專利名稱：對物光學元件及光拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可對不同種類的光信息記錄媒體互換地執(zhí)行信息的記錄和/或再現(xiàn)的光拾取裝置及對物光學元件。
背景技術：
近年來，就光拾取裝置而言，推進作為再現(xiàn)記錄在光盤中的信息、或向光盤記錄信息的光源而被使用的激光光源的短波長化，例如，使藍紫色半導體激光器、利用第2高頻波來執(zhí)行紅外半導體激光器的波長變換的藍色SHC激光器等、波長為400-420nm的激光器光源被實用化。當使用這些藍紫色半導體激光器光源時，在使用數(shù)值孔徑(NA)與DVD(數(shù)字通用盤)相同的物鏡時，可向直徑為12cm的光盤記錄15-20GB的信息，在將物鏡的NA提高至0.85的情況下，可向直徑為12cm的光盤記錄23-25GB的信息。下面，在本說明書中，將使用藍紫色激光器光源的光盤及磁光盤統(tǒng)稱為‘高密度光盤’。
另外，在使用NA為0.85的物鏡的高密度光盤中，由于光盤傾斜(skew歪斜)而產生的彗形像差增大，所以將保護層設計得比DVD的薄(相對于DVD的0.6mm，為0.1mm)，以降低歪斜引起的彗形像差量。但是，只要認為可對這種類型的高密度光盤適當記錄/再現(xiàn)信息，就不能說作為光盤播放器/記錄器的產品的價值是充分的。目前，若根據(jù)出售記錄多種多樣信息的DVD或CD(致密盤)的現(xiàn)實，則僅能對高密度光盤記錄/再現(xiàn)信息是不夠的，例如用戶即便對所有的DVD或CD都能同樣適當?shù)赜涗?再現(xiàn)信息，但這樣提高了作為高密度光盤用的光盤播放器/記錄器的商品價值。在這種背景下，期望裝載于高密度光盤用光盤播放器/記錄器上的光拾取裝置具有對高密度光盤與DVD、以及CD之一均可邊維持互換性邊適當?shù)赜涗?再現(xiàn)信息的性能。
作為對高密度光盤與DVD、以及CD之一均可邊維持互換性邊適當?shù)赜涗?再現(xiàn)信息的方法，考慮對應于記錄/再現(xiàn)信息的光盤的記錄密度來選擇性地切換高密度光盤用光學系統(tǒng)與DVD或CD用光學系統(tǒng)的方法，但由于需要多個光學系統(tǒng)，所以不利于小型化，另外，成本增大。
因此，為了簡化光拾取裝置的構成，實現(xiàn)低成本化，就具有互換性的光拾取裝置而言，最好共享高密度光盤用光學系統(tǒng)與DVD或CD用光學系統(tǒng)，盡量減少構成光拾取裝置的光學部件的個數(shù)。另外，共享針對光盤配置的對物光學系統(tǒng)最有利于光拾取裝置的構成簡化、低成本化。另外，為了得到為記錄/再現(xiàn)波長各不相同的多種光盤共用的對物光學系統(tǒng)，需要在對物光學系統(tǒng)中形成具有球面像差的波長依賴性的相位構造。
專利文獻1中，記載了一種具有作為相位構造的衍射構造、可共同用于高密度光盤與現(xiàn)有DVD和CD中的對物光學系統(tǒng)及裝載了該對物光學系統(tǒng)的光拾取裝置。
專利文獻1歐洲公開專利第1304613號然而，上述專利文獻1中記載的可向3個不同光盤互換地進行信息記錄和/或再現(xiàn)的光拾取裝置中的對物光學元件由于是沿光軸方向與物鏡和形成相位構造的光學元件接合的構造，所以比較大型，而且重，在跟蹤或聚焦時使驅動它的致動器的負擔變大，因此，存在不得不使用大型的致動器、無法實現(xiàn)光拾取裝置的緊湊化和節(jié)能的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明考慮了上述問題而做出，其目的在于提供一種可實現(xiàn)構造簡化、低成本化的光拾取裝置和對物光學元件，該光拾取裝置裝載如下對物光學元件，該對物光學元件具有相位構造，可對包含使用藍紫色激光器光源的高密度光盤和DVD及CD的記錄密度不同的3種盤適當?shù)貓?zhí)行信息的記錄和/或再現(xiàn)。
為了解決上述問題，項1的對物光學元件是一種光拾取裝置的對物光學元件，通過將從第1光源射出的第1波長λ1的第1光束在保護基板厚度為t1的第1光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，通過將從第2光源射出的第2波長λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保護基板厚度為t2(t1≤t2)的第2光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，其特征在于所述對物光學元件是對所述第1和第2光信息記錄媒體共同使用的對物光學元件，是具有第1相位構造與第2相位構造等兩個相位構造的同時、至少一個面為非球面的單片透鏡的對物光學元件，利用所述第1相位構造來補償所述保護基板厚度t1與所述保護基板厚度t2的差異引起的球面像差、或所述第1波長λ1與所述第2波長λ2的差異引起的球面像差中至少之一，利用所述第2相位構造來補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的最佳像點移動、環(huán)境溫度變化時產生的+球面像差中至少之一。
通過將所述對物光學元件設為單片透鏡，可實現(xiàn)基于制造工序的簡化、低成本化、輕量化的致動器之小型化。另外，利用第1相位構造取得第1光信息記錄媒體與第2光信息記錄媒體的互換，利用第2相位構造來補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的最佳像點移動、環(huán)境溫度變化時產生的球面像差中至少之一，從而可提供對第1光信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)特性好的對物光學元件。
另外，上述項1的構成中，所謂‘相位構造’是指在各輪帶間賦予相位差的構造。
另外，所謂‘形成聚光光斑’是指在波面像差為軟化(マレシヤル)界限以下的狀態(tài)下、使光幾何光學地大致聚焦成1點。


圖1是示意表示光拾取裝置PU2的構成圖。
具體實施例方式
在本說明書中，將使用藍紫色半導體激光器或藍紫色SHG激光器作為信息記錄/再現(xiàn)用光源的光盤(也稱為光信息記錄媒體)而統(tǒng)稱為‘高密度光盤’，除利用NA為0.85的對物光學系統(tǒng)來執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)、且保護層的厚度為0.1mm左右規(guī)格的光盤(例如BD藍色射線盤)外，還包含利用NA為0.65-0.67的對物光學系統(tǒng)來執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)、保護層的厚度為0.6mm左右規(guī)格的光盤(例如HD-DVD也簡稱為HD)。另外，除在該信息記錄面上具有這種保護層的光盤外，還包含在信息記錄面上具有幾nm-幾十nm左右厚度的保護膜的光盤、或保護層或保護膜的厚度為0的光盤。另外，在本說明書中，在高密度光盤中，還包含使用藍紫色半導體激光器或藍紫色SHG激光器作為信息記錄/再現(xiàn)用光源的磁光盤。
另外，在本說明書中，所謂DVD是DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等DVD系列光盤的統(tǒng)稱，所謂CD是CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等CD系列光盤的統(tǒng)稱。記錄密度中，高密度光盤最高，按DVD、CD的順序依次降低。
下面說明用于實現(xiàn)上述目的的最佳構成。
項2的對物光學元件就項1所述的對物光學元件而言，其特征在于所述第1相位構造是重疊型衍射構造，該重疊型衍射構造將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀，且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)，使段移位對應于該水平面數(shù)量的段數(shù)大小之高度，該重疊型衍射構造具有不使所述第1光束衍射、使所述第2光束衍射的衍射作用之波長選擇性。
所謂‘重疊型衍射構造’是指如下構造將至少一個光學功能面分割成以光軸為中心的多個光學功能區(qū)域，將該多個光學功能區(qū)域中的至少一個分割成以光軸為中心的輪帶狀的區(qū)域，并且，在各輪帶中設置規(guī)定數(shù)量的不連續(xù)的段差，同時，連續(xù)地配置設置了該不連續(xù)段差的輪帶。重疊型衍射構造也稱為多水平構造、DOE構造，例如，衍射構造是將光學元件的光學功能面分割成以光軸為中心的多個輪帶，將該輪帶分別形成鋸齒狀，在該一個鋸齒部中還設置規(guī)定數(shù)量的階段形狀的構造。由此，可向光學元件提供具有波長選擇性的衍射作用。另外，階段形狀的段數(shù)或階段的高度、寬度等可適當設計。具體而言，如特開平1706018號中記載的那樣。
另外，所謂‘光學功能面’是指利用在該面上進行折射或衍射來幫助光斑形成的面。
若使用項2所述的具有衍射作用的波長選擇性的重疊型衍射構造來作為第1相位構造，則由于可獨立控制第2光束的相位，所以可良好地補償對第2光束的球面像差。結果，可提供對第2光信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)特性好的對物光學元件。
