CN1558410A - 光学读取器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有简单结构的光学读取器，通过它可以抑制温度改变所产生的一定量的像散，可以保持记录和复制质量稳定，并且可以提高光利用率。该光学读取器包括固定于支架的一个反射镜，以便由于温度改变引起的变形而产生像散。由于产生像散的反射镜与支架之间的线性膨胀系数不同，产生了由于温度改变引起的这种变形。这种像散与平行光穿过光束整形元件时产生的像散大小相等极性相反。此处，平行光具有：(a)温度改变时包括该光源和该准直透镜的结构的热膨胀或热收缩引起的光源发光点与准直透镜主点之间的光程改变量；与(b)准直透镜的焦距改变量之差产生的相位分布。

Description

光学读取器

发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种光学读取器，用于在光盘上光学地记录和复制信息。

2.背景技术

下面将参照图11描述传统技术。图11举例说明传统光学读取器的结构。作为光源111的一个半导体激光器发射出的光，是具有椭圆形强度分布的发散光，其椭圆度为1∶2.5(Y方向为沿椭圆形短轴的方向，垂直于纸面的X方向为沿椭圆形长轴的方向)。该发散光，即具有球形相位波前的光，被一个准直透镜112聚集，转变成平行光，即具有平面相位波前的光，该准直透镜112设置成其焦点与发光点对应。

之后，光穿过光束整形棱镜113，从而仅在Y方向放大光束直径。适当设置棱镜入射面和出射面相对光束的夹角，从而短轴方向的直径d可以放大大约2.5倍，达到直径D，因此获得光束截面具有大体上旋转对称的光强分布的圆形光束。

经过整形的光束被偏振分束器114反射，使其光路发生弯曲，并且穿过四分之一波片115，使线偏振光变成圆偏振光。随后，升降式反射镜(rising mirror)116使该光的光路发生弯曲，以便通过物镜117会聚到光盘118上。

光盘118反射的光沿着出射路径的相反次序通过物镜117和升降式反射镜116，到达四分之一波片115。四分之一波片115将光转变成垂直于出射路径的线偏振光，使光束此时穿过偏振分束器114。全息元件119将所透射光分成几部分，并且这几部分光通过检测透镜120会聚和入射在光电探测器121上，从而得到控制信号如聚焦和寻轨信号，以及RF信号。

不过为了简化附图，以这些光学部件非常有限的部分代表这些光学部件，这些部件设置和附着于金属或树脂制成的光学底座122上。更具体地说，物镜117安装在用于提供聚焦和寻轨操作的传动器上，而传动器固定到光学底座122上。假设光轴为Z轴，则光源111在Z坐标与发光点A一致的点C1和C2处粘接固定到光学底座122上。准直透镜112在Z坐标与其主点一致的点E处粘接固定到光学底座122。

此外，光束整形棱镜113和四分之一波片115的整个侧面(对应纸面的并接触光学底座122的表面)粘接和固定到光学底座122，升降式反射镜116的与反射面相对一侧的整个表面粘接固定到光学底座122。

通常，与仅用于从光盘复制信息的光学读取器不同，对于用于将信息记录在光盘上，从而在记录表面上形成标记的光学读取器而言，应当形成具有高光强的焦斑。为此，使用高功率半导体激光器作为光源。不过，由于更高功率的激光器需要更大驱动电能，就产生诸如生热和耗电的问题。此外，一般而言，激光器的成本随着其功率的增大而增大。从而，为了减小驱动电能，并用最小激光输出从透镜得到所需的发射功率，希望读取器的光学系统的光利用率增大到最大。

同时，在对高密度盘进行记录/复制时，要求使用物镜使光斑尽可能小。为此，应当增大物镜的数值孔径(通常称作NA)，并使孔径边缘的光强(通常称作边缘强度)尽可能增强。一般，半导体激光器发射出的光的强度分布为椭圆形。当光进入物镜，同时保持这一形状，其光斑变小。换句话说，为了保证边缘强度，仅能使用椭圆形强度分布中心附近的光，这表明大量光被物镜孔径阻止。这就导致光学系统的光利用率下降。

为了避免这种情况发生，在用于记录型光盘的读取器的光学系统中，常常采用光束整形方法。也就是说，半导体激光器发射的光的横截面具有椭圆形强度分布，其短轴与长轴之比为大约1∶2.5。使用如图11中所示具有一对彼此不平行的平面的楔形整形棱镜113，仅在光束横截面的短轴方向将光放大2.5倍，从而得到横截面具有基本上旋转对称的圆形强度分布的光束。如果不执行光束整形，则椭圆形分布长轴方向的相当部分的光被弃用。另一方面，在执行光束整形，使光具有圆形分布时，可保证所需的边缘强度，并且通过将准直透镜的焦距和物镜的NA设计成具有适当数值，可以减小物镜孔径处阻止的光的量。结果，可以获得光利用率高的光学系统。

JP H11(1999)-53754A中描述了一种涉及上述光束整形的技术。此外，作为抑制像散的另一种方法，有一种通过补偿焦点位置改变而避免与图像形成有关的光学关系发生改变的方法，其中焦点位置的改变是随着透镜支架的热膨胀由光学读取器温度改变引起的透镜的热膨胀造成的。

另一种方法通过为光源设置冷却装置而避免光源波长随光学读取器的温度改变而改变，同时通过补偿透镜随透镜支架的热膨胀而热膨胀引起的焦点位置改变而避免与图像形成有关的光学关系改变(参见JP H06(1994)-79915A)。

不过，这些提供光束整形的光学系统具有下述问题。即，当光学读取器周围的温度改变时，由于固定有光源111和准直透镜112的光学基底122的热膨胀，发光点A与准直透镜112的主点B之间的长度L改变。假设焦距不随温度而变，则准直光从平面波变成球面波，其改变程度与长度L的改变相应。

在平面波穿过光束整形棱镜113时，光折射穿过棱镜，同时保持平面波。另一方面，在球面波穿过由彼此不平行的平面组成的光束整形棱镜时，在光束整形方向(Y方向)和与之垂直的方向(X方向(垂直于纸面的方向))之间前进的光的相位程度产生差别。结果，Y方向与X方向球面波的曲率变得不同。这表明像散的产生。

通常，如果光学读取器的光学系统中存在像散，则光盘上焦斑发生变形，从而显著降低记录和复制质量，和寻址信号等的复制质量。特别是，当焦点发生散焦时(光轴方向中焦点位置与光盘之间的间隙)，产生在一个轨道方向和与其垂直的方向焦斑形状被拉长的像散。这种像散对相邻轨道产生不利影响，或者降低轨道方向的分辨率，从而其对于性能的影响显著。通常，在用于对DVD等记录/复制高密度信号的光学读取器中，可以接受的像散明确地限于几mλ到十几mλ。

在经过组装过程的光学读取器的初始状态(即一般在室温下)，通过对发光点与准直透镜之间的长度进行精密调节，将像散设定为处于最佳状态，所述调节是在整个光学系统都被调节的状态下进行的。可是，当如上所述光学读取器周围的温度改变时，则从这种状态产生偏离。

一般，下列方法可以解决温度改变引起的发光点和准直透镜位置的改变。也就是说，当由于光学底座随温度改变而热膨胀导致发光点与准直透镜主点之间的相对长度发生改变时，光源的波长也随温度改变而变，这就造成透镜发散度的改变，即由于波长不同而导致折射率改变。并且，即便对于相同波长而言，透镜材料本身也会由于受热而改变其折射率。结果，准直透镜的折射状态改变，从而改变透镜的焦点位置。换句话说，当温度改变时，发光点与透镜主点之间的长度改变，使得从光源发出的光从球面波转变成平面波，并且同时改变准直透镜的焦点位置。

