专利名称：光拾波器用的防反射膜及光拾波器用光学零件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光拾波器的光学系统、用于光拾波器的防反射膜及光拾波器用光学零件和防反射膜的制造方法、光盘头及光盘装置。
背景技术：
迄今为止，提出了能够同时读取CD(Compact Disc)和DVD(DigitalVersatile Disc)等种类不同的光盘的互换型光盘装置的方案。CD和DVD等(以下把它们统称为光盘)都是用透明的基板，在该透明基板的一个面上设有信息记录面。并且，光盘把两块透明基板做成使它们的信息记录面相互面对地贴合起来的结构，或者，把该透明基板与透明的保护基板做成使透明基板的信息记录面与保护基板相互面对地贴合起来的结构。
在读取存储在这种结构的光盘中的信息信号时，光盘装置需要通过透明基板使来自光源的激光光束会聚到光盘的信息记录面上。激光光束的波长如后所述，对于用于CD的场合和用于DVD的场合来说是不同的。为了会聚激光光束，在光盘装置中通常使用物镜。对此，根据光盘的种类(激光光束的波长不同)有时设置信息记录面的透明基板的厚度不同。例如，用于CD的透明基板的厚度为1.2mm，相对于此，用于DVD的透明基板的厚度可以取0.6mm。
对于读取种类不同的光盘的光盘装置来说，即使根据光盘种类其透明基板的厚度不同，也需要将激光光束会聚到信息记录面上。此外，在近年来提出的新的光盘装置中，为了读取信息提出了使用波长400nm左右的蓝色激光的方案。因此，在光盘装置中，除用于现行的DVD及下位兼容的CD外，还期待能够同时利用于那种新的光盘。
作为这种互换型光盘装置，可以考虑在拾波器中对每一种光盘设置物镜，根据使用的光盘的种类更换物镜。或者，也可以考虑对每一种光盘设置拾波器，根据使用的光盘的种类更换拾波器。然而，为了降低成本及使装置小型化，作为物镜，希望对所有种类的光盘都能用同一个透镜。
在专利文献1-日本特开平9-145995号公报中公开了这种物镜的一例。该专利文献1所公开的物镜在半径方向上被划分成3个以上的轮带状的透镜面。这些轮带状的透镜面之中，一个轮带状透镜面的折射率与另一个轮带状透镜面的折射率不同。并且，一个轮带状透镜面，例如使激光光束会聚到薄的透明基板(0.6mm)的光盘(DVD)的信息记录面上。另一个带状透镜面，例如对于与该激光光束的波长相同波长的激光光束，使激光光束会聚到厚的透明基板(1.2mm)的光盘(CD)的信息记录面上。
此外，在专利文献2-日本特开2000-81566号公报中公开了另一个例子。在该专利文献2所公开的光盘装置中，对薄的透明基板的DVD使用短波长(635nm或650nm)的激光光束，对厚的透明基板的CD使用长波长(780nm)的激光光束。
专利文献2所公开的光盘装置具有对这些激光光束共同使用的物镜。并且，在该物镜上，在具有正焦度的折射透镜的一个面上形成有很密地设置的轮带状的细小台阶差的衍射透镜结构。这种衍射透镜结构设计成对薄的透明基板的DVD使短波长的激光光束的衍射光会聚到信息记录面上，对厚的透明基板的CD使长波长的激光光束的衍射光会聚到信息记录面上。并且，设计成所有的衍射光的同一级数的衍射光都会聚在信息记录面上。还有，对DVD使用短波长激光光束是因为与CD相比，DVD的记录密度高，因而需要使光斑缩小。众所周知，光斑的大小与波长成正比，与数值孔径NA成反比。
在上述所有原有的光盘装置中，能够使用对DVD、CD都通用的物镜。因此，不需要用于更换包含物镜在内的每个DVD、CD所使用的部件的机构，，从成本和结构的简化来说是有利的。
此外，在CD、DVD之后，作为光学记录媒体又出现了蓝光光盘(blue-rayDisc)和HD DVD(High Difinition DVD)，开发出了对应于包括CD、DVD的3种光学记录媒体的光拾波器装置。对这种光拾波器装置来说，要求将激光光源的输出以高效率传送到记录媒体的光盘上，为了实现这一目标在开发上的关键之一是包含在该装置中的物镜等光学零件上所形成防反射膜。
用于CD的光的波长为790nm左右，用于DVD的光的波长为635nm左右，用于蓝光光盘及HD DVD的光的波长为405nm左右。因此，希望在上述光拾波器装置所具备的物镜上形成具有在这3个波长附近反射率低的光学特性的防反射膜。作为与多个波长对应的防反射膜，在专利文献3-日本特开2005-38581号公报中公开了与用于DVD及蓝光光盘的光的波长对应的防反射膜。
然而，在上述专利文献1中，由于用于DVD、CD的物镜的轮带状透镜面不同，因而对入射激光光束无效的部分多，存在光利用效率显著降低的问题。
此外，在专利文献2中，由于使用衍射透镜结构产生的衍射光，从而存在不能使对不同波长的衍射效率同时达到100％的问题。还有，在该衍射透镜中，对DVD用的短波长(635nm或650nm)的激光光束和CD用的长波长(780nm)的激光光束，使它们的大致中间的波长的衍射效率为100％，以取得对所使用的激光光束的衍射效率的平衡。
此外，在专利文献2中，由于在透镜面上设置衍射透镜结构，微小的台阶差虽是必要的，但易于受到制造上误差的影响，在衍射结构偏离设计时，会导致衍射效率的降低。这样，衍射效率的降低和衍射效率达不到100％意味着不能将入射光的全部会聚到设在光盘的透明基板的信息记录面上，这导致光量损失。
此外，虽有最近提出的使用波长更短的蓝色激光的蓝光规格，但即使在该场合也同样要求向下兼容。该场合，波长差比DVD-CD之间更大，并且，基于此的透镜的折射率的差异也增大。因此，用如上所述的原来的方法要对所有的媒体确保良好的波面像差变得更加困难。
此外，专利文献3所述的防反射膜注重于DVD用的光的波长和蓝光光盘用的光的波长这两种波长，来规定光透射率。该场合，在DVD及蓝光光盘用的光的波长范围内可形成反射率低的防反射膜。然而，在专利文献3公开的实施例中，由于CD用的光的波长范围的反射率比形成防反射膜以前变得更高，因而在作为记录媒体使用CD的场合有的可能产生问题。
例如，在提高刻录速度的倍率把信息写入CD时，当使用CD用的光的波长范围的反射率高的防反射膜时，发生刻录错误的可能性高。现在，由于CD-R驱动器的刻录速度的倍率提高，52倍速以上的刻录机也出现，所以，可以设想进行高倍率的刻录。
此外，在专利文献3中，还设想了3层以上的防反射膜。由于在制造工序中防反射膜的成膜时间与防反射膜的层数成比例，因而优选较少层数的防反射膜。然而，要在2种以上波长范围形成反射率低的膜时，若设想的2种波长范围是比较近的范围的话，分光反射特性为V字形的被称为V涂层的双层防反射膜虽然也能对应，但由于蓝光光盘用的光的波长范围和DVD及CD用的光的波长范围不能说是比较近的范围，因此以V涂层不可能达到目的。
并且，这种防反射膜主要设在光拾波器装置内的物镜面，该物镜因光学性能和成本的理由多使用塑料材料。塑料材料制的透镜不耐热，由于防反射膜以蒸镀或溅射成膜，所以，此时成膜面的温度也上升。如上所述，由于成膜时间与防反射膜的层数成比例，所以，为了减少成膜时间，降低成膜面因热变形等的坏影响，防反射膜的层数最好较少。
发明内容
本发明就是为了解决这些问题而提出来的，其目的在于提供一种光拾波器光学系统、光盘头、光盘装置，它可以对使用波长不同的几种光记录媒体，以可达到的波面像差降低了的状态，并且以高的光利用效率将光束会聚到信息记录面上。特别是，本发明将对3种光信息记录媒体提供最合适的光拾波器光学系统作为第一目的。
此外，本发明将提供在3种波长区域中的反射率低、由2层形成的防反射膜及光拾波器用光学零件作为第二目的。
本发明的这种物镜，是对至少3种以上光记录媒体入射各自不同的波长λn(n≥3)的光束，并利用折射作用使该光束会聚到设在该光记录媒体的该透明基板的信息记录面上的具有正焦度的透镜，其特征在于设各波长λn(n≥3)向物镜的入射光束或入射光束的延长线与光轴相交的点Pn(n≥3)和物镜的2个透镜面之中离上述光记录媒体远的一侧的透镜面与光轴相交的点Q之间的距离为Sn(n≥3)，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相反一侧时距离Sn的符号为正，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相同一侧时距离Sn的符号为负，在这样定义上述距离Sn的符号的情况下，入射满足下述(1)、(2)式的入射光束λ1＜λ3、并且、(1/S1)＜(1/S3) (1)λ2＜λ3(λ2＞λ1)、并且、(1/S2)＜(1/S3) (2)各光束以RMS波面像差0.035λRMS以下会聚在上述信息记录面上。
在此，较好是上述物镜至少透镜的一个面在其半径方向上划分成有若干分区的每个区间。此外，可以使通过上述物镜的上述各区间的光线的光程与通过其它区间的光程之差对于第一光束、第二光束及第三光束之中的任一光束大致为2mλ(m为整数)，对于其它光束该差大致为mλ(m为整数)。特别地，希望构成上述差大致为2mλ(m为整数)的波长为λ1。在合适的实施方式中，上述波长λ1在405nm附近，上述波长λ2在655nm附近，上述波长λ3在790nm附近。特别地，希望上述S1和S2满足下式S1＜0、S3＞0。
本发明的光拾波器光学系统，入射具有对应于第一光记录媒体的波长λ1的第一光束，具有对应于第二光记录媒体的波长λ2的第二光束及具有对应于第三光记录媒体的波长λ3的第三光束；利用物镜使第一光束会聚到上述第一光记录媒体上，使第二光束会聚到上述第二光记录媒体上，并使第三光束会聚到上述第三光记录媒体上，从而可读取存储在第一光记录媒体、第二光记录媒体及第三光记录媒体上的信息，其特征在于上述物镜是利用折射作用使上述光束会聚在设于上述光记录媒体的透明基板的信息记录面上的具有正焦度的透镜；设各波长λ1、λ2、λ3的光束到透镜的入射光束或入射光束的延长线与光轴相交的点P1、P2、P3和物镜的2个透镜面之中离上述光记录媒体远的一侧的透镜面与光轴相交的点Q之间的距离为S1、S2、S3；设在上述点P1、P2、P3的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相反一侧时上述距离S1、S2、S3的符号为正，上述点P1、P2、P3的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相同一侧时上述距离S1、S2、S3的符号为负，在这样定义上述距离S1、S2、S3的符号的情况下，满足下述(1)、(2)式λ1＜λ3、并且、(1/S1)＜(1/S3) (1)λ2＜λ3(λ2＞λ1)、并且、(1/S2)＜(1/S3) (2)。
在此，较好是上述第一、第二及第三各光束以RMS波面像差0.035λRMS以下会聚在上述信息记录面上。此外，希望上述物镜至少透镜的一个面在其半径方向上划分成有若干分区的每个区间，通过该区间的光线的光程与通过其它区间的光程之差对于第一光束、第二光束及第三光束之中的任一光束大致为mλ(m为整数)，对于其它光束该差大致为2mλ(m为整数)。
此时，构成上述差大致为2mλ(m为整数)的波长为λ1较好。此外，希望上述波长λ1在405nm附近，上述波长λ2在655nm附近，上述波长λ3在790nm附近。
利用这种结构的拾波器光学系统可构成光盘头，还可构成光盘装置。
此外，希望上述第一光束、上述第二光束及上述第三光束透过波长选择性滤色片而会聚到上述光记录媒体前；上述波长选择性滤色片具有使上述第一光束和上述第二光束透过并截止上述第三光束的外侧区域和使第一光束、第二光束及第三光束透过的内侧区域。
特别地，希望通过了上述物镜后的光束的数值孔径按上述第一光束、第二光束、第三光束的顺序增大。此外，希望上述波长选择性滤色片对第三光束的透射率在10％或其以下，希望对第一光束及第二光束的透射率在90％或其以上。
在此，上述S1和S3可满足下式S1＜0、S3＞0此外，在设上述第一光束的倍率为m1、第三光束的倍率为m3时，满足下式0＜m1≤1/10、-1/10≤m3＜0；进而，希望满足下式0＜m1≤1/20、-1/20≤m3＜0。
在此，希望上述波长选择性滤色片形成于上述物镜的表面。此外，上述波长选择性滤色片的折射率相对于上述物镜的折射率可在0.9到1.1的范围内。再有，希望上述物镜由以折射率在1.49到1.70之间的玻璃为主要成分的材料制成。
本发明的其它物镜，是对至少3种以上光记录媒体入射各自不同的波长λn(n≥3)的光束，并利用折射作用使该光束会聚到设在该光记录媒体的该透明基板的信息记录面上的具有正焦度的透镜，其特征在于设各波长λn(n≥3)向物镜的入射光束或入射光束的延长线与光轴相交的点Pn(n≥3)和物镜的2个透镜面之中离上述光记录媒体远的一侧的透镜面与光轴相交的点Q之间的距离为Sn(n≥3)，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相反一侧时距离Sn的符号为正，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相同一侧时距离Sn的符号为负，在这样定义上述距离Sn的符号的情况下，入射满足下述(1)、(2)式的入射光束λ1＜λ3、并且、(1/S1)＜(1/S3) (1)λ2＜λ3(λ2＞λ1)、并且、(1/S2)＜(1/S3) (2)各光束以RMS波面像差0.045λRMS以下会聚在上述信息记录面上，上述物镜由折射率从1.49到1.70，并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料制成。
本发明的防反射膜，是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近的2个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于由形成于上述光学零件上的折射率为nH、光学膜厚nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚nLdL的低折射率层两层构成；反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，而在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
本发明的另一种防反射膜，是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近及790nm附近的3个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于由形成于上述光学零件上的折射率为nH、光学膜厚nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚nLdL的低折射率层两层构成；反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，而在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
