CN103000197A - 物镜、光学拾取装置和光盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了物镜、光学拾取装置和光盘装置。物镜包括设置在激光束入射面或输出面上的衍射部分。衍射部分包括第一、第二和第三衍射区域,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上。基于面内效率分布函数计算的评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值。
Description
技术领域
本发明例如涉及物镜、光学拾取装置和光盘装置。
背景技术
JP2010-55693A公开了物镜、光学拾取装置和光盘装置,其能够根据多个类型的光盘将具有各个波长的激光束会聚到多个类型的光盘(即,BD、DVD和CD)的数据记录部分上。
发明内容
然而,在设计兼容多种类型的光盘的上述物镜时,还没有减小误码率(symbol error rate)的定量指导。因此,这种指导是令人期望的。
根据本公开的实施例,提供了一种物镜,其包括设置在物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分。衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,第二衍射区域是环形形状并且被设置在第一衍射区域外侧,第三衍射区域是环形形状并且被设置在第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上。评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于第一光盘的误码率具有相关性,面内效率分布函数表示与距入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
根据本公开的实施例,提供了一种与误码率具有相关性的评价参数。
根据本公开的另一个实施例,提供了都具有上述物镜的光盘拾取装置和光盘装置,以及设计物镜的方法。
根据上述本公开的上述实施例,提供了一种与误码率具有相关性的评价参数。这种评价参数作为用于减小误码率的定量指导。因此,根据本公开,提供了这种指导。
附图说明
图1是示出了根据本公开的实施例的光盘装置的框图;
图2是示出了根据实施例的光学拾取装置的说明图;
图3是示出了物镜的结构的平面图以及示出了物镜结构的截面图;
图4是示出了物镜的结构的截面图;
图5A是示出了形成物镜的入射面的衍射光栅的示例的截面侧视图;
图5B是示出了形成物镜的入射面的衍射光栅的示例的截面侧视图;
图6是示出了物镜的结构的截面侧视图;
图7是示出了面内效率分布函数的图;
图8是示出了头镜传递函数的图;
图9是示出了评价参数x与对于BD的误码率(用于BD的SER)之间的对应关系的图;
图10是示出了评价参数y与用于BD的SER之间的对应关系的图;
图11是示出了评价参数z与用于BD的SER之间的对应关系的图;以及
图12是示出了测量面内效率分布函数的测量设备的示意构造的解释图。
具体实施方式
下文中,将会参照附图详细描述本公开的优选实施例。注意,在说明书和附图中,具有基本相同功能和结构的结构元件由相同的附图标记表示,并且省略这些结构元件的重复解释。
注意,将会按照以下顺序给出描述。
1.关于现有技术的研究
2.光盘装置的构造
3.光学拾取装置的构造
4.物镜的结构
4-1.结构的概述
4-2.物镜的示例
4-3.面内效率分布函数
4-4.评价参数x
4-5.评价参数y
4-6.评价参数z
<1.关于现有技术的研究>
发明人已经对本公开的现有技术进行了集中研究,并且发展了根据本公开的物镜、光学拾取装置和光盘装置。因此,首先将会描述由本发明进行的研究。
因此,已经提出了用于将对应于多种类型的光盘的激光束分别会聚到多种类型的光盘(即,蓝光盘(BD)、DVD和CD)的数据记录部分上的技术。
例如,已知知道了这样的光学拾取装置:其具有被布置在物镜前方的位置处的波前转换元件。波前转换元件造成衍射的激光束,衍射级数根据入射到物镜上的激光束的波长而不同。因此,与光盘的类型对应的激光束被会聚到光盘的数据记录部分上。即,用于BD的激光束(具有405nm波长的激光束)被会聚到BD的数据记录部分上。用于DVD的激光束(具有660nm波长的激光束)被会聚到DVD的数据记录部分上。用于CD的激光束(具有785nm波长的激光束)被会聚到CD的数据记录部分上。
此外,已经知道这样的光学拾取装置:其具有与多种波长兼容的物镜。与多种波长兼容的物镜的激光束入射面包括内环形区域、中环形区域和外环形区域,内环形区域基本为圆形形状并且被设置在最内圆周,中环形区域是环形形状并且设置在内环形区域的外侧,外环形区域是环形形状并且设置在中环形区域的外侧。通常,衍射部分被形成在每个环形区域上。然而,衍射部分也可以仅形成在内环形区域和中环形区域上。
内环形区域对于BD、DVD和CD的记录和回放具有帮助。即,内环形区域将用于BD的激光束、用于DVD的激光束和用于CD的激光束分别会聚在BD、DVD和CD的数据记录部分上。
同时,中环形区域对于BD和DVD的记录和回放具有帮助。即,中环形区域将用于BD的激光束和用于DVD的激光束会聚在BD和DVD的数据记录部分上。
同时,外环形区域对于BD的记录和回放具有帮助。即,外环形区域将用于BD的激光束会聚在BD的数据记录部分上。
根据这种结构,当穿过内环形区域时,用于CD的激光束被会聚到CD的数据记录部分上。同时,当穿过其他环形区域时,用于CD的激光束在数据记录部分处散开。即,在穿过其他环形区域时,用于CD的激光束被会聚到除了数据记录部分之外的部分上。在穿过内环形区域或中环形区域时,用于DVD的激光束被会聚到DVD的数据记录部分上。同时,在穿过外环形区域时,用于DVD的激光束在数据记录部分处散开。通过对比,无论激光束通过哪个环形区域,用于BD的激光束被会聚到BD的数据记录部分。
然而,如上所述,在设计兼容上述多种波长的物镜时,还没有减小误码率的定量指导。因此,这种物镜的设计已经经过试验和错误,但是特别是对于BD(用于BD的SER)仍然存在大的误码率限制。
已经知道因为与多个波长兼容的物镜具有衍射部分,所以与用于单个波长的专用物镜相比,面内效率分布不一致。然而,因为还不知道面内效率与误码率之间的关系,所以在设计物镜时根本没有考虑面内效率分布,或者物镜已经被设计为使得整体面内效率升高到尽可能大的程度。相反,通过将注意力放在物镜的面内效率分布函数上,发明人已经成功确定作为用于减小误码率的定量指导的评价参数。因此,已经清楚关于改善BD的SER,将物镜设计为使得整体面内效率变高不一定是最好的方式。术语“面内效率分布函数”在这里表示:在入射到物镜的入射面(透镜面)上的激光束中,被会聚到数据记录部分上的激光束的比例,即,入射面的每个区域的透射效率。下文中,将会具体描述根据本公开的物镜等。
<2.光盘装置的构造>
之后,将会参照图1描述根据本实施例的光盘装置1的构造。光盘装置1包括光学拾取装置3、主轴电机4、进给电机5、盘类型确定装置6、伺服控制单元7、前置放大器8、信号调制器/解调器和纠错码块(ECC块)9、激光器控制单元10、系统控制器11、接口12、数字-模拟相互转换器13、音频/视频处理单元14和音频/视频信号输入/输出单元15。
光盘2可以被插入光盘装置1以及从其移除。光盘2可以是BD、DVD和CD中的任何一种。光盘装置1使用光学拾取装置3从光盘2读取信息,并且基于读取信息执行各种处理。此外,光盘装置1使用光学拾取装置3将各种类型的信息写入光盘2。
光学拾取装置3通过对应于光盘2的类型的激光束会聚到光盘2的数据记录部分上来从光盘2的数据记录部分读取各种类型的信息。此外,光学拾取装置3也将各种类型的信息写入到光盘2的数据记录部分。注意,光盘2的数据记录部分是这样的平面:在其上,各种类型的信息被记录为例如凹坑(pit)和记录标记。保护层(盖玻璃)形成在数据记录部分上。盖玻璃的厚度在BD的情况下是0.1(mm),在DVD的情况下是0.6(mm)并且在CD的情况下是1.2(mm)。
主轴电机4使光盘2旋转。进给电机5移动光学拾取装置3。盘类型确定装置6判断光盘2的类型并且将关于结果的信息输出到系统控制器11。伺服控制单元7基于从系统控制器11等提供的信息来控制光学拾取装置3、主轴电机4和进给电机5。前置放大器8放大从光学拾取装置3提供的信息,并且将信息输出到伺服控制单元7以及信号调制器/解调器和ECC块9。
信号调制器/解调器和ECC块9根据光盘2的类型执行调制处理、解调处理和纠错处理。信号调制器/解调器和ECC块9将通过这种处理获得的信息输出到激光器控制单元10、系统控制器11、接口12和数字-模拟相互转换器13。
具体地,信号调制器/解调器和ECC块9根据光盘2的类型在从前置放大器8提供的信息上执行解调处理和纠错处理。即,在从光盘2读取信息时,信号调制器/解调器和ECC块9执行解调处理和纠错处理。信号调制器/解调器和ECC块9将通过解调处理和纠错处理获得的信息输出到系统控制器11、接口12和数字-模拟相互转换器13。
