CN101191842A - 耦合透镜以及光拾取器装置 - Google Patents

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CN101191842A CNA200710186643XA CN200710186643A CN101191842A CN 101191842 A CN101191842 A CN 101191842A CN A200710186643X A CNA200710186643X A CN A200710186643XA CN 200710186643 A CN200710186643 A CN 200710186643A CN 101191842 A CN101191842 A CN 101191842A
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前泽功儿
森岛彩
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Abstract

本发明提供一种耦合透镜，该耦合透镜是配置在使具有多个波长的光束聚焦到光记录媒体的信息记录面上的物镜的光源侧，并在所述物镜一侧的面上具备由以光轴为中心的同心圆状的阶梯差组成的多个环带的色差补偿用耦合透镜，其中，设定波长λ1＝380nm～430nm，使用λ1使所述阶梯差的大小为d＝m1λ1/(n1－1)(其中，m1为实数，n1为波长λ1中的耦合透镜的折射率)时，9.9≤m1≤10.1。

Description

耦合透镜以及光拾取器装置
技术领域
本发明是使用多种单色光的多波长用光学系统，涉及用于可与例如CD(Compact Disc)和DVD(Digital Versatile Disc)及HD-DVD(High DensityDigital Versatile Disc)和Blue-ray等种类不同的光记录媒体相对应的互换型光盘装置中的耦合透镜以及使用了它的光拾取器装置。
背景技术
由于近年来光盘的大容量以及高密度化的进展，提出了HD-DVD和蓝光光盘等新格式的高密度光盘的方案并得到了实用。伴随于此，期望有能够同时记录和再生上述新格式的高密度光盘和原有的CD和DVD等种类不同的光盘的互换型光盘装置。
为了使对提高了记录容量的高密度光盘的记录和再生成为可能，需要减小从用在光盘装置中的光拾取器装置的光学系统得到的光斑直径。由于光斑直径与λ/NA成正比(在此，λ为光源波长，NA为物镜的数值孔径)，所以可通过短波长化以及高数值孔径化来减小光斑直径。对于短波长化，如上所述，波长约400nm的蓝紫色半导体激光器的研究正在进行并得到实用。
但一般来说，在光拾取器装置中，记录时的激光功率比光盘再生时的激光功率大。因此，从再生切换到记录时，会产生光的波长变大数个nm的现象即所谓的跳模现象。伴随着该跳模现象，聚焦位置偏离。该偏焦可通过使物镜自动聚焦来消除，但在光的波长短至约400nm时，偏焦比以前更大。因此，在达到自动聚焦的数nsec间，会产生因偏焦导致的记录不良。因此，需要用于减小因跳模现象导致的偏焦量即色差的补偿。
对于此问题，在日本特开2002-303788号公报中公开了利用衍射图案的衍射作用来对色差进行补偿的透镜。此外，在日本特开2004-185746号公报中公开了不使用衍射作用的方法，不会降低光利用效率而对色差进行补偿的耦合透镜。
然而，日本特开2002-303788号公报中所记载的利用衍射作用的方法增加了环带的总数，导致衍射效率即光利用效率的下降。此外，日本特开2004-185746号公报所记载的色差补偿用耦合透镜是波长约400nm的蓝紫色半导体激光器的单波长专用，无法作为可一同用在CD(波长约780nm)和DVD(波长约650nm)等2波长以上的互换物镜而使用。因此，不能通过利用与CD、DVD以及上述新格式的高密度光盘全部对应的3波长互换物镜，使3波长的光学系统共通来使光拾取器装置小型化。
此外，以与CD、DVD以及上述新格式的高密度光盘全部对应的方式使3波长的光学系统通用的情况，优先进行波长最短的高密度光盘用激光器的色差补偿，设定色差补偿用耦合透镜的环带的阶梯差量后，在CD用激光器波长中，物镜的入射光束为有限远光学系统(有限系)。因此，在寻轨中的物镜偏移时所产生的彗差成为问题。
发明内容
本发明是为了解决这些问题而提出的，其目的是提供可用在2个波长以上且光利用效率高的色差补偿用耦合透镜。再有，其目的是提供没有在物镜偏移时所产生的彗差的色差补偿用耦合透镜。
本发明的色差补偿用耦合透镜是配置在使多个波长的光束聚焦到光记录媒体的信息记录面上的物镜的光源侧，在所述物镜侧的面上具备由以光轴为中心的同心圆状的阶梯差组成的多个环带的色差补偿用的耦合透镜，其中，设定波长λ1＝380～430nm，用λ1使所述阶梯差的大小为d＝m1λ1/(n1-1)(其中，m1为实数，n1为耦合透镜在波长λ1的折射率)时，9.9≤m1≤10.1。这样，能够提供可用在2个波长以上且光利用效率高的色差补偿用耦合透镜。
本发明的第1方式的色差补偿用耦合透镜是配置在使多个波长的光束聚焦到光记录媒体的信息记录面上的物镜的光源侧，至少在一个面上具备由以光轴为中心的同心圆状的阶梯差组成的多个环带的色差补偿用的耦合透镜，其中，在从该耦合透镜射出的光束为有限远光学系统的特定的波长λ中，设定形成于有效半径内A的所述阶梯差的大小为dA，设定在仅在所述物镜的光轴从所述耦合透镜的光轴偏移时所述特定波长λ的光束所通过的区域所形成的所述阶梯差的大小为dB时，dB＞dA。这样，能够提供可用在2个波长以上且光利用效率高、并没有在物镜偏移时所发生的彗差的色差补偿用耦合透镜。
附图说明
图1A是表示实施方式1及2的耦合透镜的模式俯视图。
图1B是表示实施方式1及2的耦合透镜的模式剖视图。
图2是表示实施方式1及2的光拾取器装置的光学系统图的模式图。
图3是通过了实施方式1的耦合透镜的波长407nm的光束的波像差图。
图4是通过了实施方式1的耦合透镜的波长658nm的光束的波像差图。
图5是通过了实施方式1的耦合透镜的波长785nm的光束的波像差图。
图6是通过了实施方式1的耦合透镜以及物镜的波长407nm的光束的波像差图。
图7是通过了实施方式1的耦合透镜以及物镜的波长658nm的光束的波像差图。
图8是通过了实施方式1的耦合透镜以及物镜的波长785nm的光束的波像差图。
图9是通过了比较例1的耦合透镜的波长658nm的光束的波像差图。
图10是模式表示光束分布的图。
图11是表示实施方式2的光拾取器装置的光学系统图的模式图。
图12是表示实施方式2的光拾取器装置中的物镜偏移时的光学系统图的模式图。
图13是表示实施方式2的耦合透镜中的仅在物镜偏移时使用的区域B的模式俯视图。
