CN100454075C - 光拾取器装置用物镜、光拾取器装置以及光信息记录再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在至少由2个光学元件构成的物镜内相对光轴产生了非旋转对称的温度分布时的像散的变化量较小，并能够对高密度光盘高速地进行稳定的信息记录/再生的光拾取器装置用物镜、使用了该物镜的光拾取器装置以及使用了该光拾取器装置的光信息记录再生装置。

Description

光拾取器装置用物镜、光拾取器装置以及光信息记录再生装置

技术领域

本发明涉及光拾取器装置用物镜、光拾取器装置以及光信息记录再生装置。

背景技术

近年来，伴随着光盘(光信息记录介质)的高密度化，因要求对光盘进行记录/再生中所使用的光拾取器装置的物镜能够产生更小的会聚光点，而需要使用其数值孔径(NA)更高的物镜。

例如，在使用波长为405nm的蓝紫半导体激光光源的高密度光盘用光拾取器装置中，为达成高密度化，有人提出使用数值孔径NA为0.85的物镜。

作为数值孔径为0.85的物镜，特开2003-248956号专利公报记载了使两个透镜分担相对入射光束的光焦度，通过缓解各个透镜的制作公差来达成0.85，将来自调节器的发热或因光拾取器装置外部温度的变化而产生的球差变化抑制得较小的2组型塑料透镜。

在光拾取器装置中，一般是通过调节器使物镜在光轴方向、光盘的径向移动来进行聚焦或者轨道跟踪。此时，通过对构成调节器的聚焦线圈或轨道跟踪线圈通电，利用在线圈产生的磁场和磁铁之间产生的磁力来驱动物镜。

然而，在对高NA透镜使用树脂并如上述那样进行驱动时，将产生在迄今为止的构成中不存在的问题。由于相对于物镜的光轴呈旋转对称地设计、配置聚焦线圈或轨道跟踪线圈在调节器的设计上比较困难，故在调节器的动作过程中，在物镜内会产生相对于光轴非旋转对称的温度分布，其结果将改变物镜的像散。特别地，在由多组透镜构成物镜时，由于增加了对于NA0.85的光线的折射面，故各个透镜内光线通过高度的变化变小，易于受到伴随温度分布的折射率变化的影响。进而，如果加快进行信息的记录/再生的速度，则需要更大的电流流过聚焦线圈或轨道跟踪线圈，增大线圈的发热量。因此，上述那样的像散变化将加大，对光盘的记录/再生产生不良影响。此外，在通常物镜的外径大、质量大时，也需要更大的电流流过聚焦线圈或轨道跟踪线圈，使像散变化变大。

可是，特开2003-248956号专利公报披露的技术是校正物镜产生的温度变化均匀分布时变化的球差的技术，其没有提及如上述这样由对聚焦线圈或轨道跟踪线圈通电时产生的热造成的、起因于物镜内的非均匀的温度分布的像散劣化的问题，当然更谈不到任何解决办法。

发明内容

本发明之目的是提供考虑了上述问题的、在至少由2个光学元件构成的物镜内相对光轴产生了非旋转对称的温度分布时的像散的变化量小并能够相对于高密度光盘高速地进行稳定的信息的记录/再生的光拾取器装置用物镜，使用了该物镜的光拾取器装置以及使用了该光拾取器装置的光信息记录再生装置。

在本说明书中，作为信息的记录/再生用的光源将使用蓝紫色半导体激光器或蓝紫色SHG激光器的光盘统称为“高密度光盘”，除了利用NA0.85的物镜光学系统进行信息的记录/再生、保护层的厚度为0.1mm左右的标准光盘(例如，蓝光光盘BD)外，也包括利用NA0.65乃至0.67的物镜光学系统进行信息的记录/再生、保护层的厚度为0.6mm左右的标准光盘(例如，HD、DVD)。此外，除了其信息记录面上具有这样的保护膜的光盘外，也包括其信息记录面上具有数nm～数十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，还包括在高密度光盘中作为信息的记录/再生用的光源使用蓝紫色半导体激光器或蓝紫色SHG激光器的光磁盘。

此外，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系列的光盘的总称，所谓CD是CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等CD系列光盘的总称。

本发明之上述目的通过以下所示的各发明达成。

本发明之第1光拾取器装置用物镜的特征在于：具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，满足下面的关系式(1)

0.1＜D×τ＜6(1)

式中，τ[mm]为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔。D[mm]为上述第1光学元件的外径。

