专利名称：改进读信号特性的光学头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学头，用于记录到光学记录介质、或从光学记录介质读取，光学记录介质例如CD、DVD或蓝光盘，更具体地，本发明涉及当读取已记录的信息时改进信号的特性。
背景技术：
光盘设备使用光学头将激光照射到光盘上，并且使用所反射的光读取信息。图1是示出了根据现有技术的光学头的典型结构的剖面图。光学头13配置有光接收元件1301、光发射元件1302、光栅透镜(gratinglens)1306和反射表面1305和1308。
由光发射元件1302发射的激光在通过反射表面1305和1308之后，由光栅透镜1306聚焦到光盘1310的记录表面上。然后，在通过光栅透镜1306和反射表面1308之后，通过在反射表面1305上形成的光栅将所反射的光衍射并且导引到光接收元件1301。图1中的虚线1307表示衍射光。
光接收元件1301根据衍射光1307的强度来输出电信号。光盘设备使用电信号以获得在光盘1310上记录的信息，并且控制光学头13的位置。该结构使能够减小光学头13的尺寸和重量。例如，在日本专利no.2,738,204和no.2,790,264中描述了根据现有技术的光学头13的结构。
然而，近年来一直在寻求记录密度的进一步提高。在这个方面，利用根据现有技术的光学头，入射到光盘1310上的激光的中心部分将被反射表面1305阻挡。这影响了在光盘1310的记录表面上形成的束斑的光强分布。
图2是示出了束斑的光强分布的曲线。如图2所示，束斑的光强分布14具有主瓣14a和旁瓣14b。当激光的中心部分被阻挡时，如在现有技术中那样，由于所谓的超分辨现象导致旁瓣14b的峰值相对于主瓣14a的峰值而增加，难以改进记录密度。
发明内容
考虑到以上问题，本发明的目的是提供一种减小束斑旁瓣的光学头。
为了实现该目的，根据本发明的光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；以及第二反射镜，适合于将由第一反射镜反射的光束反射向光学记录介质。在这种情况下，第一反射镜阻挡了从第二反射镜向光学记录介质传播的光束的主光线；第二反射镜包括以光束的主光线为中心的多个同心环形镜；以及同心环形镜彼此分离预定的间隔。该结构通过阻挡由光发射元件发射的光束的一部分，使能够减小束斑的旁瓣。因此，可以实现高记录密度。
根据本发明的另外的光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；第二反射镜，适合于将由第一反射镜反射的光束反射向光学记录介质；以及相位调节单元，适合于调节以预定角度入射到光学记录介质上的光束的相位。在这种情况下，第一反射镜阻挡了从第二反射镜向光学记录介质传播的光束的主光线，并且将相位调节单元设置在从第一反射镜到光学记录介质的光程上。该结构通过调节由光发射元件发射的光束的一部分的相位，使能够减小束斑的旁瓣。
此外，相位调节单元可以是在第二反射镜中设置的凹入部分和凸出部分之一。该结构通过调节由光发射元件发射的光束的一部分的光程长度从而调节到达光盘的记录表面的光束的相位，使能够减小束斑的旁瓣。
在这种情况下，如果凹入或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ4n,]]>其中，λ是由光发射元件发射的光束的波长，以及n是当入射到第二反射镜上时光束通过的物质的折射率，或者如果当在入射到第二反射镜上时光束通过的物质的折射率n近似等于1，凹入部分或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ4,]]>通过对由光发射元件发射的光束的一部分的相位进行颠倒，以将电场强度相对于其他分量进行偏移，可以减小束斑的旁瓣。
此外，光学头还可以包括透镜表面，设置在从光发射元件到光学记录介质的光程上，并且适合于折射光束，并且相位调节元件可以是在透镜表面上设置的凹入部分和凸出部分之一。该结构通过调节由光发射元件发射的光束的一部分的相位，使能够减小束斑的旁瓣。在这种情况下，如果凹入部分或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ2(n1-n0),]]>其中，λ是由光发射元件发射的光束的波长，n0是入射到透镜表面上之前光束通过的物质的折射率，以及n1是入射到透镜表面上之后光束通过的物质的折射率，通过对由光发射元件发射的光束的一部分的相位进行颠倒，以相对于其他分量对电场强度进行偏移，可以减小束斑的旁瓣。
