專利名稱：光學掃描設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學掃描設(shè)備，該設(shè)備用于以第一輻射束掃描第一光學記錄載體中的第一信息層，并以第二輻射束掃描第二光學記錄載體中的第二信息層，該設(shè)備包括用于提供所述第一和第二輻射束的輻射源以及一個物鏡組，該物鏡組包括(1)包含第一物鏡和第二物鏡的雙重透鏡系統(tǒng)，其中第一物鏡的橫截面具有第一直徑，并且第二物鏡的橫截面具有更小的第二直徑，將所述第一和第二物鏡設(shè)置為用于把所述第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑的第一聚焦輻射束，從而在所述第一信息層的位置形成第一掃描光點，以及(2)第三物鏡，該物鏡用于把所述第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑的第二聚焦輻射束，從而在所述第二信息層的位置形成第二掃描光點。
本發(fā)明還涉及一種物鏡組，該物鏡組用于將第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑的第一聚焦輻射束，以及將第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑的第二聚焦輻射束，該物鏡組包括(1)包含第一物鏡和第二物鏡的雙重透鏡系統(tǒng)，其中第一物鏡的橫截面具有第一直徑，并且第二物鏡的橫截面具有更小的第二直徑，將所述第一和第二物鏡設(shè)置為用于把所述第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑的第一聚焦輻射束。以及(2)第三物鏡，該物鏡用于把所述第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑的第二聚焦輻射束。
“掃描一個信息層”是指通過輻射束進行的掃描，該掃描用于從信息層讀取信息(“讀取模式”)，在信息層中寫入信息(“寫入模式”)，和/或從信息層中擦除信息(“擦除模式”)?！靶畔⒚芏取笔侵感畔用繂挝幻娣e中所存儲的信息量。它主要由該掃描設(shè)備在被掃描信息層上所形成的掃描光點的尺寸決定。通過減小掃描光點的尺寸可以提高信息密度。由于光點的尺寸尤其取決于形成該光點的輻射束的波長λ和數(shù)值孔徑NA，所以可以通過增大NA和/或減小λ來減小掃描光點的尺寸。
傳統(tǒng)的光學掃描設(shè)備經(jīng)常遇到的是對于具有不同格式的光學記錄載體的兼容性問題，這是由于透明層的厚度差異引起的，該不同格式例如所謂的DVD格式和所謂的DVR格式。在下文中，“第一模式”是指光學掃描設(shè)備用于掃描第一信息層的運行模式，掃描所利用的是具有第一數(shù)值孔徑NA1的第一聚焦輻射束。該數(shù)值孔徑NA1適用于掃描具有第一信息密度的第一類型的光學記錄載體(例如所謂的DVR格式)。“第二模式”是指光學掃描裝置用于掃描第二信息層的運行模式，掃描所利用的是具有第二數(shù)值孔徑NA2的第二聚焦輻射束，該第二數(shù)值孔徑NA2小于第一數(shù)值孔徑NA1。該數(shù)值孔徑NA2適用于掃描具有第二信息密度的第二類型的光學記錄載體(例如所謂的DVD格式)。換句話說，第一模式是光學掃描設(shè)備用于掃描具有高信息密度的記錄載體的運行模式，而第二模式是光學掃描設(shè)備用于掃描具有低信息密度的記錄載體的運行模式?！白杂晒ぷ骶嚯x”(即物鏡與被掃描信息層之間的距離)在被掃描的記錄載體具有不同格式時是一個關(guān)鍵的參數(shù)，這是因為當記錄載體的透明層厚度增加時，而且當相同的物鏡用于以第一和第二模式進行掃描并在相同的共軛距離上運行時，該自由工作距離減小，共軛距離即物體與透鏡之間的距離。
換句話說，所述的兼容性問題就是要設(shè)計一種適用于以第一模式(例如DVR格式的盤)以及第二模式(例如DVD格式的盤)進行掃描的物鏡組，其中在第一模式中可以利用相對較小的自由工作距離。一種解決兼容性問題的方案是提供具有兩套獨立的物鏡的物鏡組，一套用于以第一模式進行掃描，另一套用于以第二模式進行掃描。如對于空間、成本以及制造和操作的容易程度的關(guān)注一樣，物鏡組的設(shè)計變得極為重要。
