CN1276418C - 光学扫描设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学扫描设备，其用于以第一和第二辐射束扫描第一和第二信息层。该设备包括一个辐射源和一个物镜组。该透镜组包括一个包含第一物镜(61)和第二物镜(62)的双重透镜系统(61、62)，而第一物镜的横截面具有第一直径(d1)，第二物镜的横截面具有更小的第二直径(d2)。将第一和第二透镜设置为用于把第一辐射束转变为具有第一数值孔径的第一聚焦辐射束。该物镜组进一步包括第三物镜(63)，其用于将第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径的第二聚焦辐射束。该第二和第三物镜集成为一个主体(64)。

Description

光学扫描设备
技术领域
本发明涉及一种光学扫描设备，该设备用于以第一辐射束扫描第一光学记录载体中的第一信息层，并以第二辐射束扫描第二光学记录载体中的第二信息层，该设备包括用于提供所述第一和第二辐射束的辐射源以及一个物镜组，该物镜组包括：(1)包含第一物镜和第二物镜的双重透镜系统，其中第一物镜的横截面具有第一直径，并且第二物镜的横截面具有更小的第二直径，将所述第一和第二物镜设置为用于把所述第一辐射束转变为具有第一数值孔径的第一聚焦辐射束，从而在所述第一信息层的位置形成第一扫描光点，以及(2)第三物镜，该物镜用于把所述第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径的第二聚焦辐射束，从而在所述第二信息层的位置形成第二扫描光点。
本发明还涉及一种物镜组，该物镜组用于将第一辐射束转变为具有第一数值孔径的第一聚焦辐射束，以及将第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径的第二聚焦辐射束，该物镜组包括：(1)包含第一物镜和第二物镜的双重透镜系统，其中第一物镜的横截面具有第一直径，并且第二物镜的横截面具有更小的第二直径，将所述第一和第二物镜设置为用于把所述第一辐射束转变为具有第一数值孔径的第一聚焦辐射束。以及(2)第三物镜，该物镜用于把所述第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径的第二聚焦辐射束。
背景技术
“扫描一个信息层”是指通过辐射束进行的扫描，该扫描用于：从信息层读取信息(“读取模式”)，在信息层中写入信息(“写入模式”)，和/或从信息层中擦除信息(“擦除模式”)。“信息密度”是指信息层每单位面积中所存储的信息量。它主要由该扫描设备在被扫描信息层上所形成的扫描光点的尺寸决定。通过减小扫描光点的尺寸可以提高信息密度。由于光点的尺寸尤其取决于形成该光点的辐射束的波长λ和数值孔径NA，所以可以通过增大NA和/或减小λ来减小扫描光点的尺寸。
传统的光学扫描设备经常遇到的是对于具有不同格式的光学记录载体的兼容性问题，这是由于透明层的厚度差异引起的，该不同格式例如所谓的DVD格式和所谓的DVR格式。在下文中，“第一模式”是指光学扫描设备用于扫描第一信息层的运行模式，扫描所利用的是具有第一数值孔径NA1的第一聚焦辐射束。该数值孔径NA1适用于扫描具有第一信息密度的第一类型的光学记录载体(例如所谓的DVR格式)。“第二模式”是指光学扫描装置用于扫描第二信息层的运行模式，扫描所利用的是具有第二数值孔径NA2的第二聚焦辐射束，该第二数值孔径NA2小于第一数值孔径NA1。该数值孔径NA2适用于扫描具有第二信息密度的第二类型的光学记录载体(例如所谓的DVD格式)。换句话说，第一模式是光学扫描设备用于扫描具有高信息密度的记录载体的运行模式，而第二模式是光学扫描设备用于扫描具有低信息密度的记录载体的运行模式。“自由工作距离”(即物镜与被扫描信息层之间的距离)在被扫描的记录载体具有不同格式时是一个关键的参数，这是因为当记录载体的透明层厚度增加时，而且当相同的物镜用于以第一和第二模式进行扫描并在相同的共轭距离上运行时，该自由工作距离减小，共轭距离即物体与透镜之间的距离。
