物镜及光拾取器装置的制作方法

专利名称：物镜及光拾取器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对使用不同波长的光源以及具有不同透明基板厚度的光盘进行再生/记录的光拾取器装置上使用的物镜，以及使用该物镜的光拾取器装置。
背景技术：
近年来，随着短波长红色半导体激光器的实用化，以同过去光盘CD(小型盘)同程度的大小使其大容量高密度化的DVD(数字视盘)的开发正在进展。在对DVD进行信息的记录以及/或者再生的光拾取器装置中，当使用635nm的短波长半导体激光器作为光源使用时，用于会聚所使用的激光光的物镜光盘侧的数值孔径NA约设为0.6。除了CD、DVD以外，各种其他规格的光盘，例如CD-R(可重复记录小型盘)、MD(微型盘)等也开始普及并商品化。表1给出各种光盘的透明基板厚度和必要数值孔径。
表1

在对CD-R进行信息的记录以及/或者再生的光拾取器装置中，需要光源波长λ＝780nm，但是，在其他的光盘中，则可以使用表1所记载的光源波长以外的波长的光源，需要时，还可以对应所使用的光源波长λ改变必要数值孔径NA。例如，使用CD时必要数值孔径近似为NA＝λ(μm)/1.73，使用DVD时必要数值孔径近似为NA＝λ(μm)/1.06。本说明书中所说的数值孔径(必要数值孔径)是指从光盘侧看到的聚光光学系统的数值孔径，而所谓的必要数值孔径是指光盘记录面上根据所要求的光点尺寸d和所使用的波长λ计算出来的数值孔径，一般情况下NA＝0.83×λ÷d。
如上面这样，市场上存在着透明基板厚度、记录密度、使用波长等各不相同的各种光盘，因此，对于用户而言，对应每个光盘购买能够进行信息的记录以及/或者再生的专用的信息记录再生装置将是一个很大的负担。所以，有人提出在信息记录再生装置上配备具有可以对应各种光盘的兼容性的光拾取器装置。
作为这样的光拾取器装置，有人提出具有分别对应各种光盘的光学系统，可根据要再生的光盘切换聚光光学系统。但是，在该光拾取器装置中，由于需要多个聚光光学系统而使构成复杂且高成本，不很理想。
于是，又有人提出使用一个聚光光学系统再生多种光盘的光拾取器装置。例如，在日本特开平7-302437号公报上，公开了将物镜的折射面分割成环状的多个区域，通过各个分割面使光束成像在厚度不同的光盘之一上进行再生的光拾取器装置。
但由于特开平7-302437号公报公开的光拾取器装置要求一个物镜同时具有2个以上的焦点，从而导致分配给每个焦点的光点能量减少，存在需要增大激光功率的问题。
另一方面，本专利申请人曾在日本特开平11-96585号公报中提出下面的光拾取器装置。这是一个光拾取器装置在物镜上设置有被分割成同心圆状的若干波带(环带)，且各个波带对应着波长不同的若干个光源，以及/或者对应着记录面厚度不同的透明基板，并主动地利用由此产生的球差，对应每个光盘将象差修正到衍射界限內的装置。该物镜具有对应使用波长以及/或者透明基板的厚度自动地获得必要数值孔径的功能。
但是，在修正到衍射界限內时，除光点尺寸(点像的弥散圆)以外，最好考虑点像强度分布即光点中心强度。要提高该中心强度，必须着眼于光束的位相(波面象差的偏离)，但上述特开平11-96585号公报的光拾取器装置却没有关于该波面象差的偏离的记载。
本发明的目的在于提供在物镜上形成4个以上的分割面的同时，可以在各个光盘的必要数值孔径內的分割面上修正波面象差的偏离的拾取器装置以及物镜。此外，提供光通量损失小且S字特性优异的拾取器装置以及物镜也是本发明的目的。
发明概要利用以下构成可以达成上述目的。
(1-1)一种用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或记录的光拾取器装置，其具有以下构成出射用于对具有第1透明基板的第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录的第1波长(λ1)的光束的第1光源；出射用于对具有较上述第1透明基板更厚的第2透明基板的第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、波长较上述第1波长(λ1)光束更长的第2波长(λ2)的光束的第2光源；用于将上述第1波长光束或者上述第2波长光束会聚到上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上，或者上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上的聚光光学系统；用于接收并检测上述第1信息记录面上，或者上述第2信息记录面上反射的光束的光检测器；在上述装置中上述第1光信息记录介质的数值孔径较上述第2光信息记录介质的数值孔径大，上述聚光光学系统至少具有一个光学元件，上述光学元件至少在其一侧的面上，具有用于将入射到上述光学元件的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(将最靠近上述光学元件光轴的光束作为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)的、用台阶区分的环带状分割面；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够进行上述第1光信息记录介质的信息的再生或者记录，要将通过上述环带状分割面的上述第1波长光束中的上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1信息记录面上，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.05λ1rms以下，上述第1波长光束的上述第2光束至上述第(k-1)光束中的至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径内的上述第1波长光束的上述第1至第k光束各自光束内的光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
(1-2)上述(1-1)记载的光拾取器装置，在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差量(W1)满足下面的条件式(mi-0.30)λ1≤W1≤(mi+0.30)λ1(1-3)上述(1-1)记载的光拾取器装置，在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，为进行上述第2光信息记录介质的信息的再生或者记录，可以将通过上述环带状分割面的上述第2波长光束中的上述第1光束会聚在上述第2信息记录面上，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.07λ2rms以下，在上述第1光束形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径内的上述第2波长光束的上述第1至第(k-1)光束各自光束內的光线的波面象差大致为niλ1(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)。
(1-4)上述(1-3)所记载的光拾取器装置，
在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径内的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束内的光线的波面象差量(W2)满足下面的条件式(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2(1-5)上述(1-3)所记载的光拾取器装置，上述整数mi的最大值和最小值之差以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
(1-6)上述(1-1)所记载的光拾取器装置，上述k＝4；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设将上述第1波长光束分割成上述第3光束和上述第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足下面的条件式0.62≤h1/0.5φmax≤0.690.70≤h3/0.5φmax≤0.80(1-7)上述(1-1)所记载的光拾取器装置，上述k＝6；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，上述第1波长光束的上述第2光束和上述第5光束在不同于上述第6光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置。