首先，在此对本说明书的物镜的温度分布进行定义(参照图5)。在驱动(对线圈通电时)调节器(没有图示)时，当取第1面(第1光学元件L1的光源侧的光学面)的面顶点P1的温度为T1(℃)、第4面(第2光学元件L2的光信息记录介质侧的光学面)的面顶点P2的温度为T2(℃)、通过第1光学元件L1的透镜厚度(光轴上的光学面的间隔)的中点垂直于光轴的任意的线CL和以光轴为中心使线CL旋转了90度的线CL’与接合部件SE的外周相交的点P3、P4、P5、P6的温度分别为T3(℃)、T4(℃)、T5(℃)、T6(℃)以及T3～T6内最高的温度为TH、最低温度为TL，T1和T2的平均温度为TC时，圆周方向的温度分布TP和径向方向的温度分布TR满足以下两条件式(6)以及(7)的条件则定义其为“物镜内产生的非均匀温度分布”。

TP＝|TH-TL|＞0.5(6)

TR＝|TH-TC|＞0.5(7)

另外，所谓的“物镜内的温度分布均匀”指的是不能同时满足(6)、(7)两式的情况。

此外，这些的全部温度指的是物镜内的温度分布变化达到稳定状态后测量到的值。在本说明书中，所谓“物镜内的温度分布变化达到稳定状态”指的是温度变化率的绝对值在P1～P6(参照图5)所有的测量点为0.1℃/分以下的状态。

另外，在本说明书中所谓的“物镜”是指在光拾取器装置中配置在对向光盘的位置、具有将光源出射的光束会聚到光盘的信息记录面上的功能的会聚元件，或者在具有多种光盘间的互换性的光拾取器装置中具有分别将光源出射的波长相互不同的光束会聚到记录密度相互不同的光盘各自的信息记录面上的功能的会聚元件，和与该聚光元件为一体、由调节器驱动进行聚焦以及轨道跟踪的光学元件构成的透镜组。

还有，在本说明书中，所谓的数值孔径NA，指的是由光盘的标准规定的数值孔径，或者用于相对于光盘进行信息的记录以及/或者再生而可以获得需要的光点直径的、具有衍射界限(衍射限度)功能的物镜系统的像方侧数值孔径。

在作为数组构成的高NA透镜、且配置在光源侧的光学元件(第1光学元件)也具有会聚功能时，与配置在光信息记录介质的光学元件(第2光学元件)相比，第1光学元件的边缘光线的通过高度高。因此，NA0.85的光线在第1光学元件中易于受到与温度分布伴随的物镜的折射率分布的影响。

一般而言，如果加大第1光学元件的外径D，则物镜的质量增大，在进行聚焦或轨道跟踪时需要加大对线圈通电的电流，发热量将增加。

根据该第1发明，由于通过使第1光学元件的外径D和光轴上的间隔τ的关系不达到(1)式的上限，可以减小通过产生非均匀温度分布的区域的光路，故在进行至少由2个或者其以上的透镜组构成的物镜聚焦或者轨道跟踪时，可以抑制起因于对聚焦线圈或轨道跟踪线圈通电而产生的像散达到较小。

另外，如果使第1光学元件的外径D和光轴上的间隔τ的关系小于(1)式的下限，则第1光学元件过薄而强度变弱，外径变大，不利于拾取器装置的小型化。或者第1光学元件外径变小，成为无用的厚光学元件，其结果是重量变重，对调节器的负荷变大。

此外，从光学元件成型方面的观点看，作为外径D的范围，最好为1＜D×τ＜6，作为光轴上的间隔τ的范围，最好是0.1＜τ＜3.0。

本发明之第2光拾取器装置用物镜的特征在于：具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，满足下面的关系式(2)

2.0×10^-6＜τ×|A|×(h2/h1)²＜2.1×10^-4(2)

式中，τ[mm]为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔。A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量。h1是上述第1光学元件上述光源侧的光学面的边缘光线离光轴的高度。h2是上述光信息记录介质侧的光学面的边缘光线离光轴的高度。

通常，希望温度上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量A尽可能地取小的值。此外，如果上述τ较大，则产生非均匀温度分布的光路变长。即，在τ与A之间成立反比例的关系。

