专利名称：对物光学元件及光拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可对不同种类的光信息记录媒体互换地执行信息的记录和/或再现的光拾取装置及对物光学元件。
背景技术：
近年来，就光拾取装置而言，推进作为再现记录在光盘中的信息、或向光盘记录信息的光源而被使用的激光光源的短波长化，例如，使蓝紫色半导体激光器、利用第2高频波来执行红外半导体激光器的波长变换的蓝色SHC激光器等、波长为400-420nm的激光器光源被实用化。当使用这些蓝紫色半导体激光器光源时，在使用数值孔径(NA)与DVD(数字通用盘)相同的物镜时，可向直径为12cm的光盘记录15-20GB的信息，在将物镜的NA提高至0.85的情况下，可向直径为12cm的光盘记录23-25GB的信息。下面，在本说明书中，将使用蓝紫色激光器光源的光盘及磁光盘统称为‘高密度光盘’。
另外，在使用NA为0.85的物镜的高密度光盘中，由于光盘倾斜(skew歪斜)而产生的彗形像差增大，所以将保护层设计得比DVD的薄(相对于DVD的0.6mm，为0.1mm)，以降低歪斜引起的彗形像差量。但是，只要认为可对这种类型的高密度光盘适当记录/再现信息，就不能说作为光盘播放器/记录器的产品的价值是充分的。目前，若根据出售记录多种多样信息的DVD或CD(致密盘)的现实，则仅能对高密度光盘记录/再现信息是不够的，例如用户即便对所有的DVD或CD都能同样适当地记录/再现信息，但这样提高了作为高密度光盘用的光盘播放器/记录器的商品价值。在这种背景下，期望装载于高密度光盘用光盘播放器/记录器上的光拾取装置具有对高密度光盘与DVD、以及CD之一均可边维持互换性边适当地记录/再现信息的性能。
作为对高密度光盘与DVD、以及CD之一均可边维持互换性边适当地记录/再现信息的方法，考虑对应于记录/再现信息的光盘的记录密度来选择性地切换高密度光盘用光学系统与DVD或CD用光学系统的方法，但由于需要多个光学系统，所以不利于小型化，另外，成本增大。
因此，为了简化光拾取装置的构成，实现低成本化，就具有互换性的光拾取装置而言，最好共享高密度光盘用光学系统与DVD或CD用光学系统，尽量减少构成光拾取装置的光学部件的个数。另外，共享针对光盘配置的对物光学系统最有利于光拾取装置的构成简化、低成本化。另外，为了得到为记录/再现波长各不相同的多种光盘共用的对物光学系统，需要在对物光学系统中形成具有球面像差的波长依赖性的相位构造。
专利文献1中，记载了一种具有作为相位构造的衍射构造、可共同用于高密度光盘与现有DVD和CD中的对物光学系统及装载了该对物光学系统的光拾取装置。
专利文献1欧洲公开专利第1304613号然而，上述专利文献1中记载的可向3个不同光盘互换地进行信息记录和/或再现的光拾取装置中的对物光学元件由于是沿光轴方向与物镜和形成相位构造的光学元件接合的构造，所以比较大型，而且重，在跟踪或聚焦时使驱动它的致动器的负担变大，因此，存在不得不使用大型的致动器、无法实现光拾取装置的紧凑化和节能的问题。
发明内容
本发明考虑了上述问题而做出，其目的在于提供一种可实现构造简化、低成本化的光拾取装置和对物光学元件，该光拾取装置装载如下对物光学元件，该对物光学元件具有相位构造，可对包含使用蓝紫色激光器光源的高密度光盘和DVD及CD的记录密度不同的3种盘适当地执行信息的记录和/或再现。
为了解决上述问题，项1的对物光学元件是一种光拾取装置的对物光学元件，通过将从第1光源射出的第1波长λ1的第1光束在保护基板厚度为t1的第1光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，执行信息的再现和/或记录，通过将从第2光源射出的第2波长λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保护基板厚度为t2(t1≤t2)的第2光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，执行信息的再现和/或记录，其特征在于所述对物光学元件是对所述第1和第2光信息记录媒体共同使用的对物光学元件，是具有第1相位构造与第2相位构造等两个相位构造的同时、至少一个面为非球面的单片透镜的对物光学元件，利用所述第1相位构造来补偿所述保护基板厚度t1与所述保护基板厚度t2的差异引起的球面像差、或所述第1波长λ1与所述第2波长λ2的差异引起的球面像差中至少之一，利用所述第2相位构造来补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的最佳像点移动、环境温度变化时产生的+球面像差中至少之一。
通过将所述对物光学元件设为单片透镜，可实现基于制造工序的简化、低成本化、轻量化的致动器之小型化。另外，利用第1相位构造取得第1光信息记录媒体与第2光信息记录媒体的互换，利用第2相位构造来补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的最佳像点移动、环境温度变化时产生的球面像差中至少之一，从而可提供对第1光信息记录媒体的记录/再现特性好的对物光学元件。
另外，上述项1的构成中，所谓‘相位构造’是指在各轮带间赋予相位差的构造。
另外，所谓‘形成聚光光斑’是指在波面像差为软化(マレシヤル)界限以下的状态下、使光几何光学地大致聚焦成1点。
图1是示意表示光拾取装置PU2的构成图。
具体实施例方式
在本说明书中，将使用蓝紫色半导体激光器或蓝紫色SHG激光器作为信息记录/再现用光源的光盘(也称为光信息记录媒体)而统称为‘高密度光盘’，除利用NA为0.85的对物光学系统来执行信息的记录/再现、且保护层的厚度为0.1mm左右规格的光盘(例如BD蓝色射线盘)外，还包含利用NA为0.65-0.67的对物光学系统来执行信息的记录/再现、保护层的厚度为0.6mm左右规格的光盘(例如HD-DVD也简称为HD)。另外，除在该信息记录面上具有这种保护层的光盘外，还包含在信息记录面上具有几nm-几十nm左右厚度的保护膜的光盘、或保护层或保护膜的厚度为0的光盘。另外，在本说明书中，在高密度光盘中，还包含使用蓝紫色半导体激光器或蓝紫色SHG激光器作为信息记录/再现用光源的磁光盘。
另外，在本说明书中，所谓DVD是DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等DVD系列光盘的统称，所谓CD是CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等CD系列光盘的统称。记录密度中，高密度光盘最高，按DVD、CD的顺序依次降低。
下面说明用于实现上述目的的最佳构成。
项2的对物光学元件就项1所述的对物光学元件而言，其特征在于所述第1相位构造是重叠型衍射构造，该重叠型衍射构造将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状，且按每个规定的水平面个数，使段移位对应于该水平面数量的段数大小之高度，该重叠型衍射构造具有不使所述第1光束衍射、使所述第2光束衍射的衍射作用之波长选择性。
所谓‘重叠型衍射构造’是指如下构造将至少一个光学功能面分割成以光轴为中心的多个光学功能区域，将该多个光学功能区域中的至少一个分割成以光轴为中心的轮带状的区域，并且，在各轮带中设置规定数量的不连续的段差，同时，连续地配置设置了该不连续段差的轮带。重叠型衍射构造也称为多水平构造、DOE构造，例如，衍射构造是将光学元件的光学功能面分割成以光轴为中心的多个轮带，将该轮带分别形成锯齿状，在该一个锯齿部中还设置规定数量的阶段形状的构造。由此，可向光学元件提供具有波长选择性的衍射作用。另外，阶段形状的段数或阶段的高度、宽度等可适当设计。具体而言，如特开平1706018号中记载的那样。
另外，所谓‘光学功能面’是指利用在该面上进行折射或衍射来帮助光斑形成的面。
若使用项2所述的具有衍射作用的波长选择性的重叠型衍射构造来作为第1相位构造，则由于可独立控制第2光束的相位，所以可良好地补偿对第2光束的球面像差。结果，可提供对第2光信息记录媒体的记录/再现特性好的对物光学元件。
