专利名称：光盘用光学系统、光盘用光学头装置和光驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将来自光源的光束聚光到数字视频盘、数字音频盘、计算机用的光存储器盘等光盘的信息记录面上的光盘用光学系统、具有该光学系统的光盘用光学头装置和光驱动装置。
下面参照附图，对现有的光学头装置进行说明。
图5是表示现有的光学头装置的概略构成图。如图5所示，从半导体激光151射出的光束由分光镜152改变光路的方向，由准直透镜153变换为大致平行光。然后，所述激光光由弯曲镜154再次改变光路，由物镜155聚光到光盘156的信息记录面157上。这里，物镜155由调节器(actuator)160驱动。聚光到光盘156的信息记录面157上的所述激光光被信息记录面157上形成的凹凸衍射。被光盘156的信息记录面157反射、衍射的上述激光光通过物镜155，由弯曲镜154改变光路的方向，透过准直透镜153、分光镜152、圆柱透镜158聚光到光敏元件(受光元件)159上。然后用来自光敏元件159的电信号，检测被光盘156的信息记录面157调制的光量变化，从而读取信息记录面157上的数据。
这里，由于制造时的制造误差，在物镜155中产生波象差。该波象差可分成3次球面象差、3次彗形象差、3次象散、高次象差各种象差成分。
如果各透镜面为旋转对称面，则这些象差成分中的3次彗形象差在设计上不会发生。但是，在实际中，在制造上产生的、作为物镜155的平行光束一侧的面的第1面161和作为聚光一侧的面的第2面162之间的偏离(光轴与垂直方向的偏差量)和物镜155的第1面161或第2面162或这两面的倾斜(光相对于垂直的面的倾斜)成为主导因素，产生3次彗形象差。
近年来，正在发展如DVD(数字视频盘)、DVD-RAM等的记录密度的高密度化。为了达到高密度化，如何在光盘上形成小的光点(spot)成为问题，但是已经知道，通过使透镜的数值孔径(NA)变大和使光的波长变短，可使该点的直径变小。为了高密度化，透镜的数值孔径逐渐变大，DVD中NA为0.6、波长为660nm。现在，为了用高精密图像(高清晰度图像)，记录2小时的假定电影等，每个盘(单面)必须具有25GB左右的记录容量。这大约为DVD的5倍的记录密度，必须使点面积为5分之1。即，点直径必须为0.45倍。关于短波长化，市场上已开始出现405nm左右波长的激光光源。由于已经知道点直径与NA成正比，与波长成反比，因此要求透镜的NA为0.82以上。
以前，在透镜设计中，考虑制造透镜时的制造误差或组装到光学头时的组装误差进行设计，以使即使产生透镜的第1面和第2面的偏离，象差也不变大，并且即使轴外的光入射，象差也不变大。尽管NA为0.82的高数值孔径的需求很高，但仍未产品化的原因之一是在透镜设计中，如果仅使轴上的象差较小比较容易，但是考虑制造公差和组装公差进行设计时，用单透镜设计具有足够公差的透镜非常困难。
因此，采用下列方法将2个或3个透镜组合起来构成物镜，以放宽每个透镜的制造公差的方法，使物镜的数值孔径变大。
物镜中存留的问题是，物镜的数值孔径越大，由于盘的倾斜产生的3次彗形象差就越大，而且，盘的透明基板(光盘信息记录面的物镜一侧形成的透明基板。也称为“光盘基板”)的厚度越厚，3次彗形象差就越大。
从上面观点来看，盘的厚度较薄比较好。但是，薄的情况下，盘透明基板表面上的来自物镜的光束变小，其结果，存在由盘透明基板表面上的垃圾或瑕疵导致记录再现性能变差的问题。本发明的发明者们研究的结果可知为了在有数十μm的垃圾或瑕疵的情况下记录再现性能也不变差，只要使盘上的光束直径为130μm左右即可。为了满足此条件，假设NA 0.82、盘的透明基板的折射率为1.5，则根据计算可知只要使透明基板厚为0.1mm即可。另外，由于在制造上过薄的盘透明基板批量生产性低，因此透明基板厚为0.1mm左右在当前比较合适。鉴于上述的原因，盘厚为0.1mm比较妥当。
现在，由于盘的翘曲，可能发生盘表面相对于光轴产生0.7度左右的倾斜。产生这种大小的倾斜时，在数值孔径0.85、焦距1.8mm、透明基板厚0.1mm的光学系统中，产生79mλ左右的3次彗形象差。为了使信息记录面上的点足够小、为在DVD系统中可再现的点，要求3次彗形象差为70mλ以下。因此，一旦由于盘倾斜产生所述的3次彗形象差，该光学系统将不能进行数据的记录和再现。
一般地，透镜相对于光轴倾斜会产生3次彗形象差。因此，如果对应盘的倾斜使物镜倾斜，则由于盘的倾斜产生的3次彗形象差被由于物镜的倾斜产生的3次彗形象差抵消，可使3次彗形象差大致为0。
为了在盘产生倾斜的情况下也能进行良好的记录再现，在特开平11-316963号公报中公开了具有使物镜倾斜的机构(倾斜机构)的光学头装置。图6A、图6B中示出其概略构成。
在图6A、图6B中，155是物镜、610是支撑物镜155的透镜架、612a，612b是透镜架610上设的贯穿孔，615a，615b分别是以包围贯穿孔612a，612b的方式设在透镜架610上的大致为环状的线圈，620a，620b是贯穿贯穿孔612a，612b的一对永久磁铁。一对永久磁铁620a，620b具有相同方向的极性，被设置在光学头基座上。透镜架610通过图中未示出的弹性材料被支撑在光学头基座上。调节器)160作为用于物镜155的调焦和跟踪的调节器使用。通过在一对线圈615a，615b中流过相同方向的电流，如图6A所示，使物镜155沿纸面上下方向移动来进行调焦。另一方面，如果使一对线圈615a，615b中流过相反方向的电流(或，如果仅使一对线圈615a，615b中的一个中流过电流)，如图6B所示，能使物镜155倾斜。