(1-8)上述(1-1)所记载的光拾取器装置，上述k＝6；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设将上述第1波长光束分割成上述第5光束和上述第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足下面的条件式0.52≤h1/0.5φmax≤0.670.70≤h5/0.5φmax≤0.82(1-9)上述(1-1)所记载的光拾取器装置，上述光学元件是具有非球面的物镜。
(1-10)上述(1-1)所记载的光拾取器装置，在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、通过上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束的上述环带状分割面，其上述环带状分割面光轴侧台阶的深度与光轴相反侧的台阶的深度不同。
(1-11)上述(1-9)所记载的光拾取器装置，在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、通过上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束的上述环带状分割面，其上述的非球面形状不同于其他环带状分割面的非球面形状。
(1-12)一种在用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或记录的光拾取器装置中使用的物镜，其具有以下构成设置在上述物镜的至少一侧面上的、利用台阶区分的环带状分割面；上述环带状分割面把入射到上述物镜的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(设最靠近上述光学元件光轴的光束为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)；在进行具有第1透明基板的第1光信息记录介质的再生或者记录时，在通过上述环带状分割面的、用于进行第1光信息记录介质的信息的再生或者记录的上述第1波长光束(λ1)中，将上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上，以进行上述第1光信息记录介质的信息的再生或者记录；在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.05λ1rms以下；上述第1波长光束的上述第2光束至第(k-1)光束中至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差大致为miλ1(mi是整数，i＝1、2、…、k)。
(1-13)上述(1-12)所记载的物镜，在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径内的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差量(W1)满足下面的条件式(mi-0.30)λ1≤W1≤(mi+0.30)λ1(1-14)上述(1-12)所记载的物镜，在进行具有比上述第1透明基板厚的第2透明基板的第2光信息记录介质的再生或者记录时，通过上述环带状分割面的、用于进行上述第2光信息记录介质的信息的再生或者记录的、比上述第1波长光束的波长更长的上述第2波长光束(λ2)中，将上述第1光束会聚在上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上，以能够对上述第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.07λ2rms以下，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束內的光线的波面象差大致为niλ1(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)。
(1-15)上述(1-14)所记载的物镜，
在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束内的光线的波面象差量(W2)满足下面的条件式(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2(1-16)上述(1-14)所记载的物镜，上述整数mi的最大值和最小值之差以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
(1-17)上述(1-12)所记载的物镜，上述k＝4；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设将上述第1波长光束分割成上述第3光束和上述第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足下面的条件式0.62≤h1/0.5φmax≤0.690.70≤h3/0.5φmax≤0.80(1-18)上述(1-12)所记载的物镜，上述k＝6；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，上述第1波长光束的上述第2光束和上述第5光束在不同于上述第6光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置。
(1-19)上述(1-12)所记载的物镜，上述k＝6；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、
设将上述第1波长光束分割成上述第5光束和上述第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足下面的条件式0.52≤h1/0.5φmax≤0.670.70≤h5/0.5φmax≤0.82(1-20)上述(1-12)所记载的物镜，在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述环带状分割面光轴侧台阶的深度与光轴相反侧的台阶的深度不同。
(1-21)上述(1-12)所记载的物镜，上述环带状分割面具有非球面形状；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述非球面形状不同于其他环带状分割面的非球面形状。
(1-22)一种用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或记录的光信息记录介质再生或者记录装置，其具有以下构成光拾取器装置具有以下构成出射用于对具有第1透明基板的第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录的第1波长(λ1)的光束的第1光源；出射用于对具有较上述第1透明基板更厚的第2透明基板的第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、较上述第1波长(λ1)光束波长更长的第2波长(λ2)的光束的第2光源；用于将上述第1波长光束或者上述第2波长光束会聚到上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上，或者上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上的聚光光学系统；用于接收并检测上述第1信息记录面上，或者上述第2信息记录面上反射的光束的光检测器；在上述装置中上述第1光信息记录介质的数值孔径较上述第2光信息记录介质的数值孔径大。
