1297491 玖、發明說明： 本發明宣告南韓專利申請案號2002-52934之優先 權，此案在南韓智財局之申請日爲西元2002年9月3曰， 此案內容在此一倂做爲參考。 發明所屬之枝術領域 本發明是有關於一種透鏡與光學讀取頭，且特別是 有關於一種能修正由透鏡本身傾斜導致之波前誤差之透 鏡，將該透鏡當成物鏡（objective lens)之光學讀取頭與修 正波前誤差之方法。 先前技術 光學讀取與/或再生裝置可利用物鏡聚焦之光點以對 光碟片（爲一種光學資訊儲存媒介）記錄資料或再生資料。 在該光學讀取與/或再生裝置中，記錄容量取決於光點大 小。光點大小（S)有關於光波長（λ )與物鏡之數値孔徑 (numerical aperture ’ ΝΑ)，如等式 1 : S〇c λ /ΝΑ (1) 因此，可利用比如藍紫光雷射之短波長光源與ΝΑ0·6 以上的物鏡來縮小聚焦於光碟片上之光點以達高密度容 如果光碟片之傾斜角是β，光碟片之折射率是η ’光 碟片之厚度是d，物鏡的數値孔徑是ΝΑ，則光碟片傾斜 所造成之慧星像差(coma aberration)W31可表示於等式2 : (2) 光碟片之折射率與厚度代表光學媒介從光入射表面 至光碟片記錄表面間之折射率與厚度。 12169pif.doc/008 5 1297491 考慮等式2，當增加物鏡數値孔徑以得到高倍速光碟 片時，光碟片之傾斜容忍度可由減少光碟片之厚度而得 到。CD的厚度爲1.2mm，而數位多功能光碟片（DVD)的 厚度縮小爲〇.6mm。次世代DVD，稱爲高畫質DVD(HD-DVD)爲具20GB記錄容量之高密度光學資訊儲存媒介，且 其厚度可爲0.1mm。現已對高密度光學資訊儲存媒介進行 硏發，以及制定能儲存高畫質動態圖案之規格。對於CD， 物鏡的ΝΑ是0·45。對於DVD，物鏡的ΝΑ是0.6。對於 次世代DVD，物鏡的ΝΑ可能高於0.6，比如爲0.85。當 使用次世代DVD時，考慮到次世代DVD之記錄容量，係 使用能發出波長約405nm之藍紫光之藍紫光源。因此，當 硏發新規格的光學資訊儲存媒介時，對現有光學資訊儲存 媒介之相容性是重要因素。 比如，現有光碟片中之寫入一次式DVD-R與CD-R 之反射率會在某些波長下大幅減少，故而必需使用能發出 650nm波長與780nm之光之光源。故而，爲相容於現有 DVD-R與CD-R，次世代DVD之光學讀取頭必需採用能 發出不同波長的光之兩種或三種光源。 當採用能發出不同波長的光之複數光源之此種高相 容性光學讀取頭只使用單一物鏡時，會出現由波長差異與 光碟片厚度差異所導致之球面像差（spherical aberration)。 因此，必需使用校正元件，比如全像（holographic)光學元 件，來校正該球面像差。 比如，如果最佳化全像光學元件之係數使得405nm 波長之光繞射成第〇階繞射光而605nm波長之光繞射成第 12169pif.doc/008 6 1297491 1階繞射光以校正該球面像差，可校正由波長差異與光碟 片厚度差異所導致之球面像差。 然而，如第1圖，當使用全像光學元件以校正該球 面像差時，很難維持高光效率。 第1圖顯示光效率對以矽爲基本材質製造出之8階 光（blazed)型全像光學元件之全像樣式深度之關係圖。如 第1圖，如果全像樣式深度設成能在405nm波長下得到70% 以上的第0階光效率，則在再生DVD時，在650nm波長 下之第1階光效率只有約10%。 當設計具高NA，比如0.85之物鏡並製造成單一透鏡 時，需要先進技術。此外，難於製造出有高NA以適合於 HD-DVD與DVD及/或CD且具有如同DVD物鏡之長工作 距離之物鏡。 已知當使用藍紫光源與0.1mm厚光碟片時，物鏡需 要約0.66mm的工作距離。當利用適合於藍紫光源與0.1mm 厚光碟片之高ΝΑ之物鏡來聚焦650nm波長的DVD光與 405nm波長的CD光時，及因此在DVD與CD記錄表面上 形成光點時，其工作距離分別爲0.32mm與-0.03mm。亦 即，CD與物鏡會彼此相衝突。 因此，需要一種包括至少兩物鏡以相容於次世代DVD 與容量低於次世代之DVD及/或CD之光學讀取頭。在此 例中，可能會產生由組裝物鏡之誤差所導致之物鏡間傾 斜。* 在具兩物鏡之光學系統中，如果物鏡間有傾斜存在 的話，可調整某一物鏡之傾斜使其光學軸垂直於光碟片’ 12169pif.doc/008 7 1297491 而另一物鏡仍相對於光碟片爲傾斜的。 已知如果傾斜一物鏡，會產生波前誤差，特別是慧 星像差。因此，必需校正由本身傾斜所造成之波前誤差。 然而，現有物鏡無法在不使用額外元件的情況下校正波前 誤差。 如上，因爲現有物鏡無法在不使用額外元件的情況 下校正由傾斜造成的波前誤差，具單一物鏡之光學讀取頭 必需在組裝光學讀取頭過程中調整該單一物鏡之傾斜，如 果該單一物鏡是傾斜的話。 在具兩個上以物鏡之光學讀取頭中，因爲具不同記 錄密度之光碟片有不同厚度，對各透鏡需要不同工作距 離。因此，必需考量到所需工作距離間之差異，以避免短 工作距離物鏡相衝到光碟片。 該兩個以上的物鏡可安置於致動器上，且驅動於聚 焦方向及/或循軌方向上。因爲所需物鏡數量爲2個以上， 該致動器之架構會很複雜，且致動器之移動元件會變重。 發明內容 本發明觀點之一係提供一種根據本發明第一實施例 之光學讀取頭，其具有複數物鏡且設計成相容於具不同記 錄密度之數種光學資訊儲存媒介。 本發明另一觀點係提供一種根據本發明第二實施例 之光學讀取頭，其具有複數物鏡，至少一物鏡能校正由傾 斜造成之像差。 本發明另一觀點係提供一種根據本發明第三實施例 之光學讀取頭，考量到具不同記錄密度之複數種光學資訊 12169pif.doc/008 8 1297491 儲存媒介所需之工作距離之相異性而設計，使得具較短工 作距離之物鏡不會衝突於光碟片。 本發明另一觀點係提供一種根據本發明第四實施例 之光學讀取頭，其具有位於單一透鏡支架上之複數物鏡且 不會增加致動器之移動部份之重量。 本發明另一觀點係提供一種根據本發明第五實施例 之光學讀取頭，其包括使用能校正由傾斜所造成像差之透 鏡之一單一物鏡。 本發明另一觀點係提供一種透鏡，藉由調整光入射 至透鏡上之角度來校正由傾斜造成之像差。 本發明其他觀點及/或優點可由底下描述了解部份， 由底下描述點出部份或由實作本發明而學到。 根據本發明之觀點之一，提供一種具有複數物鏡之 光學讀取頭，其中該些物鏡之至少一物鏡架構成使得主要 由該些物鏡之該物鏡之傾斜產生之波前誤差類型相同於主 要由光入射至該些物鏡之該物鏡之一角度產生之波前誤差 類型。 該些物鏡包括：第一與第二物鏡。該第一物鏡聚焦 高密度記錄媒介之一入射光束以形成用於記錄及/或再生 資料於一高密度記錄媒介之一光點。該第二物鏡聚焦低密 度記錄媒介之一入射光束以形成用於記錄及/或再生資料 於一低密度記錄媒介之一光點。該光學讀取頭更包括：一 光源，發出具適合於該高密度記錄媒介之波長之一光束； 以及至少一光源，發出具適合於該低密度記錄媒介之波長 之一光束。 12169pif.doc/008 9 1297491 該第一物鏡具有一工作距離WDl，該第二物鏡具有 長於WD1之一工作距離WD2，該第一與第二物鏡使得該 第一物鏡與該記錄媒介間之間距D符合下列等式： D=WD \ + a 以及 a =|WD2-WDl|x (0.1-1.0)。 該第一物鏡比該第二物鏡較靠近該記錄媒介之內側 直徑。 該第一與第二物鏡沿著該記錄媒介之一徑向方向放 置。 該光學讀取頭更包括一致動器區，該致動器區包括： 其上安裝有該物鏡之一單一透鏡支架以及驅動該透鏡支架 之一磁性電路。 該磁性電路包括第一與第二磁性電路，該第一磁性 電路驅動該物鏡於一聚焦方向而該第二磁性電路驅動該物 鏡於一循軌方向。 根據本發明之另一觀點，提供一種相容於一高密度 記錄媒介與一低密度記錄媒介之光學讀取頭。該光學讀取 頭包括：一光源，發出具適合於一高密度記錄媒介之波長 之一光束；至少一光源，發出具適合於一低密度記錄媒介 之波長之一光束；一第一物鏡，聚焦該高密度記錄媒介之 該光束以形成用於記錄及/或再生資料於該高密度記錄媒 介之一光點；一第二物鏡，聚焦該低密度記錄媒介之該光 束以形成用於記錄及/或再生資料於該低密度記錄媒介之 一光點；以及一致動器，包括：一單一透鏡支架，具有第 一與第二安裝洞，當該第一與第二物鏡分別插入於該第一 12169pif.doc/008 10 1297491 與第二插入洞時，該第一與第二物鏡係位於不同高度，以 及〜磁性電路，驅動該透鏡支架。 