CN1146888C - 高密度光学聚焦物镜及其光拾取器 - Google Patents

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Abstract

提供一种物镜、采用物镜的光拾取器和适合于光拾取器的光盘。物镜包括放置于光轴的相对近轴区的第一透射部分，用于发散地透射入射束；面对第一透射部分设置的第二透射部分，用于透射入射束；形成于第二透射部分周围以具有负功率的第一反射部分，用于会聚和反射自第一透射部分入射的光束；以及形成于第一透射部分周围以具有正功率的第二反射部分，用于会聚第一反射部分反射来的入射束和将其反射向第二透射部分。

Description

高密度光学聚焦物镜及其光拾取器
技术领域
本发明涉及具有高数值孔径(NA)的用于高密度光学聚焦的物镜、采用这种物镜的光拾取器及适合于该光拾取器的相对薄的光盘。
背景技术
信息记录和再现密度随着通过光拾取器而聚焦在光盘上的光斑的尺寸降低而提高。从下面的公式(1)可推断，光源的波长(λ)越短，物镜的数值孔径(NA)越大，光斑的尺寸越小。
光斑尺寸∝λ/NA                  …(1)
对于更高的记录和再现密度，光拾取器需要能够发射更短的光波长的光源和具有高NA的物镜。
但是，由于制造单一物镜中的限制，不可能制造具有0.8或更大的NA的物镜，从而难以满足对0.07λrms的光学象差以下的容许误差的需求。为满足这些要求，已经提出了一种传统的光拾取器和物镜，其具有图1和2所示的结构。
参考图1，用于信息记录和再现的能够用高密度在具有0.1mm厚的保护层的光盘1上记录信息的传统光拾取器包括具有400nm波长的光源11、用于衍射和透射入射束的光栅19、用于根据偏振方向改变光的传播路径的第一偏振束分离器(PBS)21、用于把圆形偏振束引向光盘1的λ/4片23、具有0.85的NA的物镜单元50、用于透射或反射从光盘1反射的并经第一PBS 21指向第二PBS 27的入射束的第二PBS 27、用于接收通过第二PBS 27的光束并从入射束检测信息信号的主光电检测器31以及用于接收从第二PBS 27反射的光束并检测那里的误差信号的伺服光电检测器37。
把用于校准入射束的准直透镜31、用于整形入射束的束整形棱镜15和用于延迟入射束的相位的λ/2片17设置在光源11与光栅16之间的光路上。还把用于延迟入射束的相位的另一个λ/2片25设置在第一PBS 21和第二PBS 27之间的光路上。把用于会聚平行入射束的第一会聚透镜29设置在第二PBS 27和主光电检测器31之间。把用于会聚平行入射束的第二会聚透镜33和用于引起象散的象散透镜35设置在第二PBS 27和伺服光电检测器37之间。设置用于从第一PBS反射的且经第三会聚透镜39会聚的光束来监测光源的光学功率的监测光电检测器41。
物镜单元50包括用于聚焦入射束的物镜51和设置在物镜51与光盘1之间的用于提高物镜单元50的NA的半球透镜55。
在物镜单元50的上述结构中，可由物镜51确保0.6的NA并且NA可通过半球透镜55而被提高。只要半球透镜55不引起入射光束衍射，如图2所示，半球透镜55的NA正比于sinθ和半球透镜55的衍射率n的乘积，其中θ是入射到半球透镜55的最大入射角θ，以公式(2)表示，从而物镜单元50的NA可被提高到0.85。
NA＝n sinθ           ………(2)
但是，传统的光拾取器采用两个透镜，以实现这样高的NA，从而如果在半球透镜55和物镜51之间发生倾斜，难以保持低的象差。当半球透镜55和物镜51组装到物镜单元50时，需要限制控制半球透镜55和物镜51之间的距离和倾斜误差，这使得批量生产困难。
在制造光盘1时，厚度误差是3％或更大。因此，如果光盘1具有0.1mm的厚度，厚度误差是±3μm或更大。
但是，当采用具有0.8或更大的高NA的物镜单元时，这种厚度误差引起严重的彗形象差和象散。从而在制造0.1mm厚光盘时需要限制误差，使得厚度误差在±3μm内。为了这个原因，难以大规模制造带有±3μm误差的0.1mm厚光盘，而是优选带有5μm的最大厚度误差。
在上述的传统的光拾取器中，光盘厚度误差引起的象散通过调整物镜51和半球透镜55之间的距离而纠正。结果，用于调整物镜51和半球透镜55之间的距离的致动器结构变复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个目标是提供一种具有高数值孔径(NA)的用于高密度聚焦的物镜、采用这种物镜的光拾取器及适合于该光拾取器的相对薄的光盘。
