物镜和光拾取装置的制作方法

专利名称：物镜和光拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及物镜和光拾取装置，且涉及一种用于提供小型且轻量的光拾取装置的 技术。
背景技术：
近年来，正在推广一种使用了蓝紫色(蓝色)波段为400nm 420nm的激光(例 如波长为405nm)的BD (Blu-rayDisk，蓝光盘)格式的大容量光记录介质。作为用于在上述 光记录介质上进行记录或再现的光拾取装置(Optical PickupUnit)，也需能适用于利用红 色波段为645nm 675nm的激光进行记录或再现的DVD (Digital Versatile Disk，数字多 用途光盘)格式的光记录介质、利用红外波段为765nm 805nm的激光进行记录或再现的 CD (Compact Disk)格式的光记录介质。
例如在专利文献1中公开了一种能够适用于上述格式的光记录介质的光拾取装 置，该光拾取装置利用下述两个组合，能够在第1 第3光记录介质以及另一光盘这4种记 录介质上记录或再现信息，上述两个组合是指组合使波长为405nm的光束适当地会聚在 第1光记录介质的记录面上的物镜，和对波长为650nm的光束付与相位差分布、对波长为 405nm的光束不付与相位差分布的光学元件；组合使波长为405nm的光束适当地会聚在另 一光盘的记录面上的物镜，和对波长为780nm的光束付与相位差分布、而对波长为405nm的 光束不付与相位差分布的光学元件。
专利文献1 日本特开2005-20拟99号公报
对于使用了光拾取装置的AV (audio-video，音频视频)设备、计算机等产品，一直 希望具有轻便性、能够节省空间，由此要求被搭载在该种产品中的光拾取装置能够小型且 轻量。但是，若为例如上述专利文献1所述的使用多个物镜的结构，光学系统的零件数量必 然变多。而且，在使用了多个物镜的情况下，用于驱动该多个物镜的驱动器等控制系统的构 造变得复杂，很难满足上述要求。发明内容
本发明是鉴于上述背景而做成的，目的在于提供一种能够实现小型化且轻量化的 物镜以及光拾取装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案之一提供一种物镜，该物镜用在通过将光 束照射在旋转的光记录介质上而检测自上述光记录介质反射的光束的光拾取装置中，
该物镜使第1激光会聚在第1上述光记录介质上；
使波长与上述第1激光不同的第2激光会聚在第2上述光记录介质上；
使波长与上述第1激光和上述第2激光均不相同的第3激光会聚在第3上述光记 录介质上；
该物镜包括呈以该物镜的光轴为中心的同心圆状地设置有衍射构造的衍射区域 和设置在上述衍射区域的外周侧的第1非衍射区域；
在上述第1非衍射区域的折射作用下，使上述第1激光聚焦在上述第1光记录介 质的信号层上；
在上述衍射区域的衍射作用下，使上述第2激光聚焦在上述第2光记录介质的信 号层上；
在上述衍射区域的衍射作用下，使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信 号层上。
这样，本发明的物镜的镜面被分割成以物镜的光轴为中心呈同心圆状地形成有衍 射光栅(相位环形带)的衍射区域和未形成有衍射光栅的第1非衍射区域。那么，透过了 本发明的物镜的第1激光在第1非衍射区域的折射作用下聚焦在第1光记录介质的信号层 上，透过了本发明的物镜的第2激光在衍射区域的衍射作用下聚焦在第2光记录介质的信 号层上，透过了本发明的物镜的第3激光在衍射区域的衍射作用下聚焦在第3光记录介质 的信号层上。
这样，本发明的物镜使第1激光的折射光(0级光)聚焦在第1光记录介质的信号 记录面上，因此针对第1激光能够获得较高的光利用率。另外，通过以上述方式使0级光聚 焦，能够防止因发生超分辨率现象而使旁瓣(Side lobe)的强度增加从而与相邻的凹坑产 生干涉而产生噪声。另外，由于能够使第2激光的衍射光聚焦在第2光记录介质的信号记 录面上、使第3激光的衍射光聚焦在第3光记录介质的信号记录面上，因此针对第2激光和 第3激光均能获得较高的光利用率。并且，采用本发明，即使是3波段共用式物镜20，也能 对于确保第1 第3光记录介质均具有足够的工作距离WD (Working Distance)。
另外，上述衍射区域包括使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信号层上 的第1衍射区域和设置在比上述第1衍射区域靠外周侧的位置上的第2衍射区域，上述第 2衍射区域使上述第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
通过上述那样地设置，当在第2光记录介质或第3光记录介质上分别进行第2激 光或第3激光的信号再现或信号记录时，能够使物镜作为具有适合进行第2激光或第3激 光的信号再现或信号记录的数值孔径(NA)的物镜的发挥功能。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，在上述衍射区域的内周侧设置有第2 非衍射区域。
这样，通过在衍射区域的内周侧设置未形成有衍射光栅的第2非衍射区域，在该 第2非衍射区域的折射作用下，也能使通过该第2非衍射区域的第1激光聚焦在第1光记 录介质的信号层上。因此，能够进一步提高第1激光的光利用率。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，使在上述第2非衍射区域的作用下会 聚的第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
这样，通过使在第2非衍射区域的作用下会聚的第3激光不聚焦在第3光记录介 质的信号层上，能够充分地确保物镜的工作距离WD。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，使上述第1激光的0级光聚焦在上述 第1光记录介质的信号记录面上，使上述第2激光的2级衍射光聚焦在上述第2光记录介 质的信号记录面上，使上述第3激光的2级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录 面上。
这样，由于本发明的物镜使第1激光的折射光(0级光)聚焦在第1光记录介质的信号记录面上，因此针对第1激光能够获得较高的光利用率。另外，通过上述那样地使用0 级光，能够防止因发生超分辨率现象而使旁瓣的强度增加从而与相邻的凹坑发生干涉而产 生噪声。另外，由于能够使第2激光的2级衍射光聚焦在第2光记录介质的信号记录面上、 使第3激光的2级衍射光聚焦在第3光记录介质的信号记录面上，因此针对第2激光和第 3激光均能获得较高的光利用率。另外，采用本发明，即使是3波段共用式物镜20，也能确 保对于第1 第3光记录介质均具有足够的工作距离WD。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，
