專利名稱：透鏡夾及其制備方法、生產(chǎn)透鏡夾的金屬模和物鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及支承物鏡的透鏡夾，該物鏡裝載在記錄和/或再現(xiàn)諸如光盤(pán)的信息記錄媒體所用的光頭上。本發(fā)明還涉及制備這種透鏡夾的方法、制備透鏡夾中所用的金屬模和由物鏡和透鏡夾構(gòu)成的物鏡裝置。
信息記錄媒體，如只讀光盤(pán)、相位變化盤(pán)、磁光盤(pán)、或光卡在存儲(chǔ)圖象信息、語(yǔ)音信息和計(jì)算機(jī)程序數(shù)據(jù)方面得到廣泛應(yīng)用。因此，提高這些信息記錄媒體的記錄密度和記錄容量的要求正逐年提高。
為了增大信息記錄媒體的記錄密度，增大物鏡的數(shù)值孔徑NA或者縮短光源的光發(fā)射波長(zhǎng)是有效的。例如，在緊湊型光盤(pán)(CD)(這是數(shù)字光盤(pán)或主要記錄音樂(lè)信號(hào))的光頭中，物鏡的數(shù)值孔徑NA和光源的光發(fā)射波長(zhǎng)分別為0.45和780nm，而在數(shù)字通用盤(pán)(DVD)的所謂光頭中，物鏡的數(shù)值孔徑NA和光源的光發(fā)射波長(zhǎng)分別為0.6和650nm。采用這種DVD，記錄密度比CD的記錄密度有所提高，使得它有可能記錄圖象信號(hào)。
用于記錄和/再現(xiàn)常規(guī)CD或DVD信息的物鏡普遍是由玻璃或塑料模制成的單個(gè)非球面透鏡。由透鏡夾攜載的這種單個(gè)非球面透鏡構(gòu)成物鏡裝置并裝載在光頭上。例如，將單個(gè)非球面透鏡固定或安裝在透鏡夾的參考表面上。攜載這一單個(gè)非球面透鏡的透鏡夾以預(yù)定精確度裝載在光頭上。
最近，要求信息記錄媒體的記錄密度更高和記錄容量更大，這就需要更大的物鏡數(shù)值孔徑NA以及從圖象信號(hào)輻射的光的波長(zhǎng)短于例如650nm。
然而，由于在金屬模加工方面和在透鏡注模時(shí)控制偏心率方面的困難，不可能產(chǎn)生數(shù)值孔徑NA不小于0.75的單個(gè)非球面透鏡。即，在加工金屬模中，用于模制數(shù)值孔徑NA不小于0.75和透鏡表面相對(duì)于透鏡附近光軸的傾角不小于40°的單個(gè)非球面透鏡的金屬模，考慮到切割刃，如金剛石鉆頭的遠(yuǎn)端的尺寸，這種加工變得很困難。此外，如果透鏡表面的曲率增大，沿光軸從透鏡表面頂點(diǎn)到透鏡外緣的下陷(深度)增大，使得金屬模加工變困難。為此，作為單個(gè)透鏡構(gòu)成數(shù)值孔徑NA不小于0.75的物鏡仍然是困難的。
近年來(lái)，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)值孔徑NA不小于0.75的物鏡的一種技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始采用雙組物鏡。采用這種雙組物鏡，物鏡由多個(gè)透鏡構(gòu)成，減小每個(gè)透鏡的折射率。這便有可能增大制造數(shù)值孔徑NA不小于0.75的物鏡的非球面透鏡表面的曲率半徑。
然而，采用雙組物鏡，具有較大的數(shù)值孔徑NA，要求極高的精度作為在將多個(gè)透鏡組裝成透鏡組時(shí)的相對(duì)透鏡位置精確度。例如，偏心率和透鏡之間的間距要求在微米量級(jí)精確度，而透鏡傾斜要求分量級(jí)精確度。通過(guò)作三維位置調(diào)節(jié)，組裝透鏡足以能夠滿足這一精度要求。可是，這一三維位置調(diào)節(jié)需要昂貴的夾具和先進(jìn)的位置調(diào)節(jié)技術(shù)，因此本身不宜批量生產(chǎn)過(guò)程。
作為對(duì)將它們組裝成單個(gè)透鏡單元的透鏡定位的手段，可能要正視將各個(gè)透鏡組裝在透鏡夾中，其參考部分已經(jīng)高精度地形成，具有透鏡安裝在其上的參考表面。
在透鏡夾中形成的參考部分設(shè)定為能夠針對(duì)透鏡偏移、傾斜和透鏡-透鏡間隔對(duì)各個(gè)透鏡進(jìn)行定位的形狀。透鏡偏移、傾斜和間隔以下稱為三要素。通過(guò)針對(duì)這三要素高精度地形成參考部分，能夠高精度地組裝物鏡，無(wú)需對(duì)各透鏡的位置調(diào)節(jié)。即通過(guò)使透鏡夾的形狀設(shè)計(jì)充分優(yōu)化，能夠高精度地組裝物鏡。
下面將說(shuō)明透鏡夾的形狀，包括假定的制造方法。

圖15和16示出物鏡裝置201的結(jié)構(gòu)，它包括被組裝到透鏡夾204中的雙組物鏡的第一透鏡202和第二透鏡203。
第一透鏡202是從光源(圖中未示出)輻射的激光落在其上的透鏡。第一透鏡202具有其面向第二透鏡203的中部，以下稱為輻射表面，作為非球面透鏡表面202a形成在垂直于光軸形成的平面部分的外緣上。另一方面，從光源輻射的光落在其上的表面，它為第一透鏡202的相對(duì)表面，具有形成為非球面表面202b的中部。在透鏡表面202b的外緣上形成垂直于光軸的平面部分。上述的相對(duì)表面以下稱為入射表面。
第二透鏡203是與數(shù)字光盤(pán)(如相位變化光盤(pán)或磁光盤(pán))相對(duì)的雙組物鏡組的一個(gè)透鏡。第二透鏡203的面向光盤(pán)(圖中未示出)的表面，以下稱為面對(duì)表面，形成為平面形狀，而面向第一透鏡202的表面的中部為相對(duì)表面，以下稱為入射表面，形成為非球面表面203b。在透鏡表面203b的外緣上形成垂直于光軸的平面部分。
從光源輻射的光落在其上的物鏡裝置210的一側(cè)稱為物點(diǎn)一側(cè)，而物鏡裝置201的沿光盤(pán)陣列方向放置的一側(cè)，即從光源輻射的光由物鏡裝置201形成象點(diǎn)的一側(cè)，稱為象點(diǎn)一側(cè)。因此，采用第一和第二透鏡202、203，在目標(biāo)一側(cè)形成非球面透鏡表面。
透鏡夾204基本上形成為圓環(huán)形狀。在物點(diǎn)的內(nèi)周一側(cè)上形成攜載第一透鏡202的第一安裝部分204a，而在象點(diǎn)一側(cè)的內(nèi)周上，形成攜載第二透鏡203的第二安裝部分204b。
第一安裝部分204a形成為階梯形，物點(diǎn)一側(cè)孔徑的內(nèi)緣為一階，從面向物點(diǎn)一側(cè)形成的第一軸向參考表面204a1以及從以光軸為軸的圓柱形徑向參考表面204a2起為一階。
第二安裝部分204b形成為階梯形，從面向物點(diǎn)一側(cè)形成的第二軸向參考表面204b1以及從以光軸為軸的圓柱形徑向參考表面204b2起，在象點(diǎn)一側(cè)孔徑內(nèi)緣有一階。這個(gè)透鏡夾204例如是由合成樹(shù)脂注模制備的。
在上述的透鏡夾204中，第一安裝部分204a的第一軸向參考表面204a1和第二安裝部分204b的第二軸向參考表面204b1起確定第一與第二透鏡202、203沿光軸的間隔的參考表面的作用。另一方面，第一軸向參考表面204a1和第二軸向參考表面204b1還起控制第一和第二透鏡202、203傾斜的參考表面的作用?？梢哉f(shuō)，第一軸向參考表面204a1的取向和第二軸向參考表面204b的取向沿光軸為180°。第一安裝部分204a的徑向參考表面204a2和第二安裝部分204b的徑向參考表面204b2起確定第一和第二透鏡202、203沿透鏡半徑位置的參考表面的作用。
在這一透鏡夾204上，第一透鏡202通過(guò)第一安裝部分204a上的外緣202c安裝。第二透鏡203通過(guò)第二安裝部分204b上的外緣203c安裝。
這一透鏡夾204是通過(guò)模具注模產(chǎn)生的，例如利用圖17所述的陽(yáng)模(以下稱為第一金屬模)和陰模302(以下稱為第二金屬模)制造的。當(dāng)金屬模301、302按照?qǐng)D17所示組裝時(shí)，將產(chǎn)生透鏡夾204的注模材料204a注入到第一金屬模301與第二金屬模302之間的腔體中，鑄造出透鏡夾204。
在制造透鏡夾的這一金屬模中，第一金屬模301設(shè)置有形成第一安裝部分204a的注模部分301a(以下稱為第一安裝部分注模部分301a)，而第二金屬模302設(shè)置有形成第二安裝部分204b的注模部分302a(以下稱為第二安裝部分注模部分302a)。
