CN1191575C - 物镜及采用这种物镜的光头 - Google Patents

Abstract

一种物镜和一种包括利用不同波长读取包含在具有不同厚度的衬底上的信息的物镜的光头。此物镜包括一用于减小每束激光束的聚焦光点的象差的环形移相器。此环形移相器可以以优化的方式同其衬底具有不同厚度的内外区的物镜相结合。

Description

物镜及采用这种物镜的光头

技术领域

本发明涉及一种用光学的方法从光学存储介质中读取信息的光盘装置，本发明尤其涉及一种使用不同波长的光源，从不同厚度衬底的光盘中读取信号的光头，以及在这种光头中使用的一种物镜。

技术背景

光盘作为大容量可更换信息存储介质近来取得了显著的进展。相应地，读写方法、存储密度和盘的尺寸大小也有多种多样。这样，要保证不同***之间的兼容性就非常困难。此外，现在CD(Compact Disc光盘)极其普及，而与CD读兼容的可擦写CD-CD-R(Compact Disk_Recordable)也同样普及。这样要求开发新的光盘来满足此种CD及CD-R兼容的这一重要要求。

近来DVD(数字视盘)，CD和CD-R之后的下一代的高密度ROM也已经推向市场。为了提高DVD的存储密度，物镜的数值孔径(NA)从通常的CD的0.45提高到0.6。设λ为所使用的激光光源波长，在光盘上的聚焦点的尺寸同λ/NA成正比，所以波长越短，NA越大，光点尺寸就可以越小。如果光点尺寸小，就能够高质量地读取高密度信息凹坑，所以，光盘的存储密度就可以提高。

由于上述原因，用在DVD中的半导体激光器的波长为650nm，而不是CD中的780nm。然而，由于随着NA的增加，会使在光盘倾斜的时候出现的彗差现象急剧加重，并使光点的质量下降，因此不可能过分地加大NA。由于这个原因，DVD的衬底厚度为0.6mm，比CD的1.2mm的厚度要薄，所以，NA可以加大而随着盘的倾斜出现的慧差就可以减小。然而，由于DVD的衬底厚度与CD的衬底厚度不同，如果用DVD专用的物镜读CD盘，就会出现球差并且使光点聚焦。这种情况的出现是因为用于光盘的物镜乃分别专用于特定的衬底厚度，并事先设计了能够补偿特定衬底厚度的球差。

例如，在Optical Review，Vol.1，No.1(1994)pp.27-29中对能够解决上述问题的传统的装置做了描述。在这种传统的装置中，在0.6mm的盘使用的物镜表面生成一个全息图，用衍射光读CD，而用透射光读DVD。全息图的模式事先设计好以便可补偿在CD读过程中产生的球差。可是，在这种传统装置中，由于采用全息图，即使在读CD的操作过程中也会产生用于读DVD的光点，反之，即使在读DVD的操作过程中也会产生用于读CD的光点。此外，从盘上反射回来的光束再一次产生衍射。

这就导致不可避免的光功率损失这一缺点。

Mitsubishi Electric Co.Ltd.(三菱电气公司)的News Release，No.9507(6月21，1995)中描述了第二种传统装置。在这第二种传统装置中，在一个光头上同时提供了用于0.6mm盘和用于1.2mm盘的两种物镜，并且在需要时，两个物镜能够通过一个活动执行器切换。然而，在这一例子中，由于是在需要的时候切换两个透镜，就存在着诸如使用两个透镜使成本上升、透镜定位重复性以及由于执行器大而重导致反应特性下降的问题。

在Nikkei Electronics(日经电子)，1月29，1996(NO.654)，pp.15-16中描述了第三种传统装置。在此装置中，采用液晶限制数值孔径，并在CD读操作时，NA减小到0.35以减少象差。由于波长为635nm的半导体激光器既用于CD又用于DVD，用于CD的NA可以得到一定程度的减小。然而，其缺点是这种方法无法用于读CD-R，因为对于波长短于780nm的光束它的反射率变得相当低。

