專利名稱：物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光盤拾波器用物鏡，尤其是能夠以一個波長再生襯底厚度和記
錄密度不同的兩種^L格的光盤的互換物鏡。
背景技術(shù)：
作為再生專用的以音樂和錄像內(nèi)容分配為主的應(yīng)用而開始的CD和DVD 等光盤，作為錄音合成和影像記錄等的可記錄媒體現(xiàn)今也已廣泛普及。再有， 面臨2011年過渡到地面波模擬電視播放的全面數(shù)字化，大屏幕薄型顯示器的 普及也得以加速，高清晰度電視動畫記錄的需求增加。受此，藍光光盤(以下 稱為BD)和HDDVD (以下稱為HD)等大容量光盤也作為記錄型媒體銷售,. 同時，所發(fā)行的再生用錄像內(nèi)容也增加。
BD是把波長405nm的藍紫色半導(dǎo)體激光器用數(shù)值孔徑(NA) 0.85的物 鏡會聚來進行信號再生的光盤媒體。與DVD相比，波長比650nm短約0.6倍， NA比0.6大1.4倍，因此，記錄容量每層為25GB，容量大至DVD的約5倍。 另一方面，即使NA增大為了抑制因光盤傾斜而產(chǎn)生的像差的增大，也將防止 塵土和污物的附著的影響的透明襯底的厚度從DVD的0.6mm減薄至O.lmm。
另一方面，由于BD記錄密度非常高，且光入射一側(cè)的透明襯底的厚度非 常薄，因而需要與DVD不同的制造工藝和制造裝置。因此，包括設(shè)備投資的 媒體廠家的制造成本增大的問題從很早就被指出，基本上以能夠用與DVD相 同的制造裝置為條件，以與BD規(guī)格并存的形態(tài)制作HD的規(guī)格，基本上沒有 互換性的兩類媒體幾乎同時被開發(fā)和銷售。雖然HD與BD相同地使用405nm 的藍紫色半導(dǎo)體激光器，但NA0.65的物鏡與DVD相同地穿過0.6mm的村底 而會聚到記錄膜上，記錄容量為每層15GB。
為了防止這兩類媒體并存而導(dǎo)致的市場混亂，在英特網(wǎng)等上還發(fā)表了同時 對應(yīng)BD和HD的光盤裝置的開發(fā)。在此，采用把BD專用透鏡和HD透鏡兩 個搭載在透鏡促動器上的結(jié)構(gòu)。在例如專利文獻1 一日本特開平9-198677號公報中描述了這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有例子。它涉及DVD和CD的互換再生，把來自紅 色半導(dǎo)體激光器的光通過搭載在轉(zhuǎn)動型的雙透鏡促動器上的DVD專用透鏡和 CD專用透鏡的轉(zhuǎn)換來對應(yīng)DVD再生和CD再生。
現(xiàn)今，DVD再生用光學(xué)拾波器搭載有紅色半導(dǎo)體激光器和波長780nm的 紅外半導(dǎo)體激光器兩者，對CD再生使用紅外半導(dǎo)體激光器。這是因為紅色波
提。因此，現(xiàn)在的DVD拾波器基本上采用利用了 DVD和CD再生的波長不 同的互換再生方式，但由于DVD開發(fā)當(dāng)初不必進行CD-R再生，研究了由紅 色波長一種波長來進行DVD和CD的互換再生方式。因此，本發(fā)明要解決的 利用藍色一種波長的光源來進行BD和HD的互換再生具有能夠應(yīng)用DVD開 發(fā)當(dāng)初研究的單波長互換再生方式的可能性。
在例如專利文獻2—日本特開平7-98431號公報中描述了另 一個這種現(xiàn)有 例子。在此，為了 DVD和CD的互換再生，使來自紅色半導(dǎo)體激光器的光的 一部分作為0次光透過，將一部分作為1次衍射光衍射的全息攝影元件與物鏡 做成一體，除去了全息攝影的透鏡做成最適合于DVD的形狀，做成能在DVD 會聚0次光，衍射光對CD補償因與DVD的襯底厚度差產(chǎn)生的球面像差的全 息攝影的光柵圖案。這樣，以一個波長實現(xiàn)了襯底厚度和NA不同的兩種光盤 的再生互換。
此外，專利文獻3—日本特開平9-17023號公報中描述了在把來自紅色半 導(dǎo)體激光器的光用準(zhǔn)直透鏡變成大致平行光后入射到物鏡時，使激光器和準(zhǔn)直 透鏡的間隔在CD和DVD的場合可變，通過改變?nèi)肷涞轿镧R的光的發(fā)散程度， 以補償村底厚度的不同導(dǎo)致的球面像差。在專利文獻4—日本特開平9-184975 號公報中描述了采用在透鏡中心的光軸附近的CD使必要的NA的范圍的透鏡 面形狀用DVD和CD的中間的襯底厚度實現(xiàn)最佳化，在周邊部用DVD專用 的面形狀實現(xiàn)最佳化的透鏡的方法。再有，對于球面像差的補償，例如在專利 文獻5—日本特開2005-257821號公報中公開了使用液晶器件的方法。在此， 并不限定必定補償由兩種光盤的襯底厚度差產(chǎn)生的球面像差，而是描述了使用 了液晶的一般的球面像差的補償方法。