上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ；
上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ；
上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ；
该物镜的数值孔径NA (Numerical Aperture)为 0. 85 ；
使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级 光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，该第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60 的范围，该第2非衍射区域是上述物镜的NA彡0. 20的范围；
使上述第2激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 20 < NA ^ 0. 60范围的上 述2级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；
使上述第3激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 20 < NA ^ 0. 47范围的上 述2级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
另外，在为了使物镜起到上述作用而设置了上述衍射构造的情况下，上述第1衍 射区域是上述物镜的0. 20 < NA ^ 0. 47的区域，上述第2衍射区域是上述物镜的0. 47 < NA彡0. 60的区域。另外，上述第2非衍射区域是上述物镜的NA ( 0. 20的区域。
上述衍射构造是设置在例如物镜的上述第1 第3激光入射侧的镜面上的闪耀衍 射光栅。另外，上述闪耀衍射光栅形成在例如上述物镜的0. 20 < NA ^ 0. 60的范围内，槽 的深度为2. 67 μ m。上述物镜的有效直径为3. 5mm。
另外，在将上述物镜的镜面顶点之间的距离设为d时，以上述第1光记录介质的上 述0级光的会聚点为基准的前侧主点位置Δ1和后侧主点位置Δ 2分别满足下述关系
+0. 40≤ Δ 1/d≤ +0. 60
-0. 50 ≤ Δ 2/d ≤_0· 20。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，
使上述第1激光的0级光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上；
使上述第2激光的1级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；
使上述第3激光的1级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
这样，由于本发明的物镜能够使第1激光的折射光(0级光)聚焦在第1光记录介 质的信号记录面上，因此针对第1激光能够获得较高的光利用率。另外，通过上述那样地使 用第1激光的0级光，能够防止因发生超分辨率现象而使旁瓣的强度增加从而与相邻的凹 坑发生干涉而产生噪声。另外，由于能够使第2激光的1级衍射光聚焦在第2光记录介质 的信号记录面上、使第3激光的1级衍射光聚焦在第3光记录介质的信号记录面上，因此针 对第2激光和第3激光均能获得较高的光利用率。另外，即使是3波段共用式物镜20，也能 确保对于第1 第3光记录介质均具有足够的工作距离WD。
本发明的另一技术方案以上述物镜为基础，
上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ；
上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ；
上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ；
该物镜的数值孔径NA (Numerical Aperture)为 0. 85 ；
使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级 光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，上述第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60的范围，上述第2非衍射区域是上述物镜的NA彡0. 14的范围；
使上述第2激光的透过上述物镜的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围的上述1级衍射光 聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；
使上述第3激光的透过上述物镜的0. 14 < NA ^ 0. 47的范围的上述1级衍射光 聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
另外，在为了使物镜起到上述作用而设置了上述衍射构造的情况下，上述第1衍 射区域是上述物镜的0. 14 < NA ^ 0. 47的区域，上述第2衍射区域是上述物镜的0. 47 < NA彡0. 60的区域。另外，上述第2非衍射区域是上述物镜的NA ( 0. 14的区域。
上述衍射构造是设置在例如物镜的上述第1 第3激光入射侧的镜面上的闪耀衍 射光栅。另外，上述闪耀衍射光栅形成在例如上述物镜的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围内，槽 的深度为1. 33 μ m。上述物镜的有效直径为5. 0mm。
另外，在将上述物镜的镜面顶点之间的距离设为d时，以上述第1光记录介质的上 述0级光的会聚点为基准的前侧主点位置Δ1和后侧主点位置Δ 2分别满足下述关系
+0. 40 ^ Δ 1/d 彡 +0. 60
-0. 50 ^ Δ 2/d 彡 _0· 20。
此外，参照本发明的实施方式以及附图能够清楚本发明所公开的课题以及解决方法。
采用本发明，能够提供可以实现光拾取装置的小型化或轻量化的物镜和光拾取装置。


