专利名称：校正波阵面错误的透镜及其光学拾取器和校正方法
技术领域：
本发明涉及透镜和光学拾取器，尤其涉及校正由于透镜本身倾斜导致的波阵面(wavefront)错误的透镜，利用该透镜作为物镜的光学拾取器，以及校正波阵面错误的方法。
背景技术：
通过使用由物镜聚焦的光点，光学记录和/或重现装置能够在光盘上记录数据或重现来自光盘的数据，其中光盘为光学信息存储媒体。在光学记录和/或重现设备中，记录能力取决于光点的大小。光点的大小(S)依赖于光的波长(λ)以及物镜的数值孔径(NA)，由方程1表示S∝λ/NA (1)因此，必须使用短波长光源，例如蓝-紫激光，以及数值孔径为0.6或更大的物镜，以减小聚焦在光盘上的光点的大小，以获得高密度存储。
如果光盘的倾角为θ，光盘的折射率为n，光盘的厚度为d，物镜的数值孔径为NA，由于光盘的倾斜导致的慧形象差W31，可以由如方程2的关系表达式表示W31=-dn2(n2-1)sinθcosθ2(n2-sin2θ)5/2NA3---(2)]]>光盘的折射率和厚度表示分布范围从光入射表面到光盘的记录表面的光学媒体的折射率和厚度。
根据方程2，通过减小光盘的厚度，能够获得关于光盘的倾斜容差，因为物镜的数值孔径增加，从而获得高密度光盘。CD的厚度为1.2mm，数字多用盘(DVD)的厚度则减小到0.6mm。新一代DVD，称为高清晰度DVD(HD-DVD)，为高密度光学信息存储媒体，它具有20GB或更大的记录容量，并且厚度几乎为0.1mm。目前已经开发了高密度光学信息存储媒体，而且打算开发能够存储高清晰度运动图像信息的标准。对于CD，物镜的NA为0.45。而对于DVD，物镜的NA为0.6。对于新一代DVD，物镜的NA将大于0.6，例如0.85。当使用新一代DVD的时候，考虑新一代DVD的记录容量，采用发射波长为405nm的蓝-紫光的蓝-紫光源。因此，开发新标准的光学信息存储媒体的时候，与现有光学信息存储媒体兼容将是一项重要的考虑。
例如，由于在现有光盘中一次性写入的DVD-R和CD-R对于某些波长的反射率明显地减小，必须使用发出650nm波长和780nm波长光的光源。因此，为了与目前的DVD-R和CD-R兼容，用于新一代DVD的光学拾取器需要两个或三个光源，它们发射不同波长的光束。
当这种使用发射不同波长光束的多个光源的小型光学拾取器仅使用一个物镜的时候，由于光波长的差别和光盘厚度的差别导致的球面象差同时产生。因此，必须使用校正元件，例如全息光学元件，以校正球面象差。
例如，如果全息光学元件的系数被优化，以至于405nm波长的光被衍射为零阶衍射光，同时650nm波长的光被衍射为一阶衍射光，从而校正球面象差，由光波长的差别和光盘厚度导致的该球面象差能够被校正。
但是，如图1所示，如果全息光学元件用于校正球面象差，则不易获得高的光效率。
图1表示关于一个8阶炫耀型(blazed type)全息光学元件的全息图样深度的光效率，该元件利用石英作为基本原料制造。如图1所示，如果全息图样深度被设置为对于405nm波长获得70％或更多的零阶光效率，则DVD重现其间，对于650nm波长获得一阶光效率仅为10％。
如果一个高NA的物镜，例如0.85NA，被设计和制造为单透镜，需要高级的技术。此外，既用于HD-DVD又用于DVD和/或CD，并且还具有类似于DVD物镜的长工作距离的具有高NA的物镜是不容易制造的。
已知使用蓝-紫光源和0.1mm厚的光盘的时候，物镜需要大约0.6mm的工作距离。当650nm波长的DVD光和780nm波长的CD光被适用于蓝-紫光源和0.1mm厚光盘的高NA的物镜聚焦，并且在DVD和CD的记录表面形成光点，它们的工作距离分别为0.32mm和-0.03mm。换句话说，CD和物镜互相碰撞。
因此，光学拾取器至少包括两个物镜以求与新一代DVD兼容，DVD和/或CD的密度低于所期望的新一代DVD。在这种情况下，由于物镜的组装错误，将产生物镜之间的倾斜。
在具有两个物镜的光学系统中，如果物镜之间存在倾斜，一个物镜的扭斜能够被调整，以便于光轴与光盘正交，而另一个物镜则会相对于光盘倾斜。
已知如果物镜倾斜，将产生波阵面错误，尤其是慧形象差。因此，必须校正由于其倾斜导致的波阵面错误。但是，如果不使用附加组成元件，现有的物镜不能校正由倾斜导致的波阵面错误。
如上所述，因为不使用附加组成元件，则现有的物镜不能校正由倾斜导致的波阵面错误，如果单物镜倾斜，则在光学拾取器组装期间，具有单物镜的光学拾取器需要调整单物镜的扭斜。
在具有两个或者更多物镜的光学拾取器中，由于具有不同记录密度的光盘具有不同的厚度，则对于每一个透镜需要不同的工作距离。因此，应当考虑在所需工作距离之间的差别，以防止短工作距离的物镜与光盘的碰撞。
两个或多个物镜可以安装在一个致动器上，并且在聚焦方向和/或循轨方向被驱动。因为所需的物镜数目为两个或多个，致动器应当可以兼容，并且致动器的移动部分随之变重。
发明内容
根据本发明的第一实施例，本发明的一个方面是提供一个光学拾取器，其具有多个物镜，其目的是与具有不同记录密度的各种类型光学信息存储媒体兼容。
根据本发明的第二实施例，本发明的另一个方面是提供一个光学拾取器，其具有多个物镜，其中至少一个物镜能够校正由倾斜导致的象差。
根据本发明的第三实施例，本发明的再一方面是提供一个光学拾取器，其目的是考虑具有不同记录密度的多种光学信息存储媒体所需的工作距离之间的差别，以便避免具有较短工作距离的物镜与光盘之间的碰撞。
根据本发明的第四实施例，本发明的又一个方面是提供一个光学拾取器，其包括多个物镜，布置在一个单透镜支架上，不增加致动器的移动部分的重量。
根据本发明的第五实施例，本发明的再一个方面是提供一个光学拾取器，其包括一个单物镜，其中一个透镜用于校正由倾斜导致的象差。
本发明的还一个方面是提供一个透镜，能够通过调整光入射到透镜的角度来校正由倾斜导致的象差。
本发明的其它方面和/或优点将在下面的描述中阐述，从该说明中显而易见，或者根据本发明的实例获得。
根据本发明的又一方面，提供一个具有多个物镜的光学拾取器，其中多个物镜中的至少一个配置为使得主要由多个物镜中的至少一个倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由入射到多个物镜中的至少一个的角度产生的波阵面错误的类型相同。
多个物镜包括第一和第二物镜。第一物镜将用于高密度记录媒体的入射光束聚焦，以形成在高密度记录媒体上记录和/或重现数据的光点。第二物镜将用于低密度记录媒体的入射光束聚焦，以形成在低密度记录媒体上记录和/或重现数据的光点。该光学拾取器进一步包括一个光源，用于发射具有用于高密度记录媒体的波长的光束，以及至少一个光源，用于发射具有用于低密度记录媒体波长的光束，以便兼容使用高密度记录媒体和低密度记录媒体。
第一物镜具有一个工作距离WD1，第二物镜具有一个工作距离WD2，WD2长于WD1，提供给第一和第二物镜以便第一物镜和记录媒体之间的距离D满足下列表达式D＝WD1+αα＝|WD2-WD1|×(0.1-1.0)第一物镜位于比第二物镜更靠近记录媒体内径之处。
第一和第二物镜可以布置成沿记录媒体径向分布。
光学拾取器进一步包括一个致动器部分，包括一个单透镜支架，其上安装有物镜，并且由磁回路驱动该透镜支架。
磁回路由分立的第一和第二磁回路构成，第一磁回路驱动沿聚焦方向的物镜，而第二磁回路则驱动沿循轨方向的物镜。
