透镜组、光学头和使用它们的光可记录型播放器的制作方法

专利名称：透镜组、光学头和使用它们的光可记录型播放器的制作方法
本申请是申请号为01136599.4、申请日为2001年10月17日的专利申请的分案申请。
1.发明领域本发明涉及一种物镜组件，一种光学头以及一种使用该物镜组件的光记录/再现装置。具体地，本发明涉及一种用于光学信息处理，光传输等领域的高数值孔径(NA)物镜组件，和一种光学头，以及使用这种物镜组件的光记录/再现装置。
2.相关技术的描述近年来，由于在记录数字信息时具有高记录密度，数字多用(versatile)盘(DVD)作为大容量光学存储介质已经受到了关注，数字多用盘的记录密度比密致盘(CD)高六倍。随着被记录信息的增加，需要具有比DVD更大的记录密度的光记录介质。为了得到比传统DVD(波长660nm，数值孔径(NA)0.6)更高的记录密度，必须减小光源的波长，增加物镜组件的数值孔径。例如，当使用工作波长为405nm的兰色激光作为光源，并且物镜的NA为0.85时，可以得到比上面的DVD大5倍的记录密度。
不能通过一个透镜而得到这种高数值孔径。从而，为了得到高数值孔径，使用一个通过组合多个透镜而构成的物镜组件。然而，在透镜组件各个组成透镜的制造过程中可能产生的变化会产生象差。为了校正这种象差，提出了多种技术。
日本公开特许公报No.11-203706提出了一种通过移动组成透镜调节各个组成透镜的相对位置以校正象差的技术。

图12给出了日本公开特许公报No.11-203706中所描述的一种传统物镜组件80的结构。物镜组件80包括第一透镜81，第二透镜82，用于支撑第一透镜81的第一透镜支架83，以及用于支撑第二透镜82的第二透镜支架84。第一透镜支架83为空心圆筒形状。第一透镜支架83具有一个面对第二透镜支架84的端面83A。在端面83A中形成一圆柱形开口83B。在开口83B的底面83C的中间部分，第一透镜支架83具有一个用于容纳第一透镜81的孔83D。第一透镜81安装在孔83D中，使得透镜光轴通常与端面83A垂直。第二透镜支架84也具有空心圆筒的形状。第二透镜支架84具有一个面对第一透镜支架83的端面83A的端面84A，和一个与端面84A相对的端面84E。在端面84E中，第二透镜支架84具有一个圆柱形开口84B，其直径大于开口83B的直径。在开口84B的底面84C的中间部分，第二透镜支架84具有一个孔84D，孔84D的直径与第一透镜支架83的开口83B基本相同。第二透镜82被保持在开口84B中，使得其光轴通常垂直于端面84A。
在具有这种结构的物镜组件80中，为了校正制造中的变化可能导致的象差，调节第一透镜81与第二透镜82的相对位置。特别是，通过沿箭头X所表示的方向调节第二透镜支架84相对第一透镜支架83的相对位置，来调节第二透镜82相对第一透镜81的相对位置，使得第二透镜82的光轴与第一透镜81的光轴重合。然后，通过调节螺钉(图中没有给出)，由弹簧(图中没有给出)所保持的第二透镜82沿箭头Y所示方向运动，从而沿箭头Y所示方向调节第二透镜82相对第一透镜81的相对位置。此后，第一透镜支架83与第二透镜支架84彼此粘结在一起，使得端面83A与端面84A相对。用这种方法，调节第二透镜82相对第一透镜81的相对位置，从而校正每个组成透镜的象差。结果，可以得到高NA物镜组件。
日本公开特许公报No.2000-90473提出了在不严格调节组成透镜的相对位置的条件下将组成透镜放入透镜支架的结构，抛光其中一个被放入的透镜以校正象差。图13给出了日本公开特许公报No.2000-90473中所描述的一种传统物镜组件90的结构。物镜组件90包括一个第一透镜91，一个由多个单透镜集成而形成的第二透镜92，以及一个用于支撑第一透镜91和第二透镜92的透镜支架93。透镜支架93为空心圆筒形，具有端面93A和93B。透镜支架93具有一个透过端面93A和93B的开口93C，其内部具有阶越。第一透镜91被保持在端面93A处的开口93C中。第二透镜92被保持在开口93C的内部。第一透镜91在就第一透镜91而言与第二透镜92相对的一侧上具有一个端面91A。
下面说明具有这种结构的物镜组件90的组装方法。第一步，将第一透镜91和第二透镜92放入透镜支架93中，不严格调节这些透镜的相对位置。然后，对第一透镜91的端面91A进行抛光，使第一透镜91和第二透镜92的总象差减小，从而完成物镜组件90。特别地，第一透镜91和第二透镜92中每一透镜的制造过程中的改变所产生的象差以及将第一透镜91和第二透镜92插入透镜支架93时由于改变所导致的象差，被抛光第一透镜91的端面91A所产生的象差所校正。从而，使用这种方法装配物镜组件时，对于每个透镜元件可以提供更大的制造允许偏差，对于透镜支架中的插入过程可以提供更大的插入允许偏差。
日本公开特许公报No.11-174307提出了一种物镜组件，其中每一个均插入一个透镜的两个透镜支架被组合在一起，一个放入另一个中，可以调节两个透镜之间的间隔。
在包括两个透镜支架的透镜组件的调节中，一个透镜支架相对另一个运动，使得这两个透镜的相对位置被改变。在这种情况下，需要沿五个轴(透镜间隔方向，透镜倾斜的两个方向，以及用于调节透镜中心的两个方向)移动一个透镜支架，使整个物镜组件的总象差最小。用于测量象差的一种已知方法是一种使用Twyman干涉仪的方法。将参照图14描述使用Twyman干涉仪测量象差时调节两个透镜之间相对位置的一种传统的调节方法。
图14给出了一种传统的物镜组装/调节装置1400的结构。为了测量整个物镜组件的总象差，光沿箭头145方向入射到半透明反射镜101。一部分入射光被半透明反射镜101反射，其它入射光到达被测量的物镜组件144的第二透镜22。被半透明反射镜101反射的光的部分分量进一步被反射镜112反射，穿过半透明反射镜101，到达检测板111。另一方面，到达物镜组件144的第二透镜22的入射光的其它分量穿过物镜组件144的第一透镜21，进入参考球体106。将参考球体106设置成使得参考球体106的中心与物镜组件144的焦点107重合。光以直角穿过参考球体106的表面会聚在焦点107上。朝着焦点107方向进入参考球体106的光被参考球体106的表面反射，并沿着相同路径返回。该反射光进一步被半透明反射镜101反射，入射到检测板111上。
反射镜112所反射的光与参考球体106所反射的光在检测板111上产生干涉图案113。在该干涉图案113的基础上，可以测量第一透镜21与第二透镜22的组合可能产生的象差。
在图12所示的日本公开特许公报No.11-203706所描述的结构中，使用螺钉沿箭头Y所示方向调节第二透镜82相对第一透镜81的相对位置。这不适于物镜组件的批量生产。
在图13所示的日本公开特许公报No.2000-90473所描述的结构中，必须对第一透镜91的端面91A进行抛光，来得到所需的表面形状。这种抛光过程不适于物镜组件的批量生产。