由于用这种倾斜机构对应盘的倾斜使物镜倾斜，因此在盘倾斜的情况下也能良好地校正3次彗形象差。
但是，如上所述，在通过倾斜物镜来校正盘倾斜导致的3次彗形象差时，由于物镜相对于光轴倾斜，产生3次彗形象差以外的象差。其结果，存在不能大幅改善再现性能的问题。
此外，例如通过相变方式向盘上记录信息时，正如现在的DVD-RAM那样，使光源的功率变动的同时进行透镜的聚焦控制。在该功率变动时产生的波长变化会产生焦点位置的偏差，但是NA较大的透镜中由于焦点深度变小，存在不能进行焦距追踪的问题。
发明内容
本发明用于解决现有技术中的上述课题，为了达到NA 0.82以上的高数值孔径的透镜而提出新的设计思想，目的是提供具有高数值孔径的物镜、能校正由于盘倾斜而产生的性能变差的光盘用光学系统、光盘用光学头装置、和光驱动装置。
为了达到上述目的，本发明的构成如下。
本发明的第1光盘用光学系统，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有光源、将来自上述光源的光束变换为平行光的准直光学系统、和将上述平行光聚光到上述光盘的信息记录面上的物镜，上述物镜的数值孔径(NA)为0.82以上，上述物镜由2个或3个透镜构成，上述物镜相对于光轴倾斜0.7度时发生的3次象散为10mλ以下。
根据该第1光盘用光学系统，由于物镜的数值孔径(NA)为0.82以上，可进行高密度记录。
而且，由于使物镜倾斜0.7度时产生的3次象散较小，因此可抑制通过倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等而倾斜时产生的3次彗形象差时的剩余象差量。其结果，即使光盘产生倾斜也能进行良好的记录和/或再现。
在上述第1光盘用光学系统中，最好上述光盘在上述信息记录面的上述物镜一侧的面上具有厚度约为0.1mm的透明基板，通过使上述物镜倾斜来校正上述光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差时产生的3次象散为10mλ以下。
根据该优选构成，由于在使上述物镜倾斜来校正由于光盘翘曲等导致的3次彗形象差时，3次象散的发生量为10mλ以下，因此能良好地校正由光盘产生的3次彗形象差，此时，由于对记录再现性能影响较大的剩余象散也在10mλ以下，所以可进行良好的记录和/或再现。
本发明的第2光盘用光学系统，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有光源、将来自上述光源的光束变换为平行光的准直光学系统、和将上述平行光聚光到上述光盘的信息记录面上的物镜，上述物镜的数值孔径(NA)为0.82以上，上述物镜由2个或3个透镜构成，上述光盘在上述信息记录面的上述物镜一侧的面上具有厚度约为0.1mm的透明基板，通过使上述物镜倾斜来校正上述光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差时产生的3次象散为10mλ以下。
根据该第2光盘用光学系统，上述物镜的数值孔径(NA)为0.82以上，所以可进行高密度的记录。
而且，由于在使上述物镜倾斜来校正由于光盘翘曲等导致的3次彗形象差时，3次象散的发生量为10mλ以下，因此能良好地校正由光盘产生的3次彗形象差，此时，由于对记录再现性能影响较大的剩余象散也在10mλ以下，所以可进行良好的记录和/或再现。
在上述第1和第2光盘用光学系统中，最好使上述光束通过厚度约为0.1mm的透明基板聚光时的3次球面象差为70mλ以下。
由于校正物镜使通过所使用的光盘的透明基板和具有相同光学特性的厚度为0.1mm的透明基板的来自光源的光束在上述基板的背面上聚光时的3次球面象差为70mλ以下，因此可对基板厚为0.1mm的光盘使用。光盘的基板变厚，则光盘倾斜时的3次彗形象差的发生量变大。特别地，在使用NA为0.82以上的物镜的高密度记录中，其发生量是致命的。例如，物镜的NA为0.85、焦距为1.8mm，光盘倾斜0.7度时，盘基板厚为0.6mm时产生的3次彗形象差为480mλ左右，盘基板厚为0.1mm时为79mλ左右。因此，为了将产生的3次彗形象差量抑制到可校正的程度，盘基板的厚度越薄越好，考虑当前的盘制造技术、操作简易性、和盘对指纹、灰尘等的耐脏持久性，盘基板厚为0.1mm比较适当。上述优选构成的光学系统，对于基板厚为0.1mm的光盘，即使该光盘产生倾斜，也能进行良好的记录和/或再现。
而且，在上述第1和笫2光盘用光学系统中，最好上述光源的波长中的上述物镜的色象差为0.1μm/nm以下。
根据该优选构成，由于对使用的光源的波长进行良好的消色差(色象差的校正)，因此在波长接近使用波长的光源的光具有光谱宽度的情况下也能保持良好的聚光状态。此外，在记录再现切换时等激光功率变化时，通常，波长变化数nm。在这种情况下，如果不进行消色差处理，则物镜形成的点位置变化很大，因此自动调焦装置可能不能良好地工作。但是，上述优选光学系统由于实施消色差处理，能使自动调焦装置良好地工作。
此外，在上述第1和第2光盘用光学系统中，最好上述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成。上述第1透镜和第2透镜粘合在一起构成粘合透镜。
如该优选构成那样，通过从光源一侧开始向光盘一侧，配置2个球面粘合的透镜和1个非球面透镜构成2个群，能使透镜位置对准处为1处，使组装容易。此外，通过使粘合面为球面，可进行透镜面的单体评价，因此粘合精度的确认比较容易。
