專利名稱：光學拾取裝置和其中使用的物鏡的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種光學拾取裝置和物鏡，例如，涉及一種光學拾取裝置，通過它可以在具有不同透明基板厚度的兩種光信息記錄介質上進行信息記錄和/或信息再現(xiàn)，以及其中所使用的一種物鏡。
近來，隨著短波長紅光半導體激光器被應用于實際中，DVD得到了發(fā)展，DVD(數(shù)字通用盤)為尺寸與CD(致密盤)這一傳統(tǒng)光盤相同但具有更大容量的高密度光盤，也就是說，光信息記錄介質得到了發(fā)展。在其記錄介質為光盤的光信息記錄和再現(xiàn)裝置的光學系統(tǒng)中，為了想要增加記錄信號的密度，要求將通過物鏡會聚到記錄介質上的光斑尺寸減小到更小的尺寸。因此，實際條件要求減小作為光源的激光器的波長，并增加物鏡的NA。
例如，在DVD上實現(xiàn)信息記錄和/或再現(xiàn)的光學拾取裝置中，當使用波長為655nm的短波長半導體激光器作為光源時，對該激光進行會聚的物鏡的光盤一側的數(shù)值孔徑NA大約為0.6。關于這一點，在CD和DVD中存在不同規(guī)格的光盤，例如，CD-R(可記錄致密盤)，除了CD和DVD以外，MD(微型盤)已經(jīng)被投放到市場中并得到廣泛的使用。
一方面，在CD-R上實現(xiàn)信息記錄和/或再現(xiàn)的光學拾取裝置中必須使用波長λ＝785nm的光源，不過，在其它光盤中，可以使用波長與該特定波長不同的光源，在這種情況下，所需要的數(shù)值孔徑NA必須改變?yōu)閷谒褂玫墓庠床ㄩLλ。例如，在使用CD的情況下，所需要的數(shù)值孔徑NA＝λ(μm)/1.73，在使用DVD的情況下，所需要的數(shù)值孔徑NA＝λ(μm)/1.06，對于每個NA而言分別為近似值。在本說明書中，數(shù)值孔徑為從光盤一側觀看時會聚光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，所需要的數(shù)值孔徑為從光斑尺寸d和光盤的記錄表面上所要求使用的波長λ計算所得的數(shù)值孔徑，通常，NA＝0.83×λ÷d。
如上所述，市場上存在具有不同透明基板厚度、記錄密度和所使用波長的多種光盤，對于特殊的光盤，對于用戶來說，購買用于實現(xiàn)信息記錄和/或再現(xiàn)的專用信息記錄和再現(xiàn)裝置是一個巨大的負擔。因此，提出了具有可使用不同光盤的兼容光學拾取裝置的信息記錄和再現(xiàn)設備。
在這種光學拾取裝置中，當不同波長的光通量入射到具有不同厚度的基板上時，必須將球面象差校正到一不大于預定值的數(shù)值，為了進行適當?shù)男畔懭牒妥x出，還必須使每個光通量的光斑直徑在預定范圍之內。
與之相反，提出了一種具有分別相應于不同光盤的特定會聚光學系統(tǒng)的光學拾取裝置，通過將被再現(xiàn)的光盤對該會聚光學系統(tǒng)進行開關。在這種光學拾取裝置中，當不同波長的光通量入射到具有不同厚度的基板上時，可以將球面象差校正到一不大于預定值的數(shù)值，每個光通量的光斑尺寸也可以在一預定范圍之內。不過，在這種光學拾取裝置中，因為需要大量的會聚光學系統(tǒng)，其結構非常復雜，從而成本增加，是不可取的。
對于這個問題，目前研制出一種物鏡，通過該物鏡將不大于預定數(shù)值孔徑的光通量會聚成一個點光(a spot light)，將不小于預定數(shù)值孔徑的光通量變成一個雜散光(a flare light)。根據(jù)這種物鏡，對于諸如CD-R或DVD的不同光信息介質，可以得到信息記錄或再現(xiàn)所必須的點光。
關于這一點，通常在光學拾取裝置中，提供一種通過接收從信息記錄介質來的反射光來檢測跟蹤誤差的光學探測器。在傳統(tǒng)的光學探測器中，因為只有點光被光信息記錄介質反射，以至于該點光被照射到光信息記錄介質上的正確位置時，光學探測器極不可能錯誤地檢測到它。不過當光通量通過上述物鏡時，因為大于預定數(shù)值孔徑的光通量作為雜散光照射到光信息記錄介質上，故當探測器探測到反射光時，可能發(fā)生錯誤的探測。
也就是說，基本上，當光正確照射到光信息記錄介質上的記錄位置時，該探測器所接收的光的光強度不會發(fā)生偏離。不過，如果雜散光的反射光非均勻地入射進該探測器時，由于非均勻入射或光強度不穩(wěn)定，導致該探測器所接收的光的光強度發(fā)生偏離。結果，即使不發(fā)生跟蹤誤差，也可能引起指示有跟蹤錯誤發(fā)生的錯誤的探測。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種光學拾取裝置和該裝置中使用的一種物鏡，雖然該裝置中使用了少量的光學元件或物鏡，通過該裝置可以在不同厚度的光信息記錄介質上進行信息記錄和/或再現(xiàn)(在下文中，簡稱為記錄再現(xiàn))，并可抑制對跟蹤誤差的錯誤探測。
通過下面的結構可以達到上述目的。
一種在至少兩種光信息記錄介質中記錄或再現(xiàn)信息用的光學拾取裝置，包括一發(fā)射出具有第一波長λ1的第一光通量的第一光源；一發(fā)射出具有第二波長λ2(λ2＞λ1)的第二光通量的第二光源；一擁有一配備衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)，其將第一光源發(fā)出的第一光通量通過第一光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上，并將第二光源發(fā)出的第二光通量通過第二光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上；一用于接收來自第一和第二光信息記錄介質的反射光通量和/或透射光通量的光學探測器；其中，通過照射第一光通量從包括厚度為t1的透明基板的第一光信息記錄介質中