CN1173343C - 具有色差校正透镜的光拾取装置 - Google Patents

Abstract

提供一种光拾取装置，包括发光光源；将来自光源的入射光聚焦到记录介质上以形成光斑的物镜；安装在光源和物镜之间的光路上，用于改变入射光的路径的光路改变单元；安装在光源和物镜之间的光路上，用于校正由于从光源发射的光的波长变化和/或由于其波长带宽的增加而发生的色差的色差校正透镜；以及用于接收从记录介质反射并且通过光路改变单元后入射到记录介质上的光的光检测器。配备这种色差校正透镜的光拾取装置使用光材料的折射校正色差，从而具有高光效率。

Description

具有色差校正透镜的光拾取装置

技术领域

本发明涉及光拾取装置，更具体地说，涉及具有用于校正由一光源发射的光的波长的变化和/或波长带宽的增加引起的、在改变记录/再现功率输出时发生的色差的色差校正透镜的光拾取装置。

背景技术

光记录和再现设备的记录性能由通过光拾取装置的物镜在光盘上形成的光斑尺寸决定。一般来说，该光斑尺寸s与波长λ成正比，与数值孔径(NA)成反比。因此，为了获得比诸如CD或DVD之类的常规的光盘更高的信息记录密度，预计用于被称为HD-DVD的、正在研制的下一代DVD的光拾取装置(以下称为高密度光拾取装置)将使用发射蓝光的光源以及具有至少0.6的NA的物镜，以降低在光盘上形成的光斑。

然而，诸如用作一般光拾取装置中的物镜的材料的玻璃或塑料之类的光学材料在短于650nm波段，折射率具有十分急剧的变化。表1示出了由Hoya制造、用作模压物镜的玻璃材料的M-BaCD5N的折射率根据波长的变化。

表1

波长变化	由Hoya制造M-BaCD5N玻璃的折射率变化
		650nm-651nm	0.000038
405nm-406nm	0.000154

正如从表1所看出的那样，光学材料关于短蓝波段例如405nm波段大约为1nm的小波长变化的折射率变化，比用在DVD光拾取装置中的650nm波段的相应变化大四倍。光学材料的折射率关于蓝光的这种急剧变化引起使用蓝光源的高密度光记录和再现设备离焦，因而降低其性能。

换句话说，光记录和再现设备使用不同的记录光功率和再现光功率(power)。记录和再现之间的光输出功率的这种变化引起波长改变。例如，在蓝光源的情况下，波长的变化是大约0.5-1nm。通常，当光源输出增加时，从光源发射的光的波长更长。因此，使用蓝光的高密度光拾取装置在为基准波长设计的物镜中，由于在记录光输出功率和再现光输出功率之间切换期间具有大的色差，因此发生离焦。

例如，如图1至3所示，具有0.65数值孔径并且为405nm波长所设计的物镜有大的波前像差(wavefront aberration)(或光路差(OPD))以及关于波长的大约1nm的微小变化的离焦。图1是图解了由根据记录和再现之间的光输出功率的变化产生的各种离焦而在光盘上形成的各种光斑的强度的曲线图。图2和图3分别图解了具有0.65数值孔径的物镜根据波长变化的OPD量和离焦量。

虽然由波长变化所引起的离焦可以通过调整物镜进行校正，但是使用操作机构激励操作物镜并跟随波长的变化要花相当长的时间。并且在这段之间中，所记录或所再现的信号质量下降。当输出功率为了记录而增加时发生的离焦导致记录光功率不足，而当输出功率为了再现而降低时发生的离焦增加抖动。

换句话说，当为了在光盘上记录信息而增加光源的输出功率时，该光源发射的光的波长长于例如406nm，所以光盘上形成的光斑离焦。在操作机构响应该离焦调整之前，不能进行正常记录。当为了再现而降低光源的输出功率时，该光源发射的光的波长短于例如405nm。由于该操作机构已经根据加长的波长进行了调整，所以光斑再次离焦。如图4所示，由于离焦而增加被再现的信号的抖动。图4是图解当使用关于405nm的基准波长进行设计并且具有0.65的数值孔径的物镜时，根据离焦量的被再现的信号的抖动量的曲线图。

