CN101681645A - 光拾取装置用物镜光学元件及光拾取装置 - Google Patents

Abstract

为了提供一种既低成本又能够对不同的光信息记录介质合适地进行信息记录及/或再生的光拾取装置用物镜光学元件，在光程差付与构造中，当所利用的衍射光的次数为(r、s、t)＝(10、6、5)或(2、1、1)时，对穿过中央区域的3种(λ1、λ2、λ3)波长的光束都能够维持高的光利用效率，能够确保互换功能与环境温度变化时抑制球面像差劣化功能的平衡。当所利用的衍射光的次数为(u、v)＝(10、6)、(5、3)或(2、1)时，对穿过中间区域的2种(λ1、λ2)波长的光束都能够维持高的光利用效率，能够确保互换功能与环境温度变化时抑制球面像差劣化功能的平衡。

Description

光拾取装置用物镜光学元件及光拾取装置

技术领域

本发明涉及光拾取装置用物镜光学元件以及光拾取装置，尤其涉及能够对不同种类的光盘进行信息记录/再生的光拾取装置用物镜光学元件以及光拾取装置。

背景技术

近年来，能够用波长400nm左右的蓝紫色半导体激光进行信息记录以及/或再生(下面将“记录以及/或再生”记述为“记录/再生”)的高密度光盘的研究开发正在迅速进展。例如，用NA0.85、光源波长405nm规格进行信息记录/再生的光盘、即所谓Blu-ray Disc(以下称为BD)，对其大小与DVD(NA0.6、光源波长650nm、记忆容量4、7GB)相同的直径12cm的光盘，每一层能够记录25GB左右的信息，还有用NA0.65、光源波长405nm规格进行信息记录/再生的光盘、即所谓HD DVD(以下称为HD)，对其直径12cm的光盘，每一层能够记录15GB左右的信息。下面的本说明书中，称这种光盘为“高密度光盘”。

考虑到现在有记录着多种多样信息的DVD(数字通用盘)、CD(小型盘)出售之现状，希望尽可能用一台信息记录再生装置对多种类型的光盘进行恰当的信息记录/再生。并且，考虑到光拾取装置被搭载于笔记本型电脑中等情况，那么，单是具备对多种光盘的互换性还不够，重要的是进一步推进小型化。

在此，作为既对高密度光盘、DVD、CD的任何一种维持互换性又能够恰当记录/再生信息的方法，可以考虑下述方法：相应记录/再生信息的光盘，选择性地切换高密度光盘用光学系统和DVD用光学系统，但是这样需要多个光学系统，不利于小型化，另外成本上升。

因此，为了简化光拾取装置的结构实现低成本化，在备有互换性的光拾取装置中，也优选使高密度光盘用光学系统和DVD/CD用光学系统通用化，以尽量减少构成光拾取装置的光学部件的个数。专利文献1中公开了一种光拾取装置，其中采用衍射构造，能够实现保护基板厚度不同光盘的互换使用。

专利文献1：特开2005-158217号公报

发明内容

发明欲解决的课题

然而，根据专利文献1的技术虽然能够提供能够实现高密度光盘和其他光盘互换使用的光拾取装置，但是，作为物镜光学元件单元，是采用形成了用来修正起因于光盘保护基板厚度差而产生的球面像差的衍射构造(用来互换的光程差付与构造)的塑料平行平板和玻璃透镜，所以存在导致成本上升之问题。对此，为了降低成本，可以考虑塑料透镜，但是塑料的特性存在问题。具体是塑料受温度变化影响的折射率变化比玻璃大，所以以塑料为原料的透镜在温度变化时产生较大的球面像差。这一问题尤其在用高NA的高密度光盘时显得明显。

除了专利文献1的技术之外，采用单个物镜能够实现高密度光盘和其他光盘互换使用的光拾取装置也被开发，但是使物镜为塑料时，存在同样问题。

对此，为了修正起因于温度变化的球面像差，可以另设修正温度变化的光程差付与构造，但是本发明者发现，光程差付与构造的位置和结构会引起光盘通用互换性能降低或陷于不能互换状态。

本发明鉴于上述本发明者发现的问题点，目的在于提供一种光拾取装置用物镜光学元件以及光拾取装置，其中，能够用塑料光学元件对3种不同的光盘合适地进行信息记录/再生。

用来解决课题的手段

权利要求第1项记载的光拾取装置用物镜光学元件，是备有射出波长λ1(nm)第1光束的第1光源、射出波长λ2(nm)(λ1＜λ2)第2光束的第2光源、射出波长λ3(nm)(λ2＜λ3)第3光束的第3光源的光拾取装置用的物镜光学元件，物镜光学元件的特征在于，

所述物镜光学元件至少备有1个塑料透镜，

所述物镜光学元件的光学面至少包括含光轴的中央区域、被配置在所述中央区域周围的中间区域、被配置在所述中间区域周围的周边区域之3个区域，

所述物镜光学元件使穿过所述中央区域和所述中间区域及所述周边区域的所述第1光束经厚度t1的保护基板聚光于第1光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生、使穿过所述中央区域和所述中间区域的所述第2光束经厚度t2(t1≤t2)的保护基板聚光于第2光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生、使穿过所述中央区域的所述第3光束经厚度t3(t2＜t3)的保护基板聚光于第3光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生，

所述中央区域备有第1温度特性修正构造，该第1温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述中间区域备有第2温度特性修正构造，该第2温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述周边区域备有第3温度特性修正构造，该第3温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述第1温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第1光束的r次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第2光束的s次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第3光束的t次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

所述第2温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第2温度特性修正构造的所述第1光束的u次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第2温度特性修正构造的所述第2光束的v次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

所述第3温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第3温度特性修正构造的所述第1光束的x次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

(r、s、t)＝(10、6、5)或(2、1、1)，

(u、v)＝(10、6)、(5、3)或(2、1)，

x为任意整数。

根据本发明，在(r、s、t)＝(10、6、5)或(2、1、1)时，对穿过所述中央区域的3种(λ1、λ2、λ3)波长的光束都能够维持高的光利用效率，能够确保互换功能与环境温度变化时抑制球面像差劣化功能的平衡。

(u、v)＝(10、6)、(5、3)或(2、1)时，对穿过所述中间区域的2种(λ1、λ2)波长的光束都能够维持高的光利用效率，能够确保互换功能与环境温度变化时抑制球面像差劣化功能的平衡。

而所述周边区域是所述第1波长的专用区域，所以不需要备有互换功能，能够维持高的光利用效率，只要能够确保模具的制造容易性，可以使之与任何次数(整数)对应。

权利要求第2项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项中记载的发明，其特征在于，

(r、s、t)＝(2、1、1)，

(u、v)＝(5、3)或(2、1)，

x＝1～5。

根据本发明，在(r、s、t)＝(2、1、1)时，光源波长变化时衍射效率的变动小，能够抑制读取出错。加上环带形高低差的深度不会太深，所以具有容易制造形成物镜光学元件的模具之优点。另外在(u、v)＝(5、3)或(2、1)时，即使光源波长有变化衍射效率的变动也小，能够抑制读取出错。较优选(u、v)＝(2、1)。

权利要求第3项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项或第2项中记载的发明，其特征在于，所述第1温度特性修正构造和所述第2温度特性修正构造合成的复合构造，是随离开光轴的高度升高而光轴方向变深，以所定高度为界，随离开光轴的高度升高而光轴方向变浅。

权利要求第4项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项或第2项中记载的发明，其特征在于，所述第1温度特性修正构造和所述第2温度特性修正构造及所述第3温度特性修正构造合成的复合构造，是随离开光轴的高度升高而光轴方向变深，以所定高度为界，随离开光轴的高度升高而光轴方向变浅。

权利要求第5项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第4项中记载的发明，其特征在于，在光轴方向的高度达到所述第3温度特性修正构造之前，所述复合构造的光轴方向的深度返回。