换句话说，所述的兼容性问题就是要设计一种适用于以第一模式(例如DVR格式的盘)以及第二模式(例如DVD格式的盘)进行扫描的物镜组，其中在第一模式中可以利用相对较小的自由工作距离。一种解决兼容性问题的方案是提供具有两套独立的物镜的物镜组，一套用于以第一模式进行扫描，另一套用于以第二模式进行扫描。如对于空间、成本以及制造和操作的容易程度的关注一样，物镜组的设计变得极为重要。
日本专利申请No.2001-067700描述了一种光学扫描设备，正如在开始的段落中所描述的，其包括一个具有两套独立的物镜的物镜组。本说明书的附图1表示了这种已知的物镜组1，该物镜组用于以第一辐射束RB1(第一模式)扫描第一信息层IL1并且以第二辐射束RB2(第二模式)扫描第二信息层IL2。该已知的物镜组包括具有大直径的第一物镜2，具有较小直径的第二物镜3，和具有大直径的第三物镜4。将透镜2、3和4安装在一个支撑部件5上，从而使得透镜2和3沿光轴AA’对准，透镜4沿另一条光轴BB’对准。透镜2和3将辐射束RB1转变为信息层IL1上的第一扫描光点SS1，并且透镜4将辐射束RB2转变为信息层IL2上的第二扫描光点SS2。
JP 2001-067700中描述的设备的缺点是该物镜组包括了至少四个组成部件(三个透镜2、3和4以及一个支撑部件5)，由此使得该物镜组相对较大，这一点特别对于光学扫描设备中该物镜组的位置来说是有害的，使各个组成部件所占据空间的最小化一直是光学扫描设备的制造者所关心的。
JP 2001-067700中描述的设备的另一个缺点是该物镜组包括四个要被组装在一起的部件，由此使得该物镜组在制造时相对困难，特别是在各个部件相对于各自光轴的对准方面。由于小透镜4的小直径(典型地只有几个毫米)，还因为如果物镜和信息层之间出现倾斜会导致扫描光点中产生彗差，所以安装特别关键。由于该彗差负面影响了信息层的扫描，所以通常不希望产生这样的彗差。
而且，JP 2001-067700中描述的设备典型地需要将物镜组安装在用于控制第一和第二扫描光点位置的传动装置上，该位置相对于：(1)第一和第二信息层各自的位置(2)和/或所述被扫描的第一和第二信息层的轨道的位置。在组装过程中，必须将透镜2、3和4沿着各自的光轴进行调整。有两种方法来组装这两套独立的物镜：第一种方法在传动装置以外进行，而第二种方法在传动装置内部进行。然而，第一种方法需要利用一个附加部件来支撑第一、第二和第三物镜，因此使得物镜组相对比较昂贵和体积比较大，这样不能节省空间。第二种方法的缺点在于：一旦物镜被组装在传动装置中并且在其中固定(即粘合)，那么由于测试原因物镜组的报废将导致传动装置的报废，这是不节省成本的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种如开始的段落中所描述的光学扫描设备，该光学扫描设备适用于以第一种和第二种模式运行，同时降低了制造成本。
利用如开始的段落中所描述的光学扫描设备就实现了该目的，根据本发明，在该光学扫描设备中的第二和第三物镜集成为一个主体。
该设备的优点在于该设备可以兼容扫描第一光学记录载体(例如所谓的DVR格式的盘)的第一信息层，和扫描第二光学记录载体(例如所谓的DVD格式的盘)的第二信息层，同时该设备节省成本并且易于组装，这是因为仅需要组装两个部分(第一物镜和主体)以形成物镜组。
该设备的另一个优点在于：在将该物镜组安装到传动装置中之前，一旦第一物镜被组装在主体中，该透镜的光轴可以充分地与第二物镜的光轴对准。这样，制造者可以检查物镜组是否符合所需的技术要求，并且如果需要，则在将该物镜组安装在传动装置上之前，报废该物镜组。因此，该物镜组可以在该传动装置之外进行测试。所以物镜组的报废不需要报废传动装置，这一点比起已知的物镜组而言更加地节省成本。