根据本发明的一方面，提供一种物镜，包括：放置于光轴的相对近轴区的第一透射部分，用于发散地透射入射束；面对第一透射部分设置的第二透射部分，用于透射入射束；形成于第二透射部分周围以具有负功率的第一反射部分，用于会聚和反射自第一透射部分入射的光束；以及形成于第一透射部分周围以具有正功率的第二反射部分，用于会聚第一反射部分反射来的入射束和将其反射向第二透射部分。优选地，第二透射部分的直径与入射在第一反射部分上的光束的外直径的比率为0.5或更小，从而降低经第二透射部分形成的光斑的旁瓣(side lobe)分量。
根据本发明的另一方面，提供一种光拾取器，包括：用于发射激光束的光源；光路改变装置，用于改变入射束的传播路径；设置在光路改变装置与光盘之间的光路上的物镜，用于把来自光源的入射束聚焦以在光盘上形成光斑；及用于接收从光盘反射的并通过物镜和光路改变装置的光束的光电检测器，其中物镜包括：放置于光轴的相对近轴区的第一透射部分，用于发散地透射入射束；面对第一透射部分设置的第二透射部分，用于透射入射束；形成于第二透射部分周围以具有负功率的第一反射部分，用于会聚和反射自第一透射部分入射的光束；以及形成于第一透射部分周围以具有正功率的第二反射部分，用于会聚第一反射部分反射来的入射束和将其反射向第二透射部分。
优选地，光拾取器还包括在光路改变装置与物镜之间的光路上的检测和/或纠正装置，用于检测光盘的厚度，和/或纠正光盘厚度变化引起的象差。
在另一个实施例中，提供一种光拾取器，包括：用于发射激光束的光源；光路改变装置，用于改变入射束的传播路径；设置在光路改变装置与光盘之间的光路上的物镜，用于把来自光源的入射束聚焦以在光盘上形成光斑；用于接收从光盘反射的并通过物镜和光路改变装置的光束的光电检测器；以及设置在光路改变装置与物镜之间的光路上的检测和/或纠正装置，用于检测光盘的厚度，和/或纠正光盘厚度变化引起的象差。
根据本发明的另一方面，提供一种光盘，包括信息基片，该信息基片具有接收记录/再现用的光的入射表面，并具有记录信息信号的记录表面，能够反射一部分入射束，其中信息基片的入射表面到记录表面的厚度小于0.1mm。
附图说明
本发明的上述目标和优点通过参考附图具体描述优选实施例而变得更明显，其中：
图1是表示采用高密度聚焦的物镜的传统光拾取器的光学设置图；
图2是表示图1所示的具有高数值孔径(NA)的物镜单元图；
图3是表示根据本发明的优选实施例的用于高密度聚焦的物镜的结构图，其设计得适合于平行入射束；
图4图示出根据本发明的物镜聚焦的光斑的强度分布，其是用表1和2的光学数据设计的，适合于平行入射束，其中垂直轴代表相对于光斑峰值标准化的强度；
图5图示图3的物镜的另一实施例；
图6是表示采用根据本发明的高密度聚焦的物镜的光拾取器的优选实施例的光学设置图；
图7图示根据本发明的光拾取器的另一实施例的主要部件。
具体实施方式
参考图3，根据本发明的用于高密度聚焦的物镜150包括第一透射部分151，用于发散地透射入射束，其位于光轴周围的近轴区；面对第一透射部分151设置的第二透射部分153，用于透射入射束；设置于第二透射部分153周围的第一反射部分155，用于会聚和反射经第一透射部分151入射的光束；以及设置于第一透射部分151周围的第二反射部分157，用于会聚自第一反射部分155反射来的入射束和将其反射向第二透射部分153。
优选地，第一透射部分151具有负功率的凹形曲面，以移除光学场象差。而且，第一透射部分151被设计成带有球形和/或非球形表面，以根据入射束的条件最小化光学象差。
第一反射部分155具有负功率(negative power)的凹形反射表面，其保持高的NA，例如0.7或更大，并且会聚和反射入射束，使得第二透射部分153的尺寸可被最小化。
第二反射部分157具有正功率的凹形反射表面，以最小化入射束的球差和彗形象差和其它的留下来的光学象差。第二反射部分157可设计成带有非球形表面，象第一透射部分151一样。
如图3所示，第二透射部分153设计为平面。另一种情况是，第二透射部分153可设计成与第一反射部分155的凹形反射表面具有相同的曲度，以使制造过程简单。
优选地，第一透射部分151、第二反射部分157、第二透射部分153和第一反射部分155包围的空间填充具有不同于空气的衍射率的衍射率n的光学材料。换言之，根据本发明的物镜150可通过把透明光学材料处理成上述结构来获得。
