专利名称：光拾取装置用物镜、光拾取装置及光信息记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对不同种类的光盘能够互换地进行信息的记录及/或再生(记录/再生)的光拾取装置、物镜及光信息记录再生装置。
背景技术：
近年来，在光拾取装置中，作为用于光盘上所记录的信息的再生或向光盘记录信息的光源使用的激光器光源的短波长化正在进展，例如，蓝紫色半导体激光器等，波长390 420nm的激光器光源正在实用化。当使用这些蓝紫色激光器光源时，在使用与DVD(数字通用盘)相同数值孔径(NA)的物镜的情况下，对直径12cm的光盘能够记录15 20GB的信息，在将物镜光学元件的NA提高到O. 85的情况下，对直径12cm的光盘能够记录23 25GB的信息。
作为使用上述那样的ΝΑ0. 85的物镜的光盘的例子，列举BD (蓝光光盘)。由于光盘的斜度(歪斜)而发生的彗差增大，因此，在BD中，与DVD的情况相比，较薄地设计保护基板(相对于DVD的O. 6mm，为O. 1mm)，降低歪斜引起的彗差量。但是，只能说对BD能够适当记录/再生信息，不能说作为光盘播放机/记录器(光信息记录再生装置)产品的价值是充分的。目前，根据销售记录多种多样的信息的DVD的现实，仅对BD进行记录/再生信息是不够的，即使对例如用户所有的DVD也同样能够适当地记录/再生信息，而被认为提高了作为BD用的光盘播放机/记录器的商品价值。由于这种背景，优选BD用的光盘播放机/记录器所搭载的光拾取装置对BD和DVD均具有维持互换性并能够适当记录/再生信息的功能。作为对BD和DVD均维持互换性并能够适当记录/再生信息的方法，考虑根据记录/再生信息的光盘的记录密度而选择性地切换BD用的光学系统和DVD用的光学系统的方法，但由于需要多个光学系统，因此对小型化不利，还增大成本。因此，为了简化光拾取装置的构成，实现低成本化，在具有互换性的光拾取装置中，均优选将BD用的光学系统和DVD用的光学系统共用化，并尽能够能减少构成光拾取装置的光学零件数量。而且，将对向配置光盘的物镜共用化最有利于简化光拾取装置的构成及低成本化。另外，为了对记录/再生波长相互各异的多种光盘得到共用的物镜，优选将具有球差的波长依赖性的衍射结构形成物镜。在此，在专利文献I中，记载有使用中央区域形成相位结构、周边区域形成非球面形状的物镜，对BD和DVD能够互换地进行信息的记录/再生的光拾取装置。现有技术文献专利文献专利文献I :专利第4404092号说明书
发明内容
发明要解决的问题
但是，在对BD及DVD进行信息的记录/再生的光拾取装置中，目前使用的装有记录器等所搭载的称为所谓的半高的比较厚的类型，与此相对，正开发着搭载于笔记本式PC或薄型电视的背面等的称为所谓的细长类型的比较的薄的光拾取装置。在细长类型的光拾取装置中，与现有的半高类型相比，需要缩小物镜的有效孔径及焦距，实现紧凑化。在此，在专利文献I公开的3种实施例中，物镜的有效孔径为(ji3mm，DVD使用时的工作距离确保O. 284mm O. 330mm。Φ 3mm是常用于上述的半高类型的大小的物镜。但是，当为了能在细长类型的光拾取装置中搭载专利文献I的物镜而单一地缩小有效孔径时，与其对应地，DVD使用时的工作距离也变短，当旋转的光盘具有翘曲等时，能够能引起对物镜的干扰。另外，叠加专利文献I公开的相位结构的物镜的光学面形状复杂，特别是在小孔径的物镜中，具有难以制造的问题。但是，在放弃相位结构的叠加、只设为专利文献I公开的单一结构的物镜中，在物镜为塑料透镜的情况下，具有在发生温度变化时，不能良好地校正球差的问题。本发明为了解决上述课题，其目的在于，提供一种光拾取装置用的物镜、光拾取装置及光信息记录再生装置，其在互换使用BD和DVD的两个不同的光盘的情况下，对于小孔 径且特别是对于DVD能够确保充分的工作距离，而且容易制造，在温度变化时也具有稳定的性能，并且不会使波长特性大幅度恶化。解决问题的技术方案第一方面记载的一种物镜是，其在光拾取装置中使用，所述光拾取装置具有射出第一波长λ I (nm) (390 =Al^ 415)的第一光束的第一光源和射出第二波长λ 2 (nm)(630 ^ λ2 ^ 670)的第二光束的第二光源，使用所述第一光束进行具有厚度为tl的保护基板的BD的信息的记录及/或再生，使用所述第二光束进行具有厚度为t2 (tl < t2)的保护基板的DVD的信息的记录及/或再生，所述物镜的特征在于，所述物镜为单片透镜，所述物镜的光学面具有中央区域和所述中央区域周围的周边区域，所述中央区域具有第一光程差赋予结构，所述物镜聚光通过所述中央区域的所述第一光束，以在所述BD的信息记录面上能够记录及/或再生信息，并且聚光通过所述中央区域的所述第二光束，以在所述DVD的信息记录面上能够记录及/或再生信息，所述物镜聚光通过所述周边区域的所述第一光束，以在所述BD的信息记录面上能够记录及/或再生信息，并且不聚光通过所述周边区域的所述第二光束，以在所述DVD的信息记录面上记录及/或再生信息，所述第一光程差赋予结构的特征在于，通过所述第一光程差赋予结构的第一光束的N级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，通过所述第一光程差赋予结构的第二光束的N级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，且满足下面的公式。I. 7 ^ Φ I ^ 2. 9(I)O. 10 ^ WD2 / f ^ O. 42(2)其中，φ I :所述BD使用时的所述物镜的有效孔径(mm)
