CN1464984A - 物镜部件和采用该物镜部件的光拾取装置 - Google Patents

物镜部件和采用该物镜部件的光拾取装置 Download PDF

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Abstract

一种用于光拾取装置的物镜部件，由多个数值孔径(NA)不小于0.7的透镜组成。透镜(1)和(2)被固定在一圆柱形透镜座(3)内。以固定在该透镜座内的一个透镜(1)的位置为参照，设定除该一个透镜以外的透镜(2)的位置。

Description

物镜部件和采用该物镜部件的光拾取装置
技术领域
本发明涉及一种由多个透镜组成的物镜部件，可以有利地用作适合于对光记录介质进行信息信号的写入或读出的光拾取装置；一种用于制造该物镜部件的方法；一种采用该物镜部件的光拾取装置；以及一种采用该物镜部件的记录和/或再现设备。
背景技术
迄今为止，光记录介质，以光盘为例，已被用作信息信号的记录介质。光拾取装置用于将信息信号写到光记录介质上，或者从光记录介质读出信息信号。光拾取装置包括一半导体激光器，作为发射待照射在光记录介质上的光束的光源；和一物镜部件，用于会聚该半导体激光器发射的光束，及用该光束照射光记录介质的信号记录表面。
在该光拾取装置中，可以减小照射在光记录介质的信号记录表面上的光束的光斑直径，以便实现记录在光记录介质上的信息信号的高记录密度，而能读出该高密度记录的信息信号。
为了减小照射在光记录介质的信号记录表面上的光束的光斑直径，比较有效的是缩短光源发射的光束的波长，并增大对该光束进行会聚的物镜的数值孔径(NA)。
本受让人在日本专利特开平-8-315404和日本专利特开平-10-123410中提出了一种较大数值孔径(NA)的物镜部件。该专利公报中所公开的该物镜部件由两个透镜组成的双透镜组组成，并且数值孔径不小于0.7。
迄今为止，由单个透镜组成的一个透镜组组成的透镜，或者所谓的“单透镜”，已经广泛地用作光拾取装置中所用的物镜部件。可以通过所谓的玻璃模压成型制备单透镜。通过高精度地制造金属模具，并在铸造过程中高精度地控制温度，可以高重复性地形成高性能透镜。如果要使透镜具有较大的数值孔径(NA)，例如0.7或更大，则该透镜需要较大的折射光焦度(a refractive power)，以至于该透镜光束入射一侧的第一表面必须是具有较大曲率的非球面。由于例如脱模特性(release property)，极难使用金属模具形成具有大曲率非球面的物镜部件。此外，对于具有大曲率非球面和大数值孔径(NA)的物镜部件，不能将光源发射的光束精确地会聚在信号记录表面上，甚至会发生由于相对光轴最轻微的倾斜导致的失真。
对于包括由两个透镜组成的双透镜组的物镜部件，如上述公报中所公开的，可将折射光焦度分散到两个透镜，以减小各个透镜表面的曲率，并减小非球面系数。因此，可以使用金属模具将该物镜部件形成所需的机械精度，从而有可能抑制例如由于透镜相对光轴倾斜所导致的光学性能降低。
对于由两个透镜组成的双透镜组物镜部件，可以利用金属模具模压各个透镜，以防止其光学性能降低。不过，各个透镜必须彼此高度精确地对准，即必须使该物镜部件的各个透镜的光轴彼此高精度地对准而不在各个透镜中产生偏心，并高度精确地保持各个透镜之间的距离和平行度。
为了制造由两个透镜组成的双透镜组物镜部件，有这样一种方法，使激光入射在将各个透镜组装在一起形成的物镜上，并调节其相对位置形成一干涉仪，并且有这样一种方法，使激光透过组装在一起的物镜，并观察激光的近场图案，以进行调节。对于这些方法，所观察到的现象对于各个调节参数并不独立改变，从而由于获得最终性能需要多次循环过程，故该调节极为耗时。
在组装时，有这样一种方法，在透镜座3与透镜之间提供有间隙，并在该间隙范围之内调节透镜位置。对于这种方法，在调节之后需要将一种粘合剂，如UV(紫外)可固化树脂填充到该间隙中，并在该位置固化，以便将透镜固定到透镜座上。由于环境改变，如温度或湿度增大，通过这种方法用粘合剂固定到透镜座中适当位置的透镜极可能对准不良。
为了克服粘合剂所导致的问题，已经提出根据透镜座的机械精度，设置透镜的倾斜度和其沿光轴方向的位置。即，在透镜座内形成一个台阶，并将透镜的外缘紧靠该台阶，以设置透镜的倾斜度和其沿光轴方向的位置。在这种结构中，如果高度精确地形成该台阶，则能同样精确地设置透镜位置。