該第一物鏡具有一工作距離WD1，該第二物鏡具有 長於WD1之一工作距離WD2，該第一與第二物鏡使得該 第〜物鏡與該記錄媒介間之間距D符合下列等式： D=WDl+a 以及 a =|WD2-WDl|x (0.1-1.0)。 該第一與第二物鏡當中至少一透鏡架構成使得，主 要由該物鏡傾斜產生之一波前誤差之類型相同於主要由光 入射在該物鏡上之一角度產生之一波前誤差之類型。 根據本發明第三實施例，提供一種相容於一高密度 記錄媒介與一低密度記錄媒介之光學讀取頭。該光學讀取 頭包括：一光源，發出具適合於一高密度記錄媒介之波長 之一光束；至少一光源，發出具適合於一低密度記錄媒介 之波長之一光束；一第一物鏡，具有適合於該高密度記錄 媒介之一局數値孔徑，聚焦該高密度記錄媒介之該光束以 形成用於記錄及/或再生資料於該高密度記錄媒介之一光 點，一桌一物鏡，聚焦該低密度記錄媒介之該光束以形成 用於記錄及/或再生資料於該低密度記錄媒介之一光點； 以及一致動器，包括：一單一透鏡支架，具有第一與第二 安裝洞，當該第一與第二物鏡分別插入於該第一與第二插 入洞時，該第一與第二物鏡係位於不同高度；以及一磁性 電路，驅動該透鏡支架；其中該磁性電路包括第一與第二 磁性電路，該第一磁性電路驅動該第一與第二物鏡於一聚 焦方向而該第二磁性電路驅動該第一與第二物鏡於一循軌 12169pif.doc/008 11 1297491 方向。 該高密度記錄媒介是記錄密度高於一 DVD之一次世 代DVD，以及該高密度記錄媒介之該光源發出適合於一次 世代DVD之一藍紫波長範圍內之一光束。 該低密度記錄媒介至少是DVD與CD當中之一，以 及該低密度記錄媒介之該光源至少是發出適合於一 DVD 之一紅波長範圍內之一光束之一 DVD光源以及發出適合 於一 CVD之一近紅外線波長範圍內之一光束之一 CD光 源當中之一。 根據本發明另一觀點，提供一種具有至少一光源與 一單一物鏡之光學讀取頭。該單一物鏡架構成使得，主要 由該物鏡傾斜產生之一波前誤差之類型相同於主要由入射 在該第二物鏡上之光之光學軸之一角度產生之一波前誤差 之類型。 該光源至少爲：發出適合於記錄密度高於DVD之高 密度記錄媒介之一藍紫波長範圍內之一光束之一第一光 源，發出適合於DVD之一紅波長範圍內之一光束之一第 二光源，以及發出適合於CD之一紅外線波長範圍內之一 光束之一第三光源之一；使得可使用一高密度記錄媒介， 一 DVD系列記錄媒介與一 CD系列記錄媒介之至少一記 錄媒介。 根據本發明另一觀點，提供一種透鏡，架構成使得 主要由該透鏡傾斜產生之一波前誤差之類型相同於主要由 入射在該透鏡上之光之光學軸之一角度產生之一波前誤差 之類型。 12169pif.doc/008 12 1297491 根據本發明另一觀點，提供一種光學讀取頭，包括： 一或多光學單元，各發出一光束；以及一或多物鏡，架構 成使得主要由該物鏡傾斜產生之一波前誤差之類型相同於 主要由入射在該一或多物鏡上之該一或多光束之光學軸之 一角度產生之一波前誤差之類型。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 實施方式： 現將詳細參考本發明實施例，其例係顯示於附圖中， 其中相似參考符號代表相似元件。參考附圖來描述實施 例，以解釋本發明。 現將參考附圖來描述根據本發明之設計成能校正由 傾斜造成之像差之透鏡，以及將該透鏡當成光學讀取頭內 至少一物鏡之一種光學讀取頭。 本發明實施例之光學讀取頭包括單一或複數物鏡， 各相容於次世代DVD系列光碟片（底下，稱爲次世代 DVD)，DVD系列光碟片（底下，稱爲DVD)，CD系列光 碟片（底下，稱爲CD)中之光碟片系列，或處理其他光碟片 系列。 現將描述包括複數物鏡之本發明實施例之光學讀取 頭。因爲可從包括複數物鏡之實施例之下列描述足夠推論 出包括單一物鏡之實施例之光學讀取頭，故不詳細描述或 顯示。 第2圖顯示根據本發明第一實施例之光學讀取頭之 12169pif.doc/008 13 1297491 光學架構圖。第3圖顯示當光束照射至不同厚度光碟片時， 第2圖之第一與第二物鏡45與41聚焦之路徑圖。 參考第2與3圖，在根據本發明第一實施例之光學 讀取頭中，次世代DVD的高密度光學系統與DVD與/或 CD的低密度光學系統使用與共享致動器40，以相容於具 不同記錄密度與不同厚度之複數光碟片。 本發明第一實施例之光學讀取頭包括：一光學單元’ 第一與第二物鏡45與41，以及該致動器40。該光學單元 向複數光碟片發出不同波長的光，各波長適合於各光碟 片「以及該光學單元接收該光碟片所反射之光以偵測資訊 信號及/或誤差信號。該第一與第二物鏡45與41聚焦入 射光束，使得入射光束以光點形式聚焦於複數光碟片之記 錄表面上。該致動器40驅動該第一與第二物鏡45與41 於聚焦及/或循軌方向上。 第2圖之本發明第一實施例之光學讀取頭使用反射 鏡37與35改變該光學單位所發出之光束路徑，傢4#光束 入射於該第一與第二物鏡45與41。然而，在不包括該反 射鏡37與35下，該光學單位所發出之光束可直接入射該 第一與第二物鏡45與41。 比如，該光學單位包括：第一與第二光學單位與 20，一第一光路徑改變器25，與第一與第二準直透鏡18 與23。該第一與第二光學單位10與20發出不同波長之光 束11a與21a，分別適合於一次世代DVDla與一 DVDlb， 此兩種光碟片有不同厚度；該第一與第二光學單位10與20 接收由一光碟片1所反射之第一與第二光束Ha與21a以 12169pif.doc/008 14 1297491 偵測資訊信號及/或誤差信號。該第一光路徑改變器25位 於該第二光學單位20與該第二物鏡41之間。該第一準直 透鏡18位於該第一光學單位10與次世代DVD之該反射 鏡37之間。該第二準直透鏡23位於該第二光學單位20 與該第一光路徑改變器25之間。 具此種架構之本發明第一實施例之光學讀取頭可相 容於CDlc，次世代DVDla與DVDlb。 如第2圖，該第一光學單位10比如爲一藍紫光源11， 一極化分光器13，一四分之一波板15，一光偵測器17與 一感測透鏡16，但不受限於此。該藍紫光源11發出具藍 紫波長（比如，405波長）之該第一光束11a，適合於該次世 代DVDla。根據該第一光束1 la之極性狀態，該極化分光 器13傳出或反射該第一光束11a。該四分之一波板15根 據該第一光束11a之波長而改變該第一光束11a之極性狀 態。該光偵測器Π接收該光碟片1反射之該第一光束11a 並從所接收之該第一光束Ua偵測資訊再生信號與/或誤差 信號。該感測透鏡16位於該極化分光器13與光偵測器17 之間。 該感測透鏡16可爲像散（antigmatism)透鏡，其利用 像散偵測法在入射之該第一光束11a內造成像散以偵測聚 焦_差信號。 爲控制該第一光源U之光輸出，該第一光學單位10 包括一監控光偵測器26以偵測從該第一光源11射出且被 該極化分光器13部份反射之該第一光束11a。該第一光學 單位10也可包括一聚光透鏡14，聚焦該極化分光器13反 12169pif.doc/008 15 1297491 射之該第一光束lla，使得該第一光束lla適當聚焦於該 監控光偵測器26上。 該第二光學單位20可爲該DVDlb適合之紅波長（比 如650nm波長）之全像光學模組。 該第三光學單位可爲該CDlc適合之近紅外線波長（比 如780nm波長）之全像光學模組。 已知全像光學模組包括：一光源，發出具既定波長（比 如，650mn或780nm波長）之光；一光偵測器，位於該光 源外側以接收被該光碟片1反射之光並從所接收之光偵測 資訊信號及/或誤差信號；以及一全像元件，直接傳輸從 該光源接收之大部份光束但將該光碟片1反射之光進行±1 階繞射，以射向該光偵測器。該全像光學模組更包括一光 柵，產生用於利用比如差動推拉（differential push-puU，dpp) 來偵測循軌誤差信號之副光束。 在包括光柵之全像光學模組中，光偵測器之架構中， 可利用dpp技術來偵測循軌誤差信號。