根据本发明的另一方面，提供一个光学拾取器，兼容高密度记录媒体和低密度记录媒体。该光学拾取器包括一个发射适合于高密度记录媒体的波长光束的光源，至少一个发射适合于低密度记录媒体的波长光束的光源，第一物镜将用于高密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在高密度记录媒体上记录和/或重现数据的光点，第二物镜将用于低密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在低密度记录媒体上记录和/或重现数据的光点，以及致动器，包括单透镜支架，单透镜支架具有第一和第二安装孔，当再次分别插入的时候，布置用来在不同的高度安装第一和第二物镜，以及驱动该透镜支架的磁回路。
第一物镜具有工作距离WD1，第二物镜具有工作距离WD2，WD2长于WD1，并且提供第一和第二物镜以便第一物镜与记录媒体之间的距离D满足下列表达式D＝WD1+αα＝|WD2-WD1|×(0.1-1.0)第一和第二物镜中的至少一个可以这样配置使得主要由物镜倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由光线入射到物镜的角度产生的波阵面错误的类型相同。
根据本发明的第三实施例，提供了一个光学拾取器，能够兼容高密度记录媒体和低密度记录媒体。该光学拾取器包括一个用于高密度记录媒体的光源，至少一个用于低密度记录媒体的光源，第一和第二物镜，以及一个致动器。用于高密度记录媒体的光源发射适合于高密度记录媒体波长的光束。用于低密度记录媒体的至少一个光源发射适合于低密度记录媒体波长的光束。第一物镜具有高数值孔径，适合于高密度记录媒体，并且将用于高密度记录媒体的光束聚焦，以形成一个光点，用于在高密度记录媒体上记录和/或重现数据。第二物镜将用于低密度记录媒体的光束聚焦，以形成一个光点，用于在低密度记录媒体上记录和/或重现数据。致动器包括单透镜支架，其上布置了第一和第二物镜，以及驱动透镜支架的磁回路。该磁回路包括第一和第二磁回路，该第一磁回路沿聚焦方向驱动第一和第二物镜，而第二磁回路沿循轨方向驱动第一和第二物镜，因此减小了移动部分的重量。
高密度记录媒体是新一代DVD，其具有比DVD还高的密度，并且用于高密度记录媒体的光源发射适用于新一代DVD的蓝-紫波长范围内的光束。
低密度记录媒体可以是DVD和CD中之一，用于低密度记录媒体的光源是至少一个DVD光源，发射适用于DVD的红波长范围的光束，还有CD光源发射适用于红外波长范围的光束。
根据本发明的另一个方面，提供了一个光学拾取器，具有至少一个光源和单物镜。形成该单物镜，使得主要由物镜倾斜产生的波阵面错误类型与主要由入射到物镜上的光线的光轴角度产生的波阵面错误的类型相同。
该至少一个光源可以是至少一个第一光源，发射适用于密度高于DVD的高密度记录媒体的蓝-紫波长范围的光束，第二光源发射适用于DVD的红波长范围的光束，第三光源发射适用于CD的红外波长范围的光束，以便可以使用至少一个高密度记录媒体中的记录媒体，DVD类记录媒体，和CD类记录媒体。
根据本发明的另一个方面，提供了所形成的透镜使得主要由透镜倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由入射到透镜的光线的光轴角度产生的波阵面错误的类型相同。
根据本发明的又一方面，提供了一个光学拾取器，包括一个或多个光学单元光源，每一个光源发射一束光束，并且配置一个或者多个物镜，使得主要由物镜的倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由一个或多个光源入射到一个或多个物镜上的光轴角度产生的波阵面错误的类型相同。
本发明的这些和/或其他方面及优点将参考附图，结合下面的说明变得显而易见和容易理解图1为表示关于8阶炫耀型全息光学元件的全息图样深度的光效率图，该元件用石英为基本原料制造；图2为根据本发明的第一实施例的光学拾取器的光学结构示意图；图3为表示沿着被图2中的第一和第二物镜分别聚焦的光束路径，入射到不同厚度的光盘上的示意图；图4表示由于图2中的光学拾取器的组装错误导致的第二物镜相对于第一物镜倾斜θ的情况；图5表示图2中的第一和第二物镜被配置为距离光盘为满足方程3的工作距离的情况；图6为根据本发明第一实施例的光学拾取器中使用的致动器的实施例透视图；图7为图6中的致动器的顶视图；图8为图6中所示的透镜支架的透视图；图9为图8中沿着IX-IX线的剖面图；图10为图6中的致动器使用的第一磁回路的透视图；图11A和11B表示图10中沿着聚焦方向的透镜支架被第一磁回路驱动的原理；图12为图6中的致动器使用的第二磁回路的实施例的透视图；图13A和13B表示被图10中循轨方向上的第二磁回路驱动的透镜支架的原理；图14为用于图6中致动器的第二磁回路的另一实施例的透视图；图15为图6中聚焦磁体透视图以及图6中用于指导由聚焦磁体产生的磁通量的内部和外部支架；图16表示用于DVD的传统物镜形成的光路，该物镜具有表1中的设计数据；图17A和17B分别表示根据光入射到传统的DVD物镜上角度的变化，对于图像表面的图像高度变化的波阵面错误特征，该物镜具有表1中的设计数据，以及对于传统的DVD物镜倾斜的波阵面错误特征；图18A为传统的DVD物镜出现0.0514λrms波阵面错误时的象差图；图18B为传统的DVD物镜出现0.0498λrms波阵面错误时的象差图；图19表示根据本发明第一实施例的透镜形成的光路，该透镜具有表2中的设计数据；图20A和20B分别表示根据本发明的第一实施例、根据光入射到透镜的角度的变化，对于图像表面的图像高度的变化波阵面错误特征，该透镜具有表2中的设计数据，以及对于透镜的倾斜的波阵面错误特征；图21A为本发明第一实施例中使用的透镜出现0.0890λrms波阵面错误时的象差图；图21B为本发明第一实施例中使用的透镜出现0.0110λrms波阵面错误时的象差图；
图22为表示光学系统的执行容限的图，例如，一个光学拾取器，可以利用根据本发明的透镜，通过减少波阵面错误而改善；图23A和23B分别表示对于传统的衍射型DVD/CD物镜中图像高度变化的波阵面错误特征，以及对于传统的物镜倾斜的波阵面错误，涉及DVD(650nm波长，0.6NA，以及0.6mm的厚度)；图24A和24B分别表示对于传统的衍射型DVD/CD物镜中图像高度变化的波阵面错误，以及对于传统的物镜倾斜的波阵面错误，涉及CD(780nm波长，0.5NA，以及1.2mm的厚度)；图25A和25B分别表示对于根据本发明的实施例的衍射型物镜中图像高度变化的波阵面错误，以及对于根据本发明的实施例的衍射型物镜倾斜的波阵面错误，涉及DVD(650nm波长，0.6NA，以及0.6mm的厚度)；图26A和26B分别表示对于根据本发明的实施例的衍射型物镜中图像高度变化的波阵面错误，以及对于根据本发明的实施例的衍射型物镜的倾斜的波阵面错误，涉及CD(780nm波长，0.5NA，以及1.2mm的厚度)；图27为根据本发明第二实施例的光学拾取器的光学结构。
具体实施例方式
下面将详细描述本发明的实施例，实例在附图中有所表示，类似的参考标记表示所有的类似元件。下面结合附图描述实施例以解释本发明。
用于校正透镜倾斜而导致的象差的透镜，根据本发明的实施例，以及一个光学拾取器，使用包括在光学拾取器中的至少一个物镜，现在将参考附图进行描述。
根据本发明的实施例的光学拾取器包括一个或多个物镜，每一个物镜都与新一代DVD类光盘(下面以新一代DVD表示)，DVD类光盘(下面以DVD表示)，以及CD类光盘(下面以CD表示)中的光盘系列兼容，或者处理不同的其它类光盘。
下面将描述根据本发明的包括多个物镜的光学拾取器。由于包括一个单物镜的光学拾取器的实施例能够从下面包括多个物镜的实施例的描述中有效地推断出来，将不再详细描述或表示。