此外，根据本发明的光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；第二反射镜，适合于将经由透射衍射光栅由第一反射镜反射的光束反射向聚焦元件；以及光接收元件，适合于接收从光学记录介质反射的光束中由透射衍射光栅衍射的一阶衍射光。在这种情况下，第二反射镜包括多个同心环形平面镜，所述平面镜彼此分离，并且所述平面镜之间的反射率小于所述平面镜的反射率。该结构通过阻挡由光发射元件发射的光束的一部分，使能够减小束斑的旁瓣。
根据本发明的另外的光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；第二反射镜，适合于将经由透射衍射光栅由第一反射镜反射的光束反射向聚焦元件；以及光接收元件，适合于接收从光学记录介质反射的光束中由透射衍射光栅衍射的一阶衍射光。在这种情况下，以凸透镜的光轴为中心的第二反射镜的环形部分与第二反射镜的其他部分相比，是沿光轴方向提高或压低的形式之一。
根据本发明的另一个光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；第二反射镜，适合于将经由透射衍射光栅由第一反射镜反射的光束反射向聚焦元件；以及光接收元件，适合于接收从光学记录介质反射的光束中由透射衍射光栅衍射的一阶衍射光。在这种情况下，以凸透镜的光轴为中心的聚焦元件的透镜表面的环形部分由相对于透镜表面的其他部分不同的透镜函数来表示。
根据本发明的另外的光学头可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，并且包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向光发射元件的表面中除透射衍射光栅之外的部分是凹面镜，并且面向光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，适合于将光束反射向光发射元件；以及光接收元件，适合于接收从光学记录介质反射的光束中由透射衍射光栅衍射的一阶衍射光。在这种情况下，以凸透镜的光轴为中心的凹面镜的环形部分与凹面镜的其他部分相比，是提高或压低的形式之一。该结构通过调节由光发射元件发射的光束的一部分的相位，使能够减小束斑的旁瓣。
图1是示出了根据现有技术的光学头的典型结构的剖面图；图2是示出了由根据现有技术的光学头在光盘的记录表面上形成的束斑的光强分布曲线；图3是示出了根据本发明实施例1的光学头结构的剖面图；图4示出了从聚焦元件一侧所看到的、组成根据本发明实施例1的光学头1的支撑板106的剖面图和平面图；图5是示出了由光发射元件110发射的激光直到所述激光入射到组成根据本发明实施例1的光学头1的光接收元件111上为止的光程的剖面图；图6A和图6B是分别示出了由根据本发明实施例1的光学头1在光盘的记录表面上形成的束斑的光强分布和电场强度分布的曲线；图7A和图7B示出了根据本发明实施例2的支撑板和镜面的形状，图7A是平面图，而图7B是剖面图；图8A和图8B是分别示出了由根据本发明实施例2的光学头、在光盘的记录表面上形成的束斑的光强分布和电场强度分布的曲线；图9是示出了根据本发明实施例3的光学头结构的剖面图；图10是组成根据本发明实施例3的光学头的聚焦元件701的剖面图；图11是示出了由光发射元件710发射的激光直到所述激光入射到组成根据本发明实施例3的光学头7的光接收元件711上为止的光程的剖面图；图12是示出了根据本发明实施例3的变体1的聚焦元件的形状的剖面图；图13是示出了根据本发明实施例4的光学头结构的剖面图；以及图14是示出了根据本发明实施例4的光学头的光学特性的剖面图。
具体实施例方式
以下参考附图描述根据本发明的光学头的实施例。
1.实施例1首先，根据本发明实施例1的光学头的特征在于将激光引导到光盘的反射表面的特征。