还希望该防反射膜满足以下条件0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns225nm≤nHdH≤275nm100nm≤nLdL≤150nm在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
更希望满足nH-ns≤0.4的条件。进一步希望满足1.30≤nL≤1.55的条件。在合适的实施方式中，上述低折射率层的材质为氧化硅或氟化物。可使上述防反射膜形成于光拾波器用光学零件的表面。在此，希望上述光学零件的材质是折射率ns从1.49到1.70并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料。
本发明的物镜的制造方法，是用于使用至少405nm附近和655nm附近及790nm附近的3个波长的光拾波器装置，在表面形成有由高折射率层和低折射率层构成的防反射膜的光拾波器用物镜的制造方法，其特征在于，在设上述物镜的折射率为ns，上述高折射率层的折射率为nH，上述低折射率层的折射率为nL时，具有以下三个步骤选择满足以下条件的高折射率层、低折射率层的材料的第一步骤，0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2；在上述物镜上形成折射率为nH的高折射率层的第二步骤；在上述高折射率层上形成折射率为nL的低折射率层的第三步骤。
在此，希望在上述第一步骤中选择各种材料还要满足nH-ns≤0.4的条件。进而，可以在上述第一步骤中选择各种材料还满足1.3≤nL≤1.55的条件。
本发明的防反射膜是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近及790nm附近的3个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于，具有形成于上述光学零件上的折射率为nH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL的低折射率层两层，并满足以下条件0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
本发明的其它物镜由折射率ns从1.49到1.70，并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料制成，在其上形成有防反射膜，上述防反射膜由折射率为nH、光学膜厚为nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚为nLdL的低折射率层两层构成，反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
采用本发明，能够提供做成对于使用波长不同的多种光记录媒体，能以可达到的降低波面像差的状态，并且，以高的利用效率将光束会聚到信息记录面上的光拾波器光学系统、光盘头、光盘装置。
采用本发明，能够提供在3种波长范围中反射率低的、由2层形成的防反射膜及光拾波器用光学零件。
图1是用于说明在由物镜和光盘的透明基板组成的光学系统中的光程的示意图。
图2是表示第一实施方式的HD DVD、DVD和CD的波面像差的曲线图。
图3是表示本发明的物镜的实施方式的示意图。
图4是表示波长选择性滤色片的一个结构例子的示意图。
图5是表示波长选择性滤色片的CD光截止区域的分光透射率特性的曲线图。
图6是表示本发明的实施方式的透镜面形状的一个具体例子的示意图。
图7是表示用于计算距离ZA的各系数的表。
图8是表示用于计算距离ZB的各系数的表。
图9是表示第一实施方式的光学系统的光学要素之间的距离和配置表。
图10是表示对第一实施方式的种类不同的光盘的光斑的计算结果的曲线图。
图11是表示第二～九区间的大致光程和第一区间的大致光程之差的表。
图12是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图13是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图14是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图15是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图16是表示距离ZB与光线高度h的关系表。
图17是表示第二实施方式的光学系统的光学要素之间的距离和配置表。
图18是表示第二～二十二区间的大致光程和第一区间的大致光程之差的表。
图19是表示第二实施方式的蓝光、DVD和CD的波面像差的曲线图。
图20是表示第二实施方式的蓝光和DVD的波面像差之差及其比值的表。
图21是表示对第二实施方式的种类不同的光盘的光斑的计算结果的曲线图。
图22表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图23是表示第三实施方式的光学系统的配置表。
图24是表示第三实施方式的波长选择性滤色片的结构图。
图25是第三实施方式的物镜的波面像差图。
图26是表示在第一实施方式及第三实施方式的物镜中的彗差的发生量的表。
图27是表示第二～七区间的大致光程和第一区间的大致光程之差的表。
图28是第三实施方式的光斑图。
图29是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图30是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图31是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图32是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图33是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图34是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图35是表示距离ZA与光线高度h的关系表。
图36是表示第三实施方式的光学系统的配置表。
图37是表示第二～三十一区间的大致光程和第一区间的大致光程之差的表。
图38是第四实施方式的物镜的波面像差图。
图39是表示第五实施方式的波长选择性滤色片的膜结构的表。
图40是表示第五实施方式的波长选择性滤色片的分光特性图。
图41是表示第五实施方式的波长选择性滤色片的膜结构的表。
图42是表示第五实施方式的波长选择性滤色片的分光特性图。
图43是说明第六实施方式的防反射膜的原理的剖面图。
图44是表示第六实施方式的模拟结果表。
图45是表示第六实施方式的模拟结果的反射率随波长的变化的曲线图。
图46是表示第六实施方式的模拟结果的反射率随波长的变化的曲线图。
图47是表示第六实施方式的模拟结果的反射率随波长的变化的曲线图。
图48是表示AR涂层的设计例子表。
图49是表示AR涂层导致的透镜面一个面的分光反射特性的曲线图。
图50是表示本发明的实施例4的曲线图。
图51是表示本发明的实施例5的曲线图。
图52是表示本发明的实施例6的曲线图。
图53是表示本发明的实施例7的曲线图。
图54是表示本发明的实施例8的曲线图。
图55是表示本发明的比较例1的曲线图。
图56是表示本发明的比较例2的曲线图。
图57是表示本发明的比较例3的曲线图。
图58是表示第五实施方式的分析结果表。
图59是表示本发明的光盘头的一个结构例子的示意图。
图60是表示本发明的光盘头的一个结构例子的示意图。
图61是表示本发明的光盘头的一个结构例子的示意图。
图62是表示本发明的光盘装置的一个结构例子的示意图。
图63是表示本发明的物镜的外形的俯视图和侧视图。
具体实施例方式
本发明的透镜是使用几种单色光的多波长用透镜，是可用于能对应于例如CD(也包括CD-R等的CD)、DVD、蓝光光盘及先进光盘(AOD-AdvancedOptical Disc)等种类不同的光记录媒体的互换型记录读取装置的通用的多波长用透镜。此外，本发明的多波长用光学系统、光盘头、及光盘装置使用了这种多波长用透镜。
首先，对本发明进行概要说明。
现在，对于用了厚度t1的透明基板的第一光盘，对使用了这种光盘的光盘装置中的物镜的像差进行了良好的补偿，从而使波长λ1的激光光束良好地会聚到设于该基板的信息记录面上。使波长为λ2的与λ1不同的激光光束会聚到在该光盘装置中使用了厚度t2的透明基板的第二光盘上。
此时，该激光光束的波长λ1和λ2的不同、透明基板的厚度t2和厚度t1的不同，或厚度t2和t1相同时波长λ1和λ2也不同。因此，会产生因这些透明基板厚度的不同导致的球面像差和因激光光束的波长的不同导致的物镜的折射率不同所产生的色差，或仅产生色差，使激光光束不能很好地会聚到信息记录面上。
本发明对于不同波长不同种类的光盘的全部场合，设定物镜的非球面形状及向物镜的入射光线的发散程度使得通过各任意的光线高度的光程不产生像差，或为像差少的状态。这样，能够成为对所有的各光盘充分地降低像差的状态。并且，在本发明中，由于没有使用衍射作用，只以折射光线实现本发明，从而不会因衍射效率而产生光量损失。
还有，本发明的一个实施方式的透镜，如在后面的实施方式中具体说明的那样，其透镜面被分割成几个非球面构成。
首先，在图1中，对用物镜1将激光光束会聚到基板2的信息记录面2a上的情况进行说明。在此，物镜1的面A为光入射面，面B为光出射面，基板2的信息记录面2a为与物镜1的相反一侧。
图1示意地表示物镜1的光路。图1中，入射到物镜1的激光光束为平行光。因此，图1所示的光学系统为所谓的无限远光学系统。图1还示意地表示从物镜1的光轴OA通过与光轴OA垂直方向的距离(光线高度)h的位置P1的光线直到横切光轴OA的点(聚光点)P5的光路。
在此，设在该光路中对物镜1的入射点为P2，从物镜1的出射点为P3，到透明基板2的入射点为P4，设各点间的空间距离、折射率为点P1～入射点P2空间距离＝S1h，折射率＝n1；入射点P2～入射点P3空间距离＝S2h，折射率＝n2；入射点P3～入射点P4空间距离＝S3h，折射率＝n3；入射点P4～聚光点P5空间距离＝S4h，折射率＝n4。
此时，从点P1到聚光点P5的光程Lh表示为Lh＝n1×S1h+n2×S2h+n3×S3h+n4×S4h(3)还有，在光轴OA上的光程Lh是在该式(3)中h＝0的情况。
该式(3)相当于任意的光线高度h，在进行了像差补偿时，对任意的光线高度h的聚光点P5在各自的容许范围内是在信息记录面2a上。即，本发明通过对例如厚度不同的多个基板的每个使用各自不同的波长的激光光束，从而使色差与球面像差相互抵消，对任意光线高度h的聚光点P5在各自的容许范围内是在信息记录面2a上。
此外，对平行光入射、即所谓的无限远光学系统进行了说明，但向物镜1的入射光也可以是发散光，即有限远光学系统。再有，对每种不同的光记录媒体、波长也可以分别使用无限远系统和有限远系统。或者，对每种不同的光记录媒体，即使在相同的有限远系统中也可以改变入射光线的发散程度。此外，对物镜的入射光也可以是会聚光。
例如，对HD DVD(AOD)使用405nm的单色光(λ1)、对DVD使用655nm的单色光(λ2)、对CD使用790nm的单色光(λ3)。这种场合，可以将这些波长共同使用的区域做成分割成几个非球面部分的透镜面。以该方法，其任意的非球面部分的光程与其它非球面部分的光程仅相差相应的各单色光的波长λi的整数倍，并且，使各非球面部分的各单色光的波面像差的最大值和最小值之差为ΔVd(λ1)和ΔVd(λ2)(d为1，2，...的整数，指各非球面部分)。
此时，对各非球面部分来说，通过使各单色光的波面像差的最大值和最小值之差的比在0.4以上2.5以下，较好是在0.5以上2.0以下，从而在所有的波长内作为透镜整体能确保容许范围的均方根(RMS-Root Mean Square)波面像差。再有，为了使对CD的RMS波面像差较好，只要将入射光线设定为发散光，或者设定成与HDDVD和DVD相比发散程度强的入射光线即可。这样，因基板厚度增加导致的球面像差和因入射光线的发散程度增强导致的球面像差相互抵消，从而可以补偿CD中产生的球面像差。
还有，这里所谓的波面像差在设光线高度(h)为h＝0时的光程为L0，在设各光线高度的光程为Lh时，波面像差Vh以下式(4)表示。
Vh＝(Lh-L0)/λi(4)图2中对比表示HD DVD和DVD及CD的波面像差。在该图2中，横轴为光线高度，纵轴为波面像差。图2(a)表示用上式求得的HD DVD的各非球面部分的波面像差，图2(b)表示用上式求得的DVD的各非球面部分的波面像差，图2(c)表示用上式求得的CD的各非球面部分的波面像差。
例如，以ΔV1(λ1)、ΔV1(λ2)来定义非球面部分的第一区域的其非球面部分内的波面像差的最大值和最小值之差。在本发明中，如在后述的发明的实施方式中所知的那样，在任一个非球面部分中各波长的波面像差的最大值和最小值之差之比在0.4以上2.5以下。即，本发明对任意波长在各非球面部分的波面像差有一定的分布。本发明在这一方面与原来的以一个波长为基准构成透镜面，仅利用在另一个波长中的位相偏移来补偿波面像差的方式不同。
此外，对于本发明的多波长用透镜，在任一个非球面部分的各区域中，也能使各波长的波面像差的最大值和最小值之差在0.14λi以下，优选在0.12λi以下，更优选在0.10λi以下。例如，作为这些最大值和最小值之差在0.14λi以下时的一个例子，可以设定为，在波长为790nm时为110.6nm以下，在波长为655nm时为91.7nm以下，在波长为405nm时为56.7nm以下。这样，本发明的多波长用透镜能够对各波长进一步确保良好的光学特性。
再有，在本发明中，在双波长用光学系统的场合，通过采用将各波长的波面像差做成基本对称形状的多波长用透镜，则能达到双波长的平衡，进一步降低RMS波面像差。
该结果，RMS波面像差对HD DVD为0.03152λ1RMS，对DVD为0.03237λ2RMS，HD DVD的RMS波面像差与DVD的RMD波面像差也为基本相等的值。还有，对CD的RMS波面像差为0.01764λ3RMS，则比HD DVD和DVD的值更小。
对790nm的CD的记录读取来说，可以改变入射到物镜的入射光的发散程度和按几何光学的意义的所谓对物镜来说的物体距离。这是因为因入射光线的发散程度不同而产生的球面像差发生变化，作为球面像差的补偿手段是有效的。这一点在以下通过发明实的施方式进行说明。
