CN102959627A - 光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置 - Google Patents

光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置 Download PDF

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Abstract

在实施方式中，光拾波器具备：至少1个光源，其选择性地出射分别具有蓝、红和红外的波长的3个光束；和物镜，其按照使所述3个光束分别入射的方式配置。物镜具备第一光栅和在与第一光栅同一面内所形成的第二光栅。第一和第二光栅分别在3个光束全部通过的区域，具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差，各自的相位段差位置互不相同。第一光栅将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以二次、一次、一次的级次衍射。另一方面，第二光栅将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以一次、一次、一次的级次衍射。其结果是，将透过第一光栅和第二光栅的具有蓝、红、红外的波长的光束，分别以三次、二次、二次的级次衍射。

Description

光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置
技术领域
本发明公开涉及用于读取在光盘上所记录的数据的光拾波器、和具备该光拾波器的光盘装置。
背景技术
就在光盘上所记录的数据而言，通过将比较弱的一定的光量的光束照射到旋转的光盘上、且检测出由光盘调制的反射光，而得以再生。在再生专用的光盘中，在光盘的制造阶段，由凹坑形成的信息被预先以螺旋状记录。相对于此，在可重写光盘中，在螺旋状的形成了具有槽间平坦区及凹槽的轨道的基材表面，光学性地可使数据记录/再生的记录材料膜被蒸镀等的方法得以沉积。在可重写光盘上记录数据时，将根据要记录的数据而调制了光量的光束照射到光盘上，由此使记录材料膜的特性局部性地发生变化，从而进行数据的写入。
还有，凹坑的深度、轨道的深度和记录材料膜的厚度，比光盘基材的厚度小。因此，在光盘中记录有数据的部分，构成二维的面，有称为“记录面”或“信息面”的情况。在本说明书中，考虑到这样的面在深度方向上也有物理性的大小，而使用“信息层”一词来代替“记录面(信息面)”一词。光盘至少具有一个这样的信息层。还有，就一个信息层而言，在现实中，包含相变材料层和反射层等多层也可。
为了从光盘读取数据和/或在所述光盘上写入数据，使用具备光拾波器的光盘装置。光拾波器具备如下：出射光束的光源；将从光源出射的光束会聚到光盘上的物镜；测量在以光束照射光盘时从光盘所反射的光的强度的光检测器。
近年来，作为光盘，BD、DVD和CD普及。BD、DVD和CD总体的厚度和直径相等，但各自具有不同的物理性的构造，从光盘的光入射侧表面(光盘表面)至信息层的距离也不同。另外，BD、DVD和CD的数据再生或记录，分别由具有蓝、红和红外的波长的光束进行。为了1个光盘装置也支持BD、DVD和CD的某一种，光拾波器就要具备选择性地出射具有蓝、红和红外的波长的光束的至少1个光源。
如上述，在BD、DVD和CD中，因为各自从光盘表面至信息层的距离不同，所以在通常的物镜中，会发生不同的球面像差。在本说明书中，将光盘表面至信息层的距离称为“透光层厚度”。
图7A、图7B和图7C分别是模式化地表示：具有厚度不同的透光层5的3种光盘200、和由物镜100会聚的光束的图。图7A、图7B和图7C的光盘200分别相当于BD、DVD和CD。透光层5的厚度，是从光盘200的光入射侧表面至信息层50的距离。由这些图可知，透过物镜100的光束，透过各光盘200的透光层5而聚焦到信息层50。
以下，参照图8至图9，说明现有的光拾波器的构成例和该光拾波器具备的物镜100的构成。
