200818167 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用具有多層資訊記錄表面的光碟之光 學讀取設備。 【先前技術】 DVD代表之光碟可以高密度記錄大量資訊信號，使 得其用途應用在聲頻、視頻、及電腦的許多領域。特別是 近幾年，爲符合進一步增加記錄容量的需求，具有許多層 資訊記錄表面之光碟已被發展且可在市場上取得。 另一方面，於具有小間距的多層資訊記錄表面之光碟 中，當用於記錄及複製資訊之光通量會聚在特定記錄及複 製表面上時，來自記錄及複製表面的反射光被來自相鄰記 錄及複製表面的反射光所影響。其致使來自記錄及複製表 面的反射光可能被辨識爲雜訊之可能性。關於該等問題， 已知有由結合該兩波板來抑制雜訊之光學讀取設備，每一 波板包括兩個具有不同偏振特性之區，如以下文件中所揭 示：
Tetsuya Ogata 在 2006 年 3 月 17 曰發表的 Sixth Optical Disc Informal Gathering Pro gram Lecture Material “Inter-layer Separation Detection of Multilayer Disc Using Photonic Crystal”。 在此，於以上文件所述之光學讀取設備中，自光碟的 資訊記錄表面所反射之光通量通過第一波板，則會聚在第 -4- 200818167 一波板及第二波板之間，再者通過第二波板，且通過偏振 分束器。當光通量通過偏振分束器時，雜訊分量被移除且 僅正常信號進入光檢器。然而，於以上文件所述之光學讀 取設備中，聚光透鏡的放大率及第一波板與第二波板間的 間隔未被指定。 於光學讀取設備中，取決於放大率，其具有以下可能 性，例如，亦即，包括正常資訊之光及包括雜訊分量之光 難以被分開，且第一及第二光學元件的對準變困難，因爲 第一波板及第二波板間之間隔與第一波板及第二波板的有 效面積變小，或替代地，光學讀取設備的尺寸變過大。 【發明內容】 本發明已隨著前述問題發展，且預期提供一種光學讀 取設備，當使用具有多層資訊記錄表面之光學資訊記錄媒 體時，有效率地移除雜訊。 依據本發明之光學讀取設備，經由物鏡將來自光源的 光通量會聚在光學資訊記錄媒體的多層資訊記錄表面的任 一者上來記錄及/或複製資訊。一種光學讀取設備包括： 光源；物鏡，用於將來自該光源之光通量會聚至該等多層 資訊記錄表面的一表面的光通量；第一光學元件，其包含 第一光區及第二光區，其配置在光軸的兩側上；第二光學 元件，其包含第三光區及第四光區，其配置在光軸的兩側 上。於光學讀取設備中，主光通量係會聚來自光源之光通 量的資訊記錄表面所反射之光通量，且次光通量係另一資 -5- 200818167 訊記錄表面所反射之光通量。光學讀取設備 元件，用於接收主光通量及次光通量且將該 在該第一光學元件及該第二光學元件間的位 量係該等多層資訊記錄表面的該一表面所反 來自光源之該光通量會聚在該一表面上，以 該等多層資訊記錄表面的該另一表面所反射 振分束光學構件；及光檢器。 於光學讀取設備中，主光通量通過第一 一偏振方向之第四光區，且光通量通過第二 一偏振方向之第三光區。通過第一光區及第 通量具有第二偏振方向，且通過第二光區及 光通量具有第二偏振方向。於光學讀取設備 所會聚之多層資訊記錄表面的該一者所反射 放大率及物鏡的數値孔徑NA滿足預定條件 在參照附圖而閱讀以下詳細說明之時， 這些及其它目的、特性及優點將更爲清楚。 【實施方式】 以下說明本發明的較佳實施例。 依據本發明之光學讀取設備被設置來用 及/或複製在具有多層資訊記錄表面的光學 上。光學讀取設備包括：光源；物鏡，用於 光通量會聚至多層資訊記錄表面的一表面上 件’包含第一光區及第二光區，其配置在光 另包括：聚光 主光通量會聚 置，該主光通 射之光通量， 及該次通量係 之光通量；偏 光區及具有第 光區及具有第 三光區之次光 第四光區之次 ，當聚光元件 的光通量時之 〇 依據本發明之 於將資訊記錄 資訊記錄媒體 將來自光源的 ;第一光學元 軸的兩側上； -6 - 200818167 第二光學元件，包含第三光區及第四光區，其 的兩側上；及聚光元件。聚光元件被設置來接 及次光通量且將該主光通量會聚在該第一光學 二光學元件間的位置，在該位置之主光通量係 錄表面的該一表面所反射之光通量，來自光源 被會聚，以及該次通量係多層資訊記錄表面的 反射之光通量。光學讀取設備另包含：偏振分 ，用於分開該第一光學元件及該第二光學元件 該主光通量及該次光通量；及光檢器，用於接 量。光學讀取設備藉著經由物鏡將來自光源的 在多層資訊記錄表面的一表面上來記錄及/或 於光學讀取設備中，第一光區及第四光區提供 通過第一光區及第四光區的第一偏振方向，及 第三光區提供以主光通量通過第二光區及第三 偏振方向。於光學讀取設備中，第一光區及第 以次光通量通過第一光區及第三光區的第二偏 第二光區及第四光區提供以次光通量通過第二 光區的第二偏振方向。 於光學讀取設備中，主光通量通過第一光 由聚光元件會聚在第一光學元件及第二光學元 及主光通量通過第二光學元件且經由偏振分束 入光檢器。然後，光通量通過第二光學元件且 束光學構件而進入光檢器。於光學讀取設備中 通過第一光學元件且藉由聚光元件而未會聚在 配置在光軸 收主光通量 元件及該第 多層資訊記 之該光通量 另一表面所 束光學構件 各自射出之 收該主光通 光通量會聚 複製資訊。 