CN1227655C - 光学拾取装置和其中使用的物镜 - Google Patents

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Abstract

在光学拾取装置中具有一第一光源；一第二光源；一具有配备一衍射部分的物镜的会聚光学***和一光学探测器，该光学探测器包括一用于探测聚焦条件的中心光接收部分和一用于探测跟踪误差的***光接收部分，当信息从第二光信息记录介质中再现或记录时，从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的第二光通量的透射光通量被照射，以便覆盖***光接收部分的整个表面。

Description

光学拾取装置和其中使用的物镜
技术领域
本发明涉及一种光学拾取装置和物镜，例如，涉及一种光学拾取装置，通过它可以在具有不同透明基板厚度的两种光信息记录介质上进行信息记录和/或信息再现(在下文中，简称为记录和再现)，以及其中所使用的一种物镜。
背景技术
近来，随着短波长红光半导体激光器被应用于实际中，DVD得到了发展，DVD(数字通用盘)为尺寸与CD(致密盘)这一传统光盘相同但具有更大容量的高密度光盘，也就是说，光信息记录介质得到了发展。在其记录介质为光盘的光信息记录和再现装置的光学***中，为了想要增加记录信号的密度，要求将通过物镜会聚到记录介质上的光斑尺寸减小到更小的尺寸。因此，实际条件要求减小作为光源的激光器的波长，并增加物镜的NA。
例如，在DVD上实现信息记录和/或再现的光学拾取装置中，当使用波长为655nm的短波长半导体激光器作为光源时，对该激光进行会聚的物镜的光盘一侧的数值孔径NA大约为0.6。关于这一点，在CD和DVD中存在不同规格的光盘，例如，CD-R(可记录致密盘)，除了CD和DVD以外，MD(微型盘)已经被投放到市场中并得到广泛的使用。
一方面，在CD-R上实现信息记录和/或再现的光学拾取装置中必须使用波长λ＝785nm的光源，不过，在其它光盘中，可以使用波长与该特定波长不同的光源，在这种情况下，所需要的数值孔径NA必须改变为对应于所使用的光源波长λ。例如，在使用CD的情况下，所需要的数值孔径NA＝λ(μm)/1.73，在使用DVD的情况下，所需要的数值孔径NA＝λ(μm)/1.06，对于每个NA而言分别为近似值。在本说明书中，数值孔径为从光盘一侧观看时会聚光学***的数值孔径，所需要的数值孔径为从光斑尺寸d和光盘的记录表面上所要求使用的波长λ计算所得的数值孔径，通常，NA＝0.83×λ÷d。
如上所述，市场上存在具有不同透明基板厚度、记录密度和所使用波长的多种光盘，对于特殊的光盘，对于用户来说，购买用于实现信息记录和/或再现的专用信息记录和再现装置是一个巨大的负担。因此，提出了具有可使用不同光盘的兼容光学拾取装置的信息记录和再现设备。
在这种光学拾取装置中，当不同波长的光通量入射到具有不同厚度的基板上时，必须将球面象差校正到一不大于预定值的数值，为了进行适当的信息写入和读出，还必须使每个光通量的光斑直径在预定范围之内。
与之相反，提出了一种具有分别相应于不同光盘的特定会聚光学***的光学拾取装置，通过将被再现的光盘对该会聚光学***进行开关。在这种光学拾取装置中，当不同波长的光通量入射到具有不同厚度的基板上时，可以将球面象差校正到一不大于预定值的数值，每个光通量的光斑尺寸也可以在一预定范围之内。不过，在这种光学拾取装置中，因为需要大量的会聚光学***，其结构非常复杂，从而成本增加，是不可取的。
对于这个问题，目前研制出一种物镜，通过该物镜将不大于预定数值孔径的光通量会聚成一个点光(a spot light)，将不小于预定数值孔径的光通量变成一个杂散光(a flare light)。根据这种物镜，对于诸如CD-R或DVD的不同光信息介质，可以得到信息记录或再现所必须的点光。
关于这一点，通常在光学拾取装置中，提供一种通过接收从信息记录介质来的反射光来检测跟踪误差的光学探测器。在传统的光学探测器中，因为只有点光被光信息记录介质反射，以至于该点光被照射到光信息记录介质上的正确位置时，光学探测器极不可能错误地检测到它。不过当光通量通过上述物镜时，因为大于预定数值孔径的光通量作为杂散光照射到光信息记录介质上，故当探测器探测到反射光时，可能发生错误的探测。
也就是说，基本上，当光正确照射到光信息记录介质上的记录位置时，该探测器所接收的光的光强度不会发生偏离。不过，如果杂散光的反射光非均匀地入射进该探测器时，由于非均匀入射或光强度不稳定，导致该探测器所接收的光的光强度发生偏离。结果，即使不发生跟踪误差，也可能引起指示有跟踪错误发生的错误的探测。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学拾取装置和该装置中使用的一种物镜，虽然该装置中使用了少量的光学元件或物镜，通过该装置可以在不同厚度的光信息记录介质上进行信息记录和/或再现(在下文中，简称为记录再现)，并可抑制对跟踪误差的错误探测。
通过下面的结构可以达到上述目的。
一种在两种光信息记录介质中记录或再现信息用的光学拾取装置，包括：
一发射出具有第一波长λ1的第一光通量的第一光源；
一发射出具有第二波长λ2的第二光通量的第二光源，其中λ2大于λ1；
