TW524990B

TW524990B - Objective lens for optical pick-up

Info

Publication number: TW524990B
Application number: TW091104251A
Authority: TW
Inventors: Shuichi Takeuchi; Koichi Maruyama
Original assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-03-21
Also published as: US20020172132A1; DE10210237A1; CN1374543A; CN1230700C; US6873590B2; KR20020072227A

Description

524990 技術領谈本發明係有關於用於光學攝像之物鏡，該光學攝像能夠使用5己錄松度各不相同的多種光碟。为景技術 —一般而言，在光碟記錄層上形成的光點直徑與光碟記錄密度緊密相關。換言之，要求光點直徑有合適的尺寸，以便適當地覆蓋記錄層上的磁執寬度。具有高記錄密度的光碟有較窄的磁軌寬度，它要求較小的光點尺寸。與此相反，具有低記錄密度的光碟有較寬的磁執寬度，它要求較大的光點尺寸。當光點直徑遠遠大於磁執寬度時，重現信號可能包含抖動，這是來自相鄰磁執上的反射光對重現信號產生不希望有的效果。另一方面，當光點直徑遠遠小於磁執寬度時，特別是對於從光碟重現記錄信號的光學系統而言，例如，利用光衍射的光碟（CD)，該系統由於不充分的衍射而可能丟失重現信號。由於光點直徑隨光波長變短和數值孔徑（N A )變大而變小，具有高記錄密度的數位影音光碟（DVD)的光學系統要求較短的波長和較高的NA，而具有低記錄密度的CD光學系統要求較長的波長和較低的NA。此外，CD-R (唯讀光碟）的反射特性需要發射波長大於78 〇 nm的雷射源。因此，需要一種能夠使用DVD和CD-R的光學攝像，以便提供長發射波長約650 nm的光源和短發射波長約78〇 nm的光源。傳統的光學攝像光學系統是CD和DVD相容的，在使用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)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524990 A7

A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 •發明說明（3) ===束會聚到記錄層上，但是人射到高ΝΑ =用&的先束被擴散，因為光量分佈到多個衍射級次。所光點透鏡的驗大大地受到限制，從㈣成有機大直徑的古μ附專^ =ΓΛ’當使用低記錄密度光碟時，多餘光是被 ===所仙’當多餘光會聚到光點附近時，重現信 =3抖動’而三光束方法的跟轉差信號包含雜訊。工作 =射㈣夕餘光會聚到絲附近，它應#被衰減以減小抖動口雜《fl另-方面’與工作衍射級不同衍射級次的多餘光有不同於工作彳轉級的會聚性’它被擴散到光碟記錄層上。工^τ射級的&義是’在對應於有高記錄密度光碟的波、上’向NA專用區的衍射透鏡結構的衍射效㈣最大的衍射級次。、，依據本發明，在使时低記_度的光碟時，由於多餘光分佈在多個衍射級次上’工作衍射級的衍射光強度就降低’從而減小抖動和雜訊。共用區可以是具有衍射透鏡結構的衍射面或沒有衍射透鏡結構的連續面。若共用區具有衍射透鏡結構，則在共用區形成的衍射透鏡結構設計成至少兩個波長光束的相同級次衍射效率為最大。此外，在對應於有高記錄密度光碟的波長上，在高NA 專用區形成的衍射透鏡結構的衍射效率為最大的衍射級次最好大於在共用區形成的衍射透鏡結構的衍射效率為最大

的衍射級次。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 524990 ^如’在共㈣形成的衍射透鏡結構的衍射效率為最大，而在高·專之i、及何射4 了月b使2級或尚於2級衍射光的衍射效率為最大對應相區形成的衍射透鏡結構的激發波長可以比 ==錄密度光碟的光束波長短。利用這種結構，雖 :/Λ 記錄密度光碟的波長上的衍射效率略微降大降1公對應於有低記錄密度光碟的波長上的衍射效率大大降低，從而更有效地擴散多餘光。