图2为根据本发明第一实施例的光学拾取器的光学结构图。图3表示沿着光束分别被图2中的第一和第二物镜45和41聚焦的路径图，入射到不同厚度的光盘上。
参见图2和3，在根据本发明第一实施例的光学拾取器中，使用用于新一代DVD的高密度光学系统和用于DVD和/或CD的低密度光学系统，并且二者共用一个致动器40，以便可以使用具有不同记录密度和不同厚度的多个光盘。
根据本发明第一实施例的光学拾取器分别包括一个光学单元，第一和第二物镜45和41，以及一个致动器40。该光学单元向多个光盘发射不同波长的光束，每一个波长适合于各自光盘，并且接收被光盘反射的光束，以检测信息信号和/或错误信号。该第一和第二物镜45和41将入射光束聚焦，以便入射光束以光点的形式聚焦到多个光盘的记录表面上。致动器40在聚焦和/或循轨方向上驱动第一和第二物镜45和41。
根据图2中所示的本发明第一实施例的光学拾取器，利用反射镜37和35，改变从光学单元发射的光束路径，以便所发射的光束入射到第一和第二物镜45和41上。但是，从光学单元发射的光束可以直接入射到第一和第二物镜45和41上，而不包括反射镜37和35。
例如，光学单元包括第一和第二光学单元10和20，第一光路改变器25，第一和第二校准透镜18和23。第一和第二光学单元10和20发射不同波长的第一和第二光束11a和21a，它们分别适用于新一代DVD1a和DVD1b，两类DVD具有不同的厚度，并且接收被光盘1反射的第一和第二光束11a和21a，并检测来自它们的信息重现信号和/或错误信号。第一光路改变器25设置在第二光学单元20和第二物镜41之间。第一校准透镜18设置在第一光学单元10和反射镜37之间，用于新一代DVD。第二校准透镜23设置在第二光学单元20和第一光路改变器25之间。
根据本发明第一实施例的具有该结构的光学拾取器兼容新一代DVD1a和DVD1b。
该光学单元进一步包括第三光学单元30，以及第三校准透镜33。第三光学单元30发射具有适合于CD1c的波长的第三光束31a，并接收被光盘1反射的第三光束31a，以检测来自它们的信息重现信号和/或错误信号。该第三校准透镜33设置在第三光学单元30和第一光路改变器25之间。
根据本发明第一实施例的具有该结构的光学拾取器兼容CD1c，新一代DVD1a和DVD1b。
如图2所示，以非限制性的实例的形式，第一光学单元10可以是蓝-紫光源11，偏振光束分束器13，四分之一波片15，光检测器17，以及传感透镜16。蓝-紫光源11发射具有蓝-紫波长的第一光束11a(例如，405nm的波长)，其适用于新一代DVD1a。根据第一光束11a的偏振状态，偏振光束分束器13发射或反射该入射的第一光束11a。对于第一光束11a的波长的四分之一波片15改变第一光束11a的偏振状态。光检测器17接收被光盘1反射的第一光束11a，并且检测来自所接收的第一光束11a的信息重现信号和/或错误信号。传感透镜16设置在偏振光束分束器13和光检测器17之间。
传感透镜16可以是像散透镜，其在入射的第一光束11a中产生像散现象，利用像散现象检测方法检测聚焦错误信号。
为控制第一光源11的光输出，第一光学单元10包括一个监视光检测器26，用于检测第一光束11a，光束11a是从第一光源11发射的，并且被偏振光束分束器13部分地反射。第一光学单元10也可以包括一个聚光透镜14，它对被偏振光束分束器13反射的第一光束11a进行聚光，以便第一光束11a被适当地聚焦到监视光检测器26上。
第二光学单元20可以是全息光学模块，用于适合DVD1b的红波长，例如，650nm的波长。
第三光学单元30可以是全息光学模块，用于适合CD1c的近红外波长，例如，780nm的波长。
已知全息光学模块包括一个光源，用于发射预定波长的光(例如650nm或780nm的波长)；光检测器，设置在光源的一侧，以接收被光盘1反射的光，并且检测来自所接收的光的信息信号和/或错误信号；直接发射从光源接收的大部分光的全息元件，同时以±1st-阶衍射被光盘1反射的光，以便被发射到光检测器。全息光学模块进一步可以包括产生子光束的光栅，该光栅用于检测循轨错误信号，例如，用微分推挽式(dpp)技术。
在包括这样的光栅的全息光学模块中，光检测器具有这样的结构循轨错误信号可以用dpp技术检测。用于DVD的红波长的全息光学模块和用于CD的近红外波长的全息光学模块将在下面详细描述和表示。
与全息光学模块中提供的第二和第三光学单元20和30不同，它们具有这样的光学结构分别提供光源和光检测器。
第一光学单元10可以为适用于新一代DVD1a的蓝-紫波长的全息光学模块，例如405nm波长。
第一光路改变器25设置在第二和第三光学单元20和30以及第二物镜41之间，并且从第二和第三光学单元20和30向第二物镜41发射第二和第三光束21a和31a，并且返回被光盘1反射的第二和第三光束21a和31a至第二和第三光学单元20和30。以非限制性实例的形式，第一光路改变器25可以是平板型的光束分束器，其具有发射第二光束21a并且反射第三光束31a的镜面。
第一校准透镜18设置在第一光学单元10和第一物镜45之间，并且校准离散的从第一光学单元10来的第一光束11a，将平行的第一光束11a传送至第一物镜45。
如果光学单元包括校准第一光束11a的第一校准透镜18，第一物镜45最大限度的适合平行的第一光束11a。
第二校准透镜23设置在第二光学单元20和第一光路改变器25之间，并且校准离散的来自第二光学单元20的第二光束21a。
第三校准透镜33设置在第三光学单元30和第一光路改变器25之间，并且校准离散的来自第三光学单元30的第三光束31a。
如上面所述，根据本发明第一实施例的光学拾取器包括第一，第二，第三校准透镜18，23和33，用于传送平行光束至第一和第二物镜45和41。但是，在根据本发明的光学拾取器中，第一，第二，第三校准透镜8，23，33中的至少一个可以没有，或者用于DVD1a，DVD1b，以及CD1c的三个光学系统中的至少一个可以为有限的光学系统，其中微小的收敛或发散光束入射到第一和/或第二物镜45和/或41上。
该光学单元也包括一个监视光检测器27，其设置在第一光路改变器25a的一侧，并且监视第二和/或第三光学单元20和/或30的光输出的大小。
图2表示了根据本发明的第一实施例的光学拾取器的光学单元的结构。但是，应当理解，根据本发明第一实施例的光学拾取器的光学单元不仅限于图2中的光学单元。换句话说，根据本发明第一实施例的光学拾取器包括至少两个物镜，并且在本发明精神实质的范围这内，该光学单元可以具有不同的结构。
第一物镜45形成适用于在新一代DVD1a，DVD1b，和CD1c中高密度的新一代DVD1a上记录和/或重现的光点。
如果第一光源11发射蓝-紫波长的第一光束11a，例如，405nm波长，并且新一代DVD1a厚度为0.1mm，第一物镜45具有0.85或者更高的NA。
同时，第二物镜41用于形成在DVD1b和/或CD1c上适用于在低密度光盘上记录和/或重现数据的光点。
如图2所示，当根据本发明第一实施例的光学拾取器与CD1c，新一代DVD1a，和DVD1b兼容的时候，可以形成被优化的第二物镜41，用于DVD1b，同时与CD1c和DVD1b兼容。
另一方面，当根据本发明第一实施例的光学拾取器与新一代DVD1a和DVD1b兼容的时候，第二物镜41可以为DVD1b优化。
第二物镜41可以为DVD1b优化的透镜，并且具有两个非球面透镜表面，例如，以非限制性实例的形式，下面将描述用于本发明的第一实施例的透镜。
第二物镜41也可以为这样的透镜其中两个透镜表面之一，例如，透镜表面面向光学单元，为部分地或者整体地全息图样形式，以满足优化DVD和CD的光学性能，例如，以非限制性实例的形式，下面将描述根据本发明第二实施例的透镜。