一拥有一配备衍射部分的物镜的会聚光学***，其将第一光源发出的第一光通量通过第一光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上，并将第二光源发出的第二光通量通过第二光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上；
一用于接收来自第一和第二光信息记录介质的反射光通量和/或透射光通量的光学探测器；
其中，通过照射第一光通量从包括厚度为t1的透明基板的第一光信息记录介质中再现信息或将信息记录在该第一光信息记录介质中，通过照射第二光通量从包括厚度为t2的透明基板的第二光信息记录介质中再现信息或将信息记录在该第二光信息记录介质中，其中t2大于t1；
其中当数值孔径NA1为该物镜象方的数值孔径，并且需要从第一光信息记录介质再现信息或将信息记录在第一光信息介质中时，在波前象差为大于0小于等于0.07λ1rms的条件下，该会聚光学***将第一光通量会聚到数值孔径NA1以内该第一光信息记录介质的信息记录表面上，而且当数值孔径NA2为该物镜象方的数值孔径，并且需要从第二光信息记录介质再现信息或将信息记录在第二光信息介质中时，其中NA2小于NA1，在波前象差为大于0小于等于0.07λ2rms的条件下，该会聚光学***将第二光通量会聚到数值孔径NA2以内该第二光信息记录介质的信息记录表面上，
其中该光学探测器包括一用于检测聚焦条件的中心光接收部分和用于探测跟踪误差的***光接收部分，并且当信息再现或记录到第二光信息记录介质时，从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的第二光通量的透射光通量包括通过数值孔径NA内部的中心光通量和通过该数值孔径外部的***光通量，中心光通量被照射到中心光接收部分上，而***光通量被照射，以便至少覆盖***光接收部分的整个表面。
另外，通过下面的优选结构可以实现上述目的。
(1)本发明(1)所述的光学拾取装置如下。一种光学拾取装置具有：发出具有第一波长λ1的第一光通量的第一光源；发出具有第二波长λ2的第二光通量的第二光源，其中λ2大于λ1；一包括具有一衍射部分的物镜的会聚光学***，通过它将第一光源所发出的第一光通量通过第一光信息记录介质的透明基板会聚到信息记录表面上，并且将第二光源所发出的第二光通量通过第二光信息记录介质的透明基板会聚到信息记录表面上；以及用于从第一和第二光信息记录介质接收反射光和/或透射光的光学探测器，其从至少2种光信息记录介质中再现信息，或将信息记录到该光信息记录介质上，其中通过照射第一光通量，从具有厚度为t1的第一透明基板的第一光信息记录介质中再现信息或记录信息，通过照射第二光通量，从具有厚度为t2的第二透明基板的第二光信息记录介质中再现信息或记录信息，其中t2大于t1并且在波前象差大于0小于等于0.07λ1的条件下，该会聚光学***能够将第一光通量会聚到第一光信息记录介质的信息记录表面上一预定的为记录或再现第一光信息记录介质所需要的物镜象方数值孔径NA1以内，且在波前象差大于0小于等于0.07λ2的条件下，将第二光通量会聚到第二光信息记录介质的信息记录表面上一预定的为记录或再现第二光信息记录介质所需要的物镜象方数值孔径NA2以内，其中NA2小于NA1而且该光学探测器具有一用于接收第一和第二光信息记录介质的反射光和/或透射光的中心光接收部分，从而检测聚焦条件，和一用于探测跟踪误差的***光接收部分，且当第二光信息记录介质被记录或再现时，因为透过物镜的第二光通量而使从第二光信息记录介质反射的光和/或透过第二光信息记录介质的透射光包括通过数值孔径NA内部的中心光通量和通过该数值孔径外部的***光通量，中心光通量被照射到中心光接收部分上，而***光通量以这样一种方式辐射出，使得至少***光接收部分的整个表面被包含在内，能够抑制光学探测器的错误探测。
图1的框图给出了本发明的光学探测器。在图1中，光电探测器10为一种光学探测器，具有一个中心光接收部分10a和一对与中心光接收部分10a等距离设置的***光接收部分10b。
一方面，对于透过物镜的第二光通量，图中没有给出，从第二光信息记录介质所反射的反射光和/或透过它的透射光，对应于透过物镜预定数值孔径NA2内部或外部的传输发生了很大的变化。也就是，对于透过物镜的预定数值孔径NA2内部的第二光通量，图中没有给出，点光SL1是从第二光信息记录介质所反射的反射光和/或透过它的透射光的一部分，被中心光接收部分10a接收，并用作聚焦条件的探测，其余的点光SL2被***光接收部分10b接收，用作跟踪误差存在的探测。
与之相反，对于透过图中没有给出的物镜数值孔径NA2外部的第二光通量，从第二光信息记录介质所反射的反射光或透过该第二光信息记录介质的透射光的一部分为杂散光FL，以一种环状方式照射到光电探测器10上，其中如图1所示点光SL1位于杂散光FL的中心。除了图1中所示的环状杂散光FL以外，由点光SL2在杂散光中心位置处形成的大体上为环状的杂散光也照射在该光电探测器上。不过，图1中没有给出该大体上为环状的杂散光。因为点光SL2以外的其它光照射到***光接收部分10b上，可能产生错误的探测，本质上，需要避免这种情况的发生，不过，正如在本发明中，当杂散光FL均匀照射，以至于包括了***光接收部分10b的整个表面时，因为杂散光FL的光强度远小于点光SL2的光强度，***光接收部分10b不检测杂散光FL，或者仅仅产生相当低的探测信号，从而，由于杂散光FL的存在而可能导致的错误探测是非常低的。另外，在杂散光被照射，覆盖***光接收部分10b整个表面的情形中，在整个***光接收部分10b，***光接收部分10b所接收的杂散光的光强度是相当低，因而是均匀的。因此，杂散光不影响由***光接收部分10b所探测的跟踪误差存在/不存在的探测结果。另外，使用上述方法可以很容易地实现物镜的设计工作，并且能够减少装置的成本。关于这一点，当整个光接收表面实际上被包括在内时，可以满足杂散光FL包括***光接收部分10b整个表面的条件。