项3的对物光学元件就项2所述的对物光学元件而言，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1，所以通过将重叠型衍射构造的一个段差通过光路差换算设定在相当于第1波长λ1的2倍的深度，可对任何波长的光束都确保高的衍射效率(透过率)。
项4的对物光学元件就项3所述的对物光学元件而言，其特征在于所述规定的水平面个数为5。由重叠型衍射构造接收衍射作用的光束之衍射效率不仅取决于一个段差，还取决于水平面数量。通过将该水平面数量设定为5，可使第2光束的衍射效率最大。
项5的对物光学元件就项1所述的对物光学元件而言，其特征在于所述第1相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1、具有所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上，dor1＞dor2，其中，dor1为偶数。
所谓‘锯齿状衍射构造’是指如下构造，即将光学功能面分割成以光轴为中心的多个光学功能区域，将该多个光学功能区域中的至少一个分割成以光轴为中心的轮带状的区域，并且，在各轮带中设置规定数量的不连续的段差，同时，光轴方向截面为锯齿状。
作为第1相位构造，也可使用项5所述的具有衍射次数的波长选择性的锯齿型衍射构造，可在对任何波长的光束都具有高的衍射效率的同时，良好地补偿对第2光束的球面像差。
项6的对物光学元件就项5所述的对物光学元件而言，其特征在于所述衍射次数dor1为2，所述衍射次数dor2为1。若将第1光束的衍射次数dor1设为2，将第2光束的衍射次数dor2设为1，则可使对第2光束的球面像差的补偿特性最好。
项7的对物光学元件就项1-6任一所述的对物光学元件而言，其特征在于所述第2相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1’、具有所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2’时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1’次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2’次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上，dor1’＞dor2’。
作为第2相位构造，若使用项7所述的具有衍射次数的波长选择性的锯齿型衍射构造，则可对第1光束和第2光束确保高的衍射效率。具体而言，最好使用项8-10所述的衍射次数的组合。
项8的对物光学元件就项7所述的对物光学元件而言，其特征在于所述衍射次数dor1’为2，所述衍射次数dor2’为1。
项9的对物光学元件就项7所述的对物光学元件而言，其特征在于所述衍射次数dor1’为5，所述衍射次数dor2’为3。
项10的对物光学元件就项7所述的对物光学元件而言，其特征在于所述衍射次数dor1’为10，所述衍射次数dor2’为6。
项11的对物光学元件就项1-6任一所述的对物光学元件而言，其特征在于所述第2相位构造为光路差赋予构造，当设n为自然数时，利用该光路差赋予构造附加于所述第1光束上的光路差为所述第1波长λ1的5n倍，利用该光路差赋予构造附加于所述第2光束上的光路差为所述第2波长λ2的3n倍。
‘光路差赋予构造’是由包含光轴的中心区域与在该中心区域的外侧具有细微段差并分割的多个轮带构成的构造，是指具有如下特性的构造，即在规定温度下，在透过相邻轮带的波面间产生入射光束的波长的整数倍的光路差，在温度从所述规定温度变化的情况下，伴随折射率的变化，透过相邻轮带的波面间产生的光路差偏离入射光束的波长的整数倍。光路差赋予构造也称为NPS(Non Periodic Surface)构造、相位构造。
作为第2相位构造，也可使用项34所述的具有附加光路差的波长选择性之光路差赋予构造。一般，由于光路差赋予构造可确保轮带间距比锯齿型衍射构造大，所以可提供光利用效率高的对物光学元件。
项12的对物光学元件就项1-11任一所述的对物光学元件而言，其特征在于所述第1相位构造形成于光源侧的光学面上，所述第2相位构造形成于光信息记录媒体侧的光学面上。由此，可确保补偿的球面像差量比第2相位构造多的第1相位构造的轮带间距大。
项13的对物光学元件就项1-12任一所述的对物光学元件而言，其特征在于当设相对于所述第1波长的设计倍率为m1、相对于所述第2波长的设计倍率为m2时，满足下式，m1＝m2＝0。
通过满足上式，可将对第1光信息记录媒体和第2光信息记录媒体记录/再现时的跟踪驱动所产生的彗形像差变为0。
项14的对物光学元件就项1-13任一所述的对物光学元件而言，其特征在于由转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃制造。通过使用这种低熔点的玻璃，可在实现成型模具长寿命化的同时，由于熔融时的粘性低，所以可利用成型来良好地转录相位构造。作为这种转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃，有住田光学社制的K-PG325、K-PG375。
项15的对物光学元件就项1-13任一所述的对物光学元件而言，其特征在于由树脂制造。通过使用所述对物光学元件，可在以稳定的性能廉价地大量生产的同时，由于轻量，所以可实现聚焦驱动或跟踪驱动用的致动器的功耗减少，可将致动器变为小型。另外，由于熔融状态的粘性低，所以可利用成型来良好地转录相位构造。
项16的对物光学元件就项1-13任一所述的对物光学元件而言，其特征在于使树脂层贴合在玻璃制的透镜表面，在所述树脂层的表面，形成所述第1相位构造或所述第2相位构造。通过使用玻璃的基本材料，可提供温度特性好的对物光学元件。另外，作为用作树脂层的材料，紫外线固化树脂或热固化性树脂在制造上是适合的。
项17的对物光学元件就项15或16所述的对物光学元件而言，其特征在于伴随温度变化的折射率变化率之符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到所述树脂中。
若伴随温度变化的折射率变化率的符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到树脂中，则得到在维持树脂的成型性的同时，伴随温度变化的折射率变化小的材料。由此，可提供在可利用成型来以稳定的性能廉价地大量生产的同时，轻量、且伴随温度变化的折射率变化小的对物光学元件。
项18的光拾取装置通过将从第1光源射出的第1波长λ1的第1光束在保护基板厚度为t1的第1光信息记录媒体之信息记录面上形成聚光光斑，执行信息的再现和/或记录，通过将从第2光源射出的第2波长λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保护基板厚度为t2(t1≤t2)的第2光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，执行信息的再现和/或记录，通过将从第3光源射出的第3波长λ3(λ2＜λ3)的第3光束在保护基板厚度为t3(t2＜t3)的第3光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，执行信息的再现和/或记录，其特征在于具有单片透镜的对物光学元件，是对所述第1至第3光信息记录媒体共同使用的对物光学元件，具有补偿所述保护基板厚度t1与所述保护基板厚度t2的差异引起的球面像差、或所述第1波长λ1与所述第2波长λ2的差异引起的球面像差中至少之一的相位构造，同时，至少一个面为非球面；和衍射光学元件，是配置在所述第1至第3光束的共同光路中的衍射光学元件，形成重叠型衍射构造，该构造是将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状、且按每个规定的水平面个数使段移位对应于该水平面数量的段数的高度的构造，具有不使所述第1光束与所述第2光束衍射、使所述第3光束衍射的衍射作用的波长选择性。
若让对物光学元件具有第1光信息记录媒体与第2光信息记录媒体的互换性能、与第1光信息记录媒体与第3光信息记录媒体的互换性能双方，则尽管得到可对应于对3种光信息记录媒体记录/再现的高性能对物光学元件，但由于对物光学元件的构成复杂，所以重量或构造成本增大。通常，在光拾取装置中，由于利用致动器来高速驱动对物光学元件，所以从联系致动器大型化或发热量增大等的观点看，对物光学元件的重量增大成为问题。另外，若对物光学元件的构成变复杂，则对物光学元件的外径必然变大，所以产生不能装载于薄型光拾取装置中的问题。
