专利名称：：光拾取器及其光学元件的制作方法产业上的利用区域本发明是关于光拾取器及其光学元件，尤其是有关于可应用在不同厚度的记忆媒体，及从规定位置至记忆媒体面为此的距离不同的2个光记忆媒体的光拾取上。先前的技术由于数字影碟(DVDdigital·Video·disk)具现在普及的小型磁盘(CD)或激光唱盘(LD)之6～8倍的记忆容量，所以是引入注目的新纪元的记忆媒体。DVD是在提高磁盘上记忆密度的同时，并于再生装置侧上藉着加大物镜的开口数(NA〕来确保大量记忆容量。亦即，加大了开口数NA，利用将在磁盘面上照射的激光的点径缩小集中进去，则可以读取在磁盘面上以高密度所记录的资料。另一方面，一加大物镜的开口数NA，则易于接受因磁盘厚度的像差或双折射的影响之故，所以对于光拾取器的光轴磁盘面来自垂直的倾斜角度的容许值变小，并且具有由于磁盘的颠倒情况而变成无法再现状态的问题点。倾斜的影响是以Ad(NA)3来表示的，A是系数，d是磁盘的厚度。因此，DVD是藉着将磁盘的厚度弄薄，并且缩短激光从磁盘的表面进入在记忆面上反射而再次出来的距离，扩展了能够容许的倾斜角度，即使使用了较大的开口数NA的情况下也可确保要求的倾斜角度的容许值。所以，DVD的厚度，与先前的CD的厚度t＝1.2mm相较只有其一半的0.6mm，并且采用开口数大的物镜，可缩小激光的点径，以图谋能够实现读出稳定的资料。可是，磁盘状的记忆媒体，CD已经在市场上广为普及，又同于DVD与CD(包含VIDEO-CD)的外形尺寸及相类似的使用形态，亦即，从预想利用DVD来做为高音质CD这事件看来，在提供DVD再现装置上是要求要具有DVD再现机能与CD再现机能，而且确保了互换性的装置。一般的光学系统是将磁盘基板厚度不同的CD与DVD在相同的装置上一再现，则有在再现厚度较大CD时而无法读取点径扩张后的资料的问题点，因此提案出因应磁盘厚度不同的2个光记忆媒体的各种处理方法。首先第一种方法在再现装置内装置上厚度0.6mm的磁盘(DVD)用的光拾取器与厚度1.2mm的磁盘(CD)用的光拾取器，并因应再现磁盘的种类来切换光拾取器。然而，装置复数个光拾取器的方法在招致使再现装置大型化的同时还产生了成本过高的问题点。又第二种方法是在光拾取器上装置搭配DVD的物镜与搭配CD的物镜，并因应再现磁盘来切换物镜的方法，但是此法亦有招致再现装置大型化的问题点。而第三种方法是如特开平7-311945号公报所公告的，在1个光拾取器上实现2个焦点距离的方法。这是如图6所示，切换光源1的动力装置，藉此将从光源射出的光束径示出其不同，并藉着径不同的光束17a、17b入射至物镜来生成不同焦点距离18a、18b的光束的方法。只要是如此的光拾取器则与上述第一、第二种的方法相较是有助于装置的小型化。然而，前述第三种方法非常依赖光源，而有藉由光源的经时性的劣化等而无法得到所要求的光线之虞，在无法得到所要求的光束径的情况下会在焦点距离上产生误差，而且在磁盘上照射的光点径变动后会有发生读取错误的可能性。本发明是有鉴于上述课题而成，是以提供有助于再现装置的小型化且易于操作的光拾取器及其光学元件为目的。发明的公开为达成这个目的而与本发明有关系的光学元件(双折射薄板)，是在双折射板接近中央处于设置的所需区域以外形成绕射栅模式，该绕射栅模式具有规定的宽度及长度有由射入光轴方向所规定的厚度，其是由周期性所形成的离子交换区域与在该离子交换区域上面所形成的介质膜所构成。对于前述的双折射板的正常光线透过前述的绕射栅模式而且异常光线其0次绕射波用绕射栅模式来使之遮断，如此能够设定上述离子交换区域的厚度及前述介质膜的厚度是其特征。特别是将对前述双折射板的正常光线的折射率、对异常光线的折射率做为各种n10、n1e，并将对前述离子交换区域的正常光线的折射率、对异常光线的折射率及厚度做为各种n20、n2e、d2，还有将前述介质膜的折射率及膜厚做为各种n3、d3时，为了要满足下式(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2能够设定前述离子交换区域的厚度d2及介质膜的膜厚d3为其特征。