CN101441878A

CN101441878A - 物镜

Info

Publication number: CN101441878A
Application number: CNA2008101450999A
Authority: CN
Inventors: 岛野健; 向尾将树
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2009-05-27
Also published as: KR20090051686A; JP2009123312A; US20090129238A1

Abstract

本发明目的是实现把应补偿的相位差量抑制到很小，并防止电极的宽度过细，减小电极的引出线的区域面积的BD/HD互换透镜。通过在对HD必要的数值孔径(NA)的范围，具有BD和HD的衬底厚度的中间厚度的非球面形状，在BD专用的NA范围，具有BD专用的非球面形状的复合非球面透镜，做成BD再生时和HD再生时的HD的必要NA范围的像差波面形状具有形状相同仅符号反转的形状。再有，在HD的NA范围，与使其像差波面的最大倾角为最小的散焦的球面像差波面对应，使环状透明电极图案最佳化。施加的相位差在无视像差的整数波长成分的±1/2波长以内，将施加相同电压的环状电极从有效光瞳直径范围的内侧到外侧一笔画状连接并引出布线。

Description

物镜

技术领域

本发明涉及光盘拾波器用物镜，尤其是能够以一个波长再生衬底厚度和记录密度不同的两种规格的光盘的互换物镜。

背景技术

作为再生专用的以音乐和录像内容分配为主的应用而开始的CD和DVD等光盘，作为录音合成和影像记录等的可记录媒体现今也已广泛普及。再有，面临2011年过渡到地面波模拟电视播放的全面数字化，大屏幕薄型显示器的普及也得以加速，高清晰度电视动画记录的需求增加。受此，蓝光光盘(以下称为BD)和HDDVD(以下称为HD)等大容量光盘也作为记录型媒体销售，同时，所发行的再生用录像内容也增加。

BD是把波长405nm的蓝紫色半导体激光器用数值孔径(NA)0.85的物镜会聚来进行信号再生的光盘媒体。与DVD相比，波长比650nm短约0.6倍，NA比0.6大1.4倍，因此，记录容量每层为25GB，容量大至DVD的约5倍。另一方面，即使NA增大为了抑制因光盘倾斜而产生的像差的增大，也将防止尘土和污物的附着的影响的透明衬底的厚度从DVD的0.6mm减薄至0.1mm。

另一方面，由于BD记录密度非常高，且光入射一侧的透明衬底的厚度非常薄，因而需要与DVD不同的制造工艺和制造装置。因此，包括设备投资的媒体厂家的制造成本增大的问题从很早就被指出，基本上以能够用与DVD相同的制造装置为条件，以与BD规格并存的形态制作HD的规格，基本上没有互换性的两类媒体几乎同时被开发和销售。虽然HD与BD相同地使用405nm的蓝紫色半导体激光器，但NA0.65的物镜与DVD相同地穿过0.6mm的衬底而会聚到记录膜上，记录容量为每层15GB。

为了防止这两类媒体并存而导致的市场混乱，在英特网等上还发表了同时对应BD和HD的光盘装置的开发。在此，采用把BD专用透镜和HD透镜两个搭载在透镜促动器上的结构。在例如专利文献1—日本特开平9-198677号公报中描述了这种结构的现有例子。它涉及DVD和CD的互换再生，把来自红色半导体激光器的光通过搭载在转动型的双透镜促动器上的DVD专用透镜和CD专用透镜的转换来对应DVD再生和CD再生。

现今，DVD再生用光学拾波器搭载有红色半导体激光器和波长780nm的红外半导体激光器两者，对CD再生使用红外半导体激光器。这是因为红色波长反射率显著下降，具有不得不用红外光再生的性质的CD-R光盘的再生为前提。因此，现在的DVD拾波器基本上采用利用了DVD和CD再生的波长不同的互换再生方式，但由于DVD开发当初不必进行CD-R再生，研究了由红色波长一种波长来进行DVD和CD的互换再生方式。因此，本发明要解决的利用蓝色一种波长的光源来进行BD和HD的互换再生具有能够应用DVD开发当初研究的单波长互换再生方式的可能性。

在例如专利文献2—日本特开平7-98431号公报中描述了另一个这种现有例子。在此，为了DVD和CD的互换再生，使来自红色半导体激光器的光的一部分作为0次光透过，将一部分作为1次衍射光衍射的全息摄影元件与物镜做成一体，除去了全息摄影的透镜做成最适合于DVD的形状，做成能在DVD会聚0次光，衍射光对CD补偿因与DVD的衬底厚度差产生的球面像差的全息摄影的光栅图案。这样，以一个波长实现了衬底厚度和NA不同的两种光盘的再生互换。