項3的對物光學元件就項2所述的對物光學元件而言，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1，所以通過將重疊型衍射構造的一個段差通過光路差換算設定在相當于第1波長λ1的2倍的深度，可對任何波長的光束都確保高的衍射效率(透過率)。
項4的對物光學元件就項3所述的對物光學元件而言，其特征在于所述規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)為5。由重疊型衍射構造接收衍射作用的光束之衍射效率不僅取決于一個段差，還取決于水平面數(shù)量。通過將該水平面數(shù)量設定為5，可使第2光束的衍射效率最大。
項5的對物光學元件就項1所述的對物光學元件而言，其特征在于所述第1相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1、具有所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上，dor1＞dor2，其中，dor1為偶數(shù)。
所謂‘鋸齒狀衍射構造’是指如下構造，即將光學功能面分割成以光軸為中心的多個光學功能區(qū)域，將該多個光學功能區(qū)域中的至少一個分割成以光軸為中心的輪帶狀的區(qū)域，并且，在各輪帶中設置規(guī)定數(shù)量的不連續(xù)的段差，同時，光軸方向截面為鋸齒狀。
作為第1相位構造，也可使用項5所述的具有衍射次數(shù)的波長選擇性的鋸齒型衍射構造，可在對任何波長的光束都具有高的衍射效率的同時，良好地補償對第2光束的球面像差。
項6的對物光學元件就項5所述的對物光學元件而言，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1為2，所述衍射次數(shù)dor2為1。若將第1光束的衍射次數(shù)dor1設為2，將第2光束的衍射次數(shù)dor2設為1，則可使對第2光束的球面像差的補償特性最好。
項7的對物光學元件就項1-6任一所述的對物光學元件而言，其特征在于所述第2相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1’、具有所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2’時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1’次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2’次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上，dor1’＞dor2’。
作為第2相位構造，若使用項7所述的具有衍射次數(shù)的波長選擇性的鋸齒型衍射構造，則可對第1光束和第2光束確保高的衍射效率。具體而言，最好使用項8-10所述的衍射次數(shù)的組合。
項8的對物光學元件就項7所述的對物光學元件而言，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為2，所述衍射次數(shù)dor2’為1。
項9的對物光學元件就項7所述的對物光學元件而言，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為5，所述衍射次數(shù)dor2’為3。
項10的對物光學元件就項7所述的對物光學元件而言，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為10，所述衍射次數(shù)dor2’為6。
項11的對物光學元件就項1-6任一所述的對物光學元件而言，其特征在于所述第2相位構造為光路差賦予構造，當設n為自然數(shù)時，利用該光路差賦予構造附加于所述第1光束上的光路差為所述第1波長λ1的5n倍，利用該光路差賦予構造附加于所述第2光束上的光路差為所述第2波長λ2的3n倍。
‘光路差賦予構造’是由包含光軸的中心區(qū)域與在該中心區(qū)域的外側具有細微段差并分割的多個輪帶構成的構造，是指具有如下特性的構造，即在規(guī)定溫度下，在透過相鄰輪帶的波面間產生入射光束的波長的整數(shù)倍的光路差，在溫度從所述規(guī)定溫度變化的情況下，伴隨折射率的變化，透過相鄰輪帶的波面間產生的光路差偏離入射光束的波長的整數(shù)倍。光路差賦予構造也稱為NPS(Non Periodic Surface)構造、相位構造。
作為第2相位構造，也可使用項34所述的具有附加光路差的波長選擇性之光路差賦予構造。一般，由于光路差賦予構造可確保輪帶間距比鋸齒型衍射構造大，所以可提供光利用效率高的對物光學元件。
項12的對物光學元件就項1-11任一所述的對物光學元件而言，其特征在于所述第1相位構造形成于光源側的光學面上，所述第2相位構造形成于光信息記錄媒體側的光學面上。由此，可確保補償?shù)那蛎嫦癫盍勘鹊?相位構造多的第1相位構造的輪帶間距大。
項13的對物光學元件就項1-12任一所述的對物光學元件而言，其特征在于當設相對于所述第1波長的設計倍率為m1、相對于所述第2波長的設計倍率為m2時，滿足下式，m1＝m2＝0。
通過滿足上式，可將對第1光信息記錄媒體和第2光信息記錄媒體記錄/再現(xiàn)時的跟蹤驅動所產生的彗形像差變?yōu)?。
項14的對物光學元件就項1-13任一所述的對物光學元件而言，其特征在于由轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃制造。通過使用這種低熔點的玻璃，可在實現(xiàn)成型模具長壽命化的同時，由于熔融時的粘性低，所以可利用成型來良好地轉錄相位構造。作為這種轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃，有住田光學社制的K-PG325、K-PG375。
項15的對物光學元件就項1-13任一所述的對物光學元件而言，其特征在于由樹脂制造。通過使用所述對物光學元件，可在以穩(wěn)定的性能廉價地大量生產的同時，由于輕量，所以可實現(xiàn)聚焦驅動或跟蹤驅動用的致動器的功耗減少，可將致動器變?yōu)樾⌒?。另外，由于熔融狀態(tài)的粘性低，所以可利用成型來良好地轉錄相位構造。
項16的對物光學元件就項1-13任一所述的對物光學元件而言，其特征在于使樹脂層貼合在玻璃制的透鏡表面，在所述樹脂層的表面，形成所述第1相位構造或所述第2相位構造。通過使用玻璃的基本材料，可提供溫度特性好的對物光學元件。另外，作為用作樹脂層的材料，紫外線固化樹脂或熱固化性樹脂在制造上是適合的。
項17的對物光學元件就項15或16所述的對物光學元件而言，其特征在于伴隨溫度變化的折射率變化率之符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到所述樹脂中。
若伴隨溫度變化的折射率變化率的符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到樹脂中，則得到在維持樹脂的成型性的同時，伴隨溫度變化的折射率變化小的材料。由此，可提供在可利用成型來以穩(wěn)定的性能廉價地大量生產的同時，輕量、且伴隨溫度變化的折射率變化小的對物光學元件。
項18的光拾取裝置通過將從第1光源射出的第1波長λ1的第1光束在保護基板厚度為t1的第1光信息記錄媒體之信息記錄面上形成聚光光斑，執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，通過將從第2光源射出的第2波長λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保護基板厚度為t2(t1≤t2)的第2光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，通過將從第3光源射出的第3波長λ3(λ2＜λ3)的第3光束在保護基板厚度為t3(t2＜t3)的第3光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，其特征在于具有單片透鏡的對物光學元件，是對所述第1至第3光信息記錄媒體共同使用的對物光學元件，具有補償所述保護基板厚度t1與所述保護基板厚度t2的差異引起的球面像差、或所述第1波長λ1與所述第2波長λ2的差異引起的球面像差中至少之一的相位構造，同時，至少一個面為非球面；和衍射光學元件，是配置在所述第1至第3光束的共同光路中的衍射光學元件，形成重疊型衍射構造，該構造是將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀、且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)使段移位對應于該水平面數(shù)量的段數(shù)的高度的構造，具有不使所述第1光束與所述第2光束衍射、使所述第3光束衍射的衍射作用的波長選擇性。