再現(xiàn)信息或將信息記錄在該第一光信息記錄介質中，通過照射第二光通量從包括厚度為t2(t2＞t1)的透明基板的第二光信息記錄介質中再現(xiàn)信息或將信息記錄在該第二光信息記錄介質中；其中當數(shù)值孔徑NA1為該物鏡象方的數(shù)值孔徑，并且需要從第一光信息記錄介質再現(xiàn)信息或將信息記錄在第一光信息介質中時，在波前象差為0.07λ1rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將第一光通量會聚到數(shù)值孔徑NA1以內該第一光信息記錄介質的信息記錄表面上，而且當數(shù)值孔徑NA2(NA2＜NA1)為該物鏡象方的數(shù)值孔徑，并且需要從第二光信息記錄介質再現(xiàn)信息或將信息記錄在第二光信息介質中時，在波前象差為0.07λ2rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將第二光通量會聚到數(shù)值孔徑NA2以內該第二光信息記錄介質的信息記錄表面上，其中該光學探測器包括一用于檢測聚焦條件的中心光接收部分和用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分，并且當信息再現(xiàn)或記錄到第二光信息記錄介質時，從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的第二光通量的透射光通量被輻射出，以便覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
另外，通過下面的優(yōu)選結構可以實現(xiàn)上述目的。(1)本發(fā)明(1)所述的光學拾取裝置如下。一種光學拾取裝置具有發(fā)出具有第一波長λ1的第一光通量的第一光源；發(fā)出具有第二波長λ2(＞λ1)的第二光通量的第二光源；一包括具有一衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)，通過它將第一光源所發(fā)出的第一光通量通過第一光信息記錄介質的透明基板會聚到信息記錄表面上，并且將第二光源所發(fā)出的第二光通量通過第二光信息記錄介質的透明基板會聚到信息記錄表面上；以及用于從第一和第二光信息記錄介質接收反射光和/或透射光的光學探測器，其從至少2種光信息記錄介質中再現(xiàn)信息，或將信息記錄到該光信息記錄介質上，其中通過照射第一光通量，從具有厚度為t1的第一透明基板的第一光信息記錄介質中再現(xiàn)信息或記錄信息，通過照射第二光通量，從具有厚度為t2(＞t1)的第二透明基板的第二光信息記錄介質中再現(xiàn)信息或記錄信息，并且在波前象差不大于0.07λ1的條件下，該會聚光學系統(tǒng)能夠將第一光通量會聚到第一光信息記錄介質的信息記錄表面上一預定的為記錄或再現(xiàn)第一光信息記錄介質所需要的物鏡象方數(shù)值孔徑NA1以內，且在波前象差不大于0.07λ2的條件下，將第二光通量會聚到第二光信息記錄介質的信息記錄表面上一預定的為記錄或再現(xiàn)第二光信息記錄介質所需要的物鏡象方數(shù)值孔徑NA2(＜NA1)以內，而且該光學探測器具有一用于接收第一和第二光信息記錄介質的反射光和/或透射光的中心光接收部分，從而檢測聚焦條件，和一用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分，且當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄或再現(xiàn)時，因為透過物鏡的第二光通量而使從第二光信息記錄介質反射的光和/或透過第二光信息記錄介質的透射光以這樣一種方式輻射出，使得至少外圍光接收部分的整個表面被包含在內，能夠抑制光學探測器的錯誤探測。


圖1的框圖給出了本發(fā)明的光學探測器。在圖1中，光電探測器10為一種光學探測器，具有一個中心光接收部分10a和一對與中心光接收部分10a等距離設置的外圍光接收部分10b。
一方面，對于透過物鏡的第二光通量，圖中沒有給出，從第二光信息記錄介質所反射的反射光和/或透過它的透射光，對應于透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2內部或外部的傳輸發(fā)生了很大的變化。也就是，對于透過物鏡的預定數(shù)值孔徑NA2內部的第二光通量，圖中沒有給出，點光SL1是從第二光信息記錄介質所反射的反射光和/或透過它的透射光的一部分，被中心光接收部分10a接收，并用作聚焦條件的探測，其余的點光SL2被外圍光接收部分10b接收，用作跟蹤誤差存在的探測。
與之相反，對于透過圖中沒有給出的物鏡數(shù)值孔徑NA2外部的第二光通量，從第二光信息記錄介質所反射的反射光或透過該第二光信息記錄介質的透射光的一部分為雜散光FL，以一種環(huán)狀方式照射到光電探測器10上，其中如圖1所示點光SL1位于雜散光FL的中心。除了圖1中所示的環(huán)狀雜散光FL以外，由點光SL2在雜散光中心位置處形成的大體上為環(huán)狀的雜散光也照射在該光電探測器上。不過，圖1中沒有給出該大體上為環(huán)狀的雜散光。因為點光SL2以外的其它光照射到外圍光接收部分10b上，可能產(chǎn)生錯誤的探測，本質上，需要避免這種情況的發(fā)生，不過，正如在本發(fā)明中，當雜散光FL均勻照射，以至于包括了外圍光接收部分10b的整個表面時，因為雜散光FL的光強度遠小于點光SL2的光強度，外圍光接收部分10b不檢測雜散光FL，或者僅僅產(chǎn)生相當?shù)偷奶綔y信號，從而，由于雜散光FL的存在而可能導致的錯誤探測是非常低的。另外，在雜散光被照射，覆蓋外圍光接收部分10b整個表面的情形中，在整個外圍光接收部分10b，外圍光接收部分10b所接收的雜散光的光強度是相當?shù)?