不詳細描述與顯示 DVD之紅波長全像光學模組與CD之近紅外線波長全像光 學模組。 不同於在全像光學模組內包括該第二與第三光學單 位20與30，也可提供具獨立光源與獨立光偵測器之光學 架構。 該第一光學單位10可爲該次世代DVDla適合之藍 紫波長（比如405nm波長）之全像光學模組。 該第一光路徑改變器25位於該第二與第三光學單位 20與30以及該第二物鏡41之間，且將從該第二與第三光 12169pif.doc/008 16 1297491 學單位20與30發出之第二與第三光束21a與31a射向該 第二物鏡41，並將該光碟片1反射之第二與第三光束21a 與31a反射回該第二與第三光學單位20與30。該第一光 路徑改變器25可爲平板型分光器，具有能傳送第二光束 21a並反射第三光束31a之鏡面表面，但不受限於此。 該第一準直透鏡18位於該第一光學單位與該第 一物鏡45之間，並使得從該第一光學單位1〇發散射出之 該第一光束11a平行並將平行之該第一光束送至該第 一物鏡45。 如果該光學單位包括可使得該第一光束11&平行之該 第一準直透鏡18，該第一物鏡45設計成最適合於平行之 該第一光束11a 〇 該第二準直透鏡23位於該第二光學單位20與該第 一光路徑改變器25之間，並使得從該第二光學單位20發 散射出之該第二光束21a平行。 該第三準直透鏡33位於該第三光學單位30與該第 一光路徑改變器25之間，並使得從該第三光學單位30.發 散射出之該第三光束3 1 a平行。 如上述，本發明第一實施例之光學讀取頭包括該第 一，第二與第三準直透鏡18，23與33，以傳送平行光束 至該第一與第二物鏡45與41。然而，在本發明之光學讀 取頭中，至少可去除該第一，第二與第三準直透鏡18，23 與33,之一，或者至少一次世代DVDla，一 DVDlb與一 CDlc 之三種光學系統之一可爲有限光學系統，其中稍微收斂或 稍微發散之光束係入射至該第一及/或第二物鏡45及/或 12169pif.doc/008 17 1297491 41 〇 該光學單位也包括一監控光偵測器27 pm ζ /，位於該弟一 光路徑改變器25a外側，並監測從該第二及/或第三光學單 位、20及V或30射出之光量。 ~ 第2圖顯示根據本發明第一實施例之光學讀取頭之 光學架構圖。然而’要知道，根據本發明第〜嘗施例之光 學讀取頭並不受限於第2圖之光學單位。亦即胃根據本發 明第一實施例之光學讀取頭包括至少2個物鏡，且在本發 明技術精神範圍內，該光學單位可有多種架構。 該第一物鏡45設計成形成適合對在該次世代 DVDla ’該DVDlb與該CDlc當中有最高容量之該次世 代DVDla進行記錄及/或再生所用之光點。 當該第一光源11發出具藍紫波長（比如405nm)之一 第一光束1 la以及該次世代DVDla約0.1mm厚時，該第 一物鏡45可有0.85以上的高NA。 另，該第二物鏡41可設計成形成適合於有低容量光 碟片（亦即，該DVDlb與/或該CDlc)進行記錄及/或再生 所用之光點。 如第2圖，當本發明第一實施例之光學讀取頭相容 於該CDlc，該次世代DVDla，與該DVDlb時，該第二 物鏡41可針對該DVDlb進行最佳化也可相容於該CDlc 與該DVDlb。 另一方面，當本發明第一實施例之光學讀取頭相容 於該次世代DVDla與該DVDlb時，該第二物鏡41可針 對該DVDlb進行最佳化。 12169pif.doc/008 18 1297491 該第一物鏡41可爲針對該DVDlb進行最佳化之透 鏡，且比如具有兩個非球狀透鏡表面，但不受限於此，底 下將描述用於本發明第〜實施例中之透鏡。 該第二物鏡41之兩透鏡表面之一（比如，面對光學單 位之一透鏡表面）可部份或完全形成爲全像樣式(pattern)， 以符合DVD與CD之最佳光學性能，該第二物鏡4i比如 爲底下所描述之本發明第二實施例之透鏡，但不受限於 此。 在本發明第一實施例之光學讀取頭中，該第一與第 二物鏡45與41之至少一個物鏡係設計成使得通常因爲透 鏡傾斜導致之波前誤差與通常因入射光在透鏡上之角度所 導致之波前誤差可爲相同類型像差，比如慧星像差，但不 受限於此。 如上述’如果由透鏡傾斜導致之波前誤差相同於當 光以光束角（field angle)入射該透鏡時所導致之波前誤差， 藉由調整入射光在透鏡上之角度可校正因爲透鏡傾斜導致 之波前誤差。底下將描述能校正因透鏡所導致波前誤差之 根據本發明實施例之透鏡，以及其校正原則。_ 另一方面，如果傳統之DVD專用或繞射DVD/CD相 容物鏡有傾斜的話，通常會產生慧星像差。光以某一角度 入射至該傾斜之傳統物鏡，因而通常會產生像散。因此， 即使調整光在傳統物鏡上之入射角，仍無法校正由傳統物 鏡傾斜所導致之慧星像差。 然而，如下述，在本發明透鏡中，慧星像差通常是 因爲透鏡傾斜而產生，以及當光在透鏡上之入射角改變時 12169pif.doc/008 19 1297491 也會產生慧星像差。因此，調整光在傳統物鏡上之入射角 可校正由物鏡傾斜所導致之慧星像差。 此外’如下述，當慧星像差主要是因爲透鏡傾斜與 入射光傾斜而產生時，次產生的像差會像散於兩種情況 下。因此，因爲透鏡傾斜導致之波前誤差可藉由調整光的 入射角度而有效校正。 因此，如果本發明之此種透鏡當成低密度光碟片之 第二物鏡41，以及該第一物鏡45對光碟片之傾斜或本發 明第一實施例之具有該第一物鏡45之光學讀取頭之傾斜 可控制成使得該光學讀取頭適合於高密度光碟片的話；即 使如第4圖所示，因爲組裝誤差導致該第二物鏡41傾斜 於該第一物鏡45，仍可校正因第二物鏡41傾斜導致之波 前誤差。校正波前誤差可由如下過程：藉由將第二及/或 第三光學單位20及/或30移動於該第二及/或第三光束21a 及/或31a之行進光軸之垂直平面上，可控制該第二及/或 第三光束21a及/或31a在該第二物鏡41之入射角。 另外，本發明之透鏡可當成該第一物鏡45，以及第 二物鏡之傾斜或具該第二物鏡41之整個光學讀取頭之傾 斜可控制成使得該光學讀取頭適合於低密度光碟片。另 外，如果本發明透鏡當成第一與第二物鏡45與41，可省 略傾斜控制過程。 如上述，本發明第一實施例之光學讀取頭可校正由 物鏡45與41間之傾斜所造成之波前誤差。因此，如果物 鏡45與41傾斜且安裝於該致動器40上，在該第一與第 二物鏡45與41對該光碟片1沒有傾斜的情況下岢得到良 12169pif.doc/008 20 1297491 好再生信號。 在根據本發明實施例之光學讀取頭中，考慮到根據 光碟片類型所需之工作距離間之差異，該第一與第二物鏡 45與41可放置於該致動器40之一透鏡支架50的不同高 度上。特別是，該第一與第二物鏡45與41可如第5圖般 放置’以避免當放置該光碟片1及/或操作適合於低密度 光碟片之具長工作距離之該第二物鏡41時，適合於高密 度光碟片之具短工作距離之該第一物鏡45不會衝突於該 光碟片1，亦即要符合等式3 : WD2^ WD1 第一物鏡距離光碟片之基本距離=WDl+a 在此，a-|WD2-WDl|x (0/1-1.0) (3) 其中WD1代表第一物鏡45之工作距離而WD2代表 第二物鏡41之工作距離。亦即，較好是該第一物鏡45之 位置使得该弟一物鏡45離該光碟片1之基本距離大於該 第一物鏡45之工作距離。 該第一與第二物鏡45與41放置於R方向，有關於、 該光碟片1之徑向方向，因爲在光學記錄及/或再生裝置 中，光學讀取頭記錄及/或再生資訊信號時會移動於該光 碟片1之徑向方向上。 當該第一與第二物鏡45與41在該光碟片1之徑向 方向上彼此對準時，高密度光碟片之該第一物鏡45比低 密度光碟片之該第二物鏡41較靠近該光碟片1之內直徑， 以相容於現有可錄式DVD光碟盒（cartridge)。 同，當該第一與第二物鏡45與41在該光碟片1之 12169pif.doc/008 21 1297491 徑向方向上彼此對準時，使用本發明光學讀取頭之光學記 錄及/或再生裝置包括一主軸馬達19,小於現有的主軸馬 達’可旋轉該光碟片1且因而利用靠近該光碟片1之外直 徑之該第二物鏡41來從該DVDlb及/或CDlc之最內側讀 出資料。 另，當該第一與第二物鏡45與41在該光碟片1之 徑向方向上彼此對準時，該第一與第二物鏡45與41以及 該主軸馬達19皆要對準以等化在光學讀取頭之內側與外 側處之循軌信號之相位。 