日本专利申请书No.342203/1995中描述了第四种传统装置。此第四种传统装置中安装了一种物镜，给内、外区以不同的最佳衬底以便实现DVD和CD在同一个650波长下的兼容。然而，如果用780nm波长读CD，边界NA至少要为0.45或更大，但是，这种情况会导致读DVD时的象差变为特别大。

本发明的一个目的是提供一种光盘装置，此光盘装置具有一个可以利用不同波长的光从衬底厚度不同的光盘上读取信号的光头。

本发明的另一个目的是提供一种在光头中使用的物镜，此物镜可以使用不同波长的光源从衬底厚度不同的光盘中读取信号。

本发明的再一个目的是提供一种光头，它可以在成本低、精度高、无光功率损耗的情况下，既可用波长为780nm的光束读取衬底厚度为1.2mm的CD盘，也可用波长为780nm的光束读取衬底厚度为0.6mm的DVD盘。

发明内容

本发明提供的物镜可将两个不同波长的激光束聚焦在厚度不同的光盘上，一个环形移相器加到物镜上与其形成一个整体，用来减小相应各个波长的聚焦光点的象差。

本发明的第二个实施例提供了一个物镜，此物镜为了将激光束无象差地聚焦，其内、外区具有不同厚度的衬底。一个环形移相器加到物镜上与其形成一个整体，用来减小不同波长的聚焦光点的象差。

本发明的第三个实施例提供一个光头，它包括至少两个波长不同的半导体激光器；一个散光装置，用来把从光盘反射回来的光束在从半导体激光器延伸至光盘的光路上发散掉；以及一个检测器，用来从散光装置发散出去的反射光束中检测聚焦光点定位控制信号和数据信号。光头还包括能将具有相应波长的光束聚焦在衬底厚度不同的光盘上的物镜。

本发明的第四个实施例提供一个光头，它包括至少两个波长不同的半导体激光器；一个物镜，用来将各个不同波长的光束聚焦在衬底厚度不同的光盘上；一个散光装置，用来将从光盘反射回来的光束在从半导体激光器延伸至光盘的光路中发散掉；以及一个检测器，用来从散光装置发散出去的反射光束中检测聚焦光点定位控制信号和数据信号。此光头还包括一个环形移相器，用来减小不同波长的聚焦光点的象差。

附图说明

从随后的结合附图的详尽描述中，本发明会更加清晰，在附图中：

图1显示根据本发明的物镜；

图2显示球差的波前形状；

图3显示从环形移相器中获得的波象差形状；

图4显示从反转环形移相器中获得的波乡差形状；

图5是一个表格，表明在不影响和单个移相器结合时，CD读操作中的光点的性能；

图6示出当双重优化衬底物镜和单个移相器结合时，CD读操作中的光点的性能；

图7示出在DVD读操作期间发生的均方根波前象差；

图8显示了一个双重最佳衬底物镜，利用它整体地构成一个最优反转环形移相器；

图9是显示由于CD读取波长移动造成的CD读操作中光点性能变化的示图；

图10是在DVD读操作期间对于波长移动造成的均方根波前象差图；

图11是CD读操作中波象差形状图；

图12是DVD读操作中波象差形状图；

图13A和13B的图和表表明光点形状的计算结果；

图14显示本发明的光头的一个实施例；

图15显示本发明的一个实施例，其中物镜和环形移相器以一种混合的形式结合在一起；并且

图16是DVD物镜的规格和形状表。

最佳实施例详述

下面参考附图对本发明的实施例予以描述。

图1显示根据本发明的物镜。根据本发明的物镜结构采用DVD物镜1。根据本发明，物镜1上添加一个环形面包形状的环形移相区101。此环形移相区101可以由一个薄膜构成，或可以将DVD物镜事先直接做成这种形状。由于一个正常的DVD物镜是设计成为对于厚度为0.6mm的衬底当使用波长为650nm的激光束读DVD时无象差产生，可利用移相器使引起的象差尽可能地小。另一方面，当使用波长为780nm的激光束读取厚度为1.2mm的CD时，由于0.6mm的衬底厚度引起的球差得以减小。