第一金屬模301由底座301b和設(shè)置在這一底座301b上的凸塊301c構(gòu)成，通常形成基本上凸起形狀，如圖17和18所示。
底座301b基本上形成為平板形狀。這一底座301b在主表面301b1的中部在向著第二金屬模302的方向上設(shè)置有凸塊301c。向著第二金屬模302的這一方向是指向著雙物鏡組201的象點(diǎn)的方向，以下稱為象點(diǎn)一側(cè)方向。底座301b的主表面301b1的外緣附近是向第二金屬模302鄰接表面302b21擠壓的鄰接表面301b2。
凸塊301c形成階梯301d、301e、301f，在向著象點(diǎn)一側(cè)的方向它們的直徑逐步變小，如圖19所示。在這個(gè)凸塊301c中，作為凸塊301c遠(yuǎn)端的階梯301f的主表面301f1起向第二金屬模302主表面302c1擠壓的第二金屬模302表面的作用。在這個(gè)第一金屬模301中，第一注模部分301a由面向階梯301d外緣的象點(diǎn)一側(cè)的表面301a1和階梯301d的外緣表面301a2組成。
第二金屬模302由底座302b和在主表面302b11上中部筆直設(shè)立的凸塊302c構(gòu)成。底座302b由基本為平板形的底部302b1和在第一金屬模301的方向(即向著雙物鏡組201的物點(diǎn)的方向，以下稱為物點(diǎn)一側(cè)方向)上在主表面302b外緣筆直設(shè)立的側(cè)壁部分302b2構(gòu)成。
在第二金屬模302中，側(cè)壁部分302b2是位于第一金屬模301凸塊301c外緣上的部分，具有作為向第一金屬模301鄰接表面301b2擠壓的鄰接表面302b21的端面。
凸塊302c的主表面302c1是相對(duì)第一金屬模301的主表面301f1的鄰接表面。
如此構(gòu)成的金屬模按照?qǐng)D17所示進(jìn)行組裝，如圖18所示注入注模材料204a，通過(guò)模具注模鑄造出透鏡夾204。
采用如此組裝在一起的金屬模301、302，注入注模材料204a，產(chǎn)生透鏡夾204，由此而形成透鏡夾204，具有對(duì)透鏡203、203定位的參考表面，使得這些透鏡可以組裝成雙物鏡組，而不增加成本或時(shí)間。
在組裝多個(gè)透鏡中，要求上述三個(gè)要素，即偏移、傾斜和間隔具有一定的精度。即，透鏡夾204的形狀需要達(dá)到這一精度。
然而，在上述的透鏡夾制造方法中，第一安裝部分204a或?qū)Φ谝煌哥R202的定位是通過(guò)第一金屬模301形成的，而第二安裝部分204b或?qū)Φ诙哥R203的定位是通過(guò)第二金屬模302形成的，所以，如果在第二金屬模302相對(duì)于第一金屬模301未能正確定位的狀態(tài)中注入注模材料204a，會(huì)產(chǎn)生上述三個(gè)要素的偏差。
例如，如果在第二金屬模302的定位偏離預(yù)定位置的狀態(tài)中注入注模材料204a，如圖20所示，對(duì)于組裝在注模透鏡夾204中的第一透鏡202與第二透鏡203之間的偏移、傾斜或間隔，直接產(chǎn)生偏差。
具體地說(shuō)，第二金屬模302如果相對(duì)于第一金屬模301偏移，如圖20所示，就會(huì)產(chǎn)生偏心率的偏移X，這是由第二金屬模302的中心軸02相對(duì)于第一金屬模301的中心軸01的偏移造成的。另一方面，產(chǎn)生傾斜的偏移θ和偏移Z，前者是由第二金屬模302中心軸02相對(duì)于第一金屬模301的中心軸01的傾斜造成的，后者是由第二金屬模302與第一金屬模301的間隔造成的。這些偏差代表用于模制第一安裝部分204a的第一金屬模301上第一注模部分301a與用于模制第二安裝部分204b的第二金屬模302上第二注模部分302a之間的偏差量。如果第一和第二透鏡202、203被組裝在這種狀態(tài)中模制的透鏡夾204中，即第二金屬模302相對(duì)于第一金屬模301具有這種偏差，對(duì)于三個(gè)要素，如圖21所示，偏心率偏移X、傾斜偏移Y和間隔偏移Z增加了可歸于金屬模301、302形狀的誤差，即金屬模產(chǎn)生誤差。
可以估計(jì)，金屬模產(chǎn)生的誤差對(duì)于偏心率和間隔約為3微米，對(duì)于傾斜約為0.02°，所以，如果第一金屬模301與第二金屬模302偏移，第一與第二透鏡202、203之間產(chǎn)生的誤差量對(duì)應(yīng)于金屬模產(chǎn)生誤差加上金屬模301、302之間的偏差量。由于在模具注模中金屬模之間的偏心率和間隔估計(jì)約為10微米，而傾斜約為0.067°，這些偏移彼此累加，以致于偏心率和間隔約為13微米，對(duì)于傾斜約為0.087°，在上述的透鏡夾制造方法中，其中攜載第一透鏡202的第一安裝部分204a和攜載第二透鏡203的第二安裝部分204b是利用分別的金屬模產(chǎn)生的，如果在組裝第一和第二金屬模301、302時(shí)產(chǎn)生偏移，那么，這一偏移本身會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樵诎惭b第一和第二透鏡202、203中可用作參考的參考表面的偏移。結(jié)果是組裝在位置上的第一與第二透鏡202、203之間的相對(duì)位置偏離所需的相對(duì)位置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種透鏡夾、制造透鏡夾的方法、產(chǎn)生透鏡夾的金屬模以及利用透鏡夾構(gòu)成的物鏡裝置，其中可以高精度地將多個(gè)透鏡固定，無(wú)需調(diào)節(jié)，其中，能夠高精度地確定相對(duì)透鏡位置。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾，所述多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，多個(gè)透鏡構(gòu)成物鏡裝置。多個(gè)參考表面分別攜載物點(diǎn)一側(cè)透鏡，控制透鏡沿光軸位置和傾斜。物點(diǎn)一側(cè)參考表面控制透鏡沿光軸的位置和傾斜。
在這一透鏡夾中，參考表面是通過(guò)從相同方向加工形成的。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種利用包含至少一個(gè)陰模和一個(gè)陽(yáng)模的金屬模，通過(guò)注模手段制造攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾的方法，所述多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，物點(diǎn)一側(cè)透鏡構(gòu)成物鏡裝置。在物點(diǎn)一側(cè)陽(yáng)?；蜿幠Ｖ簧闲纬蓞⒖疾糠中纬刹糠郑鼈儤?gòu)成分別攜載物點(diǎn)一側(cè)多個(gè)透鏡的物點(diǎn)一側(cè)透鏡夾的多個(gè)參考部分。
在透鏡夾的這一制造方法中，透鏡夾的參考部分是通過(guò)設(shè)置在陽(yáng)?；蜿幠Ｉ系膮⒖疾糠肿⒛２糠中纬傻?。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種制造透鏡夾的具有至少一個(gè)陰模和一個(gè)陽(yáng)模的金屬模，物點(diǎn)一側(cè)金屬模用于制造攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾，多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，物點(diǎn)一側(cè)透鏡構(gòu)成物鏡裝置。在陰模和陽(yáng)模中一個(gè)上形成參考部分注模部分，用于形成分別安裝物點(diǎn)一側(cè)透鏡的透鏡夾的多個(gè)參考部分。
在制造透鏡夾的金屬模中，透鏡夾的參考部分是通過(guò)設(shè)置在陽(yáng)模或陰模上的參考部分注模部分形成的。
