CN1746715A - 光学拾取装置和用于其的物镜元件 - Google Patents

Abstract

一种光学拾取装置，包括：用于发射光束的光源；接收光束以将光束聚焦到介质上的物镜元件，其中光源相对于物镜元件的位置是固定的；物镜元件和光源的同步移动将光束聚焦到介质上；且物镜元件满足以下条件：(1)－0.300≤m≤－0.200，其中，m是成像放大率。

Description

光学拾取装置和用于其的物镜元件

                                 技术领域

本发明大体涉及一种光学拾取装置以及用于该光学拾取装置的物镜元件，特别的，本发明涉及一种能够整体地驱动元件从光源到物镜元件而不改变它们之间的相对位置的全集成型光学拾取装置。以及用于该全集成型光学拾取装置的物镜元件。

                                 背景技术

通常，带有物镜元件的光学拾取装置已被用于一种光学信息存储装置中，该存储装置能够向诸如CD介质或DVD介质的光盘读信息以及从这样的光盘上读取信息和删除信息。作为适用于光学拾取装置的物镜元件，在申请号为H07-072386的日本专利公开文本和申请号为2003-337281的日本专利公开文本中描述的物镜元件已经广为人知。

图11是一个传统的光学拾取装置的框图的例子。在图11中，传统的光学拾取装置包括：光源1101，全息元件1102，棱镜1103，物镜元件1104，驱动单元1106和光电探测器1107。在传统的光学拾取装置中，从光源1101射出通过全息元件1102的发散光束，在棱镜1103的表面被反射，并被物镜元件1104聚焦在光盘1105上。被光盘反射然后再次通过物镜元件1104的光束，在棱镜1103表面被反射，被偏转而被全息元件1102衍射，并进入光电探测器1107。

由于图11所示的传统的光学拾取装置采用了这样的一种构成方式，其中，从光源1101发出的光束被棱镜1103所弯折，这使得这种结构具有如下优点：在与光盘1105的信息记录侧成直角的方向上，很容易实现薄的形状。

同时，在图11所示的传统光学拾取装置中，通过使用驱动单元1106，物镜元件1104被驱动而在跟踪轨道和聚焦两个方向上移动。从物镜元件1104的上来观察，移动物镜元件1104就等效于相应地移动光源1101。特别是，如果把物镜1104移动到跟踪轨道方向上，物镜1104的光轴相对于光源1101的光轴会平行偏心。

物镜元件1104的光轴与光源1101的光轴之间的偏离，对形成在光盘上的光斑的影响很大，因为物镜元件1104的成像放大率m增大了。图11所示的传统光学拾取装置中，为了将物镜元件移动到跟踪轨道方向上正确地进行跟踪轨道，有必要对以大约±2°的视场角进入物镜元件的光束进行彗像，球差和像散的补偿。

但是，由于在申请号为H07-072386的日本专利公开文本所描述的物镜，从只有±0.5°的视场角产生像散，可能不能保证会有满意的效果。与此同时，申请号为2003-337281的日本专利公开文本中所描述的物镜，则被设计成能够补偿在±2°视场角范围内的像散。然而，根据申请号为2003-337281的日本专利公开文本所描述的物镜，朝着光源的第一透镜表面和朝着光盘的第二透镜表面，都有复杂的球面形状，来补偿像散。因此，申请号为2003-337281的日本专利公开文本中所描述的物镜元件，在加工过程中只允许有非常小的公差，因此，使得其的制造非常困难。

近来，为了解决前面所提到的由于物镜元件的光轴与光源的光轴之间的偏离所产生的问题，人们也提出一种全集成型的光学拾取装置，这种光学拾取装置能够整体地驱动从光源到物镜元件而不改变它们相互之间的相对位置。依据全集成型拾取装置，物镜元件与光源之间的相对位置不会改变，即使当物镜元件沿跟踪轨道方向移动时也不改变。这样就可能减少为补偿轴外如彗差或像散等轴外像差而带来的负担。

然而，在申请号为H07-072386的日本专利公开文本中所描述的物镜元件的物和像之间的距离很短，因此，当透镜元件应用于全集成型的光学拾取装置中时，在光盘的法线方向必须配置一个大的装置，因为没有空间来插入棱镜以偏折光束。所以，在申请号为H07-072386的日本专利公开文本中所描述的物镜元件上存在这样一个问题，当它被用于全集成型的光学拾取装置中时，透镜元件很难被制作成薄的形状。

