专利名称：：用于光学拾取的物镜的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于将数据记录到例如比DVD具有更高记录密度的蓝光光盘的光盘、和/或从这种光盘再现数据的用于光学拾取的物镜。
背景技术：
：近来，用于将数据记录到比DVD具有更高记录密度的光盘、和/或从这种光盘再现数据的用于光学拾取的物镜已经被提出。在日本专利临时出版物No.2003-85806A(此后称为JP2003-85806A)中公开了这种物镜的示例。JP2003-85806A中公开的物镜具有光源一侧的第一表面和光盘一侧的第二表面。物镜的第一和第二表面分别是凸表面和凹表面。既是，物镜是具有弯月面形状的单元件透镜。为了消除随着入射在物镜上光束的发散角度的改变而变化的光盘的厚度引起的球面象差，将物镜配置成在物镜有效半径的60%至90%范围内，具有表现为正局部最大值的对正弦条件的违背量(offence)。虽然上述物镜的理论性能可能是优秀的，但是物镜具有对透镜表面之间的偏轴量或物镜制造期间引起的透镜厚度方面的误差的敏感度很高的缺点。因此，为了获得物镜的理论性能，即使小级别的制造误差也不允许。从而，物镜的制造条件变得非常严格。此外，上述物镜的第一表面在其外围具有陡的斜率，这也增加了物镜制造的难度。
发明内容本发明的优点在于它提供一种对于例如蓝光光盘的具有高记录密度的光盘的具有高数值孔径的物镜，表现出对制造误差的低敏感度，并提供优秀的可制造性。根据本发明的一方面，提供一种用于光学拾取的物镜。物镜包括光源一侧的第一表面和光盘一侧的第二表面。第一表面具有凸形状。物镜被形成为具有0.75或者更大的数值孔径的单元件透镜。在这种配置中，物镜满足条件0.95<tan《nax<1.50...(1)这里em^表示在第一表面的有效直径中第一表面的法线相对光轴的最大角度，而n表示物镜的折射率。利用这种配置，可以降低物镜对包括透镜表面的偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差的敏感度。因此，可以增大对制造误差的公差并由此增强物镜的可制造性。条件(1)被满足的事实还有助于增强透镜的可制造性，这是因为当条件(1)被满足时可以将相对光轴的第一表面的斜率抑制到较低水平。根据本发明的另一方面，提供一种用于光学拾取的物镜。物镜包括光源一侧的第一表面，和光盘一侧的第二表面。第一表面具有凸形状。物镜被形成为具有0.75或者更大的数值孔径的单元件透镜。在这种配置中，在物镜的有效半径中从60%至80%的入射光束高度范围内，物镜具有对正弦条件的违背量的负局部最小值。利用这种配置，可以降低透镜对包括透镜表面的偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差的敏感度。因此，可以增大对制造误差的公差并由此增强物镜的可制造性。关于本发明的上述两个方面，物镜可以满足条件-0.030〈SC腿/f〈-0.003…(2)这里SQ^表示物镜的对正弦条件的违背量的负局部最小值，而f表示物镜的焦距。在至少一方面中，物镜具有大于或等于1.7的折射率。在至少一方面中，物镜满足条件1.65<(d.n)/f<2.50…(3)这里f表示物镜的焦距，d表示物镜的厚度，而n表示物镜的折射率。图1示出根据第一示例物镜的截面图。图2示出根据第一示例物镜的波阵面象差图。图3示出根据第一示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图4示出根据第二示例物镜的截面图。图5示出根据第二示例物镜的波阵面象差图。图6示出根据第二示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图7示出根据第三示例物镜的截面图。图8示出根据第三示例物镜的波阵面象差图。图9示出根据第三示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图IO示出根据第四示例物镜的截面图。图11示出根据第四示例物镜的波阵面象差图。图12示出根据第四示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图13示出根据第五示例物镜的截面图。图14示出根据第五示例物镜的波阵面象差图。图15示出根据第五示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图16示出根据第六示例物镜的截面图。图17示出根据第六示例物镜的波阵面象差图。图18示出根据第六示例物镜的球面象差和对正弦条件的违背量的图形。