CN101375332A - 光学补偿器、光学元件、光学扫描头和光学扫描设备 - Google Patents

Abstract

一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于扫描具有位于第一信息层深度d的信息层(2’)的第一光学记录载体(3’)以及具有位于不同的第二信息层深度d2的信息层(2”)的第二光学记录载体(3”)。所述第一和第二光学记录载体的扫描分别通过使用由具有第一波长的第一辐射束和具有不同的第二波长的第二辐射束在信息层上形成的扫描斑点(16)来实现。所述光学补偿器包括具有环形区的基本上呈圆形的相位结构，所述相位结构设置在第一辐射束和第二辐射束的路径上。所述环形区适用于：施加波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点(16)区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉；以及施加波前修正到所述第二辐射束，以便补偿球差。本发明的另一个方面涉及用于限定辐射束的数值孔径的光学元件。所述光学补偿器或光学元件可以用于双波长或三波长系统。本发明还公开了使用所述光学补偿器的光学扫描头和光学扫描设备。本发明还涉及光学扫描头和光学扫描设备。

Description

光学补偿器、光学元件、光学扫描头和光学扫描设备

技术领域

本发明涉及用于光学扫描设备中的光学补偿器或光学元件，所述光学扫描设备用于扫描具有信息层的光学记录载体，在这些载体的两种不同的载体内存在至少两个不同的信息层深度。

背景技术

当前，使用光学记录载体的数据存储领域是一个进行了深入研究的技术领域。光学记录载体存在若干格式，包括致密盘(CD)、常规数字多功能盘(DVD)、蓝光光盘(BD)以及高清晰数字多功能盘(HDDVD)。在一定格式内存在可用的不同类型的记录载体，包括只读类型(例如CD-A、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM)、一次性写入类型(例如CD-R、DVD-R、BD-R)以及可重写类型(例如CD-RW、DVDRW、BD-RE)。

为了扫描不同格式的光学记录载体，有必要使用具有不同波长的辐射束。这个波长对于扫描CD约为785nm，对于扫描DVD约为660nm(应当注意，官方规定的波长为650nm，但实际上它通常接近660nm)，并且对于扫描BD和HDDVD约为405nm。

不同格式的光学记录载体能够存储不同的数据量。最大量与扫描记录载体所用的辐射束的波长以及将辐射束聚焦到光盘上所用的物镜的数值孔径(NA)有关。当在本文中提到扫描时，其包括读取和/或擦除记录载体上的数据和/或将数据写入记录载体上。

光学记录载体上的数据存储在信息层上。光学记录载体的信息层由具有预定厚度的覆盖层保护。不同格式的光学记录载体具有不同的覆盖层厚度，覆盖层即覆盖在信息层上的保护层，所述信息层位于记录载体的辐射束入射的那一侧上。例如，覆盖层厚度为：对于CD约1.2mm；对于DVD和HDDVD约0.6；以及对于BD约0.1mm。

当扫描一定格式的光学记录载体时，辐射束被聚焦到信息层上的扫描斑点。当辐射束穿过光学记录载体的覆盖层时，在辐射束中引入了球差。引入的球差的数量取决于覆盖层的厚度及其折射率、辐射束的波长及其数值孔径。为了校正这个球差，在辐射束到达光学记录载体的覆盖层之前在辐射束中引入同等数量的球差，使得它补偿由覆盖层引入的球差。结果，在聚焦到光学记录载体的信息层上的扫描斑点处辐射束基本上不含球差。

为了扫描具有不同覆盖层厚度的不同光学记录载体，辐射束需要在到达覆盖层之前具有不同数量的球差。这保证了在信息层上形成正确的扫描斑点。因此，当使用单个物镜扫描所有光学记录载体时，系统必须针对具有不同覆盖层的每种光学记录载体类型产生不同数量的球差，以便克服光学特性上的差异。

B.H.W.Hendriks，J.E.de Vries和H.P.Urbach的文章“Application ofnon-periodic phase structures in optical systems(非周期相位结构在光学系统中的应用)”，Applied Optics第40卷，第6548-6560页(2000)记载了一种非周期相位结构(NPS)，其能够使得被设计用于扫描DVD记录载体的物镜与扫描CD记录载体兼容。

诸如DVD/CD兼容透镜之类的双模式物镜可以通过将针对一种模式优化的透镜与校正另一种模式中的球差的NPS或衍射结构进行组合来实现。在三模式物镜的情况下，对于这种NPS或衍射结构的需求是非常强烈的，因为所述结构必须补偿两种模式中的不同数量的球差，同时保持第三种模式不受影响。

许多当前提出的解决方案的一个缺点在于，它们依赖于光栅对于每种波长以不同的级次衍射。这在需要校正的像差和波长的数量之间施加了一定关系。例如，可以通过分别使用光栅的零级、一级和二级衍射来使得BD物镜系统与DVD和CD兼容。如果对于CD引入数量的像差与对于DVD而言的像差具有相同的形状，并且幅度恰好是对于DVD而言的两倍，那么这会是可行的解决方案。由于对于给定的波长和覆盖层厚度而言，这种系统并非完全如此，因此必须添加另一种小的校正。

对于HDDVD三模式物镜而言，这甚至更加困难，因为与DVD和CD之间或者HDDVD和CD之间需要校正的OPD差异相比，HDDVD和DVD之间需要校正的OPD差异非常小。

国际专利申请WO 03/060892记载了一种用于使用两束或三束不同的辐射束扫描两种或三种不同的光学记录载体的信息层的光学扫描设备。每束辐射束具有一定偏振和波长。该设备包括物镜和用于补偿所述辐射束中的一束或两束的波前像差的非周期相位结构(NPS)。该相位结构包括双折射材料并且具有非周期梯状轮廓。该相位结构将与被扫描记录载体类型有关的两种不同数量的球差引入到相应的辐射束中。然而，这是通过使用双折射材料来实现的，其意味着制造该相位结构相对昂贵。

具有更高信息密度的记录载体要求读取信息的扫描斑点直径更小。聚焦到光学记录载体上的、一定波长的扫描斑点的直径与波长和数值孔径的商成比例。因此，具有更高信息密度的记录载体被设计用于更短的波长和更大的数值孔径。在三波长系统中，希望依次增大针对三种波长中的两种较短波长的数值孔径，以便适当减小相应光学记录载体的扫描斑点的尺寸。

在现有技术系统中，针对较长波长的数值孔径一般受限于被适当设置成同心环并且位于光路中的、具有两个涂层的二向色板。这些涂层有选择地透射不同的波长，并且可以被设置成针对所述三种不同的波长提供三种不同的数值孔径。例如，可以这样设置这些涂层，使得具有最短波长的辐射在所述板的整个孔径上透射，得到由所述板的直径或者由置于光路中其他位置的机械孔径决定的数值孔径。