此外，当按高频(HF)处激励光源以降低由于从光盘反射到光引起的光源反馈噪声时，光源的波长带宽增加而导致色差，并且该色差恶化所再现的信号。

因此，能够重复记录和再现的可高密度记录的光拾取装置需要具有能够抑制或校正由于记录和再现之间的输出功率的变化而引起从光源发射的光的波长的变化的色差的光学系统结构。日本专利公开第hei 9-311271号为这样一个用于校正由波长变化引起的色差的光拾取装置公开了一个采用折射/衍射单片型物镜(refraction/diffraction-monolithic-type objective lens)的结构。常规的折射/衍射单片型物镜是表面接收或发射光为非球面的非球面透镜。衍射图整体地形成在这个非球表面上，使得折射透镜和衍射透镜集成为一个透镜。

当假设在从半导体激光器发射的光的中心波长λ₁、最小波长λ₂和最大波长λ₃的折射率为n₁、n₂和n₃，并且折射透镜和衍射透镜的色散系数为V＝(n₂-1)(n₁-n₃)和V_HOE＝λ₂(λ₁-λ₃)，折射/衍射单片型物镜设计成满足(1+V_HOE/V)(n₂-1)＞0.572。因此，这样的常规折射/衍射单片型物镜具有至少0.7的数值孔径并且可以去除由于从半导体激光器发射的光的波长的变化引起的色差。但是，由于衍射装置的性质使得光效率降低到大约70-85％，所以采用常规折射/衍射单片型物镜光拾取装置不能获得记录所必需的足够输出功率。

本申请人提出了一种具有使用中国专利申请第00129007.X中的准直透镜补偿物镜的色差的结构。由本申请人提出的准直透镜是由具有负光焦度(negatve power)的凹透镜和具有正光焦度(positive power)的凸透镜合成的双型透镜。当假设由“f”代表准直透镜的总焦距，由“fn”代表凹透镜的焦距时，该凹透镜具有大光焦度以致于满足-1.5＞f/fn，因此可以校正关于具有短波的物镜的色差。

但是，该准值透镜生成与关于入射光的物镜色差成反比的色差。因此，为了在记录信息到高密度可记录光盘时使用这种利用准直透镜的光拾取装置，需要高输出功率例如30mW的蓝光半导体激光器。

因此，考虑到目前已经开发的蓝光半导体激光器的光输出功率(已知的为大约15mW)和其制造成本，为了从相对降低的输出功率获得记录用的足够的光功率，必须使用具有短焦距的准直透镜。此外，必须使用光束整形棱镜(beam shaping prism)以便保证在光强分布图中的最大强度为1时，边沿强度至少为0.3。但是，在这种情况下，准直透镜应该设计成使得入射光束可以为没有色差的平行光束，因此它不能补偿物镜的色差。

结果，具有通过使用本申请人曾经提出的双型透镜补偿物镜的色差的结构的光拾取装置存在这样一个缺点，即难于按低光输出功率记录信息。

发明内容

为了解决这个问题，本发明的目的是提供一种用于校正带有与物镜的焦距相比较具有相对无穷大焦距的附加色差校正透镜的物镜色差的光拾取装置。

因此，为了达到本发明的上述目的，提供一种光拾取装置，包括：半导体激光器光源，用于发射420nm或以下的光；单物镜，具有0.65或以上的数值孔径，用于将光源来的入射光聚焦到记录介质上以形成光斑；光路改变单元，安装在光源和物镜之间的光路上，用于改变入射光的路径；色差校正透镜，安装在光源和物镜之间的光路上，用于校正由于从光源发射的光的波长变化和/或由于其波长带宽的增加而发生的色差，该色差校正透镜包括相互邻接的至少两片透镜，其中一片具有正光焦度而另一片具有负光焦度。与物镜相比较，该色差校正透镜的总焦距为相对无穷大；以及光检测器，用于接收从记录介质反射，并且通过光路改变单元后入射到记录介质上的光。其中色差校正透镜设计成当构成色差校正透镜和物镜的各个透镜关于光源的焦距为f1、f2、...、fn，并且形成这些透镜的光学材料在d-线的色散系数为v1、v2、...、vn时，满足：0＜1/(f1·v1)+1/(f2·v2)+...+1/(fn·vn)＜0.008。

最好，该色差校正透镜具有至少10m长的焦距。最好，形成具有正光焦度的透镜的光学材料在d-线(d-line)的色散系数，比形成具有负光焦度的透镜的光学材料在d-线的色散系数大。