首先，参照图8，说明公知的光拾波器的构成例。在图8中，为了简便，只记述去路侧(从光源朝向盘面一侧)的构成，省略回路侧(从光盘朝向光检测器一侧)的构成。在图8所示的例子中，首先，考虑的是将BD装填在光盘装置上的情况。这种情况下，蓝色的光(波长0.405μm)从蓝色发光半导体激光器等的光源6a出射。从光源6a出射的蓝色的光束，由分色棱镜7反射，经过准直透镜8而转换成平面波4a。该分色棱镜7其构成为，反射具有蓝色波长的光，透过具有红色和红外波长的光。该例的光学系统，因为使平面波4a入射物镜100，所以是“无限系统”。蓝色的光束经过物镜100，透过厚度0.1mm的透光层5，聚光到信息层50上。就BD而言，如图7A所示，具有厚度1.1mm的光盘基材200和厚度0.1mm的透光层5，信息层50位于盘基材与透光层5之间。BD的透光层由厚度0.1mm的保护层构成。还有，就DVD而言，具有使厚0.6mm的一对盘基材粘合的构造，信息层50位于一对盘基材之间。因此，DVD的透光层5，相当于厚度0.6mm的1个盘基材，透光层厚度为0.6mm。另一方面，就CD而言，具备厚度1.2mm的盘基材，信息层50位于盘基材的背面侧。因此，CD的透光层5相当于厚度约1.2mm的盘基材，透光层厚度为1.2mm。
光盘装置中装填有DVD或CD时，从光源6b出射具有红色的波长的光束或具有红外的波长的光束。此光源6b中，使红色半导体激光器和红外半导体激光器配置在1个封装内。独立发出红色和红外色两个波长的半导体激光器的光源6b所出射的红色或红外的光(波长0.660μm或0.785μm)，透过分色棱镜7，经过准直透镜8而被转换成平面波4a。其后，红色或红外的光束经过物镜100，分别透过厚0.6、1.2mm的透光层5，聚光到信息层50上。该例的光学系统，因为也是使平面波4a入射物镜100，所以也是“无限系统”。
物镜100以透明介质(玻璃、塑料等)为材料而被构成、且其中心轴与光轴L一致。在物镜100的表面，形成有呈锯齿状的截面的光栅1a。光栅1a的相位段差部按照以光轴L为中心轴的同心圆状的方式排列。该光栅1a按照由其进行的衍射级次对于蓝色波长为三次而对于红色、红外波长为二次的方式设定。
图9A表示现有例的光栅的截面形状的一部分。通过深度d1的光栅1a，入射光4a发生衍射，成为衍射光4b。图9B表示在形成物镜100的透镜基材1的透明介质为Zeonex350(折射率nd＝1.50620，阿贝数υd＝56.3877)、光栅1a的深度d1为2.58μm时的波长所对应的衍射效率的关系。波长0.405μm时，三次衍射光的效率为69.5％，对于波长0.660、0.785μm，二次衍射光的效率分别为99.7％，65.2％。
其次，从像差方面考察这些现有例的物镜100。假设透光层厚度x的光盘，按照消除在此透光层厚度下发生的球面像差(基础像差)的方式设计物镜。通过在该透镜上附加光栅，成为基础像差量和透光层厚度的球面像差量均得以吸收的情况。这种情况下可以认为，通过衍射，在蓝色波长λ1的光中加上透光层厚度(0.1-x)份的球面像差，在红色波长λ2的光中加上透光层厚度(0.6-x)份的球面像差，在红外波长λ3的光中加入透光层厚度(1.2-x)份的球面像差。实际上，透镜材料和盘基材的色散影响存在，波长越短，盘和透镜的折射率越大，与之联动，球面像差的差异也越大。若将该球面像差的增大换算成透光层厚度差，设蓝色波长λ1、红色波长λ2、红外波长λ3下的像差变化量为t1、t2、t3(其中以红外波长为色散的标准，t3＝0)，则波长越短，像差越作用于透光层厚度差的正侧，因此t1＞t2＞t3＝0。因此，通过衍射，在蓝色波长λ1的光中加上透光层厚度(0.1-x+t1)份的球面像差，在红色波长λ2的光中加上透光层厚度(0.6-x+t2)份的球面像差，红外波长λ3的光中加上透光层厚度(1.2-x+t3)份的球面像差。
另一方面，因衍射而发生的相位变化(像差)与衍射级次×波长成正比，因此若设光栅中的衍射级次在蓝色波长λ1下为p次，在红色波长λ2下为q次，在红外波长λ3下为r次，则下式成立。
(式1)(0.1-x+t1):(0.6-x+t2):(1.2-x+t3)＝pλ1:qλ2:rλ3
假如q＝r以及λ1＝0.405μm，λ2＝0.660μm，λ3＝0.785μm，因为在红色以上的波长时色散小，所以近似为t2＝t3＝0，则由(式1)可知x＝-2.57mm，下式成立。
(式2)p/q＝660(0.1-x+t1)/405(0.6-x)＝1.37+0.51*t1
t1为正值，利用透镜材料的色散值，能够从低于0.1调节至0.2左右。例如使用低色散的材料时，
Figure BDA00002447429400041
但使用高色散的材料则增大，能够达到
Figure BDA00002447429400042
最接近(式2)的条件，级次最少的组合为p＝3，q＝r＝2。换言之，正是p＝3，q＝r＝2的关系，是能够使因透光层厚度差而发生的像差极小化的条件。