此外，(h2/h1)²变小，对应于在上述第1光学元件的光源侧光学面折射/衍射了的光从光轴的非均匀温度差大的区域移行到小的区域。这里，有关h1及h2参见图2。

基于上述事实，本发明人根据实验结果了解到，通过使τ、|A|、(h2/h1)²的关系不超过(2)式的上限，就可以在物镜内产生了非均匀温度分布的情况下也能够将起因于物镜温度分布的非均匀性而产生的像散抑制在较小。

此外，如果τ、|A|、(h2/h1)²的关系小于(2)式的下限，则第1光学元件成为厚且动作距离短的光学元件。或者虽然动作距离长但第1光学元件变薄而在强度方面存在问题的光学元件。

另外，在第1发明中，也可以使之满足上述式(2)。

进而，在第1、第2发明中，也可以进一步满足下面的(3)式。

0.52＜E/D＜0.97(3)

式中，E为上述第1光学元件光源侧的光学面的有效直径。

使E、D(参照图2)不超过(3)式的上限即为减小对应透镜外径的有效内径的比例，对应于离开作为热源的聚焦线圈或轨道跟踪线圈的距离变大，就可以降低光学功能部内的温度分布的非均匀性。此外，通过使E、D大于(3)式的下限，可以防止物镜的外径过大。

另外，在第1、第2发明中，如果上述光拾取器装置为以x倍速对上述光信息记录介质进行信息的记录以及再生中至少一方的装置，则还可以进一步满足下面的(4)式。

5.0×10^-6＜D×τ×x×|A|＜2.1×10^-3(4)

式中，A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量。

在通常的光拾取器装置中，为了以高倍速进行信息的记录/再生，需要使聚焦线圈或轨道跟踪线圈流过大于低倍速时的电流，线圈的发热量变大。这里，所谓的1倍速是指光源发出的光束由物镜所会聚的光点扫描信息记录面的速度(Reference scanning velocity)为4.5m/s～6.6m/s。而所谓的x倍速说的是光点扫描信息记录面的速度(Referencescanning velocity)为上述1倍速的x倍。

通过使D、τ、x、A的关系不超过(4)式的上限，即使是在以x倍速进行信息记录/再生的情况下，在物镜内产生了非均匀温度分布时，也可以将这种起因于物镜温度分布的非均匀性而产生的像散抑制得较小，可以对高密度光盘进行高速稳定的信息的记录/再生。

此外，如果使D、τ、x、A的关系小于(4)式的下限，则第1光学元件过薄而强度变弱，外径变大，不利于拾取器装置的小型化。或者，第1光学元件外径变小，成为无用的厚光学元件，其结果是重量变重，对调节器的负荷变大。

在本第1、第2发明中，也可以用玻璃制作第2光学元件。

通过采用玻璃制作第2光学元件，可以使因物镜的非均匀温度分布而变化的折射率的变化较采用树脂制作第2光学元件的情况更小。

此外，在本第1、第2发明中，也可以用塑料制作第1光学元件。

另外，在本第1、第2发明中，还可以用使第1光学元件的至少一个光学面具有相位构造(相结构)。

从成型性的观点看，最好在塑料制的光学元件上设置相位构造。

在光拾取器装置在多种光盘间具有互换性时，相位构造可以用于校正因多种光盘间的保护层厚度之差产生的球差，但其也可以进而作为校正起因于所使用的波长差的色差光学元件使用。这里所说的所谓的色差，指的是起因于波长差的近轴像点位置的差(轴上色差)，以及/或者起因于波长差的球差。

上述的相位构造可以是衍射构造、光程差赋予构造的任意一种构造。作为衍射构造，有如图6原理地给出的那样由多个环带100构成且包含光轴的断面形状为锯齿形状的构造(衍射构造DOE)、或者如图7原理地给出的那样由台阶101的方向在有效直径内同一的多个环带102构成且包含光轴的断面形状为台阶形状的构造(衍射构造DOE)、或者如图8原理地给出的那样由台阶104的方向在有效直径中间替换的多个环带105构成且包含光轴的断面形状为台阶形状的构造(衍射构造DOE)，或者如图9原理地给出的那样由内部形成了台阶构造的多个环带103构成的构造(重叠型衍射构造HOE)。作为光程差赋予构造，有如图8原理地给出的那样由台阶104的方向在有效直径中间替换的多个环带105构成且包含光轴的断面形状为台阶形状的构造(NPS)。这里，图7乃至图9所示是原理地给出了在平面上形成了各相位构造时的例子，但也可以在球面或者非球面上形成各相位构造。此外，不管是衍射构造或者光程差赋予构造的哪一种构造，都存在形成图8原理地给出的那样的构造的情况。

