CN1181833A - 物镜和采用该物镜的扫描设备 - Google Patents

Abstract

一种用于光学记录载体的扫描设备具有一个适合扫描不同厚度的记录载体(1,21)的物镜(7)。透镜包括外环部分(25)和在环形部分内部的中心部分(26)。只有透镜中心部分被用于形成透过第一厚度的第一基体(2)的焦点。针对第一基体的球面像差对中心部分进行了校正。透镜的环形部分和中心部分用于形成透过不同的、第二厚度的第二基体(2)的焦点。针对第二基体的球面像差,对环形部分进行了校正。

Description

物镜和采用该物镜的扫描设备

本发明涉及一种物镜，用于将透过第一厚度的第一透明层的辐射光束聚焦到第一个焦点和将透过不同的、第二厚度的第二透明层的辐射光束聚焦到第二个焦点上。本发明还涉及一种光学扫描设备，用于扫描具有第一信息面和第一厚度的第一透明层的第一类记录载体，以及扫描具有第二信息面和与第一厚度不同的第二厚度的第二透明层的第二类记录载体，该设备包括一个产生辐射光束的辐射源，以及一个物镜，用于将透过第一透明层的辐射光束会聚在第一信息层上的第一焦点及将透过第二透明层的辐射光束会聚在第二信息层上的第二焦点上。扫描包括写、读和(或)删除记录载体上的信息。

光学记录载体的透明层通常具有保护信息层以免受环境影响及向记录载体提供机械支撑的功能，亦即起着信息层基底的作用。透明层厚度是在所希望的记录载体硬度和用于扫描信息层的辐射光束的数值孔径之间折衷的结果。对一种新型的记录载体而言，如果增加数值孔径以增加信息层的存储密度，常常有必要减少透明层的厚度以便减少盘片倾斜对辐射光束质量的影响。结果，市场上将会有不同类型的记录载体，它们有着不同的透明层厚度。兼容的记录播放器应该能扫描不同类型的记录载体，不管透明层是什么厚度。

被辐射光束透过以扫描信息层的透明层，在辐射光束中引入了所谓球面像差。在物镜中对球面像差进行补偿，使焦点附近的辐射光束基本上没有球面像差。如果补偿了透明层第一厚度的物镜被用于扫描具有不同的第二厚度的透明层的记录载体，聚焦质量将因球面像差补偿不足或补偿过度而变坏。

尚未预先发布的国际专利申请IB96/00182叙述了一种用于扫描第一和第二类光学记录载体的设备。该设备使用了一种物镜，被设计用来将透过第一透明层的辐射光束会聚在第一信息层的最佳焦点上。而在扫描第二类记录载体时，物镜在第二记录层上形成一个近轴焦点。光束的最佳焦点是光轴上亮度最高的点。光束的近轴焦点是光轴上光束的近轴光线向其会聚的点。记录载体上发射回来的辐射用一个辐射感应检测系统来检测。在扫描第一类记录载体时，检测系统利用了反射光束中的所有辐射。在扫描第二类记录载体时，检测系统只检测从辐射光束截面的中心区域来的辐射。由于物镜并未设计用来会聚透过第二透明层的辐射光束，在经过第二透明层的路径中，辐射光束将引入未经校正的球面像差。通过使检测仅限于光束中心的光线，将会降低光束的外围环形区域中高度象差的光线对检测系统输出信号的影响。

根据本发明，物镜将辐射光束会聚在一个最佳焦点上，物镜的外围环形部分在辐射光束中引入了第一球面像差，补偿透过第一厚度的第一透明层的辐射光束的路径，环形部分内的中心部分在辐射光束中引入了第二球面像差，补偿透过不同的、第二厚度的第二透明层的辐射光束的路径。通常，环形部分和中心部分是同轴的；两部分可以是相邻的，也可以被一个环状的中间区域隔开。

