光学信息记录/再现装置和用于该装置的物镜光学系统的制作方法_5

文档序号:8923611阅读:来源:国知局
开光路,图10C表示当使用光盘D3时定义的展开光路。下列表16至表18表示各个光路 上布置的光学部件的参数值。具体讲,表16表示当使用光盘D1时的参数值,表17表示当 使用光盘D2时的参数值,表18表示当使用光盘D3时的参数值。在各个表17至表19中, 表面编号对应于最右边的列中表不的光学部件的光学表面。应当注意,物镜的第一表面l〇a 和第二表面l〇b在表16以及表17中被分别定义为编号为"9"的表面和编号为"10"的表 面,在表18中分别被定义为编号为"7"的表面和编号为"8"的表面。这是因为在使用光盘 D1或光盘D2的情形与使用光盘D3的情形之间,光学表面的编号不同。
[0270]表 16 :

[0277] 耦合透镜(3A、3B、3C)的第二表面(表面编号为4)、物镜10的第一表面10a和物 镜10的第二表面l〇b均为非球面。下列表19至表21表示每个非球面的锥度系数k和非 球面系数~、怂、…。具体讲,表19表示当使用光盘D1时的系数,表20表示当使用光盘D2 时的系数,表21表示当使用光盘D3时的系数。因为物镜10的数值在表19至表21中相同, 所以,表19中表示的第一表面10a和第二表面10b的系数在表20和表21中省略。
[0278] 表 19 :
[0280]表 20 :
[0284] 在第三实施例的物镜10的第一表面10a上,在距离光轴的高度不超过h(即有效 半径)的范围内形成区域Rl、R2和R3,h的取值如下:
[0285]区域R1 :0? 000 彡h彡 1. 330 ;
[0286]区域R2 :1. 330〈h彡 1. 670 ;
[0287]区域R3 :1. 670〈h彡 2. 210。
[0288] 区域R1至区域R3的功能实质上与第一实施例中的相同。下列表22表示定义物 镜10的第一表面l〇a上的区域R1、R2和R3中的衍射结构的光路差函数的系数。下列表23 表示BD用衍射级、DVD用衍射级、CD用衍射级和闪耀波长。
[0289]表 22 :
[0291]表 23:
[0292]
[0294] 下列表24至表26表示区域R1至R3中形成的环状区结构的具体数值。在第三实 施例中,区域R1具有三种台阶,区域R2具有四种台阶,区域R3具有两种台阶。在区域R1和 区域R2中,因为第一台阶和第二台阶在第三台阶的位置处极度靠近,所以通过将第一台阶 和第二台阶叠加在一起形成第三台阶。区域R2中的第四台阶对应于区域R1与区域R2之 间的边界位置处的台阶,区域R3中的第二台阶对应于区域R2与区域R3之间的边界位置处 的台阶。区域R1中的第三台阶、区域R2中的第三台阶和第四台阶以及区域R3中的第二台 阶不同于相应区域中的其他台阶这一事实,对衍射效率的变化没有影响。因此,在表22和 表23中没有示出作为衍射结构的区域R1中的第三台阶、区域R2中的第三台阶和第四台阶 以及区域R3中的第二台阶的数值。
[0295]表 24 :
[0296] 第一区域(R1):
[0297]
[0298]
[0300]表 25 :
[0301]第二区域(R2):

[0303]表 26 :
[0304] 第三区域(R3):
[0306]
[0307]
[0308]
[0309] 第四实施例
[0310] 下面,说明光学信息记录/再现装置的第四实施例。图11是概括表示根据第四实 施例的光学信息记录/再现装置200的结构的模块图。光学信息记录/再现装置200包括: 发射波长为A1的激光束的光源1D,发射波长为A2和A3的激光束的光源1E,衍射格栅 2D和2E,耦合透镜3D和3E,分束器43,以及物镜10。在图11中,点划线表示光学信息记录 /再现装置200的基准轴AX。在图11中,实线表示的激光束是波长为A1的激光束,虚线 表示的激光束是波长为A2的激光束,点线表示的激光束是波长为A3的激光束。
[0311] 图12A至12C表示第四实施例的光学信息记录/再现装置200中的展开光路。具 体讲,图12A表示当使用光盘D1时定义的展开光路,图12B表示当使用光盘D2时定义的展 开光路,图12C表示当使用光盘D3时定义的展开光路。如图12A所示,光源1D发射的波长 为A1的激光束通过耦合透镜3D、分束器43和物镜10,并聚集在光盘D1的记录面附近。如 图12B和12C所示,由光源1E发射的波长分别为X2和X3的激光束通过耦合透镜3E、分 束器43和物镜10,并分别聚集在光盘D2和D3的记录面附近。在各个激光束在相应光盘的 记录面上形成束斑之后,各个激光束沿与其朝光盘行进的光路相同的光路返回,并经由半 透镜(未示出)被感光器检测。如上所述,通过使波长为A2和X3的激光束共用光路,第 四实施例的光学信息记录/再现装置200尺寸紧凑且成本低。
[0312] 如上所述,光盘D1至D3需要的物镜10的数值孔径各不相同,因此,光学信息记录 /再现装置200可以设有孔径光阑(未示出),用于分别限制波长为XI、X2和X3的激光 束的光束直径。