同时,信号调制器/解调器和ECC块9在从接口12和数字-模拟相互转换器13提供的信息上执行调制处理和纠错处理。即,在信息被写入光盘2时,信号调制器/解调器和ECC块9执行调制处理和纠错处理。信号调制器/解调器和ECC块9将通过调制处理和纠错处理获得的信息输出到激光器控制单元10和系统控制器11。
激光器控制单元10基于从信号调制器/解调器和ECC块9提供的信息控制光学拾取装置3。系统控制器11控制光盘装置1的每个组件。接口12可以连接到外部计算机20,并且将从外部计算机20提供的信息(即,要被写入到光盘2中的信息)输出到信号调制器/解调器和ECC块9。此外,接口12将从信号调制器/解调器和ECC块9提供的信息(即,从光盘2读取的信息)输出到外部计算机20。
数字-模拟相互转换器13在从信号调制器/解调器和ECC块9提供的信息(即,从光盘2读取的信息)上执行模拟转换,并且将该信息输出到音频/视频处理单元14。数字-模拟相互转换器13在从音频/视频处理单元14提供的信息(即,要被写入光盘2的信息)上执行数字转换,并且将该信息输出到信号调制器/解调器和ECC块9。
音频/视频处理单元14在从数字-模拟相互转换器13提供的信息上执行各种类型的音频/视频处理,并且将由此获得的信息输出到音频/视频信号输入/输出单元15。同时,音频/视频处理单元14在从音频/视频信号输入/输出单元15提供的信息上执行各种类型的音频/视频处理,并且将由此获得的信息输出到数字-模拟相互转换器13。
音频/视频信号输入/输出单元15被连接到未示出的音频装置(例如,扬声器)和视频装置(例如,显示器),并且与这些装置交换信息。注意,只要光盘装置1结合光学拾取装置3就是可以接受的,并且因此光盘装置1不局限于上述构造。
<3.光学拾取装置的构造>
之后,将会参照图2描述光学拾取装置3的构造。光学拾取装置3包括第一到第三光源单元31到33、第一到第三衍射光栅34a到34c、第一到第三分束器36到38、准直透镜42、1/4波片43、直立(rising)反射镜44、物镜50、多重透镜60和光探测器单元61。
第一光源单元31发射用于BD的激光束,即,具有405nm波长的激光束。第二光源单元32发射用于DVD的激光束,即,具有660nm波长的激光束。第三光源单元33发射用于CD的激光束,即,具有785nm波长的激光束。
第一衍射光栅34a将从第一光源单元31发射的激光束分离为第0级激光束和第±1级激光束。使得经分离的激光束入射到第二分束器37上。注意,经分离的激光束被用于读取记录在光盘2上的信息、用于检测寻轨错误等。
第二衍射光栅34b将从第二光源单元32发射的激光束分离为第0级激光束和第±1级激光束。使得经分离的激光束入射到第一分束器36上。注意,经分离的激光束被用于读取记录在光盘2上的信息、用于检测寻轨错误等。
第三衍射光栅34c将从第三光源单元33发射的激光束分离为第0级激光束和第±1级激光束。使得经分离的激光束入射到第一分束器36上。注意,经分离的激光束被用于读取记录在光盘2上的信息、用于检测寻轨错误等。
第一分束器36具有反射镜表面36a,并且接收从第二和第三光源单元32和33发射的激光束。第一分束器36将所接收的激光束输出到第二分束器37。
第二分束器37具有反射镜表面37a,并且接收从第一分束器36输出的激光束以及从第一光源单元31发射的激光束。第二分束器37将所接收的激光束输出到第三分束器38。即,第一和第二分束器36和37接收从第一到第三光源单元31到33发射的激光束,并且将所接收的激光束输出到第三分束器38。
第三分束器38具有反射镜表面38a,并且将从第二分束器37输出的激光束(即,入射激光束)接收到准直透镜42。此外,第三分束器38将从准直透镜42输出的激光束(即,出射激光束)向多重透镜60输出。
准直透镜42调整从第三分束器38输出的激光束,使得激光束变为平行的光束,并且将经调整的激光束输出到1/4波片43。1/4波片43向从准直透镜42输出的激光束提供1/4波长的相位差,由此调整激光束使得它们变为圆偏振激光束。1/4波片43将经调整的激光束输出到直立反射镜44。直立反射镜44将从1/4波片43输出的激光束输出到物镜50。
物镜50将从直立反射镜44输出的与光盘2的类型对应的激光束会聚到光盘2的数据记录部分上。即,物镜50将用于BD的激光束会聚到BD的数据记录部分上。注意,物镜50对于BD的孔径比和焦距例如分别是0.85和2.20(mm)。此外,物镜50将用于DVD的激光束会聚到DVD的数据记录部分上。注意,物镜50对于DVD的孔径比和焦距例如分别是0.60和2.36(mm)。此外,物镜50将用于CD的激光束会聚到CD的数据记录部分上。注意,物镜50对于CD的孔径比和焦距例如分别是0.47和2.44(mm)。
会聚到光盘2的数据记录部分上的激光束由光盘2的数据记录部分反射。使得经反射的激光束经由物镜50、直立反射镜44、1/4波片43、准直透镜42、第三分束器38和多重透镜60入射到光探测器单元61上。光探测器单元61基于入射激光束读取记录在光盘2的数据记录部分上的信息。因此,读取记录在光盘2上的信息。同时,会聚到光盘2的数据记录部分上的激光束也可以被写入数据记录部分。因此,信息被写入光盘2。
多重透镜60将从第三分束器38输出的激光束会聚到光探测器单元61上。光探测器单元61基于从多重透镜60输出的激光束读取记录在光盘2上的信息。由光探测器单元61读取的信息被输出到前置放大器8。此外,光探测器单元61检测诸如寻轨错误的各种错误。关于检测结果的信息也被输出到前置放大器8。注意,只要光学拾取装置3结合物镜50就是可以接受的,并且光学拾取装置3的构造不局限于上述构造。
<4.物镜的结构>
[4-1.结构的概述]
之后,将会参照图3到图5B描述物镜50的结构的概述。物镜50具有入射面(S1面)51和输出面(S2面)52。注意,在入射面51和输出面52上的点的位置分别由以例如光轴L作为原点的极坐标(r,θ)表示。符号r表示从入射面51和输出面52上的给定点到光轴L的距离,即,半径。符号θ表示把入射面51和输出面52上的点与光轴L相连接的线段与预定基准轴(即,与光轴L垂直的轴线)之间的角度。
如图3和图4所示,入射面51的形状突起,使得点A(光轴L与入射面51的交点)作为顶点。此外,入射面51具有内环形区域51a、中环形区域51b和外环形区域51c。
如图3和图4所示,内环形区域51a是以点A作为中心的具有半径rin的大致圆形区域。即,对应于0≤r≤rin的半径r的点属于内环形区域51a。中环形区域51b是形成在内环形区域51a的外侧并且以点A作为中心的具有宽度(rmid-rin)的大致环形区域。即,对应于rin<r≤rmin的半径r的点属于中环形区域51b。外环形区域51c是形成在中环形区域51b的外侧并且以点A作为中心的具有宽度(rout-rmid)的大致环形区域。即,对应于rmid<r≤rout的半径r的点属于外环形区域51c。
图5A和图5B中示出的衍射光栅53(衍射部分)形成在每个环形区域上。注意,图5A和图5B中示出的衍射光栅53重叠在物镜50的入射面51上。对于衍射光栅53,可以使用图5A中示出的多级衍射光栅53a和图5B中示出的闪耀衍射光栅53b。形成在每个内环形区域上的衍射光栅53不局限于此并且可以具有任何类型。形成在内环形区域51a上的衍射光栅53构成第一衍射区域,形成在中环形区域51b上的衍射光栅53构成第二衍射区域,形成在外环形区域51c上的衍射光栅53构成第三衍射区域。
箭头R0表示从点A朝向物镜50的外缘的方向。重复单元54的深度d和间距p影响面内效率分布函数的值。深度d是从入射面51朝向光轴L的方向的长度,并且间距p是从点A朝向物镜50的外缘的方向的长度。
上述衍射光栅53形成在每个环形区域上。因此,入射到每个环形区域上的激光束由衍射光栅53衍射。在本实施例中,在衍射的激光束之间,与光轴L平行的激光束将会被称作为第0级激光束,逐渐远离光轴L而前进的激光束将会被称作为第n级激光束(n为正整数),逐渐接近光轴L而前进的激光束将会被称作为第+n级激光束。
内环形区域51a可以将用于BD的激光束、用于DVD的激光束和用于CD的激光束分别会聚到BD、DVD和CD的数据记录部分上。即,内环形区域51a将用于BD的激光束通过衍射分离为多个衍射激光束,并且将衍射激光束之中给定级数的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。因此,内环形区域51a将入射到内环形区域51a上的一些激光束会聚到BD的数据记录部分上。这对于用于DVD的激光束和用于CD的激光束是相同的。
中环形区域51b可以将用于BD的激光束和用于DVD的激光束分别会聚到BD和DVD的数据记录部分上。即,中环形区域51b将用于BD的激光束通过衍射分离为多个衍射激光束,并且将衍射激光束之中给定级数的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。因此,中环形区域51b将入射到中环形区域51b上的一些激光束会聚到BD的数据记录部分上。这对于用于DVD的激光束是相同的。
