[发明专利]光头设备

说明书

本发明涉及光头设备，用以对诸如光盘(optical disk)或光卡(optical card)等光介质进行信息的记录、再现或擦除。

光存储技术采用具有一比特方式的光盘作为高密度、高容量的存储介质，而这种技术已将其实际用途拓展至数字音盘(digitalaudio disk)、视盘(video disk)、文献档案盘(document filedisk)以及数据存储器(data file)。

以高可靠地转换成微光点(micro-spot)的光束对光盘进行信息记录或再现的装置主要靠它的光学系统。装置以光头设备作为主要部件。光头设备的基本功能主要划分为光束会聚以形成具有衍射限的微光点，光学系统的会聚和跟踪控制以及凹点信号(pitsignal)的检测。通过根据一个目标把各种光学系统与各种光电转变系统组合起来以及使用光头设备可以实现这些功能。

近来，由于改进了光学系统的设计和做出了能产生较短波长光的用作光源的二极管激光器，因而已开发出具有更大存储容量的更高密度的光盘。获得更高密度的一种方法是增加光学系统在光盘上的数值孔径(NA)，该光学系统在光盘上将光束会聚成微光点。

在这种方法中，由于光盘倾斜而使象差增大是一个问题。即，如果数值孔径增大，则由于光盘倾斜产生的象差也增大，可以用减小光盘基片的厚度来防止出现这一问题。例如，为了与NA=0.5而厚度为1.2mm的光盘具有相同的象差容限，则对于NA=0.6的光盘，其厚度要减小到0.6mm。

于是，高密度光盘希望有较小的厚度。这样，诸如数字多用途盘(digital versatile disk)等下一代更高密度的光盘，其基片厚度要比诸如激光唱盘(CD)等许多现有技术光盘的基片厚度更小。

所以，最终要求有这样一台光盘驱动器，它对于现有技术的光盘和更高密度的下一代光盘都能进行记录和再现。于是需要有这样一种光头设备，它能把衍射限的光束会聚在具有不同基片厚度的光盘上。

发明人已经提出一种能用于具有不同基片厚度的光盘的光头(日本专利申请NO.5-318230/1993)。在光头中，使来自光源的光束准直，并且用复合透镜将光束会聚成光盘上的微光点。被光盘反射的光沿同一条光路返回。然后，它被分束器反射以由光检测器检测。光头用一个包括物镜和使部分入射光衍射的全息透镜(hologram lens)的双焦点透镜在不同厚度的光盘上形成衍射限的会聚光点。例如，全息透镜具有一同心光栅，用以衍射一部分入射光束，而透射光(或零级衍射光)仍具有足够的强度。被全息透镜衍射的光线和不被它衍射的其他光线会聚在光轴上不同的焦点位置处。这样，能在不同厚度的基片上形成微光点。由于全息透镜起着透镜的作用，两个焦点在光轴上的位置彼此不同。当在一个焦点处记录或再现信息时，在某一个焦点上会聚的光束被大大扩展开来而只有很小的光强，从而不影响记录或再现。

在上述采用双焦点透镜的光头设备中，还有一些方面要改进或提高。例如，包含一个物镜和一个全息透镜的双焦点透镜可以具有不同的结构。

为了提供一台体积小的光头设备，需用激光二极管作为光源。然而，激光二极管有一个尚待发明解决的问题。如图1所示，激光二极管从位于靠近激光二极管激活层2001一端的点2002发射出光束。光束的远场图样沿平行于激活层2001的X方向的发散角θ_x，比沿垂直于X方向的Y方向的发散角θ_Y要小。图2A和2B分别表示激光二极管发射的光束(直径φ为4mm)以及从一个现有技术的全息透镜出射的光束沿X方向和Y方向的光强分布，如上所述，由激光二极管发射的光束的光强分布2003是不同的。

如图2A和2B中的打阴影线的部分所示，如果光束入射在全息透镜上，则在外侧的出射光的光强要比在内侧的光强更大。另一方面，如果光束入射在上面提及的衍射一部分入射光的全息透镜上，则在外侧的光强变得比在内侧的光强更大。由于沿Y方向的发散角较大，因此，特别沿Y方向，外侧的光强更大。

其次说明光束旁瓣的影响。图3A和3B表示，当采用衍射部分入射光的全息透镜时，在薄的信息介质上沿X方向和Y方向上的发散光点光强的计算结果，其中，将主瓣380的最大值归一化为100。主瓣380是记录和再现所需的光线，而旁瓣381是不需要的光线，它可能会使凹点图形的记录或再现信号变坏。沿X方向旁瓣381的光强低到大约1％，而沿Y方向旁瓣的光强约为4％或更高。