[发明专利]物镜、光学拾取器和光学信息记录/再现设备

说明书

技术领域

本发明涉及物镜、光学拾取器、光学信息记录/再现设备，例如优选地应用到光盘装置中的那些物镜、光学拾取器和光学信息记录/再现设备，在所述光盘装置中，信息被记录在作为信息记录介质的光盘上，并且信息被从光盘再现。

背景技术

光盘装置现已被广泛使用。这些装置中的任一种都被设计来在光盘上记录信息并从其读出信息，所述光盘例如紧致盘(CD)或数字多用盘(DVD)。近年来，除了这些光盘以外，蓝光盘(注册商标，下文中也称为“BD”)作为显著提高了信息记录密度的光盘，正变得越来越常用。

光盘装置使用物镜来将光束聚焦在轨道上并遵循光束的焦点，所述轨道以螺旋方式或同心方式形成于光盘的记录层上。

例如，为了适应DVD系统，物镜被设计成具有约0.6或更大的数值孔径(NA)，以将波长约为660nm的光束会聚在光盘中的记录层上，所述记录层位于厚度约为0.6mm的覆盖层下方。相比之下，为了适应BD系统，使光束的非常小的斑点处于光盘的信息记录表面上。这样，希望提供具有约0.8或更大的数值孔径(NA)的物镜来将波长约为405nm的光束会聚在光盘的记录层上。这样的记录层在光盘中被形成于厚度约为0.1mm的覆盖层下方。

满足数值孔径为0.8或更大的物镜系统功能的单一物镜对于生产公差的敏感程度是对于CD和DVD通常所用的任意其他物镜的几乎10倍，因为前者的NA比后者更大。

因此，即使这种物镜具有微米量级的生产公差，也可能由于被作为不满足光学镜头所需光学特性的缺陷产品而提供，而造成产品成品率下降。

这里，单一物镜例如是通过在某种制造装置中将所谓的玻璃材料(例如由玻璃或树脂制成的材料)填充到一对模子中而形成的。

此时，在该制造装置中，形成物镜相反两侧的模子(或模制部件)之间可能由于精度等问题而发生位置偏移。位置偏移的程度对应于被定义为物镜生产公差的水平。主要有两种生产公差，即偏心误差和厚度误差。

例如，在将用于模制多个零件的模子结构用在玻璃材料的注模中以提高生产率的时候，各个零件的加工精度等会累积。因此，用于在确保物镜成品率的同时生产物镜的临界值包括大约±2.5μm的偏心公差(代表偏心误差的容许范围)和大约±1.0μm的厚度公差(代表厚度误差的容许范围)。

为了确保这样的临界值，物镜实际上是用以高精度搭建的模子来制造的，并且这些临界值是根据物镜的像差反过来计算的。因而获得了大约±2.5μm的估计偏心公差和大约±1.0μm的估计厚度公差。

各个临界值的这些变动并不限于对玻璃材料执行注模的任何注模装置。在注入-压制模制机、压制模制机等中，也希望估计到同样水平的这种变动。

考虑到生产公差，只要物镜被设计成发挥了所需的光学特性，则即使其偏心误差和厚度误差在生产中处于它们的容许范围内，则该物镜就是可接受的。换言之，如果以这种方式设计物镜，则能够防止生产任何不合格的物镜，从而能够改善产品的成品率。

这里，术语“偏心敏感度”指的是当物镜的光侧透镜表面与盘侧透镜表面之间的波前像差为一微米时的波前像差水平。术语“厚度敏感度”指的是存在+1μm的厚度误差(即物镜在光轴上的透镜厚度比预定厚度高出+1μm)时产生的波前像差水平。当偏心误差为1μm时产生的k阶彗差(k为三或更大的奇数)称为k阶偏心敏感度(DCmk)。另外，当厚度误差为1μm时产生的k阶球差水平(k为三或更大的奇数)称为k阶厚度敏感度(TSAk)。这样，偏心敏感度可以由各阶偏心敏感度的平方和的平方根来表示，厚度敏感度可以由各阶厚度敏感度的平方和的平方根来表示。不过，向会聚球面波发展的波前像差是正的。

作为专注于因生产精度变动而产生像差的技术，已经提出了一种用于减小偏心敏感度的技术。该技术注意了由于物镜的偏心造成的像差劣化，并给透镜各个表面形状的微分值和二阶微分值设定了限制，从而使透镜的表面形状不太弯曲(例如参见专利No.4130938(尤其是其附图4))。

发明内容

另外，如果物镜有大体为零的偏心敏感度和大体为零的厚度敏感度，则该物镜不受生产精度变动的影响。因此能够提高物镜的产品成品率。但是根据经验已经知道，几乎不可能获得能够将偏心敏感度和厚度敏感度都减小到大体为零的设计方案。

例如，在图1所示的典型物镜81的情况下，由表1中的具体数据可见，三阶厚度敏感度TSA3(这是厚度敏感度的主要因素)被减小到零。因此，如果偏心误差为零，则即使厚度误差范围被减小到1μm，也只产生五阶或更高阶球差。因此，波前像差水平被维持在不高于0.01λrms的较小范围内。

表1