CN101075013A - 物镜的光学系统、光拾取器的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物镜的光学系统及光拾取器的光学系统。具有分别对于透明衬底厚度各异的多种光记录介质，能够以良好的波动光学的光斑形状进行聚光的效果。将像差修正板的至少一面划分成五个以上的区间，接近光轴的第一区间作为共同使用区域，从第二区间开始设置四个以上的对应于各自的各个透明衬底厚度的透镜面形状的区间。

Description

物镜的光学系统、光拾取器的光学系统

技术领域

本发明为对于多种不同的厚度的光信息记录介质可记录或再生的物镜的光学系统或光拾取器的光学系统，涉及能够用于可对应例如CD(Compact Disc：也包含CD-R等的CD)、DVD(Digital Versatile Disc)、蓝光、HDDVD等种类不同的光记录介质的互换型记录再生装置中的通用的透镜、光学元件、光学系统、光学头以及光盘装置。

背景技术

目前为止提出有对CD、DVD等种类不同的光盘都能够再生的互换型光盘装置。CD、DVD等(以下，将它们统称为光盘)都使用透明衬底，在该透明衬底的一面上设有信息记录面。并且，光盘做成将两张透明衬底以使它们的信息记录面面对面的方式粘合的结构，或者做成将这种透明衬底与透明的保护衬底以透明衬底的信息记录面与保护衬底面对面的方式粘合的结构。

在再生记录于这种结构的光盘上的信息信号时，需要利用光盘装置使来自光源的激光束通过透明衬底聚光在光盘的信息记录面上。对于CD使用波长为780mm左右、NA为0.45～0.53的激光束，对于DVD使用波长为650mm左右、NA为0.60～0.67的激光束。另外，CD所使用的透明衬底的厚度为1.2mm，而DVD所使用的透明衬底的厚度为0.6mm，对应于光盘的种类(激光的波长不同)，设有信息记录面的透明衬底的厚度各异。再生种类不同的光盘的互换型光盘装置尽管透明衬底的厚度因光盘的种类而不同，也需要使激光束聚光在信息记录面上。

作为这种互换型光盘装置，可以考虑：在拾取器上可以按每一光盘种类设置物镜，对应于所使用的光盘种类更换物镜，或者按每一光盘种类设置拾取器，对应于所使用的光盘种类更换拾取器。然而，从成本方面看以及为了实现装置小型化，作为物镜，最好是无论对于哪一种光盘都使用相同的透镜。

作为这种物镜的一个代表例，有专利文献1(专利文献1：特开平9-145995号公报)中记载的物镜。该文献中记载的物镜在径向划分成三个以上的环形透镜面，每隔一个的环形透镜面与其它每隔一个的环形透镜面的折射能力不同。这样，对于同一波长的激光束，每隔一个的环形透镜面使激光束聚光在例如薄透明衬底(0.6mm)的光盘(DVD)的信息记录面上，其它每隔一个环形透镜面使激光束聚光在例如厚透明衬底(1.2mm)的光盘(CD)的信息记录面上。

另外，作为其它代表例，有专利文献2(专利文献2：特开2000-81566号公报)中记载的物镜。在该文献中，公开有下述光盘装置：对于薄透明衬底的DVD，使用短波长(635nm或650nm)的激光束，对于厚透明衬底的CD，使用长波长(780nm)的激光束。该光盘装置具有对这些激光束通用的物镜。而且，该物镜形成为在具有正焦度的折射透镜的一面上较密地设置环形的细微高低差而成的衍射透镜构造。这种衍射透镜构造设计成：对于薄透明衬底的DVD，使短波长的激光束的衍射光聚光在信息记录面上，对于厚透明衬底的CD，使长波长的激光束的衍射光聚光在信息记录面上。并且，设计成无论对于哪一种衍射光也都使同一次数的衍射光聚光在信息记录面上。另外，对于DVD使用短波长的激光束是因为：与CD相比，DVD的记录密度高，因此需要将光束斑缩小得较小。正如众所周知的那样，光斑的大小与波长成正比，而与数值孔径NA成反比。

还有，作为其它代表例，有专利文献3(专利文献3：特开平7-302437号公报)中记载的物镜。在该文献中，公开有下述物镜：对于薄的0.6mm厚的透明衬底，使用短波长为680nm的激光束，对于较厚的厚度为1.2mm的透明衬底的CD，使用长波长(780nm)的激光束。在上述物镜上将透镜分割成环形的多个区域，各个区域在任一衬底厚度的光盘上聚光任一的波长的光。

