專利名稱：：光拾取器及其光學元件的制作方法產(chǎn)業(yè)上的利用區(qū)域本發(fā)明是關于光拾取器及其光學元件，尤其是有關于可應用在不同厚度的記憶媒體，及從規(guī)定位置至記憶媒體面為此的距離不同的2個光記憶媒體的光拾取上。先前的技術由于數(shù)字影碟(DVDdigital·Video·disk)具現(xiàn)在普及的小型磁盤(CD)或激光唱盤(LD)之6～8倍的記憶容量，所以是引入注目的新紀元的記憶媒體。DVD是在提高磁盤上記憶密度的同時，并于再生裝置側(cè)上藉著加大物鏡的開口數(shù)(NA〕來確保大量記憶容量。亦即，加大了開口數(shù)NA，利用將在磁盤面上照射的激光的點徑縮小集中進去，則可以讀取在磁盤面上以高密度所記錄的資料。另一方面，一加大物鏡的開口數(shù)NA，則易于接受因磁盤厚度的像差或雙折射的影響之故，所以對于光拾取器的光軸磁盤面來自垂直的傾斜角度的容許值變小，并且具有由于磁盤的顛倒情況而變成無法再現(xiàn)狀態(tài)的問題點。傾斜的影響是以Ad(NA)3來表示的，A是系數(shù)，d是磁盤的厚度。因此，DVD是藉著將磁盤的厚度弄薄，并且縮短激光從磁盤的表面進入在記憶面上反射而再次出來的距離，擴展了能夠容許的傾斜角度，即使使用了較大的開口數(shù)NA的情況下也可確保要求的傾斜角度的容許值。所以，DVD的厚度，與先前的CD的厚度t＝1.2mm相較只有其一半的0.6mm，并且采用開口數(shù)大的物鏡，可縮小激光的點徑，以圖謀能夠?qū)崿F(xiàn)讀出穩(wěn)定的資料。可是，磁盤狀的記憶媒體，CD已經(jīng)在市場上廣為普及，又同于DVD與CD(包含VIDEO-CD)的外形尺寸及相類似的使用形態(tài)，亦即，從預想利用DVD來做為高音質(zhì)CD這事件看來，在提供DVD再現(xiàn)裝置上是要求要具有DVD再現(xiàn)機能與CD再現(xiàn)機能，而且確保了互換性的裝置。一般的光學系統(tǒng)是將磁盤基板厚度不同的CD與DVD在相同的裝置上一再現(xiàn)，則有在再現(xiàn)厚度較大CD時而無法讀取點徑擴張后的資料的問題點，因此提案出因應磁盤厚度不同的2個光記憶媒體的各種處理方法。首先第一種方法在再現(xiàn)裝置內(nèi)裝置上厚度0.6mm的磁盤(DVD)用的光拾取器與厚度1.2mm的磁盤(CD)用的光拾取器，并因應再現(xiàn)磁盤的種類來切換光拾取器。然而，裝置復數(shù)個光拾取器的方法在招致使再現(xiàn)裝置大型化的同時還產(chǎn)生了成本過高的問題點。又第二種方法是在光拾取器上裝置搭配DVD的物鏡與搭配CD的物鏡，并因應再現(xiàn)磁盤來切換物鏡的方法，但是此法亦有招致再現(xiàn)裝置大型化的問題點。而第三種方法是如特開平7-311945號公報所公告的，在1個光拾取器上實現(xiàn)2個焦點距離的方法。這是如圖6所示，切換光源1的動力裝置，藉此將從光源射出的光束徑示出其不同，并藉著徑不同的光束17a、17b入射至物鏡來生成不同焦點距離18a、18b的光束的方法。只要是如此的光拾取器則與上述第一、第二種的方法相較是有助于裝置的小型化。然而，前述第三種方法非常依賴光源，而有藉由光源的經(jīng)時性的劣化等而無法得到所要求的光線之虞，在無法得到所要求的光束徑的情況下會在焦點距離上產(chǎn)生誤差，而且在磁盤上照射的光點徑變動后會有發(fā)生讀取錯誤的可能性。本發(fā)明是有鑒于上述課題而成，是以提供有助于再現(xiàn)裝置的小型化且易于操作的光拾取器及其光學元件為目的。