，因而是均勻的。因此，雜散光不影響由外圍光接收部分10b所探測的跟蹤誤差存在/不存在的探測結果。另外，使用上述方法可以很容易地實現(xiàn)物鏡的設計工作，并且能夠減少裝置的成本。關于這一點，當整個光接收表面實際上被包括在內時，可以滿足雜散光FL包括外圍光接收部分10b整個表面的條件。(2)本發(fā)明(2)的光學拾取裝置，其特征在于當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄或再現(xiàn)時，對于透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2外部的第二光通量，從第二光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光呈環(huán)形帶狀照射，該環(huán)形帶的內圍處于外圍光接收部分最內邊緣的內部，該環(huán)形帶的外圍處于外圍光接收部分的最外邊緣的外部。
在圖1中，因為環(huán)形帶狀雜散光FL的內徑FLi位于外圍光接收部分10b的最內邊緣10d的內部，而且雜散光FL的外徑FLo位于外圍光接收部分10b的最外邊緣10c的外部，故外圍光接收部分10b的整個表面都被包含在該雜散光FL中。(3)本發(fā)明(3)的光學拾取裝置，其特征在于環(huán)形帶在信息記錄表面上的內徑(圖1中的D2)為0-20μm。通常，在光學探測器的光學系統(tǒng)中，橫向放大率m為6-7，而且在光學探測器中，該內徑是一個被乘以2·m·NA2/〔tan(arc sin NA2)〕的數(shù)值。(4)本發(fā)明(4)的光學拾取裝置，其特征在于環(huán)形帶在信息記錄表面上的內徑(圖1中的D2)為10-20μm。(5)本發(fā)明(5)的光學拾取裝置，其特征在于當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄或再現(xiàn)時，對于透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2外部的光通量，從第二光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光呈環(huán)形帶狀照射，并且因為該環(huán)形帶的內圍(圖1中的FLi)位于中心光接收部分(圖1中的10a)最外邊緣(圖1中的10e)的外部，故該裝置可以制造成使雜散光FL不對中心光接收部分10a中點光SL1的探測施加不利影響。(6)本發(fā)明(6)的光學拾取裝置，其特征在于當環(huán)形帶在信息記錄表面上的外徑為D1，且環(huán)形帶在信息記錄表面上的內徑為D2時，因為(D1-D2)/2＞15μm，故雜散光FL被照射而使外圍光接收部分10b的整個表面被包括在內。(7)本發(fā)明(7)的光學拾取裝置，其特征在于對于透過物鏡的第一光通量，從第一光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光，以及透過物鏡的預定數(shù)值孔徑NA2內部而從第二光信息記錄介質反射的反射光，和/或透過它的透射光，被呈點狀照射在中心光接收部分。(8)本發(fā)明(8)的物鏡，是用于光學拾取裝置的物鏡，其具有發(fā)射第一波長λ1的第一光通量的第一光源；發(fā)射第二波長λ2(＞λ1)的第二光通量的第二光源；包括具有衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)，通過該會聚光學系統(tǒng)，第一光源發(fā)出的第一光通量通過第一光信息記錄介質的透明基板被會聚到信息記錄表面上，第二光源發(fā)出的第二光通量通過第二光信息記錄介質的透明基板被會聚到信息記錄表面上；以及用于接收從第一和第二光信息記錄介質反射和/或透射光的光學探測器，而且通過用于光學拾取裝置的物鏡來從至少兩種光記錄介質中再現(xiàn)信息或將信息記錄在該光信息記錄介質中，其中照射第一光通量，以從具有厚度為t1的第一透明基板的第一光信息記錄介質再現(xiàn)信息或者記錄信息；照射第二光通量，以從具有厚度為t2(＞t1)的第二透明基板的第二光信息記錄介質再現(xiàn)信息或記錄信息；并且在波前象差不大于0.07λ1的條件下，該會聚光學系統(tǒng)能將第一光通量會聚到第一光信息記錄介質的信息記錄表面上物鏡象方為記錄或再現(xiàn)第一光信息記錄介質所需要的預定數(shù)值孔徑NA1之內，并且在波前象差不大于0.07λ2的條件下，將第二光通量會聚到第二光信息記錄介質的信息記錄表面上物鏡象方為記錄或再現(xiàn)第二光信息記錄介質所需要的預定數(shù)值孔徑NA2(＜NA1)之內；而且光學探測器具有用于接收來自第一和第二光信息記錄介質的反射光和/或透過它的透射光的中心光接收部分，從而探測聚焦條件，和一個用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分，且當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄和再現(xiàn)時，對于透過物鏡的第二光通量，來自第二光信息記錄介質的反射光和/或透過它的透射光被照射，使得至少該外圍光接收部分的整個表面被包括在內。