权利要求第6项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项至第5项的任何一项中记载的发明，其特征在于，形成所述物镜光学元件的塑料在-5℃到70℃的温度范围内，伴随温度变化的对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃^-1)在-20×10^-5至-5×10^-5的范围内。

权利要求第7项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项至第6项的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述物镜光学元件包括平板状光学元件和非球面透镜。

权利要求第8项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第7项中记载的发明，其特征在于，所述平板状光学元件备有所述第1温度特性修正构造、所述第2温度特性修正构造、所述第3温度特性修正构造。

权利要求第9项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第7项中记载的发明，其特征在于，所述透镜备有所述第1温度特性修正构造、所述第2温度特性修正构造、所述第3温度特性修正构造。

权利要求第10项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项至第6项的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述物镜光学元件仅由塑料单透镜构成。

权利要求第11项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，是权利要求第1项至第10项的任何一项中记载的发明，其特征在于，备有下述构造：在所述第1至所述第3温度特性修正构造上，重叠具有多个同心圆状环带形高低差的互换用构造。

权利要求第12项记载的光拾取装置，其特征在于，备有权利要求第1项至第11项的任何一项中记载的物镜光学元件。

本发明的光拾取装置可以备有第1光源、第2光源、第3光源。另外本发明的光拾取装置备有聚光光学系统，其中含有物镜光学元件，用来使第1光源射出的第1光束聚光于第1光盘(又称光信息记录介质，以下相同)的信息记录面上、使第2光源射出的第2光束聚光于第2光盘的信息记录面上、使第3光源射出的第3光束聚光于第3光盘的信息记录面上。本发明的光拾取装置还可以备有受光元件，接受来自于第1光盘、第2光盘、第3光盘信息记录面的反射光束。

第1光盘备有厚度为t1的保护基板和信息记录面。第2光盘备有厚度为t2(t1≤t2)的保护基板和信息记录面。第3光盘备有厚度为t3(t2＜t3)的保护基板和信息记录面。优选第1光盘是高密度光盘、第2光盘是DVD，优选第3光盘是CD，但并不局限于此。另外，与t1＝t2情况时相比(例如第1光盘是HD、第2光盘是DVD的情况)，t1＜t2(例如第1光盘是BD、第2光盘是DVD的情况)情况时用一个物镜光学元件进行3种不同光盘的记录及/或再生要来得困难，但是本发明却使之成为可能。第1光盘、第2光盘、第3光盘也可以是备有多个信息记录面的多层光盘。

本说明书中作为高密度光盘的例子，可以举出由NA0.85的物镜光学元件进行信息记录/再生、保护基板厚度为0.1mm左右规格的光盘(例如BD：蓝光盘)。作为其他高密度光盘的例子，可以举出由NA0.65至0.67的物镜光学元件进行信息记录/再生、保护基板厚度为0.6mm左右规格的光盘(例如HD DVD：简称HD)。高密度光盘中也包括信息记录面上有数～数十nm程度厚度保护膜(本说明书中保护基板也包括保护膜)的光盘和保护基板厚度为0的光盘。另外，高密度光盘中也包括用蓝紫色半导体激光、蓝紫色SHG激光作为信息记录/再生用光源的光磁盘。并且本说明书中，DVD是由NA0.60～0.67左右的物镜光学元件进行信息记录/再生、保护基板厚度为0.6mm左右规格的DVD系列光盘的总称，包括DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等。另外本说明书中，CD是由NA0.45～0.51左右的物镜光学元件进行信息记录/再生、保护基板厚度为1.2mm左右规格的CD系列光盘的总称，包括CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等。有关记录密度是高密度光盘的记录密度最高，接下去以DVD、CD顺序降低。

优选保护基板的厚度t1、t2、t3满足以下条件式(1)、(2)、(3)，但并不局限于此：

0.0750mm≤t1≤0.1125mm或0.5mm≤t1≤0.7mm               (1)、

0.5mm≤t2≤0.7mm    (2)、

1.0mm≤t3≤1.3mm    (3)。

以为了对第1光盘记录/再生信息所必需的物镜光学元件的像侧数值孔径为NA1、为了对第2光盘记录/再生信息所必需的物镜光学元件的像侧数值孔径为NA2(NA1≥NA2)、为了对第3光盘记录/再生信息所必需的物镜光学元件的像侧数值孔径为NA3(NA2＞NA3)。优选NA1在0.8以上0.9以下，或0.55以上0.7以下。优选NA2在0.55以上0.7以下。优选NA3在0.4以上0.55以下。

第1光源射出波长λ1的第1光束。第2光源射出波长λ2(λ1＜λ2)的第2光束。第3光源射出波长λ3(λ2＜λ3)的第3光束。本说明书中，优选第1光源、第2光源是激光光源。采用第3光源时也可以以激光光源。激光光源可以优选采用半导体激光、硅激光、SHG激光等。并优选λ1、λ2、λ3满足以下条件式(4)、(5)：

1.5×λ1(nm)＜λ2＜1.7×λ1(nm)    (4)、

1.9×λ1(nm)＜λ3＜2.1×λ1(nm)    (5)。

分别用BD(或HD)、DVD作为第1光盘、第2光盘时，第1光源的第1波长λ1优选在350nm以上440nm以下，较优选在380nm以上415nm以下，第2光源的第2波长λ2优选在570nm以上680nm以下，较优选在630nm以上670nm以下。并且用CD作为第3光盘时，第3光源的第3波长λ3优选在750nm以上880nm以下，较优选在760nm以上820nm以下。

第1光源和第2光源可以单元化，也可以加上第3光源一起单元化。单元化是指例如第1光源和第2光源被固定收纳在1插件中，但并不局限于此，广义则包括2个光源被固定在不能修正像差的状态。另外后述受光元件也可以与光源一起进行1插件化。

优选采用光敏二极管等光检测器作为受光元件。光盘信息记录面的反射光入射到受光元件，用其输出信号能够得到记录在各光盘上的信息的读取信号。进一步检测受光元件上斑点的形状变化、位置变化的光量变化，进行聚焦检测、轨迹检测，可以根据该检测使物镜光学元件移动进行聚焦、跟踪。受光元件可以由多个光检测器构成。受光元件可以备有主光检测器和副光检测器。可以是例如下述受光元件：在接受信息记录再生用之主光的光检测器两侧，设2个副的光检测器，由这2个副的光检测器接受跟踪调整用的副光。受光元件也可以备有与各光源相对应的多个受光部。

聚光光学系统(或后述物镜光学元件)使第1光束经厚度t1的保护基板聚光于第1光盘的信息记录面上由此能够进行信息记录/再生、使第2光束经厚度t2的保护基板聚光于第2光盘的信息记录面上由此能够进行信息记录/再生。另外，聚光光学系统使第3光束经厚度t3的保护基板聚光于第3光盘的信息记录面上由此能够进行信息记录/再生。

聚光光学系统备有物镜光学元件。聚光光学系统可以只有物镜光学元件，也可以除了物镜光学元件之外还备有准直透镜等耦合透镜。耦合透镜是指被配置在物镜光学元件和光源之间的改变光束发散角的单透镜或透镜组。或准直透镜是指将入射光束变为平行光束射出的透镜。聚光光学系统还可以进一步备有衍射光学元件等光学元件，把从光源射出的光束分割成用于信息记录再生的主光束和用于跟踪等的二个副光束。本说明书中，物镜光学元件是指在光拾取装置中装有光盘的状态下被配置在对着光盘位置上的、具有将光源射出的光束聚光于光盘信息记录面上之功能的光学元件或光学元件单元。