發(fā)明的公開為達成這個目的而與本發(fā)明有關系的光學元件(雙折射薄板)，是在雙折射板接近中央處于設置的所需區(qū)域以外形成繞射柵模式，該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度有由射入光軸方向所規(guī)定的厚度，其是由周期性所形成的離子交換區(qū)域與在該離子交換區(qū)域上面所形成的介質(zhì)膜所構成。對于前述的雙折射板的正常光線透過前述的繞射柵模式而且異常光線其0次繞射波用繞射柵模式來使之遮斷，如此能夠設定上述離子交換區(qū)域的厚度及前述介質(zhì)膜的厚度是其特征。特別是將對前述雙折射板的正常光線的折射率、對異常光線的折射率做為各種n10、n1e，并將對前述離子交換區(qū)域的正常光線的折射率、對異常光線的折射率及厚度做為各種n20、n2e、d2，還有將前述介質(zhì)膜的折射率及膜厚做為各種n3、d3時，為了要滿足下式(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2能夠設定前述離子交換區(qū)域的厚度d2及介質(zhì)膜的膜厚d3為其特征。又有關于本發(fā)明的光學元件(雙折射薄板)。在雙折射板接近中央處所設置的要求區(qū)域以外形成繞射柵模式，該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度且有依入射光軸方向規(guī)定的厚度，其是由周期性所形成的雙折射性材料構成的凹凸及擁有由在該凹部所形成的入射光軸方向規(guī)定厚度的離子交換區(qū)域所組成。對于前述雙折射板的異常光線透過前述繞射柵模式，而且正常光線其0次繞射波藉著繞射柵模式來使被遮斷，而能夠設定前述凸部的厚度與前述離子交換區(qū)域的厚度為其特征。特別是將對于由上述雙折射性材料所構成凸部的正常光線的折射率、對異常光線的折射率及厚度做為各種的n10、n1e、d1，將對上述交換區(qū)域的正常光線的折射率，對異常光線的折射率及厚度做為各種n20、n2e、d2時，為滿足下式(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2(n1e-1)d1+(n1e-n2e)d2＝0能夠設定前述凸部的厚度d1及離子交換區(qū)域的厚度d2為其特征。又在前述雙折射板接近中央處設置的規(guī)定區(qū)域為圓型區(qū)域為其特征。還有與本發(fā)明有關的使用了上記光學元件的光拾取器，在從光源射出的光的光軸上設置了無偏光型光束分裂器、前述光學元件、物鏡與變更偏光方向裝置，而藉著將該變更偏光方向裝置配置于前述無偏光型光束分裂器與前述光學元件之間，可改變該光學元件上射入的直線偏光的偏光方向，并可藉用限制由前述光學元件射出的光束徑，依前述物鏡來改變收集光的焦點距離為其特征。圖面的簡單說明圖1為有關本發(fā)明的光拾取器的整體構成表示圖。圖2為說明有關本發(fā)明雙折射薄板的第1形態(tài)例構成的斜視圖。圖3為圖2所示的有關本發(fā)明的雙折射薄板5的A-A斷面圖。圖4為說明有關本發(fā)明雙折射薄板的第1形態(tài)例機能的斜視圖。圖5為說明在有關本發(fā)明光拾取器的變更焦點距離的圖。圖6是為說明有關本發(fā)明的雙折射薄板的第2型態(tài)例的斷面圖。圖7是為說明有關本發(fā)明的雙折射薄板第2型態(tài)例的機能的斜視圖。圖8為表示先前光拾取器構成的圖面。圖號說明1光源2物鏡3光束分裂器41/2波長板5雙折射薄板6對物鏡7光記憶媒體8集中鏡9圓柱鏡10光檢出器為施行圖面的最佳形態(tài)以下依據(jù)圖示對本發(fā)明的施行形態(tài)做詳細說明。第1圖是表示有關本發(fā)明的光拾取器的整體構成圖，1為光源、2是透鏡、3是光束分裂器、4是1/2波長板、5是雙折射薄板、6是物鏡、7是光記憶媒體，8是縮小光圈，9是圓柱形鏡，10為光檢出器。