[发明专利]光学头和光盘装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学头，其通过记录表面上的透明基板在光盘的信息记录表面中聚焦光源照射的光束，以便在记录表面上记录信息信号并从记录表面上再现信息信号。

背景技术

一般来说，在光盘系统中，光学头通过记录表面上的透明基板在光盘的信息记录表面中聚焦光源照射的光束，信息信号被记录在记录表面上，并从记录表面上再现信息信号。记录表面上光束的光点直径最好足够小，以便获得记录和再现的好的特性。

入射在物镜上的光束强度越均匀，聚合的光点直径越小。然而，用于光头的激光源的半导体激光器照射的光一般说来具有高斯分布强度。因此，如图1所示，增加了物镜的截断误差，并在物镜的有效半径上给出了靠近中心强度的光学强度，以至光束强度分布变得较为均匀。在图1中，水平线表示边缘强度，即，在物镜的有效半径上的光学强度与中心光学强度之比，垂直线表示光点直径，当边缘强度是0时，光点直径是1。参考图1，边缘强度越高，就是说，物镜的截断误差越大，聚合的光点直径越小。边缘强度取决于对物镜的有效半径的入射光束的尺寸。在这个光学系统中，光源的光束由准直透镜校准为平行光线，平行光线基本上入射在物镜上，入射光束的大小与准直透镜的聚焦长度成比例。因此，确定聚焦长度，以获得要求的物镜的边缘强度。

光点的横截面不能成为真正的圆，其中，边缘的强度在圆周方向改变，边缘强度和光点尺寸具有图1所示的关系。在平行于半导体激光器的接合面的水平方向照射线的强度分布不同于垂直方向正交的照射线的强度分布，所以考虑照射线的高斯分布。如果分别由θ_h1和θ_v1表示水平方向和垂直方向的半最大值全宽度(后面称为F.W.H.M.)的角度，则θ_h/θ_v的比一般在1/2到1/3内，因此，在垂直方向的光束横截面形状变为长椭圆。当椭圆光束由物镜汇聚时，水平方向的边缘强度比垂直方向的边缘强度低，光盘表面上的光束点的形状变为椭圆形，其在水平方向的光点直径大于垂直方向的光点直径。如果必须矫正椭圆光束点，使其变为真正圆的光束点，那么，使用光束成型系统把水平方向的光束尺寸和垂直方向的光束尺寸靠近。例如，使用两个棱镜作为图2所示的光束成型系统。参考图2，光束12从半导体激光器11照射，然后，在校正的光束12通过棱镜14和15被发射之前，由校正透镜13校正成为平行线。在平行于纸表面的平面上，棱镜14把光束尺寸从D₁放大到D₂，但是，不放大垂直于纸表面的平面上的光束。注意，如图2所示，棱镜15把光束尺寸从D₂放大到D₃，然而，棱镜15的放大比D₃/D₂于棱镜14的放大比D₂/D₁相同。因此，调整半导体激光器11的接合面的水平方向，使其与光束成型的纸表面平行。确定放大倍数，以便获得要求的光点形状。

如上所述，最好成型和延伸用于光学头的校正透镜的聚焦长度。但是，这样做增加了虚光光通量，因此，减小了光束的利用效率。考虑到边缘强度和光束的利用效率，应当选择校正透镜13的聚焦长度和棱镜的放大倍数的切实可行的平衡组合。这个结果将参考图3进行解释。在图3中，水平线表示光束成型的放大倍数，垂直线表示校正透镜的聚焦长度f_CL。在图3所示的例子中，在水平方向和垂直方向的F.W.H.M.的角度分别是θ_h＝11°，θ_v＝27°。物镜的有效半径是3.4mm。参照图3，曲线A表示在水平方向的35％边缘强度的情况，曲线B表示在垂直方向的40％边缘强度的情况，曲线C表示光束利用效率η＝45％的情况。

按照上述原理，在曲线A和B的上部，在曲线C的下部的区域由图3的影线表示。如果从该区域选择聚焦长度f_CL和光束成型的放大倍数M的组合，那么，该组合满足水平方向的35％边缘强度、垂直方向的45％边缘强度、45％的光束利用效率的条件。当光束成型的放大倍数M低于2.5时，校正射线的横截面的形状不是真正的圆。参考图1，但是，因为在大于20％或30％的边缘强度上，光点直径变化的很小，所以，可以获得很好特性的光学头。