这种设备的另一个优点在于允许更大的制造公差，特别对于彗差校正而言。在组装过程中，通过在主体中定位第一物镜，可以相对于第三物镜来调整双重透镜系统的光轴。如果使第三物镜相对于记录载体的正常方向定向而产生了彗差，那么在组装过程中可以使该双重透镜系统的光轴相对于正常方向倾斜地定位。这样，该双重透镜系统也产生了像差。然后可以使双重透镜系统所产生的彗差量与第三透镜所产生的彗差量相等。继而将该物镜组安装在传动装置中，并且该传动装置可以相对于正常方向来定向，从而可以使双重透镜系统和第三透镜所产生的彗差量补偿由光学记录载体的倾斜所产生的彗差量。当双重透镜系统与第三透镜产生相同量的彗差时，补偿该彗差所需的盘的倾斜对于两个系统而言是相同的。因此，所希望的彗差量(优选地，是最小量)由物镜组和光学记录载体的结合产生。
本设备的另一个优点在于其不需要对小透镜的处理，这是因为第二小物镜(其典型尺寸为几个毫米)与第三大物镜集成在一起了。
本设备的另一个优点在于可以使物镜组的尺寸比JP 2001-067700中已知的物镜组更小。
应该注意的是，在日本专利申请NO.09115170中公开了一种光学扫描设备，其包括由一个整体模制的部件形成的物镜组。本说明书的附图2表示该已知的物镜组。在图2中，物镜组10包括适用于扫描DVD格式盘13的信息层12的第一物镜11以及适用于扫描CD格式盘16的信息层15的第二物镜14。透镜11和14整体模制为一个单独的部件。然而，JP 09115170中已知的物镜组并不与具有较高信息密度的光学记录载体(例如DVR格式盘)兼容。
本发明的另一个目的是提供一种如开始的段落中所述的物镜组，该物镜组相对较小并且易于操作。
这个目的由物镜组实现，该物镜组用于将第一辐射束转变为具有第一数值孔径的第一会聚辐射束，以及将第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径的第二会聚辐射束，该物镜组包括：(1)包含第一物镜和第二物镜的双重透镜系统，其中第一物镜的横截面具有第一直径，并且第二物镜的横截面具有更小的第二直径，将所述第一和第二物镜设置为用于把所述第一辐射束转变为第一会聚辐射束。以及(2)第三物镜，该物镜用于把第二辐射束转变为第二会聚辐射束，根据本发明，其中第二和第三物镜集成为一个主体。
附图说明
本发明的目的、优点和特征通过本发明以下的更加详细的描述将变得更加清晰，正如相关的附图中所示的，在其中：
图1表示已知的物镜组，
图2表示已知的物镜组，
图3A和3B表示根据本发明的光学扫描设备，在两种不同运行模式下的情况，
图4表示将图3中的物镜组组装后的一个实施例，
图5表示分解后的图4中的物镜组，以及
图6表示将图4中的物镜组组装后的可选实施例。
具体实施方式
图3A表示根据本发明的光学扫描设备20，该设备适用于以第一辐射束23扫描第一光学记录载体22的第一信息层21。图3B表示同一个光学扫描设备20，该设备适用于以第二辐射束26扫描第二光学记录载体25的第二信息层24。如下所述，图3A和3B分别对应于第一模式和第二模式。
在下文中，第一模式是指光学扫描设备20的一种运行模式，用于以具有第一数值孔径NA1的辐射束扫描信息层21。该数值孔径NA1适用于扫描具有第一信息密度的第一类型光学记录载体(例如所谓的DVR格式)。第二模式是指光学扫描设备20的一种运行模式，用于以具有比数值孔径NA1小的第二数值孔径NA2的辐射束24扫描信息层24。该数值孔径NA2适用于扫描具有第二信息密度的第二类型光学记录载体(例如所谓的DVD格式)，第二信息密度小于第一信息密度。换句话说，第一模式对应于扫描具有高信息密度的记录载体的模式，而第二模式对应于扫描具有低信息密度的记录载体的模式。
例如，如果光学记录载体22是所谓的DVR格式，那么对于读取模式和写入模式而言，数值孔径NA1都约等于0.85。例如，如果光学记录载体25是所谓的DVD格式，那么数值孔径NA2对于读取模式而言约等于0.60，而对于写入模式而言约等于0.65。
参照图3A，记录载体22包括透明层27，在该透明层的一侧设置了信息层21。信息层21背向透明层27的侧面受到保护层保护避免环境影响。该透明层27作为记录载体22的基底为信息层21提供机械支撑。可选择地，该透明层27可以仅具有保护信息层21的功能，而机械支撑由信息层21另一侧的层提供，例如通过与信息层21相连的保护层或者附加信息层和透明层来提供。信息层21是记录载体22包含轨道的表面。轨道是一条路径，聚焦辐射束沿该路径而行，在该路径上设置了表示信息的光学可读标记。该标记可能是例如坑或者平台的形式，且与周围的反射系数或者磁化方向不同。仅仅作为举例，如果光学记录载体22是DVR格式的盘，那么透明层27的厚度约为0.1mm。