在日本公开特许公报No.11-174307所描述的结构中，由于两个透镜之间其中的一个处于另一个中时调节透镜位置，偏心和倾斜的调节受到限制。在这种结构中，在制造过程中的变化所导致的每个透镜的多种象差中，仅能够校正球差，但是不能校正彗差和象散。
在这种情况下，在放入透镜支架之前调节每个透镜的相对位置(偏心或倾斜)，这种被调节的透镜被粘结到透镜支架，因此能够校正每种象差。不过，在这种情况下，必须将透镜结实地粘结到透镜支架上。
这种比较结实的粘结导致应力被施加给每个透镜。另外，当粘结剂被施加给弯曲的透镜表面时，透镜与透镜支架之间粘结剂的量是不均匀的。在这种情况下，如果温度升高，透镜与透镜支架之间的相对位置发生极大地改变，结果，物镜组件的温度特性被降低。该问题不仅产生于相对位置被调节的第一和第二透镜被分别粘结到第一和第二透镜支架时，而且也产生于相对位置被调节的第一和第二透镜被粘结到一个透镜支架时。
另外，在图14中传统物镜组装/调节装置1400的结构中，当第一透镜21和第二透镜22的相对位置被改变时，焦点107的位置也被改变。从而，必须根据焦点107位置的改变移动参考球体106，使得参考球体106的中心与焦点107重合。另外，参考球体有三个移动方向(X-轴方向，Y-轴方向和Z-轴方向)。从而，对于三个方向中的每个方向，必须检测参考球体106的中心与焦点107之间位置偏离的偏离信息，必须在检测结果的基础上移动参考球体106，使参考球体106的中心与焦点107重合。这种复杂的过程增加了组装物镜组件的步骤数，组装步骤数的增加阻碍了物镜组件的大规模生产。
当通过基于双光束干涉图案113的改变的干涉仪测量象差时，物镜组件114和参考球体106之间空气的流动非常剧烈，这种空气层的扰动导致干涉图案113的波动。当在干涉图案113中产生波动时，不能对物镜组件的象差进行高精度的测量，从而，不能高度精确地组装物镜组件。
3.发明概述根据本发明的一个方面，一种物镜组件包括具有共同光轴的至少两组透镜；和用于分别支撑至少两组透镜的至少两个透镜支架，其中每个透镜支架具有一个与光轴垂直的端面，将透镜支架设置为使得一个透镜支架的端面面对另一透镜支架的端面，这些端面之间的间隙中填充有用于将透镜支架彼此粘结在一起的粘结剂。
在本发明的一个实施例中，物镜组件的数值孔径(NA)为0.7或更大。
在本发明的另一个实施例中，对于波长为390nm到450nm的光，物镜组件的色差被校正。
在本发明的又一个实施例中，相对至少两个透镜支架的至少另一个沿至少五个方向对至少两个透镜支架的其中一个进行调节，该五个方向包括与光轴平行的方向，两个与光轴垂直的方向，和两个倾斜方向，然后将至少两个透镜支架中的一个通过粘结剂粘结到至少两个透镜支架中的另一个。
在本发明的另一个实施例中，相对至少两个透镜支架的至少另一个沿至少五个方向对至少两个透镜支架的其中一个进行调节，该五个方向包括与光轴平行的方向，两个与光轴垂直的方向，和两个倾斜方向，使得物镜组件的象差等于或小于一预定值。
在本发明的另一个实施例中，物镜组件象差的预定值为大约70mλ。
在本发明的另一个实施例中，至少两个透镜支架中至少一个的形状不同于至少两个透镜支架中其它透镜支架的形状。
在本发明的另一个实施例中，至少两个透镜支架中所有的支架具有相同的形状。
在本发明的另一实施例中，至少两个透镜支架均由相同材料形成。
在本发明的另一实施例中，用于形成至少两个透镜支架的至少一个透镜支架的材料不同于用于形成至少两个透镜支架中其它透镜支架的材料。
在本发明的另一个实施例中，至少两个透镜支架的至少一个在与其端面相对的位置处具有一个镜面。
在本发明的另一个实施例中，通过电镀或汽相沉积形成镜面。
在本发明的另一实施例中，至少两个透镜支架中的至少一个中具有一个用于确定物镜组件的数值孔径(NA)尺寸的开口。
在本发明的另一个实施例中，透镜支架被涂黑或由透明材料制成，从而减小透镜支架内部的反射率。
在本发明的另一个实施例中，在至少两组透镜组中至少一组透镜被包含在用于支撑该透镜组的透镜支架内。
在本发明的另一实施例中，至少两组透镜中的至少一组透镜从至少两个用于支撑至少两组透镜的透镜支架中伸出。
在本发明的另一个实施例中，用于形成至少两个透镜支架的材料为金属。
在本发明的另一个实施例中，用于形成至少两个透镜支架的材料为树脂。
在本发明的另一实施例中，树脂的热膨胀系数是各向同性的。
在本发明的另一个实施例中，至少两组透镜中的至少一组透镜与用于支撑至少两组透镜中的一组透镜的至少两个透镜支架中的至少一个透镜支架整体形成。
根据本发明的另一个方面，一种物镜组件包括具有共同光轴的至少两组透镜；和用于分别支撑至少两组透镜的至少两个透镜支架，其中至少两个透镜支架中的至少一个透镜支架具有用于与激励器啮合的啮合部分，所述激励器用于驱动物镜组件，从而控制物镜组件的位置。
在本发明的一个实施例中，每个透镜支架具有一个与光轴垂直的端面；并且将透镜支架设置成使得一个透镜支架的端面面对另一透镜支架的端面，这些端面之间的间隙中填充有一种粘结剂，用于将透镜支架彼此粘结在一起。
在本发明的另一个实施例中，在相应于包括物镜组件的质心，并且与光轴垂直的平面位置设置啮合部分。
根据本发明的另一方面，用于组装/调节权利要求5所述的物镜组件的装置包括一个朝着物镜组件发射光的光源；一个衍射光栅，用于在穿过物镜组件的光的基础上产生干涉条纹；基于干涉条纹计算物镜组件象差的象差计算部分；以及用于沿至少五个方向驱动至少两个透镜支架中的一个相对另一个透镜支架运动的驱动部分，这五个方向包括与光轴平行的方向，垂直于光轴的两个方向和两个倾斜方向，使得由象差计算部分所计算的物镜组件的象差等于或小于预定值。
在本发明的一个实施例中，衍射光栅形成在玻璃衬底上；确定玻璃衬底的厚度使得玻璃衬底的象差等于光记录介质的象差，采用完整透镜组件的光记录/再现装置在所述光记录介质上实现记录和/或再现。
在本发明的另一个实施例中，衍射光栅将穿过物镜组件的光分成+1级衍射光，-1级衍射光和透射光；该用于组装/调节透镜组件的装置还包括一个数值孔径控制部分，用于在+1级衍射光和透射光的第一重叠区与-1级衍射光和透射光的第二重叠区之间的位置关系的基础上控制用于确定物镜组件数值孔径大小的孔径的尺寸。
根据本发明的另一个方面，一种用于在光记录介质上记录或再现一个信号的光学头包括一个光源；和如权利要求1的物镜组件，物镜组件设置在光源与光记录介质之间。
在本发明的一个实施例中，光学头还包括一个激励器，该激励器包括一个连接到光学透镜组件的可运动元件，一个用于支撑可运动元件的可运动元件支撑部分，以及一个连接到可运动元件支撑部分的用于驱动该可运动元件的可运动元件驱动部分，其中可运动元件包括在激励器内，并且至少两个透镜支架由相同材料形成。
在本发明的另一个实施例中，该光学头还包括一个激励器，该激励器包括一个连接到光学透镜组件的可运动元件，一个用于支撑可运动元件的可运动元件支撑部分，以及一个连接到可运动元件支撑部分的用于驱动该可运动元件的可运动元件驱动部分，其中包括在激励器中的可运动元件作为至少两个透镜支架中的至少一个透镜支架。
