包括单一材料形成的物镜系统的扫描装置及其制造方法制造方法及图纸

一种用于扫描光学记录载体（２）的信息层（４）的光学扫描装置（１），该装置包括：一个用于产生辐射光束（１２，１５，２０）的辐射源（１１），一个可将所述辐射光束会聚到所述信息层上的物镜系统（１８），所述信息层被厚度为ｔ↓［ｄ］、折射率为ｎ↓［ｄ］的透明层（３）覆盖。所述物镜系统包括一个由单一材料形成的透镜。所述透镜满足条件：０．８＜＊＊＊＜１．２，式中，ｔ为透镜厚度，ＦＷＤ为所述透镜（１８）与所述记录载体间（２）的自由工作距离，ｔ、ｔ↓［ｄ］、ＦＷＤ以毫米为单位表示，ＦＷＤ＋ｔ↓［ｄ］／ｎ↓［ｄ］＜０．５１。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于扫描光学记录载体的光学扫描装置，并涉及一种适合于(但不仅限于)用作该扫描装置中的物镜的透镜系统，以及制造该扫描装置及该透镜系统的方法。
技术介绍
在光学记录领域，目前的发展趋势是光学记录载体以及用于扫描(例如读/写)该光学载体的扫描装置的小型化。典型光学记录载体包括有CD(compact discs小型光盘)和DVD数字化视频光盘(digital versatile discsDVD)。为了使光学记录载体变得更小，且不减少信息的存储容量，就必须增加记录载体中的信息密度。这种信息密度的增加必然伴随着采用更小的扫描信息的光点。这种更小的辐射光点可以通过增加用以将扫描装置内的辐射光束聚焦于记录载体上的物镜系统的数值孔径(numerical aperture，NA)来实现。因此，最好有具有高数值孔径(例如NA＝0.85)的透镜。为使制造公差变得较为宽松，传统的高数值孔径的物镜通常包括两个元件，为此付出的代价是引入了额外的组装步骤以对准构成该物镜的元件。日本文献“用于高密度光盘系统的数值孔径为0.85的单一物镜”(“Single Objective Lens Having Numerical Aperture 0.85 for a HighDensity Optical Disk System”by M Itonga，F Iot，K Matsuzaki，S Chaen，K Oishi，T Ueno and A Nishizawa，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002)pp.1798-1803 Part 1，No.3B March 2002)描述了一种具有两个非球面表面的单一物镜，它具有较高的数值孔径0.85。该透镜由玻璃制成。该透镜直径为4.5mm，孔径直径为3.886mm。该单片透镜不需要两片型物镜所需的对准组装步骤。由于具有高的数值孔径值，该物镜更容易受到制造过程中的变化(制造公差)的影响。因而，制造公差对高数值孔径物镜设计产生的影响比低数值孔径物镜设计时更大。为了减小扫描装置的尺寸，扫描装置内的元件(如物镜)要做得尽可能的小。然而，由于透镜设计依赖于该光学记录介质的属性，因而不可能通过简单的缩小大型的透镜设计来生产较小尺寸的透镜。例如，透镜设计依赖于覆盖光学记录载体上的信息层的透明层的属性，扫描辐射光束必须通过该透明层。在缩小过程中，该光学记录载体覆盖层的厚度保持不变(对于正常尺寸与小尺寸的物镜很可能都使用同种记录载体)。因此，设计适用于扫描光学记录介质的小尺寸物镜与设计正常尺寸的物镜实质上是不同的。可以看到的是，随着透镜变小，该高数值孔径物镜仍然容易受到制造过程的变化(制造公差)的影响。图1A给出一例物镜18，它具有两个非球面表面181、182，其厚度(沿光轴19方向的透镜厚度)为t。后续的图1B、1C及1D分别说明由于两个非球面表面的厚度、偏心度及倾斜度的变化所引起的透镜形状的变化(在各例示图中，表面181的初始位置由虚线表示)。这些图中，假设只有表面181受制造过程的变化影响。然而，可以看到的是实际情况中该表面的单面或双面都会受到影响，而且每个面都有可能同时受到两个或多个上述变化的影响。如图1B所示，由于两个非球面表面的间距大于预定值，而使得透镜厚度大于预定厚度t。但是，可以知道实际情况中该二非球面表面间隔也可以小于预定值。图1C所示为偏心情况，本例子说明已形成的表面181如何沿相对于预定光轴19的理想位置的垂直方向上偏移。图1D表示表面181如何倾斜，即表面181如何相对于沿主轴方向的预定旋转对称位置进行转动。本专利技术实施例的目的是提供一种由单一材料制成的物镜，该物镜能够承受合理的制造公差。在光学扫描装置中，由于该扫描装置中的物镜准直不够精确，由于记录载体相对该扫描装置的位置变化，或者由于辐射光束没有沿光轴方向传播，光束可能会以倾斜方式进入该物镜。例如，这种轴外光束一般用于提供关于记录载体上扫描光点位置的信息。这种倾斜的光线入射方式会导致波前像差。对于整个扫描装置的扫描光束的总的波前象差通常可以允许均方根值光程差(OPDrms)大约是0.07λ(λ是相应辐射光束的波长)，以使该系统是衍射置限的。通常用mλ表示光程差比较方便(其中0.001λ＝1mλ)。透镜系统的视场是指倾斜光束所产生的光程差小于15mλ的区域。透镜系统总的视场是该视场的两倍。本专利技术的实施例的目的是提供一种小尺寸高数值孔径的物镜，该物镜由一种单一材料制成，对光束的倾斜入射和制造误差具有一定宽容度。专利技术概述首先，本专利技术提供一种用于扫描光学记录载体的信息层的光学扫描装置，该扫描装置包括一个产生光束的辐射源和一个可将该光束会聚于该信息层上的物镜系统，该信息层被一厚度为td、折射率为nd的透明层所覆盖，该物镜系统的特征在于包括一个由单一材料形成的透镜，该透镜满足以下条件0.8<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.2,]]>式中，t为透镜厚度，FWD为该透镜与该记录载体间的自由工作距离，t、td、FWD以毫米为单位表示，其中FWD+td/nd＜0.51。