又有关于本发明的光学元件(双折射薄板)。在双折射板接近中央处所设置的要求区域以外形成绕射栅模式，该绕射栅模式具有规定的宽度及长度且有依入射光轴方向规定的厚度，其是由周期性所形成的双折射性材料构成的凹凸及拥有由在该凹部所形成的入射光轴方向规定厚度的离子交换区域所组成。对于前述双折射板的异常光线透过前述绕射栅模式，而且正常光线其0次绕射波藉着绕射栅模式来使被遮断，而能够设定前述凸部的厚度与前述离子交换区域的厚度为其特征。特别是将对于由上述双折射性材料所构成凸部的正常光线的折射率、对异常光线的折射率及厚度做为各种的n10、n1e、d1，将对上述交换区域的正常光线的折射率，对异常光线的折射率及厚度做为各种n20、n2e、d2时，为满足下式(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2(n1e-1)d1+(n1e-n2e)d2＝0能够设定前述凸部的厚度d1及离子交换区域的厚度d2为其特征。又在前述双折射板接近中央处设置的规定区域为圆型区域为其特征。还有与本发明有关的使用了上记光学元件的光拾取器，在从光源射出的光的光轴上设置了无偏光型光束分裂器、前述光学元件、物镜与变更偏光方向装置，而藉着将该变更偏光方向装置配置于前述无偏光型光束分裂器与前述光学元件之间，可改变该光学元件上射入的直线偏光的偏光方向，并可藉用限制由前述光学元件射出的光束径，依前述物镜来改变收集光的焦点距离为其特征。图面的简单说明图1为有关本发明的光拾取器的整体构成表示图。图2为说明有关本发明双折射薄板的第1形态例构成的斜视图。图3为图2所示的有关本发明的双折射薄板5的A-A断面图。图4为说明有关本发明双折射薄板的第1形态例机能的斜视图。图5为说明在有关本发明光拾取器的变更焦点距离的图。图6是为说明有关本发明的双折射薄板的第2型态例的断面图。图7是为说明有关本发明的双折射薄板第2型态例的机能的斜视图。图8为表示先前光拾取器构成的图面。图号说明1光源2物镜3光束分裂器41/2波长板5双折射薄板6对物镜7光记忆媒体8集中镜9圆柱镜10光检出器为施行图面的最佳形态以下依据图示对本发明的施行形态做详细说明。第1图是表示有关本发明的光拾取器的整体构成图，1为光源、2是透镜、3是光束分裂器、4是1/2波长板、5是双折射薄板、6是物镜、7是光记忆媒体，8是缩小光圈，9是圆柱形镜，10为光检出器。前述1光源例如使用激光二极管，则一定的功率会射出光束。又，来自光源的光束若是直线偏光或是要求的光学元件，例如使用偏光光束分裂器等则为仅包含单一直线偏光成分的状态，而且直线偏光方向会与后述的双折射薄板5的光学轴成直角。前述2的透镜是将来自1光源的光束改变成平行光束的瞄准透镜。前述3的光束分裂器是无偏光型的光束分裂器(NonPoralizedBeamSpliter)，是为将7的光记忆媒体的记忆面上反射的光束引导至10的光检出器上。又为变更射入至光记忆媒体上的射入光偏光方向的手段之1/2波长板是因应需要而制作成可安装在光轴上或可从光轴上拆下来的结构，而且该1/2波长板4的光学轴是安装成对射入直线偏光的偏光方向呈45°倾斜的状态。依此藉着将该1/2波长板4是能否安装在光轴上，能够将射入至双折射薄板上的射入直线偏光的偏光方向顺利完成90°回转。双折射薄板5是如图2所示般，将由LiNiO3等的透明的双折射材料构成的矩形状平面板(双折射板)11的主面中央的圆形部12做为由不形成后述绕射栅模式的双折射性材料所构成的区域，在这圆形部12以外是形成光学性绕射栅模式的。详细说明此绕射栅模式的构造，则图3是图2所示的双折射薄板5A-A的断面图，在双折射板11的主面上形成具有规定宽度及长度而且在射入光轴方向上具有厚度d2的离子交换区域13，又在其上面形成着厚度d3的介质膜。透过此模式上的光中的直接透过波(0次绕射波)的透过率I0能够以下式来表示I0＝COS2(δ/2)(但是，δ光路a，b的光的位相差)但是前述的位相差在前述双折射板的光学轴成直角的偏光成分(正常光线)的情况下与前述光轴成平行的偏光成分(异常光线)的情况下是不同的，对于正常光线的相位差δo以及对于异常光线的位相差δe各自如下。