如此，现有例的光盘装置，即使是对物镜100入射平行的光4a的结构，也能够使3个不同的盘透光层厚度下发生的像差极小化，另外对于3个不同的波长，也能够维持一定程度的光利用效率(衍射效率)。另外，由于能够使入射物镜100的光4a为平面波，所以也容易进行物镜100和入射光线4a的位置调整，因为能够抑制由于物镜100的循迹移动而发生的像差，所以能够提供更小型、廉价的光学系统。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】国际公开第2006/077915号
发明内容
要求对3个波长的光进一步抑制色像差和球面像差。根据本发明的实施方式，可以进一步抑制色像差、球面像差。
在本发明的实施方式中，光拾波器具备如下：选择性地出射分别具有蓝、红和红外的波长的3个光束的至少1个光源；按照使所述3个光束分别入射的方式配置的物镜，所述物镜具有闪耀光栅构造，所述闪耀光栅构造包含：第一光栅，其在所述3个光束全部通过的区域，具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差，并且将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以二次、一次、一次的级次衍射；第二光栅，其在与所述第一光栅相同的面内形成，并且在所述3个光束全部通过的区域，具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、且在与所述第一光栅的相位段差的位置不同的位置上所配置的相位段差，并且，将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以一次、一次、一次的级次衍射，所述物镜将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以三次、二次、二次的级次衍射。
在本发明的实施方式中，光盘装置具备：使光盘旋转的驱动部；上述任意一项所述的光拾波器；按照将在所述光盘上所记录的数据由所述光拾波器读取的方式，对于所述光拾波器和所述驱动部进行控制的控制部。
根据本发明的实施方式，既能够作为单一的透镜，又能够在蓝、红、红外这3个波长下确保高的衍射效率。另外，既能够使用低色散的光学材料，又能够降低因3个不同的透光层厚度而发生的像差和色像差。另外，因为对透镜的光入射能够成为无限系统，所以可以抑制像差的发生，并且可以使光学构成简略化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的光盘装置的构成例的方块图
图2是第一实施方式的光拾波器的剖面结构图
图3A是第一实施方式的光栅面1A的剖面结构图
图3B是表示第一实施方式的光栅面1A的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图
图4A是第一实施方式的光栅1a的剖面形状图
图4B是第一实施方式的光栅1a的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图
图5A是第一实施方式的光栅1b的剖面形状图
图5B是表示第一实施方式的光栅1b的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图
图6A是第一实施方式的蓝色光的光线追踪结果
图6B是第一实施方式的红色光的光线追踪结果
图6C是第一实施方式的红外光的光线追踪结果
图7A是模式化地表示BD的剖面结构的图
图7B是模式化地表示DVD的剖面结构的图
图7C是模式化地表示CD的剖面结构的图
图8是现有例的光盘装置的剖面结构图
图9A是现有例的光栅的剖面形状图
图9B是表示现有例的光栅的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图
图10(a)是表示规定第一光栅1a的相位函数ΦA(r)的图，(b)是表示规定第二光栅1b的相位函数ΦB(r)的图
具体实施方式
本发明者发现，在现有的光盘装置中存在以下的问题。