在再一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的物鏡裝置，物點(diǎn)一側(cè)透鏡構(gòu)成物鏡裝置。物點(diǎn)一側(cè)物鏡裝置包括由第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的物鏡和支承物點(diǎn)一側(cè)物鏡的透鏡夾。第一和第二透鏡中至少一個(gè)表面具有形成為透鏡表面的中部，物點(diǎn)一側(cè)至少一個(gè)表面的外緣附近表現(xiàn)為垂直于光軸的平面。物點(diǎn)一側(cè)透鏡夾具有安裝物點(diǎn)一側(cè)第一和第二透鏡的第一參考表面和第二參考表面，分別控制透鏡的傾斜和沿光軸的位置。物點(diǎn)一側(cè)參考表面定向?yàn)檠毓廨S的一個(gè)方向。物點(diǎn)一側(cè)第一透鏡的平面部分與支承物點(diǎn)一側(cè)第一透鏡的第一參考表面共面，物點(diǎn)一側(cè)第二透鏡的平面部分與支承物點(diǎn)一側(cè)第二透鏡的第二參考表面共面。
采用本發(fā)明的透鏡夾，其中在沿光軸方向的一個(gè)方向上設(shè)置用于安裝多個(gè)透鏡的多個(gè)參考表面，控制各個(gè)透鏡的傾斜和沿光軸的位置，參考表面可以通過(guò)從相同方向的加工而形成。
通過(guò)這一透鏡夾，能夠以無(wú)需調(diào)節(jié)的方式高精度地對(duì)多個(gè)透鏡進(jìn)行定位并固定，使得各個(gè)透鏡之間能夠高精度定位。
在根據(jù)本發(fā)明的透鏡夾制造方法中，其中，采用攜載適合于形成透鏡夾多個(gè)參考部分的參考部分注模部分的金屬模，在安裝多個(gè)透鏡的陽(yáng)模和陰模之一中，通過(guò)形成在陽(yáng)模和陰模之一上的參考部分注模部分，能夠形成透鏡夾的參考部分。
采用透鏡夾制造方法，能夠以無(wú)需調(diào)節(jié)方式高精度地對(duì)多個(gè)透鏡進(jìn)行定位，從而能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡之間定位的高精度。
在根據(jù)本發(fā)明的制造透鏡夾的金屬模中，其中在安裝多個(gè)透鏡的陽(yáng)?；蜿幠Ｉ显O(shè)置有參考部分注模部分，用于形成透鏡夾的多個(gè)參考部分，透鏡夾的參考部分可以通過(guò)陽(yáng)模中或陰模中形成的參考部分注模部分來(lái)形成。
采用制造透鏡夾的金屬模，有可能制造能夠以無(wú)需調(diào)節(jié)方式高精度地對(duì)多個(gè)透鏡定位的透鏡夾，從而能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡之間定位的高精度。
在本發(fā)明的物鏡裝置上，具有上述的透鏡夾，構(gòu)成物鏡的多個(gè)透鏡以無(wú)需調(diào)節(jié)的方式高精度地固定在其位置中。
圖1是表明物鏡裝置的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖，其中兩個(gè)物鏡組由根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的透鏡夾夾持。
圖2是表明在生產(chǎn)透鏡夾中使用的金屬模和第二金屬模的縱向截面圖。
圖3是表明生產(chǎn)透鏡夾的金屬模的縱向截面圖，其中充有模制透鏡夾的材料。
圖4是表明制造透鏡夾的金屬模的縱向截面圖，其中第二金屬模偏離第一金屬模。
圖5是表明物鏡裝置的縱向截面圖，該物鏡裝置具有按照第二金屬模偏離第一金屬模形成的透鏡夾。
圖6是表明物鏡裝置的縱向截面圖，其中兩組物鏡由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的透鏡夾夾持。
圖7是表明狀態(tài)的縱向截面圖，其中控制沿光軸位置和第二透鏡傾角的夾具安裝在按照第二實(shí)施例的透鏡夾上。
圖8是表明透鏡夾的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是表明狀態(tài)的縱向截面圖，其中控制沿光軸位置和第二透鏡傾角的卡具安裝在按照第二實(shí)施例的透鏡夾上。
圖10是表明制造透鏡夾的金屬模的狀態(tài)和將注模材料注入制造透鏡夾的金屬模中的狀態(tài)的縱向截面圖，金屬模具有用于第二實(shí)施例的透鏡夾的第一金屬和第二金屬模。
圖11是表明雙透鏡組的球差、象散象差和畸變象差圖。
圖12是表明雙透鏡組的橫向象差圖。
圖13是表明光頭的示意圖。
圖14是表明記錄和/或再現(xiàn)裝置的方框圖。
圖15是一縱向截面圖，表明由傳統(tǒng)透鏡夾夾持的雙物鏡組的物鏡裝置的結(jié)構(gòu)。
圖16是表明物鏡裝置的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖，其中由傳統(tǒng)透鏡夾夾持兩組物鏡。
圖17是表明制造透鏡夾的金屬模的縱向截面圖，該金屬模具有制造傳統(tǒng)透鏡夾所用的第一和第二金屬模。
圖18是一縱向截面圖，表明透鏡夾的金屬模充有模制傳統(tǒng)透鏡夾的材料。
圖19是一平面圖，表明模制傳統(tǒng)透鏡夾的金屬模的第一金屬模。
圖20是一平面圖，表明第二金屬模偏離第一金屬模的傳統(tǒng)透鏡夾。
圖21是表明雙物鏡組的縱向截面圖，該雙物鏡組具有按照第二金屬模偏離第一金屬模而產(chǎn)生的傳統(tǒng)透鏡夾。
參考附圖將詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例。第一實(shí)施例是指在記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體上的信息中使用的攜載雙物鏡組的透鏡夾。信息記錄媒體是只讀光盤(pán)、相位變化光盤(pán)、磁光盤(pán)或光卡。在下文中，信息記錄媒體簡(jiǎn)單稱為盤(pán)。
正如圖1所示，構(gòu)成雙透鏡組的第一透鏡2和第二透鏡3安裝在透鏡夾4上。由透鏡夾4如此組裝的透鏡2、3被安排在光軸上，以構(gòu)成一個(gè)物鏡。由透鏡2、3構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)代表物點(diǎn)位于無(wú)限遠(yuǎn)位置的所謂無(wú)限系統(tǒng)。雙透鏡組具有不小于0.75的數(shù)值孔徑NA。由透鏡夾4和組裝到透鏡夾4中的透鏡2、3組成的結(jié)構(gòu)在下文中稱為物鏡裝置1。
第一透鏡2是從光源(圖中未示出)輻射的激光落在其上的透鏡。第一透鏡2的面向第二透鏡3的中間部分表面(以下稱為輻射表面)形成為非球面透鏡表面2a。透鏡表面2a的外緣用垂直于光軸的平面部分形成。第一透鏡2的與從光源輻射的光落在其上的相對(duì)一側(cè)表面(以下稱為入射表面)具有形成為非球面透鏡表面2b的其中間部分。在透鏡表面2b的邊框外側(cè)形成垂直于光軸的平面截面。
透鏡3是物鏡裝置1中面向光盤(pán)的透鏡。這個(gè)第二透鏡3的面向光盤(pán)的表面3a(圖中未示出)是平面，而第二透鏡3的面向第一透鏡2的相對(duì)表面具有形成為非球面透鏡表面3b的中間部分，透鏡表面3b的外緣由垂直于光軸的平面部分3d形成。表面3a以下稱為迎面表面，而相對(duì)表面以下稱為入射表面。這一第二透鏡3的外徑d2小于第一透鏡2的外徑d1(d1＞d2)。
在以下的說(shuō)明中，物鏡裝置1的來(lái)自光源的出射光落在其上的一側(cè)稱為物點(diǎn)一側(cè)面，物鏡裝置1的面向光盤(pán)的一側(cè)，即物鏡裝置1的由光源輻射的光在其上形成圖象的一側(cè)稱為象點(diǎn)。因此，第一和第二透鏡2、3都形成在具有非球面透鏡表面的物點(diǎn)一側(cè)。
第一和第二透鏡2、3都可以與結(jié)合相關(guān)技術(shù)所說(shuō)明的第一和第二透鏡2、3一樣。即，根據(jù)本發(fā)明的透鏡夾4可以通過(guò)統(tǒng)一透鏡2、3形成，構(gòu)成物鏡裝置1，無(wú)需對(duì)透鏡形狀進(jìn)行加工。