图3图示用于聚焦平行入射束到光盘100上的物镜150的一个示例。对于这种情况，优选地光盘100具有0.2mm或更小的厚度D，但是更优选地，D为大约0.05mm(50μm)，从而克服在具有高NA的物镜150处发生的彗形象差和象散。
第一反射部分155设计成具有负功率的凹形曲面的原因是为最小化第二透射部分153的尺寸，这使得可超高分辨率地把光斑聚焦在光盘100上，来用于信息记录和再现。
由于从第一透射部分151通过第二透射部分153的光束发散，其不允许在光盘100的记录表面107上聚焦，发散束不能用于在光盘100上记录信息和从那里再现信息。而且，从光盘100的记录表面107反射的光量是可忽略的。
从而，第二透射部分153用作从第一透射部分151直接入射的光的屏蔽部件，即近轴区的光的屏蔽部件。相反，仅从第一透射部分151入射到第一反射部分155的光束被用于在光盘100上记录信息和从那里再现信息，其中这些光束被依次反射向第二反射部分157并被第二反射部分157反射，之后再入射到第二透射部分153上。
当近轴束被第二透射部分153屏蔽掉时，如前面提到的那样，聚焦在光盘100的记录表面107上的光斑的尺寸急剧降低。不必要的旁瓣分量(在图4中以“s”表示)相应于第二透射部分153的尺寸出现在光斑周围。旁瓣分量降低高密度光斑的分辨率。
同时，如果第一反射部分155被设计成具有凹形曲面，与根据本发明的物镜150中一样，第一和第二反射部分155和157反射的并且然后入射向第二透射部分153的光束可被聚焦在小区域中。在这种情况下，第二透射部分153可形成为具有远小于第一反射部分155的外直径的直径，并且更优选的是，小于入射到第一反射部分155上的光束的直径，从而急剧降低光斑的旁瓣分量。根据本发明的物镜150可以以具有0.8或更大的高的NA的单一透镜结构来制造，这使得形成带有超高分辨率的高密度光斑。
在本实施例中，当第二透射部分的外直径与在第一反射部分155上入射的光束的外直径的比率是0.5或更小时，更优选地是，在第二透射部分153的外直径与在第一反射部分155上入射的光束的外直径的比率满足下面的条件(1)时，根据本发明的物镜150可有效地用于形成小光斑，以从光盘100再现信息。
0.1＜第二透射部分的直径/第一反射部分上入射的光的外直径＜0.3    …(1)
当在空气中光轴与在已经通过第一透射部分151后通过第二透射部分153并被第一和第二反射部分155和157反射的光的最外侧的光线之间的角度α大于或等于36度时，更优选是角度α满足下面的条件(2)时，根据本发明的物镜150可有效地最小化聚焦在光盘100上的光斑的尺寸：
36°≤α≤65°        ……(2)
用于具有根据本发明的上述结构的物镜150的光学数据的示例在表1中示出。表1表示当物镜150的发射表面与光盘100的接收表面103之间的工作距离是1.1mm时适合于平行入射束的物镜150的设计数据。光盘100由在该领域常用的普通材料构成。表2表示表1中列出的非球形表面的非球形率。
表1
曲面曲率(mm) 厚度或距离(mm)  媒质
第一透射部分 -0.59998(非球形表面1) 2.700000  BACD5_HOYA
第一反射部分 -14.44606 -3.100000  BACD5_HOYA
第二反射部分  5.39477(非球形表面2) 3.100000  BACD5_HOYA
第二透射部分 ∞ 0.100000  空气
光盘 ∞ 0.100000  -
表2
非球形率 K  A  B  C  D
非球形表面1 -0.209233  0.137213E+00  0.3288285E+00 -0.409641E+00  0.292448E+01
非球形表面2 -0.164077 -0.41 5232E-03 -0.295529E-04  0.208258E-05 -0.760111E-06
当光斑被设计有上面的数据的物镜150聚焦时，光斑的强度如图4所示分布。以“s”表示的旁瓣分量被维持在光斑的峰值强度的5％或更少。在1/e2的强度电平处，光斑的尺寸在光盘100的切向上是0.35μm，在径向上是0.37μm，是几乎接近于圆形的微型光斑。
因此，根据本发明的物镜150可以单一透镜结构实现0.85或更高的高NA，从而对于需要高NA的微型光学系统是实用的，这种系统例如是安装有充电耦合装置(CCD)摄像机的包括物镜和目镜的显微镜、制造半导体器件中掩膜构图中使用的包括物镜、光源和准直透镜的光学曝光装置以及制造光盘的母盘制作装置。