这时，最好上述第3透镜的光盘一侧的面为平面。由此，容易确保透镜成形用金属模的加工精度。而且，由于无需用磨具等进行研磨加工，因此没有工具痕等导致面精度降低的因素，容易确保面精度。这对于光线有效直径最小的第3透镜的光盘一侧的面来说尤其重要。
此外，最好上述第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面是同一曲率半径。由此，由于不用判别面的正反面，因此适于大量生产。
此外，最好上述第3透镜的光源一侧的面为非球面。由此，能良好地校正3次球面象差，并使上述2个球面粘合的透镜和上述第3透镜的位置对准公差较大。
此外，最好上述第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面是同一曲率半径，假设该曲率半径为R，上述第3透镜的厚度为d，上述物镜的焦距为f时，满足-20＜53d+16R-69f＜20的关系。由此，能使在通过倾斜物镜来校正由于光盘倾斜产生的3次彗形象差时产生的3次象散较小。
上述第1和第2光盘用光学系统中的第1优选物镜的构成如下。
上述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，上述第1透镜和上述第2透镜粘合构成粘合透镜，上述第1透镜折射率为1.54以下，曲率半径为3.3mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，上述第2透镜折射率为1.7以上，上述第3透镜折射率为1.68以上，厚度为1.85mm以上，光源一侧的面为非球面，光盘一侧的面为平面。
上述第1和第2光盘用光学系统中的第2优选物镜的构成如下。
上述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，上述第1透镜和上述第2透镜粘合构成粘合透镜，上述第1透镜折射率为1.54以下，曲率半径为3.1mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，上述第2透镜折射率为1.7以上，上述第3透镜折射率为1.75以上，厚度为1.85mm以上，光源一侧的面为非球面，光盘一侧的面为平面。
上述第1和第2光盘用光学系统中的第3优选物镜的构成如下。
上述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，上述第1透镜和上述第2透镜粘合构成粘合透镜，上述第1透镜折射率为1.5以下，曲率半径为2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，上述第2透镜折射率为1.74以上，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，上述第3透镜折射率为1.77以上，厚度为1.45mm以上，光源一侧的面为非球面，其中心曲率半径为0.9mm以上1.4mm以下，光盘一侧的面为平面。
上述第1和第2光盘用光学系统中的第4优选物镜的构成如下。
上述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜笫1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，上述第1透镜和上述第2透镜粘合构成粘合透镜，上述第1透镜折射率为1.4以上1.5以下，曲率半径为2.3mm以上2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，上述第2透镜折射率为1.74以上1.85以下，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，上述第3透镜折射率为1.77以上1.85以下，厚度为1.45mm以上1.8mm以下，光源一侧的面为非球面，其中心曲率半径为0.9mm以上1.4mm以下，光盘一侧的面为平面。
上述第1-第4优选物镜的构成，作为焦距为2.5mm以下的物镜规定合适的构成，特别地，上述第1，第2优选透镜的构成作为焦距为2.0mm的物镜，上述第3，第4优选透镜的构成作为焦距为1.8mm的物镜，分别规定合适的构成。
正如上述第1-第4优选物镜的构成那样，通过从光源一侧开始向光盘一侧，配置2个球面粘合的透镜和1个非球面透镜构成2个群，能使透镜位置对准处为1处，使组装容易。此外，通过使粘合面为球面，可进行透镜面的单体评价，因此粘合精度的确认比较容易。
正如上述第1-第4优选物镜的构成那样，通过使构成粘合透镜的第1透镜具有上述范围的折射率和曲率半径，第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，第2透镜具有上述范围的折射率，在构成焦距为2.5mm以下的光学系统时，可得到足够的聚光功率。此外，粘合透镜中，虽然通过粘合面的曲率和被粘合的硝材的分散能调节色象差的校正程度，但现存的硝材中的折射率和分散之间的相关关系已得到公认。根据上述粘合面的曲率半径和第1和第2透镜的折射率组合，可良好地校正色象差。通过将第1透镜的曲率半径设定为更小，能更强地校正色象差，因此优选。另外，假设焦距为2.5mm以下时，例如假定数值孔径为0.85的光学系统，由于孔径为4.25mm以下，因此可实现小型化。此外，通过使第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，不必判别面的正反，因此适合大量生产。