透鏡夾4為圓環(huán)形狀，由分別面向目標(biāo)的內(nèi)側(cè)上和象點(diǎn)一側(cè)上的第一透鏡2的安裝部分4a和第二透鏡3的安裝部分4b形成。透鏡夾4還由控制透鏡2、3的位置和沿光軸方向傾角的光軸方向參考表面4a1、4b1形成，使得這些參考表面以一種方向即光軸方向定向。透鏡2、3安裝在光軸方向的參考表面4a1、4b1上。同時(shí)，透鏡夾4由熱固化樹(shù)脂材料形成。
第一透鏡2的安裝部分4a，以下稱為第一安裝部分，在物點(diǎn)一側(cè)孔徑的內(nèi)緣上形成為階梯形，以及形成的光軸方向的參考表面4a1面向目標(biāo)，徑向的圓柱形參考表面4a2以光軸作為其軸。徑向的參考表面4a2具有略小于第一透鏡2外徑d1的直徑。
第二透鏡3的安裝部分4b，以下稱為第二安裝部分，形成在從物點(diǎn)一側(cè)孔徑的內(nèi)周表面沿第二透鏡3的半徑延伸的凸塊4d的物點(diǎn)一側(cè)上，形成的光軸方向的第二參考表面4b1面向目標(biāo)，徑向方向的圓柱形參考表面4b2以光軸作為其軸。徑向的參考表面4b2具有略小于第二透鏡3外徑d2的直徑。
在按照如上所述安排的透鏡夾4中，第一安裝部分4a的光軸方向的第一參考表面4a1和第二安裝部分4b的光軸方向的第二參考表面4b1定向?yàn)橄蛑稂c(diǎn)一側(cè)，在確定第一與第二透鏡2、3沿光軸方向的間隔中起參考表面的作用。光軸方向的第一參考表面4a1和光軸方向的第二參考表面4b1還起控制透鏡2、3傾斜的參考表面的作用。光軸方向第一參考表面4a1和光軸方向第二參考表面4b1沿光軸的方向是相同的，與上述透鏡夾204截然不同，其中這兩個(gè)方向彼此相差180°。另一方面，第一安裝部分4a的徑向參考表面4a2和第二安裝部分4b的徑向參考表面4b2在確定第一和第二透鏡2、3的徑向位置中起參考表面作用。
第一安裝部分4a具有大于第二安裝部分4b的直徑，即第一安裝部分4a和第二安裝部分4b形成在透鏡夾4的內(nèi)周一側(cè)上，面向外，即向著目標(biāo)。
在按照如上構(gòu)造的透鏡夾4上，第一透鏡2的外緣2c安裝在第一安裝部分4a上，第二透鏡3的外緣3c安裝在第二安裝部分4b上。
第一和第二透鏡2、3通過(guò)壓入配合安裝在透鏡夾4上，因?yàn)檫m合于作第一透鏡2安裝部分的第一安裝部分4a的徑向參考表面4a2的直徑略小于第一透鏡2的外徑d1，第二透鏡3的第二安裝部分4b的徑向參考表面4b2的直徑略小于第二透鏡3的外徑，而透鏡夾4由樹(shù)脂材料形成。
如果物鏡裝置1是通過(guò)將透鏡2、3壓配透鏡夾4上組裝成的，那么可以將透鏡2、3設(shè)計(jì)為考慮了壓配引起的變形的透鏡。在將透鏡2、3壓配到透鏡夾4上后，可以利用例如紫外光固化樹(shù)脂將透鏡2、3固定到透鏡夾4上。
現(xiàn)在說(shuō)明透鏡夾4的制造方法。透鏡夾4是利用圖2所示的陽(yáng)模51(第一金屬模)和陰模52(第二金屬模)制造的。當(dāng)模51、52按照?qǐng)D3所示組裝時(shí)，將產(chǎn)生透鏡夾4的注模材料(熱固化樹(shù)脂材料)充入到第一金屬模51與第二金屬模52之間的腔體中，模制出透鏡夾4。
用于產(chǎn)生透鏡夾4的金屬模的第一金屬模51設(shè)置有使整個(gè)透鏡安裝部分變穩(wěn)固的注模部分。即在第一金屬模51上設(shè)置了形成第一安裝部分4a的注模部分(第一安裝部分注模部分)51i和形成第一安裝部分4a的注模部分(第二安裝部分注模部分)51j。
第一金屬模51由底座51b和設(shè)置在該底座51b上的凸塊51c制成，整體上基本為凸起形狀。
底座51b基本上為平板結(jié)構(gòu)。底座51b在第二金屬模52的方向下，即在向著物鏡裝置1圖象的方向，以下稱為象點(diǎn)一側(cè)方向在主表面51b1中部有凸塊51c。底座51b的主表面51b1的外緣附近起相對(duì)第二金屬模52的鄰接表面52c1擠壓的鄰接表面51b2的作用。
凸塊51c由向象點(diǎn)一側(cè)直徑逐步減小的階梯51d、51e、51f和51g制成。在凸塊51c中，階梯51g在遠(yuǎn)端處的主表面52g1起相對(duì)第二金屬模52的主表面52b1的鄰接表面的作用，正如接下來(lái)說(shuō)明的。
在這個(gè)第一金屬模51中，第一安裝部分注模部分51i由面向階梯51d外周的象點(diǎn)一側(cè)的表面51d1和階梯51d的外周表面51d2構(gòu)成，而第二安裝部分注模部分51j由面向階梯51f外周的象點(diǎn)一側(cè)的表面51f1和階梯51f的外周表面51f2構(gòu)成。
第二金屬模52由基本為平板形式的底部52b和位于底部52b外周表面上并在第一金屬模51定位的方向，即向著物鏡裝置1的物點(diǎn)一側(cè)的方向(以下稱為物點(diǎn)一側(cè)方向)上在主表面52b1外緣上筆直設(shè)定的側(cè)壁部分52c構(gòu)成。第二金屬模52整體上為基本凹陷的結(jié)構(gòu)。
底部52b主表面52b1的中心附近是向第一金屬模51階梯51g主表面51g擠壓的鄰接表面。側(cè)壁部分52c是位于第一金屬模51凸塊51c外緣下的一部分第二金屬塊52，端面52c1是向第一金屬模51鄰接表面51b2擠壓的鄰接表面。
采用如圖2所示組裝在一起的金屬模51、52，將注模材料4a充入到金屬模51、52的間隙中，如圖3所示，通過(guò)注模產(chǎn)生透鏡夾4。
第一安裝部分4a是通過(guò)形成在第一金屬模51上的第一安裝部分注模部分51i形成的，而第二安裝部分4b是通過(guò)第二安裝部分注模部分51j形成的。具體地說(shuō)，透鏡夾4是從第一金屬模51和第二金屬模52注模產(chǎn)生的，而第一安裝部分4a和第二安裝部分4b是通過(guò)一個(gè)金屬模，即通過(guò)第一金屬模51形成的。不同的表述，第二金屬模52僅作為模制透鏡夾4橫向外側(cè)的金屬模。
現(xiàn)在假設(shè)，在透鏡夾4的制造過(guò)程中，在第一與第二透鏡52、53之間產(chǎn)生偏心率、傾斜和間隔偏移時(shí)注入注模材料4，以模制透鏡夾4。具體地說(shuō)，假設(shè)第二金屬模52相對(duì)于第一金屬模51偏移，如圖4所示。
具體地說(shuō)，第二金屬模52如果相對(duì)于第一金屬模51偏移，如圖4所示，就會(huì)產(chǎn)生偏心率的偏移X，這是由第二金屬模52的中心軸02相對(duì)于第一金屬模51的中心軸物鏡裝置1的偏移造成的。另一方面，會(huì)發(fā)生傾斜的偏移θ以及偏移Z，前者是由第二金屬模52中心軸02相對(duì)于第一金屬模51的中心軸物鏡裝置1的傾斜造成的，后者是由第二金屬模52與第一金屬模51的間隔造成的。
然而，如果第二金屬模52相對(duì)于第一金屬模51偏移，以致于對(duì)于偏心率、傾斜和間隔，產(chǎn)生偏移X、θ和Z，第一和第二安裝部分注模部分51i、51j不受這些偏差影響，因?yàn)榈谝话惭b部分注模部分51i和第二安裝部分注模部分51j形成在第一金屬模51上。因此，第一安裝部分4a和第二安裝部分4b形成在透鏡夾4上，不受第一和第二金屬模51、52的位置偏移的影響。
以上是對(duì)第一實(shí)施例的透鏡夾4、透鏡夾4的制造方法、制造透鏡夾4的金屬模和物鏡裝置的說(shuō)明。
下面將說(shuō)明第二實(shí)施例的透鏡夾4。第一實(shí)施例的透鏡夾4包括在第二透鏡3面向光盤(pán)的相對(duì)表面3a外緣上的凸塊4d?，F(xiàn)在說(shuō)明，第二實(shí)施例的透鏡夾4能夠夾持第二透鏡3，不用在第二透鏡3的相對(duì)表面3a上安排構(gòu)成部分的任何部分。
透鏡夾4接著形成為環(huán)形。在透鏡夾4的內(nèi)周表面上，形成有第一和第二透鏡2、3的安裝部分14a、14b。
第一安裝部分14a的形狀與上述透鏡夾4的形狀基本相同。即，第一安裝部分14a形成為一個(gè)階梯，物點(diǎn)一側(cè)孔徑的內(nèi)緣有一階，從沿光軸第一參考表面14a1(面向第一透鏡2的物點(diǎn)一側(cè))以及以光軸為軸的徑向圓柱形參考表面14a2起為形成一階。