前述1光源例如使用激光二極管，則一定的功率會射出光束。又，來自光源的光束若是直線偏光或是要求的光學元件，例如使用偏光光束分裂器等則為僅包含單一直線偏光成分的狀態(tài)，而且直線偏光方向會與后述的雙折射薄板5的光學軸成直角。前述2的透鏡是將來自1光源的光束改變成平行光束的瞄準透鏡。前述3的光束分裂器是無偏光型的光束分裂器(NonPoralizedBeamSpliter)，是為將7的光記憶媒體的記憶面上反射的光束引導至10的光檢出器上。又為變更射入至光記憶媒體上的射入光偏光方向的手段之1/2波長板是因應需要而制作成可安裝在光軸上或可從光軸上拆下來的結(jié)構，而且該1/2波長板4的光學軸是安裝成對射入直線偏光的偏光方向呈45°傾斜的狀態(tài)。依此藉著將該1/2波長板4是能否安裝在光軸上，能夠?qū)⑸淙胫岭p折射薄板上的射入直線偏光的偏光方向順利完成90°回轉(zhuǎn)。雙折射薄板5是如圖2所示般，將由LiNiO3等的透明的雙折射材料構成的矩形狀平面板(雙折射板)11的主面中央的圓形部12做為由不形成后述繞射柵模式的雙折射性材料所構成的區(qū)域，在這圓形部12以外是形成光學性繞射柵模式的。詳細說明此繞射柵模式的構造，則圖3是圖2所示的雙折射薄板5A-A的斷面圖，在雙折射板11的主面上形成具有規(guī)定寬度及長度而且在射入光軸方向上具有厚度d2的離子交換區(qū)域13，又在其上面形成著厚度d3的介質(zhì)膜。透過此模式上的光中的直接透過波(0次繞射波)的透過率I0能夠以下式來表示I0＝COS2(δ/2)(但是，δ光路a，b的光的位相差)但是前述的位相差在前述雙折射板的光學軸成直角的偏光成分(正常光線)的情況下與前述光軸成平行的偏光成分(異常光線)的情況下是不同的，對于正常光線的相位差δo以及對于異常光線的位相差δe各自如下。δo＝2π/λ{(n10-n20)d2+(1-n3)d3}δe＝2π/λ{(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3}但是，n10為對雙折射板的正常光線的折射率，n1e為對雙折射板的異常光線的折射率，n3為對于介質(zhì)膜的正常光線及異常光線的折射率。在此藉著設定d2、d3來使(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0，而且對正常光線的透過率I00＝1則能夠透過所有的0次繞射波。又藉設定d2、d3來使(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2，且對異常光線的透過率Ioe＝0則能夠遮斷所有的0次繞射波。因此，如圖4(a)具有與雙折射板11的光學軸成直角的偏光方向的光束，亦即正常光線完全透過雙折射薄板，又如圖4(b)與光學軸成平行的偏光方向成分的光束，亦即異常光線在前述繞射柵模式上繞射的、由于僅透過被照射在圓形部12上的光束，所以以與圓形部12的徑相同瞳徑來透過的。表1</tables>表1是表示測定了射入到雙折射薄板的繞射柵模式上的光透過率的實驗結(jié)果表，將在圖3上雙折射薄板5的離子交換區(qū)域13的厚度d2定為9.5μm，將介質(zhì)膜14的厚度d3定為1.85μm，，將繞射柵模式的間距定為12μm，將射入光束的波長λ定為636nm，而來表示在10個樣本各自的射入至正常光線、異常光線時的0次以及±1次繞射波(0次以及±1次光成分)的光透過率。如該表所示，可明白正常光線一射入至雙折射薄板5，則透過該雙折射薄板5的0次光透過率為平均94.0％，±1次光的透過率成為0.0％，而且藉著繞射柵模式幾乎射入光能夠不繞射而透過的。