上述聚光光学系统至少具有一个光学元件，上述光学元件在其至少一侧的面上，具有用于将入射到上述光学元件的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(将最靠近上述光学元件光轴的光束作为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)的、用台阶区分的环带状分割面；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在通过上述环带状分割面的上述第1波长光束中，将上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1信息记录面上以能够对上述第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.05λ1rms以下，上述第1波长光束的上述第2光束至第(k-1)光束中至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
进而，为达成上述目的，也可以采用下面理想的构成。
(2-1)在具有包括用于将来自波长不同的光源的光束会聚到光盘的记录面的物镜的聚光光学系统和用于检测来自上述记录面的反射光的受光装置，且可对透明基板厚度不同的第1及第2光盘(这里，设第1光盘比第2光盘相对于物镜的必要数值孔径大)进行信息的记录或者再生的信息记录再生用的光拾取器装置使用的物镜中，在上述物镜的至少一侧的面上，形成有通过折射作用把入射光束分割成k个(k≥4)环带状光束(这里，设从光轴朝向其外侧顺序为第1、第2、…、第k光束)的环带状台阶部分；在使用上述第1光盘时，上述第1及第k光束所形成的最佳像面位置的上述第1及第k光束的波面象差成分为0.05λ1rms以下(λ1第1光盘用的光源波长)；上述第2至第(k-1)光束中至少2个光束分别在不同于上述第1及第k光束所形成的最佳像面位置的位置上形成视在上的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光盘的必要数值孔径内的上述第1至第k光束各自光束内光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
按照(2-1)所记载的物镜，由于利用由上述环带状台阶分割的若干个分割面可以在上述第1光盘的基板厚度和上述第2光盘的基板厚度之间的基板厚度范围减小残留误差，所以，可以适用于对多种类的光盘进行信息的记录以及/或者再生。
(2-2)在使用上述第1光盘时，在上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置，上述第1至第k光束各自光束内光线的波面象差量W1满足(mi-0.30)λ1≤W1≤(mi+0.30)λ1(1)这是因为，例如，在使用DVD光盘时，如果W1不满足上式(1)，则将产生波面象差的偏离，点像光强度将降低。
(2-3)在对上述第2光盘使用来自波长λ2光源的光束进行信息的记录以及/或者再生时，第1至到第(k-1)光束的光束內光线的波面象差大致为niλ2(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)。因此，在上述第2光盘上，可以减小残留误差，由此可以对上述第2光盘进行信息的记录以及/或者再生。
(2-4)在对上述第2光盘使用来自波长λ2光源的光束进行信息的记录以及/或者再生时，上述第1至到第(k-1)光束的光束內光线的波面象差量W2在对应上述第2光光盘的必要数值孔径內满足(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2(2)
例如，在使用CD光盘的时，如果W2不满足上式(2)，则将产生波面象差的偏离而导致点像光强度降低。
(2-5)上述整数mi的最大值和最小值之差以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
(2-6)上述个数k为k＝4，当设使用上述第1光盘时的光阑孔径为φmax，设从分割成第1光束和第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1，设从分割成第3光束和第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足0.62≤h1/0.5φmax≤0.69 (3)0.70≤h3/0.5φmax≤0.80 (4)如果h1/0.5φmax低于下限值，则在第1光盘点像光中心强度降低，相反，如果高于上限值，则在第2光盘第1光束的波面象差劣化使点像光中心强度降低。此外，如果h3/0.5φmax低于下限值，则在第2光盘将不满足要求的点像尺寸，相反，如果高于上限值，则在第2光盘将成为过剩规格，其不良影响是导致使用第1光盘时的点像光能量不足。
(2-7)上述个数k为k＝6，第2光束和第5光束所形成的视在上的最佳像面位置不同于第6光束所形成的最佳像面位置。
(2-8)上述个数k为k＝6，当设使用上述第1光盘时的光阑孔径为φmax，设从分割成第1光束和第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设从分割成第5光束和第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足0.52≤h1/0.5φmax≤0.67 (5)0.70≤h5/0.5φmax≤0.82 (6)如果h1/0.5φmax低于下限值，则在第1光盘点像光中心强度降低，反之，如果高于上限值，则在第2光盘第1光束的波面象差劣化而使点像光中心强度降低。此外，如果h5/0.5φmax低于下限值，则在第2光盘无法满足要求点像尺寸，相反，如果高于上限值，则在第2光盘将成为过剩规格，其不良影响是导致使用第1光盘时的点像光能量不足。
(2-9)在具有包括用于将来自波长不同的光源的光束会聚到光盘的记录面的物镜的聚光光学系统和用于检测来自上述记录面的反射光的感光装置，且可对透明基板厚度不同的第1及第2光盘(这里，设第1光盘比第2光盘相对于物镜的必要数值孔径大)进行信息的记录或者再生的信息记录再生用的光拾取器装置中，在上述物镜的至少一侧的面上，形成有通过折射作用把入射光束分割成k个(k≥4)环带状光束(这里，设从光轴朝向其外侧顺序为第1、第2、…、第k光束)的环带状台阶部分；在使用上述第1光盘时，上述第1及第k光束所形成的最佳像面位置的上述第1及第k光束的波面象差成分为0.05λ1rms以下(λ1第1光盘用的光源波长)；上述第2至第(k-1)光束中至少2个光束分别在不同于上述第1及第k光束所形成的最佳像面位置的位置上形成视在上的最佳像面位置；在上述第1及第k光束所形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光盘的必要数值孔径內的上述第1至第k光束各自光束内光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
按照(2-9)所记载的光拾取器装置， 由于在该物镜上利用由上述环带状台阶分割的若干个分割面可以减小上述第1光盘的基板厚度和上述第2光盘的基板厚度之间的基板厚度范围的残留误差，所以，可以适用于对多种类的光盘进行信息的记录以及/或者再生。
(2-10)在该物镜中，当使用上述第1光盘时，在上述第1及第k光束所形成的上述最佳像面位置，上述第1至第k光束各自光束內光线的波面象差量W1满足(mi-0.30)λ1≤W1≤(mi+0.30)λ1(7)例如，在使用DVD光盘时，如果W1不满足上式(7)，则将产生波面象差的偏离，并导致点像光强度降低。
(2-11)在该物镜中，当对上述第2光盘使用来自波长λ2光源的光束进行信息的记录以及/或者再生时，由于第1至到第(k-1)光束的光束內光线的波面象差大致为niλ2(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)，所以，在上述第2光盘上，可以减小残留误差，由此可以对上述第2光盘进行信息的记录以及/或者再生。
(2-12)在该物镜中，当对上述第2光盘使用来自波长λ2光源的光束进行信息的记录以及/或者再生时，第1至到第(k-1)光束的光束內光线的波面象差量W2在对应上述第2光盘的必要数值孔径内满足(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2(8)例如，对使用CD光盘的情况，当W2不满足上式(8)时，将产生波面象差的偏离，导致点像光强度降低。