图14是实施例2以及比较例2中的耦合透镜和物镜的光轴一致的光学系统的波像差图。
图15是实施例2中的物镜偏移时的光学系统的波像差图。
图16是比较例2中的物镜偏移时的光学系统的波像差图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不限于以下的实施方式。此外，为了使说明明确，对以下的记载以及附图进行适当地省略以及简化。
对实施方式1进行说明。
实施方式1将本发明的耦合透镜应用于光盘装置。实施方式1中例示的是使用搭载了CD用光源、DVD用光源以及HD-DVD用光源3个光源的组件的情况，但光源数并不限于3个，也可2个以上。
本发明的耦合透镜呈非球面形状，以便通过与物镜的组合，对于不同种类的光盘，使通过各任意光线高度的光线的光路为没有或很少有色差的状态。这样，做成对各光盘充分地补偿了色差的状态。并且，由于不必使用衍射作用，而仅以折射光线实现，从而不产生衍射效率的光量损失。
图1A以及B是表示本发明的耦合透镜30结构的图，图1A是主视图，图1B是剖视图。如图1所示，出射侧的透镜面以在透镜半径方向呈同心圆状并以光轴(图1B中的z轴)为中心预定的相邻阶梯差量d形成具有固有的非球面形状的至少2个以上的环带。在此，本发明中的非球面形状，在设定自光轴的高度为h的非球面上的座标点的非球面光轴上的从入射面的切平面的距离为Z(h)，非球面在光轴上的曲率(1/曲率半径)为C，圆锥系数为K，4次至16次的非球面系数分别为A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16，B为常数后，用下面的式(1)表示。
(式1)
Z ( h ) = B + Ch 2 1 + 1 - ( K + 1 ) C 2 h 2 + A 4 · h 4 + A 6 · h 6 + A 8 · h 8 + A 10 · h 10 + A 12 · h 12 + A 14 · h 14 + A 16 · h 16
此外，在本发明的耦合透镜中，对相邻的阶梯差量进行调整，从而在使用HD-DVD用激光(波长λ1＝380～430nm)、DVD用激光(波长λ2＝630～690nm)、CD用激光(波长λ3＝760～810nm)三个波长的光拾取器装置用的光学系统中，可对在上述三个波长中的物镜的色差进行补偿。相邻的阶梯差量d可以用d＝m1λ1/(n1-1)＝m2λ2/(n2-1)＝m3λ3/(n3-1)(其中，m1、m2、m3为实数，n1、n2、n3为耦合透镜在各波长λ1、λ2、λ3中的折射率)表示，要使在上述三个波长中完全没有色差，需要使m1、m2、m3都为自然数。但这在现实中无法实现。在本发明的耦合透镜中，可实现m11 0、m26、m35。更详细地说，9.9≤m1≤10.1，且5.9≤m2≤6.1，并且4.9≤m3≤5.1。这样，在上述所有3个波长中都能够有效对色差进行补偿。
图2是实施方式1的光拾取器装置的概要结构图。如图2所示，光拾取器装置具备：光源10、半透半反镜20、色差补偿用耦合透镜30、可变光阑40、物镜50。
如图2所示，从光源10射出的发散光经过半透半反镜20，用色差补偿用透镜30变成大致平行的光束，成为无限远光学系统。该平行光束经过可变光阑40入射到物镜50。透过了物镜50的光束由物镜50聚焦到光盘60上。
从光盘60反射的光通过物镜50、色差补偿用耦合透镜40，并由半透半反镜反射。半透半反镜20反射后的光经过检测透镜入射到光检测器(未图示)，被光电转换而生成聚焦伺服信号、寻轨伺服信号、以及再生信号等。
对实施例1进行说明。
以下对本发明的具体实施例进行说明。在本实施例1的光拾取器装置中，使用HD-DVD用激光(波长λ1＝407nm)、DVD用激光(波长λ2＝658nm)、CD用激光(波长λ3＝785nm)三个波长。
对于实施例1的色差补偿用耦合透镜30，将图1所示的光出射面从光轴沿半径方向划分为20个环带，设定各区间的面形状以使蓝紫色半导体激光的色差降低。具体地说，对于图1所示的出射面以及入射面，如表1以及表2那样设定式1中的各常数B、K、A4、A6、A8、A10、A12。还有，在出射面所有的环带以及入射面中，A14＝A16＝0。
表1
环带   h(内侧)(mm)   h(外侧)(mm) B C K
入射面   -   0   2   0     51.18388     0
出射面   1   0   0.434072   1.5     -9.078946     -1.0957186
  2   0.434072   0.613136   1.5080393     -9.081649     -1.1028383
  3   0.613136   0.750057   1.516078599     -9.084353     -1.1019999
  4   0.750057   0.865074   1.524117899     -9.087053     -1.1058027
  5   0.865074   0.966051   1.532157199     -9.089751     -1.1024311
  6   0.966051   1.057027   1.540196499     -9.09246     -1.1012829
  7   1.057027   1.140401   1.548235798     -9.095152     -1.1053145
  8   1.140401   1.217742   1.556275098     -9.097856     -1.1001369
  9   1.217742   1.290134   1.564314398     -9.100562     -1.1035769
  10   1.290134   1.358375   1.572353698     -9.103257     -1.1018831
  11   1.358375   1.42307   1.580392997     -9.105968     -1.1093129
  12   1.42307   1.484677   1.588432297     -9.108662     -1.1068974
  13   1.484677   1.543577   1.596471597     -9.111373     -1.0980311
  14   1.543577   1.600068   1.604510897     -9.114078     -1.0986869
  15   1.600068   1.654402   1.612550196     -9.116768     -1.0995001