1-1.光学头的结构首先，描述根据本实施例的光学头的结构。图3是示出了根据本实施例的光学头结构的剖面图。光学头1配置有外壳112、磁体120、盖子115、支撑板106、光发射元件110、聚焦元件101和光接收元件111。
将平面图中为圆形的通孔113设置在外壳112的中心部分。将聚焦元件101安装到外壳一端处的开口中，并且将支撑板106安装到外壳的另一端处的开口中。将磁体120放置到外壳112外周的凹槽中，并且和电磁铁(未示出)一起用于控制光学头的位置。
聚焦元件101一般是凸透镜形状的构件，其外部边缘与外壳112相连。聚焦元件101在支撑板一侧的中心部分是透射衍射光栅102(在下文中简称为“衍射光栅”)。
围绕衍射光栅102的是透镜表面104。聚焦元件101在光盘一侧的中心部分是镜面103，对从支撑板一侧入射的光进行反射。镜面103是凸面镜，并且围绕镜面103的是透镜表面105。
支撑板106是环形构件，并且其在聚焦元件一侧的主表面上形成有镜面107。镜面107是环形平面镜。使用树脂将光发射元件110和光接收元件111安装到支撑板106背对聚焦元件101的主表面上，并且覆盖有盖子115。
盖子115由具有光阻挡能力的材料组成，并且防止外来光进入光接收元件111。光发射元件110是半导体激光器元件，并且光接收元件111是多-光电探测器。光接收元件111在光发射元件一侧的端面是平面镜。
图4示出了从聚焦元件一侧所看到的支撑板106的剖面图和平面图。图4中所示的支撑板106的剖面图是沿图4平面图的A-A线得到的剖面。如图4所示，支撑板106是在其中心具有通孔108的扁平环形构件。在支撑板106的主表面之一上形成镜面107。
镜面107包括环形镜面107a和107b，并且将这些镜面107a和107b与支撑板106同心地进行设置。注意，支撑板106是非反射构件，并且支撑板106没有被镜面107覆盖的部分106a和106b不反射激光。
镜面107a的内径在尺寸上与镜面107a所反射的光当由透镜表面104和105折射时在光盘180上的入射角θ11的角度相对应，并且镜面107a的外径在尺寸上与光盘上的入射角θ12的角度相对应。镜面107b的内径和外径分别与镜面107b所反射的光在光盘上的入射角θ13和θ14的角度相对应。
1-2.光学头1的光学特性接下来描述光学头1的光学特性。图5是示出了由光发射元件110发射的激光直到激光入射到光接收元件111上为止的光程的剖面图。由光发射元件110发射的激光在被光接收元件111在光发射元件一侧的端面上形成的镜面反射之后，通过通孔108和衍射光栅102，被镜面103反射，然后通过其路线上的透镜表面104到达镜面107，如图5所示。
只有在光盘180上的入射角为从θ11到θ12以及从θ13到θ14的激光被镜面107反射回聚焦元件101。然后由透镜表面104和105对所反射的激光连续地进行折射，并且聚焦到光盘180的记录表面上。在光盘180的记录表面上形成的束斑的电场强度分布由以下等式表示U(r)=[sin2θK1·J1(sinθ·r·2π/λ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ13θ=θ14+[sin2θK1·J1(sinθ·r·2π/λ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ11θ=θ12]]>其中，θ11至θ14是上述激光在光盘上的入射角，r是记录表面181上与聚焦元件101的光轴的距离，以及K1是与光强相对应的常数。J1(x)是第一类型的一阶贝塞耳函数。
所述等式右侧的第一项表示由镜面107b反射的激光产生的电场强度分布，以及第二项表示由镜面107a反射的激光产生的电场强度分布。束斑的光强分布由以下等式表示I(r)＝|U(r)|2图6A和图6B是分别示出了在光盘180的记录表面181上形成的束斑的光强分布和电场强度分布的曲线。在图6A中，曲线401表示由激光的全部分量产生的束斑的光强分布。在图6B中，曲线402表示针对由镜面107a反射的激光、在记录表面181上的电场强度分布，以及曲线403表示针对由镜面107b反射的激光、在记录表面181上的电场强度分布。
如图6B所示，对于曲线402和403，旁瓣的位置不同，其中旁瓣相互抵消。此外，因为主瓣一起上升，可以获得例如由曲线401所示的令人满意的光强分布。