以主光通量 第二光區及 光區的第一 三光區提供 振方向，及 光區及第四 學元件且藉 件之間，以 光學構件進 經由偏振分 ，次光通量 第一光學元 200818167 件及第二光學元件之間。然後，光通量通過第二光學元件 ’且被偏振分束光學構件所分開而未進入光檢器。光學讀 取設備滿足以下表示式（1 ): NA/0.35 $ mg NA/0.05 (1) 其中m爲當藉由該聚光元件來會聚該等多層資訊記 錄表面的該一表面所反射之該光通量時之放大率，以及 NA爲光學資訊記錄媒體側上之該物鏡的數値孔徑。 於本說明書中，“光軸”指的是通過元件之光通量的中 心及放大率m由絕對値所表示。 現將參照圖1解說本發明的原理。圖1顯示關於本發 明之光學讀取設備的光軸方向之部份橫向剖面圖。於部份 橫向剖面圖中，第一波板OE1包括光軸X上方之第一光 區A及光軸X下方之第二光區B。換言之，第一光區A 及第二光區B配置成爲夾住光軸X。再者，沿著光軸定位 在距第一波板OE1的預定距離d之第二波板OE2具有光 軸X上方之第三光區C及光軸 '下方之第四光區D。換言 之，第三光區C及第四光區D配置成爲夾住光軸X。第 一光區A至D的每一光區具有對於通過每一光區的光通 量造成λ /4的相差之功能。光區A及B相互造成相差於 相反方向，及光區C及D相互造成相差於相反方向。再 者，相向的光區A及C相互造成相差於相反方向，及相 向之光區B及D亦造成相差於相反方向。作爲具體實例 ，其可被視爲，這些光區以通過第一光區A的光通量來 -8- 200818167 提供+ λ /4的相差，以及以通過第二光區B的光通量來提 供-λ /4的相差。再者，可被視爲，這些光區以通過第三 光區C的光通量來提供- λ /4的相差，以及以通過第四光 區D的光通量來提供+ λ/4的相差。另一實例可被視爲’ 這些光區以通過第一光區Α的光通量來提供+ λ /2的相差 ，以通過第二光區Β的光通量未提供相差，以通過第三光 區C的光通量來提供+ λ /2的柑差，以及以通過第四光區 D的光通量未提供相差。 這裡，假設，自圖1的左側，線性偏振狀態的反射光 自光學資訊記錄媒體的資訊記錄表面而射出。於具有多層 資訊記錄表面之光學資訊記錄媒體中，實線指示來自目標 資訊記錄表面之反射光的邊限光束α，資訊將記錄及/或 複製在該表面上，點線指示來自位在比目標資訊記錄表面 更深的位置的資訊記錄表面之反射光的邊限光束Θ，以及 點劃線指示來自位在比目標資訊記錄表面更淺的位置的資 訊記錄表面之反射光的邊限光束r。也就是說，具有邊限 光束α之光通量係正常資訊記錄光，且具有邊限光束0及 7的每一光通量係雜訊分量光。 於光學讀取設備中，光會聚在具有與反射的光之資訊 記錄表面的共軛關係之位置。因此，當具有邊限光束α之 光通量沿著光軸而會聚在第一波板ΟΕ1及第二波板ΟΕ2 間的位置X時，具有邊限光束卢之光通量自位置X會聚 在光學資訊記錄媒體側（在圖1的左側上）之位置Υ，及 具有邊限光束7之光通量自位置X會聚在光檢器側（在 -9- 200818167 圖1的右側上）之位置Z。 因此，自具有邊限光束α之光通量，通過第一光區a 之光部總是通過第四光區D，且更者，通過第一光區A之 光部總是通過第三光區C。因此，具有邊限光束α之光通 量在自第二波板ΟΕ2發射之後與在進入第一波板〇El之 則於偏振方向（第一偏振方向）相差9 0度。 另一方面，自具有邊限光束0之光通量，通過第一光 區Α之光部通過第三光區C，且更者，通過第二光區Β 之光部通過第四光區D。因此，具有邊限光束Θ之光通量 在自第二波板OE2發射之後與在進入第一波板OE1之前 於偏振方向（不同於第一偏振方向的第二偏振方向）不會 改變。 同樣地，自具有邊限光束r之光通量，通過第一光區 A之光部通過第三光區C，且更者，通過第二光區B之光 部通過第四光區D。因此，具有邊限光束r之光通量在自 第二波板OE2發射之後與在進入第一波板OE1之前於偏 振方向（不同於第一偏振方向的第二偏振方向）不會改變 〇 如上述，正常資訊記錄光（可稱爲主光通量）及雜訊 分量光（可稱爲次光通量）係不同於偏振方向，例如，相 差9 0度。因此，當使來自第二波板OE2之射出光通量通 過諸如偏振射束分開器之偏振分束光學構件時，例如，偏 振分束光學構件反射正常資訊記錄光而透射雜訊分量光， 因此雜訊分量可被移除。替代地，這亦可能透射正常資訊 -10- 200818167 記錄光並將其導引至光檢器以及反射雜訊分量光。再者， 偏振分束光學構件未受限於偏振射束分開器。例如，可使 用僅於預定偏振狀態使正常資訊記錄光通過之線性偏振狀 態。 更者，將解說條件表示式（1 )的定義。當放大率m 降至表示式（1)的下限以下時，第一光學元件及第二光 學元件間的間隔d變極小，該兩光學元件幾乎不能被校準 ，且光軸的垂直方向之移位靈敏度變高。更者，當放大率 m降至表示式（1 )的下限以下時，這是難以使正常資訊 記錄光與雜訊分量光分開。理由是當藉由聚光元件會聚正 常資訊記錄光及雜訊分量光時，光軸方向的聚光點間之間 隔Z0與放大率m的平方幾乎成正比（Z0 〇cm2 )。因此， 當放大率m降至表示式（1 )的下限以下時，光軸方向的 光點間之間隔縮短，且爲符合一致性，間隔必須被縮短。 在此，界定聚光元件所會聚之光點的光點邊緣係沿著光點 密度變成光點中心的1 %之光軸的位置，光點間隔Z0表 示來自資訊記錄及/或複製的資訊記錄層之反射光的光點 邊緣及來自鄰接上述資訊記錄層的資訊記錄層之反射光的 光點邊緣間之間隔。