在根据本发明第一实施例的光学拾取器中，第一和第二物镜45和41的至少一个为这样的透镜使得通常由于透镜的倾斜导致的波阵面错误和通常由于光入射到透镜的角度导致的波阵面错误为同样类型的象差，例如，非限制性实例，慧形象差。
如以上所述，如果通常由于透镜倾斜导致的波阵面错误与通常由于光入射到透镜时的角度导致的波阵面错误相同，则由于透镜倾斜导致的波阵面错误可以通过调整光学入射到透镜的角度来进行校正。根据本发明的实施例能够校正这类由于其倾斜导致的波阵面错误，同样的校正原理将在下面进行详细描述。
另一方面，如果传统的DVD-only或者衍射DVD/CD兼容的透镜倾斜，通常产生慧形象差。光以一定的角度入射到倾斜的传统物镜上，通常产生像散现象。因此，由于这些传统物镜倾斜导致的慧形象差不能被校正，即使调整光入射到传统物镜的角度。
但是，如下面所述，在根据本发明的透镜中，慧形象差也通常由于改变光入射到透镜上的角度而产生。因此，由于透镜倾斜导致的慧形象差可以通过调整光入射到透镜上的角度来校正。
此外，如下面所述，如果慧形象差主要是由透镜倾斜和入射光倾斜产生，在这两种情况下产生的第二主要的象差为像散现象。因此，由于透镜倾斜产生的波阵面错误可以通过调整光的入射角度而被有效的校正。
因此，如果根据本发明的这种透镜用作用于低密度光盘的第二透镜41，以及第一透镜45相对于光盘的扭斜或根据本发明第一实施例的具有第一物镜45的光学拾取器的扭斜被控制，以便该光学拾取器适用于高密度光盘，甚至由于如图4所示的组装错误，当第二物镜41相对于第一物镜45倾斜的时候，由于第二物镜41的倾斜导致的波阵面错误可以被校正。该波阵面错误校正可以通过处理入射到第二物镜41的第二和/或第三光束21a和/或31a的角度获得，第二物镜41通过在与光轴正交的平面上、沿着第二和/或第三光束21a和/或31a路径移动第二和/或第三光学单元20和/或30或者它们的光源来控制。
可选地，根据本发明的透镜可以用于第一物镜45，第二物镜41的扭斜或者具有第二物镜41的整个光学拾取器的扭斜被控制，以便光学拾取器适用于低密度光盘。可选地，如果根据本发明的透镜用于第一和第二物镜45和41的每一个，可以省略扭斜控制处理。
如以上所述，根据本发明第一实施例的光学拾取器能够校正由两个物镜45和41之间的由倾斜导致的波阵面错误。因此，即使两个物镜45和41是倾斜的并且安装在致动器40中，在第一和第二物镜45和41相对于光盘没有倾斜的情况下，可以获得好的重现信号。
在根据本发明实施例的光学拾取器中，根据不同类型的光盘，考虑所需的工作距离之间的差别，第一和第二物镜45和41被设置在致动器40的透镜支架50的不同高度上。更具体点，第一和第二物镜45和41如图5所示设置，以避免用于高密度光盘、具有短工作距离的第一物镜45与光盘1碰撞，如果光盘1被安装的时候和/或用于低密度光盘、具有长工作距离的第二物镜41正在操作，也就是说，以便满足方程3WD2≥WD1第一物镜与光盘的基本分离距离＝WD1+α其中，α＝|WD2-WD1|×(0.1-1.0) (3)
其中WD1表示第一物镜45的工作距离，WD2表示第二物镜41的工作距离。换句话说，第一物镜45最好是这样设置使得其与光盘1的基本分离距离大于第一物镜45的工作距离。
第一和第二物镜45和41设置在方向R上，方向R对应于光盘1径向方向，因为在光学记录和/或重现装置中，当沿着光盘1的径向方向移动的时候，光学拾取器记录和/或重现信息信号。
当第一和第二物镜45和41在光盘1的径向方向对准的时候，用于高密度光盘的第一物镜45比用于低密度光盘的第二物镜41更靠近光盘1的内径安装，以获得与现有DVD光头的兼容。
而且，当第一和第二物镜45和41在光盘1的径向方向排成一线的时候，使用根据本发明的光学拾取器的光学记录和/或重现装置包括一个主轴马达19，它比现有的主轴马达小，以使光盘1旋转，因此通过使用位于靠近光盘1外径的第二物镜41，能从DVD1b和/或CD1c最内的边界读取数据。
而且，当第一和第二物镜45和41在光盘1的径向方向对准的时候，第一和第二物镜45和41以及主轴马达19均被排成一线，使得在光学拾取器的内、外边界上使循轨信号的相位相等。
在此，第一和第二物镜45和41的配置方向不限于沿着光盘1的径向。
例如，根据本发明的光学拾取器包括轴型致动器，并且第一和第二物镜45和41可以以切换的方式位于适当的位置上。当然，即使使用该轴型致动器，一个可能是第一和第二物镜45和41的每一个与光盘1之间的基本分离距离满足方程3。
致动器40可以为2轴驱动设备，其包括一个移动部分，在移动部分上安装了具有不同工作距离的第一和第二物镜45和41。该移动部分在光盘1的轴向分立地移动，也就是说，在聚焦和循轨方向分立地移动。可选地，该致动器40可以为能够控制其倾斜的3轴驱动设备。
在图2所示的光学拾取器中，致动器40为单致动器，其中第一和第二物镜45和41安装在单透镜支架50上。可选地，根据本发明第一实施例的光学拾取器可以包括两个致动器，分别安装第一和第二物镜45和41并且分立驱动它们。
图6为用在根据本发明第一实施例的光学拾取器中的致动器40的实施例的透视图。图7为图6的顶视图。图8为图6中所示的透镜支架50的透视图。图9为沿着图8中IX-IX线的剖面图。
图6至8中所示的致动器40具有这样的结构其中第一和第二物镜45和41安装在单透镜支架50上。
更具体地，用在根据本发明第一实施例的光学拾取器中的致动器40包括基座60，在其上安装有支架61，单透镜支架50具有多个安装孔51和55，具有不同工作距离的第一和第二物镜45和41安装在其中，一个支撑元件(悬挂)63，具有一个端点，与透镜支架50固定，以及其它端点，与支架61固定，用以可移动的支撑该透镜支架50，以及磁回路，其在聚焦方向1101和循轨方向上驱动透镜支架50。
如果根据本发明的光学拾取器包括至少三个具有不同工作距离的物镜，并且记录和/或重现具有不同记录密度的至少三种类型的光盘，该至少三个物镜可以被安装在透镜支架50上。
透镜支架50这样安装使得第一和第二物镜45和41在光盘的径向上排成一线，也就是说，在标号为1102的方向R上排成一线，因为当在光盘驱动器中的光盘径向方向移动的时候，光学拾取器记录和/或重现信息信号。
透镜支架50这样形成使得用于高密度光盘的第一物镜45可以安装的比用于低密度光盘的第二物镜41更靠近光盘的内径。
如果用于根据本发明第一实施例的光学拾取器的致动器40具有这样的结构其中两个物镜45和41安装在透镜支架50上，如图8所示，该透镜支架50具有第一和第二安装孔55和51，它们分别用于安装第一和第二物镜45和41。在此，在透镜支架50上形成的安装孔的数目与将要安装的物镜的数目相等。
例如，第一和第二安装孔55和51在方向R上排成一线。考虑到第一和第二物镜45和41的工作距离之间的差别，第一和第二安装孔55和51这样形成使得第一和第二物镜45和41可以被安装在如图8和9所示的不同高度。
更具体地，一个安装部件55a在第一安装孔55处形成，与透镜支架50的面向光盘1的上表面同样高度或者接近其同样高度，以便安装用于高密度光盘的具有短工作距离的第一物镜45。
安装凸起部件51a在安装孔51处形成，位于一个相对面向光盘1的透镜支架50的上表面较低的位置，以便安装用于低密度光盘的具有长工作距离的第二物镜41。
第一和第二安装孔55和51这样形成的使得第一和第二物镜45和41满足方程3而进行安装，当光盘最初安装的时候，以及当具有长工作距离的第一物镜45运行的时候，防止具有短工作距离的第一物镜45与光盘碰撞。