=發明的另一個態樣’該物鏡包含折射透鏡，它的乂 -個表面被分成共用區和高NA =形成在共㈣高NA專用區’增在高、二= ㈣透鏡結構設計成在對應於有高記錄密度光碟的波㈣=效率為最大的衍射級次與在對應於有低記錄密度先碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次不同。在對應於有局記錄密度光碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次，最好高於在對應於有低記錄密度光碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次。 ^例如’在對應於有高記錄密度光碟的波長上衍射效率為取大㈣射級次可能是3級，而在對應於有低記錄密度光碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次是2級。县體實施方式以下描述依據本發明三個實施例的物鏡和兩個對比例子。在光碟设備的光學攝像中採用這些實施例和對比例子的 X 297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524990 A7 —---_______ 五、發明說明（5 ) 物鏡，用於從雷射源發射的雷射光束會聚到光碟記錄層上，該光學攝像是在CD、CD-R和DVD中相容的。、曰第一個f施例、…圖1A、圖1B和圖1C表示依據本發明第一個實施例中光學攝像的物鏡10，其中：圖1人是正視圖、圖1β是垂直剖面圖、圖1C是圖1Β的放大視圖。物鏡10是具有第-非球形表面U和第二非球形表面 12的雙凸塑膠透鏡。物鏡1Q的第—表面u被分成丘用區 Rc和高NA專用區Rh;低NA的光束傳輸通過共用區Rc，這區域對於諸如CD或CD-R有低記錄密度的光碟是必要和充分的；而高NA的光束傳輸通過專用區Rh，這個區域對於諸如DVD有高記錄密度的光碟僅是必要的。共用區以是隐約為〇·45至0.50的光束傳輸通過的圓内部分，而高難用區Rh圍繞共用區Rc。有多個同心圓環區的衍射透鏡結構形成在包含第一表面Π的共用區Rc和高NA專用區Rh的整個區域上，如圖 1A所示衍射透鏡結構在相鄰各個圓環區之間邊界處的光軸方向上有細微的臺階，如圖lc所示。第二表面12 臺階的連續面。 y又令圖2表示採用第一個實施例中物鏡1〇的光學攝像的光學系統。該光學攝像的光學系統包括：DV])模組21、⑶模組2 2、光束合成器2 3、準直透鏡2 4和物鏡丨〇。模纟且2 2 ^ 模組21.中的每個模組配備半導體雷射器和感測器，它們安衣在/、同的襯底上。借助於熟知的聚焦和跟蹤機構，物鏡本紙張尺度適时國^?i?^NS)A4規格⑵〇 χ 297公楚) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