日本專利申請No.2001-067700描述了一種光學掃描設(shè)備，正如在開始的段落中所描述的，其包括一個具有兩套獨立的物鏡的物鏡組。本說明書的附

圖1表示了這種已知的物鏡組1，該物鏡組用于以第一輻射束RB1(第一模式)掃描第一信息層IL1并且以第二輻射束RB2(第二模式)掃描第二信息層IL2。該已知的物鏡組包括具有大直徑的第一物鏡2，具有較小直徑的第二物鏡3，和具有大直徑的第三物鏡4。將透鏡2、3和4安裝在一個支撐部件5上，從而使得透鏡2和3沿光軸AA’對準，透鏡4沿另一條光軸BB’對準。透鏡2和3將輻射束RB1轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔覫L1上的第一掃描光點SS1，并且透鏡4將輻射束RB2轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔覫L2上的第二掃描光點SS2。
JP 2001-067700中描述的設(shè)備的缺點是該物鏡組包括了至少四個組成部件(三個透鏡2、3和4以及一個支撐部件5)，由此使得該物鏡組相對較大，這一點特別對于光學掃描設(shè)備中該物鏡組的位置來說是有害的，使各個組成部件所占據(jù)空間的最小化一直是光學掃描設(shè)備的制造者所關(guān)心的。
JP 2001-067700中描述的設(shè)備的另一個缺點是該物鏡組包括四個要被組裝在一起的部件，由此使得該物鏡組在制造時相對困難，特別是在各個部件相對于各自光軸的對準方面。由于小透鏡4的小直徑(典型地只有幾個毫米)，還因為如果物鏡和信息層之間出現(xiàn)傾斜會導致掃描光點中產(chǎn)生彗差，所以安裝特別關(guān)鍵。由于該彗差負面影響了信息層的掃描，所以通常不希望產(chǎn)生這樣的彗差。
而且，JP 2001-067700中描述的設(shè)備典型地需要將物鏡組安裝在用于控制第一和第二掃描光點位置的傳動裝置上，該位置相對于(1)第一和第二信息層各自的位置(2)和/或所述被掃描的第一和第二信息層的軌道的位置。在組裝過程中，必須將透鏡2、3和4沿著各自的光軸進行調(diào)整。有兩種方法來組裝這兩套獨立的物鏡第一種方法在傳動裝置以外進行，而第二種方法在傳動裝置內(nèi)部進行。然而，第一種方法需要利用一個附加部件來支撐第一、第二和第三物鏡，因此使得物鏡組相對比較昂貴和體積比較大，這樣不能節(jié)省空間。第二種方法的缺點在于一旦物鏡被組裝在傳動裝置中并且在其中固定(即粘合)，那么由于測試原因物鏡組的報廢將導致傳動裝置的報廢，這是不節(jié)省成本的。
本發(fā)明的一個目的是提供一種如開始的段落中所描述的光學掃描設(shè)備，該光學掃描設(shè)備適用于以第一種和第二種模式運行，同時降低了制造成本。
利用如開始的段落中所描述的光學掃描設(shè)備就實現(xiàn)了該目的，根據(jù)本發(fā)明，在該光學掃描設(shè)備中的第二和第三物鏡集成為一個主體。
該設(shè)備的優(yōu)點在于該設(shè)備可以兼容掃描第一光學記錄載體(例如所謂的DVR格式的盤)的第一信息層，和掃描第二光學記錄載體(例如所謂的DVD格式的盤)的第二信息層，同時該設(shè)備節(jié)省成本并且易于組裝，這是因為僅需要組裝兩個部分(第一物鏡和主體)以形成物鏡組。
該設(shè)備的另一個優(yōu)點在于在將該物鏡組安裝到傳動裝置中之前，一旦第一物鏡被組裝在主體中，該透鏡的光軸可以充分地與第二物鏡的光軸對準。這樣，制造者可以檢查物鏡組是否符合所需的技術(shù)要求，并且如果需要，則在將該物鏡組安裝在傳動裝置上之前，報廢該物鏡組。因此，該物鏡組可以在該傳動裝置之外進行測試。所以物鏡組的報廢不需要報廢傳動裝置，這一點比起已知的物鏡組而言更加地節(jié)省成本。
