[发明专利]物镜和使用该物镜的光度头投影器

说明书

本发明涉及一种物镜，可被用作数字式声盘、视盘、计算机用光学存储器之类的光学拾波器，并且涉及使用该物镜的光度头投影器。

在光盘用的光学拾波器中，受到衍射限制的点象被聚焦在记录介质表面上，以便在其上读出或者写入信息。带有至少一个非球面的单透镜，已被广泛用作使点象聚焦的物镜。由半导体激光器发出的光束，受到半透明反射镜的反射，并被该物镜聚焦在光盘的记录介质表面上。受到记录介质反射的光束将通过该物镜和半透明反射镜，并且被检测透镜会聚在光检测器上面。此物镜受到循迹误差信号的控制，而且总是沿着光盘的半径方向运动(参考文献可见《光盘系统的原理》，Adam Hilger，1985，p.70～85)。

一般说来，物镜的轴上象差在设计阶段是作为最佳性能加以补偿的，且当象点在离轴区内偏离光轴时，此象差增大。另一方面，光盘用的光学拾波器物镜总是沿径向移动以循迹，而使该物镜的离轴区用于使点象在大多数情况下聚焦。因此，该物镜是被应用在象差未能很好补偿的很坏条件下。

本发明的目的在于提供一种离轴区光学性能提高了的改进型物镜，并且提供使用该物镜的光度头投影器。

本发明的物镜至少包括一个复曲面或圆柱面，并且满足条件0＜Wa＜0.07λ，其中Wa被定义为轴向波前象差中象散分量的标准偏差，λ被定义为所使用的光的波长。

在上述物镜中，最好是使该物镜的至少一个表面为非球面。此外，最好使该物镜为单透镜。此外，最好使该物镜为有限共轭系统。此外，该物镜最好由玻璃或塑料模压制成。而且，该物镜最好为双非球面单透镜，其中一个表面为旋转对称型；另一表面为旋转非对称型，且以式C₅R²COS(2θ)给定其形状，式中C₅为非对称型非球面的系数，R和θ为绕光轴周围，旋转非对称表面上与旋转对称表面上的极坐标(R、θ)对应的坐标。

或者换一种方式，本发明的物镜至少包括一个复曲面或圆柱面，并且满足条件0.02λ＜Wa＜0.04λ，其中Wa被定义为轴向波前象差中象散分量的标准偏差，λ被定义为所使用的光的波长。

另一方面，本发明的光度头投影器，包括有光源、用于将该光源发出的光束聚焦在记录介质上的物镜、用于将受到记录介质调制的光束进行分束的分束镜，以及用于接收受到记录介质调制的光束的光接收装置，其中该物镜选自上述物镜之一。

在上述光度头投影器中，最好是使物镜绕光轴转动的位置按一定方式设置，以便减小该物镜对记录介质跟踪移动时产生的象散。

如上所述，本发明所述物镜的至少一个表面为复曲面或圆柱面。该物镜能够满足条件0＜Wa＜0.07λ，或者最好满足条件0.02λ＜Wa＜0.04λ，其中Wa被定义为轴向波前象差中象散分量的标准偏差，λ被定义为所使用的光的波长。因此，象散可被叠加在轴向波前象差之上而不会降低该物镜的光学性能，从而使设计阶段在离轴区内可能产生的象散能够被消除。其结果是物镜具有良好的性能，其中的波前象差能够在离轴区内得到补偿。物镜的至少一个表面被加工成非球面，从而使其轴上球差能被充分校正。此外，该物镜为单透镜，从而使其重量可以减小，且其尺寸可下降。其结果是当该物镜用在光度头投影器中时，投影器的尺寸可以减小，光度头的驱动力可以降低。当该物镜为有限共轭系统时，可以取消准直透镜，从而使该物镜作为光盘的光度头投影器更加有效。当该物镜是通过模压玻璃工艺加工而成，或者通过压铸或注模法由塑料制成时，该物镜能够廉价地大批量生产。

此外，本发明所述的光度头投影器，所使用的是象散能被叠加在轴向波前象差上的物镜。因此，在设计阶段离轴区内可能产生的象散，将会被跟踪记录介质(如光盘)而移动物镜使光束倾斜进入物镜时产生的上述象散所抵消。所以，对于跟踪造成的光学性能偏差大为减小的光度头投影器，能被提供出来。通过按一定方式设置该物镜绕光轴转动的位置，可以减小物镜跟踪记录介质移动时产生的象散，使物镜在离轴区内具有最小象差的方向，能够同物镜的运动方向重合。因此，物镜中光学性能最稳定的部分能够被利用。

图1为表示本发明所述物镜第一实施例的透视图；

图2为表示上述实施例中物镜的轴向波前象差特性的特性曲线图；

图3为表示本发明所述光度头投影器结构的透视图，而且

图4为表示光度头投影器用普通传统物镜的轴向波前象差特性的特性曲线图。