作为本发明的物镜光学元件的一例，可以备有分别单一的平板状光学元件和透镜。优选平板状光学元件和透镜被配置在光轴方向上，相对位置固定。优选平板状光学元件和透镜的至少一个备有在光轴方向延伸的部分，该延伸部接与他方相接，平板状光学元件和透镜相互接合形成物镜光学元件。也可以把平板状光学元件和透镜固定在另外的框体上，由此形成物镜光学元件。通常物镜光学元件在被配置到光拾取装置中时，平板状光学元件在光源一侧，透镜在光盘一侧。作为物镜光学元件的其他例子，也可以只由单透镜构成。

本发明的物镜光学元件由塑料构成。更具体地说，物镜光学元件是由平板状光学元件和透镜构成时，有下述情况：仅使平板状光学元件为塑料的、仅使透镜为塑料的、使平板状光学元件和透镜都为塑料的。而物镜光学元件是单透镜时，使其为塑料的。作为塑料，一般只要是用于光学材料的塑料都可以，但优选环状烯烃类树脂材料。较优选使用下述树脂材料：在温度25℃时对波长405nm的折射率在1.54至1.60范围，在-5℃到70℃的温度范围内伴随温度变化的对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃^-1)在-20×10^-5至-5×10^-5(较优选-10×10^-5至-8×10^-5)范围内。另外使物镜光学元件为塑料时，优选使耦合透镜也为塑料的。另外，把平板状光学元件和透镜固定在另外的框体上形成物镜光学元件时，优选框体也由塑料构成。

物镜光学元件的至少一个光学面备有中央区域、中央区域周围的中间区域、中间区域周围的周边区域。通过设中间区域、周边区域，能够对高N A光盘更合适地进行记录/再生。优选中央区域是含物镜光学元件光轴的区域，但也可以是不含的区域。优选中央区域、中间区域、周边区域设在同一光学面上。以单透镜为例则如图11所示，优选中央区域CN、中间区域MD、周边区域OT设在同一光学面上，呈以光轴为中心的同心圆状。另外，物镜光学元件的中央区域上设有第1温度特性修正构造，中间区域上设有第2温度特性修正构造，周边区域上设有第3温度特性修正构造。优选中央区域、中间区域、周边区域分别邻接，但也可以之间稍微有一点间隙。

优选第1温度特性修正构造设在物镜光学元件中央区域面积的70％以上的区域上，较优选90％以上。更优选第1温度特性修正构造设在中央区域的整个面上。优选第2温度特性修正构造设在物镜光学元件中间区域面积的70％以上的区域上，较优选90％以上。更优选第2温度特性修正构造设在中间区域的整个面上。优选第3温度特性修正构造设在物镜光学元件周边区域面积的70％以上的区域上，较优选90％以上。更优选第3温度特性修正构造设在周边区域的整个面上。

本说明书中的所谓光程差付与构造，是对入射光束附加光程差之构造的总称。一般来说，光程差付与构造中也包括付与相位差的相位差付与构造。相位差付与构造中包括衍射构造。光程差付与构造备有高低差，优选备有多个高低差。通过该高低差对入射光束附加光程差及/或相位差。可以认为所谓的相位位移构造、NPS构造，也是光程差付与构造的一种，是衍射构造的一种。

下面详细记述温度特性修正构造。温度特性修正构造是对穿过的光束修正伴随环境温度变化而产生的球面像差之构造。优选是下述构造：修正由于环境温度变化而引起穿过光束波长发生变化和光学元件折射率发生变化时所产生的球面像差。作为优选构造的例子，可以举出所谓的NPS构造。优选温度特性修正构造在光束的波长由于温度变化、光源制造时的不均匀而偏离设计波长时，对光束给出不同的焦强(power)。通过使温度特性修正构造备有上述功能，能够修正伴随温度变化而发生的球面像差。这里所说的“波长偏离设计波长”，优选在±10nm之内。

温度特性修正构造可以取图1～图3中概略所示的截面形状(图1～图3中记载的例子是物镜光学元件备有平板状光学元件的情况)。图1是锯齿形的情况，图2是所有的高低差都是相同方向的阶梯形的情况。图3表示高低差的方向在中途反过来的阶梯形的情况，即含光轴的截面形状是离开光轴所定高度之内是随离开光轴而光路变长、离开光轴所定高度之后是随离开光轴而光路变短的阶梯构造，或者离开光轴所定高度之内是随离开光轴而光路变短、离开光轴所定高度之后是随离开光轴而光路变长的阶梯构造的情况。另外，温度特性修正构造的高低差可以被配置成在光轴垂直方向上持有非周期性的间隔。这里以形成在中央区域上的温度特性修正构造为第1温度差修正构造、形成在中间区域上的温度特性修正构造为第2温度差修正构造、形成在周边区域上的温度特性修正构造为第3温度差修正构造。总之，优选第1至第3温度特性修正构造都是由同心圆状的高低差划分成的环带形高低差构造。物镜光学元件由平板状光学元件和透镜构成时，有下述情况：只在平板状光学元件上形成第1至第3温度特性修正构造；只在透镜上形成第1至第3温度特性修正构造。而物镜光学元件为单透镜时，在光学面上形成第1至第3温度特性修正构造。

出示一例在物镜光学元件的光学面上形成第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造、第3温度特性修正构造合成的复合构造的情况。假定设有温度修正构造的光学面为平面，第1温度特性修正构造含光轴的截面形状是如图5(a)所示的阶梯构造，其中，到离开光轴所定高度为止是第1温度特性修正构造的范围内、随离开光轴而光路变短，离开光轴所定高度之后是第2温度特性修正构造的范围内、随离开光轴而光路变长。另外第3温度特性修正构造是锯齿形的光程差付与构造。换而言之，上述结构可以说成是下述构造：在第1温度特性修正构造和第2温度特性修正构造合成的复合构造中，离开光轴高度越高光轴方向越深，超过所定高度之后光轴方向渐渐变浅。高低差的深度发生变化的位置(高低差的深度为最深的位置)可以在第2温度特性修正构造内，也可以在第1温度特性修正构造内，也可以在第1温度特性修正构造和第2温度特性修正构造的交界处。作为优选的一例，可以举出在单非球面透镜构成的物镜光学元件的光学面上设上述构造。

接下去出示其他例子。假定设有第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造、第3温度特性修正构造合成的复合构造的光学面为平面，第1温度特性修正构造含光轴的截面形状是如图5(b)所示的阶梯构造，其中，到离开光轴所定高度为止是第1温度特性修正构造及第2温度特性修正构造的范围内、随离开光轴而光路变短，离开光轴所定高度之后是第3温度特性修正构造的范围内、随离开光轴而光路变长。换而言之，上述结构可以说成是下述构造：在第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造、第3温度特性修正构造合成的复合构造中，离开光轴高度越高光轴方向越深，超过所定高度之后光轴方向渐渐变浅。高低差的深度发生变化的位置(高低差的深度为最深的位置)可以在第2温度特性修正构造内，也可以在第3温度特性修正构造内，也可以在第2温度特性修正构造和第3温度特性修正构造的交界处。此时优选在离开光轴的高度达到第3温度特性修正构造之前，复合构造的光轴方向的深度返回。作为优选的一例，可以举出在由平板状光学元件和非球面透镜构成的物镜光学元件的平板状光学元件的光学面上，设上述构造。

尤其优选第1温度特性修正构造在被表示为是使穿过第1温度特性修正构造的第1光束的r次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的s次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的t次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量之光程差付与构造时，是(r、s、t)＝(10、6、5)或(2、1、1)之构造。通过使第1温度特性修正构造为上述构造，能够得到容易制造的光学元件。尤其是在使第1光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量时，能够抑制波长变动时的衍射效率低下，所以优选。

并且优选第2温度特性修正构造在被表示为是使穿过第2温度特性修正构造的第1光束的u次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的v次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量之光程差付与构造时，是(u、v)＝(10、6)、(5、3)或(2、1)之构造。

第3温度特性修正构造只要使穿过第3温度特性修正构造的第1光束的任意整数的衍射光量大于其他任何次数的衍射光量便足够。但从容易制造的观点出发，优选最大光量衍射光的衍射次数在5次以下。