就近来提出的新光盘装置而言，为了提高记录密度提出有使用波长为405nm左右的蓝色激光的蓝光和HDDVD。对于蓝光，波长为405～408nm、NA为0.85，考虑到双层光盘和单层光盘两种情况，透明衬底的厚度为0.075～0.1mm。另外，对于HDDVD，波长为405～408nm、NA为0.65，透明衬底的厚度为0.6mm。再者，关于上述数值，当然也包含规格书等中记载的误差范围。因此，今后在一个系统中需要互换上述两种光盘的装置。

可是，在上述专利文献中，虽然对DVD、CD进行了描述，但关于蓝光、HDDVD等没有描述。若所使用激光的波长较短，则相对同一光线像差(mm)的波像差量与波长成反比地增加，另外，若NA较大，则因为例如三阶球面像差与NA的4次方成正比地增加，所以像差修正的难度增大。这样，关于波长、NA与DVD、CD不同的蓝光、HDDVD，即关于与上述专利文献1中描述的DVD、CD相比需要短波长且大NA的蓝光、HDDVD，以本案专利文献1中记载的技术难以实现用同一物镜或物镜的光学系统或光拾取器的光学系统进行聚光而得到所希望的光斑形状。

另外，上述专利文献2由于使用通过衍射透镜结构的衍射光，因而若不是不同波长的光束，则不能够对应不同厚度的透明衬底，在波长相同或大致相同且透明衬底的厚度不同的情况下，无法使用专利文献2的技术。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种分别对于多种光信息记录介质，能够使光束以良好的波动光学的光斑形状聚光在信息记录面上的光学元件、使用该光学元件的光学系统、光学头和光盘装置。

更详细地讲，本发明的目的在于提供一种所使用光的波长相同，能够互换信息记录介质的厚度及物镜的NA不同的两个不同规格的信息记录介质，能够使各光束以良好的波动光学的光斑形状聚光在信息记录面上的光学元件、使用该光学元件的光学系统、光学头和光盘装置。

本发明的物镜的光学系统，使大致相同波长的光束分别聚光在设置于具有至少两种以上不同厚度的透明衬底的光信息记录介质的该透明衬底上的信息记录面上，其特征在于，具有光学元件，构成光学元件的两面中至少一面被分割成沿径向划分的至少五个以上的多个区间，该光学元件具有：至少一个以上成为在具有上述至少两种以上不同厚度的透明衬底的任一光记录介质的信息记录面上聚光的光束的区间；和至少四个以上成为对于上述不同厚度的透明衬底的光信息记录介质中任一厚度的光信息记录介质聚光的光束的区间。

上述物镜的光学系统最好包括物镜和像差修正板。另外，上述物镜的光学系统最好包括玻璃制物镜和塑料制像差修正板。

还有在上述物镜的光学系统中，其特征在于，上述光束为波长为405nm左右的光束。

另外，在上述物镜的光学系统中，其特征在于，聚光在上述信息记录面上的光束包括NA为0.8～NA为0.9的光束。

还有，在上述物镜的光学系统中，其特征在于，聚光在设置于至少两种不同厚度的透明衬底上的信息记录面上的光束两种都是NA为0.60以上。

另外，在上述物镜的光学系统中，其特征在于，聚光在设置于至少两种不同厚度的透明衬底上的信息记录面上的光束分别是NA为0.8～NA为0.9和NA为0.6～NA为0.7。

另外，在上述物镜的光学系统中，其特征在于，在聚光在上述任一种类的光记录介质的信息记录面上的光束的光斑中，各个光记录介质上的旁瓣值的平均值为2％以下。

还有，在上述物镜的光学系统中，其特征在于，上述各个光记录介质上的旁瓣值的平均值为1.7％以下。

进一步地，本发明的光拾取器的光学系统，使大致为相同波长的光束聚光在设置于具有至少两种以上不同厚度的透明衬底的光记录介质的该透明衬底上的信息记录面上，其特征在于，具有光学元件，构成光学元件的两面中至少一面被分割成沿径向划分的多个至少五个以上的区间，该光学元件具有：至少一个以上成为聚光在具有上述至少两种以上不同厚度的透明衬底的任一光记录介质的信息记录面上的光束的区间；和至少四个以上成为对于上述不同厚度的透明衬底的光信息记录介质中任一厚度的光信息记录介质聚光的光束的区间。