与第1透镜的曲率半径为3.3mm以下的第1优选物镜的构成相比较，如第2优选物镜的构成那样通过使该曲率半径为3.1mm以下，可更强地校正色象差。
此外，如果如第3优选透镜的构成那样，第1透镜折射率为1.5以下，曲率半径为2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，第2透镜折射率为1.74以上，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，则不仅可更强地校正色象差，还可实现透镜的短焦点化。
此外，如果如第4优选透镜的构成那样，第1透镜折射率为1.4以上1.5以下，曲率半径为2.3mm以上2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，第2透镜折射率为1.74以上1.85以下，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，则不仅可更强地校正色象差、实现可短焦点化透镜的系统的小型化，还成为更可行的构成。如果第1透镜的折射率不足1.4，则聚光功率不足，而且，硝材非常昂贵。第1透镜的曲率半径越小越可良好地校正色象差，但是如果不足2.3mm，则由于曲率半径小，透镜厚度变得非常大、重量变大，不能用调节器正确地控制。此外，精度高的球面加工困难，不适于大量生产。如果第2透镜的折射率超过1.85，则蓝色光源透过率非常低，不能进行信息的记录和/或再现。
如上述第1优选物镜的构成那样，通过使第3透镜的折射率为1.68以上，光源一侧的面为非球面，由于光源一侧的非球面的最外周部分中的接平面与光轴所成角度为60度以下，因此能确保加工精度。
此外，如果如上述第2优选物镜的构成那样，使第3透镜的折射率为1.75以上，光源一侧的面为非球面，则由于可使光源一侧的非球面的最外周部分中的接平面与光轴所成角度为55度左右，因此能使加工精度更高。
此外，如果如上述第3优选物镜的构成那样，使第3透镜的折射率为1.77以上，光源一侧的面为非球面，则由于可使光源一侧的非球面的最外周部分中的接平面与光轴所成角度为52度左右，因此能使加工精度更高。
此外，上述第4优选物镜的构成中，第3透镜的折射率为1.77以上1.85以下，光源一侧的面为非球面，通过使折射率为1.77以上，可使光源一侧的非球面的最外周部分中的接平面与光轴所成角度为52度以下，可进一步提高加工精度。但是，如果折射率超过1.85，则蓝色光源透过率非常低，不能进行信息的记录和/或再现。
此外，如上述第1-第4优选物镜的构成那样，通过使第3透镜的盘一侧的面为平面，由于可进行平面研磨，因此能确保面精度。此外，整个光学系统中非球面只有一面，因此能将非球面加工引起的高次象差抑制到最小限度。
如果如第3，第4优选物镜的构成那样，第3透镜的厚度为1.45mm以上，则能取较大的组装公差。并且，如第1，第2优选物镜的构成那样，通过使第3透镜的厚度为1.85mm以上，对于焦距为2mm以上的透镜，能取更大的组装公差。
此外，如第3，第4优选物镜的构成那样，通过使第3透镜的非球面中心曲率半径为0.9mm以上1.4mm以下，由于可用磨具加工，能容易地得到精度高的非球面。
上述第1和第2光盘用光学系统中的第5优选物镜的构成如下。
上述物镜由2个透镜构成，从光源一侧开始，按照光源一侧为凸的半月形状的第1透镜、和光盘一侧为平面、光源一侧为凸的平凸形状的第2透镜的顺序排列而构成，上述第1透镜和上述第2透镜都由树脂形成。
根据该第5优选物镜的构成，通过由树脂形成2个透镜的构成，可使物镜重量变轻。
此外，在第1和第2光盘用光学系统中，最好在构成上述物镜的透镜中的至少一个透镜的至少一个面上形成衍射栅。
根据该优选构成，不必增加透镜的个数，而使之成为具有例如消色差的效果和2波长互换性的物镜。
此外，在第1和第2光盘用光学系统中，最好通过倾斜上述物镜来校正由于光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差时的产生的3次象散为5.0mλ以下。
根据该优选构成，通过倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等引起的的3次彗形象差时，能将剩余象散抑制到更小，能进行良好的记录和/或再现。
本发明的光盘用光学头装置，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有上述第1或第2光盘用光学系统、和使上述物镜相对于光轴倾斜以便校正由于上述光盘的倾斜产生的3次彗形象差的机构。
根据该构成，由于通过倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等引起的的3次彗形象差时，能将剩余象散抑制为小，因此能进行良好的记录和/或再现。
此外，通过具有使上述物镜倾斜的机构，能校正记录或再现时由于盘的倾斜产生的3次彗形象差，能实现稳定的动作。
上述的本发明的光盘用光学头装置中，最好还具有分离用上述光盘的信息记录面调制的光束的光束分离光学系统、和受光用上述光盘的信息记录面调制的光束的受光元件。
本发明的光驱动装置，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有上述本发明的光盘用光学头装置。
根据该构成，由于通过倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等引起的的3次彗形象差时，能将剩余象散抑制为小，因此能进行良好的记录和/或再现。