利用这一点，通过适当选择透镜材料(即由于受热引起的发散特性和折射率改变度)，热变形导致的发光点与准直透镜之间的长度改变可以被由温度改变导致的焦距改变抵消。这就使即使周围温度改变，与图像形成有关的光学关系也不发生改变，以便保持准直光为平面波。

不过，在一定规模程度上批量制造光学读取器的情形中，鉴于批量制造和成本，底座和准直透镜的材料的可变范围是有限的。此外，对于光学系统的尺寸(透镜焦距，光程和物镜孔径)而言，由于光学部件必须最优先将其设置在有限空间内，并且赋予所需的聚焦性能，当照顾到此设置时就不能总是满足用于补偿准直透镜中温度改变的最佳设计。换句话说，传统上难以满足使底座的线性膨胀量与准直透镜的焦点改变量总彼此相等的关系。

尤其是，在准直透镜的焦距较大，且光源与准直透镜之间的长度较大，或者使用在加工性能和成本上优良的锌材料作为底座材料的情况下，没有能与温度改变时热膨胀导致的发光点与透镜主点之间长度的大的相对位移量相当的具有足够大色散的透镜材料。

图12表示光束整形倍率和发光点与准直透镜之间长度改变产生的像散量之间的关系。如图12中所示，当光束整形倍率增大时，像散的变化灵敏度增高。也就是说，虽然为了将光利用率增大到最大，需要大约2.5倍的光束整形倍率来形成具有圆形强度分布的光束，这种要求会造成不利影响，使温度改变导致的像散量有可能增大。

从而，当试图用倍率光束整形增大近期的以更高密度信号记录和复制的光盘系统中的光利用率时，上述底座热膨胀引起的光源与准直透镜的相对位置改变量，与准直透镜焦距的改变量之间的微小差别，会在记录和复制质量方面引起问题。

即使在JP H06(1994)-79915A中所述装置的情形中，当为该装置提供了冷却装置时，存在诸如成本增加和装置整体变大的问题。

发明内容：

所以，鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种具有简单结构的光学读取器，通过该光学读取器，即使热导致的底座变形量与准直透镜的焦点改变量彼此不相等，也可以抑制由于环境温度改变产生的像散大小，可以保持记录和复制质量稳定，并且其光利用率高。

为了实现上述目的，根据本发明的第一光学读取器包括光学元件。来自光源的光通过光学元件传播，以会聚在信息记录介质上。光学元件包括：一个准直透镜，用于将来自光源的发散光会聚以便形成平行光；一个光束整形元件，用于改变平行光的横截面内强度分布；以及一个物镜，用于将通过光束整形元件的光会聚在信息记录介质上。该光学元件包括固定于支架上的从而由于温度改变引起的变形而导致第一像散的元件，其中温度改变引起的变形是由产生第一像散的光学元件与支架之间的线性膨胀系数的不同而引起的。该第一像散与平行光穿过光束整形元件时产生的第二像散大小相等，极性相反，该平行光具有由于下面两个量之间的差异产生的相位分布：(a)由于温度改变，包括光源和准直透镜的结构的热膨胀或热收缩导致的，光源的发光点与准直透镜的主点之间的光程改变量；与(b)准直透镜的焦距改变量。

根据本发明的第二光学读取器包括：一个光源；将来自光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜；改变该平行光强度分布的一个光束整形元件；将穿过该光束整形元件的光会聚在信息记录介质上的一个物镜；以及设置在该光源与该准直透镜之间的一个平板。该平板相对光轴的倾斜角随温度的改变量而改变。

根据本发明的第三光学读取器包括：一个光源；和将来自该光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜，从而来自光源的光被会聚在信息记录介质上。该光源和该准直透镜固定在底座上，一种与图像形成有关的光学关系的改变由底座与光源和准直透镜二者至少之一之间的相对位置的移动来补偿，所述与图像形成有关的光学关系的改变是由于：温度改变导致的光源发光点与准直透镜主点之间的光程改变；和准直透镜的焦距改变而产生的。

根据本发明的第四光学读取器包括：一个光源；将来自该光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜；改变该平行光强度分布的一个光束整形元件；将穿过该光束整形元件的光会聚在信息记录介质上的一个物镜；以及具有同心台阶(concentric steps)的相位板，该相位板设置在准直透镜前面或后面的位置。该相位板用于在光进入光束整形元件被转换回平面波之前，将光的相位分布校正成某一状态，所述光的相位分布是由于包括光源和准直透镜的结构中温度的改变而产生的。

附图简述：

图1示出了根据本发明实施例1的光学读取器的结构。

图2A示出了根据本发明实施例2的光学读取器第一示例的主要部分的结构，图2B示出了同一实施例的光学读取器第二示例的主要部分的结构。

图3示出了根据本发明实施例3的光学读取器的结构。

图4示出了根据本发明实施例4的光学读取器的主要部分的结构。

图5示出了根据本发明实施例5的光学读取器的主要部分的结构。

图6示出了根据本发明实施例6的光学读取器的主要部分的结构。

图7示出了根据本发明实施例7的光学读取器的主要部分的结构。

图8A示出了根据本发明实施例8的光学读取器的主要部分的结构，图8B显示了根据本发明实施例8的光学读取器第一示例的主要部分的结构，图8C示出了该实施例第二示例的主要部分的结构，图8D示出了该实施例第三示例的主要部分的结构。

图9A显示了根据本发明实施例9的光学读取器的主要部分的结构，图9B示出了根据本发明实施例9的光学读取器的第一示例的主要部分的结构，图9C示出了该实施例第二示例的主要部分的结构，图9D示出了该实施例第三示例的主要部分的结构，图9E示出了该实施例第四示例的主要部分的结构。

图10A显示了根据本发明实施例10的光学读取器的主要部分的结构，图10B是根据本发明实施例10的相位板的放大视图。

图11举例说明传统光学读取器的结构。

图12示出了光源与准直透镜之间的长度改变产生的像散对于光束整形倍率的依赖关系。

发明详述

根据本发明，可以提供一种具有简单结构的光学读取器，通过它可以补偿光源与准直透镜之间光程的改变，与准直透镜的焦距改变之间的差异，从而即使其周围温度改变也能保持稳定的记录/复制质量。

根据本发明的第一光学读取器，温度改变引起的光学元件变形可以消除温度改变引起的像散，从而用简单结构保持稳定的记录/复制质量。

根据本发明的第二光学读取器，平板的倾斜角度的改变可以消除由于温度改变引起的像散，从而用简单结构保持稳定的记录/复制质量。

根据本发明的第三光学读取器，由于温度改变而产生的光学元件的位置移动，可以抑制由于温度改变导致的与图像形成变形有关的光学关系的改变，从而用简单结构保持稳定的记录/复制质量。

根据本发明的第四光学读取器，可以仅仅通过增加相位板而消除由于温度改变产生的像散，从而用简单结构保持稳定的记录/复制质量。

在本发明的第一光学读取器中，最好利用产生第一像散的光学元件产生第一像散，当温度改变时，该产生第一像散的光学元件在不同方向变形量不同。通过这种结构，在不同方向光的相位进展度可以产生差别，从而该结构适于产生用附加像散以消除第二像散。

此外，最好通过使一个粘接面的尺寸在不同方向不同，而造成在不同方向产生变形量的不同，其中在所述粘接面，产生第一像散的光学元件粘接到该支架。结果，可以用简单结构随温度改变产生像散。