又可明白異常光線一射入到雙折射薄板5上，則透過該雙折射薄板5的0次光的透過率平均為1.2％、+1次光的透過率為35.2％、-1次光的透過率為35.0％，而且?guī)缀醯貌坏缴淙牍獾闹苯油高^波處的0次光，是成±1次光出現(xiàn)。從以上的結(jié)果也可明白藉著前述雙折射薄板5，與射入光軸同一方向進行的光束中正常光線會透過，異常光線被遮斷。此外，物鏡6是執(zhí)行將在光記憶媒體的記憶面上的結(jié)像點集中，而且藉著支持器15將前述雙折射薄板5與物鏡6固定成一體，并使之成為單元化。在如以上的構成的光拾取器上，首先在光軸上是將1/2波長板4保持在未被插入的狀態(tài)，從光源1射出的光束藉著瞄準鏡2則成為平行的光束，再者射入到透過了光束分裂器3中的雙折射薄板5上。此時射入到光束的偏光方向?qū)﹄p折射薄板5的光學軸是成直角的。如前所述的雙折射薄板5由于是在圓形部12以外形成繞射柵模式，所以射入到雙折射薄板5的直線偏光束徑與將光束分裂器3射出的光束是以同一徑來透過的。另一方面，在光軸上一插入1/2波長板4，則在雙折射薄板5上射入的直線偏光的偏光方向做90度回轉(zhuǎn)，且因?qū)τ谠撾p折射薄板5會成為異常光線之故，所以射入到雙折射薄板5上的直線偏光在繞射柵模式處繞射的，且僅有透過圓形部12的光束以與圓形部12的圓形相等的瞳徑(第2瞳徑)透過的。因此如圖5所示般，透過前述雙折射薄板5的光束射入物鏡6，并且集中至結(jié)像點，在光記憶媒體的記憶面上做為焦點形成光點。這時由于物鏡6的焦點距離有射入的光束瞳徑大時則短、瞳徑小時則長的這種關系，所以第1瞳徑的焦點距離短，則第2瞳徑的焦點距離會變長。而且在光記憶媒體的記憶面上反射的光束再次通過物鏡6、雙折射薄板5而射入光束分裂器上，但是其一部分反射的，并通過縮小鏡8、圓筒形鏡9射入至光檢出器10上。因此能夠讀取光記憶媒體上的記錄資料。在上述的光拾取器上再現(xiàn)t＝1.2mm的光記憶媒體(CD)的情況下，藉著將1/2波長板4插入光軸上，將射入雙折射薄板5的直線偏光的偏光方向與前述雙折射薄板的光學軸成為平行般使其順利完成回轉(zhuǎn)，并且將射入該繞射柵模式的光順利完成繞射。利用此把透過雙折射薄板5的光束變成等于在雙折射薄板5的中央部分安置的圓形區(qū)域徑(第2瞳徑)，而且如圖5所示般在長的焦點距離處結(jié)像點連結(jié)的，在前述光記憶媒體上形成光點。又欲再現(xiàn)t＝0.6mm的光記憶媒體(DVD)的情況下，利用從光軸上拆下1/2波長板4，便射入雙折射薄板5的直線偏光的偏光方向與前述光學軸成直角，由于來自光源的光束藉著圓筒形鏡2以保持著所形成的狀態(tài)(第1瞳徑)射入物鏡6，則如圖3所示在短焦點距離結(jié)像點連結(jié)，并且在前述光記憶媒體上形成光點。還有于上述說明中曾說明過是采用欲取得第1瞳徑而將1/2波長板插入光軸上，欲取得第2瞳徑而從光軸上將1/2波長板拆下的形態(tài)，但是將射入1/2波長板上的光線的偏光方向與前述形態(tài)例子來相較，則也可以藉著挪90°而變更成將1/2波長板插入了光軸上的情況下而取得第2瞳徑，又從光軸上拆下1/2波長板的情況下能夠取得第1瞳徑。圖6是表示上述雙折射薄板5的第2形態(tài)例子圖，是雙折射薄板5的斷面圖。于該圖上，在雙折射薄板11的主面上安置有凹凸部16，而該凹凸部16是由具有規(guī)定的寬度及長度而且在射入光軸方向上為厚度d1的凸部所構成，再者其凹部底面向著射入光軸方向形成著厚度d2的離子交換區(qū)域14。如上述透過這模式上的光的中其直接透過波(0次繞射波)的透過率Io為Io＝COS2(δ/2)雖然能以δ光路a、b光的位相差來表示，但是前述位相差在與前述雙折射板的光學軸成直角的偏光成分(正常光線)的情況下與前述光學軸成平行的偏光成分(異常光線)的情況下是不同的，其對于正常光線的位相差δ及對異常光線的位相差δe。