這種設(shè)備的另一個優(yōu)點在于允許更大的制造公差，特別對于彗差校正而言。在組裝過程中，通過在主體中定位第一物鏡，可以相對于第三物鏡來調(diào)整雙重透鏡系統(tǒng)的光軸。如果使第三物鏡相對于記錄載體的正常方向定向而產(chǎn)生了彗差，那么在組裝過程中可以使該雙重透鏡系統(tǒng)的光軸相對于正常方向傾斜地定位。這樣，該雙重透鏡系統(tǒng)也產(chǎn)生了像差。然后可以使雙重透鏡系統(tǒng)所產(chǎn)生的彗差量與第三透鏡所產(chǎn)生的彗差量相等。繼而將該物鏡組安裝在傳動裝置中，并且該傳動裝置可以相對于正常方向來定向，從而可以使雙重透鏡系統(tǒng)和第三透鏡所產(chǎn)生的彗差量補償由光學記錄載體的傾斜所產(chǎn)生的彗差量。當雙重透鏡系統(tǒng)與第三透鏡產(chǎn)生相同量的彗差時，補償該彗差所需的盤的傾斜對于兩個系統(tǒng)而言是相同的。因此，所希望的彗差量(優(yōu)選地，是最小量)由物鏡組和光學記錄載體的結(jié)合產(chǎn)生。
本設(shè)備的另一個優(yōu)點在于其不需要對小透鏡的處理，這是因為第二小物鏡(其典型尺寸為幾個毫米)與第三大物鏡集成在一起了。
本設(shè)備的另一個優(yōu)點在于可以使物鏡組的尺寸比JP 2001-067700中已知的物鏡組更小。
應該注意的是，在日本專利申請NO.09115170中公開了一種光學掃描設(shè)備，其包括由一個整體模制的部件形成的物鏡組。本說明書的附圖2表示該已知的物鏡組。在圖2中，物鏡組10包括適用于掃描DVD格式盤13的信息層12的第一物鏡11以及適用于掃描CD格式盤16的信息層15的第二物鏡14。透鏡11和14整體模制為一個單獨的部件。然而，JP 09115170中已知的物鏡組并不與具有較高信息密度的光學記錄載體(例如DVR格式盤)兼容。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種如開始的段落中所述的物鏡組，該物鏡組相對較小并且易于操作。
這個目的由物鏡組實現(xiàn)，該物鏡組用于將第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑的第一會聚輻射束，以及將第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑的第二會聚輻射束，該物鏡組包括(1)包含第一物鏡和第二物鏡的雙重透鏡系統(tǒng)，其中第一物鏡的橫截面具有第一直徑，并且第二物鏡的橫截面具有更小的第二直徑，將所述第一和第二物鏡設(shè)置為用于把所述第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粫圯椛涫?。以?2)第三物鏡，該物鏡用于把第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙圯椛涫鶕?jù)本發(fā)明，其中第二和第三物鏡集成為一個主體。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特征通過本發(fā)明以下的更加詳細的描述將變得更加清晰，正如相關(guān)的附圖中所示的，在其中圖1表示已知的物鏡組，圖2表示已知的物鏡組，圖3A和3B表示根據(jù)本發(fā)明的光學掃描設(shè)備，在兩種不同運行模式下的情況，圖4表示將圖2中的物鏡組組裝后的一個實施例，圖5表示分解后的圖4中的物鏡組，以及圖6表示將圖4中的物鏡組組裝后的可選實施例。
圖3A表示根據(jù)本發(fā)明的光學掃描設(shè)備20，該設(shè)備適用于以第一輻射束23掃描第一光學記錄載體22的第一信息層21。圖3B表示同一個光學掃描設(shè)備20，該設(shè)備適用于以第二輻射束26掃描第二光學記錄載體25的第二信息層24。如下所述，圖3A和3B分別對應于第一模式和第二模式。
在下文中，第一模式是指光學掃描設(shè)備20的一種運行模式，用于以具有第一數(shù)值孔徑NA1的輻射束掃描信息層21。該數(shù)值孔徑NA1適用于掃描具有第一信息密度的第一類型光學記錄載體(例如所謂的DVR格式)。第二模式是指光學掃描設(shè)備20的一種運行模式，用于以具有比數(shù)值孔徑NA1小的第二數(shù)值孔徑NA2的輻射束24掃描信息層24。該數(shù)值孔徑NA2適用于掃描具有第二信息密度的第二類型光學記錄載體(例如所謂的DVD格式)，第二信息密度小于第一信息密度。換句話說，第一模式對應于掃描具有高信息密度的記錄載體的模式，而第二模式對應于掃描具有低信息密度的記錄載體的模式。