在一个实施例中，色差校正透镜包括具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜，这些透镜依次安装在光源之外，并且第一和第二透镜具有相同的光焦度。这里，最好，第一和第二透镜分别由玻璃形成，这些材料在d-线上具有不同的色散系数和相似的折射率。最好，第一和第二透镜的面向光源和物镜的表面分别具有相对较大的负曲率半径，而第一和第二透镜之间的表面具有相对小的正曲率半径。

在另一个实施例中，色差校正透镜包括具有正光焦度的第一透镜和具有负光焦度的第二透镜，这些透镜依次安装在光源之外，第一和第二透镜的面向光源和物镜的表面分别具有正曲率半径，而第一和第二透镜之间的表面具有负曲率半径，所有表面都具有类似量值的曲率半径。

在再一个实施例中，色差校正透镜包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜以及具有负光焦度的第三透镜，这些透镜依次安装在光源之外。最好，第一和第三透镜分别由在d-线具有相似色散系数的玻璃材料形成，第二透镜由具有不同于第一和第三透镜的玻璃材料的色散系数的玻璃材料形成。最好，第一和第三透镜的面向光源和物镜的表面分别具有正曲率半径，第一和第二透镜之间的表面具有正曲率半径，而第二和第三透镜之间的表面具有负曲率半径。

这里，最好，色差校正透镜设计成当在色差校正透镜上的入射光的高度为hi，并且通过该色差校正透镜出来的光的高度为ho时，满足：0.95≤ho/hi≤1.05。

附图说明

通过借助附图详细描述优选实施例，本发明的上述目的和优点将会更容易理解，其中：

图1是图解根据由记录和再现之间的光输出功率的变化产生的各种离焦在光盘上形成的各种光斑的光强度的曲线图；

图2和图3分别图解了具有0.65数值孔径的物镜根据波长变化的波前像差(或光路差(OPD))量和离焦量；

图4是图解当使用关于405nm的基准波长进行设计并且具有0.65的数值孔径的物镜时，根据离焦量的被再现的信号的抖动量的曲线图；

图5是图解根据本发明的实施例的高密度光拾取装置的光学配置的示意图；

图6是图解在不使用根据本发明的色差校正透镜时，关于基准波长405nm的具有0.75数值孔径的物镜的结构和其主光路的示意图；

图7是图解图6的物镜的像差的图；

图8是图解应用根据本发明的第一实施例的色差校正透镜的光拾取装置的主要部分和光路的示意图；

图9是图解图8的光学结构中，物镜的像差图；

图10是图解应用根据本发明的第二实施例的色差校正透镜的光拾取装置的主要部分和光路示意图；

图11是图解图10的光学结构中物镜的像差图；

图12是图解应用根据本发明的第三实施例的色差校正透镜的光拾取装置的主要部分和光路的示意图；

图13是图解图12的光学结构中物镜的像差的图；

图14是图解应用根据本发明的第四实施例的色差校正透镜的光拾取装置的主要部分和光路的示意图；以及

图15是图解图14的光学结构中物镜的像差图。

具体实施方式

参考图5，根据本发明的实施例的光拾取装置包括：光源10；用于改变入射光的光路的光路改变单元；用于将光源10来的入射光聚焦到记录介质1上以便在记录介质上形成光斑的物镜60；用于接收从记录介质1反射，并且通过光路改变单元的光的光检测器90；以及用于校正由于光源10发射的光的波长变化和波长带宽的增加而发生的色差的色差校正透镜40。

最好使用发射最大420nm波长，例如波长405nm的光的蓝光半导体激光器作为光源10。作为半导体激光器，它有一个边沿发射激光器(edge emittinglaser)和一个垂直腔表面发射激光器(vertical cavity surface emittinglaser)。这里，当在再现功率情况下，光源10发射波长为405nm的光时，光源10在记录功率的情况下，发射比再现功率情况下更长的波长的光，例如406nm波长的光。由于由光输出功率导致的波长的这种变化和/或用高频(HF)驱动光源10所引起的波长的增加，因此，在物镜60中出现色差。这种色差由根据后面将要描述的本发明的色差校正透镜40进行校正。