位于所述板的外环形区域(或环)的一个涂层可以被设置成防止通过具有中间和最长波长的辐射，从而限制了针对具有中间波长的辐射的数值孔径。位于所述板的内环形区域的另一个涂层可以被设置成防止通过具有最长波长的辐射，进一步限制了针对具有最长波长的辐射的数值孔径。

出版物IEEE Transactions on Consumer Electronics第44卷第3期，1998年8月，第591-600页(Yamada等人)公开了一种双波长设备，其用于扫描CD和DVD，限制针对具有较长波长(用于扫描CD)的辐射的数值孔径。该文献公开了一种具有被制成全息透镜的内部件以及被制成衍射光栅的外部件的全息光学元件(HOE)，所述衍射光栅具有直梯形式的相位结构，即不是弯曲的或椭圆形的。

入射到HOE上的具有较短波长的辐射在所述内部件和外部件两者中无衍射地透射，成为用于形成DVD上的扫描斑点的平行束。这是通过选择所述全息结构和光栅中的阶梯的高度来实现的，所述阶梯造成具有较短波长的辐射中2π的整数倍的相位跳变。入射到所述全息结构上的具有较长波长的辐射优先以一级透射发散束衍射，以便聚焦到CD上的扫描斑点。入射到所述光栅上的具有较长波长的辐射优先以不聚焦到扫描斑点上的一级透射束衍射。结果，形成较长波长扫描斑点的辐射束的数值孔径由所述内部件中的全息结构的尺寸决定。补偿CD和DVD之间覆盖层厚度差异的球差通过使用所谓的有限共轭方法来产生。

WO 02/29798公开了一种适合用于光学扫描设备中的相位结构，其中检测器检测具有不同波长的两束辐射束。该相位结构改变其中一束辐射束的波前形状，以便使得波前的梯度有间断。这防止了间断外的波前到达检测器，并且限制了入射到检测器上的辐射束的数值孔径。所述间断是通过给相位结构提供具有倾斜表面的阶梯来实现的。这些倾斜表面在阶梯顶部区域上施加改变波前的修正。然而，制造这样的倾斜阶梯是困难的。

在本文使用术语“阶梯”的地方，应当将其理解为指的是两个相邻的垂直壁以及它们之间的表面，其中“壁”是垂直表面，“垂直”指的是基本上平行于光轴和/或基本上平行于辐射束传播的局部方向。阶梯的表面与相邻的表面位于不同的高度；这个高度称为相邻阶梯之间的“高度差”。此外，“阶梯高度”在此定义为阶梯上的点和该阶梯形成于其上的结构的底部之间的距离。术语“相邻阶梯”指的是与另一个阶梯最近的阶梯(即两个阶梯共有一个垂直壁)，术语“相邻表面”指的是相邻阶梯的各自的表面。“邻近”阶梯在本文定义为另一个阶梯附近的阶梯；邻近阶梯包括但不一定是相邻阶梯。阶梯的“宽度”定义为阶梯在辐射束截面的径向方向的范围。

本发明的一个目的是提供一种不那么昂贵的光学补偿器，其产生不同波长所需数量的球差，并且限定不同波长所需的数值孔径，而不使用有限共轭方法。

发明内容

依照本发明的一个方面，提供了一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于通过使用由具有第一波长的第一辐射束和具有不同的第二波长的第二辐射束在信息层上形成的扫描斑点，分别扫描具有位于第一信息层深度d₁的信息层的第一光学记录载体以及具有位于不同的第二信息层深度d₂的信息层的第二光学记录载体，所述光学补偿器包括具有环形区的基本上呈圆形的相位结构，所述相位结构设置在第一辐射束和第二辐射束的路径上；其中所述环形区适用于：施加波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉；施加波前修正到所述第二辐射束，以便补偿球差。

本发明提供了一种允许光学扫描设备扫描至少两种不同类型的记录载体的方法，其要求不同的波长，使用同一光学系统。所述光学补偿器的环形区防止了第一辐射束的辐射到达扫描斑点区域(即扫描斑点的艾利斑的第一暗环)，从而决定了针对第一辐射束的数值孔径。

这意味着，在被读取的记录载体上形成了具有正确尺寸的扫描斑点。光学补偿器修改第二辐射束的波前；因此，光学补偿器能够校正第二辐射束中的球差，从而正确地形成第二辐射束的扫描斑点。这意味着，可以读取或写入第二记录载体。依照本发明的光学补偿器的成本相对较低，因为它不需要使用双折射材料。此外，本发明实施例的相位结构例如在其与物镜结合的情况下可以具有倾斜的阶梯。不过，可以使用平直阶梯来构造该相位结构，所述平直阶梯即与辐射束传播的局部方向基本垂直的阶梯。

光学补偿器可以进一步适用于扫描具有位于第三信息层深度d₃的信息层的第三光学记录载体，所述扫描使用第三辐射束，其中所述环形区适用于施加基本上为零的波前修正到所述第三辐射束。

因此，光学补偿器可以允许光学扫描设备扫描三种不同类型的记录载体，其要求不同的波长和数值孔径，使用同一光学系统。所述环形区对于第三辐射束基本上不可见。

光学补偿器可以包括围绕所述环形区的另一环形区，该另一环形区可以适用于：向所述第一辐射束提供波前修正，使得到所述第一辐射束的波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述另一环形区上的辐射造成相消干涉；以及向所述第三辐射束提供基本上为零的波前修正。

因此，光学补偿器的所述另一环形区有助于通过防止来自穿过光学记录载体所述另一环形区的第一辐射束的辐射到达扫描斑点位置来限定第一辐射束的数值孔径。所述另一环形区并不影响第三辐射束，因而该光学设备的所述另一环形区对于该辐射束基本上不可见。结果，第三辐射束的数值孔径没有减小。

所述另一环形区可以适用于：向所述第二辐射束提供波前修正，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述另一环形区上的辐射造成相消干涉。

因此，所述光学设备的另一环形区进一步通过防止来自穿过光学记录载体所述另一环形区的第二辐射束的辐射到达扫描斑点位置来限制第二辐射束的数值孔径。

光学补偿器的所述另一环形区可以包括多个阶梯，这些阶梯中每个的高度差可以引起等于第三辐射束波长的整数倍的相位跳变。

这样，这些阶梯对于第三辐射束不可见，因为这些阶梯没有向第三辐射束引入相差，即相差2πn，其中n为整数。

光学补偿器的所述环形区可以包括多个阶梯，这些阶梯中每个的高度差可以引起等于第三辐射束波长的整数倍的相位跳变。因此，这些阶梯对于第三辐射束不可见，因为这些阶梯没有向第三辐射束引入相差。