例如在包括由两个透镜组成的双透镜组的物镜部件其有效直径为3mm的情况下，必须将两个透镜之间的平行度保持为0.1°的量级。为了保持该精度，必须将沿由透镜座内该台阶所支撑的外部透镜边缘的表面的光轴的误差保持在1μm量级。不过极难保持这么高精度地将两个透镜安装在透镜座内。另外，取决于安装环境，1μm量级的细小尘埃和污垢往往会侵入透镜座内的台阶与透镜之间的间隙中，使得难以保持两个透镜之间平行。
发明内容
从而本发明的一个目的在于提供一种新型物镜部件，它没有由两个透镜组成的双透镜组物镜部件的上述缺点；一种制造该物镜部件的方法；一种采用该物镜部件的光拾取装置；以及一种采用该物镜部件的记录和/或再现设备。
本发明的另一个目的在于提供一种物镜部件，它由多个透镜组成，每个透镜的数值孔径不小于0.7，并且高精度地调节各个透镜的相对位置；一种制造该物镜部件的方法；以及一种采用该物镜部件的光拾取装置和一种记录和/或再现设备。
本发明提供一种由多个透镜组成的物镜部件，每个透镜的数值孔径不小于0.7，其中这些透镜被固定在一圆柱形透镜座中，并且其中以一个固定在透镜座内的透镜的位置为参照设置除所述一个透镜以外其他透镜的位置。
本发明还提供一种用于从数值孔径不小于0.7的多个透镜制备物镜部件的方法，其中该方法包括将一个透镜安装并固定在一由合成树脂材料制成的圆柱形透镜座内，以该一个透镜为参照设置其它透镜，并将该其它透镜固定到用于相对设置各个透镜的该透镜座上。
本发明还提供一种光拾取装置，包括一光源，一用于将该光源发射的光束会聚并照射到光记录介质的信号记录表面上的物镜部件，以及一用于探测该光束从该信号记录表面反射的返回光束的光电探测器。该物镜部件由多个透镜组成，每个透镜的数值孔径不小于0.7。通过以一个透镜的位置为参照，设置除该固定在透镜座内的一个透镜以外的透镜的位置，将透镜定位并固定在一圆柱形透镜座内而设置这些透镜的相对位置。
本发明还提供一种记录和/或再现设备，其包括一记录介质夹持部件，用于夹持光记录介质；和一光拾取装置，该光拾取装置包括一光源和一用于将该光源发射的光束会聚并照射到该光记录介质一信号记录表面上的物镜部件。该光拾取装置的物镜部件由多个数值孔径均不小于0.7的透镜组成。通过以一个透镜的位置为参照，设置除该固定在透镜座内的一个透镜以外的透镜的位置，将透镜设置并固定在一圆柱形透镜座内而设置这些透镜的相对位置。
通过阅读如附图所示本发明的实施例，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚。
附图的简要说明
图1为根据本发明的物镜部件的纵向剖面图。
图2为装入透镜座中的该物镜部件的纵向剖面图。
图3为从第一透镜一侧观看的透视图。
图4为从第二透镜一侧观看的透视图。
图5为从第一透镜安装部分观看的构成物镜部件的透镜座的透视图。
图6为从第二透镜安装部分观看的构成物镜部件的透镜座的透视图。
图7为平面视图，表示构成本发明物镜部件的透镜座。
图8为沿图7中线VIII-VIII所取的剖面图。
图9为底平面视图，表示构成本发明物镜部件的透镜座。
图10为沿图9中线X-X所取的剖面图。
图11为表示透镜间的偏心与波前象差大小之间关系的曲线图。
图12为表示用于形成透镜座的金属模具的纵向剖面图。
图13为表示透镜之间平行度与波前象差大小的曲线图。
图14为表示透镜之间距离与波前象差大小的曲线图。
图15为纵向剖面图，表示组装物镜部件的方法。
图16为示意性纵向剖面图，表示本发明物镜部件的第二透镜已被插入透镜座的状态。
图17为从第一透镜安装部分看到的，构成物镜部件的透镜座一种变型的透视图。
图18为从第一透镜安装部分看到的，构成物镜部件的透镜座另一种变型的透视图。
图19为从第一透镜安装部分看到的，构成物镜部件的透镜座又一种变型的透视图。
图20为纵向剖面图，表示其中一防护片(a protector)被安装到透镜座上的物镜部件。
图21为图20的平面图。
图22为平面图，表示采用本发明物镜部件的光拾取装置。
图23为图22的侧视图。
图24为侧视图，表示采用根据本发明的物镜的光拾取装置以及记录和/或再现设备。
实施本发明的最佳方式
将参照附图详细说明本发明的最佳实施例。