根据本发明另一个方面，一种用于在光记录介质上记录或再现信号的光学头，包括一个光源；和如权利要求21的物镜组件，物镜组件设置在光源与光记录介质之间。
在本发明的一个实施例中，光学头还包括一个激励器，该激励器包括一个连接到光学透镜组件的可运动元件，一个用于支撑可运动元件的可运动元件支撑部分，以及一个连接到可运动元件支撑部分的用于驱动该可运动元件的可运动元件驱动部分，其中至少两个透镜支架中的一个透镜支架的啮合部分与包括在激励器中的可运动元件啮合在一起。
在本发明的另一个实施例中，设置啮合部分使得物镜组件的质心与激励器的驱动中心重合。
根据本发明的另一个方面，一种用于在光记录介质上记录或再现信号的光记录/再现装置包括一个用于旋转光记录介质的马达；如权利要求27所述的光学头；以及用于控制马达和光学头的处理电路。
根据本发明的另一个方面，一种用于在光记录介质上记录或再现信号的光记录/再现装置包括一个用于旋转光记录介质的马达；如权利要求30所述的光学头；以及用于控制马达和光学头的处理电路。
从而，在此所描述的本发明具有优点(1)提供一种物镜组件，其中由制造中的变化可能导致的每个组成透镜的象差通过一种适用于物镜组件大规模生产的方法而被校正，和一个光学头以及使用这种物镜组件的光记录/再现装置，(2)提供一种具有优良温度特性的物镜组件，一个光学头和使用这种物镜组件的光记录/再现装置，(3)提供一种物镜组件，可以高精度地校正由制造中的变化所产生的每个组成透镜的象差，和一个光学头，以及使用这种物镜组件的光记录/再现装置。
对于本领域技术人员来说，在参照附图阅读和理解下面的详细描述的基础上本发明的这些和其它优点将是显而易见的。
4.附图的简要说明图1给出了根据本发明实施例1的光学头的结构示意图。
图2给出了根据本发明实施例1的物镜组件的结构。
图3给出了根据本发明实施例1的另一种物镜组件的结构。
图4给出的根据本发明实施例2的光学头的结构示意图。
图5给出了根据本发明实施例2的物镜组件的结构。
图6A给出了根据本发明实施例2的一种光学头的透视图。
图6B给出了图6A所示光学头主要部分的剖面图。
图7给出了根据本发明实施例3的物镜组装/调节装置的结构。
图8到10解释了根据本发明实施例3的物镜组装/调节方法的原理。
图11给出了根据本发明实施例4的光学头的结构示意图。
图12给出了一种传统透镜组件的示意性结构。
图13给出了另一种传统透镜组件的示意性结构。
图14给出了一种传统物镜组装/调节装置的示意性结构。
5.最佳实施例的描述下面，将参照附图描述本发明的实施例。
(实施例1)在实施例1中，描述了根据本发明的一种光学头的例子。图1给出了根据实施例1的光学头11的结构示意图。光学头11包括一个物镜组件，其中通过一种适于大规模生产物镜组件的方法对每个组成透镜的象差进行校正。在图1中，光学头11包括一个光源1，一个衍射光栅2，一个准直透镜3，一个物镜组件4，一个第一光检测器6，一个第二光检测器7和一个激励器65。准直透镜3和物镜组件4组成了光会聚光学系统。
光源1为，例如一种半导体激光设备，朝着光记录介质5的记录层发射用于记录/再现的相干光。使用光刻法在玻璃表面上构造所需图案并蚀刻所需图案，形成衍射光栅2。衍射光栅2具有这样一种特性，其零级衍射效率大约为50％，±1级衍射效率大约为50％。准直透镜3将光源1所发射并穿过衍射光栅2的相干光转变为平行光。物镜组件4将光会聚到光记录介质5的记录层上。后面将对其进行详细描述。在由光记录介质5的记录层所反射的光中，第一光检测器6接收衍射光栅2所衍射的+1级光，并将其转换为电信号，第二光检测器7接收衍射光栅2所衍射的-1级光，并将其转变为电信号。激励器65以一种方式驱动物镜组件4，使得可以在第一光检测器6所产生的电信号的基础上控制物镜组件4的位置。
下面将描述具有这种结构的光学头11的操作。光源1所发射的一部分相干光穿过衍射光栅2，进入准直透镜3，然后被准直透镜3转变为平行光。该平行光被物镜组件4会聚在光记录介质5上。被光记录介质5反射的光再次穿过物镜组件4和准直透镜3，并被衍射光栅2衍射。所衍射的+1级光进入第一光检测器6，所衍射的-1级光进入第二光检测器7。
在来自衍射光栅2的+1级光的基础上，第一光检测器6输出一个表示在光记录介质5上光的聚焦状态的聚焦误差信号，以及一个表示光记录介质5上被光照射的位置的跟踪误差信号。聚焦误差信号输入到聚焦控制部分(图中没有给出)。基于聚焦误差信号，聚焦控制部分产生一个用于沿光轴方向控制物镜组件4的位置，使得光总是被聚焦到光记录介质5上的聚焦控制信号。跟踪误差信号被提供给跟踪控制部分(图中没有给出)。在跟踪误差信号的基础上，跟踪控制部分产生一个用于沿与组件4的光轴垂直的跟踪方向控制物镜组件4的位置，使光被会聚到光记录介质5的所需轨道上的跟踪控制信号。基于聚焦控制信号和跟踪控制信号，激励器65驱动物镜组件4。第二光检测器7将记录在光记录介质5上的信息输出给再现部分(图中没有给出)。
现在不详细描述物镜组件4。图2给出了根据实施例1的光学头11中所使用的物镜组件4的结构。在图2中，物镜组件4包括第一透镜21，第二透镜22，用于支撑第一透镜21的第一透镜支架23，用于支撑第二透镜22的第二透镜支架24，和一种用于将第一透镜支架23粘结到第二透镜支架24的粘结剂25。
第一透镜21在与光记录介质5较近的一侧具有一个平面21A，在距离光记录介质5较远的一侧具有一个非球面表面21B。通过组合两个球透镜22A和22B而形成第二透镜22。由于具有这种结构，可以实现0.7或更高NA(在实施例1中，NA＝0.85)的透镜组件。而且，对于波长在390nm到450nm的光，色差可以被校正。从而，所得到的透镜组件是一种焦点不发生变化的消色差透镜组件。
下面，描述第一透镜支架23，第二透镜支架24和这些支架的粘结。第一透镜支架23为空心圆筒形状。第一透镜支架23在靠近光记录介质5一侧具有一个端面23C，和一个相对光记录介质5与端面23C相对的端面23A。第一透镜支架23中具有一个开口23B，具有一个阶越并穿过端面23A和23C。第一透镜21被放置在端面23C一侧的开口23B中，其光轴基本垂直于端面23A。
第二透镜支架24为空心圆筒形状。第二透镜支架24具有一个端面24A，端面24A面对第一透镜支架23的端面23A并且具有与端面23A基本上相等的直径。第二透镜支架24具有一个相对第一透镜支架23的端面23A与端面24A相对的端面24E。端面24E具有一个开口24B，其直径大于第一透镜支架23的开口23B的直径。开口24B的底面24C具有孔径24D，其直径与第一透镜支架23的开口23B基本相等。第二透镜22放置在开口24B内部，使得球透镜22B与其中形成有孔径24D的底面24C相接触。第二透镜22被设置成，使得其光轴基本垂直于端面24A。