同样地，参照图3B，第二类型记录载体25包括透明层28，在该透明层的一侧设置了信息层24。该透明层28的厚度大于第一类型光学记录载体22的透明层27的厚度。仅仅作为举例，如果光学记录载体45是DVD格式的盘，那么透明层46的厚度约为0.6mm。
如图3A和3B所示，光学扫描设备20包括辐射源30和具有光轴32的物镜组31。该设备20还包括分束器33、准直透镜34、检测系统35、伺服系统36、聚焦传动装置37、径向传动装置38、以及用于误差校正的信息处理单元39。
辐射源30被设置为用于为扫描第一载体22的信息层21提供辐射束23，以及为扫描第二载体25的信息层24提供辐射束26。优选地，该辐射源30至少包括第一半导体激光器，该激光器发出第一选定波长λ1的辐射束23，以及第二半导体激光器，该激光器发出第二选定波长λ2的辐射束26。仅作为举例，如果第一载体22是DVR格式的盘，那么波长λ1优选等于405nm，如果第二载体25是DVD格式的盘，那么波长λ2优选等于660nm。
分束器33被设置为用于将辐射束23和26反射到准直透镜34。优选地，分束器28由相对于光轴32倾斜的平行平面板形成。
准直透镜34被设置为用于分别将辐射束23和26转变为第一准直辐射束40和第二准直辐射束55。
物镜组31将辐射束40转变为具有第一数值孔径NA1的第一聚焦辐射束41，从而在第一信息层21的位置形成第一扫描光点42，并且将辐射束55转变为具有第二数值孔径NA2的第二聚焦辐射束43，从而在第二信息层24的位置形成第二扫描光点44。在下文中，将更加详细地描述该物镜组31。
当该光学扫描设备20以第一模式运行时，正向的聚焦辐射束41在信息层21上反射，因此形成一个反向的发散辐射束46，该辐射束沿着正向的聚焦辐射束41的光路返回。物镜组31将反向辐射束46转变为第一准直反向辐射束47，该辐射束穿过准直透镜34。
分束器33通过将至少部分反向辐射束47透射到检测系统35，从而使正向辐射束23与反向辐射束47分离
同样地，当该光学扫描设备20以第二模式运行时，正向的聚焦辐射束43在信息层24上反射，因此形成一个反射后的反向的发散辐射束50，该辐射束沿着正向的聚焦辐射束43的光路返回。物镜组31将反向辐射束50转变为反向准直辐射束51。最后，分束器33通过将至少部分反向辐射束51透射到检测系统35，从而使正向辐射束26与反向辐射束51分离。
检测系统35被设置为用于捕捉反向辐射束47、51，并且将其转变为一个或多个电信号。该信号中的一个是信息信号Idata，Idata的值代表从信息层21、24中扫描到的信息。信息处理单元39处理该信息信号Idata用于对从信息层21、24中提取的信息进行误差校正。检测系统35中的其他信号是聚焦误差信号Ifocus和径向寻轨误差信号Iradial。信号Ifocus代表沿光轴33在扫描光点42、44与信息层21、24之间在高度上的轴向差；该信号用于将扫描光点聚焦准确地保持在信息层上(如下文所述)。该信号Ifocus由常用的“像散方法”形成，该方法特别记载于G.Bouwhuis、J.Braat、A.Huijser等人的《光盘系统原理》(“Principles of Optical Disk system”)，第75-80页(Adam Hilger1985)(ISBN 0-85274-785-3)中。信号Iradial代表在信息层21、24的平面中，扫描光点42、44与该扫描光点在该信息层上所遵循的轨道的中心之间的距离；该信号用于将扫描光点42、44保持在信息层21、24的轨道上(如下文所述)。该信号Iradial由常用的“径向推挽式方法”形成，该方法特别是从所述的G.Bouwhuis等人的书，第70-73页中获知的。