本发明的物镜部件由多个透镜组成，每个透镜的数值孔径(NA)均为0.7或更大。具体说来，该物镜部件由两个透镜1、2的双透镜组组成，并且数值孔径(NA)为0.85，如图1所示。
本发明的物镜部件被安装到光拾取装置中，该光拾取装置具有一发射405nm中心波长光束的光源。即，根据本发明的物镜部件主要用于会聚中心波长为405nm的光束。
在下面的说明中，假设该物镜部件的有效直径为3mm。具体来说，用于制造本发明物镜部件的方法是组装物镜部件的方法。根据本发明的物镜部件由第一和第二透镜1、2，以及一用于夹持透镜1、2的透镜座3组成，如图2、3和4所示。
该第一和第二透镜1、2由玻璃质材料制成，并且通过使用金属模具对玻璃质材料进行成型的所谓的玻璃模压铸造来制备。透镜1、2的透镜表面被加工成非球面或球面形状，透镜表面与外缘1a、2a等之间的位置关系取决于用于模压的金属模具的机械精度，并取决于铸造条件。
通过环氧树脂注模，使用石英(二氧化硅)作为填充物，将透镜座3加工成为近似圆柱形，如图5到10所示。第一和第二透镜1、2被安装到该透镜座3上。利用粘合剂，如UV固化树脂，固定被插入透镜座3中适当位置的该第一和第二透镜1、2。
在该物镜部件中，透镜1、2相对于光轴P1的偏心，即在透镜1、2之间的相对位置之中，透镜在相当于垂直于光轴P1的平面内方向的双轴向的位置，是由透镜1、2的外缘1a、2a的外径以及透镜座3的内径确定。也就是说，在透镜座3的内侧，形成供透镜1、2插入其中并控制其偏心的第一和第二透镜安装部分4、5，如图2和5所示。
在通过组合第一和第二透镜1、2而形成的物镜部件中，如果在第一和第二透镜1、2的透镜表面之间产生相对偏心，则象差增大，光学性能降低，如图8所示。
注意第一和第二透镜1、2的透镜表面之间的相对偏心是指在垂直于透镜1、2公共光轴的平面方向，以该光轴为中心的位置偏移。
在有效直径为3mm，数值孔径NA为0.85的物镜部件中，如果第一和第二透镜1、2的透镜表面之间的相对偏心超过±30μm，则象差的RMS值超过马歇尔(Marshall)判据阈值(0.07λrms波前象差)。即在通过组合第一和第二透镜1、2形成的物镜部件中，如果有效直径为3mm，数值孔径NA为0.85且中心工作波长为405nm，则必须将透镜1、2固定到透镜座3，使各个透镜1、2的透镜表面相对透镜座外径的同轴度误差范围在30μm以内。据推测下列因素可能是导致第一和第二透镜1、2的透镜表面之间相对偏心的主要原因：
(1)透镜1、2外缘1a、2a的外围表面与透镜表面之间同轴度的误差；
(2)透镜座3的透镜安装部分4、5之间同轴度的误差；以及
(3)透镜安装部分4、5与透镜1、2的外缘1a、2a之间的公隙(clearance)。
由于这三个因素的累积作用决定了各个透镜1、2的透镜表面的偏心量，必须至少各个透镜1、2的透镜表面相对透镜座3外径的同轴度在30μm之内。
也就是说，由于通过采用金属模具的玻璃模压铸造将透镜1、2的外缘1a、2a的外围表面1b、2b加工成为透镜表面之一，所以外缘1a、2a的外围表面1b、2b与透镜表面之间的同轴度取决于用于铸造的金属模具的机械精度和铸造条件。当物镜的有效直径为3mm时，外缘1a、2a的外围表面1b、2b与透镜表面被加工成具有误差范围在30μm内的同轴度。
用于形成透镜座3的金属模具包括一用于铸造第一透镜安装部分4的部分101，和一用于形成第二透镜安装部分5的部分102，在同一凸模103上形成这些部分4、5，如图9所示。用于形成透镜座3的金属模具由凸模103和凹模104组成，且凸模103插入该凹模104中。在这种金属模具中，当凸模103插入凹模104中时，在凸模103与凹模104之间所限定的空间作为将熔化树脂引入其中的腔105。由填充到腔105中的熔融树脂形成该透镜座3。
通过同时在机床上进行机械加工，而加工出用于形成透镜座3的凸模103所提供的、用于分别铸造第一透镜安装部分4和第二透镜安装部分5的部分101、102，即通过同一夹紧操作进行机械加工，使同轴度保持高精度。在物镜部件的有效直径为3mm，且中心工作波长为405nm的光束被进行会聚的情况下，透镜座3的第一透镜安装部分4被加工成相对第二透镜安装部分5具有高同轴度，误差范围小于30μm。