如前面相关技术描述部分所述，因为在透镜的制造中存在某些变化，所以几乎所有的组成透镜(在这种情况下为第一透镜21和第二透镜22)都存在某些象差。当将多个具有象差的透镜组装为一个透镜组件时，象差可能被合并。例如，在第一透镜21和第二透镜22中每个透镜的总象差为70mλ的情况下(Marshal准则)，透镜21和22被组合成一个透镜组件，在最坏的情况下可能导致140mλ的透镜组件的象差。这种透镜组件不能被用在光学头中。为了校正这种象差，在组装透镜组件时通过调节第一透镜21和第二透镜22的相对位置来产生校正象差，第一透镜21和第二透镜22所具有的象差被所产生的校正象差消除。在这种情况下，必须通过调节第一透镜21和第二透镜22的相对位置，将象差减小到70mλ或更小(Marshal准则)。由于具有这种结构，可以通过透镜组件对光进行会聚。另外，当这种透镜组件被用在用于在光记录介质5上记录信息的光学头11中时，象差必须为60mλ或更小，否则，可能导致交叉擦除等，不能实现令人满意地记录。
在图2中由五个轴表示第一透镜21与第二透镜22的相对位置，即包括X-，Y-和Z-轴的三个轴，和由箭头A1和A2表示的两个倾斜轴。当沿这五个轴实现调节时，第一透镜21和第二透镜22其中之一必须可沿着这五个轴运动。
如前面相关技术部分所描述的，在通过移动透镜本身来调节透镜(第一透镜21和第二透镜22)的相对位置的情况下，使用螺钉来移动每个透镜，因此，这种结构不适于大规模生产。另外，物镜组件的温度特性被恶化。为了避免该问题的产生，根据本发明，第一透镜21和第二透镜22分别放入透镜支架23和24中，通过移动透镜支架23和24本身来调节第一透镜21和第二透镜22的相对位置。在透镜支架23和24中第一透镜21和第二透镜22所设置的位置可以被大致确定。另外，不必要通过粘结剂来固定第一透镜21和第二透镜22，可以使用其他方法，例如导线来固定第一透镜21和第二透镜22。
在沿着五个轴方向调节第一透镜支架23和第二透镜支架24的相对位置使得象差为70mλ或更小的预定值之后，通过粘结剂25将第一透镜支架23和第二透镜支架24彼此粘结在一起。每个透镜支架的形状必须是一种可沿上述五个轴方向进行调节的形状。也就是，必须为第一透镜21和第二透镜22中的每一个提供一个透镜支架(第一透镜支架23和第二透镜支架24)，并且第一透镜支架23和第二透镜支架24中的每一个必须可沿上述五个轴自由移动。例如，如图2所示，第一透镜支架23和第二透镜支架24必须具有一种形状，使得第一透镜支架23的端面23A与第二透镜支架4的端面24A彼此面对，端面23A与端面24A之间的间隙可以被粘结剂填充。如前面相关技术部分的描述，第一透镜支架23和第二透镜支架24不应该被设置成一个固定在另一个的内部。
在沿着五个轴方向调节第一透镜支架23和第二透镜支架24的相对位置使得象差为70mλ或更小之后，端面23A和端面24A之间的间隙被粘结剂填充，从而第一透镜支架23和第二透镜支架24彼此粘结在一起。也就是，在沿着X-，Y-和Z-方向和由箭头A1和A2表示的两个倾斜方向调节第一透镜支架23和第二透镜支架24的相对位置之后，使用粘结剂25将第一透镜支架23和第二透镜支架24彼此粘结在一起。在这种情况下，虽然必须通过粘结将第一透镜支架23与第二透镜支架24组合在一起，但是不必考虑变形，因为这种粘结是在透镜支架之间进行的。另外，不必如相关技术部分所描述的组成透镜与透镜支架之间的粘结那样如此坚固地将透镜支架组合粘结在一起，因此，可以很容易地将透镜支架彼此粘结起来。
当如前所述将第一透镜21和第二透镜22组合成透镜组件时，进入第二透镜22的光被第二透镜22会聚，该会聚光被第一透镜21进一步会聚。从而，第一透镜21的有效直径小于第二透镜22的有效直径。另外，在第二透镜22中，球透镜22B的有效直径小于球透镜22A的有效直径。当透镜接近于光记录介质5的位置时，透镜的有效直径更小，因此，可以将透镜的尺寸减小到更小。这样，第一透镜支架23可以被形成小于第二透镜支架24的尺寸。由于这种结构，可以减小透镜组件4的总重量，并改善光学头11的伺服特性(相对于由激励器65电流流动大小的偏移量所表示的敏感性)。另一方面，当第一透镜支架23的端面23A与第二透镜之间24的端面24A的直径相同时，施加粘结剂25的面积增大，从而，与端面23A的直径小于端面24A的直径的情形相比，粘结强度得到提高。
当物镜组件用在光学头中时，要求物镜组件具有高NA和多种高性能，如色差校正。因此，为了制造这种物镜组件必须组合多个透镜。在这种情况下，物镜组件中所包括的透镜数量增加，因此，物镜组件的重量也被增加，从而光学头的伺服特性被恶化。不过，如上所述，当组成透镜设置在接近于光记录介质5的位置时组成透镜的有效直径(尺寸)被减小，透镜组件的重量被减小，结果，可以改善光学头的伺服特性。
还有，在光学头中存在多种类型的杂散光(例如，衍射光栅2所产生的高级光)。从而，在第一透镜支架23和第二透镜支架24内部，要求尽可能地防止光被反射。例如，最好是提供某种减反射方法，例如黑色铝钎料处理，应用黑色墨水等。或者，可以由诸如玻璃的透明材料来形成透镜支架23和24。在这种情况下，在透镜支架内部不发生光的反射。这样可以减小不希望的从物镜组件中的漏光。
下面，描述用作第一透镜支架23和第二透镜支架24的材料。根据实施例1，第一透镜支架23和第二透镜支架24由铝构成。在第一透镜支架23和第二透镜支架24由金属，例如铝，构成的情况下，即使光学头外部的环境温度增加导致透镜支架的热膨胀，由于金属具有各向同性的热膨胀系数，第一透镜支架23和第二透镜支架24也在每个方向以大体均匀的速度膨胀，而仅增大第一透镜21和第二透镜22之间的距离。由于这种膨胀，第一透镜21和第二透镜22的球差增加，但是这种球差的增加是很小的，从而可以被忽略。因此，通过由金属形成第一透镜支架23和第二透镜支架24，可以得到热稳定物镜组件。
在第一透镜支架23和第二透镜支架24由树脂构成的情形中，由于在透镜支架23和24的制造过程中产生的树脂流动，透镜支架23和24具有各向异性的热膨胀系数。从而，由于环境温度增加等导致的热被施加给透镜支架23和24时，因为各向异性热膨胀系数，透镜支架23和24发生变形。因此，在第一透镜支架23和第二透镜支架24由树脂形成时，第一透镜21与第二透镜22之间位置关系的改变率增加。从而，需要如前面所述由金属形成透镜支架23和24。而且，需要使用一种具有相对较低密度的金属，如镁，铝等，因为透镜支架23和24的重量被减小，结果，进一步改善了光学头的伺服特性。
不过，仅从比重来看，显然与金属相比树脂材料更合乎改善伺服特性的要求，因为与金属相比树脂具有更小的比重。从而，具有各向同性热膨胀系数的树脂更加优越，因为这种树脂具有较小的比重，即使被施加热也极少会导致透镜相对位置的改变。因此，当第一透镜支架23和第二透镜支架24由具有各向同性热膨胀系数的树脂形成时，可以得到具有高伺服特性的轻型物镜组件。或者，第一透镜支架23和第二透镜支架24可以由不同材料构成。例如，第一透镜支架23可以由金属形成，第二透镜支架24可以由具有各向同性热膨胀系数的树脂所形成。