524990 A7 B7 五、發明說明（6 10是在光軸方向和光碟徑向上被驅動。、DVD具有較高的記錄密度，其覆蓋層的厚度為〇. 6 _。為了在DVD上形成精細的光點，DVD模組21中的半導體雷射态發射波長為657 nm的雷射光束。另一方面，CD—CD 具有較低的記錄密度，其覆蓋層的厚度為1· 2 mm。由於CD 或CD-R要求相對大的光點，且由於它的頻譜反射能力，⑶一r 要求近紅外輻射，CD模組22中的半導體雷射器發射波長為 790 nm的雷射光束。在使用DVD (如實線所示）時，DVD模組21發射波長為 657 nm的雷射光束（如實線所示）。雷射光束通過dvd的覆蓋層會聚到它的記錄層上。在使用CD (如虛線所示）時，CD模組22發射波長為 7+90 nm的雷射光束（如虛線所示）。雷射光束通過cd的覆蓋層會聚到它的記錄層上。來自每個光碟的反射雷射光束被每個模組中的光電檢測器接收。根據光電檢測器的輸出，產生聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。此外，在重現過程中還產生記錄資料的重現信號。消在657 nm和790 nm的多個波長上，在第一表面u共用區Rc上形成的衍射透鏡結構使相同級次（1級）衍射光的衍射效率為最大。此外，在共用1 Rc上形成的衍射透鏡結構的球面像差與波長有關，因此，對於有〇·6 覆蓋層的DVD，在波長657 nm上修正球面像差，而對於有ι· 2 覆蓋層的CD或CD-R，在波長790 nm上修正球面像差。換本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 524990 五、發明說明（7 ) 言之，共用區RC上的衍射透鏡結構且係’當面像差是在欠校正时_生料畜覆盖料度增大時，球面㈣是在触正时向較短波長的雷射光束用於有較薄覆蓋層的：:而較長波㈣雷射光束用於有較厚覆蓋層的⑶或，如切述，當人射雷射光束的波長增大時，由於共用區Rc上的衍射透鏡結構是在欠校正的方向上改變球面像差，覆蓋層厚度變化⑽的球㈣差變化被㈣透鏡結構與波長之間關係引起的球面像差變化所㈣。在高Μ專用區Rh形成的衍射透鏡結構設計成在對應於有局記錄密度DVD的波長上’ 2級衍射光的衍射效大。與圖3A所示第一個對比例子的情況進行比較，圖祁表讀據第-個實施例中高NA專用區Rh的衍射透鏡結構。換言之，圖3A表示依據第—個對比例子中使1級衍射光最大的衍射透鏡結構，而圖3B表示依據第-個實施例中使2 級衍射光最大的衍射透鏡結構。為了使第k級衍射光的衍射效率為最大，衍射透鏡結構中相鄰各個圓環區之間的臺階應當等於kA/ (W)，其中 λ疋波長，η是折射率。在第一個對比例子中，相鄰各個圓環區之間的臺階d等於λ (η—υ =122//ffl，在第一個實施例中，臺階d等於2λ (n-1) =2.43"。、以下的表1展示第一個實施例中物鏡1〇的折射率，在兩ΝΑ專用區Rh上形成的衍射透鏡結構的光程差比率和從〇級至10級的衍射效率，用於DVD的波長為657 _，而用於項頁 b 消 A7 五、發明說明（8) ⑶或CD—R的波長為790 mm 是由以下公式求出的。 V ^sinc2 ( a^k)α=[λ°{η-1H/U {m—l}] 批：中λ °疋激發波長，λ是卫作波長，m是激發波長的折射率，η是工作波長的折射率^sinc(x)是由心（冗 X ) / 7Γ X表示的特殊函數。第k級衍射光的衍射效率π :!——F (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製、>光私差比率的定義是，各個相鄰圓環區之間臺階引起的光程差與工作波長之間的比率，它是由公式（Π-1) d/λ給 2的右光程差比率與最接近整數之間的差越小，則分佈在最接近整數衍射級的光量最大。波長 657 nm 790 nm 折射率 1·54056 1.53653 光程差比率 1· 999 1. 650 衍射效率 0級 0.0000 0.0295 1級 0.0000 0.1900 2級 1.0000 0.6572 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