应理解物镜150的光学设计数据可适当变化来用于会聚或发散入射束。
图5图示根据本发明的另一实施例的物镜150的结构。图5所示的物镜150的结构的特征在于还包括路径差产生部分157a，其例如从第二反射部分157的凹形曲面突出或凹入那里，用以对入射到第二反射部分157上的光束产生不同路径，从而减少光斑的旁瓣分量。
在这个结构中，产生从第一反射部分155入射到路径差产生部分157a上的光束与入射到第二反射部分157上的其它部分的光束之间的光路差，即相位差。不同光路引起的干扰还降低光斑的旁瓣分量。另一种情况是，路径差产生部分157a可形成在第一反射部分155中。
优选地，图3和5所示的根据本发明的光盘100具有小于0.1μm的厚度D，更优选是50μm，从而可克服发生在具有高NA的物镜150处的彗形象差和象散，而不需要纠正由于光盘厚度不同引起的球差。
对于50μm薄的光盘10，考虑制造光盘中的3％的厚度误差，光盘100的厚度D在47.5到52.5μm范围内变化。即，光盘100可在±5μm的厚度误差范围内制造，但是优选是用5μm的最大厚度误差。从而，有一个优点是可省略纠正由于光盘厚度变化引起的球差。
光盘100包括信息基片101，该信息基片具有接收信息记录和再现用的光的入射表面103、保护层105和记录信息信号并且至少反射一部分入射束的记录表面107。光盘100的厚度D相应于保护层105的厚度，即从信息基片101的入射表面103与记录表面107之间的厚度。
图6图示采用根据本发明的用于高密度聚焦的物镜的光拾取器的优选实施例的光学设置。参考图6，光拾取器包括用于发射激光束的光源110；光路改变装置120，用于改变入射束的传播路径；用于把入射束聚焦以在光盘100上形成光斑的物镜150；及用于接收从光盘100反射的并通过物镜150和光路改变装置120的光束以检测信息和误差信号的光电检测器160。在本实施例中，光盘100具有0.2mm或更小的厚度的保护层，但是优选的是0.05mm厚，用于例如大约20千兆字节或更大的记录密度。
优选地，光源110是半导体激光器，如边沿发光激光器，用于发射具有500nm或更小的但优选是大约400nm的波长的蓝激光束。从光源110发出的光被准直透镜125校准并入射到光路改变装置120上。
光路改变装置120包括例如具有镜面表面121a的偏振束分离器(PBS)121，用于根据它们的偏振透射和反射入射束，以及改变入射束的偏振的波片125。图6的PBS 121还用来对来自光源110的入射束的偏振进行整形。当把用于在堆层的半导体材料层中发射光的垂直洞表面发射层(VCSEL)用作光源110时，在光拾取器中使用立方型PBS。
设置在光源110与物镜150之间的光路上的PBS 121透射入射束的一个偏振分量并反射其它的偏振分量。优选地，设置在PBS 121与物镜150之间的光路上的波片125是1/4波片，用于把从光源110发射的光束移动入/4的相位。当光从光盘100反射后向后传播经过物镜150时，波片125改变入射束的偏振，从而从光盘100反射的光束被PBS 121的镜面表面121a反射并向光电检测器160行进。
物镜150在光盘100的聚焦和跟踪方向上被致动器159驱动。如前面参考图3到5提到的那样，例如，物镜150包括用于发散地透射入射束的第一透射部分151；面对第一透射部分151设置的第二透射部分153，用于透射入射束；设置于第二透射部分153周围的第一反射部分155，用于会聚和反射经第一透射部分151入射的光束；以及用于会聚自第一反射部分155反射来的入射束和将其反射向第二透射部分153的第二反射部分157。在本实施例中，第一和第二透射部分151和153以及第一和第二反射部分155和157具有与前面提到的那些近似相同的结构和功能，从而其描述不再重复。
光电检测器160接收从光盘100反射的并通过PBS 121指向光电检测器160的入射束，并被分为很多部分，用于各个光电变换。光电检测器160的这种分离结构是显然的，从而不提供对它的描述。
优选地，用于衍射和透射入射束以分离成误差信号检测束和信息检测束的全息光学元件(HOE)161以及用于会聚通过HOE 161的光束的会聚透镜163还被设置在PBS 121与光电检测器160之间的光路上。
考虑在制造光盘100时保持保护层105的厚度误差在±3μm以下的困难性，优选地根据本发明的光拾取器还包括在光路改变装置与物镜150之间的光路上的纠正装置130，用于纠正保护层的厚度变化和/或采用具有不同厚度的另一个光盘引起的球差。