可以选择这些阶梯的高度，使得第一辐射束穿过邻近阶梯的部分之间的相差约为π。

因此，第一辐射束穿过相邻阶梯的部分将在所述第二和/或另一环形区中经受相消干涉。这减小了与第一辐射束关联的数值孔径。

穿过所述环形区和/或所述另一环形区的第一辐射束的不到20％可以到达扫描斑点第一暗环内的区域。当第一辐射束置于焦点时，这允许有效消除该辐射束。所述消除可以通过选择相位跳变的宽度来进行优化。

所述邻近阶梯可以适用于向第二辐射束引入基本上恒定的相位变化。

这允许向波前引入相位变化π的阶梯的表面区域以及向第一辐射束波前引入基本上为零的相差的阶梯的表面区域制造得大致一样，使得对于第一辐射束到达扫描斑点艾利斑内部区域的所述环形区的透射效率为20％，或者更小。该内部区域是属于第一辐射束的扫描斑点的艾利斑第一暗环内的区域。第一辐射束可以被光学补偿器的所述另一环形区衍射，并且其中第一辐射束的强度在光学补偿器的零级极大处基本上为零。

这允许第一辐射束的非零级辐射经衍射离开焦点，而零级光学补偿器的波前被消除掉了。

依照本发明的第二方面，提供了一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于通过使用由辐射束形成的扫描斑点扫描第一光学记录载体；所述光学补偿器包括具有环形区且设置在辐射束中的相位结构，其中所述环形区适用于施加波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉，其中所述环形区包括非周期相位跳变。

这意味着，所述环形区可以通过将阶梯置于该环形区中的合适位置来在该环形区上施加希望数量的波前修正。所述非周期性降低了相位结构在所述环形区中的衍射效应，匀散了扫描斑点周围具有高强度辐射的区域的辐射，并且减弱了所述区域的形成。这样的高强度区域可能影响信息的读取。

依照本发明的第三方面，提供了一种供光学扫描设备中使用的、用于限定辐射束的数值孔径的光学元件，所述光学扫描设备用于扫描第一或第二光学记录载体，所述扫描分别利用第一或第二辐射束来实现，所述光学元件包括具有内径和外径的环形区，其中所述环形区的所述内径限定了所述第一辐射束的数值孔径，并且其中所述环形区的所述外径小于所述第一辐射束在所述光学元件处的截面。

因此，本发明的这个提供了一种光学元件，其限制了第一辐射束的数值孔径，并且其中第一辐射束的波前的截面大于所述环形区的外径。以此方式限制所述数值孔径，因为第一辐射束的波前的斜率使得在所述环形区之外通过的辐射并没有落入扫描斑点区域。入射到光学元件上的第二辐射束具有的截面也大于所述环形区的外径。该辐射束的辐射穿过所述相位结构到达扫描斑点。入射到所述环形区之外的辐射部分也到达扫描斑点而不穿过所述相位结构，从而光学元件的透明度增加，降低了辐射的损耗。

光学元件可以包括围绕所述环形区的另一环形区，所述另一环形区具有内径和外径，其中所述另一环形区的所述内径限定了所述第二辐射束的数值孔径，并且其中所述另一环形区的所述外径小于所述第二辐射束在所述光学元件处的截面。

因此，本发明的这个方面提供了一种光学元件，其限制了第二辐射束的数值孔径，并且其中第二辐射束的波前的截面大于所述另一环形区的外径。以此方式限制所述数值孔径，因为第二辐射束的波前的斜率使得在所述环形区之外通过的辐射并没有落入由扫描斑点艾利斑的第一暗环所包围的区域。

如果这种补偿器用于其中第三辐射束用于扫描第三光学记录载体的三波长光学扫描设备，那么第三辐射束入射到所述另一环形区之外的部分并不穿过光学补偿器的相位结构，从而其中使用了该光学元件的光学系统的光学系统的透明度增加，结果辐射的损耗更小。

依照本发明的第四方面，提供了一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于扫描第一光学记录载体和第二光学记录载体，该光学补偿器包括设置在第一辐射束和第二辐射束的路径中的相位结构，其中所述相位结构适用于提供：针对所述第一辐射束的第一数值孔径；针对所述第二辐射束的不同的第二数值孔径，所述第一和第二数值孔径由相位结构向第一辐射束的波前引入的相位变化以及相位结构向第二辐射束的波前引入的相位变化所限定。

因此，光学补偿器提供了一种通过向相应波前引入相位变化而不使用二向色材料来限制第一和第二辐射束的数值孔径的方法。

例如，依照本发明，可以提供一种与DVD和BD或者DVD和CD或者CD和HDDVD一起使用的光学补偿器。

此外，所述光学补偿器可以限制光学扫描设备中的第一和第二辐射束的数值孔径，所述光学扫描设备能够使用三种辐射束来分别扫描三种不同类型的光学记录载体。因此，可以提供一种能够扫描BD、DVD和CD，或者可替换地，HDDVD、DVD和CD的系统。在这些系统中，可以通过光学补偿器来限定用于扫描DVD和CD或者用于扫描BD(或HDDVD)、DVD和CD的辐射束的数值孔径。

依照本发明的第五方面，提供了一种供光学扫描设备中使用的光学元件，所述光学扫描设备用于通过使用由具有第一波长的第一辐射束和具有不同的第二波长的第二辐射束在信息层上形成的扫描斑点，分别扫描具有位于第一信息层深度d₁的信息层的第一光学记录载体以及具有位于不同的第二信息层深度d₂的信息层的第二光学记录载体，所述光学元件包括第一和第二辐射束被设置成通过其到达所述扫描斑点的中心区，该光学元件还包括具有基本上呈圆形的相位结构的环形区，其围绕中心区设置并且位于第一辐射束和第二辐射束的路径上；其中所述环形区适用于施加波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉，并且其中所述环形区将所述第二辐射束传送给所述扫描斑点。

在所述环形区中，第一辐射束经历相消干涉，第二辐射束穿过所述环形区到达扫描斑点。上面所提Yamada的文献中公开的已知相位结构呈具有直梯的光栅的形式，不能用于在第二辐射束中引入旋转对称像差，例如离焦或球差。