在此，該第一與第二物鏡45與41之架構方向不受限 於該光碟片1之徑向方向。 比如，本發明光學讀取頭包括一軸型致動器，且該 第一與第二物鏡45與41可以切換方式位於適當位置上。 當然，即使使用軸型致動器，仍可使得該第一與第二物鏡 45與41對該光碟片1間之各別距離符合於等式3。 該致動器40可爲2軸驅動裝置，其包括可安置具不 同工作距離之該第一與第二物鏡45與41之一移動部份。 該移動部份可獨立移動於光之軸方向及該光碟片1之徑向 方向，亦即，聚焦與循軌方向。另外，該致動器40可爲3 軸驅動裝置，能控制其傾斜。 在第2圖之光學讀取頭中，該致動器40可爲單一致 動器，其中該第一與第二物鏡45與41安置於該單一透鏡 支架50內。另外，根據本發明第一實施例之光學讀取頭 也可包括兩個致動器，以分別在其上安置該第一與第二物 鏡45與41且可獨立驅動之。 12169pif.doc/008 22 1297491 第6圖顯示根據本發明第一實施例之光學讀取頭所 用之致動器40之立體圖。第7圖是第6圖之俯視圖。第8 圖是第6圖之透鏡支架50之立體圖。第9圖是沿著第8 圖之線IX-IX所得之剖面圖。 第6〜8圖中之該致動器之架構中之該第一與第二物 鏡45與41安裝於一單一透鏡支架50上。 特別是，本發明第一實施例之光學讀取頭所用之致 動器40包括··一底座60，一支架61固定至該底座，該單 =透鏡支架50具有可安裝具不同工作距離之該第一與第 一物鏡45與41之複數安裝洞51與55 ; —支撐元件（懸 架）63 ’ 一端固定至該透鏡支架50而另一端固定至該支架 61以移勳式支撐該透鏡支架50 ;以及一磁性電路，驅動 該透鏡支架5〇於聚焦與循軌方向上。 如果本發明之光學讀取頭包括具不同工作距離之至 少三個物鏡以及記錄及/或再生具不同記錄密度之至少三 種類型光碟片，該些物鏡可安裝於該透鏡支架50上。 該透鏡支架50係安裝成使得，該第一與第二物鏡45 與41對準於光碟片之徑向方向上，亦即R方向，因爲在 光碟機中’光學讀取頭記錄及/或再生資訊信號時會移動 於該光碟片1之徑向方向上。 該透鏡支架50使得，高密度光碟片之該第一物鏡45 比低密度光碟片之該第二物鏡41較靠近該光碟片1之內 直徑。 如果本發明第一實施例之光學讀取領所用之致動器 40之架構中，該物鏡45與41安置於該透鏡支架50上， 12169pif.doc/008 23 1297491 如第8圖所示，該透鏡支架50具有分別可安裝該第一與 弟~物纟見45與41之女裝洞51與55。在此，該透鏡支架 50內之安裝洞之數量相同於要安裝之物鏡數量。 比如，該第一與第二物鏡45與41對準於R方向。 考量該第一與第二物鏡45與41之工作距離之差異，安裝 洞51與55係使得該第一與第二物鏡45與41安裝於不同 高度上，如第8與9圖。 特別是，一安裝凸出物55a係形成於該第一安裝洞55 內’高度相同或接近於面對該光碟片1之該透鏡支架50 之上表面，以安裝具短工作距離之適合於高密度光碟片之 該第一物鏡45。 一安裝凸出物51a係形成於該第二安裝洞51內，高 度遠低於面對該光碟片1之該透鏡支架50之上表面，以 安裝具長工作距離之適合於低密度光碟片之該第二物鏡 41 〇 該第一與該第二安裝洞55與51係形成使得安裝該 第一與第二物鏡45與41以符合等式3，以避免當初始載 入光碟片且操作具長工作距離之該第二物鏡41時，具短 工作距離之該第一物鏡45衝突(干擾)於光碟片。 回到第6與7圖，該磁性電路分成：一第一磁性電 路81，驅動該第一與第二物鏡45與41於聚焦方向；以及 一第二磁性電路85，驅動該第一與第二物鏡45與41於循 軌方向。因此，可減輕移動部份之重量。 該第一與第二磁性電路81與85安裝於該透鏡支架50 之同一側上（較好是，平行於R方向之側邊上）。 12169pif.doc/008 24 1297491 當已安裝該第一與第二物鏡45與41於該透鏡支架50 上時，該移動部份包括該透鏡支架5〇，該第一與第二物鏡 45與41以及比如安裝於該透鏡支架5〇內之該磁性電路之 聚焦與循軌線圏83與87之元件，但不受限於此。 該第一磁性電路81包括該聚焦線圈83與一聚焦磁 鐵82。 該聚焦線圈83安裝於該r方向上之該透鏡支架50 之兩側面上，而該聚焦磁鐵82安裝於該底座60上以面對 該聚焦線圏83 〇 如第10圖’ g亥聚焦磁鐵82爲雙極磁化極性磁鐵， 而該聚焦線圈83爲長方型，其長邊位於該聚焦磁鐵82之 N極與S極部份82a與82b上。然而，要知道該聚焦磁鐵 82與該聚焦線圈83可有其他架構。 在此例中，如第11A與11B圖，該聚焦線圈83之長 邊當成有助於產生電磁力之有效聚焦線圈。如上述，如果 長方形之該聚焦線圈83之兩長邊當成有效聚焦線圈，安 裝於該致動器之該移動部份內之該聚焦線圈83之總長度 可縮減。 當該聚焦fe鐵82之]sj極部份82a位於該S極部份82b 之上方以及一磁通量從N極部份82a以離開紙張方向流出 的話，如果如第11A圖，電流爲逆時針方向，根據弗林明 左手定則（Fleming's left hand)，該聚焦線圈83之兩長邊 會受力以在F方向上朝上移動。相反地，如果如第hb圖， 電流爲順時針方向，根據弗林明左手定則，該聚焦線圈83 之兩長邊會受力以在F方向上朝下移動。 12169pif.doc/008 25 1297491 因此，藉由調整施加至該聚焦線圏83之電流極性與 大小，可控制在聚焦方向上之安裝該第一與第二物鏡45 與41之該透鏡支架50之位置。 回到第6與7圖，該第二磁性電路85包括一循軌線 圈87與一循軌磁鐵86。 該循軌線圏87安裝於該透鏡支架50之側面上，且 該循軌磁鐵86安裝於該底座60上以面對該循軌線圈87。 如第12圖，該循軌磁鐵86爲在R方向上之雙極磁 化極性磁鐵，而該循軌線圈87爲長方型，其長邊位於該 循軌磁鐵86之N極與S極部份86a與86b上。在此例中， 如第13A與13B圖，該循軌線圈87之長邊當成有助於產 生電磁力之有效聚焦線圏。 如上述，如果長方形之該循軌線圏87之兩長邊當成 有效聚焦線圈，安裝於該致動器之該移動部份內之該循@ 線圈87之總長度可縮減。 當該循軌磁鐵86之N極部份86a位於該S極部份86b 之左方以及一磁通量從N極部份86a以離開紙張的方向流 出的話，如果如第UA圖，電流爲逆時針方向，該循軌，線 圈87之兩長邊會受力以在F方向上朝向移動。相反士也， 如果如第13B圖，電流爲順時針方向，該循軌線圈87之 兩長邊會受力以在F方向上朝右移動。 因此’藉由S周整施加至該循軌線圈8 7之電流極丨生g 大小，可控制在循軌方向上之安裝有該第一與第二物鏡C 與41之該透鏡支架50之位置。 另，如第14圖，該循軌磁鐵86可爲在r方向上之 12169pif.doc/008 26 1297491 三極性磁鐵。在此例下，形成一對循軌線圈87，使得其長 邊排列於該三極磁鐵之N極部份86a與S極部份86b上。 在如第14圖之該三極磁鐵86與兩個循軌線圏87之 架構中，根據電流方向之該循軌線圈87受力方向可從第 ΠA與13B圖推斷出，故不詳細描述之。 因此，架構如上之該磁性電路可增加有效聚焦線圈 與有效循軌線圈之長度，因而可減少該聚焦線圏83與該 循軌線圈87之總長度。因此，可減輕移動部份之重量。 回到第6與7圖，該致動器40更包括內部與外部軛 鐵88與89，其引導由聚焦磁鐵82產生之磁通量且增加有 效fe場之強度以產生在聚焦方向上之驅動力。 第15圖顯示第6圖之聚焦磁鐵82與用於引導該聚 焦磁鐵82所產生之磁通量之第6圖之內部與外部軛鐵88 與89之立體圖。根據使用相同於該底座6〇之材質，內部 與外部軛鐵88與89可合倂於該底座60內。該致動器4〇 可只包括內部與外部軛鐵88與89之一以引導該聚焦磁鐵 82所產生之磁通量。 當該致動器40包括內部與外部轆鐵88與89時，該 聚焦磁鐵U安裝於該外部軛鐵89之面對該透鏡支架之側 邊上，而該內部軛鐵88位於該聚焦線圏83與該透鏡支架 50中央之間。 、 在此例下，如第8圖，該透鏡支架5〇更包括一插入 洞91，該內部軛鐵88插入於該涧91內。 如第6與15圖，該內部軛鐵88可當成安裝該第二 磁性電路85之該循軌磁鐵86之底座。