为了减小光学拾取装置的尺寸和重量，一种有效的方法是使用一种所谓的有限系统透镜(finite system lens)的物镜元件，这种透镜能够使来自光源的光束以自身的发散状态进入物镜元件中，而不用准直镜来使光束平行。由于减小尺寸和重量从而减少驱动机构的负载是非常重要的，尤其在这样一个全集成型光学拾取装置中，物镜元件被设置成有限系统是非常合适的。

但是，由于在申请号为2003-337281的日本专利公开文本中所描述的物镜元件系统中，揭示了使平行光束进入物镜的有限系统物镜元件，但并没有没有提供补偿有限系统中的像散的有效建议。

如上所述，在申请号为H07-072386的日本专利公开文本中所描述的物镜，和在申请号为2003-337281的日本专利公开文本中所描述的物镜，都不适合用作使用棱镜来减少厚度的全集成型光学拾取装置中的物镜。

本发明的目的在于提供一种光学拾取装置，尤其是一种能实现高性能、尺寸和重量都很小的全集成型光学拾取装置。本发明的另一个目的还在于提供一种适合于全集成型的光学拾取装置，并且尽管其薄的形状，还是能实现高性能的有限系统的物镜元件。

                                发明内容

上述目的可通过以下描述的光学拾取装置达到。本发明的一个方面在于，提供一种光学拾取装置，具有用于发射光束的光源，接收光束以将光束聚焦在介质上的物镜元件，其中，光源相对于物镜的位置是固定的；物镜和光源的同步移动使光束聚焦在介质上；并且物镜元件满足以下条件：

                   (1)-0.300≤m≤-0.200，

                            其中，

                      m是成像放大率。

根据本发明，可提供一种光学拾取装置，尤其是能实现高性能、尺寸和重量都很小的全集成型的光学拾取装置。。根据本发明，还可提供一种适合于全集成型光学拾取装置，且尽管其薄的形状，还是能实现高性能的有限系统的物镜元件。

                                附图说明

本发明的这些和其他目的和特征将通过参照附图的最佳实施例的描述变得更加清楚进行说明。

图1是显示第一至第四实施例共同的光学拾取装置的光学系统的光路的示意图；

图2是第一至第四实施例的共同的光学拾取装置的光学系统的结构框图；

图3是根据第一实施例的物镜元件光路的示意图；

图4是根据第二实施例的物镜元件光路的示意图；

图5是根据第三实施例的物镜元件光路示意图；

图6是根据第四实施例的物镜元件光路的示意图；

图7A至7C分别是根据第一实施例的物镜元件的像差图；

图8A至8C分别是根据第二实施例的物镜元件的像差图；

图9A至9C分别是根据第三实施例的物镜元件的像差图；

图10A至10C分别是根据第四实施例的物镜元件的像差图；

图11是传统光学拾取装置的结构框图；

图12是显示在光学拾取装置中，成像放大率与激光功率之间的关系的仿真结果的图表；

图13是显示在光学拾取装置中，成像放大率与边缘强度之间的关系的仿真结果的图表。

                              具体实施方式

(第一至第四实施例)

图1是显示第一至第四实施例共同的光学拾取装置的光学系统的光路示意图。另外，图2是第一至第四实施例共同的光学拾取装置的光学系统的结构框图。在图1和图2中，每个实施例共同的光学拾取装置中包括光源101，全息元件102，物镜元件103，棱镜203，支撑单元204，光电探测器206，驱动单元207和基座208。

光源101为发射光束的激光二极管。全息元件102被设计为使从光源101发射出的光束通过，并根据光束的偏振方向或其他，使来自光盘(介质)104的光束偏转。棱镜203为直角三棱镜，在其斜面上形成有反射膜。支撑部件204整体地支撑光源101，全息元件102，物镜103，棱镜203以及光电探测器206，这样它们相互之间的相对位置不会改变。基座208固定住支撑部件204，并在物镜103的跟踪轨道方向和聚焦方向上被驱动单元207驱动。光电探测器107是光电二极管，将入射的光束转换成要输出的电信号。光盘(介质)104对应于如CD、MD或DVD的光盘。

在上述结构中，从光源101发射出的发散光束通过全息元件102，在棱镜203的表面被反射，并被物镜103聚焦在光盘104上。被光盘反射，再次通过物镜103的光束，在棱镜203的表面被反射，然后被偏转而被全息元件102衍射，最后进入光电探测器206。