圖1 3顯示每一類型光碟的光點間隔 及放大率間之關係。 再者，當放大率m變更小時，第一光學元件及第二 光學元件的有效面積D變更小，及校準準確度係嚴格的 。這造成光軸的垂直方向之誤差靈敏度可能增大之可能性 。假設光學資訊記錄媒體的層之間的距離爲δ，藉由 -11 - 200818167 2ά·ΝΑ·πι所表示。因此，當放大率m降至表示式（1 )的下限時，有效面積D變更小’且準確度下降。此造 成信號光學讀取準確度可能降低之可能性° 當放大率m增加至表示式（1 )的上限以上時，其造 成第一光學元件及第二光學元件其本身變過度地更大之可 能性，由聚光元件、第一光學元件及第二光學元件組成之 光學系統變過度地更大，且進入第一光學元件的光點直徑 ，亦即，有效面積D可能變過度地更小。當放大率m增 加在表示式（1 )的上限以上時，會聚光點間隔Z0變成更 長，藉此這是較佳分開信號光。然而，有可能致使光學讀 取光學系統的加大之可能性。當第一光學元件及第二光學 元件配置具有幾乎等於光點間隔Z0的長度之間隔d時， 構造變更長。另一方面，當意圖使第一光學元件及第二光 學元件的構造變更小時，因爲會聚光點的NA是小，有效 面積D變更小。其使校準可能變困難之可能性。再者， 僅使用有效面積D周圍之邊界區的附近，因此有性能劣 化的可能性。 因此，藉由滿足表示式（1 )防止關於本發明之光學 讀取設備免於這些問題。 關於本發明之光學讀取設備較佳地滿足表示式（1 ’） 〇 NA/0.33 ΝΑ/0.08 (1，） 於關於本發明的光學讀取設備，光源所發射之光通量 -12- 200818167 可具有滿足350nm$又l$450nm之波長λ 1，及當數値孔 徑ΝΑ係0.8或更大時，光學資訊記錄媒體的多層資訊記 錄表面間之距離δ可滿足以下表示式（2 )。 3.6/zmS5S35/zm (2) 條件表示式（2 )指定當主要使用的光學資訊記錄媒 體係BD (藍光碟）時之距離5。當距離5降至表示式（2 )的下限以下時，第一光學元件及第二光學元件間之最大 距離d縮短，以使該兩光學元件幾乎不能對準。其致使光 軸的垂直方向的移位靈敏度可能變高之可能性。更者，當 光碟層間之距離5降至表示式（2 )的下限以下時，有效 面積D亦變成更小，因此有光軸的垂直方向的移位靈敏 度可能變高之可能性。在此，界定光點的光點邊緣係沿著 光點的密度間之光軸的位置變成光點中心的1 %，最大距 離d表示第一光學元件及第二光學元件間的距離，使得當 讀取來自將記錄及/或複製資訊的資訊記錄層之反射光時 ，來自相鄰以上資訊記錄層的資訊記錄層之反射光的光點 邊緣未定位在第一光學元件及第二光學元件之間。 另一方面，當距離δ增加在表示式（2)的上限以上 時，資訊記錄表面的距離的增加造成當藉由一物鏡讀取信 號時之大球形像差。有相鄰信號可能無法讀取之可能性。 再者，當資訊記錄表面的距離係大時，爲符合其一致性， BD變更厚。這造成光學讀取設備設計上的實際困難，而 成爲問題。 -13- 200818167 較佳地藉由滿足表示式（2)來防止關於本發明之光 學讀取設備免於這些問題。 於關於本發明的光學讀取設備，光源所發射之光通量 可具有滿足350nm$又l$450nm之波長λ 1，及當數値孔 徑ΝΑ係小於0.8時，資訊記錄媒體的多層資訊記錄表面 間之距離5可滿足以下表示式（3 )。 4.3//mS5S80//m (3) 條件表示式（3 )指定當主要使用的光學資訊記錄媒 體係HD時之距離δ。當距離5降至表示式（3 )的下限 以下時，第一光學元件及第二光學元件間之最大距離d縮 短，以使該兩光學元件幾乎不能對準。其致使光軸的垂直 方向的移位靈敏度可能變高之可能性。更者，當距離6降 至表示式（3 )的下限以下時，有效面積D亦變成更小。 因此有光軸的垂直方向的移位靈敏度可變得進一步更高之 可能性。 另一方面，當距離5增加在表示式（3)的上限以上 時，資訊記錄表面的距離的增加造成當藉由一物鏡讀取信 號時之更大球形像差，且可能造成相鄰信號無法讀取之可 能性。再者，當資訊記錄表面的距離係大時，爲符合其一 致性，HD變更厚。這造成光學讀取設備設計上的實際困 難，而成爲問題。 較佳地藉由滿足表示式（3 )來防止關於本發明之光 學讀取設備免於這些問題。 -14- 200818167 於關於本發明的光學讀取設備，光源所發射之光通量 可具有滿足600nm$ A2S700nm之波長λ2，及當數値孔 徑ΝΑ係小於0.8時，資訊記錄媒體的多層資訊記錄表面 間之距離5可滿足以下表示式（4 )。 5.5/zm^ δ ^100/zm (4) 條件表示式（4 )指定當主要使用的光學資訊記錄媒 體係DVD時之距離6。當距離5降至表示式（4 )的下限 以下時，第一光學元件及第二光學元件間之最大距離d縮 短，以使該兩光學元件幾乎不能對準。其致使光軸的垂直 方向的移位靈敏度可能變高之可能性。更者，當距離δ降 至表示式（4 )的下限以下時，有效面積D亦變成更小， 因此有光軸的垂直方向的移位靈敏度可變得更高之可能性 〇 另一方面，當距離5增加在表示式（4)的上限以上 時，資訊記錄表面的距離的增加造成當藉由一物鏡讀取信 號時之更大球形像差，且可能造成相鄰信號無法讀取之可 能性。再者，當資訊記錄表面的距離係大時，爲符合其一 致性，DVD變更厚。這造成光學讀取設備設計上的實際 困難，而成爲問題。 