图19示出对于具有不同折射率的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，当物镜的透镜表面之间发生l(im偏轴时引起的波阵面象差图。图20示出对于具有不同折射率的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，在制造期间发生透镜厚度的lpm增加量时引起的波阵面象差图。图21示出对于对正弦条件的违背量具有不同的图形的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，当物镜的透镜表面之间发生1pm偏轴时引起的波阵面象差图。图22示出对于对正弦条件的违背量具有不同的图形的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，在制造期间发生透镜厚度的1|am增加量时引起的波阵面象差图。图23示出对于具有不同厚度的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，当物镜的透镜表面之间发生l)iim偏轴时引起的波阵面象差图。图24示出对于具有不同厚度的三种物镜而言，相对于物镜第一表面的法线关于光轴的最大角度，在制造期间发生透镜厚度的l)im增加量时引起的波阵面象差图。具体实施例方式此后，将参考附图描述根据本发明实施例的物镜。物镜用于比DVD具有更高记录密度的光盘(例如蓝光光盘)的光学拾取。在例如后面详细介绍的图1中示出物镜的结构。此后，将数字符号"10"分配给根据实施例的物镜。在光学拾取中，由光源发射的激光束入射到物镜10上作为准直光束。物镜10具有会聚入射激光束(准直激光束)以在光盘的记录表面上形成聚束光(beamspot)的功能。如图1中示出的示例中，物镜10是具有光源一侧的第一表面11和光盘一侧的第二表面12的单元件透镜。物镜具有高数值孔径。特别是，物镜10的数值孔径大于或等于0.75。将物镜10配置成满足条件0.95<("-1).tan《腿<1.50…(1)这里emax表示第一表面11的有效直径中第一表面11的法线关于光轴的最大角度，而n表示物镜10的折射率。条件(1)限定了用于抑制象差恶化的折射率和第一表面ll的法线关于光轴的最大角度，该象差恶化是与包括透镜表面的偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差有关的象差恶化。通过满足条件(1)，物镜10能够抑制对制造误差方面的象差恶化的敏感度。如果条件(1)的中间项小于或等于条件(1)的下限，则对物镜10厚度方面的制造误差的球面象差的敏感度变高。如果条件(1)的中间项大于或等于条件(1)的上限，则对于第一表面11和第二表面12之间偏轴的慧差的敏感度变高。现在将参考图19和20介绍用于限定折射率和第一表面11的法线关于光轴的角度的技术背景。图19示出相对于透镜有效直径中透镜的第一表面(光源一侧)的法线关于光轴的最大角度e,皿，当透镜的透镜表面之间发生lpm偏轴时引起的波阵面象差图。在图19和20的每一个中，为具有不同折射率的三种透镜的每一种示出图形。三种透镜的每一种都具有1.765mm的焦距和2.277mm的透镜厚度。图20示出相对于透镜有效直径中透镜的第一表面的法线关于光轴的最大角度en^，在制造期间发生透镜厚度的l)iim增加量时引起的波阵面象差图。在图19和20的每一个中，由圆指示的曲线对应于折射率为1.52的透镜，由矩形指示的曲线对应于折射率为1.71的透镜，由三角指示的曲线对应于折射率为1.78的透镜。如从图19能看出的那样，由偏轴引起的波阵面象差的最小值(即，理论上由偏轴导致的慧差引起的波阵面象差)随折射率的增大而减小，而在波阵面象差最小值处定义的透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度(在第一表面的有效直径中)也随折射率的增大而减小。更特别的是，如果折射率大于或等于1.7，则当透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度(在第一表面的有效直径中)处于大约54至58度范围内时可以将由于偏轴导致的慧差抑制到较低水平。如从图20能看出的那样，由透镜厚度误差引起波阵面象差的最小值(即，理论上由球面象差引起的波阵面象差)随折射率的增大而减小，而在波阵面象差最小值处定义的透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度(在第一表面的有效直径中)也随折射率的增大而减小。更特别的是，如果折射率大于或等于1.7，则当透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度(在第一表面的有效直径中)处于大约62至65度范围内时可以将对于透镜厚度方面的误差的球面象差抑制到较低水平。