此外，专利文献3—日本特开平9-17023号公报中描述了在把来自红色半导体激光器的光用准直透镜变成大致平行光后入射到物镜时，使激光器和准直透镜的间隔在CD和DVD的场合可变，通过改变入射到物镜的光的发散程度，以补偿衬底厚度的不同导致的球面像差。在专利文献4—日本特开平9-184975号公报中描述了采用在透镜中心的光轴附近的CD使必要的NA的范围的透镜面形状用DVD和CD的中间的衬底厚度实现最佳化，在周边部用DVD专用的面形状实现最佳化的透镜的方法。再有，对于球面像差的补偿，例如在专利文献5—日本特开2005-257821号公报中公开了使用液晶器件的方法。在此，并不限定必定补偿由两种光盘的衬底厚度差产生的球面像差，而是描述了使用了液晶的一般的球面像差的补偿方法。

上述现有技术在用于BD/HD互换上都不够充分。若要将专利文献1应用于BD/HD互换，则由于转换使用BD/HD各自的专用物镜，作为光学性能是理想的。然而，当把两个透镜搭载在促动器上时，则可动部分的重量增加，聚焦伺服控制和追迹伺服控制的追随性能变得不充分，数据传输速率的高速化是个问题。此外，在使用兼用作追迹伺服控制和透镜转换的旋转动作的促动器的场合，由于伴随着追迹伺服控制的透镜移动的轨迹为圆弧状，使用衍射元件等把光分割并会聚到光检测器的场合等，会导致检测器上的会聚光斑的位置偏离等。进而，尺寸变大，难以适应于扁型驱动器等中必要的小型化。

若要将专利文献2应用于BD/HD互换，则通过利用全息摄影元件，光学上可以对BD/HD任一个光盘实现理想的波面精度。然而，一直产生BD用会聚光斑和HD用会聚光斑，在再生任一个光盘的场合，用于不进行再生的光盘的会聚光斑作为不要的杂散光而存在。这种光在例如再生双层光盘的场合等，还成为产生大量杂散光的重要原因，有因未预期的干涉效应等导致外部噪音混入再生信号的可能性。再有，由于BD再生时的HD用光斑光量、HD再生时的BD用光斑光量分别损失，还存在光的利用效率降低之类的问题。

若要将专利文献3应用于BD/HD互换，则使准直透镜可动，在再生BD的场合和再生HD的场合，通过使入射到物镜的光的发散程度改变来补偿球面像差。十分精密地进行其光学设计的话，光学上能够实现理想的波像差。然而，由于BD和HD与DVD和CD相比NA大，应补偿的球面像差与NA的4次方成比例地增大。在补偿这种球面像差的状态下，物镜因为追迹伺服控制动作而从准直透镜的光轴相对地移动时，伴随它产生的彗差就不可忽视。

若要将专利文献4应用于BD/HD互换，则需要把HD再生的NA范围的非球面形状做成BD专用透镜和HD专用透镜的折衷的形状。该场合，由于原本BD和HD都是在蓝紫色波长再生的光盘，与通过以605nm再生在780nm再生的CD而能够把CD再生所需要的NA抑制到比0.45更低的DVD/CD互换的场合相比，应采取互换的两个光盘的必要NA比变大，存在剩余像差变大之类的问题。

对于BD/HD互换如专利文献5那样使用液晶器件的场合，对于专利文献1中成为问题的小型化是有效的。此外，由于有效地修正BD和HD的波面，也能够解决对于专利文献2成为问题的杂散光的问题。再有，考虑到以把液晶器件与物镜一体地构成为前提，则也能够解决对于专利文献3成为问题的因透镜移动产生的彗差的影响。专利文献4的问题也基本上通过有效地进行像差修正予以解决。然而，在使用液晶进行BD/HD互换的场合，由于应补偿的像差量非常大，因此为了得到充分的像差性能必须把电极做得非常细，同时，需要使变化的相位差非常大。环状的透明电极若变得很细，则存在从那里引出的布线的根数增多，在光的有效光瞳直径范围内的对产生相位差不能发挥作用的区域变大的问题。此外，若透明电极的宽度过细，则制造上变得困难，还担心不能得到充分的电压施加特性。再有，若为了增大施加的相位差而增大液晶层的厚度，则存在响应性变慢，同时电力消耗也增大之类的问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明要解决的课题是，在将液晶器件等与物镜一体构成并实现BD/HD互换时，把要补偿的相位差量抑制得尽可能小，并防止电极的宽度过细，使电极的引出线的区域面积尽可能小。