此外，也可以是具备第1、第2发明的光拾取器装置用物镜的光拾取器装置。

另外，在光拾取器装置中，也可以使之具有用于驱动物镜的调节器。

还有，也可以对应于物镜的光轴呈非旋转对象地安装调节器。

进而，还可以是搭载上述光拾取器装置实行对光信息记录介质的信息的记录以及再生中的至少一方的光信息记录再生装置。

根据本发明，就可以提供在至少由2个光学元件构成的物镜内相对光轴产生了非旋转对称的温度分布时的像散的变化量小并能够相对于高密度光盘高速地进行稳定的信息的记录/再生的光拾取器装置用物镜、使用了该物镜的光拾取器装置以及使用了该光拾取器装置的光信息记录再生装置。

通过参照下面结合相关的附图的详细说明，就可以更好地理解发明本身以及其他目的和优点。

附图说明

图1所示是光拾取器装置构成的要部平面图。

图2所示是物镜构造的要部侧面图。

图3所示是调节器构造的要部平面图(a)以及要部纵断面图(b)。

图4所示是实施例1～3以及比较例1、2的物镜的TR和3次像散的关系曲线。

图5所示是用于对“非均匀温度分布”进行说明的物镜的正面图(a)、侧面图(b)以及背面图(c)。

图6所示是一例相位构造的侧面图(a)、(b)。

图7所示是一例相位构造的侧面图(a)、(b)。

图8所示是一例相位构造的侧面图(a)、(b)。

图9所示是一例相位构造的侧面图(a)、(b)。

在下面的说明中，贯穿若干附图用相同的标记序号来表示其相同或相似的部分。

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的实施形态，但本发明并非仅限定于这些实施形态。

图1是本实施形态光拾取器装置的概略图，光拾取器装置PU由作为光源的蓝紫色半导体激光器LD、偏光光束分离器BS、1/4波长板WP、平行光管CL、光阑ST、物镜OBJ、聚焦/轨道跟踪用的2轴调节器AC、柱面透镜CY、凹透镜NL以及光检测器PD构成。这里，在下面的说明中，为了便于说明，将沿光轴方向朝向光源的方向记为“前方”，将朝向光信息记录介质的方向记为“后方”。

从蓝紫色半导体激光器LD出射的发散光束通过偏振光光束分离器BS，经平行光透镜CL以及1/4波长板WP成为圆偏振方向的平行光束后，由光阑ST限制光束束径，由物镜OBJ经由高密度光盘OD的保护层PL成为形成在信息记录面RL上的光点。

在信息记录面RL受到信息凹点调制的反射光束再次经由物镜OBJ、光阑ST、以及平行光透镜CL成为收敛光，在透过1/4波长板WP成为了直线偏振光后，被偏振光光束分离器BS反射，会聚到光检测器PD上。进而，可以使用光检测器PD的输出信号来读取记录在高密度光盘OD上的信息。

这里，作为出射波长400nm左右的激光光的光源，也可以替代蓝紫色半导体激光器使用利用了第2高频波发生法的SHG蓝紫色激光器。

如图2所示的那样，物镜OBJ具有经由高密度光盘OD的保护层PL将来自蓝紫色半导体激光器LD的激光光束会聚到信息记录面RL上的功能。

物镜OBJ是由配置在蓝紫色半导体激光器LD侧的在塑料树脂上分散了直径30nm以下的无机粒子的树脂制光学元件L1和配置在高密度光盘OD侧的具有正的光焦度的第2光学元件L2构成的2组构成，组合这2个光学元件得到的像方数值孔径NA为0.85。

这里，作为可以在本发明中使用的物镜OBJ，可以是至少2组以上的构成，并非只限定于图2所示那样的2组的构成。

进而，通过使用接合部件SE接合第1光学元件L1、第2光学元件L2，可以使第1光学元件L1、第2光学元件L2成为一体来进行聚焦和轨道跟踪。

图3(a)、(b)是物镜OBJ附近的详细图。物镜OBJ通过接合部件SE的搭接，保持在由2轴调节器AC驱动的线圈架B上。这里，由于2轴调节器AC的动作已众所周知，故略去其说明。此外，符号MG表示磁铁。

通常，从确保物镜OBJ的动作距离(工作距离)的观点出发，聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC大多较物镜OBJ的后端(在本实施形态中为第2光学元件L2的出射面)配置在前方，聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC的重心GC以及GC’位于各线圈前后方向的长度中心附近。