伺服系统36被设置为用于响应信号Ifocus和信号Iradial，提供传动装置控制信号Icontrol，该信号分别用于控制聚焦传动装置37和径向传动装置38。聚焦传动装置37沿光轴32控制物镜组31的位置，从而控制扫描光点42和44的实际位置，使它们分别与信息层21和24的平面大体上相一致。径向传动装置38控制物镜组31在垂直于光轴32的方向上的位置，从而控制扫描光点42和44的径向位置，使它们分别与信息层21和24上的被遵循的轨道的中心线大体上相一致。
物镜组31以该技术领域中已知的方法安装在传动装置中，例如，通过使用如JP 2001067700所述的旋转传动装置或者使用两个如JP09115170所述的棱镜或者分色镜。
现在将更加详细地描述物镜组31。图4表示图3中所示的物镜组31的一个实施例。物镜组31A包括：(1)包括第一物镜61和第二物镜62的双重透镜系统，和(2)第三物镜63。
从WO 00/38182中可以获知用于扫描DVR格式的盘和DVD格式的盘的双重透镜系统的结构。该已知结构具有一条光轴而且包括两个物镜，每个物镜具有一个光轴，这些光轴都与双重透镜系统的光轴对准。这两个透镜沿双重透镜系统的光轴分开了一段可调的距离，从而当从DVR格式的盘转换为DVD格式的盘时所产生的球差得到了补偿，两种格式的盘在透明层厚度上有差异。应该注意的是，在WO 00/38182中的双重透镜系统具有如下缺点：当扫描光点从DVR格式的盘的信息层上转换到DVD格式的盘的信息层上时，需要一个附加的传动装置来调整双重透镜系统中透镜间的距离。这个附加的传动装置使得该系统更加复杂，因此难于制造。
透镜61和62都具有与双重透镜系统的参考光轴AA’对准的光轴。
透镜61具有入射表面61A和出射表面61B；它还具有直径为第一直径d1的圆形横截面S1。透镜62具有入射表面62A和出射表面62B；它还具有其直径为小于直径d1的第二直径d2的圆形横截面S2。同样地，透镜63具有其直径为第三直径d3的圆形横截面S3。在本说明书中，透镜的“直径”对应于透镜的光学有效直径，即在该直径内透镜根据其特定属性使入射光束变形。仅仅作为举例，如果记录载体22是DVR格式的盘，那么直径d1大约为3mm并且直径d2大约为1.4mm。如果记录载体25是DVD格式的盘，那么直径d 3大约为3.6mm。
根据本发明，物镜62和63集成为一个主体64。例如，可以通过利用透镜制造领域中常用的注模处理来形成该主体64。仅仅作为举例，如图4所示，主体64并且因此透镜62和63都由相同的塑料材料制成，而透镜61由玻璃制成，在其上部具有非球面聚合物层。在本例中，图4所示的物镜61是平面-非球面部件。该物镜61在光轴上的厚度为2.819mm以及入瞳直径为3.0mm。该物镜体由FK5 Schott玻璃制成，该玻璃对于405nm波长的折射率为1.4989。朝向准直透镜的透镜体凸表面的半径为2.07mm。物镜61面向物镜62的表面是平的。玻璃体上部的丙烯薄层实现了该非球面的形状。该涂层的折射率为1.5987。该涂层在光轴上的厚度是0.019mm。该表面的旋转对称形状可以由以下公式描述：
                 z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示该表面在光轴方向上的位置，单位为毫米，r表示到光轴的距离，单位为毫米，Bk表示r的kth次方的系数。系数B2到B16的值分别为0.26447094、0.0088460392、0.00014902273、0.0014305415、-0.0015440542、0.00082680417、-0.00023319199、0.0000025911741。物镜62由COC(Topas)制成而且是平面-非球面的。COC的折射率为1.5499。该物镜62在光轴上的厚度为0.9mm以及光束入瞳直径为1.352mm。物镜62面向盘的表面是平的。该表面的旋转对称形状可以由以下公式描述：