因此，本发明的光拾取装置让对物光学元件具有所述第1光信息记录媒体与所述第2光信息记录媒体的互换性能，让衍射光学元件具有所述第1光信息记录媒体与所述第3光信息记录媒体的互换性能。由此，可将所述对物光学元件构成单片透镜，可实现所述对物光学元件的制造工序的简化、低成本化、轻量化、小直径化。
另外，在让所述衍射光学元件具有所述第1光信息记录媒体与所述第3光信息记录媒体的互换性能的情况下，在设计特性上最好具有仅选择地使第3光束衍射的衍射特性。具体而言，若构成将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案排列成同心圆状、且按每个规定的水平面个数、使段移位对应于该水平面数量的段数的高度的重叠型衍射构造，则可具有这种衍射特性。
项19的光拾取装置就项18所述的光拾取装置而言，其特征在于所述相位构造是重叠型衍射构造，该重叠型衍射构造将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状，且按每个规定的水平面个数，使段移位对应于该水平面数量的段数的高度，该重叠型衍射构造具有不使所述第1光束与所述第3光束衍射、使所述第2光束衍射的衍射作用的波长选择性。
若使用项19所述的具有衍射作用的波长选择性的重叠型衍射构造来作为第1相位构造，则由于可独立控制第2光束的相位，所以可良好地补偿对第2光束的球面像差。结果，可提供对第2光信息记录媒体的记录/再现特性好的光拾取装置。
项20的光拾取装置就项19所述的光拾取装置而言，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差而附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1。
通过将重叠型衍射构造的一个段差通过光路差换算设定在相当于第1波长λ1的2倍的深度，可对任何波长的光束都确保高的衍射效率(透过率)。
项21的光拾取装置就项20所述的光拾取装置而言，其特征在于所述规定的水平面个数为5。由重叠型衍射构造接收衍射作用的光束之衍射效率不仅取决于一个段差，还取决于水平面数量。通过将该水平面数量设定为5，可使第2光束的衍射效率最大。
项22的光拾取装置就项18所述的光拾取装置而言，其特征在于所述相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1、具有所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2、具有所述第3光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor3时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第3光束的所述dor3次衍射光聚光到所述第3光信息记录媒体的信息记录面上，dor1＞dor2≥dor3，其中，dor1为偶数。
作为第2相位构造，也可使用项22所述的具有衍射次数的波长选择性的锯齿型衍射构造，在对第1光束及第3光束具有高的衍射效率的同时，可良好地补偿对第2光束的球面像差。结果，可提供对第2光信息记录媒体的记录/再现特性好的对物光学元件。
项23的光拾取装置就项22所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射次数dor1为2，所述衍射次数dor2为1，所述衍射次数dor3为1。由此，可使对第2光束的球面像差的补偿特性最好。
项24的光拾取装置就项18-23任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述相位构造形成于所述对物光学元件的光源侧的光学面上。由此，可确保补偿的球面像差量比第2相位构造多的第1相位构造的轮带间距大。
项25的光拾取装置就项18-24任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述第1光束与所述第2光束均以平行于所述对物光学元件的光束状态入射，所以可将对第1光信息记录媒体和第2光信息记录媒体记录/再现时的跟踪驱动所产生的彗形像差变为0。
项26的光拾取装置就项18-25任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述对物光学元件由转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃制造。通过使用这种低熔点的玻璃，可在实现成型模具长寿命化的同时，由于熔融时的粘性低，所以可利用成型来良好地转录相位构造。作为这种转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃，有住田光学社制的K-PG325、K-PG375。
项27的光拾取装置就项18-25任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述对物光学元件由树脂制造。通过在所述对物光学元件中使用树脂，可在以稳定的性能廉价地大量生产的同时，由于轻量，所以可实现聚焦驱动或跟踪驱动用的致动器的功耗减少，可将致动器变为小型。另外，由于熔融状态的粘性低，所以可利用成型来良好地转录相位构造。
项28的光拾取装置就项18-25任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述对物光学元件使树脂层贴合在玻璃制的透镜表面，在所述树脂层的表面，形成所述相位构造。通过使用玻璃的基本材料，可提供温度特性好的对物光学元件。另外，作为用作树脂层的材料，紫外线固化树脂或热固化性树脂在制造上是适合的。
项29的光拾取装置就项27或28所述的光拾取装置而言，其特征在于伴随温度变化的折射率变化率的符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到所述树脂中。
若伴随温度变化的折射率变化率的符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到树脂中，则得到在维持树脂的成型性的同时，伴随温度变化的折射率变化小的材料。由此，可提供在可利用成型来以稳定的性能廉价地大量生产的同时，轻量、且伴随温度变化的折射率变化小的对物光学元件。
项30的光拾取装置就项18-29任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述对物光学元件还具有如下相位构造，该相位构造补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的最佳像点移动、在环境温度变化时产生的+球面像差中的至少之一。
通过利用所述第1相位构造取得第1光信息记录媒体与第3光信息记录媒体的互换，利用所述第2相位构造来补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的最佳像点移动、在环境温度变化时产生的球面像差中的至少之一，从而可提供对第1光信息记录媒体的记录/再现特性好的对物光学元件。
项31的光拾取装置就项18-30任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述第3光束在被所述衍射光学元件的重叠型衍射构造变换成发散光束之后，入射到所述对物光学元件中。通过利用所述衍射光学元件的重叠型衍射构造将所述第3光束变换为发散光束，使之入射到所述对物光学元件，可补偿保护基板厚度t1与保护基板厚度t3的差异引起的球面像差。
项32的光拾取装置就项31所述的光拾取装置而言，其特征在于形成于所述衍射光学元件中的所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在40-80的范围内，由所述重叠型衍射构造的一个段差而附加于所述第1光束上的光路差为5×λ1。