(2-13)在上述物镜中，上述整数mi的最大值和最小值之差，以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
(2-14)在上述物镜中，上述个数k为k＝4，当设使用上述第1光盘时的光阑孔径为φmax，设从分割成第1光束和第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1，设从分割成第3光束和第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足0.62≤h1/0.5φmax≤0.69 (9)0.70≤h3/0.5φmax≤0.80 (10)如果h1/0.5φmax低于下限值，则第1光盘点像光中心强度降低，相反，如果高于上限值，则在第2光盘其第1光束的波面象差劣化而使点像光中心强度降低。此外，如果h3/0.5φmax低于下限值，则在第2光盘无法满足要求点像尺寸，相反，如果高于上限值，则在第2光盘将成为过剩规格，其不良影响是导致使用第1光盘时的点像光能量不足。
(2-15)在上述物镜中，上述个数k为k＝6，第2光束和第5光束所形成的视在上的最佳像面位置不同于第6光束所形成的最佳像面位置。
(2-16)在上述物镜中，上述个数k为k＝6，当设使用上述第1光盘时的光阑孔径为φmax，设从分割成第1光束和第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设从分割成第5光束和第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足0.52≤h1/0.5φmax≤0.67 (11)0.70≤h5/0.5φmax≤0.82 (12)如果h1/0.5φmax低于下限值，则第1光盘点像光中心强度降低，反之，如果高于上限值，则在第2光盘其第1光束的波面象差劣化而使点像光中心强度降低。此外，如果h5/0.5φmax低于下限值，则在第2光盘无法满足要求点像尺寸，相反，如果高于上限值，则在第2光盘将成为过剩规格，其不良影响是导致使用第1光盘时的点像光能量不足。
本说明书中，所谓的“物镜”，狭义上是指在最靠近光信息记录介质的位置与该光信息记录介质相向配置的具有聚光作用的透镜，广义上是指配置在对向光信息记录介质的位置并通过调节装置至少可以在其光轴方向动作的透镜。
本说明书中，作为光信息记录介质(光盘)不只是如CD、CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM等各种CD，DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等各种DVD，或者MD等光盘状的现有的光信息记录介质，也包括下一代的记录介质等。在众多的光信息记录介质的信息记录面上存在有透明基板。
本说明书中，所谓的信息的记录以及再生是指在上述这样的信息记录介质的信息记录面上记录信息以及再生记录在信息记录面上的信息。本发明的光学系统既可以是只用于进行记录或只用于进行再生的光学系统，也可以是用于进行记录以及再生的光学系统。此外，还可以是用于对某一信息记录介质进行记录、对其他的信息记录介质进行再生的光学系统，或者用于对某一信息记录介质进行记录或者再生，对其他的信息记录介质进行记录以及再生的光学系统。再有，这里所说的再生包括单纯地读取信息的情况。
本申请中的所谓“必要数值孔径”，理想地讲是指在光拾取器装置中为能够利用一定波长的光束进行光信息记录介质的信息的再生或者记录而必须的数值孔径，但也可以认为由各种光信息记录介质的标准所确定的数值孔径就是必要数值孔径。
本发明的光拾取器装置是指对如CD、CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、MD等光信息记录介质兼容的播放器或驱动器等，或者是组入了它们的AV机器、个人计算机，可以搭载在其他信息终端等的声音以及/或者图像的记录以及/或者再生装置上。
图面的简要说明

图1是本发明所涉及的光拾取器装置的构成的概念图。
图2(a)是示意地示出的本实施形态光拾取器装置100所使用的物镜8的断面图，图2(b)是从光源侧看到的正面图。
图3(a)所示是在实施例1中使用DVD时的物镜的球差图，图3(b)所示是在实施例1中使用CD时的物镜的球差图。
图4所示是在实施例1中使用DVD时的物镜的波面象差图。
图5所示是在实施例1中使用CD时的物镜的波面象差图。
图6所示是物镜分割面的轴上厚度图。
图7(a)所示是本实施例中DVD光盘记录面上物镜所形成的光点的剖视图，图7(b)所示是CD光盘记录面上光点的分布图。
图8(a)是示意地示出的第2实施形态所涉及的物镜18的断面图，图8(b)是从光源侧看到的正面图。
图9(a)所示是在实施例2中使用DVD-RAM时的物镜的球差图，图9(b)所示是在实施例2中使用CD-RW时的物镜的球差图。
图10所示是在实施例2中使用DVD-RAM时的物镜的波面象差图。
图11所示是在实施例2中使用CD-RW时的物镜的波面象差图。
图12(a)所示是本实施例中DVD-RAM光盘记录面上物镜所形成的光点的分布图，图12(b)所示是CD-RW光盘记录面上光点的分布图。
实施发明的最佳形态下面，参照图面对本发明的最佳实施形态进行说明。
(第1实施形态)参照图面对第1实施形态进行说明。图1是光拾取器装置100的概略构成图。本实施形态的光拾取器装置100是可对2种以上透明基板厚度的光盘进行信息的再生以及/或者记录的光拾取器装置。在本实施形态的光拾取器装置100中，对这些光盘是按从高记录密度到低记录密度的顺序说明具有透明基板厚度t1的第1光盘(DVD)和具有与t1厚度不同的透明基板厚度t2的第2光盘(CD)的，但光盘并非只限于这些。这里，透明基板的厚度t1＝0.6mm，t2＝1.2mm，物镜的必要数值孔径对第1光盘是NA1＝0.60，对第2光盘是NA2＝0.45。
在本实施形态的光拾取器装置100中，带有第1光盘使用的作为第1光源的第1半导体激光器1(波长λ1＝610nm～670nm)和第2光盘使用的作为第2光源的第2半导体激光器2(波长λ2＝740nm～870nm)。这些第1光源、第2光源可对应进行信息的再生以及/或者记录的光盘选择使用。此外，合成装置3是可以合成第1半导体激光器1出射的光束和第2半导体激光器2出射的光束的装置。
首先，在再生记录在透明基板厚度为t1的第1光盘10上的信息时，从第1半导体激光器出射光束，出射的光束透过合成装置3、偏振光光束分离器4、平行光管5、1/4波长片6而成为圆偏振光的平行光束。该光束经由光阑7限束，由物镜8中介第1光盘的透明基板10b会聚在记录面10a上。被记录面的信息凹坑调制的反射光束再次透过物镜8、1/4波长片6、平行光管5入射到偏振光光束分离器4上，在此被反射并由柱面透镜11赋予象散性象差后入射到作为感光元件(感光装置)的光检出器12上，利用光检出器12输出的信号可获得记录在第1光盘10上的信息的读取信号。
然后，检测光检出器12上的因光点形状变化引起的光能量分布变化，进行对焦检测或跟踪检测。根据该检测，二维调节装置9移动物镜8以能够将第1半导体激光器1出射的光成像在第1光盘10的记录面10a上， 同时移动物镜8让第1半导体激光器1出射的光成像在规定的光道上。
另一方面，在再生透明基板厚度为t2(t1＜t2)的第2光盘10’上所记录的信息时，从第2半导体激光器2出射光束，所出射的光束由合成装置3变更光路、中介偏振光光束分离器4、平行光管5、1/4波长片6、光阑7、物镜8以及第2光盘10’的透明基板10b会聚在记录面10a’上。被记录面10a’的信息凹坑调制的反射光束再次经由透过物镜8、1/4波长片6、平行光管5、偏振光光束分离器4以及柱面透镜11后入射到光检出器12，利用光检出器12输出的信号可获得记录在第2光盘10’上的信息的读取信号。
然后，检测光检出器12上的因光点形状变化引起的光能量分布变化，进行对焦检测或光道检测。根据该检测，二维调节装置9移动物镜8以能够将第2半导体激光器2出射的光成像在第2光盘10’的记录面10a’上，同时移动物镜8让第2半导体激光器2出射的光成像在规定的光道上。在第1光盘10、第2光盘10’上记录信息时，进行大致同样的动作。
这样，在光拾取器装置100中，在再生透明基板厚度为t1的第1光盘10，例如再生DVD(t1＝0.6mm)时，通过利用二维调节装置9驱动物镜8可使束点形成最小散射圆(最佳聚焦)。