为透镜座3提供的第一透镜安装部分4被加工成内径R1近似等于第一透镜1外缘1a的外径R2，如图2所示。在物镜的有效直径为3mm，并对中心工作波长为405nm的光束进行会聚的情况下，第一透镜安装部分4的内径R1被设计成相对第一透镜1外缘1a的外径R2，其容许误差小于30μm。第二透镜安装部分5的内径R3近似等于第二透镜2外缘2a的外径R4。注意，在物镜部件的有效直径为3mm，并且对中心工作波长为405nm的光束进行会聚的情况下，第二透镜安装部分5的内径R3被设计成相对第二透镜2外缘2a的外径R4，其容许误差小于30μm。
在根据本发明的物镜部件中，如果两个透镜1、2之间的平行度降低，则象差增大，从而降低其光学性质，如图14所示。在有效直径为3mm，数值孔径NA为0.85的物镜部件中，如果对中心工作波长为405nm的光束进行会聚，若第一和第二透镜1、2之间的平行度超过±0.1°，则象差的RMS值超过马歇尔判据阈值(0.07λrms波前象差)。
如果透镜的外径为2mm，第一和第二透镜1、2之间的平行度在±0.1°范围之内，则根据下式，透镜座3必须在±3.5μm误差范围内支撑第一和第二透镜1、2：
    2[mm]×tan(±0.1°)＝±3.5μm
很难高重复性地使用金属模具模压形成平行度保持在上述误差范围内的夹持第一和第二透镜1、2的透镜座3。即使能形成可如此高精度地夹持第一和第二透镜1、2的透镜座3，也极难在组装物镜部件的工作环境下将第一和第二透镜1、2与透镜座3组装在一起而没有同时在其间加入细小灰尘和污垢。结果，极难将第一和第二透镜1、2安装到透镜座3上使平行度处于上面限定的误差范围之内。
对于本发明的物镜部件，除非当透镜的光轴P1重合并且将平行度保持在预置误差范围之内组装在一起(put together)而将第一与第二透镜1、2之间的距离保持在预置范围之内，否则象差增大，同时光学特性降低，如图14所示。当物镜部件的有效直径和数值孔径分别为3mm和0.85，并且被会聚光束的中心工作波长为405nm时，如果第一与第二透镜1、2之间的距离误差超过±13μm，则象差的RMS值超出马歇尔判据的极限(波前象差：0.07λrms)。
极难使用金属模具，高重复性地形成能夹持构成物镜的第一和第二透镜1、2，使其间的距离具有上面限定的误差范围的透镜座3。
仅基于使用金属模具装置时的铸造精度，极难形成使第一和第二透镜1、2的光轴P1高度精确地对准、在透镜1、2之间保持高平行度，并且使透镜1、2之间的距离误差保持在预置范围内的能夹持物镜部件的透镜座3。
对于本发明的物镜部件，使用能调节装配精度的装配夹具，保证第一与第二透镜1、2之间平行度和距离的精度，而不依赖铸造透镜座3时的精度。
也就是说，在设置构成本发明物镜部件的第一与第二透镜1、2的相对位置时，将第一透镜1插入透镜座3中提供的第一透镜安装部分4，并使用UV固化树脂将其固定。此时，第一透镜1插入第一透镜安装部分4，使其大曲率半径凸起的第一表面S1从透镜座3突出，如图2和15所示。当此物镜部件安装在光拾取装置上时，第一透镜1的第一表面S1作为光源发射的光束的入射面工作。
固定到透镜座3上的第一透镜1，被支撑在夹具的底框(baseblock)106上。此时，第一透镜1被安装成使其朝向外缘1a的表面1c，处于夹具底框106上所提供的支撑表面106a上。
与第一透镜1相结合构成本发明物镜部件的第二透镜2，被一支撑夹具(a holding jig)107夹持，高度精确地保持其相对于支撑第一透镜1连同透镜座3的底框106的相对位置。当该支撑夹具107向底框106移动时，将第二透镜2插入被底框106支撑的透镜座3的第二透镜安装部分5中。
同时，该支撑夹具107与抽气装置相连，以便通过沿图15中箭头E所示的方向抽气，在其末端吸住第二透镜2。
第二透镜2插入第二透镜安装部分5，使凸成较大曲率半径的透镜表面面对固定到透镜座3上的第一透镜1的第二表面S2。
第二透镜2面对第一透镜1第二表面S2的凸起表面，构成物镜部件的第三表面S3。
以固定到透镜座3的第一透镜安装部分4上的第一透镜1为参照，确定插入第二透镜安装部分5的第二透镜2的位置，并使用诸如UV固化树脂的粘合剂将其粘接到透镜座3上。
当第一透镜1被固定到透镜座3上时，通过朝向外缘1a的第二表面S2、挤压透镜座3上形成的第一透镜安装部分4所提供的台阶3a的邻接表面1d，控制第一透镜1沿其光轴方向相对透镜座3的位置，以及第一透镜1相对透镜座3中心轴的倾角。