另外，透过上述任一光信息记录介质的专用区域的光束及透过通用区域的光束都以0以上0.4入以下的波像差或0以下0.4入以上的波像差聚光在对应的光信息记录介质的信息记录面上。

进而，本发明的物镜的光学系统，包括：物镜，使波长为入的光束聚光在具有厚度为t₁的透明衬底的第一光信息记录介质和具有厚度为t₂自勺透明衬底的第二光信息记录介质的各自信息记录面上；和像差修正板，其特征在于，上述物镜构成为上述光束以良好地像差修正后的状态聚光在设置于上述第一光盘的厚度为t₁的透明衬底上的信息记录面上，上述像差修正板其至少一面被分割成沿径向划分的至少五个以上的多个区间，该像差修正板具有：至少一个以上使上述光束也聚光在上述第一光信息记录介质和上述第二光信息记录介质的任一信息记录面上的通用区间；和至少四个以上对于上述第一或第二光信息记录介质中任意一个使上述光束聚光的专用区间。

以下，说明本发明的效果。

如以上说明的那样，根据本发明能够提供一种光学元件、使用该光学元件的光学系统、光学头和光盘装置，对于多种光信息记录介质，能够使光束以良好的波动光学的光斑形状聚光在信息记录面上。

附图说明

图1是表示蓝光专用物镜1的光学系统的图。

图2是表示由蓝光专用物镜1和像差修正板2构成的HDDVD的光学系统的图。

图3是表5所示的光学系统的盖玻璃的厚度为0.6mm时的波像差图。

图4是表5所示的光学系统的盖玻璃的厚度为0.0875mm时的波像差图(NA为0.85)。

图5是第一实施例的盖玻璃的厚度为0.6mm时的波像差图。

图6是第一实施例的盖玻璃的厚度为0.0875mm时的波像差图(NA为0.85)。

图7是在第一实施例的HDDVD上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.6mm)。

图8是在第一实施例的蓝光上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.0875mm)。

图9是在第二实施例的HDDVD上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.6mm)。

图10是在第二实施例的蓝光上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.0875mm)。

图11是在表5的光学系统的HDDVD上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.6mm)。

图12是在表5的光学系统的蓝光上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.0875mm)。

图13是在HDDVD的光学系统上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.6mm)。

图14是在蓝光专用透镜上的光斑图(盖玻璃的厚度为0.0875mm)。

图15是本发明第一实施例的光学系统的配置图。

图16是第二实施例的玻璃盖的厚度为0.6mm时的波像差图。

图17是第二实施例的玻璃盖的厚度为0.0875mm时的波像差图(NA为0.85)。

图中：1物镜，2像差修正板，3光阑，4盖玻璃，5光阑，6盖玻璃，7像差修正板，8光阑，9像差修正板，10像差修正板。

具体实施方式

目前，在将具有厚度为t₁的透明衬底的第一光盘安装在光盘装置上时，使波长为入的激光束通过物镜以良好地像差修正的状态良好地聚光在设于透明衬底上的信息记录面上。在将具有厚度为t₂的透明衬底的第二光盘安装在该光盘装置上并要对波长为入的激光束聚光的情况下，由于透明衬底的厚度不同，激光束不能良好地聚光在信息记录面上。

本发明将包含透镜光轴的与透镜光轴最接近的透镜面区域的外侧透镜面区域分成对不同透明衬底厚度的光盘分别使用的透镜面区域，并且通过设置至少四个做成了最佳透镜面形状的区间，分别对于不同厚度的光盘能够得到旁瓣小的良好波动光学的光斑。

首先，关于蓝光光盘，对图1所示的蓝光专用物镜1，设定透镜面形状，使得在双层蓝光光盘的衬底厚度准确地为衬底厚度0.075mm和0.1mm中间的0.875mm时，波像差为最小。在记录或再生实际的蓝光光盘时，通过另外设置(未图示)像差修正元件等，使记录或再生衬底厚度为0.100mm、0.075mm等的蓝光光盘成为可能。也就是说，物镜1是对应蓝光光盘的厚度中间值即0.0875mm的衬底厚度的透镜，对于实际的衬底厚度，通过光束扩展器等另外设置的像差修正元件，对各个蓝光光盘进行修正。另外，上述另外设置的像差修正元件虽然能够对衬底厚度差最多为数十μm左右进行修正，但是对于例如蓝光光盘的中心厚度0.0875mm和HDDVD的厚度0.6mm之间的0.5125mm之多的衬底厚差，上述另外设置的像差修正元件无法进行像差修正。