在使用该物镜8再生透明基板厚度为不同于t1的t2(t2＞t1)、且记录密度低于第1光盘10的第2光盘10’，例如再生CD(t2＝1.2mm)时，由于透明基板的厚度不同而产生球差，所以在束点为最小散射圆的位置(较近轴焦点位置靠后的位置)，束点尺寸变大而不能读出(再生)第2光盘10’的凹坑信息。
但是，在较形成该最小散射圆的位置更靠近物镜8的前侧位置(前焦点)，虽然光点整体的大小比最小散射圆更大，但却在中央部形成集中了光能量的核和核周围作为无用光的光斑。在为再生第2光盘10’的凹坑信息而利用该核再生记录在第2光盘10’的信息时，用二维调节装置9驱动物镜8使之成为散聚焦(前焦点)状态。
本实施形态的光拾取器装置100如上面所述这样，经由一个物镜8即可以将来自各自半导体激光器1、2的光会聚在各自的光盘10、10’的记录面10a、10a’上。
图2(a)是示意地示出的本实施形态光拾取器装置100中使用的物镜8的断面图，图2(b)是从光源侧看到的正面图。单点划线表示光轴。
该物镜8是光源侧的折射面S1以及光盘侧的折射面S2均呈非球面形状的具有正折射力的凸透镜。此外，物镜光源侧的折射面S1由与光轴同心状地4个分割面b1～b4构成。分割面的边界设置有台阶，以形成各自的分割面。与此相伴，物镜的球面象差以及波面象差在该上述边界部分的位置也产生台阶。
在普通的物镜上，产生因第1光盘10和第2光盘10’的透明基板厚度不同而引起的球差是不可避免的。但是，对本实施形态中使用的物镜8虽不能进行完全的球差校正，如下面所说明的那样，采用的是进一步减小所涉及的象差的设计。
首先，在对第1光盘10进行信息的再生以及/或者记录时，要求设计的折射面S1以及折射面S2在最佳像面位置处能使波面象差的球差成分在0.05λ1rms以內。由此设计的折射面S1适用于第1分割面b1及第4分割面b4。并且，在不改变上述折射面S2地设计新的折射面S1’时，可以在最佳像面位置使其对透明基板厚度t3(t1≤t3≤t2)的波面象差的球差成分在0.05λ2rms以內。
虽然这里是以该折射面S1’为第2分割面以及第3分割面的考虑，但因为是按透明基板厚度t3进行的最佳化，所以在使用第1光盘10时，会在不同于第1分割面b1及第4分割面b4所形成的最佳像面位置的位置上形成视在上的最佳像面位置。但是，其波面象差如图4、图5都存在的那样，使分割面内的波面象差倾斜变化，对DVD是右肩下垂的波面象差，对CD则相反，呈若干右肩上升。通过在折射面S1之一部设置2个以上这样的分割面，可简单地使DVD和CD的波面象差并存。这里，如果设(t3≤t1)，则CD的波面象差的倾斜变得过大而不很理想。反之，如果设(t2≤t3)，则DVD的波面象差的倾斜变得过大而不很理想。最好的情况是设(0.8mm≤t3≤1.0mm)，此时DVD、CD的波面象差的倾斜都可以变小。
通过适当地设计这些分割面的边界位置或分割面的轴上厚度，可以分别在DVD的束点最小散射圆位置以及CD的前焦点位置进行波面象差校正。即，对DVD，利用物镜聚光在束点最小散射圆位置，可以使第1～第4光束LB1～LB4内的光线在上述束点最小散射圆位置具有接近波长λ1的整数倍、即miλ1(mi是整数，i＝1、2、…、k)的波面象差。
此外，对CD，由于必要数值孔径NA2比NA1小，所以，也可以不全部有效利用第1～第4光束LB1～LB4，在本实施形态的光拾取器装置100中，第1～第3光束LB1～LB3内的光线在上述前焦点位置具有接近波长λ2的整数倍、即niλ1(ni是整数，i＝1、2、…、k)的波面象差。第4光束对CD的情况为无用光，在光盘的记录面上距主光点一定间隔的位置照射成光斑。由于该光斑相对于主光点光能量足够小，所以，只要把光阑7设置成相当于DVD的必要数值孔径即可，不需要设置改变光阑7的数值孔径的装置也能够再生CD。当然，在使用CD时使用具有遮蔽第4光束LB4功能的光阑7也可以。
因而，虽然本发明的光拾取器装置100设置有4个分割面b1～b4，但由于其与过去的技术记载的物镜不同，在各个光盘上不具有多个焦点位置，所以可以减少光点的能量损失。并且，在使用各个光盘时，由于必要数值孔径内光线的波面象差大致设为波长的整数倍而使通过必要数值孔径内的光束相互强烈干涉，提高了点光的中心强度，其结果是可以从光盘获得足够的反射光能量，使得作为具有互换性的光拾取器装置100能够进行稳定的动作。
本发明并非限于本实施形态的形式。虽然这里第1半导体激光器1和第2半导体激光器2是按相同倍率m＝0使用，但也适用于按不同倍率使用的情况。
此外，虽然这里是在物镜8的折射面S1上设置的分割面，但设置在其他面上也可以。
再有，这里虽然是将第2分割面b2和第3分割面b3做成相同的非球面形状，但做成各不相同的非球面形状也没关系。为了方便， 这里是设计该第2、第3分割面b2、b3在透明基板厚度t3(t1≤t3≤t2)残留象差为最小，其实不采用该方法也可以，只要结果是减小DVD、CD波面象差的倾斜就行。
另外，虽然是在分割面的边界上设置了台阶，但只要不让分割面和分割面的边界弯曲，例如用一定的R部连接也可以。该R部既可以是刻意设计的，也可以不是刻意设计的。作为不是刻意设计的例子，有按成型方式形成物镜时，在加工金属模具的过程中形成的边界R部。
还有，虽然这里是按同心圆状的环型设计的分割面，但也可以不限于此，按间断的环状设计也可以。
使用第1光盘时的所谓第1和第4光束形成的最佳像面位置，是指如按假想的第1光盘的物镜的干涉条纹测量，则为屏蔽处理第2及第3光束区域且第1以及第4光束的干涉条纹大致成为笔直的散焦位置。在该散焦位置，由于第2以及第3光束是按透明基板厚度t3进行的最佳化，故干涉条纹不是笔直的(视在上最佳像面位置不同)，波面象差靠近整数倍的区域增多。通过这样的设定可以提高点光的峰值强度。
在上面的说明中，只对再生光盘上所记录的凹坑的情况进行了说明，但在利用聚光光学系统会聚的光点是重要的点上，向光盘上记录信息时的情况也是一样的。
总之，第1光束～第(k-1)光束用于第1光信息记录介质和第2光信息记录介质的记录以及/或者再生是理想的，第k光束用于第1光信息记录介质的记录以及/或者再生也是理想的，此外，第1光束～第k光束中第2光信息记录介质的必要数值孔径以下的光束用于第1光信息记录介质和第2光信息记录介质的记录以及/或者再生是理想的，较第2光信息记录介质的必要数值孔径大的光束用于第1光信息记录介质的记录以及/或者再生是理想的。
在进行第1光信息记录介质的再生或者记录时，在不同于第1及第k光束所形成的最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置，第1波长光束的第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的环带状分割面也可以做成环带状分割面的光轴侧台阶的深度不同于光轴相反侧台阶的深度。
在进行第1光信息记录介质的再生或者记录时，在不同于第1及第k光束所形成的最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置，第1波长光束的第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的环带状分割面非球面的形状也可以做成不同于其他环带状分割面的非球面的形状。
在进行第2光信息记录介质的再生或者记录时，通过比第2光信息记录介质的必要数值孔径大的部分的光束在第2光信息记录面上其波面象差大于0.07λ2rms较为理想。更为理想则是0.1λ2rms以上。最为理想的是0.2λ2rms以上。此外，在进行第2光信息记录介质的再生或者记录时，通过第2光信息记录介质必要数值孔径的光束在第2光信息记录面上其球差是10μm以下，而通过第1光信息记录介质必要数值孔径的光束在第2光信息记录面上其球差是20μm以上较为理想。更为理想的是通过第2光信息记录介质必要数值孔径的光束在第2光信息记录面上其球差是5μm以下，而通过第1光信息记录介质必要数值孔径的光束在第2光信息记录面上其球差是50μm以上。
在第1波长光束的第2光束至第(k-1)光束中，通过在不同于第1及第k光束所形成的最佳像面位置的位置上所形成的视在最佳像面位置的至少2个光束的环带状分割面，其能量强时较为理想。
来自第1光源的第1波长的光束和来自第2光源的第2波长的光束，其波长之差最好是在80nm以上。
本发明的光信息记录介质再生或者记录装置具有本发明的光拾取器装置。而为了使光信息记录介质旋转，最好还带有主轴电机。
下面，对实施例进行说明。