因此，和每个实施例对应的光学拾取装置都采用了所谓的全集成型的结构，在这种结构中，从光源101到物镜103的所有元件都被整体地支撑。由于这个原因，在相应于每个实施例的光学拾取装置中，光源101和物镜元件103之间的相对空间关系永远不会改变。因此，仅通过补偿±0.5°视场角范围内的轴外像差，物镜就显示了足够好的光学性能。

由于这个原因，对于每个实施例中的物镜元件，轴外光束的像差补偿负担是很低的，因此，就不需要复杂的球面透镜表面了。这样，每个实施例的物镜则能容易地通过金属塑模加工和透镜加工来制造，并且是高产量的透镜元件。

根据每一实施例对应的光学拾取装置，来自光源101的发散光束进入物镜103，而无需通过准直镜。由于这个原因，每个实施例的物镜元件103是被用在有限系统的光路中的透镜元件。因此，对应每个实施例的光学拾取装置的整个系统能够紧凑地构成。

图3是根据第一实施例的物镜元件光路的示意图。图4是根据第二实施例的物镜元件的光路的示意图。图5是根据第三实施例的物镜元件的光路的示意图。图6是根据第四实施例的物镜元件的光路的示意图。在每个视图中，第一表面S1，第二表面S2，以及作为光盘的保护层的平行板D，三者从左至右依次排列。在每个视图中，第一个表面S1和第二个表面S2之间的距离表示为d。每个视图都显示了使用CD作为光盘的例子，并且显示当光盘保护层的厚度被设为1.200毫米时的光路。

根据每个实施例的每个物镜都是一个单透镜元件，由均匀介质组成，朝向光源的第一表面和朝向光盘的第二表面都具有正的光焦度。根据每个实施例的物镜元件都是由均匀介质组成的单透镜，因此，很容易采取这种容易制造、体积紧凑的光学拾取装置的构成。并且，由于两个透镜表面都被做成具有正的光焦度，工作距可以被尽可能地缩小，从而，就可能采取体积紧凑的光学拾取装置的构成。

比较理想的是，根据每个实施例的物镜元件能满足以下条件(1)，

                 (1)-0.300≤m≤-0.200，

             其中，m是物镜元件的成像放大率。

当m低于条件(1)的下限时，光源与光盘上焦点之间的距离变得太长，使得光学拾取装置的尺寸很难变小。同时，当m超出条件(1)的上限时，转换为无穷远处的物距的数值孔径N.A.，则变得很大，使得轴外光束的彗差不能得到充分的补偿，从而，作为光学拾取装置的物镜元件就很难充分地实现其性能。

下文将参照图12和图13对条件(1)中的范围进行进一步的讨论。图12是显示光学拾取装置中成像放大率与激光功率之间关系的仿真结果的图表。在图12中，横轴代表物镜的成像放大率m。纵轴代表通过将维持光学拾取装置正常操作所需要的最低水平的激光功率转换成激光功率比例得到的值，的光功率，当物镜元件的成像放大率m为-0.300时，光功率比例被设定为1。当物镜元件的成像放大率m为-0.300时，该值对应条件(1)的下限。顺便提及，将一般激光二极管的光束发散角考虑在内，仿真则在这样的条件下进行：垂直方向上全角半高值为25度，水平方向上全角半高的值为10度。

如图12的图表所示，当成像放大率m的绝对值小的时候，为了在光盘上形成好的光斑，需要大的激光功率。然而，当激光功率增大时，问题也出现了，激光带来的热效应开始变得明显。由于光学拾取装置包括物镜和许多塑料元件，能够较好地避免大量热的产生。特别是，在全集成型光学拾取装置中，因为结构元件或其他原因的限制，在很多情况中必须要用难以散热的构成，因此，希望激光产生的热量能够越小越好。

条件(1)的上限也意味着指定所允许的激光功率的最大值的条件。在全集成型的光学拾取装置中，当物镜元件的成像放大率m是-0.300时，假定激光功率为1，当激光功率超过1.8时，产生的热量则超过可允许的限度，因此也就难于散热。当约1.8的光功率约被转换成成像放大率m时，这个值变为-0.200。因此，热效应可通过满足条件(1)的上限而被限制在可允许的范围内。

图13是显示成像放大率与激光功率强度比(下文中指边缘强度)之间关系的仿真结果。激光功率强度比指的是在光学拾取装置中，在和光轴成直角的方向上中央部分与边缘部分的光强的比值。图13中，横轴代表物镜元件的成像放大率m。纵轴代表光学拾取装置正确的运转所需要的边缘强度的最低水平。