图1是表示光拾取装置1的光学系统的结构的图。
图2是表示光记录介质记录再现装置200的一例的框图。
图3是表示第1实施例的物镜20的规格的图。
图4是用于说明第1光记录介质5的主点位置的图。
图5Α是表示第1实施例的物镜20的准直透镜18侧的镜面的矢径半径和非球面 系数的图。
图5Β是表示第1实施例的物镜20的光记录介质5侧的镜面的矢径半径和非球面 系数的图。
图6是表示相位函数式Φ (r)的图。
图7是表示设有衍射光栅的范围和衍射光栅的截面形状的图。
图8A是表示利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第1激光聚焦在第1光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图8B是说明利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第2激光聚焦在第2 光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图8C是说明利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第3激光聚焦在第3 光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图9是表示物镜20的闪耀光栅的槽的深度(横轴)与第1激光O级衍射光)、 第2激光(1级衍射光)、第3激光(1级衍射光)各自的在衍射光栅7的作用下的衍射效率 (纵轴)的关系的图表。
图10是表示对用于检测寻道误差的DPP信号进行比较的结果的图表。
图11是表示第2实施例的物镜20的规格的图。
图12A是表示第2实施例的物镜20的准直透镜18侧的镜面的矢径半径和非球面 系数的图。
图12B是表示第2实施例的物镜20的光记录介质5侧的镜面的矢径半径和非球 面系数的图。
图13是表示设有衍射光栅的范围和衍射光栅的截面形状的图。
图14A是表示利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第1激光聚焦在第 1光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图14B是用于说明利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第2激光聚焦 在第2光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图14C是用于说明利用物镜20使自1/4波片19入射到物镜20的第3激光聚焦 在第3光记录介质5的信号记录面上的状态的图。
图15是表示物镜20的闪耀光栅的槽的深度(横轴)与第1激光O级衍射光)、 第2激光(1级衍射光)、第3激光(1级衍射光)各自的在衍射光栅7的作用下的衍射效率 (纵轴)的关系的图表。
图16是表示对用于检测寻道误差的DPP信号进行比较的结果的图表。
具体实施方式
下面，参照

本发明的实施方式。
第1实施例
在本实施方式中说明的光拾取装置1是通过将光束照射在旋转的光记录介质5 上来检测自光记录介质5反射的光束的装置。光拾取装置1例如安装在后述的光记录介 质记录再现装置200等信息记录再现装置中。利用光拾取装置1进行记录或再现信息的 光记录介质5例如是BD(Blu-ray Disk)格式的光记录介质5(以下称作第1光记录介质 5)、DVD(Digital VersatileDisk)格式的光记录介质5(以下称作第2光记录介质5)、 ⑶(Compact Disk)格式的光记录介质5(以下称作第3光记录介质5)等。
图1表示在本实施方式中说明的、用于在光记录介质上再现信号或记录信号的光 拾取装置1的光学系统的结构。如图1所示，光拾取装置1包括第1激光源11、第2激光源 12、第1衍射光栅13、第2衍射光栅14、耦合透镜15 (发散透镜)、偏振分束器16、半透半反 镜17、准直透镜18、1/4波片19、物镜20、检测透镜21和光检测器22。
第1激光源11用于照射出在第1光记录介质上再现信号或记录信号的第1波长 (蓝紫色(蓝色)波段为400nm 420nm (例如405nm))的第1激光。例如使用半导体激光 器等发光元件构成第1激光源11。
第2激光源12用于照射出在第2光记录介质上再现信号或记录信号的第2波长 (红色波段为645nm 675nm(例如655歷))的第2激光，以及在第3光记录介质上再现信 号或记录信号的第3波长(红外波段为765nm 805nm(例如785nm))的第3激光。
第2激光源12例如使用双波段激光二极管等半导体激光器构成。另外，第2激 光源12优选使用通过在规定的频率范围内自激振动而发出信号的低噪声型激光照射元件 (例如脉动激光(Pulsation Laser)元件)构成。
自第1激光源11照射出的第1激光入射到配置在第1激光源11与偏振分束器16 之间的第1衍射光栅13。第1衍射光栅13的构成件是用于将第1激光分离成0级光、+1 级衍射光和-1级衍射光的衍射光栅用于将所入射的第1激光相对于偏振分束器16的偏光 面转换成S偏振光的直线偏振光的1/2波片。
自第2激光源12照射出的第2激光或第3激光入射到配置在第2激光源12与偏 振分束器16之间的第2衍射光栅14。第2衍射光栅14的构成件是用于将所入射的激光 分离成0级光、+1级衍射光和-1级衍射光的衍射光栅和用于将所入射的第2激光或第3激 光相对于偏振分束器16的偏光面转换成P偏振光的直线偏振光的1/2波片。
配置在第2衍射光栅14与偏振分束器16之间的耦合透镜15用于改变自第2激 光源12入射的第2激光或第3激光的发散角度。例如可以使用具有正焦距的发散透镜 (Divergent Lenz)作为耦合透镜15。
在图1所示的光学系统中，包括准直透镜18和物镜20在内的沿第1激光的光路 的光学系统(以下称作第1光学系统)的总光学倍率为11倍左右，另一方面，包括耦合透 镜15、准直透镜18和物镜20在内的沿第2激光或第3激光的光路的光学系统(以下称作 第2光学系统)的总光学倍率为5. 5 6. 0倍左右。
这里，如图1所示，由于本实施方式的光拾取装置1的第1光学系统和第2光学系 统共用准直透镜18和物镜20，所以第2光学系统的合成倍率必然增大，但通过在第2衍射 光栅14与偏振分束器16之间夹装耦合透镜15，能够将第2光学系统的合成倍率抑制得较 低。因此，作为第2激光源12，可以选择使用照射输出小且廉价的构件。