(实施例1)本实施例是上述的第1实施形态的实施例。作为第1光盘10使用DVD(透明基板厚度t1＝0.6mm)并用第1半导体激光器1的波长λ1＝650nm进行信息的记录/再生，作为第2光盘10’使用CD(透明基板厚度t2＝1.2mm)并用第2半导体激光器2的波长λ2＝780nm进行信息的记录/再生。在各个光盘10、10’物镜8的倍率是m＝0。
表2所示是透镜数据，表3所示是非球面的数据。
表2


表3


表2中，将半导体激光器1的发光点作为第0面，按照光前进的方向，顺序地作为第i面，一直表示到光盘10的信息记录面10a。不过，这里省略了半导体激光器1的外罩玻璃、偏振光光束分离器4、平行光管5、1/4波长片6。此外，这里的r表示面的曲率半径，d表示第i号面和第i+1号面的面间隔，n表示折射率。第1面是光阑7，不管是使用DVD还是使用CD，光阑孔径都是直径φ＝4.04mm。分割面的面间隔(上述分割面的轴上厚度)如图6所给出的那样，表示按照非球面形状方式把各个分割面形状一直延长到光轴时，其与光轴的交点和第3面的光轴上的间隔。各分割面以光轴为中心按同心圆状形成，其区域用离开光轴的距离h规定。
非球面的表达式设为基于下式的数学式1X=H2/r1+1-(1+κ)(H/r)2+ΣjAjHPj]]>式中X为光轴方向的轴，H为垂直于光轴的轴，设先前进的方向为正，κ为圆锥系数、Aj为非球面系数，Pj为非球面的幂数。
物镜8首先设计折射面S1以及折射面S2以能够减小使用DVD时的残留象差(在0.05λ1rms以下最好)。虽然折射面S1由4个分割面b1～b4构成，但只有第1分割面b1以及第4分割面b4适用该折射面S1。进而，固定折射面S2并设计折射面S1’，以便能够在使用波长λ2＝780nm，使用作为架空光盘的透明基板厚度t3＝0.95mm时使其残留象差接近为0。该面S1’被做成第2分割面b2以及第3分割面b3的非球面形状。
图3给出本实施例中物镜的球差，图4、图5给出本实施例中物镜的波面象差。第2分割面b2和第3分割面b3轴上厚度偏移0.1μm，与球差图相比该位置的台阶量在波面象差图上更为明显，故设计的目的在于使波面象差多存在于接近使用波长的整数倍区域。反之，如果将第3分割面b3的轴上厚度做成与第2分割面b2的轴上厚度相同时，则因第3分割面b3的波面象差偏离-4 λ1rms的区域增加，结果将导致DVD中点光的中心强度较本实施例减少4.1％。在本实施例中，虽然从图4、图5可以看清楚，但表4还是具体地给出各分割面波面象差的近似整数mi、ni。
表4


图7是本实施例中物镜的各光盘记录面上的点光的分布图，由此可以确认同时满足各种介质所要求的光点尺寸。
(第2实施形态)下面对第2实施形态进行说明。由于该实施形态的光拾取器装置除形成在物镜18的折射面S1的分割面为6个外，其他与上述的光拾取器装置一样，故这里省略对重复处的说明，只详细说明物镜18。
本实施形态的光拾取器装置是可以对2种以上的光盘进行信息的记录/再生的光拾取器装置。对这些光盘我们按从高记录密度到低记录密度的顺序说明具有透明基板厚度t1的第1光盘(DVD-RAM)和具有与t1厚度不同的透明基板厚度t2的第2光盘(CD-RW)。这里，透明基板的厚度t1＝0.6mm，t2＝1.2mm，物镜的必要数值孔径第1光盘为NA1＝0.65，第2光盘是NA2＝0.50。
图8(a)是示意地示出的本实施形态先拾取器装置中使用的物镜18的断面图，图8(b)是从光源侧看到的正面图。单点划线表示光轴。
该物镜18是光源侧的折射面S1以及光盘侧的折射面S2均呈非球面形状的具有正折射力的凸透镜。此外，物镜18光源侧的折射面S1由与光轴同心状的6个分割面b1～b6构成。分割面的边界设置有台阶以形成各自的分割面。与此相伴，物镜18的球面象差以及波面象差在该上述边界部分的位置也产生台阶。
在普通的物镜中，如前所述的那样，产生因第1光盘10和第2光盘10’的透明基板厚度不同而引起的球差是不可避免的。但是，本实施形态中使用的物镜18虽不能进行完全的球差校正的物镜，正如下面所说明的那样，采用的是进一步减小所涉及的象差的设计。
首先，在对第1光盘进行信息的再生以及/或者记录时，要求设计的折射面S1以及折射面S2能使最佳像面位置处波面象差的球差成分在0.05λ1rms以内。由此设计的折射面S1适用于第1分割面b1、第4分割面b4以及第6分割面b6。进而，不改变上述折射面S2地设计新的折射面S1”，以便对透明基板厚度。(t1≤t3≤t2)能使其在最佳像面位置波面象差的球差成分在0.05λ2rms以內。
虽然是将该折射面S1”作为第2分割面b2、第3分割面b3以及第5分割面b5而设计的，但由于是按透明基板厚度t3进行的最佳化，所以在使用第1光盘时，将在不同于第1分割面b1、第4分割面b4及第6分割面b6所形成的最佳像面位置的位置上形成视在上的最佳像面位置。但是，其波面象差如图10、图11都存在的那样，使分割面内的波面象差倾斜变化，对DVD-RAM为右肩下垂的波面象差，对CD-RW则相反地呈若干右肩上升。通过在折射面S1之一部设置2个以上这样的分割面，可简单地实现DVD-RAM和CD-RW的波面象差并存。
这里，如果设t3≤t1，则CD-RW的波面象差的倾斜变得过大而不理想。反之，如果设t2≤t3，则DVD-RAM的波面象差的倾斜变得过大而不理想。最好的情况是设0.8mm≤t3≤1.0mm，此时DVD-RAM、CD-RW的波面象差的倾斜都可以变小。
通过适当地设计这些分割面的边界位置和分割面的轴上厚度，可以分别在DVD-RAM的束点最小散射圆位置以及CD-RW的前焦点位置进行波面象差校正。即，在DVD-RAM上，利用物镜聚光在束点最小散射圆位置，可以使第1～第6光束LB1～LB6内的光线在上述束点最小散射圆位置具有接近波长λ1的整数倍的波面象差。
此外，由于CD-RW上必要数值孔径NA2比NA1小，所以，也可以不有效利用全部第1～第6光束LB1～LB6，在本实施形态的光拾取器装置中，第1～5光束LB1～LB5內的光线在上述前焦点位置具有接近波长λ2的整数倍的波面象差。
这样，由于在各光盘将必要数值孔径內的光线的波面象差大致地设为波长的整数倍，从而提高了束点的核心能量，其结果是能够从光盘获得足够的反射光能量，使光拾取器装置进行稳定的动作。
本发明并非限于本实施形态的形式。虽然这里是按相同倍率m＝0使用第1半导体激光器1和第2半导体激光器2，但其也适用于按不同倍率使用的情况。
此外，虽然这里是在物镜18的折射面S1上设置的分割面，但并非仅限定于此，其既可以设置在聚光光学系统的其他的光学元件上，也可以设置其他用途的光学元件。
再有，这里第2分割面b2、第3分割面b3以及第5分割面b5是做成相同的非球面形状，但做成各不相同的非球面形状也没关系。
另外，虽然这里是在分割面的边界上设置的台阶，但只要不让分割面和分割面的边界弯曲，也可以用例如一定的R部连接。该R部既可以是刻意设计的，也可以不是刻意地设计的。作为不是刻意地设计的例子，有按成型方式形成物镜18时，在加工金属模具过程中形成的边界R部。
还有，虽然这里是按同心圆状的环状设计的分割面，但也可以不限于此，也可以按间断的环状进行设计。
在以上的说明中，只对再生光盘上所记录的凹坑的情况进行了说明，但在利用聚光光学系统会聚的光点是重要的点上，向光盘上记录信息时的情况也是一样的。
(实施例2)本实施例是上述第2实施形态的实施例。作为第1光盘10使用DVD-RAM(透明基板厚度t1＝0.6mm)并用第1半导体激光器1波长λ1＝650nm进行信息的记录/再生，作为第2光盘10’使用CD-RW(透明基板厚度t2＝1.2mm)并用第2半导体激光器2波长λ2＝780nm进行信息的记录/再生。在各个光盘10、10’上，物镜18的倍率是m＝0。
表5给出透镜数据，表6给出非球面的数据。
表5


表6


在表5中，将半导体激光器1、2的发光点作为第0面，按照光r前进方向，顺序地表示为第i号面，一直表示到光盘10、10’的信息记录面。不过，这里省略了半导体激光器1、2的外罩玻璃、偏振光光束分离器4、平行光管5、1/4波长片6。此外，这里r表示面的曲率半径，d表示第i号面和第i+1号面的面间隔，n表示折射率。第1面是光阑7，不管是使用DVD还是使用CD，光阑孔径均是φ＝3.97mm。另外，分割面处的面间隔(上述分割面的轴上厚度)在图6中也示出了，表示按照非球面形状方式把各个分割面形状一直延长到光轴时其与光轴的交点和第3面的光轴上的间隔。各分割面按以光轴为中心的同心圆状形成，其区域用离开光轴的距离h规定。
