TW495749B - Optical head - Google Patents

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495749 A7 — B7 五、發明說明（i ) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關一種光學記錄/複製裝置的光學讀寫頭 ，特別是具有較佳光學特性之薄型光學讀寫頭。 相關技術說明 · 光學讀寫頭係用以讀取一光學記錄媒體如光學碟片或 光卡式記憶體、亦即光碟片（CD)或DVD之訊號的一項重 要元件’光學讀寫頭最好不僅能提供一項訊號檢測功能， 並且配置了 一個控制機構，例如聚焦伺服系統或追縱伺服 糸統’以從光學記錄媒體發出一個訊號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 第19圖繪示了傳統的一個典型光學讀寫頭，如第19圖 中所示’有一道從作為光源之半導體雷射1發出的雷射光 束2透過一面準直儀透鏡3而變成若干條平行光線，通過由 一全息光學元件組成的焦點/軌跡誤差信號光學檢測元件8 ’接著光線之光學軸被彎曲90。，且光線進入一面物鏡4， 被物鏡4聚焦於光碟片u上面之雷射光束2經由原先之光徑 反射回來’透過物鏡4變成若干條平行光線，並被一面反 射鏡20反射而進入焦點/執跡誤差信號光學檢測元件8。進 入焦點/軌跡誤差信號光學檢測元件8之雷射光束2於元件8 中分散’並聚焦在一個光電探測器上面，藉以讀取一個複 製信號及若干個焦點及軌跡誤差信號，作為伺服信號用。 如第19圖中所示，光學讀寫頭之高度由wd(工作距離） 、物鏡4厚度、自物鏡4底面上至反射鏡2〇頂端的空間以及 反射鏡2 0之高度的總和表示。 欲減少光學讀寫頭之高度，則WD、透鏡厚度以及空 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 495749

發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Fa的總和大致由光碟片11之類型所決定。於DVD的例子 中’即使分別將WD、透鏡厚度以及空間設定在1;1 的 一個最小值，也必須將反射鏡20高度設成大於光束直徑的 一個值，亦即必須將高度設成至少3 mm，因此在這種情 況下係將光學讀寫頭高度估成至少6·3 mm，故很難進一 步減少光學讀寫頭之高度。 發明摘要 本發明旨在解決上述習知技藝問題，而其目的在於提 供忐使厚度減少並具有較佳光學特性的一個光學讀寫頭。 本發明之第一項發明係一光學讀寫頭，其包括有： 固定於一光源與資訊記錄媒體間之光徑上的一個繞射 光學元件；以及 固定於光徑上，並供發自光源之光線的光軸斜向地入 射於其内之折射光學裝置；其中 發自繞射光學元件之繞射光由於發射光波長變動而造 成的繞射角變化與發自折射光學裝置之折射光的折射角變 化係於其中繞射角變化與折射角變化得以消除之方向上產 生。 舉例而言，當使用半導體雷射光束構成一個薄型光學 讀寫頭並作為發自一光源之光線時，即使發射光之中心波 長由於高頻疊置模數或環境溫度變化導致波長頻帶分散大 約2 nm而發生變化，光碟片表面仍能得到較佳的一個聚 焦點。 本發明之第二項發明係根據第一項發明而完成的一個 — II-------—II ·1111111 ^ — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

495749 A7 ______B7__ 五、發明說明（3 ) 光學讀寫頭，其中繞射光學元件係與折射光學裝置整合在 一起0 因此舉例而言，可使結構穩定且校正容易。 本發明之第二項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中包括了準直儀裝置，供將發自光源之光 線變成若干條大體上平行之光線，並使平行光線進入繞射 光學元件。 因此舉例而言，進入繞射光學元件之光線的繞射效率 及繞射角變化值於整個表面上會相等。 本發明之第四項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中有一個焦點/軌跡誤差信號光學檢測元 件被固定在光源與折射光學裝置之間，且繞射光學元件係 與焦點/執跡誤差信號光學檢測元件整合在一起。 因此舉例而言，可使結構穩定且校正容易。 本發明之第五項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中繞射光學元件係一具有相同間隔之光栅 因此舉例而言，繞射光學元件易於校正或安裝。 本發明之第六項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中 繞射光學元件係固定於一條收斂光光徑或發散光光徑 上，並且 繞射光學元件之間隔根據入射於繞射光學元件内的光 線收斂程度或發散程度隨位置而不同。 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) 褒 i I---Λ. I 訂 /--- SI. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 495749 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A? ------2Z---- 五、發明說明（4 ) if發明之第七項發明係根據第六項發明而完成的一個 光學讀寫頭’其中該間隔係經過調整，使其大體上從繞射 光學元件之中心部分進一步朝圓周部分延長。 因此舉例而言，吾人可於整個表面上使發自一繞射光 學元件之繞射光的繞射角變化值精確地達到一致。 本發明之第八項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中繞射光學元件係固定於一條數值口徑為 〇·39或更小之收斂光光徑或發散光光徑上，且繞射光學元 件之間隔相同。 因此舉例而言，繞射光學元件易於校正或安裝。 本發明之第九項發明係根據第八項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中繞射光學元件係固定於靠近光源之光徑 上。 因此舉例而言，吾人可減少繞射光學元件之面積和成 ° 本發明之第十項發明係根據第一項發明而完成的一個 光學讀寫頭，其中折射光學裝置係具有三個用以接收或反 射光線之平面的一個光學元件，而繞射光學元件係於折射 光學裝置三個平面的至少其中一個上面形成。 因此舉例而言，可使結構穩定且校正容易。 本發明之第十一項發明係根據第十項發明而完成的_ 個光學讀寫頭，其中繞射光學元件為反射型式，並於折# 光學裝置的反射平面上形成。 因此舉例而言，可增進繞射光學裝置的繞射效率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） -------------裝--------訂---I-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明說明（5 ) 本發明之第十二項發明係根據第一項發明而完成的一