WD2 :所述DVD使用时的所述物镜的工作距离(mm)f :所述第一光束的所述物镜的焦距(mm)本发明人进行了锐意研究，其结果发现，即使在具有满足(I)式那样的小孔径的有效孔径的情况下，通过使所述第一光程差赋予结构中发生最多的第一光束的衍射光的衍射级数和第二光束的衍射光的衍射级数设为相同级数，能够赋予负的近轴光焦度，进而，实现BD和DVD两者的互换，并且，即使在DVD使用时，也能够延长 工作距离。本发明的物镜的工作距离满足(2)式，适用于所谓的细长类型光拾取装置。或，在本发明中判明，即使不设为将第一光程差赋予结构叠加多个光程差赋予结构的结构，即，即使设为比较单一的光学面形状且容易制造的物镜，通过在所述第一光程差赋予结构中使用发生的同级数的衍射光，能够小于波长变化为长波长时的球差，即使物镜为塑料制，也能够良好地维持在环境温度变化时发生的球差。另外，本发明人发现还具有这样良好地维持温度特性并不会使波长特性大幅度恶化的效果。说明条件公式的上限下限的意义时，如果(I)式的值为上限以下，则成为适用于所谓的细长类型光拾取装置的物镜，另一方面，如果(I)式的值为下限以上，则能够防止第二光盘使用时的工作距离过短。另外，如果(2)式的值为上限以下，则第一光程差赋予结构间距不会变得过小，因此成为易于制造的物镜，还能够防止轴上色差过大。另一方面，如果(2)式的值为下限以上，则能够确保第二光盘使用时的工作距离，因此，能够降低光盘和物镜干扰的风险。第二方面记载的物镜如第一方面记载的发明，其特征在于，所述第一光程差赋予结构不是叠加了多个光程差赋予结构的结构。根据本发明，能够得到易于制造单一形状的物镜。第三方面记载的物镜如第二方面记载的发明，其特征在于，所述第一光程差赋予结构只有闪烁型结构构成。第四方面记载的物镜如第一 第三方面任一项记载的发明，其特征在于，I N I=I。根据本发明，能够降低第一光程差赋予结构的台阶高度，因此，能够得到容易制造的物镜，并且，能够对波长变动时的衍射效率的变动进行抑制而降低变动。第五方面记载的物镜如第四方面记载的发明，其特征在于，N = + I。是由于，通过所述第一光程差赋予结构的第一光束的I级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大、通过所述第一光程差赋予结构的第二光束的I级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大时，得到最高的衍射效率。根据本发明人的研究结果，在通过第一光程差赋予结构的第一光束的I级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大、通过第一光程差赋予结构的第二光束的I级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大时，第一光束的I级衍射光的衍射效率为89. 54%，第二光束的I级衍射光的衍射效率为78. 17%。与此相对，在通过第一光程差赋予结构的第一光束的2级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大、通过第一光程差赋予结构的第二光束的2级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大的第一光程差赋予结构中进行设计变更时，第一光束的2级衍射光的衍射效率为76. 17%，第二光束的2级衍射光的衍射效率为47. 21%。能够知，衍射效率随着衍射级数的变高而降低。第六方面记载的物镜如第一 第五方面任一项记载的发明，其特征在于，满足下面的公式。
O. 9 · λ I / (η — I)刍 d 刍 2· 2 · λ I / (η — I)(3)其中，d :所述第一光程差赋予结构的光轴方向的台阶差量(nm)η :所述第一波长λ I的所述物镜的折射率根据本发明，能够降低第一光程差赋予结构的台阶高度，因此，能够得到容易制造的物镜，并且，能够对波长变动时的衍射效率进行抑制而降低变动。第七方面记载的物镜如第一 第六方面任一项记载的发明，其特征在于，所述第一光程差赋予结构的、至少与光轴最近的台阶朝向与光轴相反的方向。根据本发明，能够将能够近轴光焦度的值设为负，因此，实现BD和DVD两者的互换，且即使在DVD使用时，也能够延长工作距离。 第八方面记载的物镜如第一 第七方面任一项记载的发明，其特征在于，所述第一光程差赋予结构的所述第二波长λ2的近轴光焦度的值为负。第九方面记载的物镜如第八方面记载的发明，其特征在于，满足下面的公式。— O. 44 刍 PO * f 刍一O. 06 (4)其中，PO :所述第一光程差赋予结构的所述第二波长λ 2的近轴光焦度如果(4)式的值为上限以下，则第一光程差赋予结构的间距不会过小，因此，成为易于制造的物镜，还能够防止轴上色差过大。另一方面，如果(4)式的值为下限以上，则能够确保第二光盘使用时的工作距离，因此，能够降低光盘与物镜进行干扰的可能性。第十方面记载的物镜如第一 第九方面任一项记载的发明，其特征在于，满足下面的公式。075 ^ dx / f ^ 170 (5)其中，dx :所述物镜的轴上厚度如果(5)式的值为上限以下，则能够抑制球差相对于环境温度变化的恶化，或，光程差赋予结构的间距不会过小，成为易于制造的物镜，还能够确保第二光盘使用时的工作距离。另一方面，如果(5)式的值为下限以上，则即使在BD那样的短波长、高NA的光盘使用时，由于制造误差产生的相对于物镜的光源侧光学面和光盘侧光学面的光轴偏心的光学特性的恶化不会过大，另外，还能够防止像散变大，另外，物镜的光学面的边缘厚度不会过薄，因此，在射出成形等中能够顺畅地进行原料的流动，成形变得容易。