光路改变单元安装在光源10和物镜60之间以便改变入射光的路径。如图5所示，光路改变单元最好包括：偏振光束分离器50，用于可选择地根据入射光的偏振特性传输或反射入射光；四分之一波长片55，用于改变入射光的偏振。这里，以预定比率传输和反射入射光的光束分离器(未示出)可以用作光路改变单元。

物镜60最好具有至少0.65(例如0.75或0.85)的数值孔径，使得它可以在诸如被称为HD-DVD的下一代DVD这样的、用于记录和/或再现的高密度记录介质1上形成光斑。这里，当物镜60由多片透镜组成或者固体浸没型(solid immersion type)实现时，它可以具有至少0.85的数值孔径。

光检测器90接收从记录介质1反射的光并检测信息信号和误差信号。

最好在光源10和色差校正透镜40之间的光路上再安装一准直透镜20。该准直透镜20将光源10发射的发散光聚成平行光。如图5所示，当准只透镜20安装在光源10和光路改变单元之间的光路上时，聚光镜70也安装在光路改变单元和光检测器90之间。

当边沿发射激光器用作光源10时，最好还在准直透镜20和光路改变单元之间的光路上安装一光束整形棱镜30，使得即使在低功率的情况下，也可以记录信息。光束整形棱镜30将从边沿发射激光器发射的象椭圆的光束整形象圆的光束。光束整形棱镜30可以安装在光源10和准直透镜20之间。另外，当发射基本上为圆形的光束的表面发射激光器用作光源10时，可以从图5的光学系统结构中去除光束整形棱镜30。

这里，参考号80表示传感透镜80。例如，当用散光法检测聚焦误差信号时，感光透镜80为一个促使入射光散光的散光透镜。

根据本发明的色差校正透镜40至少由两片透镜组成，其中一片透镜具有正光焦度，一片具有负光焦度，两者相邻地安装。这里，最好形成具有正光焦度的透镜在d-线上的光学材料的色散系数，超过形成具有负光焦度的透镜在d-线上的光学材料的色散系数。

当透镜关于光源10的焦距为f1、f2、...，并且形成这些透镜在d-线的光学材料的色散系数为v1、v2、...时，用于校正色差的条件通常表达成 $\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{\mathrm{fi}\·\mathrm{vi}}=0.$ 考虑这个条件来设计根据本发明的色差校正透镜40，正如在以后要在详细的实施例中描述的那样，使得该透镜满足条件： 约等于0，即满足由公式(1)给定的范围，从而有效地校正物镜60的色差。

$0<\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{\mathrm{fi}\&CenterDot;\mathrm{vi}}<0.008---\left(1\right)$

当根据本发明的光拾取装置象图5那样包括准直透镜20，以使得平行光入射在色差校正透镜40之上时，影响指示色差的校正度

的透镜为色差校正透镜40和物镜60。

与物镜60比较，象上述的根据本发明的色差校正透镜40，具有相对无穷的焦距，例如，至少10m的焦距，使得其光焦度接近于0。

以下详细描述根据本发明的色差校正透镜40的详细实施例，和适用于物镜60和色差校正透镜40的光学设计数据。在以下的实施例中，根据本发明的光拾取装置包括准直透镜20，使得平行光入射到色差校正透镜40或物镜60之上，并且将适合于基准波长405的光学数据作用一示例。

首先，在不使用根据本发明的色差校正透镜40的情况下，当从光源10发射的光波长从基准波长405nm该变成406nm时，观察出现在物镜60的像差度。当物镜60关于405nm的基准波长具有0.75的数值孔径时，参考图6和表2，物镜60作为两个为非球面的双凸透镜实现，使得物镜60将入射的平行光聚焦到具有厚度为0.6mm的记录介质1上，以便在其上形成光斑。

表2

部件	曲率半径(mm)	缝隙和厚度	材料(玻璃)	折射率	在d-线的色散系数
						物镜60	2.012300(非球面1)	1.700000	‘OG’	1.623855	57.8
-18.075156(非球面2)	1.656000

记录介质1

∞

0.600000

‘CG’