個光學讀寫頭 1 I ，、中折射先學裝置係一面由低色散透明材 料製成、並具有三個用以接收或反射光線的稜鏡。 本發月之第十三項發明係根據第十二項發明而完成的 -個光學讀寫頭，纟中透明材料之阿貝數為5〇或更多。 因此舉例而言，由於繞射光學元件的間隔被拉長，該 兀件易於安裝，因此得到相當高的一個繞射效率，並能在 見波長區中消除波長變動之影響。 本發明之第十四項發明係根據第一項發明而完成的一 個光學讀寫頭，其中 折射光學裝置係一面由折射率為η之透明材料製成的 稜鏡，並且 考文鏡的其中一個底角大體上為直角，而其他底角$大 體上滿足 0 =η · sin(3 0 -90。；）。 因此舉例而言，吾人能使進入折射光學裝置之光線的 光學軸幾乎與發自折射光學裝置之光線的光學軸。 本發明之第十五項發明係根據第一項發明而完成的一 個光學讀寫頭，其中 折射光學裝置係一面由折射率為η之透明材料製成的 稜鏡，並且 稜鏡的其中一個底角0大體上滿足sin(2 0 ·450)=ΐ/η • sin0，而其他底角0 1滿足0 +8520 <0 +95。。 因此舉例而言，吾人能使進入折射光學裝置之光線的 光束直徑幾乎等於發自折射光學裝置之光線的光束直徑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） J----------裝--------訂-------- (請先閱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 -經濟部<智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^-— —__B7_____ 五、發明說明（6 ) "—" 並使前後光線之光學軸幾乎彼此垂直。 本！月之第十六項發明係根據第一項發明而完成的一 個光學項寫頭，其中光源具有多個用以發出彼此不同之波 長的光源組件。 · 因此舉例而&，吾人能使多種類型的資訊記錄媒體達 到一致。 本發明之第十七項發明係根據第+六項發明而完成的 一個光學讀寫頭，纟中繞射光學^件僅固定於靠近諸光源 組件中發出最小波長的其中一個光源組件之光徑上。 因此舉例而§，吾人能夠降低成本，並使最有可能造 成波長變動的短波長之光學特性達到最佳化。 本發明之第十八項發明係根據第十六項發明而完成的 一個光學讀寫頭，其中 繞射光學元件具有火焰狀的截面型式，並且 當假設不同波長之最小值為λι而其最大值為又2且繞 射光學元件的折射率為η時，繞射光學元件之槽深L會滿 足 λ "(n-lhLsA 2/(η-ΐ)的關係。 因此舉例而5，吾人能夠提南用於多種不同波長之繞 射光學元件的繞射效率。 本發明之第十九項發明係根據第十八項發明而完成的 一個光學讀寫頭，其中繞射光學元件之槽深L大體上等於（ λ 】+；12)/[2(η·1)]。 因此舉例而言，吾人能夠於最佳平衡狀態下提高用於 多種不同波長之繞射光學元件的繞射效率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -----------II ^--------^--I------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 495749 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本發明之第二十項發明係據 -個光學讀寫頭，其中 《第十，、項發明而完成的 狀，^光學元件的截面型式係—具有p個階級之多級形 射光=不：長之最小值為Μ而其最大值為h且繞 、斤射率為η時’繞射光學元件之槽深L會滿 足(Ρ-1)·二场…⑽·㈤編^ 因此舉例而言五人处热扭一 m 。，口人此夠提尚用於多種不同波長之繞 射光學元件的繞射效率。 本發明之第二十一項發明係根據第二十項發明而完成 的一個光學讀寫頭，其中折射光學it件之切槽深度大體上 等於（P-1) · u 1+λ2)/[2ρ(ιΜ)]。 因此舉例而言，吾人能夠於最佳平衡狀態下提高用於 少種不同波長之繞射光學元件的繞射效率。 本發明之第二十二項發明係根據第一項發明而完成 一個光學讀寫頭，其中 折射光學裝置係一面由折射率為透明材料製成 稜鏡，並且 當假設折射光學裝置底面與固定參考平面之間形成 一個固疋角度為且自光源進入折射光學裝置之光線與 固定參考平面之間形成的一·個角度為0 p，則稜鏡的其中 一個底角角度0大體上滿足sin( 0 - 0 b)=n · sin(4 0 -2 0 Θ ρ·90°· 0’）， 而其他底 角角度 01 大體上滿足 +9〇、 2H 的 的 的 ---------------s! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 495749 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 本發明之第二十三項發明係根據第二十二項發明而完 成的一個光學讀寫頭，其中大體上滿足2。么 因此舉例而言，吾人能夠進一步降低光學讀寫頭之高 度0 本發明之第二十四項發明係根據第一項發明而完成的 一假光學讀寫頭，其中 折射光學裝置係一面具有三個光學平面之稜鏡，並且 當假設三個平面中位於資訊記錄媒體側之平面為第一 平面、位於光源側之平面為第二平面、而其餘平面為第三 平面時，自光源發出的光會通過第二平面，依序反射在第 一及第三平面上，並通過第一平面。 因此舉例而言，吾人能夠根據稜鏡内的一條光徑之鋸 齒狀傳播原理而降低光學讀寫頭的高度。 本發明之第二十五項發明係一種光學讀寫頭，其包括 有配置了 -面稜鏡之折射光學裝置，賊鏡於_光源與資 汛記錄媒體之間的光徑上具有三個光學平面；其中 當假設三個平面中位於資訊記錄媒體側之平面為第一 平面、位於光源側之平面為第二平面、而其餘平面為第三 平面時，自光源發出的光會通過第二平面，依序反射在第 一及第二平面上，並通過第一平面。 因此舉例而言，吾人能夠減少光學讀寫頭之厚度。 本發明之第二十六項發明係根據第一項發明而完成的 -個光學讀寫頭，其中發射光之波長λ大體上滿足〇·35 # m<；ls〇.5/z m。 ^ -------^----I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

495749 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 本發明之第二十七項發明係根據第二十五項發明而完 成的一個光學讀寫頭，其中第三平面係與折射光學裝置的 固定參考平面平行。 本發明之第二十八項發明係根據第二十四或二十五項 發明而完成的一個光學讀寫頭，其中 有一面物鏡固定在資訊記錄媒體與折射光學裝置之間 的光徑上，並且 通過第一平面之發射光最上面部分與折射光學裝置之 固定參考平面間的高度比物鏡最下面部分與固定參考平面 間的南度退兩。 圖形簡要說明 第1(a)圖繪示了本發明第一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個上視圖； 第1(b)圖繪示了本發明第一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第2(a)圖繪示了當不同波長之光線進入本發明第一項 實施例之光學讀寫頭繞射光學元件時產生繞射光的一個狀 態圖例； 第2(b)圖繪示了當不同波長之光線進入本發明第一項 實施例之光學讀寫頭折射光學元件時產生折射光的一個狀 態圖例； 第3圖繪示了本發明第二項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第4圖繪示了本發明第三項實施例之光學讀寫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10 ) 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第5圖繪示了本發明第四項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第6圖繪示了本發明第五項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第7圖繪示了本發明第六項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第8圖繪示了本發明第六項實施例之光學讀寫頭繞射 光學元件（反射光柵）第一階繞射效率與本發明第五項實施 例之繞射光學元件（透射光柵）的第一階繞射效率例示圖； 第9(a)圖繪示了本發明第七項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第9(b)圖繪示了本發明第七項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個上視圖； 第10(a)圖繪示了當以具有鋸齒狀橫截面的一個火焰 型光柵作為本發明第七項實施例之光學讀寫頭繞射光學元 件時，繞射效率與槽深之間的關係圖； 第10(b)圖繪示了當以具有八階橫截面的一個八級光 栅作為本發明第七項實施例之光學讀寫頭繞射光學元件時 ，繞射效率與槽深之間的關係圖； 第Π圖繪示了本發明第八項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第12圖繪示了當兩條波長彼此相差為2 nm之光線以 相同入射角進入本發明第八項實施例之光學讀寫頭繞射光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — — — — 1111111 ·1111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 495749 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（11 ) 學元件時，第一階繞射光的繞射角度差與入射角之間的關 係圖； 第13(a)圖繪示了本發明第九項實施例之光學讀寫頭 基本構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第13(b)圖繪示了本發明第九項實施例之光學讀寫頭 基本構造及光傳播狀態的一個上視圖； 第14圖繪示了透明材料（BK7玻璃）之反射率的波長相 依性例示圖； 第15圖繪示了本發明第十項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第16圖繪示了本發明第十項實施例之光學讀寫頭第一 階繞射光的繞射光學元件（光栅）間隔與繞射角度差之間的 一個關係圖（垂直入射，波長寬度△又=2 nm); 第17圖繪示了本發明第十一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖； 第1 8圖繪示了本發明其中一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖；以及 第19圖繪示了一傳統光學讀寫頭構造的一個側視圖。 [符號說明] 1光源 2發射光 3準直儀裝置 4物鏡 5繞射光學元件 ί---in.----•裝-------·丨訂、-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 A7