第十一方面记载的物镜如第一 第十方面任一项记载的发明，其特征在于，所述周边区域具有第二光程差赋予结构，所述第二光程差赋予结构将通过所述第二光程差赋予结构的第一光束的5级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，将通过所述第二光程差赋予结构的第二光束的3级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大。本发明人发现，在使用本发明的所述第一光程差赋予结构的情况下，通过在所述第二光程差赋予结构中发生第一光束的5级衍射光和第二光束的3级衍射光，能够使DVD的光斑状态良好，并赋予孔径光阑的效果。第十二方面记载的物镜如第一 第十一方面任一项记载的发明，其特征在于，通过所述中央区域的所述第二光束的聚光位置与通过所述周边区域的所述第二光束的聚光位置的光轴方向的距离Λ为O. 005mm以上。如果以图I的纵球差图为例，当以通过中央区域的第二光束BMl的聚光位置为基点，到通过周边区域的第二光束BM2的最近的聚光位置的光轴方向的距离设为Λ时，如果Λ为O. 005mm以上，则两者不会覆盖，能够有效具有孔径限制的功能。第十三方面记载的物镜如第一 第十二方面任一项记载的发明，其特征在于，所述第二光程差赋予结构只由闪烁型结构构成。由此，能够较高地维持基准波长的衍射效率。第十四方面记载一种光拾取装置，其特征在于，具有第一 第十三方面任一项记载的物镜。第十五方面记载的光拾取装置为第十四方面记载的发明，其特征在于，为细长类型。第十六方面记载的光信息记录再生装置，其特征在于，具有第十四方面或第十五 方面记载的光拾取装置。本发明的光拾取装置具有第一光源和第二光源。本发明的光拾取装置还具有用于使第一光束聚光于BD的信息记录面上、使第二光束聚光于DVD的信息记录面上的聚光光学系统。本发明的光拾取装置还具有接受来自BD或DVD的信息记录面的反射光束的受光元件。在本说明书中，BD是利用波长为390 415nm左右的光束、ΝΑ0. 8 O. 9左右的物镜进行信息的记录/再生，保护基板的厚度(tl)为O. 05 O. 125mm左右的BD系列光盘的总称，其包含只具有单一的信息记录层的BD，或具有两层以上的信息记录层的BD等。另夕卜，在本说明书中，DVD是利用波长为630 670nm左右的光束、NA为O. 60 O. 67左右的物镜进行信息的记录/再生，保护基板的厚度为O. 5 O. 7mm左右的DVD系列光盘的总称，包含DVD — ROM、DVD — Video、DVD — Audio、DVD — RAM、DVD — R、DVD — RW、DVD + R、DVD + Rff等。另外，关于记录密度，BD的记录密度最高，然后依次低的是DVD。在本说明书中，第一光源，第二光源优选为激光器光源。作为激光器光源，优选能够使用半导体激光器、硅激光器等。从第一光源射出的第一光束的第一波长λ I、从第二光源射出的第二光束的第二波长λ2 ( λ2 > λ 1)，λ I为390nm以上，415nm以下，λ2为630nm以上，670nm以下。另外，也能够将第一光源、第二光源中至少两个光源进行单元化。单元化是指例如第一光源和第二光源固定收纳于I个封装件中。另外，也能够除了光源，还可以将后述的受光元件容纳在I个封装件中。作为受光元件，优选使用光电二极管等光检测器。在光盘的信息记录面上反射的光向受光元件入射，使用该输出信号，得到记录于各光盘上的信息的读取信号。另外，检测受光元件上的点的形状变化、位置变化引起的光量变化，进行对焦检测及轨迹检测，基于该检测，进行对焦、跟踪，因此，能够使物镜移动。受光元件也能够由多个光检测器构成。受光元件也能够具有主光检测器和副光检测器。例如，也能够设为在接受信息的记录再生所使用的主光的光检测器两侧设有两个副光检测器，利用该两个副光检测器接受跟踪调节用子光那样的受光元件。另外，受光元件也能够具有与各光源对应的多个受光元件。聚光光学系统具有物镜。除了物镜之外，聚光光学系统优选还具有准直仪等耦合透镜。耦合透镜是指配置于物镜与光源之间，改变光束发散角的单透镜或透镜组。准直仪是耦合透镜的一种，是将入射于准直仪的光调整为平行光而射出的透镜。在本说明书中，物镜是指配置于光拾取装置中与光盘对向的位置，具有将从光源射出的光束聚光于光盘的信息记录面上的功能的光学系统。物镜优选是由单片透镜的凸透镜构成的物镜。另外，物镜也能够是玻璃透镜，也能够是塑料透镜，或，也能够是利用光固化树脂、UV固化树脂或热固化树脂等在玻璃透镜上设置光程差赋予结构的混合透镜。在物镜具有多个透镜的情况下，也能够混合使用玻璃透镜和塑料透镜。另外，优选物镜的折射面为非球面。另外，优选物镜的设置光程差赋予结构的基面为非球面。另外，在将物镜设为玻璃透镜的情况下，优选使用玻璃化转变点Tg为500°C以下的玻璃材料，更优选使用400°C以下的玻璃材料。通过使用玻璃化转变点Tg为500°C以下的玻璃材料，能够以比较低的温度成形，因此，能够延长金属模具的寿命。作为这种玻璃化转变点Tg低的玻璃材料，具有例如(株)住田光学玻璃制的K - PG325及K 一 PG375 (都是产品名称)。
但是，玻璃透镜的比重通常比树脂透镜的比重大，因此，当将物镜设为玻璃透镜时，重量变大，对驱动物镜的促动器带来负担。因此，在将物镜设为玻璃透镜的情况下，优选使用比重较小的玻璃材料。具体地讲，优选比重为4. O以下，更优选比重为3. O以下。另外，在成形制作玻璃透镜时成为重要的物理属性之一的是线性膨胀系数a。即使假设选择Tg为400°C以下的材料，与塑料材料比较，与室温的温度差依然大。在使用线性膨胀系数a大的玻璃材进行透镜成形的情况下，在降温时易于发生破裂。玻璃材的线性膨胀系数a优选为200 (IOE - 7 / K)以下，更优选为120以下。作为塑料，适用于环烯烃树脂，具体地讲，列举日本Zeon社制的Z EONE X，或三井化学社制的APEL、TOPAS ADVANCED POLYMERS社制的TOPAS、JSR社制ARTON等作为优选的例。