边缘强度涉及到物镜形成的光斑的直径。当边缘强度变得太低时，光斑直径会变得很大，以至于不能正确地重放光盘或向光盘上写数据。已经得到证实的是，当边缘强度变为0.2或更低时，重放光盘和向光盘写数据的操作就不能正确完成。当边缘强度0.2被转换为成像放大率m时，m的值为-0.300。这个值对应条件(1)中的下限。因此，通过满足条件(1)的下限，可以得到合适的光斑直径。

将条件(1)的范围进一步修改为下面的条件(1)′，以上效果则能够很明显地达到，

                  (1)′-0.290≤m≤-0.200，

比较理想的是，根据每个实施例的物镜元件能满足以下条件(2)，

                  (2)0.5≤d/f≤1.1，

其中，d为在光轴方向上物镜元件的第一表面和第二表面之间的表面距离，f是物镜元件的焦距。

条件(2)是可以使得像散能够被很好的补偿的条件。在低于条件(2)的下限的范围，低阶的像散减少，但产生了不希望出现的高阶的像散。在超过了条件(2)的上限的范围，产生了不希望出现的低阶的像散则产生了。

将条件(2)的范围进一步修改为下面的条件(2)′和(2)″，上述的效果则能够很明显地达到，

                   (2)′0.5≤d/f，和

                   (2)″d/f≤0.8，

比较理想的是，根据每个实施例的物镜元件满足以下条件(3)，

                   (3)-1.1≤R₁/R₂≤-0.2，

其中，R₁为第一表面在光轴附近的曲率半径，R₂为第二表面在光轴附近的曲率半径。

条件(3)是减少由于第一表面和第二表面之间的横向偏差引起的偏心误差灵敏度的条件。更具体地说，在使用模具进行透镜加工时，满足条件(3)的物镜在节省花费上有很大优势。用模具加工透镜时，用于第一表面的模具和用于第二表面模具之间的横向偏差的很小的公差将降低生产率。因此，比较理想的是用于第一表面的模具和用于第二表面的模具之间的横向偏差的公差大一些。当R₁/R₂超出了条件(3)的上限或下限时，由于横向偏差导致的偏心误差而引起的彗像差将会增大。

将条件(3)的范围进一步修改为下面的条件(3)′，上述效果则能够很明显地达到，

                   (3)′R₁/R₂≤-0.8，

比较理想的是，根据每个实施例的物镜能满足以下条件(4)，

                   (4)1.5≤n，

其中，n为物镜元件在工作波长处的折射率。

当条件(1)到条件(3)满足后，条件(4)为较好地补偿球差和彗差的条件。当n低于条件(4)的下限时，球差的补偿和关于彗差的正弦条件就不可能同时存在。

比较理想的是，根据每个实施例的物镜能满足以下条件(5)，

                   (5)N.A.≥0.45，

其中，N.A.为物镜元件的转换为无穷远处物距的数值孔径。

条件(5)明确了从光盘上读信息或向光盘写信息所需的数值孔径的范围。因此，当这个条件不能被满足，物镜元件则不能被用作在光学拾取装置上的物镜。

根据第一实施例的物镜元件的每一个第一表面和第二表面都是二次曲面，不具有高于四次的非球面系数。上述的构成能较好的进行用模具制造透镜元件的模具加工。在该例中，通过把K_j值设置为0以使透镜表面形成为球形，将会使其制造变得更加容易。

当物镜元件的第一表面和第二表面都是二次曲面，不具有高于四次的非球面系数时，如根据第一实施例的物镜的情况，比较理想的是满足下列条件(3a)，

                  (3a)-1.0≤R₁/R₂≤-0.8，

当物镜元件的第一表面和第二表面中的每一个都是二次曲面，不具有高于四次的非球面系数时，条件(3a)是补偿每一表面的彗差和球差的条件。当R₁/R₂低于条件(3a)的下限时，背离正弦条件(OSC)的值变成负的很大值，当R₁/R₂超出了条件(3a)的上限时，OSC变成正的很大值。在这两种情况下，彗差的急速增大将导致透镜不适合实际应用。

根据第二实施例的物镜第一表面是二次曲面，不具有高于四次的非球面系数。根据第二实施例的物镜第二表面是非球面，具有高于四次的非球面系数。上述构成较好地平衡了物镜元件被制造时模具加工的难易程度和通过非球面来补偿像差的能力。在这种情况，通过把第一表面的K_j值设置为0来使透镜表面形成为球形，将会使其制造变得更加容易。