例如，如果光學記錄載體22是所謂的DVR格式，那么對于讀取模式和寫入模式而言，數(shù)值孔徑NA1都約等于0.85。例如，如果光學記錄載體25是所謂的DVD格式，那么數(shù)值孔徑NA2對于讀取模式而言約等于0.60，而對于寫入模式而言約等于0.65。
參照圖3A，記錄載體22包括透明層27，在該透明層的一側(cè)設(shè)置了信息層21。信息層21背向透明層27的側(cè)面受到保護層保護避免環(huán)境影響。該透明層27作為記錄載體22的基底為信息層21提供機械支撐?？蛇x擇地，該透明層27可以僅具有保護信息層21的功能，而機械支撐由信息層21另一側(cè)的層提供，例如通過與信息層21相連的保護層或者附加信息層和透明層來提供。信息層21是記錄載體22包含軌道的表面。軌道是一條路徑，聚焦輻射束沿該路徑而行，在該路徑上設(shè)置了表示信息的光學可讀標記。該標記可能是例如坑或者平臺的形式，且與周圍的反射系數(shù)或者磁化方向不同。僅僅作為舉例，如果光學記錄載體22是DVR格式的盤，那么透明層27的厚度約為0.1mm。
同樣地，參照圖3B，第二類型記錄載體25包括透明層28，在該透明層的一側(cè)設(shè)置了信息層24。該透明層28的厚度大于第一類型光學記錄載體22的透明層27的厚度。僅僅作為舉例，如果光學記錄載體45是DVD格式的盤，那么透明層46的厚度約為0.6mm。
如圖3A和3B所示，光學掃描設(shè)備20包括輻射源30和具有光軸32的物鏡組31。該設(shè)備20還包括分束器33、準直透鏡34、檢測系統(tǒng)35、伺服系統(tǒng)36、聚焦傳動裝置37、徑向傳動裝置38、以及用于誤差校正的信息處理單元39。
輻射源30被設(shè)置為用于為掃描第一載體22的信息層21提供輻射束23，以及為掃描第二載體25的信息層24提供輻射束26。優(yōu)選地，該輻射源30至少包括第一半導體激光器，該激光器發(fā)出第一選定波長λ1的輻射束23，以及第二半導體激光器，該激光器發(fā)出第二選定波長λ2的輻射束26。僅作為舉例，如果第一載體22是DVR格式的盤，那么波長λ1優(yōu)選等于405nm，如果第二載體25是DVD格式的盤，那么波長λ2優(yōu)選等于660nm。
分束器33被設(shè)置為用于將輻射束23和26反射到準直透鏡34。優(yōu)選地，分束器28由相對于光軸32傾斜的平行平面板形成。
準直透鏡34被設(shè)置為用于分別將輻射束23和26轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粶手陛椛涫?0和第二準直輻射束55。
物鏡組31將輻射束40轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑NA1的第一聚焦輻射束41，從而在第一信息層21的位置形成第一掃描光點42，并且將輻射束55轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械诙?shù)值孔徑NA2的第二聚焦輻射束43，從而在第二信息層24的位置形成第二掃描光點44。在下文中，將更加詳細地描述該物鏡組32。
當該光學掃描設(shè)備20以第一模式運行時，正向的聚焦輻射束41在信息層21上反射，因此形成一個反向的發(fā)散輻射束46，該輻射束沿著正向的聚焦輻射束41的光路返回。物鏡組31將反向輻射束46轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粶手狈聪蜉椛涫?7，該輻射束穿過準直透鏡34。
分束器33通過將至少部分反向輻射束47透射到檢測系統(tǒng)35，從而使正向輻射束23與反向輻射束47分離。
同樣地，當該光學掃描設(shè)備20以第二模式運行時，正向的聚焦輻射束43在信息層24上反射，因此形成一個反射后的反向的發(fā)散輻射束50，該輻射束沿著正向的聚焦輻射束43的光路返回。物鏡組31將反向輻射束50轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪驕手陛椛涫?1。最后，分束器33通過將至少部分反向輻射束51透射到檢測系統(tǒng)35，從而使正向輻射束26與反向輻射束51分離。