外环形区域51c可以将用于BD的激光束会聚到BD的数据记录部分上。即,外环形区域51c将用于BD的激光束通过衍射分离为多个衍射激光束,并且将衍射激光束之中给定级数的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。因此,外环形区域51c将入射到外环形区域51c上的一些激光束会聚到BD的数据记录部分上。
入射面51的形状例如可以由以下公式(1)表示。
这里,如图4所示,f(r)表示从入射面51上的点(r,θ)到经过点A并与光轴L垂直的面PR的距离。系数ZDE表示在轴线上从PR面到内环形区域、中环形区域和外环形区域中每一者的基准面(各个环形区域的除衍射光栅53之外的面)的面间距离(光轴L上的距离)。系数RDYS1表示入射面的内环形区域、中环形区域和外环形区域中每一者的曲率半径。此外,符号KS1、AS1到JS1表示所谓的非球面系数,并且是与入射面51除去衍射光栅53之后的面相对应的系数。系数λ0是设计的波长。符号C1到C5是所谓的衍射面系数,并且是与衍射光栅53相对应的系数。衍射级数k表示在入射到入射面51上的激光束中,入射到光盘2上并且被会聚到光盘2的数据记录部分上的衍射激光束的级数。这些系数影响面内效率分布函数的值。
入射面51可以被施加各种类型的AR(防反射)涂层。关于AR涂层的各个参数(例如,AR涂层的类型、厚度和范围(由AR涂层覆盖的入射面51的范围))影响面内效率分布函数的值。
输出面52是凸起形状,其具有光轴L与输出面52的交点作为顶点。输出面52的形状例如由以下公式(2)表示。
这里,g(r)表示从输出面52上的点(r,θ)到穿过输出面的顶点B并与光轴L垂直的面PR2的距离。系数MS2是透镜的厚度,并且对应于在轴线上在入射面的顶点A与输出面的顶点B之间的距离。此外,系数RDYS2是输出面的曲率半径。符号KS2、AS2到JS2表示所谓的非球面系数,并且是与输出面52相对应的系数。这些系数影响面内效率分布函数的值。
输出面52可以被施加各种类型的AR涂层。关于AR涂层的各个参数(例如,AR涂层的类型、厚度和范围(由AR涂层覆盖的输出面52的范围))影响面内效率分布函数的值。下文中,将会参照具体示例描述物镜50的形状。
[4-2.物镜的示例]
之后,将会描述物镜50的示例。
(示例1)
根据示例1的物镜50(下文中也将会被称作为“物镜50-1”)的每个环形区域和输出面52具有下文的表1和2中示出的参数。注意,rin=1.15(mm),rmid=1.44(mm)并且rout=1.87(mm)。此外,物镜50-1由树脂制成,并且在室温下对于用于BD的激光束(具有405(nm)波长的激光束)具有1.551的折射率,并且具有MS2=2.67(mm)的透镜厚度。
(表1)
(表2)
根据表1,在入射到内环形区域51a上的激光束之中,内环形区域51a将第1级的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。在入射到中环形区域51b上的激光束之中,中环形区域51b将第0级的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。在入射到外环形区域51c上的激光束之中,外环形区域51c将第2级的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。
(示例2)
如图6所示,根据示例2的物镜50(下文中也被称作为“物镜50-2”)是通过对物镜50-1的输出面52施加AR涂层55和56来获得的透镜。AR涂层是防反射膜。当物镜的输出面被施加AR涂层时,可以防止由输出面反射光束并且改善物镜的透过率。即,可以增加入射到入射面上的激光束之中被会聚到光盘的数据记录部分上的激光束的比例。因此,通过改变堆叠层的材料、厚度、个数以及AR涂层的堆叠顺序,可以执行控制,使得透过率具有预定值。此外,通过改变每个区域中的堆叠层的材料、厚度和个数以及AR涂层的堆叠顺序,可以执行控制,使得每个区域的透射率具有预定值。AR涂层55形成在输出面52的区域之中满足0≤r≤1.26(mm)的区域上。AR涂层56形成在AR涂层55的区域之中满足0≤r≤0.67(mm)的区域上。因此,入射到外环形区域51c上的激光束La仅穿过AR涂层55和56的AR涂层55。同时,入射到内环形区域51a或中环形区域51b上的激光束穿过AR涂层55和56两者。
通过堆叠AR涂层材料AR1和AR2来获得AR涂层55。AR涂层材料AR1关于用于BD的激光束的折射率为2.046,并且AR涂层材料AR2关于用于BD的激光束的AR涂层材料AR2的折射率为1.506。
具体地,通过从更接近输出面52那侧顺序地堆叠AR涂层材料AR1(50.8)、AR2(102.7)、AR1(51.1)、AR2(126.8)、AR1(54.1)和AR2(100.7)来获得AR涂层55。注意,括号中的值表示每个层的厚度(单位:nm)(下文中相同)。同时,通过将AR涂层材料AR1堆叠到40.0(nm)的厚度来获得AR涂层56。
(示例3)
根据示例3的物镜50(下文中被称作“物镜50-3”)是通过仅改变物镜50-2的AR涂层55和56的成分来获得的。具体地,AR涂层55是通过从更接近输出面52的那一侧顺序地堆叠AR涂层材料AR1(50.8)、AR2(102.7)和AR1(51.1)而获得的。同时,AR涂层56是通过从更接近输出面52的那一侧顺序地堆叠AR2(126.8)、AR1(54.1)和AR2(100.7)而获得的。
(示例4)
根据示例4的物镜50(下文中被称作“物镜50-4”)是通过仅改变物镜50-2的AR涂层55和56的成分来获得的。具体地,AR涂层55是通过从更接近输出面52的那侧顺序地堆叠AR涂层材料AR1(25.6)、AR2(57.6)和AR1(70.0)而获得的。同时,AR涂层56是通过从更接近输出面52的那一侧顺序地堆叠AR2(10.9)和AR1(29.6)而获得的。在上文中已经描述了物镜50的示例。通过关注面内效率分布函数,本发明成功地得到了与BD的误码率高度相关的多个评价参数,面内效率分布函数表示由物镜50的形状和涂布到上述物镜50的AR涂层确定的面内效率分布。下文中,将会描述面内效率分布函数和评价参数。
[面内效率分布函数]
之后,在上述面内效率分布函数之中,将会参照图7描述与用于BD的激光束相对应的面内效率分布函数,即,用于BD的面内效率分布函数T(r)。图7示出了根据示例1到4的用于BD的面内效率分布函数T(r)的实际测量值。用于BD的面内效率分布函数T(r)对于入射面51的每个区域示出了在入射到入射面51上的用于BD的激光束之中,会聚到BD的数据记录部分上的用于BD的激光束的比例。面内效率分布函数T(r)可以通过确定物镜50的形状和涂布到物镜的AR涂层的成分的计算来确定。发明人已经发现,通过关注迄今为止尚未被关注的面内效率分布与用于BD的误码率之间的关系,从面内效率分布函数T(r)得出的多个评价参数与用于BD的误码率具有高的相关性。面内效率分布函数T(r)可以通过基于物镜的规格的计算或者通过实际测量物镜来确定。发明人已经发现,从通过计算确定的面内效率分布函数T(r)得出的评价参数和从通过实际测量确定的面内效率分布函数T(r)得出的评价参数中的每一者都与用于BD的误码率具有高的相关性。此外,发明人也已经发现,特别是使用通过实际测量确定的面内效率分布函数T(r)具有更高的相关系数。因此,将会使用面内效率分布函数T(r)的实际测量值描述以下示例。这是因为物镜50的表面上的衍射部分非常小,所以使用实际测量的面内效率分布函数可以消除诸如物镜的制造中的变化产生的影响,并因此更接近实际情况。注意,虽然可以类似地测量对应于其他激光束的面内效率分布函数,但是因为对于CD和DVD的误码率低于用于BD的误码率,所以如果能够设计可以减小对于BD的误码率的面内效率分布,就足够了。此外,虽然以下的描述使用了实际测量的面内效率分布,也可以使用通过计算确定的面内效率分布函数的设计值。此外,在本示例中,虽然面内效率分布主要通过改变AR涂层存在/不存在或者AR涂层的成分来改变,但是也可以仅通过改变包括衍射部分的物镜的形状改变面内效率分布。如果面内效率分布函数无论AR涂层存在还是不存在都是相等的,那么可以实现无论AR涂层存在还是不存在都相等的误码率。即,不需要涂布AR涂层。
即,用于BD的面内效率分布函数T(r)表示在入射面51中的每个点处用于BD的激光束的透射效率。这里,在入射面51上的点(r1,θ)处用于BD的激光束的透射效率是通过将已经入射到点(r1,θ)上并会聚到BD的数据记录部分上的用于BD的激光束的强度,除以入射到点(r1,θ)上的用于BD的激光束的强度而获得的。例如,在示例1到4的每个示例中,内环形区域51a将第1级的衍射激光束会聚到BD的数据记录部分上。因此,当θ≤r1≤rin时,在点(r1,θ)处用于BD的激光束的透射效率是通过把入射到点(r1,θ)处的第1级的衍射激光束中会聚到BD的数据记录面上的激光束的强度除以入射到点(r1,θ)上的用于BD的激光束的强度而获得的。
