專利名稱：物鏡及光拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)Σ煌N類的光盤互換可能地進行信息記錄及/或再生的光拾 取裝置以及其中使用的物鏡。
背景技術(shù)：
近年來，光拾取裝置中，作為用來再生光盤中記錄的信息以及向光盤記錄信息的 光源，趨向使用短波長的激光光源，例如，藍紫色半導(dǎo)體激光及利用二次諧波進行紅外半導(dǎo) 體激光波長變換的藍色SHG激光等波長400 420nm的激光光源越來越實用化。使用這些 藍紫色激光光源，在使用與DVD(數(shù)碼通用盤)相同數(shù)值孔徑(NA)的物鏡時，對直徑12cm 的光盤能夠記錄約15GB信息，將物鏡的NA提高到0. 85時，對直徑12cm的光盤能夠記錄約 25GB信息。本說明書中，將使用藍紫色激光光源的光盤以及光磁盤總稱為“高密度光盤”。使用ΝΑΟ. 85物鏡的高密度光盤中，因為光盤傾斜(skew)引起產(chǎn)生的彗形像差增 大，所以有的保護層設(shè)計得比DVD還要薄(相對DVD的0. 6mm來說只有0. Imm)，由此降低 傾斜引起的彗形像差。但是，單是能對這種類型的高密度光盤確切地進行信息記錄/再生 的話，作為光盤播放/錄制機(光信息記錄再生裝置)商品的價值就不高。現(xiàn)在，考慮到有 記錄著各種各樣信息的DVD和CD (小型盤)出售，只能對高密度光盤記錄/再生信息還不 夠，對用戶持有的例如DVD、⑶都能夠同樣確切地記錄/再生信息，是作為提高高密度光盤 用光盤播放/錄制機商品價值的必經(jīng)之路。出于這種背景，要求搭載在高密度光盤用光盤 播放/錄制機中的光拾取裝置，具有能夠?qū)Ω呙芏裙獗P、DVD、且CD的任何一種既維持互換 性又確切地記錄/再生信息的性能。作為實現(xiàn)能夠?qū)Ω呙芏裙獗P、DVD、且⑶的任何一種既維持互換性又確切地記錄 /再生信息的方法，可以考慮相應(yīng)信息記錄/再生光盤的記錄密度，切換高密度光盤用光學(xué) 系統(tǒng)和DVD、CD用光學(xué)系統(tǒng)的方法，但這樣需要多個光學(xué)系統(tǒng)，所以對小型化不利，另外成 本上升。因此，為了簡化光拾取裝置實現(xiàn)低成本化，在具有互換性的光拾取裝置中，也優(yōu)選 使高密度光盤用光學(xué)系統(tǒng)和DVD、CD用光學(xué)系統(tǒng)通用，盡量減少構(gòu)成光拾取裝置的光學(xué)部 件個數(shù)。然而，使對著光盤配置的物鏡通用化，是最有利于光拾取裝置結(jié)構(gòu)簡化和低成本 的。為了得到記錄/再生波長互不相同的多種光盤的通用物鏡，必須在物鏡光學(xué)元件上形 成具有球面像差之波長依存性的光程差付與構(gòu)造，由此降低波長不同和保護層厚度不同引 起產(chǎn)生的球面像差。專利文獻1中記載了一種光拾取裝置，其中搭載的物鏡備有光程差付與構(gòu)造，能 夠通用于高密度光盤和以往的DVD、⑶。專利文獻1 國際公開第2007/102315號說明書

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明欲解決的課題
然而，根據(jù)專利文獻1中公開的技術(shù)，為了實現(xiàn)能夠?qū)Ω呙芏裙獗P和DVD、CD互換 使用，在物鏡上形成了使光程差付與構(gòu)造重疊的非常復(fù)雜的構(gòu)造。但是，在如專利文獻1 中公開的那樣使光程差付與構(gòu)造重疊時，因為可以使用2個以上獨立的光程差函數(shù)進行設(shè) 計，所以，在重合用各函數(shù)設(shè)計的構(gòu)造時，各函數(shù)定出的臺階的位置不一致，光程差付與構(gòu) 造重合的位置上，有時光軸垂直方向的寬度(齒距)變得狹窄，光軸方向上出現(xiàn)深槽和細 壁，成型模具的構(gòu)成發(fā)生困難，并且，有成型時材料不易進入模具深處之憂慮，難以對成型 的物鏡光學(xué)面轉(zhuǎn)印理想形狀，難以得到所望的光學(xué)特性。尤其是在物鏡的光學(xué)面沒有以理 想形狀轉(zhuǎn)印時，有可能發(fā)生起因于面下垂的光量損失問題，希望盡可能降低該光量損失。本發(fā)明考慮上述問題，目的在于提供一種光拾取裝置及物鏡，是一種即使使用單 個透鏡作為物鏡，也能夠?qū)Ω呙芏裙獗P(尤其BD)和DVD、CD等記錄密度不同的3種盤切確 地進行信息記錄及/或再生，其中，通過進一步簡化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能夠降低光量的損失、能夠 發(fā)揮所望的光學(xué)特性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)簡化結(jié)構(gòu)和低成本化。用來解決課題的手段為了解決上述課題，第1項記載的發(fā)明，是一種物鏡，是用第1光源射出的波長λ 1 的第1光束對具有厚度tl之保護層的第1光盤的信息記錄面形成聚光斑點、用第2光源射 出的波長λ2(λ1 < λ2)的第2光束對具有厚度t2(tl ^ t2)之保護層的第2光盤的信 息記錄面形成聚光斑點、用第3光源射出的波長λ3(λ2< λ3)的第3光束對具有厚度 t3(t2<t3)之保護層的第3光盤的信息記錄面形成聚光斑點的光拾取裝置用的物鏡，其特 征在于，所述物鏡的光學(xué)面上形成了第1光程差付與構(gòu)造，所述第1光程差付與構(gòu)造是使 穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第1光束的L次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括 0次)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第2光束的M次的衍射光量大于 其他任何次數(shù)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第3光束的N次的衍射 光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量之光程差付與構(gòu)造，滿足|L| = 2、M = 0、N = 1，L、N的正負符號不同。