可以提供一种包括上述光学扫描补偿器的光学扫描头。使用依照本发明的补偿器不需所述光学头中的数值孔径限定元件，从而简化了该光学头的构造，降低了其成本。

可以提供一种包括上述光学补偿器的光学扫描设备。

附图说明

图1示意性地示出了依照本发明的一个实施例的光学扫描设备；

图2示意性地示出了依照本发明的一个实施例的光学扫描设备的光学系统；

图3示意性地示出了依照本发明的一个实施例的光学补偿器的平面图；

图4为示出了图3的光学补偿器的轮廓的曲线图；

图5为示出了在光学补偿器的第一区中的校正之前、第二辐射束在其第一和第二区上的波前像差的曲线图；

图6为示出了在第二区中的校正之前、第二辐射束在光学补偿器上的波前像差的曲线图；

图7为示出了在第二区中的校正之前、第一辐射束在光学补偿器上的波前像差的曲线图；

图8示出了图4所示光学补偿器的第二和第三区；

图9为示出了在第二区中的校正之后、第二辐射束在光学补偿器的第一和第二区上的波前像差的曲线图；

图10为示出了在第二区中的校正之后、第一辐射束在光学补偿器的第一和第二区上的波前像差的曲线图；

图11为示出了在第三区中的校正之前、第二辐射束在光学补偿器上的波前像差的曲线图；

图12为示出了在第三区中的校正之前、第一辐射束在光学补偿器上的波前像差的曲线图；

图13为示出了在第三区中的校正之后、第一辐射束在光学补偿器上的波前像差的曲线图；

图14为示出了图13的波前像差的放大图像的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地示出了一种光学扫描设备，其用于扫描分别具有不同的第一、第二和第三辐射束的第一、第二和第三光学记录载体。图中绘出了第一光学记录载体3’，其具有借助于第一辐射束4’来扫描的第一信息层2’。第一光学记录载体3’包括其一侧上设置了第一信息层2’的覆盖层5’。所述信息层背向覆盖层5’的侧面受保护层6’的保护而不受环境的影响。覆盖层5’通过为第一信息层2’提供机械支撑而充当第一光学记录载体3’的基底。

可替换地，覆盖层5’可以只具有保护第一信息层2’的功能，而机械支撑由第一信息层2’的另一侧上的层提供，例如由保护层6’提供，或者由附加的信息层以及连接到最上面的信息层的覆盖层提供。

第一信息层2’具有第一信息层深度d₁，其对应于覆盖层5’的厚度。第二和第三光学记录载体(未示出)分别具有不同的第二和第三信息层深度d₂、d₃，其分别对应于第二和第三光学记录载体的覆盖层(未示出)的厚度。第三信息层深度d₃小于第二信息层深度d₂，所述第二信息层深度d₂小于第一信息层深度d₁，即d₃<d₂<d₁。

第一信息层2’是第一光学记录载体3’的表面。类似地，第二和第三信息层(未示出)分别是第二和第三光学记录载体的表面。在本文提到术语“深度”的地方，其应当被理解为包括覆盖层的折射率，即它并不限于载体层的物理深度。光学补偿器可以被设置成与DVD和HDDVD两者一起使用。在这两种光学记录载体中，覆盖层的物理厚度为0.6mm，两者所希望的数值孔径为0.65。然而，使用了不同的波长来扫描DVD和HDDVD。根据所使用的物镜，由于波长不同，用于扫描HDDVD和DVD的辐射束可能需要进行不同的球差校正。

光学记录载体的每个信息层都包含至少一条轨道，即由聚焦的辐射的扫描斑点跟踪的路径，在所述路径上设置了代表信息的光学可读标记。这些标记可以是例如凹坑或区域的形式，其反射系数或磁化方向不同于其周围部分。在第一光学记录载体3’呈盘状的情况下，关于给定轨道进行如下限定：“径向方向”为参考轴方向，即盘的轨道和中心之间的X轴(垂直于图1的页面)；“切向方向”为另一轴的方向，即Y轴，其与轨道正切，垂直于X轴并且位于信息平面内。Z轴垂直于信息平面。在这个实施例中，第一光学记录载体3’是致密盘(CD)且第一信息层深度d₁约为1.2mm，第二光学记录载体是常规数字多功能盘(DVD)且第二信息层深度d₂约为0.6mm，以及第三光学记录载体是蓝光光盘(BD)且第三信息层深度d₃约为0.1mm。

如图1所示，光学扫描设备1具有光轴OA并且包括辐射源系统7、准直透镜18、分束器9、物镜系统8和检测系统10。此外，光学扫描设备1包括伺服电路11、聚焦致动器12、径向致动器13和用于误差校正的信息处理单元14。

辐射源系统7被设置用于连续或同时产生第一辐射束4’、第二辐射束和/或不同的第三辐射束(图1中未示出)。例如，辐射源7可以包括或者一个用于连续提供辐射束的可调谐半导体激光器，或者三个用于同时或连续提供这些辐射束的半导体激光器。第一辐射束4’具有第一预定波长λ₁，第二辐射束4”具有不同的第二预定波长λ₂，第三辐射束4”’具有不同的第三预定波长λ₃。在这个实施例中，第三波长λ₃短于第二波长λ₂。第二波长λ₂短于第一波长λ₁。

在这个实施例中，第一、第二和第三波长λ₁、λ₂、λ₃分别位于范围：对于λ₁约为770-810nm，对于λ₂约为640-680nm，对于λ₃约为400-420nm，并且优选地分别约为785nm、660nm和405nm。这些波长可以分别用来扫描CD、DVD和BD。本发明并不限于这些波长或记录载体系统的这种选择。然而，这些波长之间的差值应当为至少20nm，更优选地应当约为50nm。

准直透镜18被设置在光轴OA上以便将第一辐射束4’转换成第一基本准直束20’。类似地，它将第二和第三辐射束转换成第二基本准直束20”和第三基本准直束20”’。

分束器9被设置用于将第一、第二和第三准直辐射束朝向物镜系统8传送。优选地，分束器9是个相对于光轴OA倾斜角度α的平面平行板，并且优选地，α＝45°。

物镜系统8将第一、第二和第三准直辐射束分别聚焦到第一、第二和第三光学记录载体上的希望焦点。第一辐射束的希望焦点是第一扫描斑点16’。第二和第三辐射束的希望焦点分别是第二和第三扫描斑点16”、16”’(图2所示)。每个扫描斑点都与适当的光学记录载体的信息层上的某个位置对应。优选地，每个扫描斑点是充分衍射受限的并且具有小于70mλ的rms波前像差，以便允许正确地扫描信息层。

在扫描期间，第一光学记录载体3’绕轴(未示出)旋转，接着通过覆盖层5’扫描第一信息层2’。经过聚焦的第一辐射束20’在第一信息层2’上反射，从而形成经过反射的第一辐射束，该经过反射的第一辐射束在由物镜系统8提供的前向会聚的被聚焦第一辐射束的光路上返回。物镜系统8将经过反射的第一辐射束转换成经过反射的准直第一辐射束22’。分束器9通过将经过反射的第一辐射束22’的至少一部分传送给检测系统10而把前向第一辐射束20’与经过反射的第一辐射束22’分离。