另外，可以使第1至第3温度特性修正构造在相当于NA2以下的区域上都是同一构造，也可以以NA3为界使其构造有所变化。

说明由上述第1至第3温度特性修正构造、且复合构造是离开光轴高度越高光轴方向越深超过所定高度之后光轴方向渐渐变浅之构造所作的、温度变化引起的球面像差的修正原理。图6中的线(A)表示备有2个非球面光学面的塑料单透镜某一例在温度从设计基准温度开始上升时的波面样子，横轴表示光学面的有效半径，纵轴表示光程差。单透镜由于受到伴随温度上升的折射率变化的影响，发生球面像差，波面如线(A)所示变化。尤其在透镜是塑料的情况时，因为伴随温度变化的折射率变化大，所以球面像差的发生量也大。

线(B)是第1至第3温度特性修正构造对透过波面附加的光程差，线(C)表示温度从设计基准温度开始上升时、透过上述第1温度特性修正构造和透镜折射面的波面样子。从线(B)、线(C)可以知道，透过上述第1至第3温度特性修正构造的波面和温度从设计基准温度开始上升时单透镜的波面相互抵消，于是在宏观上看，聚光于光盘信息记录面上的激光波面是没有光程差的良好的波面，通过上述第1至第3温度特性修正构造，温度像差得到修正。

可以在物镜光学元件上设光程差付与构造的互换用构造。互换用构造是下述构造：利用光束的波长差，修正相应光盘保护基板厚度而发生的球面像差。物镜光学元件由平板状光学元件和透镜构成时，互换用构造可以设在平板状光学元件上，也可以设在透镜上。在平板状光学元件上设互换用构造时，可以在一个光学面上设第1至第3温度特性修正构造，在另一个光学面上设互换用构造，也可以在一个光学面上使第1至第3温度特性修正构造和互换用构造重叠。在透镜上设互换用构造时，优选在光源侧光学面上使第1至第3温度特性修正构造和互换用构造重叠，但也可以分别形成在不同的光学面上。物镜光学元件由单透镜构成时，优选在光源侧光学面上使第1至第3温度特性修正构造和互换用构造重叠，但也可以分别形成在不同的光学面上。

优选互换用构造也备有多个以光轴为中心的同心圆状环带。互换用构造也可以取如图1至图3所示的种种截面形状(含光轴面的截面形状)。除此之外，还可以是如图4所示的形状，即：含光轴的截面形状是同心圆状地配列阶梯形图案，每所定个数的基准面(图4所示例子中基准面的个数为5)，使层位移与各个基准面对应的层数分(图4所示例子中是4层)的高度。另外还可以是如图8中D2所示的二进制状构造。

下面出示物镜光学元件是塑料非球面单透镜时优选的互换用构造例子。

优选在物镜光学元件的中央区域上设：在第一温度特性修正构造上重合第一互换用构造。这里的所谓第一互换用构造，优选是第一基础构造和第二基础构造重合而成的构造。

第一基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第一基础构造的第一光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第二光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第三光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。还优选第一基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第一基础构造的第二光束的衍射角不同于第一光束及第三光束的衍射角。

第二基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第二基础构造的第一光束的0次(透过光)衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第二光束的0次(透过光)衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第三光束的±1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。还优选第二基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第二基础构造的第三光束的衍射角不同于第一光束及第二光束的衍射角。作为第二基础构造形状的优选一例，可以举出图8中D2所示的二进制状构造。

优选在物镜光学元件的中间区域上设：在第二温度特性修正构造上重合第二互换用构造。优选第二互换用构造是第一基础构造、第三基础构造或第四基础构造的任何一个。

第三基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第三基础构造的第一光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第二光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第三光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

第四基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第四基础构造的第一光束的3次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第二光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第三光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

优选物镜光学元件的周边区域只有第三温度特性修正构造而没有互换用构造。

接下去出示物镜光学元件备有平板状光学元件和非球面透镜、在平板状光学元件上设温度特性修正构造和互换用构造时优选的互换构造例子。

平板状光学元件备有相互对着的第1光学面和第2光学面，第1光学面是光源侧，第2光学面是光盘侧及非球面透镜侧。平板状光学元件的第2光学面的中央区域上不设温度特性修正构造，只设第一互换用构造。这里的所谓第一互换用构造优选只由第二基础构造构成。优选平板状光学元件的第2光学面的中间区域及周边区域上不设互换用构造也不设温度特性修正构造。

而平板状光学元件的第1光学面的中央区域上重合设有第一温度特性修正构造和第二互换用构造。第二互换用构造仅由第五基础构造构成。

第五基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第五基础构造的第一光束的0次(透过光)衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第二光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第三光束的0次(透过光)衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。还优选第五基础构造是下述光程差付与构造：使穿过第五基础构造的第二光束的衍射角不同于第一光束及第三光束的衍射角。作为第五基础构造形状的优选一例，可以举出如图4所示的形状，即：含光轴的截面形状是同心圆状地配列阶梯形图案，每所定个数的基准面(图4所示例子中基准面的个数为5)，使层位移与各个基准面对应的层数分(图4所示例子中是4段)的高度。

优选在平板状光学元件的第1光学面的中间区域上重合设第二温度特性修正构造和第三温度特性修正构造。优选第三互换用构造只由第五基础构造构成。

优选在平板状光学元件的第1光学面的周边区域上只设第三温度特性修正构造。

优选通过备有本发明的温度特性修正构造而温度特性满足下述条件式(6)、(7)：

+0.00045≤δSAT1/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.0027        (6)、

-0.045≤δSAλ/f(WFEλrms/(nm·mm))≤-0.0045            (7)。

其中，δSAT1表示使用波长(此时没有伴随温度变化的波长变动)进行第1光盘记录及/或再生时物镜光学元件的δSA3/δT。使用波长是指备有物镜光学元件的光拾取装置中所用的光源波长。优选使用波长是400nm以上415nm以下范围的波长，是能够通过物镜光学元件进行第1光盘的记录及/或再生的波长。不能如上所述设定使用波长时，可以把405nm作为使用波长，求得物镜光学元件的δSAT1及后述δSAT2、δSAT3。即δSAT1是指使用波长(没有波长变动)进行第1光盘的记录及/或再生时物镜光学元件的3次球面像差的温度变化率(温度特性)。WFE表示3次球面像差用波面像差来表现。另外δSAλ表示环境温度一定的状况下，使用波长进行第1光盘的记录及/或再生时的δSA3/δλ。即δSAλ是指环境温度一定的状况下，使用波长进行第1光盘的记录及/或再生时物镜光学元件的3次球面像差的温度变化率(温度特性)。优选环境温度为室温。室温是指10℃以上40℃以下，优选25℃。f是第一光束使用波长(优选405nm)时物镜光学元件的焦点距离。

较优选满足下述条件式(6)’：

+0.00091≤δSAT1/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.0018        (6)’。

还优选满足下述条件式(7)’：

-0.032≤δSAλ/f(WFEλrms/(nm·mm))≤-0.0091            (7)’，

更优选满足下述条件式(7)”：

-0.015≤δSAλ/f(WFEλrms/(nm·mm))≤-0.011             (7)”。

更进一步，优选物镜光学元件具有下述球面像差的波长依存性：由伴随温度变化的第一波长的波长变化，来修正物镜光学元件伴随温度变化的折射率变化而引起的球面像差变化。优选满足下述条件式(8)：

0≤δSAT2/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.00136                (8)。

其中，δSAT2表示405nm的使用波长(伴随温度变化的波长变动为0.05nm/℃)(优选405nm)进行第1光盘记录及/或再生时物镜光学元件的δSA3/δT。即δSAT2是指使用波长(伴随温度变化的波长变动为0.05nm/℃)进行第1光盘的记录及/或再生时物镜光学元件的3次球面像差的温度变化率(温度特性)。