495749 五、發明說明（12 ) 6入射光 7基板 8焦點/執跡誤差信號光學檢測元件 9折射光學裝置 . 10繞射光 11資訊記錄媒體 12折射光 13光電探測器 14折射光學裝置底面（第三平面） 15折射光學裝置側面（第二平面） 16反射薄膜 17光源及光電探測器單元 18分光鏡 19信號燈 20反射鏡 21折射光學裝置斜面（第一平面） 較佳實施例之詳細說明 下文將參看諸幅附圖敘述本發明之諸項實施例。 (第一項實施例） 參看第1(a)至2(b)圖，並將座標軸設成如第1(a)至2(b) 圖所示，下文將詳述本發明第一項實施例之光學讀寫頭。 第1(a)圖繪示了本發明第一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個上視圖，而第1(b)圖繪示了本 發明第一項實施例之光學讀寫頭基本構造及光傳播狀態的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -裝—---訂-------- ·線 (請先閱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 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 495749 A7 _ B7 五、發明說明（13 ) 一個側視圖；第2(a)圖繪示了當波長彼此不同之光線進入 第一項實施例之光學讀寫頭繞射光學元件時產生繞射光的 一個狀態圖例，而第2(b)圖繪示了當波長彼此不同之光線 進入第一‘項實施例之光學讀寫頭折射光學元件時產生折射 光的一個狀態圖例，該等係說明了色相差修正運算原理的 例示圖。 如第1(a)及1(b)圖中所示，就此實施例之光學讀寫頭 而a，有一個繞射光學元件5與一折射光學裝置9被配置在 光源1與作為記錄媒體之光碟片UwDVD*CD之間的光徑 上，其等具有一個光學平面21(對應於本發明之折射光學 裝置的第一平面），供發自一光源丨之光線2軸斜向地入射 於其内。光源1與光電探測器13(甸及13〇))係整合在一個光 源及光電探測器單元17中。 具有波長；1 =0.658 //m之雷射光束2從作為光源}的 一個半導體雷射朝y-軸方向發出，被一準直儀透鏡3改變 成若干條幾乎平行並具有3·25 mmiz_軸方向光束直徑的 光線，接著通過一個焦點/執跡誤差信號光學檢測元件％ 使用零階繞射光），並進入具有60·7以历之相同間隔λ、 且作為平行光柵的一個繞射光學元件5。繞射光學元件5係 整合在具有三個入射或反射平面、且作為一底角0等於38。 而另一底角幾乎為直角之稜鏡的一個折射光學裝置側面Η 上（對應於本發明之折射光學元件的第二平面），如第1(心 及Ub)圖中所示。光束2僅被光柵5從乂·軸朝ζ·軸繞射一 1 角度q=0.4。，並被一面稜鏡9的斜面21全部反射，其後光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐) —------- J---------IAW ------11 ^0.11----1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 16 495749 A7 經濟部-智慧財產局員工消費合作社印製 _____B7____五、發明說明（14 ) 束2被具有反射層16之底面14(對應於本發明之折射光學元 件的第三平面）作進一步反射，自斜面21之法線以24 4〇的 一個角度斜向地進入斜面21而被折射，並以一條28 mm 之y-軸方向光束直徑朝垂直方向（z-軸方向）發出，並由物 鏡4聚焦於光碟片11上面。 被光碟片11反射之雷射光束2朝相反方向返回，依序 通過物鏡4、稜鏡9以及光柵5,並由焦點/軌跡誤差信號光 學檢測元件8分離（使用第一階繞射光之信號光線19a及19b) ，而被光電探測器13(a)及13(b)檢測出。 此實施例使用了一面由透明材料（例如玻璃、樹脂等 )BK7玻璃‘成、且而度為3.7 mm、深度為4 mm而寬度為4.7 mm的三稜鏡作為折射光學裝置9,再者，利用稜鏡9内之 斜面21及底面14反射光線並將其自光學軸變斜之斜面以發 出的結構，則自稜鏡9(折射光學裝置）之固定參考平面1〇1 通過側面15的發射光最上面部分（第1(b)圖中符號1〇2所示） 高度變的比物鏡4距離固定參考平面1〇1之最下面部分高度 103還高，因此能夠大大地降低光學讀寫頭之高度（例如高 達5.3 mm)而保有傳統光學讀寫頭之反射鏡功能。 本發明之發明者等人尤其發現到，當假設透明材料之 折射率為η、且其中一個底角幾乎等於直角而其之另一個 底角Θ幾乎滿足Sln0 =η · sin(3 0 -9〇。)時，進入稜鏡$之光 線的光學軸幾乎與自稜鏡9發出之光線的光學軸垂直。根 據上述結構，其優點在於諸光學元件易於配置且校正簡單 ，此外，利用其中光柵5係與稜鏡9垂直平面15整合之結構 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝--------訂： •線· -n ϋ ·1 ι§ n · 本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS)A4規格（2】〇 X 297公爱) 17 / A7 〜 B7 五、發明說明（15 ) ，則由於稜鏡9與光柵5能當作單一元件操作，可使結構穩 定且校正更加簡單。 有一個如第1(a)及1(b)圖中所示具火焰狀橫截面之相 同間隔光栅或在如第2(a)圖中所示由玻璃或類似材料製成 的一塊基板7上面形成之階梯形（多級）相同間隔光栅被用 作繞射光學元件5，並有一條切槽之深度l被設成1 ·29 # m(就火焰狀截面之光栅而言）或丨丨3 " m(就八級光栅而言） ，而使第一階繞射效率達到最大。利用相同間隔之光栅， 則元件裝配容易，並簡化了光學系統内之校正。 此外，焦點/執跡誤差信號光學檢測元件8係於樹脂基 板、玻璃基板或LiNb03晶體上面形成的一個全息光學元 件，尤其是當使用LiNb03晶體時，其優點在於光利用效 率可藉由焦點/執跡誤差信號光學檢測元件8與光碟片丨丨之 間的光徑上使用一塊四分之一波長之金屬板而獲得改善。 再者，利用準直儀透鏡3並使諸條幾乎平行之光線進 入繞射光學元件5，則進入繞射光學元件5之光線的繞射效 率及繞射角度改變值在整個入射光區域上幾乎相等。 接著參看第2(a)及2(b)圖，下文將敘述當波長產生變 動時光波的性質原理。 如第2(a)圖中所示，當波長為；之光線6進入繞射光 學元件5時，假設第一階繞射光1 〇&於繞射角0心處產生， 當波長發生變動並有一波長減少至λ 2時，繞射角0 db處 產生繞射光10b。於是產生了發射光方向隨波長變動而不 同之現象，此現象稱為色散。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公爱） (請先閱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 18 495749 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7__ 五、發明說明（16 ) 此外，如第2(b)圖中所示，當波長為λι之光線6，朝 斜向方向以的一個入射角進入折射光學元件之稜鏡9時 ，會產生折射角為0 ra的的折射光12a;當波長發生變動 並有一波長被縮短成λ,時，會產生更大折射角之折射 光12b，此乃由於構成稜鏡之透明材料的折射率改變所致 ，於疋產生了發射光方向不同的色散現象。 因此吾人發現到，藉將一繞射光學元件與光線係斜向 地進入光學平面的一個折射光學元件組合在一起，則可消 除色散現象，且發射光方向可維持不變，並不會受波長變 動之影響，原因在於兩元件中的發射光變動方向與波長變 動彼此相反。 在此實施例中，由於稜鏡内之0 1為24 4。，折射角會 增加0.001888。，原因在於當波長又縮短、例如從〇 658以 m縮短2 nm時，稜鏡之折射率η會由1514264955變成 1.514327214。然而當光線6進入間隔Λ為6〇 7“爪的一個 繞射光學元件’且波長減少2 nm時，繞射角會減少 0.001888°。故可發現波長變動之影響可藉由其等之組合 加以消除，因此照在物鏡4上之光線的光學軸維持固定， 並不受波長變動之影響，且其優點在於光碟片丨丨上面可形 成較佳的一個點而不會有色相差產生。 此外，上文中敘述了波長；I從〇·658 縮短2 ^爪的 一個例子，然而一般而言，即使沒有任何溫度變化，光源 1會因咼頻疊置現象而從中心波長擴散大約土1 nm(2 nm2 波長寬度）’即使發生上述之波長擴散現象，仍可藉由上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） I-----— — — — —--裝--I----—訂— — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 五、發明說明（17) 述之稜鏡9與光栅5的組合將色散消除。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而在此例中，即使當波長等於；I =0.658 // m之中 心波長（設計波長）時可完全消除色散現象，吾人亦可發現 當波長變動因溫度變化而進一步發生時（自中心波長偏離 時），色散現象會緩緩發生。 本發明之發明者等人發現，色散出現率會因上述之溫 度變化而減少，原因在於構成稜鏡9之透明材料具有較低 的色散特性’此外，同時亦發現當構成稜鏡9之透明材料 具有較低的色散特性時，則用以修正色相差之繞射光學元 件5的間隔可以更大。在此其況下具有若干優點，亦即繞 射光學το件5易於安裝，並可得到相當高的繞射效率。 經過更多的精密研究發現，由於溫度變化造成之波長 k動實際上維持在土2〇 nm的一個範圍内，由物鏡聚焦之 點的側邊擴散現象因色相差而維持在某一程度，實際應用 時並不會有任何問題，原因在於當稜鏡9之透明材料具有50 或更多的一個阿貝數時，波前相差變成70 m又或更少， 且最好能夠從光碟片U產生一個信號。因此，最好使用BK7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 玻璃（阿貝數為 64.2)、FC5、FK5、FCD1、FCD10、FCD100 、VC79(阿貝數為57)以及p-BK4〇(阿貝數為64)等其中一個 作為稜鏡9之透明材料。 (第一項實施例） 參看第3圖，下文主要以不同於第一項實施例之觀點 敘述本發明第二項實施例之光學讀寫頭。 第3圖緣示了本發明第二項實施例之光學讀寫頭基本