为了解决上述问题，在本发明中，使用以下透镜，该透镜上述专利文献4所示的、对必要的NA小的衬底厚度厚的光盘的衬底厚度和必要的NA大的衬底厚度薄的光盘的衬底厚度的中间厚度在上述小的NA的范围内具有补偿了球面像差的非球面形状，在其外侧且上述大的NA的范围内对上述薄的衬底厚度具有补偿了球面像差的非球面形状。并且，在此，设n是满足n≥2的自然数，m是满足|m|≤n/2的整数时，具有给与以m/n波长给与的相位差的环状区域，具备在再生两种光盘的场合使相位差的符号实质上反转的单元。

在上述那种非球面形状不一样的透镜中，具备移相器的透镜公开在例如特开平10-255305号公报中。然而，在该现有例子中，通过以再生两种光盘的半导体激光器的波长不同为前提，再生各光盘时的相位差不同，相对于此，在本发明中，对于一个半导体激光器的波长，用于再生两种光盘的场合。因此，基本上以使相位差有效地变化为前提，但此时使相位差的绝对值大致相同，而仅使符号反转。通过这样，利用单一的液晶器件的电极图案，可以通过在±1/2波长以内的相移来补偿两种光盘的球面像差。

此外，在本发明的一个方式中，特别使上述n的值为2。这样，相移被限定为±1/2波长。相移兑是使具有波动性的光波的相位变化，但在未伴随强度分布的变化的场合，单波长(一般为可干涉距离以内的整数波长)的相移实质上与没有产生任何变化具有等价的性质。因此，在通过例如对于两种光盘的一个给与+1/2波长的相移能够降低像差的场合，这即使考虑到-1/2波长的相移实质上也是等价的。这是因为，+1/2-(-1/2)＝1，+1/2波长的相移与-1/2波长的相移的相移量之差为1个波长。利用如权利要求1所述的在两种衬底厚度的中间的衬底厚度对球面像差进行补偿的非球面形状的透镜，在再生各衬底厚度的光盘的场合，所产生的球面像差为绝对值相等符号不同的球面像差。因此，对这种符号不同的像差无论+1/2波长的相移还是-1/2波长的相移实质上为等价的1/2波长的相移都是有效的。该场合，对权利要求1所述的两种光盘的相位差的符号反转功能具有不必是液晶器件那种有与源器件的特征。但是，虽然有效果，但对BD/HD互换仅此其效果还不充分，除此之外还需要与±1/2波长不到的相移并用。

此外，在本发明的一个方式中，由液晶器件产生相移。这样，如上所述，相移量不限定于±1/2波长，能够在各光盘以不同的值给与更细的相位台阶差，能够更加提高像差修正的效果。

在本发明的其它方式中，通过组合产生+1/2波长的相移和-1/2波长的相移的台阶差形状或缓变折射率器件和液晶器件来产生相移，能够减小由液晶器件施加的相移量。利用台阶差形状或缓变折射率器件虽将相移量限定于±1/2波长，但通过与有效的相移并用，能够实现使相移范围在不到±1/2波长的细的相移台阶差，同时，可以把有效的相移量降低到不到±1/4波长的范围。这是因为，例如1/4波长以上1/2波长以下的3/8波长之类相位差有可能通过与无源的1/2波长的相移并用，如1/2-1/4＝3/8那样，通过-1/4波长的有源的相移来实现。若能够减小液晶器件产生的相移的电压范围，就能够减小施加的信号电压根数，具有减少把物镜搭载在透镜促动器上时的布线数的效果。

在本发明的其它方式中，环状地形成多个液晶器件的透明电极，同时，在以NA小的光斑再生的光盘的必要NA范围的80％以上100％以内的半径位置，除中心及该NA范围外的电极，使其具有宽度最大的环带。包含球面像差的波像差形状一般使用把物镜有效光瞳的半径规范化为1的光瞳半径坐标ρ以W(ρ)＝W₄₀ρ⁴+W₂₀ρ²表示。在此，W₄₀、W₂₀分别是球面像差和表示散焦量的赛德尔的像差系数。由于散焦量通过改变会聚到光盘的光斑的焦点位置而改变，因而实际上能够通过使焦点伺服的偏移可变来控制。