上述現(xiàn)有技術(shù)在用于BD/HD互換上都不夠充分。若要將專利文獻1應(yīng)用于BD/HD互換，則由于轉(zhuǎn)換使用BD/HD各自的專用物鏡，作為光學(xué)性能是 理想的。然而，當(dāng)把兩個透鏡搭載在促動器上時，則可動部分的重量增加，聚 焦伺服控制和追跡伺服控制的追隨性能變得不充分，數(shù)據(jù)傳輸速率的高速化是 個問題。此外，在使用兼用作追跡伺服控制和透鏡轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)動作的促動器的 場合，由于伴隨著追跡伺服控制的透鏡移動的軌跡為圓弧狀，使用衍射元件等 把光分割并會聚到光檢測器的場合等，會導(dǎo)致檢測器上的會聚光斑的位置偏離 等。進而，尺寸變大，難以適應(yīng)于扁型驅(qū)動器等中必要的小型化。
若要將專利文獻2應(yīng)用于BD/HD互換，則通過利用全息攝影元件，光學(xué) 上可以對BD/HD任一個光盤實現(xiàn)理想的波面精度。然而， 一直產(chǎn)生BD用會 聚光斑和HD用會聚光斑，在再生任一個光盤的場合，用于不進行再生的光盤 的會聚光斑作為不要的雜散光而存在。這種光在例如再生雙層光盤的場合等， 還成為產(chǎn)生大量雜散光的重要原因，有因未預(yù)期的干涉效應(yīng)等導(dǎo)致外部噪音混 入再生信號的可能性。再有，由于BD再生時的HD用光斑光量、HD再生時 的BD用光斑光量分別損失，還存在光的利用效率降低之類的問題。
若要將專利文獻3應(yīng)用于BD/HD互換，則使準(zhǔn)直透鏡可動，在再生BD的 場合和再生HD的場合，通過使入射到物鏡的光的發(fā)散程度改變來補償球面像 差。十分精密地進行其光學(xué)設(shè)計的話，光學(xué)上能夠?qū)崿F(xiàn)理想的波像差。然而， 由于BD和HD與DVD和CD相比NA大，應(yīng)補償?shù)腏求面像差與NA的4次 方成比例地增大。在補償這種球面像差的狀態(tài)下，物鏡因為追跡伺服控制動作 而從準(zhǔn)直透^l竟的光軸相對地移動時，伴隨它產(chǎn)生的彗差就不可忽-現(xiàn)。
若要將專利文獻4應(yīng)用于BD/HD互換，則需要把HD再生的NA范圍的 非球面形狀做成BD專用透鏡和HD專用透鏡的折衷的形狀。該場合，由于原 本BD和HD都是在藍紫色波長再生的光盤，與通過以605nm再生在780nm 再生的CD而能夠把CD再生所需要的NA抑制到比0.45更低的DVD/CD互 換的場合相比，應(yīng)采取互換的兩個光盤的必要NA比變大，存在剩余像差變大 之類的問題。
對于BD/HD互換如專利文獻5那樣使用液晶器件的場合，對于專利文獻 1中成為問題的小型化是有效的。此外，由于有效地修正BD和HD的波面， 也能夠解決對于專利文獻2成為問題的雜散光的問題。再有，考慮到以把液晶器件與物鏡一體地構(gòu)成為前提，則也能夠解決對于專利文獻3成為問題的因透
鏡移動產(chǎn)生的彗差的影響。專利文獻4的問題也基本上通過有效地進行像差修 正予以解決。然而，在使用液晶進行BD/HD互換的場合，由于應(yīng)補償?shù)南癫?量非常大，因此為了得到充分的像差性能必須把電極做得非常細，同時，需要 使變化的相位差非常大。環(huán)狀的透明電極若變得很細，則存在從那里引出的布 線的根數(shù)增多，在光的有效光瞳直徑范圍內(nèi)的對產(chǎn)生相位差不能發(fā)揮作用的區(qū) 域變大的問題。此外，若透明電極的寬度過細，則制造上變得困難，還擔(dān)心不 能得到充分的電壓施加特性。再有，若為了增大施加的相位差而增大液晶層的 厚度，則存在響應(yīng)性變慢，同時電力消耗也增大之類的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明要解決的課題是，在將液晶器件等與物鏡一體構(gòu)成 并實現(xiàn)BD/HD互換時，把要補償?shù)南辔徊盍恳种频帽M可能小，并防止電極的 寬度過細，使電極的引出線的區(qū)域面積盡可能小。
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，使用以下透鏡，該透鏡上述專利文獻4 所示的、對必要的NA小的襯底厚度厚的光盤的襯底厚度和必要的NA大的襯 底厚度薄的光盤的襯底厚度的中間厚度在上述小的NA的范圍內(nèi)具有補償了 球面像差的非球面形狀，在其外側(cè)且上述大的NA的范圍內(nèi)對上述薄的襯底厚 度具有補償了球面像差的非球面形狀。并且，在此，設(shè)n是滿足n》2的自然 數(shù)，m是滿足lml《n/2的整數(shù)時，具有給與以m/n波長給與的相位差的環(huán) 狀區(qū)域，具備在再生兩種光盤的場合使相位差的符號實質(zhì)上反轉(zhuǎn)的單元。