此外，通过具有使上述物镜倾斜的机构，能校正记录或再现时由于盘的倾斜产生的3次彗形象差，能实现稳定的动作。
图1是表示本发明的实施方式1的3个构成的物镜的构成图。
图2是表示本发明的实施方式2的3个构成的物镜的构成图。
图3是表示本发明的实施方式3的2个构成的物镜的构成图。
图4是表示本发明的实施方式4的光盘用光学系统和光学头装置的构成图；图5是表示现有的光学头装置的构成图。
图6A是用于说明物镜调节器的调焦动作的剖面图，图6B是用于说明物镜调节器的倾斜调整的动作的剖面图。
本实施方式的物镜，从光源一侧开始顺序地按照第1透镜2、第2透镜3、第3透镜4的顺序排列，笫1透镜2和第2透镜3在接合面8处粘合。第1透镜2和第2透镜3都是球面透镜，第3透镜4是光源一侧的面10为非球面，光盘一侧的面11为平面的非球面透镜。
如图1所示平行光束1从作为第1透镜2的光源一侧的面的第1面7入射，通过与第2透镜的接合面8，入射到第2透镜3，从作为信息记录面一侧的面的第2透镜的第2面9射出之后，从作为第3透镜4的第1透镜一侧的面的第1面10入射，从作为信息记录面一侧的面的第2面11射出。然后，在光盘5上的信息记录面6上聚光。
在此示出本发明的实施方式1的物镜的具体的数值例。其中，假设构成物镜的透镜从光源一侧开始顺序地计数为第1、第2、第3，而且各透镜中光源一侧的面为第1面，光盘一侧的面为第2面。假设光盘为平行平板。另外，在实施方式1~3中所示的各数值例中，下面所示的记号是共同的。
W使用波长(nm)f物镜的焦距(mm)R11第1透镜的第1面的曲率半径(mm)
R12第1透镜的第2面的曲率半径(mm)R21第2透镜的第1面的曲率半径(mm)R22第2透镜的第2面的曲率半径(mm)R31第3透镜的第1面的曲率半径(mm)R32第3透镜的第2面的曲率半径(mm)E1第1透镜和第2透镜的间隔(mm)E2第2透镜和第3透镜的间隔(mm)d1第1透镜的厚度(mm)d2第2透镜的厚度(mm)d3第3透镜的厚度(mm)n1对第1透镜的使用波长的折射率n2对第2透镜的使用波长的折射率n3对第3透镜的使用波长的折射率nd对光盘基板的使用波长的折射率t信息记录面上的光盘基板的厚度(mm)WD工作距离(mm)NA透镜数值孔径AB对使用波长的3次球面象差(mλ)CA使用波长±10nm范围中的色象差(μm/nm)AS通过倾斜物镜来校正以使光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差为10mλ时产生的3次象散(mλ)LA物镜倾斜0.7度时产生的3次象散此外，透镜的非球面形状可用下式(1)表示。cjh21+{1-(1+kj)cj2h2}+Σl=1nAj,ihi---(1)]]>其中，h距离光轴的高度(=x2+y2)]]>cj第j面的透镜面顶点的曲率(＝1/Rj，Rj曲率半径)kj第j面的圆锥常数Aj，i第j面的i次非球面系数下面示出本发明的实施方式1的具体数值例。第3透镜4的第1面10是由上述式(1)表示的非球面。
W＝405f＝2.0R11＝3.06R12＝-3.06R21＝-3.06R22＝-29.00R31＝1.402969R32＝平面E1＝0E2＝1.0d1＝1.62d2＝0.4d3＝1.931n1＝1.53017n2＝1.72949n3＝1.77855nd＝1.61736t＝0.1WD＝0.150NA＝0.85k1＝-1.043332×10-0A1，4＝3.917135×10-2A1，6＝8.884507×10-3A1，8＝-3.43969×10-3A1，10＝6.070736×10-3A1，12＝-3.002026×10-3
(上述非球面系数的第1面指第3透镜的第1面)AB＝1.1CA＝0.05AS＝2.4LA＝2.4使用本实施方式的物镜，在通过例如调节器倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等而倾斜0.7度时发生的3次彗形象差时，校正之后剩余的3次象散为2.4mλ，小到在实用上没有问题。因此，通过使用本发明的物镜，能进行良好的记录、再现。
此外，因为由于第1透镜和第2透镜在405nm±10nm的范围中的色象差为0.05μm/nm，所以即使使用光谱宽度大的半导体激光光源也不易产生象差。
此外，由于将第1透镜和第2透镜的间隔设为0，将它们粘合使用，因此透镜调整只要调整一处即可，使调整容易。
此外，第3透镜的第2面虽然是光束有效直径小的面，加工中要求精度，但是由于本实施方式中为平面，因此可进行高精度的加工。
此外，由于为53d+16R-69f＝+13、满足-20＜53d+16R-69f＜20，因此能使通过倾斜物镜来校正由于光盘倾斜产生的3次彗形象差时产生的3次象散小。
另外，因为第1透镜的折射率为1.54以下，第2透镜的折射率为1.7以上，第1透镜的曲率半径为3.3mm以下，所以可有效地减低色象差。
此外，由于第3透镜的折射率为1.68以上，因此第3透镜的第1面的中心曲率半径可取为较大，加工较容易。此外，由于第3透镜的透镜厚为1.85mm以上，因此可使通过倾斜物镜来校正由于光盘倾斜产生的3次彗形象差时产生的3次象散较小。同时，可放宽第1，第2透镜和第3透镜的横向偏差公差，使组装变得容易。(实施方式2)图2是构成本发明的光盘用光学系统的实施方式2的物镜的光路图。
本实施方式的物镜，从光源一侧开始顺序地按照第1透镜22、第2透镜23、第3透镜24的顺序排列，第1透镜22和第2透镜23在接合面28处粘合。第1透镜22和第2透镜23都是球面透镜，第3透镜24是光源一侧的面30为非球面，光盘一侧的面31为平面的非球面透镜。