另一方面，第二安裝部分14b設(shè)置在象點(diǎn)一側(cè)孔徑上，包括以光軸為軸的徑向圓柱形參考表面14a2。第二安裝部分14b不設(shè)置在第二透鏡3光軸方向上控制位置和傾斜的功能。因此，對(duì)于沿光軸方向的位置和傾斜，透鏡夾14需要控制第二透鏡3的手段。
參考圖7說(shuō)明控制第二透鏡3的沿光軸位置和傾斜的手段。在圖7中，第二透鏡3的定位沿光軸以及對(duì)于第二透鏡3與透鏡夾14中基本為環(huán)形的平板夾具70的傾斜。即設(shè)置的夾具70具有控制第二透鏡3沿光軸的位置以及傾斜的功能，類似于透鏡夾4的凸塊4d。這個(gè)夾具70安排在相對(duì)于第二透鏡3的物點(diǎn)一側(cè)，通過(guò)夾具70的象點(diǎn)一側(cè)參考表面70a，使第二透鏡3的平表面部分3d和形成在透鏡夾14內(nèi)周表面上的安裝表面14c彼此齊平，控制第二透鏡3的光軸位置和傾斜的方向。即在沿光軸的方向上使參考表面沿光軸的方向改變180°，控制第二透鏡3沿光軸的位置和傾斜。
具體地說(shuō)，在第一和第二透鏡2、3未安裝到透鏡夾14上的狀態(tài)中，通過(guò)透鏡夾14的安裝第一透鏡2的開(kāi)孔將夾具70插入內(nèi)側(cè)把夾具70安裝在透鏡夾14上。透鏡夾14的內(nèi)表面形成有面向物點(diǎn)一側(cè)的安裝表面14c。夾具70安裝在這個(gè)安裝表面14c上。
通過(guò)將夾具70安裝在透鏡夾14上，在透鏡向著光軸的徑向上使夾具70的參考表面70a凸起到與第二透鏡3的平面部分3d鄰接，起指向象點(diǎn)一側(cè)的參考表面的作用。
即，第一透鏡2安裝在透鏡夾14上，而第二透鏡3安裝在第二透鏡3的參考表面70a上。在將第二透鏡3安裝到透鏡夾14中時(shí)，第二透鏡3的入射表面3b的平面部分3d與參考表面70a鄰接。這使第二透鏡3定位，因?yàn)檠毓廨S的位置和傾斜控制它。因此，實(shí)際上，在與沿第一安裝部分14a光軸14a1的第一參考表面相同的方向上形成在透鏡夾14上的安裝部分14c具有類似于透鏡夾4光軸方向4b1的第二參考表面的功能，用作光軸方向的第二參考表面，它控制第二透鏡3的光軸位置和傾斜。
夾具70可以這樣構(gòu)造，即包括至少在三個(gè)位置上支承透鏡的凸塊的每個(gè)頂點(diǎn)的虛表面表現(xiàn)為參考表面70a。具體地，夾具70的參考表面70a構(gòu)造成在其內(nèi)周表面上的凸形凸塊70a1、70a2、70a3。這通過(guò)由包含凸塊70a1、70a2、70a3的虛平面組成的參考表面，控制并設(shè)定透鏡3的光軸位置和傾斜。
從透鏡夾14安裝第二透鏡3后可以卸下夾具70。另一方法，夾具70可以保持附著于透鏡夾14。如果夾具70適合于從透鏡夾14上卸下，那么，利用粘合劑可以將第二透鏡3固定于透鏡夾14上，接著拆下夾具70。
在將第二透鏡3裝載到透鏡夾14上后通過(guò)使夾具為可拆卸的，可以減輕整個(gè)物鏡裝置1的重量，改善了驅(qū)動(dòng)物鏡裝置1的傳動(dòng)器的性能。
也可以利用具有對(duì)應(yīng)于夾具70主表面的端面形狀的圓柱夾具71替代上述的夾具70對(duì)第二透鏡3定位。即，通過(guò)附著一圓柱形夾具71，如圖9所示，可以使第二透鏡3相對(duì)于光軸方向和傾斜定位。即，采用具有控制第二透鏡3沿光軸位置功能的夾具71，它被安排在相對(duì)于第二透鏡3的物點(diǎn)一側(cè)上。通過(guò)參考表面71a作為象點(diǎn)一側(cè)端面(參考表面71a)，使第二透鏡3的平面部分3d與向著物點(diǎn)一側(cè)形成在透鏡夾14內(nèi)周表面上的安裝表面14c彼此齊平，以控制第二透鏡3的沿光軸位置和傾斜。即，通過(guò)使參考表面沿光軸方向的方向反轉(zhuǎn)180°，控制第二透鏡的沿光軸位置和傾斜。
具體地，在將夾具71裝載在透鏡夾14上中，通過(guò)透鏡夾14的安裝第一透鏡2的開(kāi)孔，將夾具71插入到內(nèi)側(cè)，因?yàn)榈谝缓偷诙哥R2、3不附著于透鏡夾14，將夾具71裝載在透鏡夾14內(nèi)周表面上的位置中。透鏡夾14的內(nèi)周表面形成有面向物點(diǎn)一側(cè)的安裝表面14a。裝載夾具71，作為夾具71端面的參考表面71a與安裝表面14c鄰接。
通過(guò)以這種方式將夾具71裝載在透鏡夾14上，夾具71的參考表面71a沿透鏡半徑向光軸凸起，與第二透鏡3的平面部分3d鄰接，由此參考表面71a構(gòu)成指向象點(diǎn)一側(cè)的參考表面。
即，在將第一透鏡2安裝在透鏡夾14上之前，以相對(duì)于夾具71作為參考的參考表面71a將第二透鏡安裝在透鏡夾14上。在將第二透鏡3安裝在透鏡夾14中，第二透鏡3入射表面3b的平面部分3d與參考表面71a鄰接。由于參考表面71a具有類似于沿光軸第一參考表面14a1的定位功能，對(duì)第二透鏡3定位，因?yàn)獒槍?duì)沿光軸位置和傾斜對(duì)其進(jìn)行控制。因此，實(shí)際上，以與第一安裝部分14a沿光軸第一參考表面14a1相同的方向形成在透鏡夾14上的安裝表面14c具有類似于光軸方向第二參考表面4b2的功能，按照控制第二透鏡3沿光軸位置和傾斜的沿光軸方向第二參考表面工作。
夾具71的端面可以這樣構(gòu)造，即包括至少在三個(gè)位置上攜載透鏡的凸塊頂點(diǎn)的虛表面表現(xiàn)為參考表面71a，與上述夾具70中的情況一樣。具體地，夾具71的參考表面71a安排為在夾具71內(nèi)周表面上的三點(diǎn)式凸形凸塊。通過(guò)由包括凸塊的虛平面構(gòu)成的參考表面控制光軸方向位置和傾斜，對(duì)第二透鏡3定位。
將第二透鏡3定位在透鏡夾14上以及利用粘合劑使第二透鏡3相對(duì)于透鏡夾14固定后，從透鏡夾14上卸下夾具71。因?yàn)閵A具71不保持附著于透鏡夾14，與夾具70截然不同，可以減輕整個(gè)物鏡裝置1的重量，提高驅(qū)動(dòng)物鏡裝置1的傳動(dòng)器的性能。
在上述的透鏡夾4的情況中，也可以將第二透鏡3的參考表面安排成三點(diǎn)式凸形。在這種情況中，透鏡夾4中的凸塊4d可以設(shè)計(jì)為上述的三點(diǎn)凸形。
圖10示出產(chǎn)生透鏡夾的的金屬模，具有用于制造參考圖6所述透鏡夾14的第一金屬模61和第二金屬模62。這個(gè)第一金屬模61的形狀與第一金屬模51基本相同，而第二金屬模62的形狀與第二金屬模52基本相同。
第一金屬模61由底座61b和設(shè)置在底座61b上的凸塊61c構(gòu)成，整體上基本是為凸形。底座61b基本上為平板形。在底座61b的主表面61b1的中部形成有凸塊61c。底座61b主表面61b1的外周附近是向第二金屬模62鄰接表面62c1擠壓的鄰接表面61b2，正如下文說(shuō)明的。
凸塊61c形成為階梯61d、61e、61f，向象點(diǎn)一側(cè)直徑逐步縮小。在凸塊61c中，作為凸塊61c遠(yuǎn)端的階梯61f主表面61f1是向第二金屬模62主表面61b1擠壓的表面。
在這個(gè)第一金屬模61中，安裝第一透鏡2的第一安裝部分形成部分61i由面向階梯61d象點(diǎn)一側(cè)的表面61d1和階梯61d的外周表面61d2組成，而安裝第二透鏡3的第二安裝部分形成部分61j由階梯61f的外周表面61f2組成。
第二金屬模62由基本為平板形狀的底部62b和在主表面62b1外周表面上向物點(diǎn)一側(cè)筆直設(shè)定的側(cè)壁部分62c組成。
底部62b主表面62b1中部附近是向第一金屬模61階梯61f主表面61f1擠壓的鄰接表面。
側(cè)壁部分62c是位于第一金屬模61凸塊61c外周上的一部分第二金屬模62，端面表現(xiàn)為向第一金屬模61鄰接表面61b2擠壓的鄰接表面。
在按照如圖10所示將金屬模61、62組裝在一起的狀態(tài)中，將注模材料14a注入到金屬模61與62之間的間隙中，通過(guò)模具注模產(chǎn)生透鏡夾14。
物鏡裝置1是通過(guò)將由第一和第二透鏡2、3組成的雙透鏡組安裝到上述的透鏡夾4、14上而構(gòu)成的。透鏡夾4、14是利用具有第一和第二金屬模的制造透鏡夾的金屬模制造的。