下面，描述第一透镜支架23和第二透镜支架24的高度。如图2所示，第二透镜支架24具有足够高的高度，使第二透镜22完全被包含在第二透镜支架24的内部。从而，由于第二透镜22被完全包含在第二透镜支架24的内部，减小了物镜组件4外部的灰尘污染第二透镜22的可能性。另外，由于第二透镜22被完全包含在第二透镜支架24的内部，易于装卸第二透镜支架24。从而，光学头易于组装。
下面，描述确定透镜组件有效直径的孔径(开口)。如图2所示，孔径24D形成在比第二透镜22更接近于记录介质5的端面24A中。由于这种结构，与孔径24D形成在第二透镜支架24距离记录介质5较远的一侧，而使第二透镜22位于记录介质5和孔径24D之间的情形相比，可以减小第二透镜支架24的尺寸。原因如下所述。
第二透镜22为双合透镜，即由多个单透镜形成的组合透镜(在这个例子中为球透镜22A和22B)。如上所述，更接近于记录介质5的球透镜22B的有效直径比远离记录介质5的球透镜22A的有效直径小。从而，与球透镜22A相比球透镜22B可以被形成更小的尺寸。另外，孔径24D形成在比球透镜22A小的球透镜22B一侧，即形成在与球透镜22B相比更接近于记录介质5的位置处。从而，可以进一步减小孔径24D的直径。因此，可能减小第二透镜支架24的尺寸，具有更小直径的孔径24D形成在第二透镜支架24中。
另一方面，如果孔径形成在与第二透镜22相比距离光学记录介质5更远的第二透镜支架24的端面24E中，则通过端面24A将第二透镜22插入到第二透镜支架24中。从而，必须在端面24A中形成足够大的开口，使得第二透镜22可以通过这个开口被插入到第二透镜支架24中。当在端面24A中形成具有这种大直径的开口时，与图2所示的最佳实施例相比，第二透镜支架24的尺寸增加以确保粘结区域，从而其重量增加。
随着孔径24D直径的增加，第二透镜22与孔径24D之间的相对位置偏离减小。从而，从整个透镜组件NA变化减小的角度看来，大直径的24D是合乎需要的。
下面，描述第一透镜支架23与第二透镜支架24之间填充粘结剂25的间隙的尺寸。粘结剂25具有一个热膨胀系数，当热施加给透镜组件4时粘结剂25膨胀。随着粘结剂25的膨胀，第一透镜21与第二透镜22之间的距离增加。因此，必须控制第一透镜支架23与第二透镜支架24之间填充粘结剂25的间隙的尺寸。通常，随着膨胀元件初始长度的增大，元件的热膨胀量增大。为了减小热膨胀量，应该减小第一透镜支架23与第二透镜支架24之间的间隙。例如，在上述透镜组件中(NA＝0.85)，要求第一透镜支架23与第二透镜支架24之间的间隙为200μm或更小，因为在这种情形中，对于温度的增加，所产生的球差很小，从而该透镜组件能够被成功地用在光学头中。
下面，描述在第二透镜支架22的一个端面上设置一个镜面，用于调节第一透镜支架23与第二透镜支架24的相对位置。例如，与端面24A相对的第二透镜支架24的端面24E为镜面。如前面所述，在透镜支架23和24彼此粘结在一起之前调节第一透镜支架23与第二透镜支架24的相对位置。现在，考虑参照第二透镜支架24的位置调节第一透镜支架23的位置的情形。在这种情形中，即使当第一透镜21被粘结到第一透镜支架23，使第一透镜21基本平行于第二透镜22时，如果支撑第二透镜22的第二透镜支架24发生倾斜，则第一透镜21关于入射光具有象差。当这种情形发生时，必须使第一透镜支架23相对于第二透镜支架24发生倾斜，使得象差被消除。因此，在两个透镜支架相对于彼此倾斜的同时将第一透镜支架23与第二透镜支架24粘结在一起。包括如此调节和组合的透镜支架23和24的透镜组件被用在光学头中。通常，当得到大NA时，光学记录介质5与距离光学记录介质5最近的透镜组件平面之间的距离非常小。例如，在实施例1中，该距离仅为大约150μm。从而，在第一透镜支架23相对第二透镜支架24倾斜的情形中，第一透镜支架23可能与光记录介质5相接触。因此，这种透镜组件不能用在光学头中。
为了解决这个问题，必须保持第二透镜支架24基本上不倾斜。如上所述，根据本发明的一个实施例，端面24E形成为一个镜面，并且该镜面用做调节第一透镜支架23与第二透镜支架24相对位置的参照物。使用这种调节方法，极大地减小了第二透镜支架24的倾斜度，结果，第一透镜支架23的倾斜度也被减小。例如，第二透镜支架24由树脂制成，可以通过金属电镀或薄膜沉积在端面24E上形成一个镜面。应该注意到，在这个例子中虽然镜面形成在第二透镜支架24上，但镜面也可以形成在第一透镜支架23上，因为在组装透镜组件时镜面被用做参照物。
最好第一透镜支架23和第二透镜支架24由与用于激励器65(图1)的可移动元件(图中没有给出)材料相同的材料形成，所述激励器驱动物镜组件4从而控制物镜组件4的位置。在这种情形中，当光学头11的环境温度变化时，这种温度变化影响激励器65和物镜组件4。不过，由于透镜支架23和24与连接透镜支架23和24的激励器65的可移动元件由相同材料形成，因此这些部件的热膨胀系数相同。因此，对于透镜支架23和24与激励器65的可移动元件两者来说，热膨胀量也是相同的，从而，不会在这些部件之间产生变形。这样就改善了物镜组件4的温度特性。
根据实施例1，第一透镜21和第一透镜支架23可以被整体形成。另外，第二透镜22和第二透镜支架24也可以被整体地形成。
在图2所给出的例子中，孔径24D形成在第二透镜支架24中，不过本发明不限于此。孔径24D也可以形成在第一透镜支架23中。
在实施例1中，第一透镜支架23的外形与第二透镜支架24不同。不过，透镜支架23和24的外形也可以是相同的。
如上所述，根据实施例1，第一透镜21和第二透镜22分别被安装在第一透镜支架23和第二透镜支架24中。设置透镜支架23和24，使得第一透镜支架23的端面23A面对第二透镜支架24的端面24A，并调节透镜支架23和24的相对位置。在调节完成之后，将粘结剂添加到透镜支架23和24之间的间隙中。用这种方法，可以得到具有优良温度特性，并且适于大规模生产的物镜组件。另外，该物镜组件被用于制造适于大规模生产的具有优良温度特性的光学头，可以实现光学头对高密度光记录介质的操作。
根据实施例1，形成第一透镜支架23，使得其横截面直径小于第二透镜支架24的直径，从而可以减小物镜组件4的重量。
根据实施例1，即使在具有0.7或更大NA的物镜组件的各组成透镜的相对位置必须被高精度地严格确定的制造过程中，也能够容易地调节组成透镜的相对位置，从而可以提供特别适于大规模生产的物镜组件。
根据实施例1，即使在物镜组件的生产过程中，对于波长为390nm到450nm的光的色差被校正，并且必须高精度地严格确定各个组成透镜的相对位置，也能够容易地调节组成透镜的相对位置，从而可以提供特别适于大规模生产的物镜组件。