光拾取装置的聚光光学系统备有准直透镜等耦合透镜、且耦合透镜为塑料透镜时，优选满足下述条件式(9)：

0≤δSAT3/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.00091            (9)。

其中，δSAT3表示使用波长(伴随温度变化的波长变动为0.05nm/℃)(优选405nm)进行第1光盘记录及/或再生时包括耦合透镜和物镜光学元件的整个光学系统的δSA3/δT。即δSAT3是指使用波长(伴随温度变化的波长变动为0.05nm/℃)进行第1光盘的记录及/或再生时整个光学系统的3次球面像差的温度变化率(温度特性)。

较优选满足下述条件式(9)’：

0≤δSAT3/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.00045            (9)’。

较优选满足下述条件式(9)”：

+0.00005≤δSAT3/f(WFEλrms/(℃·mm))≤+0.0003        (9)”。

本发明涉及的光信息记录再生装置备有光盘驱动装置，光盘驱动装置中备有上述光拾取装置。对光信息记录再生装置中装备的光盘驱动装置作说明，光盘驱动装置有下述方式：只有搭载并能够支撑光盘的托盘，能够从收纳着光拾取装置等的光信息记录再生装置本体，向外部取出；连同收纳着光拾取装置等的光盘驱动装置本体一起，向外部取出。

采用上述各方式的光信息记录再生装置大致装备着以下构成部件，但并不局限于此：被收纳在外壳等中的光拾取装置；连同外壳一起使光拾取装置向光盘内周或外周移动的查找马达等光拾取装置的驱动源；备有向光盘内周或外周导向光拾取装置外壳之导向轨等的光拾取装置移送手段；驱动光盘旋转的主轴马达等。

前者方式中，除了上述各构成部件之外，还设有能够搭载支撑光盘的托盘以及用来使托盘滑动的装载机构等，后者方式中，没有托盘及装填机构，优选各构成部件被设在能够向外部抽出的相当于底座的抽斗上。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种光拾取装置用物镜光学元件及光拾取装置，其中，既低成本又能够对3种不同的光盘合适地进行信息记录及/或再生。

附图说明

图1：光程差付与构造的例子示意图。

图2：光程差付与构造的例子示意图。

图3：光程差付与构造的例子示意图。

图4：光程差付与构造的例子示意图。

图5：第1光程差付与构造的说明图。

图6：由温度特性修正构造修正温度变化引起的像差劣化的修正原理说明图。

图7：本实施方式涉及的光拾取装置的概略结构图。

图8：本实施方式涉及的物镜光学元件OBU的截面图。

图9：物镜光学元件OBU的一部分截面放大示意图。

图10：别的实施方式涉及的光拾取装置的概略结构图。

图11：本发明涉及的物镜光学元件OBJ的一例截面模式示意图。

图12：实施例2中关于BD、DVD、CD的纵球面像差图。

图13：第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造(图13(b)所示形状)和具有多个4层小阶梯的第2、第3互换用构造(图13(a)所示形状)重合的例子示意图。

符号说明

AC1  2轴传动装置

AC2  1轴传动装置

C1   区域

C2   区域

C3   区域

C4   区域

CL   准直光学系统

D1   第1光程差付与构造

D2   第2光程差付与构造

HL   镜框

L1   第1光学元件

L2   第2光学元件

LD1  蓝紫色半导体激光青

LD2  红半导体激光

LD3  红外半导体激光

LL   激光

LM   激光模件

M1   标志

M2   标志

ML   反光镜

NA1  数值孔径

NA2  数值孔径

NA3  数值孔径

OA1  光轴

OA2  光轴

OBU  物镜光学元件

OBJ  物镜光学元件

P1   第1棱镜

P2   第2棱镜

P3   第3棱镜

PD   光检测器

PL1  保护基板

PL2  保护基板

PL3  保护基板

PPS  二向色性棱镜

PU   光拾取装置

PU1  光拾取装置

RL1  信息记录面

RL2  信息记录面

RL3  信息记录面

S1   光源侧光学面

S2   光盘侧光学面

SE   传感光学系统

STO  光圈

具体实施方式

参照附图，说明本发明实施方式。首先参照图7，对采用了本发明物镜光学元件的光拾取装置进行说明。图7是能够对高密度光盘BD(第1光盘)、DVD(第2光盘)、CD(第3光盘)的任何一种，都能够进行合适的信息记录/再生的光拾取装置PU的概略结构示意图。BD的规格是第1波长(设计波长)λ1＝405nm，保护基板PL1厚度t1＝0.0875mm，数值孔径NA1＝0.85(以该数值孔径为NA1)；DVD的规格是第2波长(设计波长)λ2＝658nm，保护基板PL2厚度t2＝0.6mm，数值孔径NA2＝0.60(以该数值孔径为NA2)；CD的规格是第3波长(设计波长)λ3＝785nm，保护基板PL3厚度t3＝1.2mm，数值孔径NA3＝0.45(以该数值孔径为NA3)。其中，波长、保护基板厚度、数值孔径的组合并不局限于上述。

光拾取装置PU包括下述结构：射出BD用波长λ1第1光束的蓝紫色半导体激光LD1(第1光源)；射出DVD用波长λ2第2光束的红半导体激光LD2(第2光源)；射出CD用波长λ3第3光束的红外半导体激光LD3(第3光源)；BD/DVD/CD通用的受光元件PD；物镜光学元件单元OBU；准直透镜CL；2轴传动装置AC1；1轴传动装置AC2；第1棱镜P1；第2棱镜P2；第3棱镜P3；反光镜ML；用来对来自于各光盘信息记录面的反射光束附加像散的传感光学系统SE。

图8是本实施方式涉及的物镜光学元件OBU的截面图。物镜光学元件单元OBU的结构是用塑料镜框HL连结塑料平板状第1光学元件L1和塑料非球面透镜第2光学元件L2。图中没有出示，第1光学元件L1的光轴相对第2光学元件L2的光轴倾斜2.5度。

第1光学元件L1以聚烯烃类塑料为原材料，对波长λ1第1光束的折射率为1.56，阿贝数在50以上60以下，光源侧的第1光学面S1为了方便起见分成含光轴的区域C2和其周围的区域C3，光盘侧的第2光学面S2被分成含光轴的区域C1和其周围的区域C4。中央区域是区域C1内侧之范围，中间区域是区域C1外侧、区域C2内侧之范围，周边区域是区域C2外侧、区域C3内侧之范围。区域C1的外缘相当于数值孔径NA3，区域C2的外缘相当于数值孔径NA2，区域C3的外缘相当于数值孔径NA1。

第1光学元件L1的第1光学面S1的区域C2上形成了第1光程差付与构造D1。第1光程差付与构造D1取光轴方向截面形状时，是离开光轴高度越高光轴方向深度越深的第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造(图13(b)所示的形状)和具有多个4层小阶梯构造的第2、第3互换用构造(图13(a)所示的形状)重合而成的构造，形状如图13(c)所示。

第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过第1温度特性修正构造的第1光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

第2、第3互换用构造是下述构造：利用第1光束波长λ1和第2光束波长λ2的波长差，修正基于BD保护基板厚度t1和DVD保护基板厚度t2之差而发生的球面像差。第1互换用构造是下述光程差付与构造：使穿过第1互换用构造的第1光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量；是只对第2光束具有焦强的光程差付与构造。

通过重合第1温度特性修正构造和第2互换用构造，能够使穿过第1温度特性修正构造中心的光束必定穿过第2互换用构造的中心，所以能够不发生起因于波长变化、温度变化的彗形像差地合适进行信息记录/再生。

第1光学面S1的区域C3周围的周边区域上设有只由第3温度特性修正构造构成的第3光程差付与构造。第3光程差付与构造使穿过第3光程差付与构造的第1光束的5次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