如图2所示平行光束21从作为第1透镜22的光源一侧的面的第1面27入射，通过与第2透镜的接合面28，入射到第2透镜23，从作为信息记录面一侧的面的第2透镜的第2面29射出之后，从作为第3透镜24上的第1透镜一侧的面的第1面30入射，从作为信息记录面一侧的面的第2面31射出。然后，在光盘25上的信息记录面26上聚光。
在此示出本发明的实施方式2的物镜的具体的数值例。其中，假设构成物镜的透镜从光源一侧开始顺序地计数为第1、第2、第3，而且各透镜中光源一侧的面为第1面，光盘一侧的面为笫2面。假设光盘为平行平板。另外，在下面的数值例中使用的记号与实施方式1所说明的相同。第3透镜24的第1面30是由上述式(1)表示的非球面。
W＝405f＝1.8R11＝2.5R12＝-2.5R21＝-2.5R22＝-40.0R31＝1.1430334R32＝平面E1＝0E2＝0.68d1＝2.0d2＝0.4d3＝1.5699
n1＝1.49892n2＝1.74188n3＝1.77855nd＝1.61736t＝0.1WD＝0.150NA＝0.85k1＝-9.242255×10-1A1，4＝5.904687×10-2A1，6＝2.003212×10-2A1，8＝-8.180677×10-3A1，10＝2.240878×10-2A1，12＝-1.725607×10-2(上述非球面系数的第1面指第3透镜的第1面)AB＝0.8CA＝0.02AS＝0.2LA＝6.1使用本实施方式的物镜，在通过例如调节器倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等而倾斜0.7度时发生的3次彗形象差时，校正之后剩余的3次象散为0.2mλ，小到在实用上没有问题。因此，通过使用本发明的物镜，能进行良好的记录、再现。
此外，因为由于第1透镜和第2透镜在405nm±10nm的范围中的色象差为0.02μm/nm，所以即使使用光谱宽度大的半导体激光光源也不易产生象差。
此外，由于将第1透镜和第2透镜的间隔设为0，将它们粘合使用，因此透镜调整只要调整一处即可，调整容易。
此外，第3透镜的第2面虽然是光束有效直径小的面，加工中要求精度，但是由于本实施方式中为平面，因此可进行高精度的加工。
此外，由于为53d+16R-69f＝-1、满足-20＜53d+16R-69f＜20，因此能使通过倾斜物镜来校正由于光盘倾斜产生的3次彗形象差时产生的3次象散较小。
另外，因为第1透镜的折射率为1.5以下，第2透镜的折射率为1.74以上，第1透镜的曲率半径为2.6mm以下，所以可有效地减低色象差。
此外，由于第3透镜的折射率为1.77以上，因此第3透镜的第1面的中心曲率半径可取较大，加工比较容易。此外，由于第3透镜的透镜厚为1.45mm以上，因此可使通过倾斜物镜来校正由于光盘倾斜产生的3次彗形象差时产生的3次象散较小。同时，可放宽第1，第2透镜和第3透镜的横向偏差公差，使组装变得容易。(实施方式3)图3是构成本发明的光盘用光学系统的实施方式3的物镜的光路图。
本实施方式的物镜，从光源一侧开始顺序地按照第1透镜42、第2透镜43的顺序排列，第1透镜42具有在光源一侧为凸的半月形状，第2透镜43在光盘一侧为平面，具有在光源一侧为凸的平凸形状。
如图3所示平行光束41从作为第1透镜42的光源一侧的面的第1面46入射，从作为第2透镜一侧的第2面47射出之后，从作为第2透镜43的第1透镜一侧的面的第1面48入射，从作为信息记录面一侧的面的第2面49射出。然后，在光盘44上的信息记录面45上聚光。
在此示出本发明的实施方式3的物镜的具体的数值例。其中，假设构成物镜的透镜从光源一侧开始顺序地计数为第1、第2，而且各透镜中光源一侧的面为第1面，光盘一侧的面为第2面。假设光盘为平行平板。另外，在下面的数值例中使用的记号与实施方式1所说明的相同。第1透镜42的第1面46和第2透镜43的第1面48是由上述式(1)表示的非球面。此外，第1透镜42和第2透镜43都由树脂材料形成。
W＝405f＝2.0R11＝2.140R12＝13.800R21＝1.0490944R22＝平面E1＝1.200d1＝1.3d2＝1.2484n1＝1.55990n2＝1.55990nd＝1.61736t＝0.1WD＝0.150NA＝0.85k1＝-5.657290×10-1A1，4＝1.506741×10-3A1，6＝1.851765×10-4A1，8＝-2.137199×10-4A1，10＝8.255417×10-5A1，12＝-1.889478×10-5k3＝-8.425991×10-1A3，4＝7.116095×10-2A3，6＝4.013898×10-2A3，8＝-2.772649×10-2A3，10＝7.731887×10-2A3，12＝-3.480660×10-2(上述非球面系数的第1面是指第1透镜的第1面，第3面是指第2透镜的第1面)AB＝3.6CA＝0.3LA＝2.6使用本实施方式的物镜，在通过例如调节器倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等而倾斜0.7度时发生的3次彗形象差时，校正之后剩余的3次象散为0.3mλ，小到在实用上没有问题。因此，通过使用本发明的物镜，能进行良好的记录、再现。
此外，第2透镜的第2面虽然是光束有效直径小的面，加工中要求精度，但是由于本实施方式中为平面，因此可进行高精度的加工。