該循軌磁鐵86安. 12169pif.doc/008 27 1297491 裝於該內部軛鐵88之側邊區上，面對著該透鏡支架50中 央。該循軌線圈87安裝於該透鏡支架50內，使得該循軌 線圈87面對著該插入洞91內之該循軌磁鐵86。 如上述，如果該致動器40包括內部與外部軛鐵88 與89，該內部軛鐵88當成安裝該循軌磁鐵86之底座而該 循軌線圈87安裝於該插入洞91之側邊區上，面對著該透 鏡支架50中央；該插入洞91之大小使得該透鏡支架在聚 焦與循軌方向上之移動不會被該內部軛鐵88，該循軌磁鐵 86與該插入洞91內之該循軌線圈87影響。當該透鏡支架 50嚴重偏離於所需位置時，該透鏡支架5〇被插入於插入 洞91內之該內部軛鐵88抓住，以限制其移動。因此’該 內部軛鐵88可引導該透鏡支架50之移動。 如參考第6與15圖之以上描述，如果包括內部與外 部軛鐵88與89以最大化有效磁場之強度，在聚焦方向上 磁化成兩極之一極性磁鐵係當成該聚焦磁鐵82 ’以及胃聚 焦線圈83爲長方型使得其長邊排列於該聚焦磁鐵82 & N 極與S極部份上，可縮減產生所需磁驅動力之該聚焦線掘 83之長度與跟該長度有關之體積。 另，如果在R方向上磁化成兩或三極之一極性磁鐵 係當成該循軌磁鐵86，以及該循軌線圈87爲長方组使‘ 其長邊排列於該循軌磁鐵86之N極與S極部份上’可縮 減產生所需磁驅動力之該循軌線圈87之長度與跟該胃度 有關之體積。因此，如果磁性電路架構成使得極性5兹胃當 成該聚焦與循軌磁鐵82與86，可大大地減輕該移動部份 之重量。 12169pif.doc/008 28 1297491 加在該致動器4〇中，兩物鏡45與41係安裝於該透鏡 支木50上。因此，安裝於該致動器4〇之該透緣支架 上之一物鏡會重於只安裝單一物鏡於一透鏡支架之一般致 =益。然而，在該致動器4〇中，該磁性電路分成驅動物 鏡於聚焦方向之一第一磁性電路81與驅動物鏡於循軌方 向之一第一磁性電路85，而極性磁鐵當成該聚焦與循軌磁 ^。因1¾，相比於一般致動器，該致動器4〇可減輕磁性 電路81與85之元件（比如，聚焦與循軌線圏83與87)之 重量以及包fc於該移動部份內之元件，以及能提供驅動物 鏡於聚焦與循軌方向之高電磁力。 因此’雖然具此種架構之該致動器4〇之該移動部份 重於只安裝單一物鏡於一透鏡支架之一般致動器，仍可避 免靈敏度之降低。 甚至’該致動器40之該移動部份之重量可輕於只安 裝單一物鏡於一透鏡支架之一般致動器。 如上述，爲相容地記錄/再生資料於具不同記錄密度 之至少兩種光碟片，根據本發明第一實施例之光學讀取頭 可包括有該第一與第二物鏡45與41安裝於該單一透鏡支 架50上之該致動器40。 該致動器40只是可應用至本發明第一實施例之光學 讀取頭之具單一透鏡支架之該致動器之一例，故其架構可 改變成其他形式。 該致動器40不只可應用至本發明第一實施例之光學 讀取頭’也可應用至記錄及/或再生資料於具不同密度之 兩種光碟片（比如次世代DVD與DVD)或記錄及/或再生資 12169pif.doc/008 29 1297491 料於三種以上光碟片（比如次世代DVD與DVD)之各種光 學讀取頭。 現將參考設計條件來詳細描述用於本發明第一與第 二實施例中之透鏡，其可控制光入射於透鏡之角度（亦即 光束角）來校正由透鏡傾斜所造成之波前誤差（亦即慧生像 差）。 用於DVD光學讀取頭中之傳統DVD物鏡可具有如 表1之設計資料。表1顯示一般DVD物鏡，設計成對於 650nm波長之光，具有0.60NA與2.33mm聚距。 表1 表面 曲率半徑(mm) 厚度/間距 (mm) 材質(玻璃） 物體表面 無限 無限 S1(停止） 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 S2(非球狀表 面1) 1.524698 1.200000 BaCD5 HOYA K ： -0.999516 A ： 0.196897E-01 B ： 0.244383E-02 C : -.122518E-02 D : 0.665700E -03 E，F，G，H : 0.000000E+00 S3(非球狀表 面2) -9.329718 〇.〇〇〇〇〇〇 Κ ： -126.613634 A : 0.121802Ε-01 B : '885067Ε-02 C ： 0.566035E-02 D ： -.117224E -02 E，F，G，H : 0.000000E+00 S4 無限 1.273350 S5 無限 0.600000 “CG，， S6 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 影像表面 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 12169pif.doc/008 30 1297491 在表1與底下之表中，BaCD5_HOYA是用於形成物 鏡之光學材質，在650nm波長下有1.586422的折射率而 在780nm波長下有1.582509的折射率。另，”CG”是位於 光入射表面與光碟片記錄表面間之光學材質，在650mn波 長下有1J81922的折射率而在780nm波長下有1·575091 的折射率。 如果從非球狀表面之最頂端深度爲ζ的話，透鏡非球 狀表面之非球狀表面方程式爲顯示於等式4 : ζ= —~+ Ah4 + Bhb + Ch% + Ζ)Λ10 + Eh12 + FhXA + Gh16 -f i/Λ18 + Jh20 1 + ~~ (1 + K)c2h2 (4) 其中h代表距離光學軸之高度，c代表曲率’ K代表 圓錐係數，而A〜J爲非球狀係數。 第16圖顯示由具表1之設計資料之一 DVD傳統物 鏡121，所形成之光路徑。該DVD傳統物鏡12Γ，利用表 1之設計資料設計而成且產生第6圖之光路徑，相對於DVD 傳統物鏡121，之影像表面上之影像高度，具有如第17A圖 之波前誤差。另，該DVD傳統物鏡12Γ相對於該DVD傳 統物鏡121，之傾斜，具有如第17B圖之波前誤差。 在第17A與17B圖中，縱軸上之WEFrms(l )代表了 表示成波長單位λ之波前誤差（WFE)之方均根値（rms)。 另，AS代表像散，COMA代表慧星像差，SA代表球狀像 差而RMS代表AS，COMA與SA之rms ’亦即 yjAS2 + COMA2 + SAJ ° 由第ΠΑ與17B圖可看出，在第16圖之DVD傳統 12169pif.doc/008 31 1297491 牛勿鏡121，中，像散主要產生於當影像表面上之影像高度隨 著光入射角而改變時，而慧星像差主要產生於當DVD傳 統物鏡121，之傾斜改變時。 因此，在使用DVD傳統物鏡121，之光學讀取頭中， 藉由調整光入射到DVD傳統物鏡121，之角度仍無法校正 由DVD傳統物鏡121，傾斜所造成之波前誤差。檢查第18A 與18B圖之像差圖可看出波前誤差校正之不足。 在第2圖之光學讀取頭中，當DVD傳統物鏡121，當 成DVD/CD之第二物鏡41時，以及該第一與第二物鏡45 與41安裝於該致動器之該透鏡支架5〇上使得該第二物鏡 41對適合次世代DVD之該第一物鏡45傾斜〇·5度時，如 果傾斜該光學讀取頭或該致動器40以針對高密度光碟片 進行最佳化，該第二物鏡41對該DVDlb及/或該CDlc傾 斜〇·5度。在此例中，該第二物鏡41產生0.0514 λ rms之 波前誤差。 即使該DVDlb及/或該CDlc之光源，亦即，第2圖 之該第二及/或第三光源20與30移動於垂直於光前進方 向之平面上，使得該第二及/或第三光束21a與31a入射於 g亥弟一物鏡41之光軸傾斜0· 16度，該第二物鏡41內所出 現之波前誤差並不會減少太多，且爲〇.〇498 λ rms 〇這是 因爲波則誤差枚正不能只專注在校正慧星像差上，因爲由 透鏡傾斜而在DVD傳統物鏡12Γ中之主要像差是慧星像 差’但由場特徵所導致之主要像差則是像散。 第18A圖顯示當有0·0514 λ rms的波前誤差出現時之 像差圖；以及第18B圖顯不當有0.0498 λ rms的波前誤差 12169pif.doc/008 32 1297491 出現時之像差圖。如第18A與18B圖，在一.