即，p＝3、q＝r＝2的组合，虽然最接近(式2)，但是存在偏离(即像差)。若基于(式1)、(式2)的方针进行实际设计，则在NA0.5，透镜材料Zeonex350(nd＝1.50620，υd＝56.3877)的条件下，虽然能够将DVD、CD的像差降低到14和6mλ左右，但在BD侧仍残留有79mλ的像差(设计方案A)。若为了使该像差降低，而将透镜基材1的材料变成高色散的(例如钟纺O-PET等)，则像差虽然能够降低，但在BD侧的色像差(伴随1nm的波长变动而来的μm单位的焦点位置的变化)变大，不能维持目标值0.3μm/nm以下。
在本发明的实施方式中，光拾波器具备如下：选择性地出射分别具有蓝、红和红外的波长的3个光束的至少1个光源；使所述3个光束分别入射而配置的物镜，所述物镜具有闪耀光栅构造，所述闪耀光栅构造包括如下：第一光栅，其在所述3个光束全部通过的区域，具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差，并且使具有蓝、红、红外的波长的光束分别以二次、一次、一次的级次衍射；第二光栅，其形成于与所述第一光栅相同的面内，并且在所述3个光束全部通过的区域，具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、且在与所述第一光栅的相位段差的位置不同的位置上所配置的相位段差，并且使具有蓝、红、红外的波长的光束分别以一次、一次、一次的级次衍射，再有，所述物镜将具有蓝、红、红外的波长的光束分别在实效上以三次、二次、二次的级次衍射。
在有的实施方式中，将n作为1以上的整数，所述第一光栅的、从所述透镜中心轴计数第n个相位段差的位置，处于比所述第二光栅的、从所述透镜中心轴计数第n个相位段差的位置更靠外周侧。
在有的实施方式中，所述第一光栅的相位段差，比所述第二光栅的相位段差深，所述光栅构造包含：具有不同的深度的2种相位段差在所述透镜的半径方向交替排列的区域。
在有的实施方式中，所述闪耀光栅构造，由规定所述第一光栅的相位函数和规定所述第二光栅的相位函数相加后的相位函数规定。
本实施方式的光盘装置具备如下：使光盘旋转的驱动部；上述任一项所述的光拾波器；通过所述光拾波器读出在所述光盘上所记录的数据，如此控制所述光拾波器和所述驱动部的控制部。
以下，更详细地说明本发明的实施方式。
首先，说明本实施方式的光拾波器。该光拾波器具备如下：选择性地出射分别具有蓝、红和红外的波长的3个光束的至少1个光源；使所述3个光束分别入射而配置的物镜。
上述物镜具有闪耀光栅构造。该闪耀光栅构造具备第一光栅、和形成于与第一光栅同一面内的第二光栅。第一和第二光栅各自在3个光束全部通过的区域，具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差，各自的相位段差位置互不相同。第一光栅将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以二次、一次、一次的级次衍射。另一方面，第二光栅将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以一次、一次、一次的级次衍射。其结果是，透过第一光栅和第二光栅的具有蓝、红、红外的波长的光束，分别以三次、二次、二次的级次被衍射。
在本发明的实施方式中，因为第一光栅和第二光栅在同一面内分离，所以各自分别发挥衍射作用，总体上能够起到使2个光栅的衍射级次叠加后级次的衍射作用。
另外，所谓“第一光栅和第二光栅形成于同一面内”，换言之，就是第一光栅和第二光栅，在物镜具有的2个面即激光入射侧的面和激光出射侧的面之中的、一方的面内被形成。
还有，第一光栅和第二光栅，也可以形成于激光入射侧和激光出射侧的任意一面。
还有，设n为整数时，在本说明书中所谓“光栅以n次的级次衍射光束”，意思是“由光栅的衍射而产生的多级次的衍射光之中，n次的衍射光的衍射效率最高”。另外，所谓“将具有蓝色的波长的光束以n次的级次衍射”，意思是n次的衍射光的衍射效率最高的波长在蓝色波段至少存在一个。关于具有红色和红外的波长的光束的衍射也一样。
(第一实施方式)
首先，一边参照图1，一边说明具备上述光拾波器的本实施方式的光盘装置的构成例。图1所示的光盘装置500，能够适用于个人电脑、光盘播放器、光盘刻录机等的光学驱动器。还有，后述其他的实施方式中，物镜以外的构成也具有与本实施方式的构成相同的结构。因此，在其他的实施方式中，对于光盘装置的构成省略说明。
图1是表示光盘装置500的构成例的方块图。光盘装置500具备：光拾波器501；使光盘200旋转的主轴电动机(驱动部)503；控制光拾波器501的位置的移送马达502；对其操作进行控制的控制部505；非易失性存储器506。作为光盘200，BD、DVD或CD能够装填到光盘装置500中。
