CN1605100A - 光学扫描装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学扫描装置，其利用辐射束(4)扫描信息层(2)，该装置包括：用于提供所述辐射束的辐射源(6)，用于将所述辐射束转换成所述信息层上的扫描光点(17)的透镜系统(7)，以及设置在所述辐射源和所述扫描光点之间的波前修正器。该修正器包括各自具有一个非球面(301b，302a)的两个元件(301，302)，并且可以相互线性移动，从而将波前修正引入所述第二辐射束中。根据本发明，将非球面加工定形从而使得：元件(301，302)的第一相互线性位移将第一波前修正(Wa)沿着第一轴线(Xo)引入所述第二辐射束中，并且元件的第二相互线性位移将第二波前修正(Wb)沿着所述第二轴线(Yo)引入所述第二辐射束中。

Description

光学扫描装置
本发明涉及一种利用辐射束扫描光学记录载体信息层的光学扫描装置，该装置包括：(i)用于提供所述辐射束的辐射源，(ii)用于将所述辐射束转换成会聚辐射束、从而在信息层的位置形成一个扫描光点的透镜系统，该透镜系统包括具有一条光轴的第一物镜，以及(iii)设置在所述辐射源和所述扫描光点位置之间、用于将第一辐射束转换成第二辐射束的波前修正器，该波前修正器包括具有第一非球面的第一元件和具有第二非球面的第二元件，所述第一和第二元件可以相互地线性移动，从而将波前修正引入所述第二辐射束中。
本发明还涉及一种用于将第一辐射束转换成第二辐射束的波前修正器，该波前修正器包括具有第一非球面的第一元件和具有第二非球面的第二元件，所述第一和第二元件可以相互地线性移动，从而将波前修正引入所述第二辐射束中。
“扫描信息层”是指利用辐射束进行扫描，从而读取信息层中的信息(“读取模式”)，在信息层中写入信息(“写入模式”)，和/或擦除信息层中的信息(“擦除模式”)。“信息密度”是指信息层每单位面积所存储的信息量。它主要是由扫描装置在被扫描信息层上所形成的扫描光点大小来确定的。通过减少扫描光点的大小可以提高信息密度。由于光点大小主要取决于形成光点的辐射束的波长和数值孔径。因此增大数值孔径和/或减小波长就能减少扫描光点的大小。
沿着一条光路传播的辐射束具有预定形状的波前W，其可由以下公式给出：
W λ = Φ 2 π - - - ( 0 a )
其中“λ”和“Φ”分别是辐射束的波长和相位。
“波前像差”的定义如下。用于将物体转换成图像的第一光学元件(例如物镜)具有一条光轴，该元件可能会因引入“波前像差”Wabb而使图像恶化。波前像差具有按所谓的查涅克(Zernike)多项式的形式表达的不同类型，该多项式具有不同的阶数。波前倾斜或扭曲就是一种一阶波前像差。场的像散和场曲以及散焦是二阶波前像差的两个例子。彗差是三阶波前像差的一个例子。球差是四阶波前像差的一个例子。对于代表上述波前像差的数学函数的更多信息可以参见诸如M.Born和E.Wolf所著的书《光学原理(Principles of Optics)》第464-470页(Pergamon Press 6th Ed.)(ISBN 0-08-026482-4)。
“波前修正”的定义如下。可以在辐射束的光路中设置具有一条光轴的第二光学元件(例如一种非周期性相位结构)，从而将“波前修正”ΔW引入辐射束中。波前修正ΔW是对波前W形状的修正。如波前像差一样，如果描述波前修正ΔW的数学函数分别具有第一、第二等等的径向阶，那么辐射束横截面半径的第一、第二等等阶的波前修正可以是对称或不对称的。波前修正ΔW还可以是“平坦的”；这意味着第二光学元件在辐射束中引入一种恒定的相位变化，因此在提取了波前修正ΔW的模2π之后，所得的波前是恒定的。术语“平坦的”并不必意味着波前W具有零相位变化。此外，从公式(0a)中还可以得出波前修正ΔW可以以辐射束相位变化ΔΦ的形式表达出来，由以下公式给出：
ΔΦ = 2 π λ ΔW - - - ( 0 b )
波前修正或波前像差的“OPD”是指波前像差或波前修正的光程差。光程差OPD的均方根值OPDrms由以下公式给出：
OPD rms = ∫ ∫ f ( r , θ ) 2 rdr ∫ ∫ rdrdθ - ( ∫ ∫ f ( r , θ ) rdrdθ ∫ ∫ rdrdθ ) 2 - - - ( 0 c )
其中“f”是描述波前像差或波前修正的数学函数，“r”和“θ”是极坐标系统(r，θ)在垂直于光轴的平面内的极坐标，其中系统的原点是该平面与光轴的交点，并且延伸到相应光学元件的入射光瞳之上。
两个值OPDrms，1和OPDrms，2在|OPDrms，1-OPDrms，2|等于或小于30mλ(优选)的情况下彼此“基本上相等”，其中的值30mλ是任意选取的。同样，两个值OPDrms，1和OPDrms，2优选地在|OPDrms，1-OPDrms，2|等于或大于30mλ(优选)的情况下彼此“基本上不同”，其中的值30mλ是任意选取的。
在波前修正与波前像差之和的OPDrms值基本上等于或小于优选的30mλ的情况下，波前修正“基本上补偿”了辐射束中出现的波前像差，其中的值30mλ是任意选取的。于是这种辐射束被称作“没有像差”。
“波前修正器”取决于其在辐射束横截面中的位置，通过引入路径长度差从而引入波前修正。可以用这种修正器来改变辐射束的特性，例如，通过将焦点曲率引入辐射束的波前中从而改变辐射束的惩罚(vengeance)，或是通过引入倾斜来改变辐射束的方向。波前修正器还可以用作波前补偿器从而补偿不希望的波前像差。
在利用开始的段落中所述类型的光学扫描装置扫描盘形的光学记录载体时，一个问题就是如果在盘的径向上发生盘的翘曲，那么会聚光束中就会产生彗差。这种翘曲会使物镜的光轴与盘的法线方向之间发生倾斜。如果记录载体具有高信息密度，入射在记录载体上的辐射束的数值孔径比较高，这一问题会更加严重。例如，对于所谓DVD+RW格式的记录载体而言就是这种情况，其中入射束的数值孔径大约等于0.65。
对于所述产生彗差的问题的一种解决方案包括采用一个波前修正器，将其设置在辐射源与扫描光点的位置之间的光的光路中，该修正器包括一对各有一个平面和一个非球面的板。这种修正器可以参见I.Palusinski等人所著的文章《横向偏移可变像差发生器(Lateralshift variable aberration generators)》，“应用光学(AppliedOptics)”Vol.38(1999)第86-90页。这一对板是互补的，因此当它们紧密配合时构成一个没有光功率的平板。两个板在垂直于透镜系统光轴的方向上的相互线性位移会导致波前变形的产生，这种变形取决于线性位移和非球面的形状。
现有波前修正器的缺点是只能在一个方向上补偿彗差。因此，为了补偿诸如径向和切向上的彗差，现有的波前修正器必须设置由两个驱动器控制的两组平面，这样会使波前修正器的结构复杂化并且成本上升。
本发明的目的是提供一种包括波前修正器的光学扫描装置，该修正器具有一对各自具有非球面的元件，用于在诸如径向和切向的两个不同方向上校正会聚光束的波前修正。