以下的表1表示物镜1的具体的数值例，图1表示配置图、光线图。

表1中的Z(弛垂量)为各面上的垂直于光轴方向上的高度为h且与光轴平行的直线和各面的交点与、各面和光轴相交的透镜面顶点之间的平行于光轴方向上的距离，上述交点位于比上述透镜面顶点更靠光盘侧(图1中为右侧)时，Z(弛垂量)的符号为正，位于激光侧(图1中为左侧)时，Z(弛垂量)的符号为负。另外，Z(弛垂量)与高度h的关系由公式(1)表示，其中，非球面光轴上的曲率(1/R)为C，圆锥系数为K，i阶(偶数阶)的非球面系数为Ai。还有，该Z(弛垂量)与高度h的关系式也可用于后述的实施例等中。

公式(1)

$+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+A_{14}{h}^{14}+A_{16}{h}^{16}+A_{18}{h}^{18}$

表1

在表1和图1中，发出蓝色激光(未图示)的波长为405nm的光通过准直透镜(未图示)成为平行光，通过光阑3入射到物镜1上，聚光后再通过蓝光光盘4的厚度为0.0875mm的盖玻璃进行聚光。光阑3开有直径为φ2.4mm的圆孔，比中2.4mm更靠内侧的光线可以入射到物镜1上。因为物镜1的焦距为1.412mm，所以根据NA＝(2.4/2)/1.412＝0.85，NA为0.85。

另外，表2表示上述物镜1的波像差的视场角像高特性。可知具有：当视场角为0.3度时，为0.0093λrms不到0.01λrms，即使当视场角为0.5度时，为0.0196λrms也不到0.02λrms的良好的波像差特性。另外，图14表示分别改变纵轴标度时光斑的光强度分布图。还有，以下说明中使用的其它图的光斑的光强度分布图也只是上下图纵轴的标度不同。根据图14，位置为0.39μm时旁瓣的光强度为中心的1.7％。

另外，如表1所示，该物镜1的折射率为1.55，中心厚度为焦距的1.18697倍、为1.676mm，由于这种情况下为两个凸透镜，因而对于从透镜到盖玻璃为至的工作距离，后焦点＝工作距离，能够确保为0.4596mm。还有，表示物镜的透镜面形状的弛垂表在表1的右侧。在此，注意第二面，Z(弛垂量)的最大值在高度为0.838mm处。再者，在NA为0.85时，达到像高为0mm的边缘光线以1.2mm高度通过第一面，以0.8454mm高度通过第二面。即作为第二面的面形状，具备在光学有效直径内具有弛垂量的最大值和拐点的特征。另外从第一面来看，虽然到1.2mm的高度为止成为NA为0.85的光学有效直径，但是考虑到NA的一些余量及构造上的余量等，采用具有以半径来计为数十μm左右的透镜面直径的余量的设计较多。例如，具有以半径来计为60μm的余量时，透镜面的高度h达到1.26mm为止，在高度为1.26mm时的弛垂量为1.27193mm，相比透镜面半径1.26mm，弛垂量为1.27193mm为较大者。在NA为0.85等较高NA的透镜的情况下，若使光源侧的面的弛垂量比光源侧的面的面半径大，或者在光盘侧(与光源侧相反)的面上具有拐点，则对于得到如表2所示那样的良好的波像差特征是比较理想的。

表2

视场角	像高	波像差
			(度)	(mm)	(λRMS)
0	0	0.0002
			0.1	0.002464	0.0026
0.2	0.004929	0.0055
			0.3	0.007393	0.0093
0.4	0.009858	0.0138
			0.5	0.012322	0.0196

接着，考虑使上述的蓝光用物镜与HDDVD盘对应。在这种情况下，例如若将如图2所示的像差修正板2和光阑5插入在物镜的激光侧，则成为与HDDVD的衬底厚度0.6mm对应的、由光阑5和像差修正板2和物镜1构成的物镜的光学系统。以下的表3表示像差修正板2的具体数值例，图2表示配置图和光线图。因为像差修正板为两面曲率半径都为∞的所谓零焦度的光学元件，所以整体焦距与蓝光时相同为1.412mm不变。另外，由表3的第三面和第四面构成的物镜1与表1的第一面和第二面所示的物镜相同。由于NA为0.65，因而第一面有效直径为φ1.8356mm。第二面为平面，第一面为由A4～A18所表示的非球面，光学有效半径为0.9178mm时的弛垂量为0.011643mm，成为大约为10μm左右的弛垂量的非球面。还有，表4表示表3所示的光学系统的波像差的视场角像高特性。另外，图13表示光斑的强度分布图。位置为0.51μm处的旁瓣为1.8％。