回到图6和7，磁回路被分成第一磁回路81，用于在聚焦方向上驱动第一和第二物镜45和41，以及第二磁回路85，用于在循轨方向上驱动第一和第二物镜45和41。从而减小了移动部分的重量。
第一和第二磁回路81和85被安装在透镜支架50的同一侧(最好是与方向R平行)。
当第一和第二物镜45和41被安装到透镜支架50上的时候，移动部分包括透镜支架50，第一和第二物镜45和41，还有一个部分，以非限制性实例的形式，安装在透镜支架50中的磁回路的聚焦和循轨线圈83和87。
第一磁回路81包括聚焦线圈83和聚焦磁体82。
聚焦线圈83沿标号1102所示的方向R被安装在透镜支架50的两侧，而聚焦磁体82被安装在底座60以便面向聚焦线圈83。
如图10所示，聚焦磁体82为双极磁化偏振磁体，并且聚焦线圈83为矩形，其较长边为聚焦磁体82的N极，S极部分82a和2b。但是，应当理解，聚焦磁体82和聚焦线圈83可以具有其它结构。
在这种情况下，如图11A和11B所示，聚焦线圈83的一对较长边起到有效聚焦线圈的作用，该线圈用于产生电磁力。如上面所述，如果矩形聚焦线圈83两个较长边起到有效聚焦线圈的作用，则可以减小安装在致动器的移动部分的聚焦线圈83的整个长度。
当聚焦磁体82的N极部分82a位于S极部分82b的上侧的时候，磁通量来自N极部分82a即在类似于来自纸面上的方向上，如果电流如图11A所示逆时针流动，根据Fleming左手定则，聚焦线圈83的两个较长边则受力沿F方向向上移动。反之，如果电流如图11B所示顺时针流动，根据Fleming左手定则，聚焦线圈83的两个较长边则受力沿F方向向下移动。
因此，通过调整加在聚焦线圈83的电流极性和大小，能够控制在聚焦方向安装第一和第二物镜45和41的透镜支架50的位置。
回到图6和7，第二磁回路85包括循轨线圈87和循轨磁体86。
循轨线圈87被安装在透镜支架50的两侧表面，而循轨磁体86被安装在底座60上，以便面对循轨线圈87。
如图12所示，循轨磁体86为被磁化到方向R上的偏振磁体，循轨线圈87为矩形，其较长边为循轨磁体86的N极和S极部分86a和86b。在这种情况下，如图13A和13B所示，循轨线圈87的一对较长边作为一个有效线圈，能够产生磁力。
如以上所述，当矩形线圈87的两个较长边作为有效线圈的时候，安装在致动器的移动部分的循轨线圈87的整个长度减小了。
当循轨磁体86的N极部分86a位于S极部分86b左侧的时候，磁通量来自类似于来自纸面方向上的N极部分86a，如果电流如图13A所示逆时针方向流动，循轨线圈87的两个较长边受力向F方向的左侧移动。另外，如果电流如图13B所示顺时针方向流动，循轨线圈87的两个较长边受力向F方向的右侧移动。
因此，通过调整加在循轨线圈87上的极性和电流大小，能够控制在循轨方向安装第一和第二物镜45和41的透镜支架50的位置。
可选地，如图14所示，循轨磁体86能够被极化磁体极化为方向R上的三个极。在这种情况下，形成一对循轨线圈87，以便它们的较长边设置在三极磁化的偏振磁体86的一个N极部分86a，以及两个S极部分86b。
在如图14所示的三极磁化的偏振磁体86的和两个循轨线圈87的配置中，根据电流的方向，循轨线圈87受力的方向可以在图13A和13B中明显表示，在此不再详细描述。
因此，具有上述结构的磁回路可以增加有效聚焦线圈和有效循轨线圈的长度，从而减小聚焦线圈83和循轨线圈87的整体长度。因此，可以减轻移动部分的重量。
再回到图6和7，致动器40进一步包括内部和外部支架88和89，它们引导由聚焦线圈82产生的磁通量，并且增加用于产生聚焦方向上的驱动力的有效磁场的密度。
图15为图6中聚焦磁体82的透视图，以及用于引导聚焦磁体82产生磁场的内部和外部支架88和89。内部和外部支架88和89被集成到底座60上，与底座60使用同样的材料。致动器40可以仅包括内部和外部支架88和89中的一个，以引导聚焦磁体82产生的磁通量。
如果致动器40包括内部和外部支架88和89，聚焦磁体82被安装在外部支架89一侧，其面向透镜支架50，并且该内部支架88位于聚焦线圈83和透镜支架50的中心之间。
在这种情况下，如图8所示，透镜支架50进一步包括一个安装孔，内部支架88安装在其中。
如图6和15所示，内部支架88用于在上面安装第二磁回路85的循轨磁体86。循轨磁体86安装在内部支架88一侧的区域，其面向透镜支架50的中心。循轨线圈87被安装在透镜支架50，以便循轨线圈87可以在安装孔91中面向循轨磁体86。
如以上所述，如果致动器40包括内部和外部支架88和89，内部支架88用于与循轨磁体86配合，而循轨线圈87安装在安装孔91一侧的区域，其面向透镜支架50的中心，安装孔91的大小这样形成其中透镜支架50在聚焦和循轨方向上的移动不受内部支架88、循轨磁体86以及位于安装孔91中的循轨线圈86的影响。当透镜支架50较多地偏离预定位置的时候，透镜支架50被安装孔91中插入的内部支架88抓住，从而限制其移动。因此，内部支架88引导透镜支架50的移动。
如上述参考图6和15的描述，如果有效磁场的密度被最大化，通过包括内部和外部支架88和89，偏振磁体磁化为聚焦方向上的两个极，用于聚焦磁体82，并且聚焦线圈83为矩形，以便其较长边设置聚集磁体82的N极和S极部分，根据其长度，用于产生预定大小的磁驱动力的聚焦线圈83的长度和体积将减小。
同时，如果偏振磁体磁化为方向R上的两个或三个极，用于循轨磁体86，并且循轨线圈87为矩形，以便其较长边设置循轨磁体86的N极和S极部分86a和86b，根据其长度，用于产生预定大小的磁驱动力的循轨线圈87的长度和体积将减小。因此，如果磁回路以偏振磁体用于聚焦和循轨磁体82和86的方式构成，将大大减小移动部分的重量。
在致动器40中，两个物镜45和41安装在透镜支架50上。因此，安装在致动器40的透镜支架50上的物镜比一般的致动器重，一般的致动器中仅有一个物镜安装在透镜支架上。但是，在致动器40中，磁回路分为在聚焦方向上驱动物镜的第一磁回路81，以及在循轨方向上驱动物镜的第二磁回路85，以及极化磁体用作聚焦和循轨磁体82和86。因此，与通常的致动器相比，致动器40能够减小磁回路81和85部分(例如，聚焦和循轨线圈83和87)的重量，该部件包括在移动部分，并且提供在聚焦和循轨方向上驱动物镜的高电磁力。
因此，尽管具有这种结构的致动器40的移动部分比通常的致动器重，其中单独的物镜被安装在透镜支架上，可以防止灵敏度的降低。
而且，致动器40的移动部分可以做得比通常的致动器轻，其中单独物镜安装在透镜支架上。
如以上所述，为了在至少两种类型的具有不同记录密度的光盘上兼容记录/重现数据，根据本发明的第一实施例的光学拾取器可以包括致动器40，其中第一和第二物镜45和41安装在单透镜支架50上。
致动器40仅是具有单透镜支架的一个例子，它可以用于根据本发明第一实施例的光学拾取器上，所以它的结构可以改变为不同的形式。
致动器40不仅用于根据本发明第一实施例的光学拾取器中，也可以用于不同类型的光学拾取器中，它们用于在具有不同记录密度的两种类型的光盘上记录和/或重现数据(例如，新一代DVD和DVD)，或者用于在三种或更多种光盘上记录和/或重现数据(新一代DVD，DVD和CD)。
用于本发明第一和第二实施例的透镜，通过控制光入射到透镜的角度，也就是说，区域角度，该透镜能够校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误，也就是说，慧形象差，现在将参考它们的设计条件进行详细描述。