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五、發明說明（18 ) -經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 構造及光傳播狀態的一個侧視圖。 —如第3圖中所示，在本實施例中，繞射光學元件5係固 定在準直儀透鏡3與折射光學裝置9之間的光徑上，而和焦 點/執跡誤差信號光學檢測元件8整合在-起之，藉將焦點、 /執跡誤差信號光學檢測元件8與繞射光學元件5整合在一 起，可使結構穩定，因此可將其等視同單一元件操作，且 易於校正。 如第3圖中所示，亦可將繞射光學元件5固定於焦點/ 軌跡誤差信號光學檢測元件8的表面或背面上，此外還可 結合一塊基板，將繞射光學元件5與焦點/執跡誤差信號光 學檢測元件8於上面一起形成。再者，可將焦點/軌跡誤差 信號光學檢測元件8的表面作成繞射光學元件5。 (第二項實施例） 參看第4圖，下文主要以不同於第一項實施例之觀點 敘述本發明第三項實施例之光學讀寫頭。 第4圖繪示了本發明第三項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖。 如第4圖中所示，在本實施例中，有一個繞射光學元 件5 a被固定在折射光學裝置9與一面物鏡4間幾乎平行之光 線的光徑上，藉由上述元件5a之固定，則繞射光學元件5a 與光源及光電探測器單元17之間的距離增加，可配置成使 第一階繞射光之外的繞射光（不必要光線）不會進入光電探 測器，因而具有探測光之S/N獲得改善之優點。 此外，可使繞射光學元件5a之浮雕形狀轉向物鏡4或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 495749