檢測系統(tǒng)35被設(shè)置為用于捕捉反向輻射束47、51，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€或多個電信號。該信號中的一個是信息信號Idata，Idata的值代表從信息層21、24中掃描到的信息。信息處理單元39處理該信息信號Idata用于對從信息層21、24中提取的信息進行誤差校正。檢測系統(tǒng)35中的其他信號是聚焦誤差信號Ifocus和徑向?qū)ぼ壵`差信號Iradial。信號Ifocus代表沿光軸33在掃描光點42、44與信息層21、24之間在高度上的軸向差；該信號用于將掃描光點聚焦準確地保持在信息層上(如下文所述)。該信號Ifocus由常用的“像散方法”形成，該方法特別記載于G.Bouwhuis、J.Braat、A.Huijser等人的《光盤系統(tǒng)原理》(“Principles of Optical Disk system”)，第75-80頁(Adam Hilger1985)(ISBN 0-85274-785-3)中。信號Iradial代表在信息層21、24的平面中，掃描光點42、44與該掃描光點在該信息層上所遵循的軌道的中心之間的距離；該信號用于將掃描光點42、44保持在信息層21、24的軌道上(如下文所述)。該信號Iradial由常用的“徑向推挽式方法”形成，該方法特別是從所述的G.Bouwhuis等人的書，第70-73頁中獲知的。
伺服系統(tǒng)36被設(shè)置為用于響應信號Ifocus和信號Iradial，提供傳動裝置控制信號Icontrol，該信號分別用于控制聚焦傳動裝置37和徑向傳動裝置38。聚焦傳動裝置37沿光軸32控制物鏡組31的位置，從而控制掃描光點42和44的實際位置，使它們分別與信息層21和24的平面大體上相一致。徑向傳動裝置38控制物鏡組31在垂直于光軸32的方向上的位置，從而控制掃描光點42和44的徑向位置，使它們分別與信息層21和24上的被遵循的軌道的中心線大體上相一致。
物鏡組31以該技術(shù)領(lǐng)域中已知的方法安裝在傳動裝置中，例如，通過使用如JP 2001067700所述的旋轉(zhuǎn)傳動裝置或者使用兩個如JP09115170所述的棱鏡或者分色鏡。
現(xiàn)在將更加詳細地描述物鏡組31。圖4表示圖3中所示的物鏡組31的一個實施例。物鏡組31A包括(1)包括第一物鏡61和第二物鏡62的雙重透鏡系統(tǒng)，和(2)第三物鏡63。
從WO 00/38182中可以獲知用于掃描DVR格式的盤和DVD格式的盤的雙重透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該已知結(jié)構(gòu)具有一條光軸而且包括兩個物鏡，每個物鏡具有一個光軸，這些光軸都與雙重透鏡系統(tǒng)的光軸對準。這兩個透鏡沿雙重透鏡系統(tǒng)的光軸分開了一段可調(diào)的距離，從而當從DVR格式的盤轉(zhuǎn)換為DVD格式的盤時所產(chǎn)生的球差得到了補償，兩種格式的盤在透明層厚度上有差異。應該注意的是，在WO 00/38182中的雙重透鏡系統(tǒng)具有如下缺點當掃描光點從DVR格式的盤的信息層上轉(zhuǎn)換到DVD格式的盤的信息層上時，需要一個附加的傳動裝置來調(diào)整雙重透鏡系統(tǒng)中透鏡間的距離。這個附加的傳動裝置使得該系統(tǒng)更加復雜，因此難于制造。
透鏡61和62都具有與雙重透鏡系統(tǒng)的參考光軸AA’對準的光軸。
透鏡61具有入射表面61A和出射表面61B；它還具有直徑為第一直徑d1的圓形橫截面S1。透鏡62具有入射表面62A和出射表面62B；它還具有其直徑為小于直徑d1的第二直徑d2的圓形橫截面S2。同樣地，透鏡63具有其直徑為第三直徑d3的圓形橫截面S3。在本說明書中，透鏡的“直徑”對應于透鏡的光學有效直徑，即在該直徑內(nèi)透鏡根據(jù)其特定屬性使入射光束變形。僅僅作為舉例，如果記錄載體22是DVR格式的盤，那么直徑d1大約為3mm并且直徑d2大約為1.4mm。如果記錄載體25是DVD格式的盤，那么直徑d3大約為3.6mm。