偏振分束器16对自第1衍射光栅13入射的S偏振光的第1激光进行反射，而使 自耦合透镜15入射的P偏振光的激光(第2激光或第3激光)透过。偏振分束器16通过 将大小不同的两个直角棱镜16a、16b以彼此的斜面相对的方式接合起来而形成大致立方 体状。在两个棱镜16a、16b的接合面上形成有第1激光、第2激光和第3激光的反射/透 过特性为本实施方式所述的特性那样的膜构造(电介质多层膜等)的偏光面(例如参照日 本特开2006-331594号公报)。
半透半反镜17将被偏振分束器16反射后入射的S偏振光的第1激光和透过偏振 分束器16后入射的P偏振光的激光(第2激光或第3激光)向准直透镜18的方向反射。 另外，半透半反镜17使自准直透镜18入射的第1激光的返回光、第2激光或第3激光的返 回光透过。
准直透镜18将自半透半反镜17入射的第1激光、第2激光或第3激光转换成平行光。被准直透镜18转换成平行光的第1激光、第2激光或第3激光入射到1/4波片19。
1/4波片19将自准直透镜18入射的第1激光、第2激光或第3激光自直线偏振光 转换成圆偏振光。另外，1/4波片19将自物镜20入射的第1激光的返回光、第2激光的返 回光或第3激光的返回光自圆偏振光转换成直线偏振光。
物镜20是对应于第1 第3波长的3波段共用式透镜。物镜20使自1/4波片19 入射的第1激光、第2激光或第3激光分别会聚在对应的光记录介质5的信号记录层上。另 外，3波段共用式透镜20的构造、功能见后述。
在光记录介质5中反射后的第1激光的返回光、第2激光的返回光或第3激光的 返回光在物镜20的作用下转换成平行光而后入射到1/4波片19，在1/4波片19的作用下 从圆偏振光转换成直线偏振光。作为直线偏振光的返回光通过准直透镜18后透过半透半 反镜17而入射到检测透镜21。
检测透镜21使返回光会聚在光检测器22上，并且使返回光发生像散从而生成 聚焦错误信号。检测透镜21例如由柱面透镜(Cylindrical Lens)、复曲面透镜(Toric Lens)、歪像透镜(Anamorphic Lens)或相对于光轴倾斜配置的平行平板形成。
光检测器22用于对接收到的返回光进行光电转换。光检测器22例如由光电二极 管等受光元件构成。光检测器22具备被分割成多个的光检测区域(例如，对于分别与被第 1衍射光栅13或第2衍射光栅14分割的第1 第3激光对应的各受光区域分别进行12分 割(采用差动像散法作为聚焦控制方式时)或8分割(不采用差动像散法时)而成的光检 测区域)。也可以利用多个激光器以兼用的方式形成分别与第1 第3激光对应的受光区 域(例如第1激光和第2激光兼用受光区域)。
另外，分别与第1 第3激光对应的受光区域设定在除该各个受光区域所接收到 的激光之外的激光的衍射光(不需要的衍射光)的光斑不会会聚的位置上(例如参照日本 特开2007-164962号公报)。基于由光检测器22检测到的信号进行的信号再现动作、信号 记录动作、利用第1光检测器20检测到的信号的处理方法、DPP (Differential Push Pull) 等的寻道误差检测方法、像散法等的寻道误差检测方法等均是公知的内容，因此省略详细 说明。
图2是表示利用上述光拾取装置1构成的光记录介质记录再现装置200的一例 的框图。如图2所示，该光记录介质记录再现装置200具备上述光拾取装置1，并且还具备 主轴电动机202、电动机驱动电路203、激光驱动器204、接近(access)机构205、调制电路 206、放大电路207、解调电路208、聚焦控制电路209、寻道控制电路210、倾斜(tilt)控制 电路211、光学特性校正电路215、系统控制装置213和外部装置214。
在图2中，主轴电动机202使光记录介质5旋转。电动机驱动电路203依据自系 统控制装置213发送来的控制信号控制主轴电动机202的旋转。
接近机构205依据自系统控制装置213发送来的控制信号使光拾取装置1沿光记 录介质5的直径方向(径向)移动。
激光驱动器204依据自调制电路206输入的信号控制自第1激光源11和第2激 光源12照射出的激光的输出。
调制电路206将自系统控制装置213输入的、记录在光记录介质5上的数据调制 成记录用的脉冲信号。记录在光记录介质5上的上述数据例如自个人计算机等外部装置214通过系统控制装置213随时供给来。
放大电路207将包含在自光拾取装置1的光检测器22输出的电信号中的RF信号 (RF =Radio Frequency)放大后输出到解调电路208中。解调电路208将自放大电路207 输入的RF信号解调后输出到系统控制装置213中。系统控制装置213将基于自解调电路 208输入的解调信号产生的数据信号输出到外部装置214中。
聚焦控制电路209、寻道控制电路210和倾斜控制电路211对物镜20进行驱动控 制。其中，聚焦控制电路209用于检测包含在自光拾取装置1的光检测器22输出的电信号 中的聚焦错误信号，而根据检测到的聚焦错误信号对物镜20进行聚焦控制。寻道控制电路 210用于检测包含在自光拾取装置1的光检测器22输出的电信号中的寻道错误信号，而根 据检测到的寻道错误信号对物镜20进行寻道控制。倾斜控制电路211用于检测包含在自 光拾取装置1的光检测器22输出的电信号中的倾斜错误信号，而根据检测到的倾斜错误信 号对物镜20进行倾斜控制。
光学特性校正电路215对因温度变化而产生的物镜的光学特性的劣化进行校正。 光学特性校正电路215还对因各个光记录介质5的盖厚不同、多层构造的光记录介质中的 各层的盖厚不同而产生的球差进行校正。该校正方式例如是利用入射到物镜20的光束 的、相对于设计值的发散/会聚的程度的倍率特性方式，以及使用液晶元件产生反极性的 球差而校正球差的球差方式等等。光学特性校正电路215例如通过使准直透镜18沿光轴 方向移动而校正光学特性(例如参照日本特开2008-234803号公报)。
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本实施方式的光拾取装置1中的物镜20由树脂、玻璃等原料构成。如上所述，物 镜20是对应于第1 第3波长的3波段共用式透镜，用于使第1波长G05nm的蓝色光) 的第1激光会聚(形成光斑)在第1光记录介质5的信号记录面上、使第2波长(655nm的 红色光)的第2激光会聚在第2光记录介质5的信号记录面上、使第3波长(785nm的红外 光)的第3激光会聚在第3光记录介质5的信号记录面上。
图3表示物镜20的规格。如图3所示，物镜20的有效直径(直径)为3. 50mm。 如图3所示，当在第1光记录介质5上记录或再现信号时，物镜20作为数值口径(以下记 作NA(NumericaIAperture))为0. 85的透镜发挥功能，当在第2光记录介质5上记录或再 现信号时，物镜20作为NA为0. 60的透镜发挥功能，当在第3光记录介质5上记录或再现 信号时，物镜20作为NA为0. 47的透镜发挥功能。