另外，构成物镜的材料的阿贝数优选为50以上。对物镜进行如下记载。物镜的至少一个光学面具有中央区域和中央区域周围的周边区域。中央区域优选为包含物镜的光轴的区域，但也能够将包含光轴的微小的区域设为未使用区域或特殊用途的区域，并将其周围设为中心区域(称为中央区域)。中央区域及周边区域优选设于同一光学面上。如图2所示，中央区域CN、周边区域OT优选在同一光学面上设置成以光轴为中心的同心圆状。中央区域、周边区域优选分别邻接，但也能够在其之间稍微具有间隙。在中央区域设有第一光程差赋予结构。优选在周边区域设有第二光程差赋予结构。物镜的中央区域能够说是BD及DVD的记录/再生所使用的共用区域。S卩，物镜聚光通过中央区域的第一光束，以在BD的信息记录面上能够记录/再生信息，并且聚光通过中央区域的第二光束，以在DVD的信息记录面上能够记录及/或再生信息。另外，设于中央区域的第一光程差赋予结构优选对通过第一光程差赋予结构的第一光束及第二光束，校正由于BD的保护基板的厚度tl和DVD的保护基板的厚度t2的不同而产生的球差/由于第一光束和第二光束的波长的不同而产生的球差。物镜的周边区域用于BD的记录/再生，能够说是未用于DVD的记录/再生的BD专用区域。即，物镜聚光通过周边区域的第一光束，以在BD的信息记录面上能够记录/再生信息。另一方面，物镜不聚光通过周边区域的第二光束，以在DVD的信息记录面上能够记录记录/再生信息。物镜的通过周边区域的第二光束优选在DVD的信息记录面上形成光斑。优选在通过物镜的第二光束在D VD的信息记录面上形成的斑点中，按照从光轴侧(或斑点中心部)向外侧的顺序，具有光量密度高的斑点中心部、光量密度比斑点中心部低的斑点中间部、光量密度比斑点中间部高而比斑点中心部低的斑点周边部。斑点中心部用于光盘的信息的记录/再生，斑点中间部及斑点周边部不用于光盘的信息的记录/再生。在上述中，将该斑点周边部说成光斑。其中，在斑点中心部周围具有不存在斑点中间部的斑点周边部的类型，即，光在聚光斑点的周围较暗地形成大的斑点的情况下，也能够将其斑点周边部称为光斑。即，也能够说通过物镜周边区域的第二光束优选在DVD的信息记录面上形成斑点周边部。第一光程差赋予结构优选设于物镜中央区域的面积的70%以上的区域，更优选90%以上。更优选第一光程差赋予结构设于中央区域的整个面。第二光程差赋予结构优选设于物镜周边区域的面积的70%以上的区域，更优选90%以上。更优选第二光程差赋予结构设于周边区域的整个面。另外，本说明书中所说的光程差赋予结构是对于入射光束附加光程差的结构的总 称。在光程差赋予结构中也包含赋予相位差的相位差赋予结构。另外，在相位差赋予结构中包含衍射结构。本发明的光程差赋予结构优选为衍射结构。光程差赋予结构具有台阶，优选具有多个台阶。通过台阶，对入射光束附加光程差及/或相位差。根据光程差赋予结构附加的光程差能够是入射光束的波长的整数倍，也能够是入射光束的波长的非整数倍。台阶能够用周期性的间隔沿光轴垂直方向配置，也能够用非周期性的间隔沿光轴垂直方向配置。另外，在设有光程差赋予结构的物镜为单片透镜非球面透镜的情况下，根据来自光轴的高度不同，朝向光束的物镜的入射角各异，因此，光程差赋予结构的台阶差量在各环带均稍有不同。例如，在物镜为单片透镜非球面的凸透镜的情况下，即使是赋予相同光程差的光程差赋予结构，通常距光轴越远，台阶差量越大。另外，本说明书中所说的衍射结构是具有台阶，并具有通过衍射使光束会聚或发散的作用的结构的总称。例如，单位形状通过以光轴为中心排列多个而构成，向每个单位形状入射光束，透射的光的波面在相邻的每个环带引起偏差，其结果，由于形成新的波面，而包含使光会聚或发散那样的结构。衍射结构优选具有多个台阶，台阶也能够用周期性的间隔沿光轴垂直方向配置，也能够用非周期性的间隔沿光轴垂直方向配置。另外，在光源侧透镜面设有衍射结构的单片透镜非球面透镜的情况下，根据来自光轴的高度不同，来自衍射结构的射出角到入射透镜的光路长度各异，因此，衍射结构的台阶差量在各环带均稍有不同。例如，在物镜为单片透镜非球面的凸透镜的情况下，即使是发生相同衍射级数的衍射光的衍射结构，通常也成为距光轴越远台阶差量越大的倾向。但是，光程差赋予结构优选具有以光轴为中心的同心圆状的多个环带。另外，光程差赋予结构通常能够得到各种各样的截面形状(包含光轴的面中的截面形状)，包含光轴的截面形状大致区分为闪烁型结构和梯型结构。如图3 (a)、(b)所示，闪烁型结构是，将包含具有光程差赋予结构的光学元件的光轴的截面形状称为锯齿状的形状。另外，在图3的例子中，上方为光源侧，下方为光盘侧，在作为母非球面的平面上形成有光程差赋予结构。在闪烁型结构中，将I个闪烁单位的光轴垂直方向的长度称为间距P。(参照图3 (a)、(b))另外，将与闪烁光轴平行方向的台阶的长度称为台阶差量d。(参照图3 Ca 另外，如图3 (C)、(d)所示，梯型结构是，将包含具有光程差赋予结构的光学元件的光轴的截面形状称为具有多个小梯状的形状(称为梯单位)。另外，本说明书中，“V级”是指梯型结构的I个梯单位中与光轴垂直方向对应的(朝向的)环带状的面(下面，有时也称为台阶面)，根据台阶进行区分，对每V个环带面进行分割，特别是3级以上的梯型结构具有小的台阶和大的台阶。例如，将图3 (C)所示的光程差赋予结构称为5级梯型结构，将图3 (d)所示的光程差赋予结构称为2级梯型结构(也称为二进制结构)。下面对2级梯型结构进行说明。包含以光轴为中心的同心圆状的多个环带、且包含物镜光轴的多个环带的截面形状由于在光轴平行延伸的多个台阶面Pa、Pb、连结邻接的台阶面Pa、Pb的光源侧端彼此的光源侧台阶面Pc和连结邻接的台阶面Pa、Pb的光盘侧端彼此的光盘侧台阶面Pd形成，光源侧台阶面Pc和光盘侧台阶面Pd沿与光轴交叉的方向交互配置。