用于BD的面内效率分布函数T(r)仅为半径r的函数,并且不取决于旋转角θ。即,用于BD的面内效率分布函数T(r)是关于旋转角θ对称的函数。
图7中示出的图示L11示出了在示例1中的用于BD的面内效率分布函数T(r),并且图示L12示出了在示例2中的用于BD的面内效率分布函数T(r)。图示L13示出了在示例3中的用于BD的面内效率分布函数T(r),并且图示L14示出了在示例4中的用于BD的面内效率分布函数T(r)。全部的图示L11到L14示出了实际测量的值。如所示,透射效率在入射面51中具有各种值。发明人已经发现基于这种用于BD的面内效率分布函数T(r)计算的多个评价参数与误码率具有相关性。下文中,将会描述这种评价参数。注意,虽然将会在下文中描述基于BD的评价参数,但是也可以以类似的方式计算基于其他光盘的评价参数。
(评价参数x)
首先,将会描述评价参数x。评价参数x是基于在透镜焦平面上的点图像强度分布函数以及透镜传递函数(也被称作为MTF)J(f,θ’)来计算的,其中焦平面把已经以面内效率分布函数T(r)入射到物镜上的激光束会聚到BD盘的数据面上。点图像强度分布函数表示在透镜焦平面(经过物镜50的焦点并且与光轴L垂直的平面)的每个点处的激光束的强度分布,并且由以下公式(3)表示。注意,在表面上不具有衍射部分的物镜具有在透镜的整个入射面各处接近100%的效率分布,并且因此几乎不涉及与面内效率分布相关的问题。相反,在透镜的表面区域的至少一部分上具有衍射部分的物镜具有不均匀的面内效率分布。因此,会聚到盘的数据面上的激光束的强度是不均匀的,已知这会影响误码率。本公开澄清了可以将误码率减小到比预定值更小的面内效率分布的条件。
这里,透镜焦平面上的每个点由极坐标表示。ω是从透镜焦平面上的每个点到光轴L的距离。是由从透镜焦平面上的每个点画到光轴L的垂直线与设定在透镜焦平面上的基准轴线所成的角度。λ是用于BD的激光束的波长,即,405(nm)。f0是物镜50对于用于BD的激光束的焦距。W(r,θ)是相位项。然而,因为假定数据记录部分上的球面相差足够小,所以在本实施例中W(r,θ)=θ。
这里,傅里叶变换平面上的每个点由极坐标(f,θ’)表示。f是空间频率,并且θ’是从傅里叶变换平面上的每个点画到原点的垂直线与设定在傅里叶变换平面上的基准轴线之间的角度。注意,用于BD的面内效率分布函数T(r)仅由半径r决定,而不由旋转角θ决定。点图像强度分布函数和透镜传递函数J(f,θ’)也存在这种对称。即,点图像强度分布函数和透镜传递函数J(f,θ’)基本上分别只是变量ω和空间频率f的函数。
图8示出了在示例1到4中的物镜的透镜传递函数J(f,θ’)。图示L21示出了在示例1中的透镜传递函数J(f,θ’),图示L22示出了在示例2中的透镜传递函数J(f,θ’)。图示L23示出了在示例3中的透镜传递函数J(f,θ’),并且图示L24示出了在示例4中的透镜传递函数J(f,θ’)。透镜传递函数J(f,θ’)被标准化。给出图7中的用于BD的面内效率分布函数T(r),透镜传递函数J(f,θ’)可以从以上公式(3)和(4)一致地确定。透镜传递函数J(f,θ’)是表示透镜传递函数J(f,θ’)越大,对比度越大的指标。因此,图8可以被认为表示了空间频率与对比度之间的关系。此外,如图8所示,该关系通常是使得对于更低空间频率的对比度更高,并且对于更高空间频率的对比度更低。然而,如从图8中示例1到4之间的比较很清楚地看到的,空间频率与透镜传递函数MTF或对比度之间的关系是不一致的。这也示出了即使在相同的空间频率下不同物镜的对比度也会不同。此外,对比度高通常被认为是表示信号质量高。即,认为物镜的用于BD的面内效率分布函数决定了透镜传递函数,并因而与用于BD的信号质量或误码率是相关联的。
图8也示出了空间频率f3T到f8T。空间频率f3T到f8T是分别与BD的凹坑长度3T到8T相对应的空间频率(凹坑长度的倒数)。注意,3T到8T是表示凹坑长度的符号。此外,BD的凹坑长度也包括2T。这种符号、实际长度和空间频率的对应关系在表3中示出。这里,为了改善用于BD的误码率,据推测,在与BD的凹坑长度2T到8T相对应的空间频率处的全部透镜传递函数MTF应当增大。
表3
符号 | 长度(μm) | 空间频率(线/mm) |
8T | 0.600 | 833.3 |
7T | 0.525 | 952.4 |
6T | 0.450 | 1111.1 |
5T | 0.375 | 1333.3 |
4T | 0.300 | 1666.7 |
3T | 0.225 | 2222.2 |
2T | 0.150 | 3333.3 |
然而,根据图8,虽然在BD的凹坑长度3T到8T处透镜传递函数J(f,θ’)降低的顺序是示例4、3、2、1,但是在凹坑长度2T处透镜传递函数J(f,θ’)降低的顺序相反,即,示例1、2、3、4。如上所述,难以实现使透镜传递函数在BD的全部凹坑长度2T到8T处都较大的物镜。同时,使用示例1到4中的物镜测量的误码率增加的顺序是示例4、3、2、1,这与在凹坑长度3T到8T处透镜传递函数J(f,θ’)降低的顺序相同。发明人已经设想了确定在由透镜传递函数J(f,θ’)表示的值之中与BD的凹坑长度相对应的值的几何平均数,并且在改变凹坑长度(作为几何平均数的对象)的同时计算几何平均数,并从而确认了几何平均数值与误码率之间的关联。因此,发明人已经确认:相比于与从凹坑长度2T到8T(包括凹坑长度2T)中适当地选择的1到7个凹坑长度相对应的透镜传递函数J(f,θ’)的几何平均数,与从3T到8T(比凹坑长度2T更长)中适当地选择的1到6个凹坑长度相对应的透镜传递函数J(f,θ’)的几何平均数与误码率具有更高的相关性。基于这种研究的结果,发明人已经确定:把通过确定与BD的凹坑长度3T到8T分别对应的透镜传递函数J(f3T,θ’)到J(f8T,θ’)的几何平均数而获得的值,确定为与用于BD的误码率(SER)具有高相关性的评价参数x。即,评价参数x由以下公式(5)限定。即,评价参数x是通过在由J(f,θ’)表示的那些值中确定与BD的凹坑长度3T到8T相对应的值的几何平均数来计算的。即,评价参数x不包括关于传递函数J(f2T,θ’)的值。这是因为如果关于传递函数J(f2T,θ’)的值被包括在评价参数x中,则评价参数x与用于BD的SER的相关性会较低。
图9示出了在这种示例中的评价参数x与使用在本示例中的物镜50测量的用于BD的误码率(下文中称作为“用于BD的SER”)之间的对应关系。注意,纵轴表示用于BD的SER的对数值。虽然本实施例中的评价参数x反映了凹坑长度3T到8T中的全部,但是也可以由评价参数x反映凹坑长度3T到8T中的一部分。在使用与空间频率较低的凹坑长度相对应的参数时,例如,在使用仅与8T相对应的参数时或者使用与7T到8T、6T到8T、5T到8T或4T到8T相对应的参数时,确认了与在使用与3T到8T相对应的参数时的相关性接近的高相关性。
发明人对于每个示例准备了多个物镜50,并且测量了对于每个物镜50的用于BD的SER。点P11表示示例1中的评价参数x和对于示例1测量的用于BD的SER的平均值。这里,“用于BD的SER的平均值”是通过把所测量的用于BD的SER的数据值的总和除以所测量的用于BD的SER的数据的个数而获得的值。误差棒E11表示示例1中的评价参数x和对于示例1测量的用于BD的SER的范围。
类似地,点P12表示示例2中的评价参数x和对于示例2测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E12表示示例2中的评价参数x和对于示例2测量的用于BD的SER的范围。
点P13表示示例3中的评价参数x和对于示例3测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E13表示示例3中的评价参数x和对于示例3测量的用于BD的SER的范围。
点P14表示示例4中的评价参数x和对于示例4测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E14表示示例4中的评价参数x和对于示例4测量的用于BD的SER的范围。
表4示出了对于每个示例的评价参数x、用于BD的SER的平均值以及用于BD的SER的范围。
(表4)
x | SER平均值 | SER最大值 | SER最小值 | |
示例1 | 0.510 | 1.59E-04 | 2.06E-05 | 1.27E-05 |
示例2 | 0.550 | 7.70E-05 | 9.24E-06 | 3.85E-06 |
示例3 | 0.578 | 5.70E-05 | 6.27E-06 | 2.28E-06 |
示例4 | 0.601 | 3.80E-05 | 4.94E-06 | 1.14E-06 |
根据图9和表4,评价参数x和用于BD的SER看起来具有很强的相关性。因此,当示例1到4中的评价参数x和对于示例1到4测量的全部用于BD的SER的回归线被确定时,获得了具有0.99以上的相关系数的近似直线L30。如上所述,评价参数x和用于BD的SER的对数基本具有直线关系。