从而，聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC其重心GC以及GC’位于较第2光学元件L2的重心位置位于蓝紫色半导体激光器LD侧。即，第1光学元件L1较第2光学元件L2配置在靠近聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC的位置。

从而，在光拾取器装置PU的动作过程中，受到聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC产生的热的影响，物镜OBJ的温度上升，但如果如图3所示的那样，在较第2光学元件L2靠近第1光学元件L1的位置配置聚焦线圈FC以及轨道跟踪线圈TC，且相对于物镜OBJ的光轴呈非旋转对称地安装，则在物镜OBJ内(特别是第1光学元件内)将相对于光轴产生非旋转对称的温度分布。

但是，因为在涉及本发明的光拾取器装置用物镜OBJ中满足上述式(1)、式(2)地进行了设计，故在物镜OBJ内产生了非均匀的温度分布时也可以抑制像散变化较小，可以高速地对高密度光盘OD进行稳定的信息的记录/再生。

此外，在取第1光学元件L1的光源侧光学面的有效直径为E、外径为D时，最好能够满足式(3)那样地设计第1光学元件L1以及第2光学元件L2。

另外，虽然省略了图示，但可以得到上述的光拾取器装置PU、可自由旋转地保持光信息记录介质OD的旋转驱动装置、搭载控制这些装置的驱动的控制装置、可以实行对光信息记录介质OD的光信息的记录以及记录在光信息记录介质OD上的信息的再生至少一方的光信息记录再生装置。

接下来，作为上述的物镜对优选的物镜进行说明。

如上述的那样，作为高密度光盘，有BD(蓝光光盘)或HD、DVD，但在本实施例中，我们以NA为0.65以及使用保护层厚为0.1mm的BD的物镜为对象，对在BD和NA为0.65保护层厚为0.6mm的DVD间具有互换性的物镜进行说明。

首先，通过表1、2给出了不满足式(1)、式(2)地设计的物镜，通过表3、4、5给出了满足式(1)、式(2)地设计的物镜。不管是哪一个物镜，都在第1光学元件光源侧的光学面形成了如图9所示那样的重叠型衍射构造，通过相对于BD的波长使0次衍射光强度达到最大，相对于DVD的波长使+1次衍射光强度达到最大，可以减小由BD和DVD的保护层的厚度不同所产生的球差变化，在设计状态对BD、DVD的不同规格进行了可以良好地进行信息的记录/再生的设计。另外，在所有的物镜中，取第1光学元件的外径为4.0mm。

【比较例1】

【光学上的规格】

BD：NA1＝0.85；λ1＝407.7nm；f1＝1.765；m1＝0。

DVD：NA2＝0.65；λ2＝660.0nm；f1＝1.825；m2＝0。

【表1】

近轴数据

非球面系数

	第3面	第4面
			κ	-6.5645E-01	-9.8912E+01
A4	1.6599E-02	1.5071E-01
			A6	-1.0595E-03	-2.6297E-01
A8	1.0531E-02	3.7356E-01
			A10	-9.6812E-03	-3.7574E-01
A12	2.9401E-03	2.0727E-01
			A14	3.9439E-03	-4.7039E-02
A16	-4.3872E-03	0.0000E+00
			A18	1.7585E-03	0.0000E+00
A20	-2.6260E-04	0.0000E+00

第1面的衍射次数、制造波长、光程差系数

n′1/n′2	0/1
		λB	660
B2	7.1910E-03
		B4	-2.1498E-03
B6	2.8509E-04
		B8	-6.4466E-04
B10	1.0100E-04

【比较例2】

【光学上的规格】

BD：NA1＝0.85；λ1＝407.7nm；f1＝1.765；m1＝0。

DVD：NA2＝0.65；λ2＝660.0nm；f1＝1.825；m2＝0。

【表2】

近轴数据

非球面系数

	第3面	第4面
			κ	-6.5645E-01	-9.8912E+01
A4	1.6599E-02	1.5071E-01
			A6	-1.0595E-03	-2.6297E-01
A8	1.0531E-02	3.7356E-01
			A10	-9.6812E-03	-3.7574E-01
A12	2.9401E-03	2.0727E-01
			A14	3.9439E-03	-4.7039E-02
A16	-4.3872E-03	0.0000E+00
			A18	1.7585E-03	0.0000E+00
A20	-2.6260E-04	0.0000E+00