另外，梯型结构中，将I个梯单位的光轴垂直方向的长度称为间距P。(参照图3(c )、( d ))另外，将与梯光轴平行方向的台阶的长度称为台阶差量BI、B2。在3级以上的梯型结构的情况下，存在大台阶差量BI和小台阶差量B2。(参照图3 Ce 另外，光程差赋予结构优选是周期性地反复某个单位形状的结构。在此所说的“周期性地反复单位形状”当然包含在同一周期中反复同一形状的形状。另外，成为周期的I个单位的单位形状具有规则性，周期逐渐变长或逐渐变短的形状也包含于“周期性地反复单位形状。”在光程差赋予结构具有闪烁型结构的情况下，成为反复单位形状的锯齿状形状的形状。如图3 (a)所示,也能够反复同一锯齿状的形状,如图3 (b)所示,也能够是随着向远离光轴的方向进展，锯齿状形状的间距逐渐变长的形状或间距变短的形状。另外，也能够在某个区域设为闪烁型结构的台阶朝向与光轴(中心)侧相反的形状，在其它区域设为闪烁型结构的台阶朝向光轴(中心)侧的形状，在其之间，也能够设为设有为了切换闪烁型结构的台阶的朝向所需要的过渡区域的形状。另外，在这样设为中途切换闪烁型结构的台阶的朝向的结构的情况下，能够扩展环带间距，能够抑制光程差赋予结构的制造误差引起的透射率降低。在光程差赋予结构具有梯型结构的情况下，图3 (C)所示那样的5级的梯单位能够具有反复那样的形状等。另外，也能够是随着向远离光轴的方向进展，梯单位的间距逐渐变长的形状或梯单位的间距逐渐变短的形状。另外，第一光程差赋予结构及第二光程差赋予结构也能够分别设于物镜不同的光学面上，但优选设于同一光学面上。通过设于同一光学面上，能够减少制造时的偏芯误差，故优选。另外，第一光程差赋予结构及第二光程差赋予结构优选设于比物镜的光盘侧的面更靠近物镜的光源侧的面上。换句话说，第一光程差赋予结构及第二光程差赋予结构优选设于物镜的曲率半径的绝对值较小一方的光学面上。第一光程差赋予结构优选为闪烁型结构。第一光程差赋予结构还优选只由一种闪烁型结构构成，不叠加其它结构。第一光程差赋予结构还优选使通过第一光程差赋予结构的第一光束的N级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过第一光程差赋予结构的第二光束的N级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大。即，通过第一光程差赋予结构的第一光束中发生最多的衍射光的级数和通过第一光程差赋予结构的第二光束中发生最多的衍射光的级数相等。从衍射效率的高度、容易制造度、波长变动时的衍射效率变动的微小等观点来看，N的绝对值优选为I。另外，N更优选为+ I。在I N I = I的情况下，第一光程差赋予结构的台阶差量优选满足下面的条件公式。O. 9 · λ I / (η — I)刍 d 刍 2. 2 · λ I / (η — I)(3)其中，d是第一光程差赋予结构的光轴方向的台阶差量(nm), η表不第一波长λ I的物镜的折射率。另外，在设有光程差赋予结构的物镜为单片透镜非球面的凸透镜的情况 下，根据与光轴形成的高度不同，朝向光束物镜的入射角各异，因此，即使是赋予相同光程差的光程差赋予结构，也具有通常距光轴越远台阶差量越大的倾向。在条件公式(3)中将上限乘以2. 2是因为加上了该台阶差量的增加。第一光程差赋予结构的所有的台阶中优选满足条件公式(3)。另外，第一光程差赋予结构的闪烁化波长λ B(理论上，该第一光程差赋予结构中，衍射效率成为100%的波长)优选是比λ I大、比λ 2小的波长。更优选为470nm以上，550nm以下。进一步优选为480nm以上,530nm以下。第二光程差赋予结构优选为闪烁型结构。第二光程差赋予结构还优选只由一种闪烁型结构构成，不叠加其它结构。第二光程差赋予结构还优选使通过第二光程差赋予结构的第一光束的5级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过第二光程差赋予结构的第二光束的3级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大。特别是在第一光程差赋予结构的I N I为I的情况下，如果采用这种第二光程差赋予结构，在DVD使用时能够出现适当的光斑，故优选。另外，为了在DVD使用时出现良好的光斑，优选通过中央区域的第二光束的聚光位置和通过周边区域的第二光束的聚光位置的光轴方向的距离Λ为O. 005mm以上。另外,第一光程差赋予结构优选在第二波长λ 2中具有负的近轴光焦度。特别优选满足下面的公式。— O. 44 刍 P0 * f 刍一O. 06(4)其中，P0 :所述第一光程差赋予结构的光焦度f :物镜的焦距另外，更优选满足下面的公式。— O. 44 刍 P0 * f 刍一O. 14 (4，)为了延长基板厚度较厚的DVD使用时的工作距离，优选第一光程差赋予结构相对于第二光束具有负的近轴光焦度(在本说明书中，也称为具有光焦度)。在此，“具有近轴光焦度”是指利用后述的数2公式表示第一光程差赋予结构的光程差函数的情况下，Qh2不为O。衍射结构的近轴光焦度P通常由下面的公式表示。“具有负的近轴光焦度”是指该值为负的值。其中，C1是光程差函数系数，m是衍射级数，λ 2是光拾取装置中使用的第二光源的波长，λ Β是第一光程差赋予结构的闪烁化波长(在该衍射结构中，衍射效率成为100%的波长)。P =- 2XmX ( λ 2 / λΒ) XC1 (8)