根据实施例1，在沿着五个轴调节第一透镜支架23与第二透镜支架24的相对位置，从而使象差为70mλ或更小的预定值之后，使用粘结剂25将第一透镜支架23和第二透镜支架24相互粘结起来。因此，通过调节消除了第一透镜21和第二透镜22所具有的象差。从而可以得到适于大规模生产的、透镜21和22可以大致精确地被插入到透镜支架23和24中的物镜组件。
根据实施例1，第一透镜支架23的端面23A的直径与第二透镜支架24的端面24A相等。施加有粘结剂25的区域增大，从而可以提高粘结强度。
根据实施例1，在透镜支架23和24的内壁上进行黑色铝钎料处理，或者透镜支架23和24由透明材料制成，从而可以实现在透镜支架23和24内部防止杂散光反射的物镜组件。
根据实施例1，当透镜支架23和24由金属形成时，可以得到具有优良温度特性的物镜组件。或者，当透镜支架23和24由树脂形成时，可以实现轻型物镜组件。当透镜支架23和24由具有各向同性热膨胀系数的树脂构成时，可以实现具有优良温度特性的轻型物镜组件。
根据实施例1，当在第二透镜支架24的一个平面中形成孔径24D时，该平面与其他平面相比更接近于第一透镜支架23，可以实现轻型物镜组件。当在与其它平面相比距离第一透镜支架23更远的第二透镜支架24的一个平面中形成孔径24D时，可以使物镜组件的NA变化最小。
根据实施例1，当其中填充有粘结剂的透镜支架23和24之间的间隙尺寸为200μm或更小时，可以实现具有优良温度特性的高NA物镜。
根据实施例1，镜面形成在透镜支架最低的表面上，从而可以容易地组装透镜支架。
图3给出了根据实施例1用于光学头11的一种物镜组件的另一个例子的结构。在图3中，使用与图2中物镜组件的标记相同的标记表示相同元件，并省略对其的详细描述。图3中的物镜组件4A包括一个第二透镜支架34。形成第二透镜支架34，使其沿光轴的高度小于图2中第二透镜支架24的高度，一部分第二透镜22没有被包含在第二透镜支架34的内部。第二透镜支架34的尺寸小于图2中第二透镜支架24的尺寸，从而，第二透镜支架34的重量小于第二透镜支架24的重量。因此，可以改善包括物镜组件4A的光学头的伺服特性，可以减小光学头的重量。
如上所述，根据实施例1，当透镜被整个包含在透镜支架内时，可以实现插入在光学头中的防尘物镜组件。或者，当透镜没有被完全包含在透镜支架内部时，可以实现重量被大大减小的物镜组件。
(实施例2)参照附图描述本发明的实施例2。在实施例2中，用于物镜组件的组成透镜的形状与实施例1中所使用的组成透镜不同。在实施例2中，相同元件用实施例1中所使用的相同标记表示，并省略对其的详细说明。
图4给出了根据本发明实施例2的光学头11A的结构。该光学头11A包括物镜组件41，物镜组件41取代实施例1中所描述的物镜组件4。光学头11A的操作与实施例1中所描述的相同，在此省略对其的描述。
现在详细描述根据实施例2的物镜组件41。图5给出了根据实施例2的物镜组件41的结构。物镜组件41包括第一透镜21，第二透镜22，用于支撑第一透镜21的第一透镜支架43，用于支撑第二透镜22的第二透镜支架44，和用于粘结第一透镜支架43和第二透镜支架44的粘结剂25。第二透镜22包括球透镜22A和22B。将物镜组件41连接到驱动物镜组件41的激励器65，激励器以这样一种方式驱动物镜组件，即基于第一光检测器6(图4)所产生的电信号控制物镜组件41的位置。激励器65具有一个连接物镜组件41的可移动元件53。第二透镜支架44具有一个用于与激励器65的可移动元件53啮合的啮合部分44A。
在这种结构中，非常重要的是将对应于物镜组件41质心的物镜组件41的部分固定到激励器65上。否则，由于当物镜组件41的位置改变时可能导致的激励器65的震动，从而激励器65与物镜组件41发生谐振。这样，激励器65的频率特性就不能被扩展到高频范围。从而，光学头的伺服特性被恶化。为了去除这种谐振，在对应于包括物镜组件41质心并与透镜的光轴垂直的平面(在图5所给出的例子中，为第二透镜22的球透镜22B的上端面22C)的位置处设置啮合部分44A，并且啮合部分44A被固定到形成在激励器65的可移动元件53中的啮合部分53A。在这种结构中，极大地改善了激励器65的伺服特性。
将描述物镜组件41的质心位置。物镜组件41由激励器65驱动具体来说，激励器65接收来自外部的电流，允许电流流过一个线圈；通过改变电流大小，所产生的磁场大小发生变化；在线圈所产生的磁场与固定磁铁的磁场之间产生的排斥被用于驱动物镜组件41。根据固定磁铁的位置来确定激励器65的驱动中心。鉴于激励器65的频率特性，最好是激励器65的驱动中心与物镜组件41的质心重合。
基于物镜组件41的每个组成透镜的焦距、用于支撑组成透镜的透镜支架的材料的比重和光记录介质的位置来确定物镜组件41的质心。在磁铁位置的基础上确定激励器65的驱动中心，基于相对光记录介质等的偏离确定磁铁的位置。从而，可以根据不同的因素来确定物镜组件的质心和激励器65的驱动中心，而不必使它们彼此重合。
在实施例2中，物镜组件41的质心位置依据透镜支架材料的比重而发生很大的变化。但是，通过改变第一透镜支架43和第二透镜支架44的材料和形状，可以自由改变物镜组件41的质心位置。从而，可以调节物镜组件41的质心，使得质心与激励器65的驱动中心精确重合。
如上所述，根据实施例2，在对应于包括物镜组件41的质心并与透镜组的光轴垂直的平面的位置处设置啮合部分44A。利用这种物镜组件41，可以得到激励器65的伺服特性被极大改善的光学头。通过改变透镜支架的材料和形状，可以将物镜组件41的质心设置在任意位置处。
在上面的例子中，啮合部分44A设置在第二透镜支架44中。但是，由于是在物镜组件41的质心位置的基础上确定啮合部分44A的位置，因此可以将啮合部分44A设置在第一透镜支架43中。
在上面的例子中，啮合部分设置在用于支撑单一透镜的透镜支架中。但是，设置有啮合部分的透镜支架可以被形成为任何结构。例如，啮合部分可以被设置在包括所有组成透镜的透镜支架中。
在上面的例子中，啮合部分和透镜支架由相同材料形成。但是，这些部件也可以由不同材料形成。
下面，描述实施例2的变型。图6A给出了根据实施例2的光学头的一个例子的透视图。图6B给出了图6A中光学头主要部分的剖面图。在图6A和6B所示的光学头60中，激励器的可移动元件还用做第二透镜支架。
在图6A和6B中，光学头60包括一个物镜组件61，和一个用于驱动物镜组件61从而控制物镜组件61的位置的激励器65A。激励器65A包括一个还用做物镜组件61的第二透镜支架的可移动元件62；连接可移动元件62的导线63；和通过导线63驱动可移动元件62的磁铁64。导线63用做可移动元件保持装置。磁铁64用做可移动元件驱动装置。如图6A和6B所示，激励器65A的可移动元件62还作为第二透镜支架。一个用于支撑第一透镜21的位置可调的第一透镜支架61A被粘结到激励器65A的可移动元件62上。当采用这种结构时，与在物镜组件安装到激励器之前形成物镜组件的情形相比，减少了组装光学头的步骤数。
在上面的例子中，激励器的可移动元件还用做第二透镜支架。但是，激励器的可移动元件还可以作为第一透镜支架。