另外，最好形成分离设置的粘接面，产生第一像散的光学元件在所述粘接到支架上，使分离设置的粘接表面之间的长度与粘接表面在垂直于该长度方向上的尺寸不同，这样在不同方向产生的变形量不同。

此外，最好分离设置粘接表面，产生第一像散的光学元件在该分离设置的粘接表面上粘接至支架，当温度改变时，分离设置的粘接表面的变形量在其高度方向不同，从而导致在不同方向产生变形量的不同。通过这种结构，利用粘接表面在其高度方向的改变可以产生像散，因此这对于产生更大像散是有效的。

此外，最好所述不同方向对应于光束整形元件的光束整形方向，和垂直于光束整形方向的方向。通过这种结构，可以消除光穿过光束整形棱镜时由于温度改变所产生的球面波的像散。

此外，最好所述产生第一像散的光学元件为设置在平行光束穿过光束整形元件之前或之后位置的一面镜子。通过这种结构，可以使用构成该光学读取器的一个部件产生用以消除第二像散的附加像散，从而可以简化结构。

此外，最好所述产生第一像散的光学元件为光束整形元件。通过这种结构，可以使用构成该光学读取器的一个部件产生用于消除第二像散的附加像散，从而可以简化结构。

此外，最好所述产生第一像散的光学元件为由平行的面构成的，或者由不平行的面构成的一个板，该板允许平行光穿过。通过这种结构，当使用两个光源时，可以使用构成该光学读取器的一个部件产生用于消除第二像散的附加像散，从而可以简化结构。

此外，最好有多个产生第一像散的光学元件，并且多个光学元件中的每一个共同产生第一像散。通过这种结构，所产生的像差量可以分布到各个元件上，从而使每个元件的补偿量更小，因此避免各光学元件的可靠性降低。

在根据本发明的第二光学读取器中，最好由于支撑平板的支架的热变形，改变平板的倾斜角。通过这种结构，由于温度改变而产生的热变形被用来改变倾斜角，从而使结构简化。

在根据本发明的第三光学读取器中，最好准直透镜固定在底座上，以使温度改变时准直透镜的主点和底座的位置不发生相对移动，光源经由支架固定到底座，并且用温度改变引起的支架变形或移动产生的光源发光点与底座之间的相对位置改变，补偿与图像形成有关的光学关系的改变。通过这种结构，通过利用温度改变引起的支架变形或移动，可以实现光源发光点与底座之间的相对位置改变，从而能简化结构。

此外，最好该光源固定到底座上，从而当温度改变时光源发光点与底座的位置不发生相对移动，该准直透镜经由支架固定到底座，并且用准直透镜主点与底座之间的相对位置改变，补偿与图像形成有关的光学关系的改变，所述准直透镜主点与底座之间的相对位置改变是由温度改变引起的支架变形或移动造成的。通过这种结构，通过利用温度改变引起的支架的变形或移动，可以实现准直透镜主点与底座之间相对位置的改变，从而能简化结构。

此外，最好光源与准直透镜均通过支架固定到底座，并且用：温度改变引起的光源支架变形或移动导致的光源发光点与底座之间的相对位置移动；和温度改变引起的准直透镜支架变形或移动导致的准直透镜主点与底座之间的相对位置改变，补偿与图像形成有关的光学关系的改变。通过这种结构，可以增大补偿量。

在本发明的第四光学读取器中，最好像位板为阶梯式板(steppedplate)，能根据光源温度改变所引起的波长改变，从内到外改变光的相位，同心圆的中心与光轴中心重合，并且对于某一温度每一台阶的台阶高度能将光的相位改变波长的整数倍。通过这种结构，当球面波进入时，其透射波前可以转变回平面波。

此外，最好相位板是能根据由于光源温度改变引起的波长改变，将光的相位从内到外改变的阶梯式板，同心园的中心与光轴中心重合，用下式表示从相位板的中心到第i个台阶的长度Ri：

Ri＝f×(1-(1-2×N×i/1000/δ)²)^1/2

其中f表示初始状态下准直透镜的焦距，δ为光源发光点与准直透镜之间的光程改变量与在温度变化为ΔT时的准直透镜的焦距改变量之差，所述温度变化ΔT对应于1nm的光源波长的改变，N和i为1或更大的整数。

此外，最好相位板是能根据由于光源温度改变引起的波长改变，将光的相位从内到外改变的阶梯式板，同心园的中心与光轴重合，用下式表示每一台阶的台阶高度Dp：

Dp＝N·λ/(n-1)

其中λ表示初始状态下光源的波长，n表示相位板的折射率，N为1或更大的整数，用下式表示从相位板中心到第i个台阶的长度Ri：

Ri＝f×(1-(1-2×N×i/1000/δ)²)^1/2

其中f表示初始状态下准直透镜的焦距，δ为光源发光点与准直透镜之间的光程改变量与在温度变化为ΔT时的准直透镜的焦距改变量之差，所述温度变化ΔT对应于1nm的光源波长的改变，N和i为1或更大的整数。

此外，最好准直透镜与相位板集成为一体。通过这种结构，可以减少部件数量。

下面参照附图描述本发明的实施例。

实施例1

图1示出了根据本发明实施例1的光学读取器的结构。将省略对与图11的传统示例中相同结构的说明。此外，虽然光学底座12用于将一系列光学部件安装在其上，不过为了简化附图仅示出了说明所需的有限一部分。这对于实施例2或后面的实施例也成立。

在图1中，作为光学元件的升降式反射镜(下面简称为“反射镜”)6粘接固定于光学底座12。反射镜6由普通玻璃材料如BK7制成。图1中P1部分表示从箭头F的方向观看时的反射镜6。反射镜6通过粘合剂14粘接固定到突出的安装部分13。突出的安装部分13与光学底座12结合成一个整体，可以通过对光学底座12进行处理，或者可以通过将分离的元件固定到光学底座12而形成突出的安装部分13。这对于后面所述实施例中与光学底座结合成一整体的支撑部分和壁部分也成立。当从箭头F的方向观察反射镜6的粘接面时，可以看到突起的安装底座13是一个矩形，包括宽度方向的边β，和垂直方向的边γ，如P1部分中所示。

此处，假设光束整形方向为Y方向(图1的箭头Y所表示的方向)，与该方向垂直的方向，即垂直于纸面的方向为X方向。这种假设对于后面所述的实施例也成立。在这种情形中，光束整形之前光束椭圆形横截面的短轴方向为Y方向，椭圆的长轴方向为X方向。在图1的P1部分中，尺寸为β的横向方向相当于Y方向，尺寸为γ的垂直方向相当于X方向。

当温度改变，例如升高时，光学底座12由于热膨胀而伸展，从而光源1如半导体激光器的发光点A1与准直透镜2的主点B1之间的长度改变。同时，对于准直透镜2来说，由于光源1的波长随温度而变化了，透镜本身的折射率改变了，这是因为其材料是随热而改变的，其焦点位置发生了改变。从而，可以在一定程度上补偿热膨胀引起的光源1与准直透镜2之间光程的改变。不过，由于补偿不足和过补偿产生的相位分布，会产生球面波。当穿过光束整形棱镜3时，发生像散。然而，这种像散随温度的改变量仅仅是由于光学底座12的热膨胀与准直透镜2的焦距改变之差造成的，从而该变化的灵敏度基本上是稳定的。可以通过试验和计算根据其结构预先确定该灵敏度。具有像散的光穿过偏振分束器4和四分之一波片5，以被反射镜6反射。