传统的用于DVD光学拾取器的DVD物镜可以具有如表1所示的设计数据。表1表示了一般DVD物镜，所设计的物镜对于650nm波长的光，具有0.6NA和2.33mm焦距。
表1
在表1和后面将描述的表格中，BaCD_5HOYA为用于制造物镜的光学材料，并且对于650nm波长的光具有1.586422的折射率，对于780nm波长的光具有1.582509的折射率。同时，“CG”为设置在光入射表面和光盘的记录表面之间的光学材料，对于650nm波长的光具有1.581922的折射率，对于780nm波长的光具有1.575091的折射率。
关于透镜的非球面表面的非球面表面表达式为z=ch21+1-(1+K)c2h2+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16+Hh18+Jh20---(4)]]>如方程(4)所示，从非球面表面的顶点的深度为z其中h表示到光轴的高度，c表示曲率，K表示二次系数，A到J为非球面系数。
图16表示传统的DVD物镜121′获得的光路，所述透镜用表1的设计数据设计。该传统的DVD物镜121′，用表1的设计数据设计，并且产生图6中的光路，对于传统DVD物镜121′的图像表面的图像高度，具有如图17A所示的波阵面错误，该高度根据光的入射角度变化。同时，对于传统DVD物镜121′的倾斜，传统DVD物镜121′具有如图17B所示的波阵面错误。
在图17A和17B所示的图中，在垂直轴上的WFErms(λ)表示以波长单元λ表达的波阵面错误(WFE)均方根(rms)值。同时，AS表示像散现象，COMA表示慧形象差，SA表示球面象差，RMS表示rms，也就是说，AS，COMA，以及SA的aAS2+COMA2+SA2]]>值。
从图17A和17B中可以看到，在图16所示的传统DVD物镜121′中，根据光入射的角度，在图像表面图像高度改变时，主要发生像散现象，并且在传统DVD物镜121′倾斜改变时，主要发生慧形象差。
因此，在使用传统DVD物镜121′的光学拾取器中，由于传统DVD物镜121′倾斜导致的波阵面错误不能通过调整光入射到传统DVD物镜121′上的角度进行校正。在波阵面错误校正方面的失败可以检测，如图18A和18B所示的慧形象差图。
在图2所示的光学拾取器中，当传统DVD物镜121′用作DVD/CD的第二物镜41的时候，并且第一和第二物镜45和41被安装在致动器40的透镜支架50上，以便第二物镜41(原文为45，有误)相对用于新一代DVD的第一物镜45有0.5度的倾斜，如果光学拾取器或调整器40扭斜，以便优化高密度光盘，第二物镜41相对于DVD1b和/或CD1c有0.5度的倾斜。在这种情况下，第二物镜41产生0.0514λrms的波阵面错误。
即使DVD1b和/或CD1c的光源，也就是说，图2中的第二和/或第三光学单元20和30，在一个与处理光的方向正交的平面内移动，以便第二和/或第三光束21a和31a入射到第二物镜41的光轴有0.16度的倾斜，发生在第二物镜41的波阵面错误没有减小很多，为0.0498λrms。这是因为波阵面错误的校正不能被聚焦，关于校正慧形象差，因为由于透镜倾斜而导致发生在传统DVD物镜121′的主要象差为慧形象差，而由于场特性导致的主要象差为像散现象。
图18A表示了发生0.0514λrms的波阵面错误时的象差图，图18B表示发生0.0514λrms的波阵面错误时的象差图。如图18A和18B所示，在一般的DVD物镜中，即使调整光入射到透镜上的光轴角度倾斜，由透镜倾斜导致波阵面错误也不能被校正。
但是，通过使用根据本发明第一实施例的透镜121，可以校正主要由于透镜倾斜导致的波阵面错误，所述透镜利用表2中所示的设计数据进行设计，并且产生图19中的光路。
表1表示根据本发明的一个实施例的透镜的设计数据，并且用于本发明的第一实施例，而图19表示由根据本发明第一实施例的透镜形成的光路，所述透镜使用表2中的设计数据进行设计。表2表示根据本发明第一实施例的透镜，设计为对于作为传统DVD物镜的650nm波长具有0.60NA和2.33mm焦距。
表2
图19表示根据本发明的实施例的透镜121获得的光路，并且用于本发明的第一实施例，所述透镜使用表2中的设计数据进行设计。如表2所示，根据本发明第一实施例的透镜包括两个非球面透镜表面。根据本发明第一实施例的透镜121，使用表2中的设计数据进行设计，并产生图19中的光路，具有图20所示对于透镜121的图像表面的图像高度的波阵面错误，根据光入射角度改变高度。同时，透镜121具有如图20B所示对于透镜121的倾斜的波阵面错误。
从图20A和20B中可以看到，在根据本发明实施例的透镜121中，并且用于本发明第一实施例，对于图像表面的图像高度的改变，主要发生慧形象差，对于透镜121倾斜的改变，也主要发生慧形象差。因此，在使用根据本发明第一实施例的透镜的光学拾取器中，通过调整光入射到透镜121上的角度以便慧形象差发生在由于透镜倾斜导致的慧形象差相反的方向上，可以消除或者减少由透镜121倾斜导致的波阵面错误。成功的波阵面错误校正可以被检测，由图21A和21B所示的象差图。
在图2所示的光学拾取器中，当根据本发明实施例的透镜121，并且用于本发明第一实施例中，用作DVD1b/CD1c的第二物镜41，并且第一和第二物镜45和41安装在致动器40的透镜支架50上，以便第二物镜41相对用于高密度光盘的第一物镜45有0.5度的倾斜，如果根据本发明第一实施例的光学拾取器或者调整器40扭斜，对于新一代DVD1a优化，该第二物镜41相对于DVD1b倾斜0.5度。在这种情况下，根据本发明实施例的透镜的第二物镜41，用于本发明的第一实施例，产生波阵面错误，例如，对于DVD1b0.0890λrms。
也就是说，如果光源，图2中的第二光学单元20，在与处理光的方向正交的平面上移动，以便第二光束21a入射到第二物镜41的光轴倾斜0.98度，发生在第二物镜41的波阵面错误大大减小到0.0110λrms。这是因为在慧形象差或者像散减小的方向，可以执行波阵面错误的校正，因为用于本发明第一实施例的根据本发明实施例的透镜，使得由于透镜倾斜而发生的主要象差与场特性导致的主要象差相同。
图21A表示发生0.0890λrms的波阵面错误时的象差图，图21B表示发生0.0110λrms的波阵面错误时的象差图。如图21A和21B所示，在根据本发明实施例的透镜，用于本发明第一实施例，通过调整光入射到透镜上的角度，可以校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误。
图22表示光学系统的执行边界，例如，使用根据本发明的一个实施例的透镜，可以改善光学拾取器，以减小波阵面错误。在一个使用传统DVD物镜组装的光学系统中，即使由于物镜倾斜导致的波阵面错误被校正，仍然保持0.0498λrms的大象差。因为在一个光学拾取器中典型地使用的光学系统，在Marechal标准中允许象差为0.070λrms，容限为小，也就是说，±0.55μm。因此，根据传统DVD物镜的散焦，使用传统DVD物镜的光学拾取器的执行性能将降低。
但是，根据本发明第一实施例的光学拾取器，使用根据实施例的组装为0.0110λrms的透镜作为第一物镜41，容限为±0.8μm。因此，光学拾取器的执行边界可以大大增加，从而可以减小对于物镜散焦的执行性能降低。
如以上所述，根据本发明第一实施例的透镜包括两个非球面表面，并且最优化的为0.6mm厚的光盘，0.6NA物镜，650nm波长的光。因此，根据本发明实施例的透镜，并且用于本发明的第一实施例，通过调整光线入射到透镜的角度，能够校正由于其倾斜导致的波阵面错误。但是，根据本发明实施例的透镜可以用于除上述形式以外的其它形式。