这一目的是通过开始的段落中所述的光学扫描装置而实现的，其中根据本发明，将所述第一和第二非球面加工定形，因此：
所述第一和第二元件沿着第一轴线在第一距离上的第一相互线性位移将第一波前修正沿着所述第一轴线引入所述第二辐射束中，并且
所述第一和第二元件沿着不同的第二轴线在第二距离上的第二相互线性位移将第二波前修正沿着所述第二轴线引入所述第二辐射束中。
采用具有这种波前修正器的光学扫描装置的优点在于，该光学扫描装置能沿着各自的两个轴线分别引入两个波前修正。例如，该扫描装置的一个优选实施例(参见下文)能够补偿因记录载体相对于物镜光轴的倾斜而出现在会聚光束中的彗差。这样能有利地提供一种对于光学记录载体的倾斜具有较大公差范围的光学扫描装置。
在光学扫描装置的另一优选实施例中，非球面的形状基本上分别是由函数S’(x，y)和S”(x，y)定义的，或者如果非球面的形状是相同的，那么就是由函数S(x，y)定义的，其中的函数S(x，y)，S’(X，y)和/或S”(x，y)包括：
第一项“(x2+y2)2”，用于引入第三阶彗差形式的所述第一和第二波前修正，
第二项“x3+D3y3”，用于引入像散形式的所述第一和第二波前修正，其中的D3是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量，或是
第三项“(x2+y2)3”，用于引入第五阶彗差形式的所述第一和第二波前修正。
按照具有“(x2+y2)2”项的函数设计非球面形状的优点在于分别在第一和第二方向(例如切向和径向)上引入了第一和第二数量的三阶彗差，其可用于诸如补偿因记录载体的法线方向与物镜光轴之间的倾斜而产生的彗差。这样就使光学设备具有了对光盘倾斜的更大公差。
按照具有“x3+D3y3”项的函数设计非球面形状的优点在于分别在第一和第二方向(例如切向和径向)上引入了第一和第二数量的像散，其可用于补偿诸如因制作物镜时的制作误差而在辐射源到扫描光点的光路中所产生的像散。这样就能在由于其它波前畸变的原因而对传播光束进行波前修正的过程中使光学设备具有较大的公差余量。
本发明的另一目的是提供一种波前修正器，用于将第一辐射束转换成第二辐射束，从而沿着第一方向(例如径向)将第一波前修正引入所述第二辐射束中，并沿着不同的第二方向(例如切向)将第二波前修正引入所述第二辐射束中。
这一目的是利用开头的段落中所述的波前修正器来实现的，根据本发明，将所述第一和第二非球面加工成形从而使得：
第一和第二元件沿着第一轴线在第一距离上的第一相互线性位移将第一波前修正沿着所述第一轴线引入所述第二辐射束中，并且
第一和第二元件沿着不同的第二轴线在第二距离上的第二相互线性位移将第二波前修正沿着所述第二轴线引入所述第二辐射束中。
按照以下参照附图对本发明的具体说明就能理解本发明的目的、优点及其特征，在附图中：
图1表示根据本发明的一种包括波前修正器的扫描装置，
图2到4表示沿着图1所示的I-I线，在三个不同位置上观察图1所示的波前修正器的优选实施例所看到的三个视图，
图5到7分别表示沿着图2所示的II-II线，III-III线和IV-IV线观察图2所示的波前修正器所看到的三个横截面图，
图8表示图2所示的波前修正器的可选实施例，
图9表示图2所示的波前修正器的另一可选实施例，以及
图10表示图1所示的准直透镜的另一可选实施例。
图1表示根据本发明的一种光学扫描装置1，其用于利用第一辐射束4扫描第一光学记录载体3的第一信息层2。
记录载体3包括一个透明层5，在它的一侧设有信息层2。可以用一个保护层来保护信息层2背离透明层5的一侧免受环境影响。透明层5作为记录载体3的基板为信息层2提供机械支撑。可选择地，透明层5也可以单纯具有保护信息层2的功能，而由信息层2另一侧上的一层提供机械支撑，例如利用保护层，或利用和信息层2相连的附加信息层和透明层。信息层2是记录载体3上包含轨道的一个表面。轨道是聚焦或会聚的辐射束所遵循的路径，在该路径上设置有代表信息的光学可读标记。在下文中用符号“T”代表这种轨道。标记可以是诸如坑或者反射系数或磁化方向与周围不同的区域。参见图1和后面的附图，如果记录载体3的形状是一个具有中心C的盘形，并且包括以C为中心的基本上为圆形的轨道，那么“Y”就是平行于“径向”的坐标轴，“径向”即中心C与被扫描轨道上的一点之间的方向，而“X”是盘面内平行于“切向”的坐标轴，“切向”即与轨道正切并且垂直于“径向”的方向。同样参见图1及其他后面的附图，“Z”是光学扫描装置1的光轴12的基准轴。应该注意到，在盘3平行于平面XY的情况下，(X，Y，Z)是一个直角坐标系。
仅作为举例，如果光学记录载体3是一种所谓的“Blu-rayDisc(BD)”格式的盘，那么透明层5的厚度大约等于0.1mm。可选择地，如果记录载体4是一种所谓的DVD-格式的盘，那么透明层5的厚度大约等于0.6mm。
光学扫描装置1包括辐射源6、具有一条光轴12的透镜系统7和一个波前修正器30。在下文中用“Zo”代表光轴。该装置1还包括分束器8、准直透镜9、检测系统10、伺服系统11、聚焦驱动器(图1中未示出)、径向驱动器(图1中未示出)和一个用于纠错的信息处理单元14。
辐射源6被设置用于提供对记录载体3的信息层2进行扫描的辐射束4。优选地，辐射源6包括至少一个半导体激光器，该激光器发出选定波长λ的辐射束4。仅作为举例，如果记录载体3是BD-格式的盘和DVD-格式的盘，那么波长λ分别优选为405和660nm。此外，辐射源6可以设有光栅结构(在图1中未示出)，以用于形成从中心辐射束4发出的作为-1和+1阶衍射辐射束的第一卫星辐射束和第二卫星辐射束(在图1中未示出)。
分束器8将辐射束4反射到准直透镜9。分束器8优选由相对于光轴12倾斜的平行平板构成。
准直透镜9将辐射束4转换成准直辐射束14。
透镜系统7将准直辐射束14转换成会聚辐射束16，从而在信息层2的位置上形成一个扫描光点17。会聚辐射束16的数值孔径为NA。仅作为举例，如果光学记录载体3是所谓BD-格式的盘，那么对于读取模式和写入模式来说，会聚辐射束16的数值孔径NA皆约等于0.85。如果光学记录载体3是所谓DVD-格式的盘，那么对于读取模式来说，会聚辐射束16的数值孔径NA约等于0.60，而对于写入模式来说约等于0.65。
透镜系统7包括具有入射面18a和出射面18b的第一物镜18。透镜系统7还可以包括第二物镜(在图1中未示出)，特别是在数值孔径NA约等于0.85的情况下。第二物镜连同第一物镜18构成一个双重透镜系统，其与仅由一个物镜18构成的单一透镜系统相比优点在于，光学元件相互位置的公差更大。第二物镜由平凸透镜构成，该透镜具有面对物镜18的凸面和面对信息层2的位置的平面。此外，第一和/或第二物镜的入射面和/或出射面优选为呈非球面弯曲，从而用于按公知的方法补偿诸如球差，该方法参见例如B.H.W.Hendriks和P.G.J.M.Nuyens所著的文章《用于光学记录的远场高NA物镜的设计和制造(Designs and manufacturing of far-fieldhigh NAobjective lenses for optical recording)》413-414，SPIE3749(1999)。值得注意的是，通过设计非球面透镜也可以校正其它类型的波前修正。然而，这种校正取决于设计透镜时就已经确定的参数；其仍然没有考虑到光学扫描装置1组件的实际结构，与波前修正器30所引入的伺服校正存在矛盾(参见下文)。