(2)本发明(2)的光学拾取装置，其特征在于：当第二光信息记录介质被记录或再现时，对于透过物镜预定数值孔径NA2外部的第二光通量，从第二光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光呈环形带状照射，该环形带的内围处于***光接收部分最内边缘的内部，该环形带的***处于***光接收部分的最外边缘的外部。
在图1中，因为环形带状杂散光FL的内径FLi位于***光接收部分10b的最内边缘10d的内部，而且杂散光FL的外径FLo位于***光接收部分10b的最外边缘10c的外部，故***光接收部分10b的整个表面都被包含在该杂散光FL中。
(3)本发明(3)的光学拾取装置，其特征在于：环形带在信息记录表面上的内径(图1中的D2)为0-20μm。通常，在光学探测器的光学***中，横向放大率m为6-7，而且在光学探测器中，该内径是一个被乘以2·m·NA2/〔tan(arc sin NA2)〕的数值。
(4)本发明(4)的光学拾取装置，其特征在于：环形带在信息记录表面上的内径(图1中的D2)为10-20μm。
(5)本发明(5)的光学拾取装置，其特征在于：当第二光信息记录介质被记录或再现时，对于透过物镜预定数值孔径NA2外部的光通量，从第二光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光呈环形带状照射，并且因为该环形带的内围(图1中的FLi)位于中心光接收部分(图1中的10a)最外边缘(图1中的10e)的外部，故该装置可以制造成使杂散光FL不对中心光接收部分10a中点光SL1的探测施加不利影响。
(6)本发明(6)的光学拾取装置，其特征在于：当环形带在信息记录表面上的外径为D1，且环形带在信息记录表面上的内径为D2时，因为(D1-D2)/2＞15μm，故杂散光FL被照射而使***光接收部分10b的整个表面被包括在内。
(7)本发明(7)的光学拾取装置，其特征在于：对于透过物镜的第一光通量，从第一光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光，以及透过物镜的预定数值孔径NA2内部而从第二光信息记录介质反射的反射光，和/或透过它的透射光，被呈点状照射在中心光接收部分。
(8)本发明(8)的物镜，是用于光学拾取装置的物镜，其具有：发射第一波长λ1的第一光通量的第一光源；发射第二波长λ2的第二光通量的第二光源，其中λ2大于λ1；包括具有衍射部分的物镜的会聚光学***，通过该会聚光学***，第一光源发出的第一光通量通过第一光信息记录介质的透明基板被会聚到信息记录表面上，第二光源发出的第二光通量通过第二光信息记录介质的透明基板被会聚到信息记录表面上；以及用于接收从第一和第二光信息记录介质反射和/或透射光的光学探测器，而且通过用于光学拾取装置的物镜来从至少两种光记录介质中再现信息或将信息记录在该光信息记录介质中，其中照射第一光通量，以从具有厚度为t1的第一透明基板的第一光信息记录介质再现信息或者记录信息；照射第二光通量，以从具有厚度为t2的第二透明基板的第二光信息记录介质再现信息或记录信息，其中t2大于t1；并且在波前象差大于0小于等于0.07λ1的条件下，该会聚光学***能将第一光通量会聚到第一光信息记录介质的信息记录表面上物镜象方为记录或再现第一光信息记录介质所需要的预定数值孔径NA1之内，并且在波前象差大于0小于等于0.07λ2的条件下，将第二光通量会聚到第二光信息记录介质的信息记录表面上物镜象方为记录或再现第二光信息记录介质所需要的预定数值孔径NA2之内，其中NA2小于NA1；而且光学探测器具有用于接收来自第一和第二光信息记录介质的反射光和/或透过它的透射光的中心光接收部分，从而探测聚焦条件，和一个用于探测跟踪误差的***光接收部分，且当第二光信息记录介质被记录和再现时，对于透过物镜的第二光通量，来自第二光信息记录介质的反射光和/或透过它的透射光包括通过数值孔径NA内部的中心光通量和通过该数值孔径外部的***光通量，中心光通量被照射到中心光接收部分上，而***光通量被照射，使得至少该***光接收部分的整个表面被包括在内。
通过使用本发明的物镜在光学拾取装置中，可以在多种光信息记录介质上进行信息的记录和/或再现，而会聚光学***的结构很简单，并可抑制光学探测器中错误探测的可能性。
(9)本发明(9)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：当第二光信息记录介质被记录或再现时，对于透过物镜预定数值孔径NA2外部的第二光通量，从第二光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光呈环形带状照射，该环形带的内围位于***光接收部分最内边缘的内部，该环形带的***位于***光接收部分最外边缘的外部。