物镜元件的第一表面和第二表面中具有较大曲率半径的表面最好为满足以下条件(3b)、条件(6)到条件(8)的非球面，如第二实施例的物镜元件。

                (3b)-1.0≤R₁/R₂≤-0.4，

                (6)-9.889×10^-3≤Sag_0.3≤-8.172×10^-3，

                (7)-3.722×10^-3≤Sag0.6≤-3.413×10^-3，

                (8)-8.235×10^-3≤Sag1.0≤-7.667×10^-3，

其中，当光轴与透镜表面交点和有效直径的最外部分分别被定义为有效直径为0.0，和有效直径为1.0，

Sag_0.3是在有效直径0.3上的表面的面突起量(sag amount)(mm)，

Sag_0.6是在有效直径0.6上的表面的面突起量(mm)，

Sag_1.0是在有效直径1.0上的表面的面突起量(mm)，

当物镜元件的第一表面和第二表面中具有较大曲率半径的表面为非球面时，条件(3b)是减少因第一表面和第二表面之间的横向偏差引起的偏心误差灵敏度。当R₁/R₂超出了条件(3b)的上限或下限时，因横向偏差的偏心误差导致的彗差将增大。

当物镜的第一表面和第二表面中具有较大曲率半径的表面为非球面时，条件(6)到条件(8)表示补偿波像差的非球面量。当这些值低于条件(6)到条件(8)中任何一个的下限时，像散的补偿将不能达到五阶。当这些值超出条件(6)到条件(8)中任何一个的上限时，将会产生七阶或更高阶的像散和彗差。在任何一种情况下，波像差都不能得到补偿。

根据第三实施例和第四实施例的物镜元件的第一表面和第二表面中的每一个都具有高于四次的非球面系数。上述构成将能够最大限度地利用非球面的像差补偿的能力。

比较理想的是物镜元件的第一表面和第二表面是非球面，并满足下列条件(9)到(14)，如第三实施例和第四实施例的物镜，

          (9)8.383×10^-3≤Sag_{0.3_1}≤3.026×10^-3，

          (10)3.520×10^-3≤Sag_{0.6_1}≤1.340×10^-3，

          (11)7.520×10^-3≤Sag_{1.0_1}≤1.340×10^-3，

          (12)-1.893×10^-3≤Sag_{0.3_2}≤-8.383×10^-3，

          (13)-8.024×10^-3≤Sag_{0.6_2}≤-7.539×10^-3，

          (14)-1.301×10^-3≤Sag_{1.0_2}≤-1.280×10^-3，

其中，当光轴与透镜表面交点和有效直径的最外部分分别被设定为有效直径为0.0和有效直径为1.0，

Sag_{0.3_1}是在有效直径0.3上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_1}是在有效直径0.6上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_1}是在有效直径1.0上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.3_2}是在有效直径0.3上的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_2}是在有效直径0.6时的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_2}是在有效直径1.0时的第二表面的面突起量(mm)，

当物镜元件的第一表面和第二表面为非球面时，条件(9)到条件(14)表示用于补偿波像差的非球面量。当这些值低于条件(9)到条件(14)中任何一个的下限时，像散的补偿将不可能达到五阶。当这些值超出条件(9)到条件(14)中任何一个的上限时，将会产生七阶或更高阶的像散和彗差。在任何情况下，波像差都不能得到补偿。

当光源的波长λ在下面的范围内，每个实施例中物镜元件的像差得到补偿，相应的光盘的保护层厚度大约为1.2毫米。

                       (15)760nm≤λ≤810nm

当光源的波长λ在下面范围内，每个实施例中物镜的像差得到补偿，相应的光盘的保护层厚度大约为0.6毫米。

                       (16)650nm≤λ≤680nm

(数值例)

下文中，将具体解释根据每个实施例的物镜元件的数值例。下面所示的第一至第四的数值例分别对应上面提到的第一到第四实施例。在每个数值例的表中，表面形状按照以下表达式定义(AS)。