表3

当如上述那样插入光阑5和像差修正板2时，通过蓝光用物镜，能够保持∞系统不变地得到HDDVD的盖玻璃厚度为0.6mm、如表4所示的0.01λrms以下的良好的波像差的光学系统。还有，在难以插入像差修正板时，也可以插入光阑，做成有限系统。以表1所示的构成，若使从物体面到物镜1的距离为14.95mm，则在NA为0.65时，0.0524λrms的波像差并不在0.01λrms以下，但是能够得到边缘界限的0.07λrms以下的波像差。另外，在以本方式取得蓝光和HDDVD互换的情况下，在光盘装置中需要像差修正板2和光阑5的插拨机构。

表4

视场角	像高	波像差
			(度)	(mm)	(λRMS)
0	0	0.0000
			0.1	0.002464	0.0016
0.2	0.004929	0.0033
			0.3	0.007393	0.0051
0.4	0.009858	0.0070
			0.5	0.012322	0.0091

接下来分析取得蓝光和HDDVD互换的其它方式。如上所述，表3中的像差修正板2通过第一面的非球面发挥像差修正功能，起到将蓝光用光学系统作为HDDVD用光学系统的作用。在表3中的像差修正板2的第一面不是非球面而是平面的情况下，像差修正板2不具有像差修正的功能，从而并不能成为HDDVD用而是成为蓝光用光学系统。因而可考虑将像差修正板2的第一面按径向区间划分成平面和非球面，表5表示该例。表5表示划分成五个以光轴为中心的环形区间的像差修正板7。图3表示表5所示的光学系统的盖玻璃厚度为0.6mm时的波像差图，图4表示盖玻璃厚度为0.0875mm时的波像差图。图3和图4都只是上下图的纵轴标度不同。另外，在以下说明中使用的其它图中的波像差图也只是上下图的纵轴标度不同。与第一区间的高度0～0.42mm相当的是NA0～NA0.297，图4所示的盖玻璃厚度为0.0875mm时，为0λ的良好波像差，当图3的盖玻璃厚度为0.6mm时，为0～-0.45λ的波像差。在第二和第四区间，当图3的盖玻璃为0.6mm时，为0λ的良好的波像差，在第三和第五区间，当图4的盖玻璃为0.0875mm时，为0λ的良好的波像差。还有，虽然在设计上区间的数量可以是几个或增加到数十个也都是可能的，但如后述的表所示，会有在区间的边界线上出现数微米到10微米左右的相邻高低差的情况，形状变得复杂化、制造困难，因此最好以较少的区间数量进行设计。这样，虽然可以考虑：以HDDVD用的面形状、NA为0.65为止设定第二区间，以在NA为0.65～0.85范围内、做成蓝光用的面的三个区间构成第三区间，但是由于HDDVD和蓝光的NA为0.65和0.85之大，所以难以得

表5

到良好的光斑形状。因此，做成将HDDVD和蓝光用的区间各再追加一个区间的五个区间。最外周的区间为NA较大的蓝光用区间。

另外，图11和图12表示本参考例的波动光学的光斑。图12所示的是蓝光的光斑的光强度分布，上图和下图的横轴表示像面上的位置、与光轴相距多大，纵轴表示相对光强度。下图的纵轴标度为上图的1/10倍，能够容易观察相对光强度为200以下左右的较低的光强度。以下，关于该光斑图的格式，在图11、13、14、7、8、9、10中也是相同的。从图12的光斑图来看，作为最大的旁瓣，位置为0.39μm，光强度为中心的1.8％，与图14的蓝光专用透镜的1.7％为大致相同的值。然而从图11的HDDVD的光学系统的光斑来看，在位置为1.8μm处，光强度为中心的2.3％，成为稍大的值。顺便讲一下，上述作为HDDVD专用光学系统的图13中的光斑，旁瓣为1.8％。