在物镜会聚透过第二透明层的辐射光束时，光束透过中心部分的光线形成了一个第二焦点，这些光线在经过第二透明层时所引起的球面像差已被校正。在物镜会聚经过第一透明层的辐射光束时，透过环形部分和中心部分的接合部的光束形成第一焦点。在那种情况下，只对经过环形部分的光线进行经过第一透明层时引起的球面像差的校正，对经过中心部分的光线进行经过第二透明层时引起的球面像差的校正。本发明基于这种考虑，即与针对环形部分校正的透明层厚度不同的透明层厚度而言，对物镜中心部分的校正对第一焦点质量的影响比较小。

注意到欧洲专利申请nr.0610055公开了一种与全息图或光栅结合在一起的物镜。在物镜的全部区域内，对经第一透明层厚度至第一焦点的辐射路径进行校正。光栅将进来的辐射光束中心区域中的辐射分散为子束，经过透镜折射后，针对朝着第二焦点的第二透明层厚度的路径进行校正。物镜和光栅将入射的辐射光束会聚为出射光束，该光束由两个不同聚散度的子束组成。由此，物镜与光栅的结合形成两个最佳的焦点。相反，根据本发明的物镜将辐射光束会聚成具有单一聚散度的光束并形成单一的最佳焦点。当根据本发明的物镜是折射型、反射型、或折反射型时，它将入射辐射光束的几乎所有能量都传递到第一焦点上，而不是将部分能量分散到形成第二焦点的子束中。短语“辐射光束的几乎所有能量”意味着只略去了由一种媒质到另一种媒质分界面上的反射、媒质内部的吸收以及透镜的不透明部分引起的正常损失。

权利要求2、3、4中给出了物镜的特定实施方案。

本发明的另一个方面涉及一种采用根据本发明的物镜的光学扫描设备。该扫描设备适合扫描具有第一信息面和第一厚度的第一透明层的第一类记录载体以及扫描具有第二信息面和与第一厚度不同的第二厚度的第二透明层的第二类记录载体。扫描设备包括一个产生辐射光束的辐射源和一个将透过其中一个透明层的辐射光束会聚到单个最佳焦点上的物镜，其中物镜的外环部分引入了补偿经过第一透明层的辐射光束路径的第一球面像差，环形部分内部的中心区域引入了补偿经过第二透明层的辐射光束路径的第二球面像差。

在扫描第二类记录载体时，针对记录载体透明层的厚度，对通过中心部分的这部分光束进行了很好的校正。在扫描第二类的记录载体时，反射光束的中心光线的这种改善的校正，使得检测系统的输出信号的质量有所提高。本发明基于这种考虑，即在扫描第一类记录载体时，物镜中心部分针对不同于现在正在扫描的层的透明层厚度的校正作用，对检测系统的输出信号的影响可以忽略。

接下来将通过实例并结合附图，对本发明进行更详细的说明，这些附图为：

图1A表示一个根据本发明的扫描第一类记录载体的扫描设备。

图1B表示一个第二类记录载体。

图2A表示一个根据本发明的物镜沿其光轴的视图。

图2B表示一个根据本发明的带有不透明环的物镜。

图3A是物镜的第一实施方案的剖面图。

图3B是物镜的第三实施方案的剖面图。

图4表示扫描设备的检测系统。

图1A是一个用于扫描光学记录载体1的设备。该记录载体包括透明层2，其中一面上有信息层3。信息层背离透明层的一面受保护层4保护，以免受环境的影响。透明层2起着记录载体的基体的作用，向信息层提供机械支撑。或者，透明层可以只有保护信息层的功能，而机械支撑则由信息层另外一面上的层提供，例如由保护层4或由另一个透明层及与信息层3相连的信息层提供。信息能够以分布在信息层3中的基本平行的、同轴的或螺旋形轨道中可光检的标记的形式储存在记录载体中，图中并未示出。这些标记可以是任何的光可读的形式，如反射系数或磁化方向与其周围不同的凹坑、区域，或者是这些形式的组合。