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（19) 朝與物鏡4相反之方向。 (第四項實施例） 參看第5圖，下文主要以不同於第一項實施例之觀點 敘述本發明第四項實施例之光學讀寫頭。 第5圖繪示了本發明第四項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖。 如第5圖中所示，在本實施例中，有一個繞射光學元 件5b被固定在折射光學裝置9與一面物鏡4間幾乎平行之光 線的光徑上，而與一面作為折射光學裝置9之直角三角形 稜鏡的斜面整合在一起，藉由上述元件56之固定，其優點 在於繞射光學元件5b與配置了 一個光電探測器之光源及光 電探測器單元17間的距離增加，光電探測器可固定成使繞 射光學元件5b產生之第一階繞射光之外的繞射光（不必要 光線）不會進入光電探測器，且探測光之S/N獲得改善。此 外，藉將元件5b與裝置9整合在一起，可使結構穩定，且 其等可視同單一元件操作，因此易於校正。 (第五項實施例） 參看第6圖，下文主要以不同於第一項實施例之觀點 敘述本發明第五項實施例之光學讀寫頭。 第6圖繪示了本發明第五項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖。 第一至第四項實施例中的光學系統均使用了其中由準 直儀透鏡3所形成之諸條幾乎平行的光線中，僅z_軸光束 直徑縮短成0.86倍（而X-軸光束直徑未變）並進入物鏡4的一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------^^裝--------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 495749 A7 B7 M濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（20 ) 個光學系統。 本實施例之光學系統乃其中由準直儀透鏡3所形成之 諸條平行光線的光束直徑進入物鏡4而光線之光束直徑於 z_軸與X-軸方向幾乎相等的一個光學系統。 於第6圖中，折射光學裝置％係一面由bk7玻璃製成 的稜鏡，其中底面14,與斜面21，之間所形成的底角0等於 33。，而底面14,與側面15，之間所形成的底角0 i等於ι216〇 。有一個繞射光學元件兄於一塊玻璃基板7上面形成，並 與稜鏡9a之側面15，整合在一起。利用整合結構，可使結 構穩定，且其等可視同單一元件操作，·因此易於校正。 本發明之發明者等人發現，當使用折射率為η之透明 材料製成的一面稜鏡作為折射光學裝置時，底面14，與側 面15’之間所形成的其中一個底角0幾乎滿足方程式sin(2 f45 )—1/n · Sln Θ，而底面14’與側面15’之間所形成的其 他底角<9 ,則滿足不等式（9+852060+95。，可使光學軸 幾乎互相垂直，而進入稜鏡9a之光線與發自稜鏡9a之光線 的光束直徑幾乎維持相等（無任何光束修整）。根據上述結 構，可得到光學元件易於配置並簡化校正等若干優點。 在本實施例中，供光線之光學軸斜向地進入之光學平 面包含了斜面21，及側面15，，且與第一至五項實施例比較 起來，因折射造成的色散現象呈綜合性地增加。因此對本 K施例而言，用於折射色散修正之繞射光學裝置5c係使用 間隔為39.7 的一個等間隔光柵，因此，藉使本實施 例之間隔小於上述實施例之繞射光學元件的6〇.7 間 ^--------til! —--^ (請先閱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 495749 A7 _ _ B7 五、發明說明（21 ) 隔，可增加繞射之色散現象，藉以消除因折射造成的色散 〇 (第六項實施例） 參看第7及8圖，下文主要以不同於第五項實施例之觀 點敘述本發明第六項實施例之光學讀寫頭。 第7圖繪示了本發明第六項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖，而第8圖繪示了本發明 第六項實施例之光學讀寫頭繞射光學元件（反射光柵）第一 階繞射效率（虛線）與本發明第五項實施例之繞射光學元件 (透射光栅）的第一階繞射效率（連續線）例示圖。 如第7圖中所示，在本實施例中，有一個表面上形成 了一反射層16之反射光柵被配置在作為稜鏡之折射光學裝 置9a的底面，藉由光柵與裝置9a的整合，可使結構穩定。 特別是由於反射層係於浮雕表面上形成，其優點在於反射 層亦可作為一層保護層。 反射光栅5d具有槽深為0.22 之火焰形狀或階級 形狀（多級），且與透射式繞射光學元件的例子比較起來， 最佳槽深被減至大約1/6。因此，製造時的蝕刻時間減少 ，橫截面之下垂量減少，並使安裝簡化。此外如第8圖中 所示，與透射光栅比較起來，可增加第一階繞射效率的值 〇 (第七項實施例） 參看第9(a)及9(b)、10(a)及10(b)圖，下文主要以不同 於第五項實施例之觀點敘述本發明第七項實施例之光學讀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J.---.-------裝-------·—訂· ^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 24 / / -經濟部•智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^_______B7___ 五、發明說明（22) 寫頭。 第9(a)圖繪不了本發明第七項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖，而第9⑻圖繪示了本 發月第七項只;例之光學讀寫頭基本構造及光傳播狀態的 一個上視圖；第10⑷輯示了當使用具有鋸齒狀橫截面 的一個火焰型光栅作為本發明第七項實施例之光學讀寫頭 繞射光學元件時，繞射效率與槽深之間的關係目，而第i〇(b) 圖繪示了當使用具有八階橫截面（參看第2⑻圖）的一個八 級光柵作為本發明第七項實施例之光學讀寫頭繞射光學元 件時，繞射效率與槽深之間的關係圖 本貫施例之光學讀寫頭具有雙波長結構，亦即該結構 包括有一個DVD 11a波長久1==0·658以爪之半導體雷射光 源la和一個CD-R及CD 1 lb波長又2=〇·8〇 # m之半導體雷 射光源lb,其中兩個波長均由一面分光鏡18倍增或分離。 分光鏡18可使用任何一種分光鏡，只要是能夠倍增或分離 波長的一個元件即可，例如楔型稜鏡。光源la&lb係分別 固定於光源及光電探測器模組17a及17b上。 與作為稜鏡之折射光學裝置9a的側面整合在一起之繞 射光學元件5c係由兩個波長；I 1及又2加以照明。 當一火焰型光柵被用作繞射光學元件5c，波長等於λ 1，而槽深L等於；1!/(11-1)時，則第一階繞射效率具有最大 值，如第10(a)圖之連續線所示。再者，當波長等於入2， 而槽深L等於λ 2/(η-1)時，則第一階繞射效率具有最大值 ，如第10(a)圖之虛線所示。本發明之發明者人發現當槽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I--裝---I----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 25 495749 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（23 深滿足；l i/Oi-IXLsA 2/(n-l)的一個不等式時，波長λ 1及 λ 2可得到80%或更多的繞射效率。此外亦發現，尤其是 當L大約等於（又1+又2)/[2(η·1)]時，繞射效率與兩個波長 幾乎具有相同值，且效率平衡性變的最好。 再者，如第10(b)圖中所示，吾人發現當橫截面為具 有Ρ個階級之多級形狀且槽深滿足（ιΜ) · λ ι/[ρ · (η_ 1)]SL£(P-1)·入之不等式時可得到相當高的 繞射效率，特別是當L大約等於（ρ_υ · ( λ 1+ λ 2)/[2p(rM)] 時，可得到最佳的平衡性。 第10(b)圖繪示了當使用橫截面具有八階結構的一個 光柵時，繞射效率與槽深之間的關係圖，於第l〇(b)圖中 ，萬波長專於又！而槽深L等於時，第一階繞射 效率具有最大值，如連續線所示。此外，當波長等於入2 而槽深L等於7λ 2/8(η·1)時，第一階繞射效率具有最大值 ，如虛線所示。 關於此實施例，其敘述了雙波長的一個例子，然而亦 可使用對應二個以上波長之結構。舉例而言，在對應三個 或更多個波長之例子中，當加入035到〇5〇 之藍色及 綠色波長時，可應用上述結果。也就是說，假設波長之最 小值為Λ!而其之最大值為又2，並套用上述表示式，則對 於多個波長而言，可增加繞射光學元件之第一階繞射效率 。舉例而言，可組成最好能夠從各種不同之光碟片、例如 10 Gbytes以上之高密度光碟片、DVD、DVD-R、CD以及 CD-R中讀取資料的一個光學讀寫頭。