第1面的衍射次数、制造波长、光程差系数

n1/n2	0/1
		λB	660
B2	7.1910E-03
		B4	-2.1498E-03
B6	2.8509E-04
		B8	-6.4466E-04
B10	1.0100E-04

【实施例1】

BD：NA1＝0.85；λ1＝407.7nm；f1＝1.765；m1＝0。

DVD：NA2＝0.65；λ2＝660.0nm；f1＝1.825；m2＝0。

【表3】

近轴数据

非球面系数

	第3面	第4面
			κ	-6.5645E-01	-9.8912E+01
A4	1.6599E-02	1.5071E-01
			A6	-1.0595E-03	-2.6297E-01
A8	1.0531E-02	3.7356E-01
			A10	-9.6812E-03	-3.7574E-01
A12	2.9401E-03	2.0727E-01
			A14	3.9439E-03	-4.7039E-02
A16	-4.3872E-03	0.0000E+00
			A18	1.7585E-03	0.0000E+00
A20	-2.6260E-04	0.0000E+00

第1面的衍射次数、制造波长、光程差系数

n′1/n′2	0/1
		λB	660
B2	7.1910E-03
		B4	-2.1498E-03
B6	2.8509E-04
		B8	-6.4466E-04
B10	1.0100E-04

【实施例2】

BD：NA1＝0.85；λ1＝407.7nm；f1＝1.765；m1＝0。

DVD：NA2＝0.65；λ2＝660.0nm；f1＝1.825；m2＝0。

【表4】

近轴数据

非球面系数

	第3面	第4面
			κ	-6.5645E-01	-9.8912E+01
A4	1.6599E-02	1.5071E-01
			A6	-1.0595E-03	-2.6297E-01
A8	1.0531E-02	3.7356E-01
			A10	-9.6812E-03	-3.7574E-01
A12	2.9401E-03	2.0727E-01
			A14	3.9439E-03	-4.7039E-02
A16	-4.3872E-03	0.0000E+00
			A18	1.7585E-03	0.0000E+00
A20	-2.6260E-04	0.0000E+00

第1面的衍射次数、制造波长、光程差系数

n′1/n′2	0/1
		λB	660
B2	7.1910E-03
		B4	-2.1498E-03
B6	2.8509E-04
		B8	-6.4466E-04
B10	1.0100E-04

【实施例3】

BD：NA1＝0.85；λ1＝407.7nm；f1＝1.765；m1＝0。

DVD：NA2＝0.65；λ2＝660.0nm；f1＝1.825；m2＝0。

【表5】

近轴数据

非球面系数

	第3面	第4面
			κ	-6.5645E-01	-9.8912E+01
A4	1.6599E-02	1.5071E-01
			A6	-1.0595E-03	-2.6297E-01
A8	1.0531E-02	3.7356E-01
			A10	-9.6812E-03	-3.7574E-01
A12	2.9401E-03	2.0727E-01
			A14	3.9439E-03	-4.7039E-02
A16	-4.3872E-03	0.0000E+00
			A18	1.7585E-03	0.0000E+00
A20	-2.6260E-04	0.0000E+00

第1面的衍射次数、制造波长、光程差系数

n1/n2	0/1
		λB	660
B2	7.1910E-03
		B4	-2.1498E-03
B6	2.8509E-04
		B8	-6.4466E-04
B10	1.0100E-04

在表1～表5中，NA表示数值孔径，λ(nm)表示设计波长，f(mm)表示焦距，m表示物镜的倍率，r(mm)表示曲率半径，nλ表示波长λ在25℃的折射率，A[1/℃]表示第1光学元件的温度自25℃开始上升了1℃时的折射率变化量，在取离相接其面的顶点的平面的变形量为X(h)(mm)、垂直于光轴方向的高度为h(mm)、曲率半径为r(mm)时，可以用下面的数学式1来表示非球面。式中，κ为圆锥系数，A2i为非球面系数。

【数学式1】

非球面形状公式

$X\left(h\right)=\frac{h^2/r}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ}){(h/r)}^2}}+\underset{i=2}{\mathrm{\Σ}}{A}_{2i}{h}^{2i}$

此外，各实施例中的重叠型衍射构造以及衍射构造用根据这些构造而附加给透过波面的光程差来表示。这种光程差函数，在取λ(nm)为入射光束的波长、λB(nm)为制造波长、垂直于光轴方向的高度为h(mm)、B2j为光程差系数、n’为衍射次数时，可以用由下面的数学式2定义的光程差函数Φ(h)(mm)来表示。