524990 五、發明說明（9 3級 ----______ 0.0000 0.0441 4級 ~----S^__ 0. 0000 0.0146 5級 --—~ 丨— '-——-- 0.0000 -------一 0.0072 6級 0.0000 0·0042 7級 0.0000 0.0028 8級 0.0000 ----~~— 0.0020 9級 '-—-_ 0.0000 0.0015 10級 '__ 0.0000 ----一~ 0.0012 合計 1.0000 0.9542 (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 ^ 。μ、山V双j衍射光的衍射放以在657 nm波長上是ι〇〇%，傳輸通過高專用區此的光束與傳輸通過共用區Rc的光束一起被有效地會聚到剛的記錄層上。此外，由於在790 nm波長上的光程差比率遠離最接近整數“2” ，作為工作級的2級衍射光的衍射效率降低到66%，其餘光量分佈到其他級次衍射光，它的會聚性 524990 工 A7 五、發明說明（10) 與工作級衍射光的會聚性不同。因此，會聚到光點附近的一作衍射級的多餘光量是相對地小，它把多餘光恰當地擴散到記錄層上。圖4是790 rim波長的雷射光束入射到第一個實施例中物鏡10上時光碟記錄層上的光點圖。光點的密度相當於光里。此外，圖5是在這種情況下的球面像差曲線。由於傳輸通過共用區Rc的光束在球面像差上得到修正，它在中心處形成一個高強度的光點。傳輸通過高NA專用區1?}1的多餘光主要分佈在2級衍射光，1級衍射光和〇級衍射光中，且這些光到達各自的位置，因為球面像差隨衍射級次而變化。換言之，2級衍射光占多餘光的66%，它分佈在光點的周圍成為一個光環。1級衍射光和3級衍射光擴散在2級衍射光環的周圍，而〇級衍射光和4級衍射光擴散在丨級衍射光和3 級衍射光的周圍。第一個對比例子第一個對比例子具有與第一個實施例相同的結構。換言有兩個非球面的單透鏡的—個透鏡表面被分成共用區二间NA專用區，且衍射透鏡結構形成在包括共用區和高财專用區的透鏡表面整個區域。共用區上的衍射透鏡結構具有這樣的波長關係，兩個波長的】級衍射光分別會聚到⑶和 DVD的記錄層。另一方面，與第一個實施例不同的是，在應於DVD的657 nm波長上，高NA專用區上的衍射透鏡結構使1級衍射光的衍射效率為最大。以下的表2展示依據第一個對比例子中物鏡的折射率和在高NA#用區上形成的本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公釐） — — — — — — II 1111111. (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 524990 A7 B7 五、發明說明（11 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製透鏡結構的衍射效率。表2 波長 657 nm 790 nm 折射率 1. 54056 1. 53653 光程差比率 1. 000 0. 825 衍射效率 0級 0.0000 0.0406 1級 1.0000 0.9034 2級 0.0000 0.0200 3級 0.0000 0.0058 4級 0.0000 0.0027 5級 0.0000 0.0016 6級 0.0000 0.0010 7級 0.0000 0.0007 8級 0.0000 0.0005 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ II I I I I I 訂1111111· % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524990 五、發明說明（12 級 0.0000 0.0004 10級 0·0000 合計 0.9772 1·0000 在第-個對比例子中’由於i級（工作級）衍射光的衍射效率在657 rnn波長上是1〇〇%，傳輸通過高M專用區诎的光束與傳輸通過共用⑮Rc的光束一起被有效地會聚到 _的記錄層u ’由於光程差比率在· nm波長上接近於最接近整數“Γ，作h作級的^級衍射光的衍射效率在790 nm波長上變成9〇%或大於9〇%，在使用CD時，有相對商強度的多餘光會聚到光點附近的圓環區内。

圖13是790 nm波長的雷射光束入射到第一個對比例子中物鏡上時光碟記錄層上的光點圖。傳輸通過共用區&的光束在中心處形成一個高強度光點。另一方面，傳輸通過高 NA專㈣Rh的多餘光沒有恰當地被擴散，9_大於_ 的多餘光分佈在光點的圓《作為1級衍射光。此外，當採用第-個對比例子中的物鏡時，有相對高強度的多餘光分佈在光點附近，作為⑶模組中感測器上的激發先’在㈣三光束方法時，形成跟縱誤差信號的雜訊。在二先束方法中，人射到光碟上的光束被分駐（中心）光束淨對輔助（側）光束’感測器單元是由主感測器和一對辅助感測器組成’主感測器接收反射的主光束，而—對辅助感本紙張尺度適财關家標^^格⑵Q χ挪公髮