1.621462

31.0

表3示出的物镜60的非球面1和2的圆锥常数和非球系数。

表3

	圆锥常数(k)	非球面的系数
			非球面1	-0.928355	A：0.737867E-02  B：0.515008E-03  C：0.109070  E-03D：-0.961470E-04 E：0.755098E-04  F：-0.342032 E-04G：0.921692E-05  H：-0.137595E-05 J：0.843459  E-07
非球面2	-135.791497	A：0.864934E-02  B：-0.203022E-02 C：0.375653E-03D：-0.431759E-04 E：-0.337619E-05 F：-0.123502E-06G：0.142911E-06  H：0.433818E-07 J：-0.410333E-08

这里，当非球面的顶点的深度用“z”代表时，该深度z可以用公式(2)表示。

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{h}^2}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^5+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}+{\mathrm{Hh}}^{18}+{\mathrm{Jh}}^{20}---\left(2\right)$

这里h为光轴的高度，c为曲率，K为圆锥系数，A至J为非球面的系数。

在按以上所述那样配置的物镜60上的平行光的入射光孔的直径为3.9mm，并且物镜60的焦距为大约3.0000mm。

图7示出图6的物镜60的像差的程度。如图7所示，当从光源10发射的光的波长从405nm，即基准波长改变成406nm时，在物镜60中出现大的像差。但是，象如下所述那样，根据本发明，通过安装在物镜60的入射光孔的侧面的色差校正透镜40、140或240去除出现在物镜60中的像差。

图8、18和12示出根据本发明的实施例的色差校正透镜40、140和240，它们安装在参考图6所述的在物镜60的入射光孔的侧面。表4至表6示出色差校正透镜40、140和240以及物镜60的光学设计数据。在表4至表6中，物镜60关于基准波长405nm具有数值孔径0.75，并且其光学设计数据与表2所示的相同。此外，物镜60的非球面1和2的圆锥常数和非球面的系数与表3所示的相同，并且其焦距为3.000mm。根据本发明的实施例的色差校正透镜40、140和240中的每一个被构造成使得至少具有相反光焦度的两个透镜相互邻接。在这至少两个透镜中，具有正光焦度的透镜由在d-线的色散系数大于形成具有负光焦度的透镜的材料的色散系数的材料形成。

参考8和表4，根据本发明的第一实施例的色差校正透镜40由具有负光焦度的第一透镜41和具有正光焦度的第二透镜45组成，它们依次安装在光源10之外。第一和第二透镜41和45几乎具有相同的光焦度值。如表4所示，第一和第二透镜41和45由具有相似的折射率和在d-线上具有不同的色散系数的玻璃材料形成。第一和第二透镜41和45的面向光源10和物镜60的表面分别具有相对较大的曲率半径，而第一和第二透镜41和45之间的接触面具有相对小的曲率半径。

表4

部件	表面	曲率半径(mm)	厚度/缝隙(mm)	材料	折射率	在d-线的色散系数
							色差校正透镜40	S1	-51.340719	1.000000	EFD1 5	1.741876	30.1
S2	3.000000	2.300000	LAF3	1.742841	48.0
						S3		-53.981665	10.00000
物镜60	S4(非球面1)	2.012300	1.700000	‘OG’	1.623855								57.8
						S5(非球面2)	-18.075156	1.656000
	记录介质1	S6	∞						0.600000	‘CG’	1.621462	31.0

在具有根据本发明的第一实施例的上述结构的色差校正透镜40中，第一透镜41焦距为-3.790843mm，第二透镜45焦距为3.892900mm，色差校正透镜40的总焦距为大约171.985311426m。物镜60的入射光孔径为3.9mm。根据具有表4所示的光学设计数据的色差校正透镜40和物镜60， 接近于0，即 $\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{\mathrm{fi}\&CenterDot;\mathrm{vi}}\&cong;0.0024.$ 因此，当不使用色差校正透镜40时，由于光源10发射的光的波长的变化而出现在物镜60中色差，如图7所示，可以通过采用根据本发明的第一实施例的色差校正透镜40去除。结果，在提供有图8的光学系统结构和表4所示的光学设计数据的情况下，参考图解物镜60的像差程度的图9，即使光源10发射的光的波长从基准波长405nm变化到406nm，像差也极少在物镜60中出现。

参考图10和表5，根据本发明的第二实施例的色差校正透镜140由具有正光焦度的第一透镜141和具有负光焦度的第二透镜145组成，它们依次安装在光源10之外。如表5所示，第一和第二透镜141和145的面向光源10和物镜60的表面分别具有正曲率半径，而第一和第二透镜141和145之间的接触面具有负曲率半径。第一和第二透镜141和145表面的曲率半径都的数量彼此相似。