  16     1.654402     1.706787     1.620589496     -9.11948   -1.0942672
  17     1.706787     1.757397     1.628628796     -9.1222   -1.0740908
  18     1.757397     1.806385     1.636668095     -9.124881   -1.0999588
  19     1.806385     1.853881     1.644707395     -9.127565   -1.0938974
  20     1.853881     2     1.652746695     -9.13028   -1.0955512
表2
  环带   A4     A6     A8     A10     A12
入射面   1   0.0001188     7.30917E-06     7.5616E-07     0     0
出射面   1   5.11246E-05     6.76945E-06     6.2091E-07     7.3045E-09     7.93E-10
  23   4.97957E-054.98204E-05     6.82164E-066.8323E-06     5.8584E-075.7415E-07     1.53517E-081.75617E-08     8.07E-11-1.035E-10
  4   4.91226E-05     6.79432E-06     5.8531E-07     1.48171E-08     1.204E-10
  5   4.9655E-05     6.72114E-06     6.1188E-07     8.7533E-09     6.162E-10
  6   4.96476E-05     6.81341E-06     5.6271E-07     1.90808E-08     -2.354E-10
  7   4.9036E-05     6.65617E-06     6.288E-07     4.4356E-09     9.677E-10
  8   4.97762E-05     6.67103E-06     6.1492E-07     7.1089E-09     7.467E-10
  9   4.90582E-05     6.71517E-06     5.882E-07     1.25964E-08     2.916E-10
  10   4.93455E-05     6.60761E-06     6.3109E-07     2.9568E-09     1.0847E-09
  11   4.7897E-05     6.72274E-06     5.7211E-07     1.54422E-08     5.34E-11
  12   4.83215E-05     6.59971E-06     6.2157E-07     4.4643E-09     9.509E-10
  13   4.95659E-05     6.71374E-06     5.6196E-07     1.70219E-08     -8.18E-11
  14   4.93289E-05     6.73868E-06     5.4421E-07     2.05135E-08     -3.686E-10
  15   4.92803E-05     6.55708E-06     6.2065E-07     3.7482E-09     1.0014E-09
  16   4.99046E-05     6.6875E-06     5.542E-07     1.77425E-08     -1.463E-10
  17   5.2874E-05     6.92774E-06     4.36E-07     4.29738E-08     -2.22E-09
  18   4.8835E-05     6.61853E-06     5.7334E-07     1.29826E-08     2.402E-10
  19   5.00095E-05     6.34347E-06     6.9313E-07     -1.3328E-08     2.406E-09
  20   4.94472E-05     6.52822E-06     6.0172E-07     6.1817E-09     7.975E-10
在此，相邻阶梯差量d特别能够对HD-DVD用激光器中的物镜的色差进行补偿，并且，调整相邻阶梯差量以使上述3波长具有互换性。具体地说，在本发明的色差补偿用耦合透镜中，优先进行HD-DVD用激光器的λ1＝407nm的色差补偿而调整为d＝10×λ1/(n1-1)＝5.98×λ2/(n2-1)＝4.98×λ3/(n3-1)(n1、n2、n3分别是物镜在各波长λ1、λ2、λ3的折射率)。
此外，色差补偿用耦合透镜30的中心厚度为1.5mm，物镜50的中心厚度为1.28mm。色差补偿用耦合透镜30以及物镜50使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、光盘使用PC(聚碳酸脂)。表4所示的是所使用的玻璃材料在各波长中的折射率。玻璃材料并不限于此，但最好是各波长的折射率为1.45～1.55。
表3
  波长(nm)
  785   658   407
 PMMA   1.486076   1.489145   1.506263
 PC   1.571263   1.577753   1.619489
图3～图5表示从光源10射出，由耦合透镜30变换成大致平行光的光束的波像差图。横轴为圆孔半径，纵轴为波像差。图3表示波长λ1＝407nm的场合、图表示波长λ2＝658nm的场合、图5表示波长λ3＝785nm的场合。
如图3所示，波长λ1＝407nm的蓝色激光的场合，波像差约为0λ，是固定的。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n1-1)为波长λ1的正好10倍。
如图4所示，波长λ2＝658nm的场合，波像差在每个环带为不连续的值。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n2-1)为波长λ2的约5.98倍，不是正好6倍。然而，波像差的大小最大为0.02λ，非常小。