为了通过液晶器件等给与相移来补偿这种波像差，基本上也可以对相对于光轴划分为同心圆状的各环带区域给与不同的相位差，在必要的峰间值(Peakto Peak值)(以下称为P-P值)W_limit的范围内折叠像差。此时，波面的倾斜越大，把像差折叠到W_limit范围内所必需的透明电极的宽度就越窄。若电极的宽度变窄，则电极难以制作，同时，因来自电极的漏电场，易于产生来自必要的所希望的相位分布的误差。因此，若考虑尽可能增加上述电极宽度的散焦量，则可以使W(ρ)对ρ的一次微分的绝对值的最大值为最小。如下所示，这种时候，波面形状为在开口的80％以上、100％以内的半径位置具有极值的形态。由于在修正波像差具有极值的位置的透明电极的宽度最宽，结果，除中心部及HD的数值孔径更外面的电极的话，开口的80％以上100％以内的半径位置的电极的宽度最宽。

通常，为了尽可能减小像差的修正量，虽取全体的均方根(RMS-Root MeanSquare)值为最小的散焦位置，但此时，ρ＝√2/2≌0.7，是开口的约70％的位置。因此，在比该位置更靠外周的半径位置，在波面为峰值的位置的散焦状态下修正波像差能够增加相对于相同波像差P-P值的环带的最小宽度。再有，这样一来，可将液晶器件与透镜部偏离的场合的彗差的产生抑制到最小。这是因为被补偿的波面和补偿的相位差对轴偏离的剩余像差与被补偿的波面的一次微分和轴偏离的积成正比。即，如果是使波面的一次微分为最小的波面形状，就能将对轴偏离的剩余像差发生的灵敏度抑制到很低。

为了从光束的外部把电压施加到环带状的透明电极上，要利用相同液晶器件上的透明电极使在光束内布线的布线区域尽可能小。为此，在本发明的一个实施方式中，做成向施加相同电压的多个环带状电极的布线共用化的配置。即，环带状地形成多个透明电极，同时，按照以下方式配置所述液晶器件内的透明电极，即：使大致在半径方向直线地对应施加相同电压的接近的内侧的第一及外侧的第二环状电极进行打结的第一打结电极通过在所述第一及第二环状电极之间应施加与第一及第二环状电极不同的电压的第三环状电极上设置的缺口部布线；使与该第三环状电极接近并施加相同电压的、对第二环状电极的外侧的第四环状电极进行打结的第二打结电极通过在第二环状电极上设置的缺口部与第一打结电极大致平行地相邻配置；以下同样地对施加相同电压的多个环状电极进行打结，同时在透光区域的外侧引出布线。这样一来，由于以一笔画式对施加相同电压的各环带状电极配线，因而最终引出的电极根数仅为施加的电压数的根数。

本发明的效果是，根据本发明，在将液晶器件等与物镜一体构成，实现BD/HD互换时，能够把应补偿的相位差量抑制到尽可能小，并防止电极的宽度变得过细，并尽可能减小电极的引出线的区域面积。

附图说明

图1是表示本发明的基本的实施方式的图。

图2是以散焦为参数表示了使用本发明的非球面透镜再生BD时的HD的NA范围的波像差的图。

图3是表示补偿图2的波面的液晶器件的最短电极宽度和分割数的表。

图4是最佳成像点的球面像差波面和补偿它的液晶的相位差以及修正后的波面。

图5是利用本发明的液晶器件的修正波面和液晶的补偿相位差以及修正后的波面。

图6是表示本发明的液晶的电极引出线的配置图。

图7是本发明的液晶器件的剖面图。

图8是本发明的液晶器件的立体图。

图9是本发明的液晶器件的分解图。

图10是表示本发明的第二实施方式的图。

图11是表示1/2波长的相位台阶差的BD/HD再生波像差修正效果图。

图12是表示本发明的第二实施方式的相位台阶差和液晶器件产生的相移量的图。

图中：

101-非球面透镜；102-液晶器件；103-BD；104-BD/HD共用区域；105-BD专用区域；106-HD；107、108-平行光；109-物镜；701、702、703-玻璃衬底；704、705-液晶；706、707、707’、708、708’、709-透明电极；710、711、712、713-密封材料；714、715-各向异性导电性粘接剂；1001-带环状槽的非球面透镜；1002-液晶器件