通過使用本發(fā)明的物鏡在光學拾取裝置中，可以在多種光信息記錄介質上進行信息的記錄和/或再現(xiàn)，而會聚光學系統(tǒng)的結構很簡單，并可抑制光學探測器中錯誤探測的可能性。(9)本發(fā)明(9)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄或再現(xiàn)時，對于透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2外部的第二光通量，從第二光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光呈環(huán)形帶狀照射，該環(huán)形帶的內圍位于外圍光接收部分最內邊緣的內部，該環(huán)形帶的外圍位于外圍光接收部分最外邊緣的外部。(10)本發(fā)明(10)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于在信息記錄表面上該環(huán)形帶的內徑為0-20μm。(11)本發(fā)明(11)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于在信息記錄表面上該環(huán)形帶的內徑為10-20μm。(12)本發(fā)明(12)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于當?shù)诙庑畔⒂涗浗橘|被記錄或再現(xiàn)時，對于透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2外側的第二光通量，從第二光記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光呈環(huán)形帶狀照射，該環(huán)形帶的內圍位于中心光接收部分最外邊緣的外部。(13)本發(fā)明(13)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于當信息記錄表面上該環(huán)形帶的外徑為D1，信息記錄表面上該環(huán)形帶的內徑為D2時，(D1-D2)/2＞15μm。(14)本發(fā)明(14)的使用該物鏡的光學拾取裝置，其特征在于對于透過物鏡的第一光通量，從第一光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光，以及透過物鏡預定數(shù)值孔徑NA2內部從第二光信息記錄介質反射的反射光和/或透過它的透射光，呈點狀照射到中心光接收部分。
本說明書中使用的衍射圖案(或衍射部分)為一種模式(或表面)，其中在光學元件例如透鏡的表面上設置一個浮雕，其中提供了衍射對光線角度改變的功能，當在一個光學表面上存在產(chǎn)生衍射或不產(chǎn)生衍射的區(qū)域時，意味著在該區(qū)域中產(chǎn)生衍射。對于浮雕的形狀，例如在光學元件的表面上，在光軸周圍形成幾乎是同心的圓形環(huán)形帶，并且當從包含光軸的平面上觀看它的截面時，很明顯每個環(huán)形帶具有鋸齒形形狀，浮雕的形狀包括這種形狀。
在本說明書中，物鏡的意思是，狹義的講，為具有會聚功能的透鏡，與大多數(shù)光信息記錄介質一側的位置處的光信息記錄介質相對設置，前提是光信息記錄介質裝載在光學拾取裝置中，廣義的講，為與透鏡一起的，由激勵器至少沿器光軸方向對其進行操作的透鏡組。此處，這種透鏡組意味著至少多于一個透鏡的多個透鏡。因此，在本發(fā)明中，物鏡的光信息記錄介質一側的數(shù)值孔徑NA意味著設置在光信息記錄介質一側上物鏡的大多數(shù)光信息記錄介質一側上的透鏡表面所發(fā)射的光通量的數(shù)值孔徑NA。另外，在本發(fā)明中，數(shù)值孔徑NA給出了由各自光信息記錄介質的調節(jié)所控制的數(shù)值孔徑，或者衍射邊緣效應的物鏡的數(shù)值孔徑，對于各種光信息記錄介質，通過它可以得到相應于所使用光源波長的記錄或再現(xiàn)信息所需的光斑直徑。就此而論，物鏡最好是單透鏡。
在本發(fā)明中，對于光信息記錄介質(光盤)，例如諸如CD-R，CD-RW，CD-Video，CD-ROM的每種CDs和諸如DVD-ROM，DVD-RAM，DVD-R，DVD-RW，DVD+RW，DVD-Video的每種DVDs，以及盤狀的當前所采用的諸如MD的光信息記錄介質，還包括下一帶記錄介質。在許多光信息記錄介質的信息記錄表面上存在透明基板。不過，存在或者推薦基板的厚度接近于零或沒有透明基板的介質。為了便于解釋，存在這樣一種情形，在發(fā)明中描述了“透過透明基板”，這種情況還包括透明基板的厚度為0的情形，即沒有透明基板。
在本說明中，信息的記錄和再現(xiàn)意味著信息被記錄到光信息記錄介質的信息記錄表面上，記錄在信息記錄表面上的信息被再現(xiàn)。本發(fā)明的光學拾取裝置，可以是僅用于實現(xiàn)記錄或再現(xiàn)的裝置，或用于記錄和再現(xiàn)兩種功能的裝置。另外，光學拾取裝置可以是用于實現(xiàn)一種信息記錄介質的記錄，實現(xiàn)對其它信息記錄介質的再現(xiàn)，或用于對一種信息記錄介質實現(xiàn)記錄或再現(xiàn)，并對其它信息記錄介質實現(xiàn)記錄和再現(xiàn)。就此而論，此處所使用的再現(xiàn)包括信息的簡單讀出。
本發(fā)明的光學拾取裝置可以安裝在每種播放器或驅動裝置中，或者固定在AV裝置，個人計算機和其它信息終端設備的聲音和/或圖象的記錄和/或再現(xiàn)裝置中。
參照附圖，下面將描述本發(fā)明的最佳實施例。本實施例的物鏡具有作為衍射部分的衍射環(huán)形帶。通常，使用相差函數(shù)或光程差函數(shù)來定義衍射環(huán)形帶的間距(每個環(huán)形帶的位置)，在下面的實施例中將詳細描述。特別是以弧度為單位由下式[數(shù)學表達式1]來表示相差函數(shù)Φb，以mm為單位用[數(shù)學表達式2]來表示光程差函數(shù)ΦB。[數(shù)學表達式1]Φb=Σi=0∞b2ih2i]]>[數(shù)學表達式2]ΦB=Σi=0∞B2ih2i]]>在這兩種表達方法中，單位不同，不過，在表達衍射環(huán)形帶的間距時其含義是等價的。也就是說，對于閃耀波長λ(單位為mm)，當相差函數(shù)中的系數(shù)b被乘以λ/2π時，可以被轉換為光程差函數(shù)中的系數(shù)B，相反，當光程差函數(shù)中的系數(shù)B被乘上2π/λ時，可以被轉換為相差函數(shù)中的系數(shù)b。