扫描设备包括辐射源5，例如半导体激光器，发出发散的辐射光束6。分光镜12，例如一个半透明的平板，将辐射朝准直仪透镜7，反射，所形成的准直光束投射到单焦点的物镜7上。准直仪透镜和物镜可组合为单个物镜。这个具有光轴8的准直仪-物镜组合7’-7将反射光束6转换为具有单一的聚散度的会聚光束9，该光束在信息层3上形成焦点10。尽管图中的物镜表现为一个单透镜元件，它也可以包括一个在传输或反射过程中起作用的全息图，或用于从携带辐射光束的波导耦合出辐射的光栅。被信息层3反射并形成反射束11的会聚束9的辐射，在朝向会聚束9的光路上返回。在物镜7和准直仪透镜7’后，分光镜12通过传输至少部分朝向检测系统14的反射光束，将向前的和反射的光束进行分离。检测系统捕获辐射并将其转换为一个或多个电信号。其中一个信号是信息信号15，它的值代表了从信息层3读取的信息。另一个信号是焦点误差信号16，它的值代表了焦点10和信息层3之间的轴向高度差。焦点误差信号被用作焦点伺服控制器17的输入信号，控制器控制物镜7的轴向位置，从而控制焦点10的轴向位置，使焦点与信息层3的平面基本一致。这部分用于产生焦点误差的检测系统，叫做焦点误差检测系统，它包括一个或多个辐射敏感探测元件和一个处理这些探测元件的输出信号的电路。用于物镜定位的焦点伺服系统包括焦点误差检测系统、焦点伺服控制器及移动物镜的调节器。

图2A是物镜7沿其光轴的视图。该透镜包括环形外围部分25和环形部分内的中心部分26。中心部分和环形外围部分可以有如图所示的公共界线27，或者被中间的环所隔开。

物镜7被设计用来在信息层3上形成最佳焦点，即Strehl比例接近1的焦点。由于这个原因，针对会聚束9通过记录载体1的透明层2上时所引起的球面像差，对物镜7进行了校正。靠近焦点10的会聚束的波阵面基本是球面形的。图1B表示另一类具有信息层23和厚度与透明层2厚度不同的透明层22的记录载体21。当信息层23被轴向安置在非最佳焦点位置但接近或正好在会聚束9的近轴焦点位置上时，可利用会聚束9正确地扫描信息层23。

当信息层23位于远离近轴焦点的轴向位置时，焦点光斑的质量急剧下降，导致检测系统14中产生的信号质量降低。在近轴焦点周围很小的范围内，在孔径的中心部分，象散的会聚束波阵面基本上是球面形的。焦点包括一个由孔径中心部分的光线产生的小的高亮度中心区域、以及该小区域周围由中心部分外的光线引起的低亮度的大区域。焦点中心区域的质量足以顺利扫描信息层23，同时能够使外部区域不影响扫描。

在扫描具有近轴焦点的记录载体21的信息层23时，波阵面的中心部分比较平，但波阵面的外围部分则严重偏离。这种偏离改变了边缘光线的方向，有可能在检测之前截断边缘的光线，由此消除检测系统产生的信号中大部分未经补偿的球面像差的干扰影响。

中心部分和环形部分的大小依赖于物镜7的数值孔径、透明层2和22各自的第一、第二厚度的差以及它们的折射率。中心部分的最佳尺寸及其容差的确定在国际专利申请IB96/00182中已有说明，特别是在解释该专利的方程(1)和给出优选实施方案的方程(2b)的段落中。作为一个例子，设计了一种设备，以便用波长λ＝635nm、NA₀＝0.60的辐射光束扫描透明层厚度为0.6mm的第一类记录载体，NA₀是整个辐射光束9的数值孔径。该设备必须也能扫描透明层厚度为1.2mm(Δd＝0.6mm)、折射率为1.58、最小细节形状为p＝1.6μm轨道凹坑的第二类记录载体。最佳NA_c值，即中心部分的数值孔径，是0.33。由于NA_c比NA₀的值等于0.33/0.6＝0.55，中心部分26的直径也等于物镜位置处辐射光束11的整个截面直径的0.55倍。一方面由于球面像差的随孔径增大而增加光斑尺寸的反作用，另一方面由于随数值孔径增大而降低光斑尺寸的散射作用，值NA_c和中心部分尺寸的容差都比较大。对性能较低的设备而言，容差为±25％，而对性能较高的设备而言，容差最好等于±10％。