較佳地藉由滿足表示式（4 )來防止關於本發明之光 學讀取設備免於這些問題。 於關於本發明的光學讀取設備，第一光學元件及第二 光學元件可整合成一體。 -15- 200818167 關於本發明的光學讀取設備可另包括反射光學元件在 第一光學元件及第二光學元件間之光學路徑上。其允許光 學讀取設備中的光學元件的光學路徑彎曲，且允許光學讀 取設備小型化。 關於本發明的光學讀取設備，第一光學元件、第二光 學元件、及反射光學元件可整合成一體。 關於本發明的光學讀取設備可另包括第一反射表面， 用於反射光通量以進入第一光學兀件；及第二反射表面， 用於反射第二光學元件所發射之光通量。 於關於本發明的光學讀取設備，僅當具有預界定波長 之光通量進入第一光學元件及第二光學元件時，第一光學 元件及第二光學元件各別射出主光通量及次光通量可具有 相互不同的偏振方向。 第一光學元件及第二光學元件較佳地具有結構性雙折 射結構。在此，將解說結構性雙折射。結構性雙折射稱爲 精細結構的方向特性所造成之雙折射。作爲結構性雙折射 ，已知有，例如，由不具雙折射特性且有平行配置於比光 波長足夠短的循環中（< λ /2 )的不同折射率之平板所構 成之精細週期性結構（所謂的線與空間結構）產生雙折射 特性（參照 PERGAMON PRESS LTD·出版由 Max Born 及 Emil Wolf 所著的 “Principle of Optics”）。以下表示用於 具有平行於槽溝的偏振方向的光之折射率np及用於垂直 於槽溝的光之折射率nv。 np = (tni 2 + ( 1 -t)n22)1 /2 (5) -16- 200818167 nv = l/ (t/ni2 + (l-t)/n22)1/2 (6) 其中η:及n2分別表示用於形成精細週期性結構之材 料（線）的折射率及用於充塡槽溝之材料（空間）的折射 率，及t表示精細週期性結構的作用比。假設線寬爲W1 及空間寬爲w2，以下公式是有效的。 t = Wi/(Wi +w2) (7) 依據精細週期性結構，可容易一體製造具有相同相差 然而不同軸向之波板，且可將發生在波板間的邊界上之損 失區控制在數// m或更小，因此可降低資訊記錄光的損失 及可改善不需要光斷開性能。 諸如水晶或方解石（cal cite )之材料的雙折射特性對 於其材料是固有的，且幾乎不能改變，然而精細週期性結 構的雙折射特性可藉由改變其材料及形狀而容易控制。再 者’當Re表示具有平行槽溝的偏振方向之光及具有垂直 至槽溝的偏振方向之光間的相差（延遲量）以及h表示精 細週期性結構的雙折射特性的高度（槽溝的深度），以下 表不式係固定。
Re = (np-nv)h (8) 自這些表示式，可發現到，藉由改變精細週期性結構 的雙折射特性的作用比及精細週期性結構的雙折射特性的 高度（槽溝的深度）h，相差（延遲量）Re可改變。 -17- 200818167 例如，當想要其爲用於400nm雷射光束的λ /4波板 之光學元件時，使用在正常溫度具有約1 . 5的折射率之樹 脂材料及假設線寬爲l〇〇nm及空間寬爲90nm，這是需要 將精細結構的高度h設在1 200nm。也就是說，縱橫比變 成約1 2。 於此說明書中，物鏡狹義上表示具有聚光作用的透鏡 ，該透鏡於光學資訊記錄媒體負載於光學讀取設備之狀態 正對光學資訊記錄媒體配置在最接近光學資訊記錄媒體之 位置。因此，於此說明書中，物鏡在光學資訊記錄媒體側 (影像側）的數値孔徑NA表示物鏡中定位在最接近光學 資訊記錄媒體的側上之表面的數値孔徑NA。 依據本發明，當使用具有多層資訊記錄表面之光學資 訊記錄媒體時，可提供能夠有效地移除雜訊之光學讀取設 備。 以下，將參照附圖解說本發明的實施例。圖2爲簡要 地顯示用於適當地記錄及複製DVD用的資訊之本實施例 的光學讀取設備PU1的構造之示意圖，DVD係具有多層 資訊記錄表面之光學資訊記錄媒體（可稱爲光碟）。再者 ，理所當然地，本發明可應用於BD (藍光碟）、HD DVD 、DVD、CD及其它光碟的光學讀取設備。 圖3爲顯示第一波板0E1 (第一光學元件）及第二波 板0E2 (第二光學元件）之立體圖。於圖3，在層疊狀的 第一波板0E1的光學表面上，第一光區A及第二光區B 形成在光軸的兩側上（未顯示）。於第一光區A ’數個細 -18- 200818167 壁WA配置在偶數間隔。於第二光區b，數個細壁WB配 置在偶數間隔。各別細壁WB及WA以直角相交以使其端 部相互接合。 細壁WA及WB形成具有高度h之結構性雙折射結構 〇 同樣地，在層疊狀的第二波板OE2的光學表面上， 第三光區C及第四光區D形成在光軸的兩側上（未顯示 )°於第三光區C，數個細壁WC配置在偶數間隔且垂直 於在軸向與其對置的細壁WA。於第四光區D，數個細壁 WD g2置在偶數間隔且垂直於在軸向與其對置的細壁WB 。各別細壁WC及WD以直角相交以使其端部相互接合， 細壁WC及WD形成具有高度h之結構性雙折射結構。 自已通過第一波板OE1及第二波板OE2之光通量， 通過第一光區A及第四光區D之光通量與通過第二光區 B及第三光區C之光通量於光通量改變90度，且通過第 一光區A及第三光區c之光通量與通過第二光區B及第 IZH A ® D之光通量於偏振方向保持不變。作爲具體實例 ’可考慮到以下，這些光區以通過第一光區A之光通量 來提供+ λ /4的相差，及以通過第二光區B之光通量來提 @ _ λ /4的相差。