从装填在光盘装置500中的光盘200中所光学性地读取的数据，由光拾波器501的光接收元件(未图示)转换成电信号，被输入控制部505。光拾波器501具备如下公知的构成要素等：放射光束的光源(半导体激光器)；用于聚光光束而使光点在光盘200上形成的物镜100；驱动物镜100的致动器。
就控制部505而言，基于从光拾波器501得到的电信号，进行包括聚焦误差信号和循迹误差信号在内的伺服信号的生成，以及再生信号的波形等价，二值化切片、同步数据等的模拟信号处理。控制部505包含系统控制器等，通过软件和硬件的组合适宜实现。
控制部505根据所生成的伺服信号，使光拾波器501在光盘200上形成的光点追踪旋转的光盘200的目标轨道。控制部505以数字伺服实现：光拾波器501具备的物镜100的聚焦控制和循迹控制、光拾波器501的移送控制、主轴电动机控制等一系列的控制。即，在控制部505的作用下，除了物镜100的致动器(未图示)的驱动以外，还适当进行使光拾波器501向光盘200的内周和外周移动的移送马达502的驱动、和使光盘200旋转的主轴电动机503的驱动。还有，控制部505可以由半导体IC实现。在非易失性存储器506中，存储有由控制部505实行的软件和各种参数等。
以下，一边参照图2至图6C，一边说明本实施方式的光盘装置具备的光拾波器501的构成例。图2表示第一实施方式的光拾波器501的剖面结构。为了简单，在图2中，只记述去路侧(从光源朝向盘面一侧)的构成，省略回路侧(从光盘朝向光检测器一侧)的构成。
如图2所示，蓝色发光半导体激光器等的光源6a出射的蓝色的光(波长0.405μm)，由分色棱镜7反射，经准直透镜8转换成平面波4a。分色棱镜7其构成为，反射具有蓝色的波长的光，透过具有红色和红外的波长的光。该例中的光学系统，因为使平面波4a入射物镜100，所以是“无限系统”。
由分色棱镜7反射的蓝色的光束，经物镜100透过厚度0.1mm的透光层5，聚光到信息层50上。
在光盘装置中装填DVD或CD时，从光源6b出射具有红色的波长的光束或具有红外的波长的光束。该光源6b使红色半导体激光器和红外半导体激光器配置在1个封装内。独立发出红色和红外色的2个波长的半导体激光器的光源6b出射的红色的光(波长0.660μm)、或红外的光(波长0.785μm)，透过分色棱镜7，经过准直透镜8而被转换成平面波4a。其后，经过物镜，聚光到各自所对应的光盘的信息层50上。更具体地说，DVD被装填到光盘装置中时，红色的光束透过厚度0.6mm的透光层而聚光到信息层50上。另一方面，CD被装填到光盘装置中时，红外的光束透过厚度1.2mm的透光层而聚光到信息层50上。该例中的光学系统，因为也是使平面波4a入射物镜100，所以也是“无限系统”。
本实施方式的物镜100，由具有透镜形状的透镜基材1构成。在有的实施方式中，透镜基材1能够使用耐紫外线树脂的Zeonex350(折射率1.50662，阿贝数56.388)。在透镜基材1的表面1A，形成有呈锯齿状的截面的光栅1a、1b，光栅1a、1b的方位沿着以光轴L为中心轴的圆周。
图3A表示第一实施方式的透镜基材1的表面1A的部分A(参照图2)的光栅的剖面结构的例子。
本实施方式的物镜100，具有使第一光栅1a和第二光栅1b复合的闪耀光栅构造。在图3A的例子中，光栅1a、1b的段差侧面的法线朝向外周侧。更详细地说，光栅1a、1b的段差侧面的从高折射率侧向低折射率侧延长的法线的方向(锯齿的方向)，朝向远离透镜中心的方向。锯齿的方向也有根据设计而朝向内侧的情况，另外也有根据位置而所朝方向交替的情况，但光栅1a和光栅1b的方向同步大体朝向相同的方向。
还有，从中心开始计数相位段差位置时，将n作为1以上的整数，光栅1a的第n个相位段差位置，处于比光栅1b的第n个相位段差位置更靠外周侧。因此，光栅1a和光栅1b的相位段差位置互不相同。作为一例，将各个光栅的半径r所对应的相位函数设为
Figure BDA00002447429400101
常数a设为1.0邻域的值，光栅1a的相位函数能够由定义，光栅1b的相位函数能够由定义。另外，各个光栅的相位函数加上不同的常数，也能够使相位段差位置互不相同。
图10(a)是模式化地表示规定光栅1a的相位函数
Figure BDA00002447429400104