设非球面的表达式是基于上述[数学式1]的。且X为光轴方向的轴，H为与光轴垂直的轴，光前进的方向为正，κ为圆锥系数，Aj为非球面系数，Pj为非球面的幂数。
物镜18首先设计折射面S1以及折射面S2以能够减小使用DVD时的残留象差。虽然折射面S1由6个分割面b1～b6构成，但只有第1分割面b1、第4分割面b4以及第6分割面b6适用该折射面S1。进而，固定折射面S2并设计折射面S1’，以便能够在使用波长λ2＝780nm，架空光盘的透明基板厚度t3＝0.90mm时使其残留象差接近为0。该面S1’被做成第2分割面b2、第3分割面b3以及第5分割面b5的非球面形状。
图9给出本实施例中物镜18的球差，图10、图11给出本实施例中物镜18的波面象差。由于CD-RW的必要数值孔径NA2＝0.50，所以图11中省略对数值孔径0.60以上的表示。适当地设计第2分割面b2、第3分割面b3以及第5分割面b5的轴上厚度使波面象差多存在于接近使用波长的整数倍区域。在本实施例中，虽然从图10、图11可以看清楚，但表7还是具体地给出各分割面波面象差的近似整数mi、ni。
表7


图12是本实施例中物镜18的各光盘记录面上的点光的分布图，由此可以确认同时满足各种介质所要求的光点尺寸。
本发明中是在物镜上设置分割面，但也可以设置在其他的聚光光学系统的透镜(例如，将来自光源的发散光束变成近似平行光束的平行光管等变换发散角的耦合透镜等)上。或者设置在衍射元件、棱镜等其他光学元件上，或者也可以将设置有分割面的光学元件另行配置在光路中。
产业上的可利用性如以上所说明的这样，按照本发明，可以提供能够在多个光盘的必要数值孔径內的分割面处校正波面象差的偏离的光拾取器装置及物镜。此外，还可以提供光能量损失少、S字特性优异的光拾取器装置及物镜。
权利要求
1.一种用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或者记录的光拾取器装置，其特征在于具有以下的构成出射用于对具有第1透明基板的第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录的第1波长(λ1)的光束的第1光源；出射用于对具有较上述第1透明基板更厚的第2透明基板的第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、波长较上述第1波长光束更长的第2波长(λ2)的光束的第2光源；用于将上述第1波长光束或者上述第2波长光束会聚到上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上、或上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上的聚光光学系统；用于接收并检测上述第1信息记录面上、或上述第2信息记录面上反射的光束的光检测器；在上述装置中上述第1光信息记录介质其必要数值孔径较上述第2光信息记录介质的必要数值孔径大；上述聚光光学系统至少具有一个光学元件，上述光学元件至少在其一侧的面上，具有用于将入射到上述光学元件的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(将最靠近上述光学元件光轴的光束作为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)的、用台阶区分的环带状分割面；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够进行上述第1光信息记录介质的信息的再生或者记录，将通过上述环带状分割面的上述第1波长光束中的上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1信息记录面上，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.05λ1rms以下，上述第1波长光束的上述第2光束至上述第(k-1)光束中至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径内的上述第1波长光束的上述第1至第k光束各自光束內的光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
2.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束内的光线的波面象差量(W1)满足下面的条件式(mi-0.30)λ1≤ W1≤(mi+0.30)λ1
3.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够对上述第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录，将通过上述环带状分割面的上述第2波长光束中上述第1光束会聚在上述第2信息记录面上，在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.07λ2rms以下，在上述第1光束所形成的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1至第(k-1)光束各自光束内的光线的波面象差大致为niλ1(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)。
4.权利要求3所记载的光拾取器装置，其特征在于在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束內的光线的波面象差量(W2)满足下面的条件式(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2
5.权利要求3所记载的光拾取器装置，其特征在于上述整数mi的最大值和最小值之差以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
6.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于上述k＝4；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设自将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设自将上述第1波长光束分割成上述第3光束和上述第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足下面的条件式0.62≤h1/0.5φmax≤0.690.70≤h3/0.5φmax≤0.80
7.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于上述k＝6；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，上述第1波长光束的上述第2光束和上述第5光束在不同于上述第6光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置。
8.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于上述k＝6；设进行上述第1光信息记录介质的再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设自将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设自将上述第1波长光束分割成上述第5光束和上述第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足下面的条件式0.52≤h1/0.5φmax≤0.670.70≤h5/0.5φmax≤0.82
9.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于上述光学元件是具有非球面的物镜。
10.权利要求1所记载的光拾取器装置，其特征在于在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述环带状分割面光轴侧台阶的深度与光轴相反侧台阶的深度不同。