表示近似直线L30的函数S1(x)由以下公式(6)表示。
S1(x)=0.38×e-15.33x…(6)
附带地,用于BD的SER具有对其设置的规格值,该值为2×104(=2.0E-04)。因此,只要评价参数x被设置为使得函数S1(x)的值小于规格值就可以接受。然而,考虑制造误差(例如,物镜50的球面相差)等,函数S1(x)优选地具有余量。假设余量为20%,只要评价参数x满足以下公式(7)就可以接受。注意,图示L31示出了通过提供具有余量值的函数S1(x)而获得的值。如图示L31所示,具有余量的函数S1(x)包括对于示例1到4测量的全部用于BD的SER。下文中,将用于BD的SER的评价参数设置为小于规格值的阈值也将会被称作为“规格条件值”。根据公式(7),用于评价参数x的规格条件值是0.505。
S1(x)×1.2<2×10-4
(0.38×e-15.33x)×1.2<2×10-4
x>0.505…(7)
此外,考虑上述制造误差等,用于BD的SER进一步优选地是规格值的一半。在这种情况中,只要评价参数x满足以下公式(8)就可以接受。
S1(x)×1.2<1×10-4
(0.38×e-1533x)×1.2<1×10-4
x>0.550…(8)
此外,如果x>0.560,用于BD的SER变得更稳定。因此,根据本公开的物镜50至少具有大于0.505的评价参数x。注意,评价参数x的上限没有具体限制。然而,评价参数x的值越高,外环形区域51c的面内效率越低。因此,在外环形区域51c的效率到达预定值时评价参数x的值可以被设置为评价参数x的上限。
注意,在用于增加评价参数x的具体设计中(即,为了减小用于BD的SER),外环形区域51c的面内效率与内环形区域51a和中环形区域51b的面内效率的比率可以被设置为较低。
(评价参数y)
之后,将会描述评价参数y。发明人已经通过关注积分效率得出下文中描述的评价参数y和评价参数z,其中,积分效率是通过把面内效率分布函数T(r)在沿着透镜面径向的预定范围内积分而获得的值除以透镜面的与该预定范围相对应的面积而获得的。即,评价参数y是基于内/中环形区域积分效率η(in+mid)和外环形区域积分效率ηout计算的。内/中环形区域积分效率η(in+mid)是把用于BD的面内效率分布函数T(r)在内环形区域51a和中环形区域51b内积分而获得的值与内环形区域51a和中环形区域51b的面积的比率。内/中环形区域积分效率η(in+mid)由以下公式(9)具体表示。
外环形区域积分效率ηout是把用于BD的面内效率分布函数T(r)在外环形区域51c内积分而获得的值与外环形区域51c的面积的比率。外环形区域积分效率ηout由以下公式(10)具体表示。
评价参数y由以下公式(11)限定。即,评价参数y是通过把内/中环形区域积分效率η(in+mid)除以外环形区域积分效率ηout而获得的值。
y=η(m+mid)/ηout…(11)
图10示出了在每个示例中的评价参数y与使用每个示例中的物镜50测量的用于BD的SER之间的对应关系。注意,纵轴表示用于BD的SER的对数值。
发明人对于每个实施例准备了多个物镜50,并且测量了对于每个物镜50的用于BD的SER。点P21表示示例1中的评价参数y和对于示例1测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E21表示示例1中的评价参数y和对于示例1测量的用于BD的SER的范围。
类似地,点P22表示示例2中的评价参数y和对于示例2测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E22表示示例2中的评价参数y和对于示例2测量的用于BD的SER的范围。
点P23表示示例3中的评价参数y和对于示例3测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E23表示示例3中的评价参数y和对于示例3测量的用于BD的SER的范围。
点P24表示示例4中的评价参数y和对于示例4测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E24表示示例4中的评价参数y和对于示例4测量的用于BD的SER的范围。
表5示出了对于每个示例的评价参数y、用于BD的SER的平均值以及用于BD的SER的范围。
(表5)
y | SER平均值 | SER最大值 | SER最小值 | |
示例1 | 0.646 | 1.586E-04 | 2.061E-05 | 1.268E-05 |
示例2 | 0.795 | 7.700E-05 | 9.240E-06 | 3.850E-06 |
示例3 | 0.896 | 5.700E-05 | 6.270E-06 | 2.280E-06 |
示例4 | 1.080 | 3.800E-05 | 4.940E-06 | 1.140E-06 |
根据图10和表5,评价参数y和用于BD的SER看起来具有很强的相关性。因此,当通过最小二乘法确定示例1到4中的评价参数y和对于示例1到4测量的全部用于BD的SER的回归线时,获得了具有0.99以上的相关系数的近似直线L40。如上所述,评价参数y和用于BD的SER的对数基本具有直线关系。
表示近似直线L40的函数S2(y)由以下公式(12)表示。
S2(y)=0.0011×e-3.24y…(12)
附带地,用于BD的SER具有对其设置的规格值,该值为2×10-4(=2.0E-04)。因此,只要评价参数y被设置为使得函数S2(y)的值小于该规格值就可以接受。然而,考虑制造误差等,函数S2(y)优选地具有余量。假设余量为30%,只要评价参数y满足以下公式(13)就可以接受。注意,图示L41示出了通过提供具有余量值的函数S2(y)而获得的值。如图示L41所示,具有余量的函数S2(y)包括对于示例1到4测量的全部用于BD的SER。根据公式(13),用于评价参数y的规格条件值是0.607。
S2(y)×1.3<2×10-4
(0.0011×e-3.24y)×1.3<2×10-4
y>0.607…(13)
此外,考虑上述制造误差等,用于BD的SER进一步优选地是规格值的一半。在这种情况中,只要评价参数y满足以下公式(14)就可以接受。
S2(y)×1.3<1×10-4
(0.0011×e-3.24y)×1.3<1×10-4
y>0.821…(14)
此外,如果y>0.890,用于BD的SER变得更稳定。因此,根据本公开的物镜50至少具有大于0.607的值的评价参数y。注意,评价参数y的上限没有具体限制。
根据评价参数y的定义,为了增大评价参数y(即,为了减小用于BD的SER),可以增大内/中环形区域积分效率η(in+mid)并可以减小外环形区域积分效率ηout。同时,当内/中环形区域积分效率η(in+mid)减小时,评价参数y的值也会减小,并且用于BD的SER将会增大。在这种情况中,增大外环形区域积分效率ηout将会具有不利效果。即,当内/中环形区域积分效率η(in+mid)降低时,将会有必要也减小外环形区域积分效率ηout以增加评价参数y。当单个物镜被分割为三个区域并且每个分割的区域都具有衍射部分以支持CD、DVD和BD时,每个区域内的效率可能在最内周最高并且可能在更接近外周的区域更低。然而,每个区域的最内周的效率可以被选择为某种程度。然而,迄今为止还不知道如何设置每个区域的最内周的效率。因此,为了增加在外环形区域的效率,例如,外环形区域的最内周的效率通常被设置为接近100%。然而,根据本公开,已经澄清了把通过外环形区域而会聚到光盘的数据面上的激光束设置为合适的亮度将会有助于改善误码率。
此外,如通过上述评价参数x和评价参数y的描述可以清楚的,这些参数具有密切的关系。即,当通过把内/中环形区域积分效率除以外环形区域积分效率而获得的评价参数y基于面内效率分布函数T(r)增加时,存在这样的趋势:透镜传递函数在与BD的2T凹坑长度相对应的3333线/mm的空间频率处变小,并且透镜传递函数在与3T到8T的凹坑长度相对应的2222线/mm的空间频率处变大。因此,评价参数x也会增大,该评价参数x是基于在与SER具有高相关性的3T到8T凹坑长度处的透镜传递函数的几何平均数计算的。如上所述,因为透镜传递函数可以通过面内效率分布一致地确定,所以评价参数x和评价参数y自然具有紧密关系。
这里,虽然评价参数x是基于从面内效率分布确定的点图像强度分布函数和透镜传递函数来计算的,并且与BD的信号强度直接相关并因此具有高可靠性,但评价参数x并不是可以直接反映在透镜设计中的参数。因此,评价参数x有些不方便。同时,评价参数y是可以仅通过面内效率分布而计算的参数并且可以被直接反映到物镜的设计中。因此,在用于增大评价参数x(即,减小用于BD的SER)的具体设计中,外环形区域51c的面内效率与内环形区域51a和中环形区域51b的面内效率的比率可以被设置为较低。
(评价参数z)
之后,将会描述评价参数z。评价参数x是基于内环形区域积分效率ηin和外环形区域积分效率ηout计算的。内环形区域积分效率ηin是把用于BD的面内效率分布函数T(r)在内环形区域51a上积分而获得的值与内环形区域51a面积的比率。内环形区域积分效率ηin由以下公式(15)具体表示。