在此，分析为了降低该HDDVD的旁瓣应如何进行改进。这里由图4可知，对于蓝光平均厚度的盖玻璃厚度为0.0875mm，第一、3、5区间没有像差，因而可认为是对于蓝光的透镜面使用区域。另一方面，关于HDDVD的盖玻璃厚度为0.6mm的情况，若仔细观察图3的下侧图，则第一区间尽管关于蓝光为无像差，关于HDDVD在NA0～0.2的区域，波像差为0～-0.1λ的比较好的值，在NA0.2～0.297的区域，波像差为-0.1～-0.45λ，但是与第三区间的-2～-8λ相比，仍为良好的值。即关于HDDVD，因为第二和第四区间无像差，当然可认为是对于HDDVD的透镜面使用区域，但第一区间也是在某种程度上可使用的区域。因此，关于HDDVD，第一、2、4区间为透镜面使用区域，最好做成：不是只在第二和第四区间无像差，而是也包括第一区间从而能够得到最好性能的透镜面形状。

因而，首先可以认为：关于第二区间，对于HDDVD不是使波像差如图3所示那样为零，而是由于第一区间为负，因此使第二区间也为负，以使HDDVD的平均波像差会变好。另外，在HDDVD的图3中第一区间为0～-0.45λ的波像差，即使少也使-0.45λ向正向改变，从而成为平均的波像差变好，从而成为较理想的状态，大于-0.40λ最好。表6表示本发明第一实施例的以上关于第一区间和第二区间进行改变的像差修正板9的第一实施例的光学系统的构成、透镜数据，图5和图6表示波像差图，图7和图8表示光斑图，图15表示光学系统的配置图。图15为表示本发明第一实施例的构成的图，在下图(b)的蓝光时，形成NA为0.85的光斑。光阑直径为表6所示的φ2.4mm。在本实施例中，第一区间为对于蓝光和HDDVD两者可分别良好地在光盘上聚光的通用区域，第二区间和第四区间为对于HDDVD可良好地聚光的HDDVD专用区域，第三区间和第五区间为对于蓝光可良好地聚光的蓝光专用区域。图15的上图(a)为HDDVD时的光线图，形成NA为0.65的光斑，NA 0.65～NA0.85的光线成为所谓的杂光(フレア)，成为无助于光斑的面形状。在图5和图6的波像差图中，关于图6的蓝光，第一区间的像差在NA为0.3时为0.1λ，但从平均来看，劣化程度并不那么严重，这一点从图8的光斑图也可得到说明。关于图5的HDDVD，第一区间的波像差改善至-0.38λ，

表6

大于-0.4λ，另外第二区间的波像差为-0.07～-0.12λ，成为与第一区间趋于一致的方向。再有，第二区间和第四区间的波像差从平均值来看存在0.09λ大小的差异。图8蓝光的光斑其旁瓣在位置为0.36μm处为2.1％，图7的HDDVD的光斑其旁瓣在位置为0.74μm处为1.6％。在表5的参考例中，蓝光光斑的旁瓣为1.8％，HDDVD的旁瓣为2.3％，而在第一实施例中分别为2.1％和1.6％，可以说：对于蓝光有0.3％的劣化，但对于HDDVD提高了0.7％，将不良的值2.3％改善到2.1％。这是通过在改善图5和图6所示的波像差的方向上改变像差修正板的第一面的面形状而取得的效果。

另外，图5的HDDVD波像差在第四区间为零，但也可以考虑：通过向负向移动而使HDDVD的平均波像差更好。如此将第四区间的面形状最佳化的例子为本发明的第二实施例，表7表示其光学系统的构成、透镜数据，图16和图17表示波像差图，图9和图10表示光斑图。在本实施例中，也做成

表7

如下构成：第一区间为对于蓝光和HDDVD两者可分别良好地在光盘上聚光的通用区域，第二区间和第四区间为对于HDDVD可良好地聚光的HDDVD专用区域，第三区间和第五区间为对于蓝光可良好地聚光的蓝光专用区域。另外，光学系统的配置图只是图15的像差修正板9变成像差修正板10，其它都是相同的。图16和图17的波像差图中，关于图16的HDDVD，设定第四区间的面形状，使得第四区间的波像差不为零，而为-0.10λ。由于上述第四区间的波像差为-0.10λ，因而，成为比第一实施例更与-0.07～-0.12λ的第二区间的波像差、0～-0.39λ的第一区间的波像差更趋于一致的方向。由此，对于图9所示的HDDVD的光斑，相对中心光强度将旁瓣甚至改善到1.0％。另一方面，仔细地注意观察便可知，对于蓝光，第四区间的波像差在图17的上图中与图6相比只下降0.1λ。因为原来偏差为8～15λ，所以可以认为即使有0.1λ的变化，也没有关系，这一点从图10的蓝光的光斑图可知。旁瓣为2.1％，与第一实施例相同。