如图3所示，利用第1激光进行的向第1光记录介质5记录或再现信号时的工作 距离WD (Working Distance)为0. 47mm，利用第2激光进行的向第2光记录介质5记录或再 现信号时的工作距离WD为0. 81mm,利用第3激光进行的向第3光记录介质5记录或再现信 号时的工作距离WD为0. 81mm。
图4表示以第1光记录介质5的会聚点(聚焦点)为基准的物镜20的主点位置。 如图4所示，在将物镜20的镜面顶点之间的距离(入射面顶部与出射面顶部之间的距离) 设为d时，物镜20的前侧主点Δ 1 (+)的位置在+0. 40^ Δ 1/d ( +0. 60的范围内。另外， 物镜20的后侧主点Δ 2 (-)的位置在-0. 50彡Δ 2/d彡-0. 20的范围内。
图5A表示在以图6所示的相位函数式Φ(Γ)表示物镜20的形状的情况下的、物 镜20的准直透镜18侧的镜面的矢径半径和非球面系数。另外，图5Β表示在以图6所示的相位函数式Φ (r)表示物镜20的形状的情况下的、物镜20的光记录介质5侧的镜面的矢 径半径和非球面系数。另外，在图5A和图5B中，附图标记r表示矢径半径，附图标记cc表 示非球面系数。
在物镜20的准直透镜18侧的表面上的规定范围内设置有衍射构造70。自准直透 镜18入射到物镜20的第1 第3激光在物镜20的折射效应或上述衍射构造70的衍射效 应的作用下会聚在第1 第3光记录介质5的信号记录面上。
图7表示物镜20的镜面的设置有衍射构造70的范围和衍射构造70的截面形状。 如图7所示，在第1实施例的物镜20中，在物镜20的0. 20 < NA ^ 0. 60的范围(衍射区 域)内设置有闪耀衍射光栅作为衍射构造70。在物镜20的准直透镜18侧的镜面上以物 镜20的光轴为中心呈同心圆状地形成有多个闪耀。各闪耀光栅的槽的深度为2.67 μ m。另 外，形成在物镜20的0. 20 < NA ^ 0. 47的范围(第1衍射区域)和0. 47 < NA ^ 0. 60的 范围(第2衍射区域)内的闪耀的形状不同。
图8A 图8C均是物镜20的侧视图。图8A 图8C表示的是第1 第3激光在 物镜20的折射效应或衍射构造70的衍射效应的作用下会聚在第1 第3光记录介质5的 信号记录面上的状态。
图8A表示第1激光在物镜20的作用下聚焦在第1光记录介质5的信号记录面上 的状态。如图8A所示，入射到物镜20的NA彡0. 20 (第2非衍射区域)或NA > 0. 60 (第1 非衍射区域)的范围内的第1激光(0级光)在物镜20的折射效应的作用下聚焦在第1光 记录介质5的信号记录面上。另一方面，入射到物镜20的0. 20 < NA ^ 0. 60的范围(衍 射区域=第1衍射区域+第2衍射区域)内的第1激光在衍射构造70的作用下变成4级 衍射光，基本上不会形成光斑。
图8B表示第2激光在物镜20的作用下聚焦在第2光记录介质5的信号记录面上 的状态。如图8B所示，入射到物镜20的0. 20 < NA ^ 0. 60的范围(衍射区域=第1衍射 区域+第2衍射区域)内的第2激光在衍射构造70的作用下发生衍射，由此产生的2级衍 射光聚焦在第2光记录介质5的信号记录面上。另外，衍射构造70的未形成有闪耀的范围 (NA彡0. 20 (第2非衍射区域)或NA > 0. 60 (第1非衍射区域))内的折射光基本上不会 形成光斑。这是因为，物镜20的镜面的曲面形状是与第1激光(BD格式)相符的曲率较大 的形状。
图8C表示第3激光在物镜20的作用下聚焦在第3光记录介质5的信号记录面上 的状态。如图8C所示，入射到物镜20的0. 20 < NA ^ 0. 47的范围(第1衍射区域)内的 第3激光在衍射构造70的作用下发生衍射，由此产生的2级衍射光聚焦在第3光记录介质 5的信号记录面上。另外，衍射构造70的未形成有闪耀的范围(NA彡0.20(第2非衍射区 域)或NA>0.60(第1非衍射区域))内的折射光基本上不会形成光斑。这是因为，物镜 20的镜面的曲面形状是与第1激光(BD格式)相符的曲率较大的形状。
图9是表示物镜20的衍射光栅的槽的深度(横轴)与第1激光G级衍射光)、 第2激光O级衍射光)、第3激光O级衍射光)各自的在衍射构造70的作用下的衍射效 率(纵轴)的关系的图表。如图9所示，在将衍射光栅的槽的深度设为2. 67μπι的情况下， 第2激光(1级衍射光)和第3激光(1级衍射光)均能获得较高的衍射效率(均为90%以 上)。
图10是表示对上述说明的3波段共用式物镜20和作为比较对象而准备的第1激 光专用的(BD规格的)物镜20各自的用于检测寻道误差的DPP信号进行比较的结果的图 表。图表的横轴表示光斑自设置在第1光记录介质5的表面上的槽(groove)向相邻的槽 移动的移动编号，纵轴表示DPP信号的大小。如图10所示，即使使用本实施方式的3波段 共用式物镜20，所得到的DPP信号也基本上与使用第1激光专用的物镜20的情况下的DPP 信号相同，由此得知使用3波段共用式物镜20也能有效地检测寻道误差。
如上所述，本实施例的光拾取装置1能够使第1激光的折射光(0级光)聚焦在第1 光记录介质5的信号记录面上。因此，针对第1激光能够获得较高的光利用率。另外，通过 上述那样地使用第1激光的折射光，能够有效地防止因发生超分辨率现象而使旁瓣(side lobe)的强度增加从而与相邻的凹坑发生干涉而产生噪声。
另外，本实施例的光拾取装置1能够使第2激光和第3激光各自的2级衍射光聚 焦在第2光记录介质5或第3光记录介质5的信号记录面上。因此，针对第2激光和第3 激光均能获得较高的光利用率。另外，即使是3波段共用式物镜20，对于第1 第3光记录 介质5也能确保物镜20到覆盖光记录介质5的信号记录面的透明基板表面均具有足够的 工作距离WD。
第2实施例
第2实施例的光拾取装置1的结构与第1实施例的光拾取装置1基本相同，但物 镜20的结构与第1实施例不同。
图11表示第2实施例的物镜20的规格。如图11所示，第2实施例的物镜20的 有效直径为5. 00mm，大于第1实施例的物镜20的有效直径。
另外，如图11所示，使用第1激光进行的向第1光记录介质5记录或再现信号时 的工作距离WD为0. 82mm,使用第2激光进行的向第2光记录介质5记录或再现信号时的工 作距离WD为1. 27mm,使用第3激光进行的向第3光记录介质5记录或再现信号时的工作距 离 WD 为 2. 70mm。