通過采用上述第1光程差付與構(gòu)造，可以簡化光程差付與構(gòu)造，物鏡成型模具的 加工容易，物鏡成型時樹脂和玻璃容易流到模具終端，能夠提高制造精度，能夠得到接近設(shè) 計值的光量，能夠減少光量損失。另外，因為對第1光束不是產(chǎn)生最多的透過光(0次衍射光)，而是產(chǎn)生最多的衍射 光，所以又能得到容易修正色像差之效果。并且，還可以得到在保護基板厚度最厚的第3光 盤使用時能確保長的工作距離之效果。第2項記載的物鏡，是第1項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述物鏡的光學(xué)面至少 具有含光軸的中央?yún)^(qū)域、形成在所述中央?yún)^(qū)域周圍的環(huán)帶狀周邊區(qū)域、形成在所述周邊區(qū) 域周圍的環(huán)帶狀最周邊區(qū)域，穿過所述中央?yún)^(qū)域、所述周邊區(qū)域及所述最周邊區(qū)域的所述 第1光束被聚光于所述第1光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域和所述周邊區(qū)域的所 述第2光束被聚光于所述第2光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域的所述第3光束被 聚光于所述第3光盤的信息記錄面上。第3項記載的物鏡，是第2項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第1光程差付與構(gòu)造被形成在所述中央?yún)^(qū)域上。第4項記載的物鏡，是第1至第3項的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述 第1光盤是BD。第5項記載的物鏡，是第1至第4項的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述 物鏡是單透鏡。第6項記載的物鏡，是第1至第5項的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述 第1光程差付與構(gòu)造是在第1基礎(chǔ)構(gòu)造上重疊不同于所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第2基礎(chǔ)構(gòu)造， 重疊時使所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造所有臺階部的位置與所述第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置一致。在互換用物鏡上形成例如火焰型形狀衍射構(gòu)造或階梯形狀衍射構(gòu)造的任何一種 時，衍射效率高的第1光束、第2光束、第3光束的衍射次數(shù)的組合是一定的，所以存在設(shè)計 自由度降低問題。如本發(fā)明所述，通過重疊基礎(chǔ)構(gòu)造，可以選擇任意的衍射次數(shù)，提高設(shè)計 自由度，同時能夠使用單一光程差函數(shù)進行設(shè)計，所以容易設(shè)計，還能使所述光程差付與構(gòu) 造變得簡單，物鏡成型模具的加工變得容易，物鏡成型時樹脂和玻璃容易流到模具終端，能 夠提高精度，能夠得到接近設(shè)計值的光量，可以減少光量的損失。第7項記載的光拾取裝置，備有物鏡，所述物鏡用第1光源射出的波長λ 1的第1 光束對具有厚度tl之保護層的第1光盤的信息記錄面形成聚光斑點、用第2光源射出的 波長λ2(λ1< λ2)的第2光束對具有厚度t2(tl<t2)之保護層的第2光盤的信息記 錄面形成聚光斑點、用第3光源射出的波長λ3(λ2< λ 3)的第3光束對具有厚度t3(t2 < t3)之保護層的第3光盤的信息記錄面形成聚光斑點，光拾取裝置的特征在于，所述物鏡的光學(xué)面上形成了第1光程差付與構(gòu)造，所述第1光程差付與構(gòu)造是使 穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第1光束的L次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括 0次)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第2光束的M次的衍射光量大于 其他任何次數(shù)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第3光束的N次的衍射 光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量之光程差付與構(gòu)造，滿足|L| = 2、M = 0、N = 1，L、N的正負符號不同。