因此，通过调节镜面107a和镜面107b的形状，可以减小束斑的旁瓣，并且实现高记录密度。
例如，如果由光发射元件发射的激光波长是660nm，并且光盘180上的入射角θ11至θ14分别是13.3°、24.1°、30.7°和35.3°，旁瓣的峰值光强可以减小到主瓣的峰值光强的4.2％。
另一方面，利用根据现有技术的光学头，束斑的电场强度由以下等式表示U(r)=[sin2θK2·J1(sinθ·r·2π/λ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ1θ=θ2]]>这里，θ1至θ2是激光的入射角，r是记录表面上与光栅透镜1306的光轴的距离，并且K2是与光强相对应的常数。从光栅透镜1306的光轴直到入射角θ1的光被反射表面1305阻挡，并且对于束斑的光强分布没有贡献。
在激光的波长λ是660nm、并且光盘上的入射角θ1和θ2分别是13.3°和35.3°的情况下，旁瓣的峰值将是主瓣的峰值的7.0％那么多。
假定由光盘180的记录表面181反射的激光的光强依赖于记录表面的记录状态，待读取的记录信息只在主瓣的光强中反射。另一方面，因为待读取的记录信息没有在旁瓣的光强中反射，所述旁瓣的光强最终对于入射到光接收元件上的激光强度具有不利影响。
该不利影响随着旁瓣光强的增加而增加。旁瓣的该效果不能通过对由于光接收元件执行的光电转换而获得的电信号进行处理来消除。
相反，因为如上所述，根据本发明减小了旁瓣，所反射的光的光强精确地表达了记录表面的记录状态。来自记录表面181的反射光由透镜表面105和104连续地进行折射、由镜面107进行反射、由透镜表面104进行折射、并且由镜面103进行反射，然后由衍射光栅102衍射。
由衍射光栅102衍射的反射光的一阶衍射光入射到光接收元件111上。光接收元件111对入射光进行光电转换以获得依赖于入射光的光强的电信号，并且输出所述电信号。按照这种方式，光学头1读取了在光盘180上记录的信息。
注意，作为本发明的变体，可以仅提供透镜表面104和105之一，或可以使用具有衍射效果的菲涅耳透镜。还可以将镜面107分为三个或更多镜面。
2.实施例2接下来描述本发明的实施例2。尽管具有与根据实施例1的光学头大体上相同的结构，根据本实施例的光学头在支撑板和镜面的形状方面不同。以下描述仅集中于这些差别。
2-1.支撑板和镜面的形状与根据实施例1的光学头类似，根据本实施例的光学头具有支撑板和镜面。图7A和图7B示出了根据本实施例的支撑板和镜面。图7A是平面图以及图7B是剖面图。如图7A和图7B所示，将环形凹槽501a设置在根据本实施例的支撑板501面向聚焦元件(未示出)的表面中。凹槽501a的高度D等于由光发射元件发射的激光波长的1/4。注意在本实施例中，在镜面502上入射的激光通过空气。将通孔503设置在平面图中的支撑板501的中心部分，与实施例1的支撑板106类似。
将镜面502设置在支撑板501的聚焦元件一侧上，与实施例1的镜面107类似。镜面502形成为单片的，而镜面107分为多个镜面。作为围起通孔503、并且与支撑板501同心的环形体的镜面502，覆盖凹槽501a的内壁。包括凹槽501a中的部分在内的镜面502实质上是均匀厚度的。
支撑板501可以由硅组成，并且凹槽501a可以通过晶片刻蚀形成。通过在支撑板501上形成电介质多层膜来获得镜面502。可以使用钻孔等形成通孔503。
如图7a所示，镜面502分为三个连续的镜面502a、502b和502c。镜面502a和503c与实施例1的镜面107a和107b等效。将镜面502b设置在凹槽501a的内壁上。在光盘180上的入射角为从θ21到θ22的激光入射到镜面502a上。此外，在光盘180上的入射角为从θ22到θ23的激光入射到镜面502b上，并且在光盘180上的入射角为从θ23到θ24的激光入射到镜面502c上。
镜面502b中面对聚焦元件的那部分在位置上沿光轴方向与镜面502a和502的差别为凹槽501a的高度D。这导致由镜面502b反射的激光的光程长度比由镜面502a和502c反射的激光的光程长度大2D、或1/2波长。