此处，假设温度改变为ΔT(℃)，用下式表示长边为β，短边为γ的作为粘接面的矩形部分处的热形变量，其中L1表示短边方向的热形变量，L2表示长边方向的热形变量，α(1/℃)表示光学底座12(突起的安装部分13)的线性膨胀系数：

L1＝α×ΔT×γ

L2＝α×ΔT×β

如这些公式中所示，形变量L1与L2具有各向异性。从而，当用硬粘合剂(例如，热固性粘合剂如基于环氧树脂的粘合剂)将反射镜6粘接固定到突起的安装部分13时，由于反射镜6的材料(玻璃)与光学底座12的金属材料的线性膨胀系数不同，温度的改变也在反射镜6中产生沿该方向的变形。这就导致在光束整形方向(纸面中的Y方向)和垂直于该方向的方向(X方向(垂直于纸面的方向))，被反射镜6反射的光的相位进展程度存在差别。结果，产生像散，使Y方向与X方向的球面波的曲率不同。

该像散可以抵消入射在反射镜6上的光的像散，即，由于：光源1的发光点与准直透镜2的主点之间光程的改变；与准直透镜2的焦距改变之间的失配产生的像散。更具体地说，如果反射镜6处产生的像散与入射在反射镜6上的光的像散极性相反、大小相等，则被反射镜6反射的光变成平面波。

通过适当选择粘接面的形状，可以使得在反射镜6处产生像差的变形的各向异性是可变的，并且，例如，通过使作为粘接面的突起的安装部分13的形状为矩形，该矩形的长边的方向垂直于示例中长边方向，这样还可以改变其极性。此外，通过试验确定仅由反射镜6热变形产生的像差，可以使所产生的像差大小最佳。另外，变形量基本上是稳定的，因为它是由反射镜6与光学底座(突起的安装部分13)之间的热膨胀差异决定的。

根据本实施例，可以在光进入物镜7之前消除像散。从而，即使在光学读取器的环境温度改变时，形成在光盘8上的光斑也是稳定的，从而避免记录/复制质量降低。此外，即使光束整形比率较高，并且由光源1与准直透镜2之间的关系产生的改变的灵敏度较高，这种变化也可以补偿，从而获得高光利用率。另外，可以简单地通过改变粘接有反射镜6的光学底座12的粘接面的形状而消除像散，从而能简化结构。

注意此处，尽管本实施例采用矩形粘接面，不过可以采用其他形状，只要这些形状能在光束整形方向和与之垂直的方向，在反射镜6中产生变形即可。

实施例2

图2A为根据实施例2的光束整形元件23的支撑结构的放大图。图2A的P2部分示出了从箭头G所示方向观看时的光束整形元件23。光束整形元件23为一种光学元件，例如棱镜。光束整形元件23相当于图1中的整形棱镜3，并且该读取器的整体结构与图1中的读取器基本相同。实施例2的特征在于光束整形元件23的支撑结构。

光束整形元件23通过光学底座22上的支架27的接触面24和25粘接固定到支架27。光学底座22是读取器的底座的一部分(相当于图1中的光学底座12)。光学底座22是一种设置成相对于与图1的纸面相应的平面垂直立起的壁状结构。支架27具有用于使经过整形的光束从中穿过的孔径26。

此处，假设接触面24与25之间在光束整形方向的长度为β1，在垂直于光束整形方向的方向接触表面的长度为γ1，并且光学底座22的线性膨胀系数为α(1/℃)。在此情形中，与实施例1相同，在垂直于光束整形方向的方向(垂直于纸面的方向)光学底座22的热形变量L3，和在光束整形方向(Y方向)的热形变量L4表示如下：

L3＝α×ΔT×γ1

L4＝α×ΔT×β1

形变量L3和L4具有各向异性，从而当用硬粘合剂将光束整形元件23粘接固定到支架27时，在光束整形元件23中沿光束整形方向和与之垂直的方向也产生变形。此处，变形是由于光束整形元件23的材料(玻璃)与光学底座22的金属材料之间的线性膨胀系数不同，由温度改变引起的。这就在光束整形方向和与之垂直的方向使穿过光束整形元件23的光的相位进展程度产生差异，造成这种差异仅通过光束整形元件23而实现。

在这种情形中会发生像散，通过这一像散可以抵消由于：光源发光点与准直透镜主点之间的光程改变；与准直透镜焦距改变之间的失配产生的像散。更具体地说，如果粘接面的形状设计成，使这些像散极性相反且大小相等，则即使在温度改变时，也可以使穿过光束整形元件23的光为平面波。

图2B为根据另一示例的光束整形元件23的支撑结构的放大图。图2B的P3部分示出了从箭头H所示方向观察时的光束整形元件23。图中所示的支架27a具有，与图2A的接触面24和25相比，在垂直于光束整形方向的方向被拉长的接触面24a和25a。

通过适当选择粘接面的形状可以使得在光束整形元件23处产生像差的变形的各向异性成为可变的，并且，例如，通过如图2B中所示在垂直于光束整形方向的方向拉长粘接面，还可以改变其极性。

此处注意，在本实施例中，通过试验确定仅由光束整形元件23的热变形产生的像差，可以使所产生的像差大小最优，并且变形量基本稳定，这是因为其由光束整形元件23与光学底座之间的热膨胀差决定的。

此外，可以采用其他形状作为接触面的形状，只要该形状能在光束整形方向和与之垂直的方向在光束整形元件23中产生变形(distortion)。

实施例3

图3示出了根据实施例3的光学读取器的结构。图3中所示的光学读取器包括两个光源31和41，所述光源为，例如，半导体激光器。光源31和41以彼此不同的波长振荡。

光源41发射出的光穿过准直透镜42，变成接近于平行光的发散光，并被反射镜43反射，其中反射镜是一种由平板构成的光学元件。然后，反射镜36使其光路弯曲，入射在物镜37上。入射在物镜37上的发散光被物镜37会聚，从而在另一类盘47上形成焦斑，该另一类盘47的基片厚度同与光源31兼容的盘不同。

图3的P4部分示出从箭头I方向观看时的反射镜43。用粘合剂(未示出)将反射镜43固定到作为支架的光学底座(未示出)。附图标记44和45表示反射镜43和粘合剂彼此接触的接触面。

注意此处本实施例具有不对光源41的光进行光束整形的结构。此外，反射镜43在其表面上具有多层膜(未示出)，而多层膜具有波长选择性，使光源41的光被其反射，允许来自光源31的光穿过。

此处，假设沿光束整形方向(Y方向)接触面44和45之间的长度为β3，垂直于光束整形方向的方向中接触面的长度为γ3，并且光学底座22的线性膨胀系数为α(1/℃)。在这种情况下，与实施例1相同，在垂直于光束整形方向的方向(垂直于纸面的方向)光学底座22的热形变量L5，和光束整形方向(图中的Y方向)的热形变量L6表示如下：

L5＝α×ΔT×γ3

L6＝α×ΔT×β3

形变量L5和L6具有各向异性，从而当用硬粘合剂粘接固定反射镜43时，在反射镜43中沿光束整形方向和垂直于该方向的方向发生变形。此处，变形是由于反射镜43的材料(玻璃)与光学底座22的金属材料之间的线性膨胀系数不同，由温度改变引起的。这导致在光束整形方向(纸面中的Y方向)与垂直于该方向的方向(垂直于纸面的方向)，升降式反射镜43所反射的光的相位进展度不同，这可以仅通过升降式反射镜43来实现。

如此产生的像差量可以用来抵消由于：光源与准直透镜之间的光程改变；和准直透镜的焦距改变之间的失配所产生的像散。更具体地说，如果粘接表面的形状设计成，使这些像散极性相反且大小相等，则即使温度改变，也能使穿过升降式反射镜43的光为平面波。