此外，在以下说明的本发明的实施方式中，使波长405nm和655nm的入射光线为无限远系统，而使波长790nm的入射光线为有限远系统。即，使波长405nm和655nm的入射光线的发散程度相同，而改变波长790nm的入射光线的发散程度。在此，通过使用波长及基板厚度，改变某个波长的入射光线的发散程度，或不改变而预先做得相同，可每次根据要减少的像差决定。此外，既可以使全部波长的光线以发散光线入射，反过来也可以以会聚光线入射。
通过以下说明的本发明的实施方式，即使对于例如基板厚度不同的任一个光盘，也可以在信息记录面上形成良好的光斑。还有，这对于光盘基板的厚度没有不同，即厚度相同而波长不同的场合，通过使图1所示的聚光点P5在各容许范围内，也可以应用。此外，本发明不限于光记录媒体，还可以应用于在光通信等中使不同波长的激光光束通过同一透镜或光学系统这样的的场合。
以下，对用于实施本发明的最佳方式进行具体说明。
发明的实施方式1在发明的实施方式1(第一实施方式)中，以3种光盘，即HD DVD(λ1＝405nm)和DVD(λ2＝655nm)及CD(λ3＝790nm)为例，用附图来进行说明。第一实施方式的透镜虽是相当于塑料树脂的折射率的透镜，但只要在想以玻璃为透镜材料的场合用玻璃的折射率来设计即可。
图3是表示本发明的物镜的作用的一个例子的示意图，图3(a)是对HD DVD的，图3(b)是对DVD的，图3(c)是对CD的。图3中，标号1是第一实施方式的物镜，标号2是HD DVD的透明基板，标号3是DVD的透明基板，标号4是CD的透明基板，标号5是光阑，标号6是波长选择性光阑。
首先，在图3(a)中，物镜1设在未图示的光盘装置的光盘头上，HD DVD安装在该光盘装置上。作为平行光入射的激光光束通过该物镜1会聚，这样来进行记录读取。在此，HD DVD的基板2的厚度t1为0.6mm，此时的激光光束5是把波长λ1＝405nm的激光光束用做数值孔径NA＝0.650的光束。在此条件基础之上，这种激光光束会聚在HD DVD的基板2的与物镜1侧相反一侧的面的信息记录面2a上。
图3(b)表示将DVD安装在与上述相的未图示的光盘装置上，使用相同的物镜1进行记录读取的场合。在此，DVD基板3的厚度t2为0.6mm，此时的激光光束5是把波长λ2＝655nm的激光光束用做数值孔径NA＝0.628的光束。还有，对HD DVD和DVD来说，光阑5的直径对HD DVD和DVD相同，而NA不同，分别为0.650和0.628。这是因为，由于波长不同，分别为405nm和655nm，则物镜1的折射率不同，因此焦距也不同。
图3(c)表示把CD安装在与上述相同的未图示的光盘装置上，用同样的物镜1进行记录读取的场合。在此，CD基板4的厚度t3为1.2mm，此时的激光光束是把波长λ3＝790nm的激光光束以发散光的状态入射到物镜1，用做数值孔径NA＝0.470的光束。
还有，对图3(a)(b)(c)所示的波长选择性滤色片6来说，如图4所示，划分为内侧的全光透射区域和外侧的CD(790nm)光截止区域具体地说，只要施以对内侧进行掩盖反射750nm以上的光的二色涂层即可。
更具体地说，例如，只要在CD光截止区域施以表示图5所示的分光透射率特性的二色涂层即可。这样，例如，对外侧的CD光截止区域，能够得到具有图5所示的分光透过特性的波长选择性滤色片6。这样，就能够达到仅在外侧区域仅阻挡CD光，而透射DVD和HD DVD光这样的目的。结果，能够使HD DVD的NA(数值孔径)为0.650，DVD的NA为0.628，CD的NA为0.470。
此外，图5所示的分光透射率特性，相对于在波长750nm以下为100％的透射率，在波长750nm以上为0％的透射率的这种理想状态，分别为99％和0.2％是接近理想状态的。如果这以现有的滤色片特性不可能实现的话，则可以将波长700nm以下的透射率设定在90％以上，将波长770nm以上的透射率设定在5％以下。即使在该场合，虽然也会产生光盘装置的信号电平稍稍下降或CD跳动特性变差一些的副作用，但并非不能使用的水准，而是可以使用。
在这种第一实施方式中，设定物镜1的透镜面形状从而使HD DVD、DVD、CD的双方都相对于任意的光线高度h以上述式(3)所示的光程Lh的值可降低像差使其在容许值内。这样，HD DVD、DVD、CD的像差都能很好地降低，从而在各自的信息记录面上可得到良好的光斑。
在第一实施方式中，把光入射面A从光轴开始在半径方向划分为几个区间，把各区间的面形状设定成HD DVD、DVD、CD的像差都能很好地降低到容许值内。
用图6来说明第一实施方式的光入射面A的面形状。这里，用下面的函数ZAj，即数学式1来表示从该光入射面A的光线高度h方向(半径方向)的光轴OA一侧在第j个区间中的点a、b之间的距离。还有，在式(5)中的光源高度h是在第j个区间的高度。
数学式1ZAj=B+Ch21+1-(K+1)C2·h2+A4·h2+A6·h6+A8·h8+A10·h10+A12·h12+A14·h14+A16·h16---(5)]]>在图6中，在物镜1的光出射侧面B中，设光线高度h的点为c，从该点c在与光轴OA平行的方向的光出射一侧的面B上的点为d。此时，该光出射一侧的面B的面形状利用相对于任意光线高度h的点c、d之间的距离ZB设定成以下面的数学式2表示。
数学式2ZBj=Ch21+1-(K+1)C2·h2+A4·h4+A6·h6+A8·h8+A10·h10---(6)]]>并且，在为了将HD DVD、DVD、CD的像差都很好地降低到容许值内的式(5)的每个区间计算出其范围(h的范围)和其各常数B、C、K、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16的值。该计算结果表示在图7的表中。再有，还计算出式(6)的各系数的值，该计算结果表示在图8的表中。
此外，图9的表中表示了HD DVD、DVD、CD中以物镜为基准的相当于图3的光学系统的各光学要素之间的距离和配置。
物镜1的光轴上的面顶点f、e之间的距离，即中心厚度t0为1.94mm。再有，对波长λ1＝405nm(蓝光光盘)的折射率n为1.54972，对波长λ2＝655nm(DVD)的折射率n为1.53，对波长λ3＝790nm(CD)的折射率n为1.5263653。
透明基板的厚度和折射率，对波长λ1＝405nm(蓝光光盘)厚度为0.6mm的折射率为1.6235，对波长λ2＝655nm(DVD)厚度为0.6mm的折射率为1.58，对波长λ3＝790nm(CD)厚度为1.2mm的折射率为1.57163。
此外，在波长为405nm的HD DVD的场合，NA为0.650，焦距为3.1015mm，在波长为655nm的DVD的场合，NA为0.628，焦距为3.2116mm。入射平行光束有效直径对HD DVD和DVD都为4.032。此外，4.032的A面侧透镜的整个面为HD DVD/DVD的共用区域。在波长790nm的CD的场合，NA为0.470，焦距为3.2327mm。
图9表示有关光阑、物镜、光盘，及对物镜来说的物体面。如图9所示，例如，对HD DVD和DVD，入射物到镜的入射光为平行光，即对物镜来说的物体面和物镜的距离为∞。在现实的光学系统的场合，把HD DVD激光器、DVD激光器配置在准直透镜的焦点位置，使准直透镜出射光为平行光而入射到物镜上。
在CD的场合，从物体面到物镜的距离为49.4mm，使发散光入射到物镜。对该CD，在现实的光学系统的场合，可以将从CD激光器的发光点到物镜的光源侧的面顶点的距离做到49.4mm。在该场合，会担心光拾波器大型化。
在这种场合，只要把准直透镜配置在CD激光光源和物镜之间，把CD激光器的发光点的位置配置在比准直透镜的焦点位置更靠近准直透镜的地方即可。这样，发出CD激光并通过准直透镜的光为发散光，入射到物镜。此时，只要配置准直透镜和CD激光器使得向物镜的入射光与在没有准直透镜的状态从49.4的距离发出的光线入射状态相同即可。
此外，在图9中，虽表示了光阑面的有效直径，但使用的是上述图4所示的那种波长选择性滤色片。即，在图4中，使全光透射区域的外径＝CD光截止区域的内径并均为3.15，使CD光截止区域的外径在HD DVD和DVD的有效直径以上的4.032以上。具体地说，还考虑到利用镜框来保持所必要的尺寸，使光阑面的有效直径为例如4.8。
至于波长选择性滤色片的厚度，入射光线以0度入射是基本的。该入射光线，在考虑到激光器和各种反射镜等零部件的安装位置、精度误差、双波长激光器和3波长激光器的发光点在与光轴垂直方向的位置偏离等时，还会成为倾斜入射。因此，波长选择性滤色片的厚度虽希望较薄，但在第一实施方式中取为0.5mm。
对图9所示的第一实施方式，从式(1)、(2)所示的S1、S2、S3的关系看来，由于HD DVDλ1＝405nm，S1＝∞，DVD λ2＝655nm，S2＝∞，CDλ3＝790nm，S3＝49.4mm，所以，405nm(λ1)＜790nm(λ3)，由于(1/S1)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/49.4)＝0.0202429，所以，0＜0.0202429，即(1/S1)＜(1/S3)。
即，在HD DVD和DVD中，λ1＜λ3，并且，(1/S1)＜(1/S3)成立。
此外，655nm(λ2)＜790nm(λ3)，由于(1/S2)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/49.4)＝0.0202429，所以，0＜0.0202429，即(1/S2)＜(1/S3)。
即，在DVD和CD中，λ2＜λ3，并且，(1/S2)＜(1/S3)成立。
即，上述物镜的折射率的值接近塑料树脂的折射率。例如，在应用聚烯烃树脂或丙烯酸系树脂等的场合，用该树脂的折射率的值设计物镜来只要设定各非球面形状及透镜的中心厚度即可。特别地，由于聚烯烃系树脂即使在高湿环境中也完全不吸水，所以从折射率没有变化这点看来是有利的。丙烯酸系树脂在蓝光的透射率好和蓝光(405nm)附近的透射率随时间的变化小这些点看来是有利的。
此外，作为物镜的材料，选取双折射少的材料，在以注射成型或铸型等制作透镜时易于得到较好的波面像差的值，从而有利。再有，在使用如上所述的丙烯酸系材料时，在高湿环境下的吸水率的变化有时会成问题。因此，在使用丙烯酸系材料时，考虑预先进行调湿使之吸水达到某种程度，然后再放置在近乎绝对干燥的环境下或接近高湿的环境下的场合等是有效的。在该场合，只要使用进行调湿后的、达到某种程度吸水的状态的树脂的折射率的值进行设计即可。
还有，在式(6)中，代入上述系数C、K、A4、A6、A8、A10的值，求出对于任意光线高度h(≠0)的距离ZB的值时，则该值为负值。这表示光出射一侧的面B上的点d为点c，因此，位于比该光出射侧面B的光轴OA通过的面顶点e相比更靠出射面侧(图6中的左侧)的位置。反过来，在距离ZB为正值的场合，表示位于相反的右侧。
(i)在此，作为用于评价像差的上述像差的容许值，对于向物镜1的入射激光光束的入射角为0°的情况(即，与光轴OA平行的平行光)，使HD DVD(波长λ1＝405nm)，DVD(波长λ2＝655nm)，CD(波长λ3＝790nm)的RMS波面像差都为0.035λ，优选为0.033λ。在第一实施方式中，将光出射面B和光入射面A设定成上述的面形状，则可使HD DVD、DVD、CD的波面像差在该容许值以下。
在第一实施方式中，虽表示使用3种不同波长λ1、λ2、λ3的场合，但是一般地，在使用n种(这里，n为2以上的整数)不同的波长λi(这里，i＝1，2，…，n)的场合也相同。
(ii)此外，对这样用n种不同波长λi的情况，使这些波长λi的入射激光光束的入射角为0°时的各RMS波面像差为Wi·λi的话，这些像差满足以下的数学式3。作为这时的容许值W0为0.035，优选为0.033以下。
数学式3ΣWi2i≤W0---(7)]]>但是，在式(7)中，将第i种该光束的波长设为λi(i＝1，2，…，n)，所有的波长的各RMS波面像差的平方的总和设为∑Wi2，波长λi的光束的RMS波面像差则为Wi·λi。
(iii)或者，在使用不同的n种波长λi的激光光束的场合，将各波长λi之中最大的RMS波面像差设为Wmax，最小的RMS波面像差设为Wmin时，则1≤Wmax/Wmin＜Wth。
作为此时的容许值Wth为1.8，优选为1.6，更优选1.4。在第一实施方式的场合，DVD的RMS波面像差W1和CD的RMS波面像差W2的某一个为最大的RMS波面像差Wmax，另一个为最小的RMS波面像差Wmin。
图2表示第一实施方式的波面像差图。HD DVD的RMS波面像差为0.03152λRMS，DVD的RMS波面像差为0.03237λRMS，CD的RMS波面像差为0.01764λRMS。这些HD DVD、DVD、CD都在0.035λRMS以下，还在0.033λRMS以下。
至于式(7)的值，根据数学式4是在0.035以下，优选在0.033以下。
数学式4Wi2i=0.031522+0.032372+0.0176423=0.028003]]>此外，图10表示第一实施方式的光斑图。相对强度为1/e2(＝0.135)的光斑直径对405nm的蓝光为0.5149μm，对655nm的DVD为0.8606μm，对790nm的CD为1.3979μm。
还有，上述光斑的直径，在无像差的理想光学系统中，大致为0.82×波长/NA，在现实的透镜中，一般希望比较小。此外，该光斑直径由于考虑到过小也会有其它副作用，因而希望为0.82×波长/NA的值的0.9倍～1.03倍。进而还考虑到，当光斑直径过小时，会担心出现超分辨等副作用，过大时光斑的会聚特性变差，结果不能聚光，会对跳动特性等有坏影响。
换句话说，对第一实施方式进行评价的话，结果如下。
对HD DVD(波长405nm，NA0.650)来说，0.82×波长/NA＝0.5109μm。现实的光斑直径为0.5149μm，是0.82×波长/NA所算得的光斑直径的1.0078倍，在0.9～1.02倍之间。
对DVD(波长655nm，NA0.628)来说，0.82×波长/NA＝0.8553μm。现实的光斑直径为0.8606μm，是0.82×波长/NA所算得的光斑直径的1.0062倍，在0.9～1.02倍之间。
对CD(波长790nm，NA0.470)来说，0.82×波长/NA＝1.3783μm。现实的光斑直径为1.3979μm，是0.82×波长/NA所算得的光斑直径的1.0142倍，在0.9～1.02倍之间。
此外，对此透镜来说，设定成波面像差对DVD655nm的波长出现在+侧，对HD DVD405nm的波长出现在-侧，两个波面像差大致为对称形状。