检测系统10包括会聚透镜25和四象限检测器23，其被设置用于获取经过反射的第一辐射束22’的所述部分并且将该部分转换成一个或多个电信号。这些信号中的一个是信息信号I_data，其值代表在信息层2’上扫描的信息。信息信号I_data由用于误差校正的信息处理单元14进行处理。来自检测系统10的其他信号是聚焦误差信号I_focus和径向跟踪误差信号I_radial。信号I_focus代表第一扫描斑点16’和第一信息层2’的位置之间沿光轴OA的高度上的轴向差值。优选地，这个信号通过“像散法”形成，“像散法”尤其可以从G.Bouwhuis，J.Braat，A.Huijser等人题为“Principles of Optical Disc Systems(光盘系统原理)”的图书(Adam Hilger1985 ISBN 0-85274-785-3)第75-80页中得知。用于依照这种聚焦方法在入射到检测系统上的辐射束中产生像散的设备没有示出。径向跟踪误差信号I_radial代表第一信息层2’的平面中第一扫描斑点16’和由第一扫描斑点16’跟踪的信息层2’中轨道的中心线之间的距离。优选地，这个信号通过“径向推挽法”形成，“径向推挽法”尤其可以从G.Bouwhuis的图书第70-73页中得知。

伺服电路11响应于信号I_focus和I_radial而提供用于分别控制聚焦致动器12和径向致动器13的伺服控制信号I_control。聚焦致动器12控制物镜系统8的透镜沿光轴OA的位置，从而控制第一扫描斑点16’的位置，使得它基本上与第一信息层2’的平面重合。径向致动器13控制物镜系统8的透镜沿X轴的位置，从而控制第一扫描斑点16’的径向位置，使得它基本上与第一信息层2’中待跟踪的轨道的中心线重合。

图2示意性地示出了光学扫描设备的物镜系统8。依照本发明的一个实施例，物镜系统8被设置来向第一和第二辐射束20’、20”的至少一部分分别引入不同的第一和第二波前修正WM₁、WM₂。

物镜系统8包括光学补偿器或光学元件以及物镜32，两者都设置在光轴OA上。物镜32背向光学记录载体方向具有非球形面。在这个实例中，该透镜32由玻璃制成。该透镜可以被设计成无限共轭透镜。

在这个实施例中，光学补偿器呈现具有相位结构的校正板30的形式。校正板30包括平面基底，包括一系列环形区的相位结构形成在该基底上。

图3显示了相位结构30的示意平面图。相位结构包括第一区34、第二环形区36和另一即第三环形区38。第一区34适用于引入校正量以补偿第一和第二辐射束(例如分别用于扫描CD和DVD)中的球差，同时不影响第三辐射束(例如用于扫描BD)的波前。第二区36适用于让第一辐射束经历相消干涉，使得穿过了第二区的第一辐射束在光学扫描设备焦点处的强度是低的。第二区也向第二辐射束引入需要的球差校正量，并且对于第三辐射束基本上不可见。第三区38适用于再次让第一辐射束经历相消干涉，使得穿过了第三区的第一辐射束在光学扫描设备焦点处的强度是低的，所述第一辐射束不用于扫描记录载体。第三区38的设置使得穿过第三区38的那部分第二辐射束不落在光学扫描设备中的焦点处。同样，第三区38对于第三辐射束基本上不可见。

因此，相位结构30提供了一种针对三种辐射束中的每种限定不同的数值孔径的光学元件。只有穿过相位结构第一区34的那部分第一波长束用于读取光学记录载体，因此针对具有波长λ₁的第一辐射束的补偿器位置处的辐射束截面直径与第一区的直径对应，即上面讨论的实例中的1.2mm。具有不同物镜的系统的辐射束直径可能具有不同的值，并且光学补偿器的所述区可能要求具有不同的尺寸。

另外，只有穿过相位结构第一和第二区34、36的那部分第二波长束用于读取盘，因此针对第二波长束的补偿器位置处的辐射束截面直径与第二区的外径对应，即1.6mm。相位结构的第一、第二和第三区34、36、38对于第三辐射束不可见，因此补偿器并不减小第三辐射束的截面。这对于第三辐射束可以给出例如0.85的数值孔径。针对第二和第一辐射束的数值孔径可以分别是0.65和0.5。即使当入射辐射束的物体位于透镜的共轭处(例如位于无限远处)时，相位结构也限制了各辐射束的数值孔径。限定NA的位置优选地位于光瞳的位置。从而，对于扫描CD和DVD而言，NA限定相位结构优选地位于光瞳位置，对于扫描BD而言，相位结构或者辐射路径中的其他某个机械孔径可以位于光瞳位置

因此，相位结构限制了第一和第二辐射束的数值孔径，这导致各辐射束的焦点处的扫描斑点更大，同时向第一和第二辐射束引入希望的校正量，这导致扫描斑点质量更好。相位结构的第二和第三区不影响第三辐射束；这是不需要的，因为在这个实例中针对第三辐射束优化了物镜32。图3所示的相位结构基本上呈圆形。在本文中使用术语“圆形”的地方，其应当被理解为包括基本上呈椭圆形，即为椭圆形截面的辐射束而设计。光学补偿器可以叠加在物镜上，或者可以形成分立的光学结构。

图4示出了图3相位结构的轮廓的曲线图。由图可知，第一、第二和第三区34、36、38都由许多具有不同高度的阶梯40构成。在第一区34中，纯示意性地示出了阶梯40的高度；纵坐标上的数字仅表示第二和第三区中的阶梯高度，而不表示第一区中使用的阶梯高度。第一区被设计来校正第一和第二辐射束中的球差。这可以按照申请人更早的欧洲专利申请中描述的多个方法来实现，所述申请的编号为04106462.7，律师案卷号为PHNL041388EPP。在该文献中公开了一种非周期相位结构(NPS)，其用于结合BD优化物镜而使用。由于针对BD对物镜进行了优化，因此有必要在NPS用于所述三种波长的那部分上，即在本发明中的第一区上针对DVD和CD补偿至少一些剩余的OPD。为了校正针对DVD和CD模式的所述剩余OPD，提供了一系列NPS区，其具有的阶梯叠加在非球形表面上。这些阶梯补偿了针对DVD和CD的至少一些剩余OPD，但是也向BD模式添加了少量的像差。在这种情况(针对BD优化透镜)下，阶梯高度位于范围：