J 裝 i— -—*— 訂——— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -26 - 五、發明說明（24 ) (第八項實施例） 參看第11及12圖，下文主要以不同於第五項實施例之 觀點敘述本發明第八項實施例之光學讀寫頭。 第11圖繪示了本發明第八項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖，而第12圖繪示了當兩條 波長彼此相差為2 nm之光線以相同入射角進入本發明第 八項實施例之光學讀寫頭繞射光學元件5d(間隔八=39 7 #πι之光栅）時，第一階繞射光的繞射角度差與入射角之 間的關係圖。 如第11圖中所示，本實施例之光學讀寫頭使用一面0 =33°而0 ^23。的稜鏡9c作為折射光學元件，並以間隔為 -經濟部·智慧財產局員工消費合作社印製 39.7 //m的一個等間隔光栅5d作為繞射光學元件5d。光 柵5d係與焦點/軌跡誤差信號光學檢測元件心整合在一起 ，並固定於靠近光源1之作為發散光光徑的一個光源及光 電楝測器單元l7c之密封窗上。如圖所示，光柵5d係使切 槽面向光源1而加以固定，以防止切槽受損，然而，即使 作反向固定仍能進行運作。焦點/軌跡誤差信號光學檢測 兀件8a使用了 一個由uv_硬化液晶製成的極化全息光學元 件，並有一塊四分之一波長之金屬板整合在全息光學元件 的表面。藉由光柵5d與焦點/軌跡誤差信號光學檢測元件8a 之整合，可使結構穩定，其等可視同單一元件操作，且易 於校正。此外，藉將光柵咒固定於靠近光源1的一條光徑 上，可大大地減少繞射光學元件5(1的面積，並降低成本。 光源1之波長寬度通常因高頻疊置而擴散大約2 nm， 本紙張尺㈣时國國家標準（CNsi)_A4規格（210 X 297公爱） 27

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（25 ) 如第12圖中所示，本發明之發明者等人發現第一階繞射光 的繞射角度差隨著進入光柵5d之光線（始終具有2 nm之波 長擴散）的入射角自〇。（垂直入射）偏移（斜向入射）而增加， 也就疋說，當平行光線進入一等間隔光柵時，整個光束區 域之色相差修正效應會相同。然而，當發散光或收斂光進 入等間隔光栅時，色散現象會隨著光線傾斜而增強，也就 疋說，在光學軸係垂直入射的一個情況中，周圍部分之色 相差修正效應比中心部分強烈。 經過更詳細之研究發現，當使用一面焦距為214nm 之物鏡時（色相差），光碟片u上面的乃軸距離會偏離3711爪 ，相對應產生0·00 1。的一個繞射角度差。由於不影響色相 差之y-軸距離等於大約1〇 nm，吾人發現繞射角度差相當 於0.27mdeg，因此入射角必須維持在22 9。或更小，此值 係與0.39之數值口徑NA—致。 在本實施例中，由於發散光2的ΝΑ(準直儀透鏡3之ΝΑ) 專於0 · 3，不會有任何色相差問題，因此可得到較佳的聚 焦點。 (第九項實施例） 參看第13(a)及13(b)圖，下文主要以不同於第八項實 施例之觀點敘述本發明第九項實施例之光學讀寫頭。 第13(a)圖繪示了本發明第九項實施例之光學讀寫頭 基本構造及光傳播狀態的一個側視圖，而第l3(b)圖繪示 了本發明第九項實施例之光學讀寫頭基本構造及光傳播狀 態的一個上視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） I——ri.----•裝-------r -------Μψ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 28 哪749

五、發明說明（26) -經濟部*智慧財產局員工消費合作社印製 本實施例之光學讀寫頭具有雙波長結構，&就是說， 該結構包括有一個DVD波長λι=0.658 之半導體雷射 光源1a和—個CD_R及CD波長又y m之半導體雷射 光源ib，光源1&及11?分別蚊於光源及光電探測器模組i7c 及17d中。 本發明之發明者4人發現，波長較短之光源對某一聚 焦點的色相差具有更進一步影響，原因在於光碟片n上面 的凹洞尺寸被縮小了。因此在本實施例中，繞射光學元件 僅固定在靠近波長λ較短之光源“的光徑上，並於波長 入！處得到無色相差的一個聚焦點。至於較大波長又2，吾 人使用了其中並不包含色相差修正光柵的一個結構，然而 對波長λ2而言，即使稍微產生色相差，光學讀寫頭仍能 運作而無任何問題，並可利用上述結構降低成本。 此外，有一個焦點/軌跡誤差信號光學檢測元件81)被 固定於靠近較長波長光源1 b的一條光徑上之光源及光電探 測器單元17 d的密封窗上。 接著參看第14圖，下文將敘述本實施例之另一範例中 使用了 一個藍色波長光源作為光源丨a。 第14圖繪示了透明材料（BK7玻璃）之折射率的波長相 依性例示圖。 如第14圖中所示，當一波長變成大約〇·5 或更小 時，色散現象顯示折射光學裝置9a之透明材料的折射率變 化值（第14圖中的折射率曲線微分值）突然增加，舉例而言 ，在波長λ =0.4 //m的一個例子中，顯示出色散較波長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公髮） ----------1 —裝-------—訂-------1 ·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 29 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 495749 A7 B7 五、發明說明（27 ) λ =0.658 //m之色散大四倍。例如在又=〇4 的例子 中，光栅5d之間隔為又=0.658 //m之間隔的1/4,亦即接 近 10 // m 〇 至於在0.5 //m或更小的一個波長範圍内，由於色相 差如上述一樣大，因此對於輕微的波長變動而言，發自折 射先學裝置9a之折射光的折射角變化亦變的非常大，而使 光學特性大大地降低。因此，本發明中折射角變化可利用 發自繞射光學元件5 d之繞射光而消除的優點相當明顯。 此外，上述不僅對雙波長有效，對於單一波長以及λ =〇·5 /zm或更小的一個光源亦有效（例如參看第18圖），然 而當波長進一步減少時，透明材料之透射比會因吸收而減 少，因此，0.35 的一個波長範圍較佳。 (第十項實施例） 參看第15及16圖，下文主要以不同於第一項實施例之 觀點敘述本發明第十項實施例之光學讀寫頭。 第15圖繪示了本發明第十項實施例之光學讀寫頭基本 構造及光傳播狀態的一個側視圖；第16圖則繪示了本發明 第十項實施例之繞射光學元件（光柵）的間隔與第一階繞射 光之繞射角度差之間的一個關係圖（垂直入射，波長寬度 △ λ =2 nm) 〇 在本實施例之光學讀寫頭例子中，有一個繞射光學元 件5c被固定在一光源1與一面準直儀透鏡3之間的發散光徑 上（換言之，位於準直儀透鏡3與一光電探測器之間的收斂 光徑上），以根據入射光的收^或發散程度而改變z_軸間 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） .J ^ ilm 1·1 ^ ^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 30 495749