使象差减小的方法将在下面定性地描述。图2显示经过优化的聚焦位置上的球差波前形状。在图2中，水平轴代表物镜光瞳半径的坐标，而垂直轴代表波象差。因为CD和DVD之间存在衬底厚度差，准备在DVD物镜上读CD的光点具有例如大致可用四次函数表述的波前形状。图3显示从环形移相器获得的波象差形状。可以看到，由环形移相器产生的象差的最大值变小了。

当使用上述DVD物镜进行读操作时，DVD的象差一定不能变大。对其进行补偿的方法之一是利用CD读操作中的波长和DVD读操作中的波长之差使只有当读CD时发生相移，而当读DVD时不发生相移。为此，使λ1代表CD读操作中的波长，λ2代表DVD读操作中的波长，而φ代表CD读操作期间的相移，则有下列表述：

式1

(n+φ)λ1＝mλ2

(n，m：为整数)

选择整数m和n以满足上式。如果没有适合的m或n，移相的方法也可以如图4所示地进行改变。在这种情况下，与图3所示相同的波前形状可以通过将-φ相移施加到环形移相区之外处来实现。因此，在这种情况下，有下面的表述：

式2    (n-φ)λ1＝mλ2

(n，m：为整数)

根据此式，例如，如果λ1取780nm并且λ2取650nm，每一相移区中的相移φ如图5所示。如果用这种方法选择相移，就可能在CD读操作中在毫不影响DVD读操作的波前的情况下减小球差。这里使用的“反转环形移相器”这个术语是考虑到借助相位滞后实现移相的情况，例如，当增加一折射率大于空气的薄膜的情况。在可借助相位超前实现移相的情况下，如研磨物镜，环形移相区可以直接通过研磨形成。由于两种情况等效，在下文中将把两种情况都称为反转环形移相器。

环形移相器的形状和相移的优化将在下面描述。Strehl(斯切尔)强度，即有象差的光点主峰强度经利用无象差的光点主峰强度进行归一化处理后可作为一个光点的评定指数。然而，在采用Strehl强度时，在有数值孔径限制存在的场合NA的差别体现不出来。因此，当有数值孔径限制时，光点主峰强度同入射到物镜光瞳的总光功率的比率可以作为一个新的评定指数。例如，即使对于同样孔径直径，当NA增大、光点直径减小或主峰强度变大时，评定指数变大。

式3

$=\frac{{\left|{\∫}_o^{3\mathrm{\π}}{\∫}_o^R{c}^{\mathrm{i\φ}(r,\mathrm{\θ})}\mathrm{rdrd\θ}\right|}^2{\left|{\∫}_o^{2\mathrm{\π}}{\∫}_o^R\mathrm{xdx\θ}\right|}^2}{{\left|{\∫}_o^{2\mathrm{\π}}{\∫}_o^R\mathrm{rdrd\θ}\right|}^2{\∫}_o^{3\mathrm{\π}}{\∫}_o^R\mathrm{rdrd\θ}}$

$=I_{\mathrm{at}}\frac{{\left({\mathrm{\πR}}^2\right)}^2}{{\mathrm{\πR}}^2}=I_{\mathrm{at}}{\mathrm{\πR}}^2$