一厚度为10μm量级的粘合膜被放入第一透镜1外缘1a的邻接表面1d与透镜座3内的台阶3a之间，用于将第一透镜1固定到透镜座3上。可使用能通过UV光照射而固化的UV固化树脂作为粘合剂。
根据本发明的物镜部件用于光拾取装置，该光拾取装置适合于将信息信号写在光记录介质上，或者从光记录介质读出信息信号。当用于光拾取装置中时，设置本发明的物镜部件，使其第一透镜1和第二透镜2设置成分别朝向发射光束的光源和朝向光记录介质110，如图1和2所示。由于该光拾取装置中所用的物镜部件用于将光源发射的光束会聚到光记录介质110的信号记录表面111上，所以将第一和第二透镜1、2组合，使凸起成较大曲率半径的第一表面S1和第三表面S3设置成朝向发射光束的光源。
在本发明的物镜部件中，以第一透镜1的安装位置为参考设定第二透镜2的安装位置。从而，对于本发明的物镜部件，以光束L1入射在其上的第一透镜1外缘1a的表面1c为参考表面，设置第二透镜2，如图2所示。
以固定到透镜座3适当位置上的第一透镜1的安装位置为参考固定到透镜座3上的第二透镜2，被插入透镜座3的第二透镜安装部分5，并由第二透镜安装部分5支撑，从而处于这样一种状态，其中第一透镜1相对第一透镜光轴的偏心度得到抑制，也就是说第一透镜1在垂直于光轴的平面方向的偏离得到抑制。当插入第二透镜安装部分5时，第二透镜2处于这样一种状态，由于其相对第一透镜1光轴的偏心得到抑制，故能调节第二透镜2相对第一透镜1的平行度，即相对光轴的倾角和距离。
也就是说，在形成第二透镜2时，沿第二透镜2的厚度方向压金属模具，即沿平行于其光轴的方向。通过这种模压方法形成的第二透镜2，铸造过程中玻璃质材料最后到达的外缘2a外围面上的拐角部分2c，2c是曲面，而外缘2a外围面2b中平行于第二透镜2光轴的柱面的部分，仅是在厚度方向中间位置处宽度W1大约为100μm的部分，如图16所示。如此形成的第二透镜2外缘2a的外围表面2b与第二透镜安装部分5的内围表面的接触面，仅为宽度W1为100μm量级的环形部分。结果，插入第二透镜安装部分5的第二透镜2，能在垂直于光轴的方向在宽度W1为100μm量级的环状部分范围内旋转，与第二透镜安装部分5的内围表面相接触的部分作为旋转中心。另外，第二透镜2可以沿光轴方向在第二透镜安装部分5内移动。
当本发明的物镜用于对光记录介质写入或读出信息信号的光拾取装置，如光盘中时，必须保证在从冰点以下到60℃或更高环境温度范围内正常操作。如果环境温度在该范围内变化，则插入透镜座3并被其支撑的第一与第二透镜1、2之间所形成的空间中的空气密度会有明显变化。
由于环境温度的变化，第一与第二透镜1、2之间密封空间中空气气压明显地改变。也就是，如果温度升高，透镜1与2之间的气压高于大气压力，从而产生趋于使透镜1和2彼此分离的压力。相反如果温度降低，则透镜1与2之间的气压小于大气压力，从而产生趋于使透镜1和2相互靠近的压力。
同时，第一透镜1具有一朝向外缘1a的第二表面S2且使用UV固化树脂粘接到第一透镜安装部分4的台阶3a上的邻接表面1d。另一方面，第二透镜2被利用粘合剂粘接到适当位置，装入三个通过切掉第二透镜安装部分5内边缘的一部分而形成的凹进粘合层部分3b中，如图4和7所示。
由于如上所述第一和第二透镜1、2是使用粘合剂固定到透镜座3上的，所以，由于温度反复变化，代表所谓的热循环，将第一与第二透镜1、2固定到透镜座3上的粘合剂，尤其是将第二透镜2固定到透镜座3上的粘合剂受力，从而造成透镜间距离和倾斜的不可逆改变，引起光学象差特性降低。
假设由透镜座3支撑的第一与第二透镜1、2之间的空间为密封空间，则当第一透镜1安装到透镜座3上之后将第二透镜2插入透镜座3中时，第一与第二透镜1、2之间空间中存在的空气受到挤压，结果在透镜1与2之间总存在使透镜1、2彼此分离的压力。
因此，对于本发明的物镜部件，如图3和5所示，在透镜座3中提供一通气口3c，使第一与第二透镜1、2之间的空间成为一与透镜座3的外侧相通的空间。通过在挤压第一透镜1外缘1a的邻接表面1d的台阶3a部分中形成一凹进处3d，使该凹进处3d不与外缘1a的邻接面1d接触，并形成一切口3e，使凹进处3d与透镜座3外围表面相通，而形成该通气口3c，如图5所示。
通过在透镜座3中形成通气口3c，第一与第二透镜1、2之间的空间不再是密封空间，即使该空间中的空气密度随温度改变而改变，该空间中的空气气压也不改变，从而没有压力施加给透镜1、2，因此尽管温度发生反复改变，也没有降低光学象差特性。