在区域C2、C3整体理解第1温度特性修正构造、第2温度特性修正构造、第3温度特性修正构造时，含光轴的截面形状是离开光轴所定高度之内是越离开光轴深度越深、离开光轴所定高度以外是越离开光轴深度越浅的阶梯构造。

第1光学元件L1的第2光学面S2的区域C1上形成了二进制形状构造的第2光程差付与构造D2。第2光程差付与构造D2只由第1互换用构造构成，该第1互换用构造是利用第1光束波长λ1和第3光束波长λ3的波长差，修正基于BD保护基板厚度t1和CD保护基板厚度t3之差发生的球面像差。

第1互换用构造是下述构造：使穿过第1互换用构造的第1光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的±1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

第2光学元件L2是折射率1.56的聚烯烃类塑料构成的非球面透镜。第2光学元件L2被设计成能够不通过第1光学元件L1地单独将第1光束聚光于BD的信息记录面上。

图9是物镜光学元件单元OBU的一部分截面放大示意图。物镜光学元件单元OBU中，第1光学元件L1的光轴OA1相对第2光学元件L2的光轴OA2倾斜角度θ＝2.5°。这样可以减少第1光学元件L1的反射光被受光元件受光之忧虑。另外如图9所示，第1光学元件L1光源侧的第1光学面(即设有第1光程差付与构造、第3光程差付与构造的光学面)中心(光轴位置)设有标志M1，第2光学元件L2中心(光轴位置)设有标志M2。用上述标志M1、M2进行第1光学元件L1和第2光学元件L2的准线。可以设涂料标志，也可以设凹部、凸部标志。

为了使第1光学元件L1的倾斜不影响物镜光学元件OBU的成像特性劣化，优选如下所述进行准线：使例如从光源侧平行于第2光学元件L2光轴OA2入射的激光LL穿过第1光学元件L1的中心标志M1并穿过第2光学元件L2的中心标志M2沿光轴OA2行进。通过如此利用标志M1、M2就有关光轴OA2方向使第2光学元件L2和第1光学元件L1的中心在同一光路上，这样不管第1光学元件L1的倾斜角θ的值如何，至少能够降低作为物镜光学元件OBU发生的彗形像差(尤其是对于第1光束、第2光束)。

第1光程差付与构造、第3光程差付与构造不是设在第1光学元件的光源侧面而是设在光盘侧面上时，优选第1光学元件的标志也设在光盘侧面上，使这个标志与第2光学元件的标志在同一光路上地进行准线。

作为把第1光学元件L1的标志M1配置到第2光学元件L2的光轴OA2上的手法，从图面左侧在光轴OA2上观察被安装在镜框HL上的第2光学元件L2，同时在第2光学元件L2的跟前侧配置第1光学元件L1，使两标志M1、M2一致地在镜框HL内移动第1光学元件L1。由此能够达成如图9所示的状态，确保物镜光学元件OBU的成像特性。

光拾取装置PU中对BD进行信息记录/再生时，由1轴传动装置AC2在光轴方向调整准直光学系统CL的位置，以使波长λ1的蓝紫色激光光束(第1光束)以平行光束状态从准直光学系统CL射出，然后使蓝紫色半导体激光LD1发光。从蓝紫色半导体激光LD1射出的发散光束其光线经路如图7中实线所示，由第1棱镜P1反射后，依次透过第2棱镜P2、第3棱镜P3，由准直光学系统CL变换成平行光束。然后由反光镜ML反射之后，由光圈STO规制光束径，由物镜光学元件OBU经BD的保护基板PL1在信息记录面RL1上形成聚光斑点。物镜光学元件OBU通过被配置在其周围的2轴传动装置AC1进行聚焦和跟踪。第1光束透过第1光学元件L1的第1光学面S1，也透过第2光学面S2，以平行光束的状态入射到第2光学元件L2，NA1以内(即C2和C3合起的区域，或C1和C4合起的区域)范围的第1光束全部由第2光学元件聚光于BD的信息记录面上。环境温度变化时，根据上述机理球面像差的变动得到抑制。

在信息记录面RL1由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBU，然后被反光镜ML反射，穿过准直光学系统CL成为收敛光束。然后依次透过第3棱镜P3、第2棱镜P2及第1棱镜P1之后，由传感光学系统SE附加像散，收束于受光元件PD的受光面上。利用受光元件PD的输出信号能够读取BD上记录的信息。

光拾取装置PU中对DVD进行信息记录/再生时，由1轴传动装置AC2在光轴方向调整准直光学系统CL的位置，以使波长λ2的红色激光光束(第2光束)以平行光束状态从准直光学系统CL射出，然后使红色半导体激光LD2发光。从红色半导体激光LD2射出的发散光束其光线经路如图7中虚线所示，由第2棱镜P2反射之后透过第3棱镜P3，由准直光学系统CL变换成平行光束。然后由反光镜ML反射之后，由物镜光学元件OBU经DVD的保护基板PL2在信息记录面RL2上形成聚光斑点。物镜光学元件OBU通过被配置在其周围的2轴传动装置AC1进行聚焦和跟踪。第2光束在第1光学元件L1的第1光学面S1的区域C2中被变换成发散光，在区域C3是透过。穿过区域C2被变换成发散光的第2光束透过第2光学面S2，作为发散光入射到第2光学元件，被聚光于DVD的信息记录面上。而透过区域C3的第2光束就以平行光束入射到第2光学元件上，通过第2光学元件不形成聚光斑点，在DVD的信息记录面上成为耀斑。因此，NA2以内范围(即C2区域)的第2光束被聚光于DVD的信息记录面上，大于NA2范围(即C3区域)的第2光束成为耀斑。

在信息记录面RL2由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBU，然后被反光镜ML反射，穿过准直光学系统CL成为收敛光束。然后依次透过第3棱镜P3、第2棱镜P2及第1棱镜P1之后，由传感光学系统SE附加像散，收束于受光元件PD的受光面上。利用受光元件PD的输出信号能够读取DVD上记录的信息。

光拾取装置PU中对CD进行信息记录/再生时，由1轴传动装置AC2在光轴方向调整准直光学系统CL的位置，以使波长λ3的红外激光光束(第三光束)以平行光束状态从准直光学系统CL射出，然后使红外半导体激光LD3发光。从红外半导体激光LD3射出的发散光束其光线经路如图7中点划线所示，由第3棱镜P3反射之后，由准直光学系统CL变换成平行光束。然后由反光镜ML反射之后，由物镜光学元件OBU经CD的保护基板PL3在信息记录面RL3上形成聚光斑点。物镜光学元件OBU通过被配置在其周围的2轴传动装置AC1进行聚焦和跟踪。第3光束透过第1光学元件L1的第1光学面S1。然后第3光束在第1光学元件L1的第2光学面S2的区域C1中被变换成发散光，在区域C4是透过。穿过区域C1被变换成发散光的第3光束作为发散光入射到第2光学元件，被聚光于CD的信息记录面上。而透过区域C4的第3光束就以平行光束入射到第2光学元件上，通过第2光学元件不形成聚光斑点，在CD的信息记录面上成为耀斑。因此，NA3以内范围(即C1区域)的第3光束被聚光于CD的信息记录面上，大于NA3范围(即C4区域)的第3光束成为耀斑。

在信息记录面RL3由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBU，然后被反光镜ML反射，穿过准直光学系统CL成为收敛光束。然后依次透过第3棱镜P3、第2棱镜P2及第1棱镜P1之后，由传感光学系统SE附加像散，收束于受光元件PD的受光面上。利用受光元件PD的输出信号能够读取CD上记录的信息。

光拾取装置PU中，通过由1轴传动装置AC2在光轴方向驱动准直光学系统CL能够修正BD使用时的球面像差。这样的球面像差修正机构能够修正起因于下述各种原因的球面像差：蓝紫色半导体激光LD1的制造误差引起的波长参差；伴随温度变化的物镜光学系统的折射率变化和折射率分布；多层盘信息记录面间的聚焦跳跃；保护基板PL1的制造误差引起的厚度参差和厚度分布等。也可以由该球面像差修正机构修正DVD使用时、CD使用时的球面像差。