如图5所示，波长λ3＝785nm的场合，与波长λ2＝658nm的场合同样，波像差在每个环带为不连续的值。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n3-1)为波长λ3的约4.98倍，不是正好5倍。然而，波像差的大小最大为0.02λ，非常小。
如上所述，本发明的耦合透镜在上述所有3个波长中都具有良好的波像差特性。
对于物镜50的入射侧的面R1以及出射侧的面R2，能够用式1表示在自光轴的高度为h的非球面上的座标点中的非球面光轴上的从入射面及出射面的的各自切平面的距离为Z(h)(其中，单位为mm)(因此，面R1以及面R2任一个中，式1中的常数B＝0)。如表3那样确定式1中的各常数K、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16。
表4
  面R1   面R2
  C   1.303586   -2.595613
  K   -0.68271   -10.02923
  A4   0.003329   0.0170505
  A6   0.000669   -0.001445
  A8   0.001154   -0.007093
  A10   -0.0023   0.0149578
  A12   0.003248   -0.015814
  A14   -0.0021   0.0092379
  A16   0.00059   -0.00211
图6～8表示从光源10射出，通过了耦合透镜30以及物镜50的光束的波像差图。横轴为圆孔半径，纵轴为波像差。图6表示波长λ1＝407nm的场合、图7表示波长λ2＝658nm的场合、图8表示波长λ3＝785nm的场合。
如图6所示，波长λ1＝407nm的蓝色激光的场合，波像差约为0λ，是固定的。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n1-1)为波长λ1的正好10倍。
如图7所示，波长λ2＝658nm的场合，波像差在每个环带为不连续的值。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n2-1)为波长λ2的约5.98倍，不是正好6倍。然而，总波像差为0.0070λrms，非常小。在此，在有效直径内，使用从耦合透镜30的中央到第10个环带。
如图8所示，波长λ3＝785nm的场合，与波长λ2＝658nm的场合同样，波像差在每个环带为不连续的值。这是因为环带的相邻阶梯差量d×(n3-1)为波长λ3的约4.98倍，不是正好5倍。然而，总波像差为0.0093λrms，非常小。在此，在有效直径内，使用从耦合透镜30的中央到第4个环带。
对比较例1进行说明。
在比较例1，使用没有环带的正常耦合透镜。如表5那样确定该式1中的各常数。如表5所示，出射面的面形状与实施例1不同。此外，除此以外的条件与实施例1相同。
表5
    入射面   出射面
    B     0   1.5
    C     51.18388   -9.07895
    K     0   -1.1035
    A4     0.0001188   4.97888E-05
    A6     7.30917E-06   6.82382E-06
    A8   7.5616E-07  5.91868E-07
    A10   0  1.42434E-08
    A12   0  1.8572E-10
图9表示从光源10射出，由比较例1的耦合透镜30变换为大致平行光的光束的波像差图。横轴为圆孔半径，纵轴为波像差。作为代表，表示了λ2＝658nm的场合。
由于在比较例1的耦合透镜上没有形成环带，所以波像差是连续的，最大波像差的大小约为0.48λ，与实施例1相比非常大。此外，在实施例1的耦合透镜中，基于在该波长λ2＝658nm中的比较例1的耦合透镜的数据使在各环带的波像差的大小为最大0.023734来决定环带的宽度。具体地说，在图9中，用箭头表示环带的阶梯差形成位置。该环带的宽度最好是在上述所有3个波长中，各环带的波像差的大小为0.035λ以下而决定。
表6～8表示实施例1与比较例1中的从光源10射出，通过了耦合透镜30以及物镜50的光束的波像差以及色差。表6表示波长λ1＝407nm的场合、表7表示波长λ2＝658nm的场合、表8表示波长λ3＝785nm的场合。对于波像差，与总波像差一起，作为参考，还给出了球像差的3次成分SA3以及球面像差的5次成分SA5。此外，对于色差，表6中表示从基准波长407nm偏离±1nrn时的聚焦的位置偏离即色差以及两者大小的平均值。表7及8表示从各基准波长658nm及785nm偏离±3nm时的色差以及两者的大小对每1nm的平均值。
表6
  波长λ1＝407nm
  比较例1   实施例1
波像差(λ) total   0.0000   0.0001
SA3   0.0000   0.0000
SA5   0.0000   0.0000
色差(μm) -1nm   -0.500   -0.072
+1nm   0.496   0.066
Ave.   0.498   0.069
表7
  波长λ2＝65 8nm
  比较例1     实施例1
波像差(λ) total   0.0017     0.0070
SA3   -0.0005     -0.0022
SA5   0.0000     -0.0006
色差(μm) -1nm   -0.334     0.363
+1nm   0.361     -0.372
 Ave.   0.116     0.122
表8
  波长λ3＝785nm
  比较例1   实施例1
波像差(λ) total   0.0021   0.0093
SA3   0.0021   0.0053
SA5   0.0000   -0.0004
色差(μm) -1nm   -0.205   0.156
+1nm   0.200   -0.163
Ave.   0.068   0.053
如表6所示，波长λ1＝407nm的场合，比较例1的波像差为0.0000λrms，相对于此，实施例1的波像差为0.0001λrms，是极为良好的数值。此外，比较例1的色差平均值为0.498μm/nm，是很大的问题，相对于此，实施例1的色差平均值为0.069μm/nm，小一个量级，提高到极为良好的数值。
如表7所示，波长λ2＝658nm的场合，比较例1的波像差为0.0017λrms，相对于此，实施例1的波像差为0.0070λrms，稍微差些，但是非常良好的数值。此外，比较例1的色差平均值为0.116μm/nm，相对于此，实施例1的色差平均值为0.122μm/nm，大致相等，是良好的数值。