图12A表示在以图6所示的相位函数式Φ (r)表示第2实施例的物镜20的规格 的情况下的、物镜20的准直透镜18侧的镜面的矢径半径和非球面系数。另外，图12B表示 在以图6所示的相位函数式Φ (r)表示第2实施例的物镜20的规格的情况下的、物镜20 的光记录介质5侧的镜面的矢径半径和非球面系数。另外，在图12A和图12B中，附图标记 r表示矢径半径，附图标记cc表示非球面系数。
第2实施例与第1实施例相同，在物镜20的准直透镜18侧的表面上的规定范围 内设置有衍射构造70，从而能够使自准直透镜18入射到物镜20的第1 第3激光在物镜 20的折射效应或衍射构造70的衍射效应的作用下会聚在第1 第3光记录介质5的信号 记录面上。
图13表示物镜20的设置有衍射构造70的范围和衍射构造70的截面形状。如图 13所示，在物镜20的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围(衍射区域)内形成有闪耀衍射光栅作为 衍射构造70。如图13所示，以物镜20的光轴为中心呈同心圆状地形成有多个闪耀。各闪 耀光栅的槽的深度为1. 33 μ m。另外，形成在物镜20的0. 14 < NA ^ 0. 47的范围(第1衍 射区域)和0.47 < NA彡0.60的范围(第2衍射区域)内的闪耀的形状不同。
图14A 图14C均是物镜20的侧视图。图14A 图14C表示的是第1 第3激光在物镜20的折射效应或衍射构造70的衍射效应的作用下会聚在第1 第3光记录介质 5的信号记录面上的状态。
图14A表示第1激光在物镜20的作用下聚焦在第1光记录介质5的信号记录面上 的状态。如图14A所示，入射到物镜20的NA彡0. 14 (第2非衍射区域)或NA > 0. 60 (第 1非衍射区域)的范围内的第1激光(0级光)在物镜20的折射效应的作用下聚焦在第1 光记录介质5的信号记录面上。另一方面，入射到物镜20的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围(衍 射区域=第1衍射区域+第2衍射区域)内的第1激光在衍射构造70的作用下发生衍射， 基本上不会形成光斑。
图14B表示第2激光在物镜20的作用下聚焦在第2光记录介质5的信号记录面 上的状态。如图14B所示，入射到物镜20的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围(衍射区域=第1 衍射区域+第2衍射区域)内的第2激光在衍射构造70的作用下发生衍射，由此产生的1 级衍射光聚焦在第2光记录介质5的信号记录面上。另外，衍射构造70的未形成有闪耀的 范围(NA彡0. 14(第2非衍射区域)或NA > 0.60(第1非衍射区域))内的折射光基本上 不会形成光斑。这是因为，物镜20的镜面的曲面形状是与第1激光(BD格式)相符的曲率 较大的形状。
图14C表示第3激光在物镜20的作用下聚焦在第3光记录介质5的信号记录面 上的状态。如图14C所示，入射到物镜20的0. 14 < NA ^ 0. 47的范围(第1衍射区域) 内的第3激光在衍射构造70的作用下发生衍射，由此产生的1级衍射光聚焦在第3光记录 介质5的信号记录面上。另外，衍射构造70的未形成有闪耀的范围(NA彡0. 14(第2非衍 射区域)或NA>0.60(第1非衍射区域))内的折射光基本上不会形成光斑。这是因为， 物镜20的镜面的曲面形状是与第1激光(BD格式)相符的曲率较大的形状。
图15是表示物镜20的闪耀光栅的槽的深度(横轴)与第1激光O级衍射光)、 第2激光(1级衍射光)、第3激光(1级衍射光)各自的在衍射构造70的作用下的衍射效 率(纵轴)之间的关系的图表。如图15所示，在将闪耀光栅的槽的深度设为1.33μπι的情 况下，在形成有衍射构造70的范围(0. 14 < NA彡0.60的范围(衍射区域))内的第1激 光0级衍射光)的衍射效率为60%以下，基本上不会形成向光记录介质5会聚的会聚光。 并且，第2激光(1级衍射光)和第3激光(1级衍射光)均能获得较高的衍射效率(均为 90%以上)。
图16是表示对上述说明的3波段共用式物镜20和作为比较对象而准备的第1激 光专用的(BD规格的)物镜20的各自用于检测寻道误差的DPP信号进行比较的结果的图 表。图表的横轴表示光斑自设置在第1光记录介质5的表面上的槽向相邻的槽移动的移动 编号，纵轴表示DPP信号的大小。如图16所示，即使使用本实施方式的3波段共用式物镜 20，所得到的DPP信号也基本上与使用第1激光专用的物镜20的情况下的DPP信号相同， 由此得知使用3波段共用式物镜20也能有效地检测寻道误差。
如上所述，本实施例的光拾取装置1能够使第1激光的折射光(0级光)聚焦在第 1光记录介质5的信号记录面上。因此，针对第1激光能够获得较高的光利用率。另外，通 过上述那样地使用第1激光的0级光，能够防止因发生超分辨率现象而使旁瓣的强度增加 从而与相邻的凹坑产生干涉而产生噪声。
另外，本实施例的光拾取装置1能够使第2激光和第3激光各自的1级衍射光聚焦在第2光记录介质5或第3光记录介质5的信号记录面上。因此，针对第2激光和第3 激光均能获得较高的光利用率。
另外，本实施例的光拾取装置1不会使第2激光和第3激光各自的被第2非衍射 区域会聚的激光分别聚焦在第2光记录介质5或第3光记录介质5的信号记录面上。因 此，有利于对第2光记录介质5或第3光记录介质5，确保物镜20的工作距离WD。特别是， 在CD (第3光记录介质幻的情况下，由于覆盖信号记录面的透镜基板的厚度大于第1或第 2光记录介质5 (DVD或BD)的厚度，因此，很难确保物镜20的工作距离WD，但是通过上述那 样地不使被第2非衍射区域会聚的激光聚焦在信号记录面上，能够充分地确保物镜20的工 作距离WD。因此，即使是3波段共用式物镜20，也能确保第1 第3光记录介质5具有足 够的工作距离WD。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述说明只是为了容易地理解本发明，并不限 定本发明。在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可以对本发明进行变形、改良，并且在本 发明中当然包含本发明的等价物。例如，在上述实施方式中，将衍射构造设置在物镜20的 表面上，但也可以与物镜20分体地设置衍射构造。另外，衍射构造并不限定于衍射光栅，也 可以使用全息(hologram)技术等。
权利要求