般DVD物鏡 中，即使調整光之光學軸入射透鏡之傾斜角度，仍無法校 正由透鏡傾斜所造成之波前誤差。 然而，由透鏡傾斜造成之波前誤差'可利用根據本發 明第一實施例之透鏡121而校正，該透鏡121利用表2之 設計資料設計而成且產生第19圖之光路徑。 表2遲示根據本發明實施例且用於本發明第一實施 例內之透鏡設計資料，而第19圖顯示根據本發明第一實 施例之利用表2設計資料設計出之透鏡所形成之光路徑。 表2顯示根據本發明第一實施例之透鏡，其設計成在65〇nm 波長下具有0.6NA與2.33mm焦距，如同傳統DVD物鏡 般0 , 12169pif.doc/008 33 1297491 表2 表面 曲率半徑(mm) 厚度/間距 (mm) 材質(玻璃） 物體表面 無限 無限 S1(停止） 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 S2(非球狀表 面1) 1.586692 1.200000 BaCD5_HOYA K : -1,050762 A ： 0.179839E-01 B ： 0.168845E-02 C : -.855002E-03 D : 0.459887E -03 E，F，G，H : 0.000000E+00 S3(非球狀表 面2) -7.088948 〇.〇〇〇〇〇〇 Κ : -50.444343 A ： 0.134310E-01 B ： -.858406E-02 C ： 0.475662E-02 D ： -.912611E -02 E，F，G，H : 0.000000E+00 S4 無限 1.299557 S5 無限 0.600000 “CG” S6 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 影像表面 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 第19圖顯示根據本發明實施例及用於本發明第一實 施例之利用表2設計資料設計出之透鏡所形成之光路徑。 如表2，根據本發明第一實施例之透鏡包括兩個非球狀表 面。根據本發明第一實施例之透鏡121，利用表2設計資 料設計出且產生第19圖之光路徑，其具有關於該透鏡121 之影像表面上之影像高度之波前誤差，如第20A圖所示， 12169pif.doc/008 34 1297491 該高度隨著光入射角度而改變。另，關於該透鏡m之傾 斜，該透鏡121具有如第20B圖所示之波前誤差。 由第20A與第20B圖可看出，在根據本發明實施例 及用於本發明第一實施例之透鏡121中，慧星像差主要相 P#於影像表面上之影像高度之變化而產生，而慧星像差也 會相關於透鏡12 1之傾斜變化而產生。因此，在根據本發 明第一實施例之使用該透鏡121之光學讀取頭中，.由該透 鏡121傾斜所造成之波前誤差可藉由調整光入射至該透鏡 121之角度而消除或減少，使得慧星像差產生方向相反於
由透鏡傾斜所導致之慧星像差。所得之波前誤差可由第 21A與21B圖之像差圖而得知Z 在第2圖之光學讀取頭中，當根據本發明實施例及 用於本發明第一實施例之透鏡121當成該DVDlb/CDlc之 該第二物鏡41以及·該第一與第二物鏡45與41安裝於該 致動器40之該透鏡支架50上，使得該第二物鏡41對適 合局幣度光碟片之該桌一物鏡45傾斜〇·5度時，如果傾斜 本發明第一實施例之光學讀取頭或該致動器4〇以針對該 次世次DVD進行最佳化，該第二物鏡41對該DVDlb傾 斜〇·5度。在此例中，該第二物鏡41，其爲根據本發明實 施例及用於本發明第一實施例之透鏡，相對於該DVDlb 產生0.0890 λ rms的波前誤差。 如果光源，亦即第2個之該第二光學單元2〇，移動 於垂直於光行進方向之一平面上，使得入射該第二物鏡41 之第一光束21a之光軸傾斜〇·98度，該第二物鏡41內所 產生之波前誤差會大幅減少至〇.〇l1(Urms。這是因爲校 12169pif.doc/008 35 1297491 正波前誤差可進行減少養星像差或像散之方向上，因爲根 據本發明實施例及用於本發明第一實施例之透鏡係形成使 得由透鏡傾斜造成之主要像差相同於由場特徵造成之主要 像差。 . 第21A圖顯示當有0.0890 λ rms的波前誤差出現時之 像差圖，以及弟21B圖顯不當有o.oiio Arms的波前誤差 出現日寸之像差Η。如弟21A與21B圖，在根據本發明嘗 施例及用於本發明第一實施例之透鏡中，由透鏡傾斜造成 之波前誤差可曲調整光對透鏡之入射角度而校正。 第22圖與示利用本發明透鏡來減少波前誤差以改良 光學系統（比如光學讀取頭）之性能限度之圖式。在利用傳 統DVD物鏡做組裝之光學讀取頭中，即使校正由物鏡傾 斜造成之波前誤差，仍存在著0.0498 λ rms的高像差。因 爲一般用於光學讀取頭中之光學系統所允許之馬瑞可 (Marechal)標準是0.〇7〇Arms，容忍度很低，亦即±0.55 // m。因此，使用傳統ErVD物鏡之光學讀取頭之性能將因爲 傳統DVD物鏡之散焦（defocus)而下降。 然而，在根據本發明第一實施例之光學讀取頭中， 其包括具O.OllOArms之由實施例透鏡當成該第二物鏡 41，容忍度延伸至±0.8// m。因此，可大幅增加光.學讀取 頭之性能限度，以及可減少因物鏡散焦導致之性能下降。 如上述，根據本發明實施例之透鏡包括兩個非球狀 表面，且針對0.6mm厚的光碟片、具0.6NA的透鏡與650nm 波長之光爲最佳化。因此，根據本發明實施例且用於本發 明第一實施例之透鏡可藉由調整光入射在透鏡上之入射角 12169pif.doc/008 36 1297491 而校正由本身傾斜所導致之波前誤差。然而’根據本發明 實施例之透鏡可設計成不同於上述規格。 如果稂據本發明實施例且用於本發明-第一實施例之 透鏡當成該第二物鏡41，可校正當該第二物鏡41對該 DVDlb有傾斜時所產生之波前誤差。相似地，如果根據本 發明實施例之透鏡針對該CDlc有最佳化且當成該第二物 鏡41，可校正當該第二物鏡41對該CDlc有傾斜時所產 生之波前誤差。 ' 表3顯示傳統繞射型DVD/CD相容物鏡之設計資料， 其中兩個透鏡表面爲非球狀表面而一全像樣式形成於面對 光源之透鏡表面上。在表3中，該傳統DVD/CD相容物鏡 設計成在650nm波長之DVD光下有0·60ΝΑ與2.33mm焦 距，以及在780nm波長之CD光下有0·50ΝΑ與2.35mm 焦距。 12169pif.doc/008 37 1297491 表3 表面 曲率半徑(mm) 厚度/間距 (mm) 材質(玻璃） 物體表面 無限 無限 S1(停止） 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 S2(非球狀表 1.489049 1.200000 BaCD5_HOYA 面1) K ： -6.2832E-01 A ： -2.6445E-03 B : 7.7541E-04 C : 1.1013E-03 D : -8.4846E -04 E，F，G，Η ·· 0.000000E+00 Cl : 2.1692Ε-03 C2 : -4.7550E-03 C3 : -4.0057E-04 C4 : -2.3991E-04 S3(非球狀表 -10.419496 〇.〇〇〇〇〇〇 面2) K ： 51.942613 A ： 0.279262E-01 B ： 0.963886E-02 C ： -.122410E-01 D ： 0.389081E -02 E，F，G，Η : 〇.〇〇〇〇〇〇E+00 S4 無限 1.263520 0.89977 S5 無限 0.600000 “CG，， 1.200000 S6 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 影像表面 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 在表3與底下表4中，代表S4或S5表面與下一表 面間之間距或厚度之上値與下値分別有關於DVD與CD。 12169pif.doc/008 38 1297491 另，面對物體表面之該透鏡表面S2可爲上方形成有 全像樣式之非球狀透鏡，而Cl，C2，C3與C4代表功率 係數。