2-2.光学特性接下来描述根据本实施例的光学头的光学特性。当激光被镜面502反射时，入射到镜面502上的激光中由镜面502b反射的激光与由镜面502a和502c反射的激光在光程长度上的差别为1/2波长，因此相差180°相位。由该激光在光盘的记录表面上形成的束斑的电场强度分布由以下等式表示U(r)=[sin2θK3·J1(sinθ·r·2π/λ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ23θ=θ24-[sin2θK3·J1(sinθ·r·2π/λ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ22θ=θ23]]>+[sin2θK3·J1(sinθ·r·2/πλ)sinθ·r·2π/λ]θ=θ21θ=θ22]]>这里，θ21至θ24是光盘上的入射角，以及K3是与光强相对应的常数。右手侧的第一项表示由镜面502c反射的激光产生的电场强度分布，以及第二和第三项分别表示由镜面502b和502c反射的激光产生的电场强度分布。
图8A和图8B是分别示出了由根据本实施例的光学头在光盘的记录表面上形成的束斑的光强分布和电场强度分布的曲线。图8A中的曲线601表示由激光的全部分量产生的束斑的光强分布。图8B中的曲线602至604分别表示针对由镜面502a至502c反射的激光的电场强度分布。
如图8B所示，电场强度602的一阶最小值602b、电场强度603的一阶最小值603b和电场强度604的一阶最小值604b彼此抵消。这导致减小了束斑的旁瓣，如图8A所示。此外，因为电场强度602和604的主瓣602a和604a一起上升，电场强度603的主瓣603a几乎没有影响。
例如，如果由光发射元件发射的激光波长是660nm，并且光盘上的入射角θ21至θ24分别是13.3°、26.0°、30.5°和35.3°，旁瓣的峰值光强可以减小到主瓣的峰值光强的3.4％。
2-3.实施例2的变体本实施例按照将凹槽设置在支撑板501中作为镜面502b进行描述。无需说明，本发明不局限于此，并且可以替代地组成如下。即，可以将扁平凸起部分设置在与凹槽相对应的位置中作为镜面。因为如果所述凸起部分的高度与所述凹槽的深度相同，由所述镜面反射的光缩短了1/2波长，产生相应的相移，并且获得与以上类似的效果。
此外，按照设定为1/4波长的凹槽高度D描述本实施例。无需说明，本发明不局限于此。例如，如果在所述凹槽填充有折射率为n的物质的情况下，将凹槽的高度D设定为1/(4n)，可以将反射光的光程差设定为1/2波长。
3.实施例3接下来描述本发明的实施例3。尽管具有与根据实施例1的光学头相同的结构，根据本实施例的光学头不同之处在于代替支撑板上的多个镜面，在聚焦元件的表面中具有凹槽。以下描述仅集中于该差别。
3-1.光学头的结构图9是示出了根据本实施例的光学头结构的剖面图。如图9所示，光学头7配置有外壳712、磁体720、盖子715、支撑板706、光发射元件710、聚焦元件701、以及光接收元件711。将镜面707设置在支撑板706的聚焦元件一侧上。镜面707是形成为单片的环形平面镜。
图10是根据本实施例的聚焦元件701的剖面图。聚焦元件701通常是凸透镜形状的构件，其外边缘与外壳712相连。聚焦元件701面向支撑板706的表面的中心部分是衍射光栅702。围绕衍射光栅702的是透镜表面704。聚焦元件701面向述光盘的表面的中心部分是镜面703。镜面703是对从支撑板一侧入射的光进行反射的凸面镜。围绕镜面703的是透镜表面705。
透镜表面704分为透镜表面704a、704b和704c。透镜表面704a和704c是由单非球面函数表示的非球面。透镜表面704b是以聚焦元件701的光轴为中心、并且划分透镜表面704a和704c的环形凹槽。透镜表面704b的底部是由与表示透镜表面704a和704c的所述非球面函数不同的非球面函数表示的非球面。
透镜表面之间的边界线与激光的合适的入射角相对齐。透镜表面704b的高度D由使用由光发射元件710发射的激光波长λ、组成聚焦透镜701的材料的折射率n1、以及空气的折射率n0的以下等式表示D=λ2(n1-n0)]]>因为这导致通过透镜表面704b的光与通过透镜表面704a和704c的光相位相差1/2波长，可以如实施例2所述的减小旁瓣。