在扫描过程中，正向会聚辐射束16在信息层2上反射从而形成反向发散辐射束21，该辐射束沿正向会聚辐射束16的光路返回。透镜系统7将反向辐射束21转换成反向准直辐射束22。准直透镜9将该反向准直辐射束转换成反向非准直辐射束23。分束器8通过将至少部分反向辐射束23透射到检测系统10，从而将正向辐射束4从反向辐射束23中分离出来。
检测系统10被设置用于捕获所述的部分反向辐射束23并将其转变成一个或多个电信号。这些信号中的一个信号是信息信号Sdata，其数值代表从信息层2上扫描到的信息。为了对从信息层2上提取的信息进行纠错，可以用信息处理单元14处理信息信号Sdata。来自检测系统10的其它信号有聚焦误差信号Sfocus和径向跟踪误差信号Sradial。信号Sfocus的值代表扫描光点12和信息层2之间沿着光轴12的高度的轴向差。信号Sfocus是用常规的“像散方法”形成的，该方法可以参见G.Bouwhuis，J.Braat，A.Huijser等人所著的书《光盘系统的原理(Principles of Optical Disc Systems)》第75-80页(Adam Hilger1985)(ISBN 0-85274-785-3)。信号Sfocus被用于保持扫描光点17聚焦在信息层2中。信号Sradial的值代表在信息层2的平面内，扫描光点17和该光点所遵循的该信息层中的轨道中心之间的距离。信号Sradial是用常规的“径向推挽法”形成的，该方法可以参见G.Bouwhuis等人所著的书第70-73页。信号Sradial被用于将扫描光点17保持在信息层2中的轨道上。
伺服系统11被设置用于分别响应信号Sfocus和Sradial，以提供用于控制聚焦驱动器和径向驱动器的控制信号Scontrol。聚焦驱动器控制透镜系统7在平行于光轴12(轴Z)的方向25上的位置，从而控制扫描光点17的位置，使其与信息层2的平面基本上吻合。径向驱动器控制透镜系统7在平行于径向(轴Y)的方向26上的位置，从而控制扫描光点17的径向位置，使其与信息层2中被跟踪轨道的中心线基本上吻合。
波前修正器30被设置在辐射源6和记录载体3的位置之间，并且将输入辐射束转换成输出辐射束。在图1所示的光学扫描装置1的实施例中，波前修正器30被设置在准直透镜9和透镜系统7之间，输入和输出辐射束分别是准直辐射束14和辐射束15。
此外，波前修正器30包括具有第一非球面和第二非球面(图1中未示出，而在图4和5中示出)的第一元件和第二元件(图1中未示出，而在图2及其他后面的附图中示出)。第一和第二元件可以相互线性移动，从而将波前修正引入辐射束15。
根据本发明的第一方面，将第一和第二非球面加工定形，从而使得：(i)第一和第二元件沿着第一轴线在第一距离上的第一相互线性位移将第一波前修正Wa沿着所述第一轴线引入波前修正器的输出辐射束中，并且(ii)所述第一和第二元件沿着不同的第二轴线在第二距离上的第二相互线性位移将第二波前修正沿着所述第二轴线引入该输出辐射束中。此外，第一非球面的形状基本上由函数S’(x，y)限定，而所述第二非球面的形状基本上由函数S”(x，y)限定，函数S’(x，y)和S”(x，y)是这样确定的：
W a ( x , y ) ≈ ( n 1 - 1 ) a 1 ∂ S ′ ( x , y ) ∂ x - ( n 2 - 1 ) a 2 ∂ S ′ ′ ( x , y ) ∂ x
W b ( x , y ) ≈ ( n 1 - 1 ) b 1 ∂ S ′ ( x , y ) ∂ y - ( n 2 - 1 ) b 2 ∂ S ′ ′ ( x , y ) ∂ y - - - ( 1 a )
其中“(x，y)”是参考平面XoYo中的XoYo坐标系内的笛卡儿坐标，该坐标系的原点在光轴12与参考平面的交点0上，Xo-轴和Yo-轴分别是所述线性位移的第一和第二轴线，“a1”和“a2”是在第一相互线性位移的情况下第一和第二元件沿Xo-轴线各自的位移，“b1”和“b2”是在第二相互线性位移的情况下第一和第二元件沿Yo-轴线各自的位移，“n1”和“n2”是第一和第二元件各自的折射率，而“S’(x，y)”和“S”(x，y)”代表第一和第二非球面各自的形状。仅作为举例，在图1所示的实施例中，Xo-轴和Yo-轴均与光轴1 2垂直，因此(O，Xo，Yo，Zo)是一个直角坐标系。应该注意到，在下文中给定表面的形状由一个函数S“基本上限定”的意思是说该表面的实际形状Sactual满足以下条件：0.9 S＜Sactual＜1.1S。该表面的实际形状Sactual优选地满足以下条件：0.95S＜Sactual＜1.05S。更为优选的是，该表面的实际形状Sactual满足以下条件：0.99S＜Sactual＜1.01S。
应注意到在(O，Xo，Yo，Zo)中，波前修正Wa和Wb分别在Xo-轴和Yo-轴中。还应该注意到在(O，Xo，Yo，Zo)中，关于沿Xo-轴或Yo-轴位移的距离而言，当这一位移分别与Xo-轴或Yo-轴的方向相同时具有正号，而当这一位移分别与Xo-轴或Yo-轴的方向相反时具有负号。
在按公式(1a)限定的一个非球面的优选实施例中，这些表面的形状基本上相同，并且基本上由函数S(x，y)来限定。因此在这个实施例中，S(x，y)＝S’(x，y)＝S”(x，y)。在一个非球面的更为优选的实施例中，第一和第二元件的折射率是相同的。因此在这个实施例中，n1＝n2＝n。本实施例中的函数S(x，y)是如下确定的：
W a ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) a ∂ S ( x , y ) ∂ x - - - ( 1 b )
W b ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) b ∂ S ( x , y ) ∂ y
其中“a”和“b”分别是所述的第一和第二位移，“n”是第一和第二元件的折射率，而“S(x，y)”代表第一和第二非球面各自的形状。要注意到本实施例中的距离“a”和“b”满足以下条件：
                       a＝a1-a2
                     b＝b1-b2
