[发明专利]带有修正相对光源倾斜产生的偏移效应的光栅的衍射透镜

说明书

本发明涉及透镜。尤其涉及衍射透镜，并还涉及用在磁、磁光或相变光学记录介质的透镜。本发明还涉及制造透镜的方法。

图1图解说明包括磁光记录盘4和激光光源6(典型地是二极管激光器)的磁光盘驱动器2的一部分。在使用期间，激光光源6提供穿过分束器9的激光束8。然后，激光束8穿过并被衍射透镜10聚焦到盘4上的一点11处。光束8被反射回来再次穿过透镜10，使透镜10校准光束8并把光束提供到分束器9。光束8被分束器9反射而穿过透镜12，透镜12把光束8聚焦到传感器14上。

遗憾的是，在读取操作期间，激光束8的一部分可以反射离开透镜10。然后激光束8的这部分被分束器9反射穿过透镜12到达传感器14，于是把噪声引入传感器14探测到的信号中。我们已经用如图2所示的倾斜透镜10做过实验，使反射离开透镜10的光不干扰传感器12的操作。然而，我们发现，如果衍射透镜10倾斜，则非常需要能够调整透镜10，以便继续在盘4上形成一个无象差的或基本上无象差的焦点(倾斜而未调整的透镜显示出一种称作“慧差”的象差)。

图3是透镜10的平面图。透镜10画成一个任意的圆。在图3中还表示了用于讨论透镜10的X和Y轴。诸如透镜10的透镜组通常用如下的方程描述： p ( x , y ) = Σ i = 1 n α i ( x 2 + y 2 ) i ]]>              (1)

此处，P是在透镜表面的一个具体点x,y处的透镜相位分布图(按弧度)。换言之，照射到透镜10上点x,y处的光其相位被改变[2π]P(x,y)模数的弧度，其中[2π]是模量运算符。在方程1中，变量αI称作非球面系数。(通过利用方程(1)适当选择系数设计的透镜一般没有球差。否则当光通过透镜的不同折射率的各个表面区域到达焦点时将会导致球差)

如果透镜10是一个折射透镜，则函数P(x,y)将与透镜的高度分布成正比。换言之，

H(x,y)=P(x,y)/λ (2)

这里，H(x,y)是透镜(在z方向)在点x,y处的高度，λ是光在透镜材料中的波长。(见图3A，该图表示平凸折射透镜沿A-A的横截面)

如上所述，透镜10是一个衍射透镜。一类衍射透镜是带锯齿区域板透镜(blazed zone plate lens)。图4表示带锯齿区域板透镜10’的截面。带锯齿区域板透镜可以用于把光聚焦到焦点，但可以看到，它们有一个与平凸衍射透镜有某些不同的截面。具体地说，透镜10’包括一组同心隆起和凹陷。在Wiley-VCH Verlag GmbH 1990年发表的Sinzinger等人的“Microoptics”中讨论了带锯齿区域板透镜，该文在此引为参考。

反过来参见图1，对于透镜10不倾斜的情形，透镜10被设计成αi不是x或y单独的函数，而是x²+y²的函数。但是如上所述，如果为了防止上述的反射问题而使透镜10关于x轴倾斜，则必须改变透镜10，否则透镜10不再能够把激光束很窄地聚焦到斑点11处并且将显示出“慧差”。希望的是，把透镜10调节成可以倾斜并仍可把光束很窄地聚焦到数据记录盘上，并使得不显示出慧差。