由此，与实施例1和2相似，在使用两种光源的与具有不同基片厚度的两类光盘兼容的光学系统中，如图3的P4部分所示，通过适当选择固定反射镜43的接触面44和45的安排和形状(或粘合剂的形状)，可以使来自光源31，如半导体激光器的光具有像散。此处，像散是变形量的各向异性引起的，与实施例1和2相似，由于在光束整形方向和与之垂直的方向发生变形，从而产生像散。

注意，在这种情形中，尽管由于反射镜43的变形，也可以使来自光源41的光产生像散，不过由于不对光源41的光进行光束整形，其产生量十分小。

实施例4

图4是根据实施例4的反射镜51的支撑结构的放大图。该光学系统的整体视图与实施例1相同。图4中的P5部分表示从箭头J方向观看的反射镜51。在图4中，反射镜51通过支架52和53粘接固定到光学底座54。

在图4的例子中，作为从光学底座54突起的结构，支架52和53的台阶高度h1和h2不同。通过这种结构，当读取器的环境温度改变例如升高时，支架52与53之间的伸展量不同。结果，反射镜51向光束整形方向(Y方向)偏转，从而产生像散，使在Y方向和垂直于它的X方向的相位不同。

此处，假设在光束整形方向(Y方向)支架52与53之间的长度为β4，在垂直于光束整形方向的方向中粘接面的长度为γ4，并且光学底座54的线性膨胀系数为α(1/℃)。在这种情况下，与实施例1相同，光学底座52的光束整形方向的热形变量L7，与垂直于该方向的方向中的热形变量L8表示如下：

L7＝α×ΔT×β4

L8＝α×ΔT×γ4

L7和L8具有各向异性，从而当用硬粘合剂粘接固定反射镜51时，在反射镜51中在光束整形方向和垂直于该方向的方向也发生变形。此处，变形是由于反射镜51的材料(玻璃)与光学底座54的金属材料之间的线性膨胀系数不同，由温度改变引起的。

这导致在光束整形方向(纸面中的Y方向)和与之垂直的方向(垂直于纸面的方向)，反射镜51所反射的光的相位进展度不同，这可以仅通过反射镜51来实现。如此产生的像差量可以用来抵消由于：光源与准直透镜之间的光程改变；和准直透镜的焦距改变之间的失配所产生的像散。也就是说，如果粘接面的形状设计成，使这些像散极性相反且大小相等，则即使温度改变，也能使穿过反射镜51的光为平面波。

更具体地说，通过选则反射镜51的支架52和53的最佳的材料和尺寸，升降式反射镜的厚度等，可以消除光源与准直透镜之间产生的像散。

本实施例对于所产生的像散量不够大的情形，如在实施例1到3的结构中，是有效的，因为分离支架在高度方向具有不同变形量，从而可以将变形量加到与之粘接的光学元件。这对于下面的实施例5和6也成立。

注意此处当支架52和53具有彼此不同的线性膨胀系数时也能获得相同效果。此外，支撑点的数量不限于两个。这对于下面的实施例5和6也成立。

实施例5

图5为根据实施例5的光束整形棱镜59的支撑结构的放大图。该光学系统的整体视图与实施例1相同。由具有不同长度的支架57(高度为h3)和支架58(高度为h4)支撑作为光学元件的光束整形棱镜59，而支架57和58是从光学底座60突起的作为支架的结构。

当温度改变时，具有不同长度的支架57和58以不同方式延伸。从而，光束整形棱镜59向平行或垂直于光束整形方向的方向偏转，并产生像散，使沿偏转方向和与之垂直的方向的相位不同。

图5中的P6部分示出从箭头K所示方向观看时的光束整形棱镜59。在本实施例中，与图4中所示的实施例4相似，长度β5与长度γ5不同。从而，这种结构也能在光学底座60的变形量中产生各向异性。

在上述结构中，通过选择光束整形棱镜59的支架57和58的最佳的材料、尺寸等，可以消除光源与准直透镜之间产生的像散。

实施例6

图6示出了根据实施例6的平板64的支撑结构。该图中的结构可以用于包括两个光源的结构，例如图3中所示的结构。图6中的箭头N相应于来自第二光源41的光。平板64由支撑部分62(高度为h5)和支撑部分63(高度为h6)支撑，支撑部分62和支撑部分63是从光学底座65突起的结构并且高度不同。当温度改变时，平板64朝向平行或垂直于光束整形方向的方向偏转，并产生像散，从而在偏转方向和与之垂直的方向之间相位不同。

图6中的P7部分表示从箭头L的方向观看时的平板64。在本实施例中，与图4中所示的实施例4相似，长度β6与γ6不同。从而，这种结构也能在光学底座65的变形量中产生各向异性。

在上述结构中，通过选择平板64的支架62和63的最佳的材料、尺寸等，可以消除光源与准直透镜之间产生的像散。

上面的实施例1至6描述了使用构成光学系统的一个部件，补偿像散成分的情况，该像散成分是由热膨胀导致的发光点与准直透镜主点的改变量，与温度改变产生的准直透镜焦距变化之间的差异产生。不过，当要补偿量较大时，这种部件的变形量较大，对粘接等的可靠性造成不利影响。

在这种情形中，通过结合这些结构，不单独使用其中之一，所产生的像差量可以分布到各个部件上，从而使每个部件的补偿量变小。

实施例7

图7示出了根据实施例7的光学读取器的主要部分的结构。如图7中所示，平板73设置在半导体激光器光源71与准直透镜72之间。设置平板73，使其法向方向相对光轴预先倾斜，以补偿光源71所具有的像散差异(astigmatic difference)(激光器谐振层方向和与之垂直的方向发光点位置之间的差异)产生的像散成分。

图7中的P8部分示出了从箭头M所示方向观看时的平板73。平板73由固定于光学底座77的支架74和75分别通过粘合剂78和79支撑。粘合剂78和79相对较软，并具有弹性。从而，当支架74和75由于热变形而在箭头J1和K1的方向热膨胀和收缩时，平板73在纸面内旋转。

通常，当一个平板在发散光的光路中倾斜时，产生大小与倾角相应的像散。在图7的结构中，平板73的倾角随温度改变而改变，可以产生大小与温度改变相应的像散。也就是说，通过图7中所示的平板73的支撑结构，可以消除如果不包含平板73，由于温度改变在经历光束整形的光中将会产生的像散。

更具体地说，可由平板73产生像散，使其具有与如果不包含平板73时由于温度改变而在经历光束整形的光中产生的像散相反的极性。从而，可以获得一个读取器，通过该读取器可以避免由于温度改变而在经历光束整形的光中产生的像散。

注意此处，可以采用驱动装置如传动器，作为使该平板倾斜的装置，并且不特别限制其支撑结构，只要平板的斜度可以随温度改变而改变。

实施例8

图8A示出了根据实施例8的光学读取器的主要部分的结构。在图8A中，准直透镜82粘接固定于光学底座83。这种粘接固定导致即使温度改变，主点B2和在光轴方向与B2相应的光学底座83上的位置D之间在光轴方向的位置关系也不改变。用支撑结构85将光源81固定于光学底座83。通过这种结构，随着温度的改变，发光点A2的位置相对光学底座83移动。