$h=m*h_{\mathrm{BD}}+\frac{\mathrm{\&Delta;}*{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{BD}}}{n_{\mathrm{BD}}-1},$ 其中-0.4<Δ<0.4(1)

在每个区中使用了附加的径向表面轮廓，其使用评价函数来产生。最佳的局部区高度分别针对每个径向位置来确定。为了实现这点，局部区高度是变化的，并且评价函数针对每个局部区高度来确定。

评价值最低的局部区高度具有最高的质量，并且被选作针对该半径的最佳局部区高度。当扫描斑点处的剩余OPD接近零时，针对波长(CD、DVD或BD)的质量就高。评价函数考虑了针对每种波长的质量，并且平衡这些质量以提供由评价函数度量的最高的总体质量。剩余OPD(ROPD)是通过从必须校正的OPD中减去区高度引起的OPD并且取该值的小数部分来计算的，因此所有的剩余OPD都位于-0.5个波和0.5个波之间。

可以使用的评价函数的一个例子如下：

$\mathrm{Merit}=(W_{\mathrm{BD}}*{\mathrm{RORD}}_{\mathrm{BD}}^4)+(W_{\mathrm{DVD}}*{\mathrm{ROPD}}_{\mathrm{DVD}}^4)+(W_{\mathrm{CD}}*{\mathrm{ROPD}}_{\mathrm{CD}}^4)---\left(2\right)$

在式(2)中，ROPD_BD、ROPD_DVD和ROPD_CD是针对不同操作模式的剩余OPD。它们都取成给定的正偶数次幂，在这个实例中取成4次幂，以确保从该结构中的辐射损耗方面来说，一种波长处的高剩余OPD比其他波长处的低剩余OPD差得多。利用加权因子W_xx，每种模式的贡献都可根据这些模式的需要来加权。

评价函数选择出最优解，使得针对每种波长或者至少两种波长的RMS剩余OPD都优选地小于0.5个波，更优选地小于0.4个波，进一步更优选地小于0.333个波。

可替换地，第一区可以如申请人更早的编号为04101208.9的欧洲专利申请以及申请人更早的编号为IB2005/050918的国际专利申请中所描述的，所述申请的律师案卷号分别为PHNL041388EPP和PHNL041388WO。在所述文献中，公开了一种用于结合DVD优化物镜使用的相位结构。光栅叠加在光学补偿器的非球形表面上。光栅的-1级(m₃)用来校正BD辐射中的球差，光栅的1级用来校正CD辐射(m₁)中的球差，0级用于DVD辐射(m₂)。这些衍射级的位置使得下列条件成立：

$-1<\frac{(m_3-m_2)}{(m_2-m_1)}-\frac{(d_3-d_2)}{(d_2-d_1)}<1$

回到本发明，第二和第三区中阶梯40的高度在图4中图示出，并在下面进行计算。这些阶梯高度被选择来使得在第三辐射束中基本不引入光程差，并且使用下式(3)进行计算：

$h_{\mathrm{BD}}=i\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{BD}}}{n_{\mathrm{BD}}-1}---\left(3\right)$

在该式中，i为整数，λ_BD为第三辐射束(在该实例中用于扫描蓝光光盘)的波长，n_BD为制造相位结构所用材料针对λ_BD的折射率。当相位结构与不同材料构成界面时，分母变成这种材料的折射率与n_BD之差。因此，这些区高度相差基本阶梯高度的整数倍(1、2、3等)。然后，使用下式计算引入到第一和第二辐射束中的相应相位变化：

1≤i≤10时，这些计算的结果示于下表中：

             表1

图4中第二和第三区中的阶梯40的高度选自上面给出的h_BD的计算值列表。然后，用于第二区36中的来自该列表的阶梯高度依照它们向第二辐射束(DVD)引入的OPD的数量来选择。因此，第二辐射束中的球差可以通过阶梯高度的选择和阶梯之间距离的选择来加以补偿，以便在第二区上向第二辐射束引入希望数量的OPD。

图5示出了在所述光学元件的第一或第二区上未加任何校正的第二辐射束沿X轴以及沿Y轴的OPD，其基本上示出了必须由所述光学元件加以校正的球差。第一区在半径1.2mm处结束，第二区在半径1.6mm处结束。

图6示出了例如以上述方式在第一区中校正之后但是未在第二和第三区中进行校正的第二辐射束的剩余OPD。由图可知，第二辐射束的OPD在半径1.2mm处急剧上升，这对应于第二区的开始，所述第二区中没有进行校正。

图7示出了第一辐射束的剩余OPD，其中在第二和第三区中没有相位结构的校正。由图可知，第一辐射束的OPD在半径1.2mm处急剧上升，这对应于第二区的开始。

如上面结合图3所提到的，第二区的特性有两点：首先，第二辐射束的OPD的模2π应当降低到接近零。为了实现这点，从表1中选择在所需径向位置P_x，y处将相差减少所需数量的那些阶梯高度。

第二，在第二区中施加到第一辐射束的波前的补偿应当使得穿过相位结构的这个区的那部分第一辐射束经历相消干涉，从而该部分第一辐射束不对扫描斑点有所贡献。为了实现这点，有必要选择第二区中的阶梯高度，使得经历基本上为0和π(或者π和2π)的(模2π)相位变化的第一辐射束的数量大致相等，使得来自邻近阶梯的辐射将在第二区中发生相消干涉。

可替换地，可以使得第一辐射束穿过邻近阶梯的部分之间的OPD之差等于π，以便实现相消干涉。因此，必须选择阶梯高度，使得它们满足上述两个功能，即使得第二辐射束的OPD降低到接近零并且使得第一辐射束经历相消干涉。此外，在补偿器结合第三辐射束使用的情况下，也应当选择这些阶梯高度，使得这些阶梯对于第三辐射束基本上不可见。

在这个实例中，为了计算所需的阶梯高度，将再次考虑图6的曲线。由图6的曲线可知，可以确定应当在第二区开始在P_x，y＝1.2mm处向第二辐射束引入大约0.4λ_DVD的相位变化，穿过第二区的该部分的辐射落入焦点处并且具有正确的相位。

因此，从表1中可看出，可以使用或者2.946μm或6.628μm的阶梯高度。依照表1，这些阶梯高度向第一辐射束分别引入大约2π和π的相差。由表1可知，示出的10种不同的阶梯高度对于第二辐射束给出5种明显不同的相位变化，并且这5种不同相位变化中的每种对于第一辐射束都具有相应的一对相位变化，其对于第一辐射束给出2π或π的相位变化。因此，可以选择整个第二区上的所述阶梯高度和位置，以便向第二辐射束引入希望数量的校正，同时保证由于相邻或邻近阶梯向第一辐射束引入的相位，这些阶梯在整个所述区上给第一辐射束提供了总的相消效果。