【数学式2】

光程差函数

$\mathrm{\φ}\left(h\right)=\mathrm{\λ}/{\mathrm{\λ}}_B\×n^{\′}\×\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}{B}_{2i}{h}^{2i}$

【表6】

	比较例	比较例2	实施例1	实施例2	实施例3
						式(1)	8.0	6.4	3.7	5.6	5.8
式(2)	2.8×10<sup>-4</sup>	2.2×10<sup>-4</sup>	1.3×10<sup>-4</sup>	2.0×10<sup>-4</sup>	2.0×10<sup>-4</sup>
						式(3)	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75
式(4)	2.8×10<sup>-3</sup>	2.2×10<sup>-3</sup>	1.3×10<sup>-3</sup>	2.0×10<sup>-3</sup>	2.0×10<sup>-3</sup>

接下来，对温度分布进行说明。物镜的温度变化能够作为物镜的折射率变化来考虑。本实施例将物镜内产生的温度分布作为折射率分布来对待。分布的情况考虑包含光轴的基准平面。考察平行于该平面进而与该平面间隔h的平面2个平面。由于基准平面包含光轴，故2个平面一定平行于光轴。设这2个平面在与第1光学元件以及第2光学元件相交的各个位置的温度(折射率)相等，进而，取该温度按h的平方变化，即h越大则温度越高进行了模拟仿真。此外，因光轴旋转对称而使光轴方向的温度分布不对像散的产生有所贡献，故在本模拟仿真中，没有考虑光轴方向的温度分布。图4是对于第1光学元件的外径为4.0mm，中心温度的平均值TC(T1＝T2)与TH的温差TR和TH与TL的温差TP相等的情况，求得的TR(＝TP)从0℃变化到1.18℃时的3次像散的变化量的结果。此外，根据温度测量的结果，由于产生了1.18℃的TC与TR的温差时的对轨道跟踪线圈以及聚焦线圈通电的电流量对应于2.5倍速，故取表6式(3)的值的x为2.5进行了计算。

这里，在该计算中，只考虑了伴随物镜温度分布变化的折射率分布变化，不包含环境温度变化导致的激光器光源激励波长变化。

即，在本模拟仿真中，赋予第1光学元件内、第2光学元件内的折射率分布N_L1(h)以及N_L2(h)作为离开光轴的高度h的函数，可以用下面的关系式表示。

N_L1(h)＝N_0L1+N_h2L1·h²

N_L2(h)＝N_0L2+N_h2L2·h²

这里，N_0L1以及N_0L2是在包含上述光轴的基准平面(h＝0)内的相对于第1光学元件以及第2光学元件内的h的折射率变化率。有关上述关系式，对实施例1的具体的数值如下。

在实施例1中，由于在透镜的中心(h＝0)与外周(h＝2.0)的最高值的温度差为1.18℃时，第1光学元件的温度自25℃上升了1℃时的折射率变化量为-1.4E-4，故在外周(h＝2.0)的折射率N_L1(h＝2.0)为1.621214-1.4E-4×1.18＝1.621048。

因而，对应h的折射率变化率N_h2L1，由1.621048＝1.621214+N_h2L1·2.0²可知其为N_h2L1＝-4.14E-5。同样地，也对第2光学元件进行计算有N_h2L2＝7.69E-7。图4给出了根据该折射率变化率在物镜产生了温度分布时的3次像散变化量。

图4中，不满足式(1)、式(2)的比较例1在上述温度分布的过程中，物镜的中心和最外周最高温度部分的温差为1.18℃，即在对应以2.5倍速进行信息的记录/再生的状态下，3次像散变化量为0.093[λrms]并失去了衍射界限。此外，在比较例2中，在同样的状态下，3次像散变化量为0.074[λrms]并失去了衍射界限。

相对于此，可知满足了式(1)、式(2)的实施例1～3抑制了3次像散的产生量。

由此，可以说通过满足式(1)、式(2)，实施例1～3的物镜在起因于调节器的发热而在物镜内产生了非均匀温度分布时也可以抑制像散变化量较小，使之作为高密度光盘用的光拾取器装置用物镜而具有足够的性能。

需要指出的是，各种各样的改变和修改对领域技术人员来说显而易见，因而只要这种改变和修改不脱离本发明的范围它们就都应被解释为包含在其中。

Claims (23)