現(xiàn)在，為了簡化說明，將描述使用第一衍射光的衍射透鏡，在光程差函數(shù)中，每當函數(shù)值大于閃耀波長λ的整數(shù)倍時就產(chǎn)生一級環(huán)形帶，在相差函數(shù)的情形中，每當函數(shù)值大于2π的整數(shù)倍時就產(chǎn)生環(huán)形帶。
例如，假定一個透鏡，其中在不具有折射功能的圓柱形兩個平面的材料的側面上產(chǎn)生衍射環(huán)形帶，并且當閃耀波長為0.5μm＝0.0005mm時，光程差函數(shù)的二次系數(shù)(二次冪項)為-0.05(當轉換為相差函數(shù)的二次系數(shù)時，相當于-628.3)，其它所有系數(shù)均為0，第一環(huán)形帶的半徑為h＝0.1mm，第二環(huán)形帶的半徑為h＝0.141mm。另外，眾所周知，對于光程函數(shù)的二次系數(shù)B2＝-0.05的這種衍射透鏡，焦距f＝-1/(2·B2)＝10mm。
現(xiàn)在，當使用上面的限定為基礎時，通過使相差函數(shù)或光程差函數(shù)的二次系數(shù)不等于零，可以將能量施加給透鏡。另外，當使相差函數(shù)和光程差函數(shù)二次系數(shù)以外的其他系數(shù)，如第4級系數(shù)，第6級系數(shù)，第8級系數(shù)，和第10級系數(shù)的值不等于零時，可以控制球面象差。關于這一點，此處“控制”的意思是通過產(chǎn)生的相反的球面象差，具有折射功能的部分所施加的球面象差可以被校正，或者總的球面象差為一個所需的數(shù)值。
圖2為根據(jù)第一實施例的光學拾取裝置的簡要結構圖。
圖3為根據(jù)第二實施例的光學拾取裝置的簡要結構圖。
圖4為例1的物鏡的剖面圖。
圖5(a)和(b)為例1的物鏡的縱向球面象差視圖。
圖6為例2的物鏡的剖面圖。
圖7(a)和(b)為例2的物鏡的縱向球面象差視圖。
在例1和2的光學拾取裝置中所使用的物鏡，在兩個光學表面上具有下式[數(shù)學表達式3]所表示的非球面形狀。[數(shù)學表達式3]Z=h2/r1+1-(l+κ)(h/r)2+Σi=0∞A2ih2i]]>其中，Z為光軸方向(光前進的方向定義為正)坐標軸，h為與光軸垂直的坐標軸(到光軸的高度)，r為彎曲部分的傍軸半徑，κ為錐形系數(shù)，A為非球面系數(shù)。
關于這一點，下面將要描述的本實施例的物鏡具有距離光軸的高度hb所限定的不同光程差函數(shù)所表示的衍射環(huán)形帶。在本實施例中，在距離光軸高度為hb的邊界上的衍射環(huán)形帶中，環(huán)形帶的寬度較小，環(huán)形帶寬為一個不理想的形狀，然而，在本發(fā)明中還包括，其中相應于高度h＞＝距光軸的高度hb的區(qū)域的透鏡厚度的A0值為最佳大小，環(huán)形帶寬為理想形狀。
圖2為根據(jù)第一實施例的光學拾取裝置的簡要結構視圖。在圖2所示的光學拾取裝置100中，第一半導體激光器111為第一光源，第二半導體激光器112為第二光源，第一半導體激光器與第二半導體激光器平行設置。波長為λ1(＝655nm)的第一半導體激光器111的光通量通過分束器113入射到準直器114上，并被孔徑115所阻擋(預定數(shù)值孔徑NA1)，并被會聚到第一光信息記錄介質的信息記錄表面201，也就是通過物鏡3會聚到光盤200(例如，DVD透明基板厚度t1)上。
來自信息記錄表面的反射光通過物鏡3、孔徑115、準直器114、分束器113、116，柱面透鏡117和凹透鏡118被會聚到光電探測器10的光接收表面上。根據(jù)所接收的光，光電探測器10產(chǎn)生一探測信號。
與之相反，波長為λ2(＝785nm)的第二半導體激光器112的光通量通過衍射光柵119、耦合透鏡120、分束器116和分束器113入射到準直器114上，并被孔徑115所阻擋，會聚到第二光信息記錄介質的信息記錄表面201上，也就是說，通過物鏡3會聚到光盤200’上(例如，CD-R透明基板厚度t2＞t1)。
以上述相同的方式，信息記錄表面的反射光通過物鏡3、孔徑115、準直器114、分束器113、116、柱面透鏡117和凹透鏡118會聚到光電探測器10的光接收表面上。根據(jù)所接收的光，光電探測器產(chǎn)生一探測信號。其中，將在下面描述例1和例2中所使用的物鏡3。
順便提及，根據(jù)第二半導體激光器112所發(fā)出的光通量，衍射光柵119產(chǎn)生0級光，+1級光和-1級光。此時，0級光線的光量比±1級光大幾倍。其后，每級光均被信息記錄表面201所反射，具有最大光量的0級光呈圓錐形入射到光電探測器10的中心光接收部分10a，被用作聚焦條件的探測。另一方面，-1級光和+1級光入射進光電探測器的外圍光接收部分10b，被用作跟蹤誤差的探測。
圖3為根據(jù)第二實施例的光學拾取裝置的簡要結構圖。在圖3所示的第二實施例中，與圖2中的實施例不同，省略了耦合透鏡120、柱面透鏡117和凹透鏡118，用平面鏡(206)代替分束器，由于僅有這點差別，將省略其它結構的描述。關于這一點，將在下面描述例1和例2中使用的物鏡3。另外，在第一和第二實施例中，還可能存在這樣一種結構，通過使信息記錄表面201為透明的，光電探測器10探測到透射光。
下面，將描述物鏡3的例子。
(例1)在[表1]中，給出了與例1中物鏡有關的數(shù)據(jù)。關于這一點，在下文中給出的透鏡數(shù)據(jù)中，用E(例如，2.5×E-3)來表示10的冪數(shù)(例如，2.5×10-3)[表1]例1