若讓對物光學元件具有第1光信息記錄媒體與第2光信息記錄媒體的互換性能、與第1光信息記錄媒體與第3光信息記錄媒體的互換性能雙方，則盡管得到可對應于對3種光信息記錄媒體記錄/再現(xiàn)的高性能對物光學元件，但由于對物光學元件的構成復雜，所以重量或構造成本增大。通常，在光拾取裝置中，由于利用致動器來高速驅動對物光學元件，所以從聯(lián)系致動器大型化或發(fā)熱量增大等的觀點看，對物光學元件的重量增大成為問題。另外，若對物光學元件的構成變復雜，則對物光學元件的外徑必然變大，所以產生不能裝載于薄型光拾取裝置中的問題。
因此，本發(fā)明的光拾取裝置讓對物光學元件具有所述第1光信息記錄媒體與所述第2光信息記錄媒體的互換性能，讓衍射光學元件具有所述第1光信息記錄媒體與所述第3光信息記錄媒體的互換性能。由此，可將所述對物光學元件構成單片透鏡，可實現(xiàn)所述對物光學元件的制造工序的簡化、低成本化、輕量化、小直徑化。
另外，在讓所述衍射光學元件具有所述第1光信息記錄媒體與所述第3光信息記錄媒體的互換性能的情況下，在設計特性上最好具有僅選擇地使第3光束衍射的衍射特性。具體而言，若構成將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案排列成同心圓狀、且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)、使段移位對應于該水平面數(shù)量的段數(shù)的高度的重疊型衍射構造，則可具有這種衍射特性。
項19的光拾取裝置就項18所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述相位構造是重疊型衍射構造，該重疊型衍射構造將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀，且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)，使段移位對應于該水平面數(shù)量的段數(shù)的高度，該重疊型衍射構造具有不使所述第1光束與所述第3光束衍射、使所述第2光束衍射的衍射作用的波長選擇性。
若使用項19所述的具有衍射作用的波長選擇性的重疊型衍射構造來作為第1相位構造，則由于可獨立控制第2光束的相位，所以可良好地補償對第2光束的球面像差。結果，可提供對第2光信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)特性好的光拾取裝置。
項20的光拾取裝置就項19所述的光拾取裝置而言，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差而附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1。
通過將重疊型衍射構造的一個段差通過光路差換算設定在相當于第1波長λ1的2倍的深度，可對任何波長的光束都確保高的衍射效率(透過率)。
項21的光拾取裝置就項20所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)為5。由重疊型衍射構造接收衍射作用的光束之衍射效率不僅取決于一個段差，還取決于水平面數(shù)量。通過將該水平面數(shù)量設定為5，可使第2光束的衍射效率最大。
項22的光拾取裝置就項18所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1、具有所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2、具有所述第3光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor3時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第3光束的所述dor3次衍射光聚光到所述第3光信息記錄媒體的信息記錄面上，dor1＞dor2≥dor3，其中，dor1為偶數(shù)。
作為第2相位構造，也可使用項22所述的具有衍射次數(shù)的波長選擇性的鋸齒型衍射構造，在對第1光束及第3光束具有高的衍射效率的同時，可良好地補償對第2光束的球面像差。結果，可提供對第2光信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)特性好的對物光學元件。
項23的光拾取裝置就項22所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1為2，所述衍射次數(shù)dor2為1，所述衍射次數(shù)dor3為1。由此，可使對第2光束的球面像差的補償特性最好。
項24的光拾取裝置就項18-23任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述相位構造形成于所述對物光學元件的光源側的光學面上。由此，可確保補償?shù)那蛎嫦癫盍勘鹊?相位構造多的第1相位構造的輪帶間距大。
項25的光拾取裝置就項18-24任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述第1光束與所述第2光束均以平行于所述對物光學元件的光束狀態(tài)入射，所以可將對第1光信息記錄媒體和第2光信息記錄媒體記錄/再現(xiàn)時的跟蹤驅動所產生的彗形像差變?yōu)?。
項26的光拾取裝置就項18-25任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述對物光學元件由轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃制造。通過使用這種低熔點的玻璃，可在實現(xiàn)成型模具長壽命化的同時，由于熔融時的粘性低，所以可利用成型來良好地轉錄相位構造。作為這種轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃，有住田光學社制的K-PG325、K-PG375。
項27的光拾取裝置就項18-25任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述對物光學元件由樹脂制造。通過在所述對物光學元件中使用樹脂，可在以穩(wěn)定的性能廉價地大量生產的同時，由于輕量，所以可實現(xiàn)聚焦驅動或跟蹤驅動用的致動器的功耗減少，可將致動器變?yōu)樾⌒?。另外，由于熔融狀態(tài)的粘性低，所以可利用成型來良好地轉錄相位構造。
項28的光拾取裝置就項18-25任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述對物光學元件使樹脂層貼合在玻璃制的透鏡表面，在所述樹脂層的表面，形成所述相位構造。通過使用玻璃的基本材料，可提供溫度特性好的對物光學元件。另外，作為用作樹脂層的材料，紫外線固化樹脂或熱固化性樹脂在制造上是適合的。
項29的光拾取裝置就項27或28所述的光拾取裝置而言，其特征在于伴隨溫度變化的折射率變化率的符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到所述樹脂中。
若伴隨溫度變化的折射率變化率的符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到樹脂中，則得到在維持樹脂的成型性的同時，伴隨溫度變化的折射率變化小的材料。由此，可提供在可利用成型來以穩(wěn)定的性能廉價地大量生產的同時，輕量、且伴隨溫度變化的折射率變化小的對物光學元件。
項30的光拾取裝置就項18-29任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述對物光學元件還具有如下相位構造，該相位構造補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的最佳像點移動、在環(huán)境溫度變化時產生的+球面像差中的至少之一。
通過利用所述第1相位構造取得第1光信息記錄媒體與第3光信息記錄媒體的互換，利用所述第2相位構造來補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的最佳像點移動、在環(huán)境溫度變化時產生的球面像差中的至少之一，從而可提供對第1光信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)特性好的對物光學元件。
項31的光拾取裝置就項18-30任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述第3光束在被所述衍射光學元件的重疊型衍射構造變換成發(fā)散光束之后，入射到所述對物光學元件中。通過利用所述衍射光學元件的重疊型衍射構造將所述第3光束變換為發(fā)散光束，使之入射到所述對物光學元件，可補償保護基板厚度t1與保護基板厚度t3的差異引起的球面像差。
項32的光拾取裝置就項31所述的光拾取裝置而言，其特征在于形成于所述衍射光學元件中的所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在40-80的范圍內，由所述重疊型衍射構造的一個段差而附加于所述第1光束上的光路差為5×λ1。
在所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在40-80的范圍內的情況下，若通過將所述重疊型衍射構造的一個段差通過光路差換算設定在相當于第1波長λ1的5倍的深度，則利用該段差附加于第2光束上的光路差變?yōu)榈?波長λ2的3倍。由此，可提高所述衍射光學元件對第1光束和第2光束的透過率，可提供還可對應于向所述第1光信息記錄媒體和第2光信息記錄媒體高速寫入的光拾取裝置。