如表8所示，波长λ3＝785nm的场合，比较例1的波像差为0.0021λrms，相对于此，实施例1的波像差为0.0093λrms，稍微差些，但是非常良好的数值。此外，比较例1的色差平均值为0.068μm/nm，相对于此，实施例1的色差平均值为0.053μm/nm，稍微有所改善，是极为良好的数值。
其次，使用图10对从光源10射出，并用耦合透镜30变换后，通过物镜50后，聚焦到光盘60上的光斑的波束分布进行说明。
光斑为图10所示的波束分布。横轴表示位置，纵轴表示光强。纵轴的光强以峰值强度为1进行标准化。如图10所示，随着离峰值的位置变长，光强减弱，在某个位置光强变得极小，为大致为0的光强。从该极小点再远离峰值的话，存在称为旁瓣的高次项的光强。将包含该峰值的极小点和极小点之间称为0次斑点。此外，可以在0次斑点周围的旁瓣区域称为1次环。
光斑特性从3个参数给出特征。第1个参数是表示光斑宽度的1/e2光斑直径(e：自然对数的底(2.71828))。将具有光斑的光峰值强度的1/e2(13.5％)的光强度的两点AB间的距离作为该光斑的光斑直径。该1/e2光斑直径表示为D＝0.82×λ/NA(NA为数值孔径，λ为光波长)。因此，光斑直径与波长成正比，与NA成反比。由于该1/e2光斑直径越小，在光盘的信息记录面中，照射光的区域就越小，因此能够得到良好的分辨率。
第2个参数是0次光斑内的峰值的光强度相对于1次环内的峰值的光强度的比例即旁瓣特性。旁瓣小的光斑称之为良好的光斑。这是因为在将光聚焦到光盘的场合，在光盘的信息记录面反射而得到的信号内，1次环中的从照射位置的光盘反射的光会作为噪音进入。因此，在旁瓣大的光斑中，产生噪音大的信号。因此，旁瓣特性小的光斑被认为是良好的光斑。
第3个参数是0次光斑内的总光量即0次光量。该0次光量相当于该光斑的光强。在0次光量大的光斑，由于能够使照射到光盘时产生的信号强度变大，因此，使用0次光量更大的光斑能够得到S/N比(信噪比)高的良好信号。
表9～11所示的是实施例1与比较例1的上述3个光斑特性。表9表示波长λ1＝407nm的场合、图10表示波长λ2＝658nm、图11表示波长λ3＝785nm的场合。对于1/e2光斑直径，所示的是形成于xy平面的光斑在x方向的光斑直径Dx以及y方向的光斑直径Dy。此外，对于旁瓣特性，所示的是形成于xy平面的光斑在x方向的旁瓣SLx，y方向上的旁瓣SLy以及最大值SLmax。
表9
  波长λ1＝407nm
  比较例1   实施例1
  1/e2光斑直径(μm)   Dx   0.513   0.513
  Dy   0.513   0.513
  旁瓣(％)   SLx   1.8   1.7
  Sly   1.8   1.7
  Slmax.   1.8   1.7
  0次光量(％)   83.8   83.9
表10
  波长λ2＝658nm
  比较例1   实施例1
  1/e2光斑直径(μm)   Dx   0.830   0.830
  Dy   0.830   0.830
  旁瓣(％)   SLx   1.8   1.7
  Sly   1.8   1.7
  Slmax.   1.8   1.7
  0次光量(％)   83.8   83.7
表11
  波长λ3＝785nm
  比较例1   实施例1
  1/e2光斑直径(μm)   Dx   1.287   1.289
  Dy   1.287   1.289
  旁瓣(％)   SLx   1.8   1.8
  Sly   1.8   1.8
  Slmax.   1.8   1.8
  0次光量(％)   83.8   83.5
如表9所示，波长λ1＝407nm的场合，实施例1的1/e2光斑直径为Dx及Dy任一个都为0.513μm，相对于此，比较例1的1/e2光斑直径Dx及Dy任一个为0.513μm，完全为同一值。此外，比较例1的旁瓣的最大值SLmax为1.8％，相对于此，实施例1的SLmax为1.7％，提高了0.1％。再有，比较例1的0次光量为83.8％，相对于此，实施例1的0次光量为83.9％，稍有所提高。即，在波长λ1＝407nm中的实施例1的光斑特性与比较例1同等。
如表10所示，波长λ2＝658nm的场合，实施例1的1/e2光斑直径为Dx及Dy任一个都为0.830μm，相对于此，比较例1的1/e2光斑直径Dx及Dy任一个都为0.830μm，完全为同一值。此外，比较例1的旁瓣的最大值SLmax为1.8％，相对于此，实施例1的SLmax为1.7％，提高了0.1％。再有，比较例1的0次光量为83.8％，相对于此，实施例1的0次光量为83.7％，几乎相同。即，在波长λ2＝658nm中的实施例1的光斑特性与比较例1同等。
如表11所示，波长λ3＝785nm的场合，实施例1的1/e2光斑直径为Dx及Dy任一个都为1.287μm，相对于此，比较例1的1/e2光斑直径Dx及Dy都为1.289μm，几乎相等。此外，比较例1的旁瓣的最大值SLmax为1.8％，相对于此，实施例1的SLmax为1.8％，完全为同一值。再有，比较例1的0次光量为83.8％，相对于此，实施例1的0次光量为83.5％，几乎相等。即，在波长λ3＝785nm的实施例1的光斑特性与比较例1同等。
如上所述，通过使用本发明的耦合透镜，相对于比较例1，能够在上述3个波长保持良好的波像差特性以及光斑特性，大幅提高在波长λ1＝407nm中的色差特性。这样，能够提供可用在2个波长以上且光利用效率高的色差补偿用耦合透镜。
对实施方式2进行说明。
如实施方式1所述，优先进行HD-DVD用激光器的色差补偿而使相邻阶梯差量d不变，则在CD用激光器波长中物镜的入射光束成为有限远光学系统。因此，在寻轨时的物镜偏移时所发生的彗差成为问题。
对此，实施方式2的色差补偿用耦合透镜在CD用激光器波长中，在仅在物镜偏移时使用的区域，对上述相邻阶梯差量进行微调。除此以外的结构与实施方式1相同而省略。
这样，该区域的各环带的波像差值减小，综合的波像差值也能够减小。在本发明中，特别重视CD用激光器波长中的物镜偏移特性的理由是在优先进行HD-DVD用激光器的色差补偿时，在CD用激光器波长的光学系统中，物镜的入射光束成为有限远光学系统，物镜偏移特性恶化。然而，本发明如果物镜的入射光束为有限远光学系统，则不限于CD用激光波长，对哪个波长都可以应用。
对实施例2进行说明。
对于实施例2的色差补偿用耦合透镜30，将图1所示的光出射面从光轴沿半径方向划分为20个环带，设定各区间的面形状以减小蓝紫色半导体激光的色差。具体地说，对图1所示的出射面以及入射面，如表12以及表13那样设定式1中的各常数B、K、A4、A6、A8、A10、A12。还有，在面A的所有的环带以及面B中，A14＝A16＝0。
表12
环带   h(内侧)(mm)   h(外侧)(mm) B C K