第8項記載的光拾取裝置，是第7項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述物鏡的光學(xué) 面至少具有含光軸的中央?yún)^(qū)域、形成在所述中央?yún)^(qū)域周圍的環(huán)帶狀周邊區(qū)域、形成在所述 周邊區(qū)域周圍的環(huán)帶狀最周邊區(qū)域，穿過所述中央?yún)^(qū)域、所述周邊區(qū)域及所述最周邊區(qū)域 的所述第1光束被聚光于所述第1光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域和所述周邊區(qū) 域的所述第2光束被聚光于所述第2光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域的所述第3 光束被聚光于所述第3光盤的信息記錄面上。第9項記載的光拾取裝置，是第8項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第1光程差 付與構(gòu)造被形成在所述中央?yún)^(qū)域上。第10項記載的光拾取裝置，是第7至9項中的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在 于，所述第1光盤是BD。第11項記載的光拾取裝置，是第7至10項中的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在 于，所述物鏡是單透鏡。第12項記載的光拾取裝置，是第7至11項中的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第1光程差付與構(gòu)造是在第1基礎(chǔ)構(gòu)造上重疊不同于所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第2基 礎(chǔ)構(gòu)造，重疊時使所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造所有臺階部的位置與所述第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位
置一致。第13項記載的光拾取裝置，是第7至12項中的任何一項中記載的發(fā)明，其特征在 于，所述第1光束入射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率ml滿足下式(1)-0. 02 < ml < 0. 02(1)。第14項記載的光拾取裝置，是第13項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第2光束 入射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率m2、及所述第3光束入射到所述物鏡時的所述物 鏡的成像倍率m3，分別滿足下式(2)和(3)-0. 02 < m2 < 0. 02(2)-0. 02 < m3 < 0. 02(3)。第15項記載的光拾取裝置，是第13項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第2光束 入射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率m2滿足下式(4)-0. 10 < m2 < 0(4)。第16項記載的光拾取裝置，是第13項或第14項中記載的發(fā)明，其特征在于，所述 第3光束入射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率m3滿足下式(5)-0. 10 < m3 < 0(5)。本發(fā)明的光拾取裝置至少備有第1光源、第2光源、第3光源之3個光源。本發(fā)明 的光拾取裝置進一步備有用來使第1光束聚光于第1光盤的信息記錄面上、使第2光束聚 光于第2光盤的信息記錄面上、使第3光束聚光于第3光盤的信息記錄面上的聚光光學(xué)系 統(tǒng)。本發(fā)明的光拾取裝置還備有受光元件，用來接受第1光盤、第2光盤或第3光盤的信息 記錄面的反射光束。此時，優(yōu)選第1光盤是BD(Blu-ray Disc)或HD DVD (以下稱為HD)、 第2光盤是DVD，優(yōu)選第3光盤是CD，但并不局限于此。第1光盤、第2光盤或第3光盤也 可以是具有多個信息記錄面的多層光盤。BD用ΝΑΟ. 85的物鏡進行信息記錄/再生，保護基板的厚度為0. Imm程度。HD 用ΝΑΟ. 65至0. 67的物鏡進行信息記錄/再生，保護基板的厚度為0. 6mm程度。DVD是用 ΝΑΟ. 60 0. 67程度的物鏡進行信息記錄/再生、保護基板的厚度為0. 6mm程度的DVD系 列光盤的的總稱，包括 DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、 DVD+RW等。本說明書中，⑶是用ΝΑΟ. 45 0. 53程度的物鏡進行信息記錄/再生、保護基板 的厚度為1. 2mm程度的⑶系列光盤的總稱，包括⑶-ROM、⑶-Audio、⑶-Video、⑶-R、⑶-RW 等。記錄密度是BD最高，接下去按照HD、DVD,⑶順序降低。有關(guān)保護基板的厚度tl、t2、t3，優(yōu)選滿足以下條件式(6)、(7)、(8)，但不局限于 此0. 0750mm 彡 tl 彡 0. 1125mm 或 0. 5mm 彡 tl 彡 0. 7mm(6)0. 5mm 彡 t2 彡 0. 7mm(7)1. Omm 彡 t3 彡 1. 3mm(8)。本說明書中，第1光源、第2光源、第3光源優(yōu)選是激光光源。作為激光光源可以優(yōu) 選采用半導(dǎo)體激光和硅激光等。優(yōu)選第1光源射出的第1光束的第1波長λ 1、第2光源射 出的第2光束的第2波長λ2(λ2> λ 1)、第3光源射出的第3光束的第3波長λ3(λ3>入2)滿足以下條件式(9)、(10)1. 5X λ 1 < λ 2 < 1. 7Χ λ 1(9)1. 9Χ λ 1 < λ 3 < 2. IX λ 1(10)。