由于第一与第二透镜1、2之间的空间不是密封空间，故在第一透镜1安装到透镜座3上之后将第二透镜2插入透镜座3时，第一与第二透镜1、2之间空间中存在的空气没有受到压缩和使其增大压力的危险。
为了在透镜座3的台阶3a的一部分中提供凹进3d，通过切除用于形成透镜座3的凸模103中预定形成凹进3d的部分，产生台阶3a。
另一方面，在透镜座3外围表面中所形成的与构成通气口3c的切口3e对准的凹槽3f中，提供用于在注模透镜座3时注入熔融树脂的浇口G，如图5所示。
构成本发明的物镜部件的透镜座3中的通气口3c不限于上面所限定的形状，并且可以通过形成从台阶3a的凹进3d沿三个方向延伸的三个切口3e而产生，如图17所示。
还可以通过在第一透镜安装部分4中形成凹槽3g，用以通过该凹槽3g和第一透镜1的侧面，使台阶3a的凹进3d与外部相通而形成通气口3c，如图18所示。
或者，还可以通过形成一从第一透镜安装部分4开始，并到达透镜座3外围表面的通孔3h，用以提供从台阶3a的凹进3d通过该通孔3h与透镜座3外部的连通而形成通气口3c，如图19所示。
当本发明的物镜部件用于对光记录介质写入或读出信息信号的光拾取装置中时，必须保证在从冰点以下到60℃或更高的环境温度范围内正常操作。如果环境温度在该范围内变化，则由于透镜座3自身的热膨胀或收缩，第一与第二透镜1、2之间的距离改变。
如果有效直径为3mm，中心工作波长为405nm，而且数值孔径为0.85，第一与第二透镜1、2之间距离的误差在13μm之内，并且构成透镜座3的材料的线性膨胀系数为α，则得出下面的关系式：
    α×Δt×L＜13×10-3(mm)
此处，如下设置Δt(温度改变)和L(透镜座的长度)：
    Δt＝60/2＝30(℃)且
    L＝2(mm)
根据这些条件，得出构成透镜座3的材料的线性热膨胀系数α的下述条件：
    α＜2×10-4
同时，如果选择环氧树脂作为构成透镜座3的材料，以石英(二氧化硅)为填充物，则可以将线性膨胀系数减小到1×10-5量级大小。
由两个数值孔径(NA)不小于0.7的透镜组成的双透镜组物镜部件，其工作距离(光记录介质表面与该物镜端面之间的实际距离)小于传统光拾取装置中所使用的单物镜。在该光拾取装置中，以使光记录介质表面与物镜端面之间的距离总为预置工作距离的方式通过聚焦伺服机构控制物镜位置。该聚焦伺服机构随后也控制该物镜所会聚的光束，使物镜所会聚的光束被聚焦在光记录介质的信号记录表面上。例如，如果有扰动，如外部震动施加于该光拾取装置，则该物镜部件可能偏离其设计位置。在这种情形中，如果工作距离较长，则光记录介质与物镜部件之间发生碰撞的可能性较低。不过，如果工作距离较短，则边缘与物镜部件之间发生碰撞的可能性较高。
在光记录介质与物镜部件之间发生碰撞时，如果该光记录介质的表面直接接触物镜部件的透镜表面，则损坏这些表面，降低记录和/或再现特性。
对于本发明的物镜部件，一防护片6被安装在透镜座3的一个端面上，环绕第二透镜2的外围，以便不损坏光记录介质表面或物镜部件的透镜表面，如图20和21所示。通过例如，由具有弹性的氟树脂薄膜形成防护片6，并且与第二透镜2最靠近光记录介质110的透镜表面相比，将其设置成更突出靠近该光记录介质110，如图20所示。防护片6有助于防止光记录介质110的表面与物镜部件的透镜表面直接接触，同时对光记录介质110与物镜部件之间的碰撞所产生的冲击力进行缓冲。而且，由于防护片6对于光记录介质表面仅具有较小的摩擦系数，故还可能避免擦伤(scorching)。
如果如上所述形成防护片6，并且如果与光记录介质110的表面发生碰撞，该防护片6起到有效地防止光记录介质110的表面损坏的作用。不过，形成防护片6的氟树脂等材料会发生剥落。防护片6的碎片6a聚集在第二透镜2的透镜表面上。如果碎片6a聚集在第二透镜2的光束穿过的透镜表面区域，则遮断该光束的光路，降低透射比，影响光学性质，如光学空间频率。
同时，从防护片6剥落产生的碎片6a，沿光记录介质110相对物镜部件的相对运动方向移动，即沿光记录介质110的切向，如图21中箭头X所示。
因此，在本发明的物镜部件中，将防护片6形成为具有一宽度大于光束L1在第二透镜2透镜表面上的直径R5的切口7，如图21所示。在使用时，安装该物镜部件，使该切口7处于光记录介质110相对物镜部件的相对运动路径上。