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。

实施例1

图1表示本发明的物镜的基本的实施方式。蓝色激光器的平行光107、108入射到基于本发明的物镜109上，图1(a)是会聚到BD103上，图1(b)是会聚到HD106上。物镜109由非球面透镜101和液晶器件102构成。非球面透镜101在BD/HD共用区域104是对衬底厚度0.35mm最佳化的非球面透镜形状，在BD专用区域105为对衬底厚度0.1mm最佳化的非球面透镜形状。在此，非球面透镜101在BD/HD共用区域104和BD专用区域105由共用的第二面的非球面和在各区域为不同的非球面形状的第一面构成。衬底厚度对BD为0.1mm，对HD为0.6mm。

因此，在没有驱动液晶器件102的场合，在会聚到BD103上时，BD专用区域105的光线107虽没有像差地被会聚，但在共用区域104的光线108中产生相当于衬底厚度误差0.1-0.35＝-0.25mm的球面像差。此外，同样地，在会聚到HD106上时，BD专用区域105的光线107产生相当于衬底厚度误差0.6-0.1＝-0.5mm的球面像差，共用区域104的光线108产生相当于衬底厚度误差0.6-0.35＝0.25mm的球面像差。然而，在此，通过对液晶器件102施加适当的电压，共用区域的光线108的像差都被良好地补偿。HD再生时的BD专用区域的光线产生衬底厚度误差0.5mm这么大的球面像差，因扩散到会聚光斑的周边而对信号再生没有影响。

图2是表示使用上述非球面透镜101再生BD时的NA0.65范围的波像差的图。横轴是有效光瞳直径内的规范化光瞳半径，纵轴是像差。多条曲线如凡例所示那样表示改变了光盘上的散焦的场合的波像差分布。在此，使用上述非球面透镜101再生HD的场合的HD的NA范围的波像差由于非球面透镜101的与该范围相对应的衬底厚度在BD和HD中间，因而与在BD产生的HD的NA范围的球面像差仅符号反转，成为相同像差形状。

在用具有环状的透明电极的液晶器件补偿这种波像差使其成为恒定的P-P值的场合，波面的倾斜越大，则电极的宽度越窄。因此，为了把电极宽度做得不太过于狭窄，希望是波面的倾斜尽可能小的波面形状。在像差理论中，对于3次球面像差，由于给与最佳成像点的散焦是在开口的最外周中波像差值与轴上相等的形状，因而对于图示的波像差形状，是接近散焦-0.0125mm的场合。该场合，所需要的像差的补偿量在图示中虽为最小，但在最外周的规范化光瞳半径1的附近的倾斜较大。在包含其它波面形状进行的比较中，波面的最大倾斜为最小的是在散焦-0.02mm附近。此时，规范化光瞳半径1的波面倾斜和规范化光瞳半径0.8以下的最大波面倾斜几乎相等。因此，对于这种波面进行像差补偿的方法虽然使像差修正量大、但也能够使最短电极宽度为最宽。

图3以数值列表对其进行表示。在此，对包含图2的波面的多个散焦波面，以列表表示波面的倾斜的最大值和在该波面倾斜中P-P值为0.1λ的环带宽度(规范化最短电极宽度)、此时的环带的分割数、波像差取极值的规范化光瞳半径位置(波像差极值半径位置)、HD的必要NA范围在补偿后的HD和BD各自的RMS波像差。(以下，λ为光的波长)。波面倾斜将单位半径的相位变化量作为波长单位，规范化最短电极宽度是以光瞳半径规范化后的环带宽度。

根据该结果可知，最短电极宽度最宽的是如图2中说明的那样，散焦-0.02mm的波面，此时的补偿后的RMS波像差可以对BD约为0.021λ，对HD约为0.028λ。此时的波像差极值半径位置约为0.9，大致在0.8和1.0中间，即表示在以小的NA再生的光盘的必要的再生NA范围的80％到100％的范围内有极值。此外，表中还追加了波像差极值半径位置为0.8以及1.0的散焦状态，即散焦为-0.01524mm、-0.02646mm的情况。由表可知，在该散焦范围，规范化最短电极宽度总是比修正前在大致给与最佳成像点的散焦位置-0.0125mm补偿的场合更大。因此，假如是对在这种范围有极值的球面像差的波面修正像差的电极配置的话，可以确保该电极宽度尽可能大，对于像差修正量大的BD/HD互换的目的可以应用液晶器件。