整个第二区上所选择的阶梯高度(其示于图4中)以及所引入的相位变化的数量在表2中给出：

       表2

由表2和图4可知，阶梯的宽度是不规则的，即阶梯的宽度不是相同的，并且在阶梯的宽度中没有周期性。这意味着，第二区基本上不引起衍射效应。此外，阶梯的宽度并不使得相位结构对于入射辐射束具有总的会聚或发散效果。如果阶梯的宽度在整个相位结构上变化，使得这些宽度按照预定因子连续递增或递减，即该结构具有递增或递减的周期，那么将获得这种效果。

图8示出了图4中的第二和第三区，其说明了由第二区中的阶梯引入到第一辐射束中的相位模2π。这些区由成对的阶梯构成，每对中的阶梯分别给出2π和π的相位变化。一对相邻阶梯的宽度给定为p，该对中的阶梯之间的边界位置表示为x。在一种理想的相位结构中，x恰好为p值的一半，其表示相位结构的近似相等的区域引入π相位变化和2π相位变化；这个近似对于小、薄的环成立。如果这些区域近似相等，那么穿过光学元件的这个区的所有辐射将经历相消干涉，并且相位结构在零级(即在光学设备的焦点处)的效率将大约为0％。随着相位结构的值偏离理想情况，相位结构在零级的效率呈二次关系(按照一级近似)增加。x/p＝0.7到0.3时，对于给出0.5个波(π相位)的模2π相位高度的阶梯，零级处的功率值在下表中给出：

     表3

 

x/p	相位高度[波]	零级功率[％]
			0.70	0.5	16
0.65	0.5	9
			0.60	0.5	4
0.55	0.5	1
			0.50	0.5	0
0.45	0.5	1
			0.40	0.5	4
0.35	0.5	9
			0.30	0.5	16

在本发明的实施例中，低于20％的零级功率是可以接受的，但是优选的是小于10％的功率。上述讨论涉及一对相邻阶梯。不过，所述阶梯不必相邻；如果当前讨论的阶梯只是邻近，例如阶梯36a和36b或者36a和36c，那么上述讨论同样适用。

现在将计算图8所示阶梯的x/p值。在这个实例中，x的值为0.058mm，p的值为0.200mm。这意味着x/p的值为0.29。为了降低穿过这些阶梯的辐射的扫描斑点处的效率，可以将阶梯36b分裂成两个阶梯，使得对于这三个阶梯的x/p值尽可能接近0.50。例如，可以用两个阶梯替换阶梯36b(具有宽度0.142mm和高度3.682μm)，所述两个阶梯对于第二辐射束给出相同的所希望的相位变化，在这种情况下即零相位变化，并且在第一辐射束中给出π相位变化。可以将阶梯36b分裂成具有宽度0.100mm和高度3.682μm的第一阶梯以及具有宽度0.042mm和高度0μm的第二。整个区对于第一辐射束可以具有任意的、可能缓慢变化或者恒定的相位偏移。

图9示出了使用上述表2中示出的阶梯高度和位置在第二区中校正之后，在第一和第二区中针对第二辐射束的剩余OPD。由图9可知，第二区上的剩余OPD小于0.2λ_DVD。图10示出了在第二区中校正之后在第一和第二区中针对第一辐射束的剩余OPD。第二区中剩余OPD的幅度具有高的空间频率相位变化，并且峰峰幅度非常大。因此，波前彼此邻近的第一辐射束射线将具有区别很大的相位，并且将彼此干涉。这种干涉使得穿过光学补偿器第二区的第一波长辐射将不会形成扫描斑点的一部分，从而提供了对于第一辐射束的数值孔径的所希望限定。

如果相位结构的阶梯高度使得在光学设备的焦点处存在来自第二区的功率不可接受的第一辐射束，那么可以改变一些阶梯的高度以降低该功率。例如，可以将其中一个阶梯分裂成两个阶梯，这两个阶梯向第二辐射束提供基本相同的相位变化，但是向第一辐射束提供相消的相位变化(例如π和0)。以此方式，可以降低第一辐射束的焦点处的功率，同时保持对于第二辐射束的校正效果。

接下来，将考虑在相位结构第三区中引入的校正。图11示出了第三区中的校正之前第二辐射束的剩余OPD。由图可知，在与相位结构第三区的开始对应的半径1.6mm处相位急剧上升。该曲线图上仍可看到图9中看到的、相位结构第二区中剩余的小变化。由该图可知，曲线的梯度使得没有任何穿过相位结构第三区的第二辐射束到达焦点处(因为曲线的梯度在第三区的任何部分上都不平直)。在这个特殊的实例中，这个效果归因于在物镜中向第一辐射束引入的离焦的数量。因此，没有必要补偿这个区中第二辐射束的OPD，因为它已经是散布的，并不影响扫描斑点的质量。

图12示出了第三区中的校正之前第一辐射束的剩余OPD。同样，在与第三区(其中尚未进行任何校正)的开始对应的1.6mm处相位急剧上升。由该曲线图同样可知，波前在1.6和大约1.72mm之间是大致平直的(相位的梯度基本上等于零)，这表明如果没有进行任何校正，那么该辐射将前行到扫描斑点。因此，有必要在第三区上给第一辐射束添加相位变化，使得该辐射束与其自身发生相消干涉，以防止具有平直波前的辐射到达扫描斑点，从而减小了数值孔径。

像以前一样，这是通过选择阶梯高度来完成的，所述阶梯高度没有向第三辐射束引入相位变化，但是向第一辐射束引入希望数量的相位变化。由于在第三区中不需要改变第二辐射束的相位，因此所有相隔一个阶梯的两个阶梯的阶梯高度可以相等以易于制造，并且阶梯高度之间的间距可以是均匀的，使得x/p的值可以接近0.5，以便得到最优相消并且易于制造。然而，不应当改变第二辐射束的波前，使得穿过第三区的辐射到达扫描斑点。第三区中的这种相位结构实施例实际上是一种衍射光栅；它与不必是周期的并且在此处公开的实例中是非周期的第二区中的相位结构部分形成对比。

第三区中阶梯高度值的一个实例可从下表中得知：

        表4

正如可以看到的，第三区向第一辐射束穿过相位结构第三区相继阶梯的部分提供0或π的相位变化。因此，在第三区中第一辐射束与其自身抵消。

在这个实例中，由于第三区的结构实际上是一种截断的衍射光栅，因此产生了扩散衍射级。由于第一辐射束经历了相消干涉这一事实，在这个光栅中不存在零级衍射束，并且因此没有辐射前行到扫描斑点。