透鏡夾4、14設(shè)置有在相對(duì)于光軸方向的相同方向上延伸的第一安裝部分和第二安裝部分。因此，通過(guò)設(shè)置在相同金屬模上的第一和第二安裝部分形成部分，透鏡夾4、14形成有第一安裝部分和第二安裝部分。在相同金屬模上形成注模部分，它們形成攜載各個(gè)透鏡的安裝部分，以致于當(dāng)兩個(gè)金屬模組裝在一起時(shí)如果產(chǎn)生偏心率、傾斜或間隔的偏移，可以維持第一與第二安裝部分之間的相對(duì)位置，而不受形成透鏡夾4、14的金屬模之間的偏移量的影響。因此，透鏡夾4、14的透鏡安裝部分僅依賴于金屬模加工精度的誤差，至于相對(duì)位置的誤差，如果組裝的物鏡裝置1可無(wú)需調(diào)節(jié)，抑制第一與第二透鏡2、3之間的偏心率、傾斜和間隔的誤差就是可能的。這便減小了由組裝金屬模中偏移引起的光學(xué)象差。
即，由于形成透鏡安裝部分的安裝部分形成部分整個(gè)設(shè)置在相同金屬模上，僅僅是金屬模產(chǎn)生誤差影響三個(gè)要素。例如，由于偏心率、傾斜和間隔僅僅是由單個(gè)金屬模的制造誤差導(dǎo)出的，偏心率和間隔量?jī)H約為3微米，而傾斜為0.02°。在這種情況中，偏心率的波前象差WFE為0.005rmsλ，間隔誤差的波前象差為0.012rmsλ，傾斜的波前象差為0.008rmsλ，以致于理想的光學(xué)成象能夠比0.7rmsλ的Mareshall標(biāo)準(zhǔn)值WFE(閾值)小得多。
如果安裝部分形成部分設(shè)置在不同金屬模上，金屬模301、302的制造誤差累加至組合偏移，以致于偏心率和間隔量約為13微米，而傾斜為0.087°，所以如果在透鏡夾204中即使采用作為本發(fā)明物鏡裝置1透鏡的透鏡2、3，那么，偏心率的波前象差WFE為0.023rmsλ，間隔誤差的波前象差為0.051rmsλ，傾斜的波前象差為0.035rmsλ，它們大于本發(fā)明的透鏡夾14的這些值。
由于透鏡2、3可以高精度地安裝在透鏡夾4、14上，無(wú)需調(diào)節(jié)安裝位置，透鏡夾4、14的形狀設(shè)計(jì)可以得到充分優(yōu)化。此外，由于透鏡2、3能夠高精度地安裝在透鏡夾4、14上，無(wú)需調(diào)節(jié)安裝位置，大批量生產(chǎn)變?yōu)榭尚?，生產(chǎn)成本降低。
由于第一和第二安裝部分沿透鏡夾4、14光軸的給定方向進(jìn)行安裝，可以方便地組裝透鏡2、3。例如，在安裝各個(gè)透鏡2、3時(shí)，可以進(jìn)行這一操作，無(wú)需將透鏡夾4、14重新附著到透鏡夾夾持間上。
此外，如果透鏡夾4、14的第一和第二安裝部分的徑向參考表面直徑設(shè)定為略小于透鏡2、3的外徑以及透鏡是通過(guò)壓配安裝就位的，那么，能夠方便地將透鏡2、3安裝在透鏡夾4、14上，同時(shí)方便地在徑向上對(duì)透鏡2、3定位。即，如果在透鏡的徑向上在透鏡夾與安裝在其上的透鏡之間存在間隙，那么透鏡的偏移量最大對(duì)應(yīng)于該間隙。通過(guò)將透鏡2、3壓配在透鏡夾4、14上，可以消除透鏡2、3的這種偏移。
從作為注模材料的熱固化樹(shù)脂形成透鏡夾4、14，注模精度是易于固定的。這允許高精度地形成決定透鏡2、3位置的參考表面。例如，如果透鏡的外徑約為3mm，注模材料為熱固化樹(shù)脂，那么，產(chǎn)生的偏心率約為10微米。如果采用熱固化樹(shù)脂，偏心率可以抑制為約3微米。
光盤(pán)表面與物鏡最終表面之間的間隔稱為工作距離。在透鏡夾14中，可以減小物鏡的這一工作距離，因?yàn)榈诙哥R3的相對(duì)表面3a超出透鏡夾14的光盤(pán)側(cè)端面，一部分透鏡夾14從物鏡的最終表面(第二透鏡3的相對(duì)表面3a)向光盤(pán)凸起并沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)。即，即使在物鏡的工作距離極窄的光學(xué)系統(tǒng)中，也能夠保證光盤(pán)與透鏡夾之間的間隔。
可以假設(shè)透鏡夾4的凸塊4d從物鏡最終表面起沿光軸的伸出量不小于0.5mm，因?yàn)樯斐隽坎淮笥?.5mm不能保證由樹(shù)脂形成的凸塊具有足夠的強(qiáng)度。因此，采用透鏡夾4，要求物鏡的工作距離至少等于0.5mm。因此，采用透鏡夾14，不設(shè)置凸塊4d，但是能夠?qū)Φ诙哥R3定位和夾持，物鏡裝置能夠利用工作距離不大于0.5mm的物鏡構(gòu)造。采用大數(shù)值孔徑NA的物鏡，尤其是多透鏡組結(jié)構(gòu)的物鏡，減小工作距離，以致于在兩組透鏡的本情況中，如果數(shù)值孔徑NA不小于0.75，以上結(jié)構(gòu)是有效的。
由于能夠高精度地組裝雙組透鏡，具有高的數(shù)值孔徑NA，維持物鏡的最佳性能，以實(shí)現(xiàn)信息記錄媒體的高密度記錄和大容量是可能的。
此外，如果相對(duì)于透鏡夾控制第二透鏡3沿光軸位置和傾斜的夾具70或夾具71的參考表面是由三點(diǎn)式凸形凸塊70a1、70a2、70a3構(gòu)成的，能夠減小第二透鏡3與夾具70或夾具71的接觸區(qū)，以致于如果在將第二透鏡3組裝在透鏡夾14時(shí)雜質(zhì)進(jìn)入夾具70或夾具71中，雜質(zhì)不會(huì)被陷獲在第二透鏡3與夾具70或夾具71之間，使得第二透鏡3能夠安裝在透鏡夾14中的位置上。例如，如果形成的夾具70和夾具71支承第二透鏡3的整個(gè)周邊，不必?fù)?dān)心陷獲在第二透鏡3與夾具70和夾具71之間的雜質(zhì)在第二透鏡3上產(chǎn)生傾斜偏移。然而，通過(guò)在至少三點(diǎn)上支承第二透鏡3，能夠消除雜質(zhì)侵入的影響，實(shí)現(xiàn)第二透鏡3的定位而不產(chǎn)生傾斜偏移。
在上述的實(shí)施例中，物鏡裝置1利用雙組物鏡構(gòu)成。然而，本發(fā)明并不局限于這種結(jié)構(gòu)。即，透鏡夾4、14可以構(gòu)造成使沿光軸排列成陣列的三組或多組透鏡成為一體。在這種情況下，可以沿光軸設(shè)置面向每個(gè)透鏡的參考表面，按照控制透鏡的光軸位置和傾斜的參考表面工作。
在上述的實(shí)施例中，透鏡夾4、14是通過(guò)模具注模制備的。然而，本發(fā)明并不局限于這種結(jié)構(gòu)。例如，透鏡夾4、14可以通過(guò)機(jī)械切削而產(chǎn)生，其這種情況中，可以從一個(gè)給定方向使切削刀刃向引入到形成透鏡夾的切割工件上，因此，能夠提供透鏡2、3的安裝部分，無(wú)需將切割體重新附著于工具上，允許高精度地形成透鏡的安裝部分。
雙組透鏡的例舉結(jié)構(gòu)是由第一和第二透鏡2、3構(gòu)成的，下面將說(shuō)明裝載物鏡裝置1的記錄和/或再現(xiàn)裝置的例舉結(jié)構(gòu)。
在下表1中，給出了第一和第二透鏡2、3的形狀等參數(shù)。表1<
在表1中，目標(biāo)是OBJ，孔徑光闌是STO，透鏡表面是S1、S2、S3…，光盤(pán)記錄表面是成象表面(IMG)。
圖11和12示出雙組物鏡的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性。圖11a、11b和11c分別表示球差、非球差和畸變象差。圖12a和12b分別0.5°視場(chǎng)角的橫向象差和軸上橫向象差。
圖13示出具有上述物鏡裝置1的光頭的結(jié)構(gòu)。光頭101裝載在記錄和/或再現(xiàn)光盤(pán)(信息記錄媒體)400的信息的記錄和/或再現(xiàn)裝置上，工作時(shí)將激光輻射在光盤(pán)上以及檢測(cè)從光盤(pán)400返回的光。
在以下的描述中，光盤(pán)400是相位變化光盤(pán)，信息信號(hào)被記錄在其上和/或從其再現(xiàn)信號(hào)。然而，信息記錄媒體也可以是只讀光盤(pán)、磁光盤(pán)或光卡。相位變化光盤(pán)基本上是由基板401構(gòu)成的平板光盤(pán)，其上按序鍍有記錄層402和保護(hù)層403。