表5

部件	表面	曲率半径(mm)	厚度/缝隙(mm)	材料	折射率	在d-线的色散系数
							色差校正透镜140	S1	7.320225	2.300000	LAFL3	1.721766	48.5
S2	-6.459849	1.000000	EFD15	1.741876	30.1
						S3		6.292012	10.00000
物镜60	S4(非球面1)	2.012300	1.700000	‘OG’	1.623855								57.8
						S5(非球面2)	-18.075156	1.656000
	记录介质1	S6	∞						0.600000	‘CG’	1.621462	31.0

在具有根据本发明的第二实施例的上述结构的色差校正透镜140中，第一透镜141焦距为5.112121mm，第二透镜145焦距为-4.157561mm，色差校正透镜140的总焦距为大约109.823479554m。物镜60的入射光孔径为4.8mm。根据具有表5所示的光学设计数据的色差校正透镜140和物镜60， 接近于0，即 $\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{\mathrm{fi}\&CenterDot;\mathrm{vi}}\&cong;0.0019.$ 结果，在提供有图10的光学系统结构和表5所示的光学设计数据的情况下，如图解物镜60的像差的图11所示，当使用根据本发明的第二实施例的色差校正透镜140时，校正色差以使得象使用根据本发明的第一实施例的色差校正透镜40那种情况一样，即使光源10发射的光的波长从基准波长405nm变化到406nm，像差也极少在物镜60中出现。

参考图12和表6，根据本发明的第三实施例的色差校正透镜240由具有负光焦度的第一透镜241、具有正光焦度的第二透镜243以及具有负光焦度的第三透镜245，它们依次安装在光源10之外。如表6所示，第一和第三透镜241和245分别由在d-线具有相似色散系数的玻璃材料形成，第二透镜243由具有不同于第一和第三透镜241和245的玻璃材料的色散系数的玻璃材料形成。第一和第三透镜241和245的面向光源10和物镜60的表面分别具有正曲率半径，第一和第二透镜241和243之间的表面具有正曲率半径，而第二和第三透镜243和245之间的表面具有负曲率半径。

表6

部件	表面	曲率半径(mm)	厚度/缝隙(mm)	材料	折射率	在d-线的色散系数
							色差校正透镜240	S1	7.564520	1.000000	EFD4	1.806295	27.5
S2	5.252096	3.000000	BACD5	1.605256	61.3
						S3		-11.863307	1.000000	EFD10	1.775916	28.3
S4	10.217745	10.00000
						物镜60		S5(非球面1)	2.012300	1.700000	‘OG’	1.623855	57.8
S6(非球面2)	-18.075156	1.656000
			记录介质1	S7	∞		0.600000	‘CG’	1.621462	31.0

在具有根据本发明的第三实施例的上述结构的色差校正透镜240中，第一透镜241焦距为-26.405720mm，第二透镜243焦距为6.440303mm，第三透镜245焦距为-6.937722mm，色差校正透镜240的总焦距为大约116.040546093m。物镜60的入射光孔径为5.0mm。根据具有表6所示的光学设计数据的色差校正透镜240和物镜60，

接近于0，即 $\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{\mathrm{fi}\&CenterDot;\mathrm{vi}}\&cong;0.0019.$ 换句话说，当使用根据本实施例的色差校正透镜240时，出现在物镜60中的色差几乎可以象使用根据本发明的第一实施例的色差校正透镜40那种情况一样去除。结果，在提供有图12的光学系统结构和表6所示的光学设计数据的情况下，如图解物镜60的像差程度的图13所示，当使用根据本发明的第三实施例的色差校正透镜240时，校正色差以使得象使用根据本发明的第一实施例的色差校正透镜40那种情况一样，即使光源10发射的光的波长从基准波长405nm变化到406nm，像差也极少在物镜60中出现。