δo＝2π/λ{(n10-n20)d2+(1-n3)d3}δe＝2π/λ{(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3}但是，n10为对双折射板的正常光线的折射率，n1e为对双折射板的异常光线的折射率，n3为对于介质膜的正常光线及异常光线的折射率。在此藉着设定d2、d3来使(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0，而且对正常光线的透过率I00＝1则能够透过所有的0次绕射波。又藉设定d2、d3来使(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2，且对异常光线的透过率Ioe＝0则能够遮断所有的0次绕射波。因此，如图4(a)具有与双折射板11的光学轴成直角的偏光方向的光束，亦即正常光线完全透过双折射薄板，又如图4(b)与光学轴成平行的偏光方向成分的光束，亦即异常光线在前述绕射栅模式上绕射的、由于仅透过被照射在圆形部12上的光束，所以以与圆形部12的径相同瞳径来透过的。表1</tables>表1是表示测定了射入到双折射薄板的绕射栅模式上的光透过率的实验结果表，将在图3上双折射薄板5的离子交换区域13的厚度d2定为9.5μm，将介质膜14的厚度d3定为1.85μm，，将绕射栅模式的间距定为12μm，将射入光束的波长λ定为636nm，而来表示在10个样本各自的射入至正常光线、异常光线时的0次以及±1次绕射波(0次以及±1次光成分)的光透过率。如该表所示，可明白正常光线一射入至双折射薄板5，则透过该双折射薄板5的0次光透过率为平均94.0％，±1次光的透过率成为0.0％，而且藉着绕射栅模式几乎射入光能够不绕射而透过的。又可明白异常光线一射入到双折射薄板5上，则透过该双折射薄板5的0次光的透过率平均为1.2％、+1次光的透过率为35.2％、-1次光的透过率为35.0％，而且几乎得不到射入光的直接透过波处的0次光，是成±1次光出现。从以上的结果也可明白藉着前述双折射薄板5，与射入光轴同一方向进行的光束中正常光线会透过，异常光线被遮断。此外，物镜6是执行将在光记忆媒体的记忆面上的结像点集中，而且藉着支持器15将前述双折射薄板5与物镜6固定成一体，并使之成为单元化。在如以上的构成的光拾取器上，首先在光轴上是将1/2波长板4保持在未被插入的状态，从光源1射出的光束藉着瞄准镜2则成为平行的光束，再者射入到透过了光束分裂器3中的双折射薄板5上。此时射入到光束的偏光方向对双折射薄板5的光学轴是成直角的。如前所述的双折射薄板5由于是在圆形部12以外形成绕射栅模式，所以射入到双折射薄板5的直线偏光束径与将光束分裂器3射出的光束是以同一径来透过的。另一方面，在光轴上一插入1/2波长板4，则在双折射薄板5上射入的直线偏光的偏光方向做90度回转，且因对于该双折射薄板5会成为异常光线之故，所以射入到双折射薄板5上的直线偏光在绕射栅模式处绕射的，且仅有透过圆形部12的光束以与圆形部12的圆形相等的瞳径(第2瞳径)透过的。因此如图5所示般，透过前述双折射薄板5的光束射入物镜6，并且集中至结像点，在光记忆媒体的记忆面上做为焦点形成光点。这时由于物镜6的焦点距离有射入的光束瞳径大时则短、瞳径小时则长的这种关系，所以第1瞳径的焦点距离短，则第2瞳径的焦点距离会变长。而且在光记忆媒体的记忆面上反射的光束再次通过物镜6、双折射薄板5而射入光束分裂器上，但是其一部分反射的，并通过缩小镜8、圆筒形镜9射入至光检出器10上。因此能够读取光记忆媒体上的记录资料。在上述的光拾取器上再现t＝1.2mm的光记忆媒体(CD)的情况下，藉着将1/2波长板4插入光轴上，将射入双折射薄板5的直线偏光的偏光方向与前述双折射薄板的光学轴成为平行般使其顺利完成回转，并且将射入该绕射栅模式的光顺利完成绕射。