通过设计满足上述限定的透镜，所获得的透镜对倾斜光线入射及制造误差有宽容度。另一方面，本专利技术还提供一种透镜系统，该透镜系统包括至少一个可用于将光束会聚于光学记录载体的信息层上的透镜，该信息层被一厚度为td、折射率为nd的透明层所覆盖，该透镜系统的特征在于包括一个由单一材料形成的透镜，该透镜满足以下条件0.8<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.2,]]>式中，t为透镜厚度，FWD为该透镜与该记录载体间的自由工作距离，t、td、FWD以毫米为单位表示，其中FWD+td/nd＜0.51。再一方面，本专利技术提供一种制造包括至少一个可用于将辐射光束会聚于光学记录载体的信息层上的透镜的透镜系统的方法，该信息层被一厚度为td、折射率为nd的透明层所覆盖，该方法包括以下步骤提供一用于产生辐射光束的辐射源；形成一单一材料透镜，该透镜满足以下条件0.8<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.2,]]>式中，t为透镜厚度，FWD为该透镜与该记录载体间的自由工作距离，t、td、FWD以毫米为单位表示，其中WD+td/nd＜0.51。再一方面，本专利技术提供一种制造可用于扫描光学记录载体的信息层的光学扫描装置的方法，该信息层被一厚度为td、折射率为nd的透明层所覆盖，该方法包括以下步骤提供一个用于产生光束的辐射源；提供一个用于将该光束会聚于该信息层的透镜系统，该透镜系统的特征在于包括一个由单一材料形成的透镜，该透镜满足以下条件0.8<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.2,]]>式中，t为透镜厚度，FWD为该透镜与该记录载体间的自由工作距离，t、td、FWD以毫米为单位表示，其中FWD+td/nd＜0.51。本专利技术的其他方面由附属的各项权利要求清楚表示。 附图说明为了更好的理解本专利技术，并解释如何实现本专利技术的实施例是，下面将参照如下的附图通过例子进行说明。图1A、1B、1C及1D所示的是具有两个非球面表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于扫描光学记录载体的信息层的光学扫描装置，包括一个产生辐射光束的辐射源和一个可将所述辐射光束会聚于所述信息层上的物镜系统，所述信息层由厚度为ｔ↓［ｄ］、折射率为ｎ↓［ｄ］的透明层所覆盖，其特征在于：所述物镜系统包括一个由单一材料形成的透镜，所述透镜满足以下条件：０．８＜＊＊＊＜１．２，式中，ｔ为透镜厚度，ＦＷＤ为所述透镜与所述记录载体间的自由工作距离，ｔ、ｔ↓［ｄ］、ＦＷＤ以毫米为单位表示，ＦＷＤ＋ｔ↓［ｄ］／ｎ↓［ｄ］＜０．５１。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2002-8-5 02078217.31.一种用于扫描光学记录载体的信息层的光学扫描装置，包括一个产生辐射光束的辐射源和一个可将所述辐射光束会聚于所述信息层上的物镜系统，所述信息层由厚度为td、折射率为nd的透明层所覆盖，其特征在于所述物镜系统包括一个由单一材料形成的透镜，所述透镜满足以下条件0.8<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.2,]]>式中，t为透镜厚度，FWD为所述透镜与所述记录载体间的自由工作距离，t、td、FWD以毫米为单位表示，FWD+td/nd＜0.51。2.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于所述透镜满足条件0.9<t1.18-2.28[FWD+tdnd]<1.1.]]>3.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于所述透镜的折射率n满足条件-0.1<n-2.49+2.79×[FWD+tdndF]-2.28[FWD+tdndF]2<0.1,]]>式中，F为所述透镜的焦距。4.如权利要求3所述的光学扫描装置，其特征在于所述透镜的折射率满足条件-0.05<n-2.49+2.79×[FWD+tdndF]-2.28[FWD+tdndF]2<0.05.]]>5.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于所述透镜的设为面向所述光学记录载体的表面的归一化功率P满足条件-0.2＜P＜0.15。6.如权利要求5所述的光学扫描装置，其特征在于所述归一化功率P满足条件-0.15＜P＜0.1。7. 如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于所述光学扫描装置至少满足以下条件之一-0.1<n-2.49+2.79×[FWD+tdndF]-2.28[FWD+tdndF]2<0.1]]>和-0.2＜P＜0.15，其中n是透镜的折射率，F为所述透镜的焦距，P是设为面向所述光学记录载体的透镜表面的归一化功率。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：BHW亨德里克斯，PJH布勒门，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]