$C=\frac{1}{r}$

其中

X是当光轴和透镜表面的交点被设定为0.0时透镜的表面形状，

Y和Z是分别与X轴成直角的坐标，

r是曲率半径；

K_j是圆锥系数，且

A_2i是非球面系数。

图7到图10分别是根据第一到第四实施例的物镜元件的像差的示意图。在每个像差的示意图中，图7A、8A、9A、10A显示用于评价球差的纵向像差，其中纵轴代表被有效直径归一化的入射高度。图7B、8B、9B、10B显示用于评价像散的纵向像差，其中纵轴代表被0.5度的最大视场角归一化的视场角。图7C、8C、9C、10C显示用于评价诸如彗差和像散的轴外性能的横向像差，其中纵轴代表图像表面上的横向像差的量。

(第一数值例)

表1显示了根据第一数值例的物镜元件的结构数据。而且，还一起显示了根据第一数值例的焦距f、鉴于光盘的保护层深度得出的工作距离W.D、第一表面和第二表面之间的在光轴上的表面距离d、物和像之间的距离I/O(从光源到光盘的距离)、以及物镜元件的条件表达式(1)到(3)的值。

              表1

	第一表面(S1)	第二表面(S2)
			r(mm)	1.107710	-1.432410
Kj	-1.095198	-5.388625
			A4	0	0
A6	0	0
			A8	0	0
A10	0	0

f＝1.42(mm)          W.D＝0.48           d＝1.31(mm)

n＝1.54              I/O＝9.54(mm)

m＝-1/3.41＝-0.293   R₁/R₂＝-0.77(mm)    d/f＝0.70

从图7A到7C的像差示意图可以看出，第一数值例的物镜元件显示了很好的轴上性能和在±0.5度的视场角内的轴外性能，这样就具有足够的光学性能来作为完全集成型的光学拾取装置的物镜元件。

(第二数值例)

表2显示了根据第二数值例的物镜元件的结构数据。而且还一起显示了根据第二数值例的焦距f、鉴于光盘的保护层深度得出的工作距离W.D、折射率n、物和像之间的距离I/O(从光源到光盘的距离)、第一表面和第二表面之间的在光轴上的表面距离d、以及物镜元件的条件表达式(1)到(3)的值。

                 表2

	第一表面(S1)	第二表面(S2)
			r(mm)	1.000000	-1.542307
Kj	-1.095198	-5.388625
			A4	0	1.767215×10-1
A6	0	4.146041×10-1
			A8	0	-5.420348×10-1
A10	0	3.079774×10-1

f＝1.25(mm)           W.D＝0.50         d＝0.70(mm)

n＝1.54               I/O＝8.96(mm)

m＝-1/3.80＝-0.263    R₁/R₂＝-0.65(mm)  d/f＝0.56

从图8A到8C的像差示意图可以看出，第二数值例的物镜元件显示了很好的轴上性能和在±0.5度的视场角内的轴外性能，这样就具备了足够的光学性能来作为完全集成型的光学拾取装置的物镜元件。

(第三数值例)

表3显示了根据第三数值例的物镜元件的结构数据。而且还一起显示了根据第三数值例的焦距f、鉴于光盘的保护层深度得出的工作距离W.D、折射率n、物和像之间的距离I/O(从光源到光盘的距离)、第一表面和第二表面之间的在光轴上的表面距离d、以及物镜元件的条件表达式(1)到(3)的值。

                        表3

	第一表面(S1)	第二表面(S2)
			r(mm)	1.100000	-1.707443
Kj	8.357870×10-1	-5.388625
			A4	1.373657×10-1	-1.056427×10-1
A6	-4.488310×10-1	-4.230535×10-2
			A8	5.450213×10-1	2.657060×10-1
A10	-2.461027×10-1	-1.854289×10-1

f＝1.35(mm)          W.D＝0.72          d＝0.60(mm)

n＝1.54              I/O＝9.10(mm)，

m＝-1/3.38＝-0.296   R₁/R₂＝-0.607(mm)  d/f＝0.44

从图9A到9C的像差示意图可以看出，第三数值例的物镜元件显示了较好的轴上性能和在±0.5度的视场角内的轴外性能，这样就具备足够的光学性能来作为完全集成型的光学拾取装置的物镜元件。

(第四数值例)

表4显示了根据第四数值例的物镜元件的结构数据。而且还一起显示了根据第四数值例的焦距f、鉴于光盘的保护层深度得出的工作距离W.D、折射率n、物和像之间的距离I/O(从光源到光盘的距离)、第一表面和第二表面之间的在光轴上的表面距离d、以及物镜元件的条件表达式(1)到(3)的值。