还有，在中心分割光轴的相邻的各非球面部分虽产生光程差，但该差值设计成与DVD和CD的波长对应大致成整数倍，与HD DVD(蓝光、405nm)波长对应大致成整数的2倍。
图11的表中表示第一区间的大致光程和第二～第九区间的大致光程之差。第二～第八区间的大致光程和第一区间的大致光程之差对波长655nm的DVD及波长790nm的CD分别为mλ(m为整数)，对波长405nm的HD DVD为2mλ(m为整数)。
这样，第一实施方式能够把像差抑制在上述容许值内。这是因为，考虑到各波长和各基板厚度，设定透镜面形状及向物镜的入射光线的发散程度，从而使像差限制在该容许值内。
在第一实施方式中，综合的像差被降低这一点从图10所示的光斑及图2所示的波面像差的曲线图已经很清楚。此外，在第一实施方式中，物镜1的光入射面A的面形状是由式(5)及图7给出的，光出射面B的面形状是由式(6)及图8所示的非球面的公式给出的。因此，不采用前面说明过的原有的透镜(例如，专利文献1、2的透镜)那种衍射透镜结构。此外，在第一实施方式中，由于能够对记录或读取必须的开口(NA)会聚几乎所有的光束，从而得到高的光利用效率。
此外，在第一实施方式中，虽是以HD DVD、DVD和CD这三种光盘为例，但本发明不限于此，也可是除它们以外的种类不同的光盘。此外，第一实施方式相对于基板厚度相同和不同的光盘也能够应用，各自所使用的激光光束的波长不同，只要根据它们设定透镜面的形状使得综合像差降低即可。
发明的实施方式2在发明的实施方式2(第二实施方式)中，对基板厚度不同、波长为405nm、655nm、790nm不同的场合进行说明。详细地说，第二实施方式涉及所谓的蓝光、蓝光激光器使用的波长为405nm基板厚度0为.1mm的场合、所谓DVD、波长为655nm基板厚度为11111111111111111110.6mm的场合、所谓CD、波长为790nm基板厚度为1.2mm的场合。
在第二实施方式中，基本的透镜结构与图6所示的第一实施方式相同。即，对于蓝光和DVD，是平行光从A面侧入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。对于CD，是发散光从A面侧入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。
光源侧的A面由式(5)表示ZA和h的关系。其具体的数值在图12至图15的表中对区间1～22的每一个予以表示。此外，与光源相反一侧，光盘侧的B面由式(6)表示ZB和h的关系。其具体的数值如图16所示。还有，在图12至图16中，R为曲率半径，[小]表示光轴侧，[大]表示离开光轴侧。
并且，第二实施方式的物镜的折射率为接近高折射率的玻璃、例如VC89的折射率的值。
此外，物镜的光轴上的面顶点f、e之间的距离，即中心厚度t0为2.076mm。再有，对波长λ1＝405nm(蓝光光盘)的折射率n为1.8316，对波长λ2＝655nm(DVD)的折射率n为1.7911，对波长λ3＝790nm(CD)的折射率n为1.783555。
透明基板的厚度和折射率，对波长λ1＝405nm(蓝光光盘)厚度为0.6mm折射率为1.6235。再有，对波长λ2＝655nm(DVD)厚度为0.6mm折射率为1.58，对波长λ3＝790nm(CD)厚度为1.2mm折射率为1.573。因此，波长λ1＝405nm(蓝光光盘)和波长λ2＝655nm(DVD)的折射率之差在0.03以上，波长λ1＝405nm(蓝光光盘)和波长λ3＝790nm(CD)的折射率之差也在0.03以上。
此外，在波长405nm的蓝光光盘的场合，NA为0.850，焦距为1.765mm，在波长655nm的DVD的场合，NA为0.600，焦距为1.8564mm，在波长790nm的CD的场合，NA为0.469，焦距为1.8745mm。此外，对于各光阑的直径，如图17所示，对于光阑，与第一实施方式一样使用波长选择性滤色片。
图17的表中表示在蓝光光盘、DVD、CD中，相当于以物镜为基准的图12至图16的光学系统的各光学要素间的距离、配置。图17表示有关光阑、物镜、光盘，或对物镜来说的物体面。如图17所示，例如，对蓝光光盘和DVD，向物镜的入射光为平行光，即对物镜来说的物体面与物镜的距离为∞。在现实的光学系统的场合，在准直透镜的焦点位置配置蓝光激光器和DVD激光器，使准直透镜的出射光为平行光，而入射到物镜上。
在CD的场合，作为物镜，从物体面到物镜的距离为15.5mm，使发散光入射到物镜。对于该CD，在现实的光学系统的场合，也可以使从CD激光器的发光点到物镜的光源侧的面顶点的距离为15.5mm。在该场合，会担心光拾波器大型化。
在这种场合，只要把准直透镜配置在CD激光光源和物镜之间，把CD激光器的发光点的位置配置在比准直透镜的焦点位置更接近准直透镜的地方即可。这样，发出CD激光并通过准直透镜的光成为发散光，入射到物镜。此时，只要配置准直透镜和CD激光，从而使向物镜的入射光与在没有准直透镜的状态从15.5mm的距离发出的光线入射状态相同。
对图1 7所示的第二实施方式，从式(1)、(2)所示的S1、S2、S3的关系看来，由于蓝光λ1＝405nm，S1＝∞，DVD λ2＝655nm，S2＝∞，
CDλ3＝790nm，S3＝15.5mm，所以，405nm(λ1)＜790nm(λ3)，由于(1/S1)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/15.5)＝0.064516129，所以，0＜0.064516129，即(1/S1)＜(1/S3)。
即，在蓝光和CD中，λ1＜λ3，并且，(1/S1)＜(1/S3)成立。
此外，655nm(λ2)＜790nm(λ3)，由于(1/S2)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/15.5)＝0.064516129，所以，0＜0.064516129，即(1/S2)＜(1/S3)。
即，在DVD和CD中，λ2＜λ3，并且，(1/S2)＜(1/S3)成立。
从图18可知，直到A面侧的有效直径2.228，即直到h的范围0～1.114，亦即直到图18所示的区间1～21是DVD、蓝光都可使用的共用区域。相对于此，比2.228更外侧的区间，即在h的范围比1.114更大的区间，亦即图18所示的区间22是蓝光专用的区域。
但是，在该蓝光专用的区域中，在DVD的场合，对波长选择性滤色片来说DVD的655nm光是透过的。因此，入射激光光束入射，该入射的光在DVD的信息记录面上像差非常大，成为所谓的耀斑，不给与有害的影响。
这从后述的图21的光斑图也加以说明。
图19表示第二实施方式的波面像差图。
还有，作为RMS波面相差值，蓝光的RMS波面像差为0.02410λRMS，DVD的RMS波面像差为0.02753λRMS，CD的RMS波面像差为0.02127λRMS。该蓝光光盘和DVD及CD，它们的RMS波面像差均在0.035λRMS以下，进一步在0.033λRMS以下。
至于式(7)的值，为数学式5，其在0.035以下，优选在0.033以下。
数学式5Wi2i=0.024102+0.027532+0.0212723=0.02443]]>此外，在图18中，对图17所示的各非球面部分，在以第一区间的大致光程为基准时，蓝光/DVD共用区域第二～二十一区间的大致光程显示出分别大致偏离波长λ的若干倍。
从图18可知，第二～二十一区间对于波长405nm的蓝光其差为2mλ，对于波长655nm的DVD及波长790nm的CD其差为mλ(m为整数)。这是因为，短的波长λ1在3 80～430nm之间，长的波长λ2在630～680nm之间，λ3在波长790nm附近，所以，易于满足上述大致光程差的关系，并且易于得到图19所示的良好的波面像差。
此外，从透镜的折射率为上述所示的值也易于得到大致光程差和良好的波面像差。具体地说，405nm时的折射率和655nm时的折射率之差为0.04054，405nm时的折射率和790nm时的折射率之差为0.048085。由于这两个值大于0.03，从而易于得到大致光程差和良好的波面像差。
图20表示图17所示的各非球面部分的405nm的蓝光和655nm的DVD的波面像差之差及其比值。
如图20所示，在655nm和405nm的共用区域中，各波面像差之差的比ΔVd(λ655)/ΔVd(λ405)在0.90～1.65之间。此外，比值ΔVd(λ405)/ΔVd(λ655)在0.60～1.11之间。并且，各区域的波面像差本身对两个波长都在0.14λ以下。
图21表示第二实施方式的光斑图。如图21所示，相对光强度为1/e2(＝0.135)的光斑直径对405nm的蓝光为0.3836μm，对655nm的DVD为0.8570μm，对790nm的CD为1.4112μm，是没问题的光斑形状。
把该光斑的直径与在第一实施方式所示的0.82×波长/NA之值进行比较评价后，结果如下。
对蓝光(波长405nm，NA0.850)来说，为0.82×波长/NA＝0.3907μm。由于现实的光斑直径为0.3836μm，是0.82×波长/NA算出的直径的0.9818倍，在0.9～1.02倍之间。
对DVD(波长655nm，NA0.600)来说，为0.82×波长/NA＝0.8952μm。由于现实的光斑直径为0.8570μm，是0.82×波长/NA算出的直径的0.9574倍，在0.9～1.02倍之间。还有，对该DVD来说，与理想透镜相比光斑直径小约4％(0.04倍)。这是因为，DVD光也通过蓝光专用区域，受其影响光斑直径变小。
对CD(波长790nm，NA0.469)来说，为0.82×波长/NA＝1.3812μm。由于现实的光斑直径为1.4084μm，是0.82×波长/NA算出的直径的1.0197倍，在0.9～1.02倍之间。
还有，在第二实施方式中，虽然一个单色光的波长为405nm，另一个为655nm、790nm，但也可以是一个为380～430nm，另一个为630～680nm、770～820nm。在该场合，折射率虽为不同的值，但只要根据该值进行设计即可。
发明的实施方式3在发明的实施方式3(第三实施方式)中，以三种光盘，即HD DVD(λ1＝408nm)和DVD(λ2＝658nm)及CD(λ3＝785nm)为例，用附图进行说明。在第一实施方式中，入射到物镜的入射光线对HD DVD和DVD是平行光，对CD是发散光。在第三实施方式中，就入射到物镜的入射光线对HDDVD是会聚光，对DVD是平行光，对CD是发散光的场合进行说明。还有，第三实施方式的结构(HD DVD会聚光入射)与第一实施方式(HD DVD平行光入射)相比，能够使对CD的物体距离变长。与使发散光入射到物镜使用的场合与使平行光入射使用的场合相比，在轴外产生的彗差变大。因此，为了追踪，在使物镜与光轴大致正交的面内有横向偏移(以下称为物镜移位)的场合，会产生彗差的产生量增大的问题。该彗差的产生量受光线的发散度很大的影响。发散度小，即物体距离长，能够抑制物镜移位时的彗差的产生量。因此，第三实施方式的这种光学系统的结构，与第一实施方式的结构相比，对CD的物镜移位有利。但是，由于是作为使会聚光对HD DVD入射的结构，因而对HD DVD在物镜移位时也会产生彗差。因此，最好考虑对HDDVD、CD的物体距离(倍率)的平衡。在设HD DVD的倍率为m1、CD的倍率为m3时，以满足0＜m1≤1/10，-1/10≤m3＜0为好。
若超出上述范围，物镜移位时的彗差产生量增大。更好是在以下范围0＜m1≤1/20，-1/20≤m3＜0。
还有，第三实施方式的透镜虽具有相当于塑料树脂的折射率，但在想以玻璃为透镜材料时只要以玻璃的折射率进行设计即可。
用在第一实施方式中所示的图6对第三实施方式的基本的透镜结构进行说明。在第三实施方式中，HD DVD从A面侧使会聚光入射，而在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。对DVD来说，从A面侧使平行光入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。对CD来说，从A面侧使发散光入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。
光源侧的A面通过式(5)表示ZA和h的关系。其具体的数值在图22的表中表示为区间1～7。
此外，物镜的光轴上的面顶点f、e之间的距离，即中心厚度t0为1.92mm。再有，对波长λ1＝408nm(HD DVD)的折射率n为1.5229，对波长λ2＝658nm(DVD)的折射率n为1.5048，对波长λ3＝785nm(CD)的折射率n为1.5018。
透明基板的厚度和折射率对波长λ1＝408nm(HD DVD)厚度为0.6mm折射率为1.622。再有，对波长λ2＝658nm(DVD)厚度为0.6mm折射率为1.577，对波长λ3＝785nm(CD)厚度为1.2mm折射率为1.5720。
此外，在波长408nm的HD DVD的场合，NA为0.650，焦距为3.101mm，在波长658nm的DVD的场合，NA为0.650，焦距为3.2059mm，在波长785nm的CD的场合，NA为0.470，焦距为3.2246mm。此外，对各光阑的孔径，如图23所示，对各光阑来说，使用与第一实施方式同样的波长选择性滤色片。
在图23的表中，表示了对HD DVD、DVD、CD，在以物镜为基准的相当于图1的光学系统的各光学要素间的距离、配置。图23表示有关光阑、物镜、光盘，及对物镜来说的物体面。如图23所示，例如，对HD DVD，向物镜的入射光为会聚光。因此，对物镜来说的物体面和物镜的距离表示为负，为-93.9mm。在现实的光学系统中，只要把准直透镜配置在HD DVD激光光源和物镜之间，把HD DVD激光的发光点位置配置在比准直透镜的焦点位置离准直透镜更远的位置即可。这样，发出HD DVD激光并通过准直透镜的光就成为会聚光，入射到物镜。对DVD来说，向物镜的入射光为平行光，即对物镜来说的物体面和物镜的距离为∞。在现实的光学系统的场合，将DVD激光器配置在准直透镜的焦点位置，使准直透镜的出射光为平行光，而入射到物镜上。
在CD的场合，从物体面到物镜的距离为98.9mm，采用发散光入射到物镜的透镜结构。在现实的光学系统的场合，使从CD激光器的发光点到物镜的光源侧的面顶点的距离为98.9mm会使光拾波器大型化。因此，可以把准直透镜配置在CD激光光源和物镜之间，把CD激光器的发光点的位置配置在比准直透镜的焦点位置更接近准直透镜的地方。这样，发出CD激光并通过准直透镜的光成为发散光，入射到物镜。此时，只要配置准直透镜和CD激光器，从而使向物镜的入射光与在没有准直透镜的状态从98.9mm的距离发出的光线入射状态相同。