光頭101包括光源(圖中未示出)、偏振分束器102、四分之一波片103和具有雙組透鏡的物鏡裝置1。衍射光柵和準(zhǔn)直透鏡(圖中未示出)安排在光源與偏振分束器102之間。
光源是半導(dǎo)體激光器，輻射線性偏振激光，例如635nm。光源輻射恒定輸出的激光，再現(xiàn)光盤(pán)400上的信息信號(hào)，而對(duì)所輻射激光強(qiáng)度的調(diào)制取決于記錄的信息信號(hào)，例如將信息信號(hào)記錄在光盤(pán)400上。對(duì)光源輻射的激光的波長(zhǎng)λ不存在特別限制。采用較短波長(zhǎng)的激光是較好的，以實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度和更大的記錄容量。
從光源的輻射的激光被衍射光柵(圖中未示出)衍射，由此分束為零階光、+1階光和a-1階光。零階光和±1階光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡(圖中未示出)變?yōu)闇?zhǔn)直光束。
經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直的入射激光透過(guò)偏振分束器102落在四分之一波片103上。通過(guò)四分之一波片103的光束轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光，然后落在物鏡裝置1上。
物鏡裝置1具有如上所述的第一透鏡2和第二透鏡3。在本實(shí)施例中，物鏡裝置包括透鏡夾14。通過(guò)四分之一波片并轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的激光透過(guò)物鏡裝置1的第一和第二透鏡2、3，匯集在信號(hào)記錄表面(即光盤(pán)400的記錄層402表面)上。
匯集在光盤(pán)400信號(hào)記錄表面上的入射光被這一信號(hào)記錄表面反射，成為返回光，然后透過(guò)物鏡裝置1的物鏡，落在四分之一波片103上。這一返回光透過(guò)四分之一波片，變?yōu)榫€偏振光束，相對(duì)于正向光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。然后，這一線偏振光束被偏振分束器102的反射表面反射。
被偏振分束器102反射的返回光通過(guò)聚焦透鏡104和多透鏡105，被光電檢測(cè)器106檢測(cè)。
多透鏡105產(chǎn)生入射光束的象散象差。這一象散象差使聚焦伺服信號(hào)能夠利用所謂的象散象差方法被象散象差所檢測(cè)。光電檢測(cè)器106包括例如六個(gè)光電二極管，輸出與入射在各個(gè)光電二極管上返回光強(qiáng)度相一致的電信號(hào)。
記錄和/再現(xiàn)裝置分別利用象散象差方法和所謂的三光束方法對(duì)光電檢測(cè)器106輸出的電信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的處理，產(chǎn)生聚焦伺服信號(hào)和尋軌伺服信號(hào)，驅(qū)動(dòng)雙軸傳動(dòng)器107?；诰劢顾欧盘?hào)和尋軌伺服信號(hào)，雙軸傳動(dòng)器107沿物鏡光軸和光盤(pán)400半徑使物鏡裝置1傳動(dòng)。
光電檢測(cè)器106還對(duì)與入射在各個(gè)光電二極管上返回光強(qiáng)度相一致的電信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生并輸出光盤(pán)400的回放信號(hào)。
因此，具有物鏡裝置1的光頭101對(duì)光盤(pán)400的信息信號(hào)進(jìn)行讀和寫(xiě)是可能的。
現(xiàn)在說(shuō)明具有這種光頭101的記錄和/再現(xiàn)裝置的實(shí)施例。參考圖14，這一記錄和/再現(xiàn)裝置包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)光盤(pán)400的主軸電機(jī)121、光頭101、引起光頭101移動(dòng)的饋送電機(jī)122、執(zhí)行預(yù)定調(diào)制和解調(diào)操作的調(diào)制解調(diào)器124、執(zhí)行光頭101伺服控制的伺服控制電路125和執(zhí)行整個(gè)系統(tǒng)控制的系統(tǒng)控制器126。
主軸電機(jī)121旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝載在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的光盤(pán)400，(圖中未示出)，它是根據(jù)伺服控制電路125的控制信號(hào)以預(yù)定的rpm轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的。
光頭101連接于調(diào)制解調(diào)器124。在將信息信號(hào)記錄在光盤(pán)400上時(shí)，光頭101將受過(guò)光強(qiáng)度調(diào)制的激光照射在光盤(pán)400上?；谕獠侩娐?27輸出的信號(hào)，對(duì)激光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，以預(yù)定的方式由調(diào)制解調(diào)器124進(jìn)行調(diào)制。
在再現(xiàn)信息信號(hào)時(shí)，光頭101將預(yù)定輸出的激光照射在光盤(pán)400上，產(chǎn)生返回光的回放信號(hào)，將回放信號(hào)傳送給調(diào)制解調(diào)器124。
這一光頭101還與伺服控制電路125連接。光頭101產(chǎn)生光盤(pán)400返回光的聚焦伺服信號(hào)，將該伺服信號(hào)傳送給伺服控制電路125。伺服控制電路125在系統(tǒng)控制器126的控制下由雙軸傳動(dòng)器107執(zhí)行聚焦和尋軌控制。
調(diào)制解調(diào)器124與系統(tǒng)控制器126連接，在系統(tǒng)控制器126的控制下對(duì)記錄和/再現(xiàn)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
饋送電機(jī)123將光頭101饋送到光盤(pán)400的預(yù)定徑向位置，在伺服控制電路125的控制信號(hào)下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
伺服控制電路125在系統(tǒng)控制器126的控制下控制主軸電機(jī)122和饋送電機(jī)123。
采用上述的記錄和/或再現(xiàn)裝置121，能夠在光盤(pán)400上進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)。
記錄和/或再現(xiàn)裝置121采用具有雙組物鏡的物鏡裝置1，其中在制造過(guò)程中第一與第二透鏡2、3之間不存在位置偏移，采用該裝置，能夠在光盤(pán)400上進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，不存在由上述三個(gè)誤差因素引起的性能劣化。
權(quán)利要求
1.一種攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾，所述多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，所述透鏡構(gòu)成物鏡裝置，其特征在于多個(gè)參考表面分別攜載所述透鏡以控制透鏡沿光軸位置和傾斜，所述參考表面控制透鏡沿光軸的位置和傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于包括兩個(gè)參考表面，用于支承安排在光軸上的兩組透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于設(shè)置使透鏡沿其半徑定位的徑向參考表面，與參考表面相鄰。