仅作为举例，在图1所示的光学扫描装置1的实施例中，波前修正器30被用于补偿因诸如记录载体3倾斜而出现在会聚辐射束16中的沿Xo-轴线的第一数量的三阶彗差W1和沿Yo-轴线的第二数量的三阶彗差W2。应注意到，在会聚辐射束16中出现彗差意味着从记录载体3的表面5a到扫描光点17之间横穿透明层5的辐射束中出现了彗差。此外，在扫描记录载体3的一个轨道T(例如可参见图2)的过程中，光学扫描装置1的取向可以使轨道T的切向(X)和径向(Y)分别平行于Xo-轴和Yo-轴。这样，波前修正器30就能补偿径向和切向上的三阶彗差。
在本实施例中，光学扫描装置1包括彗差补偿器19，其包括彗差检测器33、控制电路31和波前修正器30。
彗差检测器33提供了两个检测信号35，一个代表彗差W1的数量，另一个代表彗差W2的数量。在本实施例中，彗差检测器33是一个倾斜检测器33，而检测信号35是倾斜信号。倾斜检测器33向记录载体3发射辐射束34，并检测由记录载体3反射的辐射束在切向和径向上的夹角。因此，对于倾斜的记录载体3来说，反射辐射束的光点在平面内的位置就是角度的量度。在切向和径向上测得的倾斜值分别直接与彗差W1和W2的数量成正比。倾斜检测器33将该测得的值转换成倾斜信号35。应注意到，倾斜检测器33可以是任意的类型。图1所示的倾斜检测器33的一种可选择形式是构成控制电路31一部分的倾斜检测器，其中倾斜信号是从检测系统10输出信号的组合中获得的。
控制电路31被设置用于响应倾斜信号35，来提供用于控制波前修正器30的控制信号。
在本实施例中，波前修正器30通过响应倾斜信号35，分别沿着Xo-轴和Yo-轴将波前修正Wa和Wb引入辐射束15中，从而将准直辐射束14转换成辐射束15，用来补偿彗差W1和W2的数量，其中的Wa、Wb、W1和W2满足以下条件：
Wa(x，y)+W1(x，y)＝0                        (2)
Wb(x，y)+W2(x，y)＝0
换句话说，设置波前修正器30使得辐射束15中基本上没有像差，在本实施例中也就是没有彗差。在说明书中，“基本上没有像差”意味着从波前修正器30发出的辐射束(在本实施例中是准直射束15)中存在的像差数量(在本实施例中是Wa+W1或Wb+W2)的值OPDrms优选地小于30mλrms，更为优选是小于15mλrms。
图2到4表示沿着图1所示的I-I线所观察到的，图1所示的波前修正器的实施例的三种不同配置的三个视图。图5表示沿着图2所示的II-II线所观察到的图2所示的波前修正器30的横截面图。图6表示沿着图3所示的III-III线所观察到的图3所示的波前修正器30的横截面图。图7表示沿着图4所示的IV-IV线所观察到的图4所示的波前修正器30的横截面图。
如图2到7所示，波前修正器30包括第一和第二元件，在本实施例中分别是由第一板301和第二板302构成的。波前修正器30还包括用于支撑板301和302的主体50。如图2所示，波前修正器30还包括四个定位装置60a、60b、60c和60d，用于通过控制装置(未示出)实现所述第一和第二线性位移。
如图5所示，板301有一个面对准直透镜9的入射面301a和一个面对板302的出射面301b。出射面301b非球面弯曲(参见下文)。在本实施例中入射面301a是平面。应该注意到本实施例中的平面入射面301a对应于参考平面XoYo。
如图5所示，板302有一个面对板301出射面301b的入射面302a和一个面对物镜18的出射面302b。入射面302a是非球面曲面(参见下文)。在本实施例中出射面302b基本上是平行于Xo-和Yo-轴的平面。
应该注意到，在本实施例中的所述第一和第二非球面是由出射面301b和入射面302a构成的。还要注意到，在本实施例中非球面301b和302a的形状是相同的(并且因此满足公式(1b))。
仅作为举例，板301和302可以是塑料制成的，例如是市场上常见的标识为PMMA的材料，其折射率等于诸如1.5066。
主体50有四个内壁50a到50d，设置为形成一个贯通主体50的开口，如下所述，在其中设置板301和302。作为举例，主体50可以是铝制的。
值得注意的是，在图2和5中，波前修正器30的第一结构对应于板301和302的结构，其中这些板彼此紧密配合从而形成一个平行平板。在图3和6中，波前修正器30的第二结构对应于板301和302在板与板之间出现第二相互线性位移的情况下的结构。在图4和7中，波前修正器30的第三结构对应于板301和302在板与板之间出现第二相互线性位移情况下的结构。
按照波前修正器30的第一结构(参见图2和5)，板301和302彼此紧密配合。这样，在板与板之间存在沿Zo-轴高度为“h”的第一间隙，其高度在本配置中基本上等于常数值h0。以下将解释对高度h0值的选择。如图5所示，在板301和主体50之间还有高度为“d”且基本上不变的第二间隙。仅作为举例，高度d典型地等于0.3mm。应注意到，在第一结构中，总厚度D也就是板301的厚度、第一间隙及板302的厚度沿着Zo-轴的厚度基本上是不变的。仅作为举例，总厚度D约等于2mm。值得注意的是，在波前修正器30的第一结构中，表面301a、301b、302a和302b在坐标系(O，Xo，Yo，Zo)中的位置分别等于O、S(x，y)、h0+(x，y)和D。
按照波前修正器30的第二结构(参见图3和6)，板302沿Xo-轴移动了距离“a”，而板301静止，即与所述第一结构相比板301在(O，Xo，Yo，Zo)中处于同一位置。以下将解释对于距离值“a”的选择。应该注意到，在第二结构中板301和302之间的高度h不再是基本上不变的，这是因为表面301b和302a是非球面的。这样会使从板301出射面301b发出的辐射束具有不同的光路。这样，在第二结构中，波前修正Wa就会被引入辐射束15中以用于校正彗差量W1，如下所述。
按照波前修正器30的第三结构(参见图4和7)，板302沿Yo-轴移动了距离“b”，而板301静止，即与所述第一配置相比板301在(O，Xo，Yo，Zo)中处于同一位置。以下将解释对于距离值“b”的选择。应该注意到，在第二结构中板301和302之间的高度h不再是基本上不变的，这是因为表面301b和302a是非球面的。这样会使从板301出射面301b发出的辐射束具有不同的光路。这样，在第三结构中，波前修正Wb就会被引入辐射束15中以用于校正彗差量W2，如下所述。现在将要描述非球面301b和302a的形状的设计，特别是在需要分别沿着Xo-和Yo-轴补偿三阶彗差量W1和W2的情况下，可如下表示：
W1(x，y)＝A1x(x2+y2)                        (3)
W2(x，y)＝A2y(x2+y2)
其中“(x，y)”是参考平面XoYo内的笛卡儿坐标，“A1”和“A2”是两个参数，它们对(x，y)而言是不变的，并且取决于盘形记录载体3的倾斜角度值。在下文中，“S1”是指对于这一特殊情况，关于公式(1b)所确定的函数“S”。
如果将公式(3)代入公式(2)，在(O，Xo，Yo，Zo)坐标系中就会发现：
Wa(x，y)＝-A1x(x2+y2)                       (4)