对于图23所示的第三实施方式，从式(1)、(2)所示的S1、S2、S3的关系看来，由于HD DVDλ1＝408nm，S1＝-93.9mm，DVD λ2＝658nm，S2＝∞，CDλ3＝785nm，S3＝113.0mm，所以，408nm(λ1)＜785nm(λ3)，由于(1/S1)＝(1/(-93.9))＝-0.010649627，(1/S3)＝(1/113.0)＝0.008849557，所以，-0.010649627＜0.008849557，即(1/S1)＜(1/S3)。
即，在HD DVD和DVD中，λ1＜λ3，并且，(1/S1)＜(1/S3)成立。
此外，HD DVD的倍率m1为1/31.2，CD的倍率m3为-1/34.1，满足0＜m1≤1/20，-1/20≤m3＜0。
此外，658nm(λ2)＜785nm(λ3)，由于(1/S2)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/113.0)＝0.008849557，所以，0＜0.008849557，即(1/S2)＜(1/S3)。
即，在DVD和CD中，λ2＜λ3，并且，(1/S2)＜(1/S3)成立。
从图22可知，直到A面侧的有效直径3.8932mm，即在h的范围直到0～1.94658，即直到图22所示的区间1～6是DVD和HD DVD都可以使用的共用区域。与此相对，比3.8932更外侧的区间，即在h的区间比1.94658更大的区间，即图22所示的区间7是DVD专用区域。
但是，在该DVD专用区域和HD DVD的场合，对波长选择性滤色片来说HD DVD的408nm光都能透过。由此，在HD DVD的场合，从激光器出射的激光光束经过物镜虽入射到HD DVD，但入射的光在HD DVD的信息记录面上像差非常大，不会由于成为所谓的耀斑而造成坏影响。
或者，也可以使用图24所示的波长选择性滤色片。如图24所示，波长选择性滤色片被划分为内侧的全光透射区域61和中间的CD(785nm)光截止区域62，及外侧的HD DVD(408nm)和CD(785nm)光截止区域63。例如，可以在中间的CD光截止区域62施以反射750nm以上的光的双色涂层，在外侧的HD DVD、CD光截止区域63施以只有600～700nm的光线透过的双色涂层。
这样，能够使HD DVD的NA(数值孔径)为0.650，DVD的NA为0.650，CD的NA为0.470。
图25表示第三实施方式的波面像差图。
还有，作为RMS的波面像差值，HD DVD的RMS波面像差值为0.03253λRMS，DVD的RMS波面像差值为0.03178λRMS，CD的RMS波面像差值为0.02091λRMS。这些蓝光光盘和DVD及CD，它们的RMS波面像差都在0.035λRMS以下，进而在0.033λRMS以下。
至于式(7)的值，为数学式6，在0.035以下，优选在0.033以下。
数学式6Wi2i=0.032532+0.032782+0.0209123=0.02890]]>图26表示在第一实施方式的物镜和第三实施方式的物镜的CD(NA0.470)物镜移位为0.3mm时的彗差(3级)的发生量。在第一实施方式中向物镜的入射光线对HD DVD和DVD为平行光，对CD为发散光的结构，CD的物体距离为49.4mm。在第三实施例中，采用向物镜的入射光线对HD DVD是会聚光，对DVD是平行光，对CD是发散光的结构，CD的物体距离为113.0mm，与第一实施方式相比增长。结果，如图26所示，在第一实施方式的物镜中有0.0469λRMS的CD的物镜移位时的彗差产生量在第三实施方式的物镜中降低到0.0177λRMS。
此外，图27中表示在图22所示的各非球面部分中，在以第一区间的大致光程为基准时，HD DVD/DVD共用区域第二～六区间的大致光程各自偏移大致波长λ的若干倍。
从图27可知，第二～六区间对波长408nm的HD DVD的光程差为2mλ，对波长658nm的DVD及波长785nm的CD的光程差为mλ(m为整数)。这是由于短的波长λ1在380～430nm之间，长的波长λ2在波长630～680nm之间，λ3在波长785nm附近，从而易于满足上述大致光程差的关系，并易于得到图25所示的良好的波面像差。
图28表示第三实施方式的光斑图。如图28所示，相对强度为1/e2(＝0.135)的光斑直径对于408nm的HD DVD时为0.5029μm，对658nm的DVD为0.8236μm，对785nm的CD为1.3811μm，是没有问题的光斑形状。
将该光斑直径与第一实施方式所示的0.82×波长/NA的值进行比较评价的话，结果如下。
对于HD DVD(波长408nm，NA0.650)为0.82×波长/NA＝0.5147μm。现实的光斑直径为0.5029μm，是由0.82×波长/NA计算所得光斑直径的0.9771倍，在0.9～1.02倍之间。还有，对该HD DVD来说，与理想透镜相比光斑直径约小2.3％(0.023倍)。这是由于HD DVD光还通过DVD专用区域，受其影响光斑直径变小。
对于DVD(波长658nm，NA0.65)为0.82×波长/NA＝0.8301μm。现实的光斑直径为0.8236μm，是由0.82×波长/NA计算所得光斑直径的0.9922倍，在0.9～1.02倍之间。
对于CD(波长785nm，NA0.470)为0.82×波长/NA＝1.3696μm。现实的光斑直径为1.3811μm，是由0.82×波长/NA计算所得光斑直径的1.0084倍，在0.9～1.02倍之间。
还有，在第三实施方式中，单色光的波长虽然分别为408nm、658nm、785nm，但也可以在380～430nm、630～680nm、770～820nm。在此场合，折射率虽为不同的值，但只要根据该值设计即可。此外，虽然在第一实施方式中采用的结构是，向物镜的入射光线对HD DVD、DVD为平行光，对CD为发散光，在第三实施方式中采用的结构是，向物镜的入射光线对HD DVD为会聚光，对DVD为平行光，对CD为发散光，但并不限于该结构的组合。例如，也可以采用HD DVD为会聚光，DVD为会聚光，CD为发散光的结构。在此，若预先使HD DVD、DVD的物体距离相同，则可以在HD DVD、DVD中使用同一个光检测器。
发明的实施方式4发明的实施方式4(第四实施方式)，是与第二实施方式相同，但基板厚度不同，波长为不同的408nm、655nm和790nm的例子，对使用与第二实施方式所示的物镜的材质不同材质的透镜来实施物镜的场合进行说明。
在第二实施方式中，作为物镜的材质，想用的是例如VC89那种熔点和热变形温度(Tg＝528℃)高的玻璃。与此相对，在第四实施方式中，作为物镜的材质，想用的是例如住田光学玻璃公司制的K-PG325那种熔点和热变形温度(Tg＝288℃)低的玻璃。以下对这种第二实施方式和第四实施方式的物镜的材质的不同进行比较说明。
VC89那种高折射率的玻璃由于其材质的熔点高至600℃以上，因此，作为可耐受该温度的透镜成型的模具，需要采用在模具表面难以刻上微细结构的硬质合金模具。此外，透镜成型后，由于降温直到常温需要相当长的时间，从而也存在单位时间的生产效率低的问题。另一方面，K-PG325那种折射率低的玻璃由于其材质的熔点低至300℃左右，作为透镜成型的模具能够借用与用塑料系的材质所用的模具相同的模具，容易在模具上刻上轮带那种微细结构。此外，由于降温直至常温所要的时间短，所有具有单位时间的生产效率高的优点。以下，把以K-PG325那种折射率从1.49到1.70并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料称为低熔点玻璃。
然而，低熔点玻璃的折射率例如对408nm的光线为1.49～1.70，若与一般的VC89那种玻璃相比，其困难在于折射率低这一点。因此，低熔点玻璃由于其折射率小，因而难以对高NA的透镜进行光学设计。在本实施方式中，通过使透镜中心厚度为2.642mm，比通常更大，从而可确保把低熔点玻璃用作物镜的材质时的特性。还有，低熔点玻璃的折射率虽与塑料系的材质几乎相同，但低熔点玻璃特别是与塑料系的材质相比具有高的温度湿度特性这一点上，作为物镜的材质与塑料系的材质相比是有利的。
详细地说，第四实施方式涉及所谓的蓝光、蓝光激光器使用的波长为405nm基板厚度为0.0875mm的场合、所谓DVD、波长为655nm基板厚度为0.6mm的场合、所谓CD、波长为790nm基板厚度为1.2mm的场合，其特征在于作为透镜的材质使用上述低熔点玻璃。
在第四实施方式中，基本的透镜结构与图6所示的第一实施方式相同。即，对于蓝光和DVD，使平行光从A面侧入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。对于CD，使发散光从A面侧入射，在B面侧的光盘基板(未图示)的记录面上形成良好的光斑。
光源侧的A面由式(5)表示ZA和h的关系。其具体的数值在图29、图30、图31、图32、图33、图34的表中表示在每个区间。此外，与光源相反一侧、光盘侧的B面由式(6)表示ZB和h的关系。其具体的数值表示在图35中。还有，在图29至图35中，R表示曲率半径，[小]表示光轴侧，[大]表示离开光轴的侧。
此外，物镜的光轴上的面顶点f、e之间的距离，即中心厚度t0为2.642mm。再有，对波长λ1＝408nm(蓝光光盘)的折射率n为1.5126，对波长λ2＝655nm(DVD)的折射率n为1.4987，对波长λ3＝790nm(CD)的折射率n为1.4958。
透明基板的厚度和折射率，对波长λ1＝408nm(蓝光光盘)厚度为0.0875mm折射率为1.6205。进而，对波长λ2＝655nm(DVD)厚度为0.6mm折射率为1.5794，对波长λ3＝790nm(CD)厚度为1.2mm折射率为1.5725。因此，波长λ1＝408nm(蓝光光盘)和波长λ2＝655nm(DVD)的折射率之差在0.03以上，波长λ1＝408nm(蓝光光盘)和波长λ3＝790nm(CD)的折射率之差也在0.03以上。
此外，在波长408nm的蓝光光盘的场合，NA为0.850，焦距为2.3721mm，在波长655nm的DVD的场合，NA为0.650，焦距为2.4262mm，在波长790nm的CD的场合，NA为0.510，焦距为2.4378mm。此外，对于各光阑的直径，如图36所示，对光阑使用与第一实施方式同样的波长选择性滤色片。
图36的表中表示对蓝光光盘、DVD、CD，在相当于以物镜为基准的图29至图35的光学系统的各光学要素间的距离、配置。图47表示对光阑、物镜、光盘，及对物镜来说的物体面。如图36所示，例如，对蓝光光盘和DVD，向物镜的入射光为平行光，即对物镜来说的物体面和物镜的距离为∞。在现实的光学系统的场合，在准直透镜的焦点位置配置蓝光激光器和DVD激光器，使准直透镜的出射光为平行光，而入射到物镜上。
在CD的场合，作为物镜，从物体面到物镜的距离为19.35mm，使发散光入射到物镜。对于该CD，在现实的光学系统的场合，也可以将从CD激光器的发光点到物镜的光源侧的面顶点的距离做成19.35mm。在该场合，会担心光拾波器的大型化。
在这种场合，只要把准直透镜配置在CD激光光源和物镜之间，把CD激光器的发光点的位置配置在比准直透镜的焦点位置更接近准直透镜的地方即可。这样，发出CD激光并通过准直透镜的光成为发散光，入射到物镜。此时，只要配置准直透镜和CD激光器，从而使向物镜的入射光与在没有准直透镜的状态下从19.35mm的距离发出的光线入射状态相同。
对图36所示的第四实施方式，从式(1)、(2)所示的S1、S2、S3的关系看来，由于蓝光λ1＝408nm，S1＝∞，DVD λ2＝655nm，S2＝∞，CD λ3＝790nm，S3＝19.35mm，所以，408nm(λ1)＜790nm(λ3)，由于(1/S1)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/19.35)＝0.05168，所以，0＜0.05168，即(1/S1)＜(1/S3)。
即，在蓝光和CD中，λ1＜λ3，并且，(1/S1)＜(1/S3)成立。
此外，655nm(λ2)＜790nm(λ3)，由于(1/S2)＝(1/∞)＝0，(1/S3)＝(1/19.35)＝0.05168，所以，0＜0.05168，即(1/S2)＜(1/S3)。
即，在DVD和CD中，λ2＜λ3，并且，(1/S2)＜(1/S3)成立。
从图37可知，直到A面侧的有效直径3.153mm，即在h的范围直到0～1.5765，即直到图37所示的区间1～29是DVD和蓝光都可以使用的共用区域。与此相对，比3.153更外侧的区间，即在h的范围比1.5765更大的区间，即图37所示的区间30及区间31是蓝光专用区域。
但是，在该蓝光专用区域和DVD的场合，对波长选择性滤色片来说DVD的655nm光都能透过。由此，入射激光光束光入射，尽管该入射的光在DVD的信息记录面上像差非常大，但不会由于成为所谓的耀斑而造成坏影响。
图38表示第二实施方式的波面像差图。
还有，作为RMS波面相差值，蓝光的RMS波面像差为0.03210λRMS，DVD的RMS波面像差为0.03740λRMS，CD的RMS波面像差为0.04320λRMS。该蓝光光盘和DVD及CD，它们的RMS波面像差均在0.035λRMS以下。
此外，在图37中，对图36所示的各非球面部分，在以第一区间的大致光程为基准时，蓝光/DVD共用区域第二～二十九区间的大致光程显示出分别大致偏离波长λ的若干倍。
从图37可知，第二～二十一区间对于波长408nm的蓝光其光程差为2mλ，对波长655nm的DVD及波长790nm的CD其光程差为mλ(m是整数)。这由于短的波长λ1在380～430nm之间，长的波长λ2在波长630～680nm之间，λ3在波长790nm附近，从而易于满足上述大致光程差的关系，并易于得到图38所示的良好的波面像差。
还有，在第四实施方式中，单色光的波长虽为408nm、655nm、790nm，但也可以是380～430nm、630～680nm、770～820nm。在该场合，折射率虽为不同的值，但只要根据该值进行设计即可。
如上所述，在第四实施方式中，具有利用以对408nm的光线的折射率从1.49到1.70的玻璃为主要成分的材料形成NA＝0.85的物镜这一点特征。作为这种低折射率的材料，由于能够使用例如300℃左右的低熔点材料，所以能够使用通常的模具制造，能够提高生产效率。
发明的实施方式5图39是表示利用16层涂层制成的波长选择性滤色片(锐截止滤色片)的膜结构图。如图所示，该波长选择性滤色片是把SiO2层和Ta2O5层交互沉积到由BK7做成的玻璃基板上构成的。图39所示的折射率是对780nm的光线的值。图40表示具有图39所示的结构的波长选择性滤色片的分光特性。如图所示，CD波长的780nm～790nm的透射率被抑制到1％左右，具有良好的特性。还有，对于图40所示的分光特性，图39所示的膜结构的折射率和膜厚即使因制造误差等而偏离0.5～1％左右，也可以得到同样的分光透射率特性。