再者，這可考慮以下，這些光區以通過 第二光區C之光通量來提供-λ /4的相差，及以通過第四 光區D之光通量來提供+ λ /4的相差。可考慮另一實例爲 ’這些光區以通過第一光區Α之光通量來提供+ λ /2的相 差’以通過第二光區Β之光通量未提供相差，以通過第三 -19- 200818167 光區C之光通量來提供+ λ /2的相差，且以通過 D之光通量未提供相差。在此，當調整細壁WA 其高度間之間隔時，可形成僅反應特定波長的構 當入2的波長的光通量（350nm$A2S450nm) 造成結構性雙折射，或當λ 1的波長的光通量（ λ 1 € 8 0 0 nm )通過時，致使結構性雙折射。 於圖2所示的光學讀取設備中，容許半導體 發光用於記錄及/或重生資訊在DVD上。自半 LD 1射出之發散光通量，如圖2的實線所示，通 合透鏡CL1，且會聚成平行光通量。則藉由第一 器BS1所反射平行光通量。被反射光通量通過 L1及凹透鏡L2組成之擴張透鏡EXP與λ /4波^ 則藉由孔徑光闌（未顯示）調整之光通量直徑。 通量藉由物鏡OBJ而會聚且變成形成在DVD中 錄表面RL 1上之光點，將資訊記錄及/或複製 錄表面RL1上。物鏡OBJ藉由配置在物鏡周圍 動器（未顯示）而實施聚焦操作及追蹤操作。 資訊記錄表面RL 1上之光通量藉由資訊凹 及調變，且再次通過物鏡OBJ、λ/4波板QWP、 EXP、及第一偏振分束器BS1。自第一偏振分束彳 出之光通量藉由透鏡L3會聚成會聚光通量’透 聚光元件。會聚光通過第一波板0E1，且大部分 在第一波板0E1及第二波板0E2之間。然後’ 過第二波板0E2，且藉由透鏡L4會聚成平行光3 第四光區 至WD及 成，使得 通過時， 7 5 0 nm ^ 雷射LD1 導體雷射 過第一稱 偏振分束 由凸透鏡 反 QWP， 然後，光 的資訊記 在資訊記 的雙軸致 坑而反射 擴張透鏡 器BS1射 鏡L3係 的光會聚 光通量通 I量。 -20- 200818167 如上述，自已通過第一波板OE1及第二波板OE2之 光通量，來自記錄及/或複製資訊的資訊記錄表面RL1 之反射光（主光通量）具有傾斜在90度之偏振方向。因 此，藉由第二偏振分束器BS2來反射光通量，第二偏振 分束器BS2係偏振分束器機構（偏振分束光學構件）。 被反射的光通量藉由透鏡L5會聚，且藉由感測透鏡SEN 附加有散光。最後，光通量會聚在光檢器PD的光接收表 面上。藉由使用光檢器PD的輸出信號，可讀取記錄在 DVD上之資訊。當記錄及/或製造資訊在光學讀取設備 中的另一資訊記錄表面上時，擴張透鏡EXP中的透鏡L2 沿著光軸移動以改變DVD中之聚光位置。 依據此實施例，自已通過第一波板〇E 1及第二波板 〇E2之光通量，來自除了記錄及/或複製資訊（其爲雜訊 分量）的資訊記錄表面以外的資訊記錄表面之反射光（次 光通量）係不會被透鏡L3會聚在第一波板OE1及第二波 板OE2之間，且偏振方向未改變。因此，次光通量通過 第二偏振分束器BS2，藉此不會達到光檢器PD，因此可 抑制誤差的發生。再者，藉由鏡Μ彎曲之光通量朝向光 檢器PD的光學路徑，以使光學讀取設備PU 1的構造小型 化。 更者，依據本實施例，當會聚聚光元件（透鏡L3 ) 自資訊記錄表面所反射之光通量時的放大率m滿足表示 式（1 )時，第一波板OE1及第二波板OE2間之間隔不會 變得過小，且可容易對準該兩個光學元件。因此，可提供 -21 - 200818167 光軸係低的垂直方向的移位靈敏性之構造。更者，可容易 分開正常資訊記錄光及雜訊分量光。附加地，它提供第一 波板OE1及第二波板OE2的更大有效面積D、適度對準 準確度、光軸的垂直方向的低誤差靈敏度、及增強的信號 光讀取準確度。另一方面，當放大率m滿足表示式（1) 時，第一波板OE1及第二波板OE2其本身可以製作得更 小，且由透鏡L3、第一波板OE1及第二波板OE2組成之 光學系統可製作得更小，且對第一波板〇E 1的入射光點 直徑，亦即，可非常確定有效面積D。 圖4爲簡要地顯示用於適當地記錄及複製資訊在BD 及DVD上之第二實施例的光學讀取設備PU2的構造之示 意圖，其每一者係具有多層資訊記錄表面之光學資訊記錄 媒體（亦可稱爲光碟）。 當記錄及/或重生資訊在BD上時，擴張透鏡EXP的 透鏡L2沿著光軸而移動，藉此資訊記錄表面RL 1上的會 聚光點的球形像差被最小化。當容許第一半導體雷射LD 1 發光時，自半導體雷射LD1發射之具有波長λΐ (約 400nm)的發散光通量’如圖4所不’通過弟一稱合透鏡 CL1且會聚成平行光通量。平行光通量被第一偏振分束器 B S 1所反射且通過由凸透鏡L 1及凹透鏡L2組成之擴張透 鏡EXP與λ /4波板QWP。然後’藉由孔徑光闌（未顯示 )調整光通量直徑，及光通量變成形成在BD的資訊記錄 表面RL1上之光點，物鏡〇BJ藉由配置在物鏡周圍的雙 軸致動器（未顯示）而實施聚焦操作及追蹤操作。 -22- 200818167 資訊記錄表面RL 1上之光通量藉由資訊凹坑而反射 及調變，且再次通過物鏡OBJ、λ/4波板QWP及擴張透鏡 ΕΧΡ。光通量則通過第一偏振分束器BS1及第三偏振分束 器BS3。自第三偏振分束器BS3射出之光通量藉由透鏡 L3 (其係聚光元件）而會聚成會聚光通量，且通過第一波 板ΟΕ1。大部分的會聚光通量會聚在第一波板0Ε1及第 二波板0Ε2之間，則通過第二波板0Ε2。然後，光通量 藉由透鏡L4會聚成平行光通量。 