例如，如图6所示，纠正装置130包括用于会聚来自光源110的入射束的中继透镜131、设置在中继透镜131与物镜150之间的光路上的纠正透镜135以及用于沿着光轴驱动纠正透镜135的致动器137。光盘100的厚度变化引起的象差通过沿着光轴用致动器137驱动纠正透镜135而被检测和/或纠正。
优选地，致动器137与用于沿着聚焦和跟踪方向驱动物镜150的致动器159独立地安装，从而应用于物镜150的致动器159的负载被降低。另一种情况是，用于检测和/或纠正光盘100的厚度变化引起的象差的致动器137可附接于中继透镜131。
设置在光路改变装置120与物镜150之间的光路上的中继装置131把从光源110入射的平行光束会聚以在物镜150的前面聚焦焦点f，如图6所示。设置在焦点f与物镜150之间的纠正透镜135把在经被中继透镜131聚焦为焦点f后发散的光束会聚起来，使得平行光束朝向物镜150前进。
当沿着光轴移动纠正透镜135时，入射到物镜150的第一透射部分151上的光束的尺寸变化。尤其，当致动器137沿着光轴向光盘100驱动纠正透镜135时，入射到物镜150的光束的尺寸提高。在相反的情况下，物镜150的入射束的尺寸降低。
光斑的聚焦位置可通过调整物镜150的入射束的尺寸而改变，从而光盘厚度变化和/或采用另一个具有不同厚度的光盘带来的球差可被纠正。
纠正装置130可被用在检测由于光盘100的厚度变化引起的象差。尤其，在沿着光轴驱动纠正透镜135时，光斑被连续聚焦在光盘100的记录表面107和入射表面103上，并且从记录和入射表面107和103的每一个反射的光束被光电检测器160接收到，并且检测来自记录和入射表面107和103的聚焦误差信号。如果光盘100的保护层105超出参考厚度，聚焦在记录表面107上的光束包括失焦象差，而聚焦在入射表面103上的光束不包括象差。结果，两个失焦误差信号具有相对的偏差，并且光盘100的厚度偏离可从偏差度检测到。换言之，两个聚焦误差信号之间的时间推移使用一电路计算，并且光盘100的厚度可通过用纠正透镜135的扫描速度乘以时间推移来计算。这样做，采用的光盘100的厚度偏离可被检测到。
另一种情况是，为检测光盘100的厚度偏离，用于选择地衍射和/或透射近轴光束和远轴光束以分别将其聚焦在记录表面107和入射表面103上的HOE(未示出)可进一步被设置在光源110与光路改变装置120之间。然后，当沿着光轴轻微驱动纠正透镜135或物镜150，从记录表面107和入射表面103反射的两个光斑被光电检测器160接收到，以检测从光斑检测到的两个聚焦误差信号之间的时间推移。光盘100的厚度偏离可基于时间推移来检测。这个用于检测光盘的厚度偏离的装置可被用于检测光盘倾斜引起的彗形象差。
上述的采用纠正装置130的光拾取器通过沿着光轴驱动纠正透镜135来检测和/或纠正光盘100的厚度偏离引起的象差。这样，无论光盘100的厚度误差怎样，光斑可被聚焦在记录表面107上，从而可获得高质量记录和再现信号。
图7示出根据本发明的光拾取器的另一实施例的主要部分的光学设置。本发明的特征在于包括仅一个纠正透镜135，作为纠正装置130。在这种情况下，物镜150被设计为适合于发散的入射束。
在使用单一纠正透镜135的本实施例中，平行入射束被纠正透镜135会聚以在物镜150的前面聚焦交点f，如图7所示，然后，聚焦点发散并进入物镜150。
参见图6，物镜150的第一透射部分157的入射束的尺寸可通过沿着光轴适当地驱动纠正透镜135而改变，使得光盘100的厚度变化和/或采用另一个具有不同厚度的光盘带来的球差可被检测和/或纠正。
具有根据本发明的上述结构的物镜具有屏蔽近轴光束的效果，从而在单一透镜结构中可实现0.8或更大的高NA。物镜能够急剧降低光斑的旁瓣分量，从而可在光盘上聚焦带有超高分辨率的高密度光斑。
因此，当根据本发明的物镜被采用于光拾取器、显微镜、制造半导体器件所用的光学曝光装置以及制造光盘的原版盘指着装置中时，可最小化它们的带有高NA的光学系统。
根据本发明的光拾取器采用单一物镜，从而致动器的结构是简单的，并且光学象差被保持在低水平。简单的组装过程是本发明的光拾取器的另一个优点。
根据本发明的光盘的保护层比0.1mm还薄，从而制造中的厚度误差可被降低到±5μm或更小，优选是±3μm或更小。这样，有一个优点是不必纠正由于光盘的厚度偏离引起的球差。