此处，当温度改变例如升高时，光学底座83热膨胀，从而光源81的发光点A2与准直透镜82的主点B2之间的长度从L20增大到L21。

同时，对于准直透镜82而言，光源81的波长随温度而变，同时透镜本身的折射率也发生改变，因为其材料可以通过热而改变，使准直透镜82的焦点位置从F1改变到F2。从而，可在某种程度上补偿由于热膨胀导致的光源81与准直透镜82之间长度的改变。不过，使光学位置关系从温度改变之前的状态发生改变的这一补偿仍然是不充分的。本实施例意在使用光源81的支撑结构通过相对光学底座83将发光点A2移动ΔL补偿的这种光学位置关系，ΔL相应于随温度变化的补偿不足。

图8B至8D示出了光源81的支撑结构的具体构造。图8B表示光源81支撑结构的第一示例。光源81在光轴方向上与发光点A2相应的位置C2处粘接固定于支架86。支架86在点M1处粘接固定于光学底座83。

此处，假设光学底座83的线性膨胀系数为α1，支架86的材料的线性膨胀系数为α2(α2＞α1)，且发光点A2与支架86的支撑点M1之间的长度为L30。则当温度升高ΔT时，发光点A2的位置移动量为下面的ΔL：

ΔL＝(α2-α1)×ΔT×L30

通过这种结构，由于α2＞α1，发光点A2沿光轴朝向箭头所示方向移动ΔL。换句话说，在光学底座83由于热膨胀的变形量较大，使其折射率改变产生的准直透镜82的焦距改变不足以校正变形量时，位移ΔL可以对其进行补偿。

在温度下降的情形中，因为α2＞α1，支架86的热收缩量大于光学底座83的热收缩量。从而，光源81沿光轴向与箭头相反的方向移动。虽然上面的描述涉及准直透镜的焦点位置改变小于光学底座热变形的情形，但是即使在相反的情形中，通过使支架86的线性膨胀系数小于光学底座83的线性膨胀系数，使光源81随温度的改变而沿相反方向移动，也可以实现相同效果。

图8C示出了光源的支撑结构的第二示例。光源81通过板89固定于光学底座83。板89具有这样一种结构，其中具有不同线性膨胀系数的两个金属板87和88粘接在一起，板的材料为例如铝和锌。因为两个金属板87和88具有不同线性膨胀系数，当温度升高时，板89发生变形，从而由于双金属效应而发生弯曲。图8C中的P9部分显示了这种变形之后的状态。板89的变形导致，被板89支撑的光源81的发光点A2，在光学底座上向箭头所示的光轴方向移动。

当温度下降时，具有不同线性膨胀系数的两个金属板87和88热收缩。从而，板89向与热膨胀的情形相反的一侧发生变形，并且光源81沿光轴朝向箭头的反方向移动。虽然上面的描述涉及准直透镜的焦点位置改变小于光学底座的热变形的情形，不过即使在相反的情形中，通过颠倒两个金属板87和88的数值关系，使光源81随温度的改变而沿相反方向移动，也可以获得相同的效果。

通过选择板的材料和调节板的长度，可以使板89的弯曲量为最佳数值。通过图8C的结构，可以用板89的弯曲产生的变形补偿校正量的不足。

图8D示出了光源的支撑结构的第三示例。光源81通过具有一定弯曲度的板簧90用螺钉固定到光学底座83的壁91。当温度升高时，由于热膨胀壁91朝向图中的箭头T1和T2的方向伸展。从而，点M2之间的间隙变窄，板簧90在垂直于光轴的方向收缩，光源81沿光轴朝箭头所示方向移动。图8D中的P10部分表示这种变形之后的状态。

当温度下降时，壁91由于热收缩而沿附图中箭头T1和T2的相反方向收缩，从而点M2之间的间隙变宽，板簧90在垂直于光轴的方向伸展，光源81沿光轴朝向箭头的相反方向移动。虽然上面的描述涉及准直透镜的焦点位置改变小于光学底座的热变形的情形，不过即使在相反的情形中，通过颠倒盘簧90的突起方向，光源81随温度的改变而沿相反方向移动，也可以实现相同的效果。

由于板簧90通过螺钉固定到壁91，发光点A2仅在光轴方向移动，不在垂直于光轴的平面中的方向移动。从而，通过使结构不存在壁91的热变形量在方向T1和方向T2的各向异性，可以避免光学读取器的光学系统的光轴精度偏离，该精度偏离是由在垂直于光轴的平面中的位置决定的。

如上所述，根据本实施例，即使一个设计中存在准直透镜的焦距改变和光学底座的热膨胀导致的光源与准直透镜的相对位置改变的失配，也可以通过简单结构校正这种失配。此外，无需提供冷却装置来使光源的波长恒定，从而也可以简化结构。

此外，本实施例对于温度上升和下降这两种情形，可以双向地补偿光学位置关系的改变，从而本实施例可以应用于对于光学位置关系改变的补偿不足和过量这两种情形。

注意此处，支架的形状不限于上述示例，可以采用其他结构，只要它们能在温度改变时使光源的发光点相对光学底座双向地移动即可。

实施例9

图9A示出了根据实施例9的光学读取器主要部分的结构。在图9A中，光源91粘接固定到光学底座93。这种粘接和固定导致，即使温度改变，发光点A3的位置与在光轴方向与A3相应的光学底座93的位置C3之间的在光轴方向的位置关系也不改变。同时，准直透镜92通过支撑结构95固定到光学底座93。通过这种结构，随着温度改变，主点B3的位置相对光学底座93移动。

此处，当温度改变例如上升时，光学底座93热膨胀，从而光源91的发光点A3与准直透镜92的主点B3之间的长度从L40变到L41。

同时，对于准直透镜92而言，光源91的波长随温度而变，同样透镜本身的折射率也发生改变，因为其材料可通过热而改变，使准直透镜92的焦距从F40(L40)变到F41。使用准直透镜92的支架95补偿F40与F41之间的焦点位置差ΔF40，即透镜的补偿不足ΔF40，以使透镜的主点B3相对光学底座93向光源91一侧移动。

图9B至9E示出了准直透镜92的支撑结构95的具体构造。图9B示出准直透镜92的支撑结构的第一示例。在图9B中，准直透镜92通过支架95B粘接固定到光学底座93。支架95B在点D4处粘接固定到光学底座93。准直透镜92在与其主点B3相应的位置处粘接固定到支架95B。支架95B由线性膨胀系数大于光学底座93的线性膨胀系数的材料制成。

此处，假设支架95B固定于底座93的点D4，与准直透镜92的主点B3之间的长度为L9，支架95B的线性膨胀系数为α9，光学底座93的线性膨胀系数为α10(α9＞α10)。则当温度上升ΔT时，主点B3的位置移动量为下面的ΔL：

ΔL＝(α9-α10)×ΔT×L9

通过这种结构，由于α9＞α10，主点B3朝向箭头所示的光轴方向(朝向光源91)移动ΔL。换句话说，在光学底座93的热膨胀度较大以至于准直透镜92的折射率的改变导致的其焦点位置改变不足以校正它时，移动ΔL可以对其进行补偿。

在温度下降的情形中，由于α9＞α10，支架95B的热收缩量大于光学底座93的热收缩量。从而，准直透镜92沿光轴向与箭头相反的方向移动。虽然上面描述的情形涉及准直透镜92的焦点位置改变小于光学底座93的热变形，不过即使在相反的情形中，通过使支架95B的线性膨胀系数小于光学底座93的线性膨胀系数，以使准直透镜92随温度的改变而沿相反方向移动，也可以获得相同效果。

图9C示出了准直透镜支撑结构的第二示例。准直透镜92通过板98固定于光学底座93。板98具有两个具有不同线性膨胀系数的金属板96和97粘接在一起的结构。当温度升高时，由于两金属板96和97具有不同线性膨胀系数，板98变形，由于双金属效应而弯曲。