如上述，自已通過第一波板0Ε1及第二波板0Ε2之 光通量，來自記錄及/或複製資訊的資訊記錄表面RL 1 之反射光（主光通量）具有傾斜在90度之偏振方向。因 此，光通量被第二偏振分束器BS2來反射，第二偏振分 開機構（偏振分束光學構件）。被反射的光通量藉由透鏡 L5會聚，且藉由感測透鏡SEN附加有散光。最後，光通 量會聚在光檢器PD的光接收表面上。藉由使用光檢器 PD的輸出信號，可讀取記錄在BD上之資訊。 另一方面，自已通過第一波板0E1及第二波板0E2 之光通量，來自除了記錄及/或複製資訊（其爲雜訊分量 )的資訊記錄表面以外的資訊記錄表面之反射光（次光通 量）係不會被透鏡L3會聚在第一波板0E1及第二波板 0E2之間，且偏振方向未改變。因此，次光通量通過第二 偏振分束器BS2，藉此不會達到光檢器PD，因此可抑制 誤差的發生。 當將資訊記錄及/或複製在DVD上時，擴張透鏡 -23- 200818167 EXP的透鏡L2沿著光軸而移動，藉此資訊記錄 上的會聚光點的球形像差被最小化。當容許第二 射LD2發光時，具有自半導體雷射所發射之具窄 長（約6 5 0 n m )的發散光通量，如圖4所示，光 第二耦合透鏡CL2且會聚成平行光通量。平行 被第三偏振分束器B S 3所反射，且通過第一偏 BS1及由凸透鏡L1及凹透鏡L2組成之擴張透鏡 通量進一步通過λ/4波板QWP，則藉由孔徑光闌 )調整之光通量直徑。光通量藉由物鏡OBJ變 資訊記錄表面RL2上之光點。物鏡OBJ藉由配 周圍的雙軸致動器（未顯示）而實施聚焦操作及 〇 資訊記錄表面RL2上之光通量藉由資訊凹 及調變且再次通過物鏡OBJ、λ/4波板QWP及 ΕΧΡ。光通量則通過第一偏振分束器BS1及第三 器Β S3。自第三偏振分束器BS3射出之光通量 L3(其係聚光元件）而會聚成會聚光通量，且通 板0E1。大部分的會聚光通量會聚在第一波板 二波板〇E2之間，則通過第二波板0E2。然後 藉由透鏡L4會聚成平行光通量。 如上述，自已通過第一波板0E1及第二波才 光通量，來自記錄及/或複製資訊的資訊記錄 之反射光（主光通量）具有傾斜在9 0度之偏振 此，光通量被第二偏振分束器BS2來反射，第 表面RL2 半導體雷 ί λ2的波 通量通過 光通量則 振分束器 ΕΧΡ 〇 光 (未顯示 成形成在 置在物鏡 追蹤操作 坑而反射 擴張透鏡 偏振分束 藉由透鏡 過第一波 0Ε1及第 ，光通量 反0Ε2之 表面 RL1 方向。因 二偏振分 -24 - 200818167 開機構（偏振分束光學構件）。被反射的光通量藉由透鏡 L5會聚，且藉由感測透鏡SEN附加有散光。最後，光通 量會聚在光檢器PD的光接收表面上。藉由使用光檢器 PD的輸出信號，可讀取記錄在DVD上之資訊。 另一方面’自已通過第一波板OE1及第二波板OE2 之光通量，來自除了記錄及/或複製資訊（其爲雜訊分量 )的資訊記錄表面以外的資訊記錄表面之反射光（次光通 量）係不會被透鏡L3會聚在第一波板OE1及第二波板 OE2之間，且偏振方向未改變。因此，次光通量通過第二 偏振分束器BS2，藉此不會達到光檢器PD，因此可抑制 誤差的發生。 再者，可相容光碟未受限於BD及DVD的組合。 圖5(a)爲顯示當BD被使用作爲光碟時藉由聚光元 件所會聚之多層資訊記錄表面的該一表面所反射的光通量 時之放大率及第一光學元件與第二光學元件間的最大距離 間的關係之示意圖。圖5 ( b )爲顯示第一光學元件及第 二光學元件的放大率與有效面積間的關係之示意圖。當光 學讀取設備配置成滿足以下條件時：光學資訊記錄媒體的 資訊記錄表面間的距離6 = 1 〇 # m ;光學資訊記錄媒體側 上之物鏡的數値孔徑NA = 0.85，光源波長滿足；I =405nm ;以及光碟的折射率=1 .6時，條件表示式（1 )提供放大 率 m 的範圍：0.85/0.35$mS 0.85/0.05，亦即，2.43Sm $ 1 7。在此，假設放大率ηι爲·5 ’可以見到’最大距離d 係0.7mm且有效面積D係140//m。 -25- 200818167 圖6(a)爲顯示當HD DVD被使用作爲光碟時之放 大率及最大距離間的關係之示意圖。圖6(b)爲顯不放 大率及有效面積間的關係之示意圖。當光學讀取設備配置 成滿足以下條件時：層距離5 =2〇 # m ;數値孔徑 ΝΑ = 0·65，光源波長λ=405ηιη;以及光碟的折射率=1.6時 ，條件表示式（1 )提供放大率m的範圍：0.65/0.3 5 $ m $0.65/0.05，亦即，1.86SmS13。在此，假設放大率 m 爲5，可以見到，最大距離d係1.5mm且有效面積D係 2 1 0 // m 〇 圖7(a)爲顯示當DVD被使用作爲光碟時之放大率 及最大距離間的關係之示意圖。圖7 ( b )爲顯示放大率 與有效面積間的關係之示意圖。當光學讀取設備配置成滿 足以下條件時：層距離δ =55 // m ;數値孔徑ΝΑ = 0·65， 光源波長λ =65 8nm ;以及光碟的折射率=1.6時，條件表 示式 （1 )提供放大率 m 的範圍：0.6 5/0.3 5 $ m $ 0.65/0.05，亦即，1.86Sm$ 13。在此，假設放大率m爲 5，可以見到，最大距離d係4.4mm且有效面積D係570 β m 〇 如自圖 5(a) 、5(b) 、6(a) 、6(b) 、7(a) 及7 ( b )所見，當放大率m變成NA/0.35或更大時，不 同光碟中在同時固定最大距離d的至少150/zm及有效面 積D的至少5 0 // m。