根據(jù)本發(fā)明，物鏡62和63集成為一個主體64。例如，可以通過利用透鏡制造領(lǐng)域中常用的注模處理來形成該主體64。僅僅作為舉例，如圖4所示，主體64并且因此透鏡62和63都由相同的塑料材料制成，而透鏡61由玻璃制成，在其上部具有非球面聚合物層。在本例中，圖4所示的物鏡61是平面-非球面部件。該物鏡61在光軸上的厚度為2.819mm以及入瞳直徑為3.0mm。該物鏡體由FK5 Schott玻璃制成，該玻璃對于405nm波長的折射率為1.4989。朝向準直透鏡的透鏡體凸表面的半徑為2.07mm。物鏡61面向物鏡62的表面是平的。玻璃體上部的丙烯薄層實現(xiàn)了該非球面的形狀。該涂層的折射率為1.5987。該涂層在光軸上的厚度是0.019mm。該表面的旋轉(zhuǎn)對稱形狀可以由以下公式描述z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示該表面在光軸方向上的位置，單位為毫米，r表示到光軸的距離，單位為毫米，Bk表示r的kth次方的系數(shù)。系數(shù)B2到B16的值分別為0.26447094、0.0088460392、0.00014902273、0.0014305415、-0.0015440542、0.00082680417、-0.00023319199、0.0000025911741。物鏡62由COC(Topas)制成而且是平面-非球面的。COC的折射率為1.5499。該物鏡62在光軸上的厚度為0.9mm以及光束入瞳直徑為1.352mm。物鏡62面向盤的表面是平的。該表面的旋轉(zhuǎn)對稱形狀可以由以下公式描述z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示該表面在光軸方向上的位置，單位為毫米，r表示到光軸的距離，單位為毫米，Bk表示r的kth次方的系數(shù)。系數(shù)B2到B16的值分別為0.60369741、0.22447301、0.029061701、0.33507029、-1.1373531、3.5133805、-5.6443868、3.1481201。自由工作距離，即物鏡62和盤之間的距離為0.15mm。該盤有一個厚度為0.1mm的遮蓋層，該遮蓋層由折射率為1.6223的聚碳酸酯制成。
物鏡63也由COC制成而且是雙-非球面的。COC對于660nm波長的折射率為1.5309。該物鏡63在光軸上的厚度為2.194mm并且光束入瞳直徑為3.3mm。物鏡63表面的旋轉(zhuǎn)對稱形狀可以由以下公式描述z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示該表面在光軸方向上的位置，單位為毫米，r表示到光軸的距離，單位為毫米，Bk表示r的kth次方的系數(shù)。對于面向準直透鏡的表面來說，系數(shù)B2到B16的值分別為0.30688174、0.012537039、7.46112311×10-5、0.00034483975、6.5753831×10-5、-0.00010465506、2.3627344×10-5、-1.2396363×10-6。對于面向盤的表面來說，系數(shù)B2到B16分別為-0.1114228、0.02852619、-0.0046668186、-0.0036752428、0.0063619581、-0.007503492、0.0046641069、-0.0010757204。自由工作距離為0.990mm。該盤有一個厚度為0.6mm的遮蓋層，該遮蓋層由對于660nm波長的光折射率為1.5796的聚碳酸酯制成。
一旦將透鏡61安裝在主體64中，由透鏡61和62形成的雙重透鏡系統(tǒng)將第一輻射束40轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑NA1的第一聚焦輻射束41，從而在信息層21的位置形成掃描光點42。透鏡63將第二輻射束55轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑NA2的第二聚焦輻射束43，從而在第二信息層24的位置形成第二掃描光點44。透鏡63具有入射表面63A和出射表面63B；它還具有光軸BB’。
物鏡組31的優(yōu)點，除了上面提到的那些之外，還在于光軸AA’和BB’之間的間距相對于已知物鏡組中的該間距得到了減小，這是因為(1)主體和一套物鏡的集成使得該物鏡組更小，以及(2)該集成主體并不需要附加的部件用以支撐第一、第二和第三物鏡。這一點與已知物鏡組相比是有利的，在已知的物鏡組中，需要將兩套獨立的物鏡安裝在一個附加的主體上。