尽管本发明参考其优选实施例进行了特定的表示和说明，熟悉本领域的技术人员应理解在不背离后附的权利要求限定的本发明的精神和实质的情况下可对其进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种用于聚焦入射束的物镜，其特征在于，包括：
放置于光轴的相对近轴区的第一透射部分，用于发散地透射入射束；
面对第一透射部分设置的第二透射部分，用于透射入射束；
形成于第二透射部分周围以具有负功率的第一反射部分，用于会聚和反射自第一透射部分入射的光束；以及
形成于第一透射部分周围以具有正功率的第二反射部分，用于会聚第一反射部分反射来的入射束和将其反射向第二透射部分；
其中，第二透射部分的直径与入射在第一反射部分上的光束的直径的比率为0.5或更小，从而降低经第二透射部分形成的光斑的旁瓣分量。
2.根据权利要求1的物镜，其特征在于，第一和/或第二反射部分还包括路径差产生部分，用以对一部分入射束产生分离的光路，从而通过第二透射部分形成的光斑的旁瓣分量进一步通过入射到路径差产生部分上的一部分光束与入射束的剩余部分的路径差而被降低。
3.根据权利要求1的物镜，其特征在于，第一透射部分具有带有负功率的曲面。
4.根据权利要求1的物镜，其特征在于，光轴与通过第一透射部分并被第一和第二反射部分反射后通过第二透射部分的光的最外侧的光线之间的角度α在空气中满足下面的条件：
α≥36度。
5.一种光拾取器，包括：用于发射激光束的光源；光路改变装置，用于改变入射束的传播路径；设置在光路改变装置与光盘之间的光路上的物镜，用于把来自光源的入射束聚焦以在光盘上形成光斑；及用于接收从光盘反射的并通过物镜和光路改变装置的光束的光电检测器，其特征在于，物镜包括：
放置于光轴的相对近轴区的第一透射部分，用于发散地透射入射束；
面对第一透射部分设置的第二透射部分，用于透射入射束；
形成于第二透射部分周围以具有负功率的第一反射部分，用于会聚和反射自第一透射部分入射的光束；以及
形成于第一透射部分周围以具有正功率的第二反射部分，用于会聚第一反射部分反射来的入射束和将其反射向第二透射部分；
其中，第二透射部分的直径与入射在第一反射部分上的光束的直径的比率为0.5或更小，从而降低经第二透射部分形成的光斑的旁瓣分量。
6.根据权利要求5的光拾取器，其特征在于，光轴与通过第一透射部分并被第一和第二反射部分反射后通过第二透射部分的光的最外侧的光线之间的角度α在空气中满足下面的条件：
α≥36度。
7.根据权利要求5-6的任一项的光拾取器，其特征在于，第一和/或第二反射部分还包括路径差产生部分，用以对至少一部分入射束产生分离的光路，从而通过第二透射部分形成的光斑的旁瓣分量进一步通过入射到路径差产生部分上的一部分光束与入射束的剩余部分的路径差而被降低。
8.根据权利要求5的光拾取器，其特征在于，第一透射部分具有带有负功率的曲面。
9.根据权利要求5的光拾取器，其特征在于，还包括在光路改变装置与物镜之间的光路上的检测和/或纠正装置，用于检测光盘的厚度变化，和/或纠正光盘厚度变化引起的象差。
10.根据权利要求9的光拾取器，其特征在于，检测和/或纠正装置包括设置在光路上的第一透镜和第二透镜，第一透镜比第二透镜更靠近光源，
其中通过沿着光轴驱动第一和第二透镜的至少之一检测光盘的厚度变化和/或纠正光盘的厚度变化引起的象差。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100657247B1 (ko) 1999-11-30 2006-12-19 삼성전자주식회사 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈 및 이를 채용한광픽업장치
JP2001201687A (ja) * 2000-01-20 2001-07-27 Konica Corp 対物レンズ及び光ピックアップ装置
JP4505982B2 (ja) * 2000-11-30 2010-07-21 三菱電機株式会社 光ヘッド装置、記録及び／又は再生装置並びに記録及び／又は再生方法
ES2358102T3 (es) * 2002-10-16 2011-05-05 Bioject, Inc. Conjunto de cartucho para medicamentos y procedimiento de fabricación.
JP2005063545A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Sony Corp 光学式ヘッド装置及び光学式情報処理装置