另一方面，在16层涂层的场合，因涂层数多而成本增加。图41是表示利用10层涂层做成的波长选择性滤色片的膜结构图。图41所示的折射率是对810nm的光线的值。图42表示具有图41所示的结构的波长选择性滤色片的分光特性。如图所示，由于CD波长的780nm～790nm的透射率为7～8％，与16层涂层的波长选择性滤色片相比，其特性虽变差，但不会对CD的记录读取特性有坏的影响，是可以使用的水准。10层涂层做成的波长选择性滤色片与16层涂层做成的波长选择性滤色片相比能够降低成本。还有，对于图42所示的分光特性，图41所示的膜结构的折射率和膜厚即使因制造误差等偏离0.5～1％左右，也可以得到同样的分光透射率特性。
这样，作为波长选择性滤色片，对CD的波长(770nm～800nm)，透射率较好是10％以下。优选范围是5％以下，最佳范围是2％以下。
另外，作为波长选择性滤色片，对蓝光及DVD的波长(380nm～700nm)，透射率较好是85％以上。优选范围是90％以上，95％以上为更好，最佳的范围是97％以上。
还有，图39～图42所示的波长选择性滤色片虽是形成于与物镜不同的、另外的玻璃基板上，但也可以通过在物镜的一个面上进行涂层而形成。该场合，在物镜的面之中，较好的是涂敷在接近平面的光盘侧的面上。这样，能够容易形成均匀的膜。此外，这时，通过使波长选择性滤色片的折射率和进行了涂敷的物镜的折射率大致相等，就可以实现与图39～图42所示的实施方式的涂层设计相同的设计，制作就变得容易。在本实施例方式中，相对于塑料等的物镜的折射率为1.54～1.55，BK7的折射率为1.51，两者的折射率基本相等。波长选择性滤色片的折射率相对于物镜的折射率，较好是在从0.9到1.1的范围。
发明的实施方式6以下，使用附图详细说明发明的实施方式6(第六实施方式)。在本实施方式中，作为包含在光拾波器装置中的光学零件，以例子说明把激光会聚到光记录媒体上的物镜。此外，该光拾波器装置对应于CD、DVD及蓝光光盘。作为光学零件，并不限定于物镜，只要是3种波长范围的光通过的光学零件，就能够起到本发明的效果。
本发明所使用的防反射膜由依次将高折射率膜和低折射率膜叠层在光学零件上的结构构成。作为高折射率膜的材料，可以从以下材料及它们的混合材料中选取至少一种氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锑、氧化铈、氧化钇、氧化铪、氧化镁等氧化物，氮化硅、氮化锗等氮化物，碳化硅等碳化物，硫化锌等硫化物；作为低折射率的材料，可以从以下材料及它们的混合材料中选取至少一种氧化硅及氟化镁、氟化铝、氟化钡、氟化钙、氟化锂、氟化钠、氟化锶、氟化钇、锥冰晶石、冰晶石等氟化物。此外，为了提高在高温高湿环境下的保存特性，希望使用氧化物、氮化物、碳化物、氟化物。
本发明的防反射膜用例如真空成膜法制作。对真空成膜法来说，可以使用真空蒸镀法、溅射法、化学气相沉积法、激光沉积法等各种成膜法。在用真空蒸镀法的场合，为了改善薄膜质量而采用使蒸汽流的一部分离子化的同时，在基板侧施加偏压的离子蒸镀法、离子束法、用别的离子枪把离子照射到基板上的离子辅助蒸镀法是有效的。作为溅射法，有直流反应性溅射法、射频溅射法、离子束溅射法等。此外，作为化学气相法，有等离子体聚合法、光辅助气相法、热分解法、有机金属化学气相法等。还有，各折射率膜的膜厚通过改变成膜时的蒸镀时间等，能够做成所要求的膜厚。
此外，对于光学零件，除使用聚烯烃系树脂、环烯烃系树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等塑料以外，还可以使用石英玻璃、硼硅酸玻璃等光学玻璃，Al2O3、MgO等氧化物单晶、多晶基板，CaF2、MgF2、BaF2、LiF等氟化物单晶、多晶基板，NaCl、KBr、KCl、等氯化物、溴化物单晶、其它单晶基板等，只要在使用频带是透明的材料，都可以采用。用图28对这种防反射膜的效果的原理进行说明。图28是示意地表示上述那种在表面设置由2层组成的防反射膜的物镜1的剖面图。防反射膜具有高折射率层7及低折射率层8。
对将光束O入射到这种物镜1上时的反射光R进行说明。在此，图43中，为了方便虽对光束O给与角度来表示，但光束O相对于物镜1的光轴平行入射。光束O首先入射到低折射率层8。在低折射率层8的表面光束O被分成透射光P和反射光R1。然后，透射光P从低折射率层8入射到高折射率层7。在低折射率层8和高折射率层7的边界，透射光P被分成透射光Q和反射光R2。然后，透射光Q从高折射率层7到达物镜1，在高折射率层7和物镜1的边界反射，成为反射光R3。
在此，在高折射率层7和物镜1的边界，虽还存在没成为反射光R3的入射到物镜1的光束，但由于不需要讨论反射光R而省略其说明。此外，虽然反射光R2在低折射率层8的上下界面具有以反射率5％左右的多重反射的成分及反射光R3在高折射率层7的上下界面具有以反射率5％左右的多重反射的成分，但由于这些成分的光反射2次以上时，光的强度变得微弱至0.25％以下，从而在此省略。
反射光R成为图43所示的反射光R1～R3的合成波。因此，反射光R的状态因反射光R1～R3的位相差而变化。反射光R1～R2的位相差由物镜1、高折射率层7的折射率nH及低折射率层8的折射率nL，和高折射率层7及低折射率层8的光学膜厚及光束O的波长的关系规定。
对基本的原理进行说明的话，例如使低折射率层8的光学膜厚为光束O的波长的1/4。该场合，由于反射光R1和反射光R2的位相差为光束O的1/2波长，所以反射光R1和反射光R2相互抵消。结果，仅反射光R3成为反射光R。因此，在该波长范围内，反射光R3相对于光束O的光强度的比例为反射率。另一方面，物镜1、高折射率层7及低折射率层8的条件不变，使光束O的波长变化的话，有时反射光R1～R3正好相互抵消。在该波长范围内反射率低。
利用这种原理，若在物镜1表面形成至少在对应于蓝光光盘所用的光的波长(405nm左右)的波长区域附近和对应于DVD所用的光的波长(655nm左右)的波长区域附近的反射率有极小值，在对应于CD所用的光的波长(790nm左右)的波长区域也显示低的反射率的防反射膜的话，作为对应上述3种光记录媒体的光拾波器装置就能够期待具有良好的性能。
以下，表示基于上述原理，设定高折射率层7及低折射率层8的条件来模拟的例子。在以下说明的模拟例子及实施例中，高折射率层7的膜厚dH及低折射率层8的膜厚dL以既定波长的1/4波长(QW)为基准来确定。这里所谓的既定波长相当于图43所示的光束O的波长，在本实施方式中为500nm。在本实施方式中，与图43的说明同样为nHdH(高折射率层7的光学膜厚)＝1QW左右，nLdL(低折射率层8的光学膜厚)＝2QW左右。即，225nm≤nHdH≤275nm，100nm≤nLdL≤150nm。
图44是模拟对于物镜1、低折射率层8，伴随着高折射率层7的折射率的变化的上述3种波长区域的反射率变化。在各波长区域的反射率的值表示波长405±5nm(以下作为λ1)的反射率的最大值，波长655±20nm(以下作为λ2)的反射率的最大值及波长790±20nm(以下作为λ3)的反射率的最小值。此外，ns表示物镜的折射率，nL表示低折射率层的折射率，nH表示高折射率层的折射率。
图44(a)是物镜使用三井化学株式会社制的APEL(注册商标)，作为低折射率层使用了SiO2的场合的例子。图中，以粗线包围的数据表示最好的模拟结果。图45表示对图44(a)的条件的nH＝1.75、1.85、1.95及低折射率层为单层时的波长的反射率的值的曲线图。如图52所示，相对于波长的反射率的值是在λ1附近及λ2附近具有极小值的双节点曲线，对λ3也显示低的值。由于对阿贝尔单体的反射率为4.5％，通过设置防反射膜，可以实现在所要求的波长区域降低反射率。此外，以低折射率层单层的曲线图为比较例，在上述3种波长区域都能实现降低反射率。
图44(b)是ns＝1.70，此外的条件与图44(a)相同的场合的模拟结果。图44(c)也同样，是ns＝1.85时的模拟结果。由于nH必须比ns更大，所以，与ns＝1.54的场合相比，可使用的nH的下限值提高，数据量减少。
图46表示对图44(c)的条件的nH＝1.95、2.05、2.15及低折射率层为单层时的波长的反射率的值的曲线图。如图46所示，对于波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。然而，与图45所示的曲线相比，从λ2到λ3及其以上的波长区域的反射率的变化很陡峭，对于λ3，反射率呈现相当高的值。但是，由于图46的物镜1的反射率为8.9％，所以，通过设置防反射膜，可实现降低反射率。
此外，图44(d)～(f)是在低折射率层使用MgF2，使nL＝1.38的情况。在图44(d)～(f)中，也进行了ns＝1.54、1.70、1.85的各种情况的模拟。图47表示对图44(d)的场合的nH＝1.65、1.75、1.85及低折射率层为单层时的波长的反射率的值的曲线图。与图45同样，对于波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近表示出极小值。然而，与图45所示的曲线相比，在nH＝1.85的场合从λ2到λ3及其以上的波长区域的反射率的变化很陡峭，对于λ3，反射率呈现相当高的值。但是，由于图47的物镜1的反射率为4.5％，所以，通过设置防反射膜，可实现降低反射率。
在此，在图44(a)～(f)中，反射率的值大于低折射率层为单层时的数据用灰色来表示单元。并且，反射率的值大于物镜单体的反射率的数据使单元反转。即，包括以灰色表示的单元和反转表示的单元的nH可以说在光学特性上并不好。在图44(a)～(c)中，在nH＝2.15出现灰色的单元，在图44(d)～(f)，在nH＝1.95出现灰色的单元。
本发明者通过分析图44所示的表中出现灰色单元的nH和最佳的nH，发现ns、nH及nL的值的相关性。由于出现灰色单元的nH的值是接近nL的值的平方的值，因而可以认为最佳的nH的值的上限至少满足nH≤nL×nL的条件。此外，由于nH的值必须是比ns更大的值，所以可以认为至少满足ns＜nH的条件。
因此，作为最佳的nH的值的最低条件，能够导出ns＜nH≤nL×nL的条件，在该范围存在的最佳nH的值当设a、b为任意的常数时，可以由(a×ns+b×nL×nL)/2导出。如图44所示的模拟解析的结果，a、b的值可在以下范围内，即1.00≤a≤1.4，0.65≤b≤1.00，作为最佳组合的例子为a＝1.21、b＝0.84。由此，可将对于ns、nL的值的最佳的nH的值定为参数A、取A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
此外，如图51的表所示，ns的值变大的话，nH的有效范围变窄，如图53所示，波长790nm附近的反射率则增高。此外，ns的值变小的话，可实现的物质就受到限制。因此，ns的值较好是满足1.46≤ns≤1.65的条件。同样地，nL的值变大的话，因存在于λ1·λ2之间的反射率的极大值变高，反射率低的带宽变窄，当nL的值小于1.3时，则难以得到稳定的成膜材料。因此，nL的值较好是满足1.3≤nL≤1.55的条件。
考虑到这些条件，表示具体的实施例。通过实施以下的实施例1、2、3所示那样3种之中的任一种AR涂层，对上述3个波长，能够得到比较高的透射率特性。此外，由于层数少至2层，从而能以比较低的成本制作AR涂层。这些AR涂层的设计例子表示在图48的表中。
实施例1在折射率1.53的透镜上，涂敷135.1nm厚的(相当于光学膜厚λ/2)折射率为1.85的Al2O3(n＝1.68)和ZrO2(n＝2.07)的混合材料及85.5nm(相当于光学膜厚λ/4)的折射率1.46的SiO2的涂层。AR涂层光学膜厚的基准波长为500nm。
实施例2在折射率1.53的透镜上涂敷139nm厚的(相当于光学膜厚λ/2)折射率为1.80的Y2O3及85.5nm厚的(相当于光学膜厚λ/4)折射率1.46的SiO2的涂层。AR涂层光学膜厚的基准波长为500nm。
实施例3在折射率1.53的透镜上涂敷122.5nm厚的(相当于光学膜厚λ/2)折射率为2.04的SiN及85.5nm厚的(相当于光学膜厚λ/4)折射率1.46的SiO2的涂层。AR涂层光学膜厚的基准波长为500nm。
图49表示了这些实施例1～3的AR涂层导致的透镜面的一个面的分光反射率特性。图49(a)、(b)、(c)分别对应上述实施例1、2、3。如图49所示表明，在图49(a)、(b)、(c)的任一个中，在405nm附近和650nm～790nm的波长区域，反射率下降。
此外，图48(a)及图48(b)所示的实施例也满足0.9≤nH/A≤1.1、0.1≤nH-ns的条件，nH-ns≤0.4的条件。具体地说，在图48(a)中，nL为1.46，nH为1.85，ns为1.53、A为1.82、nLdL为125nm、nHdH为250nm、nH/A为1.0、nH-ns为0.32。此外，在图48(b)中，nL为1.46，nH为1.80，ns为1.53、A为1.821、nLdL为125nm、nHdH为250nm、nH/A为1.0、nH-ns为0.27。在图48(c)中，nL为1.46，nH为2.04，ns为1.53、A为1.82、nLdL为125nm、nHdH为250nm、nH/A为1.1、nH-ns为0.51。
图50是对物镜1使用日本ZEON株式会社制的ZEONEX(注册商标)、对高折射率层7使用Al2O3和ZrO2的混合膜，对低折射率层8使用SiO2的实施例4。该场合，ns＝1.525、nH＝1.83、nL＝1.46、A＝1.818。此外，nHdH＝256.3nm，nLdL＝129.3nm。如图50所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。并且，对λ3也显示出3％以下的低值。因此，本实施例可以说是合适的防反射膜。
图51是对物镜1使用APEL、对高折射率层7使用MgO，对低折射率层8使用MgF2的实施例5。该场合，ns＝1.54、nH＝1.74、nL＝1.38、A＝1.732。此外，nHdH＝260.1nm，nLdL＝126.3nm。如图51所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。并且，对λ3也显示出3％以下的低值。因此，本实施例可以说是合适的防反射膜。