波像差极值半径位置若在0.8(散焦-0.01524mm)到1.0(散焦-0.02646mm)的范围，则图3的表中的规范化最短电极宽度约为0.008以上，能够达到最佳成像点位置(散焦-0.0125mm)的规范化电极宽度0.006257的约1.3倍，能够期待在制造上的成品率显著改善。例如，若使物镜的有效光瞳直径为则规范化电极宽度0.006257的电极宽度约为9μm，相对于此，规范化电极宽度0.008的电极宽度则为12μm。制造上该效果非常大，只要在该范围内，能够期待在大量生产中高的成品率。

图4表示RMS波像差为最小，对在最佳成像点(散焦-0.0125mm)的球面像差波面，利用具有环状电极图案的液晶器件补偿像差使其成为波像差P-P值为0.1λ的场合的图，其中：(a)修正前波面、(b)液晶修正相位差、(c)修正后波面。图5是同样地，使用本发明的电极配置的液晶器件，对给与在HD再生的NA的80％以上100％以内的范围产生波面的极值的散焦的像差波面进行补偿的场合的结果。在此，(a)表示HD的NA范围，(b)(c)表示BD的NA范围。此外，图4、图5虽都是BD再生的场合，但如上所述，由于HD再生时的HD的NA的范围的像差相对于它们只是符号反转，因而以下的说明即使对HD再生时也成立。

在此，若比较图4和图5则可知，图5的场合电极数增加，虽然液晶修正相位差的阶数增加，1阶的最短宽度变宽。此外，在此，由液晶施加的相位差即使在应修正的波面的P-P值超过1λ的场合，也除去整数的相位差使之在±0.5λ以内来决定应修正的相位差。这是因为，整数波长的相位差其相位差只要在激光的可干涉距离以内，与没有该相位差是等价的。这样，在除去整数波长的相位差来决定所施加的相位差时，由于形成共同地施加相同电压的区域，因而能够减小施加的相位差的动态范围，从而能够减小施加的电压数。此外，由图4(b)可知，规范化光瞳半径(Radius)0.55，图5(b)中在0.65的位置除中心外有宽度最大的电极。由此可知，由于图示的横轴是BD的NA范围的规范化光瞳半径，因而作为HD的NA范围的光瞳半径，若除以NA比(0.85/0.65)，则该位置在图4(b)中为0.72、在图5(b)中为0.85，是在HD的必要NA的80％以上100％以内的半径位置。

在本发明中，如图3所示那样以增多电极数来代替加宽电极最短宽度。把这种多个电极，如专利文献5所示的现有例子那样，一根根地从有效光瞳直径的范围引出的话，引出布线的区域变大，会担心降低像差的修正性能。因此，在本发明中，如图6的示意图所示那样，做成以连接施加相同电压的区域同时与施加不同电压的电极不重叠的方式引出的形态。图6(a)是并列配置了5根施加不同电压的电极的场合的示意图，图6(b)是表示拔出其中一根的示意图。但是在此，电极的宽度和间隔并不反映实际情况。通过这样做，若是5种电压，则能只引出5根布线，能够把因电极引出区域导致的无效区域抑制到最小限度。但是，在使用的透明电极的电阻与布线的长度相比更大的场合，可以考虑因布线的长度导致的电压下降，而补偿电极的配置。

此外，在以上的实施方式中，作为使用的液晶器件，可以采用如图7、8、9所示的方式。图7是液晶器件的剖面图，图8是立体图，图9是构成的衬底的分解图。液晶器件基本上由玻璃衬底701、702、703这三块衬底构成，使液晶704、705在相互正交的方向上取向并密封到它们的间隙中。在面对液晶的衬底面上分别刻蚀有透明电极706、707、708、709的图形。玻璃衬底701、702的电极706、709用各向异性导电性粘接剂714、715与中央的玻璃衬底703上的电极导通，全部的电极布线最终从玻璃衬底703的两面的未图示的端子部通过柔性塑料电缆等布线到外部。710、711、712、713是密封液晶器件的密封材料。

在图8、9中，为了简单起见，虽只表示了电极图案的概略图，但实际上，给出图5(b)所示的电压分布的环状电极图案与图6那样配置的引出线一起被刻蚀在电极706或707的一方及电极708、709的一方上。各自的另一面可以用作给与偏压的一样的单一电极结构，或用作对与为了BD/HD互换而修正的球面像差不同的像差进行补偿用的电极。但是，两个电极根据以下所述的理由最好是相同的图案。液晶层为两层是因为，通常，由液晶补偿像差仅是预先决定的一个方向的直线偏振光成分。