                     表4

	第一表面(S1)	第二表面(S2)
			r(mm)	9.700000×10-1	-1.616913
Kj	9.824228×10-1	-1.4925762×10-1
			A4	7.259180×10-3	-2.1328369×10-1
A6	-4.626129×10-2	4.962750×10-1
			A8	-7.928514×10-2	-6.6314739×10-1
A10	-7.025567×10-2	3.7056501×10-1

f＝1.25(mm)            W.D＝0.49，         d＝0.70(mm)

n＝1.54                I/O＝8.94(mm)

m＝-1/3.80＝-0.263     R₁/R₂＝-0.647(mm)   d/f＝0.56

从图10A到10C的像差示意图可以看出，第四数值例的物镜元件显示了很好的轴上性能和在±0.5度的视场角内的轴外性能，这样就具备了足够的光学性能来作为完全集成型的光学拾取装置的物镜元件。

如上所述，根据每个数值例的物镜元件具有薄的形状，且显示了很好的轴上性能和在±0.5度的视场角内的轴外性能，这样就具有足够的光学性能作为完全集成型的光学存储设备的透镜元件。

因此，通过将根据每个数值例的物镜元件应用到光学拾取装置，就可以组成尺寸小且重量轻的光学拾取装置。

本发明适合用于向诸如CD、CD-R、CD-RW、MD、DVD、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、HD-DVD、蓝光(Blu-ray)光盘的光盘写数据、从光盘上删除或从光盘上读信息的光学拾取装置。

尽管通过参考例子和附图对本发明进行了完整的描述，但是对于本领域的技术人员来说不同的变化和修改是显而易见的。因此，除非这些变化和修改背离本发明的范围，否则它们都应被包括在本发明中。

Claims (19)

1.一种光学拾取装置，其特征在于，包括：

用于发射光束的光源；

接收光束以将光束聚焦到介质上的物镜元件，其中，

光源相对于物镜元件的位置是固定的；

物镜元件和光源的同步移动将光束聚焦到介质上；且

物镜元件满足以下条件：

(1)-0.300≤m≤-0.200，

其中，m是成像放大率。

2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，光源和物镜元件之间的光束的光路不受阻于准直镜。

3.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述物镜元件位于接收与所述光束相对应的发散光束的位置。

4.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述物镜元件是由均匀介质构成。

5.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述物镜元件被定位在使第一表面接收所述光束且从第二表面输出光束的位置，且所述第一表面和第二表面分别具有正光焦度。

6.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，进一步包括用于移动光源和物镜元件以调节介质上光束的聚焦的驱动器。

7.如权利要求6所述的光学拾取装置，其特征在于，进一步包括：

支撑所述光源和物镜元件的基座，其中，所述驱动器被配置得移动该基座。

8.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述物镜元件满足下面的条件：

(2)0.5≤d/f≤1.1，

其中，d是物镜元件的第一表面和第二表面之间在光轴上的表面距离，且f是所述物镜元件的焦距。

9.如权利要求8所述的光学拾取装置，其特征在于，所述物镜元件满足下面的条件：

(3)-1.1≤R₁/R₂≤-0.2，

(4)1.5≤n，

(5)N.A.≥0.45，

其中，

R₁是物镜元件的第一表面在光轴附近的曲率半径，

R₂是物镜元件的第二表面在光轴附近的曲率半径，

n是物镜元件的工作波长处的折射率，且

N.A.是从物镜元件输出的光束的数值孔径。

10.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，物镜元件的第一表面和第二表面的每一表面都是具有低于四次的非球面系数的二次表面，且所述物镜元件满足下面的条件：

(3a)-1.0≤R₁/R₂≤-0.8

11.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，在第一表面和第二表面中具有较大曲率半径的表面是非球面，且

所述物镜元件满足下面的条件：

(3b)-1.0≤R₁/R₂≤-0.4，

(6)9.889×10^-3≤Sag_0.3≤-8.172×10^-3

(7)-3.722×10^-3≤Sag_0.6≤-3.413×10^-3

(8)-8.235×10^-3≤Sag_1.0≤-7.667×10^-3

其中，当光轴和透镜表面的交点以及对应于有效直径的位置分别代表有效直径0.0和有效直径1.0时，

Sag_0.3是在有效直径0.3上的表面的面突起量(mm)，

Sag_0.6是在有效直径0.6上的表面的面突起量(mm)，

Sag_1.0是在有效直径1.0上的表面的面突起量(mm)。

12.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，所述第一表面和第二表面中的每一表面都是非球面，且满足下面的条件，