如上所述，根据实施例2，激励器的可移动元件还用做物镜组件的透镜支架。由于这种结构，减少了组装光学头的步骤数。结果，可以实现适于大规模生产的光学头。
(实施例3)图7给出了根据本发明实施例3的物镜组装/调节装置700的结构。物镜组装/调节装置700高精度地校正实施例1的物镜组件4的象差。为了校正对于所用波长的色差，物镜组件4由多个透镜所形成(例如至少两个或多个透镜，或者至少两个或多组透镜)。在实施例3中，相同元件用实施例1所使用的相同标记表示，并省略对其的详细描述。
参照图7，设置光源126，以朝着物镜组件4的第二透镜支架24发射发散光。在光源126与第二透镜支架24之间设置一个用于将光源126发出的发散光转变为施加给物镜组件4的平行光的准直透镜7。在物镜组件4相对光源126相反的一侧设置一个衍射光栅116，用于在物镜组件4的第一透镜支架23中所支撑的第一透镜的输出光115的基础上产生干涉条纹(将在后面描述)。在衍射光栅116后面，设置一个用于检测衍射光栅116所产生的干涉条纹的CCD摄象机121。CCD摄象机121连接到用于在CCD摄象机121所检测的干涉条纹的基础上计算物镜组件4的象差的象差计算部分704，和用于在干涉条纹的基础上控制物镜组件4的数值孔径(NA)的数值孔径控制部分705。
物镜组装/调节装置700包括一个第一驱动装置701，用于在由象差计算部分704所计算的物镜组件4的象差的基础上调节第一透镜支架23的位置；和第二驱动装置702，用于在物镜组件4的象差的基础上调节第二透镜支架24的位置。第一驱动装置701包括用于驱动第一透镜支架23沿X-和Y-方向运动的第一XY-平台134；用于驱动第一透镜支架23沿Z-方向运动的第一Z-平台135；和一个用于沿相对X-和Y-方向的倾斜方向调节第一透镜支架23的倾斜度的第一倾斜调节平台133。第二驱动装置702包括一个用于驱动第二透镜支架24沿X-和Y-方向运动的第二XY-平台130；用于驱动第二透镜支架24沿Z-方向运动的第二Z-平台131；和一个用于沿相对X-和Y-方向的倾斜方向调节第二透镜支架24的倾斜度的第二倾斜调节平台129。使用这些驱动装置701和702，可以沿着上述五个轴的方向调节第一透镜支架23和第二透镜支架24。
光源126发射的发散光被准直透镜7转变为平行光127，平行光穿过物镜组件4的第二透镜支架24所支撑的第二透镜22和第一透镜支架23所支撑的第一透镜21。
图8解释了根据本发明实施例3的物镜组装/调节方法的原理。穿过物镜组件4的第一透镜21的光115(图7)被会聚到形成在玻璃衬底146上的衍射光栅116上。会聚到衍射光栅116的光115被分成+1级衍射光119，-1级衍射光118，和透射光117。在+1级衍射光119与透射光117的重叠区119A和-1级衍射光118与透射光117的重叠区118A中的每一个中产生干涉条纹。用CCD摄象机121检测这些干涉条纹(图7)。
参照图7，在CCD摄象机121所检测的干涉条纹的基础上，象差计算部分704计算物镜组件4的每个象差分量，即第三级球差，第三级彗差，第五级彗差，第三级像散等。在象差计算部分704所计算的各个象差分量的基础上，第一驱动装置701和第二驱动装置702分别驱动第一透镜支架23和第二透镜支架24，从而调节第一透镜21和第二透镜22的位置，使得物镜组件4的每个象差分量等于或小于预定值。
通过驱动第一透镜支架23和第二透镜支架24沿着X-和Y-方向和相对X-和Y-方向的倾斜方向运动，如图7所示，可以校正关于物镜物件4圆周方向不对称的象差分量，如第三级彗差，第五级彗差，第三级像散等。通过驱动第一透镜支架23和第二透镜支架24沿着Z-方向运动，可以校正第三级球差和第五级球差。将物镜组件4的每个象差分量的预定值设置为，例如0.01mλ。
确定图8所示的玻璃衬底146的厚度，使得玻璃衬底146的象差基本等于光盘载体的象差，采用全套物镜组件的光记录/再现装置在所述光盘载体上进行记录和/或再现。本发明人使用厚度为98μm的石英基板作为玻璃衬底146，并在石英基板上形成衍射光栅116。
在所制造的物镜组件用第三级彗差。因此，可以省略使用第一倾斜调节平台133和第二倾斜调节平台129的调节步骤，取而代之的是通过面板角度调节可以校正第三级彗差。
另外，在光学头的光学系统包括一个能校正球差和彗差的有源器件的情形中，例如液晶装置，可以省略校正球差和彗差的调节步骤。
用这种方法，可以分别减小物镜组件的每种象差分量。从而，可以改善物镜的象差特性。结果，可以制造出具有优良聚焦特性的物镜组件。
下面，描述控制根据实施例3的物镜组件的数值孔径(NA)的方法。如上所述，当要求高NA物镜时，采用物镜组件。数值孔径的变化导致多种问题的产生。例如，当数值孔径非常大时，从透镜组件输出的光可以被会聚到一个小的面积上，因此来自光盘的优良检测信号得到改善。不过，如果在光盘再现过程中光盘载体被倾斜，则由于这种非常大的数值孔径而产生了大的象差。结果，在再现过程中信号质量在很大程度上发生了变化。相反，当数值孔径非常小时，光聚焦特性被恶化，结果，不能从光盘上得到具有令人满意质量的检测信号。因此，物镜组件的数值孔径的控制非常重要。
使用根据实施例3的物镜组装/调节装置700，可以很容易地控制物镜组件的数值孔径。在物镜组件的数值孔径的基础上，确定衍射光栅116的栅距，如下式P＝λ/NA在孔径直径的基础上确定物镜组件的数值孔径，孔径直径由机械精度决定，如图2所示。参照图8，当从精确形成具有预定值大小的孔径的物镜组件所输出的光115进入衍射光栅116时，-1级衍射光118的区域与+1级衍射光119的区域彼此相接触，如图所示。在这种情况下，重叠区118A和119A最大，从而，可以最大精度测量物镜组件4的象差。
图9给出了物镜组件的孔径小于预定值时的重叠区118A和119A。在这种情况下，在重叠区118A和119A之间有一个间隙DA。图10给出了当物镜组件的孔径大于预定值时的重叠区118A和119A。在这种情况下，重叠区118A和119A相互重叠，重叠距离为DB。CCD摄象机121检测间隙DA或重叠距离DB。数值孔径控制部分705确定CCD摄象机121所检测的间隙DA是否等于或大于预定值，如果间隙DA等于或大于预定值，则数值孔径控制部分705确定物镜组件的数值孔径小于预定值。或者，数值孔径控制部分705确定CCD摄象机121所检测的重叠距离DB是否等于或大于预定值。如果重叠距离DB等于或大于预定值，则数值孔径控制部分705确定物镜组件的数值孔径大于预定值。用这种方法，通过检测间隙DA和重叠距离DB，可以控制物镜组件的数值孔径。
(实施例4)在本发明的实施例4中，描述了根据本发明的光记录/再现装置的一个例子。根据实施例4的光记录/再现装置在所述光记录介质上执行信息信号的记录和/或再现。
图11示意性地给出了根据实施例4的光记录/再现装置70的结构。在图11中，相同元件由图1中光学头11所使用的相同参数表示，并省略对其的详细描述。