在光盘的拾波器中，在从半导体激光器到物镜的光程中，虽然需要配置用于把来自光盘的反射光导向光检测器的分束器，但对于记录用的拾波器，特别是将它作为偏振光分束器，合起来在偏振光分束器和物镜之间的光程中配置1/4波长板。这样，通过使来自半导体激光器的光以几乎100％的效率透过偏振光分束器，同时，使来自光盘的反射光以几乎100％的效率在偏振光分束器反射，从而能够比使用无偏振光的分束器的场合提高光利用效率。

在这种光学系统中，由于从偏振光分束器到1/4波长板的光程中在往路和回路上直线偏振光的偏振方向正交，所以若在此配置液晶器件，则只在往路上产生像差补偿作用。这是因为，使之作用在回路，由于光盘上的光斑因像差而劣化，因而若仅作用在往路或回路任何一方而不作用在往路上的话，液晶就没有意义了。但是，若在回路不作用，在由光盘的纪录膜反射后再透过物镜而返回的过程中产生的球面像差完全没有修正的状态下，光返回到检测系统。这导致焦点偏差，信号或追迹伺服控制信号等的劣化，有可能成为稳定的伺服控制的障碍。特别是对于BD/HD互换像差的修正量，由于单与衬底厚度误差补偿等相比要更大，因而其影响很深刻。因此，在这里除往路之外对回路也进行像差的补偿，因而使液晶层为2层，在相互正交的方向上通过摩擦处理而使其取向，进行两个直线偏振光成分的像差补偿。因此，夹住各液晶的两个电极图案需要配置成与夹住另一个液晶的电极图案相同，并且没有位置偏离。

BD、HD都有双层光盘的标准，作为对它们进行再生方面BD/HD互换的球面像差修正图案以外的像差修正图案，做成通常的球面像差图案是妥当的。若为双层间的像差修正，则例如BD的场合，由于层间隔为25μm，球面像差量约为0.8λp-p左右。因此，即使不是本发明这种细的电极构造的原来的电极图案的状态也没关系。

此外，如上所述，在使用两层液晶器件的场合，必须在从拾波器光学系统的偏振分束器到物镜之间插入1/4波长板。1/4波长板的位置相对于液晶器件是在物镜一侧或偏振分束器一侧在原理上无论在哪一侧都相同，但若考虑到作用在两个液晶器件上的透明电极有相对位置偏离的场合，为了使光在透过液晶器件时成为直线偏振光，1/4波长板以插入物镜一侧的方式为宜。此时，图7的玻璃衬底701或702之中，使在物镜侧的一方为1/4波长板即可。若对1/4波长板使用由波长以下的周期性结构产生的结构各向异性的1/4波长板，在玻璃衬底上的电介质格子的图案能够实用。

此外，在图9中，电极707’、708’是在玻璃衬底703上从分别相对的玻璃衬底701、702的表面的电极706、709通过未图示的各向异性导电性粘接剂与玻璃衬底703导通的电极端子。还有，这些电极实际上是代表用于进行本发明的像差补偿的多个电极布线而简化了的示意图。

实施例2

图10表示本发明的物镜的第二实施例。图10与图1对应，(a)表示再生BD，(b)表示再生HD的状态。在此，对非球面透镜使用带有环状槽的非球面透镜1001。该槽相对于透过槽外的光做成使透过槽中的光的相位差仅增加波长的1/2的功能的深度。具体地说，设透镜材料的折射率为n时，可以做成具有λ/{2(n-1)}的深度。

用图11来说明这样做的效果。如已经说明的那样，本发明中，在非球面透镜的HD再生的必要NA的范围内，做成在BD和HD的衬底厚度的中间厚度补偿球面像差的非球面形状。因此，如图所示，图6(a)的BD再生时的波像差与图6(b)的HD再生时的波像差为在HD的必要NA范围内像差的波面形状相等，仅符号反转的波像差。此时，整数波长的相位偏移由于在半导体激光器光源的可干涉距离范围内与不存在是等价的，因而可以考虑做成从原来的波面BD/HD分别如黑箭头所示那样使像差移位。再有，因此，当像差在0.5λ以上的范围，若做成用台阶差形状使BD的像差如空心箭头所示移位0.5λ，则以相同波长再生的HD也同样地，利用该台阶差形状而移位0.5λ。