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524990 測态位於主感測器的兩側和接收反射的輔助光束。由於輔助感測器靠近主感測器，主光束的激發光被輔助感測器接收，形成跟蹤誤差信號的雜訊，它是通過減去輔助感測器的輸出而產生的。即使咼ΝΑ專用區Rh的上的衍射透鏡結構設計成與第一個對比例子中的情況相同，使1級衍射光的衍射效Ϊ為最大、’在重現CD時，利用衍射透鏡結構與波長之間的關係，通過增大對應於CD波長上的球面像差，它能夠擴散傳輸通過高财專用區的多餘光。然而，增大Q的球面像差，就限制了對應於DVD波長的容差，這就要求精確地選擇光源。與圖13所示第-個對比例子進行比較，依據第一個實施例，傳輸通過高NA專用區的波長為· nm的多餘光被適當地擴散。所以，即使CD的高NA專用區的球面像差是小的，降低了抖動和三光束方法中跟蹤誤差信號的雜訊。第二個實施侧與第-個實施例的情況類似’第二個實施例中的物鏡是具有兩個非球形表面的塑膠單透鏡。它的—個表面被分成丘用區和高να專㈣mm鏡結構形成在共龍Rc和高 NA專用Rh上。在657⑽和790 nm波長上，共用區以上形成的衍射透鏡結構使1級衍射光的衍射效率為最大。一在專用區Rh上形成的衍射透鏡結構設計成在對應於有馬記錄密I DVD @ 657 rrn波長上，使3級衍射光的衍射效率為最大。

_裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張&&顧T Η目家鮮（CNS)A4規格⑵“ 29?i^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I、發明說明（14 ) B7 與圖6A所示第一個表示依據第二個實施例中高^例專子用的= 兄進行比較，圖6β 構。換言之，圖6Α表示第一個上的折射透鏡結最大的衍射透鏡結構，而#》子中使1級衍射光為 _ 而圖6 β表示依據第二個實施例中使 3'、及何射先為农大的街射透鏡結構。第二個實施例中相鄰各個圓環區之間的臺階d等於3λ (㈠）=3._m。表3展示第二個實施例中的物鏡資料。表3 波長折射率 657 nm 790 nm --------—------ 1.54056 1·53653 光程差比率 2. 999 2.476 衍射效率 0級 0.0000 0.0164 1級 0.0000 〇. 0463 2級 0·0000 〇.4455 3級 1.0000 0.3661 4級 0.0000 〇.0433 5級 0. 0000 0. 0158 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） W4990 五、發明說明（is ) 級 0.0033 級 1·0000 0.9539 …在第二個實施例中，由於3級（工作級）衍射光的衍射放率在657 nm波長上是1〇〇%，傳輸通過高職專用區此的光束與傳輸通過共用區Rc的光束—起被有效地會聚到_ 勺u己錄層此外，由於在7 9 0 nm波長上最接近光程差比率的整數是2 ，不同於工作級的2級衍射光的衍射效率是最大，3級衍射光的衍射效率降低到37%。因此，工作衍射級中多餘光的光量相對地小，它恰當地擴散多餘光到記錄層。圖7是790 nm波長的雷射光束入射到第二個實施例中物鏡上時光碟記錄層上的光點圖。圖8是在此情況下的球面像差曲線。由於傳輸通過共用區RC的光束在球面像差上得到修本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 524990 A7 B7 五、發明說明（16 ) 正，它在中心處形成一個高強度的光點。傳輸通過高NA專用區Rh的多餘光主要分佈在1級至4級衍射光中，且這些光束到達各自的位置，因為球面像差隨衍射級次而變化。換吕之，37%多餘光的3級衍射光分佈在光點的周圍形成光環。2級衍射光和4級衍射光擴散到3級衍射光環的周圍，而1級衍射光和5級衍射光擴散到2級衍射光和4級衍射光的周圍。因此，與圖13所示第一個對比例子的情況進行比較，傳輸通過高NA專用區的790 nm波長的多餘光被恰當地擴散。圖9是790 nm波長的雷射光束入射到第二個實施例中物鏡上時光碟記錄層上的光點圖。感測器板設計成利用三光束方法檢測跟蹤誤差信號。感測器板上有位於中心處的四分杳1J ( 2x 2 )主感測器22a和位於四分割主感測器22a兩側的一對跟蹤誤差檢測感測器221)和22c。在三光束方法中，雷射光束被分成具有高強度的主光束和具有低強度的兩個辅助光束。圖9表示主光束擴散到感測器板上。