                  z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示该表面在光轴方向上的位置，单位为毫米，r表示到光轴的距离，单位为毫米，Bk表示r的kth次方的系数。系数B2到B16的值分别为0.60369741、0.22447301、0.029061701、0.33507029、-1.1373531、3.5133805、-5.6443868、3.1481201。自由工作距离，即物镜62和盘之间的距离为0.15mm。该盘有一个厚度为0.1mm的遮盖层，该遮盖层由折射率为1.6223的聚碳酸酯制成。
物镜63也由COC制成而且是双-非球面的。COC对于660nm波长的折射率为1.5309。该物镜63在光轴上的厚度为2.194mm并且光束入瞳直径为3.3mm。物镜63表面的旋转对称形状可以由以下公式描述：
                 z(r)＝B2r2+B4r4+B6r6+.....其中z表示该表面在光轴方向上的位置，单位为毫米，r表示到光轴的距离，单位为毫米，Bk表示r的kth次方的系数。对于面向准直透镜的表面来说，系数B2到B16的值分别为0.30688174、0.012537039、7.46112311×10-5、0.00034483975、6.5753831×10-5、-0.00010465506、2.3627344×10-5、-1.2396363×10-6。对于面向盘的表面来说，系数B2到B16分别为-0.1114228、0.02852619、-0.0046668186、-0.0036752428、0.0063619581、-0.007503492、0.0046641069、-0.0010757204。自由工作距离为0.990mm。该盘有一个厚度为0.6mm的遮盖层，该遮盖层由对于660nm波长的光折射率为1.5796的聚碳酸酯制成。
一旦将透镜61安装在主体64中，由透镜61和62形成的双重透镜系统将第一辐射束40转变为具有第一数值孔径NA1的第一聚焦辐射束41，从而在信息层21的位置形成扫描光点42。透镜63将第二辐射束55转变为具有更小的第二数值孔径NA2的第二聚焦辐射束43，从而在第二信息层24的位置形成第二扫描光点44。透镜63具有入射表面63A和出射表面63B；它还具有光轴BB’。
物镜组31的优点，除了上面提到的那些之外，还在于：光轴AA’和BB’之间的间距相对于已知物镜组中的该间距得到了减小，这是因为(1)主体和一套物镜的集成使得该物镜组更小，以及(2)该集成主体并不需要附加的部件用以支撑第一、第二和第三物镜。这一点与已知物镜组相比是有利的，在已知的物镜组中，需要将两套独立的物镜安装在一个附加的主体上。
现在对图4所示的物镜组的组装进行描述。
图5表示分解后的图4的物镜组31，其中第一透镜61具有光轴CC’，并且第二透镜62具有作为该双重透镜系统参考光轴的光轴，该参考光轴为AA’。
第一，通过已知的技术来测量由主体64的透镜63产生的彗差。
第二，将透镜61安装在主体64中使得光轴CC’、AA’和BB’相对准从而满足预定的技术要求。同时，测量由透镜61和62形成的双重透镜系统所产生的彗差量。这样，定位透镜61从而使得双重透镜系统与透镜63产生相等的彗差量。
第三，调整透镜61和62之间的距离从而使得双重透镜系统射出的辐射束具有固定的球差值。例如，该固定的值可以补偿由光学记录载体所产生的球差量。值得注意的是，在使多个表面非球面化时，例如使第一物镜或者第二物镜的出射表面如所示地发生非球面弯曲时，例如B.H.W.Hendriks和P.G.J.M.Nuyens的文章“用于光学记录的远场大数值孔径物镜的设计与制造”(“Designs and manufacturingof far-field high NA objective lenses for opticalrecording”)，413-414，SPIE 3749(1999)中所示的，就能够改善物镜的光学属性。
第四，将透镜61固定(例如粘合)到主体64。
应该注意的是，在将物镜组31安装到传动装置中之前进行测量，这样做具有以下优点：可以预先检查该物镜组，如果有必要，能够在组装之前使之报废。由于已经组装(粘合)的物镜组还没有安装在传动装置中，使该物镜组报废不需要报废传动装置，所以可以节省成本。