在所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在40-80的范围内的情况下，若通过将所述重叠型衍射构造的一个段差通过光路差换算设定在相当于第1波长λ1的5倍的深度，则利用该段差附加于第2光束上的光路差变为第2波长λ2的3倍。由此，可提高所述衍射光学元件对第1光束和第2光束的透过率，可提供还可对应于向所述第1光信息记录媒体和第2光信息记录媒体高速写入的光拾取装置。
项33的光拾取装置就项32所述的光拾取装置而言，其特征在于所述重叠型衍射构造的所述规定水平面数量为2。通过将所述重叠型衍射构造的水平面个数设定为2，可使所述第3光束的衍射效率的设计值最大。
项34的光拾取装置就项31所述的光拾取装置而言，其特征在于形成于所述衍射光学元件中的所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在20-40的范围内，由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为7×λ1。
在所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在20-40的范围内的情况下，若通过将所述重叠型衍射构造的一个段差通过光路差换算设定在相当于第1波长λ1的7倍之深度，则利用该段差附加于第2光束上的光路差变为第2波长λ2的4倍。由此，可提高所述衍射光学元件对第1光束和第2光束的透过率，可提供还可对应于向所述第1光信息记录媒体和第2光信息记录媒体高速写入的光拾取装置。
项35的光拾取装置就项34所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射光学元件的重叠型衍射构造中，所述规定水平面数量为3或4。通过将所述重叠型衍射构造的水平面个数设定为3或4，可使所述第3光束的衍射效率的设计值最大。
项36的光拾取装置就项31所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射光学元件具有沿光轴方向层叠材料C与材料D的构成，材料C的d线上的阿贝数在45-65的范围内，并且，d线上的折射率在1.45-1.55的范围内，材料D的d线上的阿贝数在20-40的范围内，并且，d线上的折射率在1.55-1.70的范围内，所述重叠型衍射构造形成于所述材料C与所述材料D的交界面中。
若如项36所述来构成所述衍射光学元件，则因为可得到透过率(衍射效率)对任何波长的光束都高的衍射光学元件，所以可提供也可对应于向任何光信息记录媒体高速写入的光拾取装置。
项37的光拾取装置就项36所述的光拾取装置而言，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1，所以可使各个波长的光束的透过率(衍射效率)的设计值最大。
项38的光拾取装置就项37所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射光学元件的重叠型衍射构造中，所述规定水平面数量为5或6，所以可使各个波长的光束的透过率(衍射效率)的设计值最大。
项39的光拾取装置就项18-38任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射光学元件是变换所述第1光束的发散角后使之入射到所述对物光学元件中的耦合光学元件。通过使变换第1光束的发散角后使之入射到所述对物光学元件的耦合光学元件具有衍射光学元件的功能，可削减光拾取装置的部件个数。
项40的光拾取装置就项18-39任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述衍射光学元件是变换所述第1光束的光束直径后使之入射到所述对物光学元件中的光束扩展器光学系统。通过使变换第1光束直径后使之入射到所述对物光学元件的光束扩展器光学系统具有衍射光学元件的功能，可削减光拾取装置的部件个数。
项41的光拾取装置就项18-40任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述对物光学元件与所述衍射光学元件构成一体，执行跟踪驱动。通过使对所述第3光信息记录媒体记录/再现时的跟踪驱动所产生的彗形像差为0，可得到良好的跟踪特性。
项42的光拾取装置就项18-41任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述光拾取装置被配置在所述第1光源与所述对物光学元件之间的光路中，具备色差补偿光学元件，该色差补偿光学元件形成补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时产生的所述对物光学元件之最佳像点移动的衍射构造。
另外，所谓‘色差’是指波长变化前后的聚光光斑在光轴方向上的错位。但是，这里设聚光光斑是形成于波面像差最小的位置上的光斑。作为波长变化的因素，假定包括激光器的个体差异、模式跳跃、温度变化时的激光器振荡，但由于色差构成问题的是相对于光轴方向上的错位、致动器的动作未追随等瞬间的波长变化，所以主要以模式跳跃补偿为对象。
项43的光拾取装置就项42所述的光拾取装置而言，其特征在于所述色差补偿光学元件是与所述衍射光学元件相同的光学元件。通过让具有所述第1光信息记录媒体与所述第3光信息记录媒体的互换功能的衍射光学元件具有色差补偿元件的功能，可削减光拾取装置的部件个数。
项44的光拾取装置就项18-43任一所述的光拾取装置而言，其特征在于所述光拾取装置具有球面像差补偿机构，该球面像差补偿机构补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时由所述对物光学元件产生的球面像差、在环境温度变化时由所述对物光学元件产生的球面像差中的至少之一，所以可拓宽对所述第1光源的振荡波长的公差，另外，可拓宽可使用的温度范围。
项45的光拾取装置就项44所述的光拾取装置而言，其特征在于所述球面像差补偿机构具有可通过沿光轴移动来使光束对所述对物光学元件的入射角变化的移动光学元件、和沿光轴方向移动该移动光学元件的致动器，所以在使所述移动光学元件沿光轴方向移动来补偿球面像差的情况下，可确保球面像差的补偿范围宽。
项46的光拾取装置就项45所述的光拾取装置而言，其特征在于所述移动光学元件是所述衍射光学元件，所以通过让具有所述第1光信息记录媒体与所述第3光信息记录媒体的互换功能的所述衍射光学元件沿光轴方向移动，可削减光拾取装置的部件个数。
项47的光拾取装置就项44所述的光拾取装置而言，其特征在于所述球面像差补偿机构是液晶元件。在利用所述液晶元件补偿球面像差的情况下，无需可动部即可完成，所以有利于光拾取装置的小型化。
项48的光拾取装置就项18-47任一所述的光拾取装置而言，其特征在于还具有振子驱动所述对物光学元件的致动器，当对所述第3光信息记录媒体执行信息的记录/再现时，追随所述对物光学元件的跟踪驱动，由所述致动器来振子驱动所述对物光学元件，所以当对所述第3光信息记录媒体执行信息的记录/再现时，通过抵消由所述对物光学元件的倾斜产生的彗形像差、和由所述对物光学元件的跟踪驱动产生的彗形像差，得到始终良好的跟踪特性。
在本说明书中，所谓对物光学元件是指在将光信息记录媒体装填在光拾取装置中的状态下，在最靠近光信息记录媒体侧的位置上，应与其相对配置的、具有聚光作用的光学元件。
根据本发明，作为一种光拾取装置，装载如下对物光学元件，该对物光学元件具有相位构造，可对包含使用蓝紫色激光器光源的高密度光盘和DVD及CD的、记录密度不同的3种盘适当地执行信息的记录和/或再现，可得到能实现其构成简化、低成本化的光拾取装置和对物光学元件。
下面，用图来说明本发明的实施方式。首先，用图1来说明本发明的对物光学元件和使用该对物光学元件的光拾取装置。
图1是示意表示对高密度光盘BD、DVD与CD任一都可适当地进行信息的记录/再现的光拾取装置PU2的构成图。BD的光学规格为第1波长λ1＝405nm，保护层PL1的厚度t1＝0.1mm，数值孔径NA1＝0.85，DVD的光学规格为第2波长λ2＝655nm，保护层PL2的厚度t2＝0.6mm，数值孔径NA2＝0.65，CD的光学规格为第3波长λ3＝785nm，保护层PL3的厚度t3＝1.2mm，数值孔径NA3＝0.51。但是，波长、保护层的厚度和数值孔径的组合不限于此。