评价参数z由以下公式(16)限定。即,评价参数z是通过把内环形区域积分效率ηin除以外环形区域积分效率out而获得的值。
z=ηin/ηout…(16)
图11示出了在每个示例中的评价参数z与使用每个实施例中的物镜50测量的用于BD的SER之间的对应关系。注意,纵轴表示用于BD的SER的对数值。
发明人对于每个实施例准备了多个物镜50,并且测量了对于每个物镜50的用于BD的SER。点P31表示示例1中的评价参数z和对于示例1测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E31表示示例1中的评价参数z和对于示例1测量的用于BD的SER的范围。
类似地,点P32表示示例2中的评价参数z和对于示例2测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E32表示示例2中的评价参数z和对于示例2测量的用于BD的SER的范围。
点P33表示示例3中的评价参数z和对于示例3测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E33表示示例3中的评价参数z和对于示例3测量的用于BD的SER的范围。
点P34表示示例4中的评价参数z和对于示例4测量的用于BD的SER的平均值。误差棒E34表示示例4中的评价参数z和对于示例4测量的用于BD的SER的范围。
表6示出了对于每个示例的评价参数z、用于BD的SER的平均值以及用于BD的SER的范围。
(表6)
z | SER | SER最大值 | SER最小值 |
示例1 | 0.644 | 1.586E-04 | 2.061E-05 | 1.268E-05 |
示例2 | 0.786 | 7.700E-05 | 9.240E-06 | 3.850E-06 |
示例3 | 0.897 | 5.700E-05 | 6.270E-06 | 2.280E-06 |
示例4 | 1.097 | 3.800E-05 | 4.940E-06 | 1.140E-06 |
根据图11和表6,评价参数z和用于BD的SER看起来具有很强的相关性。因此,当通过最小二乘法确定示例1到4中的评价参数z和对于示例1到4测量的全部用于BD的SER的回归线时,获得了具有0.99以上的相关系数的近似直线L50。如上所述,评价参数z和用于BD的SER的对数基本具有直线关系。
表示近似直线L50的函数S3(z)由以下公式(17)表示。
S3(z)=0.001×e-3.06z…(17)
附带地,用于BD的SER具有对其设置的规格值,该值为2×10-4(=2.0E-04)。因此,只要评价参数z被设置为使得函数S3(z)的值小于该规格值就可以接受。然而,考虑制造误差等,函数S3(z)优选地具有余量。假设余量为30%,只要评价参数z满足以下公式(18)就可以接受。注意,图示L51示出了通过提供具有余量值的函数S3(z)而获得的值。如图示L51所示,具有余量的函数S3(z)包括对于示例1到4测量的全部用于BD的SER。根据公式(18),用于评价参数z的规格条件值是0.611。
S3(z)×1.3<2×10-4
(0.001×e-3.06z)×1.3<2×10-4
z>0.611…(18)
此外,考虑上述制造误差等,用于BD的SER进一步优选地是规格值的一半。在这种情况中,只要评价参数z满足以下公式(19)就可以接受。
S3(z)×1.3<1×10-4
(0.001×e-3.06z)×1.3<1×10-4
z>0.838…(19)
此外,如果z>0.910,用于BD的SER变得更稳定。因此,根据本公开的物镜50至少具有大于0.611的值的评价参数z。注意,评价参数z的上限没有具体限制。
根据评价参数z的定义,为了增大评价参数z(即,为了减小用于BD的SER),可以增大内环形区域积分效率ηin或可以减小外环形区域积分效率ηout。同时,当内环形区域积分效率ηin减小时,评价参数z的值也减小,并且用于BD的SER将会增大。在这种情况中,增大外环形区域积分效率ηout将会具有不利效果。即,当内环形区域积分效率ηin降低时,将会有必要也减小外环形区域积分效率ηout以增加评价参数z。
上述评价参数x、y和z理论上彼此结合工作。因此,当评价参数x、y和z中的任何一者变得比规格条件值更大时,其他的评价参数也通常变得比规格条件值更大。然而,因为评价参数z不包括与中环形区域51b相关的值,所以评价参数z不受到中环形区域51b的状态的影响。同时,评价参数x和y都包括关于中环形区域51b的值。因此,根据中环形区域51b的状态,可能存在评价参数z小于或等于规格条件值但是评价参数x和y中每一者都大于规格条件值的情况,或者评价参数z大于或等于规格条件值但是评价参数x和y中每一者都小于规格条件值的情况。即,存在评价参数z小于或等于规格条件值但是用于BD的SER小于规格值的情况,或者评价参数z大于或等于规格条件值但是用于BD的SER大于或等于规格值的情况。因此,相比于评价参数z,评价参数x和y相对具有更高的可靠性。然而,因为评价参数z不包括关于中环形区域51b的值,所以存在可以相比于评价参数x和y更容易计算评价参数z的优点。因此,评价参数z可以减小设计物镜所需的时间。
如上所述,根据本公开的技术,评价参数x、y和z的每一者都大于规格条件值。因此,用于BD的SER可以小于规格值。因此,根据本公开的技术,可以减小用于BD的SER的变化。注意,当评价参数x、y和z中每一者都大于规格条件值时,BD(在BD、DVD和CD中具有最高精度的光盘2)具有小于规格值的误码率。因此,当评价参数x、y和z中每一者都变得比规格条件值更大时,可以预期其他光盘2也具有小于规格值的误码率。
此外,评价参数x、y和z是用于减小BD的SER的定量指导。即,通过将物镜设计为使得评价参数x、y和z中的每一者变得大于规格条件值,物镜的设计者可以容易地设计用于BD的SER小于规格值的物镜。通过在激光束入射面的内环形区域、中环形区域和外环形区域中的每一者上形成衍射部分并且调整透镜形状(诸如非球面系数和衍射面系数)使得具有三个波长的激光束分别会聚到三种类型的光盘的不同数据面上,兼容与BD、DVD和CD的三种类型的物镜分别对应的三种波长的物镜的设计者可以将诸如非球面象差的象差设置到预定范围内并调整评价参数x、y和z。此外,也可以通过调整堆叠层的类型(材料)、厚度和个数、堆叠顺序以及AR涂层的范围(宽度)来调整评价参数x、y和z。
具体地,物镜的设计者设计透镜形状(诸如上述非球面系数和衍射面系数)、AR涂层的结构等并且对于符合这种设计值的物镜实际测量或模拟(识别)用于BD的面内效率分布函数T(r)。
这里,将会参照图12描述实际测量用于BD的面内效率分布函数T(r)的方法。物镜的设计者使用例如图12中示出的测量设备100来实际测量用于BD的面内效率分布函数T(r)。测量设备100包括激光光源101、准直透镜102、分束器103、快门104、镜面体105、盖玻璃107、凹镜面体108、会聚透镜109、光圈110和图像传感器111。激光光源101能够发射用于BD的激光束101a。镜面体105具有基准(标准)镜面105a。盖玻璃107的厚度是0.1mm。凹镜面体108具有基准(标准)球面108a。图像传感器111例如是CCD摄像机。
设计者按照以下程序实际测量用于BD的面内效率分布函数T(r)。
(1)把物镜106f0(NA=0.85)设置在测量设备100中的预定位置(图12中示出的位置),该物镜的用于BD的面内效率分布函数(T0(r))是已知的。
(1-1)使图像传感器111经由会聚透镜109和光圈110接收来自基准镜面105a和基准球面108a的反射光束。操作者调整物镜106f0的位置和姿态,同时观察来自图像传感器111的输出图像,即,干涉条纹。
(1-2)将快门104插入镜面体105那侧的光路中,并且使图像传感器111仅经由会聚透镜109和光圈110接收从基准球面108a反射的光束,从而获得物镜106f0的图像。
(1-3)对所获得的物镜106f0的图像在圆周上的亮度进行积分,以计算圆周积分值L0(r)并确定k(=L0(r)/T0(r))。这里,圆周积分值L0(r)可以通过把环形区域中的光的总量除以环形区域的面积而获得。环形区域中的光的总量是在半径r的圆周上的每个像素的亮度总和的值。环形区域的面积是这些像素的面积的总和的值。
(2)把作为测量对象的物镜106f(NA=0.85)设置在测量设备100中的预定位置处(图12中示出的位置)。
(2-1)使图像传感器111经由会聚透镜109和光圈110接收来自基准镜面105a和基准球面108a的反射光束。操作者调整物镜106f的位置和姿态,同时观察来自图像传感器111的输出图像,即,干涉条纹。
(2-2)把快门104插入镜面体105那侧的光路中,并且使图像传感器111仅经由会聚透镜109和光圈110接收从基准球面108a反射的光束,从而获得物镜106f的图像。