當全像之相位係數表示成循環對稱式時，其可表示 於等式5 : φ=^Σ^2η (5) Λ η 其中Φ代表相位差，Cn代表功率係數，r代表極座 標。表面S2爲上方形成有全像樣式之非球狀透鏡，而表3 顯示傳統DVD/CD相容物鏡之設計資料，使得全像樣式形 成於面對物體表面之透鏡表面上。利用表3的設計資料， 上方形成有全像樣式之表面S2可將光繞射於第1階。 在傳統第1階繞小DVD/CD物鏡中，其中兩非球狀 表面與一全像樣式係形成於面對著利用表3設計資料之一 物體表面之透鏡表面上，關於影像高度之波前誤差與亂於 物鏡傾斜之波前誤差係顯示於第23A與23B圖以及第24A 與24B圖。 弟23A與23B圖顯不在DVD(650nm波長，0.6NA與 0.6mm厚度)下，有關於傳統繞射DVD/CD物鏡之影像高 度之波前誤差，以及有關於物鏡傾斜之波前誤差。’ 第24A與24B圖顯示在CD(400nm波長，0.5NA與 1.2mm厚度)下’有關於傳統繞射型DVD/CD物鏡之影像 高度變動之波前誤差，以及有關於傳統物鏡傾斜之波前誤 差。 如第23A與23B圖，在傳統繞射DVD/CD物鏡中， 產生像散的主要原因是影像高度變動，而產生慧星像差的 12169pif.doc/008 39 1297491 主要原因是物鏡傾斜變動。因此，當處理DVD時’無法 適當地校正由物鏡傾斜導致之波前誤差。 如第24A與24B圖，當處理CD時，產生慧星像差 的主要原因是影像高度變動與繞射DVD/CD物鏡傾斜變 動。因此，藉由將CD光源移動於垂直於光軸之平面上以 改變具780nm波長之光在傳統繞射DVD/CD物鏡上之入 射角，可校正由透鏡傾斜造成之慧星像差。 表4顯示用於設計本發明第二實施例之繞射DVD/CD 相容物鏡之設計資料，使得全像樣式形成於面對光源之透 鏡表面上。相似於由表3設計資料設計而成之繞射DVD/CD 相容物鏡，本發明之繞射DVD/CD相容物鏡設計成，在 650nm波長之DVD光下具有0..60NA與2.33mm焦距以及 在780nm波長之CD光下具有0.50NA與2.35mm焦距。 12169pif.doc/008 40 1297491 表4 表面 曲率半徑(mm) 厚度/間距 (mm) 材質(玻璃） 物體表面 無限 無限 S1(停止） 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 S2(非球狀表 1.510297 1.200000 BaCD5_HOYA 面1) K ： -1.0985E+00 A ： 1.5027E-02 B ： 4.6399E-04 C ： -5.0007E-04 D ·· -1.0158E —04 E，F，G，Η : 〇.〇〇〇〇〇〇E+00 Cl ： 2.2030E-03 C2 ： -4.6825E-03 C3 : -4.9820E-04 C4 : -1.4118E-04 C5 ： -1.6806E- 05 S3(非球狀表 -9.184683 〇.〇〇〇〇〇〇 面2) K ： -5.632838 A ： 0.276541E-01 B ： -.132079E-01 C ： 0.400124E-02 D ·· '554176E-03 E，F，G，H : 〇.〇〇〇〇〇〇E+00 S4 無限 1.27366 0.91002 S5 無限 0.600000 “CG，， 1.200000 S6 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 影像表面 無限 〇.〇〇〇〇〇〇 在表4中，面對物體表面之該透鏡表面S2爲一非球 12169pif.doc/008 41 1297491 狀見表面’其中形成有全像樣式；而C1，C2，C3，C4 與C5代表功率係數。相似於具表v設計資料之傳統繞射 DVD/CD物鏡，根據本發明之繞射_㈣表4而設計， 使知一全像t永式形成於面對物體表面之透鏡表面上。 在根據本發明實施例之第1階繞射透鏡中，其中兩 非球狀表面與一全像樣式係形成於面對著利用表4設計資 料之一物體表面之透鏡表面上，關於影像高度變動之波前. 誤差與關於物鏡傾斜之波前誤差係顯示於第25A與25B i以及第26A與26B圖。 ‘ 第25A與25B圖顯示在DVD(650nm波長，0.6NA與 0.6mm厚度)下，有關於本發明實施例之繞射透鏡之影寧 高度變動之波前誤差，以及有關於本發明實施例之繞射透 鏡傾斜之波前誤差。 / 第26A與26B圖顯示在CD(400nm波長，0.5NA與 l.2mm厚度）下’有關於本發明實施例之繞射透鏡之影像 高度變動之波前誤差，以及有關於本發明實施例之繞射透 鏡傾斜之波前誤差圖。 如第25A與25B圖，在根據本發明實施例之繞射透 鏡中，產生慧星像差的主要原因是影像高度變動，而另一 個產生慧星像差的主要原因是透鏡傾斜變動。因此，調整 光在繞射透鏡上之入射角可去除或減少由透鏡傾斜造成之 波前誤差，使得慧星像差產生於相反於由透鏡傾斜造成之 慧星像差之方向。 如第26A與26B圖，當處理CD時，產生慧星像差 的主要原因是影像高度變動與繞射DVD/CD物鏡傾斜變 12169pif.doc/008 42 1297491 動。因此’藉由控制780nm波長之光在該繞射透鏡上之入 射角，可校正由透鏡傾斜造成之慧星像差。 在第2圖之光學讀取頭中，當適合DVDlb及/或cDlc 之該第一物鏡41安裝於該致動器4〇之該透鏡支架上 以相對於適合次世代DVDla之該第一物鏡45之光學軸傾 斜0.5度以/及根據本發明實施例且用於本發明第二實施例 中之該繞射透鏡或該傳統繞射DVD/CE)物鏡當成適合於 DVDlb及/或CDlc之該第二物鏡41時，由透鏡傾斜造成 且無法被校正之波前誤差以及由透鏡傾斜造成且可由最佳 化調整影像表面上之影像高度（亦即調整光在物鏡上之入 射角）而校正之波前誤差係顯示於表5中。在表5中，Yim 代表影像表面上之影像高度。 表5 所用透鏡 DVD CD 當Yim爲〇 傳統透鏡（表 3) 0.0525 λ rms 0.0273 λ rms 本發明透鏡 (表4) 0.0740 λ rms 0.0296 λ rms 當最佳化Yim 傳統透鏡（表 3) 當 Yim 爲 0.005mm 時， 0.0512 λ rms 當 Yim 爲 0.02mm 時， 0.0176 λ rms 本發明透鏡 (表4) 當 Yim 爲 0.05mm 時， 0.0235 λ rms 當.Yim 爲 0.015mm 時， 0.0221 λ rms 如表5，相比於使用傳統繞射DVD/CD物鏡，當根據 12169pif.doc/008 43 1297491 本發明實施例且用於本發明第二實施例之繞射透鏡當成該 第二物鏡41時，處理DVDlb時所產生之波前誤差値從 〇·〇512 λ rms 減少爲 0.0235 λ rms。因此，DVDlb 之像差 性能可改良約50%。另一'方面，處理CD 1 c時所產生之波 前誤差値從0.0176 λ rms稍微增加爲0.0221 λ rms ;因此，， 性能可下降約25%。然而，因爲CDlc之物鏡有小NA， 在使用CDlc時，上述之波前誤差惡化不會造成大問題。 另，如表5，當使用傳統繞射DVD/CD物鏡時，即使 針對DVDlb來最佳化影像表面上之影像高度，仍很難降 低波前誤差。另一方面，在傳統繞射DVD/CD物鏡中，即 使控制光入射角來改變影像表面上之影像高度，仍無法校 正由透鏡傾斜造成之波前誤差。 如上述，如果光學讀取頭內之至少一個物鏡爲根據 本發明實施例而設計之透鏡，使得主要由透鏡傾斜造成之. 波前誤差相同於主要由光在透鏡上之入射角度改變時所造 成之波前誤差，即使在組裝光學讀取頭過程中該物鏡有傾 斜，藉由調整光在物鏡上之入射角度可校正由物鏡傾斜造 成之波前誤差。 如第23A，23B，25A與25B圖所示，當根據本發明 實施例之透鏡傾斜造成之主要波前誤差與當光入射該透鏡 造成之主要波前誤差皆爲慧星像差時，在此兩例中次要產 生之波討誤差爲像散。因此，可有效校正波前誤差。 在根據本發明實施例之光學讀取頭中，可由傾斜控 制來避免適合次世代DVDla之該第一物鏡45與該光碟片 1之間之傾斜。