光拾取装置PU2包括蓝紫色半导体激光器LD1，在对BD执行信息的记录/再现时发光，射出405nm的蓝紫色激光光束(第1光束)；激光器模块LM，具有在对DVD执行信息的记录/再现时发光、射出655nm的红色激光光束(第2光束)的第1发光点EP1、在对CD执行信息的记录/再现时发光、射出785nm的红外激光光束(第3光束)的第2发光点EP2、感光来自DVD的信息记录面RL2的反射光束的第1感光部DS1、感光来自CD的信息记录面RL3的反射光束的第2感光部DS2、和棱镜PS；BD用的光检测器PD；对物光学元件OL；2轴致动器AC1；1轴致动器AC2；作为耦合光学元件或移动光学元件的准直透镜COL；第1偏光分束器BS1；第2偏光分束器BS2；对来自信息记录面RL1、RL2和RL3的反射光束附加像散用的传感器透镜SEN；1/4波长板QWP；对应于BD的数值孔径NA1的光圈STO；执行DVD与CD的数值孔径限制的波长选择滤波器WF。另外，作为BD用的光源，除上述蓝紫色半导体激光器LD1外，也可使用蓝紫色SHG激光器。
就光拾取装置PU2而言，在对BD执行信息的记录/再现时，利用1轴致动器AC2将准直透镜COL的位置调整到图1中实线的位置，以从准直透镜COL中以平行光束的状态射出第1光束。之后，使蓝紫色半导体激光器LD1发光。图1中，如实线描述的其光线路径那样，从蓝紫色半导体激光器LD1射出的发散光束被第1偏光分束器BS1反射，通过第2偏光分束器BS2，在由准直透镜COL变换为平行光束之后，通过1/4波长板QWP，从而从直线偏光变换为圆偏光，由光圈STO来限制光束直径，透过波长选择滤波器WF之后，由对物光学元件OL经BD的保护层PL1构成形成于信息记录面RL1上的光斑。对物光学元件OL利用配置在其周边上的2轴致动器AC1执行聚焦或跟踪。
在信息记录面RL1由信息凹坑调制后的反射光束再次透过对物光学元件OL、光圈STO之后，通过1/4波长板QWP，从而再次从圆偏光变换为直线偏光，由准直透镜COL变为收敛光束，在透过第2偏光分束器BS2、第1偏光分束器BS1之后，由传感器透镜SEN附加像散，汇聚在光检测器PD的感光面上。另外，可使用光检测器PD的输出信号来读取记录在BD中的信息。
另外，就光拾取装置PU2而言，在对DVD进行信息的记录/再现时，利用1轴致动器AC2将准直透镜COL的位置调整到图1中虚线的位置，以从准直透镜COL中以平行光束的状态射出第2光束。此时的准直透镜COL的位置是比对BD执行信息的记录/再现时更靠近对物光学元件OL的位置。之后，使第1发光点EP1发光。图1中，如虚线描述的其光线路径那样，从第1发光点EP1射出的发散光束被棱镜PS和第2偏光分束器BS1反射，在由准直透镜COL变换为平行光束之后，通过1/4波长板QWP，从而从直线偏光变换为圆偏光，在由波长选择滤波器WF来限制光束直径之后，由对物光学元件OL经DVD的保护层PL2构成形成于信息记录面RL2上的光斑。对物光学元件OL利用配置在其周边上的2轴致动器AC1执行聚焦或跟踪。
在信息记录面RL2由信息凹坑调制后的反射光束再次透过对物光学元件OL、波长选择滤波器WF之后，通过1/4波长板QWP，从而再次从圆偏光变换为直线偏光，由准直透镜COL变为收敛光束，由第2偏光分束器BS2反射，在棱镜PS内2次反射后，汇聚在第1感光部DS1上。另外，可使用第1感光部DS1的输出信号来读取记录在DVD中的信息。
另外，就光拾取装置PU2而言，在对CD进行信息的记录/再现时，利用1轴致动器AC2来调整准直透镜COL，以处于与对DVD进行信息的记录/再现时相同的位置(图1中虚线的位置)。之后，使第2发光点EP2发光。图1中，如点划线描述的其光线路径那样，从第2发光点EP2射出的发散光束被棱镜PS和第2偏光分束器BS1反射，在由准直透镜COL变换为发散光束之后，通过1/4波长板QWP，从而从直线偏光变换为圆偏光，在由波长选择滤波器WF来限制光束直径之后，由对物光学元件OL经CD的保护层PL3构成形成于信息记录面RL3上的光斑。对物光学元件OL利用配置在其周边上的2轴致动器AC1执行聚焦或跟踪。
在信息记录面RL3由信息凹坑调制后的反射光束再次透过对物光学元件OL、波长选择滤波器WF之后，通过1/4波长板QWP，从而再次从圆偏光变换为直线偏光，由准直透镜COL变为收敛光束，由第2偏光分束器BS2反射，在棱镜PS内2次反射后，汇聚在第2感光部DS2上。另外，可使用第2感光部DS2的输出信号来读取记录在CD中的信息。
本实施方式的对物光学元件OL的两个面为非球面，在光源侧的非球面上形成锯齿状衍射构造。该锯齿状衍射构造是用于补偿因BD的保护层厚与DVD的保护层厚不同引起的球面像差的相位构造，将具有第1光束入射时产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数dor1设为2，将具有第2光束入射时产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数dor2设为1，将具有第3光束入射时产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数dor3设为1，将制造波长(闪光化波长λB)设为405nm。
这样，确定衍射次数的波长依赖性的锯齿型衍射构造的衍射效率对于第1光束为100％，对于第2光束为88.3％，对于第3光束为100％，对任何波长的光束都具有高的衍射效率。
上述对物光学元件OL最好使用玻璃或使直径为小于或等于30nm的氧化物分散的树脂来形成。
一般，若使微粉末混合在透明的树脂材料中，则产生光的散射，透过率下降，所以难以用作光学材料，但可知通过使微粉末形成比透过光束的波长小的大小，事实上可不产生散射。
塑料树脂(也可简称为树脂)随着温度上升，折射率下降，但无机粒子随着温度上升，折射率上升。因此，还知道通过彼此抵消它们的性质来作用，从而不产生折射率变化。本发明的光学元件由使小于或等于30纳米、最好是小于或等于20纳米、更好是10-15纳米的无机粒子分散到作为基本材料的树脂中的材料来形成。因此，可提供没有折射率的温度依赖性或折射率的温度依赖性非常低的光学元件。
例如，使氧化铌(Nb2O5)的微粒子分散到丙烯基树脂中。作为基本材料的塑料的体积比为80，氧化铌的比例为20左右，将它们均匀混合。微粒子存在容易凝聚的问题，但利用向粒子表面提供电荷使之分散等技术，可产生必要的分散状态。
如后所述，树脂与粒子的混合、分散最好在光学元件的射出成型时在线执行。此时，在混合、分散之后，成型为光学元件之前，最好不冷却、固化。
另外，为了控制折射率对温度的变化比例，可适当增减该体积比率，也可搀和多种纳米尺寸无机粒子后使之分散。
比率在上述实例中为80∶20，即4∶1，但可在90∶10(9∶1)-60∶40(3∶2)之间适当调整。若比9∶1少，则温度变化抑制效果变小，相反，若超过3∶2，则由于树脂的成型性产生问题，所以不好。
微粒子最好是无机物，并且最好是氧化物。另外，最好是氧化状态饱和、更好是未氧化的氧化物。
是无机物是为了将与作为高分子有机化合物的塑料树脂之反应抑制得低，另外，是氧化物可防止伴随使用的恶化。尤其是在高温化或照射激光等过严酷的条件下，容易促进氧化，但若是这种无机氧化物的微粒子，则可防止氧化引起的恶化。
另外，为了防止其它因素引起的树脂氧化，不用说，也可添加防止氧化剂。并且，作为基本材料的塑料树脂最好适当采用特愿2002-308933号、特愿2002-309040号、特愿2002-308964号等中所述的树脂。
下面，说明成型本实施方式的对物光学元件的方法。如上所述，就使粒子分散到微粒树脂中的技术，已知让粒子具有电荷的方法。
例如，将板状的塑料树脂填充在容器中，使粒子注入该容器内、分散，加热该容器内，使塑料树脂熔融。此时，分散了的粒子被分散到熔融的塑料树脂中。此时，为了防止沉淀，也可搅拌、或施加电场、磁场，或提供超声波。
另外，还考虑在使熔融的塑料树脂射出成型时，使用在嵌搅拌器等来添加粒子的方法。此时，因为在线上混合成螺旋状，所以能很好地形成分散状态。
这里，在使分散了微粒子的塑料树脂一端冷却、固化之后，再次熔融并射出成型时，利用再加热、再熔融，分散状态变化，或在粒子周边的树脂中产生微小的烧结，所以不好。尤其是在产生烧结的情况下，烧结的部位，光线透过率会下降，担心不能用作光学元件。