图52是对物镜1使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)、对高折射率层7使用Y2O3，对低折射率层8使用MgF2的实施例6。该场合，ns＝1.49、nH＝1.78、nL＝1.38、A＝1.701。此外，nHdH＝253.8nm，nLdL＝129.8nm。如图52所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。并且，对λ3也显示出3％以下的低值。因此，本实施例可以说是合适的防反射膜。
图53是对物镜1使用JSR株式会社制的ARTON(注册商标)、对高折射率层7使用Y2O3，对低折射率层8使用SiO2的实施例7。该场合，ns＝1.51、nH＝1.78、nL＝1.46、A＝1.809。此外，nHdH＝258.1nm，nLdL＝123.9nm。如图53所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。并且，对λ3也显示出3％以下的低值。因此，本实施例可以说是合适的防反射膜。在本实施例中，参数A的值比nH的值更大。与此同时，在λ1、λ2附近的反射率的极小值也增大，能够确认nH的值与参数A的值差距变大所导致的变化。
图54是对物镜1使用PMMA、对高折射率层7使用Al2O3和ZrO2的混合膜，对低折射率层8使用MgF2的实施例8。该场合，ns＝1.49、nH＝1.83、nL＝1.38、A＝1.756。此外，nHdH＝250.3nm，nLdL＝132.6nm。如图54所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。并且，对λ3也显示出3％以下的低值。因此，本实施例可以说是合适的防反射膜。在本实施例中，参数A的值比nH的值变小。nH的值和参数A的值的差距虽比上述实施例4～7更大，但能够确认若有这种程度的差距仍能形成合适的防反射膜。
其次，作为比较例，表示在专利文献3中作为双层的防反射膜所规定的范围内，只要是使用本实施方式的参数A规定nH的就应该除外的例子。图55是对物镜1使用PC、对高折射率层7使用ZrO2，对低折射率层8使用SiO2的比较例1。该场合，ns＝1.58、nH＝2.05、nL＝1.46、A＝1.851。此外，nHdH＝248.8nm，nLdL＝132.8nm。如图55所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。但是，由于对λ3反射率的值增高，显示出在3％以上，因此可以说不适合用做防反射膜。
图56是对物镜1使用ZEONEX、对高折射率层7使用Ta2O5，对低折射率层8使用SiO2的比较例2。该场合，ns＝1.525、nH＝2.14、nL＝1.46、A＝1.818。此外，nHdH＝242.0nm，nLdL＝137.0nm。如图56所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。但是，由于对λ3反射率的值增高，显示出在5％以上，λ3的光学特性变差，因此可以说不适合用作对应3波长的防反射膜。
图57是对物镜1使用BK7、对高折射率层7使用TiO2，对低折射率层8使用SiO2的比较例3。该场合，ns＝1.52、nH＝2.3、nL＝1.46、A＝1.815。此外，nHdH＝226.0nm，nLdL＝136.0nm。如图57所示，对波长的反射率的值在λ1附近及λ2附近有极小值。但是，λ2附近的极小值在2.5％以上。与λ2对应的值为3％以上。并且，直至λ3反射率超过10％，不用说作为对应3波长的防反射膜，可以说即使作为对应2波长的防反射膜也不宜。
图58表示把这些实施例及比较例的特性汇总起来的表。图58表示实施例4～8及比较例1～3的ns、nH、nL的值，从它们计算出的参数A的值，nH的值和参数A的值之比，λ1～λ3的反射率的值及光学性能的各种解析值。在此，各λ的反射率的值表示各λ区域的反射率的值的平均。此外，在反射射率超过3％的场合，以灰色表示该单元。
如图58(a)所示可知，在实施例4～8中，各λ的反射率的值高但都在2.5％以下，是大致良好的值。另一方面，在比较例1～3中，对λ3主要出现用灰色的单元表示的数据，考虑作为对应3波长的防反射膜的场合，表示光学特性不好。
更详细地分析实施例及比较例的光学特性。图58(b)表示从各实施例及比较例的ns、nH、nL的值计算得到的解析值。在实施例4～8中，nH/A的值收敛在1±0.1的范围内，与此相对，比较例1～3的nH/A的值在1.1以上。因此，能够导出0.9≤nH/A≤1.1的条件。此外，对于nH-ns的值，比较例1～3的值表现出比实施例4～8更高的值。从这些值可以认为，对于nH和ns的关系，较好是满足0.1≤nH-ns≤0.4，更好是满足0.1≤nH-ns≤0.35的条件。
再有，在各实施例及比较例中，表示了λ1～λ3的反射率的平均值及标准偏差值。这些值显示平均值越低，各λ的反射率越低。标准偏差值越低，各λ的反射率的波动越小。因此，平均值及标准偏差值两者都低表示各λ的反射率为低的值并且稳定，表示为更好的实施例。再有，在各实施例及比较例中，把λ1～λ3的反射率的平方和的平均值表示为判断值。如图所示，在实施例4～8中，判断值显示都高达2.11，低在3.0以下的值；在比较例1～3中，是4.5以上的高值。因此，判断值的值能够规定为3.0以下，更好是在2.5以下。
对标准偏差值给与影响的主要是λ3的反射率。如实施例4～8及比较例1～3的与波长对应的反射率的曲线图所示，λ1及λ2的反射率在比较例1、2中也表现出比较低的值，在作为双波长防反射膜使用的场合这些也没问题。然而，在比较例1～3中，从λ2到λ3的波长范围的反射率的变化陡峭，λ3的反射率增高。因此，在设计3波长防反射膜时，只要分析λ1～λ3的反射率的标准偏差值，就能检验它们的良好性。此外，对于判断值，通过取平方和，就能使上述λ3的影响敏感地反映在判断值中。
从图58(b)所示的解析结果，在以高折射率层7和低折射率层8组成的双层形成在物镜1上所形成的3波长防反射膜时，定义参数A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2，通过选定各部件使其满足0.9≤nH/A≤1.1的条件，并且满足0.1≤nH-ns≤0.4的条件，就能够形成合适的3波长防反射膜。
如上所述，采用本发明，能够提供在3种波长区域反射率低，由双层形成的防反射膜及光拾波器用光学零件。
此外，本发明的防反射膜由于是这种双层结构，与三层结构以上的相比，能够降低成膜时间，能够减少成膜面的热变形等的不利影响。
特别地，本发明的防反射膜，在应用本发明的实施方式4中说明过的住田光学玻璃公司制的K-PG325那种熔点·热变形温度(Tg＝288℃)低的玻璃即低熔点玻璃时，从防止成膜时透镜表面的变形的观点来看是有效的。另外，这种防反射膜通过在本发明的实施方式1及实施方式2中所使用的3种波长兼用的物镜的两面或单面进行涂布能够最好地发挥其效果。
另外，在使用本实施方式中说明过的参数A，能够构成由双层形成的3波长防反射膜的各部件的选定系统。这种系统至少具有条件输入部、计算部、结果显示部、原材料存储部及控制部。如果在条件输入部输入ns、nH及nL之中的一个或2个的话，计算部就基于参数A及nH-ns的条件计算剩下的参数的适合的值，基于计算结果从储存在原材料存储部中的原材料之中选定合适的原材料。这些处理由控制部进行。
通常，通过仅指定3个变数之中的一个对剩下的变数虽难以计算合适的值，但通过加上从储存在原材料存储部的原材料之中选定之类的条件，通过在3个变量之中指定一个，就能够选定剩下的2个变数的合适的值。
如上所述，采用本发明的话，对于以不同的波长进行记录或读取的3种以上的光盘，不使用衍射结构的透镜，能够通过折射作用对记录或读取所必要的开口(NA)使所有的光束以可达到的小像差会聚到所要求的位置，能够更加提高光利用效率。
此外，从上述说明可知，本发明的透镜对于使用多个单色光的多波长用光学系统及光通信等的使用不同波长的光学系统中都可以利用。
光盘头的结构1在图59的结构图中，表示使用了上述本发明的物镜的光盘头的一个结构例子。该图59对应于第一实施方式所示的HD DVD(405nm)光盘用的光学系统。如图59所示，本实施方式的光盘头10具有蓝光激光器11、DVD激光器12、CD激光器13、3光斑用直线衍射光栅14、半棱镜15、准直透镜16、半棱镜17、致动器181、182。在图59中，对与图3对应的部分标上相同的标号。
在图59中，在记录或读取DVD光盘3的场合，驱动DVD激光器12。从DVD激光器12发出的波长655nm的激光光束被半棱镜15反射而入射到准直透镜16上。通过准直透镜16而成为平行光的激光光束透过半棱镜17，再透过波长选择性滤色片6。该透射光入射到物镜1而以NA0.63会聚，在DVD光盘3的信息记录面上形成光斑。然后，被DVD光盘3反射的反射光通过物镜1变成平行光，入射到准直透镜16上。
准直透镜16使该平行光变成会聚光，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
在安装了HD DVD光盘2的场合，驱动蓝光激光器11，从蓝光激光器11发出的波长405nm的激光光束透过半棱镜15。该透过的激光光束入射到准直透镜16上，在通过准直透镜后成为平行光。该平行光与上述的DVD一样，以NA0.65会聚在HD DVD光盘2的信息记录面上而形成光斑。
然后，会聚的光与上述的DVD一样，到达未图示的光检测器。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
其次，在安装CD光盘4的场合，驱动CD激光器13。从CD激光器13发出的波长790nm的激光光束透过直线衍射光栅14，被半棱镜17反射并入射到波长选择性滤色片6上。由于波长选择性滤色片6的内侧是全光透射区域，所以，如图4所示，外侧仅透过通过790nm光截止区域62内侧的光。该透射光入射到物镜1上，以NA0.47会聚，在CD光盘4的信息记录面上形成光斑。
被CD光盘4反射的反射光被物镜1会聚成会聚光，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给未图示的信号处理电路，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。此外，CD光盘4的场合的追踪误差信号使来自CD激光器12的激光光束通过衍射光栅18分成0级光和±1级光三束光，并利用这些±1级光得到追踪误差信号。
通过这样得到的追踪误差信号和聚焦误差信号，与DVD光盘3同样，驱动致动器19，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
还有，在以上的说明中，光检测器在图59中虽未图示，但也可以把激光器和光检测器配置在例如，各激光器的同一封装中。或者，也可以配置新的半棱镜等，使来自光盘的反射光入射到配置在与激光器不同的位置的光检测器上。此外，由于HD DVD(405nm)和DVD(655nm)是平行光、以所谓的无限远系统将光入射到物镜上，并使来自光盘的反射光都变成平行光，所以，例如可以采用同一个光检测器。
此外，由于对于CD来说是有限远系统，要与HD DVD和DVD使用同一个检测器对于通常的光学系统配置是困难的，从而需要另外的CD用的光检测器。因此，例如，设置仅对790nm附近的波长起衍射光栅作用的衍射光栅，对来自CD光盘的反射光，也可以使CD光入射到与HD DVD和DVD相同的光检测器。
再有，并非一定需要准直透镜16，即使对于所谓的有限远系统的光学系统，也能够应用本发明。此外，把激光器配置在比准直透镜16的平行光的焦点位置更远的位置，也可以将向物镜的入射光做成会聚光。
光盘头的结构2在图60的结构图中，表示使用了上述本发明的物镜的光盘头的一个结构例子。用该图60，相当于采用蓝光时，亦即第二实施方式所示的光拾波器光学系统。图60所示的光盘头的结构成为与HD DVD的图59的场合同样的光学系统配置。
在图60中，在记录或读取DVD光盘3的场合，驱动DVD激光器12。从DVD激光器12发出的波长655nm的激光光束被半棱镜15反射而入射到准直透镜16上。通过准直透镜16而成为平行光的激光光束透过半棱镜17，再透过波长选择性滤色片6。该透射光入射到物镜1上而以NA0.60会聚，在DVD光盘3的信息记录面上形成光斑。
此时，作为入射到物镜1的平行光束，虽入射NA0.8以上的光线，但如第二实施方式那样，在物镜1的光源侧的面的外侧区域存在蓝光专用区域。因此，在入射DVD的655nm光时，通过蓝光专用区域的光线成为DVD耀斑，不依赖于在DVD光盘上的成像、光斑形成。因此，与NA0.6大致同等的光斑形成于DVD光盘3上。
然后，被DVD光盘3反射的反射光通过物镜1变成平行光，入射到准直透镜16上。准直透镜16使该平行光变成会聚光，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
在安装蓝光光盘2的场合，驱动蓝光激光器11，从蓝光激光器11发出的波长405nm的激光光束透过半棱镜15。该透过的激光光束入射到准直透镜16上，在通过准直透镜后成为平行光。然后，与上述的DVD一样，在蓝光光盘2的信息记录面上以NA0.65会聚而形成光斑。
然后，会聚的光与上述的DVD一样，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
其次，在安装CD光盘4的场合，驱动CD激光器13，从CD激光器13发出的波长790nm的激光光束透过直线衍射光栅14，被半棱镜17反射并入射到波长选择性滤色片6上。由于波长选择性滤色片6的内侧是全光透射区域62，所以，如图4所示，在外侧为790nm光截止区域61，仅透过通过内侧部分的光。该透射光入射到物镜1上，以NA0.47会聚，在CD光盘4的信息记录面上形成光斑。
被CD光盘4反射的反射光被物镜1会聚成会聚光，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给未图示的信号处理电路，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。CD光盘4的场合的追踪误差信号使来自CD激光器12的激光光束利用衍射光栅18分成0级光和±1级光三束光，利用这些±1级光得到追踪误差信号。
通过这样所得到的追踪误差信号和聚焦误差信号，与DVD光盘3同样，驱动致动器19，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
还有，在以上的说明中，光检测器在图60中虽未图示，但例如，也可以把激光器和光检测器配置在各激光器的同一封装中。或者，也可以配置新的半棱镜等，使来自光盘的反射光入射到配置在与激光器不同的位置的光检测器上。此外，由于蓝光(405nm)和DVD(655nm)是平行光，以所谓的无限远系统对物镜入射光，并将来自光盘的反射光都变成平行光，所以，例如也可以采用同一个光检测器。