Wb(x，y)＝-A2y(x2+y2)
若将公式(1b)代入公式(4)就会发现，函数S1(x，y)可以表示为：
S1(x，y)＝C1(x2+y2)2                        (5)
其中“C1”在(x，y)中是一个非零参数常量。
在本例中，通过选择公式(5)中的参量C1的值就能设计非球面301b和302a的形状。将公式(5)代入公式(1b)就能得到位移距离“a”和“b”，从以下公式获得：
a = - A 1 ( n - 1 ) C 1 - - - ( 6 )
b = - A 2 ( n - 1 ) C 1
因此，距离“a”和“b”的选择取决于对参数A1、A2、(n-1)和参数C1的值的选择。此外，对于两个给定的三阶彗差量W1和W2的值来说，即对于两个给定的参数A1和A2值来说，在选择参数C1的值和距离“a”和“b”的值时有一个折衷。例如，如果选择了一个大的参数C1值，那么非球面301b的高度就要设计为具有较大的峰-峰值。这样会导致表面302a严重弯曲，造成板302难以移动。反之，如果选择了大的距离“a”或“b”值，那么就需要板302在主体50内有大幅度的位移，从而造成波前修正器30难以制作。仅作为举例，距离“a”和“b”的值要选择在-0.3到+0.3mm之间。
此外，为了使非球面301b和302a能够相互定位，必须对高度h(参见图5)的值h0进行选择。应该注意到，对h0值的选择取决于板302位移的距离“a”和“b”和参数C1。因此，大的h0值使板302可以在位移中接触不到静止板301。然而要注意到板302在距离“a”和“b”上的位移还会产生一定量的像散W3，这取决于板301和302之间间隙的高度。根据公式(5)利用不同的h0值进行了射线跟踪模拟。在以下的表1中表示了这些模拟的结果。表1分别表示了彗差量W1和W2以及球差量W3对于不同的h0值的均方根值W1，rms，W2，rms和W3，rms，所示的情况是非球面301b和302a的形状由根据公式(5)的函数S1进行限定，并且满足以下条件：a＝0.05mm；b＝0.05mm；C1＝0.0 01mm-1；φ＝3mm；λ＝405mm，其中“φ”和“λ”分别是准直辐射束14的直径和波长。要注意到彗差和像散是按照从M.Born所著的书第469-470页中获知的查涅克系数的形式表示的。
h0(mm) W1，rms(mλ) W2，rms(mλ) W3，rms(mλ)
 0  100  100  0
 1  101  101  7
 5  106  106  35
表1
因此，必须对h0值进行选择使之足够高，从而板302在位移中可以接触不到静止的板301。还必须使h0值足够低，从而使板302在位移中产生少量的球差W3。已经发现h0值必须大于5.1μm。
可以理解，对于上述实施例可以进行适当的变化和修改，都不会脱离所附的权利要求书中所限定的本发明的范围。
特别是图1到7中所示的波前修正器30除了可以修正切向上的彗差之外，还适于修正波前修正。应该注意到，如果相对于笛卡儿坐标(x，y)推导公式(1b)，波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)必须满足以下条件：
∂ 2 S ( x , y ) ∂ x ∂ y ≈ 1 ( n - 1 ) a ∂ W a ( x , y ) ∂ y = 1 ( n - 1 ) b ∂ W b ( x , y ) ∂ x - - - ( 7 a )
公式(7a)可以简化成如下形式：
∂ W a ( x , y ) ∂ y = B ∂ W b ( x , y ) ∂ x - - - ( 7 b )
其中“B”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。因此，只有波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)满足公式(7b)时，才有求解两个公式(1b)的函数Si(x，y)。
表2表示沿着Xo-或Yo-轴的各种类型的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)(如圆括号内所示)，其各自的表达式Wa(x，y)和Wb(x，y)是用查涅克系数的形式表示的(例如从M.Born的所述著作的第469-470页中获知的)，还表示了这些表达式关于相应的笛卡儿坐标x和y的导数。应当注意，波前修正的表达式Wa(x，y)和Wb(x，y)是查涅克系数，可以参见M.Born的所述著作的第469-470页。在表2中，“Wa，b(x，y)”是指波前修正“Wa(x，y)”和/或波前修正“Wb(x，y)”。
表2
从公式(7b)(其中距离“a”和“b”是相同的，即其中a＝b)和表2中可见，以下的函数Si(x，y)(其中i＝2，3...)能够引入波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)。
为了引入倾斜形式的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S2(x，y)限定的：
S2(x，y)＝C2(x2+D2y2)                          (8a)
其中“C2”和“D2”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入像散形式的波前修正Wa(x，y)并引入倾斜形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S3(x，y)限定的：
S3(x，y)＝C3(x3+D3y2)                          (8b)
其中“C3”和“D3”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入线性彗差形式的波前修正Wa(x，y)并引入倾斜形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出函数S4(x，y)限定的：
S4(x，y)＝C4(x4+D4y2)                          (8c)
其中“C4”和“D4”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入倾斜形式的波前修正Wa(x，y)并引入像散形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S5(x，y)限定的：
S5(x，y)＝C5(x2+D5y3)                           (8d)
其中“C5”和“D5”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入像散形式的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S6(x，y)限定的：