根据上述本发明的第一至第三实施例的色差校正透镜40、140和240设计成适合于高密度光拾取装置，其中高密度光拾取装置包括具有0.75数值孔径的物镜60并适合于具有0.6mm厚度的记录介质1。即使物镜60的数值孔径和记录介质1的厚度改变，色差也可以象上述三个实施例中那样，仅仅通过适当地改变色差校正透镜40、140和240中的每一个的光学设计数据有效地得到校正。换句话说，当根据本发明的高密度光拾取装置设计成用具有大于0.75的数值孔径的物镜，在厚度小于0.6mm的记录介质上形成光斑时，具有根据本发明的第一至第三实施例的色差校正透镜40、140和240中的每一个都重新设计成适合于物镜和记录介质的条件。

例如，当根据本发明的光拾取装置设计成使得关于405nm的基准波长的具有0.85的数值孔径的物镜60’将入射平行光聚焦在具有0.1厚度的记录介质1’上以形成光斑时，物镜60’的光学结构和光学设计数据以及根据第一实施例的色差校正透镜40按照图14和表7所示进行改变。

表7

部件	表面	曲率半径(mm)	厚度/缝隙(mm)	材料	折射率	在d-线的色散系数
							色差校正透镜340	S1	-1114.82920	1.000000	EFD15	1.741876	30.1
S2	2.57236	3.000000	LAF3	1.742841	48.0
						S3		-2735.69376	10.00000
物镜60’	S4(非球面1’)	1.41052	2.750000	‘OG’	1.715566								53.2
						S5(非球面2’)	-2.48758	0.271251

记录介质1’

S6

∞

0.100000

‘CG’

1.621462

31.0

物镜60’为双凸透镜，其两面为非球面的。表8示出物镜60’的非球面1’和2’的圆锥常数和非球面的系数。

	圆锥常数(k)	非球面的系数
			非球面1’	-0.697423	A：0.121877E-01  B：0.186663E-02 C：0.411872E-03D：-0.145635E-03 E：0.658968E-04 F：0.224260E-04G：0.560839E-05 H：-0.307800E-05 J：-0.233787E-05
非球面2’	-27.258190	A：0.359235E+00 B：0.784442E-01 C：-0.172135E+01D：0.196996E+01 E：-0.111915E-09 F：-0.913659E-11G：-0.735287E-12 H：-0.175404E-13 J：0.636830E-15

平行地入射在物镜60’上的光的入射孔径为3.03mm，物镜60’的焦距为大约1.782400mm。

象根据以前参考图8和表4所描述的本发明的第一实施例的色差校正透镜40一样，色差校正透镜340由具有负光焦度的第一透镜341和具有正光焦度的第二透镜345，它们依次安装在光源10之外。如表7所示，第一和第二透镜341和345由具有相似的折射率和在d-线上具有不同的色散系数的玻璃材料形成。第一和第二透镜341和345的面向光源10和物镜60’的表面分别具有非常大的负曲率半径，而第一和第二透镜341和345之间的表面具有小曲率半径。

当具有上述结构的色差校正透镜340构造成适合于基于表7所示的光学数据、具有0.85的数值孔径的物镜60’和适合于具有0.1mm厚度的记录介质1’时，第一透镜341的焦距为3.45806mm，第二透镜345焦距为3.460852mm，色差校正透镜340的总焦距为大约-53.801051977m。根据具有表7和8所示的光学设计数据的色差校正透镜340和物镜60’，

接近于0，即

$\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{\mathrm{fi}\&CenterDot;\mathrm{vi}}\&cong;0.0070.$

图15图解了当提供图14的光学系统结构和表7和8所示的光学设计数据时，物镜60’的像差。如图15所示，即使当光源10发射的光的波长从基准波长405nm变化到406nm，也能用色差校正透镜340校正色差，因此，像差极少在物镜60’中出现。因此，即使当根据本发明的色差校正透镜340设计成适合于超高密度光拾取装置，例如用包括具有0.85数值孔径的物镜60’在具有0.1mm厚度的记录介质1’上形成光斑时，色差校正透镜340也可以有效地去除出现在物镜60’中的色差。

正如从上述详细实施例中所知道的那样，在采用根据本发明的色差校正透镜的高密度光拾取装置中，

具有接近于0并满足公式(1)所限定的范围的值。此外，根据本发明的色差校正透镜具有几乎为0的光焦度以及至少为10m的无穷大焦距。因此，当入射在色差校正透镜上的光的高度为hi，并且通过该色差校正透镜出来的光的高度为ho时，色差校正透镜满足0.95≤ho/hi≤1.05。结果，根据本发明的色差校正透镜可以校正由于光源10的光输出功率的变化导致的波长变化和/或通过按HF驱动的光源10所引起的波长带宽的增加，而出现在物镜中的色差。这种色差校正透镜的优点在于：可以在不改变光拾取装置的光学系统结构的前提下，直接添加到光拾取装置中。