KR100557040B1 (ko) * 2003-12-30 2006-03-03 엘지전자 주식회사 광 픽업 시스템
JP3976021B2 (ja) * 2004-02-20 2007-09-12 富士ゼロックス株式会社 位置計測システム
CN1910671A (zh) * 2004-03-19 2007-02-07 柯尼卡美能达精密光学株式会社 光拾取装置用对物光学系统、光拾取装置以及光信息记录再生装置
US7679633B2 (en) * 2005-09-29 2010-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Facilitating focusing of a multi-function digital media drive
KR100846806B1 (ko) * 2007-01-08 2008-07-16 삼성전자주식회사 복층 디스크에서의 층간 간섭 신호 제거 유닛, 이를 채용한광픽업 장치 및 광 기록/재생 장치
EP1942500B1 (en) 2007-01-08 2010-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical pickup including unit to remove crosstalk in multi-layered disk, and optical recording and/or reproducing apparatus including the optical pickup
US7633689B2 (en) 2007-07-18 2009-12-15 Asml Holding N.V. Catadioptric optical system for scatterometry
JP2010049796A (ja) * 2009-12-01 2010-03-04 Toshiba Corp 光ディスクとその記録再生装置
JP2012042669A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Sony Corp 顕微鏡制御装置及び光学的歪み補正方法
JP2012053958A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ用対物レンズおよび光ピックアップ装置
JP5455986B2 (ja) * 2011-07-12 2014-03-26 株式会社東芝 光ディスクの製造方法
CN105445824B (zh) * 2014-08-20 2017-02-22 清华大学 Led光通信接收透镜及led光通信系统
KR102654872B1 (ko) * 2019-01-29 2024-04-05 삼성전자주식회사 반사 기하학 구조를 이용한 광학 장치
CN112858237B (zh) * 2021-01-17 2023-04-07 新羿制造科技（北京）有限公司 全光谱微液滴荧光信号检测装置
CN112858238A (zh) * 2021-01-17 2021-05-28 新羿制造科技（北京）有限公司 包含光纤的微液滴荧光信号检测装置
CN113131330B (zh) * 2021-03-31 2022-10-21 杭州耀芯科技有限公司 一种激光器发光功率监测系统、监测方法及其准直透镜

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5951808B2 (ja) * 1980-09-10 1984-12-15 ワイケイケイ株式会社 開離嵌插具付きスライドフアスナ−
JPS5933320B2 (ja) * 1981-04-03 1984-08-15 株式会社東芝 光学的情報記録媒体
NL8803048A (nl) * 1988-12-13 1990-07-02 Philips Nv Optische aftastinrichting, spiegelobjektief geschikt voor toepassing daarin en optische inschrijf- en/of uitleesapparaat voorzien van de aftastinrichting.