項33的光拾取裝置就項32所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述重疊型衍射構造的所述規(guī)定水平面數(shù)量為2。通過將所述重疊型衍射構造的水平面?zhèn)€數(shù)設定為2，可使所述第3光束的衍射效率的設計值最大。
項34的光拾取裝置就項31所述的光拾取裝置而言，其特征在于形成于所述衍射光學元件中的所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在20-40的范圍內，由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為7×λ1。
在所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在20-40的范圍內的情況下，若通過將所述重疊型衍射構造的一個段差通過光路差換算設定在相當于第1波長λ1的7倍之深度，則利用該段差附加于第2光束上的光路差變?yōu)榈?波長λ2的4倍。由此，可提高所述衍射光學元件對第1光束和第2光束的透過率，可提供還可對應于向所述第1光信息記錄媒體和第2光信息記錄媒體高速寫入的光拾取裝置。
項35的光拾取裝置就項34所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射光學元件的重疊型衍射構造中，所述規(guī)定水平面數(shù)量為3或4。通過將所述重疊型衍射構造的水平面?zhèn)€數(shù)設定為3或4，可使所述第3光束的衍射效率的設計值最大。
項36的光拾取裝置就項31所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射光學元件具有沿光軸方向層疊材料C與材料D的構成，材料C的d線上的阿貝數(shù)在45-65的范圍內，并且，d線上的折射率在1.45-1.55的范圍內，材料D的d線上的阿貝數(shù)在20-40的范圍內，并且，d線上的折射率在1.55-1.70的范圍內，所述重疊型衍射構造形成于所述材料C與所述材料D的交界面中。
若如項36所述來構成所述衍射光學元件，則因為可得到透過率(衍射效率)對任何波長的光束都高的衍射光學元件，所以可提供也可對應于向任何光信息記錄媒體高速寫入的光拾取裝置。
項37的光拾取裝置就項36所述的光拾取裝置而言，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1，所以可使各個波長的光束的透過率(衍射效率)的設計值最大。
項38的光拾取裝置就項37所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射光學元件的重疊型衍射構造中，所述規(guī)定水平面數(shù)量為5或6，所以可使各個波長的光束的透過率(衍射效率)的設計值最大。
項39的光拾取裝置就項18-38任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射光學元件是變換所述第1光束的發(fā)散角后使之入射到所述對物光學元件中的耦合光學元件。通過使變換第1光束的發(fā)散角后使之入射到所述對物光學元件的耦合光學元件具有衍射光學元件的功能，可削減光拾取裝置的部件個數(shù)。
項40的光拾取裝置就項18-39任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述衍射光學元件是變換所述第1光束的光束直徑后使之入射到所述對物光學元件中的光束擴展器光學系統(tǒng)。通過使變換第1光束直徑后使之入射到所述對物光學元件的光束擴展器光學系統(tǒng)具有衍射光學元件的功能，可削減光拾取裝置的部件個數(shù)。
項41的光拾取裝置就項18-40任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述對物光學元件與所述衍射光學元件構成一體，執(zhí)行跟蹤驅動。通過使對所述第3光信息記錄媒體記錄/再現(xiàn)時的跟蹤驅動所產生的彗形像差為0，可得到良好的跟蹤特性。
項42的光拾取裝置就項18-41任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述光拾取裝置被配置在所述第1光源與所述對物光學元件之間的光路中，具備色差補償光學元件，該色差補償光學元件形成補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時產生的所述對物光學元件之最佳像點移動的衍射構造。
另外，所謂‘色差’是指波長變化前后的聚光光斑在光軸方向上的錯位。但是，這里設聚光光斑是形成于波面像差最小的位置上的光斑。作為波長變化的因素，假定包括激光器的個體差異、模式跳躍、溫度變化時的激光器振蕩，但由于色差構成問題的是相對于光軸方向上的錯位、致動器的動作未追隨等瞬間的波長變化，所以主要以模式跳躍補償為對象。
項43的光拾取裝置就項42所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述色差補償光學元件是與所述衍射光學元件相同的光學元件。通過讓具有所述第1光信息記錄媒體與所述第3光信息記錄媒體的互換功能的衍射光學元件具有色差補償元件的功能，可削減光拾取裝置的部件個數(shù)。
項44的光拾取裝置就項18-43任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述光拾取裝置具有球面像差補償機構，該球面像差補償機構補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時由所述對物光學元件產生的球面像差、在環(huán)境溫度變化時由所述對物光學元件產生的球面像差中的至少之一，所以可拓寬對所述第1光源的振蕩波長的公差，另外，可拓寬可使用的溫度范圍。
項45的光拾取裝置就項44所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述球面像差補償機構具有可通過沿光軸移動來使光束對所述對物光學元件的入射角變化的移動光學元件、和沿光軸方向移動該移動光學元件的致動器，所以在使所述移動光學元件沿光軸方向移動來補償球面像差的情況下，可確保球面像差的補償范圍寬。
項46的光拾取裝置就項45所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述移動光學元件是所述衍射光學元件，所以通過讓具有所述第1光信息記錄媒體與所述第3光信息記錄媒體的互換功能的所述衍射光學元件沿光軸方向移動，可削減光拾取裝置的部件個數(shù)。
項47的光拾取裝置就項44所述的光拾取裝置而言，其特征在于所述球面像差補償機構是液晶元件。在利用所述液晶元件補償球面像差的情況下，無需可動部即可完成，所以有利于光拾取裝置的小型化。
項48的光拾取裝置就項18-47任一所述的光拾取裝置而言，其特征在于還具有振子驅動所述對物光學元件的致動器，當對所述第3光信息記錄媒體執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時，追隨所述對物光學元件的跟蹤驅動，由所述致動器來振子驅動所述對物光學元件，所以當對所述第3光信息記錄媒體執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時，通過抵消由所述對物光學元件的傾斜產生的彗形像差、和由所述對物光學元件的跟蹤驅動產生的彗形像差，得到始終良好的跟蹤特性。
在本說明書中，所謂對物光學元件是指在將光信息記錄媒體裝填在光拾取裝置中的狀態(tài)下，在最靠近光信息記錄媒體側的位置上，應與其相對配置的、具有聚光作用的光學元件。
根據(jù)本發(fā)明，作為一種光拾取裝置，裝載如下對物光學元件，該對物光學元件具有相位構造，可對包含使用藍紫色激光器光源的高密度光盤和DVD及CD的、記錄密度不同的3種盤適當?shù)貓?zhí)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，可得到能實現(xiàn)其構成簡化、低成本化的光拾取裝置和對物光學元件。
下面，用圖來說明本發(fā)明的實施方式。首先，用圖1來說明本發(fā)明的對物光學元件和使用該對物光學元件的光拾取裝置。
圖1是示意表示對高密度光盤BD、DVD與CD任一都可適當?shù)剡M行信息的記錄/再現(xiàn)的光拾取裝置PU2的構成圖。BD的光學規(guī)格為第1波長λ1＝405nm，保護層PL1的厚度t1＝0.1mm，數(shù)值孔徑NA1＝0.85，DVD的光學規(guī)格為第2波長λ2＝655nm，保護層PL2的厚度t2＝0.6mm，數(shù)值孔徑NA2＝0.65，CD的光學規(guī)格為第3波長λ3＝785nm，保護層PL3的厚度t3＝1.2mm，數(shù)值孔徑NA3＝0.51。但是，波長、保護層的厚度和數(shù)值孔徑的組合不限于此。