因此，当折射率为1.7时，条件(1)需要在第一表面11的有效直径中的第一表面11的法线关于光轴的最大角度en^处于大约54至65度的范围内，而当折射率为1.5时，条件(1)需要在第一表面H的有效直径中的第一表面ii的法线关于光轴的最大角度ei皿处于大约62至72度的范围内。通过满足条件(1)(即，当折射率和第一表面11的法线关于光轴的最大角度之间的上述关系满足条件(1)时)，可以将对包括偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差的敏感度抑制到较低水平。将物镜10配置成使对正弦条件的违背量对于在物镜10有效半径的60%至90%的高度范围内入射在物镜10上的激光束具有负值。此后，将参考图21和22介绍正弦条件具有负局部最小值的事实的意义。图21示出相对于透镜第一表面(光源一侧)的法线关于光轴的最大角度6^，当透镜的透镜表面之间发生l)am偏轴时引起的波阵面象差图。在图21和22的每一个中，为具有对正弦条件的违背量不同的三种透镜的每一种示出图形。三种透镜的每一种都具有1.765mm的焦距、2.277mm的厚度和波长为408nm时的1.52的折射率。图22示出相对于透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度emax，在制造期间发生透镜厚度的liam增加量时引起的波阵面象差图。在图21和22的每一个中，用圆指示的曲线对应于在入射光束的整个高度范围内满足正弦条件的透镜，用矩形指示的曲线对应于表现出在全校正状态下正弦条件具有负局部最小值的透镜，用三角指示的曲线对应于表现出在全校正状态下正弦条件具有正局部最大值的透镜。应该注意到用三角指示的曲线对应于根据实施例的物镜而用矩形指示的曲线对应于传统物镜。如从图21能看出的那样，由偏轴引起的波阵面象差(即理论上由偏轴导致的慧差引起的波阵面象差)和透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度emax之间关系的性质得以保持而与对正弦条件的违背量的图形无关，而波阵面象差的值对于表现出在全校正状态下正弦条件具有负局部最小值的透镜取得最小值。如从图22能看出的那样，由透镜厚度方面的误差引起的波阵面象差(即理论上由球面象差引起的波阵面象差)与透镜第一表面中的法线关于光轴的最大角度之间关系的性质得以保持而与对正弦条件的违背量的图形无关，而波阵面象差的值对于表现出在全校正状态下正弦条件具有负局部最小值的透镜取得最小值。因此，在全校正状态下正弦条件具有负局部最小值的情况下，可以将包括偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差引起的象差抑制到较低水平。关于对制造误差的象差恶化的敏感度，当折射率为1.5时，对于透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度6n^在大约63至68度的范围内的情况下，可以达到对偏轴的象差恶化的敏感度与对透镜厚度误差的象差恶化的敏感度之间的平衡。可以将物镜10配置成满足条件-0.030<SC腿/f<-0.003…(2)这里SCmax表示物镜10的对正弦条件的违背量的负局部最小值，而f表示物镜10的焦距。条件(2)限定了用于设置对正弦条件的违背量的适当数值范围。如果SCmax/f低于或等于条件(2)的下限，则离轴慧差的设计量变得太大。如果SCmax/f大于或等于条件(2)的上限，则对于制造误差的象差恶化的敏感度变得太高。可以将物镜IO配置成满足条件1.65<(d-n)/f<2.50…(3)这里d表示物镜10的厚度。物镜10的"厚度"d被定义为物镜沿光轴的厚度。条件(3)是用于通过限定透镜的透镜厚度和折射率、来防止与包括偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差有关的象差恶化的条件。如果(d力)/f低于或等于条件(3)的下限，则第一表面ll的法线关于光轴的角度在物镜10的外围处变陡、或对制造误差的象差恶化的敏感度变高。如果(d.n)/f大于或等于条件(3)的上限，则不能确保用于光学拾取所需工作距离。参考图23和24介绍条件(3)的意义。图23示出相对于透镜第一表面(光源一侧)的法线关于光轴的最大角度emax，当透镜的透镜表面之间发生l)Lim偏轴时引起的波阵面象差的图形。图24示出相对于透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度em^在制造期间发生透镜厚度的l,增加量时引起的波阵面象差的图形。