1.一种物镜，该物镜用在通过将光束照射在旋转的光记录介质上而检测自上述光记录 介质反射的光束的光拾取装置中，该物镜使第1激光会聚在第1上述光记录介质上； 使波长与上述第1激光不同的第2激光会聚在第2上述光记录介质上； 使波长与上述第1激光和上述第2激光均不相同的第3激光会聚在第3上述光记录介 质上；其特征在于，该物镜包括呈以该物镜的光轴为中心的同心圆状地设置有衍射构造的衍射区域和设 置在上述衍射区域的外周侧的第1非衍射区域；在上述第1非衍射区域的折射作用下，使上述第1激光聚焦在上述第1光记录介质的 信号层上；在上述衍射区域的衍射作用下，使上述第2激光聚焦在上述第2光记录介质的信号层上；在上述衍射区域的衍射作用，使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，上述衍射区域包括使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信号层上的第1衍射 区域和设置在比上述第1衍射区域靠外周侧的位置上的第2衍射区域；上述第2衍射区域使上述第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
3.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于， 在上述衍射区域的内周侧设置有第2非衍射区域。
4.根据权利要求3所述的物镜，其特征在于，使在上述第2非衍射区域的作用下会聚的第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信 号层上。
5.根据权利要求3所述的物镜，其特征在于，该物镜使上述第1激光的0级光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上； 使上述第2激光的2级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上； 使上述第3激光的2级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
6.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于， 上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ； 上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ； 上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ； 该物镜的数值孔径NA为0. 85 ；使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级光聚 焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，该第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60的 范围，该第2非衍射区域是上述物镜的NA≤0. 20的范围；使上述第2激光的透过上述物镜的衍射区域的0. 20 < NA ≤ 0. 60范围的上述2级衍 射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；使上述第3激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 20 < NA ≤ 0. 47范围的上述2 级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
7.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，作为上述衍射构造，在该物镜的上述第1 第3激光入射侧的镜面上形成闪耀衍射光栅。
8.根据权利要求7所述的物镜，其特征在于，上述闪耀衍射光栅形成在上述物镜的0. 20 < NA ^ 0. 60的范围内，该闪耀衍射光栅的 槽的深度为2. 67 μ m。
9.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，在将上述物镜的镜面顶点之间的距离设为d时，以上述第1光记录介质的上述0级光 的会聚点为基准的前侧主点位置Δ1和后侧主点位置Δ2分别满足下述关系 +0. 40 ^ Δ 1/d 彡 +0. 60 -0. 50 彡 A2/d ^ -0. 20。
10.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于， 该物镜的外径为3. 5mm。
11.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，该物镜使上述第1激光的0级光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上； 使上述第2激光的1级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上； 使上述第3激光的1级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
12.根据权利要求11所述的物镜，其特征在于， 上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ； 上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ； 上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ； 该物镜的数值孔径NA为0. 85 ；使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级光聚 焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，上述第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60 的范围，上述第2非衍射区域是上述物镜的NA彡0. 14的范围；使上述第2激光的透过上述物镜的衍射区域的0. 14 < NA ^ 0. 60范围的上述1级衍 射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；使上述第3激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 14 < NA ^ 0. 47范围的上述1 级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
13.根据权利要求11所述的物镜，其特征在于，作为上述衍射构造，在该物镜的上述第1 第3激光入射侧的镜面上形成闪耀衍射光栅。