光拾取裝置PU2包括藍紫色半導體激光器LD1，在對BD執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時發(fā)光，射出405nm的藍紫色激光光束(第1光束)；激光器模塊LM，具有在對DVD執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時發(fā)光、射出655nm的紅色激光光束(第2光束)的第1發(fā)光點EP1、在對CD執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時發(fā)光、射出785nm的紅外激光光束(第3光束)的第2發(fā)光點EP2、感光來自DVD的信息記錄面RL2的反射光束的第1感光部DS1、感光來自CD的信息記錄面RL3的反射光束的第2感光部DS2、和棱鏡PS；BD用的光檢測器PD；對物光學元件OL；2軸致動器AC1；1軸致動器AC2；作為耦合光學元件或移動光學元件的準直透鏡COL；第1偏光分束器BS1；第2偏光分束器BS2；對來自信息記錄面RL1、RL2和RL3的反射光束附加像散用的傳感器透鏡SEN；1/4波長板QWP；對應于BD的數(shù)值孔徑NA1的光圈STO；執(zhí)行DVD與CD的數(shù)值孔徑限制的波長選擇濾波器WF。另外，作為BD用的光源，除上述藍紫色半導體激光器LD1外，也可使用藍紫色SHG激光器。
就光拾取裝置PU2而言，在對BD執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時，利用1軸致動器AC2將準直透鏡COL的位置調整到圖1中實線的位置，以從準直透鏡COL中以平行光束的狀態(tài)射出第1光束。之后，使藍紫色半導體激光器LD1發(fā)光。圖1中，如實線描述的其光線路徑那樣，從藍紫色半導體激光器LD1射出的發(fā)散光束被第1偏光分束器BS1反射，通過第2偏光分束器BS2，在由準直透鏡COL變換為平行光束之后，通過1/4波長板QWP，從而從直線偏光變換為圓偏光，由光圈STO來限制光束直徑，透過波長選擇濾波器WF之后，由對物光學元件OL經BD的保護層PL1構成形成于信息記錄面RL1上的光斑。對物光學元件OL利用配置在其周邊上的2軸致動器AC1執(zhí)行聚焦或跟蹤。
在信息記錄面RL1由信息凹坑調制后的反射光束再次透過對物光學元件OL、光圈STO之后，通過1/4波長板QWP，從而再次從圓偏光變換為直線偏光，由準直透鏡COL變?yōu)槭諗抗馐?，在透過第2偏光分束器BS2、第1偏光分束器BS1之后，由傳感器透鏡SEN附加像散，匯聚在光檢測器PD的感光面上。另外，可使用光檢測器PD的輸出信號來讀取記錄在BD中的信息。
另外，就光拾取裝置PU2而言，在對DVD進行信息的記錄/再現(xiàn)時，利用1軸致動器AC2將準直透鏡COL的位置調整到圖1中虛線的位置，以從準直透鏡COL中以平行光束的狀態(tài)射出第2光束。此時的準直透鏡COL的位置是比對BD執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時更靠近對物光學元件OL的位置。之后，使第1發(fā)光點EP1發(fā)光。圖1中，如虛線描述的其光線路徑那樣，從第1發(fā)光點EP1射出的發(fā)散光束被棱鏡PS和第2偏光分束器BS1反射，在由準直透鏡COL變換為平行光束之后，通過1/4波長板QWP，從而從直線偏光變換為圓偏光，在由波長選擇濾波器WF來限制光束直徑之后，由對物光學元件OL經DVD的保護層PL2構成形成于信息記錄面RL2上的光斑。對物光學元件OL利用配置在其周邊上的2軸致動器AC1執(zhí)行聚焦或跟蹤。
在信息記錄面RL2由信息凹坑調制后的反射光束再次透過對物光學元件OL、波長選擇濾波器WF之后，通過1/4波長板QWP，從而再次從圓偏光變換為直線偏光，由準直透鏡COL變?yōu)槭諗抗馐?，由?偏光分束器BS2反射，在棱鏡PS內2次反射后，匯聚在第1感光部DS1上。另外，可使用第1感光部DS1的輸出信號來讀取記錄在DVD中的信息。
另外，就光拾取裝置PU2而言，在對CD進行信息的記錄/再現(xiàn)時，利用1軸致動器AC2來調整準直透鏡COL，以處于與對DVD進行信息的記錄/再現(xiàn)時相同的位置(圖1中虛線的位置)。之后，使第2發(fā)光點EP2發(fā)光。圖1中，如點劃線描述的其光線路徑那樣，從第2發(fā)光點EP2射出的發(fā)散光束被棱鏡PS和第2偏光分束器BS1反射，在由準直透鏡COL變換為發(fā)散光束之后，通過1/4波長板QWP，從而從直線偏光變換為圓偏光，在由波長選擇濾波器WF來限制光束直徑之后，由對物光學元件OL經CD的保護層PL3構成形成于信息記錄面RL3上的光斑。對物光學元件OL利用配置在其周邊上的2軸致動器AC1執(zhí)行聚焦或跟蹤。
在信息記錄面RL3由信息凹坑調制后的反射光束再次透過對物光學元件OL、波長選擇濾波器WF之后，通過1/4波長板QWP，從而再次從圓偏光變換為直線偏光，由準直透鏡COL變?yōu)槭諗抗馐傻?偏光分束器BS2反射，在棱鏡PS內2次反射后，匯聚在第2感光部DS2上。另外，可使用第2感光部DS2的輸出信號來讀取記錄在CD中的信息。
本實施方式的對物光學元件OL的兩個面為非球面，在光源側的非球面上形成鋸齒狀衍射構造。該鋸齒狀衍射構造是用于補償因BD的保護層厚與DVD的保護層厚不同引起的球面像差的相位構造，將具有第1光束入射時產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)dor1設為2，將具有第2光束入射時產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)dor2設為1，將具有第3光束入射時產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)dor3設為1，將制造波長(閃光化波長λB)設為405nm。
這樣，確定衍射次數(shù)的波長依賴性的鋸齒型衍射構造的衍射效率對于第1光束為100％，對于第2光束為88.3％，對于第3光束為100％，對任何波長的光束都具有高的衍射效率。
上述對物光學元件OL最好使用玻璃或使直徑為小于或等于30nm的氧化物分散的樹脂來形成。
一般，若使微粉末混合在透明的樹脂材料中，則產生光的散射，透過率下降，所以難以用作光學材料，但可知通過使微粉末形成比透過光束的波長小的大小，事實上可不產生散射。
塑料樹脂(也可簡稱為樹脂)隨著溫度上升，折射率下降，但無機粒子隨著溫度上升，折射率上升。因此，還知道通過彼此抵消它們的性質來作用，從而不產生折射率變化。本發(fā)明的光學元件由使小于或等于30納米、最好是小于或等于20納米、更好是10-15納米的無機粒子分散到作為基本材料的樹脂中的材料來形成。因此，可提供沒有折射率的溫度依賴性或折射率的溫度依賴性非常低的光學元件。
例如，使氧化鈮(Nb2O5)的微粒子分散到丙烯基樹脂中。作為基本材料的塑料的體積比為80，氧化鈮的比例為20左右，將它們均勻混合。微粒子存在容易凝聚的問題，但利用向粒子表面提供電荷使之分散等技術，可產生必要的分散狀態(tài)。
如后所述，樹脂與粒子的混合、分散最好在光學元件的射出成型時在線執(zhí)行。此時，在混合、分散之后，成型為光學元件之前，最好不冷卻、固化。
另外，為了控制折射率對溫度的變化比例，可適當增減該體積比率，也可攙和多種納米尺寸無機粒子后使之分散。
比率在上述實例中為80∶20，即4∶1，但可在90∶10(9∶1)-60∶40(3∶2)之間適當調整。若比9∶1少，則溫度變化抑制效果變小，相反，若超過3∶2，則由于樹脂的成型性產生問題，所以不好。
微粒子最好是無機物，并且最好是氧化物。另外，最好是氧化狀態(tài)飽和、更好是未氧化的氧化物。
是無機物是為了將與作為高分子有機化合物的塑料樹脂之反應抑制得低，另外，是氧化物可防止伴隨使用的惡化。尤其是在高溫化或照射激光等過嚴酷的條件下，容易促進氧化，但若是這種無機氧化物的微粒子，則可防止氧化引起的惡化。
另外，為了防止其它因素引起的樹脂氧化，不用說，也可添加防止氧化劑。并且，作為基本材料的塑料樹脂最好適當采用特愿2002-308933號、特愿2002-309040號、特愿2002-308964號等中所述的樹脂。
下面，說明成型本實施方式的對物光學元件的方法。如上所述，就使粒子分散到微粒樹脂中的技術，已知讓粒子具有電荷的方法。
例如，將板狀的塑料樹脂填充在容器中，使粒子注入該容器內、分散，加熱該容器內，使塑料樹脂熔融。此時，分散了的粒子被分散到熔融的塑料樹脂中。此時，為了防止沉淀，也可攪拌、或施加電場、磁場，或提供超聲波。
另外，還考慮在使熔融的塑料樹脂射出成型時，使用在嵌攪拌器等來添加粒子的方法。此時，因為在線上混合成螺旋狀，所以能很好地形成分散狀態(tài)。
這里，在使分散了微粒子的塑料樹脂一端冷卻、固化之后，再次熔融并射出成型時，利用再加熱、再熔融，分散狀態(tài)變化，或在粒子周邊的樹脂中產生微小的燒結，所以不好。尤其是在產生燒結的情況下，燒結的部位，光線透過率會下降，擔心不能用作光學元件。
因此，最好使塑料樹脂一次熔融，并且邊使粒子分散，邊保持熔融并且分散的狀態(tài)不變，得到成型品。即，最好在使直徑為小于或等于30納米的粒子分散到熔融狀態(tài)的塑料樹脂中之后，保持熔融狀態(tài)不變地流入模具內，得到成型品。