S6(x，y)＝C6(x3+D6y3)                           (8e)
其中“C6”和“D6”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入线性彗差形式的波前修正Wa(x，y)并引入像散形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S7(x，y)限定的：
S7(x，y)＝C7(x4+D7y3)                           (8f)
其中“C7”和“D7”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入倾斜形式的波前修正Wa(x，y)并引入线性彗差形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S8(x，y)限定的：
S8(x，y)＝C8(x2+D8y4)                           (8g)
其中“C8”和“D8”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入像散形式的波前修正整Wa(x，y)并引入线性彗差形式的波前修正Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S9(x，y)限定的：
S9(x，y)＝C9(x3+D9y4)                           (8h)
其中“C9”和“D9”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入线性彗差形式的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S10(x，y)限定的：
S10(x，y)＝C10(x4+D10y4)                        (8i)
其中“C10”和“D10”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
为了引入五阶彗差形式的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)，非球面的形状是由以下给出的函数S11(x，y)限定的：
S11(x，y)＝C11(x2+y2)3                          (8j)
其中“C11”和“D11”是按照笛卡儿坐标“x”和“y”的非零参数常量。
应该注意到，为了引入相同的波前修正Wa(x，y)和Wb(x，y)，相对于公式(1a)所限定的函数S’(x，y)和S”(x，y)与函数Si(x，y)(其中i＝1，2，...)相比可以具有相同的项。
应该注意到在Palusinski的所述文章中没有公开函数S1(x，y)到S11(x，y)。
在以上关于函数Si(i＝0，1，2...)所述的波前修正器的可选形式中，这些函数可以包括至少一个阶梯函数Q(x，y)，该函数对于相应非球面的那一部分而言等于非零的常数参量“q”，而对于该表面上的其余部分则等于零。参量“q”基本上等于mλ/(n-1)，其中λ是波前修正器输入辐射束的波长，“m”是一个整数值，而“n”是相应的板的折射率。这样就能按类似于菲涅耳透镜的方式修正相应的板，例如可参见W.J.Smith所著的书《现代光学工程(Modern OpticalEngineering)》第257-258页(McGraw-Hill，2d Ed.)(ISBN 0-07-059174-1))。要注意到函数S’(x，y)和S”(x，y)也可以包括这样的阶梯函数Q。
图8中用附图标记30’表示了图2所示的波前修正器30的一种可选形式。如图8所示，波前修正器30’包括主体50’，第一支撑元件51’，设有板301和302的第二支撑元件52’，以及四个定位装置60a’、60b’、60c’和60d’，其受到图1所示的波前修正器实施例中的控制电路31的控制信号32控制。四个定位装置中的每一个，例如定位装置60c’包括一个控制装置，该控制装置由一个磁体(例如磁铁70c’)、两个固定元件(例如元件71c’和72c’)、一个弹簧(例如是弹簧73c’)构成。此外，支撑元件51’和52’分别设有第一线圈81’和第二线圈82’。
作为对本发明中如图1所示的波前修正器的一种改进，该波前修正器可以设有位置检测器，该检测器可以从PHN17.844中获知，在此并入作为参考。实际上，应注意到，由像差补偿器30所引入的波前修正Wa和Wb，在该修正准确地以物镜18的光轴12为中心的情况下，仅会补偿彗差量W1和W2。如果波前修正Wa和Wb的中心位于准直辐射束14的轴线上，并且如果因为径向跟踪而使物镜18在被扫描轨道的径向(Y)上移动，那么该补偿是不准确的。
作为本发明中如图1所示的波前修正器的另一种可选择方式，该波前修正器可以设置在辐射源和扫描光点位置之间的光的光路中，而不是设置在准直射束14的光路中。应该注意到板301和302的形状必须适应设置了波前修正器的光路中的辐射束尺寸。仅作为举例，图9中用附图标记301’和302’表示了图5所示的板301和302的一种可选择形式。如图9所示，板301’和302’被设置在发散辐射束的光路中，并且表面301a’、301b’、302a’和302b’适合辐射束沿着其传播轴线而变化的尺寸。例如，这种可选择方式可以与物镜18集成，后者包括根据本发明的具有第一非球面和第二非球面的第一元件和第二元件。可选择地，将波前修正器30与扫描装置1中其它的光学部件集成，例如准直透镜9或分束器8。
作为本发明中如图1所示的波前修正器的另一种可选择方式，可以对波前修正器30进行设置，使得第一和第二元件沿着Zo-轴、也就是沿着物镜18的光轴相互线性移动。
作为本发明中如图1所示的波前修正器的另一种可选择方式，为了缩小扫描光点17的尺寸以便增加信息层2的信息密度，进入透镜系统7的辐射束具有高边缘强度(rimintensity)。在本说明书中，“边缘强度”的意思是与光轴垂直的辐射束横截面边缘处的强度除以辐射束中心的强度。“高边缘强度”的意思是边缘强度大于70％，优选大于80％，最为优选的是大于90％。应该注意到边缘强度有可能大于100％。
增大辐射束边缘强度的一种途径是缩小准直透镜的数值孔径。然而，这种缩小会导致到光学记录载体的光路功率效率降低。在本说明书中，“到光学记录载体的光路功率效率”是指扫描光点(即入射到信息层的辐射束)的光功率除以从辐射源发出的辐射束的光功率所得的比值。
增大边缘强度同时不缩小数值孔径的另一种方法是在透镜系统7和检测系统10之间设置一个所谓的“平坦强度透镜”，从而用于在进入透镜系统7的辐射束的(垂直于光轴12的)横截面中，从横截面的中心部分到外围部分进行光的重新分布。