图3A表示根据本发明方法的物镜7的一个实施方案，该物镜设计用于将NA为0.6的准直光束经过聚碳酸酯(PC)制成的厚度为0.6mm、在设计波长650nm处折射率为1.58的透明层2会聚到焦点上。该物镜包括一个球面-平面玻璃体28和一个折射率为1.566的Diacryl透明层29，给透镜的环形部分和中心部分加上一个非球面的外表面30。可采用复制技术将透明层加在玻璃体28上，这项技术可从欧洲专利nr.0156430得知。内径为1.089mm的环形部分引入了一定的球面像差，用来补偿会聚辐射光束9经过0.6mm的PC透明层的路径。环形部分内的透镜中心部分，在辐射光束中引入了一个球面像差，以补偿经过1.2mm的PC透明层的路径。通过使中心部分和环形部分的有效焦距基本相等，可进一步提高物镜的质量，使得经过中心部分的辐射结构性地增强经过环形部分的辐射，共同形成第一焦点。通过选择中心部分的厚度使得第一焦点附近即透过0.6mm的层后的辐射光束的RMS波阵面偏离有一个最小值可改善透过0.6mm层的扫描。这就使中心部分中的平均波阵面偏离等于环形部分中的平均波阵面偏离。对于仅有第四级球面像差补偿、第2级焦点校正的中心部分而言，厚度校正所产生的波阵面校正为0.1λ量级。厚度校正折合成透镜材料的厚度，大约相当于0.2λ。厚度校正是一个附加手段，没有它，也能够透过0.6mm的层进行扫描。

透镜第一实施方案的数据为：

焦距                  3.30mm

光轴的厚度            1.85mm

透镜体28的折射系数    1.6991

光线直径              3.96mm

透镜体的曲率半径(R)   2.516mm

自由工作距离          1.82mm

层29的厚度变化        y＝0.00mm处，为24μm

                      y＝1.30mm处，为0.6μm

                      y＝1.98mm处，为44μm

环形部分25外表面30的形状由多项式 $\left(1\right)-----z=\underset{n=1}{\overset{n=5}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{2n}{y}^{2n}$ 给出，其中a2＝0.22111850，a4＝0.00406742，a6＝-0.00001517，a8＝-0.00000514，a10＝-0.00000348。环形部分25从y＝0.55×1.98＝1.089mm延伸到y＝1.98mm。

中心部分26的外表面30的形状由z+Δz给出，其中z由方程(1)给出，Δz则由 $\left(2\right)---\mathrm{\Δz}=0.63\×{10}^{-3}\left[\right[\frac{y}{y_{\max }}{]}^4-[\frac{y}{y_{\max }}{]}^2+0.16667]$

给出，其中y_max＝1.089mm。Δz项包括一个查涅克(Zernike)多项式，给出一个与该项在辐射光束中引入的球面像差相适应的焦点校正。多项式中的二次项是焦距的校正，而常数项则是厚度校正。

当在物镜的中心部分仅包括球面像差补偿时，信息层23的优先位置在透镜的近轴焦点处。当物镜不仅包括球面像差补偿而且也包括焦点校正时，信息层23的优选位置与朝着最佳焦点的近轴焦点有一短距离，以便使波阵面偏离减至最小。这个短短的距离大约为透过中心部分26的光束的两个焦深，该光束即数值孔径为NA_c的光束。焦深等于λ/[2(NA_c)²]。例如，当波长等于650nm且NA_c等于0.33时，这个短短的距离等于6μm。在此及以后，任何有关近轴焦点位置的参考都被认为是优选位置的参考。