另外，本實施方式中的準直透鏡COL將兩個面設為非球面，在光盤側的非球面上形成重疊型衍射構造。該重疊型衍射構造是如下構造，該構造具有不使第1光束與第2光束衍射、使第3光束衍射的衍射作用之波長選擇性，一個段差通過光路差換算被設定在相當于第1波長λ1的7倍的深度，將各圖案內形成的水平面數(shù)量設定為4，使段移位對應于水平面數(shù)量4的3段的高度。
因為準直透鏡COL相對第1波長λ1的折射率為1.649231，所以一個段差Δ1為Δ1＝7×0.405/(1.649231-1)＝4.367微米。
因為由段差Δ1附加于第1光束的光路差L為第1波長λ1的7倍，所以第1光束利用重疊型衍射構造，不受任何作用地原樣透過。
另外，因為準直透鏡COL相對第2波長λ2的折射率為1.592675，所以由段差Δ1附加于第2光束上的光路差M為M＝4.367×(1.592675-1)/0.655＝3.95，為第2波長λ2的大致4倍，第2光束也利用重疊型衍射構造，不受任何作用地原樣透過。
另一方面，因為準直透鏡COL相對第3波長λ3的折射率為1.583833，所以由段差Δ1附加于第3光束上的光路差N為N＝4.367×(1.583833-1)/0.785＝3.24，通過段差Δ1前后水平面的第3光束的相位差(減去在光學上為等相位的2π的整數(shù)倍大小的相位差)為2π×0.24。因為一個圖案內的水平面數(shù)量為4，所以一個圖案中第3光束的相位差正好為4×2π×0.242π，產生1次衍射光。
這樣，重疊型衍射構造通過僅選擇性地使第3光束衍射，將入射到準直透鏡COL的第3光束變換為發(fā)散光束，補償BD的保護層厚度與CD的保護層厚度差異引起的球面像差。
另外，重疊型衍射構造產生的第1光束的0次衍射光(透過光)的衍射效率為100％，第2光束的0次衍射光(透過光)的衍射效率為88.8％，第3光束的1次衍射光之衍射效率為81.0％，對任何光束都得到高的衍射效率。
另外，通過由1軸致動器AC2沿光軸方向驅動準直透鏡COL，可補償形成于BD的信息記錄面RL1上的光斑的球面像差。利用準直透鏡COL的位置調整來補償?shù)那蛎嫦癫畹漠a生原因例如是第1光源LD1的制造誤差引起的波長差異、伴隨溫度變化的物鏡系統(tǒng)的折射率變化或折射率分布、2層盤、4層盤等多層盤的信息記錄層間的聚焦跳躍、高密度光盤的保護層的制造誤差引起的厚度差異或厚度分布等。
另外，作為補償形成于BD的信息記錄面RL1上的光斑的球面像差的方法，除上述沿光軸方向驅動透鏡的方法外，也可使用利用液晶的相位控制元件。因為這種利用相位控制元件來補償球面像差的方法是公知的，所以這里省略詳細的說明。
另外，在本實施方式中，構成為分別用于DVD/CD用激光器模塊LM與藍紫色半導體激光器LD1中，但不限于此，也可使用在一個芯片上形成射出各個波長光束的發(fā)光點的光源、或將射出各個波長光束的光源容納于一個殼體內的光源。
也可使用可振子驅動對物光學元件OL的3致動器來代替2軸致動器AC1，在對CD進行信息的記錄/再現(xiàn)時，若構成為追隨于對物光學元件OL的跟蹤驅動來使對物光學元件OL振子驅動，則通過抵消由對物光學元件OL的傾斜產生的彗形像差與由對物光學元件的跟蹤驅動產生的彗形像差，得到始終良好的跟蹤特性。此時，最好具有用于檢測對物光學元件OL的跟蹤驅動方向與量、確定振子驅動的方向與量的檢測部件。
(實施例1)下面說明實施例。實施例1是圖1所示的光拾取裝置可對BD和DVD記錄和/或再現(xiàn)信息時的最佳對物光學元件。本實施例的對物光學元件在第1相位構造中使用重疊型衍射構造，在第2相位構造中使用鋸齒狀衍射構造。表1示出實施例1的透鏡數(shù)據(jù)。
實施例1 透鏡數(shù)據(jù)物鏡的焦距 f1＝2.2mmf2＝2.33mm像面?zhèn)葦?shù)值孔徑 NA10.85 NA20.65倍率 m10 m20

*di′表示從第di面至第d′面的位移。
第2面(0mm≤h≤1.5mm)非球面系數(shù)κ-8.3883E-01A4 1.2349E-02A6 1.7825E-03A8 4.1580E-04A10-1.9458E-04A12 9.4828E-05A14-4.8971E-08A18-2.3937E-08光路差函數(shù)(HD0次 DVD1次 制造波長858nm)C2 5.2068E-03C4 -8.2816E-04C6 -3.0096E-04C8 8.0071E-05C10-5.9393E-05第2′面(1.5mm＜h)非球面系數(shù)κ-8.5040E-01A4 1.1532E-02A6 1.4352E-03A8 5.3870E-04A10-1.0806E-04A12 9.5991E-05A14-1.2971E-05A16-1.8571E-06第3面(0mm≤h≤0.724mm)非球面系數(shù)κ -2.8463E+01A4 1.5123E-01A6 -3.0848E-02A8 1.3536E-01A10 1.1740E-01A12-1.8602E-01A14-2.0101E-01A16 2.3207E-01光路差函數(shù)(HD2次 DVD1次 制造波長408nm)C2 -2.6782E-02C4 1.4623E-02C6 -5.8807E-02C8 -3.3239E-02C10 2.9169E-02第3′面(0.724mm＜h)非球面系數(shù)κ -7.1388E+01A4 1.2626E-01A8 -5.1183E-02A8 -1.3075E-02A10 1.0554E-02A12-5.5870E-05A14-6.9040E-04A18-1.2880E-04光路差函數(shù)(HD2次 DVD1次 製造波長408nm)C2 -3.3777E-02C4 3.8380E-03C6 -7.9583E-03C8 3.6009E-03C10 2.6098E-04
(實施例2)實施例2是圖1所示的光拾取裝置可對BD和DVD記錄和/或再現(xiàn)信息時的最佳對物光學元件。本實施例的對物光學元件在第1位層構造和第2位層構造中使用鋸齒狀衍射構造。表2示出實施例2的透鏡數(shù)據(jù)。
實施例2透鏡數(shù)據(jù)BD波長408nm、NA0.85、光圈直徑φ3.74mm、焦距2.19mm、倍率m1＝0DVD波長658nm、NA0.65、光圈直徑φ2.92mm、焦距2.28mm、倍率m2＝0[近軸數(shù)據(jù)]

d0BD＝∞，d0DVD＝∞，d1BD＝0.6955，d1DVD＝0.4595，d2BD＝0.0875，d2DVD＝0.6000[第1面的近軸曲率半徑、非球面系數(shù)[第2面的近軸曲率半徑、非球面系數(shù)、衍射次數(shù)、制造波長、光路差函數(shù)系數(shù)] 衍射次數(shù)、制造波長、光路差函數(shù)系數(shù)數(shù)]


(實施例3)實施例3是圖1所示的光拾取裝置可對BD、DVD和CD記錄和/或再現(xiàn)信息時的最佳對物光學元件。本實施例的對物光學元件在第1位層構造和第2位層構造中使用鋸齒狀衍射構造。表3示出實施例3的透鏡數(shù)據(jù)。
實施例3 透鏡數(shù)據(jù)HD波長405nm、NA0.87、光圈直徑φ3.74mm、焦距2.20mm、倍率m1＝0DVD波長655nm、NA0.65、光圈直徑φ2.82mm、焦距2.29mm、倍率m2＝0CD波長785nm、NA0.49、光圈直徑φ2.20mm、焦距2.25mm、倍率m3＝-0.079[近軸數(shù)據(jù)]

d0BD＝∞，d0DVD＝∞，d0CD＝30.000，d1BD＝0.8836，d1DVD＝0.4599，d1CD＝0.2130，d2BD＝0.1000，d2DVD＝0.6000，d2CD＝1.2000[非球面系數(shù)]


(實施例4)實施例4是圖1所示的光拾取裝置可對HD-DVD、DVD和CD記錄和/或再現(xiàn)信息時的最佳對物光學元件。本實施例的對物光學元件在第1位層構造和第2位層構造中使用鋸齒狀衍射構造。表4示出實施例4的透鏡數(shù)據(jù)。
實施例4 透鏡數(shù)據(jù)HD波長405nm、NA0.87、光圈直徑φ4.00mm、焦距2.99mm、倍率m1＝0DVD波長655nm、NA0.65、光圈直徑φ3.96mm、焦距3.05mm、倍率m2＝0CD波長785nm、NA0.47、光圈直徑φ2.80mm、焦距3.04mm、倍率m3＝0[近軸數(shù)據(jù)]

d1HD＝1.3813，d1DVD＝1.4347，d1CD＝1.0575，d2HD＝0.6000，d2DVD＝0.6000，d2CD＝1.2000[非球面系數(shù)]


(實施例5)實施例5是作為由圖1所示的光拾取裝置之對物光學元件與準直透鏡構成的光學系統(tǒng)之最佳實施例。在本實施例的對物光學元件中，作為相位構造，形成鋸齒狀衍射構造，在準直透鏡中形成重疊型衍射構造。表5示出實施例5的透鏡數(shù)據(jù)。
實施例5透鏡數(shù)據(jù)BD波長405nm、NA0.85、光圈直徑φ3.74mm、焦距2.86mm、倍率m1＝0DVD波長655nm、NA0.65、光圈直徑φ2.90mm、焦距2.82mm、倍率m2＝0CD波長785nm、NA0.51、光圈直徑φ2.42mm、焦距2.29mm、倍率m3＝-0.12[近軸數(shù)據(jù)]