因此，最好使塑料树脂一次熔融，并且边使粒子分散，边保持熔融并且分散的状态不变，得到成型品。即，最好在使直径为小于或等于30纳米的粒子分散到熔融状态的塑料树脂中之后，保持熔融状态不变地流入模具内，得到成型品。
另外，本实施方式中的准直透镜COL将两个面设为非球面，在光盘侧的非球面上形成重叠型衍射构造。该重叠型衍射构造是如下构造，该构造具有不使第1光束与第2光束衍射、使第3光束衍射的衍射作用之波长选择性，一个段差通过光路差换算被设定在相当于第1波长λ1的7倍的深度，将各图案内形成的水平面数量设定为4，使段移位对应于水平面数量4的3段的高度。
因为准直透镜COL相对第1波长λ1的折射率为1.649231，所以一个段差Δ1为Δ1＝7×0.405/(1.649231-1)＝4.367微米。
因为由段差Δ1附加于第1光束的光路差L为第1波长λ1的7倍，所以第1光束利用重叠型衍射构造，不受任何作用地原样透过。
另外，因为准直透镜COL相对第2波长λ2的折射率为1.592675，所以由段差Δ1附加于第2光束上的光路差M为M＝4.367×(1.592675-1)/0.655＝3.95，为第2波长λ2的大致4倍，第2光束也利用重叠型衍射构造，不受任何作用地原样透过。
另一方面，因为准直透镜COL相对第3波长λ3的折射率为1.583833，所以由段差Δ1附加于第3光束上的光路差N为N＝4.367×(1.583833-1)/0.785＝3.24，通过段差Δ1前后水平面的第3光束的相位差(减去在光学上为等相位的2π的整数倍大小的相位差)为2π×0.24。因为一个图案内的水平面数量为4，所以一个图案中第3光束的相位差正好为4×2π×0.242π，产生1次衍射光。
这样，重叠型衍射构造通过仅选择性地使第3光束衍射，将入射到准直透镜COL的第3光束变换为发散光束，补偿BD的保护层厚度与CD的保护层厚度差异引起的球面像差。
另外，重叠型衍射构造产生的第1光束的0次衍射光(透过光)的衍射效率为100％，第2光束的0次衍射光(透过光)的衍射效率为88.8％，第3光束的1次衍射光之衍射效率为81.0％，对任何光束都得到高的衍射效率。
另外，通过由1轴致动器AC2沿光轴方向驱动准直透镜COL，可补偿形成于BD的信息记录面RL1上的光斑的球面像差。利用准直透镜COL的位置调整来补偿的球面像差的产生原因例如是第1光源LD1的制造误差引起的波长差异、伴随温度变化的物镜系统的折射率变化或折射率分布、2层盘、4层盘等多层盘的信息记录层间的聚焦跳跃、高密度光盘的保护层的制造误差引起的厚度差异或厚度分布等。
另外，作为补偿形成于BD的信息记录面RL1上的光斑的球面像差的方法，除上述沿光轴方向驱动透镜的方法外，也可使用利用液晶的相位控制元件。因为这种利用相位控制元件来补偿球面像差的方法是公知的，所以这里省略详细的说明。
另外，在本实施方式中，构成为分别用于DVD/CD用激光器模块LM与蓝紫色半导体激光器LD1中，但不限于此，也可使用在一个芯片上形成射出各个波长光束的发光点的光源、或将射出各个波长光束的光源容纳于一个壳体内的光源。
也可使用可振子驱动对物光学元件OL的3致动器来代替2轴致动器AC1，在对CD进行信息的记录/再现时，若构成为追随于对物光学元件OL的跟踪驱动来使对物光学元件OL振子驱动，则通过抵消由对物光学元件OL的倾斜产生的彗形像差与由对物光学元件的跟踪驱动产生的彗形像差，得到始终良好的跟踪特性。此时，最好具有用于检测对物光学元件OL的跟踪驱动方向与量、确定振子驱动的方向与量的检测部件。
(实施例1)下面说明实施例。实施例1是图1所示的光拾取装置可对BD和DVD记录和/或再现信息时的最佳对物光学元件。本实施例的对物光学元件在第1相位构造中使用重叠型衍射构造，在第2相位构造中使用锯齿状衍射构造。表1示出实施例1的透镜数据。
实施例1 透镜数据物镜的焦距 f1＝2.2mmf2＝2.33mm像面侧数值孔径 NA10.85 NA20.65倍率 m10 m20
*di′表示从第di面至第d′面的位移。
第2面(0mm≤h≤1.5mm)非球面系数κ-8.3883E-01A4 1.2349E-02A6 1.7825E-03A8 4.1580E-04A10-1.9458E-04A12 9.4828E-05A14-4.8971E-08A18-2.3937E-08光路差函数(HD0次 DVD1次 制造波长858nm)C2 5.2068E-03C4 -8.2816E-04C6 -3.0096E-04C8 8.0071E-05C10-5.9393E-05第2′面(1.5mm＜h)非球面系数κ-8.5040E-01A4 1.1532E-02A6 1.4352E-03A8 5.3870E-04A10-1.0806E-04A12 9.5991E-05A14-1.2971E-05A16-1.8571E-06第3面(0mm≤h≤0.724mm)非球面系数κ -2.8463E+01A4 1.5123E-01A6 -3.0848E-02A8 1.3536E-01A10 1.1740E-01A12-1.8602E-01A14-2.0101E-01A16 2.3207E-01光路差函数(HD2次 DVD1次 制造波长408nm)C2 -2.6782E-02C4 1.4623E-02C6 -5.8807E-02C8 -3.3239E-02C10 2.9169E-02第3′面(0.724mm＜h)非球面系数κ -7.1388E+01A4 1.2626E-01A8 -5.1183E-02A8 -1.3075E-02A10 1.0554E-02A12-5.5870E-05A14-6.9040E-04A18-1.2880E-04光路差函数(HD2次 DVD1次 製造波長408nm)C2 -3.3777E-02C4 3.8380E-03C6 -7.9583E-03C8 3.6009E-03C10 2.6098E-04
(实施例2)实施例2是图1所示的光拾取装置可对BD和DVD记录和/或再现信息时的最佳对物光学元件。本实施例的对物光学元件在第1位层构造和第2位层构造中使用锯齿状衍射构造。表2示出实施例2的透镜数据。
实施例2透镜数据BD波长408nm、NA0.85、光圈直径φ3.74mm、焦距2.19mm、倍率m1＝0DVD波长658nm、NA0.65、光圈直径φ2.92mm、焦距2.28mm、倍率m2＝0[近轴数据]
d0BD＝∞，d0DVD＝∞，d1BD＝0.6955，d1DVD＝0.4595，d2BD＝0.0875，d2DVD＝0.6000[第1面的近轴曲率半径、非球面系数[第2面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数] 衍射次数、制造波长、光路差函数系数数]
(实施例3)实施例3是图1所示的光拾取装置可对BD、DVD和CD记录和/或再现信息时的最佳对物光学元件。本实施例的对物光学元件在第1位层构造和第2位层构造中使用锯齿状衍射构造。表3示出实施例3的透镜数据。
实施例3 透镜数据HD波长405nm、NA0.87、光圈直径φ3.74mm、焦距2.20mm、倍率m1＝0DVD波长655nm、NA0.65、光圈直径φ2.82mm、焦距2.29mm、倍率m2＝0CD波长785nm、NA0.49、光圈直径φ2.20mm、焦距2.25mm、倍率m3＝-0.079[近轴数据]
d0BD＝∞，d0DVD＝∞，d0CD＝30.000，d1BD＝0.8836，d1DVD＝0.4599，d1CD＝0.2130，d2BD＝0.1000，d2DVD＝0.6000，d2CD＝1.2000[非球面系数]
(实施例4)实施例4是图1所示的光拾取装置可对HD-DVD、DVD和CD记录和/或再现信息时的最佳对物光学元件。本实施例的对物光学元件在第1位层构造和第2位层构造中使用锯齿状衍射构造。表4示出实施例4的透镜数据。
实施例4 透镜数据HD波长405nm、NA0.87、光圈直径φ4.00mm、焦距2.99mm、倍率m1＝0DVD波长655nm、NA0.65、光圈直径φ3.96mm、焦距3.05mm、倍率m2＝0CD波长785nm、NA0.47、光圈直径φ2.80mm、焦距3.04mm、倍率m3＝0[近轴数据]
d1HD＝1.3813，d1DVD＝1.4347，d1CD＝1.0575，d2HD＝0.6000，d2DVD＝0.6000，d2CD＝1.2000[非球面系数]
