[发明专利]用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备的物镜系统

说明书

本发明涉及用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备的物镜系统以及这种光学扫描设备。

由于玻璃材料的高UV吸收率，用于紫外线和/或深紫外线波长射线区域、尤其是用于物镜系统的光学部件通常是由熔融石英构成。在这个波长区域中对光学材料的选择几乎排他地限于石英的事实具有各种缺点，这对于具有高数值孔径的部件尤为如此。使用具有非球形或非球面石英的选择并不具有吸引力，因为石英玻璃的玻璃注模需要非常高的温度。这导致非球面注模部件的高价格。使用球面的替换选择仅仅会导致光学部件或物镜系统具有大量的元件。因此，这样的光学部件或物镜系统的尺寸和重量显著增加。如在母盘刻录和记录系统中用于紫外线和/或深紫外线波长的物镜系统或物镜那样的致动部件中，重量是必要的。如果紫外线和/或深紫外线波长射线区域中的半导体激光变得可用，则仅如果可以提供便宜的物镜的话，紫外线光学记录领域中的应用才是可能的。

根据US 5,852,508而得知用于聚焦紫外线区域光束的透镜设备，该设备包含至少一个由人造水晶构成的非球面透镜，其中通过在被抛光成球面侧的球形部分上镀上荧光膜来形成非球面部分。

本发明的目的是提供一种用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备的物镜系统，并且这样的光学扫描设备在保持低制造成本的同时包含减小的尺寸和重量。

在第一方面，本发明提供了用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备的物镜系统，该物镜系统包含至少一个具有非球面的玻璃部件，其中该至少一个玻璃部件由具有低软化温度并对于紫外线和/或深紫外线波长具有低吸收系数的玻璃材料构成。

这允许在注模软玻璃部件中使用非球面，同时通过限制玻璃部件的厚度而使吸收率保持在可接受的水平。因此，光学部件或物镜系统具有适用于紫外线和/或深紫外线波长的注模非球面，并具有较小尺寸和重量以便具有较低成本。只要透镜足够小(例如1-2毫米)，就可以使用单个非球面软玻璃部件。

在本发明的优选实施例中，物镜系统还包含至少一个具有球面的光学部件。

这样的物镜系统提供了软玻璃部件和其他球形光学元件(即，具有球面的光学部件)的组合。

在本发明的优选实施例中，玻璃材料的软化温度低于700℃，更优选为低于600℃。因此，软玻璃部件可使用相对低的温度进行注模。

在本发明的进一步实施例中，对于沿玻璃部件光轴的1毫米厚度，玻璃材料在257纳米(nm)波长处的吸收率低于25％，更优选为低于18％。

在本发明的优选实施例中，玻璃材料是高纯碳酸钠或钠钡玻璃和/或包含低浓度的杂质金属组分，如低于15毫克每公斤的三氧化二铁(Fe₃O₂)等效组分的浓度分布)。这样的玻璃材料如在257nm波长处具有高透射率，并具有相对较的软化温度(如670℃)。特别是，高透射率由杂质金属组分的低浓度，也就是玻璃材料的高纯度所导致。在这个材料中，减少了Fe(尤其是以三价Fe³⁺形式)、Ti和Pb杂质的存在。其熔点和软化点大大低于熔融石英。

在本发明的进一步实施例中，至少一个玻璃部件利用玻璃注模技术制成。它可以用容易且便宜的方式制成，这是因为需要较低的温度。

在本发明的进一步实施例中，至少一个玻璃部件和至少一个具有球面的光学部件要么集成到单个部件中，要么是分离的部件。

在本发明的进一步实施例中，至少一个具有球面的光学部件由熔融石英构成。

在本发明的优选实施例中，该物镜系统包含具有球面的第一和第二光学部件，以及一个具有非球面的玻璃部件，其中所述玻璃部件包含平坦侧，而且其中所述玻璃部件的所述平坦侧安装到所述具有球面的第一光学部件的平坦侧上。

在第二方面，本发明提供了用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备，其包含上述根据本发明的物镜系统。

在第三方面，本发明提供了用于紫外线和/或深紫外线波长的光学扫描设备以用于扫描光学记录载体的信息层，该设备包含辐射源，用于产生紫外线和/或深紫外线波长的辐射束；以及上述根据本发明的物镜系统，用于将辐射束会聚到信息层上。

参考下文中进行描述并结合附图说明的实施例，本发明的这些及其他方面是显而易见的，并且并将以示例形式进行阐述。在附图中：

图1示出了根据本发明的物镜系统的第一实施例的示意说明；

图2示出了根据本发明的物镜系统的第二实施例的示意说明；

图3示出了根据本发明的物镜系统的第三实施例的示意说明；

图4示出了按照本发明的光学扫描设备的示意说明。