板98的变形导致被板98支撑的准直透镜92的主点B3沿光轴朝向箭头所示的方向移动。通过选择板的材料并调节板的长度，可以使板98的弯曲量为最佳数值。通过图9C的结构，可以通过板98的弯曲产生的变形，补偿校正量的不足。

当温度下降时，具有不同线性膨胀系数的两个金属板96和97热收缩。从而，板98向与热膨胀情形相反的一侧变形，并且准直透镜92沿光轴朝向与箭头相反的方向移动。虽然上面描的情形述涉及准直透镜92的焦点位置改变小于光学底座93的热变形，不过即使在相反情形中，通过颠倒两金属板96与97的数值关系，使准直透镜92随温度的改变而沿相反方向移动，也可以实现相同效果。

图9D示出了准直透镜支撑结构的第三示例。准直透镜92在主点B3处经由弯曲的板簧99，通过螺钉固定于光学底座93的壁93A。当由于热膨胀壁93A向附图的箭头T3和T4的方向延伸时，点M3之间的间隙变窄，板簧99在垂直于光轴的方向收缩，准直透镜92沿光轴朝向箭头所示的方向移动。

当温度降低时，壁93A由于热收缩而沿与图中的箭头T3和T4相反的方向收缩，从而点M3之间的间隙变宽，板簧99在垂直于光轴的方向伸展，准直透镜92沿光轴朝向与箭头相反的方向移动。虽然上面描述的情形涉及准直透镜92的焦点位置改变小于光学底座93的热变形，不过即使在相反情形中，通过使板簧99的突起方向相反，使准直透镜92随温度的改变而沿相反方向移动，也能获得相同效果。

由于用螺钉将板簧99固定于壁93A，主点B3仅沿光轴方向移动，不沿垂直于光轴的平面方向移动。从而，通过使结构在方向T3和方向T4壁93A热变形量没有各向异性，可以避免由垂直于光轴的平面内的位置决定的光学读取器的光学系统的光轴精确偏离。从而，由于来自光源的光的强度分布不随温度改变而改变，形成在光盘上的光斑的强度分布也是稳定的。

图9E示出了准直透镜支撑结构的第四示例。在图9E的例子中，准直透镜92的支架具有双重结构。该示例对于由于光学底座93的热膨胀导致光源91与准直透镜92之间的长度改变量是如此之大，以至于用准直透镜92的焦距改变来补偿的补偿不足变大的情形是有效的。

支架100通过粘合剂在与准直透镜92的主点B3相应的位置处固定于光学底座93。支架100由与光学底座93相同的材料制成，并且粘合剂的线性膨胀系数也与光学底座93的线性膨胀系数相同。准直透镜92在端面S处粘接固定于支架101。支架101的线性膨胀系数比支架100和光学底座93的线性膨胀系数大。支架101通过螺钉固定于支架100。

此处，例如，当读取器的温度上升时，准直透镜92的主点B3通过支撑结构的移动量变成将：在光轴方向，支架101与支架100的丝扣点U为支点的位置处支架101的延伸量；和与支架101的粘接位置(即端面)为支点的准直透镜92的热膨胀量相加得出的数值。结果，可以增大准直透镜92的主点B3与光源91的接近程度。具体来说，主点B3的移动量用下面的ΔL表示：

ΔL＝α15×L13×ΔT+α16×L12×ΔT

其中α15表示准直透镜92的线性膨胀系数，α16表示支架101的线性膨胀系数，L12表示支架100与支架101的丝扣点U和支架101与准直透镜92的粘接面S之间的长度，L13表示粘接面S与主点B3之间的长度。

当温度下降时，由于热收缩移动方向反向，所以主点B3通过支撑结构产生的移动量成为，将：以丝扣点U为支点时支架101的收缩量；与端面S为支点时准直透镜92的热收缩量相加得出的数值。虽然上面描述的情形涉及准直透镜92的焦点位置改变小于光学底座93的热变形，不过即使在相反情形中，通过使支架100和101的线性膨胀系数小于光学底座93的线性膨胀系数，使准直透镜92随温度的改变而沿相反方向移动时，也能获得相同效果。

通过这种结构，光学底座93、支架100和用于粘接它们的粘合剂均具有相同的线性膨胀系数，从而即使读取器周围的温度反复改变，也不会对粘接部分施加负担，所以可以保证在所有时间都是可靠的，并可以以较小空间获得大校正量。

此外，通过沿光学底座93移动支架100，可以进行用于消除初始像散的准直透镜92的位置调节，这方便了调节。

如上所述，根据本实施例，即使设计包含了准直透镜92焦距的改变与由于光学底座热膨胀导致的光源和准直透镜的相对位置改变的失配，也可以通过简单结构校正这种失配。另外，无需提供冷却装置来使光源的波长恒定，从而也能简化结构。

此外，本实施例对于温度上升和下降这两种情形，都能对光学位置关系的改变进行双向补偿，从而本实施例可以应用于对于光学位置关系改变的补偿不足和过量这两种情形。

注意此处支架的形状不限于上述示例，可以采用其他结构，只要当温度改变时该结构可使准直透镜的主点能相对光学底座双向移动。

实施例8和9描述了光源和准直透镜二者之一固定于光学底座的方法，以及用其中之一来校正光学底座的热膨胀与准直透镜焦距改变之间的失配。不过，这些方法可以结合起来增大其校正量。

此外，由于读取器的结构，在温度改变引起光源装置和准直透镜装置其中之一沿对于像散不利的方向移动时，可以用另一装置的改变对其进行补偿。

实施例10

图10A示出了根据实施例10的光学读取器主要部分的结构。图10B为具有台阶的相位板(下面简称作“相位板”)105的放大视图。在图10A中，光源102如半导体激光器发出的光穿过准直透镜103以变成平行光，然后穿过相位板105，相位板105具有同心台阶结构，在其横截面中包括多个台阶高度。穿过相位板105的光受到光束整形棱镜104的光束整形。

在相位板105中，每一台阶的台阶高度Dp用下面的公式(1)表示：

Dp＝N·λ/(n-1)(N＝1，2，3...)  (公式1)

其中λ表示初始状态下(室温)光源102的波长，n表示相位板的折射率。

在初始状态下，即在室温下，被准直透镜103准直的光是平面波，并且当该光穿过阶梯高度为如公式1中所示的波长整数倍(N倍)的相位板时，保持平面波状态。

另一方面，当读取器周围温度的改变时，由于：光学底座106的热膨胀引起的发光点A4与透镜主点B4之间光学长度的改变；与透镜折射率改变引起的透镜焦距改变之间的差异，穿过准直透镜103的光变成球面波。

此时，光源102的波长也随温度改变而改变。也就是说，假设波长改变为Δλ，则相邻台阶高度之间产生Δλ/(n-1)的相位差。由于在形成连续台阶时这些台阶高度同心地改变，在波长如此改变的平面波的光进入该相位板之后，光穿过相位板105，变成球面波。

相反，在球面波进入相位板的情形中，通过满足给定相位分布以消除球面波的条件，其透射波前转换回平面波。在这种情形中，由于即使温度改变时也能保持平面波状态，在穿过光束整形棱镜的光中不产生像散。

此处，假设温度改变ΔT，从而使光源的波长改变1nm。同时，假设对于ΔT的温度改变而言，由于光学底座106的热膨胀引起的发光点A4与透镜主点B4之间的光程改变量，与准直透镜103的焦距改变量之差为δ。在这种情形中，从中心到第i个台阶高度的长度Ri应当满足下面的公式(2)和公式(1)，作为校正上述球面波的条件：

Ri＝f×(1-(1-2×N×i/1000/δ)²)^1/2  (公式2)

(N＝1，2，3...(与公式1中的N取相同数值)，i＝1，2，3...)