(实施例5)实施例5是作为由图1所示的光拾取装置之对物光学元件与准直透镜构成的光学系统之最佳实施例。在本实施例的对物光学元件中，作为相位构造，形成锯齿状衍射构造，在准直透镜中形成重叠型衍射构造。表5示出实施例5的透镜数据。
实施例5透镜数据BD波长405nm、NA0.85、光圈直径φ3.74mm、焦距2.86mm、倍率m1＝0DVD波长655nm、NA0.65、光圈直径φ2.90mm、焦距2.82mm、倍率m2＝0CD波长785nm、NA0.51、光圈直径φ2.42mm、焦距2.29mm、倍率m3＝-0.12[近轴数据]
d0BD＝14.0770，d0DVD＝15.4754，d0CD＝15.4754，d1BD＝5.0000，d1DVD＝3.6017，d1CD＝3.6017，d2BD＝0.6674，d2DVD＝0.4589，d2CD＝0.2998、d3BD＝0.1000，d3DVD＝0.6000，d3CD＝1.2000[非球面系数]
权利要求
1.一种光拾取装置的对物光学元件，所述光拾取装置通过使从第1光源射出的第1波长λ1的第1光束在保护基板厚度为t1的第1光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，来执行信息的再现和/或记录，并通过使从第2光源射出的第2波长λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保护基板厚度为t2(t1≤t2)的第2光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，来执行信息的再现和/或记录，其特征在于所述对物光学元件是为所述第1光信息记录媒体和第2光信息记录媒体所共用的对物光学元件，是具有第1相位构造和第2相位构造这两个相位构造、且至少一个面为非球面的单片透镜的对物光学元件，利用所述第1相位构造来补偿由所述保护基板厚度t1与所述保护基板厚度t2的差异引起的球面像差、和由所述第1波长λ1与所述第2波长λ2的差异引起的球面像差中的至少之一，利用所述第2相位构造来补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时所产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时所产生的最佳像点移动、在环境温度变化时所产生的+球面像差中的至少之一。
2.根据权利要求1所述的对物光学元件，其特征在于所述第1相位构造是重叠型衍射构造，该重叠型衍射构造将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状，且按每个规定的水平面个数，使段仅被移位对应于该水平面数的段数的高度，该重叠型衍射构造具有不使所述第1光束发生衍射、而使所述第2光束发生衍射的衍射作用的波长选择性。
3.根据权利要求2所述的对物光学元件，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1。
4.根据权利要求3所述的对物光学元件，其特征在于所述规定的水平面个数为5。
5.根据权利要求1所述的对物光学元件，其特征在于所述第1相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有在所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1、具有在所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上dor1＞dor2，其中，dor1为偶数。
6.根据权利要求5所述的对物光学元件，其特征在于所述衍射次数dor1为2，所述衍射次数dor2为1。
7.根据权利要求1-6任一所述的对物光学元件，其特征在于所述第2相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有在所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1’、具有在所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2’时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1’次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2’次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上dor1’＞dor2’。
8.根据权利要求7所述的对物光学元件，其特征在于所述衍射次数dor1’为2，所述衍射次数dor2’为1。
9.根据权利要求7所述的对物光学元件，其特征在于所述衍射次数dor1’为5，所述衍射次数dor2’为3。
10.根据权利要求7所述的对物光学元件，其特征在于所述衍射次数dor1’为10，所述衍射次数dor2’为6。
11.根据权利要求1-6任一所述的对物光学元件，其特征在于所述第2相位构造为光路差赋予构造，当设n为自然数时，利用该光路差赋予构造附加于所述第1光束上的光路差为所述第1波长λ1的5n倍，利用该光路差赋予构造附加于所述第2光束上的光路差为所述第2波长λ2的3n倍。
12.根据权利要求1-11任一所述的对物光学元件，其特征在于所述第1相位构造形成于光源侧的光学面上，所述第2相位构造形成于光信息记录媒体侧的光学面上。
13.根据权利要求1-12任一所述的对物光学元件，其特征在于当设相对于所述第1波长的设计倍率为m1、相对于所述第2波长的设计倍率为m2时，满足下式m1＝m2＝0。
14.根据权利要求1-13任一所述的对物光学元件，其特征在于由转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃制成。
15.根据权利要求1-13任一所述的对物光学元件，其特征在于由树脂制成。
16.根据权利要求1-13任一所述的对物光学元件，其特征在于使树脂层贴合在玻璃制的透镜表面，在所述树脂层的表面，形成所述第1相位构造或所述第2相位构造。
17.根据权利要求15或16所述的对物光学元件，其特征在于伴随温度变化的折射率变化率的符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到所述树脂中。
18.一种光拾取装置，通过使从第1光源射出的第1波长λ1的第1光束在保护基板厚度为t1的第1光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，来执行信息的再现和/或记录；通过使从第2光源射出的第2波长λ2(λ1＜λ2)的第2光束在保护基板厚度为t2(t1≤t2)的第2光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，来执行信息的再现和/或记录；并通过使从第3光源射出的第3波长λ3(λ2＜λ3)的第3光束在保护基板厚度为t3(t2＜t3)的第3光信息记录媒体的信息记录面上形成聚光光斑，来执行信息的再现和/或记录，其特征在于，包括单片透镜的对物光学元件，是为所述第1至第3光信息记录媒体所共用的对物光学元件，具有补偿由所述保护基板厚度t1与所述保护基板厚度t2的差异引起的球面像差和由所述第1波长λ1与所述第2波长λ2的差异引起的球面像差中的至少之一的相位构造，并且至少一个面为非球面；和衍射光学元件，是配置在所述第1至第3光束的共用光路中的衍射光学元件，形成重叠型衍射构造，该重叠型衍射构造是将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状、且按每个规定的水平面个数使段仅被移位对应于该水平面数的段数的高度的构造，具有不使所述第1光束与所述第2光束发生衍射、而使所述第3光束发生衍射的衍射作用的波长选择性。
19.根据权利要求18所述的光拾取装置，其特征在于所述相位构造是重叠型衍射构造，该重叠型衍射构造将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案配置成同心圆状，且按每个规定的水平面个数，使段仅被移位对应于该水平面数的段数的高度，该重叠型衍射构造具有不使所述第1光束与所述第3光束发生衍射、而使所述第2光束发生衍射的衍射作用的波长选择性。