如上所述，根据本发明的高密度光拾取装置配备了与物镜比较具有无穷大焦距的色差校正透镜，并且使用光学材料的折射校正色差，从而具有高光效率。此外，根据本发明的的光拾取装置配备了用于将从光源发射的发散光改变成平行光的准直透镜，以及单独的色差校正透镜，从而以相对低功率的光记录信息。此外，由于色差校正透镜具有几乎为0的光焦度，因此可以在不改变光拾取装置的光学系统结构的前提下直接安装。

Claims (13)

1.一种光拾取装置，包括：

半导体激光器光源，用于发射420nm或以下的光；

单物镜，具有0.65或以上的数值孔径，用于将来自光源的入射光聚焦到记录介质上以形成光斑；

光路改变单元，安装在光源和物镜之间的光路上，用于改变入射光的路径；

色差校正透镜，安装在光源和物镜之间的光路上，用于校正由于从光源发射的光的波长变化和/或由于其波长带宽的增加而发生的色差，该色差校正透镜包括相互邻接的至少两片透镜，其中一片具有正光焦度而另一片具有负光焦度，与物镜相比较，该色差校正透镜的总焦距为相对无穷大；以及

光检测器，用于接收从记录介质反射并且通过光路改变单元后入射到记录介质上的光，

其中色差校正透镜设计成当构成色差校正透镜和物镜的各个透镜关于光源的焦距为f1、f2、...、fn，并且形成这些透镜的光学材料在d-线的色散系数为v1、v2、...、vn时，满足：0＜1/(f1·v1)+1/(f2·v2)+...+1/(fn·vn)＜0.008。

2.如权利要求1的光拾取装置，其中该色差校正透镜具有至少10m长的焦距。

3.如权利要求1的光拾取装置，其中形成有正光焦度的透镜的光学材料在d-线的色散系数，比形成有负光焦度的透镜的光学材料在d-线的色散系数大。

4.如权利要求1的光拾取装置，其中色差校正透镜包括具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜，这些透镜依次安装在光源之外，并且第一和第二透镜具有相同的光焦度。

5.如权利要求4的光拾取装置，其中第一和第二透镜分别由玻璃形成，这些材料在d-线上具有不同的色散系数和相似的折射率。

6.如权利要求4的光拾取装置，其中第一和第二透镜的面向光源和物镜的表面分别具有相对较大的负曲率半径，而第一和第二透镜之间的表面具有相对小的正曲率半径。

7.如权利要求1的光拾取装置，其中色差校正透镜包括具有正光焦度的第一透镜和具有负光焦度的第二透镜，这些透镜依次安装在光源之外，第一和第二透镜的面向光源和物镜的表面分别具有正曲率半径，而第一和第二透镜之间的表面具有负曲率半径，所有表面都具有类似量值的曲率半径。

8.如权利要求1的光拾取装置，其中色差校正透镜包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜以及具有负光焦度的第三透镜，这些透镜依次安装在光源之外。

9.如权利要求8的光拾取装置，其中第一和第三透镜分别由在d-线具有相似色散系数的玻璃材料形成，第二透镜由具有不同于第一和第三透镜的玻璃材料的色散系数的玻璃材料形成。

10.如权利要求8的光拾取装置，其中第一和第三透镜的面向光源和物镜的表面分别具有正曲率半径，第一和第二透镜之间的表面具有正曲率半径，而第二和第三透镜之间的表面具有负曲率半径。

11.如权利要求1的光拾取装置，还包括在光源和色差校正透镜之间的准直透镜，该准直透镜将光源发射的光改变成平行光，因此该平行光入射在色差校正透镜上。

12.如权利要求11的光拾取装置，还在光源和色差校正透镜之间的光路上包括光束整形装置，该光束整形装置将光源发射的光整形。

13.如权利要求1至12之一的光拾取装置，其中色差校正透镜设计成当在色差校正透镜上的入射光的高度为hi，并且通过该色差校正透镜出来的光的高度为ho时，满足：0.95≤ho/hi≤1.05。

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