光束成形光学元件及用以设计该光束成形光学元件之方法与程式,申请号TW092130951-传众专利搜索

光束成形光学元件及用以设计该光束成形光学元件之方法与程式

申请公布号：TWI298395

申请号：TW092130951

申请日期：2003.11.03

申请公布日期：2008.07.01

申请人：

皇家飞利浦电子股份有限公司;奈勒克斯股份有限公司 NALUX CO., LTD. 日本

发明人：潘手公英;佩楚斯帝欧朶勒斯朱特;杰克布斯玛利亚安东尼奥斯凡登伊兰比德;MARIA ANTONIUS VAN DEN EERENBEEMD

分类号：G02B13/18(2006.01)

主分类号：G02B13/18(2006.01)

代理人：陈长文台北市松山区敦化北路201号7楼

地址：荷兰

摘要：本发明揭示一种采用一非球形轮廓用以最小化像差之光束成形光学元件。依据本发明之一光束成形光学元件包括一入口表面与出口表面,两者在包含该光学轴之任何平面中都具有一非圆形断面。依据本发明之一项具体实施例之一光束成形光学元件具有与一三轴矩形XYZ座标系统之Z轴一致之光学轴,且透过一数学等式所表示之该入口表面及/或该出口表面包含表示一非旋转式对称非球形轮廓之一项,至少一校正项包含一仅为变数X之函数且至少一校正项包含一仅为变数Y之函数。

主权项：1.一种设计一光束成形光学元件之方法,该光束成形光学元件具有一入口表面、一出口表面及一光学轴,其中该光学轴与一三轴矩形XYZ座标系统之Z 轴一致,该方法包含以下步骤: 设计该光束成形光学元件之该入口表面与该出口表面之至少一者,其系由包含表示一非旋转式对称非球形轮廓之一项与校正项之一数学等式表示,每一校正项系仅为变数X或仅为变数Y之一函数,该等校正项之至少一者系变数X之一函数且该等校正项之至少一者系变数Y之一函数。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该元件之该入口表面与该出口表面之该至少一者系由数学等式表示,其中cx与cy分别为该表面在该X轴与Y轴方向上之曲率且kx、ky与该校正因数Ai与Bi系常数。 3.如申请专利范围第1或2项之方法,其中cx与cy之数値系实质上不同。 4.如申请专利范围第1或2项之方法,其中该等入口表面与出口表面之至少一者经设计以最小化穿过该光束成形光学元件之一光束之波前像差。 5.如申请专利范围第1或2项之方法,其中该光束成形光学元件被设计成将入射光束之一椭圆形断面转换为一实质上为圆形之断面。 6.如申请专利范围第1或2项之方法,其中该光束成形光学元件被设计成将来自该半导体雷射之一光束转换成一平行、发散或滙聚光束。 7.如申请专利范围第6项之方法,其中自一半导体雷射之发射点至该入口表面之一距离系小于自透过该光束成形光学元件所形成之该发射点之影像至该入口表面之一距离且该影像位于该物体空间中。 8.如申请专利范围第1或2项之方法,其中满足该数学等式(NAout/2)(1/NAinx+1/NAiny)<1 其中NAout系该出口表面处之一数値孔径且NAinx与 NAiny分别为在该入口表面在该X-Z平面与Y-Z平面上之之数値孔径。 9.如申请专利范围第1或2项之方法,其包含以下步骤: -决定包括该入口表面处之该光束之一聚散度与该出口表面处之该光束之一聚散度之约束; -获得至少波前像差之一指标函数; -获得上述约束下之该指标函数之一数値; -决定该指标函数之该数値是否达到一需要数値; 及 -调整至少一校正项以使得该指标函数接近该需要数値。 10.一种用于制造一光束成形光学元件之方法,其包含如申请专利范围第1或2项之设计光束成形光学元件之步骤及依据该设计制造该光学元件之步骤。 11.一种光束成形光学元件,其系由如申请专利范围第10项之方法所制造。 12.一种光学拾取系统,用于扫描一光学记录媒体并具有一光源与一物镜,以将来自该光源的光束滙聚到该记录媒体上,其中如申请专利范围第11项之光束成形元件被配置在该光源与该物镜系统之间的光学路径上。 13.一种光学扫描装置,用于扫描一光学记录媒体并具有一如申请专利范围第12之光学拾取系统,其中该光学拾取系统包含一光侦测器,用于将来自该光学记录媒体之光转换成表示储存在记录载体上的资讯之电子信号,并且该扫描装置包含一连接至该电子信号之错误更正电路。 14.一种电脑可读取媒体,其上储存有一电脑程式, 用于如申请专利范围第1或2项之设计一光束成形光学元件的方法。 15.一种电脑可读取媒体,其上储存有一电脑程式, 用于以最小化像差之方式设计一光束成形光学元件,该光束成形光学元件之光学轴与一三轴矩形XYZ 座标系统之Z轴一致,该光束成形光学元件之入口表面与出口表面之至少一者系由一数学等式所表示,该数学等式包含表示一非旋转式对称非球形轮廓之一项与校正项,每一校正项系仅为变数X或仅为变数Y之一函数,该等校正项之至少一者系变数X 之一函数且该等校正项之至少一者系变数Y之一函数,该程式使一电脑执行以下步骤: -决定包括该入口表面处之该光束之一聚散度与该出口表面处之该光束之一聚散度之约束; -获得至少波前像差之一指标函数; -获得上述约束下之该指标函数之一数値; -决定该指标函数之该数値是否达到一需要数値; 及 -调整至少一校正项以使得该指标函数接近该需要数値。 16.如申请专利范围第15项之电脑可读取媒体,其中包含仅为变数X之一函数之该至少一校正项包含与一校正因数相乘之X之一幂,并且包含仅为变数Y之一函数之该至少一校正项包含与一校正因数相乘之Y之一幂。 17.如申请专利范围第15项之电脑可读取媒体,其中该元件之该入口表面与该出口表面之该至少一者由等式表示,其中cx与cy分别为该表面在该X轴与Y轴方向上之曲率且kx、ky及该校正因数Ai与Bi为常数。图式简单说明: 图1显示依据本发明之一项具体实施例之一光束成形光学元件; 图2显示包含依据本发明之一项具体实施例之光束成形光学元件之一光学拾取系统; 图3显示包含采用涂布所覆盖之分光器之一光学拾取系统; 图4显示采用涂布所覆盖之一分光器; 图5显示一典型的光学拾取系统; 图6显示透过一棱镜组合将光束之椭圆形断面转换为圆形断面之一系统; 图7显示一半导体雷射之断面; 图8显示一光束成形光学元件之入口与出口表面处之数値孔径之间之关系; 图9显示仅由等式(3)之第一项所表示之表面形状之一范例; 图10显示由等式(3)所表示之表面形状之一范例; 图11显示图9之表面透过y=0平面所截取之断面; 图12显示图11之断面轮廓之微分曲线; 图13显示图10之表面透过y=0平面所截取之断面; 图14显示图13之断面轮廓之微分曲线;及图15显示依据本发明之用于设计光束成形光学元件之一方法。