δo＝2π/λ{(n10-1)d1+(n10-n20)d2}δe＝2π/λ{(n1e-1)d1+(n10-n2e)d2}但是，n10是對雙折射板的正常光線的折射率、n1e是對雙折射板的異常光線的折射率，n20是對于離子交換區(qū)域的常光線的折射率，n2e是對于離子交換區(qū)域的異常光線的折射率。在此藉著設定d1、d2使(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2，而且對于正常光線的透過率Ioo＝0則能夠遮斷所有的0次繞射波。再者藉用設定d1、d2使成為(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝0，而且對于異常光線的透過率IOE＝1則能夠透過所有的0次繞射波。因此，如圖7(a)具有與雙折射板11的光學軸成直角的偏光方向的光束，亦即正常光線在前述繞射柵模式上繞射的，而且為僅使被照射在圖形部12上的光束透過，所以是以與圓形部12的徑相等的瞳徑來透過的，又如圖7與光學軸成平行的偏光方向成分的光束，亦即異常光線完全透過雙折射薄板。如上述構造的雙折射薄板5，與第1形態(tài)例所示的雙折射薄板5與射入光偏光方向與瞳徑的關系成相反的，而且由于具有同樣的機能，所以可因應射入光的偏光方向改變光束的瞳徑，并能夠使到光記憶媒體的焦點距離不同的。于上述的形態(tài)例上將λ/2波長板插入光路或拆下來以變更光的偏光方向，但是藉著所謂的將偏光光束分裂器以光軸為中心讓其做90°的回轉(zhuǎn)，或者讓其變化印加在液晶面板上的電壓的手段來改變射入雙折射薄板5上直線偏光方向的構成亦可。又，在上述各形態(tài)例雖為圓形部12，但是將圓形改變成多角形的構成亦是可能的。誠如以上的說明般，本發(fā)明的光拾取器是藉著切換光源的偏光成分來將光束的瞳徑變形的，依此由于變更了搭配光記憶媒體磁盤厚度的焦點距離，所以與原來相較其構成簡單，而且在將再現(xiàn)裝置小型化上具有顯著的效果。再者，由于沒有因為光源輸出的誤差而使焦點距離大幅變動的情況，所以在為謀求光拾取器的動作穩(wěn)定性也具有顯著的效果。權利要求1.一種光學元件，其特征為在雙折射板幾近中央處安置的規(guī)定的區(qū)域以外上形成繞射柵模式，而且該繞射柵模式具有規(guī)定的幅度及長度、還有在射入光軸方向上具有規(guī)定的厚度，其是由周期性所形成的離子交換區(qū)域與在該離子交換區(qū)域的上面所形成的介質(zhì)膜所構成，再者對于前述的雙折射板的正常光線透過前述的繞射柵模式，而且異常光線其0次繞射波藉用繞射柵模式來使之遮斷，如此能夠設定上述離子交換區(qū)域的厚度及前述介質(zhì)膜的膜厚。2如權利要求1所述的光學元件，其中將對于前述雙折射板的正常光線的折射率、對于異常光線的折射率各自做為n10、n1e，并將對于前述離子交換區(qū)域的正常光線的折射率、異常光線的折射率及厚度各自做為n20、n2e、d2，及將前述介質(zhì)膜的折射率及膜厚各自做為n3、d3時，以滿足下式(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2而設定前述離子交換區(qū)域的厚度d2及介質(zhì)膜的膜厚d3。3.一種光學元件，其特征為在雙折射板接近中央處所安置的規(guī)定區(qū)域以外上形成繞射柵模式，該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度，且在射入光軸方向有規(guī)定的厚度，其是由周期性所形成的雙折射性材料所構成的凹凸部與在該凹部上所形成的射入光軸方向上具有規(guī)定厚度的離子交換區(qū)域所組成，而且對于前述雙折射板的異常光線透過前述繞射柵模式，并且正常光線其0次繞射波藉著繞射柵模式使之遮斷，如此能夠設定前述凸部的厚度與前述離子交換區(qū)域的厚度。