3-2.光学特性接下来描述光学头7的光学特性。图11是示出了由光发射元件710发射的激光直到所述激光入射到光接收元件711上为止的光程的剖面图。如图11所示，在被光接收元件711的端面上设置的镜面反射通过衍射光栅702之后，由光发射元件710发射的激光被镜面703经由透镜表面704反射到镜面707上，并且然后在被透镜表面704和705连续地折射之后，将镜面707所反射的光聚焦到光盘9的记录表面901上。
因为如上所述，在这种情况下通过透镜表面704b的激光与通过透镜表面704a和704c的激光相位相差180°，减小了在记录表面901上形成的束斑的旁瓣。结果，可以获得具有精确反映记录表面901的记录状态的光强的反射光。透镜表面705和704将由记录表面901反射的光折射到镜面707上，并且然后在被镜面703反射通过透镜表面704之后，镜面707的反射光被衍射光栅702进行衍射。由于一阶衍射光入射到光接收元件711上，读取了光盘9上记录的信息。
3-3.本实施例的变体本实施例的变体如下所述。
(1)上述本实施例按照通过在透镜表面704中提供环形凹槽作为透镜表面704b来减小旁瓣来进行描述。无需说明，本发明不局限于此，并且可以替代地组成如下。
图12是示出了根据本变体的聚焦元件的形状的剖面图。尽管具有与聚焦元件701大体上相同的形状，聚焦元件10在面向光盘的透镜表面中具有凹槽，与在面向支撑板706的透镜表面704中具有凹槽的聚焦元件701相反。
透镜表面1005包括透镜表面1005a、1005b和1005c。透镜表面1005a和1005c是由单非球面函数表示的非球面表面。透镜表面1005b是以聚焦元件10的光轴为中心的环形凹槽。透镜表面1005b的底部是非球面表面。所述凹槽的高度D再次由以下等式表示D=λ2(n1-n0)]]>注意，与以上类似，λ是由光发射元件710发射的激光的波长，n1是在组成聚焦元件10的材料的折射率，以及n0是空气的折射率。利用这种结构，通过将透镜表面之间的边界线与激光的适当入射角相对齐，也可以减小旁瓣。
(2)上述本实施例按照设置在透镜表面704中作为透镜表面704b的环形凹槽来进行描述。无需说明，本发明不局限于此，并且可以替代地组成如下。即，可以将扁平环形凸起部分设置在透镜表面704上作为透镜表面。即使利用这种结构，也可以获得与上述效果类似的效果。
4.实施例4接下来描述本发明实施例4。尽管具有与根据实施例1的光学头大体上相同的结构，根据本实施例的光学头的不同之处在于聚焦元件面向光发射元件的表面是反射表面。以下描述仅集中于这种差别。
4-1.光学头的结构图13是示出了根据本发明的光学头结构的剖面图。如图13所示，光学头11配置有外壳1112、磁体1120、盖子1115、光发射元件1110、聚焦元件1101和光接收元件1111。
将平面图中为圆形的通孔设置在外壳1112的中心部分，并且将聚焦元件1101安装到外壳一端处的开口中。本实施例与实施例1的不同之处在于另一端处的开口仅用盖子1115覆盖，而没有在其中安装的支撑板。
将其底部与通孔相同直径的凹入部分形成于盖子1115的聚焦元件一侧。将光发射元件1110和光接收元件1111设置在该凹入部分中。
与实施例1类似，将透镜表面1105和镜面1103形成于聚焦元件1101面向光盘的表面上。镜面1103是凸面镜。将衍射光栅1102和镜面1104形成在聚焦元件1101的光发射元件一侧上。镜面1104对从聚焦元件1101内部入射的激光进行反射。
镜面1104通常是将由镜面1103反射的激光聚焦到光盘的记录表面上的凹面镜。将以聚焦元件1101的光轴为中心的环形凹槽设置在镜面1104中。该凹槽将镜面1104分为镜面1104a、1104b和1104c。作为夹在衍射光栅1102和凹槽之间部分的镜面1104a是非球面凹面镜。镜面1104b是镜面1104中的凹槽，其底部是非球面凹面镜。镜面1104c是围绕镜面1104b的环形非球面镜面。
镜面1104a和1104c是由相同的非球面函数表示的凹面镜。确定镜面之间的边界，使得在镜面1104表面上入射的激光的入射角是常数。组成镜面1104b的凹槽的高度D由以下等式表示D=λ4n1]]>这里，λ是由光发射元件1110发射的激光的波长，以及n1是组成聚焦透镜1101的材料的折射率。将凹槽设定到该深度使能够将由镜面1104b反射的激光和由镜面1104a和1104c反射的激光之间的相位差设定为180°。