現(xiàn)在對圖4所示的物鏡組的組裝進行描述。
圖5表示分解后的圖4的物鏡組31，其中第一透鏡61具有光軸CC’，并且第二透鏡62具有作為該雙重透鏡系統(tǒng)參考光軸的光軸，該參考光軸為AA’。
第一，通過已知的技術(shù)來測量由主體64的透鏡63產(chǎn)生的彗差。
第二，將透鏡61安裝在主體64中使得光軸CC’、AA’和BB’相對準從而滿足預定的技術(shù)要求。同時，測量由透鏡61和62形成的雙重透鏡系統(tǒng)所產(chǎn)生的彗差量。這樣，定位透鏡61從而使得雙重透鏡系統(tǒng)與透鏡63產(chǎn)生相等的彗差量。
第三，調(diào)整透鏡61和62之間的距離從而使得雙重透鏡系統(tǒng)射出的輻射束具有固定的球差值。例如，該固定的值可以補償由光學記錄載體所產(chǎn)生的球差量。值得注意的是，在使多個表面非球面化時，例如使第一物鏡或者第二物鏡的出射表面如所示地發(fā)生非球面彎曲時，例如B.H.W.Hendriks和P.G.J.M.Nuyens的文章“用于光學記錄的遠場大數(shù)值孔徑物鏡的設(shè)計與制造”(“Designs and manufacturingof far-field high NA objective lenses for opticalrecording”)，413-414，SPIE 3749(1999)中所示的，就能夠改善物鏡的光學屬性。
第四，將透鏡61固定(例如粘合)到主體64。
應該注意的是，在將物鏡組31安裝到傳動裝置中之前進行測量，這樣做具有以下優(yōu)點可以預先檢查該物鏡組，如果有必要，能夠在組裝之前使之報廢。由于已經(jīng)組裝(粘合)的物鏡組還沒有安裝在傳動裝置中，使該物鏡組報廢不需要報廢傳動裝置，所以可以節(jié)省成本。
應該理解的是，在不偏離附加的權(quán)利說明書中限定的本發(fā)明的范圍的情況下，對于上述的實施例可以進行大量的變化和修改。
圖6表示圖4所示的物鏡組31的可選擇實施例31’。如圖6所示，將該物鏡組31’設(shè)置為使得透鏡62’的出射表面62B’和透鏡63’的出射表面63B’位于兩個不同的平面中。第二實施例的優(yōu)點在于可以選擇出射表面62B’的位置，從而使得不需要將物鏡組31’的位置沿光軸改變就可以使掃描光點42和44分別保持聚焦于信息層21和24。
在光學掃描設(shè)備的可選擇實施例中，可以使用具有不同于上述輻射束的波長和數(shù)值孔徑的輻射束。例如，所形成的光學掃描設(shè)備可以適用于掃描諸如，DVD格式的盤和CD格式的盤，或者DVR格式的盤和CD格式的盤。
在光學掃描設(shè)備的可選擇實施例中，還可以將第三物鏡設(shè)置為用于兼容CD格式的盤和DVD格式的盤。例如，可以通過增加一個如歐洲專利申請NO.0.865.037所述的非周期性相位結(jié)構(gòu)或者一個如2000年光學設(shè)計與制造國際會議(2000 International Conference onOptical Design and Fabrication)的會議錄(參見K.Maruyama和R.Ogawa的《DVD/VCD可兼容衍射透鏡的概念的背景》(Background ofConception of DVD/VCD compatible diffractive lens)，第93-96頁，日本光學協(xié)會(Optical Society of Japan)(2000))所述的光柵結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)該兼容性。
在光學掃描設(shè)備的另一個可選擇實施例中，光學掃描設(shè)備可以是能夠進行同時多軌道掃描的類型。這會提高讀取模式中的數(shù)據(jù)率，例如在US 4,449,212中所述的那樣。
權(quán)利要求