如果根据本发明实施例的透镜，用于本发明第一实施例，用作第二物镜41，可以校正当第一物镜41相对DVD1b倾斜时产生的波阵面错误。类似的，根据本发明实施例的透镜最优化为用于CD1c，用作第二物镜41，能够校正当第二物镜41相对CD1c倾斜时产生的波阵面错误。
表3表示了传统衍射类型DVD/CD兼容物镜的设计数据，其中两个透镜表面为非球面表面，并且全息图为透镜表面面向光源。在表3中，传统的DVD/CD兼容的物镜设计为对于DVD，对于650nm波长的光，具有0.60NA，2.33mm焦距，对于CD，对于780nm波长的光，具有0.50NA，2.35mm焦距。
表3
在表3以及后面将描述的表4中，两个较高和较低的值表示表面S4或S5与下一表面之间的间隔或者厚度，分别对应于DVD和CD。
同时，面向物体表面的透镜表面S2为非球面透镜表面，在其上形成全息图样，以及C1，C2，C3和C4表示描述功率的系数。当全息图的相位系数以旋转均衡形式表达，可以用方程5表示Φ=2πλ0ΣnCnr2n---(5)]]>其中Φ表示相位差，Cn表示功率系数，以及r表示极坐标。表面S2为非球面表面，在其上形成全息图，并且表3表示用于设计传统的DVD/CD兼容物镜的设计数据，以便形成全息图样，用于表3的设计数据衍射第一阶的光。
使用表3中的设计数据，在传统的第一阶衍射DVD/CD物镜，其中形成两个非球面透镜表面，并且在面向物体表面的透镜表面形成全息图样，对于图像高度的波阵面错误，以及对于物镜倾斜的波阵面错误，在图23A和23B以及图24A和24B中表示。
图23A和23B为分别表示在传统衍射DVD/CD物镜中，对于图像高度的波阵面错误的图，以及对于物镜倾斜的波阵面错误，对于DVD(650nm波长，0.6NA，0.6mm厚度)。
图24A和24B为分别表示在传统衍射DVD/CD物镜中，对于图像高度的波阵面错误的图，以及对于物镜倾斜的波阵面错误，对于CD(780nm波长，0.5NA，1.2mm厚度)。
如图23A和23B所示，在传统的衍射DVD/CD物镜中，由于图像高度变化而产生的主要是像散现象，而由于物镜倾斜的变化而产生的主要是慧形象差。因此，当DVD被处理的时候，由于物镜的倾斜导致的波阵面错误不能被适当地校正。
如图24A和24B所示，当CD被处理的时候，图像高度变化和衍射DVD/CD物镜的倾斜产生的主要是慧形象差。因此，由于透镜倾斜导致的慧形象差能够通过在与光轴正交的平面上移动CD光源以改变780nm波长的光入射到传统的衍射DVD/CD物镜的角度而被校正。
表4表示根据本发明第二实施例的用于设计衍射DVD/CD兼容物镜的设计数据，以便在面向光源的透镜表面上形成全息图样。类似于利用表3中的设计数据设计的传统DVD/CD物镜，本发明的衍射DVD/CD兼容物镜设计为对于780nm波长的光，具有0.60NA，2.35mm焦距。
表4
在表4中，面向物体表面的透镜表面S2为非球面表面，在其上形成全息图样，C1，C2，C3，C4和C5表示表达功率的系数。类似于具有表3的设计数据的传统的衍射DVD/CD物镜，根据本发明的衍射透镜参考表4设计，以便在面向物体表面的透镜表面上形成全息图样。
在根据本发明实施例的第一阶衍射透镜中，形成两个非球面透镜表面，利用表4中的设计数据，并且在面向物体表面的透镜表面上形成全息图样，对于图像高度变化的波阵面错误和对于透镜倾斜的波阵面错误表示在图25A和25B以及图26A和26B中。
图25A和25B为表示根据本发明的实施例的衍射透镜中，对于图像高度的波阵面错误的图，以及对于衍射透镜倾斜的波阵面错误，对于DVD(650nm波长的光，0.6NA，0.6mm厚的光盘)。
图26A和26B表示涉及根据本发明实施例的、用于本发明第一实施例的衍射透镜的对于图像高度的波阵面错误，以及对于衍射透镜倾斜的波阵面错误，对于CD(780nm波长，0.5NA，1.2mm厚的光盘)。
如图25A和25B所示，在根据本发明实施例的衍射透镜中，对于图像高度的变化，主要产生慧形象差，同时对于透镜的倾斜，也主要产生慧形象差。因此，通过调整光入射到衍射透镜的角度，以便慧形象差产生于由于透镜倾斜而产生的慧形象差的相反方向，从而可以消除或者减小由于透镜倾斜导致的波阵面错误。
如图26A和26B所示，当CD被处理的时候，对于图像高度的变化和透镜的倾斜，主要产生慧形象差。因此，通过控制780nm波长的光入射到衍射透镜的角度，可以校正由于透镜倾斜导致的慧形象差。
在图2所示的光学拾取器中，当用于DVD1b和/或CD1c的第二物镜41被安装到调整器40的透镜支架50上，使得相对于用于新一代DVD1a的第一物镜45的光轴倾斜0.5度，并且根据本发明实施例的衍射透镜，用于本发明第二实施例或者传统衍射DVD/CD物镜用作用于DVD1b和/或CD1c的第二物镜41，发生由于透镜倾斜导致的波阵面错误，并且不能校正，以及通过在图像表面上优化调整图像高度，也就是说，调整光入射到物镜上的角度，校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误，如表5所示。在表5中，Yim表示图像表面的图像高度。
表5
如表5中所表示，当使用传统的衍射DVD/CD物镜的时候，与之对照，当根据本发明实施例并且用于本发明第二实施例的衍射透镜，用作第二物镜41，当DVD1b被处理的时候，波阵面错误的值从0.0512λrms减小到0.0235λrms。因此，对于DVD1b的象差执行性能改善了大约50％。另外，当CD1c被处理的时候产生的波阵面错误的值明显地从0.0176λrms增加到0.0221λrms，因此，执行性能恶化了大约25％。但是，因为对于CD1c，物镜具有小NA，上述波阵面错误的下降在使用CD1c期间不会产生大问题。
同时，如表5表示，当使用传统的衍射DVD/CD物镜的时候，即使图象表面的图像高度针对DVD1b被优化，该波阵面错误很难被减小。换句话说，在传统的衍射DVD/CD物镜中，即使通过改变图像表面的图像高度，通过控制光的入射角度，也不能校正由透镜倾斜导致的该波阵面错误。
如以上所述，如果光学拾取器中的至少一个物镜为根据本发明实施例设计的透镜，使得主要由于透镜本身的倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由光入射到透镜上的角度改变时产生的波阵面错误相同，当物镜在光学拾取器组装其间倾斜，通过调整光入射到物镜的角度，可以校正由于物镜倾斜导致的波阵面错误。
如图23A，23B，25A和25B所示，当主要由于根据本发明实施例的透镜倾斜时产生的波阵面错误，以及当主要由光入射到透镜上的角度时产生的波阵面错误与慧形象差相同，在两种情况下，其次产生的波阵面错误均为像散现象。因此，可以有效地校正波阵面错误。
在根据本发明的光学拾取器中，用于新一代DVD1a的第一物镜45和光盘1之间的倾斜通过扭斜控制避免。根据本发明第一和第二实施例的透镜，能够校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误，被用作DVD1b/CD1c的第二物镜41。因此，如果存在第一和第二物镜45和41之间的相对倾斜，由于该相对倾斜导致的一个光学拾取器的光学执行性能的下降能够通过控制用于DVD的第二光束21a和用于CD的第三光束入射到第二物镜41的角度而避免。
可选地，根据本发明的光学拾取器可以具有这样的光学结构其中第一和第二物镜45和41能够校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误，以及第一物镜45根据新一代DVD的格式设计，以便扭斜控制处理可以如预定的省略。