(10)本发明(10)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：在信息记录表面上该环形带的内径为0-20μm。
(11)本发明(11)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：在信息记录表面上该环形带的内径为10-20μm。
(12)本发明(12)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：当第二光信息记录介质被记录或再现时，对于透过物镜预定数值孔径NA2外侧的第二光通量，从第二光记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光呈环形带状照射，该环形带的内围位于中心光接收部分最外边缘的外部。
(13)本发明(13)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：当信息记录表面上该环形带的外径为D1，信息记录表面上该环形带的内径为D2时，(D1-D2)/2＞15μm。
(14)本发明(14)的使用该物镜的光学拾取装置，其特征在于：对于透过物镜的第一光通量，从第一光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光，以及透过物镜预定数值孔径NA2内部从第二光信息记录介质反射的反射光和/或透过它的透射光，呈点状照射到中心光接收部分。
本说明书中使用的衍射图案(或衍射部分)为一种模式(或表面)，其中在光学元件例如透镜的表面上设置一个浮雕，其中提供了衍射对光线角度改变的功能，当在一个光学表面上存在产生衍射或不产生衍射的区域时，意味着在该区域中产生衍射。对于浮雕的形状，例如在光学元件的表面上，在光轴周围形成几乎是同心的圆形环形带，并且当从包含光轴的平面上观看它的截面时，很明显每个环形带具有锯齿形形状，浮雕的形状包括这种形状。
在本说明书中，物镜的意思是，狭义的讲，为具有会聚功能的透镜，与大多数光信息记录介质一侧的位置处的光信息记录介质相对设置，前提是光信息记录介质装载在光学拾取装置中，广义的讲，为与透镜一起的，由激励器至少沿器光轴方向对其进行操作的透镜组。此处，这种透镜组意味着至少多于一个透镜的多个透镜。因此，在本发明中，物镜的光信息记录介质一侧的数值孔径NA意味着设置在光信息记录介质一侧上物镜的大多数光信息记录介质一侧上的透镜表面所发射的光通量的数值孔径NA。另外，在本发明中，数值孔径NA给出了由各自光信息记录介质的调节所控制的数值孔径，或者衍射边缘效应的物镜的数值孔径，对于各种光信息记录介质，通过它可以得到相应于所使用光源波长的记录或再现信息所需的光斑直径。就此而论，物镜最好是单透镜。
在本发明中，对于光信息记录介质(光盘)，例如诸如CD-R，CD-RW，CD-Video，CD-ROM的每种CDs和诸如DVD-ROM，DVD-RAM，DVD-R，DVD-RW，DVD+RW，DVD-Video的每种DVDs，以及盘状的当前所采用的诸如MD的光信息记录介质，还包括下一带记录介质。在许多光信息记录介质的信息记录表面上存在透明基板。不过，存在或者推荐基板的厚度接近于零或没有透明基板的介质。为了便于解释，存在这样一种情形，在发明中描述了“透过透明基板”，这种情况还包括透明基板的厚度为0的情形，即没有透明基板。
在本说明中，信息的记录和再现意味着信息被记录到光信息记录介质的信息记录表面上，记录在信息记录表面上的信息被再现。本发明的光学拾取装置，可以是仅用于实现记录或再现的装置，或用于记录和再现两种功能的装置。另外，光学拾取装置可以是用于实现一种信息记录介质的记录，实现对其它信息记录介质的再现，或用于对一种信息记录介质实现记录或再现，并对其它信息记录介质实现记录和再现。就此而论，此处所使用的再现包括信息的简单读出。
本发明的光学拾取装置可以安装在每种播放器或驱动装置中，或者固定在AV装置，个人计算机和其它信息终端设备的声音和/或图象的记录和/或再现装置中。
附图说明
图1为表示本发明光学探测器的示意图。
图2为根据第一实施例的光学拾取装置的简要结构图。
图3为根据第二实施例的光学拾取装置的简要结构图。
图4为例1的物镜的剖面图。
图5(a)和(b)为例1的物镜的纵向球面象差视图。
图6为例2的物镜的剖面图。
图7(a)和(b)为例2的物镜的纵向球面象差视图。
具体实施方式
参照附图，下面将描述本发明的最佳实施例。本实施例的物镜具有作为衍射部分的衍射环形带。通常，使用相差函数或光程差函数来定义衍射环形带的间距(每个环形带的位置)，在下面的实施例中将详细描述。特别是以弧度为单位由下式[数学表达式1]来表示相差函数Φb，以mm为单位用[数学表达式2]来表示光程差函数ΦB。
[数学表达式1]
Φ b = Σ i = 0 ∞ b 2 i h 2 i
[数学表达式2]
Φ B = Σ i = 0 ∞ B 2 i h 2 i
在这两种表达方法中，单位不同，不过，在表达衍射环形带的间距时其含义是等价的。也就是说，对于闪耀波长λ(单位为mm)，当相差函数中的系数b被乘以λ/2π时，可以被转换为光程差函数中的系数B，相反，当光程差函数中的系数B被乘上2π/λ时，可以被转换为相差函数中的系数b。