入射面   -   0   2   0     51.18388     0
出射面   1   0   0.434072   1.5     -9.078946     -1.0957186
  2   0.434072   0.613136   1.5080393     -9.081649     -1.1028383
  3   0.613136   0.750057   1.516078599     -9.084353     -1.1019999
  4   0.750057   0.865074   1.524117899     -9.087053     -1.1058027
  5   0.865074   0.966051   1.532207199     -9.089751     -1.1024311
  6   0.966051   1.057027   1.540306499     -9.09246     -1.1012829
  7   1.057027   1.140401   1.548235798     -9.095152     -1.1053145
  8   1.140401   1.217742   1.556275098     -9.097856     -1.1001369
  9   1.217742   1.290134   1.564314398     -9.100562     -1.1035769
  10   1.290134   1.358375   1.572353698     -9.103257     -1.1018831
  11   1.358375   1.42307   1.580392997     -9.105968     -1.1093129
  12   1.42307   1.484677   1.588432297     -9.108662     -1.1068974
  13   1.484677   1.543577   1.596471597     -9.111373     -1.0980311
  14   1.543577   1.600068   1.604510897     -9.114078     -1.0986869
  15   1.600068   1.654402   1.612550196     -9.116768     -1.0995001
  16   1.654402   1.706787   1.620589496     -9.11948     -1.0942672
  17   1.706787   1.757397   1.628628796     -9.1222     -1.0740908
  18   1.757397   1.806385   1.636008095     -9.124881     -1.0999588
  19   1.806385   1.853881   1.644707395     -9.127565     -1.0938974
  20   1.853881   2   1.652746695     -9.13028     -1.0955512
表13
  环带    A4     A6   A8   A10     A12
入射面   1    0.000118783     7.30917E-06   7.5616E-07   0     0
出射面   1    5.11246E-05     6.76945E-06   6.2091E-07   7.3045E-09     7.93E-10
  2    4.97957E-05     6.82164E-06   5.8584E-07   1.53517E-08     8.07E-11
  3    4.98204E-05    6.8323E-06    5.7415E-07     1.75617E-08     -1.035E-10
  4    4.91226E-05    6.79432E-06    5.8531E-07     1.48171E-08     1.204E-10
  5    4.9655E-05    6.72114E-06    6.1188E-07     8.7533E-09     6.162E-10
  6    4.96476E-05    6.81341E-06    5.6271E-07     1.90808E-08     -2.354E-10
  7    4.9036E-05    6.65617E-06    6.288E-07     4.4356E-09     9.677E-10
  8    4.97762E-05    6.67103E-06    6.1492E-07     7.1089E-09     7.467E-10
  9    4.90582E-05    6.71517E-06    5.882E-07     1.25964E-08     2.916E-10
  10    4.93455E-05    6.60761E-06    6.3109E-07     2.9568E-09     1.0847E-09
  11    4.7897E-05    6.72274E-06    5.7211E-07     1.54422E-08     5.34E-11
  1213    4.83215E-054.95659E-05    6.59971E-066.71374E-06    6.2157E-075.6196E-07     4.4643E-091.70219E-08     9.509E-10-8.18E-11
  14    4.93289E-05    6.73868E-06    5.4421E-07     2.05135E-08     -3.686E-10
  15    4.92803E-05    6.55708E-06    6.2065E-07     3.7482E-09     1.0014E-09
  16    4.99046E-05    6.6875E-06    5.542E-07     1.77425E-08     -1.463E-10
  17    5.2874E-05    6.92774E-06    4.36E-07     4.29738E-08     -2.22E-09
  18    4.8835E-05    6.61853E-06    5.7334E-07     1.29826E-08     2.402E-10