从式3可以看出，新的评定指数同经全尺寸的物镜孔径半径归一化的孔径限制半径R的二次幂与Strehl强度的乘积成正比。下文中η代表Strehl强度与归一化的孔径限制半径的二次幂的乘积。在正常的CD拾取器中，由于使用的波长为780nm，物镜的数值孔径为0.45，如果DVD物镜数值孔径为0.6时无象差出现，则η＝1×(0.45/0.6)²＝0.56，且数值孔径为0.8时η＝0.45，这是以Marechal准则为基础的Strehl强度的下限的情况。至于因衬底厚度误差造成的球差，四阶球差可以由下式给出：

式4

$W_{40}=\frac{d}{8}\frac{n^2-1}{n^3}{\left(\mathrm{NA}\right)}^4$

而六阶球差由下式给出：

式5

$W_{60}=\frac{d}{32}\frac{n^4+{2n}^2-3}{n^5}{\left(\mathrm{NA}\right)}^6$

在这些式子中，n代表折射率。由这些式子，通过添加环形移相器，在半径R1和半径R2之间造成φ的相位滞后所引起的象差可表示如下：

式6

Strehl强度可以近似表示如下：

式7

$I_{\mathrm{at}}=1-{\left(\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{W}_{\mathrm{ma}}\right)}^2$

$=1-\left\{\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(\stackrel{\‾}{W^2}-{\left(\stackrel{\‾}{W}\right)}^2)\right\}$

由此，根据此式，对于极大值η，以及NA、孔径限制W20和W00，可以求得R1、R2和φ。实际上，是使用了数值公式处理软件采用分析的方法求得W20和W00，并从数值上求得R1、R2和φ以及孔径限制的NA。结果发现当环形移相器的内外直径是NA 0.20和NA 0.42，并且孔径限制的NA是0.456，相移是0.265λ(λ＝780nm)时，则η＝0.48成为极大值并且大于以Marechal准则为基础的η＝0.45。另一方面，在仅限制孔径而没有使用环形移相器的情况下采取优化时，对于NA 0.39，η＝0.45是极大值。换言之，这等同于对于NA0.45使Strehl强度从0.61提高到0.86。由于这种相移，在DVD读操作期间发生的象差就均方根波前象差而言是0.33λ(λ＝650nm)。这几乎等同于物镜的工作精度，而且可以认为在实际使用中不会有任何问题出现。

如果将0.265λ的优化相移与前述不影响DVD读操作的相移做比较，可以看出最接近的相移是在m＝2和n＝2时的反转环形移相器或m＝4和n＝3时的环形移相器的0.333λ。然而，在m增大时，薄膜或物镜的阶梯变得更密，并且在半导体间隔器中发生波长移动时，相移的偏差就更大。所以，此处最好使用反转环形移相器。当得到在这一不影响DVD读操作的相移中确定了移相器形状的时候，η＝0.47是NA0.20的内径、NA0.44的外径、以及NA0.48的孔径限制的极大值。这几乎与上述优化相移相等。

用于DVD物镜的环形移相器的效果可由光线追迹法确认。图16显示了DVD物镜实例的规格和形状，其中R、K、A4、A8和A10分别是近轴曲率半径、圆锥常数，以及第4阶、第6阶、第8阶和第10阶非球面系数。表面形状可利用这些参数和径向坐标r，根据式8来确定：

式8：

$z\left(r\right)=\frac{r^2}{R+\sqrt{R^2(K+1)r^2}}+A_1{r}^4+A_2{r}^6+A_3{r}^8+A_4{r}^{10}$

其中形状假设为轴对称。在没有采用环形移相器的情况下，当780nm波长的准直光穿过1.2mm的CD衬底聚焦时，在NA0.45的孔径中，光点的均方根波前象差是0.1279λ(λ＝780nm)。然而，通过在透镜上采用0.3333λ(λ＝780nm)的环形移相器，象差减少到0.07366λ(λ＝780nm)。

另一方面，在采用了环形移相器的情况下，当波长为650nm的准直光穿过厚度为0.6mm的DVD衬底时，在NA0.6的孔径中，光点的均方根波前象差因此小于0.001λ(λ＝650nm)。

