段 差形成在前述折射鏡的至少一鏡表面， 其中，前述繞射鏡結構具有波長相依性，如此有相 同繞射階的不同波長之至少兩光束分別對兩種不同光 碟片形成適當的波前，前述光碟片具有不同厚度之覆答 層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之一種物鏡，其中前述繞射 鏡結構具有該波長相依性’如此第一波長繞射光線對且 有較薄覆蓋層之光碟片形成一適當之波前且第二波I 繞射光線對具有較厚覆蓋層之光碟片形成一適當之波 前，且該第一波長小於前述第二波長。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之一種物鏡，其中前述繞射 鏡結構具有前述波長相依性，如此當入射光波長增加 時，前述球面像差在過度修正方向上改變。 4.如申請專利範圍第1項所述之一種物鏡，其中符合下列 狀況（1): (1)-15<φ(Ιι45)/λ-Ρ2(1ι45)2<-7 其中，h45是ΝΑ為〇·45的光線與前述繞射鏡結構 相交之一點到光軸間的高度，人是前述光的波長，且Ρ2 是二階係數，其係當如下列光路徑微分方程式扒11)表示 之一附加光路徑長度加上前述繞射鏡結構’ (Kh)=(P2h2+P4h4+P6li6+...)XX ; 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--- 争 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 426803 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (4) 0.75<^/X2<G.87 其中’λ!為具有〇.6mm覆蓋層之前述光碟片光線波 長’且λ2為具有1.2mm覆蓋層之前述光碟片光線波長。 8·如申請專利範圍第7項所述之一種物鏡，其中在環繞光 轴中央區域之前述繞射鏡結構的輝光波長符合 λι<λΒ<λ2的條件。 9·如申凊專利範圍第8項所述之一種物鏡，其中在環繞光 軸中央區域之前述繞射鏡結構的輝光波長符合狀況(5) 及(6)的條件； (5) 0.87<λΒ<λ2， (6) λΒ<λ!<1.13 10·如申請專利範圍第8項所述之一種物鏡，其中在環繞 光幸由中央區域之前述繞射鏡結構的輝光波長小於在中 央區域之該繞射鏡結構的輝光波長。 11·如申請專利範圍第丨項所述之一種物鏡，其中在前述 繞射鏡結構表面的週邊區域形成無段差之連續表面，該 週邊區域定義出一區域其從光軸之高度落於前述折射 鏡有效半徑的85%至100%範圍内。 es\d:\fomiosa\旭光學\申請\說明書\99P0148 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·
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