应该理解的是，在不偏离附加的权利说明书中限定的本发明的范围的情况下，对于上述的实施例可以进行大量的变化和修改。
图6表示图4所示的物镜组31的可选择实施例31’。如图6所示，将该物镜组31’设置为使得透镜62’的出射表面62B’和透镜63’的出射表面63B’位于两个不同的平面中。第二实施例的优点在于可以选择出射表面62B’的位置，从而使得不需要将物镜组31’的位置沿光轴改变就可以使扫描光点42和44分别保持聚焦于信息层21和24。
在光学扫描设备的可选择实施例中，可以使用具有不同于上述辐射束的波长和数值孔径的辐射束。例如，所形成的光学扫描设备可以适用于扫描诸如，DVD格式的盘和CD格式的盘，或者DVR格式的盘和CD格式的盘。
在光学扫描设备的可选择实施例中，还可以将第三物镜设置为用于兼容CD格式的盘和DVD格式的盘。例如，可以通过增加一个如欧洲专利申请NO.0.865.037所述的非周期性相位结构或者一个如2000年光学设计与制造国际会议(2000 International Conference onOptical Design and Fabrication)的会议录(参见K.Maruyama和R.Ogawa的《DVD/VCD可兼容衍射透镜的概念的背景》(Background ofConception of DVD/VCD compatible diffractive lens)，第93-96页，日本光学协会(Optical Society of Japan)(2000))所述的光栅结构来实现该兼容性。
在光学扫描设备的另一个可选择实施例中，光学扫描设备可以是能够进行同时多轨道扫描的类型。这会提高读取模式中的数据率，例如在US 4,449,212中所述的那样。

Claims (6)

1.一种光学扫描设备(20)，用于以第一辐射束(23)扫描第一光学记录载体(22)的第一信息层(21)，并以第二辐射束(26)扫描第二光学记录载体(25)的第二信息层(24)，该设备包括用于提供所述第一和第二辐射束的辐射源(30)以及一个物镜组(31)，该物镜组包括：
包含第一物镜(61)和第二物镜(62)的双重透镜系统(61、62)，其中第一物镜的第一横截面(S1)具有第一直径(d1)，并且第二物镜的第二横截面(S2)具有更小的第二直径(d2)，将所述第一和第二物镜设置为用于把所述第一辐射束转变为具有第一数值孔径(NA1)的第一聚焦辐射束(41)，从而在所述第一信息层的位置形成第一扫描光点(42)，以及
第三物镜(63)，该物镜用于把所述第二辐射束转变为具有更小的第二数值孔径(NA2)的第二聚焦辐射束(43)，从而在所述第二信息层的位置形成第二扫描光点(44)，
其特征在于所述的第二和第三物镜集成为一个主体(64)。
2.如权利要求1所述的光学扫描设备(20)，其中所述第二和第三物镜(62、63)中的每一个都具有面向被扫描信息层的位置的出射表面(62B、63B)，并且其中所述第二物镜(62)的出射表面(62B)与所述第三物镜(63)的出射表面(63B)位于同一个平面内。
3.如权利要求1所述的光学扫描设备(20)，其中所述第二和第三物镜(62、63)中的每一个都具有面向被扫描信息层的位置的出射表面(62B、63B)，并且其中所述第二物镜(62)的出射表面(62B)与所述第三物镜(63)的出射表面(63B)在不同的平面内。
4.如权利要求1所述的光学扫描设备(20)，还包括被设置用于提供聚焦误差信号(Ifocus)和/或径向寻轨误差信号(Iradial)的检测系统(35)、伺服系统(36)和响应所述聚焦误差信号和/或所述径向寻轨误差信号的传动装置(37、38)，其用于控制所述第一和第二扫描光点(42、44)相对于所述第一和第二信息层(21、24)和/或要被扫描的所述第一和第二信息层轨道各自的位置的位置。
5.如权利要求1所述的光学扫描设备(20)，还包括用于对从所述第一或第二信息层中提取的信息进行误差校正的信息处理单元(39)。
6.一种物镜组(31)，用于将第一辐射束(40)转变为具有第一数值孔径(NA1)的第一会聚辐射束(41)，并将第二辐射束(55)转变为具有更小的第二数值孔径(NA2)的第二会聚辐射束(43)，该物镜组包括：