  19    5.00095E-05    6.34347E-06    6.9313E-07     -1.3328E-08     2.406E-09
  20    4.94472E-05    6.52822E-06    6.0172E-07     6.1817E-09     7.975E-10
物镜50与实施例1相同。在该物镜50的任一面存在至少包含光轴的内周区域和其外侧的外周区域2个区域。内周区域是对所有HD-DVD用激光、DVD用激光以及CD用激光进行会聚的共通使用区域，外周区域是对HD-DVD用激光以及DVD用激光进行会聚的共通使用区域。物镜50可以是日本特开2003-270528号公报中所示的折射方式透镜或日本特开2000-81566号公报所示的衍射透镜方式的任一种，或者是其它方式亦可。实施例2中，采用与实施例1同样的所谓的折射方式。
还有，在实施例2中，为了简单，在各区域做成没有阶梯差的结构。但是，设定成将各区域从光轴沿径向划分为多个区间，并在每个区间抵消因激光波长λ不同而引起的色差和因光记录媒体的透明基板的厚度不同引起的波像差的非球面形状，来提高光学性能。
图2所示的是实施例2中的光源10为波长407nm的HD-DVD用的场合。从光源10射出的发散光经过半透半反镜20，并用色差补偿用透镜30构成大致平行的光束，成为无限远光学系统。该平行光束经过可变光阑40入射到物镜50。透过了物镜50的光束由物镜50聚焦到光盘60上。在此，成像侧NA约为0.65。
图11所示的是光源1 0为波长785nm的CD用的场合。与图2所示的HD-DVD用的场合相同，从光源10射出的光为发散光。另一方面，由于使3波长互换，CD用激光的场合，经过色差补偿用透镜30后的光成为弱发散光，成为有限远光学系统。在此，成像侧NA约为0.5。
图12所示的是在图11所示的CD用激光的光学系统中使物镜50偏移的场合。可知：因透镜偏移，使用色差补偿用透镜30的区域变宽。因此，在CD的有效半径外，存在物镜偏移时所使用的区域即仅物镜偏移时使用的区域B。具体地说，在实施例2中，表12所示的环带5以及6属于仅物镜偏移时使用的区域B。
图13所示的是从垂直于光轴的方向所见的色差补偿用透镜30，表示仅上述物镜偏移时所使用的区域B。通过将该区域B的相邻阶梯差量d变为CD的有效半径内A的相邻阶梯差量d，能够提高透镜偏移特性。具体地说，在实施例2，由于环带5以及6属于仅物镜偏移时所使用的区域B，从而使环带4与5的相邻阶梯差量以及环带5与6的阶梯差量比CD的有效半径内A的相邻阶梯差量更大。
详细地说，在从色差补偿用透镜射出的光束为有限远光学系统的CD用激光波长λ3中，使形成于有效半径A内的阶梯差的大小为dA＝m3Aλ3/(n3-1)(这里，m3A为实数，n3是在波长λ3的折射率)，使形成于仅在该物镜偏移时光束通过的区域B的阶梯差的大小为dB＝m3Bλ3/(n3-1)，则使m3B＞m3A。这样，能够减少在物镜偏移时产生的彗差。
在实施例2，优先进行在HD-DVD用激光即λ1＝407nm的色差补偿，决定成为基准的相邻阶梯差量使得为λ1的正好整数倍。具体地说，相邻阶梯差量dA＝10.00×λ1/(n1-1)＝4.98×λ3/(n3-1)＝8.0393μm。即，由于m1＝10.00，m3A＝4.98，所以环带4与5的相邻阶梯差量为dB＝10.06×λ1/(n1-1)＝5.01×λ3/(n3-1)＝8.0893μm(在此，4.98＝m3A＜m3B＝5.01)，比作为基准的相邻阶梯差量即CD的有效半径内A的相邻阶梯差量d大0.05μm。此外，使环带5和6的相邻阶梯差量为dB＝10.08×λ1/(n1-1)＝5.02×λ3/(n3-1)＝8.0993μm(在此，4.98＝m3A＜m3B＝5.02)，比作为基准的相邻阶梯差量即CD的有效半径内A的相邻阶梯差量dA大0.06μm。表14所示的是有效半径内A以及区域B中的相邻阶梯差量d，与此对应的m1、m2、m3以及Δm3＝m3A-m3B。
表14
相邻阶梯差量(μm)   m1   m2   m3 Δm3(＝m3A-m3B)   环带
  区域A 8.0393   10.00   5.98   4.98 -   1-5
  区域B-1 8.0893   10.06   6.01   5.01 0.03   4-5
  区域B-2 8.0993   10.08   6.02   5.02 0.04   5-6
为了良好地保持在λ1＝407nm时的色差，最好是使dA＜dB≤10.1×λ1/(n1-1)。此外，使环带6与7的相邻阶梯差量为7.9293μm，仅比作为基准的相邻阶梯差量小在上述2个相邻阶梯差量的总增加量即0.11μm。这样，能够良好地保持在λ1＝407nm的色差。
对比较例2进行说明。
在此的比较例2是实施例1。因此，色差补偿用耦合透镜的所有环带中的相邻的阶梯差量d不变。即，与实施例2的不同点仅是规定色差补偿用耦合透镜的式1中的各常数B。
图14所示的是实施例2及比较例2的波长785nm的CD用激光器中的色差补偿用耦合透镜与物镜的光轴一致的光学系统中的波像差图。横轴为光线高度，纵轴为波像差值。结果，色差补偿用耦合透镜使用直到第4环带。总波像差约为0.009λrms，色差约为-0.05μm/nm。还有，在实施例2及比较例2的色差补偿用耦合透镜中，直到第4环带为相同的结构。
图15所示的是实施例2中，物镜相对色差补偿用耦合透镜的光轴偏移0.3mm时的波像差图。在785nm的激光中，通过了色差耦合透镜的光，即进入物镜的光成为弱发散光。因此，因物镜的偏移，色差补偿用耦合透镜使用直到第6环带。在此，在使用CD激光器时，用于仅在使物镜偏移了0.3mm时的区域B相当于色差补偿用耦合透镜的第5、6环带。在实施例2，使色差补偿用耦合透镜中的环带4和5的相邻阶梯差量比半径内A的相邻阶梯差量大0.05μm，环带5和6的相邻阶梯差量比半径内A的相邻阶梯差量大0.06μm。即，区域B的2个相邻阶梯差量中共计比有效半径内A的相邻阶梯差量大0.11μm。结果，总波像差值约为0.010λrms。
图16所示的是比较例2中，物镜相对色差补偿用耦合透镜的光轴偏移0.3mm时的波像差图。与实施例2同样地，使用直到第6个环带。在比较例2中，色差补偿用耦合透镜中所有的相邻阶梯差量都相同。该总波像差值约为0.015λrms。
如上所述，在实施例2中，对于在CD激光器使用中仅在使物镜从有效直径外偏移0.3mm时使用的区域B中的环带5以及6进行了改善设计。比较图15和图16，则实施例2相对比较例2，在环带6约小0.1λ，在环带5也变小。并且，环带4～6的波像差几乎连续。结果，总波像差值成为0.010λrms，相对于比较例2也减少了约5mλrms。