d0BD＝14.0770，d0DVD＝15.4754，d0CD＝15.4754，d1BD＝5.0000，d1DVD＝3.6017，d1CD＝3.6017，d2BD＝0.6674，d2DVD＝0.4589，d2CD＝0.2998、d3BD＝0.1000，d3DVD＝0.6000，d3CD＝1.2000[非球面系數(shù)]


權利要求
1.一種光拾取裝置的對物光學元件，所述光拾取裝置通過使從第1光源射出的第1波長λ1的第1光束在保護基板厚度為t1的第1光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，來執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，并通過使從第2光源射出的第2波長λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保護基板厚度為t2(t1≤t2)的第2光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，來執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，其特征在于所述對物光學元件是為所述第1光信息記錄媒體和第2光信息記錄媒體所共用的對物光學元件，是具有第1相位構造和第2相位構造這兩個相位構造、且至少一個面為非球面的單片透鏡的對物光學元件，利用所述第1相位構造來補償由所述保護基板厚度t1與所述保護基板厚度t2的差異引起的球面像差、和由所述第1波長λ1與所述第2波長λ2的差異引起的球面像差中的至少之一，利用所述第2相位構造來補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時所產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時所產生的最佳像點移動、在環(huán)境溫度變化時所產生的+球面像差中的至少之一。
2.根據(jù)權利要求1所述的對物光學元件，其特征在于所述第1相位構造是重疊型衍射構造，該重疊型衍射構造將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀，且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)，使段僅被移位對應于該水平面數(shù)的段數(shù)的高度，該重疊型衍射構造具有不使所述第1光束發(fā)生衍射、而使所述第2光束發(fā)生衍射的衍射作用的波長選擇性。
3.根據(jù)權利要求2所述的對物光學元件，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1。
4.根據(jù)權利要求3所述的對物光學元件，其特征在于所述規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)為5。
5.根據(jù)權利要求1所述的對物光學元件，其特征在于所述第1相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有在所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1、具有在所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上dor1＞dor2，其中，dor1為偶數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的對物光學元件，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1為2，所述衍射次數(shù)dor2為1。
7.根據(jù)權利要求1-6任一所述的對物光學元件，其特征在于所述第2相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有在所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1’、具有在所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2’時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1’次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2’次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上dor1’＞dor2’。
8.根據(jù)權利要求7所述的對物光學元件，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為2，所述衍射次數(shù)dor2’為1。
9.根據(jù)權利要求7所述的對物光學元件，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為5，所述衍射次數(shù)dor2’為3。
10.根據(jù)權利要求7所述的對物光學元件，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1’為10，所述衍射次數(shù)dor2’為6。
11.根據(jù)權利要求1-6任一所述的對物光學元件，其特征在于所述第2相位構造為光路差賦予構造，當設n為自然數(shù)時，利用該光路差賦予構造附加于所述第1光束上的光路差為所述第1波長λ1的5n倍，利用該光路差賦予構造附加于所述第2光束上的光路差為所述第2波長λ2的3n倍。
12.根據(jù)權利要求1-11任一所述的對物光學元件，其特征在于所述第1相位構造形成于光源側的光學面上，所述第2相位構造形成于光信息記錄媒體側的光學面上。
13.根據(jù)權利要求1-12任一所述的對物光學元件，其特征在于當設相對于所述第1波長的設計倍率為m1、相對于所述第2波長的設計倍率為m2時，滿足下式m1＝m2＝0。
14.根據(jù)權利要求1-13任一所述的對物光學元件，其特征在于由轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃制成。
15.根據(jù)權利要求1-13任一所述的對物光學元件，其特征在于由樹脂制成。
16.根據(jù)權利要求1-13任一所述的對物光學元件，其特征在于使樹脂層貼合在玻璃制的透鏡表面，在所述樹脂層的表面，形成所述第1相位構造或所述第2相位構造。
17.根據(jù)權利要求15或16所述的對物光學元件，其特征在于伴隨溫度變化的折射率變化率的符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到所述樹脂中。
18.一種光拾取裝置，通過使從第1光源射出的第1波長λ1的第1光束在保護基板厚度為t1的第1光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，來執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄；通過使從第2光源射出的第2波長λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保護基板厚度為t2(t1≤t2)的第2光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，來執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄；并通過使從第3光源射出的第3波長λ3(λ2＜λ3)的第3光束在保護基板厚度為t3(t2＜t3)的第3光信息記錄媒體的信息記錄面上形成聚光光斑，來執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄，其特征在于，包括單片透鏡的對物光學元件，是為所述第1至第3光信息記錄媒體所共用的對物光學元件，具有補償由所述保護基板厚度t1與所述保護基板厚度t2的差異引起的球面像差和由所述第1波長λ1與所述第2波長λ2的差異引起的球面像差中的至少之一的相位構造，并且至少一個面為非球面；和衍射光學元件，是配置在所述第1至第3光束的共用光路中的衍射光學元件，形成重疊型衍射構造，該重疊型衍射構造是將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀、且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)使段僅被移位對應于該水平面數(shù)的段數(shù)的高度的構造，具有不使所述第1光束與所述第2光束發(fā)生衍射、而使所述第3光束發(fā)生衍射的衍射作用的波長選擇性。
19.根據(jù)權利要求18所述的光拾取裝置，其特征在于所述相位構造是重疊型衍射構造，該重疊型衍射構造將包含光軸的截面形狀為階梯狀的圖案配置成同心圓狀，且按每個規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)，使段僅被移位對應于該水平面數(shù)的段數(shù)的高度，該重疊型衍射構造具有不使所述第1光束與所述第3光束發(fā)生衍射、而使所述第2光束發(fā)生衍射的衍射作用的波長選擇性。
20.根據(jù)權利要求19所述的光拾取裝置，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1。