4-2.光学特性图14是示出了光学头11的光学特性的剖面图。如图11所示，在被光接收元件的端面上形成的镜面反射通过衍射光栅1102之后，由光发射元件1110发射的激光被镜面1103反射到镜面1104上，并且然后在由透镜表面1105折射之后，镜面1104所反射的光被聚焦到光盘12的记录表面1201上，以在记录表面上形成束斑。
如上所述，因为减小了束斑的旁瓣，反射光的光强精确地反映了记录表面1201的记录状态。透镜表面1105将由记录表面1201反射的光折射到镜面1104上，然后在由镜面1103反射之后，镜面1104所反射的光被衍射光栅1102进行衍射。将入射在光接收元件1111上的一阶衍射光光电转换为电信号。
4-3.本实施例的变体本实施例按照在透镜表面1104中设置为镜面1104b的凹槽进行描述。无需说明，本发明不局限于此，并且可以替代地组成如下。即，可以将扁平环形凸起部分设置在镜面1104上作为镜面。可以通过使所述凸起部分的高度与所述凹槽的深度相同来获得上述类似效果。
5.变体无需说明，以上基于优选实施例描述的本发明不局限于这些实施例。也可以实现以下变体。
(1)即使对于图1所示的现有技术的结构，通过使镜面1308与根据实施例1的镜面107或根据实施例2的镜面502的形状类似，也可以获得本发明的效果。
(2)尽管在优选实施例中没有特别地提到，但是可以通过实施例和变体的任意组合获得本发明的效果。
(3)外壳和盖子在优选实施例中是分离部件。无需说明，本发明不局限于此，并且可以将外壳和盖子形成为单片。这使得能够通过降低部件的个数来减小光学头的成本。
工业应用根据本发明的光学头可以用于精确地读取以高记录密度在光盘上记录的信息的设备。
权利要求
1.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；第一反射镜，适合于将所述光束反射向所述光发射元件；以及第二反射镜，适合于将由所述第一反射镜反射的光束反射向所述光学记录介质，其中，所述第一反射镜阻挡了从所述第二反射镜向所述光学记录介质传播的光束的主光线；所述第二反射镜包括以所述光束的主光线为中心的多个同心环形镜；以及所述同心环形镜彼此分离预定的间隔。
2.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；第一反射镜，适合于将所述光束反射向所述光发射元件；第二反射镜，适合于将由所述第一反射镜反射的光束反射向所述光学记录介质；以及相位调节单元，适合于调节以预定角度入射到所述光学记录介质上的光束的相位，其中，所述第一反射镜阻挡了从所述第二反射镜向所述光学记录介质传播的光束的主光线；以及将所述相位调节单元设置在从所述第一反射镜到所述光学记录介质的光程上。
3.根据权利要求2所述的光学头，其中，所述相位调节单元是在所述第二反射镜中设置的凹入部分和凸出部分之一。
4.根据权利要求3所述的光学头，其中，所述凹入部分或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ4n,]]>其中，λ是由所述光发射元件发射的光束的波长，以及n是当入射到所述第二反射镜上时所述光束通过的物质的折射率。
5.根据权利要求4所述的光学头，其中，当入射到所述第二反射镜上时所述光束通过的物质的折射率n近似等于1，所述凹入部分或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ4.]]>
6.根据权利要求2所述的光学头，其中，还包括透镜表面，设置在从所述光发射元件到所述光学记录介质的光程上，并且适合于折射所述光束，其中，所述相位调节元件是在所述透镜表面上设置的凹入部分和凸出部分之一。
7.根据权利要求6所述的光学头，其中，所述凹入部分或凸出部分的高度D由以下等式表示D=λ2(n1-n0),]]>其中，λ是由所述光发射元件发射的光束的波长，n0是在入射到所述透镜表面上之前所述光束通过的物质的折射率，以及n1是在入射到所述透镜表面上之后所述光束通过的物质的折射率。