现在，为了简化说明，将描述使用第一衍射光的衍射透镜，在光程差函数中，每当函数值大于闪耀波长λ的整数倍时就产生一级环形带，在相差函数的情形中，每当函数值大于2π的整数倍时就产生环形带。
例如，假定一个透镜，其中在不具有折射功能的圆柱形两个平面的材料的侧面上产生衍射环形带，并且当闪耀波长为0.5μm＝0.0005mm时，光程差函数的二次系数(二次幂项)为-0.05(当转换为相差函数的二次系数时，相当于-628.3)，其它所有系数均为0，第一环形带的半径为h＝0.1mm，第二环形带的半径为h＝0.141mm。另外，众所周知，对于光程函数的二次系数B2＝-0.05的这种衍射透镜，焦距f＝-1/(2·B2)＝10mm。
现在，当使用上面的限定为基础时，通过使相差函数或光程差函数的二次系数不等于零，可以将能量施加给透镜。另外，当使相差函数和光程差函数二次系数以外的其他系数，如第4级系数，第6级系数，第8级系数，和第10级系数的值不等于零时，可以控制球面象差。关于这一点，此处“控制”的意思是通过产生的相反的球面象差，具有折射功能的部分所施加的球面象差可以被校正，或者总的球面象差为一个所需的数值。
[实例]
下面将描述物镜的一个特殊例子。
在例1和2的光学拾取装置中所使用的物镜，在两个光学表面上具有下式[数学表达式3]所表示的非球面形状。
[数学表达式3]
Z = h 2 / r 1 + 1 - ( 1 + κ ) ( h / r ) 2 + Σ i = 0 ∞ A 2 i h 2 i
其中，Z为光轴方向(光前进的方向定义为正)坐标轴，h为与光轴垂直的坐标轴(到光轴的高度)，r为弯曲部分的傍轴半径，κ为锥形系数，A为非球面系数。
关于这一点，下面将要描述的本实施例的物镜具有距离光轴的高度hb所限定的不同光程差函数所表示的衍射环形带。在本实施例中，在距离光轴高度为hb的边界上的衍射环形带中，环形带的宽度较小，环形带宽为一个不理想的形状，然而，在本发明中还包括，其中相应于高度h＞＝距光轴的高度hb的区域的透镜厚度的A0值为最佳大小，环形带宽为理想形状。
图2为根据第一实施例的光学拾取装置的简要结构视图。在图2所示的光学拾取装置100中，第一半导体激光器111为第一光源，第二半导体激光器112为第二光源，第一半导体激光器与第二半导体激光器平行设置。波长为λ1(＝655nm)的第一半导体激光器111的光通量通过分束器113入射到准直器114上，并被孔径115所阻挡(预定数值孔径NA1)，并被会聚到第一光信息记录介质的信息记录表面201，也就是通过物镜3会聚到光盘200(例如，DVD：透明基板厚度t1)上。
来自信息记录表面的反射光通过物镜3、孔径115、准直器114、分束器113、116，柱面透镜117和凹透镜118被会聚到光电探测器10的光接收表面上。根据所接收的光，光电探测器10产生一探测信号。
与之相反，波长为λ2(＝785nm)的第二半导体激光器112的光通量通过衍射光栅119、耦合透镜120、分束器116和分束器113入射到准直器114上，并被孔径115所阻挡，会聚到第二光信息记录介质的信息记录表面201上，也就是说，通过物镜3会聚到光盘200’上(例如，CD-R：透明基板厚度t2＞t1)。
以上述相同的方式，信息记录表面的反射光通过物镜3、孔径115、准直器114、分束器113、116、柱面透镜117和凹透镜118会聚到光电探测器10的光接收表面上。根据所接收的光，光电探测器产生一探测信号。其中，将在下面描述例1和例2中所使用的物镜3。
顺便提及，根据第二半导体激光器112所发出的光通量，衍射光栅119产生0级光，+1级光和-1级光。此时，0级光线的光量比±1级光大几倍。其后，每级光均被信息记录表面201所反射，具有最大光量的0级光作为n级光的一个例子，呈圆锥形入射到光电探测器10的中心光接收部分10a，被用作聚焦条件的探测。另一方面，-1级光和+1级光作为m级光的例子，入射进光电探测器的***光接收部分10b，被用作跟踪误差的探测。
图3为根据第二实施例的光学拾取装置的简要结构图。在图3所示的第二实施例中，与图2中的实施例不同，省略了耦合透镜120、柱面透镜117和凹透镜118，用平面镜(206)代替分束器，由于仅有这点差别，将省略其它结构的描述。关于这一点，将在下面描述例1和例2中使用的物镜3。另外，在第一和第二实施例中，还可能存在这样一种结构，通过使信息记录表面201为透明的，光电探测器10探测到透射光。
下面，将描述物镜3的例子。
(例1)
在[表1]中，给出了与例1中物镜有关的数据。关于这一点，在下文中给出的透镜数据中，用E(例如，2.5×E-3)来表示10的幂数(例如，2.5×10-3)
[表1]
例1
  波长λ(nm)   655   785
  焦距f(mm)   3.36   3.38
  象方预定数值孔径NA   0.60   0.47
  i   ri   d1i   d2i   材料
  物点   ∞   ∞   ∞
  1   2.200   2.200   烯族树脂
  2   -8.5402   1.728   1.367
  3   ∞   0.600   1.200   PC
  4   ∞
后缀1给出了λ＝655nm的情形，
后缀2给出了λ＝785nm的情形。