(2-3)对所获得的物镜106f的图像在圆周上的亮度进行积分,以计算圆周积分值L(r)并获得用于BD的面内效率分布函数T(r)=L(r)/k。这里,圆周积分值L(r)是通过把环形区域中的光的总量除以环形区域的面积而获得。
之后,设计者基于用于BD的面内效率分布函数T(r)计算评价参数x、y和z,并且检查每个参数是否大于至少一个规格条件值。设计者调整设计(具体地,例如透镜形状(诸如非球面系数或衍射面系数)、堆叠层的类型(材料)、厚度和个数、堆叠顺序以及AR涂层的范围(宽度)等),并且重复类似处理直到获得了满意的评价参数x、y和z。因此,设计者可以确实地设计和制造用于BD的SER小于规格值的物镜。
评价参数x、y和z与用于BD的SER具有强相关性。此外,评价参数x、y和z与SER的对数基本具有线性关系。因此,可以容易地设置评价参数x、y和z的范围,使得在该范围中用于BD的SER小于规格值。
此外,评价参数x是基于透镜传递函数J(f,θ’)而计算的,透镜传递函数J(f,θ’)是基于用于BD的面内效率分布函数T(r)以及凹坑长度3T到8T来计算的。因此,因为对于评价参数x的值考虑了用于BD的面内效率分布函数T(r)以及凹坑长度3T到8T,所以评价参数x作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。
评价参数x是通过在由透镜传递函数J(f,θ’)表示的值中确定与凹坑长度3T到8T相对应的值的几何平均数来确定的。因此,因为评价参数x是这样的值:对于该值考虑了与信号质量紧密相关的透镜传递函数J(f,θ’)之中与BD紧密相关的值,所以评价参数x作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。
此外,因为评价参数y和z都是通过对于用于BD的面内效率分布函数T(r)进行积分获得的值,所以评价参数y和z都是更精确地反映用于BD的面内效率分布函数T(r)的值。因此,评价参数y和z作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。
具体地,评价参数y和z是基于内/中环形区域积分效率ηin、内/中环形区域积分效率η(in+mid)、外环形区域积分效率ηout计算的。因此,评价参数y和z的值反映了用于BD的面内效率分布函数T(r)中每个环形区域的值。因此,评价参数y和z作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。
此外,评价参数y是通过把内/中环形区域积分效率η(in+mid)除以外环形区域积分效率ηout获得的值。因此,因为评价参数y的值反映了用于BD的面内效率分布函数T(r)中全部环形区域的值,所以评价参数y作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。
此外,评价参数z是通过把内环形区域积分效率ηin除以外环形区域积分效率ηout获得的值。因此,因为评价参数z的值反映了用于BD的面内效率分布函数T(r)中的内环形区域51a和外环形区域51c的值,所以评价参数z作为关于误码率的评价参数是非常可靠的。此外,评价参数z具有容易计算的优点,因为其不包括与中环形区域51b相关的用于BD的面内效率分布函数T(r)。
虽然已经参照附图具体描述了本发明的优选实施例,但是本发明不局限于此。本领域技术人员很明显可以知道可以进行各种修改或改变,只要他们在权利要求或其等价物的范围内。应当理解这种修改或改变页在本发明的技术范围内。
本领域技术人员应当理解可以根据设计需要和其他因素进行各种修改、结合、子结合和替换,只要他们在权利要求或其等价物的范围内。
例如,虽然在上述实施例中计算了关于BD的评价参数x、y和z,但是本技术不局限于此。例如,也可以以类似方式计算关于CD或DVD的评价参数。
此外,本技术也可以被如下所述地构造。
(1)一种物镜,其包括设置在物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中
衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,第二衍射区域是环形形状并且被设置在第一衍射区域外侧,第三衍射区域是环形形状并且被设置在第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于第一光盘的误码率具有相关性,面内效率分布函数表示与距入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
(2)根据(1)的物镜,其中,评价参数是基于在由透镜传递函数(这些函数是基于面内效率分布函数而计算的)所表示的值中与关于预定凹坑(它们形成在数据记录部分中)的凹坑长度相对应的值来计算的。
(3)根据(2)的物镜,其中,评价参数是通过确定由透镜传输函数表示的值中与关于预定凹坑的凹坑长度相对应的值的几何平均数来计算的。
(4)根据(3)的物镜,其中,
预定凹坑是3T到8T,并且
评价参数具有大于0.505的值。
(5)根据(4)的物镜,其中,评价参数具有大于0.550的值。
(6)根据(1)到(5)中任一项的物镜,其中,评价参数是基于积分效率而计算的,积分效率是通过把在从入射面的光轴沿着径向的预定范围内对面内效率分布函数进行积分而获得的值除以与该预定范围相对应的衍射部分的面积而获得的。
(7)根据(6)的物镜,其中,评价参数是基于内/中环形区域积分效率和外环形区域积分效率而计算的,内/中环形区域积分效率是通过把在第一衍射区域和第二衍射区域内对面内效率分布函数进行积分而获得的值除以第一衍射区域和第二衍射区域的面积而获得的,外环形区域积分效率是通过把在第三衍射区域内对面内效率分布函数进行积分而获得的值除以第三衍射区域的面积而获得的。
(8)根据(7)的物镜,其中,评价参数是通过把内/中环形区域积分效率除以外环形区域积分效率而获得的值,并且具有大于0.607的值。
(9)根据(8)的物镜,其中,评价参数具有大于0.821的值。
(10)根据(6)的物镜,其中,评价参数是基于内环形区域积分效率和外环形区域积分效率而计算的,内环形区域积分效率是通过把在第一衍射区域内对面内效率分布函数进行积分而获得的值除以第一衍射区域的面积而获得的,外环形区域积分效率是通过把在第三衍射区域内对面内效率分布函数进行积分而获得的值除以第三衍射区域的面积而获得的。
(11)根据(10)的物镜,其中,评价参数是通过把内环形区域积分效率除以外环形区域积分效率而获得的值,并且具有大于0.611的值。
(12)根据(11)的物镜,其中,评价参数具有大于0.838的值。
(13)一种光学拾取装置,其包括物镜,物镜包括设置在物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中,
衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,第二衍射区域是环形形状并且被设置在第一衍射区域外侧,第三衍射区域是环形形状并且被设置在第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于第一光盘的误码率具有相关性,面内效率分布函数表示与距入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
(14)一种光盘装置,其包括物镜,物镜包括设置在物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中,
衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,第二衍射区域是环形形状并且被设置在第一衍射区域外侧,第三衍射区域是环形形状并且被设置在第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于第一光盘的误码率具有相关性,面内效率分布函数表示与距入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
(15)一种设计物镜的方法,包括:
在物镜的激光束入射面或激光束输出面中至少一者上形成衍射部分,衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,第二衍射区域是环形形状并且被设置在第一衍射区域外侧,第三衍射区域是环形形状并且被设置在第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到第一光盘的数据记录部分上,与具有比第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到第二光盘的数据记录部分上,与具有比第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到第三光盘的数据记录部分上;