正如传统的玻璃模压单物镜，或者由合成树脂形成的物镜，本发明的物镜部件用于光拾取装置中。如同传统的物镜部件，本发明的物镜部件安装在传统光拾取装置中所用的物镜驱动单元上，如图22和23所示。
可以使用任何适当的传统装置作为其上安装有本发明物镜部件的物镜驱动单元。例如在一物镜驱动单元中，安装具有四个以悬臂方式支撑物镜部件的金属丝，对物镜部件进行支撑的线圈架(a coilbobbin)8，通过四条弹性金属丝9相对底框10运动，如图22和23所示。这些被底框10支撑的金属丝9的近端具有倾卸器(dumper)11。聚焦线圈12和跟踪线圈13安装在线圈架8上。磁铁14和轭铁15安装在底框10上。安装磁铁14和轭铁15，用于在所产生的磁场中定位聚焦线圈12和跟踪线圈13。
当将驱动电流施加给聚焦线圈12时，在驱动电流和磁铁14与轭铁15所产生的磁场的相互作用下，物镜驱动单元使线圈架8沿平行于该物镜部件光轴的聚焦方向运动。另一方面，当将驱动电流施加给跟踪线圈13时，在驱动电流和磁铁14与轭铁15所产生的磁场的相互作用下，物镜驱动单元使线圈架8沿跟踪方向运动，该跟踪方向为与物镜部件光轴垂直的平面方向。
光拾取装置控制施加给聚焦线圈12和跟踪线圈13的驱动电流，使物镜部件运动并控制其位置，使该物镜部件会聚光束产生的光斑总形成在光记录介质的信号记录表面上，跟踪该光记录介质上形成的记录轨道。
同时，如果光记录介质为光盘，图22中的上下方向和垂直于图23图面的方向相当于光盘的径向，而图22和23中的左右方向相当于光盘的切向。
包括上述物镜驱动单元和根据本发明的物镜部件的光拾取装置，包括一半导体激光器(LD)16作为光源，如图24所示。半导体激光器16发射的发散的线偏振光束L1被准直透镜17准直，并由反射镜18将其光路弯曲90°，入射在偏振分束器(PBS)19上。透过偏振分束器19的光束被λ/4波片(QWP)20转变成圆偏振光，入射在由一凹透镜和一凸透镜构成的扩束器21上。从而该光束直径被放大，入射在物镜部件51上。该物镜部件51被图中未示出的物镜驱动单元支撑，用于沿平行于光轴的聚焦方向F1和沿作为垂直于光轴的平面方向的跟踪方向T1运动。
物镜51将入射在其上的光束会聚并照射在诸如光盘的光记录介质110的信号记录表面上。照射在光记录介质110的信号记录表面上的光束L1，沿其偏振方向被例如以预先设置的方式调制，从而被反射，入射在物镜部件51上。该返回光束L2透过扩束器21，并被λ/4波片(QWP)20转变成线偏振光束，其偏振方向垂直于入射在光记录介质110上的光束L1的偏振方向，从而返回偏振分束器19。
注意由分束器19内的反射表面所反射的返回光束L2，入射在第二偏振分束器22上。设置该第二偏振分束器22，使未被光记录介质110调制的返回光束L2将被分成透射光和反射光，且其光量彼此相等。经过放大透镜系统23、24将透过第二偏振分束器22的返回光束L2会聚到第一光电探测器(PD1)25上。通过聚光透镜系统26和刀口27将第二偏振分束器22反射的返回光束L2会聚到第二光电探测器(PD2)28上。在这些光电探测器25和28对光输出的探测信号的基础上，可以产生各种信号，如RF信号，聚焦误差信号或跟踪误差信号，以便读出记录在光记录介质110上的信息信号。
对于聚焦误差信号探测系统，可以使用所谓的象散方法(astigmatic method)或所谓的差分聚焦方法(differential concentricmethod)代替前面所述的刀口方法。对于跟踪误差信号探测系统，可以使用所谓的推挽方法，所谓的差分推挽方法或所谓的DPD方法。注意该光拾取装置不仅可以用于从光记录介质110读出信息信号，而且还可以用于在其上记录信息信号。
通过提供上述光拾取装置和一用于夹持并旋转驱动诸如光盘的光记录介质110的记录介质夹持机构，可构成一记录和/或再现设备，如图24所示。在图20所示的记录和/或再现设备中，信号处理电路对光拾取装置从光记录介质110读出的信号进行处理，产生RF信号和各个误差信号。信号处理电路对从外部输入该记录和/或再现设备的信号进行处理，以便通过光拾取装置写到光记录介质110上。
工业应用性