上述描述是在假设采用孔径限制而得出的，但是这并不意味着需要一个实际的孔径。实际上，可以认为上述过程几乎等于在利用均方根波前象差作为评定函数求得一个优化聚焦位置时，规定了一个光瞳的评定区。如果调整聚焦误差以使均方根波前象差在孔径限制区中尽可能小，则孔径限制区外的光的象差自然变得较大，并且波前的斜率也变得更大。由于这个原因，此区内某一位置上穿过焦平面的光线偏离焦点很厉害。因此，就聚焦光点而言，这样的光线存在与不存在都一样。

如果在上述方法中仅仅采用环形移相器，就将提高光点性能，但是当考虑到由于光学器件定位不准、光盘倾斜、聚焦误差或诸如此类的问题引起的光点劣化时，对于NA为0.45的情况0.86的Strehl强度还不完全充分。因此，结合上述结构就可以在物镜内外提供待优化的不同衬底厚度。此种物镜在下文中将称为双重优化衬底物镜(DOSL)。由本发明的各发明人所发明的这种物镜可以作为波长为在650nm时实现DVD和CD两者兼容的方法。这种方法在日本专利申请NO.342203/1995中公开。然而，这样的物镜有其缺点，为了在波长780nm时读CD，它必须使这种双重NA是NA0.45或更大，在这种情况下，读CD的象差就变得特别大。

为了消除这一缺点，使移相器和双重优化衬底物镜结合以便同时使移相器的形状、相移、内外边界半径以及内衬底厚度优化，并且发现这样的结合既可以在使用780nm波长读CD的操作过程中，也可以在使用650nm波长读DVD的操作过程中减小由于双重优化衬底物镜引起的象差，从而进一步改进CD读操作的光点的性能。关于这一结合将在下面描述。

由双重优化衬底物镜引起的波象差和移相可以表示如下：

式9

在此式中，R1代表环形移相器的内径，R2代表边界半径，R3代表环形移相器的外径，而R4代表孔径限制的半径。为消除象差所需的盘衬底厚度对由边界半径所分开的内外区来说是不同的，DVD读操作的内区厚度是0.6mm，而外区厚度优化为在0.6mm和1.2mm之间。因此，在各球差的象差系数W60和W40上附加鉴别标志“1”或“2”以区分内外区。根据球差确定聚焦误差W201和W202以使内外区的均方根波前象差极小，并确定常数项W001和W002以便使内外区的波象差的平均值变为一样，籍此使总均方根波前象差优化。通过对应于物镜衬底内外部分厚度的差值，可以确定W201和W202以及W001和W002之间的差值，并且也可以借助数值公式处理软件用分析的方法，在对移相器给定W202和W002的条件下得到W201和W001的差值。

另外，关于给定的、相应的内衬底厚度和边界半径R2，使η成为极大的条件可以通过在数值上改变R1、R3、R4相移而求得。其结果示于图6。在图6中，水平轴代表双重优化衬底物镜的边界半径，垂直轴代表η，并标绘出在不同的中心衬底厚度的优化条件下的计算结果。图中短划线分别表示无象差的CD、等于0.8 Strehl强度的下限水平、上述优化移相器、以及固定移相器。因为没有使用双重优化衬底物镜，这些线不能在图中用点线来标绘。在该时的DVD读操作期间发生的均方根波前象差示于图7。

正如对比图6和图7可以看到的，由于中心衬底厚度接近于1.2mm，CD的性能提高，而DVD的象差增加。因此，判断这些点中应该选择哪些点作为优化点取决于***的各种容许极限的分布。然而，很有可能接受η＝0.526(对CD来说，以Strehl强度表示为0.94)的CD性能，以及中心衬底厚度为0.76mm情况下0.030的DVD均方根波前象差，以及NA0.45的边界半径。在不设置移相器时，CD和DVD象差的评定因子分别是0.414和0.031。因此，对于CD和DVD两者来说，光点的象差都下降。此外，在此点CD性能的极大值和DVD象差的极小值彼此重合。此时环形移相器的相移是0.2985λ(λ＝780nm)，内径是NA0.2145，而外径是NA0.45，同边界半径NA重合。