在此，考虑与BD同样地使移位的方向为图中的负方向的场合，在此状态像差增大的方向，应用上述“整数波长的相移与不存在相同”这样的逻辑，由于考虑到-0.5λ与同时地给与+0.5λ的移位等价，结果，与+0.5λ的相移等价。因此，在HD中也使波像差在空心箭头方向移位，通过0.5λ的相移对于BD和HD都可以把波像差降低到0.5λp-p的范围。当然，在此状态，作为用于BD/HD互换的像差修正是不充分的，因此，如图10所示那样，除此之外，还用液晶器件进行像差修正。

在图12表示本实施例的相移量分布。在此，表示了修正图5(a)所示的HD必要NA范围的像差波面的情况。图12(a)是利用台阶差形状的相移，除此之外，图12(b)表示由液晶施加的相移。若与图5(b)进行比较可知，虽然电极的宽度不变，但应在液晶上施加的电压的电平数为5电平，为图5(b)的10电平的一半。这样补偿后的波面与图5(c)相同。这样，能够减小施加到液晶的电压电平数，向液晶器件的布线数减少，同时，来自液晶器件的光入射的区域的布线的引出根数减少，引出电极区域的面积也减小，还能够提高减小像差的效果。这种相位台阶差也可以不一定是在透镜表面的槽，通过在液晶器件的衬底玻璃的表面蒸发或者溅射介电材料等也可以得到等价的效果。

此外，图12(b)中虽表示了BD再生时液晶产生的相移量，但不言而喻，在HD再生时，可以用与此相同的波形给与使符号翻转了的相移。此外，除去中心外，宽度最宽的环状电极的位置与图5(b)同样地在BD的NA范围的规范化光瞳半径中约为0.65，即，在HD的NA范围中位于85％的位置。

根据本发明，可提供BD/HD互换透镜，不会因大容量光盘的规格分化成两种而导致市场混乱，能够消除消费者的担心，活跃高分辨录像市场。

Claims

1.一种物镜，把来自半导体激光器的光选择性地会聚到具有第一记录密度及第一衬底厚度的第一光盘和具有比所述第一记录密度更低的第二记录密度及比所述第一衬底厚度更厚的第二衬底厚度的第二光盘上，其特征在于，

具有会聚到所述第一光盘上的必要的第一数值孔径；

具有在会聚到所述第二光盘上的比所述第一数值孔径更小的第二数值孔径的范围内，对所述第一衬底厚度和所述第二衬底厚度的中间的衬底厚度补偿了球面像差的非球面形状；

具有在比所述第二数值孔径的范围更靠外缘侧且在所述第一数值孔径以内的范围，对所述第一衬底厚度补偿了球面像差的非球面形状；

在所述第二数值孔径的范围内，具有对透过光给与所述半导体激光器的波长的大约m/n的相位差的环状区域，一体形成在所述第一光盘和所述第二光盘实质上使所述相位差的符号反转的单元。(其中，n是满足n≥2的自然数，m是满足|m|≤n/2的整数)

2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

n＝2，由在构成该物镜的光学元件表面设置的台阶差形状产生所述相位差。

3.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

所述相位差由与所述物镜一体构成的液晶器件产生，在使来自所述半导体激光器的光会聚到所述第一光盘的场合和会聚到所述第二光盘的场合，对设置于所述液晶器件内的透明电极施加的电压不同。

4.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

所述相位差由与所述物镜一体构成的液晶器件和产生+1/2波长或-1/2波长的相移的台阶差形状或缓变折射率器件产生，在使来自所述半导体激光器的光会聚到所述第一光盘的场合和会聚到所述第二光盘的场合，对设置于所述液晶器件内的透明电极施加的电压不同。

5.根据权利要求3或4所述的物镜，其特征在于，

所述透明电极环状地形成多个，在所述第二数值孔径的80％以上100％以内的半径位置，除中心部以及所述第二数值孔径以外的电极，还有宽度最大的环状电极。

6.根据权利要求3或4所述的物镜，其特征在于，

环状地形成多个所述透明电极，同时，按照以下方式配置所述液晶器件内的透明电极，即：使大致在半径方向直线地对应施加相同电压的接近的内侧的第一以及外侧的第二环状电极进行打结的第一打结电极通过在所述第一及第二环状电极之间应施加与所述第一及第二环状电极不同的电压的第三环状电极上设置的缺口部布线；使与该第三环状电极接近并施加相同电压的、对所述第二环状电极的外侧的第四环状电极进行打结的第二打结电极通过在所述第二环状电极上设置的缺口部与所述第一打结电极大致平行地相邻配置；以下同样地对施加相同电压的多个环状电极进行打结，同时在透光区域的外侧引出布线。