在上述那種非球面形狀不一樣的透鏡中，具備移相器的透鏡公開在例如特 開平10-255305號公報中。然而，在該現(xiàn)有例子中，通過以再生兩種光盤的半 導(dǎo)體激光器的波長不同為前提，再生各光盤時的相位差不同，相對于此，在本 發(fā)明中，對于一個半導(dǎo)體激光器的波長，用于再生兩種光盤的場合。因此，基 本上以使相位差有效地變化為前提，但此時使相位差的絕對值大致相同，而僅 使符號反轉(zhuǎn)。通過這樣，利用單一的液晶器件的電極圖案，可以通過在士1/2 波長以內(nèi)的相移來補償兩種光盤的球面像差。
此外，在本發(fā)明的一個方式中，特別使上述n的值為2。這樣，相移被限 定為±1/2波長。相移兌是使具有波動性的光波的相位變化，但在未伴隨強度分布的變化的場合，單波長(一般為可干涉距離以內(nèi)的整數(shù)波長)的相移實質(zhì)上 與沒有產(chǎn)生任何變化具有等價的性質(zhì)。因此，在通過例如對于兩種光盤的一個
給與+1/2波長的相移能夠降低像差的場合，這即使考慮到-1/2波長的相移實質(zhì) 上也是等價的。這是因為，+1/2- (-1/2) =1, +1/2波長的相移與-1/2波長的相 移的相移量之差為1個波長。利用如權(quán)利要求1所述的在兩種襯底厚度的中間 的襯底厚度對球面像差進行補償?shù)姆乔蛎嫘螤畹耐哥R，在再生各襯底厚度的光 盤的場合，所產(chǎn)生的球面像差為絕對值相等符號不同的球面像差。因此，對這 種符號不同的像差無論+1/2波長的相移還是-1/2波長的相移實質(zhì)上為等價的 1/2波長的相移都是有效的。該場合，對權(quán)利要求1所述的兩種光盤的相位差 的符號反轉(zhuǎn)功能具有不必是液晶器件那種有與源器件的特征。但是，雖然有效 果，但對BD/HD互換僅此其效果還不充分，除此之外還需要與士1/2波長不到 的相移并用。
此外，在本發(fā)明的一個方式中，由液晶器件產(chǎn)生相移。這樣，如上所述， 相移量不限定于士1/2波長，能夠在各光盤以不同的值給與更細的相位臺階差， 能夠更加提高像差修正的效果。
在本發(fā)明的其它方式中，通過組合產(chǎn)生+1/2波長的相移和-1/2波長的相移 的臺階差形狀或緩變折射率器件和液晶器件來產(chǎn)生相移，能夠減小由液晶器件 施加的相移量。利用臺階差形狀或緩變折射率器件雖將相移量限定于士1/2波 長，但通過與有效的相移并用，能夠?qū)崿F(xiàn)使相移范圍在不到士l/2波長的細的相 移臺階差，同時，可以把有效的相移量降低到不到士1/4波長的范圍。這是因為， 例如1/4波長以上1/2波長以下的3/8波長之類相位差有可能通過與無源的1/2 波長的相移并用，如1/2-1/4=3/8那樣，通過-l/4波長的有源的相移來實現(xiàn)。若 能夠減小液晶器件產(chǎn)生的相移的電壓范圍，就能夠減小施加的信號電壓根數(shù)， 具有減少把物鏡搭載在透鏡促動器上時的布線數(shù)的效果。
在本發(fā)明的其它方式中，環(huán)狀地形成多個液晶器件的透明電極，同時，在 以NA小的光斑再生的光盤的必要NA范圍的80%以上100%以內(nèi)的半徑位置， 除中心及該NA范圍外的電極，使其具有寬度最大的環(huán)帶。包含球面像差的波 像差形狀一般使用把物鏡有效光瞳的半徑規(guī)范化為1的光瞳半徑坐標(biāo)p以 『09)=『4。//+『2。/ 2表示。在此，W4Q、 W2q分別是球面像差和表示散焦量的賽德爾的像差系數(shù)。由于散焦量通過改變會聚到光盤的光斑的焦點位置而改變， 因而實際上能夠通過使焦點伺服的偏移可變來控制。
為了通過液晶器件等給與相移來補償這種波像差，基本上也可以對相對于
光軸劃分為同心圓狀的各環(huán)帶區(qū)域給與不同的相位差，在必要的峰間值(Peak toPeak值)(以下稱為P-P值)WHmit的范圍內(nèi)折疊像差。此時，波面的傾斜越
大，把像差折疊到Wnmit范圍內(nèi)所必需的透明電極的寬度就越窄。若電極的寬
度變窄，則電極難以制作，同時，因來自電極的漏電場，易于產(chǎn)生來自必要的 所希望的相位分布的誤差。因此，若考慮盡可能增加上述電極寬度的散焦量， 則可以使W (p)對p的一次微分的絕對值的最大值為最小。如下所示，這種 時候，波面形狀為在開口的80%以上、100%以內(nèi)的半徑位置具有極值的形態(tài)。 由于在修正波像差具有極值的位置的透明電極的寬度最寬，結(jié)果，除中心部及 HD的數(shù)值孔徑更外面的電極的話，開口的80%以上100%以內(nèi)的半徑位置的 電極的寬度最寬。
通常，為了盡可能減小像差的修正量，雖取全體的均方根(RMS-RootMean Square)值為最小的散焦位置，但此時，P=a/2/2^0.7，是開口的約70%的位置。 因此，在比該位置更靠外周的半徑位置，在波面為峰值的位置的散焦?fàn)顟B(tài)下修 正波像差能夠增加相對于相同波像差P-P值的環(huán)帶的最小寬度。再有，這樣一 來，可將液晶器件與透鏡部偏離的場合的彗差的產(chǎn)生抑制到最小。這是因為被 補償?shù)牟婧脱a償?shù)南辔徊顚S偏離的剩余像差與被補償?shù)牟娴?一次微分 和軸偏離的積成正比。即，如果是使波面的一次微分為最小的波面形狀，就能 將對軸偏離的剩余像差發(fā)生的靈敏度抑制到很低。