4.如權(quán)利要求3所述的透鏡夾，其特征在于透鏡夾由彈性材料形成，這里透鏡與徑向參考表面壓入匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于參考表面是在至少三個(gè)位置上支承透鏡的包含凸塊頂點(diǎn)的虛設(shè)平面。
6.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于透鏡夾是通過(guò)模具注模形成的。
7.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于透鏡夾是由熱固化樹(shù)脂形成的。
8.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于透鏡夾支承數(shù)值孔徑不小于約0.75的物鏡。
9.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于信息記錄媒體與物鏡之間的工作距離不小于約0.5mm。
10.如權(quán)利要求1所述的透鏡夾，其特征在于透鏡夾支承具有輻射激光的光源和接收從光源反射返回激光的光接收裝置的光頭中的物鏡。
11.一種利用包含至少一個(gè)陰模和一個(gè)陽(yáng)模的金屬模通過(guò)注模手段制造攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾的方法，所述多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，所述透鏡構(gòu)成物鏡裝置，其特征在于在所述陽(yáng)?；蜿幠Ｖ簧闲纬蓞⒖疾糠肿⒛２糠郑鼈儤?gòu)成分別攜載所述多個(gè)透鏡的所述透鏡夾的多個(gè)參考部分。
12.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于透鏡夾是由熱固化樹(shù)脂形成的。
13.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于通過(guò)參考部分注模部分，形成物鏡中每個(gè)透鏡的每個(gè)參考部分，它們具有控制物鏡的每個(gè)透鏡的傾斜和沿光軸位置的參考表面。
14.如權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于沿物鏡光軸的唯一方向形成多個(gè)參考部分的多個(gè)參考表面。
15.如權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于參考部分是通過(guò)參考部分注模部分形成的，具有徑向的參考表面，沿透鏡徑向使物鏡的透鏡定位。
16.如權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于參考部分是通過(guò)參考部分注模部分形成的，具有至少在三個(gè)位置上支承物鏡各透鏡的凸塊，以致于包括凸塊頂點(diǎn)的虛平面表現(xiàn)為參考表面。
17.一種制造透鏡夾的具有至少一個(gè)陰模和一個(gè)陽(yáng)模的金屬模，所述金屬模用于制造攜載由多個(gè)透鏡形成的物鏡的透鏡夾，所述多個(gè)透鏡安排在適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的光軸上，所述透鏡構(gòu)成物鏡裝置，其特征在于在陰模和陽(yáng)模之一上形成參考部分注模部分，它們形成分別安裝所述透鏡的透鏡夾的多個(gè)參考部分。
18.如權(quán)利要求17所述的制造透鏡夾的金屬模，其特征在于所述參考部分注模部分形成每個(gè)參考部分，具有控制物鏡每個(gè)透鏡的傾斜和沿光軸位置的參考表面。
19.如權(quán)利要求18所述的制造透鏡夾的金屬模，其特征在于形成參考表面的所述參考部分注模部分的各部分是在一個(gè)方向上形成的。
20.如權(quán)利要求18所述的制造透鏡夾的金屬模，其特征在于所述參考部分注模部分形成每個(gè)參考部分，具有控制物鏡每個(gè)透鏡的傾斜和沿光軸位置的參考表面。
21.如權(quán)利要求18所述的制造透鏡夾的金屬模，其特征在于所述參考部分注模部分形成每個(gè)參考部分，具有至少在三個(gè)位置上支承物鏡各透鏡的凸塊，包括凸塊頂點(diǎn)的虛平面證明參考表面。
22.一種適合于利用激光記錄和/或再現(xiàn)信息記錄媒體的信息信號(hào)的光頭的物鏡裝置，所述透鏡構(gòu)成物鏡裝置，其特征在于所述物鏡裝置包括由第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的物鏡；和支承所述物鏡的透鏡夾；第一和第二透鏡的至少一個(gè)表面具有形成為透鏡表面的中部，所述至少一個(gè)表面的外緣附近表現(xiàn)為垂直于光軸的平面；具有安裝所述第一和第二透鏡的第一參考表面和第二參考表面的所述透鏡夾，分別控制透鏡的傾斜和沿光軸位置，所述參考表面定向?yàn)檠毓廨S的一個(gè)方向，所述第一透鏡的平面部分與支承所述第一透鏡的第一參考表面共面，所述第二透鏡的平面部分與支承所述第二透鏡的第二參考表面共面。
23.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述透鏡夾包括使第一透鏡相對(duì)于第一透鏡徑向定位的鄰近所述第一參考表面形成的第一徑向的第一參考表面和使第二透鏡相對(duì)于第二透鏡徑向定位的鄰近所述第二參考表面形成的第二徑向的第二參考表面，所述第一透鏡由其周邊表面支承，在徑向上針對(duì)第一參考表面擠壓，和所述第二透鏡由其周邊表面支承，在徑向上針對(duì)第二參考表面擠壓。
24.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述第一透鏡通過(guò)壓配到由第一徑向所述參考表面構(gòu)成的圓柱部分中支承的，這里，所述第二透鏡通過(guò)壓配到由第二徑向所述參考表面構(gòu)成的圓柱部分中支承的。
25.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述第一和第二透鏡由透鏡夾支承并用粘合劑加以固定。
26.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述第一透鏡通過(guò)壓配到由第一徑向所述參考表面構(gòu)成的圓柱部分中支承的并接著用粘合劑將其固定到透鏡夾上，這里，所述第二透鏡通過(guò)壓配到由第二徑向所述參考表面構(gòu)成的圓柱部分中支承的并接著用粘合劑將其固定到透鏡夾上。
27.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述第一和第二透鏡中至少一個(gè)具有從透鏡夾的端面向外凸起的端面。
28.如權(quán)利要求22所述的物鏡裝置，其特征在于所述第一和第二透鏡中其端面從透鏡夾端面向外凸起的一個(gè)具有小于另一個(gè)透鏡的直徑以及具有參考表面向內(nèi)定位的平面部分，該參考表面與平面部分共面。
全文摘要
一種能夠以無(wú)需調(diào)節(jié)方式固定多個(gè)透鏡以及在透鏡之間實(shí)現(xiàn)高精度相對(duì)定位的透鏡夾。為此,向著物點(diǎn)一側(cè)形成第二安裝表面4b的光軸方向第一參考表面4a1和光軸方向第二參考表面4b1,起確定第一與第二透鏡2、3之間沿光軸間隔的參考表面作用。光軸方向第一參考表面4a1和光軸方向第二參考表面4b1也用于控制透鏡2、3的傾斜。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1271864SQ00105348
公開(kāi)日2000年11月1日 申請(qǐng)日期2000年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者山本健二, 前田史貞, 大里潔 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社