在本说明书中，“平坦强度透镜”是指将入射到该透镜的光进行重新分布的一种透镜，该透镜用于使得当辐射束在该透镜的入射光瞳中的强度分布是诸如高斯分布的时候透镜出射光瞳中的强度分布是平坦的。“重新分布”是指调节辐射束光线的径向位置的行为，因此当透镜入射光瞳中的辐射束强度具有曲线分布时，从透镜发出的辐射束的强度在透镜的出射光瞳中具有基本上平坦的分布。平坦强度透镜可以从例如B.Roy Frieden的文章《平面激光光波到均匀发光的平面光波的无损转变(Lossless Conversion of a Plane Laser Wave to aPlane Wave of Uniform Irradiance)》，应用光学(Applied Optics)vol.4第1400-1403页(1965)中获知。在本实施例中，平坦强度透镜可以和扫描装置1中另外的光学部件集成。
在下文中，平坦强度透镜是与准直透镜集成。图10表示图1所示的准直透镜9的可选实施例9’，在其中集成了平坦强度透镜。如图10所示，准直透镜9’是一个双非球面元件，将其设计用于将发散辐射束4转换成准直的出射束，并且在进入透镜系统7的辐射束(垂直于光轴12的)横截面中，从横截面的中心部分到外围部分对该辐射束的光进行重新分布。准直透镜9’沿着Z-轴(其光轴的方向)的厚度为27mm，入射光瞳的直径是35mm。准直透镜9’的数值孔径对于405nm的波长等于0.146。准直透镜9’的透镜主体是用COC制成的，对于405nm的波长其折射率等于1.55。准直透镜9’的第一和第二表面的旋转对称非球面形状由以下公式给出：
H ( r ) = Σ i = 1 15 B 2 i r 2 i
其中“H(r)”是该表面沿准直透镜9’的光轴的位置，单位是毫米，“r”是到光轴的距离，单位是毫米，“Bk”是H(r)的k次幂系数。对于面对辐射源的第一表面来说，系数B2、B4、B6、B8、B10、B12、B14、B16、B18、B20、B22、B24、B26、B28和B30的值分别是0.25583407、0.0024113233、-0.0043423133、0.016023344、-0.053352877、0.11303222、-0.16416941、0.16820646、-0.12356421、0.065342503、-0.024663664、0.0064819753、-0.0011269311、0.00011650879和-5.4244402E-6。对于面对记录载体位置的第二表面，系数B2、B4、B6、B8、B10、B12、B14、B16、B18、B20、B22、B24、B26、B28和B30的值分别是0.41351033、-0.058694854、-0.038306221、0.00192283、0.0080543539、-0.00018338671、-0.00014543317、-0.0028289724、0.0021498723、1.1288654E-005、-0.0007894134、0.00049423085、-0.00015052765、2.4089198E-5和-1.6294741E-6。
尽管平坦强度透镜单纯具备增大边缘强度的优点，然而其缺点在于该透镜对于相对于扫描装置1其它光学部件的错位敏感，这样会将彗形的波前像差Wabb引入辐射束14中。例如，如果辐射源6沿X-轴向有5μm的线性位移，那么像差Wabb的OPDrms值对于三阶彗差而言等于86mλ，而对于五阶彗差而言是26mλ。同样作为举例，如果透镜9’的第一和第二表面的中心之间因错位而产生1μm的线性位移，那么像差Wabb的OPDrms值对于三阶彗差而言等于106mλ，而对于五阶彗差而言是39mλ。同样的例子，如果在透镜9’第一表面的法线和第二表面的法线之间有0.03°的角位移，那么像差Wabb的OPDrms值对于三阶彗差而言等于133mλ，而对于五阶彗差而言是34mλ。
为了提高该装置的错位公差，波前修正器30被设置在辐射源6和检测系统10之间，而不是设置在平坦强度透镜9’的第一和第二表面之间。更具体地说，将波前修正器30设计成用于补偿单纯由平坦强度透镜在错位情况下所引入的彗形像差Wabb。因此，从公式(5)和(8j)中可以推导出波前修正器30的第一和第二板301和302的表面301b和302a的形状，该形状是由以下给定的函数S12(x，y)限定的：
S12(x，y)＝C12(x2+y2)2+D12(x2+y2)3
同样，通过将板302沿X-轴移动“a”或是沿Y-轴移动“b”，可以从公式(1b)中推导出波前修正器30所引入的两个波前修正Wa和Wb，该修正是由下式给定的：
W a ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) a ∂ S 12 ( x , y ) ∂ x
W b ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) b ∂ S 12 ( x , y ) ∂ y
可以用查涅克系数的形式表示波前修正Wa和Wb。例如，沿X-轴的波前修正Wa可以表示成：
Wa＝A11Z11+A31Z31+A51Z51
其中“A11”、“A31”和“A51”是与查涅克多项式“Z11”、“Z31”和“Z51”有关的系数，这其中
A 11 = a ( n - 1 ) ( 8 3 C 12 + 3 D 12 )
A 31 = a ( n - 1 ) ( 4 3 C 12 + 12 5 D 12 )
A 51 = a ( n - 1 ) ( 3 5 D 12 )
从中可以发现波前修正Wa的OPDrms值等于 Σ k A k 1 2 k + 1 . 因此，通过适当地选择C12和D12的值，彗形波前修正Wa就能基本上补偿单纯由平坦强度透镜在错位情况下所引入的彗形相差Wabb。在下文中，板301和302是这样设计的，其中的C12值等于0，D12值等于0.03，而h0＝50μm。利用数字模拟的手段已经发现，如果位移“a”或“b”等于50μm，那么波前Wa或“Wb”的OPDrms值对于三阶彗差而言等于77mλ，而对于五阶彗差而言等于15mλ。因此，如果在光学扫描装置1中使用波前修正器30，那么会聚辐射束16即使在错位的情况下也基本上没有彗形相差，并同时具备高边缘强度。换句话说，这种扫描装置1具有较大的错位公差，同时还能够扫描具有高记录密度的光学记录载体。
此外，图1到7所示的波前修正器30还可以用于为除了图1所示的光学扫描装置1之外的光学设备进行波前修正。例如，该波前修正器适用于变焦透镜；其生成一种散焦形式的波前修正，用于改变变焦透镜的焦距，从而使焦距可以调节。

Claims (10)

1.一种光学扫描装置，其利用辐射束扫描光学记录载体的信息层，该装置包括：
用于提供所述辐射束的辐射源，
用于将所述辐射束转换成会聚辐射束从而在信息层的位置上形成扫描光点的透镜系统，该透镜系统包括具有光轴的第一物镜，以及