图8显示了一个双重优化衬底物镜，用它整体地构成一个反转环形移相器。由于反转环形移相器是同透镜制作成为一个整体，环形移相器区是凹进去的。虽然对双重优化衬底物镜而言，也可以在光盘具有相对平缓曲率的侧面做出阶梯，但是这个阶梯只可做在图像一面。

图9示出由CD读取波长的改变所影响的CD读取光点性能η的数值。虽然，水平轴的范围是±20nm，由于温度变化或类似变化而引起的η移动的波长范围似乎是大约±10nm。当波长移动为-10nm时，在波长范围内的从η＝0.53下降到近似的η＝0.52。并且因为对于NA0.45的情况，Strehl强度从0.93大约变到0.92，这种下降几乎可以忽略不计。此外，图9示出前述优化环形移相器以及固定环形移相器的数值。

图10显示在以650nm波长进行DVD读操作期间对于波长移动的均方根波前象差，并且当双重优化衬底物镜和优化环形移相器结合的时候，在波长移动为-10nm的情况下，象差从0.030λ增大到0.036λ。可以认为，这个增大也完全是在允许的范围内。此外，图10示出前述优化环形移相器和固定环形移相器的象差。关于固定环形移相器，由于其相移的选择是要使对于DVD不发生象差，在波长移动为0时象差为0。关于优化环形移相器，由于其相移是从使DVD不产生象差的相移处偏移，所以波象差朝对应于相移的波长移动方向线性地变化。

图11显示的是一以780nm波长进行CD读操作的波象差形状图。对于每一个波象差形状，由于聚焦误差在孔径限制的NA范围内优化，并且水平轴代表在NA0.6的全尺寸孔径范围上的光瞳半径坐标，在其周边部分象差变得极大。另一方面，由于垂直轴代表象差在±0.5λ范围内的折叠形式，周边部分表现为急剧振荡。这些象差在一个NA比聚焦误差仅用孔径限制进行优化时更宽的范围上受到抑制。此外，孔径限制NA范围之外的波前上升也很急剧，并且因为有这样大的孔径，可以预计孔径限制的作用会变得更为显著。

图12显示以650nm波长进行DVD读操作的波象差。由于仅有孔径限制的波象差和仅有固定移相器的波象差(两者都显示在图11中)在图12中都彻底变为0，图12仅仅示出了双重优化衬底物镜和优化移相器相结合的情况以及只有优化移相器的情况。从即使在根本没有象差发生的最靠外边的部分的象差也并没有变为0这一事实，可以明白在整个光瞳上会发生小的聚焦误差。这是因为如果将移相器引起的相移当作象差，由于小的聚焦误差而使整个均方根波前象差变小。在任何一种情况中，图中的垂直轴的数值都相当小并且波前形状的清晰度减小到均方根波前象差实际上可以忽略不计的程度。

图13A显示光点形状的计算结果。在图中，水平轴代表强度等于光点峰值强度exp(-2)倍的光点尺寸，而垂直轴代表经光点主峰强度归一化的旁瓣强度的数值。因此，由于希望光点和旁瓣两者都小，可以得出，较靠近图左下方处标绘出的点对应于更高分辨率的光点。假定透镜光瞳的强度分布是呈对称高斯分布，所显示的计算结果是在当透镜的直径与在光瞳中高斯分布中心的强度的exp(-2)倍的强度范围的比率是0.1的时候并且透镜周边部分的强度同它的中心部分强度的比率是0.98的时候获得的。