利用此把透过双折射薄板5的光束变成等于在双折射薄板5的中央部分安置的圆形区域径(第2瞳径)，而且如图5所示般在长的焦点距离处结像点连结的，在前述光记忆媒体上形成光点。又欲再现t＝0.6mm的光记忆媒体(DVD)的情况下，利用从光轴上拆下1/2波长板4，便射入双折射薄板5的直线偏光的偏光方向与前述光学轴成直角，由于来自光源的光束藉着圆筒形镜2以保持着所形成的状态(第1瞳径)射入物镜6，则如图3所示在短焦点距离结像点连结，并且在前述光记忆媒体上形成光点。还有于上述说明中曾说明过是采用欲取得第1瞳径而将1/2波长板插入光轴上，欲取得第2瞳径而从光轴上将1/2波长板拆下的形态，但是将射入1/2波长板上的光线的偏光方向与前述形态例子来相较，则也可以藉着挪90°而变更成将1/2波长板插入了光轴上的情况下而取得第2瞳径，又从光轴上拆下1/2波长板的情况下能够取得第1瞳径。图6是表示上述双折射薄板5的第2形态例子图，是双折射薄板5的断面图。于该图上，在双折射薄板11的主面上安置有凹凸部16，而该凹凸部16是由具有规定的宽度及长度而且在射入光轴方向上为厚度d1的凸部所构成，再者其凹部底面向着射入光轴方向形成着厚度d2的离子交换区域14。如上述透过这模式上的光的中其直接透过波(0次绕射波)的透过率Io为Io＝COS2(δ/2)虽然能以δ光路a、b光的位相差来表示，但是前述位相差在与前述双折射板的光学轴成直角的偏光成分(正常光线)的情况下与前述光学轴成平行的偏光成分(异常光线)的情况下是不同的，其对于正常光线的位相差δ及对异常光线的位相差δe。δo＝2π/λ{(n10-1)d1+(n10-n20)d2}δe＝2π/λ{(n1e-1)d1+(n10-n2e)d2}但是，n10是对双折射板的正常光线的折射率、n1e是对双折射板的异常光线的折射率，n20是对于离子交换区域的常光线的折射率，n2e是对于离子交换区域的异常光线的折射率。在此藉着设定d1、d2使(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2，而且对于正常光线的透过率Ioo＝0则能够遮断所有的0次绕射波。再者藉用设定d1、d2使成为(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝0，而且对于异常光线的透过率IOE＝1则能够透过所有的0次绕射波。因此，如图7(a)具有与双折射板11的光学轴成直角的偏光方向的光束，亦即正常光线在前述绕射栅模式上绕射的，而且为仅使被照射在图形部12上的光束透过，所以是以与圆形部12的径相等的瞳径来透过的，又如图7与光学轴成平行的偏光方向成分的光束，亦即异常光线完全透过双折射薄板。如上述构造的双折射薄板5，与第1形态例所示的双折射薄板5与射入光偏光方向与瞳径的关系成相反的，而且由于具有同样的机能，所以可因应射入光的偏光方向改变光束的瞳径，并能够使到光记忆媒体的焦点距离不同的。于上述的形态例上将λ/2波长板插入光路或拆下来以变更光的偏光方向，但是藉着所谓的将偏光光束分裂器以光轴为中心让其做90°的回转，或者让其变化印加在液晶面板上的电压的手段来改变射入双折射薄板5上直线偏光方向的构成亦可。又，在上述各形态例虽为圆形部12，但是将圆形改变成多角形的构成亦是可能的。诚如以上的说明般，本发明的光拾取器是藉着切换光源的偏光成分来将光束的瞳径变形的，依此由于变更了搭配光记忆媒体磁盘厚度的焦点距离，所以与原来相较其构成简单，而且在将再现装置小型化上具有显著的效果。再者，由于没有因为光源输出的误差而使焦点距离大幅变动的情况，所以在为谋求光拾取器的动作稳定性也具有显著的效果。权利要求1.一种光学元件，其特征为在双折射板几近中央处安置的规定的区域以外上形成绕射栅模式，而且该绕射栅模式具有规定的幅度及长度、还有在射入光轴方向上具有规定的厚度，其是由周期性所形成的离子交换区域与在该离子交换区域的上面所形成的介质膜所构成，再者对于前述的双折射板的正常光线透过前述的绕射栅模式，而且异常光线其0次绕射波藉用绕射栅模式来使之遮断，如此能够设定上述离子交换区域的厚度及前述介质膜的膜厚。