[0313] 下列表27表示第四实施例的光学信息记录/再现装置200上安装的物镜10的规 格。
[0314]表 27:
[0316] 如表27中的放大倍率M的值所示,在光学信息记录/再现装置200中,各个激光 束作为准直光束或发散程度低的发散光束入射到光盘上。采用这种设置,当物镜10因跟踪 操作而被移动时产生的轴外像差可以被抑制在较低水平。下列表28至表30表示光学信息 记录/再现装置200的参数值。具体讲,表28表示使用光盘D1时的参数值,表29表示使 用光盘D2时的参数值,表30表示使用光盘D3时的参数值。
[0317] 表 28:
[0319] 表 29:
[0320]
[0323] 親合透镜的第二表面(表面编号为4)、物镜10的第一表面10a和物镜10的第二 表面10b均为非球面。下列表31和表32表示每个非球面的锥度系数k和非球面系数A4、 A6、…。具体讲,表31表示当使用光盘D1时的系数,表32表示当使用光盘D2或D3时的 系数。因为物镜10的数值在表31和表32中相同,所以,表31中表示的第一表面10a和第 二表面10b的系数在表32中省略。
[0324]表 31:
[0325]
[0329] 在第四实施例的物镜10的第一表面10a上,在距离光轴的高度不超过h(即有效 半径)的范围内形成区域Rl、R2和R3,h的取值如下:
[0330]区域R1 :0? 000 彡h彡 1. 130 ;
[0331]区域R2 :1. 130〈h彡 1. 405 ;
[0332]区域R3 :1. 405〈h彡 1. 870。
[0333] 区域R1至区域R3的功能实质上与第一实施例中的相同。下列表33表示对物镜 10的第一表面l〇a上的区域R1、R2和R3中的衍射结构分别进行定义的光路差函数的系数。 下列表34表示BD用衍射级、DVD用衍射级、CD用衍射级和闪耀波长。
[0334]表 33 :
[0335]
[0339] 下列表35至表37表示区域R1至R3中形成的环状区结构的具体数值。在第四实 施例中,区域R1具有两种台阶,区域R2具有三种台阶,区域R3具有两种台阶。鉴于与第一 实施例中说明的相同的原因,表33和表34省略了作为衍射结构的区域R2中的第三台阶和 区域R3中的第二台阶的数值。
[0340]表 35 :
[0341]第一区域(R1):
[0342]
[0343]
[0344]表36 :
[0345]第二区域(R2):
[0347]表37 :
[0348] 第三区域(R3):
[0350]
[0351]
[0352]
[0353] 第五实施例
[0354] 下面,说明光学信息记录/再现装置的第五实施例。图13是概括表示根据第五实 施例的光学信息记录/再现装置300的结构的模块图。光学信息记录/再现装置300包括: 发射波长为A1、A2和A3的激光束的光源1F,衍射格栅2F,耦合透镜3F,以及物镜10。 在图13中,点划线表示光学信息记录/再现装置300的基准轴AX。在图13中,实线表示的 激光束是波长为A1的激光束,短划线表示的激光束是波长为A2的激光束,点线表示的激 光束是波长为A3的激光束。
[0355] 图14A至14C表示第五实施例的光学信息记录/再现装置300中的展开光路。具 体讲,图14A表示当使用光盘D1时定义的展开光路,图14B表示当使用光盘D2时定义的展 开光路,图14C表示当使用光盘D3时定义的展开光路。如图14A至14C所示,光源1F发射 的波长为X1、X2和A3的激光束通过耦合透镜3F和物镜10,并聚集在光盘D1至D3中 相应光盘的记录面附近。在各个激光束在相应光盘的记录面上形成束斑之后,各个激光束 沿与其朝光盘行进的光路相同的光路返回,并经由半透镜(未示出)被感光器检测。如上 所述,通过使波长为M、A2和X3的激光束共用光路,第五实施例的光学信息记录/再现 装置300尺寸紧凑且成本低。
[0356] 如上所述,光盘D1至D3需要的物镜10的数值孔径各不相同,因此,光学信息记录 /再现装置300可以设有孔径光阑(未示出),用于分别限制波长为XI、X2和X3的激光 束的光束直径。
[0357] 下列表38表示第五实施例的光学信息记录/再现装置300上安装的物镜10的规 格。
[0358]表 38:
[0360] 如表38中的放大倍率M的值所示,在光学信息记录/再现装置300中,各个激光 束作为准直光束或发散程度低的发散光束入射到光盘上。采用这种设置,当物镜10因跟踪 操作而被移动时产生的轴外像差可以被抑制在较低水平。下列表39至表41表示光学信息 记录/再现装置300的参数值。具体讲,表39表示使用光盘D1时的参数值,表40表示使 用光盘D2时的参数值,表41表示使用光盘D3时的参数值。
[0361]表 39 :
[0367]
[0368] 親合透镜的第二表面(表面编号为4)、物镜10的第一表面10a和物镜10的第二 表面10b均为非球面。下列表42表示每个非球面的锥度系数k和非球面系数A4、A6、…。