一般来说，如果焦点误差信号16为零值，那么焦点正确地位于信息面上。在具有根据上面第一实施方案的物镜的扫描设备中，在调整焦点伺服系统使得第一信息层3上的第一焦点位于焦点误差信号的零交叉点上时，第二焦点通常并不是精确地位于焦点误差信号的零交叉点处的信息层23上。在扫描第二类记录载体时，这可以通过给焦点误差信号增加一个恒定的焦点偏置电压来纠正。通过调整物镜，可以克服偏置电压这一缺点，该电压依赖于被扫描的记录载体类型。此外，给物镜的中心部分加上焦点校正，中心部分的焦点校正不同于它在光束中引入的适合球面像差的校正。这个额外的焦点校正一定要使第二焦点位于焦点误差信号的零交叉点处的第二信息层上。这个额外焦点校正的幅度为物镜焦深的量级，即1μm量级，并可能依赖于焦点误差检测系统的几何结构。不再需要这个依赖于记录载体的附加焦点偏置电压。

根据本发明的包括上述额外焦点校正的物镜的第二实施方案，其截面类似于图3A所示的第一实施方案的截面并可用复制技术制造。环形部分外表面的形状与第一实施方案中的相同，并由上面的方程(1)和下面的方程直接给定的常数值给出。中心部分外表面的形状则由z+Δz’给出，在这里，z由方程(1)给出，而Δz’则由方程 $\left(3\right)---\mathrm{\Δ}{z}^{\text{'}}=0.63\×{10}^{-3}[{\left(\frac{y}{y_{\max }}\right)}^4-1.13{\left(\frac{y}{y_{\max }}\right)}^2+0.23]$ 给出。

根据本发明物镜的第三个实施方案，是一个例如由单种塑性材料利用注入模制制成的双非球面(biaspheric)透镜32。透镜材料为有机玻璃(PMMA)，在650nm的设计波长处其折射率为1.4885。

透镜的第三实施方案的数据为：

焦距          3.30mm

光轴的厚度    2.95mm

光学直径      3.96mm

自由工作距离  1.5mm

透镜的两个面是33、34，第一个朝着辐射源，第二个朝着记录载体1。透镜环形部分的表面形状由方程(1)中z的多项式给出，其中的常数值为：a2＝0.25317630，a4＝0.00671352，a6＝0.00045753，a8＝-0.00010526，a10＝0.00000860。环形部分从y＝1.089mm延伸至y＝1.98mm。中心部分表面33的形状由z+Δz给出，这里，z由方程(1)给出，常数由前一句给出，而Δz则由方程(2)给出，系数0.63则被0.73取代。

辐射光束宽度方向的表面形状34由方程(1)给出，其中的常数值为：a2＝-0.10009614，a4＝0.02163729，a6＝-0.00788082，a8＝0.00205921，a10＝-0.00023477。

根据本发明的物镜的第四实施方案是图3B中所示的透镜，其形状与面33、  34相同，但这里中心部分的形状并不是由z+Δz而是由z+Δz’给出的，其中Δz’由方程(3)给出，系数0.63则被0.73取代。该透镜的额外焦点校正与第二实施方案的相当。

当物镜7和准直仪透镜7’被组合成单个的光学元件时，显然根据本发明物镜的类似实施方案是可能的。尽管上面的实施方案有一个有限的共轭面，这个单个光学元件却有两个有限的共轭面。

如上所述，当扫描第二类记录载体时，在扫描之前辐射光束11边缘的光线必须被截断。辐射光束11中心区域的光线将适当地朝着检测系统14会聚，尽管由于有球面像差，辐射光束11边缘光线的角偏离有这么大，它们也不会被检测系统14所截断。然而，光束中心区域和边缘光线之间的中间区域中的光线仍然投射到检测系统上，尽管这些光线没有针对第一类记录载体进行适当的球面像差校正，因此，检测系统形成的检测信号的质量下降了。

这个问题可通过给扫描设备加上一个不透明的环来解决，这个环可安在物镜上。词“不透明”是指投射在环上的光不是沿着没有环时它所经过的路径，即光线不再照在检测系统上。这个环也解决了物镜的第二、第四实施方案中相同的额外焦点校正问题。因此，带有环的扫描设备在焦点伺服系统中不需要一个依赖于记录载体的附加偏置电压。