11.权利要求9所记载的光拾取器装置，其特征在于在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述非球面形状不同于其他环带状分割面的非球面形状。
12.一种在用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或记录的光拾取器装置中使用的物镜，其特征在于具有以下构成设置在上述物镜的至少一个侧面上的、利用台阶区分的环带状分割面；上述环带状分割面把入射到上述物镜的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(设最靠近上述光学元件光轴的光束为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)；在对具有第1透明基板的第1光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够对上述第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录，将通过上述环带状分割面的、用于对第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、上述第1波长光束(λ1)中上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上；在最佳像面位置，波面象差的球差成分可以在0.05λ1rms以下；上述第1波长光束的上述第2光束至第(k-1)光束中至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差大致为miλ1(mi是整数，i＝1、2、…、k)。
13.权利要求12所记载的物镜，其特征在于在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束內的光线的波面象差量(W1)满足下面的条件式(mi-0.30)λ1≤W1≤(mi+0.30)λ1
14.权利要求12所记载的物镜，其特征在于在对具有比上述第1透明基板厚的第2透明基板的第2光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够对上述第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录，将通过上述环带状分割面的、用于对上述第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、比上述第1波长光束的波长更长的上述第2波长光束(λ2)中上述第1光束会聚在上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上；在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.07λ2rms以下，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束內的光线的波面象差大致为niλ1(ni为整数，i＝1、2、…、k-1)。
15.权利要求14所记载的物镜，其特征在于在对上述第2光信息记录介质进行再生或者记录时，在上述第1光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第2光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第2波长光束的上述第1～第(k-1)光束各自光束內的光线的波面象差量(W2)满足下面的条件式(ni-0.30)λ2≤W2≤(ni+0.30)λ2
16.权利要求14所记载的物镜，其特征在于上述整数mi的最大值和最小值之差以及上述整数ni的最大值和最小值之差都在2以上。
17.权利要求12所记载的物镜，其特征在于上述k＝4；设对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设自将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设自将上述第1波长光束分割成上述第3光束和上述第4光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h3时，其满足下面的条件式0.62≤h1/0.5φmax≤0.690.70≤h3/0.5φmax≤0.80
18.权利要求12所记载的物镜，其特征在于上述k＝6；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，上述第1波长光束的上述第2光束和上述第5光束在不同于上述第6光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置。
19.权利要求12所记载的物镜，其特征在于上述k＝6；设对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时的光阑孔径为φmax；当设自将上述第1波长光束分割成上述第1光束和上述第2光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h1、设自将上述第1波长光束分割成上述第5光束和上述第6光束的上述环带状台阶部分边界到光轴的高度为h5时，其满足下面的条件式0.52≤h1/0.5φmax≤0.670.70≤h5/0.5φmax≤0.82
20.权利要求12所记载的物镜，其特征在于在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述环带状分割面光轴侧台阶的深度不同于光轴相反侧的台阶的深度。
21.权利要求12所记载的物镜，其特征在于上述环带状分割面具有非球面形状；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置的、上述第1波长光束的上述第2光束～第(k-1)光束中至少2个光束所通过的上述环带状分割面，其上述非球面形状不同于其他环带状分割面的非球面形状。
22.一种用于对至少2种以上的光信息记录介质进行信息的再生或记录的光信息记录介质再生或者记录装置，其特征在于光拾取器装置具有以下构成出射用于对具有第1透明基板的第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、第1波长(λ1)的光束的第1光源；出射用于对具有较上述第1透明基板更厚的第2透明基板的第2光信息记录介质进行信息的再生或者记录的、较上述第1波长(λ1)光束波长更长的第2波长(λ2)的光束的第2光源；用于将上述第1波长光束或者上述第2波长光束会聚到上述第1光信息记录介质的第1信息记录面上，或者上述第2光信息记录介质的第2信息记录面上的聚光光学系统；用于接收并检测上述第1信息记录面上，或者上述第2信息记录面上反射的光束的光检测器；在上述装置中上述第1光信息记录介质的数值孔径较上述第2光信息记录介质的数值孔径大；上述聚光光学系统至少具有一个光学元件，上述光学元件在其至少一侧的面上，具有用于将λ射到上述光学元件的光束分割成k个(k≥4)环带状光束(将最靠近上述光学元件光轴的光束作为第1光束，从该第1光束开始，在垂直于上述光轴方向朝向外侧顺序为第1、第2、…第k光束)的、用台阶区分的环带状分割面；在对上述第1光信息记录介质进行再生或者记录时，为能够对上述第1光信息记录介质进行信息的再生或者记录，可以将通过上述环带状分割面的上述第1波长光束中上述第1光束和上述第k光束会聚在上述第1信息记录面上；在最佳像面位置，波面象差的球差成分为0.05λ1rms以下；上述第1波长光束的上述第2光束至第(k-1)光束中至少2个光束在不同于上述第1及上述第k光束所形成的上述最佳像面位置的位置上形成视在的最佳像面位置；进而，在上述第1及上述第k光束的上述最佳像面位置，通过对应上述第1光信息记录介质的必要数值孔径內的上述第1波长光束的上述第1～第k光束各自光束内的光线的波面象差大致为miλ1(mi为整数，i＝1、2、…、k)。
全文摘要
在具有用于出射第1波长(λ
文档编号G11B7/135GK1335986SQ00801750
公开日2002年2月13日 申请日期2000年12月7日 优先权日1999年12月10日
发明者齐藤真一郎 申请人:柯尼卡株式会社