4.如權利要求3所述的光學元件，其中將對于由前述雙折射性材料所構成的凸部的正常光線的折射率、對異常光線的折射率及厚度各自做為n10、n1e、d1，及將對于前述離子交換區(qū)域的正常光線的折射率，對異常光線的折射率及厚度各自做為n20、n2e、d2時，為能滿足下式(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2(n1e-1)d1+(n1e-n2e)d2＝0因此能夠設定前述凸部的厚度d1及離子交換區(qū)域的厚度d2。5.如權利要求1至4所述的光學元件，其中，前述的雙折射板的幾近中央處上所安置的所需區(qū)域是由雙折射性材料所構成。6.如權利要求1至4所述的光學元件，其中，上述雙折射板的幾近中央處上所安置的所需區(qū)域是雙折射性材料而且是由圓形的區(qū)域所構成。7.一種光拾取器，其特征為在從光源射出的光軸上，與無偏光型的光束分裂器，在雙折射板的幾近中央處上所安置的所需區(qū)域以外形成繞射柵模式，該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度并且在射入光軸方向有規(guī)定的厚度，此外其是由周期性所形成的離子交換區(qū)域與在該離子交換區(qū)域上面所形成的介質(zhì)膜所構成，對于前述雙折射板的正常光線透過上述繞射柵模式，而且異常光線其0次繞射波藉著繞射柵模式遮斷的，因此安置有設定了前述離子交換區(qū)域厚度與前記介質(zhì)膜膜厚的前述光學元件、物鏡、變更偏光方向裝置，又藉著將變更該偏光方向裝置配置于前述無偏光型光束分裂器與前述光學元件之間，而可改變射入該光學元件上的直線偏光的偏光方向，并且藉用限制從前述光學元件射出的光束徑，依前述物鏡來可改變收束光的焦點距離。8.如權利要求7所述的光拾取器，其中，在上述從光源射出的光軸上，設有無偏光型光束分裂器、光學元件、物鏡與變更偏光方向裝置，所述光學元件在雙折射板的幾近中央處上安置的所需區(qū)域以外形成繞射柵模式，而該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度而且在射入光軸方向有規(guī)定的厚度，其是由周期性形成的雙折射性材料組成的凹凸部與在該凹部上所形成的射入光軸方向上具有規(guī)定厚度的離子交換區(qū)域所構成，為使對前述的雙折射板的異常光線透過前述繞射柵模式，并且正常光線由其0次繞射波藉著繞射柵模式來遮斷，而設定了前述凸部的厚度和前述離子交換區(qū)域厚度；利用將該變更偏光方向裝置配置于前述無偏光型光束分裂器與前述光學元件之間，則可改變射入該光學元件的直線偏光的偏光方向，并且藉著限制從前述光學元件射出的光束徑，前述物鏡來改變收束光的焦點距離。全文摘要本發(fā)明公開一種為再生裝置的小型化且容易操作的光拾取器及其光學元件,在雙折射板接近中央處于設置的所需區(qū)域以外形成繞射柵模式,該繞射柵模式具有規(guī)定的寬度及長度且在射入光軸方向有規(guī)定的厚度,其是由周期性所形成的離子交換區(qū)域與在該區(qū)域上面所形成的介質(zhì)膜所構成,對前述的雙折射板的正常光線透過前述的繞射柵模式而且異常光線其0次繞射波藉由繞射柵模式來使之遮斷,如此能設定上述離子交換區(qū)域的厚度及前述介質(zhì)的膜厚。文檔編號G11B7/139GK1180443SQ97190101公開日1998年4月29日申請日期1997年2月20日優(yōu)先權日1996年2月23日發(fā)明者藤田滿申請人:東洋通信機株式會社