經濟部*智慧財產局員工消費合作社印製 ---- B7 _ 五、發明說明（28 ) 隔分佈。由於發射光2之光學軸與繞射光學元件5c垂直， 本實施例係建構成使中心部分之間隔較小，並朝圓周方向 增加。當光學軸傾斜時，可根據進入各區域之光線的傾斜 度而允許間隔變化。 由於本發明已經發現繞射角度差如第16圖中所示會隨 著光栅間隔變小而增加，而色相差修正效應如第12圖中所 不會隨著光線照射角度更斜而增強，由上述結果可發現， 發自一繞射光學元件之繞射光的繞射角度變化值可藉將某 一間隔朝光線傾斜處之圓周方向延長而於整個表面上精確 地達到一致。 A7 (第Η—項實施例） 參看第17圖，下文主要以不同於第一項實施例之觀點 敘述本發明第十一項實施例之光學讀寫頭。 第17圖繪示了本發明第十一項實施例之光學讀寫頭基 本構造及光傳播狀態的一個側視圖。 本貫施例之光學讀寫頭係將第一項實施例之繞射光學 元件移除而組成的，也就是說，光學讀寫頭具有折射光學 裝置9，該裝置由一面在一光源丨與一光碟片u之間的光徑 上具有三個光學平面之稜鏡組成。折射光學裝置9係建構 成當假設光碟片側的平面為第一平面、光源側為第二平面 、而底面側為第三平面時，則自光源丨發出的光會通過第 二平面，依序從第一平面及第二平面反射，並通過欲發射 之第一平面，因此能夠大大地降低光學讀寫頭之高度（例 如兩達5.3 mm)，而使折射光學裝置9作為一傳統光學讀寫 — — — — — — — — — — — — — · I I I I I I I 訂· — — — — — — I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-31 - 495749 A7 ___ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（29 ) 頭之反射鏡。 由於本實施例並不包含色相差修正光柵，因此色相差 在小凹洞之光碟片如DVD上面就成了一個問題，然而， 藉將具有大阿貝數之低色散玻璃用於稜鏡9之透明材料上 ，則可相當程度地減低色相差。此外，由於在大凹洞之光 碟片如CD或CD-R上色相差的問題極小，因此可得到薄型 的光學讀寫頭。 上文敘述了本發明之第一至十一項實施例，然而除了 該等實施例之光學讀寫頭之外，亦可將該等實施例之光學 讀寫頭的結構組合成一個光學讀寫頭，無庸置疑地可得到 相同優點。用以說明諸項實施例之物鏡及準直儀透鏡係為 了方便起見而命名，其等和一般的透鏡並無不同。 關於上述實施例，其中敘述了折射光學裝置與^軸之 間形成的角度為〇。之情形，然而亦可使用如第18圖中所示 從折射光學裝置9c之固定參考平面傾斜的結構，在此 例中，當假設折射光學裝置使用一面由折射率為η之透明 材料製成的稜鏡時，自一光源進入折射光學裝置的光學軸 與固定參考平面1701之間形成的角度等於且折射光 學裝置9c底面之設定角等於0b，假設稜鏡的其中一個底 角角度 0 大體上滿足 sin( 0 - 0 b)=n · sin(4 0 0 b_ 0 _90。_ θ’）及η· Sin0，=sin(0_0b)，而其他底角角度大體上滿足 θ +9O°-20 b_0 p。第18圖之結構繪示了其中繞射光學 元件僅固定於光源1與準直儀透鏡3之間的發散光光徑上之 範例。

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•ϋ ft-i ·1 I s'. 32 495749 A7 B7 *經濟部*智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（30 因此，由於第18圖中物鏡4底端左邊與稜鏡9c之間形 成一個邊界，其顯示的一個優點在於能夠進一步減少物鏡 4與稜鏡9c之間的間隔。 於第18圖中，稜鏡9c之規格顯示0b=5.〇。、θ=34.80 、而6^ = 113.8。，且底端長度=4.4 mm，並使用ΒΚ7玻璃作 為透明材料。此外，於一塊玻璃基板上面形成間隔為42.8 //m之等間隔光柵5e，並於玻璃基板背面將作為焦點/軌跡 誤差信號光學檢測元件8a的一個全息光學元件一體成形（ 亦即光柵5e與焦點/執跡誤差信號光學檢測元件8a整合在 一起）而使用繞射光學元件5e，並固定於靠近光源1之作為 發散光光徑的光源及光電探測器單元17c之密封窗上面。 如圖所示，光柵係配置成使切槽面向準直儀透鏡3，然而 即使和上述配置相反，仍能進行運作。藉將光柵5e與焦點 /軌跡誤差信號光學檢測元件8a整合在一起，可使結構穩 定，其等可視同單一元件操作，並使校正簡化。此外，藉 將光柵5e固定於靠近光源1之光徑上，則可大大地減少繞 射光學元件5e之面積並降低成本。 再者，由於發自光源1之光線被光栅56朝z•軸方向繞 射，0.88。，光源1之設定角度會傾斜0q=1.88。，此乃〇88〇 與之總和。同時，準直儀透鏡3、光柵5e以及焦點/執 跡誤差信號光學檢測元件8a均傾斜0p=l.〇。。 再者，雖然稜鏡9c之裝置角被設成5。，吾人發現介於 2°與10°之間的一個範圍較佳，原因在於物鏡4底端左邊與 稜鏡9c之間可形成足夠的邊界。 ----------I-----I I I I I ^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 33 A7 B7 五、 發明說明（31 ) 即使當色相差修正光栅5e被從第18圖中的結構移除時 ，若色相差與第17圖中繪示之第十一項實施例的光學讀寫 頭例子同樣並非太大問題，則仍能構成非常薄的一個光學 讀寫頭。在此例中，0 q將等於0 p。 如上所述，本發明能夠得到具有較佳光學特性的一個 薄型光學讀寫頭。 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 l，la，lb··.雷射、光源 2…雷射光束、發射光 3···準直儀透鏡 4…物鏡 5,5a，5b，5c，5d···繞射光學 元件、光柵 5e…色相差修正光栅 6,6’.··光線 7…基板 8,8a，8b···焦點/執跡誤差 信號光學檢測元件 9,9a，9b，9c·..折射光學裝 置、稜鏡 10a，10b···繞射光 11.. .光碟片 12a，12b.··折射光 13(a)，13(b).··光電探測器 14，14’…底面 15，15 ’…側面、垂直平面 16.. .反射層 17，17&，171)，17(：，17么..光源 及光電探測器單元 1 8...分光鏡 19a，19b···信號光線 20.. .反射鏡 21，21’···光學平面、斜面 101，1701·.·固定參考平面 102…最上面部分 1----------^-------Γ -------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 34