根据本发明，通过相对设置由合成树脂材料形成并固定在透镜座内的圆柱形的一个透镜，和以该一个透镜为相对设置参照的另一透镜，可以用很短的时间有效地组装包括例如，由两个具有不小于0.7的大数值孔径NA值的透镜组成的双透镜组的物镜部件。透镜座必须具有最小的必需精度，从而保证便于制造该透镜座。
由于可由安装夹具的精度保持构成物镜部件的双透镜组中两个透镜之间的间隔，以及透镜之间的平行度，故可以最佳的可重复性制造该物镜部件并提高生产率。

Claims (12)

1.一种由多个数值孔径不小于0.7的透镜组成的物镜部件，其中
所述透镜被固定在一圆柱形透镜座中，并且其中
以固定在所述透镜座内的一个透镜的位置为参照，设定除所述一个透镜以外其它透镜的位置。
2.根据权利要求1所述的物镜部件，其中该物镜部件被用作用于对光记录介质写入或读出信息信号的光拾取装置，其中
用于设置所述其它透镜作为参照的所述一个透镜是一个距离该光记录介质最远的透镜，并以距离所述光记录介质最远的所述一个透镜的外缘的表面作为设置所述其它透镜的参考表面。
3.根据权利要求1所述的物镜部件，其中该物镜部件的有效直径为3mm，中心工作波长为405nm，且数值孔径为0.85或更大，其中每个透镜的外围表面相对每个透镜的透镜表面中心的同轴度在30μm之内。
4.根据权利要求1所述的物镜部件，其中
所述透镜座具有其中插入有所述透镜的透镜安装部分，从而支撑外围表面，抑制所述透镜的偏心，并且其中
该物镜部件的有效直径为3mm，中心工作波长为405nm，数值孔径为0.85或更大，并且其中控制其它透镜偏心的透镜安装部分相对于控制所述一个透镜偏心的透镜安装部分的同轴度在30μm范围内。
5.根据权利要求1所述的物镜部件，其中所述透镜座具有一每个透镜的外缘插入其中并控制每个透镜偏心的透镜安装部分，该物镜部件的有效直径为3mm，中心工作波长为405nm，数值孔径为0.85或更大，其中所述透镜安装部分的内径与插入该透镜安装部分的透镜的直径之差在30μm以内。
6.一种制备由多个数值孔径不小于0.7的物镜形成的物镜部件的方法，包括：
将一个透镜安装并固定在一由合成树脂材料制成的圆柱形透镜座内；并且
以所述一个透镜为参照设置其他透镜，并将所述其它透镜固定到用于相对设置各个透镜的透镜座上。
7.根据权利要求6所述的用于制备用于光拾取装置中的物镜部件的方法，该光拾取装置用于对光记录介质进行信息信号的写入或读出，其中：
用于设置所述其它透镜作为参照的所述一个透镜是一个距离光记录介质最远的透镜，并以距离所述光记录介质最远的所述一个透镜的外缘的表面作为设置所述其它透镜的参考表面。
8.根据权利要求6所述的制备物镜部件的方法，其中在将每个透镜固定到所述透镜座上时，所述透镜座提供一支撑每个透镜的外围表面以便控制每个透镜相对每个透镜光轴的偏心的透镜安装部分，并且其中当已经将每个透镜插入所述透镜安装部分以控制每个透镜的偏心时，用粘合剂将每个透镜固定到所述透镜座上。
9.根据权利要求8所述的制备物镜部件的方法，其中在将所述其它透镜固定到透镜座上时，所述其它透镜被一支撑夹具夹持，并沿光轴方向移动，以调节相对所述一个透镜的间隔，然后用粘合剂固定到所述透镜座上。
10.根据权利要求8所述的制备物镜部件的方法，其中在将所述其它透镜固定到所述透镜座上时，所述其它透镜被一支撑夹具夹持，并对相对所述一个透镜的平行度进行调节，然后用粘合剂将所述其它透镜固定到所述透镜座上。
11.一种光拾取装置，包括：
一光源；
一物镜部件，用于将所述光源发射的光束会聚并照射光记录介质的信号记录表面上；以及
一光电探测器，用于探测所述光束从所述信号记录表面反射回的返回光束；
所述物镜部件由多个数值孔径不小于0.7的透镜组成；其中
所述透镜被固定在一圆柱形透镜座内；并且其中
以固定在所述透镜座内的一个透镜的位置为参照设定除所述一个透镜以外其它透镜的位置。
12.一种记录和/或再现设备，包括：
一记录介质夹持装置，用于夹持光记录介质；以及
一光拾取装置，其包括一光源和一物镜部件，该物镜部件用于对所述光源发射的光束进行会聚并照射所述光记录介质的信号记录表面；
所述光拾取装置的所述物镜部件由多个数值孔径不小于0.7的透镜组成，所述透镜被固定在一圆柱形透镜座内，且以固定在所述透镜座内的一个透镜的位置为参照设定除所述一个透镜以外其它透镜的位置。
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