另外，由于透镜材料都是树脂，并且是2个构成，因此能实现轻量化，能减轻调节器的负担。
此外，因为是树脂材料，容易在透镜表面上附加衍射栅，可通过附加衍射栅使色象差更小。(实施方式4)图4是构成本发明的光盘用光学系统的实施方式4的光盘用光学系统和光学头装置的构成图。
在图4中，从半导体激光模块61射出的发散光束62由准直透镜63变换为大致平行光束64。平行光束64由弯曲(上升)镜65改变光路的方向，顺序透过构成物镜66的第1透镜67、第2透镜68、第3透镜69，通过光盘70的基板在信息记录面71上聚光。由于信息记录面71上形成的反射率不同的信号，聚光点的反射光强度被调制。由信息记录面71反射的激光光，沿着原先的光路返回半导体模块61。这里，半导体模决61具有光源、受光元件、分离去路光和回路光的光束分离光学系统统。此外，物镜66是实施方式1中说明的物镜，第1透镜67、第2透镜68、第3透镜69由透镜镜筒72固定、使镜筒72移动的调节器73不仅沿跟踪(tracking)方向和焦点方向驱动镜筒72，将物镜66调节到最佳位置，而且还根据光盘70表面的倾斜，沿相对于光轴倾斜的方向驱动镜筒72。
如果光盘70翘曲或倾斜则产生3次彗星象差。此时，搭载有物镜66的镜筒72的调节器73，根据光盘70的倾斜量或由此产生的3次彗星象差，来倾斜物镜66。由此，能校正3次彗星象差。光盘70的倾斜量或由此产生的3次彗星象差的检测方法和倾斜物镜66的调节器73的具体构成没有特别的限定，可以采用公知的构成。
倾斜物镜66的调节器73的具体构成可以采用例如与图6A，图6B中所示构成相同的构成。如果如图6A，图6B所示，在光盘的接线方向和半径方向分别设置一对永久磁铁和线圈，则可将物镜倾斜到相对于光盘的任意方向上。另外，由于光盘的倾斜导致的有害的3次彗形象差大多是由于通常接线方向的光盘倾斜而产生的，因此即使只在接线方向设置一对永久磁铁和线圈，也可校正由于光盘的倾斜产生的大部分3次彗形象差。当然，使物镜66倾斜的调节器73的构成不限于图6A，图6B所示的构成。
另外，本实施方式中使用了实施方式1中说明的3个构成的物镜作为物镜66，但是也可以是实施方式2中说明的3个构成的物镜，或实施方式3中说明的2个构成的物镜。
此外，本实施方式中使用半导体模块作为光源，但也可以分离激光光源、光束分离光学系统、受光元件。此外，本实施方式中物镜的第1透镜67、第2透镜68和第3透镜69通过镜筒72被固定，但是不一定要固定。
此外，本实施方式中，对光学头装置用于对光盘进行直接记录和/或再现的光盘装置中的例子进行了说明，但也可以用于其他的例如DVD等用于记录原盘的激光束记录机。
本发明的光驱动装置由具有上述实施方式4的光学头装置并可使光盘旋转的机构、使光学头装置沿光盘的半径方向移动的机构、以及驱动并控制这些机构的电路等构成。光驱动装置中除光学头装置以外的构成没有特别限定，可采用公知的构成。
如上所述，根据本发明，在2个构成或3个构成的物镜中，在使物镜相对于光轴倾斜时，由于可将3次象散的产生量抑制到较小，或者，在通过倾斜物镜来抵消光盘倾斜时产生的3次彗形象差时，由于可将3次象散的产生量抑制到较小，因此即使在记录和/或再现时产生光盘倾斜，也能进行良好地记录和/或再现。
以上说明的实施方式，都只是用于说明本发明的技术内容，而不应解释为本发明仅限于这样的具体例，可在本发明的精神和权利要求书中记载的范围内，进行各种修改实施，应广义地解释本发明。
权利要求
1.一种光盘用光学系统，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，特征在于，具有光源、将来自所述光源的光束变换为平行光的准直光学系统、和将所述平行光聚光到所述光盘的信息记录面上的物镜，所述物镜的数值孔径(NA)为0.82以上，所述物镜由2个或3个透镜构成，所述物镜相对于光轴倾斜0.7度时发生的3次象散为10mλ以下。
2.根据权利要求1所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述光盘在所述信息记录面的所述物镜一侧的面上具有厚度约为0.1mm的透明基板，通过使所述物镜倾斜来校正所述光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差时产生的3次象散为10mλ以下。
3.一种光盘用光学系统，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有光源、将来自所述光源的光束变换为平行光的准直光学系统、和将所述平行光聚光到所述光盘的信息记录面上的物镜，所述物镜的数值孔径NA为0.82以上，所述物镜由2个或3个透镜构成，所述光盘在所述信息记录面的所述物镜一侧的面上具有厚度约为0.1mm的透明基板，通过使所述物镜倾斜来校正所述光盘倾斜0.7度时产生的3次彗形象差时产生的3次象散为10mλ以下。
4.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，使所述光束通过厚度约为0.1mm的透明基板聚光时的3次球面象差为70mλ以下。
5.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述光源的波长中的所述物镜的色象差为0.1μm/nm以下。
6.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和第2透镜粘合在一起构成粘合透镜。