与上述实施例相比，根据本发明的光学拾取器也可以具有这样的光学结构其中通过扭斜控制来调整用于DVD1b/CD1c的第二物镜41的光轴，以及用作用于新一代DVD1a的第一物镜45的透镜能够校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误。
根据本发明第一实施例的光学拾取器包括3个光源，还有两个物镜，以便兼容具有不同记录密度的三种类型的光盘，例如CD，DVD，和新一代DVD，并且数据在适当的光盘上记录和/或重现。可选地，一光学拾取器可以包括两个物镜，以及两个光源，以便兼容具有不同记录密度的两种类型的光盘，例如DVD和高密度光盘，或者DVD和CD，并且数据在适当的光盘上记录和/或再现。
为了与DVD和新一代DVD兼容，根据本发明的光学拾取器可以具有这样的光学结构，其中用于CD的光学系统，也就是说，图2中省略的光学拾取器的第三光学单元30和第三校准透镜33，并且透镜被优化为适合DVD的格式，用作第二物镜41。
如图27所示，根据本发明第二实施例的光学拾取器可以包括这样的光学结构，其中包括光学单元100和单物镜110，用于单一类型的光盘，或者兼容具有不同记录密度的多个类型的光盘，并且在适当的光盘上记录和/或重现数据。在图27中，从光学单元100发射的光线被反射镜105反射，然后入射到单物镜110上。但是，反射镜105可以不包括在图27中的光学拾取器中。
光学单元100包括一个单光源，用于在单一类型的光盘上记录和/或重现数据，或者至少包括两个光源以兼容具有不同记录密度的多个类型的光盘，用以在其上记录和/或重现数据。
单物镜110为根据本发明的透镜，利用表2和4中的设计数据描述，以便校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误。
用于单物镜110的透镜设计条件根据预定的根据本发明的光学拾取器的光学结构而改变。
根据本发明实施例的上述透镜的设计，通过调整光入射到透镜上的角度，可以校正由于透镜倾斜导致的波阵面错误。
因此，当根据本发明的实施例的透镜用作包括在光学拾取器中的至少一个物镜，通过调整光入射到物镜上的角度，可以校正由于物镜倾斜导致的波阵面错误。
因此，在一个包括一个或多个多物镜的光学拾取器中，由于物镜的倾斜导致的重现信号下降将被避免。
同时，考虑具有不同记录密度的多个类型光学信息存储媒体所需的工作距离之间的差别，多个物镜的安装使得避免具有较短工作距离的物镜与光盘碰撞。
而且，当多个物镜被安装在根据本发明的光学拾取器的一个单透镜支架上的时候，该光学拾取器包括一个调整器，该调整器具有两个分离的磁回路，一个用于在聚焦方向上驱动物镜，另一个用于在循轨方向上驱动物镜。因此，可以减轻移动部分的重量。
尽管已经描述了本发明的几个实施例，本发明并不限于所描述的实施例。而且，对于熟知本技术的人员来说，在本实施例中所做的一些改变和修改是显而易见的，并不脱离本发明的原理和精神实质，其范围由下面的权利要求所定义。
权利要求
1.兼容高密度记录媒体和低密度记录媒体的光学拾取器，包括光源，发射波长适合高密度记录媒体的光束；至少一个光源，发射适合低密度记录媒体的光束；第一物镜，用于高密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在高密度记录媒体上记录数据和/或重现数据的光点；以及第二物镜，用于低密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在低密度记录媒体上记录数据和/或重现数据的光点；以及一致动器，包括一个单透镜支架，该透镜支架具有第一和第二安装孔，用于使得插入的第一和第二物镜具有不同高度，以及一磁回路，驱动该透镜支架。
2.如权利要求1所述的光学拾取器，其中第一物镜具有工作距离WD1，第二物镜具有工作距离WD2，它比WD1长，并且提供第一和第二物镜以便在第一物镜和记录媒体之间的距离D满足下面的表达式D＝WD1+α以及α＝|WD2-WD1|×(0.1-1.0)。
3.如权利要求1所述的光学拾取器，其中第一和第二安装孔设置在记录媒体的径向，并且第一物镜所安装的第一安装孔，位于比第二物镜所安装的第二安装孔更靠近记录媒体的内径之处。
4.如权利要求1至3中任何一个所述的光学拾取器，其中磁回路包括分立的第一和第二磁回路，该第一磁回路在聚焦方向上驱动第一和第二物镜，而第二磁回路在循轨方向上驱动第一和第二物镜。
5.如权利要求1至3中任何一个所述的光学拾取器，其中第一和第二物镜中的至少一个设置成使得主要由物镜倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由光入射到物镜上的角度产生的波阵面错误的类型相同。
6.兼容高密度记录媒体和低密度记录媒体的光学拾取器，包括光源，发射波长适合高密度记录媒体的光束；至少一个光源，发射适合低密度记录媒体的光束；用于高密度记录媒体的具有高数值孔径的第一物镜，将用于高密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在高密度记录媒体上记录数据和/或重现数据的光点；以及用于低密度记录媒体的第二物镜，将用于低密度记录媒体的光束聚焦，以形成用于在低密度记录媒体上记录数据和/或重现数据的光点；以及一致动器，包括一个单透镜支架，安装有第一和第二物镜；以及驱动透镜支架的磁回路，其中磁回路包括分立的第一和第二磁回路，该第一磁回路在聚焦方向上驱动第一和第二物镜，而第二磁回路在循轨方向上驱动第一和第二物镜。
7.如权利要求1至6中任何一个所述的光学拾取器，其中高密度记录媒体为新一代DVD，其具有比DVD更高的密度，以及用于高密度记录媒体的发射适用于新一代DVD的蓝-紫波长范围光束的光源。
8.如权利要求7所述的光学拾取器，其中高密度记录媒体具有大约0.1mm的厚度，并且用于高密度记录媒体的第一物镜具有0.85或者更大的数值孔径。
9.如权利要求7所述的光学拾取器，其中低密度记录媒体为DVD和CD中的至少一种，以及用于低密度记录媒体的光源为发射适用于DVD的红波长范围的DVD光源和发射适用于CD的红外波长范围的CD光源中的至少一种。
10.如权利要求9所述的光学拾取器，其中配置第二物镜，使得主要由第二物镜倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由光入射到第二物镜上的角度产生的波阵面错误的类型相同。
11.如权利要求10所述的光学拾取器，其中使用从DVD光源和CD光源发射的光束，配置第二物镜，以便满足用于DVD和CD中每一个的光学性能标准。
12.如权利要求10所述的光学拾取器，其中使用从DVD光源和CD光源发射的光束，全息图样在第二物镜上形成，以便满足用于DVD和CD中每一个的光学性能标准。
13.如权利要求1至12中任何一个所述的光学拾取器，其中配置第一和第二物镜中的至少一个，使得主要由物镜的倾斜产生的波阵面错误和主要由光入射到物镜的角度产生的波阵面错误都是慧形象差。
全文摘要
本发明涉及校正波阵面错误的透镜及其光学拾取器和校正方法。具有多个物镜的光学拾取器中，多个物镜中的至少一个被这样配置使得主要由多个物镜中的至少一个倾斜产生的波阵面错误的类型与主要由光入射到多个物镜中的至少一个上的角度产生的波阵面错误的类型相同。
文档编号G11B7/00GK1822142SQ20051012942
公开日2006年8月23日 申请日期2003年9月3日 优先权日2002年9月3日
发明者金泰敬, 郑钟三, 安荣万, 金钟培 申请人:三星电子株式会社