8.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与所述光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向所述光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向所述光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，所述第一反射镜适合于将所述光束反射向所述光发射元件；第二反射镜，适合于将经由所述透射衍射光栅由所述第一反射镜反射的光束反射向所述聚焦元件；光接收元件，适合于接收从所述光学记录介质反射的光束中由所述透射衍射光栅衍射的一阶衍射光，其中，所述第二反射镜包括多个同心环形平面镜；所述平面镜彼此分离；以及所述平面镜之间的反射率小于所述平面镜的反射率。
9.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与所述光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向所述光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向所述光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，所述第一反射镜适合于将所述光束反射向所述光发射元件；第二反射镜，适合于将经由所述透射衍射光栅由所述第一反射镜反射的光束反射向所述聚焦元件；以及光接收元件，适合于接收从所述光学记录介质反射的光束中由所述透射衍射光栅衍射的一阶衍射光，其中，以所述凸透镜的光轴为中心的所述第二反射镜的环形部分与所述第二反射镜的其他部分相比，是沿光轴方向提高或压低的形式之一。
10.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与所述光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向所述光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向所述光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，所述第一反射镜适合于将所述光束反射向所述光发射元件；第二反射镜，适合于将经由所述透射衍射光栅由所述第一反射镜反射的光束反射向所述聚焦元件；以及光接收元件，适合于接收从所述光学记录介质反射的光束中由所述透射衍射光栅衍射的一阶衍射光，其中，以所述凸透镜的光轴为中心的所述聚焦元件的透镜表面的环形部分由相对于所述透镜表面的其他部分不同的透镜函数来表示。
11.一种光学头，可操作用于从光学记录介质读取和/或向光学记录介质记录，所述光学头包括光发射元件，可操作用于发射光束；聚焦元件，是光轴与所述光束的主光线实质重合的凸透镜，以及其中，面向所述光发射元件的表面的中央部分是透射衍射光栅，并且面向所述光发射元件的表面中除所述透射衍射光栅之外的部分是凹面镜，并且面向所述光学记录介质的表面的中央部分是第一反射镜，所述第一反射镜适合于将所述光束反射向所述光发射元件；以及光接收元件，适合于接收从所述光学记录介质反射的光束中由所述透射衍射光栅衍射的一阶衍射光，其中，以所述凸透镜的光轴为中心的所述凹面镜的环形部分与所述凹面镜的其他部分相比，是提高或压低的形式之一。
全文摘要
在一种可操作用于从光学记录介质读取和向光学记录介质记录的光学头中，由第一反射镜将由光发射元件发射的光束反射向光发射元件，并且由第二反射镜将该反射的光束反射向光学记录介质，并且将其聚焦到光学记录介质的记录表面上。在这种情况下，第一反射镜阻挡了从第二反射镜向光学记录介质传播的光束的主光线，并且第二反射镜包括以光束的主光线为中心的、并且彼此分离预定间隔的多个同心环形镜。
文档编号G11B7/135GK101069237SQ20058004136
公开日2007年11月7日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者小野泽和利, 山中一彦, 东条友昭, 奥田拓也, 井岛新一, 久保淳一 申请人:松下电器产业株式会社, 纳卢克斯株式会社