汇总旁瓣的值，则如表8所示。第一、第二实施例中，蓝光、HDDVD的旁瓣都达到2.1％以下。另外，第二实施例中，HDDVD的旁瓣甚至减小到1.0％。原本蓝光和HDDVD互换透镜是指所具有的与各自专用透镜同等以上的性能已达到性能目标值的透镜，各自专用透镜的旁瓣值以第一项与第二项的平均值来计为1.75％。作为大致目标，若达到2％以下即可。另外，最好为专用透镜以上的1.7％以下。因而从表8中的第三、4、5项来看，第三项的参考例的旁瓣平均值为2.05％，不满足目标值。另一方面第一实施例的旁瓣平均值为1.85％，满足目标值2.0％以下，在第二实施例中为1.55％，也满足目标值以上的理想值的1.7％以下。

表8

                                                                单位(％)

项#	项目	蓝光	HDDVD	蓝光上的旁瓣值与HDDVD上的旁瓣值的平均值
					1	蓝光专用透镜(NA0.85)图14	1.7	-	1.75
2	像差修正板2+蓝光专用物镜1(NA为0.65)图13	-	1.8
				3	比较例 图11和图12	1.8	2.3	2.05
4	第一实施例 图7和图8	2.1	1.6						1.85
				5	第二实施例 图9和图10	2.1	1.0	1.55

                                                        23

其次，将相对于中心的相对光强度为13.5％以上的范围的光斑直径、所谓1/(e的二次方)的光斑直径汇总于表9。在第一和第二实施例中，表现出对于蓝光，光斑直径小，而对于HDDVD，光斑变大的倾向，但是若例如使光阑直径φ2.4mm减小而较小地设定蓝光的NA，并使像差修正板的第四区间的外

表9

                                                 单位(μm)

项#	项目	蓝光	HDDVD
				1	蓝光专用透镜(NA0.85)图14	0.396	-
2	像差修正板2+蓝光专用物镜1(NA为0.65)图13	-	0.512
				3	比较例 图11和图12	0.376	0.529
4	第一实施例 图7和图8	0.372	0.563
				5	第二实施例 图9和图10	0.372	0.543

侧一方的半径比0.9178mm稍大而较大地设定HDDVD的NA，对于蓝光也可以得到与NA为0.85相当的光斑直径，对于HDDVD可以得到与NA为0.65相当的光斑直径。在以上的第一、第二实施例及参考例中，光阑可以是只用于蓝光的NA为0.85时的场合，在HDDVD时不更换光阑也可以。这一点对于以简单的构造构成光拾取器极为有效。由于通过NA为0.65～0.85的蓝光专用区域的光成为图15所示的杂光而无助于HDDVD，从而不需要用于HDDVD的光阑。由于蓝光和HDDVD的NA都为0.6以上、为较大的NA值，因而使不需要的光束容易成为无助于光斑的杂光。另外，光波长为蓝色的405nm与至今为止常用的DVD的635～660nm、CD的780～790nm相比，为0.64～0.51倍的波长，因此，在因使不需要的光杂光化而具有了某种程度的光线像差时，关于该光线像差量相当于波长的几倍的问题，因为是与波长成反比，所以对于蓝色的短波长，容易得到波长的几倍之多的像差量，从而使不需要的光容易成为无助于光斑的杂光。因此，称之为405nm的这种短波长及称之为NA达0.6以上的这种较大NA在成为无助于光斑的杂光的容易度方面有优势。另外，对于蓝光和HDDVD只要入射来自距离为∞处的入射光、即通过准直透镜等成为平行的光即可，因此不需要用于改变入射光距离的转换机构，激光、光检测器的位置也可通用化，另外，还有这样的优点：不存在对物光学系统移动时，因入射光倾斜入射而使成像位置具有像高这种情形所导致的像差劣化。