分別用BD或HD、DVD及⑶作為第1光盤、第2光盤、第3光盤時，第1光源的第1 波長λ 1優(yōu)選在350nm以上440nm以下，較優(yōu)選在380nm以上415nm以下，第2光源的第2 波長λ 2優(yōu)選在570nm以上680nm以下，較優(yōu)選在630nm以上670nm以下，第3光源的第3 波長3優(yōu)選在750nm以上880nm以下，較優(yōu)選在760nm以上820nm以下。另外，可以使第1光源、第2光源、第3光源中至少2個光源單元化。單元化是指 例如第1光源和第2光源被固定收納在1插件中，但不局限于此，廣義則包括2個光源被固 定在像差修正不能的狀態(tài)。另外，除了光源之外，還可以使后述受光元件1插件化。作為受光元件，優(yōu)選采用光電二極管等光檢測器。在光盤的信息記錄面上反射的 光入射到受光元件，用其輸出信號可以得到讀取各光盤上記錄信息的讀取信號。并且，可以 檢出受光元件上的斑點的形狀變化和位置變化的光量變化，進行聚焦檢出和跟蹤檢出，根 據(jù)該檢出使物鏡移動進行聚焦和跟蹤。也可以由多個光檢測器組成受光元件。也可以是備 有主的光檢測器和副的光檢測器的受光元件。可以是下述受光元件，例如在接受信息記錄 再生用的主光的光檢測器兩側(cè)設(shè)2個副的光檢測器、由該2個副的光檢測器接受跟蹤調(diào)整 用的副光。也可以是備有與各光源相應(yīng)的多個受光元件的受光元件。聚光光學(xué)系統(tǒng)備有物鏡。聚光光學(xué)系統(tǒng)可以只有物鏡，但除了物鏡之外聚光光學(xué) 系統(tǒng)也可以還備有準直透鏡等耦合透鏡。耦合透鏡是指被配置在物鏡和光源之間的改變光 束發(fā)散角的單透鏡或透鏡組。準直透鏡是耦合透鏡的一種，是將入射到準直透鏡的光變?yōu)?平行光射出的透鏡。聚光光學(xué)系統(tǒng)并且可以備有衍射光學(xué)元件等光學(xué)元件，用來將光源射 出的光束分割成信息記錄再生用的主光束和跟蹤等用的二個副光束。本說明書中，物鏡是 指在光拾取裝置中被配置在對著光盤位置上的具有將光源射出的光束聚光于光盤信息記 錄面上之功能的光學(xué)系統(tǒng)。優(yōu)選物鏡是指在光拾取裝置中被配置在對著光盤位置上的具有 將光源射出的光束聚光于光盤信息記錄面上之功能的光學(xué)系統(tǒng)，且通過傳動裝置至少能夠 在光軸方向上一體位移的光學(xué)系統(tǒng)。物鏡優(yōu)選是單透鏡物鏡，但也可以由多個光學(xué)元件構(gòu) 成。另外，物鏡可以是玻璃透鏡，也可以是塑料透鏡，或也可以是在玻璃透鏡上用光固化性 樹脂等設(shè)了光程差付與構(gòu)造的混合透鏡。另外，優(yōu)選物鏡的折射面是非球面。還優(yōu)選物鏡 設(shè)光程差付與構(gòu)造的基底面為非球面。另外，使物鏡為玻璃透鏡時，優(yōu)選使用玻璃轉(zhuǎn)移點Tg在400°C以下的玻璃材料。 通過使用玻璃轉(zhuǎn)移點Tg在400°C以下的玻璃材料，能夠以較低的溫度成型，這樣能夠延長 模具壽命。作為這種玻璃轉(zhuǎn)移點Tg低的玻璃材料，有例如株式會社住田光學(xué)玻璃制造的 K-PG325、K-PG375 (都是產(chǎn)品名稱)。但是，一般來說玻璃透鏡因為比重大于樹脂透鏡，所以使物鏡為玻璃透鏡的話重 量增大，驅(qū)動物鏡的傳動器的負擔(dān)增大。因此，使物鏡為玻璃透鏡時，優(yōu)選使用比重小的玻 璃材料。具體優(yōu)選比重在3. 0以下的，較優(yōu)選在2. 8以下的。另外，使物鏡為塑料透鏡時，優(yōu)選使用環(huán)狀聚烯烴樹脂材料，環(huán)狀聚烯烴樹脂材 料中尤其優(yōu)選下述樹脂材料溫度25 °C時對波長405nm的折射率在1. 52至1. 60范圍 內(nèi)，在_5°C到70°C溫度范圍內(nèi)伴隨溫度變化對波長405nm的折射率變化率dN/dT(°C ―1)
8在-20X10—5至-5X10_5(較優(yōu)選在-10X10—5至-8X10—5)范圍內(nèi)。使物鏡為塑料透鏡時， 優(yōu)選使耦合透鏡也為塑料透鏡。下面對物鏡作描述。物鏡的至少一個光學(xué)面具有中央?yún)^(qū)域、中央?yún)^(qū)域周圍的周邊 區(qū)域。物鏡的至少一個光學(xué)面也可以在周邊區(qū)域的周圍具有最周邊區(qū)域。優(yōu)選中央?yún)^(qū)域是 含物鏡光軸的區(qū)域，但也可以是不含的區(qū)域。優(yōu)選中央?yún)^(qū)域、周邊區(qū)域及最周邊區(qū)域設(shè)在同 一光學(xué)面上。如

圖1所示，優(yōu)選中央?yún)^(qū)域CN、周邊區(qū)域MD、最周邊區(qū)域OT是設(shè)在同一光學(xué)面 上呈以光軸為中心的同心圓狀。另外，可以在物鏡的中央?yún)^(qū)域上設(shè)第1光程差付與構(gòu)造、在 周邊區(qū)域上設(shè)第2光程差付與構(gòu)造。具有最周邊區(qū)域時，最周邊區(qū)域可以是折射面，也可以 在最周邊區(qū)域上設(shè)第3光程差付與構(gòu)造。優(yōu)選中央?yún)^(qū)域、周邊區(qū)域、最周邊區(qū)域分別鄰接， 但之間也可以略有間隙。物鏡具有第1光程差付與構(gòu)造。優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造設(shè)在物鏡的中央?yún)^(qū)域上。優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造設(shè)在物鏡中央?yún)^(qū)域面積的70%以上的區(qū)域上，較優(yōu)選 90%以上。