设置在所述辐射源和所述扫描光点位置之间、用于将第一辐射束转换成第二辐射束的波前修正器，该波前修正器包括具有第一非球面的第一元件和具有第二非球面的第二元件，所述第一和第二元件可以相互线性移动，从而将波前修正引入所述第二辐射束中，其特征在于将所述第一和第二非球面加工定形，从而使得：
所述第一和第二元件沿着第一轴线在第一距离上的第一相互线性位移将第一波前修正沿着所述第一轴线引入所述第二辐射束中，并且
所述第一和第二元件沿着不同的第二轴线在第二距离上的第二相互线性位移将第二波前修正沿着所述第二轴线引入所述第二辐射束中。
2.如权利要求1的光学扫描装置，其中所述第一非球面的形状基本上是由函数S’(x，y)限定的，而所述第二非球面的形状基本上是由函数S”(x，y)限定的，函数S’(x，y)和S”(x，y)是这样确定的：
W a ( x , y ) ≈ ( n 1 - 1 ) a 1 ∂ S ′ ( x , y ) ∂ x - ( n 2 - 1 ) a 2 ∂ S ′ ′ ( x , y ) ∂ x
W b ( x , y ) ≈ ( n 1 - 1 ) b 1 ∂ S ′ ( x , y ) ∂ y - ( n 2 - 1 ) b 2 ∂ S ′ ′ ( x , y ) ∂ y
其中“(x，y)”是参考平面中坐标系XoYo内的笛卡儿坐标，该坐标系的原点在所述光轴与所述参考平面的交点上，Xo-轴和Yo-轴分别是所述的第一和第二轴线，“a1”和“a2”是在第一相互线性位移的情况下所述第一和第二元件沿Xo-轴线各自的位移，“b1”和“b2”是在第二相互线性位移的情况下所述第一和第二元件沿Yo-轴线各自的位移，“n1”和“n2”是所述第一和第二元件各自的折射率，而“S’(x，y)”和“S”(x，y)”代表所述第一和第二非球面各自的形状。
3.如权利要求2的光学扫描装置，其中所述第一和第二非球面的形状基本上相同，并且由函数S(x，y)来限定，函数S(x，y)是这样确定的：
W a ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) a ∂ S ( x , y ) ∂ x
W b ( x , y ) ≈ ( n - 1 ) b ∂ S ( x , y ) ∂ y
其中“a”和“b”分别是所述第一和第二位移，“n”是所述第一和第二元件的折射率，而“S(x，y)”代表所述第一和第二非球面各自的形状。
4.如权利要求2或3的光学扫描装置，其中所述函数S(x，y)，S’(X，y)和/或S”(x，y)包括：
第一项“(x2+y2)2”，用于引入第三阶彗差形式的所述第一和第二波前修正，
第二项“x2+D2y2”，用于引入倾斜形式的所述第一和第二波前修正，其中“D2”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第三项“x3+D3y2”，用于分别引入像散和倾斜形式的所述第一和第二波前修正，其中“D3”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第四项“x4+D4y2”，用于分别引入线性彗差和倾斜形式的所述第一和第二波前修正，其中“D4”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第五项“x2+D5y3”，用于分别引入倾斜和像散形式的所述第一和第二波前修正，其中“D5”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第六项“x3+D6y3”，用于引入像散形式的所述第一和第二波前修正，其中  “D6”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第七项“x4+D7y3”，用于分别引入线性彗差和像散形式的所述第一和第二波前修正，其中“D7”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第八项“x2+D8y4”，用于分别引入倾斜和线性彗差形式的所述第一和第二波前修正，其中“D8”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第九项“x3+D9y4”，用于分别引入像散和线性彗差形式的所述第一和第二波前修正，其中“D9”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，
第十项“x4+D10y4”，用于引入线性彗差形式的所述第一和第二波前修正，其中“D10”是按照笛卡儿坐标(x，y)的非零参数常量，或是
第十一项“(x2+y2)3”，用于引入五阶彗差形式的所述第一和第二波前修正。
5.如权利要求2、3或4的光学扫描装置，其中所述函数S(x，y)、S’(x，y)和/或S”(x，y)包括至少一个阶梯函数Q(x，y)，该函数对于相应非球面的那一部分等于非零常量参数，该参数基本上等于mλ/(n-1)，其中“λ”是设置了所述波前修正器的光路中辐射束的波长，“m”是一个整数值，而“n”是相应元件的折射率，并且
该函数对于该表面上的其余部分等于零。
6.如前述任何一项权利要求的光学扫描装置，进一步包括平坦强度透镜，用于增大所述会聚辐射束的边缘强度，其中将所述第一和第二非球面加工成形，从而使得所述第一和/或第二波前修正能够基本上补偿由所述平坦强度透镜引入的彗形波前像差。
7.如前述任何一项权利要求的光学扫描装置，进一步包括像差补偿器，用于补偿出现在所述第二辐射束中的第二波前像差和第一波前修正，该补偿器包括：
像差检测器，用于提供分别代表所述第一和第二波前像差的第一检测信号和第二检测信号，并且
所述波前修正器响应所述检测信号引入所述第一波前修正和所述第二波前修正，从而使所述第二辐射束基本上没有像差。
8.如权利要求1的光学扫描装置，其特征在于所述检测系统被设置用于提供聚焦误差信号和/或径向跟踪误差信号，并且进一步包括伺服电路和驱动器，响应所述聚焦误差信号和/或径向跟踪误差信号来控制所述扫描光点相对于所述信息层位置和/或所述信息层上被扫描轨道的位置。
9.如权利要求1的光学扫描装置，进一步包括用于纠错的信息处理单元。
10.一种用于将第一辐射束转换成第二辐射束的波前修正器，该波前修正器包括具有第一非球面的第一元件和具有第二非球面的第二元件，所述第一和第二元件可进行相互线性移动，从而将波前修正引入所述第二辐射束中，其特征在于将所述第一和第二非球面加工定形，从而使得：
所述第一和第二元件沿着第一轴线在第一距离上的第一相互线性位移将第一波前修正沿着所述第一轴线引入所述第二辐射束中，并且
所述第一和第二元件沿着不同的第二轴线在第二距离上的第二相互线性位移将第二波前修正沿着所述第二轴线引入所述第二辐射束中。
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