包含第一物镜(61)和第二物镜(62)的双重透镜系统(61、62)，其中第一物镜的第一横截面(S1)具有第一直径(d1)，第二物镜的第二横截面(S2)具有更小的第二直径(d2)，将所述第一和第二物镜设置为用于把所述第一辐射束转变为所述第一会聚辐射束，以及
第三物镜(63)，用于把所述第二辐射束转变为所述第二会聚辐射束，
其特征在于，所述第二和第三物镜集成为一个主体(64)。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI346952B (en) 2003-07-07 2011-08-11 Panasonic Corp Objective lens, optical pick-up device, and optical disk device
JP4507536B2 (ja) * 2003-09-04 2010-07-21 パナソニック株式会社 光ピックアップ装置
US20090268586A1 (en) * 2005-10-04 2009-10-29 Kazuhiro Wada Objective Lens Unit and Optical Pickup Apparatus
WO2008111380A1 (ja) * 2007-03-15 2008-09-18 Konica Minolta Opto, Inc. 光ピックアップ装置用の光学素子及び光ピックアップ装置
WO2008117640A1 (ja) * 2007-03-27 2008-10-02 Konica Minolta Opto, Inc. 光ピックアップ装置用のレンズユニット及び光ピックアップ装置
JPWO2008117587A1 (ja) * 2007-03-28 2010-07-15 コニカミノルタオプト株式会社 光ピックアップ装置用の光学素子及び光ピックアップ装置
WO2008120594A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Konica Minolta Opto, Inc. 光ピックアップ装置用のレンズユニット及び光ピックアップ装置
JP4342568B2 (ja) * 2007-04-13 2009-10-14 三洋電機株式会社 光ピックアップ装置および光ディスク装置
JP4905278B2 (ja) * 2007-07-19 2012-03-28 ソニー株式会社 光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0963083A (ja) * 1995-08-22 1997-03-07 Toshiba Corp 対物レンズ駆動装置
JP3336829B2 (ja) * 1995-10-18 2002-10-21 セイコーエプソン株式会社 複合対物レンズ
JPH09230111A (ja) * 1996-02-21 1997-09-05 Sharp Corp 一体成形レンズおよびそれを有するピックアップ、レンズを成形する金型、およびピックアップの調整方法
JPH09306012A (ja) * 1996-05-17 1997-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 対物レンズ
JPH10275356A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Mitsumi Electric Co Ltd 光学ヘッド用レンズ
JP2000090472A (ja) * 1998-09-11 2000-03-31 Ricoh Co Ltd 光ピックアップヘッド
JP2001067700A (ja) * 1999-09-01 2001-03-16 Sony Corp 光学ヘッド及び光ディスクドライブ装置

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