更優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造設(shè)在中央?yún)^(qū)域的全面上。優(yōu)選第2光程差付與構(gòu)造 設(shè)在物鏡周邊區(qū)域面積的70%以上的區(qū)域上，較優(yōu)選90%以上。更優(yōu)選第2光程差付與構(gòu) 造設(shè)在周邊區(qū)域的全面上。優(yōu)選第3光程差付與構(gòu)造設(shè)在物鏡最周邊區(qū)域面積的70%以上 的區(qū)域上，較優(yōu)選90%以上。更優(yōu)選第3光程差付與構(gòu)造設(shè)在最周邊區(qū)域的全面上。另外，在物鏡的中央?yún)^(qū)域上設(shè)第1光程差付與構(gòu)造，并在物鏡的周邊區(qū)域上設(shè)第2 光程差付與構(gòu)造時，可以設(shè)在物鏡不同的光學(xué)面上，但優(yōu)選設(shè)在同一光學(xué)面上。通過設(shè)在同 一光學(xué)面上可以減少制造時的偏心誤差，所以優(yōu)選。另外，相比設(shè)在物鏡光盤側(cè)的面上來 說，優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造及第2光程差付與構(gòu)造設(shè)在物鏡光源側(cè)的面上。從另一個觀 點來理解的話，優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造及第2光程差付與構(gòu)造設(shè)在物鏡面對面的2個光 學(xué)面中曲率半徑小的一個光學(xué)面上。物鏡使穿過物鏡上設(shè)有第1光程差付與構(gòu)造的中央?yún)^(qū)域的第1光束、第2光束及 第3光束分別形成聚光斑點地聚光。優(yōu)選物鏡使穿過物鏡上設(shè)有第1光程差付與構(gòu)造的中 央?yún)^(qū)域的第1光束能夠信息記錄及/或再生地聚光于第1光盤的信息記錄面上。另外，物 鏡使穿過物鏡上設(shè)有第1光程差付與構(gòu)造的中央?yún)^(qū)域的第2光束能夠信息記錄及/或再生 地聚光于第2光盤的信息記錄面上。并且，物鏡使穿過物鏡上設(shè)有第1光程差付與構(gòu)造的 中央?yún)^(qū)域的第3光束能夠信息記錄及/或再生地聚光于第3光盤的信息記錄面上。另外， 第1光盤保護基板的厚度tl與第2光盤保護基板的厚度t2不同時，優(yōu)選第1光程差付與 構(gòu)造對穿過第1光程差付與構(gòu)造的第1光束及第2光束，修正由于第1光盤保護基板的厚 度tl與第2光盤保護基板的厚度t2不同而產(chǎn)生的球面像差，及/或由于第1光束與第2 光束的波長不同而產(chǎn)生的球面像差。并且，優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造對穿過第1光程差付 與構(gòu)造的第1光束及第3光束，修正由于第1光盤保護基板的厚度tl與第3光盤保護基板 的厚度t3不同而產(chǎn)生的球面像差，及/或由于第1光束與第3光束的波長不同而產(chǎn)生的球 面像差。另外，物鏡上設(shè)有第2光程差付與構(gòu)造時，物鏡用它使穿過周邊區(qū)域的第1光束及 第2光束分別形成聚光斑點地聚光。優(yōu)選物鏡使穿過物鏡上設(shè)有第2光程差付與構(gòu)造的周 邊區(qū)域的第1光束，能夠信息記錄及/或再生地聚光于第1光盤的信息記錄面上。另外，物 鏡上設(shè)有第2光程差付與構(gòu)造時，物鏡用它使穿過周邊區(qū)域的第2光束，能夠信息記錄及/或再生地聚光于第2光盤的信息記錄面上。另外，優(yōu)選第2光程差付與構(gòu)造修正由于穿過 第2光程差付與構(gòu)造的第1光束及第2光束的波長不同而引起產(chǎn)生的色球面像差。作為優(yōu)選形態(tài)，可以舉出穿過周邊區(qū)域的第3光束不用于第3光盤的記錄及/或 再生之形態(tài)。優(yōu)選使穿過周邊區(qū)域的第3光束對在第3光盤信息記錄面上形成聚光斑點沒 有貢獻。也就是說，物鏡上設(shè)有第2光程差付與構(gòu)造時，優(yōu)選由它使穿過周邊區(qū)域的第3光 束在第3光盤的信息記錄面上形成光斑。如圖4所示，優(yōu)選穿過物鏡的第3光束在第3光 盤的信息記錄面上形成的斑點中，從光軸(或斑點中心部)向外，依次具有光量密度高的斑 點中心部SCN、光量密度低于斑點中心部的斑點中間部SMD、光量密度高于斑點中間部低于 斑點中心部的斑點周邊部SOT。斑點中心部用于光盤的信息記錄及/或再生，斑點中間部及 斑點周邊部不用于光盤的信息記錄及/或再生。上述情況中，稱該斑點周邊部為光斑。也 就是說，優(yōu)選穿過設(shè)在物鏡周邊區(qū)域上的第2光程差付與構(gòu)造的第3光束，在第3光盤的信 息記錄面上形成斑點周邊部。但也有可能不是如上所述的光斑，而是光量密度高的斑點中 心部周圍沒有斑點中間部，只有光量密度低于斑點中心部的斑點周邊部，此時，稱該斑點周 邊部為光斑。這里所說的第3光束的聚光斑點或斑點，優(yōu)選是在第1最佳焦點上的斑點。作為具有最周邊區(qū)域時的優(yōu)選形態(tài)，可以舉出穿過最周邊區(qū)域的第1光束用于第 1光盤的記錄及/或再生、穿過最周邊區(qū)域的第2光束及第3光束不用于第2光盤及第3光 盤的記錄及/或再生之形態(tài)。優(yōu)選使穿過最周邊區(qū)域的第2光束及第3光束分別對在第2 光盤及第3光盤的信息記錄面上形成聚光斑點沒有貢獻。也就是說，物鏡具有最周邊區(qū)域 時，優(yōu)選穿過物鏡最周邊區(qū)域的第2光束及第3光束在第2光盤及第3光盤的信息記錄面 上形成光斑。下面詳細敘述光程差付與構(gòu)造。