在图23和图24的每一个中，示出对于具有不同透镜厚度的三种透镜的图形。更特别的是，由圆指示的曲线对应于透镜厚度d为2.15mm的透镜，由矩形指示的曲线对应于透镜厚度d为2.277mm的透镜，由三角指示的曲线对应于透镜厚度d为2.40mm的透镜。三种透镜的每一种都具有1.765mm的焦距和波长408nm处的1.52的折射率。如从图23能看出的那样，由偏轴引起的波阵面象差(即理论上由偏轴导致的慧差引起的波阵面象差)和透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度之间关系的性质得以保持而与透镜厚度无关，而波阵面象差的值随着透镜厚度的增大而减小。如从图24能看出的那样，由透镜厚度方面的误差引起的波阵面象差(即理论上由球面象差引起的波阵面象差)和透镜第一表面的法线关于光轴的最大角度之间关系的性质得以保持而与透镜厚度无关，而波阵面象差的值随着透镜厚度的增大而减小。换言之，由包括偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差引起的象差随透镜厚度的增大而减小。此后，介绍物镜10的六个具体示例。在每一个示例中，入射激光束的设计波长被设置为408n，m。附带提及，上述"设计波长"意味着激光束向光盘记录和/或从光盘再现的最佳波长。换言之，在每一个示例中，物镜的折射率"n"被定义为相对408nm波长而言。第一示例图1示出根据第一示例物镜10的截面图和光盘20的保护层。下面的表1示出根据第一示例物镜10的数值结构。在表1中(和后面类似的表格中)，f表示焦距，NA表示数值孔径，m表示放大倍数，r表示每个光学表面的曲率半径(单位mm)，d表示一个光学表面和下一个光学表面之间在光轴上的距离，n表示设计波长处的折射率。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在表l中(和下面类似的表中)，1号表面是物镜10的第一表面11，2号表面是物镜10的第二表面12，而3号和4号表面表示光盘20的保护层的两个表面。物镜10的第一和第二表面11和12的每一个都是旋转对称的非球面表面。该旋转对称的非球面表面由下面的表达式描述这里Zf^表示在非球面表面上离开光轴高度为/7的点和在光轴处与非球面表面相切的平面之间的距离的SAG量，符号c表示光轴上的曲率(l/r)，K是圆锥系数，、而八4、A6、A8、An)和Au分别是第四阶、第六阶、第八阶、第十阶和第十二阶的非球面系数。表2示出根据第一示例确定物镜10的第一和第二表面11和12的圆锥系数和非球面系数。表2_<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>物镜10的第一和第二表面11和12的每一个都是旋转对称的非球面表面。表4示出根据第二^和12的圆锥系数和非球面系数。表4l定物镜10的第一和第二表面11<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>4图5和6示出根据第二示例物镜10的光学性能。更特别的是，图5示出轴向波阵面象差的图形，而图6示出球面象差(SA)和正弦条件(SC)的图形。第三示例图7示出根据第三示例物镜10的截面图和光盘20的保护层。下面的表5示出根据第三示例物镜10的数值结构。表5f=1.00mm,NA=0.85,m=0，有效半径二0.85mm<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>物镜10的第一和第二表面11和12的每一个都是旋转对称的非球面表面。表6示出根据第三示例确定物镜10的第一和第二表面11和12的圆锥系数和非球面系数。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>图8和9示出根据第三示例物镜10的光学性能。更特别的是，图S示出轴向波阵面象差的图形，而图9示出球面象差(SA)和正弦条件(SC)的图形。第四示例图10示出根据第四示例物镜10的截面图和光盘20的保护层。下面的表7示出根据第四示例物镜10的数值结构。表7f=1.55mm,NA=0.85,m=0,有效半径二1.32mm<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>物镜10的第一和第二表面11和12的每一个都是旋转对称的非球面表面。表8示出根据第四示例确定物镜10的第一和第二表面11和12的圆锥系数和非球面系数。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>图11和12示出根据第四示例物镜10的光学性能。