图13示出了第三区中的校正之后第一辐射束的剩余OPD。在与相位结构末端对应的半径1.72mm处相位急剧增加。可以在该处结束光学补偿器上的相位结构，因为不需要在其外的径向点处改变辐射的相位；从图12的曲线的梯度可知，P_x，y>1.72mm处第一波长的波前并不向焦点行进。将相位结构设置成以此方式变短是有利的，因为这降低了制造光学补偿器的难度。此外，在P_x，y>1.72mm处没有相位结构让第三波长的辐射穿过，这消除了否则会由相位结构引入的任何对于波前的可能的小改变。因此，通过省略P_x，y>1.72mm之后的相位结构，可以提高第三光学记录载体的扫描质量。图14示出了图13的曲线针对放大的第二和第三区的部分。

在其中有必要在第三区中校正第二辐射束的可替换配置中，校正是以与在第二区中对于第一和第二辐射束的校正相同的方式，通过选择向第二辐射束引入希望数量的相差的阶梯高度同时保证第一辐射束穿过邻近或相邻阶梯的那些部分自身抵消来实现的。在这种情况下，相位结构在第二和第三区上可以是非周期的，并且将不发生衍射效应。非周期结构在阶梯的间距中具有突变；它在阶梯的间距中没有渐变，例如出现在向辐射束施加离焦或球差的衍射光栅中。

如果有必要，可以在第三区外向相位结构添加另一即第四区。这对于例如代替在辐射路径中使用机械孔径来限定针对BD的数值孔径可能是有用的。

校正之后，希望第二辐射束的最大峰峰剩余OPD尽可能小。优选地，该剩余OPD的峰峰值小于0.58，更优选地小于0.48个波，进一步更优选地小于0.3338或0.28个波。然而，存在更高级次的像差。

上面的实施例应当被理解为本发明的说明性实例。可以设想本发明的其他实施例。例如，虽然上面的计算是针对用于扫描蓝光、DVD和CD盘的波长而进行的，但是可以将本发明用于辐射束的任何波长或者不同波长的任意组合。应当理解，针对任何一个实施例描述的任何特征都可以单独使用，或者结合描述的其他特征使用，并且还可以结合任何其他实施例或者任何其他实施例的任意组合的一个或多个特征来使用。此外，也可以采用上面没有描述的等效物和修改，而不脱离所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于通过使用由具有第一波长的第一辐射束和具有不同的第二波长的第二辐射束在信息层上形成的扫描斑点，分别扫描具有位于第一信息层深度d₁的信息层的第一光学记录载体以及具有位于不同的第二信息层深度d₂的信息层的第二光学记录载体，

-所述光学补偿器包括具有环形区的基本上呈圆形的相位结构，所述相位结构设置在第一辐射束和第二辐射束的路径上；

其特征在于，所述环形区适用于施加：

-波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉；以及

-波前修正到所述第二辐射束，以便补偿球差。

2.如权利要求1所述的光学补偿器，其中光学补偿器进一步适用于扫描具有位于第三信息层深度d₃的信息层的第三光学记录载体，所述扫描使用第三辐射束，其中所述环形区适用于施加基本上为零的波前修正到所述第三辐射束。

3.如权利要求2所述的光学补偿器，其中光学补偿器包括围绕所述环形区的另一环形区，所述另一环形区适用于提供：

-波前修正到所述第一辐射束，使得被提供到所述第一辐射束的波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述另一环形区上的辐射造成相消干涉；以及

-基本上为零的波前修正到所述第三辐射束。

4.如权利要求3所述的光学补偿器，其中所述另一环形区适用于提供：

波前修正到所述第二辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述另一环形区上的辐射造成相消干涉。

5.如权利要求3或4所述的光学补偿器，其中所述另一环形区包括多个阶梯，并且其中这些阶梯中每个的高度差引起等于第三辐射束波长的整数倍的相位跳变。

6.如权利要求2-5中任何一项所述的光学补偿器，其中所述环形区包括多个阶梯，并且其中这些阶梯中每个的高度差引起等于第三辐射束波长的整数倍的相位跳变。

7.如权利要求5或6所述的光学补偿器，其中选择所述阶梯的高度，使得第一辐射束穿过邻近阶梯的那些部分之间的相差基本上为π。

8.如权利要求7所述的光学补偿器，其中穿过所述环形区和/或所述另一环形区的第一辐射束的不到20％到达扫描斑点区域。

9.如权利要求7或8所述的光学补偿器，其中所述邻近阶梯适用于向第二辐射束引入基本上恒定的相位变化。

10.如权利要求3所述的光学补偿器，其中第一辐射束被光学补偿器的所述另一环形区衍射，并且其中第一辐射束的强度在扫描斑点区域上基本上为零。

11.一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于通过使用由辐射束形成的扫描斑点扫描第一光学记录载体；

-所述光学补偿器包括具有环形区且设置在辐射束中的相位结构，其中所述环形区适用于施加波前修正到所述第一辐射束，该波前修正在扫描斑点区域上对于入射到所述环形区上的辐射造成相消干涉；

其特征在于，所述环形区包括非周期相位跳变。

12.一种供光学扫描设备中使用的、用于限定辐射束的数值孔径的光学元件，所述光学扫描设备用于扫描第一或第二光学记录载体，所述扫描分别利用第一或第二辐射束来实现，所述光学元件包括具有内径和外径的环形区，其特征在于，所述环形区的所述内径限定了所述第一辐射束的数值孔径，还在于，所述环形区的所述外径小于所述第一辐射束在所述光学元件处的截面。

13.如权利要求12所述的光学元件，包括围绕所述环形区的另一环形区，所述另一环形区具有内径和外径，其中所述另一环形区的所述内径限定了所述第二辐射束的数值孔径，并且其中所述另一环形区的所述外径小于所述第二辐射束在所述光学元件处的截面。

14.一种供光学扫描设备中使用的光学补偿器，所述光学扫描设备用于扫描第一光学记录载体和第二光学记录载体，该光学补偿器包括设置在第一辐射束和第二辐射束的路径中的相位结构，其特征在于，所述相位结构适用于提供：

-针对所述第一辐射束的第一数值孔径；

-针对所述第二辐射束的不同的第二数值孔径，所述第一和第二数值孔径由相位结构向第一辐射束的波前引入的相位变化以及相位结构向第二辐射束的波前引入的相位变化所限定。

15.一种光学扫描头，包括如前面任一项权利要求所述的光学扫描补偿器。

16.一种光学扫描设备，包括如权利要求15所述的光学头。

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