根據本發明第一與第二實施例之透、鏡，可 12169pif.doc/008 44 1297491 校正由透鏡傾斜造成之波前誤差，係當成適合DVDlb/CDlc 之該第二物鏡41。因此，如果在第一與第二物鏡45與41 之間有相對性傾斜，控制了 DVD之該第二光束21a與CD 之該第三光束31a在該第二物鏡41上之入射角，可避免 因爲該相對性傾斜造成之光學讀取頭性能下降。 另，根據本發明之光學讀取頭之光學結構鳥，該第 一與第二物鏡45與41可校正由透鏡傾斜造成之波前誤 差，以及該第一物鏡45根據次世代DVD規格而設計，如 果需要的話可省略傾斜控制。 相比於上述實施例，根據本發明之光學讀取頭之光 學結構也可爲，適合DVDlb/CDlc之該第二物鏡41之光 學軸可由傾斜控制加以調整，以及能校正由透鏡傾斜造成 之波前誤差之透鏡當成適合次世代DVDla之該第一物鏡 45 〇 根據本發明第一實施例之光學讀取頭包括3個光源 與2個物鏡，以相容於具不同記錄密度之三種光碟片，比 如，CD，DVD與次世代DVD，且可在所載入光碟片上記 錄及/或再生資料。另外，光學讀取頭可包括兩個物鏡與 兩個光源，以相容於具不同記錄密度之兩種光碟片’比如， DVD與次世代DVD或者DVD與CD，且可在所載入光碟 片上記錄及/或再生資料。 爲相容於DVD與次世代DVD，根據本發明之光學讀 取頭之光學結構可爲，可省略CD之光學系統’亦即第2 圖之第三光學單元30與該光學讀取頭之第三準直透鏡 33 ;而針對DVD規格做最佳化之透鏡可當成該第二物鏡 12169pif.doc/008 45 1297491 41 〇 如第27圖，根據本發明第二實施例之光學讀取頭架 構可爲，包括一光學單元100與一單一物鏡110以使用單 一系列光碟片或相容於具不同記錄密度之複數系列光碟片 並對所用光碟片記錄及/或再生資料。在第27圖中，.由該 光學單元100發出之光束係被一反射鏡105反射接著入^ 至該單一物鏡110。然而，在第27圖之光學讀取頭可不包 括該反射鏡105。 該光學單元100包括單一光源以記錄及/或再生資料 於單一系列光碟片上，或包括至少兩光源以相容於具不同 記錄密度之複數系列光碟片並對所用光碟片記錄及/或再 生資料。 ( · 該單一物鏡110爲根據本發明之透鏡，其使用表2與 表4之設計資料以校正由透鏡傾斜造成之波前誤差。 該單一物鏡110所甩透鏡之設計條件係根據本發明光 學讀取頭之.所需結構而改變,。 根據本發明實施例之上述透鏡係設計成能藉由調整 光在該透鏡上之入射角而校正由透鏡傾斜造成之波前誤 差。 因此，當根據本發明實施例之透鏡當成該光學讀取 頭內之至少一物鏡時，藉由調整光在該透鏡上之入射角能 校正由透鏡傾斜造成之波前誤差。 , 因此，在包括單一及/或複數物鏡之光學讀取頭中’ 可避免因物鏡傾斜導致之再生信號惡化。 另，當考量具不同記錄密度之複數光學資訊儲存媒 12169pif.doc/008 46 1297491 介系列之所需之工作距離差異而安裝複數物鏡時，具較短 工作距離之物鏡可避免衝突於光碟片。、 甚至’當複數物鏡安裝於根據本發明之光學讀取頭 內之單一透鏡支架上時，該光學讀取頭包括具兩獨立磁性 電路之致動器，一磁性電路驅動該物鏡於聚焦方向而另— 磁性電路驅動該物鏡於循軌方向。因此，可減輕移動部份 之重量。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，.然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍,當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 i' 圖式簡單說明 第1圖是顯示光效率對以矽爲基本材質製造出之8 階光(blazed)型全像光學元件之全像樣式深度之關係圖； 第2圖顯示根據本發明第一實施例之光學讀取頭之 光學架構圖； ~ 第3圖顯示當光束照射至不同厚度光碟片時，第2 圖之第一與第二物鏡聚焦之路徑圖； 第4圖顯示因爲第2圖之光學讀取頭之組裝誤差所 導致之該第二物鏡對該第一物鏡呈0角的傾斜； 第5圖顯市第2圖之第一與第二物鏡在符合等式3 之工作距離下遠離光碟片之圖示； 第6圖顯示根據本發明第一實施例之光學讀取頭所 用之致動器之立體圖； 第7圖是第6圖之俯視圖； 12169pif.doc/008 47 1297491 第8圖是第6圖之透鏡支架之立體圖； 第9圖是沿著第8圖之線IX-IX所得之剖面圖； 第10圖顯示第6圖之致動器中所用之第一磁電路之 立體圖； 第11A與11B圖顯示透鏡支架被第10圖之第一磁電 路驅動於聚焦方向上之原理； 第12圖顯示第6圖之致動器中所用之第二磁電路之 立體圖； 第13A與13B圖顯示透鏡支架被第12圖之第二磁電 路驅動於循軌方向上之原理； 第14圖顯示第6圖之致動器中所用之第二磁電路之 另一實施例之立體圖； 第15圖顯示第6圖之聚焦磁鐵與用於引導該聚焦磁 鐵所產生之磁通量之第6圖之內部與外部軛鐵之立體圖； 第16圖顯示由具表1之設計資料之DVD傳統物鏡 所形成之光路徑； 第17A與17B圖分別顯示波前誤差對光入射於具表 1設計資料之傳統DVD物鏡之入射角變動所導致之影像表 面之影像高度變動之特徵圖，與波前誤差對傳統DVD物 鏡傾斜之特徵圖； 弟18A圖顯不當有0.0514 λ rms的波則誤差出現於傳 統DVD物鏡中時之像差圖； 第18B圖顯示當有0.0498 λ rms的波前誤差出現於傳 統DVD物鏡中時之像差圖·， 第19圖顯示根據本發明第一實施例之具表2設計資 12169pif.doc/008 48 1297491 料之透鏡所形成之光路徑； 第20A與20B圖分別顯示波前誤差對光入射於本發 明第一實施例之具表2設計資料之透鏡之入射角變動所導 致之影像表面之影像高度變動之特徵圖，與波前誤差對透 鏡傾斜之特徵圖； 第21A圖顯示當有0.0890 Arms的波前誤差出現於本 發明第一實施例所用之透鏡時之像差圖； 第21B圖顯示當有〇·〇ΐ 1〇 Arms的波前誤差出現於本 發明第一實施例所用之透鏡時之像差圖； 第22圖顯示利用本發明透鏡來減少波前誤差以改良 光學系統（比如光學讀取頭）之性能限度之圖式；
第23A與MB圖顯示相關於DVD(650nm波長，0.6NA 與0.6mm厚度)下，有關於傳統繞射DVD/CD物鏡之影像 高度變動之波前誤差’以及有關於物鏡傾斜之波前誤差； 第24A與24B圖顯示在CD(4〇〇nm波長，0.5NA與 ^2ηιηι厚度)下’有關於傳統繞射型dvd/cd物鏡之影像 1¾度變動之波前誤差，以及有關於傳統物鏡傾斜之波前誤 差圖； 第25A與25B圖||示在DVD(65〇nni波長，〇·6ΝΑ與 0^6m=厚度)下，賴&本發明實施例之繞射透鏡之影像 ’以及賴於本發明鶴例之繞射透 鏡傾斜之波前誤差； 第 j6A 與 26B __示在 CD(400nm 波長，0.5NA 與 1^2m=厚度、)下’有關於本發明實施例之繞射透鏡之影像 胃’以及賴於本發明實麵之繞射透 12169pif.doc/008 49 1297491 鏡傾斜之波前誤差圖；以及 第27圖顯示本發明第二實施例之光學讀取頭之光學 架構圖。 圖式標示說明= I :光碟片
la :次世代DVD lb ： DVD lc ： CD 10，20，30，100 :光學單位 II :藍紫光源 11a，21a，31a :光束 13 :極化分光器 14 :聚光透鏡 15 :四分之一波板 16 :感測透鏡 17 :光偵測器 18，23，33 :準直透鏡 19 :主軸馬達 25，25a :光路徑改變器 26，27 :監控光偵測器 35，37，105 :反射鏡 40 :致動器 41，45 :物鏡 50 :透鏡支架 51，55 :安裝洞 12169pif.doc/008 50 1297491 51a，55a :安裝凸出物 60 :底座 61 :支架 63 :支撐元件 81，85 :磁性電路 82 :聚焦磁鐵 82a，86a : N極部份 82b，86b : S極部份 83 :聚焦線圏 86 :循軌磁鐵 87 :循軌線圈 88，89 :軛鐵 91 :插入洞 110 :單一物鏡 12Γ : DVD傳統物鏡 121 ··透鏡 12169pif.doc/008