Claims (1)

1. 495749— 元 件係一相同間隔之光柵 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 第88113069號申請案申請專利範圍修正本 91.1.30. 1· 一種光學讀寫頭，其包括有： 固定於一光源與資訊記錄媒體間之光徑上的一個 繞射光學元件；以及 固定於光徑上，供發自光源之光線軸斜向地入射於 其内的折射光學裝置；其中： 發自繞射光學元件之繞射光由於發射光波長變動 而造成的繞射角變化與發自折射光學裝置之折射光的 折射角變化係於其中繞射角變化與折射角變化得以消 除之方向上產生。 2·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中繞射光學元 件係與折射光學裝置整合在一起、 3·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中包括了準直 儀裝置，供將從光源發出的光改變成大體上平行之光線 ，並使平行光進入繞射光學元件。 4·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中有一個焦點/ 軌跡誤差信號光學檢測元件被固定在光源與折射光學 裝置之間，且繞射光學元件係與焦點/執跡誤差信號光 學檢測元件整合在一起。 5·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中繞射光學 6·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中： 繞射光學孓件係固定於一條收斂光光徑或發散光 光徑上，並且 本紙張尺錢财_家標準（CNS) A4規格⑵0><297公楚) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 35 '申請專利範圍 繞射光學元件之間隔根據入射於繞射光學元件内 的光線收斂程度或發散程度隨位置而不同。 7·如申請專利範圍第6項之光學讀寫頭，其中該間隔係經 過調整，使其大體上從繞射光學元件之中心部分進一步 朝圓周部分延長。 8·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中繞射光學元 件係固定於一條數值口徑為〇·39或更小之收斂光光徑 或發散光光徑上，且繞射光學元件之間隔相同。 9·如申請專利範圍第8項之光學讀寫頭，其中繞射光學元 件係固定於靠近光源的一條光徑上。 1 〇·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中折射光學裝 置係具有二個用以接收或反射光線之平面的一個光學 元件，而繞射光學元件係於折射光學裝置三個平面的至 少其中一個上面形成。 11.如申請專利範圍第10項之光學讀寫頭，其中繞射光學元 件為反射型式，並於折射光學裝置的反射平面上形成。 12·如申請專利範圍第^員之光學讀寫頭，其中折射光學裝 置係一面由低色散透明材料製成、並具有三個用以接收 或反射光線的稜鏡。 13·如申請專利範圍第12項之光學讀寫頭，其中透明材料具 有50或更多的一個阿貝數。 14.如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中： 折射光學等置係一面由折射率為^之透明材料製成 的稜鏡，並且 495749* .. r ' ' A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 稜鏡的其中一個底角大體上為直角，而其他底角0 大體上滿足 β =n · sin(3 0 -90°)。 15 ·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中： 折射光學裝置係一面由折射率為^之透明材料製成 的稜鏡，並且 稜鏡的其中一.個底角Θ大體上滿足sin(2 0 -45°)=1/η· sin0，而其他底角 Θι滿足 +950 〇 — 16·如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中光源具有 個用以發出若干個彼此不同之波長的光源組件。 17·如申請專利範圍第16項之光學讀寫頭，其中繞射光學 件僅固定於靠近諸光源組件中發出最小波長的其中 個光源之光徑上。 18·如申請專利範圍第16項之光學讀寫頭，其中： 繞射光學元件具有火焰狀的截面型式，並且 當假設不同波長之最小值為λ 1而其最大值為 且繞射光學元件的折射率為η時，繞射光學元件之槽深2 L會滿足 λ ^(n-lhL^A 2/(η-ΐ)的關係。 19·如申請專利範圍第18項之光學讀寫頭，其中繞射光學 件之槽深L大體上等於（λ 1+λ 2)/[2(η-ΐ}]。 20.如申請專利範圍第16項之光學讀寫頭，其中： 繞射光學元件的截面型式係一具有ρ個階級之多海 形狀，並且 、. 當假設不同波長之最小值為λι而其最大值為入 多 元 λ 元 --------------------I! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一吞. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 37 495749 申請專利範圍 且繞射光學元件的折射率為11時，繞射光學元件之槽深 L會滿足（P-1)·又 ι/[Ρ·(η-1)]$S(p-l)· ；l2/[P .(11-1)] 的關係。 21.如申請專利範圍第2〇項之光學讀寫頭，其中折射光學元 件之切槽深度大體上等於（p-D · u 。 22·如申請專利範圍第丨項之光學讀寫頭，其中·· 折射光學裝置係一面由折射率為透明材料製成 的稜鏡，並且 當假設折射光學裝置底面與固定參考平面之間形 成的個固疋角度為0b且從光源進入折射光學裝置之 光線與固定參考平面之間形成的一個角度為則稜 鏡的其中一個底角角度0大體上滿足sin(0 b)=n · sin(4 0-2 0b_0p-9〇、0，），而其他底角角度^丨大體上 滿足 0 F 0 +90。-2 0 b- 0 p。 23·如申請專利範圍第22項之光學讀寫頭，其中0匕大體上 滿足 bii〇。。 24.如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中： 折射光學裝置係一面具有三個光學平面之稜鏡，並 且 當假設三個平面中位於資訊記錄媒體側之平面為 第一平面、位於光源側之平面為第二平面、而其餘平面 為第三平面時，自光源發出的光會通過第二平面，依序 反射在第一及亨三平面上，並通過第一平面。 25·如申請專利範圍第24項之光學讀寫頭，其中： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

   ------------------------裝----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :線丨 -、可_ 38

   、申請專利範圍 有一面物鏡固定在資訊記錄媒體與折射光學裝置 之間的光徑上，並且 通過第二平面之發射光最上面部分與折射光學裝 置之固疋參考平面間的高度比物鏡最下面部分與固定 參考平面間的高度還高。 26.如申請專利範圍第1項之光學讀寫頭，其中發射光之波 長λ大體上滿足0·35 #m£；l切.5#m。 27· —種光學讀寫頭，其包括有配置了一面稜鏡之折射光學 裝置，該稜鏡於一光源與資訊記錄媒體之間的光徑上具 有三個光學平面；其中： 當假設三個平面中位於資訊記錄媒體側之平面 第平面、位於光源側之平面為第二平面、而其餘平 為第三平面時，自光源發出的光會通過第二平面，依序 反射在第一及第三平面上，並通過第一平面。 28.如申請專利範圍第27項之光學讀寫頭，其中第三平面 與折射光學裝置的固定參考平面平行。 29·如申請專利範圍第27項之光學讀寫頭，其中： 有一面物鏡固定在資訊記錄媒體與折射光學裝 之間的光徑上，並且 通過第二平面之發射光最上面部分與折射光學裝 置之固定參考平面間的高度比物鏡最下面部分與固 參考平面間的高度還高。 為 面 係 置 定 顰·… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇>C297公釐） 39