第一表面(边界hb＝1.5885)
    第一区域(0≤h＜hb)
        光程差函数的系数
            (闪耀波长＝1mm)
            B2    -3.6299E-02
            B4    5.1186E-02
            B6    -1.3732E+00
    B8    3.5610E-01
    B10   -3.5952E-02
非球面系数
    R      2.0456E+00
    κ            -9.8338E-01
    A4    6.3487E-03
    A6    -1.6489E-03
    A8    6.3727E-04
    A10   -8.1296E-05
第二区域(hb≤h)
    光程差函数的系数
        (闪耀波长＝1mm)
        B0    2.8259E+00
        B2    -1.1970E+00
        B4    -6.1240E-01
        B6    -1.2500E+00
        B8    2.7435E-01
        B10   4.5353E-04
非球面系数
        R      2.0445E+00
        κ           -1.0028E+00
        A0    1.7890E-03
        A4    6.0578E-03
        A6    -2.2128E-03
        A8    7.7587E-04
        A10   -5.9207E-05
第五表面
  非球面系数
    κ            1.4634E+01
    A4    1.0692E-02
    A6    2.8299E-03
    A8    -1.6221E-03
    A10   2.3415E-04
图4为例1中物镜的剖面图，图5为例1中物镜的纵向球面象差视图。根据图5(a)，在以DVD为光盘进行信息的记录或再现时，对于整个数值孔径可以很好地抑制球面象差，能够形成适合的光斑。一方面，根据图5(b)，在以CD-R为光盘进行信息的记录或再现时，在预定数值孔径(NA2)以内可以有效地抑制球面象差，可以形成适当的点光，在该预定数值孔径的外部，形成杂散光。
(例2)
在[表2]中，给出了与例2中物镜3有关的数据。
[表2]
例2
  波长λ(nm)   655   785
  焦距f(mm)   3.36   3.36
  象方预定数值孔径NA   0.60   0.47
  i   ri   d1i   d2i   材料
  物点   ∞   ∞   ∞
  1   2.200   2.200   烯族树脂
  2   -8.1838   1.738   1.353
  3   ∞   0.600   1.200   PC
  4   ∞
后缀1给出了λ＝655nm的情形，
后缀2给出了λ＝785nm的情形。
第一表面(边界hb＝1.5885)
  第一区域(0≤h＜hb)
    光程差函数的系数
      (闪耀波长＝1mm)
      B2    -7.4570E+00
      B4    -1.1222E+00
      B6    -1.0023E+00
      B8    3.8851E-01
      B10   -6.2331E-02
    非球面系数
      R      2.1417E+00
      κ            -1.0385E+00
      A4    4.9605E-03
      A6    -1.1764E-03
      A8    6.7389E-04
      A10   -1.1849E-04
第二区域(hb≤h)
  光程差函数的系数
    (闪耀波长＝1mm)
    B0    7.8810E-01
    B2    -2.6734E+00
    B4    -6.5116E-01
    B6    -1.2583E+00
    B8    2.6767E-01
    B10   -4.1770E-03
    非球面系数
    R        2.0695E+00
    κ                  -1.0275E+00
    A0       1.6500E-04
    A4       5.7251E-03
    A6       -2.1795E-03
    A8       7.7712E-04
    A10      -7.0727E-05
第五表面
  非球面系数
    κ                1.4551E+01
    A4      1.1869E-02
    A6      2.7555E-03
    A8      -1.6723E-03
    A10     2.6001E-04
图6为例2中物镜的剖面图，图7为例2中物镜的纵向球面象差。根据图7(a)，在以DVD作为光盘记录或再现信息时，对于整个数值孔径可以很好地抑制球面象差，能够形成适当的光斑。
