[发明专利]多焦点光学读出系统

说明书

本发明涉及一种光学读出系统，且，更具体地，涉及一种改进后的光学读出系统，该系统能够读薄的和厚的光盘。

众所周知，一个短波长光源和一个大的数值孔径(NA)在用来实现高密度光学存储的光学读出头中是重要的光学因素。然而，一个大NA透镜，比如0.6，优选地与一个厚度为，比如0.6mm的薄光盘一起使用，如果一个用于读薄光盘的光学头被用来读一个常规的1.2mm盘，由于盘厚差别所造成的球差必须得到修正。

一种具有一个全息光学元件(HOE)的双焦点光学头已经被引入来解决这个问题。

在图1中，所示的双焦点光学头100用来再现存贮在一个薄的和一个厚的光盘的信息信号，这两个盘轮流置于一个光盘托上面，其中光盘中的每一个具有一个相应的记录表面，这已在Kanda和Hayashi发表在SPIE VOL.2338，Optical Data Storage(1994)/283中的文章“用于0.6mm和1.2mm盘的双焦点光学头(DualFocas Optical Head for 0.6mm and 1.2mm Disks)”中进行了描述。双焦点光学头100包括：一个光源126用来产生一个光束，一个分束器106，一个准直镜108，一个HOE110，一个物镜114，一个柱面透镜104和一个设置有四个光电池的探测器102，其中HOE 110被设计成一个凹透镜，在这种方式中，1级衍射光束128的焦距离开物镜的距离比0级衍射光束124的更远。

在光学头100中，当一个薄的光盘116被置于盘托上面，从HOE 110透过的0级衍射光束124被用来从薄的光盘116的一个记录表面118上再现出信息信号。在这种情况下，从光源126，比如一个激光二极管发出的光束经分束器106和准直透镜108后进人HOE 110，分束器106是为了使光束部分通过其中所采用的表面，而准直透镜是为了使来自分束器106的光束成为平行光。在这样一种情况下，HOE 110对平行光束的0级衍射光束124来讲仅起到一个平行板的作用。0级衍射光束124通过物镜114聚焦到薄光盘116的记录表面118上。当0级衍射光124通过114从薄光盘116返回HOE 110时，HOE 110同样起到一个平行板的作用。该0级衍射光束124，在穿过准直透镜108和分束器106后，通过柱面透镜104成为象散的，从而使探测器102能够读取薄光盘116的记录表面118上的信息信号。

同时，为了再现出一个厚光盘122的一个记录表面120的信息信号，采用了从HOE 110透过的+1级衍射光束128。应该指出的是，除HOE110以外，在光学头100中针对+1级衍射光束128的光学文件的功能和结构与针对0级衍射光束124的光学元件是类似的。在这种情况下，HOE110的功能如一个透镜，用来与物镜钟结合在一起将+1级衍射光束128聚焦到厚光盘122的记录表面120上。因此，与薄光盘116一起使用的光学头100能够再现出厚光盘122的记录表面120上的信息信号。

然而，存在与上述光学头100有关的许多问题。首先，HOE 110必须与物镜114相组合来起到一个透镜的作用，由此使光学头100体积大且结构复杂。

现有技术光学头中存在的另一问题是它要求的一种HOE 110加工方法是困难的，而这样一种HOE 110通常是昂贵的。

因此，本发明的一个主要目的是要提供一种新的光学器件，该器件能够将一个平行光束分成若干部分，且分别将每个部分聚焦到相同数目的焦点上。

本发明的另一个目的是提供一种改进后的光学读出系统，该系统能够读多个一些或全部厚度不同的光盘。

根据本发明的一个方面，提供了一个用于一个光学读出系统的光学器件，该器件包括：一个基体，由折射材料制成，具有相互平行的顶面和底面，其中顶面就分成N个环形区域；以及N组M个三角环，N组M个三角环中的每一组被设置在每一个环形区域中的顶上，每一组中的三角环中的每一个由折射材料制成且包括一个宽度为R_M的环形基面，以及一个高度为H_M的环形垂直面，环形基面垂直于环形垂直面，其中N组三角环中的每一组被制成起一个透镜的功能，通过控制每组中的每个三角环的高度H_M和宽度R_M，N组中的每一组可以被制成具有不同的焦距f，其中M和N为自然数。