2如权利要求1所述的光学元件，其中将对于前述双折射板的正常光线的折射率、对于异常光线的折射率各自做为n10、n1e，并将对于前述离子交换区域的正常光线的折射率、异常光线的折射率及厚度各自做为n20、n2e、d2，及将前述介质膜的折射率及膜厚各自做为n3、d3时，以满足下式(n10-n20)d2+(1-n3)d3＝0(n1e-n2e)d2+(1-n3)d3＝λ/2而设定前述离子交换区域的厚度d2及介质膜的膜厚d3。3.一种光学元件，其特征为在双折射板接近中央处所安置的规定区域以外上形成绕射栅模式，该绕射栅模式具有规定的宽度及长度，且在射入光轴方向有规定的厚度，其是由周期性所形成的双折射性材料所构成的凹凸部与在该凹部上所形成的射入光轴方向上具有规定厚度的离子交换区域所组成，而且对于前述双折射板的异常光线透过前述绕射栅模式，并且正常光线其0次绕射波藉着绕射栅模式使之遮断，如此能够设定前述凸部的厚度与前述离子交换区域的厚度。4.如权利要求3所述的光学元件，其中将对于由前述双折射性材料所构成的凸部的正常光线的折射率、对异常光线的折射率及厚度各自做为n10、n1e、d1，及将对于前述离子交换区域的正常光线的折射率，对异常光线的折射率及厚度各自做为n20、n2e、d2时，为能满足下式(n10-1)d1+(n10-n20)d2＝λ/2(n1e-1)d1+(n1e-n2e)d2＝0因此能够设定前述凸部的厚度d1及离子交换区域的厚度d2。5.如权利要求1至4所述的光学元件，其中，前述的双折射板的几近中央处上所安置的所需区域是由双折射性材料所构成。6.如权利要求1至4所述的光学元件，其中，上述双折射板的几近中央处上所安置的所需区域是双折射性材料而且是由圆形的区域所构成。7.一种光拾取器，其特征为在从光源射出的光轴上，与无偏光型的光束分裂器，在双折射板的几近中央处上所安置的所需区域以外形成绕射栅模式，该绕射栅模式具有规定的宽度及长度并且在射入光轴方向有规定的厚度，此外其是由周期性所形成的离子交换区域与在该离子交换区域上面所形成的介质膜所构成，对于前述双折射板的正常光线透过上述绕射栅模式，而且异常光线其0次绕射波藉着绕射栅模式遮断的，因此安置有设定了前述离子交换区域厚度与前记介质膜膜厚的前述光学元件、物镜、变更偏光方向装置，又藉着将变更该偏光方向装置配置于前述无偏光型光束分裂器与前述光学元件之间，而可改变射入该光学元件上的直线偏光的偏光方向，并且藉用限制从前述光学元件射出的光束径，依前述物镜来可改变收束光的焦点距离。8.如权利要求7所述的光拾取器，其中，在上述从光源射出的光轴上，设有无偏光型光束分裂器、光学元件、物镜与变更偏光方向装置，所述光学元件在双折射板的几近中央处上安置的所需区域以外形成绕射栅模式，而该绕射栅模式具有规定的宽度及长度而且在射入光轴方向有规定的厚度，其是由周期性形成的双折射性材料组成的凹凸部与在该凹部上所形成的射入光轴方向上具有规定厚度的离子交换区域所构成，为使对前述的双折射板的异常光线透过前述绕射栅模式，并且正常光线由其0次绕射波藉着绕射栅模式来遮断，而设定了前述凸部的厚度和前述离子交换区域厚度；利用将该变更偏光方向装置配置于前述无偏光型光束分裂器与前述光学元件之间，则可改变射入该光学元件的直线偏光的偏光方向，并且藉着限制从前述光学元件射出的光束径，前述物镜来改变收束光的焦点距离。全文摘要本发明公开一种为再生装置的小型化且容易操作的光拾取器及其光学元件,在双折射板接近中央处于设置的所需区域以外形成绕射栅模式,该绕射栅模式具有规定的宽度及长度且在射入光轴方向有规定的厚度,其是由周期性所形成的离子交换区域与在该区域上面所形成的介质膜所构成,对前述的双折射板的正常光线透过前述的绕射栅模式而且异常光线其0次绕射波藉由绕射栅模式来使之遮断,如此能设定上述离子交换区域的厚度及前述介质的膜厚。文档编号G11B7/139GK1180443SQ97190101公开日1998年4月29日申请日期1997年2月20日优先权日1996年2月23日发明者藤田满申请人:东洋通信机株式会社