、四分割主感測器22a接收從光碟反射的主光束。基於從主感測器22a的四部分輸出，計算聚焦誤差信號和資料传 :虎;：像：咖檢測聚焦誤差信號。跟蹤誤差檢測感； b和22c/刀別接收兩個輔助光束，通過減去各自跟縱誤差檢測感測恭的輸出，得到跟蹤誤差信號。在對應於傳輸通過高NA專用區的⑶波長上 ==二射效率相對大時，如第-個對二子所不主先束的激發光沒有恰當地被擴散。所以，跟縱誤差檢本紙張尺度勒r關冢鮮（cns)a^^^ X 297公釐） 524990 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（17) 測感測為22b和22c接收具有相對高強度的激發光，它可能造成跟蹤誤差信號中的雜訊。另一方面，當採用第二個實施例中的物鏡時，主光束的激發光被恰當地擴散，如圖9所示。所以，若部分激發光入射到跟縱誤差檢測感測器22b和22c上，則該激發光對跟蹤誤差信號沒有什麼影響，從而避免造成跟蹤誤差信號中的雜訊。第三個f施例圖10A、圖10B和圖10C分別是第三個實施例中物鏡i〇a 的正視圖、垂直剖面圖和放大視圖。這個物鏡1〇a是有兩個非球形表面11a和12a的塑膠單透鏡，與第三個實施例中的情況類似。一個表面11a被分成共用區Rc和高NA專用區 Rh 〇有多個同心圓環區的衍射透鏡結構形成在高NA專用區 Rh。共用區Rc是沒有衍射透鏡結構的連續面。在高NA專用區Rh上形成的衍射透鏡結構設計成在對應於有高記錄密度_的657 nra波長上，使3級衍射光崎射效率為最大。在657 rim和790 nm的波長上，高NA專用區的衍射透鏡結構的衍射效率與表3所示第二個實施例的相同。由於3 級衍射光的衍射效率在657 nm波長上是1〇〇%，傳輪通過高 NA專用區Rh的光束與傳輸通過共用區Rc的光束_起被有效地會聚到DVD的記錄層。此外，由於2級衍射光的衍射效率在790⑽波長上是最大，3級（工作級）衍射光的衍射 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n ϋ .1 n 1 1 ^ 一 φ， ϋ n i-i n n n .