形成在物鏡光學(xué)面上的第1光程差付與構(gòu)造，是使穿過第1光程差付與構(gòu)造的第1 光束的L次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量、使穿過第1光程差付 與構(gòu)造的第2光束的M次的衍射光量大于其他任何次數(shù)的衍射光量、使穿過第1光程差付 與構(gòu)造的第3光束的N次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量之光程差 付與構(gòu)造。滿足|L| =2、M = 0、N| = 1，L與N的正負符號不同。即L為+2時N為-1， L 為-2 時 N 為+1。優(yōu)選 L = +2、N = -I。穿過第1光程差付與構(gòu)造的第1光束越離開光軸相位越超前，且穿過第1光程差 付與構(gòu)造的第3光束越離開光軸相位越落后時，或者穿過第1光程差付與構(gòu)造的第1光束 越離開光軸相位越落后，且穿過第1光程差付與構(gòu)造的第3光束越離開光軸相位越超前時， 可謂L、N的正負符號不同。第1光程差付與構(gòu)造是反復(fù)階梯形狀之構(gòu)造時，優(yōu)選在為單位 構(gòu)造的一個階梯形狀中產(chǎn)生上述相位超前和相位落后。本說明書中所謂的光程差付與構(gòu)造是對入射光束附加光程差之構(gòu)造的總稱。光程 差付與構(gòu)造中也包括付與相位差的相位差付與構(gòu)造。相位差付與構(gòu)造中包括衍射構(gòu)造。本 發(fā)明的光程差付與構(gòu)造可以說是衍射構(gòu)造。光程差付與構(gòu)造具有臺階，優(yōu)選具有多個臺階。 由該臺階對入射光束附加光程差及/或相位差。光程差付與構(gòu)造附加的光程差可以是入射 光束波長的整數(shù)倍，也可以是入射光束波長的非整數(shù)倍?？梢栽诠廨S垂直方向持周期性間 隔地配置臺階，也可以在光軸垂直方向持非周期性間隔地配置臺階。優(yōu)選光程差付與構(gòu)造具有以光軸為中心的多個同心圓狀的環(huán)帶。光程差付與構(gòu)造可以取各種截面形狀(含光軸之面的截面形狀)。尤其優(yōu)選第1光程差付與構(gòu)造是使含光 軸之截面形狀為火焰型形狀的第1基礎(chǔ)構(gòu)造和含光軸之截面形狀為階梯形狀的第2基礎(chǔ)構(gòu) 造的重疊構(gòu)造?；鹧嫘托螤钊鐖D2(a)、(b)所示，是指具有光程差付與構(gòu)造的光學(xué)元件含光 軸的截面形狀是鋸齒形形狀的，換而言之，相對基底面來說光程差付與構(gòu)造既不垂直也不 平行，而具有傾斜面。階梯形狀如圖2(c)、(d)所示，是指具有光程差付與構(gòu)造的光學(xué)元件 含光軸的截面形狀是階梯形的，換而言之，光程差付與構(gòu)造只有平行于基底面的面和平行 于光軸的面，沒有相對基底面傾斜的面。另外，基礎(chǔ)構(gòu)造是階梯形狀時，基底面是具有曲率 的面的話，光線在基底面上折射，所以有離開光軸的距離不同折射角度不同之現(xiàn)象。因此， 與在光軸方向上平行位移地對基底面取階梯形狀相比，優(yōu)選在光線傳播方向上位移相同光 程長地對基底面取階梯形狀。重疊第1基礎(chǔ)構(gòu)造和第2基礎(chǔ)構(gòu)造形成第1光程差付與構(gòu)造時，優(yōu)選在第1基礎(chǔ) 構(gòu)造上重疊不同于第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第2基礎(chǔ)構(gòu)造，此時使第1基礎(chǔ)構(gòu)造的所有臺階部的位 置與第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置一致。“臺階部的位置一致”是指例如，使圖3(a)所示的 火焰型形狀第1基礎(chǔ)構(gòu)造的最深位置P1，與圖3 (b)所示的階梯形狀第2基礎(chǔ)構(gòu)造的最深位 置P2 —致(如圖3所示，第1基礎(chǔ)構(gòu)造所有的臺階部的位置與第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位 置一致，而第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置也有與第1基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置不一致的)。 由此可以得到圖3(c)所示的第1光程差付與構(gòu)造。其中，可以對第1基礎(chǔ)構(gòu)造的一個單位 的環(huán)帶，重疊第2基礎(chǔ)構(gòu)造的多個單位的環(huán)帶，也可以對第1基礎(chǔ)構(gòu)造的多個單位的環(huán)帶， 重疊第2基礎(chǔ)構(gòu)造的一個單位的環(huán)帶。第2光程差付與構(gòu)造、第3光程差付與構(gòu)造也可以 不重疊基礎(chǔ)構(gòu)造，此時可以取圖2中所示的任意形狀。優(yōu)選光程差付與構(gòu)造或基礎(chǔ)構(gòu)造是某單位形狀作周期性反復(fù)的構(gòu)造。這里所說的 “單位形狀作周期性反復(fù)”當然也包括同一形狀以同一周期反復(fù)的形狀。并且，1個單位周 期的單位形狀持有規(guī)律地周期漸漸變長和漸漸變短的形狀，也包括在“單位形狀作周期性 反復(fù)”之中。光程差付與構(gòu)造或基礎(chǔ)構(gòu)造具有火焰型形狀時，是單位形狀的鋸齒狀形狀作反復(fù) 的形狀。可以如圖2 (a)所示是同一鋸齒狀形狀作反復(fù)，也可以如圖2(b)所示是隨著在基底 面方向上向前而鋸齒狀形狀的大小逐漸變大的形狀或變小的形狀。另外，也可以是鋸齒狀 形狀的大小漸漸變大的形狀和鋸齒狀形狀的大小漸漸變小的形狀組合的形狀。