為了從光束的外部把電壓施加到環(huán)帶狀的透明電極上，要利用相同液 晶器件上的透明電極使在光束內(nèi)布線的布線區(qū)域盡可能小。為此，在本發(fā)明的 一個實施方式中，做成向施加相同電壓的多個環(huán)帶狀電極的布線共用化的配 置。即，環(huán)帶狀地形成多個透明電極，同時，按照以下方式配置所述液晶器件 內(nèi)的透明電極，即使大致在半徑方向直線地對應(yīng)施加相同電壓的接近的內(nèi)側(cè) 的第 一及外側(cè)的第二環(huán)狀電極進行打結(jié)的第 一打結(jié)電極通過在所述第 一及第 二環(huán)狀電極之間應(yīng)施加與第 一及第二環(huán)狀電極不同的電壓的第三環(huán)狀電極上 設(shè)置的缺口部布線；使與該第三環(huán)狀電極接近并施加相同電壓的、對第二環(huán)狀電極的外側(cè)的第四環(huán)狀電極進行打結(jié)的第二打結(jié)電極通過在第二環(huán)狀電極上
設(shè)置的缺口部與第 一打結(jié)電極大致平行地相鄰配置；以下同樣地對施加相同電
壓的多個環(huán)狀電極進行打結(jié)，同時在透光區(qū)域的外側(cè)引出布線。這樣一來，由 于以一筆畫式對施加相同電壓的各環(huán)帶狀電極配線，因而最終引出的電極根數(shù) 僅為施加的電壓數(shù)的根數(shù)。
本發(fā)明的效果是，根據(jù)本發(fā)明，在將液晶器件等與物鏡一體構(gòu)成，實現(xiàn)
BD/HD互換時，能夠把應(yīng)補償?shù)南辔徊盍恳种频奖M可能小，并防止電極的寬
度變得過細，并盡可能減小電極的引出線的區(qū)域面積。


圖l是表示本發(fā)明的基本的實施方式的圖。
圖2是以散焦為參數(shù)表示了使用本發(fā)明的非球面透鏡再生BD時的HD的
NA范圍的波像差的圖。
圖3是表示補償圖2的波面的液晶器件的最短電極寬度和分割數(shù)的表。 圖4是最佳成像點的球面像差波面和補償它的液晶的相位差以及修正后
的波面。
圖5是利用本發(fā)明的液晶器件的修正波面和液晶的補償相位差以及修正 后的波面。
圖6是表示本發(fā)明的液晶的電極引出線的配置圖。
圖7是本發(fā)明的液晶器件的剖面圖。
圖8是本發(fā)明的液晶器件的立體圖。
圖9是本發(fā)明的液晶器件的分解圖。
圖IO是表示本發(fā)明的第二實施方式的圖。
圖11是表示1/2波長的相位臺階差的BD/HD再生波像差修正效果圖。 圖12是表示本發(fā)明的第二實施方式的相位臺階差和液晶器件產(chǎn)生的相移 量的圖。 圖中
101-非球面透鏡；102-液晶器件；103-BD; 104 - BD/HD共用區(qū)域； 105-BD專用區(qū)域；106-HD; 107、 108 -平行光；109-物4竟；701、 702、 703 -玻璃襯底；704、 705 -液晶；706、 707、 707，、 708、 708，、 709-透明電極；710、 711、 712、 713 -密封材料；714、 715 -各向異性導(dǎo)電性粘接劑；
1001 -帶環(huán)狀槽的非球面透鏡；1002 -液晶器件
具體實施例方式
以下，使用附圖對用于實施本發(fā)明的最佳方式進行說明。 實施例1
圖1表示本發(fā)明的物鏡的基本的實施方式。藍色激光器的平行光107、 108 入射到基于本發(fā)明的物鏡109上，圖1 (a)是會聚到BD103上，圖1 (b)是 會聚到HD106上。物鏡109由非球面透鏡101和液晶器件102構(gòu)成。非球面 透鏡101在BD/HD共用區(qū)域104是對村底厚度0.35mm最佳化的非球面透鏡 形狀，在BD專用區(qū)域105為對襯底厚度O.lmm最佳化的非球面透鏡形狀。 在此，非球面透鏡101在BD/HD共用區(qū)域104和BD專用區(qū)域105由共用的 第二面的非球面和在各區(qū)域為不同的非球面形狀的第一面構(gòu)成。襯底厚度對 BD為O.lmm，只于HD為0.6mm。
因此，在沒有驅(qū)動液晶器件102的場合，在會聚到BD103上時，BD專用 區(qū)域105的光線107雖沒有像差地被會聚，但在共用區(qū)域104的光線108中產(chǎn) 生相當(dāng)于襯底厚度誤差0.1-0.35=-0.25111111的球面像差。此外，同樣地，在會聚 到HD106上時，BD專用區(qū)域105的光線107產(chǎn)生相當(dāng)于襯底厚度誤差 0.6-0.l;0.5mm的3求面^f象差，共用區(qū)域104的光線108產(chǎn)生相當(dāng)于襯底厚度誤 差0.6-0.35-0.25mm的球面像差。然而，在此，通過對液晶器件102施加適當(dāng) 的電壓，共用區(qū)域的光線108的像差都被良好地補償。HD再生時的BD專用 區(qū)域的光線產(chǎn)生襯底厚度誤差0.5mm這么大的球面像差，因擴散到會聚光斑 的周邊而對信號再生沒有影響。