14.根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，上述闪耀衍射光栅形成在上述物镜的0. 14 < NA ^ 0. 60的范围内，该闪耀衍射光栅的 槽的深度为1.33μπι。
15.根据权利要求11所述的物镜，其特征在于，在将上述物镜的镜面顶点之间的距离设为d时，以上述第1光记录介质的上述0级光 的会聚点为基准的前侧主点位置Δ1和后侧主点位置Δ2分别满足下述关系 +0. 40 ^ Δ 1/d 彡 +0. 60 -0. 50 彡 A2/d ^ -0. 20。
16.根据权利要求11所述的物镜，其特征在于， 该物镜的外径为5. 0mm。
17.一种光拾取装置，其通过将光束照射在旋转的光记录介质上而检测自上述光记录 介质反射的光束，其特征在于，该光拾取装置具有物镜，该物镜使第1激光会聚在第1上述光记录介质上； 使波长与上述第1激光不同的第2激光会聚在第2上述光记录介质上； 使波长与上述第1激光和上述第2激光均不相同的第3激光会聚在第3上述光记录介 质上；上述物镜包括呈以该物镜的光轴为中心的同心圆状地设置有衍射构造的衍射区域和 设置在上述衍射区域的外周侧的第1非衍射区域；在上述第1非衍射区域的折射作用下，使上述第1激光聚焦在上述第1光记录介质的 信号层上；在上述衍射区域的衍射作用下，使上述第2激光聚焦在上述第2光记录介质的信号层上；在上述衍射区域的衍射作用下，使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
18.根据权利要求17所述的光拾取装置，其特征在于，上述衍射区域包括使上述第3激光聚焦在上述第3光记录介质的信号层上的第1衍射 区域和设置在比上述第1衍射区域靠外周侧的位置上的第2衍射区域；上述第2衍射区域使上述第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
19.根据权利要求17所述的光拾取装置，其特征在于， 在上述衍射区域的内周侧设置有第2非衍射区域。
20.根据权利要求19所述的光拾取装置，其特征在于，在上述第2非衍射区域的作用下会聚的第3激光不聚焦在上述第3光记录介质的信号层上。
21.根据权利要求17所述的光拾取装置，其特征在于，上述物镜使上述第1激光的0级光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上； 使上述第2激光的2级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上； 使上述第3激光的2级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
22.根据权利要求21所述的光拾取装置，其特征在于， 上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ； 上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ； 上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ；该物镜的数值孔径NA为0. 85 ；使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级光聚 焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，该第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60的 范围，该第2非衍射区域是上述物镜的NA彡0. 20的范围；使上述第2激光的透过上述透镜的上述衍射区域的0. 20 < NA ^ 0. 60范围的上述2级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；使上述第3激光的透过上述透镜的上述衍射区域的0. 20 < NA ^ 0. 47范围的上述2 级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
23.根据权利要求17所述的光拾取装置，其特征在于，上述物镜使上述第1激光的0级光聚焦在上述第1光记录介质的信号记录面上； 使上述第2激光的1级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上； 使上述第3激光的1级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
24.根据权利要求23所述的光拾取装置，其特征在于， 上述第1激光的蓝紫色波段为400nm 420nm ； 上述第2激光的红色波段为645nm 675nm ； 上述第3激光的红外波段为765nm 805nm ；该物镜的数值孔径NA为0. 85 ；使上述第1激光的透过上述物镜的第1非衍射区域或第2非衍射区域的上述0级光聚 焦在上述第1光记录介质的信号记录面上，上述第1非衍射区域是上述物镜的NA > 0. 60 的范围，上述第2非衍射区域是上述物镜的NA彡0. 14的范围；使上述第2激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 14 < NA ^ 0. 60范围的上述1 级衍射光聚焦在上述第2光记录介质的信号记录面上；使上述第3激光的透过上述物镜的上述衍射区域的0. 14 < NA ^ 0. 47范围的上述1 级衍射光聚焦在上述第3光记录介质的信号记录面上。
全文摘要
本发明提供能够实现小型化且轻量化的物镜和光拾取装置。光拾取装置(1)通过将光束照射在旋转的光记录介质(5)上而检测自光记录介质(5)反射的光束，该光拾取装置(1)具有3波段共用式物镜(20)，该物镜(20)使第1激光会聚在第1光记录介质(5)上、使波长与第1激光不同的第2激光会聚在第2光记录介质(5)上、使波长与第1激光和第2激光均不相同的第3激光会聚在第3光记录介质(5)上，该光拾取装置(1)使第1激光的折射光聚焦在第1光记录介质(5)的信号记录面上，使第2激光的衍射光聚焦在第2光记录介质(5)的信号记录面上，使第3激光的衍射光聚焦在第3光记录介质(5)的信号记录面上。
文档编号G11B7/09GK102034504SQ20101029495
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月26日 优先权日2009年10月7日
发明者堀田彻, 川崎良一 申请人:三洋光学设计株式会社, 三洋电机株式会社