的一例的图，图10(b)是模式化地表示规定光栅1b的相位函数的一例的图。纵轴是相位，横轴是距透镜中心轴的距离(半径方向位置)r。虚线的间隔相当于各个衍射级次所对应的相位差2π。图10(a)和图10(b)中，分别示出在相位为0～2π的范围内使相位函数
Figure BDA00002447429400106
和
Figure BDA00002447429400107
的曲线的一部分得以集聚后的锯齿状的凹凸。这些凹凸分别表示独立提取光栅1a和光栅1b时的截面形状。现实中在透镜所设置的闪耀光栅构造，具有使光栅1a和光栅1b复合后的截面形状。
由图可知，光栅1a的相位段差和光栅1b的相位段差，半径方向位置不同。例如，光栅1a的从透镜中心轴到第n＝3个相位段差的位置，处于比光栅1b的从透镜中心轴到第n＝3个相位段差的位置更靠外侧。这样的位置关系不限于n＝3的情况。
本实施方式的闪耀光栅构造，由
Figure BDA00002447429400111
规定。该闪耀光栅构造，其相位段差位置与图10(a)和图10(b)所示的相位段差的位置重叠，相位段差的深度与对应的位置上的图10(a)和图10(b)所示的相位段差的深度相等。即，段差的深度不同的2种光栅1a和光栅1b层叠，并且，两者的透镜中心轴方向距离也能够视为零的关系(2个光栅配置在同一面内)。
在该闪耀光栅构造中，光栅1a的相位段差比第二光栅1b的相位段差深。而且，具有不同深度的2种相位段差在透镜的半径方向交替排列的区域存在。
就光栅1a、1b而言，一边使光栅矢量的方向对齐，一边在同一面内分离。换言之，对应的相位段差的半径方向位置不同。因此衍射分别独立地发生，并且，在整体上以各自的衍射级次相加后的级次发生衍射。因此，若将光栅1a的衍射级次相对于蓝色波长设定为二次，相对于红、红外波长设定为一次，将光栅1b的衍射级次相对于蓝、红、红外波长设定为一次，则入射光4a由光栅1a和1b衍射而成为衍射光4b，其衍射级次相对于蓝、红、红外波长成为三次、二次、二次。图3B表示使光栅1a的深度d1为1.55μm，使光栅1b的深度d2为1.03μm时，相对于波长的衍射效率的关系。波长0.405μm时，三次衍射光的效率为69.2％，相对于波长0.660、0.785μm，二次衍射光的效率分别为76.8％、66.9％。
还有，图3B所示的衍射效率能够以如下方式说明。图4A表示光栅1a的截面形状。在深度d1的光栅1a作用下，入射光4a发生衍射，成为衍射光4b’。图4B表示在使光栅的深度d1为1.55μm时的、相对于波长的衍射效率的关系。波长0.405μm时，二次衍射光的效率为100％，相对于波长0.660、0.785μm，一次衍射光的效率分别为89.3％、100％。图5A表示光栅1b的截面形状。在深度d2的光栅1b作用下，入射光4a发生衍射，成为衍射光4b”。图5B表示在使光栅的深度d2为1.03μm时的、相对于波长的衍射效率的关系。一次衍射光的效率在波长0.405μm时为69.2％，相对于波长0.660、0.785μm，分别为85.9％、66.9％。因此，在光栅1a、1b一边使光栅矢量的方向对齐、一边在同一面内错开位置而形成的图3A的情况下，总体的衍射效率(图3B)相当于构成光栅的衍射效率(图4B、5B)的积。
另一方面，光栅1a、1b进行的衍射分别发生，经2个光栅进行衍射而光受到的相位变化(衍射能力)与各自的衍射级次的和成正比。即，就衍射级次的总和而言，蓝色波长为三次，红、红外波长为二次，与现有例同样，满足能够使由于透光层厚度差而发生的像差极小化的条件。而且在本实施方式中，光栅1a的相位函数变成1/a倍，光栅1b的相位函数变成a倍，换言之，衍射能力在光栅1a一侧变成1/a倍，在光栅1b一侧变成a倍。因为衍射级次与衍射能力成正比，所以设光栅1a的蓝、红、红外波长下的衍射能力为p1、q1、r1，下式成立。
(式3)p1:q1:r1＝1b:1/a:1/a
另外，设光栅1b的蓝、红、红外波长下的衍射能够为p2、q2、r2，下式成立。
(式4)p2:q2:r2＝a:a:a
因此，将其合计，在2个光栅发生的蓝、红、红外波长下的衍射能够p、q、r由下式表示
(式5)p:q:r＝(p1+p2):(q1+q2):(r1+r2)＝(1b+a):(1/a+a):(1/a+a)
例如，若a＝1.15，则
(式6)p:q:r＝2.89:2.02:2.02。
因此，p/q＝1.43，即使不将高色散的材料用于透镜基材，也能够达到
Figure BDA00002447429400121