其中f表示初始状态下(常温下)准直透镜103的焦距。

通过这种结构，仅通过增加一个元件，可以避免温度改变产生的像散。

注意此处，根据所需校正精度，可以减少相位板的阶梯数量，这便于相位板的制造。此外，可以在透镜本身中形成这种相位板结构。

如上所述，本发明的光学读取器，通过简单的结构，即使其周围温度改变，也能保持稳定的记录/复制质量。从而，这些光学读取器对于光盘记录器，光盘播放器等是有效的。

在不偏离本发明精神或本质特征的条件下，可以以其他方式实施本发明。本申请中所披露的实施例在所有方面都是示意性而非限定性的。所附权利要求而非通过上述描述表示本发明的范围，在权利要求等效含义和范围内的所有改变都包含其中。

Claims (21)

1、一种包括光学元件的光学读取器，来自光源的光通过光学元件传播，以会聚在信息记录介质上，该光学元件包括：

将来自光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜；

改变横截面中平行光的强度分布的一个光束整形元件；以及

将穿过光束整形元件的光会聚在信息记录介质上的一个物镜，

其中该光学元件包括一种固定于支架，以便由于温度改变产生的变形而产生第一像散的光学元件，其中温度改变产生的变形是由于产生第一像散的光学元件与支架之间的线性膨胀系数不同而产生的；并且

第一像散与平行光穿过光束整形元件时产生的第二像散大小相等，极性相反，该平行光具有：(a)由于温度改变包括光源和准直透镜的结构的热膨胀或热收缩导致的，光源的发光点与准直透镜的主点之间的光程改变量；与(b)准直透镜的焦距改变量之差产生的相位分布。

2、根据权利要求1所述的光学读取器，其中利用产生第一像散的、温度改变时在不同方向的变形量有差异的光学元件产生第一像散。

3、根据权利要求2所述的光学读取器，其中在不同方向变形量的差异是通过使产生第一像散的光学元件粘接至支架的粘接面的尺寸在不同方向不同从而产生的。

4、根据权利要求2所述的光学读取器，其中通过形成分离设置的粘接面，在该分离设置的粘接面产生第一像散的光学元件粘接至支架，使该分离设置的粘接面之间的长度与粘接表面在垂直于该长度方向的方向上的尺寸不同，从而在不同方向产生变形量差异。

5、根据权利要求2所述的光学读取器，其中通过形成分离设置的粘接面，在该分离设置的粘接面产生第一像散的光学元件粘接至支架，当温度改变时该分离设置的粘接面在其高度方向变形量不同，从而在不同方向产生变形量差异。

6、根据权利要求2所述的光学读取器，其中所述不同方向相当于光束整形元件的光束整形方向，和与光束整形方向垂直的方向。

7、根据权利要求1所述的光学读取器，其中产生第一像散的所述光学元件是设置在平行光穿过光束整形元件之前或之后位置处的一个反射镜。

8、根据权利要求1所述的光学读取器，其中产生第一像散的所述光学元件为光束整形元件。

9、根据权利要求1所述的光学读取器，其中产生第一像散的所述光学元件为由平行平面构成，或者由非平行的平面构成的板，其允许平行光穿过。

10、根据权利要求1所述的光学读取器，

其中有多个产生第一像散的光学元件，并且

所述多个光学元件中的每一个共同产生第一像散。

11、一种光学读取器，包括：

一个光源；

将来自所述光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜；

改变平行光强度分布的一个光束整形元件，

将穿过光束整形元件的光会聚在信息记录介质上的一个物镜；以及

设置在光源与准直透镜之间的一个平板，

其中所述平板相对光轴的倾斜角随温度改变量而改变。

12、根据权利要求11所述的光学读取器，其中由于支撑平板的支架的热变形，改变平板的倾斜角。

13、一种光学读取器，包括：一个光源；和将来自该光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜，从而来自该光源的光被会聚在信息记录介质上，

其中所述光源和准直透镜固定于底座，并且

用底座与光源和准直透镜二者至少之一之间的相对位置移动，补偿由于温度改变导致的该光源发光点与所述准直透镜主点之间的光程改变；和准直透镜的焦距改变产生的与图像形成有关的光学关系改变。

14、根据权利要求13所述的光学读取器，

其中准直透镜固定于底座，使温度改变时准直透镜的主点与底座的位置不会相对移动，

光源通过支架固定于底座，并且

与图像形成有关的光学关系改变被温度改变导致的该支架变形或移动产生的光源发光点与底座之间的相对位置移动补偿。

15、根据权利要求13所述的光学读取器，

其中所述光源固定于底座，使温度改变时光源的发光点与底座的位置不会相对移动，

所述准直透镜通过支架固定于底座，并且

与图像形成有关的光学关系改变被温度改变导致的支架变形或移动产生的准直透镜主点与底座之间的相对位置的改变补偿。

16、根据权利要求13所述的光学读取器，

其中光源和准直透镜均通过支架固定于底座，并且

与图像形成有关的光学关系改变被：由温度改变导致的光源支架变形或移动产生的光源发光点与底座之间的相对位置移动；和温度改变导致的准直透镜支架变形或移动产生的准直透镜主点与底座之间的相对位置移动补偿。

17、一种光学读取器，包括：

一个光源；

将来自该光源的发散光会聚以形成平行光的一个准直透镜；

改变平行光强度分布的一个光束整形元件；

将穿过光束整形元件的光会聚在信息记录介质上的一个物镜；以及

具有同心台阶的一个相位板，该相位板设置在准直透镜之前或之后的位置，

其中该相位板用于在光进入光束整形元件转变回平面波之前，将光的相位分布校正成某一状态，所述光的相位分布是在包括光源与准直透镜的结构内由于温度改变产生的。

18、根据权利要求17所述的光学读取器，

其中该相位板是阶梯状板，使光的相位从内到外的改变与由光源温度改变引起的波长改变一致，同心圆的中心与光轴中心一致，并且

每一台阶的台阶高度，使相对某一温度光的相位改变波长的整数倍。

19、根据权利要求17所述的光学读取器，

其中该相位板是阶梯状板，使光的相位从内到外的改变与由光源温度改变引起的波长改变一致，同心圆的中心与光轴中心一致，并且

用下式表示从相位板中心到第i个台阶的长度Ri：

Ri＝f×(1-(1-2×N×i/1000/δ)²)^1/2

其中f表示初始状态下准直透镜的焦距，δ为对于与光源波长改变1nm相应的温度改变ΔT，光源发光点与准直透镜之间的光程改变量与准直透镜的焦距改变量之差，N和i为1或更大的整数。

20、根据权利要求17所述的光学读取器，

其中该相位板是阶梯式板，使光的相位从内到外的改变与由光源温度改变引起的波长改变一致，同心圆的中心与光轴中心一致，

用下式表示每一台阶的台阶高度Dp：

Dp＝N·λ/(n-1)

其中λ表示初始状态下光源的波长，n表示相位板的折射率，N为1或更大的整数，并且

用下式表示从相位板中心到第i个台阶的长度Ri：

Ri＝f×(1-(1-2×N×i/1000/δ)²)^1/2

其中f表示初始状态下准直透镜的焦距，δ为对于与光源波长改变1nm相应的温度改变ΔT，光源发光点与准直透镜之间的光程改变量与准直透镜的焦距改变量之差，N和i为1或更大的整数。

21、根据权利要求17所述的光学读取器，其中准直透镜与相位板集成在一起。

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