在一方面，根据图7(b)，在以CD-R为光盘记录或再现信息时，在预定数值孔径(NA2)的内侧可以很好地抑制球面象差，得到适当的光斑，在该预定数值孔径的外侧，可以形成杂散光。
[表3]为例1和2中物镜的折射率数据，[表4]给出了当使用例1和例2的物镜时，在信息记录表面201(图2和3)上所形成的杂散光的内径D2和外径D1。
[表3]
折射率
  波长   655nm   785nm
  烯族树脂   1.52915   1.52541
  PC   1.57752   1.57063
[表4]
信息记录表面上的杂散光直径(波长为785nm)
 例1   例2
 内径D2(μm)  0   18
 外径D1(μm)  101   101
根据本发明，尽管使用了较少数量的光学元件或物镜，但是可以提供光学拾取装置和其中所使用的物镜，通过它们可以在具有不同厚度的光信息记录介质上实现信息的记录和/或再现，并可以抑制错误的探测。

Claims (20)

1.一种用于从两种光信息记录介质中再现或记录信息的光学拾取装置，包括：
一用于发射具有第一波长λ1的第一光通量的第一光源；
一用于发射具有第二波长λ2的第二光通量的第二光源，其中λ2大于λ1；
一具有配备一衍射部分的物镜的会聚光学***，其将第一光源发出的第一光通量通过第一光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上，并将第二光源发出的第二光通量通过第二光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上；
一用于接收来自第一和第二光信息记录介质的反射光通量和/或透射光通量的光学探测器；
其中照射该第一光通量，以从包括厚度为t1的透明基板的第一光信息记录介质中再现或记录信息，照射该第二光通量，以从包括厚度为t2的透明基板的第二光信息记录介质中再现或记录信息，其中t2大于t1；
其中当数值孔径NA1为物镜象方的数值孔径并且为从第一光信息记录介质再现或记录信息所需要时，在波前象差为大于0小于等于0.07λ1rms的条件下，该会聚光学***将该第一光通量会聚到数值孔径NA1内第一光信息记录介质的信息记录表面上；且当数值孔径NA2为物镜象方的数值孔径并且为从第二光信息记录介质再现或记录信息所需要时，其中NA2小于NA1，在波前象差为大于0小于等于0.07λ2rms的条件下，该会聚光学***将该第二光通量会聚到数值孔径NA2内第二光信息记录介质的信息记录表面上，
其中该光学探测器包括一用于探测聚焦条件的中心光接收部分和一用于探测跟踪误差的***光接收部分，当从第二光信息记录介质中再现或记录信息时，从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的第二光通量的透射光通量包括通过数值孔径NA内部的中心光通量和通过该数值孔径外部的***光通量，中心光通量被照射到中心光接收部分上，而***光通量被照射，以便至少覆盖***光接收部分的整个表面。
2.如权利要求1的光学拾取装置，其中当信息从该第二光信息记录介质再现或记录到该第二光信息记录介质时，该第二光通量被分成通过数值孔径NA2内部的内部第二光通量和通过数值孔径NA2外部的外部第二光通量，其中从该第二光信息记录介质反射的外部第二光通量的反射光通量和透过第二光信息记录介质的外部第二通量的透射光通量被成形为环形光通量，该环形光通量的内围处于该***光接收部分最内边缘的内部，该环形光通量的***处于该***光接收部分最外边缘的外部。
3.如权利要求2的光学拾取装置，其中信息记录表面上该环形光通量的内径为大于等于0小于等于20μm。
4.如权利要求3的光学拾取装置，其中该环形光通量的内径为10到20μm。
5.如权利要求1的光学拾取装置，其中当信息从该第二光信息记录介质再现或记录到该第二光信息记录介质时，该第二光通量被分成通过数值孔径NA2内部的内部第二光通量和通过数值孔径NA2外部的外部第二光通量，其中从该第二光信息记录介质反射的外部第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的外部第二光通量的透射光通量被成形为环形光通量，该环形光通量的内围处于该中心光接收部分的外部。
6.如权利要求1的光学拾取装置，其中满足下式：
(D1-D2)/2＞15μm
其中D1为信息记录表面上该环形光通量的外径，D2为信息记录表面上该环形光通量的内径。
7.如权利要求1的光学拾取装置，其中从第一光信息记录介质反射的第一光通量的反射光通量和/或第一光通量透过物镜后透过第一光信息记录介质的第一光通量的透射光通量，以及从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量和/或第二光通量通过物镜的数值孔径NA2的内侧后透过第二光信息记录介质的第二光通量时透射光通量，以点光的形式被照射在中心光接收部分。
8.如权利要求1的光学拾取装置，还包括：
一在第二光通量的基础上产生包括n级和m级光通量的多个不同级光通量的光学元件，其中在n级光通量通过物镜的数值孔径NA2的内部之后，中心光接收部分接收从第二光信息记录介质反射的n级光通量的反射光通量和/或透过该第二光信息记录介质的n级光通量的透射光通量，且在m级光通量通过物镜的数值孔径NA2的外部后，***光接收部分接收从第二光信息记录介质反射的m级光通量的反射光通量和/或透过第二光信息记录介质的m级光通量的透射光通量，其中n和m均为整数。