因此，可適當地記錄及/或複製資訊 。當放大率m變成NA/0.33或更大時，不同光碟中在同 時固定最大距離d的至少190//m及有效面積D的至少70 -26- 200818167 // m，此例是更佳的。 另一方面，當放大率m變成NA/0.05或更小時，不 同光碟中在同時固定最大距離d的至少3 0 mm或更小及有 效面積D的至少1.5mm或更小。因此，可提供小尺寸光 學讀取設備，其中可適當地記錄及/或複製資訊。當放大 率m變成NA/0.07或更小時，不同光碟中在同時固定最 大距離d的至少1 1mm或更小及有效面積D的至少1 .〇mm 或更小，此例是更佳的。 圖8 ( a)爲顯示當BD被使用作爲光碟時之光碟的資 訊記錄表面間的層距離及第一光學元件與第二光學元件間 的最大距離間的關係之示意圖。圖8(b)爲顯示光碟的 資訊記錄表面及第一光學元件與第二光學元件的有效面積 間的關係之示意圖。自條件表示式（2 ) ，BD的層距離δ 的範圍係3 · 6 // m S S 3 5 // m。因此，當光學讀取設備配 置成滿足以下條件時：光源波長λ =405nm，數値孔徑 NA = 0.85，放大率m = 5，光碟的折射率=1.6，以及層距離 =10 // m時，可以見到，最大距離d係0.7mm且有效面 積 D 係 1 4 0 # m。 圖9 ( a)爲顯示當HD DVD被使用作爲光碟時之光 碟的層距離及最大距離間的關係之示意圖。圖9 ( b )爲 顯示光碟的層距離及有效面積間的關係之示意圖。自條件 表示式（2 ) ，HD DVD的層距離（5的範圍係4.3 // ά $ 8 0 // m。因此，當光學讀取設備配置成滿足以下條件時 :光源波長λ=4〇5ηηι，數値孔徑 ΝΑ = 0·65，放大率 m = 5 -27- 200818167 ，光碟的折射率=1.6，以及層間距離5 =20 // m時，可以 見到，最大距離d係1.5mm且有效面積D係210//m。 圖10 ( a)爲顯示當DVD被使用作爲光碟時之光碟 的層距離及最大距離間的關係之示意圖。圖1 〇 ( b )爲顯 示光碟的層距離及有效面積間的關係之示意圖。自條件表 示式（4) ，DVD的層距離5的範圍係 5.5//mS6S100 。當光學讀取設備配置成滿足以下條件時：光源波長λ = 6 5 8nm，數値孔徑 ΝΑ = 0.65，放大率 m = 5，光碟的折射 率=1 · 6，以及層距離6 =2 5 // m時，可以見到，最大距離d 係1.75mm且有效面積D係260// m。 圖1 1爲顯示光碟的層距離及波前像差間的關係之示 意圖。當層距離6係1〇 # m時，BD的波前像差係0.1 Arms及HD DVD及DVD的波前像差係O.OlArms或更小 設計實例1 : 於用於BD的光學讀取設備中，其中層距離（5 = 1 0 // m ，數値孔徑ΝΑ = 0·85，光源波長又=405nm，以及1.6的光 碟的折射率被提供’自條件表示式（1 )，放大率m被設 定在5。在此時，最大距離d係714 μ m且有效面積D係 1 3 6 // m 〇 設計實例2 : 於BD及HD DVD可相容的光學讀取設備中，以具有 -28- 200818167 1.6的折射率之媒體充塡之第一光學元件及第二光學 。於用於BD及HD DVD的光學讀取設備中，其滿足 的BD條件：層距離5 =10 # m，數値孔徑ΝΑ = 0·85， 波長；I =405 nm，以及光碟的折射率=1.6，且滿足以 HD DVD條件：層距離5 =20 /z m，數値孔徑ΝΑ = 0·65 源波長λ =405 nm，以及光碟的折射率=1.6，自條件表 (1 )，放大率m被設定在7。在此時，BD的最大距 係810 # m且有效面積D係1 19 // m，以及HD DVD 大距離d係1670//m且有效面積D係182/zm。在此 同使用第一光學元件及第二光學元件，使得BD的最 離d=8 10 // m被使用，以及HD DVD的最大距離d係 (810/1670) =88// m〇 圖12(a)至12(c)的每一者係顯示第一光學 及第二光學元件的構成實例之示意圖。於圖12(a) 一光學元件OE1及第二光學元件OE2係藉由黏合且 平行平板PP在兩者間相互整合成一體。利用此種構 在組裝時不需光軸的調整，且操控特性是極佳的。 於圖1 2 ( b )，結構性雙折射結構OE 1及結構性 射結構OE2配置在相同平面上之光軸的兩側上，且彳 係跨過平行平板PP正對它們而配置，因此這些元件 成一體。於此例中，結構性雙折射結構OE 1作爲第 區A及第三光區C的兩功能，及結構性雙折射結構 作爲第二光區B及第四光區D的兩功能。因此，配 相同平面上之結構性雙折射結構Ο E 1及Ο E 2具有第 元件 以下 光源 下的 ，光 示式 離d 的最 ,共 大距 1 82x 元件 ，第 配置 造， 雙折 鏡Μ 整合 一光 ΟΕ2 置在 一光 -29- 200818167 學元件及第二光學元件的每一功能。 也就是說，來自記錄及/或複製資訊的資訊記錄表面 之反射光（主光通量）進入對應於第一光區A之結構性 雙折射結構〇El ’則會聚在結構性雙折射結構OE1及鏡 Μ之間，且被鏡Μ反射的光通量經由對應於第四光區D 之結構性雙折射結構〇Ε2而射出。