圖2是表示使用上述非球面透鏡101再生BD時的NA0.65范圍的波像差 的圖。橫軸是有效光瞳直徑內(nèi)的規(guī)范化光瞳半徑，縱軸是像差。多條曲線如凡 例所示那樣表示改變了光盤上的散焦的場合的波像差分布。在此，使用上述非 球面透鏡101再生HD的場合的HD的NA范圍的波像差由于非球面透鏡101 的與該范圍相對應(yīng)的村底厚度在BD和HD中間，因而與在BD產(chǎn)生的HD的 NA范圍的球面像差僅符號反轉(zhuǎn)，成為相同像差形狀。
在用具有環(huán)狀的透明電極的液晶器件補償這種波像差使其成為恒定的P-P值的場合，波面的傾斜越大，則電極的寬度越窄。因此，為了把電極寬度做得 不太過于狹窄，希望是波面的傾斜盡可能小的波面形狀。在像差理論中，對于 3次球面像差，由于給與最佳成像點的散焦是在開口的最外周中波像差值與軸
上相等的形狀，因而對于圖示的波像差形狀，是接近散焦-0.0125mm的場合。 該場合，所需要的像差的補償量在圖示中雖為最小，但在最外周的規(guī)范化光瞳 半徑l的附近的傾斜較大。在包含其它波面形狀進行的比較中，波面的最大傾 斜為最小的是在散焦-0.02mm附近。此時，規(guī)范化光瞳半徑1的波面傾斜和規(guī) 范化光瞳半徑0.8以下的最大波面傾斜幾乎相等。因此，對于這種波面進行^象 差補償?shù)姆椒m然使像差修正量大、但也能夠使最短電極寬度為最寬。
圖3以數(shù)值列表對其進行表示。在此，對包含圖2的波面的多個散焦波面， 以列表表示波面的傾斜的最大值和在該波面傾斜中P-P值為O.IX的環(huán)帶寬度 (規(guī)范化最短電極寬度)、此時的環(huán)帶的分割數(shù)、波像差取極值的規(guī)范化光瞳 半徑位置(波像差極值半徑位置)、HD的必要NA范圍在補償后的HD和BD 各自的RMS波像差。(以下，X為光的波長)。波面傾斜將單位半徑的相位變 化量作為波長單位，規(guī)范化最短電極寬度是以光瞳半徑規(guī)范化后的環(huán)帶寬度。
根據(jù)該結(jié)果可知，最短電極寬度最寬的是如圖2中說明的那樣，散焦 -0.02mm的波面，此時的補償后的RMS波像差可以對BD約為0.021X,對HD 約為0.028X。此時的波像差極值半徑位置約為0.9，大致在0.8和1.0中間，即 表示在以小的NA再生的光盤的必要的再生NA范圍的80%到100%的范圍內(nèi) 有極值。此外，表中還追加了波像差極值半徑位置為0.8以及1.0的散焦?fàn)顟B(tài)， 即散焦為-0.01524mm、 -0.02646mm的情況。由表可知，在該散焦范圍，規(guī)范 化最短電極寬度總是比修正前在大致給與最佳成像點的散焦位置-0.0125mm 補償?shù)膱龊细?。因此，假如是對在這種范圍有極值的球面像差的波面修正像 差的電極配置的話，可以確保該電極寬度盡可能大，對于像差修正量大的 BD/HD互換的目的可以應(yīng)用液晶器件。
波像差極值半徑位置若在0.8(散焦-0.01524mm)到l.O(散焦-0.02646mm ) 的范圍，則圖3的表中的規(guī)范化最短電極寬度約為0.008以上，能夠達到最佳 成像點位置(散焦-0.0125mm)的規(guī)范化電極寬度0.006257的約1.3倍，能夠 期待在制造上的成品率顯著改善。例如，若使物鏡的有效光瞳直徑為cp3mm，則規(guī)范化電極寬度0.006257的電極寬度約為9pm,相對于此，規(guī)范化電極寬 度0.008的電極寬度則為12pm。制造上該效果非常大，只要在該范圍內(nèi)，能 夠期待在大量生產(chǎn)中高的成品率。
圖4表示RMS波像差為最小，對在最佳成像點(散焦-0.0125mm)的球 面像差波面，利用具有環(huán)狀電極圖案的液晶器件補償像差使其成為波像差P-P 值為O.U的場合的圖，其中(a)修正前波面、(b)液晶修正相位差、(c) 修正后波面。圖5是同樣地，使用本發(fā)明的電極配置的液晶器件，對給與在 HD再生的NA的80%以上100%以內(nèi)的范圍產(chǎn)生波面的極值的散焦的像差波 面進行補償?shù)膱龊系慕Y(jié)果。在此，(a)表示HD的NA范圍，(b) (c)表示 BD的NA范圍。此外，圖4、圖5雖都是BD再生的場合，但如上所述，由 于HD再生時的HD的NA的范圍的像差相對于它們只是符號反轉(zhuǎn)，因而以下 的說明即使對HD再生時也成立。