1.一种光拾取器装置用物镜，其特征在于，具有：

配置在光源侧的第1光学元件；和

配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，

且满足下面的关系式，

0.1＜D×τ＜6

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面在光轴上的间隔，单位是mm；D为上述第1光学元件的外径，单位是mm。

2.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

满足下面的关系式，

2.0×10^-6＜τ×|A|×(h2/h1)²＜2.1×10^-4

式中，A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量；h1是上述第1光学元件的上述光源侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度；h2是上述光信息记录介质侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度。

3.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

满足下面的关系式，

0.52＜E/D＜0.97

式中，E为上述第1光学元件的光源侧的光学面的有效直径，单位是mm。

4.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

在用于以x倍速对上述光信息记录介质进行信息的记录和再生中至少一方的光拾取器装置时，满足下面的关系式，

5.0×10^-6＜D×τ×x×|A|＜2.1×10^-3

式中，A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量。

5.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

第2光学元件为玻璃制光学元件。

6.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

第1光学元件为塑料制光学元件。

7.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

在第1光学元件的至少一个光学面上具有相位构造。

8.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

满足1＜D＜8。

9.根据权利要求1所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

满足0.1＜τ＜3.0。

10.一种光拾取器装置用物镜，其特征在于具有：

配置在光源侧的第1光学元件；和

配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，

且满足下面的关系式，

2.0×10^-6＜τ×|A|×(h2/h1)²＜2.1×10^-4

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面在光轴上的间隔，单位是mm；A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量；h1是上述第1光学元件的上述光源侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度；h2是上述光信息记录介质侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度。

11.根据权利要求10所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

满足下面的关系式，

0.52＜E/D＜0.97

式中，D为上述第1光学元件的外径，单位是mm；E为上述第1光学元件光源侧的光学面的有效直径，单位是mm。

12.根据权利要求10所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

在用于以x倍速对上述光信息记录介质进行信息的记录和再生中至少一方的光拾取器装置时，满足下面的关系式，

5.0×10^-6＜D×τ×x×|A|＜2.1×10^-3

式中，A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量。

13.根据权利要求10所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

第2光学元件为玻璃制光学元件。

14.根据权利要求10所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

第1光学元件为塑料制光学元件。

15.根据权利要求10所述的光拾取器装置用物镜，其特征在于：

在第1光学元件的至少一个光学面上具有相位构造。

16.一种光拾取器装置，其特征在于：

配备了物镜，该物镜具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，且满足下面的关系式，

0.1＜D×τ＜6

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔，单位是mm；

D为上述第1光学元件的外径，单位是mm。

17.根据权利要求16所述的光拾取器装置，其特征在于：

具有用于驱动上述物镜的调节器。

18.根据权利要求17所述的光拾取器装置，其特征在于：

上述调节器被安装成相对于物镜的光轴成为非旋转对象。

19.一种光拾取器装置，其特征在于：

配备了物镜，该物镜具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，且满足下面的关系式，

2.0×10^-6＜τ×|A|×(h2/h1)²＜2.1×10^-4

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔，单位是mm；A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量；h1是上述第1光学元件的上述光源侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度；h2是上述光信息记录介质侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度。

20.根据权利要求19所述的光拾取器装置，其特征在于：

具有用于驱动上述物镜的调节器。

21.根据权利要求20所述的光拾取器装置，其特征在于：

上述调节器被安装成相对于物镜的光轴成为非旋转对象。

22.一种光信息记录再生装置，其特征在于：

搭载配备了物镜的光拾取器装置，并可执行针对光信息记录介质的信息记录及再生中的至少一方，

其中，该物镜具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，且满足下面的关系式，

0.1＜D×τ＜6

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔，单位是mm；D为上述第1光学元件的外径，单位是mm。

23.一种光信息记录再生装置，其特征在于：

搭载配备了物镜的光拾取器装置，并可执行针对光信息记录介质的信息记录及再生中的至少一方，

其中，该物镜具有配置在光源侧的第1光学元件和配置在光信息记录介质侧的具有聚光功能的第2光学元件，且满足下面的关系式，

2.0×10^-6＜τ×|A|×(h2/h1)²＜2.1×10^-4

式中，τ为上述第1光学元件的上述光源侧的光学面和上述光信息记录介质侧的光学面的光轴上的间隔，单位是mm；A为从25℃开始上升1℃时的上述第1光学元件的折射率变化量；h1是上述第1光学元件的上述光源侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度；h2是上述光信息记录介质侧的光学面上的边缘光线离光轴的高度。

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