但是，即使 是鋸齒狀形狀的大小漸漸變化的情況，也優(yōu)選鋸齒狀形狀在光軸方向(或光線穿過方向) 的大小幾乎不變?；鹧嫘托螤钪?，1個鋸齒狀形狀的光軸方向的長度(也可以是穿過鋸齒狀 形狀的光線方向的長度)稱為齒距深，1個鋸齒狀形狀的光軸垂直方向的長度稱為齒距寬。 還可以是下述形狀在某一區(qū)域是火焰型形狀的臺階向著光軸(中心)反側(cè)的形狀，在另外 的區(qū)域上是火焰型形狀的臺階向著光軸(中心)的形狀，在其間設(shè)用來切換火焰型形狀臺 階朝向所必需的變遷區(qū)域。該變遷區(qū)域在用光程差函數(shù)來表現(xiàn)由光程差付與構(gòu)造附加的光 程差時，是相當于光程差函數(shù)極值點的區(qū)域。光程差函數(shù)持極值點的話，光程差函數(shù)的斜率 小，所以可以放寬環(huán)帶齒距，能夠抑制光程差付與構(gòu)造形狀誤差引起的透過率降低。光程差付與構(gòu)造或基礎(chǔ)構(gòu)造具有階梯形狀時，是單位形狀的階梯形狀作反復(fù)的形 狀。可以取如圖2(c)所示的幾層(例如4、5層)相同的小階梯形狀作反復(fù)的形狀等(圖 2(c)的形狀有時稱為5分割階梯形狀)。也可以是隨著在基底面方向上向前而階梯的大小
11漸漸變大的形狀和階梯的大小漸漸變小的形狀，但是，優(yōu)選光軸方向(或光線穿過方向)的 長度幾乎不變。如圖2(d)所示，光程差付與構(gòu)造具有二進制狀形狀時，可以是隨著在基底面方向 上向前而二進制的大小漸漸變大的形狀和階梯的大小漸漸變小的形狀，但是，優(yōu)選光線穿 過方向的長度幾乎不變。該二進制形狀也是本說明書中所說的2分割的階梯形狀。下面出示構(gòu)成第1光束入射時產(chǎn)生的衍射光中2次衍射光具有最大的衍射光量、 第2光束入射時產(chǎn)生的衍射光中0次衍射光具有最大的衍射光量、第3光束入射時產(chǎn)生的 衍射光中-1次衍射光具有最大的衍射光量之光程差付與構(gòu)造的第1基礎(chǔ)構(gòu)造和第2基礎(chǔ) 構(gòu)造的例子，但不局限于此。第1基礎(chǔ)構(gòu)造是使穿過第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第1光束的1次的衍射光量大于其他任何 次數(shù)的衍射光量、使第2光束的1次的衍射光量大于其他任何次數(shù)的衍射光量、使第3光束 的1次的衍射光量大于其他任何次數(shù)的衍射光量之光程差付與構(gòu)造。優(yōu)選第1基礎(chǔ)構(gòu)造的 形狀是例如如圖2(a)、(b)所示的火焰型形狀。另外，優(yōu)選第1基礎(chǔ)構(gòu)造是如圖6所示的火焰形狀，且光軸方向的臺階高低dl是 對第1光束的波長λ 1給出1· λ 1 士0.4· λ 1光程差的臺階高低。具體優(yōu)選中央?yún)^(qū)域上 的第1基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階高低dl滿足以下條件式
權(quán)利要求
一種物鏡，是用第1光源射出的波長1的第1光束對具有厚度t1之保護層的第1光盤的信息記錄面形成聚光斑點、用第2光源射出的波長λ2(λ1＜λ2)的第2光束對具有厚度t2(t1≤t2)之保護層的第2光盤的信息記錄面形成聚光斑點、用第3光源射出的波長λ3(λ2＜λ3)的第3光束對具有厚度t3(t2＜t3)之保護層的第3光盤的信息記錄面形成聚光斑點的光拾取裝置用的物鏡，其特征在于，所述物鏡的光學(xué)面上形成了第1光程差付與構(gòu)造，所述第1光程差付與構(gòu)造是使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第1光束的L次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第2光束的M次的衍射光量大于其他任何次數(shù)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第3光束的N次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括0次)的衍射光量之光程差付與構(gòu)造，滿足|L|＝2、M＝0、|N|＝1，L、N的正負符號不同。
2.如權(quán)利要求1中記載的物鏡，其特征在于，所述物鏡的光學(xué)面至少具有含光軸的中央?yún)^(qū)域、形成在所述中央?yún)^(qū)域周圍的環(huán)帶狀周 邊區(qū)域、形成在所述周邊區(qū)域周圍的環(huán)帶狀最周邊區(qū)域，穿過所述中央?yún)^(qū)域、所述周邊區(qū)域及所述最周邊區(qū)域的所述第1光束被聚光于所述第 1光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域和所述周邊區(qū)域的所述第2光束被聚光于所述第2光盤的信息記錄 面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域的所述第3光束被聚光于所述第3光盤的信息記錄面上。
3.如權(quán)利要求2中記載的物鏡，其特征在于，所述第1光程差付與構(gòu)造被形成在所述中 央?yún)^(qū)域上。
4.如權(quán)利要求1至3的任何一項中記載的物鏡，其特征在于，所述第1光盤是BD。
5.如權(quán)利要求1至4的任何一項中記載的物鏡，其特征在于，所述物鏡是單透鏡。