另外，关于区间数量增加为五个以上进行设计，从而得到更好的光斑形状也是有效的。还有，本发明的上述实施例中，在像差修正板上设有五个以上的多个区间。当为NA为0.85的物镜时，考虑到温度变化时的性能稳定性等，多数情况下采用其尺寸、折射率随温度的变化比塑料要小的玻璃。上述多个区间也可设置在物镜上，但在玻璃透镜上设置具有高低差的多个区间这在制造技术上难度较高。而塑料对设置多个区间比较合适。因而最好是使像差修正板为塑料制品并在其上设置多个区间，物镜为玻璃制品并做成无高低差的单一的非球面形状。还有，，本发明的物镜和像差修正板最好搭载在同一执行元件上，这样在透镜移动时双方不会发生偏心。

如以上说明的那样，根据本实施例，具有以下效果：对于不同厚度的光盘，不需要光阑转换机构、透镜转换机构，能够使光束以较低的旁瓣值聚光在信息记录面上。

Claims (14)

1.一种物镜的光学系统，使光束分别聚光在设置于具有至少两种以上不同厚度的透明衬底的光信息记录介质的该透明衬底上的信息记录面上，其特征在于，

具有光学元件，构成光学元件的两面中至少一面被分割成沿径向划分的至少五个以上的多个区间，该光学元件具有：至少一个以上使上述光束聚光在具有上述至少两种以上不同厚度的透明衬底的任一光记录介质的信息记录面上的通用区间；和至少四个以上对于上述不同厚度的透明衬底的光信息记录介质中任一厚度的光信息记录介质使上述光束聚光的专用区间。

2.根据权利要求1所述的物镜的光学系统，其特征在于，

包括物镜和像差修正板。

3.根据权利要求2所述的物镜的光学系统，其特征在于，

包括玻璃制物镜和塑料制像差修正板。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

上述光束中包括波长为405nm左右的光束。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

聚光在上述信息记录面上的光束中包括NA为0.8～NA为0.9的光束。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

在聚光在上述信息记录面上的光束中，两种聚光在设置于至少两种不同厚度的透明衬底上的信息记录面上的光束都是NA为0.60以上。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

在聚光在上述信息记录面上的光束中，聚光在设置于至少两种不同厚度的透明衬底上的信息记录面上的光束分别是NA为0.8～NA为0.9和NA为0.6～NA为0.7。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

在聚光在上述任一种类的光记录介质的信息记录面上的光束的光斑中，各个光记录介质上的旁瓣值的平均值为2％以下。

9.根据权利要求8项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

上述各个光记录介质上的旁瓣值的平均值为1.7％以下。

10.根据权利要求1～3中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

透过上述任一光信息记录介质的专用区域的光束及透过通用区域的光束都以0以上的波像差或0以下的波像差聚光在对应的光信息记录介质的信息记录面上。

11.根据权利要求1～3中任意一项所述的物镜的光学系统，其特征在于，

透过上述任一光信息记录介质的专用区域的光束及透过通用区域的光束都以0以上0.4λ以下的波像差或0以下-0.4λ以上的波像差聚光在对应的光信息记录介质的信息记录面上。

12.一种光拾取器的光学系统，使光束聚光在设置于具有至少两种以上不同厚度的透明衬底的光记录介质的该透明衬底上的信息记录面上，其特征在于，

具有光学元件，构成光学元件的两面中至少一面被分割成沿径向划分的至少五个以上的多个区间，该光学元件具有：至少一个以上使对应的光束聚光在具有上述至少两种以上不同厚度的透明衬底的任一光记录介质的信息记录面上的区间；和至少四个以上对于上述不同厚度的透明衬底的光信息记录介质中任一厚度的光信息记录介质使对应的光束聚光的区间。

13.一种物镜的光学系统，包括：物镜，使波长为λ的光束聚光在具有厚度为t₁的透明衬底的第一光信息记录介质和具有厚度为t₂的透明衬底的第二光信息记录介质的各自信息记录面上；和像差修正板，其特征在于，

上述物镜构成为上述光束以良好地像差修正后的状态聚光在设置于上述第一光盘的厚度为t₁的透明衬底上的信息记录面上，

上述像差修正板其至少一面被分割成沿径向划分的至少五个以上的多个区间，该像差修正板具有：至少一个以上使上述光束聚光在上述第一光信息记录介质和上述第二光信息记录介质的任一信息记录面上的通用区间；和至少四个以上对于上述第一或第二光信息记录介质中任意一个使上述光束聚光的专用区间。

14.根据权利要求13所述的物镜的光学系统，其特征在于，

透过上述任一光信息记录介质的专用区域的光束及透过通用区域的光束都以0以上0.4λ以下的波像差或0以下-0.4λ以上的波像差聚光在对应的光信息记录介质的信息记录面上。

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