在图13B中，白圈代表无象差的正常CD物镜，并且由于标绘出的点的位置较靠近白圈，读出性能更接近于正常的CD物镜的读出性能。每个黑方块代表仅有孔径限制的正常DVD物镜。作为这种黑方块，标绘出的三个点分别对应于实际上加入了孔径限制的情况、在聚焦位置上去掉孔径限制的情况，以及去掉孔径限制并移动聚焦位置以使光点峰值强度变为极大的情况。对于正常的无象差CD物镜，任何一种情况的光点分辨率都较低。各三角块代表仅加入优化环形移相器的情况，并且有三个点是采用类似方式标绘出的。

虽然同仅采用孔径限制的情况相比，光点的尺寸改进得相当大，但是如果没有孔径限制，旁瓣却变得相当大。各个白方块代表双重优化衬底物镜和优化环形移相器相结合的情况。虽然有三个采用类似方式标绘出的点，但可以看出这三个标绘出的点彼此相当靠近。换言之，可以看到，在这种情况下，无论是否有孔径限制加入都没有关系，并且由于虚拟孔径限制的范围之外的光束的象差明显增加，光点的形成实质上没有受影响。在这种情况下，光点尺寸略微变小，而旁瓣变得比无象差的正常CD物镜的旁瓣略为大些。

作为光点性能的评定指数的η的数值几乎等于或略微低于无象差的正常CD物镜的原因可以推测为是通过减小光点尺寸将没有彻底降低的旁瓣的影响作用去掉了。此外，关于DVD读操作的光点的计算结果用白三角和菱形标绘在左下方。菱形代表无象差读DVD的光点，而三角形代表优化后的双重优化衬底物镜和优化后的环形移相器相结合的情况。用于DVD的光点形状差不多是一样的。

图14显示了一个光头的实施例。从波长不同的半导体激光器41和42发出的光通过二色镜20混合在一起并由准直透镜5形成准直光。椭圆光由光束形成棱镜61和62变为圆形光束。如果光学***的效率足够高或光盘的道间距比光点的主瓣与光盘上的第一黑线之间的间距宽，光束形成棱镜也可以略去而有利于减少零部件的数量或减少相邻道之间的串扰。光束通过一个分束器71传输并经一个竖直的镜片8反射，然后，由根据本发明的物镜3聚焦在光盘10上。物镜3安装在二维执行器9上。光盘10可以是CD或DVD。二维执行器9在盘的半径方向上根据寻迹误差信号运动并将光点定位在轨道上，并且同样在光轴的方向上根据聚焦误差信号运动并使焦点位置在盘上定位。

反射光束再次穿过物镜3以及竖直镜片8，并被分束器71反射而导向光学检测***。经分束器72传输来的光束由聚焦透镜111变成聚焦光束，并进入到分束器73。经分束器73传输来的光束通过圆柱透镜12射入四***光电检测器13。从此***光电检测器上的对角器件的信号之和得到的差分信号作为聚焦误差信号从差分放大器141输出。

受分束器73反射的光束也入射到两***光电检测器15上，并且从两***光电检测器15上的输出值获得的差分信号作为轨迹误差信号从差分放大器142输出。受分束器72反射的光束由聚焦透镜112聚焦到光电检测器16上，并且由放大器17将由光电检测器16采用光电的方法转化的信号放大以便获取数据信号。为了检测伺服信号，可以从检测器输出的总和信号中检测数据信号。在这种情况下，伺服信号可以通过利用低通滤波器或类似器件将检测到的信号限制到信号谱带的方式来检测。此伺服检测光学***是一个示例，也可以采用另外的***。

虽然上述描述参考的实施例都是其中的环形移相器同透镜整体地制作的，但图15却显示了另一种实施例，其中的DVD物镜18和一个独立的环形移相器19是以混合的形式作为一个光头安装在一起的，此光头则装置在一个二维执行器上。由于假定该实施例仅取代与图14中从竖直镜片到光盘这个范围中相应的光学***，图15只显示此对应部分。