6.如權(quán)利要求1至5的任何一項中記載的物鏡，其特征在于，所述第1光程差付與構(gòu)造 是在第1基礎(chǔ)構(gòu)造上重疊不同于所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第2基礎(chǔ)構(gòu)造，重疊時使所述第1基 礎(chǔ)構(gòu)造所有臺階部的位置與所述第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置一致。
7.一種光拾取裝置，備有物鏡，所述物鏡用第1光源射出的波長λ 1的第1光束對具有 厚度tl之保護層的第1光盤的信息記錄面形成聚光斑點、用第2光源射出的波長λ 2(λ 1 < λ 2)的第2光束對具有厚度t2(tl ( t2)之保護層的第2光盤的信息記錄面形成聚光 斑點、用第3光源射出的波長λ3(λ2< λ 3)的第3光束對具有厚度t3(t2<t3)之保護 層的第3光盤的信息記錄面形成聚光斑點，光拾取裝置的特征在于，所述物鏡的光學(xué)面上形成了第1光程差付與構(gòu)造，所述第1光程差付與構(gòu)造是使穿過 所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第1光束的L次的衍射光量大于其他任何次數(shù)(包括O次) 的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第2光束的M次的衍射光量大于其他 任何次數(shù)的衍射光量、使穿過所述第1光程差付與構(gòu)造的所述第3光束的N次的衍射光量 大于其他任何次數(shù)(包括O次)的衍射光量之光程差付與構(gòu)造，滿足 |L| = 2、M = O、N = 1，L、N的正負符號不同。
8.如權(quán)利要求7中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述物鏡的光學(xué)面至少具有含光軸的中央?yún)^(qū)域、形成在所述中央?yún)^(qū)域周圍的環(huán)帶狀周 邊區(qū)域、形成在所述周邊區(qū)域周圍的環(huán)帶狀最周邊區(qū)域，穿過所述中央?yún)^(qū)域、所述周邊區(qū)域及所述最周邊區(qū)域的所述第1光束被聚光于所述第 1光盤的信息記錄面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域和所述周邊區(qū)域的所述第2光束被聚光于所述第2光盤的信息記錄 面上，穿過所述中央?yún)^(qū)域的所述第3光束被聚光于所述第3光盤的信息記錄面上。
9.如權(quán)利要求8中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第1光程差付與構(gòu)造被形成在 所述中央?yún)^(qū)域上。
10.如權(quán)利要求7至9的任何一項中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第1光盤是
11.如權(quán)利要求7至10的任何一項中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述物鏡是單透
12.如權(quán)利要求7至11的任何一項中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第1光程差 付與構(gòu)造是在第1基礎(chǔ)構(gòu)造上重疊不同于所述第1基礎(chǔ)構(gòu)造的第2基礎(chǔ)構(gòu)造，重疊時使所 述第1基礎(chǔ)構(gòu)造所有臺階部的位置與所述第2基礎(chǔ)構(gòu)造的臺階部的位置一致。
13.如權(quán)利要求7至12的任何一項中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第1光束入 射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率ml滿足下式(1)-0. 02 < ml < 0. 02 (1)。
14.如權(quán)利要求13中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第2光束入射到所述物鏡時 的所述物鏡的成像倍率m2及所述第3光束入射到所述物鏡時的所述物鏡的成像倍率m3，分 別滿足下式⑵和⑶-0. 02 < m2 < 0. 02(2)-0. 02 < m3 < 0. 02(3)。
15.如權(quán)利要求13中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第2光束入射到所述物鏡時 的所述物鏡的成像倍率m2滿足下式(4)-0. 10 < m2 < 0(4)。
16.如權(quán)利要求13或14中記載的光拾取裝置，其特征在于，所述第3光束入射到所述 物鏡時的所述物鏡的成像倍率m3滿足下式(5)-0. 10 < m3 < 0(5)。
全文摘要
為了提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對記錄密度不同的3種光盤能夠確切地進行信息記錄及/或再生的、結(jié)構(gòu)簡單且低成本的光拾取裝置以及物鏡，在物鏡的光學(xué)面上形成光程差付與構(gòu)造，所述第1光束入射到所述光程差付與構(gòu)造上時產(chǎn)生的衍射光中2次衍射光具有最大光量，所述第2光束入射到所述光程差付與構(gòu)造上時產(chǎn)生的衍射光中0次衍射光具有最大光量，所述第3光束入射到所述光程差付與構(gòu)造上時產(chǎn)生的衍射光中-1次衍射光具有最大光量。
文檔編號G11B7/135GK101971257SQ20098010895
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者三森滿 申請人:柯尼卡美能達精密光學(xué)株式會社