在第一光程差赋予结构相对于第二光束具有负的近轴光焦度的情况下，优选第一光程差赋予结构的、至少距光轴最近的台阶朝向与光轴相反的方向。“台阶朝向与光轴相反的方向”是说图23 (b)那样的状态。另外，图23 (a)表示台阶朝向光轴方向的状态。优选至少在从光轴到中央区域和周边区域的边界的光轴正交方向的一半的位置与光轴之间存在的台阶朝向与光轴相反的方向。例如，在光轴附近，第一光程差赋予结构的台阶朝向与光轴相反的方向，但也能够设为在中途切换，且在周边区域附近，第一光程差赋予结构的台阶朝向光轴一方那样的形状。其中，优选设于中央区域的第一光程差赋予结构所有的台阶朝向与光轴相反的方向。将为了对第一光盘再生/记录信息所需要的物镜的像方数值孔径设为NA1，将为了对第二光盘再生/记录信息所需要的物镜的像方数值孔径设为NA2 (NA1>NA2)。NAl优选为O. 75以上，O. 9以下，更优选为O. 8以上，O. 9以下。NAl特别优选能为O. 85。NA2优选为O. 55以上，O. 7以下。NA2特别优选为O. 60或O. 65。在使用第二光束时，优选物镜的中央区域和周边区域的边界形成于与O. 9 ·ΝΑ2以 上，I. 2 ·ΝΑ2以下(更优选为O. 95 ·ΝΑ2以上，I. 15 ·ΝΑ2以下)的范围相当的部分。更优选物镜的中央区域和周边区域的边界形成于与M2相当的部分。另外，物镜优选满足下面的条件公式(4 )。O. 75 ^ dx / f ^ I. 70 (5)其中，dx表示物镜的光轴上的厚度(mm)，f表示第一光束的物镜的焦距(mm)。如果(5)式的值为上限以下，则能够抑制球差相对于环境温度变化的恶化，或，光程差赋予结构的间距不会过小，成为易于制造的物镜，还能够确保第二光盘的工作距离。另一方面，如果(5)式的值为下限以上，则由于制造误差产生的相对于物镜的光源侧光学面和光盘侧光学面的光轴偏心的光学特性的恶化不会过大，另外，物镜的光学面的边缘厚度不会过薄，因此，在射出成形等中能够顺畅地进行原料的流动，成形变得容易。另外，更优选满足下面的公式。O. 90 ^ dx / f ^ I. 41 (5，)另外，在使BD那样的短波长与高NA的光盘对应的情况下，在物镜中产生易于发生像散，还易于发生偏心彗差的课题，但通过满足条件公式(5)，能够抑制像散及偏心彗差的发生。另外，通过满足条件公式(5)，成为物镜的轴上厚度较厚的厚壁物镜，因此，不管DVD的记录/再生时的工作距离常常变短，通过在物镜上设置本发明的第一光程差赋予结构，均能够充分确保DVD的记录/再生的工作距离，因此，本发明的效果变得更加显著。本发明的物镜满足下面的条件公式(I)及(2 )。I. 7 ^ Φ I ^ 2. 9 (I)O. 10 ^ WD2 / f ^ O. 42 (2)其中，Φ I表示BD使用时物镜的有效孔径(mm)，WD2表示DVD使用时物镜的工作距离(mm)，f表示第一光束的物镜的焦距(mm)。另外，更优选满足下面的公式。1.7 刍 Φ I ^ 2. 4 (I，)O. 10 ^ WD2 / f ^ O. 32 (2，)特别是在第一光束及第二光束都作为大致平行光(物镜的成像倍率为-O. 01 O. Ol左右)或平行光入射到物镜的情况下，优选满足上述条件公式(2’)。更优选满足下面的公式。O. 18 ^ WD2 / f ^ O. 24 (2，)第一光束及第二光束也能够作为平行光入射到物镜，也能够作为发散光或会聚光入射到物镜。为了在跟踪时也防止发生彗差，优选将第一光束及第二光束全部作为平行光或大致平行光入射到物镜。通过使用本发明的第一光程差赋予结构，能够使第一光束及第二光束全部作为平行光或大致平行光入射到物镜，因此，本发明的效果变得更加显著。在第一光束成为平行光或大致平行光的情况下，第一光束入射到物镜时的物镜的成像倍率ml优选满足下述的公式(9)。- O. 01 < ml < O. 01 (9)另外，在使第二光束作为平行光或大致平行光入射到物镜的情况下，第二光束向 物镜入射时的物镜的成像倍率m2优选满足下述的公式(10)。- O. 01 < m2 < O. 01 (10)另一方面，在使第二光束作为发散光入射到物镜的情况下，第二光束向物镜入射时的物镜的成像倍率m2优选满足下述的公式(10)，。- O. 025 < m2 O. 01 (10);使用第二光盘时的物镜光学兀件的WD优选为O. 2mm以上,0. 55mm以下。另外，使用第一光盘时的物镜光学兀件的WD优选为O. 25mm以上，I. Omm以下。本发明的光信息记录再生装置具有含有上述光拾取装置的光盘驱动装置。光拾取装置优选为细长类型。细长类型是指，高度H = 8mm以下的光拾取装置(图4中虚线示意性地表示的外形)。另外，电视主要目的是观赏影像，因此，预测很多情况下记录有影像的BD及DVD的使用频率较高，另一方面，认为很多情况下只记录声音的CD的使用频率不高。因此，在内置于电视的光盘驱动所包含的光拾取装置中，除了 CD之外，能够将用途限定为BD和DVD的两者互换。通过不需要考虑基板的厚度最厚的CD的互换，能够减少工作距离的问题，并使用更小直径的物镜，因此，特别适用于内置于液晶电视、等离子电视、FED (场发射显示器)电视、LED电视或有机EL电视等那样的薄型电视的光盘驱动用的薄型光拾取装置。在此，如果对装配于光信息记录再生装置的光盘驱动装置进行说明，则光盘驱动装置中具有，从收纳有光拾取装置等的光信息记录再生装置主体，只将在搭载了光盘的状态下能够保持的托盘取出到外部的方式和与收纳有光拾取装置等的光盘驱动装置主体一起取出到外部的方式。通常，在使用上述的各方式的光信息记录再生装置中装配有下面的构成部件，但不限于此。收纳于壳体等的光拾取装置、使光拾取装置与壳体一起，向光盘的内周或外周移动的搜索电机等光拾取装置的驱动源、具有将光拾取装置的壳体向光盘的内周或外周导向的导轨等的光拾取装置的移送单元及进行光盘的旋转驱动的主轴电机等。在前者的方式中，除了这些各构成构件外，还设置了在搭载有光盘的状态下能够保持的托盘及用于使托盘滑动的装填机构等，在后者的方式中，没有托盘及装填机构，优选在相当于能拉出到外部的底架的抽屉中设有各构成构件。发明的效果