21.根據(jù)權利要求20所述的光拾取裝置，其特征在于所述規(guī)定的水平面?zhèn)€數(shù)為5。
22.根據(jù)權利要求18所述的光拾取裝置，其特征在于所述相位構造是鋸齒狀衍射構造，在設具有在所述第1光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor1、具有在所述第2光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor2、具有在所述第3光束入射到所述鋸齒衍射構造時所產生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次數(shù)為dor3時，在滿足下式的同時，所述對物光學元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息記錄媒體的信息記錄面上，使所述第3光束的所述dor3次衍射光聚光到所述第3光信息記錄媒體的信息記錄面上dor1＞dor2≥dor3，其中，dor1為偶數(shù)。
23.根據(jù)權利要求22所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射次數(shù)dor1為2，所述衍射次數(shù)dor2為1，所述衍射次數(shù)dor3為1。
24.根據(jù)權利要求18-23任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述相位構造形成在所述對物光學元件的光源側的光學面上。
25.根據(jù)權利要求18-24任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述第1光束與所述第2光束均以平行于所述對物光學元件的光束狀態(tài)入射。
26.根據(jù)權利要求18-25任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述對物光學元件由轉變點Tg為小于或等于400度的低融點玻璃制成。
27.根據(jù)權利要求18-25任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述對物光學元件由樹脂制成。
28.根據(jù)權利要求18-25任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述對物光學元件使樹脂層貼合在玻璃制的透鏡表面上，在所述樹脂層的表面上，形成所述相位構造。
29.根據(jù)權利要求27或28所述的光拾取裝置，其特征在于伴隨溫度變化的折射率變化率的符號與所述樹脂相反，使直徑為小于或等于30nm的粒子分散到所述樹脂中。
30.根據(jù)權利要求18-29任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述對物光學元件還具有如下相位構造，該相位構造補償所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時所產生的球面像差、所述第1波長λ1在±10nm范圍內變化時所產生的最佳像點移動、在環(huán)境溫度變化時所產生的+球面像差中的至少之一。
31.根據(jù)權利要求18-30任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述第3光束在通過所述衍射光學元件的重疊型衍射構造而被變換成發(fā)散光束之后，入射到所述對物光學元件中。
32.根據(jù)權利要求31所述的光拾取裝置，其特征在于形成于所述衍射光學元件中的所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在40-80的范圍內，由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為5×λ1。
33.根據(jù)權利要求32所述的光拾取裝置，其特征在于所述重疊型衍射構造的所述規(guī)定水平面數(shù)量為2。
34.根據(jù)權利要求31所述的光拾取裝置，其特征在于形成于所述衍射光學元件中的所述重疊型衍射構造的d線上的阿貝數(shù)在20-40的范圍內，由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為7×λ1。
35.根據(jù)權利要求34所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射光學元件的重疊型衍射構造中，所述規(guī)定水平面數(shù)量為3或4。
36.根據(jù)權利要求31所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射光學元件具有使材料C與材料D沿光軸方向層疊的結構，其中所述材料C的d線上的阿貝數(shù)在45-65的范圍內且d線上的折射率在1.45-1.55的范圍內，而所述材料D的d線上的阿貝數(shù)在20-40的范圍內且d線上的折射率在1.55-1.70的范圍內，所述重疊型衍射構造形成于所述材料C和所述材料D的交界面上。
37.根據(jù)權利要求36所述的光拾取裝置，其特征在于由所述重疊型衍射構造的一個段差附加于所述第1光束上的光路差為2×λ1。
38.根據(jù)權利要求37所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射光學元件的重疊型衍射構造中，所述規(guī)定水平面數(shù)量為5或6。
39.根據(jù)權利要求18-38任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射光學元件是變換所述第1光束的發(fā)散角后使之入射到所述對物光學元件中的耦合光學元件。
40.根據(jù)權利要求18-39任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述衍射光學元件是變換所述第1光束的光束直徑后使之入射到所述對物光學元件中的光束擴展器光學系統(tǒng)。
41.根據(jù)權利要求18-40任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述對物光學元件與所述衍射光學元件構成一體地執(zhí)行跟蹤驅動。
42.根據(jù)權利要求18-41任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述光拾取裝置被配置在所述第1光源與所述對物光學元件之間的光路中，并包括色差補償光學元件，該色差補償光學元件形成用以補償所述第1波長λ1在±10nm的范圍內變化時所產生的所述對物光學元件的最佳像點移動的衍射構造。
43.根據(jù)權利要求42所述的光拾取裝置，其特征在于所述色差補償光學元件是與所述衍射光學元件相同的光學元件。
44.根據(jù)權利要求18-43任一所述的光拾取裝置，其特征在于所述光拾取裝置具有球面像差補償機構，該球面像差補償機構補償所述第1波長λ1在±10nm的范圍內變化時由所述對物光學元件產生的球面像差、和在環(huán)境溫度變化時由所述對物光學元件產生的球面像差中的至少之一。
45.根據(jù)權利要求44所述的光拾取裝置，其特征在于所述球面像差補償機構具有可通過沿光軸移動來使光束向所述對物光學元件的入射角變化的移動光學元件、和沿光軸方向移動該移動光學元件的致動器。
46.根據(jù)權利要求45所述的光拾取裝置，其特征在于所述移動光學元件是所述衍射光學元件。
47.根據(jù)權利要求44所述的光拾取裝置，其特征在于所述球面像差補償機構是液晶元件。
48.根據(jù)權利要求18-47任一所述的光拾取裝置，其特征在于還具有振子驅動所述對物光學元件的致動器，當對所述第3光信息記錄媒體執(zhí)行信息的記錄/再現(xiàn)時，追隨所述對物光學元件的跟蹤驅動，由所述致動器來振子驅動所述對物光學元件。
全文摘要
提供一種可實現(xiàn)構造簡化、低成本化的光拾取裝置和對物光學元件，該光拾取裝置裝載如下對物光學元件，該對物光學元件具有相位構造，可對包含使用藍紫色激光器光源的高密度光盤和DVD及CD的記錄密度不同的3種盤適當?shù)貓?zhí)行信息的記錄和/或再現(xiàn)。對記錄密度不同的3種盤執(zhí)行信息的再現(xiàn)和/或記錄的光拾取裝置的特征在于，具有單片透鏡的對物光學元件，該對物光學元件具有補償由保護基板厚度t1與保護基板厚度t2的差異引起的球面像差、或由第1波長λ1與所述第2波長λ2的差異引起的球面像差中的至少之一的相位構造；和衍射光學元件，該衍射光學元件具有重疊型衍射構造，該構造具有不使第1光束與第2光束發(fā)生衍射、僅使第3光束發(fā)生衍射的衍射作用的波長選擇性。
文檔編號G11B7/1374GK1767020SQ20051009998
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權日2004年9月15日
發(fā)明者木村徹, 新勇一, 池中清乃, 荻原賢治, 野村英司 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社