在此，若比較圖4和圖5則可知，圖5的場合電極數(shù)增加，雖然液晶修正 相位差的階數(shù)增加，1階的最短寬度變寬。此外，在此，由液晶施加的相位差 即使在應(yīng)修正的波面的P-P值超過U的場合，也除去整數(shù)的相位差使之在 士0.5X以內(nèi)來決定應(yīng)修正的相位差。這是因為，整數(shù)波長的相位差其相位差只 要在激光的可干涉距離以內(nèi)，與沒有該相位差是等價的。這樣，在除去整數(shù)波 長的相位差來決定所施加的相位差時，由于形成共同地施加相同電壓的區(qū)域， 因而能夠減小施加的相位差的動態(tài)范圍，從而能夠減小施加的電壓數(shù)。此外， 由圖4 (b)可知，規(guī)范化光瞳半徑(Radius) 0.55，圖5 (b)中在0.65的位 置除中心外有寬度最大的電極。由此可知，由于圖示的橫軸是BD的NA范圍 的規(guī)范化光瞳半徑，因而作為HD的NA范圍的光瞳半徑，若除以NA比 (0.85/0.65)，則該位置在圖4 (b)中為0.72、在圖5 (b)中為0.85,是在 HD的必要NA的80%以上100%以內(nèi)的半徑位置。
在本發(fā)明中，如圖3所示那樣以增多電極數(shù)來代替加寬電極最短寬度。把 這種多個電極，如專利文獻5所示的現(xiàn)有例子那樣， 一根根地從有效光瞳直徑 的范圍引出的話，引出布線的區(qū)域變大，會擔(dān)心降低像差的修正性能。因此， 在本發(fā)明中，如圖6的示意圖所示那樣，做成以連接施加相同電壓的區(qū)域同時 與施加不同電壓的電極不重疊的方式引出的形態(tài)。圖6(a)是并列配置了 5根施加不同電壓的電極的場合的示意圖，圖6 (b)是表示拔出其中一根的示
意圖。但是在此，電極的寬度和間隔并不反映實際情況。通過這樣做，若是5 種電壓，則能只引出5根布線，能夠把因電極引出區(qū)域?qū)е碌臒o效區(qū)域抑制到 最小限度。但是，在使用的透明電極的電阻與布線的長度相比更大的場合，可 以考慮因布線的長度導(dǎo)致的電壓下降，而補償電極的配置。
此外，在以上的實施方式中，作為使用的液晶器件，可以采用如圖7、 8、 9所示的方式。圖7是液晶器件的剖面圖，圖8是立體圖，圖9是構(gòu)成的襯底 的分解圖。液晶器件基本上由玻璃襯底701、 702、 703這三塊村底構(gòu)成，使液 晶704、 705在相互正交的方向上取向并密封到它們的間隙中。在面對液晶的 襯底面上分別刻蝕有透明電極706、 707、 708、 709的圖形。玻璃襯底701、 702的電極706、 709用各向異性導(dǎo)電性粘接劑714、 715與中央的玻璃襯底703 上的電極導(dǎo)通，全部的電極布線最終從玻璃襯底703的兩面的未圖示的端子部 通過柔性塑料電纜等布線到外部。710、 711、 712、 713是密封液晶器件的密 封材料。
在圖8、 9中，為了簡單起見，雖只表示了電極圖案的概略圖，但實際上， 給出圖5 (b)所示的電壓分布的環(huán)狀電極圖案與圖6那樣配置的引出線一起 被刻蝕在電極706或707的一方及電極708、 709的一方上。各自的另一面可 以用作給與偏壓的一樣的單一電極結(jié)構(gòu)，或用作對與為了 BD/HD互換而修正 的球面像差不同的像差進行補償用的電極。但是，兩個電極根據(jù)以下所述的理 由最好是相同的圖案。液晶層為兩層是因為，通常，由液晶補償像差僅是預(yù)先 決定的一個方向的直線偏振光成分。
在光盤的拾波器中，在從半導(dǎo)體激光器到物鏡的光程中，雖然需要配置用 于把來自光盤的反射光導(dǎo)向光檢測器的分束器，但對于記錄用的拾波器，特別 是將它作為偏振光分束器，合起來在偏振光分束器和物鏡之間的光程中配置 1/4波長板。這樣，通過使來自半導(dǎo)體激光器的光以幾乎100%的效率透過偏 振光分束器，同時，使來自光盤的反射光以幾乎100%的效率在偏振光分束器 反射，從而能夠比使用無偏振光的分束器的場合提高光利用效率。
在這種光學(xué)系統(tǒng)中，由于從偏振光分束器到1/4波長板的光程中在往路和 回路上直線偏振光的偏振方向正交，所以若在此配置液晶器件，則只在往路上產(chǎn)生像差補償作用。這是因為，使之作用在回路，由于光盤上的光斑因像差而 劣化，因而若僅作用在往路或回路任何一方而不作用在往路上的話，液晶就沒 有意義了。但是，若在回路不作用，在由光盤的紀(jì)錄膜反射后再透過物鏡而返 回的過程中產(chǎn)生的球面像差完全沒有修正的狀態(tài)下，光返回到檢測系統(tǒng)。這導(dǎo) 致焦點偏差，信號或追跡伺服控制信號等的劣化，有可能成為穩(wěn)定的伺服控制
的障礙。特別是對于BD/HD互換像差的修正量，由于單與襯底厚度誤差補償 等相比要更大，因而其影響很深刻。因此，在這里除往i 各之外對回路也進行像 差的補償，因而使液晶層為2層，在相互正交的方向上通過摩擦處理而使其取 向，進行兩個直線偏振光成分的像差補償。因此，夾住各液晶的兩個電極圖案 需要配置成與夾住另 一個液晶的電極圖案相同，并且沒有位置偏離。