图2B表示一个带有这种不透明环的物镜系统35。环形部分36和中心部分37被中间的环隔开。环形部分和中心部分的形状可根据上述的第一或第三实施方案。环35的内圆最好位于图2A所示的透镜实施方案的分界线27处，其容差为环所在位置的辐射光束的整个截面半径的±10％。环的宽度依赖于检测系统14的几何结构。宽的环可有效地去除检测系统中不需要的光线，而小环则具有较高的辐射通量。两者折衷的结果，安置在前向和反射的辐射光束中的环的宽度，最好在上面提到的半径的5％到25％之间，以10％为最佳。

环可能有好几个实施方案。它可以包含一个或多个深的“V”型槽或斜坡，将投射在环上的光线折射到对检测系统几乎没有或根本没有影响的方向上去。环也可包含一系列当光栅使用的微小的浅坑或浅槽，使入射光衍射后离开正在前进的光束。这样的光栅可轻易地用于由玻璃制成、镜体的一面或两面覆盖着透明层的透镜和塑料透镜。环可以包含一个反射薄膜涂层，用来反射投射在环上的光。环也可包含一个吸收层如油墨，以吸收入射光。环可以包含2(2n+1)个等长度的部分，这里n＝0，1，2，…，这些部分交替为透明和不透明的。这样一种在前后通路上工作的环，对投射在环上的辐射来说是一个障碍，同时，与均一的不透明环相比，它具有让更多由记录载体衍射的高阶辐射通过的优点。

这些环中的每一个都可安置在具有一个有限共轭面或两个有限共轭面的物镜的任何一面上。环可以安在图1中的分光镜12上，使它不与激光器5的辐射光束相作用，而仅和反射的辐射光束11相作用。在使用半透明片作为图中所示的分光镜时，可以将环加在半透明片上对着检测系统14的一面。当环只是被安置在反射光束11中时，环最好比安置在透镜上的环要宽，最好为环所在位置的反射光束半径的55％到75％，容差为上述半径的±5％。在第一类记录载体倾斜时，这种安排方式可更加可靠地读取信息。

图4表示检测系统14的一个实施方案。检测系统包括一个具有四个辐射敏感探测元件39、40、41、42的四联探测器。投射在这些元件上的辐射光束11已经是象散的，例如通过图1所示的斜板12路径。根据这种称作象散的方法，这些探测元件的四个电子输出信号可用来形成焦点误差信号，这种方法可从US 4358200中得知。一方面，元件的尺寸应当足够大，以便在扫描第一类记录载体时捕获大部分的辐射光束。另一方面，这个尺寸又必须足够小，使得在扫描第二类记录载体时不会截断边缘的光线。折衷后的元件尺寸依赖于辐射的波长、检测系统一侧物镜的数值孔径NA_D以及在辐射光束11中引入的象散数量。检测系统平面的边长k最好在0.6倍到1.4倍k_opt的范围内，这里k及k_opt的最佳值由 $\left(4\right)---k_{\mathrm{opt}}=\frac{2(w_{22}+1.5)\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_D}$

给出。这里，w₂₂是在反射光束11中引入并在该光束的整个截面上测量并以波长单位表示的峰-谷象散波阵面变形。k的容差指出探测器的形状并不限于正方形，而是在容差范围内的矩形。光束11中引入的象散的数量是5λ。当NA_D等于0.1、波长等于650nm时，长度k最好在118μm和51μm之间，最佳值为85μm。

如果没有在辐射光束11中引入象散，检测系统尺寸k的优选范围的上限值由 $\left(5\right)---k_{\max }={16w}_{40}[\frac{{\mathrm{NA}}_1}{{\mathrm{NA}}_0}{]}^3\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_D}$

给出，这里w₄₀是在单次经过辐射光束11的最大直径即数值孔径NA0处的厚度差引起的球面像差，NA1是辐射光束9的环形部分内圆处的数值孔径。以波长为单位的项w₄₀由 $\left(6\right)---w_{40}=\frac{(n^2-1)}{{8n}^3}\frac{\mathrm{\Δd}}{\mathrm{\λ}}{\left({\mathrm{NA}}_0\right)}^4$