1.一種光學掃描設(shè)備(20)，用于以第一輻射束(23)掃描第一光學記錄載體(22)的第一信息層(21)，并以第二輻射束(26)掃描第二光學記錄載體(25)的第二信息層(24)，該設(shè)備包括用于提供所述第一和第二輻射束的輻射源(30)以及一個物鏡組(31)，該物鏡組包括包含第一物鏡(61)和第二物鏡(62)的雙重透鏡系統(tǒng)(61、62)，其中第一物鏡的第一橫截面(S1)具有第一直徑(d1)，并且第二物鏡的第二橫截面(S2)具有更小的第二直徑(d2)，將所述第一和第二物鏡設(shè)置為用于把所述第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑(NA1)的第一聚焦輻射束(41)，從而在所述第一信息層的位置形成第一掃描光點(42)，以及第三物鏡(63)，該物鏡用于把所述第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑(NA2)的第二聚焦輻射束(43)，從而在所述第二信息層的位置形成第二掃描光點(44)，其特征在于，所述的第二和第三物鏡集成為一個主體(64)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學掃描設(shè)備(20)，其中所述第二和第三物鏡(62、63)中的每一個都具有面向被掃描信息層的位置的出射表面(62B、63B)，并且其中所述第二物鏡(62)的出射表面(62B)與所述第三物鏡(63)的出射表面(63B)位于同一個平面內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的光學掃描設(shè)備(20)，其中所述第二和第三物鏡(62、63)中的每一個都具有面向被掃描信息層的位置的出射表面(62B、63B)，并且其中所述第二物鏡(62)的出射表面(62B)與所述第三物鏡(63)的出射表面(63B)在不同的平面內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學掃描設(shè)備(20)，還包括被設(shè)置用于提供聚焦誤差信號(Ifocus)和/或徑向?qū)ぼ壵`差信號(Iradial)的檢測系統(tǒng)(35)、伺服系統(tǒng)(36)和響應所述聚焦誤差信號和/或所述徑向?qū)ぼ壵`差信號的傳動裝置(37、38)，該聚焦誤差信號和/或徑向?qū)ぼ壵`差信號用于控制所述第一和第二掃描光點(42、44)相對于所述第一和第二信息層(21、24)和/或要被掃描的所述第一和第二信息層軌道各自的位置的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的光學掃描設(shè)備(20)，還包括用于對從所述第一或第二信息層中提取的信息進行誤差校正的信息處理單元(39)。
6.一種物鏡組(31)，用于將第一輻射束(40)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械谝粩?shù)值孔徑(NA1)的第一會聚輻射束(41)，并將第二輻射束(55)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈〉牡诙?shù)值孔徑(NA2)的第二會聚輻射束(43)，該物鏡組包括包含第一物鏡(61)和第二物鏡(62)的雙重透鏡系統(tǒng)(61、62)，其中第一物鏡的第一橫截面(S1)具有第一直徑(d1)，第二物鏡的第二橫截面(S2)具有更小的第二直徑(d2)，將所述第一和第二物鏡設(shè)置為用于把所述第一輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅谝粫圯椛涫?，以及第三物鏡(63)，用于把所述第二輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅诙圯椛涫?，其特征在于，所述第二和第三物鏡集成為一個主體(64)。
全文摘要
一種光學掃描設(shè)備，其用于以第一和第二輻射束掃描第一和第二信息層。該設(shè)備包括一個輻射源和一個物鏡組。該透鏡組包括一個包含第一物鏡(61)和第二物鏡(62)的雙重透鏡系統(tǒng)(61、62)，而第一物鏡的橫截面具有第一直徑(d
文檔編號G11B7/125GK1599928SQ02824232
公開日2005年3月23日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司