图10是能够对不同光盘的BD、DVD、C合适地进行信息记录/再生的、别的实施方式的光拾取装置PU1的结构概略示意图。这种光拾取装置PU1能够搭载于光信息记录再生装置。这里以BD为第1光盘、以DVD为第2光盘、以CD为第3光盘。本发明并不局限于本实施方式。

光拾取装置PU1包括：物镜光学元件OBJ；光圈ST；准直透镜CL；二向色性棱镜PPS；对BD进行信息记录/再生时发光、射出405nm激光光束(第一光束)的第一半导体激光LD1(第一光源)；接受来自于BD信息记录面RL1的反射光束的第一受光元件PD1；激光模件LM等。

激光模件LM包括：对DVD进行信息记录/再生时发光、射出658nm激光光束(第二光束)的第二半导体激光EP1(第二光源)；对CD进行信息记录/再生时发光、射出785nm激光光束(第三光束)的第三半导体激光EP2(第三光源)；接受来自于DVD信息记录面RL2的反射光束的第二受光元件DS1；接受来自于CD信息记录面RL3的反射光束的第三受光元件DS2；棱镜PS。

如图11所示，本实施方式的物镜光学元件OBJ是塑料非球面单透镜。本实施方式物镜光学元件OBJ光源侧的非球面光学面上，以光轴为中心，同心圆状地形成了含光轴的中央区域CN、配置在其周围的中间区域MD、配置其周围的周边区域OT。图11中，中央区域、中间区域、周边区域的面积等比率非正确表示。中央区域CN上形成了为上述环带形高低差的第1温度特性修正构造和第1互换用构造重叠而成的第1光程差付与构造，中间区域MD上形成了为上述环带形高低差的第2温度特性修正构造和第2互换用构造重叠而成的第2光程差付与构造，周边区域OT上形成了为环带形高低差的第3温度特性修正构造。第1温度特性修正构造使第1光束的10次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的6次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的5次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。第2温度特性修正构造使第1光束的5次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的3次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。第3温度特性修正构造使第1光束的5次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的3次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。

第1互换用构造是第1基础构造和第2基础构造重合而成的构造。第1基础构造使第1光束的2次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。第2基础构造使第1光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第2光束的0次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、第3光束的±1次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量。第2互换用构造只由第1基础构造构成。

从蓝紫色半导体激光LD1射出的第一光束(λ1＝405nm)发散光束透过二向色性棱镜PPS，由准直透镜CL变成平行光束之后，由没有图示的λ/4波片从直线偏振变换成圆偏振，其光束径由光圈ST规制，由物镜光学元件OBJ经厚度0.0875mm的保护基板PL1，在BD的信息记录面RL1上形成的斑点。

在信息记录面RL1上由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBJ、光圈ST，然后由没有图示的λ/4波片从圆偏振变换成直线偏振，由准直透镜CL变为收敛光束，透过二向色性棱镜PPS之后，收束于第一受光元件PD1的受光面上。然后利用第一受光元件PD1的输出信号，由2轴传动装置AC使物镜光学元件OBJ聚焦和跟踪，由此能够读取BD上记录的信息。

从红色半导体激光EP1射出的第二光束(λ2＝658nm)发散光束在棱镜PS被反射后，由二向色性棱镜PPS反射，由准直透镜CL变成平行光束之后，由没有图示的λ/4波片从直线偏振变换成圆偏振，入射到物镜光学元件OJT上。在此，由物镜光学元件OBJ的中央区域和中间区域聚光的(穿过周边区域的光束被耀斑化，形成斑点周边部)光束，经厚度0.6mm的保护基板PL2，在DVD的信息记录面RL2上形成斑点，形成斑点中心部。

在信息记录面RL2上由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBJ、光圈ST，然后由没有图示的λ/4波片从圆偏振变换成直线偏振，由准直透镜CL变为收敛光束，由二向色性棱镜PPS反射之后，在棱镜内被2次反射之后，收束于第二受光元件DS1。然后利用第二受光元件DS1的输出信号，能够读取DVD上记录的信息。

从红外半导体激光EP2射出的第三光束(λ3＝785nm)发散光束在棱镜PS被反射后，由二向色性棱镜PPS反射，由准直透镜CL变成平行光束之后，由没有图示的λ/4波片从直线偏振变换成圆偏振，入射到物镜光学元件OJT上。在此，由物镜光学元件OBJ的中央区域聚光的(穿过中间区域及周边区域的光束被耀斑化，形成斑点周边部)光束，经厚度1.2mm的保护基板PL3，在CD的信息记录面RL3上形成斑点。

在信息记录面RL3上由信息槽调制的反射光束再次透过物镜光学元件OBJ、光圈ST，然后由没有图示的λ/4波片从圆偏振变换成直线偏振，由准直透镜CL变为收敛光束，由二向色性棱镜PPS反射之后，在棱镜内被2次反射之后，收束于第三受光元件DS2。然后利用第三受光元件DS2的输出信号，能够读取CD上记录的信息。

从蓝紫色半导体激光LD1射出的第一光束以平行光束入射到物镜光学元件OBJ上时，中央区域的第一光程差付与构造、中间区域的第二光程差付与构造及周边区域的第三光程差付与构造适当修正第一光束的球面像差，能够对保护基板厚度t1的BD合适地进行信息记录及/或再生。另外，从红色半导体激光EP1射出的第二光束以平行光束入射到物镜光学元件OBJ上时，中央区域的第一光程差付与构造、中间区域的第二光程差付与构造适当修正起因于BD和DVD的保护基板厚度差异以及第一光束和第二光束的波长差异而发生的第二光束的球面像差，周边区域使第二光束在DVD信息记录面上成为耀斑，所以能够对保护基板厚度t2的DVD合适地进行信息记录及/或再生。另外，从红外半导体激光EP2射出的第三光束以平行光束入射到物镜光学元件OBJ上时，中央区域的第一光程差付与构造适当修正起因于BD和CD的保护基板厚度差异以及第一光束和第三光束的波长差异发生的第三光束的球面像差，中间区域的第二光程差付与构造及周边区域使第三光束在CD信息记录面上成为耀斑，所以能够对保护基板厚度t3的CD合适地进行信息记录及/或再生。另外，中央区域的第一光程差付与构造使得用于记录再生的第三光束的必要光的聚光斑点和第三光束的不要光的聚光斑点分离恰当的距离，由此也良好CD时的跟踪特性。加上周边区域的第二光程差付与构造能够对第一光束及第二光束修正由于激光制造误差等理由引起的波长偏离基准波长时的球面色像差。

实施例1

接下去，说明能够用于上述实施方式的实施例。实施例1适用于图7所示的光拾取装置，物镜光学元件由上述聚烯烃类塑料平板状光学元件和聚烯烃类塑料非球面透镜构成。

在表1及表中出示实施例1的透镜数据。下面(包括表中的透镜数据)用E(例如2.5E-3)表示10的幂乘数(例如2.5×10^-3)

【表2】

物镜光学元件的光学面被形成为绕光轴轴对称的非球面，该非球面由在数1式中分别代入表1中所示系数的数式规定。

【数1】

$X\left(h\right)=\frac{(h^2/r)}{1+\sqrt{1-{(1+\mathrm{\κ})(h/r)}^2}}+\underset{i=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{2i}{h}^{2i}$

其中，X(h)是光轴方向的轴(以光行进方向为正)，κ是圆锥系数、A_2i是非球面系数，h是离开光轴的高度。

光程差付与构造对各波长光束给出的光路长由在数2式的光程差函数中代入表1中所示系数的数式规定。

【数2】

$\mathrm{\Φ}\left(h\right)=\mathrm{\λ}/{\mathrm{\λ}}_B\×\mathrm{dor}\×\underset{i=0}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{2i}{h}^{2i}$