给出，这里n是透明层的折射率，Δd是层2和22之间的厚度差。k的优选范围的下限值是k_max的0.6倍。在没有不透明环且环形部分是从辐射光束直径的0.55倍至1倍的物镜实施方案中，NA₁/NA₀的值为0.55，检测系统的最大尺寸由k_max＝15λ/NA_D给出。有了上面的λ和NA_D值后，得到k_max＝98μm，下限为59μm。在环38为从辐射光束直径的0.55倍延伸至0.65倍的物镜实施方案中，NA₁/NA₀的值为0.65，检测系统的最大尺寸由k_max＝25λ/NA_D给出。有了上面的λ和NA_D值后，得到k_max＝162μm，下限为97μm。在使用不透明的环时，检测系统的较大允许尺寸是由中心部分到环形部分交界处的光环抑制引起的。

象散w₂₂的幅度最好使得1.4k_opt≤k_max。

已经开展了一系列的试验，以表明在该光学扫描设备中使用不同物镜时从检测系统得到的各种信号的质量。第一类记录载体的第一透明层2的厚度为0.6mm，第二类记录载体的第二透明层22的厚度为1.2mm。整个透镜的数值孔径为0.6。使用根据本发明的未经球面像差补偿的物镜和使用根据本发明的物镜在扫描第二类记录载体时，从四个探测元件37-40得到的信息信号的质量大致相同。这表明，在读第一类记录载体时，带有不同基体厚度球面像差补偿的物镜的中心部分，对信息信号的质量没有明显的影响。

在使用根据本发明的没有球面像差补偿的物镜来读第二类记录载体时，信息信号的抖动约为8％。在使用根据本发明的在中心部分带有球面像差补偿的物镜时，抖动被减少到6％。根据物镜的第二实施方案附加的额外焦点校正，将抖动减少至5％。当额外的焦点校正被不透明的环所替代时，抖动也为5％。值得注意的是，当给透镜系统的中心部分和环形部分都加上环时，也可取得这种有利的抖动减少，并对补偿透过第一透明层的辐射光束路径的球面像差进行校正。

焦点误差信号的质量高度依赖于检测系统附近的辐射光束11所形成的象散焦线的质量。在扫描第二类记录载体时，与使用未经校正的物镜相比，物镜的第一实施方案显著地改善了焦线的质量。改善的焦线质量增加了焦点伺服系统的捕捉范围，并允许使用较大的探测元件，由此，在读第二类记录载体时改善了检测。它还增加了检测系统14的定位容差。在使用未经校正的已知物镜的扫描设备中，检测系统的10μm定位误差导致2μm的焦点偏移。当在定位误差为10μm的相同设备中使用校正过的物镜时，焦点偏移小于0.2μm。

Claims (6)

1、一种将辐射光束会聚到单个最佳焦点上的物镜，该物镜的外环部分在辐射光束中引入了补偿辐射光束经过第一厚度的第一透明层路径的第一球面像差，环形部分内部的中心部分则在辐射光束中引入补偿辐射光束经过不同的、第二厚度的第二透明层路径的第二球面像差。

2、根据权利要求1的物镜，其中物镜中心部分和环形部分的有效焦距基本相同。

3、根据权利要求1的物镜，其中物镜中心部分的平均厚度使经过第一透明层的RMS波阵面偏离有最小值。

4、根据权利要求1的物镜，其中物镜包括一个不透明的中间环，安置在中心部分和环形部分之间。

5、一种光学扫描设备，用于扫描具有第一信息面和第一厚度的第一透明层的第一类记录载体，以及扫描具有第二信息面和与第一厚度不同的第二厚度的第二透明层的第二类记录载体，该设备包括一个辐射源，用于产生辐射光束，以及一个物镜，用于将透过其中一个透明层的辐射光束会聚到一个最佳焦点上，其中物镜的外环部分引入了补偿经过第一透明层的辐射光束路径的球面像差，环形部分内部的中心部分则引入了补偿经过第二透明层的辐射光束路径的球面像差。

6、根据权利要求5的光学扫描设备，其中该设备包括将辐射光束的最佳焦点基本定位在第一信息层上以及将辐射光束的近轴焦点基本定位在第二信息层上的装置。

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