7.根据权利要求6所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述第3透镜的光盘一侧的面为平面。
8.根据权利要求6所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面都是同一曲率半径。
9.根据权利要求6所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述第3透镜的光源一侧的面为非球面。
10.根据权利要求6所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述第1透镜的光源一侧的面和光盘一侧的面都是同一曲率半径，假设该曲率半径为R，所述第3透镜的厚度为d，所述物镜的焦距为f时，满足以下的关系-20＜53d+16R-69f＜20。
11.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和第2透镜粘合在一起构成粘合透镜，所述第1透镜折射率为1.54以下，曲率半径为3.3mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，所述第2透镜折射率为1.7以上，所述第3透镜折射率为1.68以上，厚度为1.85mm以上，光源一侧的面为非球面，光盘一侧的面为平面。
12.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和所述第2透镜粘合构成粘合透镜，所述第1透镜折射率为1.54以下，曲率半径为3.1mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，所述第2透镜折射率为1.7以上，所述第3透镜折射率为1.75以上，厚度为1.85mm以上，光源一侧的面为非球面，光盘一侧的面为平面。
13.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和所述第2透镜粘合构成粘合透镜，所述第1透镜折射率为1.5以下，曲率半径为2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，所述第2透镜折射率为1.74以上，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，所述第3透镜折射率为1.77以上，厚度为1.45mm以上，光源一侧的面为非球面，其中心曲率半径为0.9mm以上1.4mm以下，光盘一侧的面为平面。
14.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由3个透镜构成，从光源一侧开始，按照球面透镜第1透镜、球面透镜第2透镜、和非球面透镜第3透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和所述第2透镜粘合构成粘合透镜，所述第1透镜折射率为1.4以上1.5以下，曲率半径为2.3mm以上2.6mm以下，光源一侧的面和光盘一侧的面具有同一曲率半径，所述第2透镜折射率为1.74以上1.85以下，光盘一侧的面的曲率半径为2.6mm以上，所述第3透镜折射率为1.77以上1.85以下，厚度为1.45mm以上1.8mm以下，光源一侧的面为非球面，其中心曲率半径为0.9mm以上1.4mm以下，光盘一侧的面为平面。
15.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，所述物镜由2个透镜构成，从光源一侧开始，按照光源一侧为凸的半月形状的第1透镜、和光盘一侧为平面、光源一侧为凸的平凸形状的第2透镜的顺序排列而构成，所述第1透镜和所述第2透镜都由树脂形成。
16.根据权利要求1或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，在构成所述物镜的透镜中的至少一个透镜的至少一个面上形成衍射栅。
17.根据权利要求2或3所述的光盘用光学系统，其特征在于，通过倾斜所述物镜来校正光盘倾斜0.7度时发生的3次彗形象差时的产生的3次象散为5.0mλ以下。
18.一种光盘用光学头装置，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有权利要求1或3所述的光盘用光学系统；和使所述物镜相对于光轴倾斜以便校正由于所述光盘的倾斜产生的3次彗形象差的机构。
19.根据权利要求18所述的光盘用光学头装置，其特征在于，还具有分离用所述光盘的信息记录面调制的光束的光束分离光学系统、和受光用所述光盘的信息记录面调制的光束的受光元件。
20.一种光驱动装置，用于对光盘进行信息的记录和/或再现，其特征在于，具有权利要求18所述的光盘用光学头装置。
全文摘要
具有光源(61)、将来自光源的光束变换为平行光的准直光学系统(63)、将平行光聚光到光盘信息记录面(71)上的物镜的光盘用光学系统。物镜由2个或3个透镜构成，数值孔径(NA)为0.82以上，使高密度记录成为可能。而且，由于物镜相对于光轴倾斜0.7度时发生的3次象散小到10mλ以下，因此可抑制通过倾斜物镜来校正由于光盘翘曲等而倾斜时发生的3次彗形象差时的剩余象差量。其结果，即使光盘产生倾斜也能进行良好的记录和/或再现。
文档编号G11B7/135GK1393014SQ01802886
公开日2003年1月22日 申请日期2001年9月25日 优先权日2000年9月26日
发明者笹埜智彦, 田中康弘, 山形道弘 申请人:松下电器产业株式会社