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,&濟部智慧財產局員工消費合作社印製效率降低到37%。因此，κ㈣級的多餘光的光量是相對地小’匕恰當地擴散多餘光到記錄層。圖11是790 ·波長的雷射光束入射到第三個實施例中物鏡10a Ji時光碟記錄層上的光點圖。_ 12是在此情況下的球面像差曲線。由於傳輸通過共用g Rc㈣束在球面像差上得到修正’它在中心處形成一個高強度的光點。傳輸通過高懸專用區Rh的多餘光主要分佈在！級至4級衍射光中，且這些 f束到達各自的位置，因為球面像差隨衍射級次而變化。換 :之37/0夕餘光的3級衍射光分佈在光點的周圍形成光壤。2級衍射光和4級衍射光擴散到3級衍射光環的周圍，而1級衍射光和5級衍射光擴散到2級衍射光和4級衍的周圍。第二個對fch例子除了高NA專用區的結構以外，第二個對比例子盥第三個實施例具有大致相同的結構。換言之，具有兩個非球形面的單透鏡的-個表面被分成共用區和高NA專用區，且衍射透鏡結構僅形成在高NA相區。共龍是沒有衍射透鏡結構的連績面。另-方面，與第三個實施例不同的是，在對應於DVD的657 nm波長上，南NA專用區的衍射透鏡結構使j 級衍射光的衍射效率為最大。圖14是波長為790 nm的雷射光束入射到第二個對比例子的物鏡上時光碟記錄層上的光點圖。傳輸通過高⑽專用區Rh的多餘光沒有被適當地擴散，9〇%或大於9此的多餘光 P裝--------訂---------丨 (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（21〇 x 297公釐） 524990 A7 B7 五、發明說明（l9 ) 分佈在光點周圍的圓環區作為丨級衍射光。與圖14所示第二個對比例子的情況進行比較，依據第 ==)，傳輸通過高NA專用區的79_波長多餘光被適备地擴政。所以，即使CD的高難專用區的球面像差是小的，降低:抖動和三光束方法中跟縱誤差信號的雜訊。如上别述’依據本發明’在不採用孔徑光闌或分色漁波器的情況下’物鏡的錄可以受到_。此外，在使用具有低記錄密度的光碟時’降低了傳輸通過高na專用區的多餘光在工作衍射級的衍射效率’在對應於具有低記錄密度光碟的波長上’即使高用區上衍射透鏡結構的球面像差是小的，多餘光可以被適當地擴散。因此，在沒有減小光源發射波長容差的條件τ，降低了抖動和三光束方法中跟縱誤^ 信號的雜訊。對照說明 10…物鏡 11…第一非球形表面 12…第二非球形表面 Rc…共用區

Rh…高NA專用區 21…DVD模組 22…CD模組 23…光束合成器 24…準直透鏡 22a…主感測器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f 11111111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

524990 A7 五、發明說明（2〇) 22b、22c…跟蹤誤差檢測感測器麗A之簡單說明圖^圖1B和圖1C分別是第一個實施例物鏡的圖、垂直剖面圖和放大視圖； & 圖2表示採用圖1A所示物鏡的光學攝像的光學系統· 圖3A和圖3B是物鏡的高NA專用區域上衍射透鏡結構的放大剖面圖，其中圖3A表示第一個對比例子，而圖° 表示第一個實施例；回圖4是790 rrn波長光束入射到第一個實施例中物鏡上時光碟記錄層上的光點圖；圖5是790 rm波長光束入射到第一個實施例中物鏡上時球面像差的曲線圖；圖6A和圖6B是物鏡的高NA專用區域上衍射透鏡結構的放大剖面圖，其中圖6A表示第一個對比例子，而圖表示弟二個實施例；圖7是790 nm波長光束入射到第二個實施例中物鏡上時光碟記錄層上的光點圖；圖8是790 nm波長光束入射到第二個實施例中物鏡上時球面像差的曲線圖；圖9是790 nm波長光束入射到第二個實施例的物鏡上時感測器表面上的光點圖；圖10A、圖10B和圖10C分別是第三個實施例物鏡的正視圖、垂直剖面圖和放大視圖；圖11疋790 nm波長光束入射到第三個實施例中物鏡上本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} »c

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524990 A7 五、發明說明（21 ) 時光碟記錄層上的光點圖；圖12是790 nm波長光束入射到第時球面像差的曲線圖；圖13是7 9 0 nm波長光束入射到第上時光碟記錄層上的光點圖；及圖14是790 nm波長光束入射到第上時光碟記錄層上的光點圖。 .個實施例中物鏡上個對比例子中物鏡個對比例子中物鏡 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) — — — — — — — - — — — — — — — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