后綴1給出了λ＝655nm的情形，后綴2給出了λ＝785nm的情形。第一表面(邊界hb＝1.5885)第一區(qū)域(0≤h＜hb)光程差函數(shù)的系數(shù)(閃耀波長＝1mm)B2-3.6299E-02B45.1186E-02B6-1.3732E+00B83.5610E-01B10-3.5952E-02非球面系數(shù)R 2.0456E+00
κ -9.8338E-01A46.3487E-03A6-1.6489E-03A86.3727E-04A10-8.1296E-05第二區(qū)域(hb≤h)光程差函數(shù)的系數(shù)(閃耀波長＝1mm)B02.8259E+00B2-1.1970E+00B4-6.1240E-01B6-1.2500E+00B82.7435E-01B104.5353E-04非球面系數(shù)R2.0445E+00κ -1.0028E+00A01.7890E-03A46.0578E-03A6-2.2128E-03A87.7587E-04A10-5.9207E-05第五表面非球面系數(shù)κ1.4634E+01A41.0692E-02A62.8299E-03A8-1.6221E-03
A102.3415E-04圖4為例1中物鏡的剖面圖，圖5為例1中物鏡的縱向球面象差視圖。根據(jù)圖5(a)，在以DVD為光盤進行信息的記錄或再現(xiàn)時，對于整個數(shù)值孔徑可以很好地抑制球面象差，能夠形成適合的光斑。
一方面，根據(jù)圖5(b)，在以CD-R為光盤進行信息的記錄或再現(xiàn)時，在預定數(shù)值孔徑(NA2)以內可以有效地抑制球面象差，可以形成適當?shù)狞c光，在該預定數(shù)值孔徑的外部，形成雜散光。
(例2)在[表2]中，給出了與例2中物鏡3有關的數(shù)據(jù)。[表2]例2
后綴1給出了λ＝655nm的情形，后綴2給出了λ＝785nm的情形。第一表面(邊界hb＝1.5885)第一區(qū)域(0≤h＜hb)光程差函數(shù)的系數(shù)
(閃耀波長＝1mm)B2-7.4570E+00B4-1.1222E+00B6-1.0023E+00B83.8851E-01B10-6.2331E-02非球面系數(shù)R2.1417E+00κ -1.0385E+00A44.9605E-03A6-1.1764E-03A86.7389E-04A10-1.1849E-04第二區(qū)域(hb≤h)光程差函數(shù)的系數(shù)(閃耀波長＝1mm)B07.8810E-01B2-2.6734E+00B4-6.5116E-01B6-1.2583E+00B82.6767E-01B10-4.1770E-03非球面系數(shù)R2.0695E+00κ -1.0275E+00A01.6500E-04A45.7251E-03A6-2.1795E-03
A87.7712E-04A10-7.0727E-05第五表面非球面系數(shù)κ1.4551E+01A41.1869E-02A62.7555E-03A8-1.6723E-03A102.6001E-04圖6為例2中物鏡的剖面圖，圖7為例2中物鏡的縱向球面象差。根據(jù)圖7(a)，在以DVD作為光盤記錄或再現(xiàn)信息時，對于整個數(shù)值孔徑可以很好地抑制球面象差，能夠形成適當?shù)墓獍摺?br> 在一方面，根據(jù)圖7(b)，在以CD-R為光盤記錄或再現(xiàn)信息時，在預定數(shù)值孔徑(NA2)的內側可以很好地抑制球面象差，得到適當?shù)墓獍撸谠擃A定數(shù)值孔徑的外側，可以形成雜散光。為例1和2中物鏡的折射率數(shù)據(jù)，[表4]給出了當使用例1和例2的物鏡時，在信息記錄表面201(圖2和3)上所形成的雜散光的內徑D2和外徑D1。[表3]折射率 信息記錄表面上的雜散光直徑(波長為785nm)
根據(jù)本發(fā)明，盡管使用了較少數(shù)量的光學元件或物鏡，但是可以提供光學拾取裝置和其中所使用的物鏡，通過它們可以在具有不同厚度的光信息記錄介質上實現(xiàn)信息的記錄和/或再現(xiàn)(在下文中，簡單地稱之為記錄和再現(xiàn))，并可以抑制錯誤的探測。
權利要求
1.一種用于從至少兩種光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息的光學拾取裝置，包括一用于發(fā)射具有第一波長λ1的第一光通量的第一光源；一用于發(fā)射具有第二波長λ2(λ2＞λ1)的第二光通量的第二光源；一具有配備一衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)，其將第一光源發(fā)出的第一光通量通過第一光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上，并將第二光源發(fā)出的第二光通量通過第二光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上；一用于接收來自第一和第二光信息記錄介質的反射光通量和/或透射光通量的光學探測器；其中照射該第一光通量，以從包括厚度為t1的透明基板的第一光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息，照射該第二光通量，以從包括厚度為t2(t2＞t1)的透明基板的第二光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息；其中當數(shù)值孔徑NA1為物鏡象方的數(shù)值孔徑并且為從第一光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄信息所需要時，在波前象差為0.07λ1 rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將該第一光通量會聚到數(shù)值孔徑NA1內第一光信息記錄介質的信息記錄表面上；且當數(shù)值孔徑NA2(NA2＜NA1)為物鏡象方的數(shù)值孔徑并且為從第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄信息所需要時，在波前象差為0.07λ2 rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將該第二光通量會聚到數(shù)值孔徑NA2內第二光信息記錄介質的信息記錄表面上，其中該光學探測器包括一用于探測聚焦條件的中心光接收部分和一用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分，當從第二光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息時，從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的第二光通量的透射光通量被照射，以便覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
2.如權利要求1的光學拾取裝置，其中當信息從該第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄到該第二光信息記錄介質時，該第二光通量被分成通過數(shù)值孔徑NA2內部的內部第二光通量和通過數(shù)值孔徑NA2外部的外部第二光通量，其中從該第二光信息記錄介質反射的外部第二光通量的反射光通量和透過第二光信息記錄介質的外部第二通量的透射光通量被成形為環(huán)形光通量，該環(huán)形光通量的內圍處于該外圍光接收部分最內邊緣的內部，該環(huán)形光通量的外圍處于該外圍光接收部分最外邊緣的外部。
3.如權利要求2的光學拾取裝置，其中信息記錄表面上該環(huán)形光通量的內徑為20μm或更小。
4.如權利要求3的光學拾取裝置，其中該環(huán)形光通量的內徑為10到20μm。
5.如權利要求1的光學拾取裝置，其中當信息從該第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄到該第二光信息記錄介質時，該第二光通量被分成通過數(shù)值孔徑NA2內部的內部第二光通量和通過數(shù)值孔徑NA2外部的外部第二光通量，其中從該第二光信息記錄介質反射的外部第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的外部第二光通量的透射光通量被成形為環(huán)形光通量，該環(huán)形光通量的內圍處于該中心光接收部分的外部。
6.如權利要求1的光學拾取裝置，其中滿足下式(D1-D2)/2＞15μm其中D1為信息記錄表面上該環(huán)形光通量的外徑，D2為信息記錄表面上該環(huán)形光通量的內徑。
7.如權利要求1的光學拾取裝置，其中從第一光信息記錄介質反射的第一光通量的反射光通量和/或第一光通量透過物鏡后透過第一光信息記錄介質的第一光通量的透射光通量，以及從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量和/或第二光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的內側后透過第二光信息記錄介質的第二光通量時透射光通量，以點光的形式被照射在中心光接收部分。
8.一種用在從至少兩種光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息的光學拾取裝置中的物鏡，該光學拾取裝置包括一用于發(fā)射具有第一波長λ1的第一光通量的第一光源；一用于發(fā)射具有第二波長λ2(λ2＞λ1)的第二光通量的第二光源；一具有配備一衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)，其將第一光源發(fā)出的第一光通量通過第一光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上，并將第二光源發(fā)出的第二光通量通過第二光信息記錄介質的透明基板會聚到一記錄表面上；一用于接收來自第一和第二光信息記錄介質的反射光通量和/或透射光通量的光學探測器；其中照射該第一光通量，以從包括厚度為t1的透明基板的第一光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息，照射該第二光通量，以從包括厚度為t2(t2＞t1)的透明基板的第二光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息；其中當數(shù)值孔徑NA1為物鏡象方的數(shù)值孔徑并且為從第一光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄信息所需要時，在波前象差為0.07λ1 rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將該第一光通量會聚到數(shù)值孔徑NA1內第一光信息記錄介質的信息記錄表面上；且當數(shù)值孔徑NA2(NA2＜NA1)為物鏡象方的數(shù)值孔徑并且為從第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄信息所需要時，在波前象差為0.07λ2 rms或更小的條件下，該會聚光學系統(tǒng)將該第二光通量會聚到數(shù)值孔徑NA2內第二光信息記錄介質的信息記錄表面上，其中該光學探測器包括一用于探測聚焦條件的中心光接收部分和一用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分，且當從第二光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄信息時，從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質第二光通量的透射光通量被照射，以便覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