根据本发明，能够提供在互换使用3个不同的光盘的情况下，能够抑制错误信号等发生的光拾取装置用的物镜以及光拾取装置及光信息记录再生装置。
图I是表示纵球差图的一个例子的图；图2是从光轴方向观察本实施方式的单片透镜的物镜OL的图；图3是用于说明光程差赋予结构的例子的轴线方向剖面图，(a)、(b)表示闪烁型结构，(C)、Cd)表示梯型结构；图4是概略性地表示能够对不同的光盘的BD、DVD和⑶适当进行信息的记录及/或再生的本实施方式的光拾取装置PUl的构成的图；图5是实施例I的BD使用时的纵球差图； 图6是实施例I的DVD使用时的纵球差图；图7是实施例2的BD使用时的纵球差图；图8是实施例2的DVD使用时的纵球差图；图9是实施例3的BD使用时的纵球差图；图10是实施例3的DVD使用时的纵球差图；图11是实施例4的BD使用时的纵球差图；图12是实施例4的DVD使用时的纵球差图；图13是实施例5的BD使用时的纵球差图；图14是实施例5的DVD使用时的纵球差图；图15是实施例6的BD使用时的纵球差图；图16是实施例6的DVD使用时的纵球差图；图17是实施例7的BD使用时的纵球差图；图18是实施例7的DVD使用时的纵球差图；图19是实施例8的BD使用时的纵球差图；图20是实施例8的DVD使用时的纵球差图；图21是实施例9的BD使用时的纵球差图；图22是实施例10的BD使用时的纵球差图；图23是用于说明光程差赋予结构的方向的图，表示台阶朝向光轴方向的状态(a)及朝向相反方向的状态(b)。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图4是概略性地表示能够对不同的光盘即BD和DVD适当进行信息的记录及/或再生的本实施方式的光拾取装置PUl的构成的图。该光拾取装置PUl为细长类型，能够搭载于光信息记录再生装置上。在此，将第一光盘设为BD,将第二光盘设为DVD,将第三光盘设为CD。另外,本发明不限于本实施方式。光拾取装置PUl具有在对物镜0L、λ /4波长板QWP、正像镜Μ、准直透镜C0L、偏振光分束器BS、二向色棱镜DP、BD进行信息的记录/再生的情况下发光并射出波长入I=405nm的激光光束(第一光束)的第一半导体激光器LDl (第一光源);在对DVD进行信息的记录/再生的情况下发光并射出波长λ 2 = 660nm的激光光束(第二光束)的第二半导体激光器LD2 (第二光源)；传感器透镜SEN ;作为光检测器的受光元件H)等。形成于单片透镜的物镜OL的中央区域的第一光程差赋予结构不是叠加结构，使通过第一光程差赋予结构的第一光束的I级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过第一光程差赋予结构的第二光束的I级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大。或，形成于物镜OL周边区域的第二光程差赋予结构使通过第二光程差赋予结构的第一光束的5级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过第二光程差赋予结构的第二光束的3级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，但不限于该衍射级数的组合。另外，满足下面的公式。
·
I. 7 ^ Φ I ^ 2. 9 (I)010 ^ WD2 / f ^ 040 (2)其中，Φ I :BD使用时的有效孔径(mm)WD2 DVD使用时的工作距离(mm)f :第一光束的物镜OL的焦距(mm)如实线所示，从蓝紫色半导体激光器LDl射出的第一光束(λ I = 405nm)的发散光束通过二向色棱镜DP，通过偏振光分束器BS之后，通过准直透镜COL而成为平行光，并被正像镜M反射,利用λ / 4波长板QWP由直线偏振光变换成圆偏振光,利用未图不的光阑限制其的光束直径，并入射到物镜0L。在此，利用物镜OL的中央区域、中间区域和周边区域聚光的光束经由厚度O. Imm的保护基板PL1，成为形成于BD的信息记录面RLl上的斑点。在信息记录面RLl上利用信息凹坑调制了的反射光束再次透射了物镜0L、未图示的光阑ST后，利用λ /4波长板QWP从圆偏振光变换为线偏振光，并被正像镜M反射，利用准直透镜COL形成收敛光束，并被偏振光分束器BS反射，经由传感器透镜SEN，会聚在受光元件ro的受光面上。而且，使用受光元件ro的输出信号，通过利用双轴促动器ACI使物镜OL聚焦、跟踪，能够读取记录于BD的信息。在此，在第一光束中产生波长变动的情况下，或进行具有多个信息记录层的BD的记录/再生的情况下，通过使作为倍率变更单元的准直透镜COL向光轴方向变化，并变更入射到物镜光学元件OL的光束的发散角或会聚角，能够校正由于波长变动或不同的信息记录层而发生的球差。如虚线所示，从半导体激光器LD2射出的第二光束(λ 2 = 660nm)的发散光束被二向色棱镜DP反射，通过偏振光分束器BS、准直透镜C0L，被正像镜M反射，利用λ / 4波长板QWP从直线偏振光变换成圆偏振光，并入射到物镜0L。在此，利用物镜OL的中央区域和中间区域聚光的(利用周边区域的光束进行光斑化，形成斑点周边部)光束经由厚度为O. 6mm的保护基板PL2，成为形成于DVD的信息记录面RL2上的斑点，形成斑点中心部。在信息记录面RL2上利用信息凹坑调制的反射光束再次透射物镜OL后，利用λ / 4波长板QWP从圆偏振光变换成直线偏振光，被正像镜M反射，利用准直透镜COL形成收敛光束，被偏振光分束器BS反射,经由传感器透镜SEN,会聚在受光兀件F1D的受光面上。而且，使用受光元件H)的输出信号，能够读取记录于DVD的信息。(实施例)下面，对能够用于上述的实施方式的实施例进行说明。另外，在表(包含透镜数据)等中，有时使用E (例如，2. 5XE — 3)表示10的乘方数(例如，2. 5X10 —3)。另外，物镜的光学面形成为被分别将表中表示的系数代入数I公式的数学式规定的、绕光轴轴对称的非球面。[数I]