此外，由于对于CD来说是有限远系统，要与HD DVD和DVD使用同一个检测器，以通常的光学系统配置是困难的，从而需要另外的CD用的光检测器。因此，例如，仅对790nm附近的波长设置起衍射光栅作用的衍射光栅，对来自CD光盘的反射光，也可以使CD光入射到与HD DVD和DVD相同的光检测器上。
再有，并非一定需要准直透镜16，即使对于所谓的有限远系统的光学系统，也能够应用本发明。此外，把激光器配置在比准直透镜16的平行光的焦点位置更远的位置，也可以将向物镜的入射光做成会聚光。
光盘头的结构3在图61的结构图中，表示使用了上述本发明的物镜的光盘头的一个结构例子。图61相当于第三实施方式所示的光拾波器光学系统。
在图61中，在记录或读取HD DVD光盘2的场合，驱动HD DVD激光器11。从HD DVD激光器11发出的波长408nm的激光光束被半棱镜15反射而入射到准直透镜16上。通过准直透镜16而成为会聚光的激光光束透过半棱镜17，再透过波长选择性滤色片6。该透射光入射到物镜1而以NA0.65会聚，在HD DVD光盘2的信息记录面上形成光斑。
此时，作为入射到物镜1的光线，虽入射NA0.65以上的光线，如第三实施方式那样，在物镜1的光源侧的面的外侧区域存在DVD专用区域。因此，在入射HD DVD的408nm光时，通过DVD专用区域的光线成为耀斑，不依赖于在HD DVD光盘上的成像、光斑形成。因此，与NA0.65大致同等的光斑形成于HD DVD光盘2上。
然后，被HD DVD光盘2反射的反射光通过物镜1变成发散光，入射到准直透镜16上。准直透镜16使该发散光变成会聚光，出射到光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
在安装DVD光盘3的场合，驱动DVD激光器12，从DVD激光器12发出的波长658nm的激光光束透过半棱镜15。该透过的激光光束入射到准直透镜16上，在通过准直透镜后成为平行光。然后，与上述的HD DVD一样，以NA0.65会聚在DVD光盘3的信息记录面上而形成光斑。
然后，被DVD光盘3反射的反射光通过物镜1变成平行光，入射到准直透镜16。准直透镜16使该平行光成为会聚光，出射到光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给信号处理电路(未图示)，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。未图示的系统控制电路以所得到的聚焦误差信号和追踪误差信号为基础，控制致动器驱动电路(未图示)来驱动致动器181、182，从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
其次，在安装CD光盘4的场合，驱动CD激光器13。从CD激光器13发出的波长785nm的激光光束透过直线衍射光栅14，被半棱镜17反射并入射到波长选择性滤色片6上。由于波长选择性滤色片6的内侧是全光透射区域62，所以，如图4所示那样，在外侧为785nm光截止区域61，仅透过通过内侧部分的光。该透射光入射到物镜1上，以NA0.47会聚，在CD光盘4的信息记录面上形成光斑。
被CD光盘4反射的反射光被物镜1会聚成会聚光，到达光检测器(未图示)。光检测器的检测输出信号供给给未图示的信号处理电路，得到信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号。此外，CD光盘4的场合的追踪误差信号使来自CD激光器12的激光光束利用衍射光栅18分成0级光和±1级光三束光，利用这些±1级光得到追踪误差信号。
通过这样所得到的追踪误差信号和聚焦误差信号，与DVD光盘3同样，驱动致动器19从而使物镜1位于适当的聚焦位置和追踪位置。
还有，在以上的说明中，光检测器在图61中虽未图示，但例如，也可以把激光器和光检测器配置在各激光器的同一封装中。或者，也可以配置新的半棱镜等，使来自光盘的反射光入射到配置在与激光器不同的位置的光检测器上。
此外，本发明还可以应用于入射以下光的透镜结构HD DVD的场合入射会聚光、DVD的场合入射会聚光、CD的场合入射发散光。在此，如果预先使HD DVD和DVD的物体距离相同，则可以对HD DVD和DVD使用同一个光检测器。
光盘装置的结构图62是表示使用了本发明的物镜的光盘装置的一个实施方式的结构图，标号20是致动器驱动电路、标号21是信号处理电路、标号22是激光器驱动电路、标号23是系统控制电路标号、24是光盘判断机构，与图59及图60对应的部分的详细情况因相同而加以省略。
首先，利用光盘判断机构24判断所安装的光盘的种类。作为该光盘的判断方法，可以考虑以光学的或机械的方法检测光盘基板的厚度的方法、检测预先记录在光盘或光盘的托盘上的识别标志的方法等。或者，也可以采用假定光盘的厚度、种类来读取光盘的信号，如果没有得到正常的信号的话，则判断为是别的厚度、种类的光盘的方法。光盘判断的结果从光盘判断机构24传送给系统控制电路23。
在判断为DVD光盘时，由系统控制电路23对激光驱动电路22传送开启DVD激光器的信号，利用激光器驱动电路22使DVD激光器11开启。这样，对光盘头而言，与图59所示的实施方式同样，655nm的激光光束到达光检测器。来自该光检测器的检测信号被送至信号处理电路21，产生信息记录读取信号、聚焦误差信号及追踪误差信号，送至系统控制电路23。
由系统控制电路23，基于这些聚焦误差信号和追踪误差信号来控制致动器驱动电路20。致动器驱动电路20基于该控制驱动致动器19，使物镜1向聚焦方向及追踪方向移动。通过这种所谓的伺服电路的动作，正规地进行聚焦控制及追踪控制，上述各电路及致动器181、182工作。这样，物镜1相对于DVD光盘位于正确的位置，结果，可良好地得到信息记录读取信号。
在所安装的光盘判断为CD光盘4时，由系统控制电路23对激光驱动电路22传送开启CD激光器13的信号。这样，从CD激光器13产生波长790nm的激光光束。此后的动作与图59及图60的光盘头的场合相同，各电路和致动器19动作，进行伺服动作，可良好地得到信息记录读取信号。
在所安装的光盘判断为蓝光光盘或HD DVD光盘时，由系统控制电路23对激光驱动电路22传送开启蓝光激光器11的信号。这样，从蓝光激光器11产生波长405nm的激光光束。此后的动作与图59及图60的光盘头的场合相同，该激光光束到达光检测器，与上述DVD光盘3的场合相同，各电路和致动器19动作，进行伺服动作，可良好地得到信息记录读取信号。
图63(a)是工业制造本发明的物镜时的俯视图。图63(b)是该透镜的侧视图，左半部分表示剖面。如图所示，在物镜1的外周形成有凸缘部101。该凸缘部101，在把物镜1安装在光盘装置上、从光学记录媒体读取信息的状态下，凸缘面102设置在光学记录媒体一侧。以下，为了说明起见，以光学记录媒体侧为上侧102，以其相反一侧为下侧103来进行说明。凸缘部101位于物镜1的光学功能部的外周，沿整个周边形成带状。还有，凸缘部101不必在外周连续，也可以是在外周的局部具有缺口部的形状。
如图63(b)所示，从光轴方向看去，凸缘面102形成有比光学功能部的上面更高的部分。因此，在作业时，即使使凸缘面102侧朝下而把物镜1放置在桌子等上时，凸缘面102也不会碰到桌子，光学功能部不会碰到桌子。因此，能够避免光学功能部因碰到桌子等而引起的损伤。此外，还能够避免在把物镜1安装在光盘装置上后，光学记录媒体因直接接触光学功能部而产生损伤。
权利要求
1.一种防反射膜，是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近的2个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于由形成于上述光学零件上的折射率为nH、光学膜厚nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚nLdL的低折射率层两层构成；反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，而在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
2.根据权利要求1所述的防反射膜，其特征在于，还满足以下条件0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns225nm≤nHdH≤275nm100nm≤nLdL≤150nm在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
3.根据权利要求2所述的防反射膜，其特征在于，进一步满足nH-ns≤0.4的条件。
4.根据权利要求2所述的防反射膜，其特征在于，进一步满足1.30≤nL≤1.55的条件。
5.一种防反射膜，是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近及790nm附近的3个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于由形成于上述光学零件上的折射率为nH、光学膜厚nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚nLdL的低折射率层两层构成；反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，而在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
6.根据权利要求5所述的防反射膜，其特征在于，还满足以下条件0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns225nm≤nHdH≤275nm100nm≤nLdL≤150nm在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
7.根据权利要求6所述的防反射膜，其特征在于，进一步满足nH-ns≤0.4的条件。
8.根据权利要求6所述的防反射膜，其特征在于，进一步满足1.30≤nL≤1.55的条件。
9.根据权利要求5所述的防反射膜，其特征在于，上述低折射率层的材质为氧化硅或氟化物。
10.一种光拾波器用光学零件，其特征在于，权利要求5所述的防反射膜形成于其表面。
11.根据权利要求10所述的光拾波器用光学零件，其特征在于，上述光学零件的材质是折射率ns从1.49到1.70，并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料。
12.一种物镜，是对至少3种光记录媒体的每种入射分别在405nm附近、655nm附近及790nm附近的光束，并利用折射作用使该光束会聚到设在该光记录媒体的该透明基板的信息记录面上的具有正焦度的透镜，其特征在于设各波长(405nm附近、655nm附近及790nm附近)的向物镜的入射光束或入射光束的延长线与光轴相交的点P1、P2、P3和物镜的2个透镜面之中离上述光记录媒体远的一侧的透镜面与光轴相交的点Q之间的距离分别为S1，S2，S3，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相反一侧时距离Sn的符号为正，设在上述点Pn的位置相对于上述点Q位于与光信息记录媒体相同一侧时距离Sn的符号为负，在这样定义上述距离Sn的符号的情况下，入射满足下述(1)、(2)式的入射光束(1/S1)＜(1/S3)(1)(1/S2)＜(1/S3)(2)各光束以RMS波面像差0.045λRMS以下会聚在上述信息记录面上。在两个透镜面中的至少一个面上，形成反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，而在上述2个极小值之间的一处具有极大值的防反射膜。
13.根据权利要求12所述的物镜，其特征在于，上述防反射膜进而由形成于上述光学零件上的折射率为nH、光学膜厚nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚nLdL的低折射率层两层构成。
14.根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，上述防反射膜还满足以下条件0.9≤nH/A≤1.10.1≤nH-ns225nm≤nHdH≤275nm100nm≤nLdL≤150nm在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
15.一种防反射膜，是设在用于使用至少405nm附近和655nm附近及790nm附近的3个波长的光拾波器装置的折射率为ns的光学零件的光透过面上的防反射膜，其特征在于由形成于上述光学零件上的折射率为nH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL的低折射率层两层构成，并满足以下条件0.9≤nH/A≤1.1，0.1≤nH-ns在此，A＝(1.21×ns+0.84×nL×nL)/2。
16.一种光拾波器用光学零件，其特征在于，由折射率ns从1.49到1.70，并且热变形温度在300℃或其以下的玻璃为主要成分的材料制成，在其上形成有防反射膜，上述防反射膜由折射率为nH、光学膜厚为nHdH的高折射率层和形成于上述高折射率层上的折射率为nL、光学膜厚为nLdL的低折射率层两层构成，反射率仅在405nm附近和655nm附近2处具有极小值，在上述2个极小值之间的一处具有极大值。
全文摘要
本发明提供光拾波器的光学系统、光盘头、光盘装置、防反射膜及光拾波器用光学零件和防反射膜的制造方法。其目的在于对透明基板的厚度不同的多种光记录媒体能够以高的光利用效率使光束会聚在信息记录面上。所采用的方法是，本发明的光拾波器光学系统用于读取3种光记录媒体的信息。为此，具备波长选择性滤色片(6)。该波长选择性滤色片(6)具有，在分别具有3种波长的光束之中仅截止一种光束的外侧区域和使所有的光束通过的内侧区域。此外，具备使透过了波长选择性滤色片(6)的各光束会聚到各光记录媒体上的物镜(1)。并且，本发明的光盘头及光盘装置具备这种光拾波器光学系统。
文档编号G11B7/1374GK1725039SQ200510085158
公开日2006年1月25日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年7月22日
发明者杉靖幸, 皆川良明, 宫内充佑, 若林康一郎 申请人:日立麦克赛尔株式会社