通过采用环形移相器，或采用将环形移相器与具有衬底厚度不同因而无象差的内外区的透镜做为最佳结合的方法，就能够使用一个无需孔径限制的透镜，采用波长为650nm的激光束读取衬底厚度为0.6mm的DVD，并且采用波长为780nm的激光束读取衬底厚度为1.2mm的CD。这样，使用本发明就可能提供一个尺寸小、成本低的光头。

虽然通过详细描述并结合附图对本发明进行了介绍，但并不受这些细节的限制，因为本发明中可由本领域内一般的熟练技术人员发现的许多变化和修改可以在不背离本发明的精神和范围内进行。

Claims (14)

1.一种物镜，其用于聚焦通过具有相应波长的不同厚度的盘衬底的不同波长的两个激光束，

其中：所述物镜具有一个传送入射光的环形移相器，用于移动入射光的相位，以便与没有环形移相器的物镜相比减小两个激光束的聚焦光点之一的象差，而不增加另一个光点的象差，这里所述的环形移相器是一个环形沟槽。

2.按照权利要求1的物镜，其中所述衬底具有一个厚度为1.2mm的衬底和一个厚度为0.6mm的衬底。

3.按照权利要求1的物镜，其中：所述的两个激光束包括一个波长为650mm的激光束和一个波长780mm的激光束。

4.按照权利要求1的物镜，其中：所述的凹槽使得象移φ满足等式(n+φ)λ1＝mλ2或者(n·Φ)λ1＝mλ2，其中：n和m是整数，并且0＜Φ＜0.5。

5.按照权利要求1的一种物镜，

其中：所述物镜具有在第一衬底上聚焦第一波长的外部和在第二衬底上聚焦所述第二波长的内部，

其中：所述环形移相器的一个区域的象差移向正数，以便所述第一波长的象差比移向负数的象差更接近于零，从而所述第二波长的象差比没有所述移向器的象差更接近于零。

6.一个光头，包括：

两个半导体激光器，用于产生两个具有不同波长的激光束；

一个物镜，其用于聚焦通过具有相应波长的不同厚度的盘衬底的不同波长的两个激光束；

其中：所述物镜具有一个传送入射光的环形移相器，用于移动入射光的相位，以便与没有所述的环形移相器的物镜相比减小两个激光束的聚焦光点之一的相差，而不增加另一个光点的象差，这里所述的环形移相器是一个矩形沟槽。

7.按照权利要求6的光头，其中：所述衬底包括一个具有1.2mm厚度的衬底和0.6mm厚度的衬底。

8.按照权利要求6的光头，其中：所述两个激光束包括具有650nm的波长的激光束和具有780nm波长的激光束。

9.按照权利要求6的光头，其中：矩形凹槽使得象移满足等式(n+φ)λ1＝mλ2或(n·Φ)λ1＝mλ2，这里：n和m是整数并且0＜ф＜0.5。

10.一种光头包括：

两个半导体激光器，其用于产生两个具有不同波长的激光束；

一个物镜，其用于聚焦通过相应的波长的具有不同厚度的盘衬底的两个激光束；

一个环形移相器，其用于与没有环形移相器的物镜相比，减小两个激光束的聚集光点之一的相差，这里的物镜和环形移相器分开设置。

11.按照权利要求6的一种光头，进一步包括：

用于获得轨迹错误信号和聚焦错误信号的电路；

基于轨迹错误信号和聚焦错误信号而用于设定两个激光束的光点的致动器。

12.按照权利要求11的一种光头，进一步包括：

一个可分开的检测器，

其中：轨迹错误信号和聚焦错误信号通过一个来自可分开的信号而获得。

13.按照权利要求11的一种光头，其中所述的可分开的检测器是4个可分开的检测器。

14.按照权利要求11的一种光头，其中：致动器在盘的半径方向和第一与第二激光束的光轴方向移动。

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