[0369]表 42:
[0371] 在第五实施例的物镜10的第一表面10a上,在距离光轴的高度不超过h(即有效 半径)的范围内形成区域Rl、R2和R3,h的取值如下:
[0372]区域R1 :0? 000 彡h彡 1. 200;
[0373]区域R2 :1. 200〈h彡 1. 495 ;
[0374]区域R3 :1. 495〈h彡 1. 870。
[0375] 区域R1至区域R3的功能实质上与第一实施例中的相同。下列表43表示对物镜 10的第一表面l〇a上的区域R1、R2和R3中的衍射结构分别进行定义的光路差函数的系数。 下列表44表示BD用衍射级、DVD用衍射级、CD用衍射级和闪耀波长。
[0376]表 43 :
[0378]
[0381] 下列表45至表47表示区域R1至R3中形成的环状区结构的具体数值。在第五实 施例中,区域R1具有三种台阶,区域R2具有四种台阶,区域R3具有两种台阶。鉴于与第三 实施例中说明的相同的原因,表43和表44省略了作为衍射结构的区域R1中的第三台阶、 区域R2中的第三台阶和第四台阶、以及区域R3中的第二台阶的数值。
[0382]表 45 :
[0383] 第一区域(R1):
[0384]
[0385]
[0386]
[0387]表46 :
[0388]第二区域(R2):
[0389]
[0390]
[0391]表 47:
[0392] 第三区域(R3):
[0393]
[0394]
[0395]
[0396] 第六实施例
[0397] 下面,说明光学信息记录/再现装置的第六实施例。除了闪耀波长之外,第六实施 例的物镜10与第五实施例的物镜10具有相同的参数值。因此,关于第六实施例的物镜10 的规格,比如在第六实施例中使用光盘D1至D3时的光学信息记录/再现装置100的参数 值,各个非球面的形状,以及光路差函数的系数,可参照第五实施例的表38至表43。
[0398] 下列表48表示BD用衍射级、DVD用衍射级、⑶用衍射级和闪耀波长。
[0399]表 48 :
[0401] 下列表49至表51表示区域R1至R3中形成的环状区结构的具体数值。
[0402]表 49 :
[0403] 第一区域(R1):
[0404]
[0405]
[0406]
[0407]表50 :
[0408]第二区域(R2):
[0409]
[0410]
[0411]表 51 :
[0412] 第三区域(R3):
[0413]
[0414]
[0415]
[0416] 下面,将第一实施例至第六实施例与比较例进行比较,以评价第一实施例至第六 实施例的光学信息记录/再现装置进行信息记录和信息再现时的光学性能。除了区域R1 中的第一光路差函数的闪耀波长之外,比较例的物镜与第一实施例的物镜10具有实质上 相同的参数值。
[0417] 下列表52表示第一实施例至第六实施例以及比较例的条件⑴至(25)的值、第 一实施例至第六实施例以及比较例的光盘D1至D3上分别形成的束斑的半径、以及第一实 施例至第六实施例和比较例中的光使用效率。
[0418]表 52 :
[0420]
[0421] 图15A和15B是对理想束斑与第一实施例中形成的束斑进行比较的曲线图。图 16A和16B是对理想束斑与比较例中形成的束斑进行比较的曲线图。在图15A、图15B、图 16A和图16B中,实线代表第一实施例和比较例中形成的束斑的半径之内的光强分布,点划 线表示理想束斑的半径之内的光强分布。图17A和17B是表示第二实施例中形成的束斑的 光强分布的曲线图,图18A和18B是表示第三实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图,图 19A和19B是表不第四实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图,图20A和20B是表不第五 实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图,图21A和21B是表不第六实施例中形成的束斑 的光强分布的曲线图。在图15A至图21B的每幅图中,纵轴表示光强,横轴表示距束斑中央 的距离(单位:臟)。图154、164、174、184、19八、2(^和2认表示光盘01的记录面上形成的 束斑的半径之内的光强分布。图15B、16B、17B、18B、19B、20B和21B表示光盘D2的记录面 上形成的束斑的半径之内的光强分布。应当注意,每个束斑实际上具有绕距离为〇处(束 斑中央)的轴旋转每一幅曲线图所得到的光强分布。
[0422] 如表52所示,第一实施例至第六实施例满足条件(1)-(3)或条件(12)-(14)。因 此,可以得到对每个光盘进行信息记录或信息再现的足够的衍射效率,并且在每个光盘的 记录面上可以形成接近理想束斑
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