9.如权利要求8的光学拾取装置，其中在m级光通量通过物镜的数值孔径NA2的外部之后，从第二光信息记录介质反射的m级光通量的反射光通量和/或透过第二光信息记录介质的m级光通量的透射光通量被照射，以覆盖***光接收部分的整个表面。
10.如权利要求8的光学拾取装置，其中该光学元件为设置在该第二光源与会聚光学***之间的衍射光栅。
11.一种用在从两种光信息记录介质中再现或记录信息的光学拾取装置中的物镜，该光学拾取装置包括：
一用于发射具有第一波长λ1的第一光通量的第一光源；
一用于发射具有第二波长λ2的第二光通量的第二光源，其中λ2大于λ1；
一具有配备一衍射部分的物镜的会聚光学***，其将第一光源发出的第一光通量通过第一光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上，并将第二光源发出的第二光通量通过第二光信息记录介质的透明基板会聚到一记录表面上；
一用于接收来自第一和第二光信息记录介质的反射光通量和/或透射光通量的光学探测器；
其中照射该第一光通量，以从包括厚度为t1的透明基板的第一光信息记录介质中再现或记录信息，照射该第二光通量，以从包括厚度为t2的透明基板的第二光信息记录介质中再现或记录信息，其中t2大于t1；
其中当数值孔径NA1为物镜象方的数值孔径并且为从第一光信息记录介质再现或记录信息所需要时，在波前象差为大于0小于等于0.07λ1rms的条件下，该会聚光学***将该第一光通量会聚到数值孔径NA1内第一光信息记录介质的信息记录表面上；且当数值孔径NA2为物镜象方的数值孔径并且为从第二光信息记录介质再现或记录信息所需要时，其中NA2小于NA1，在波前象差为大于0小于等于0.07λ2rms的条件下，该会聚光学***将该第二光通量会聚到数值孔径NA2内第二光信息记录介质的信息记录表面上，
其中该光学探测器包括一用于探测聚焦条件的中心光接收部分和一用于探测跟踪误差的***光接收部分，且当从第二光信息记录介质中再现或记录信息时，从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质第二光通量的透射光通量包括通过数值孔径NA内部的中心光通量和通过该数值孔径外部的***光通量，中心光通量被照射到中心光接收部分上，而***光通量被照射，以便至少覆盖***光接收部分的整个表面。
12.如权利要求11的物镜，其中当信息从该第二光信息记录介质再现或记录到该第二光信息记录介质时，该第二光通量被分成通过数值孔径NA2内部的内部第二光通量和通过数值孔径NA2外部的外部第二光通量，其中从该第二光信息记录介质反射的外部第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的外部第二光通量的透射光通量被成形为环形光通量，该环形光通量的内围处于该***光接收部分最内边缘的内部，该环形光通量的***处于该***光接收部分最外边缘的外部。
13.如权利要求12的物镜，其中信息记录表面上该环形光通量的内径为大于等于0小于等于20μm。
14.如权利要求13的物镜，其中该环形光通量的内径为10到20μm。
15.如权利要求11的物镜，其中当信息从该第二光信息记录介质再现或记录到该第二光信息记录介质时，该第二光通量被分成通过数值孔径NA2内部的内部第二光通量和通过数值孔径NA2外部的外部第二光通量，其中从该第二光信息记录介质反射的外部第二光通量的反射光通量或透过第二光信息记录介质的外部第二光通量的透射光通量被成形为环形光通量，该环形光通量的内围处于该中心光接收部分的外部。
16.如权利要求11的物镜，其中满足下式：
(D1-D2)/2＞15μm
其中D1为信息记录表面上该环形光通量的外径，D2为信息记录表面上该环形光通量的内径。
17.如权利要求11的物镜，其中从第一光信息记录介质反射的第一光通量的反射光通量和/或第一光通量通过物镜后透过第一光信息记录介质的第一光通量的透射光通量，以及从第二光信息记录介质反射的第二光通量的反射光通量和/或第二光通量通过物镜的数值孔径NA2内侧后透过第二光信息记录介质的第二光通量的透射光通量，以点光的形式被照射在中心光接收部分。
18.如权利要求11的物镜，其中该光学拾取装置还包括：一在第二光通量的基础上产生包括n级和m级光通量的多个不同级光通量的光学元件，其中在n级光通量通过物镜的数值孔径NA2的内部之后，中心光接收部分接收从第二光信息记录介质反射的n级光通量的反射光通量和/或透过该第二光信息记录介质的n级光通量的透射光通量；且在m级光通量通过物镜的数值孔径NA2的外部后，***光接收部分接收从第二光信息记录介质反射的m级光通量的反射光通量和/或透过第二光信息记录介质的m级光通量的透射光通量，其中n和m均为整数。。
19.如权利要求18的物镜，其中在m级光通量通过物镜的数值孔径NA2的外部之后，从第二光信息记录介质反射的m级光通量的反射光通量和/或透过第二光信息记录介质的m级光通量的透射光通量被照射，以覆盖***光接收部分的整个表面。
20.如权利要求18的物镜，其中该光学元件为设置在该第二光源与会聚光学***之间的衍射光栅。
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