表15所示的是实施例2以及比较例2的色差的一览。色差是相对波长变化1nm的焦点位置偏离(μm)。实施例2的色差在波长785nm以及波长658nm分别是-0.05μm/nm、-0.12μm/nm，与比较例2没有变化。此外，在波长407nm的色差，实施例2为0.08μm，比较例2为0.07μm/nm，几乎相同。即，保持色差补偿功能的同时，能够提高在波长785nm的透镜偏移特性。
表15
  波长(nm)   实施例2   比较例2
  407   0.08   0.07
  658   -0.12   -0.12
  785   -0.05   -0.05

Claims (15)

1.一种色差补偿用耦合透镜，配置在使多个波长的光束聚焦到光记录媒体的信息记录面上的物镜的光源侧，至少在一个面上具备由以光轴为中心的同心圆状的阶梯差组成的多个环带，其特征在于：
在设定波长λ1＝380nm～430nm，使用λ1使所述阶梯差的大小为d＝m1λ1/(n1-1)(其中，m1为实数，n1为波长λ1的耦合透镜的折射率)时，9.9≤m1≤10.1。
2.根据权利要求1所述的耦合透镜，其特征在于，所述多个波长包含所述波长λ1、波长λ2＝630～690nm以及波长λ3＝760～810nm三个波长。
3.根据权利要求2所述的耦合透镜，其特征在于，在使所述阶梯差的大小为d＝m2λ2/(n2-1)＝m3λ3/(n3-1)(其中，m2、m3为实数，n2、n3为各波长λ2、λ3中的耦合透镜的折射率)时，5.9≤m2≤6.1，并且4.9≤m3≤5.1。
4.根据权利要求1所述的耦合透镜，其特征在于，所述环带具有各不相同的非球面形状。
5.根据权利要求1所述的耦合透镜，其特征在于，在所述波长λ1、λ2、及λ3中，以各所述环带的波像差的大小在0.035λ以下的宽度形成所述环带。
6.一种光拾取器装置，其特征在于，具备权利要求1所述的耦合透镜。
7.一种色差补偿用耦合透镜，配置在使多个波长的光束聚焦到光记录媒体的信息记录面上的物镜的光源侧，至少在一个面上具备由以光轴为中心的同心圆状的阶梯差组成的多个环带，其特征在于，
在从该耦合透镜射出的光束为有限远光学系统的特定的波长λ中，设定形成于有效半径内A的所述阶梯差的大小为dA，设定在仅在所述物镜的光轴从所述耦合透镜的光轴偏移时所述特定波长λ的光束可通过的区域所形成的所述阶梯差的大小为dB时，dB＞dA。
8.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，dA＝10.0×λ1/(n1-1)(其中，n1是波长λ1的折射率)。
9.根据权利要求8所述的耦合透镜，其特征在于，dA＜dB≤10.1×λ1/(n1-1)。
10.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，作为所述有限远光学系统的特定波长λ＝760～～810nm。
11.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，所述多个波长中包含λ1＝380～430nm。
12.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，所述多个波长中包含λ2＝630～690nm。
13.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，所述环带具有各不相同的非球面形状。
14.根据权利要求7所述的耦合透镜，其特征在于，所述物镜为互换透镜。
15.一种光拾取器装置，其特征在于，具备权利要求7所述的耦合透镜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656169A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 深圳市豪恩安全科技有限公司 菲涅尔透镜、探测器及安防系统
CN105866968A (zh) * 2016-05-31 2016-08-17 武汉理工大学 一种基于衍射透镜的色散补偿装置
CN111954850A (zh) * 2018-02-09 2020-11-17 密华科技有限公司 用于使非平面物体曝光的方法、光学部件和曝光系统
CN114488472A (zh) * 2020-10-28 2022-05-13 株式会社日立制作所 摄像光学系统、摄像装置和焦深扩大光学系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005166227A (ja) * 2003-05-22 2005-06-23 Konica Minolta Opto Inc 光ピックアップ装置、光情報記録再生装置、エキスパンダーレンズ、カップリングレンズ、及び色収差補正用光学素子
JP4443293B2 (ja) * 2003-04-25 2010-03-31 Ｈｏｙａ株式会社 光ディスク用光学系および光ディスク用対物レンズ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656169A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 深圳市豪恩安全科技有限公司 菲涅尔透镜、探测器及安防系统
CN105866968A (zh) * 2016-05-31 2016-08-17 武汉理工大学 一种基于衍射透镜的色散补偿装置
CN105866968B (zh) * 2016-05-31 2019-05-24 武汉理工大学 一种基于衍射透镜的色散补偿装置
CN111954850A (zh) * 2018-02-09 2020-11-17 密华科技有限公司 用于使非平面物体曝光的方法、光学部件和曝光系统
CN111954850B (zh) * 2018-02-09 2023-11-14 密华科技有限公司 用于使非平面物体曝光的方法、光学部件和曝光系统
CN114488472A (zh) * 2020-10-28 2022-05-13 株式会社日立制作所 摄像光学系统、摄像装置和焦深扩大光学系统
CN114488472B (zh) * 2020-10-28 2023-07-21 株式会社日立制作所 摄像光学系统、摄像装置和焦深扩大光学系统
US11933993B2 (en) 2020-10-28 2024-03-19 Hitachi, Ltd. Imaging optical system, imaging apparatus and focal-depth extension optical system

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