BD、 HD都有雙層光盤的標(biāo)準(zhǔn)，作為對它們進行再生方面BD/HD互換的 球面像差修正圖案以外的像差修正圖案，做成通常的球面像差圖案是妥當(dāng)?shù)摹?若為雙層間的像差修正，則例如BD的場合，由于層間隔為25)im,球面像差 量約為0.8Xp-p左右。因此，即使不是本發(fā)明這種細的電極構(gòu)造的原來的電極 圖案的狀態(tài)也沒關(guān)系。
此外，如上所述，在使用兩層液晶器件的場合，必須在從拾波器光學(xué)系統(tǒng) 的偏振分束器到物鏡之間插入1/4波長板。1/4波長板的位置相對于液晶器件 是在物鏡一側(cè)或偏振分束器一側(cè)在原理上無論在哪一側(cè)都相同，但若考慮到作 用在兩個液晶器件上的透明電極有相對位置偏離的場合，為了使光在透過液晶 器件時成為直線偏振光，1/4波長板以插入物鏡一側(cè)的方式為宜。此時，圖7 的玻璃襯底701或702之中，使在物鏡側(cè)的一方為1/4波長板即可。若對1/4 波長板使用由波長以下的周期性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)各向異性的1/4波長板，在玻 璃襯底上的電介質(zhì)格子的圖案能夠?qū)嵱谩?br> 此外，在圖9中，電極707，、 708，是在玻璃襯底703上從分別相對的玻璃 村底701、 702的表面的電極706、 709通過未圖示的各向異性導(dǎo)電性粘接劑與 玻璃襯底703導(dǎo)通的電極端子。還有，這些電極實際上是代表用于進行本發(fā)明 的像差補償?shù)亩鄠€電極布線而簡化了的示意圖。 實施例2
圖IO表示本發(fā)明的物鏡的第二實施例。圖10與圖l對應(yīng)，(a)表示再生BD, (b)表示再生HD的狀態(tài)。在此，對非球面透鏡使用帶有環(huán)狀槽的非球 面透鏡1001。該槽相對于透過槽外的光做成使透過槽中的光的相位差僅增加 波長的1/2的功能的深度。具體地說，設(shè)透鏡材料的折射率為n時，可以做成 具有A/(2(n-l))的深度。
用圖11來說明這樣做的效果。如已經(jīng)說明的那樣，本發(fā)明中，在非球面 透鏡的HD再生的必要NA的范圍內(nèi)，做成在BD和HD的襯底厚度的中間厚 度補償球面像差的非球面形狀。因此，如圖所示，圖6(a)的BD再生時的波 像差與圖6 ( b )的HD再生時的波像差為在HD的必要NA范圍內(nèi)像差的波面 形狀相等，僅符號反轉(zhuǎn)的波像差。此時，整數(shù)波長的相位偏移由于在半導(dǎo)體激 光器光源的可干涉距離范圍內(nèi)與不存在是等價的，因而可以考慮做成從原來的 波面BD/HD分別如黑箭頭所示那樣使像差移位。再有，因此，當(dāng)像差在0.5入 以上的范圍，若做成用臺階差形狀使BD的像差如空心箭頭所示移位0.5入，則 以相同波長再生的HD也同樣地，利用該臺階差形狀而移位0.5人。
在此，考慮與BD同樣地使移位的方向為圖中的負(fù)方向的場合，在此狀態(tài) 像差增大的方向，應(yīng)用上述"整數(shù)波長的相移與不存在相同"這樣的邏輯，由 于考慮到-0.5X與同時地給與+0.5X的移位等價，結(jié)果，與+0.5X的相移等價。 因此，在HD中也使波像差在空心箭頭方向移位，通過0.5X的相移對于BD和 HD都可以把波像差降低到0.5Xp-p的范圍。當(dāng)然，在此狀態(tài)，作為用于BD/HD 互換的像差修正是不充分的，因此，如圖IO所示那樣，除此之外，還用液晶 器件進行像差修正。
在圖12表示本實施例的相移量分布。在此，表示了修正圖5 (a)所示的 HD必要NA范圍的像差波面的情況。圖12 (a)是利用臺階差形狀的相移， 除此之外，圖12 (b)表示由液晶施加的相移。若與圖5 (b)進行比較可知， 雖然電極的寬度不變，但應(yīng)在液晶上施加的電壓的電平數(shù)為5電平，為圖5(b) 的10電平的一半。這樣補償后的波面與圖5 (c)相同。這樣，能夠減小施加 到液晶的電壓電平數(shù)，向液晶器件的布線數(shù)減少，同時，來自液晶器件的光入 射的區(qū)域的布線的引出根數(shù)減少，引出電極區(qū)域的面積也減小，還能夠提高減 小像差的效果。這種相位臺階差也可以不一定是在透鏡表面的槽，通過在液晶 器件的襯底玻璃的表面蒸發(fā)或者濺射介電材料等也可以得到等價的效果。此外，圖12 (b)中雖表示了 BD再生時液晶產(chǎn)生的相移量，但不言而喻， 在HD再生時，可以用與此相同的波形給與使符號翻轉(zhuǎn)了的相移。此外，除去 中心外，寬度最寬的環(huán)狀電極的位置與圖5(b)同樣地在BD的NA范圍的規(guī) 范化光瞳半徑中約為0.65,即，在HD的NA范圍中位于85。/。的位置。
根據(jù)本發(fā)明，可提供BD/HD互換透鏡，不會因大容量光盤的規(guī)格分化成 兩種而導(dǎo)致市場混亂，能夠消除消費者的擔(dān)心，活躍高分辨錄像市場。