524990 、申請專利範圍光學攝像之物鏡，該物鏡把至少兩個不同波長層上，=括”兩種不同_度的光碟的記錄 ^斤射透鏡’其至少一個表面被分成共用區和高數值 ==’·低數值孔徑的光束傳輸通過共用區，這個區 =於具有低記錄密度的光碟是必要和充分的；而高數值一瓜的光束傳輸通過高數值孔徑專用區，這個區域對於有南冗錄密度的光碟僅是必要的，其中具有多個同心圓環區的衍射透鏡結構形成在至 ^逑局數值孔徑專用區，在各個同心圓環區之間的邊界處具有細微的臺階，且在前述高數值孔徑專用區形成的前迹衍射透鏡結構設計絲對應於有前述高⑽密度的光碟的波長上，使2級或大於2級衍射光的衍射效率為最大。 2. 如申請專利範圍第i項所述之物鏡，其中具有多個同心圓環區的衍射透鏡結構形成在前述共用區，在各個同心圓環^之間的邊界處具有細微的臺階，且在前述共用區形成的前述衍射透鏡結構使前述至少兩個波長前述光束的相同級次衍射效率為最大。 3. 如申請專利範圍帛！項所述之物鏡，其中在對應於前述具有高記錄密度的光碟的波長上，在前述高數值孔徑專用區形成的衍射透鏡結構的衍射效率為最大的衍射級次大於在前述共用區形成的前述衍射透鏡結構的衍射效率為最大的衍射級次。 4. 如申請專利範圍帛3項所述之物鏡，其中在前述共用區本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） λ ^一^--------訂---------^^_w-1 Ι4Π (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Η消費合作社印製 524990 六、申請專利範圍 I成的前述衍射透鏡結構使1 «ί射光的衍射效率為最 5. tl請翻範圍第1項所述之物鏡，其切述共用區是 >又有衍射透鏡結構的連續面。 6. 如/申請專利範圍第i項所述之物鏡，其中在前述高數值孔徑專用11形成的前述衍射透鏡結構的於前述具有高記錄密度的光碟的光束波長短。長比對應 7. -種用於光學攝像之物鏡，該物鏡把至少兩個不同波長 =光束f別會聚到至少兩種不同記錄密度的光碟的記錄層上’前述物鏡包括·· 折射透鏡，其至少-個表面被分成共用區和高數值 ^徑專用區；低數值孔徑的光束傳輸通過共用區，這個區域對於具有低記錄密度的光碟是必要和充分的；而高數值孔徑的光束傳輸通過高數值孔徑專用區，這個區: 對於具有高記錄密度的光碟僅是必要的， 3 其中具有多個同心圓環區的衍射透鏡結構形成在前述高數值孔徑專㈣，在各個同心圓環區之間的邊界處具有細微的臺階，且在前述高數值孔徑專用區形成的1 述衍射透鏡結構設計成在對應於前述具有高記錄密^ 光碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次與在對應於前述具有低記錄密度的光碟的波長上㈣效率為最=的扩射級次不同。 8. 如申請專利範圍第7項所述之物鏡，其中在對應於前述具有高記錄密度的光碟的波長上铺效率為最大的衍射本紙張尺度適用中關家標準（C^A4規格⑽χ 297公爱)_

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六、申請專利範圍級次高於在對應於前述具有低記錄密度的㈣的波長上竹射效率為最大的衍射級次。 9. 如申請專利範_ 8項所述之物鏡，其中在對應於前述具有两記錄密度的㈣的波長上衍射效率為最大的衍射級次是3級，而在對應於前述具有他錄錢的光碟的波長上衍射效率為最大的衍射級次是2級。 10. 如^請專利範圍帛7項所述之物鏡，其中具有多個同心圓裱區的衍射透鏡結構形成在前述共用區，在各個同心圓裱區之間的邊界處具有細微的臺階，在前述共用區上形成的前述衍射透鏡結構使前述至少兩個波長的前述光束的相同級衍射效率為最大。 11·如申請專利範圍第7項所述之物鏡，其中前述共用區是沒有衍射透鏡結構的連續面。 (請先閱讀背面之注意事項符填寫本丨丨—丨丨丨—訂·丨丨II丨丨丨· 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）