20.根据权利要求19所述的光拾取装置，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1。
21.根据权利要求20所述的光拾取装置，其特征在于所述规定的水平面个数为5。
22.根据权利要求18所述的光拾取装置，其特征在于所述相位构造是锯齿状衍射构造，在设具有在所述第1光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor1、具有在所述第2光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor2、具有在所述第3光束入射到所述锯齿衍射构造时所产生的衍射光中的最大衍射光量的衍射次数为dor3时，在满足下式的同时，所述对物光学元件使所述第1光束的所述dor1次衍射光聚光到所述第1光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第2光束的所述dor2次衍射光聚光到所述第2光信息记录媒体的信息记录面上，使所述第3光束的所述dor3次衍射光聚光到所述第3光信息记录媒体的信息记录面上dor1＞dor2≥dor3，其中，dor1为偶数。
23.根据权利要求22所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射次数dor1为2，所述衍射次数dor2为1，所述衍射次数dor3为1。
24.根据权利要求18-23任一所述的光拾取装置，其特征在于所述相位构造形成在所述对物光学元件的光源侧的光学面上。
25.根据权利要求18-24任一所述的光拾取装置，其特征在于所述第1光束与所述第2光束均以平行于所述对物光学元件的光束状态入射。
26.根据权利要求18-25任一所述的光拾取装置，其特征在于所述对物光学元件由转变点Tg为小于或等于400度的低融点玻璃制成。
27.根据权利要求18-25任一所述的光拾取装置，其特征在于所述对物光学元件由树脂制成。
28.根据权利要求18-25任一所述的光拾取装置，其特征在于所述对物光学元件使树脂层贴合在玻璃制的透镜表面上，在所述树脂层的表面上，形成所述相位构造。
29.根据权利要求27或28所述的光拾取装置，其特征在于伴随温度变化的折射率变化率的符号与所述树脂相反，使直径为小于或等于30nm的粒子分散到所述树脂中。
30.根据权利要求18-29任一所述的光拾取装置，其特征在于所述对物光学元件还具有如下相位构造，该相位构造补偿所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时所产生的球面像差、所述第1波长λ1在±10nm范围内变化时所产生的最佳像点移动、在环境温度变化时所产生的+球面像差中的至少之一。
31.根据权利要求18-30任一所述的光拾取装置，其特征在于所述第3光束在通过所述衍射光学元件的重叠型衍射构造而被变换成发散光束之后，入射到所述对物光学元件中。
32.根据权利要求31所述的光拾取装置，其特征在于形成于所述衍射光学元件中的所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在40-80的范围内，由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为5×λ1。
33.根据权利要求32所述的光拾取装置，其特征在于所述重叠型衍射构造的所述规定水平面数量为2。
34.根据权利要求31所述的光拾取装置，其特征在于形成于所述衍射光学元件中的所述重叠型衍射构造的d线上的阿贝数在20-40的范围内，由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为7×λ1。
35.根据权利要求34所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射光学元件的重叠型衍射构造中，所述规定水平面数量为3或4。
36.根据权利要求31所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射光学元件具有使材料C与材料D沿光轴方向层叠的结构，其中所述材料C的d线上的阿贝数在45-65的范围内且d线上的折射率在1.45-1.55的范围内，而所述材料D的d线上的阿贝数在20-40的范围内且d线上的折射率在1.55-1.70的范围内，所述重叠型衍射构造形成于所述材料C和所述材料D的交界面上。
37.根据权利要求36所述的光拾取装置，其特征在于由所述重叠型衍射构造的一个段差附加于所述第1光束上的光路差为2×λ1。
38.根据权利要求37所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射光学元件的重叠型衍射构造中，所述规定水平面数量为5或6。
39.根据权利要求18-38任一所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射光学元件是变换所述第1光束的发散角后使之入射到所述对物光学元件中的耦合光学元件。
40.根据权利要求18-39任一所述的光拾取装置，其特征在于所述衍射光学元件是变换所述第1光束的光束直径后使之入射到所述对物光学元件中的光束扩展器光学系统。
41.根据权利要求18-40任一所述的光拾取装置，其特征在于所述对物光学元件与所述衍射光学元件构成一体地执行跟踪驱动。
42.根据权利要求18-41任一所述的光拾取装置，其特征在于所述光拾取装置被配置在所述第1光源与所述对物光学元件之间的光路中，并包括色差补偿光学元件，该色差补偿光学元件形成用以补偿所述第1波长λ1在±10nm的范围内变化时所产生的所述对物光学元件的最佳像点移动的衍射构造。
43.根据权利要求42所述的光拾取装置，其特征在于所述色差补偿光学元件是与所述衍射光学元件相同的光学元件。
44.根据权利要求18-43任一所述的光拾取装置，其特征在于所述光拾取装置具有球面像差补偿机构，该球面像差补偿机构补偿所述第1波长λ1在±10nm的范围内变化时由所述对物光学元件产生的球面像差、和在环境温度变化时由所述对物光学元件产生的球面像差中的至少之一。
45.根据权利要求44所述的光拾取装置，其特征在于所述球面像差补偿机构具有可通过沿光轴移动来使光束向所述对物光学元件的入射角变化的移动光学元件、和沿光轴方向移动该移动光学元件的致动器。
46.根据权利要求45所述的光拾取装置，其特征在于所述移动光学元件是所述衍射光学元件。
47.根据权利要求44所述的光拾取装置，其特征在于所述球面像差补偿机构是液晶元件。
48.根据权利要求18-47任一所述的光拾取装置，其特征在于还具有振子驱动所述对物光学元件的致动器，当对所述第3光信息记录媒体执行信息的记录/再现时，追随所述对物光学元件的跟踪驱动，由所述致动器来振子驱动所述对物光学元件。
全文摘要
提供一种可实现构造简化、低成本化的光拾取装置和对物光学元件，该光拾取装置装载如下对物光学元件，该对物光学元件具有相位构造，可对包含使用蓝紫色激光器光源的高密度光盘和DVD及CD的记录密度不同的3种盘适当地执行信息的记录和/或再现。对记录密度不同的3种盘执行信息的再现和/或记录的光拾取装置的特征在于，具有单片透镜的对物光学元件，该对物光学元件具有补偿由保护基板厚度t1与保护基板厚度t2的差异引起的球面像差、或由第1波长λ1与所述第2波长λ2的差异引起的球面像差中的至少之一的相位构造；和衍射光学元件，该衍射光学元件具有重叠型衍射构造，该构造具有不使第1光束与第2光束发生衍射、仅使第3光束发生衍射的衍射作用的波长选择性。
文档编号G11B7/1374GK1767020SQ20051009998
公开日2006年5月3日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月15日
发明者木村彻, 新勇一, 池中清乃, 荻原贤治, 野村英司 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社