權(quán)利要求
1. 一種物鏡，把來自半導(dǎo)體激光器的光選擇性地會聚到具有第一記錄密度及第一襯底厚度的第一光盤和具有比所述第一記錄密度更低的第二記錄密度及比所述第一襯底厚度更厚的第二襯底厚度的第二光盤上，其特征在于，具有會聚到所述第一光盤上的必要的第一數(shù)值孔徑；具有在會聚到所述第二光盤上的比所述第一數(shù)值孔徑更小的第二數(shù)值孔徑的范圍內(nèi)，對所述第一襯底厚度和所述第二襯底厚度的中間的襯底厚度補償了球面像差的非球面形狀；具有在比所述第二數(shù)值孔徑的范圍更靠外緣側(cè)且在所述第一數(shù)值孔徑以內(nèi)的范圍，對所述第一襯底厚度補償了球面像差的非球面形狀；在所述第二數(shù)值孔徑的范圍內(nèi)，具有對透過光給與所述半導(dǎo)體激光器的波長的大約m/n的相位差的環(huán)狀區(qū)域，一體形成在所述第一光盤和所述第二光盤實質(zhì)上使所述相位差的符號反轉(zhuǎn)的單元。(其中，n是滿足n≥2的自然數(shù)，m是滿足|m|≤n/2的整數(shù))
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于，n=2,由在構(gòu)成該物鏡的光學(xué)元件表面設(shè)置的臺階差形狀產(chǎn)生所述相位差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于，所述相位差由與所述物鏡一體構(gòu)成的液晶器件產(chǎn)生，在使來自所述半導(dǎo)體 激光器的光會聚到所述第 一光盤的場合和會聚到所述第二光盤的場合，對設(shè)置 于所述液晶器件內(nèi)的透明電極施加的電壓不同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于，所述相位差由與所述物鏡一體構(gòu)成的液晶器件和產(chǎn)生+1/2波長或-1/2波 長的相移的臺階差形狀或緩變折射率器件產(chǎn)生，在使來自所述半導(dǎo)體激光器的 光會聚到所述第 一光盤的場合和會聚到所述第二光盤的場合，對設(shè)置于所述液 晶器件內(nèi)的透明電極施加的電壓不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的物鏡，其特征在于，所述透明電極環(huán)狀地形成多個，在所述第二數(shù)值孔徑的80%以上100%以 內(nèi)的半徑位置，除中心部以及所述第二數(shù)值孔徑以外的電極，還有寬度最大的環(huán)狀電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的物鏡，其特征在于，環(huán)狀地形成多個所述透明電極，同時，按照以下方式配置所述液晶器件內(nèi) 的透明電極，即4吏大致在半徑方向直線地對應(yīng)施加相同電壓的接近的內(nèi)側(cè)的 第一以及外側(cè)的第二環(huán)狀電極進行打結(jié)的第一打結(jié)電極通過在所述第一及第 二環(huán)狀電極之間應(yīng)施加與所述第一及第二環(huán)狀電極不同的電壓的第三環(huán)狀電 極上設(shè)置的缺口部布線；使與該第三環(huán)狀電極接近并施加相同電壓的、對所述 第二環(huán)狀電極的外側(cè)的第四環(huán)狀電極進行打結(jié)的第二打結(jié)電極通過在所述第 二環(huán)狀電極上設(shè)置的缺口部與所述第一打結(jié)電極大致平行地相鄰配置；以下同 樣地對施加相同電壓的多個環(huán)狀電極進行打結(jié)，同時在透光區(qū)域的外側(cè)引出布 線。
全文摘要
本發(fā)明目的是實現(xiàn)把應(yīng)補償?shù)南辔徊盍恳种频胶苄?，并防止電極的寬度過細，減小電極的引出線的區(qū)域面積的BD/HD互換透鏡。通過在對HD必要的數(shù)值孔徑(NA)的范圍，具有BD和HD的襯底厚度的中間厚度的非球面形狀，在BD專用的NA范圍，具有BD專用的非球面形狀的復(fù)合非球面透鏡，做成BD再生時和HD再生時的HD的必要NA范圍的像差波面形狀具有形狀相同僅符號反轉(zhuǎn)的形狀。再有，在HD的NA范圍，與使其像差波面的最大傾角為最小的散焦的球面像差波面對應(yīng)，使環(huán)狀透明電極圖案最佳化。施加的相位差在無視像差的整數(shù)波長成分的±1/2波長以內(nèi)，將施加相同電壓的環(huán)狀電極從有效光瞳直徑范圍的內(nèi)側(cè)到外側(cè)一筆畫狀連接并引出布線。
文檔編號G02B13/24GK101441878SQ200810145099
公開日2009年5月27日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者向尾將樹, 島野健 申請人:日立麥克賽爾株式會社