λ是入射光束的波长，λB是制造波长(闪耀化波长)、dor是衍射次数，B_2i是光程差函数系数。

有关实施例1中物镜光学元件的温度特性，δSAT1为+0.0037WFEλrms/℃，δSAT2为+0.0022WFEλrms/℃。第一波长时物镜光学元件的f为2.2mm，所以，δSAT1/f为+0.0017WFEλrms/(℃·mm)。δSAT2/f为+0.001WFEλrms/(℃·mm)。有关实施例1中物镜光学元件的波长特性，δSAλ为-0.0284λrms/nm，δSAλ/f为-0.0129λrms/(nm·mm)。另外，采用与实施例2中采用的准直仪相同准直仪时，δSAT3为+0.0005WFEλrms/℃。

实施例2

下面的实施例2能够适用于图10的光拾取装置，物镜光学元件是聚烯烃类塑料单透镜。物镜光学元件光学面中央区域CN的整个面上形成了第一光程差付与构造。光学面中间区域MD的整个面上形成了第二光程差付与构造。光学面周边区域OT的整个面上形成了第三光程差付与构造。

实施例2中，第一光程差付与构造是第一温度特性修正构造(第一基础构造和第二基础构造重合而成的构造)和第一互换用构造重合而成的构造，呈二种锯齿形衍射构造和二进制状构造重叠的形状。截面形状被表示为图11中用CN表示的部分。锯齿形衍射构造的第一温度特性修正构造被设计成：使第1光束的10次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第2光束的6次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第3光束的5次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量。

实施例2中，第二光程差付与构造如图11的MD所示，是第二温度特性修正构造和第二互换用构造重合而成的构造，呈二种锯齿形衍射构造重叠的形状。第二温度特性修正构造被设计成：使第1光束的5次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第2光束的3次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第3光束的3次及2次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量。

实施例2中，第三光程差付与构造如图11的OT所示，是只备有第三温度特性修正构造的构造。呈只有一种锯齿形衍射构造的形状。第三温度特性修正构造被设计成：使第1光束的5次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第2光束的3次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量、第3光束的3次及2次衍射光的光量大于其他任何次数(0次即包括透过光)的衍射光的光量。

在下面的表3～表5中出示实施例2的透镜数据。在图12中出示实施例2中的纵球面像差。图12(a)是对BD的纵球面像差图，图12(b)是对DVD的纵球面像差图，图12(c)是对CD的纵球面像差图。纵球面像差图的纵轴的1.0，在图12(a)所示的BD时表示NA0.85或

3.74mm，在图12(b)所示的DVD时表示略微大于NA0.6的值或略微大于2.70mm的值，在图12(c)所示的CD时表示略微大于NA0.45的值或略微大于

2.37mm的值。实施例2中，L＝0.60mm。因此，L/f＝0.60/2.53＝0.237。其中，f[mm]是指穿过第一光程差付与构造形成第一最佳焦点的第三光束的焦点距离，L[mm]是指第一最佳焦点和第二最佳焦点之间的距离。第一最佳焦点是第三光束衍射光中光量最多的衍射光所形成的斑点的位置，第二最佳焦点是第三光束衍射光中光量第二多的衍射光所形成的斑点的位置。本实施例中，第一最佳焦点用于CD的记录再生。

有关实施例2中物镜光学元件的温度特性，δSAT1为+0.0033WFEλrms/℃，δSAT2为+0.0019WFEλrms/℃。第一波长时物镜光学元件的f为2.2mm，所以δSAT1/f为+0.0015WFEλrms/(℃·mm)。δSAT2/f为+0.0009WFEλrms/(℃·mm)。有关实施例2中物镜光学元件的波长特性，δSAλ为-0.03λrms/nm，δSAλ/f为-0.0136λrms/(nm·mm)。

并且，作为准直透镜CL，采用用与物镜光学元件相同材料(聚烯烃类塑料)制作的单准直透镜CL，组合使用实施例2的物镜光学元件时，δSAT3为+0.0004WFEλrms/℃，δSAT3/f为+0.0002WFEλrms/(℃·mm)。准直透镜的透镜数据出示在下表6中。

以上参照实施方式对本发明作了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，可以进行适当的变更和改良。

Claims (12)

1.一种光拾取装置用物镜光学元件，是备有射出波长λ1(nm)第1光束的第1光源、射出波长λ2(nm)(λ1＜λ2)第2光束的第2光源、射出波长λ3(nm)(λ2＜λ3)第3光束的第3光源的光拾取装置用的物镜光学元件，物镜光学元件的特征在于，

所述物镜光学元件至少备有1个塑料透镜，

所述物镜光学元件的光学面至少包括含光轴的中央区域、被配置在所述中央区域周围的中间区域、被配置在所述中间区域周围的周边区域之3个区域，

所述物镜光学元件使穿过所述中央区域和所述中间区域及所述周边区域的所述第1光束经厚度t1的保护基板聚光于第1光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生、使穿过所述中央区域和所述中间区域的所述第2光束经厚度t2(t1≤t2)的保护基板聚光于第2光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生、使穿过所述中央区域的所述第3光束经厚度t3(t2＜t3)的保护基板聚光于第3光盘的信息记录面从而能够进行信息的记录/再生，

所述中央区域备有第1温度特性修正构造，该第1温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述中间区域备有第2温度特性修正构造，该第2温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述周边区域备有第3温度特性修正构造，该第3温度特性修正构造具有多个同心圆状环带形高低差，

所述第1温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第1光束的r次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第2光束的s次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第1温度特性修正构造的所述第3光束的t次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

所述第2温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第2温度特性修正构造的所述第1光束的u次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量、使穿过所述第2温度特性修正构造的所述第2光束的v次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

所述第3温度特性修正构造是下述光程差付与构造：使穿过所述第3温度特性修正构造的所述第1光束的x次衍射光量大于其他任何次数的衍射光量，

(r、s、t)＝(10、6、5)或(2、1、1)，

(u、v)＝(10、6)、(5、3)或(2、1)，

x为任意整数。

2.如权利要求1中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，

(r、s、t)＝(2、1、1)，

(u、v)＝(5、3)或(2、1)，

x＝1～5。

3.如权利要求1或2中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述第1温度特性修正构造和所述第2温度特性修正构造合成的复合构造，是随离开光轴的高度升高而光轴方向变深，以所定高度为界，随离开光轴的高度升高而光轴方向变浅。

4.如权利要求1或2中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述第1温度特性修正构造和所述第2温度特性修正构造及所述第3温度特性修正构造合成的复合构造，是随离开光轴的高度升高而光轴方向变深，以所定高度为界，随离开光轴的高度升高而光轴方向变浅。

5.如权利要求4中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，在光轴方向的高度达到所述第3温度特性修正构造之前，所述复合构造的光轴方向的深度返回。

6.如权利要求1至5的任何一项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，形成所述物镜光学元件的塑料在-5℃到70℃的温度范围内，伴随温度变化的对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃^-1)在-20×10^-5至-5×10^-5的范围内。

7.如权利要求1至6的任何一项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述物镜光学元件包括平板状光学元件和非球面透镜。

8.如权利要求7中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述平板状光学元件备有所述第1温度特性修正构造、所述第2温度特性修正构造、所述第3温度特性修正构造。

9.如权利要求7中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述透镜备有所述第1温度特性修正构造、所述第2温度特性修正构造、所述第3温度特性修正构造。

10.如权利要求1至6的任何一项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，所述物镜光学元件仅由塑料单透镜构成。

11.如权利要求1至10的任何一项中记载的光拾取装置用物镜光学元件，其特征在于，备有下述构造：在所述第1至所述第3温度特性修正构造上，重叠具有多个同心圆状环带形高低差的互换用构造。

12.一种光拾取装置，其特征在于，备有权利要求第1项至第11项的任何一项中记载的物镜光学元件。

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