(9)8.383×10^-3≤Sag_{0.3_1}≤3.026×10^-3

(10)3.520×10^-3≤Sag_{0.6_1}≤1.340×10^-3

(11)7.520×10^-3≤Sag_{1.0_1}≤1.340×10^-3

(12)-1.893×10^-3≤Sag_{0.3_2}≤8.383×10^-3

(13)-8.024×10^-3≤Sag_{0.6_2}≤-7.539×10^-3

(14)-1.301×10^-3≤Sag_{1.0_2}≤-1.280×10^-3

其中，当光轴和透镜表面的交点以及对应于有效直径的位置分别代表有效直径0.0和有效直径1.0时，

Sag_{0.3_1}是在有效直径0.3上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_1}是在有效直径0.6上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_1}是在有效直径1.0上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.3_2}是在有效直径0.3上的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_2}是在有效直径0.6上的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_2}是在有效直径1.0上的第二表面的面突起量(mm)。

13.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，进一步包括：接收被所述物镜元件聚焦和被所述介质反射的光束、并将所述光束转换成电信号的光探测器元件。

14.如权利要求9所述的光学拾取装置，其特征在于，进一步包括：将所述光束在所述物镜元件和所述光源之间弯折约90度的反射表面。

15.一种用于将由光源射出的光束会聚到介质上的物镜元件，其特征在于，所述物镜元件包括：由第一表面和与第一表面相反的第二表面所限定的均匀介质，其中，

第一表面和第二表面具有正光焦度，且

所述物镜元件满足下面的条件：

(2)0.5≤d/f≤1.1，

其中，d是在物镜元件的第一表面和第二表面之间在光轴上的表面距离，且f是所述物镜元件的焦距。

16.如权利要求15所述的物镜元件，其特征在于，

所述物镜元件满足下面的条件：

(3)-1.1≤R₁/R₂≤-0.2，

(4)1.5≤n，

(5)N.A.≥0.45，

其中，

R₁是物镜元件第一表面在光轴附近的曲率半径，

R₂是物镜元件第二表面在光轴附近的曲率半径，

n是物镜元件在工作波长处的折射率，且

N.A.是从物镜元件输出的光束的数值孔径。

17.如权利要求16所述的物镜元件，其特征在于，物镜元件的第一表面和第二表面中的每一表面都是具有低于四次的非球面表面系数的二次表面，且

所述物镜元件满足下面的条件：

(3a)-1.0≤R₁/R₂≤-0.8

18.如权利要求16所述的物镜元件，其特征在于，在第一表面和第二表面中具有较大曲率半径的表面是非球面，且

所述物镜元件满足下面的条件：

(3b)-1.0≤R₁/R₂≤-0.4，

(6)-9.889×10^-3≤Sag_0.3≤-8.172×10^-3

(7)-3.722×10^-3≤Sag_0.6≤-3.413×10^-3

(8)-8.235×10^-3≤Sag_1.0≤-7.667×10^-3

其中，当光轴和透镜表面的交点以及对应于有效直径的位置分别代表有效直径0.0和有效直径1.0时，

Sag_0.3是在有效直径0.3上的表面的面突起量(mm)，

Sag_0.6是在有效直径0.6上的表面的面突起量(mm)，

Sag_1.0是在有效直径1.0上的表面的面突起量(mm)。

19.如权利要求16所述的物镜元件，其特征在于，所述第一表面和第二表面中的每一表面都是非球面，且满足下面的条件，

(9)8.383×10^-3≤Sag_{0.3_1}≤3.026×10^-3

(10)3.520×10^-3≤Sag_{0.6_1}≤1.340×10^-3

(11)7.520×10^-3≤Sag_{1.0_1}≤1.340×10^-3

(12)-1.893×10^-3≤Sag_{0.3_2}≤8.383×10^-3

(13)-8.024×10^-3≤Sag_{0.6_2}≤-7.539×10^-3

(14)-1.301×10^-3≤Sag_{1.0_2}≤-1.280×10^-3

其中，当光轴和透镜表面的交点以及对应于有效直径的位置分别代表有效直径0.0和有效直径1.0时，

Sag_{0.3_1}是在有效直径0.3上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_1}是在有效直径0.6上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_1}是在有效直径1.0上的第一表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.3_2}是在有效直径0.3上的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{0.6_2}是在有效直径0.6上的第二表面的面突起量(mm)，

Sag_{1.0_2}是在有效直径1.0上的第二表面的面突起量(mm)。

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