NL8803055A (nl) 1988-12-13 1990-07-02 Philips Nv Optische aftastinrichting, spiegelobjektief geschikt voor toepassing daarin en optisch inschrijf- en/of uitleesapparaat voorzien van deze aftastinrichting.
FR2642883B1 (zh) * 1989-02-09 1995-06-02 Asahi Optical Co Ltd
JPH0777031B2 (ja) * 1991-10-16 1995-08-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 収差補償装置
US5157555A (en) * 1991-12-04 1992-10-20 General Electric Company Apparatus for adjustable correction of spherical aberration
JPH06214154A (ja) * 1993-01-19 1994-08-05 Sony Corp 対物レンズ
US5754513A (en) 1995-04-28 1998-05-19 Konica Corporation Information pick-up apparatus and optical disk apparatus
JP3014311B2 (ja) * 1995-11-14 2000-02-28 株式会社マーク ディスク基板厚み可変の対物レンズ系
JPH09325270A (ja) * 1996-06-04 1997-12-16 Mark:Kk ディスク基板厚み可変の結像光学系
JPH09197264A (ja) * 1996-01-11 1997-07-31 Mark:Kk ディスク基板厚み可変の対物光学系
KR100263154B1 (ko) 1996-08-29 2000-09-01 윤종용 광학적 위상판을 사용한 광픽업
US6266315B1 (en) * 1997-11-22 2001-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Catadioptric optical system, optical pickup and optical disk drive employing the same, and optical disk
EP0954859B1 (en) 1997-11-22 2006-10-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Catadioptric optical system, optical pickup and optical disk drive employing the same, and optical disk
JPH11259893A (ja) * 1998-01-09 1999-09-24 Sony Corp 光学ヘッド、記録及び／又は再生装置並びに記録及び／又は再生方法、並びに厚み検出方法
CN1118798C (zh) 1998-01-09 2003-08-20 索尼公司 光头，记录和/或复制方法，以及用来检测厚度的方法
US6154326A (en) * 1998-03-19 2000-11-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical head, disk apparatus, method for manufacturing optical head, and optical element
JPH11296904A (ja) * 1998-04-03 1999-10-29 Toshiba Corp 情報記録媒体およびこれに用いられる樹脂基板の製造方法
JP3873521B2 (ja) * 1998-05-08 2007-01-24 富士ゼロックス株式会社 光ヘッドおよびディスク装置
JP2000011388A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Sony Corp 光情報記録再生装置および光情報記録再生方法
JP2000008642A (ja) 1998-06-23 2000-01-11 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 免震装置
US6377535B1 (en) * 1998-07-06 2002-04-23 Read-Rite Corporation High numerical aperture optical focusing device having a conical incident facet and a parabolic reflector for use in data storage systems
JP2000030280A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Sony Corp ビーム整形器及び光ディスク装置
JP2000040237A (ja) * 1998-07-17 2000-02-08 Sony Corp 光記録再生装置及び光記録再生方法
WO2000008642A1 (en) * 1998-08-07 2000-02-17 Sony Corporation Catadioptric lens, optical head, and optical recording/reproducing apparatus
JP2000171612A (ja) * 1998-12-09 2000-06-23 Sony Corp 対物レンズ、光学ヘッド及び位相補償板の製造方法
JP2000182254A (ja) * 1998-12-15 2000-06-30 Pioneer Electronic Corp ピックアップ装置
JP2000206411A (ja) * 1999-01-19 2000-07-28 Sharp Corp 光学素子、光学ヘッド及びそれらを用いた情報再生装置
KR100644566B1 (ko) * 1999-09-29 2006-11-13 삼성전자주식회사 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치
JP2001189031A (ja) * 1999-10-22 2001-07-10 Fuji Xerox Co Ltd 光ヘッドおよび光ディスク装置
JP2001154095A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Konica Corp 光学素子、光ピックアップ装置及び記録再生装置
JP2001154096A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Konica Corp 光学素子、光ピックアップ装置及び記録再生装置
KR100657247B1 (ko) 1999-11-30 2006-12-19 삼성전자주식회사 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈 및 이를 채용한광픽업장치

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Publication number Publication date
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KR100657247B1 (ko) 2006-12-19
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