识别面内效率分布函数,该函数表示与距入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到衍射部分上的第一激光束之中所占的比例;
基于面内效率分布函数计算评价参数,评价参数与对应于第一光盘的误码率具有相关性;以及
调整所述物镜的设计,使得该评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值。
本公开含有2011年9月7日递交给日本专利局的日本优先权专利申请JP2011-194712中公开的主题,通过引用将其全部结合在这里。
Claims (15)
1.一种物镜,其包括设置在所述物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中,
所述衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,所述第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,所述第二衍射区域是环形形状并且被设置在所述第一衍射区域外侧,所述第三衍射区域是环形形状并且被设置在所述第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上,与具有比所述第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到所述第二光盘的数据记录部分上,与具有比所述第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到所述第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,所述评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于所述第一光盘的误码率具有相关性,所述面内效率分布函数表示与距所述入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到所述衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
2.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述评价参数是基于在由基于所述面内效率分布函数而计算的透镜传递函数所表示的值中的、与关于形成在所述数据记录部分中的预定凹坑的凹坑长度相对应的值来计算的。
3.根据权利要求2所述的物镜,其中,所述评价参数是通过确定由所述透镜传输函数表示的值中与关于所述预定凹坑的凹坑长度相对应的值的几何平均数来计算的。
4.根据权利要求3所述的物镜,其中,
所述预定凹坑是3T到8T,并且
所述评价参数具有大于0.505的值。
5.根据权利要求4所述的物镜,其中,所述评价参数具有大于0.550的值。
6.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述评价参数是基于积分效率而计算的,所述积分效率是通过把在从所述入射面的光轴沿着径向的预定范围内对所述面内效率分布函数进行积分而获得的值除以与所述预定范围相对应的衍射部分的面积而获得的。
7.根据权利要求6所述的物镜,其中,所述评价参数是基于内/中环形区域积分效率和外环形区域积分效率而计算的,所述内/中环形区域积分效率是通过把在所述第一衍射区域和所述第二衍射区域内对所述面内效率分布函数进行积分而获得的值除以所述第一衍射区域和所述第二衍射区域的面积而获得的,所述外环形区域积分效率是通过把在所述第三衍射区域内对所述面内效率分布函数进行积分而获得的值除以所述第三衍射区域的面积而获得的。
8.根据权利要求7所述的物镜,其中,所述评价参数是通过把所述内/中环形区域积分效率除以所述外环形区域积分效率而获得的值,并且具有大于0.607的值。
9.根据权利要求8所述的物镜,其中,所述评价参数具有大于0.821的值。
10.根据权利要求6所述的物镜,其中,所述评价参数是基于内环形区域积分效率和外环形区域积分效率计算的,所述内环形区域积分效率是通过把在所述第一衍射区域内对所述面内效率分布函数进行积分而获得的值除以所述第一衍射区域的面积而获得的,所述外环形区域积分效率是通过把在所述第三衍射区域内对所述面内效率分布函数进行积分而获得的值除以所述第三衍射区域的面积而获得的。
11.根据权利要求10所述的物镜,其中,所述评价参数是通过把所述内环形区域积分效率除以所述外环形区域积分效率而获得的值,并且具有大于0.611的值。
12.根据权利要求11所述的物镜,其中,所述评价参数具有大于0.838的值。
13.一种光学拾取装置,其包括物镜,所述物镜包括设置在所述物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中,
所述衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,所述第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,所述第二衍射区域是环形形状并且被设置在所述第一衍射区域外侧,所述第三衍射区域是环形形状并且被设置在所述第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上,与具有比所述第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到所述第二光盘的数据记录部分上,与具有比所述第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到所述第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,所述评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于所述第一光盘的误码率具有相关性,所述面内效率分布函数表示与距所述入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到所述衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
14.一种光盘装置,其包括物镜,所述物镜包括设置在所述物镜的激光束入射面或激光束输出面上的衍射部分,其中,
所述衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,所述第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,所述第二衍射区域是环形形状并且被设置在所述第一衍射区域外侧,所述第三衍射区域是环形形状并且被设置在所述第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上,与具有比所述第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到所述第二光盘的数据记录部分上,与具有比所述第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到所述第三光盘的数据记录部分上,
评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值,所述评价参数是基于面内效率分布函数而计算的并与对应于所述第一光盘的误码率具有相关性,所述面内效率分布函数表示与距所述入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到所述衍射部分上的第一激光束之中所占的比例。
15.一种设计物镜的方法,包括:
在所述物镜的激光束入射面或激光束输出面中至少一者上形成衍射部分,所述衍射部分包括第一衍射区域、第二衍射区域和第三衍射区域,所述第一衍射区域是圆形形状并且设置在最内周部分,所述第二衍射区域是环形形状并且被设置在所述第一衍射区域外侧,所述第三衍射区域是环形形状并且被设置在所述第二衍射区域外侧,其中,与具有第一透射层的第一光盘相对应的第一激光束被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上,与具有比所述第一透射层更厚的第二透射层的第二光盘相对应的第二激光束被会聚到所述第二光盘的数据记录部分上,并且与具有比所述第二透射层更厚的第三透射层的第三光盘相对应的第三激光束被会聚到所述第三光盘的数据记录部分上;
识别面内效率分布函数,该函数表示与距所述入射面的光轴的径向距离相关联的、被会聚到所述第一光盘的数据记录部分上的第一激光束在入射到所述衍射部分上的第一激光束之中所占的比例;
基于所述面内效率分布函数计算评价参数,所述评价参数与对应于所述第一光盘的误码率具有相关性;以及
调整所述物镜的设计,使得所述评价参数具有与小于预定值的误码率相对应的值。
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