9.如權利要求8的物鏡，其中當信息從該第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄到該第二光信息記錄介質時，該第二光通量被分成通過數(shù)值孔徑NA2內部的內部第二光通量和通過數(shù)值孔徑NA2外部的外部第二光通量，其中從該第二光信息記錄介質反射的外部第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的外部第二光通量的透射光通量被成形為環(huán)形光通量，該環(huán)形光通量的內圍處于該外圍光接收部分最內邊緣的內部，該環(huán)形光通量的外圍處于該外圍光接收部分最外邊緣的外部。
10.如權利要求9的物鏡，其中信息記錄表面上該環(huán)形光通量的內徑為20μm或更小。
11.如權利要求10的物鏡，其中該環(huán)形光通量的內徑為10到20μm。
12.如權利要求8的物鏡，其中當信息從該第二光信息記錄介質再現(xiàn)或記錄到該第二光信息記錄介質時，該第二光通量被分成通過數(shù)值孔徑NA2內部的內部第二光通量和通過數(shù)值孔徑NA2外部的外部第二光通量，其中從該第二光信息記錄介質反射的外部第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的外部第二光通量的透射光通量被成形為環(huán)形光通量，該環(huán)形光通量的內圍處于該中心光接收部分的外部。
13.如權利要求8的物鏡，其中滿足下式(D1-D2)/2＞15μm其中D1為信息記錄表面上該環(huán)形光通量的外徑，D2為信息記錄表面上該環(huán)形光通量的內徑。
14.如權利要求8的物鏡，其中從第一光信息記錄介質反射的第一光通量的反射光通量和/或第一光通量通過物鏡后透過第一光信息記錄介質的第一光通量的透射光通量，以及從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量和/或第二光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2內側后透過第二光信息記錄介質的第二光通量的透射光通量，以點光的形式被照射在中心光接收部分。
15.如權利要求1的光學拾取裝置，還包括一在第二光通量的基礎上產(chǎn)生包括n級和m級光通量的多個不同級光通量的光學元件，其中在n級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的內部之后，中心光接收部分接收從第二光信息記錄介質反射的n級光通量的反射光通量和/或透過該第二光信息記錄介質的n級光通量的透射光通量，且在m級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的外部后，外圍光接收部分接收從第二光信息記錄介質反射的m級光通量的反射光通量和/或透過第二光信息記錄介質的m級光通量的透射光通量。
16.如權利要求15的光學拾取裝置，其中在n級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的外部之后，從第二光信息記錄介質反射的n級光通量的反射光通量和/或透過第二光信息記錄介質的n級光通量的透射光通量被照射，以覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
17.如權利要求15的光學拾取裝置，其中該光學元件為設置在該第二光源與會聚光學系統(tǒng)之間的衍射光柵。
18.如權利要求8的物鏡，其中該光學拾取裝置還包括一在第二光通量的基礎上產(chǎn)生包括n級和m級光通量的多個不同級光通量的光學元件，其中在n級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的內部之后，中心光接收部分接收從第二光信息記錄介質反射的n級光通量的反射光通量和/或透過該第二光信息記錄介質的n級光通量的透射光通量；且在m級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的外部后，外圍光接收部分接收從第二光信息記錄介質反射的m級光通量的反射光通量和/或透過第二光信息記錄介質的m級光通量的透射光通量。
19.如權利要求18的物鏡，其中在n級光通量通過物鏡的數(shù)值孔徑NA2的外部之后，從第二光信息記錄介質反射的n級光通量的反射光通量和/或透過第二光信息記錄介質的n級光通量的透射光通量被照射，以覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
20.如權利要求18的光學拾取裝置，其中該光學元件為設置在該第二光源與會聚光學系統(tǒng)之間的衍射光柵。
全文摘要
在光學拾取裝置中具有第一光源;第二光源;具有配備一衍射部分的物鏡的會聚光學系統(tǒng)和光學探測器,該光學探測器包括用于探測聚焦條件的中心光接收部分和用于探測跟蹤誤差的外圍光接收部分,當信息從第二光信息記錄介質中再現(xiàn)或記錄時,從第二光信息記錄介質反射的第二光通量的反射光通量或透過第二光信息記錄介質的第二光通量的透射光通量被照射,以便覆蓋外圍光接收部分的整個表面。
文檔編號G02B3/08GK1340815SQ0112521
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權日2000年9月1日
發(fā)明者本田浩司 申請人:柯尼卡株式會社