实际上若a＝1.15，基于(式1)、(式2)的方针而设计，则以NA0.5的条件，使BD的色像差为0.3μm/nm以下的状态下，能够使BD、DVD、CD的像差降低至28和14和6mλ左右(设计方案B)。图6A、图6B、图6C是这时的光线追踪结果。
这样，本实施的方式在效率这一点上，与现有例没有显著差别。但是，既使用低色散的耐紫外线树脂，又能够使3个不同的盘透光层厚度下发生的像差和色像差极小化这一点，与现有例相比则有明显的优点。即，根据第一实施方式，既是单一的透镜，又能够在蓝、红、红外的3个波长下，均确保超过65％的高衍射效率。另外，既是无限系统的构成，又能够使3个不同的盘透光层厚度下发生的像差和色像差极小化。此外，因为光程长度长的透镜基材部1使用耐紫外线树脂，所以也能够应对高输出功率的蓝色波长的光，能够提供廉价稳定的光盘装置。
还有，在上述的说明中，在光栅1a、1b的相位函数上乘以一样的系数值1/a、a，但也可以独立设定各自的相位函数，这种情况下，设计的自由度大幅增加，因此能够使像差变小。此外，由光栅1a、1b形成的透镜表面1A与空气接触，也可以用其他的透明层层叠。另外，上述的实施方式，针对的是物镜的3个波长实效上通过的区域(即NA0.5或NA0.45的内侧)。其以外的区域(NA0.5或NA0.45的外侧)是只有2个波长(蓝和红)或单一的波长(蓝)实效上通过的区域，效率和像差的问题能够组合现有的技术而轻易解决，因此未提及。
还有，本发明的光盘装置，不限定为具有图1所示的构成的装置，但只要是具备本发明公开的实施方式的光拾波器并能够进行工作的光盘装置，也可以具有其他的构成。
【产业上的可利用性】
本发明公开的光拾波器的物镜，既是单一的透镜，又能够在蓝、红、红外3个波长下确保高衍射效率。另外，使对透镜的光入射构成为无限系统，也能够使3个不同的盘透光层厚度下发生的像差和色像差极小化。因此，能够使至今为止需要2个以上的物镜的光盘装置大幅简单化，作为刻录机和个人电脑用光驱用的光盘装置有用。
【符号说明】
1透镜基材
1a、1b光栅
4a平面入射光
4b衍射光
5透光层
6a蓝色光源
6b红、红外的光源
7分色棱镜
8准直透镜
L光轴
50  信息层
100 物镜
200 光盘
500 光盘装置
501 光拾波器
502 移送马达
503 主轴电动机
505 控制部
506 非易失性存储器

Claims (5)

1.一种光拾波器，其中，具备：
至少1个光源，其选择性地出射分别具有蓝、红和红外的波长的3个光束；和
物镜，其按照使所述3个光束分别入射的方式配置，
所述物镜具有闪耀光栅构造，
所述闪耀光栅构造包含：
第一光栅，其在所述3个光束全部通过的区域，具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差，并且将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以二次、一次、一次的级次衍射，
第二光栅，其在与所述第一光栅相同的面内形成，并且在所述3个光束全部通过的区域，具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、且在与所述第一光栅的相位段差的位置不同的位置所配置的相位段差，并且将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以一次、一次、一次的级次衍射，
所述物镜将具有蓝、红、红外的波长的光束分别以三次、二次、二次的级次衍射。
2.根据权利要求1所述的光拾波器，其中，
使n为1以上的整数，所述第一光栅的、从所述透镜中心轴计数第n个相位段差的位置，处于比所述第二光栅的、从所述透镜中心轴计数第n个相位段差的位置更靠外周侧。
3.根据权利要求1或2所述的光拾波器，其中，
所述第一光栅的相位段差比所述第二光栅的相位段差更深，
所述光栅构造包含：具有不同深度的2种相位段差在所述透镜的半径方向交替排列的区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光拾波器，其中，
所述闪耀光栅构造，由使规定所述第一光栅的相位函数和规定所述第二光栅的相位函数相加后的相位函数规定。
5.一种光盘装置，其中，具备：
使光盘旋转的驱动部；
权利要求1至4中任一项所述的光拾波器；
按照将在所述光盘上所记录的数据由所述光拾波器读取的方式，对于所述光拾波器和所述驱动部进行控制的控制部。
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