权利要求
1. 一种物镜，其在光拾取装置中使用，该光拾取装置具有射出第一波长λ I (nm)(390 ^ λ I ^ 415)的第一光束的第一光源和射出第二波长λ 2 (nm) (630 ^ λ2 ^ 670)的第二光束的第二光源，使用所述第一光束，进行具有厚度为tl的保护基板的BD的信息的记录及/或再生，使用所述第二光束进行具有厚度为t2 (tl < t2)的保护基板的DVD的信息的记录及/或再生，所述物镜的特征在于， 所述物镜为单片透镜， 所述物镜的光学面具有中央区域和所述中央区域周围的周边区域， 所述中央区域具有第一光程差赋予结构， 所述物镜聚光通过所述中央区域的所述第一光束，以在所述BD的信息记录面上能够记录及/或再生信息，并且聚光通过所述中央区域的所述第二光束，以在所述DVD的信息记录面上能够记录及/或再生信息， 所述物镜聚光通过所述周边区域的所述第一光束以在所述BD的信息记录面上能够记录及/或再生信息，并且不聚光通过所述周边区域的所述第二光束，以在所述DVD的信息记录面上记录及/或再生信息， 所述第一光程差赋予结构使通过所述第一光程差赋予结构的第一光束的N级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过所述第一光程差赋予结构的第二光束的N级衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，且满足下面的公式 . 1.7 刍 Φ I 刍 2. 9(I) . O. 10 ^ WD2 / f ^ O. 42 (2) 其中， Φ I :所述BD使用时的所述物镜的有效孔径(mm) WD2 :所述DVD使用时的所述物镜的工作距离(mm) f :所述第一光束的所述物镜的焦距(mm)。
2.如权利要求I所述的物镜，其特征在于，所述第一光程差赋予结构不是叠加了多个光程差赋予结构的结构。
3.如权利要求2所述的物镜，其特征在于，所述第一光程差赋予结构只由闪烁型结构构成。
4.如权利要求I 3中任一项所述的物镜，其特征在于，IN I = I。
5.如权利要求4所述的物镜，其特征在于，N=+I。
6.如权利要求I 5中任一项所述的物镜，其特征在于，满足下面的公式 O. 9 · λ I / (η — I)刍 d 刍 2. 2 · λ I / (η — I) (3) 其中， d :所述第一光程差赋予结构的光轴方向的台阶差量(nm) η :所述第一波长λ I的所述物镜的折射率。
7.如权利要求I 6中任一项所述的物镜，其特征在于，所述第一光程差赋予结构的、至少距光轴最近的台阶朝向与光轴相反的方向。
8.如权利要求I 7中任一项所述的物镜，其特征在于，所述第一光程差赋予结构的、所述第二波长λ2的近轴光焦度的值为负。
9.如权利要求8所述的物镜，其特征在于，满足下面的公式 —O. 44 刍 PO * f 刍一O. 06 (4) 其中， PO :所述第一光程差赋予结构的所述第二波长λ 2的近轴光焦度。
10.如权利要求I 9中任一项所述的物镜，其特征在于，满足下面的公式O. 75 ^ dx / f ^ I. 70 (5) 其中， dx :所述物镜的轴上厚度。
11.如权利要求I 10中任一项所述的物镜，其特征在于，所述周边区域具有未叠加光程差赋予结构的第二光程差赋予结构，所述第二光程差赋予结构使通过所述第二光程差赋予结构的第一光束的5级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大，使通过所述第二光程差赋予结构的第二光束的3级的衍射光量比任何其它级数的衍射光量都大。
12.如权利要求I 11中任一项所述的物镜，其特征在于，通过所述中央区域的所述第二光束的聚光位置和通过所述周边区域的所述第二光束的聚光位置的光轴方向的距离Λ为O. 005謹以上。
13.如权利要求I 12中任一项所述的物镜，其特征在于，所述第二光程差赋予结构只由闪烁型结构构成。
14.一种光拾取装置，其具有权利要求I 13中任一项所述的物镜。
15.如权利要求14所述的光拾取装置，其特征在于，为细长类型。
16.一种光信息记录再生装置，其特征在于，具有权利要求14或15所述的光拾取装置。
全文摘要
本发明公开了一种光拾取装置用物镜、光拾取装置和光信息记录再生装置，在互换使用两个不同光盘的情况下，能够小口径并且确保充分的工作距离，而且容易制造、波长特性优良。即使在具有满足如下式(1)的小口径的有效孔径的情况下，利用在第一光程差赋予结构中产生的相同级数的衍射光，通过赋予负的近轴衍射光焦度，也能够延长工作距离。物镜的工作距离满足下式(2)，适用于所谓地灵巧型光拾取装置。另外，由于第一光程差赋予结构和第二光程差赋予结构是使衍射结构重叠的结构，所以光学面的形状单一化，成为容易制造的物镜。尽管如此，通过利用在第一光程差赋予结构中产生的相同级数的衍射光，能够维持在由模跳现象产生的光源波长的变动时和环境温度变化时产生的球差，1.7≦φ1≦2.9 (1)0.10≦WD2／f≦0.42(2)其中，φ1第一光盘使用时的有效孔径(mm)WD2第二光盘使用时的工作距离(mm)f第一光束物镜的焦距(mm)。
文档编号G11B7/1374GK102906815SQ20118002582
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年5月24日
发明者井上寿志, 中村健太郎 申请人:柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社