再者，來自記錄及/ 或複製資訊的資訊記錄表面之反射光（主光通量）進入對 應於第二光區Β之結構性雙折射結構ΟΕ2，則會聚在結構 性雙折射結構ΟΕ2及鏡Μ之間，且被鏡Μ反射的光通量 經由對應於第三光區C之結構性雙折射結構ΟΕ 1而射出 〇 另一方面，來自除了記錄及/或複製資訊的資訊記錄 表面以外的資訊記錄表面之反射光（次光通量）進入對應 於第一光區Α之結構性雙折射結構〇 Ε1，則被鏡Μ所反 射，且被反射光通量經由對應於第三光區C之結構性雙折 射結構ΟΕ 1所射出。再者，來自除了記錄及/或複製資 訊的資訊記錄表面以外的資訊記錄表面之反射光（次光通 量）進入對應於第二光區Β之結構性雙折射結構0Ε2 ’則 被鏡Μ所反射，且由鏡Μ被反射的光通量經由對應於第 四光區D之結構性雙折射結構〇Ε2所射出。藉由如此作 ，如上述，僅來自記錄及/或複製資訊的資訊記錄表面之 反射光朝向光檢器行進° 如以上所示，當結構性雙折射結構形成在鏡Μ上方 時，第一光學元件0E1及第二光學元件0Ε2可設置成爲 -30- 200818167 一共同元件。 於圖1 2 ( C )，第一稜鏡p s 1包括··入射表面IP 1、 反射表面R1、及射出表面OP1。在射出表面0P1上’形 成由數個細壁（參照圖2)組成之結構性雙折射結構〇 E 1 。再者，第二稜鏡PS2包括：入射表面IP2、反射表面R2 、及射出表面 OP2。在射出表面OP2上，形成由數個細 壁（參照圖2 )組成之包括第三區C及第四區D之結構性 雙折射結構OE2。在第一稜鏡PS1及第二稜鏡PS2之間 ，黏合及配置平行平板PP。 於圖1 2 ( c )，光碟所反射之會聚光通過第一稜鏡 PS1的入射表面IP1，且被反射表面R1反射。被反射的光 通過形成在射出表面OP1上之結構性雙折射結構OE1， 則會聚在平行平板PP的內側。光通量更進一步通過形成 在第二稜鏡PS2的入射表面IP2上之結構性雙折射結構 OE2，且被反射表面R2所反射。光通量自射出表面〇P2 射出，因此相似於以上實施例，僅來自記錄及/或複製資 訊的資訊記錄表面之反射光朝向光檢器而行進。再者，平 行平板PP的內側可以是空氣層。 本發明參照其實施例來解說，然而本發明未受限於上 述實施例’且理所當然地，可適當地改變及修改本發明。 【圖式簡單說明】 圖1爲用於解說本發明的原理之示意圖； 圖2爲簡要地顯示用於適當地記錄及複製D v D上的 -31 - 200818167 資訊之本實施例的光學讀取設備PU 1的構造之示意圖， DVD係具有多層資訊記錄表面之光學資訊記錄媒體（可 稱爲光碟）； 圖3爲顯示第一波板OE1 (第一光學元件）及第二波 板OE2 (第二光學元件）之立體圖； 圖4爲關於第二實施例之光學讀取設備PU2的簡要 方塊圖； 圖5(a)爲顯示放大率及最大距離間的關係之示意 圖，及圖5 ( b )爲顯示放大率及有效面積間的關係之示 意圖，其中BD被使用作爲光碟； 圖6(a)爲顯示放大率及最大距離間的關係之示意 圖，及圖6 ( b )爲顯示放大率及有效面積間的關係之示 意圖，其中HD DVD被使用作爲光碟； 圖7 ( a )爲顯示放大率及最大距離間的關係之示意 圖，及圖7 ( b )爲顯示放大率及有效面積間的關係之示 意圖，其中DVD被使用作爲光碟； 圖8 ( a )爲顯示光碟的最大距離及層距間的關係之 示意圖，及圖8(b)爲顯示光碟的有效面積及層距間的 關係之示意圖，其中BD被使用作爲光碟； 圖9 ( a )爲顯示光碟的最大距離及層距間的關係之 示意圖，及圖9 ( b )爲顯示光碟的有效面積及層距間的 關係之示意圖，其中HD DVD被使用作爲光碟； 圖1 〇 ( a )爲顯示光碟的最大距離及層距間的關係之 示意圖，及圖l〇(b)爲顯示光碟的有效面積及層距間的 -32- 200818167 關係之示意圖，其中DVD被使用作爲光碟； 圖1 1爲顯示光碟的波前像差及層距間的關係之示意 圖； . 圖12爲顯示第一光學元件及第二光學元件的組成實 例之示意圖；及 圖1 3爲顯示點間距及放大率間的關係之示意圖。 【主要元件符號說明】 A ·· 第一光區 B :第二光區 BD :藍光碟 B S 1 :第一偏振分束器 BS2 :第二偏振分束器 BS3 :第三偏振分束器 C :第二光區 CL1 :第一親合透鏡 CL2 :第二耦合透鏡 D :第四光區 d :預定距離 D :有效面積 EXP :擴張透鏡 h :高度 IP 1 :入射表面 IP2 :入射表面 -33- 200818167 L1 :凸透鏡 L2 :凹透鏡 L 3 :透鏡 L 4 :透鏡 L 5 :透鏡 LD1 :第一半導體雷射 m :放大率 Μ :鏡 n i :折射率 n2 :折射率 NA :數値孔徑 np :折射率 nv :折射率
Ο B J :物鏡 Ο B J OE1 :第一波板 OE2 :第二波板 Ο P 1 :射出表面 OP2 :射出表面 PD :光檢器 PP :平行平板 P S 1 :第一積鏡 P S 2 :第二稜鏡 P U 1 :光學讀取設備 PU2 :光學讀取設備 200818167 QWP : λ /4 波板 R1 :反射表面 R2 :反射表面
Re :相差（延遲量） RL 1 :資訊記錄表面 RL2 :資訊記錄表面 t :作用比 W::線寬 W2 :空間寬 WA :細壁 WB :細壁 WC :細壁 WD :細壁 X :光軸 X · 位置 Y :位置 Z :位置 Z0 :光點間隔 α :邊限光束 /3 :邊限光束 Τ :邊限光束 5 :距離 λ 1 :波長 λ 2 :波長 -35-