光记录/再现装置70包括一个光学头11，一个马达72和一个处理电路73。光学头11与实施例1中所描述的光学头相同，从而在此省略对其的详细描述。
下面，描述光记录/再现装置70的操作。首先，当光记录介质5被设置在光记录/再现装置70中时，处理电路73输出一个用于旋转马达72的信号。然后，处理电路73驱动光源1发射线偏振光。
光源1发射的一部分线偏振光穿过衍射光栅2，进入准直透镜3，并被准直透镜3转变为平行光。该平行光被物镜组件4会聚到光记录介质5上。被光记录介质5反射的光再次穿过物镜组件4和准直透镜，并被衍射光栅2衍射。所衍射的+1级光进入第一光检测器6，所衍射的-1级光进入第二光检测器7。
第一光检测器6将表示在光记录介质5上光的聚焦状态的聚焦误差信号和表示光记录介质5上被光照射的位置的跟踪误差信号输出给处理电路73。在这些信号的基础上，处理电路73产生一个用于控制物镜组件4的控制信号。在处理电路73所产生的控制信号的基础上激励器65驱动物镜组件4。使用这种控制机制，光源1所发射的光被会聚到光记录介质5所希望的轨道上。另外，在第二光检测器7所输出的信号的基础上，处理电路73再现记录在光记录介质5上的信息。
从而，包括实施例1的光学头11的光记录/再现装置70能够在高密度光记录介质上执行信号的记录/再现。另外，由于光学头11具有优良的温度特性，所以利用本发明的光学头11可以实现可产生稳定的控制和再现信号的光记录/再现装置。
在上面的例子中，已经描述了对记录在光记录介质5上的信息进行再现的操作。但是，即使在将信息记录在光记录介质5上的操作中，可以实现与再现操作相似的稳定的控制。因此，信息可以被高度可靠地记录在光记录介质5上。
在上面的例子中，采用实施例1的光学头。不过，当采用与实施例1的光学头相比具有进一步改进的控制特性的实施例2的光学头时，自然可以制造出可实现进一步改善的控制的光记录/再现装置。
如上所述，根据实施例4，在光记录/再现装置中采用具有优良温度特性，适于大规模制造的光学头，从而光记录/再现装置可以获得控制特性，使得即使温度等发生变化，光记录/再现装置也能实现稳定的操作，并产生稳定的再现信号。
在实施例1到4中，在两组中使用三个透镜。不过，根据本发明，也可以采用其它的透镜配置。
在实施例1到4中，使用无限系统的光学头。不过，根据本发明，也可以使用不包括准直透镜的有限系统的光学头。
在实施例1到4中，使用非偏振光学系统。不过，根据本发明，也可以使用偏振光学系统。
在实施例1到4中，仅描述了在其上面用光记录信息的光记录介质。不过，根据本发明，本发明的物镜组件，光学头和使用这种物镜组件的光记录/再现装置也可以被用于使用光和磁来记录信息的光记录介质。即使在这种情况下，也可以得到与上述相同的效果。
在实施例1到4中，光记录介质为光盘。不过，本发明可以用于其它可实现与光盘相似功能的光信息记录介质，例如光记录介质为卡片等形状。
在上文，已经参照几个特殊例子描述了本发明的实施例。不过，本发明不限于上述实施例，只要处于本发明技术思想之内，可以被用于任何实施例。
如上所述，根据本发明，可能提供一种物镜组件，能够使用一种适于大规模制造的方法对制造过程中变化所导致的每个组成透镜的象差进行校正。另外，可能提供一种光学头和使用这种物镜组件的光记录/再现装置。
另外，根据本发明，可能提供一种具有优良温度特性的物镜组件，一种光学头和使用这种物镜组件的光记录/再现装置。
另外，根据本发明，可能提供一种物镜组件，可以高精度地校正制造过程中的变化所导致的每个组成透镜的象差，一种光学头和使用这种物镜组件的一种光记录/再现装置。
对于本领域技术人员。在不偏离本发明精神的条件下，多种其它变型将是显而易见的且容易得到的。因此，所附权利要求的范围不限于前面所给出的描述，不过权利要求也没有被概括为更宽的范围。
权利要求
1.一种物镜组件，包括具有相同光轴的至少两组透镜；和用于分别支撑该至少两组透镜的至少两个透镜支架，其中所述至少两个透镜支架中的至少一个透镜支架具有一个用于啮合激励器的啮合部分，所述激励器驱动物镜组件，从而控制物镜组件的位置。
2.根据权利要求1所述的物镜组件，其中每个透镜支架具有一个垂直于光轴的端面；和设置透镜支架，使得其中一个透镜支架的垂直于光轴的端面面对另一个透镜支架的垂直于光轴的端面，以及在这些端面之间的间隙中填充一种用于将透镜支架彼此粘结在一起的粘结剂。
3.根据权利要求1所述的物镜组件，其中所述啮合部分设置在对应于包括物镜组件质心并垂直于光轴的平面的位置处。
4.一种用于组装/调节如权利要求1所述的物镜组件的装置，包括光源，用于向物镜组件发射光；衍射光栅，用于根据穿过物镜组件的光产生干涉条纹；象差计算部件，用于根据干涉条纹计算物镜组件的象差；以及驱动部件，用于驱动至少两个透镜支架中的一个透镜支架沿至少五个方向相对另一个透镜支架运动，使得由象差计算部件所计算的物镜组件的象差等于或小于预定值，该至少五个方向包括平行于光轴的方向，两个与光轴垂直的方向和两个倾斜方向。
5.根据权利要求4所述的用于组装/调节物镜组件的装置，其中该衍射光栅形成在玻璃衬底上；以及玻璃衬底的厚度是98μm。
6.根据权利要求4所述的用于组装/调节物镜组件的装置，其中该衍射光栅将穿过物镜组件的光分为+1级衍射光、-1级衍射光和透射光；以及用于组装/调节物镜组件的装置还包括一个数值孔径控制部件，用于根据+1级衍射光与透射光的第一重叠区和-1级衍射光与透射光的第二重叠区之间位置关系，控制确定物镜组件的数值孔径尺寸的孔径尺寸。
7.一种用于在光记录介质上记录或再现信息的光学头，包括一个光源；和设置在光源与光记录介质之间的如权利要求1所述的物镜组件。
8.根据权利要求7所述的光学头，还包括一个激励器，所述激励器包括一个耦合到光学透镜组件的可移动元件，一个用于保持该可移动元件的可移动元件保持部件，和一个连接到该可移动元件保持部分的用于驱动该可移动元件的可移动元件驱动部件，其中至少两个透镜支架中一个透镜支架的啮合部分与包含在该激励器中的该可移动元件啮合在一起。
9.根据权利要求8所述的光学头，其中设置啮合部分，使得该物镜组件的质心与该激励器的驱动中心重合。
10.一种用于在光记录介质上记录或再现一个信号的光记录/再现装置，包括一个用于旋转光记录介质的马达；如权利要求7所述的光学头；以及用于控制马达和光学头的处理电路。
全文摘要
一种物镜组件包括至少两组具有相同光轴的透镜；和至少两个用于分别支撑该至少两组透镜的透镜支架，其中每个透镜支架具有一个与光轴垂直的端面，设置透镜支架使得一个透镜支架的端面面对另一透镜支架的端面，这些端面之间的间隙中填充有用于将透镜支架粘结在一起的一种粘结剂。
文档编号G02B7/02GK1536563SQ20041003019
公开日2004年10月13日 申请日期2001年10月17日 优先权日2000年10月17日
发明者和田秀彦, 松崎圭一, 西野清治, 细美哲雄, 笠澄研一, 毛利政就, 一, 就, 治, 雄 申请人:松下电器产业株式会社