更特别的是，图11示出轴向波阵面象差的图形，而图12示出球面象差(SA)和正弦条件(SC)的图形。第五示例图13示出根据第五示例物镜10的截面图和光盘20的保护层。下面的表9示出根据第五示例物镜10的数值结构。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>非球面表面。表12示出根据第六示例确定物镜10的第一和第二表面11和12的圆锥系数和非球面系数。表12<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>图17和18示出根据第六示例物镜10的光学性能。更特别的是，图17示出轴向波阵面象差的图形，而图18示出球面象差(SA)和正弦条件(SC)的图形。下面的表13示出对于第一至第六示例的每一个而言的条件(1)的中间项的值，入射光束的对正弦条件的违背量取得负局部最小值处的入射光束的高度，条件(2)的中间项的值，条件(3)的中间项的值。如从表13可以看出的那样，第一至第六示例的每一个的物镜10都满足条件(1)至(3)。表13<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>表14示出根据本发明第一示例物镜10的光学性能和在JP2003-85806A的示例1中公开的上述传统物镜的光学性能。更特别的是，表14示出当第一表面11和第二表面12相对于彼此被偏轴l)am时波阵面象差的量，以及当透镜厚度增加2.5pm时波阵面象差的量。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>如通过在本发明第一示例的波阵面象差的量与JP2003-85806A的示例1的波阵面象差的量之间进行比较可以看出的那样，与作为传统物镜的示例在表14中示出的JP2003-85806A的物镜相比，根据本发明第一示例的物镜10能够将包括透镜表面的偏轴和透镜厚度方面的误差的制造误差引起的波阵面象差的量抑制到较低水平。虽然在表14中仅示出了根据本发明第一示例的物镜10的光学性能，但是应该注意到根据其它示例(第二至第六示例)的每一个的物镜10都能够比JP2003-85806A的示例1中的传统物镜更充分地抑制由于制造误差导致的象差。如上所述，根据本发明的实施例，可以降低物镜对制造误差的敏感度并由此增强物镜的可制造性。权利要求1、一种用于光学拾取的物镜，包括光源一侧的第一表面；以及光盘一侧的第二表面，第一表面具有凸的形状，物镜被形成为具有0.75或者更大的数值孔径的单元件透镜，物镜满足条件0.95＜(n-1)·tanθmax＜1.50…(1)这里θmax表示在第一表面的有效直径中第一表面的法线关于光轴的最大角度，而n表示物镜的折射率。2、根据权利要求1所述的物镜，其中物镜满足条件-0.030<SC腿/f<-0.003…(2)这里sc皿表示物镜的对正弦条件的违背量的负局部最小值，而f表示物镜的焦距。3、根据权利要求1所述的物镜，其中物镜具有大于或等于1.7的折射率。4、根据权利要求1所述的物镜，其中物镜满足条件1.65<(d.n)/f<2.50…(3)这里f表示物镜的焦距，d表示物镜的厚度，而n表示物镜的折射5、一种用于光学拾取的物镜，包括:光源一侧的第一表面；以及光盘一侧的第二表面，第一表面具有凸的形状，物镜被形成为具有0.75或者更大的数值孔径的单元件透镜，物镜具有在物镜的有效半径中从60%至80%的入射光束的高度范围内的对正弦条件的违背量的负局部最小值。6、根据权利要求5所述的物镜，其中物镜满足条件-0.030<SC腿/f<-0.003…(2)这里SC皿表示物镜的对正弦条件的违背量的负局部最小值，而f表示物镜的焦距。7、根据权利要求5所述的物镜，其中物镜具有大于或等于1.7的折射率。8、根据权利要求5所述的物镜，其中物镜满足条件1.65<(d.n)/f<2.50…(3)这里f表示物镜的焦距，n表示物镜的折射率，而d表示物镜的厚度。全文摘要本申请提供一种用于光学拾取的物镜。物镜包括光源一侧的第一表面，和光盘一侧的第二表面。第一表面具有凸的形状。形成的物镜是具有0.75或者更大的数值孔径的单元件透镜。在这种配置中，物镜满足条件0.95＜(n-1)·tanθ<sub>max</sub>＜1.50…(1)，这里θ<sub>max</sub>表示在第一表面的有效直径中第一表面的法线关于光轴的最大角度，而n表示物镜的折射率。该物镜对于高记录密度的光盘的具有高数值孔径，具有对制造误差的低敏感度，并提供优秀的可制造性。文档编号G02B13/00GK101295068SQ200810091259公开日2008年10月29日申请日期2008年4月23日优先权日2007年4月23日发明者山形直树,竹内修一申请人:Hoya株式会社