CN103210446A - 光拾取装置用的物镜以及光拾取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够通过通用的物镜进行BD/DVD/CD这3种光盘的互换的同时还能够抑制高级像差且成形性也提高的物镜、以及使用了该物镜的光拾取装置。所述物镜具备重叠了具有闪耀型构造的第2基础构造的中央区域和重叠了具有闪耀型构造的第4基础构造的中间区域,夹着所述中央区域与中间区域的边界,所述中央区域的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2、以及所述中间区域的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4在考虑与阶梯的朝向对应的符号时,满足P4-P2>0,从而所述中间区域的光焦度大于所述中央区域的光焦度,其结果,在所述中间区域中,母非球面的不足的球面像差残留,能够在CD使用时进行耀斑显现。
Description
技术领域
本发明涉及能够对不同种类的光盘可互换地进行信息的记录和/或再生(记录/再生)的光拾取装置以及物镜。
背景技术
近年来,在光拾取装置中,作为用于再生光盘中记录的信息、向光盘记录信息的光源使用的激光光源的短波长化得到发展,例如,蓝紫色半导体激光器等波长390~415nm的激光光源得到了实用化。如果使用这些蓝紫色激光光源,则在使用与DVD(数字通用盘)相同的数值孔径(NA)的物镜的情况下,能够针对直径12cm的光盘,记录15~20GB的信息,在使对物光学元件的NA提高至0.85的情况下,能够针对直径12cm的光盘,记录23~25GB的信息。
作为使用上述那样的NA为0.85的物镜的光盘的例子,可以举出BD(蓝光光盘)。起因于光盘的倾斜(歪斜)而发生的彗形像差增大,所以在BD中,相比于DVD中的情况将保护基板设计得更薄(相对DVD的0.6mm设计为0.1mm),来降低歪斜所致的彗形像差量。
但是,仅能够针对BD适当地进行信息的记录/再生的情况下,作为光盘播放器/记录器(光信息记录再生装置)的产品的价值是不充分的。当前,由于销售着记录有多种多样的信息的DVD、CD(compactdisc,高密度盘),所以仅能够针对BD进行信息的记录/再生是不够的,例如针对用户所有着的DVD、CD也能够同样地适当地进行信息的记录/再生才能够提高作为BD用的光盘播放器/记录器的商品价值。根据这样的背景,期望BD用的光盘播放器/记录器中搭载的光拾取装置具有针对BD和DVD、进而CD中的任何一个都能够在维持互换性的同时适当地进行信息的记录/再生的性能。
作为针对BD和DVD、进而CD中的任何一个都能够在维持互换性的同时适当地进行信息的记录/再生的方法,考虑根据进行信息的记录/再生的光盘的记录密度选择性地切换BD用的光学系统和DVD、CD用的光学系统的方法,但需要多个光学系统,所以不利于小型化、并且成本增大。
因此,为了简化光拾取装置的结构并实现低成本化,在具有互换性的光拾取装置中,也优选使BD用的光学系统和DVD、CD用的光学系统通用化,来极力减少构成光拾取装置的光学部件个数。另外,使与光盘对置地配置的物镜通用化对光拾取装置的结构的简化、低成本化是最有利的。另外,为了得到针对记录/再生波长相互不同的多个种类的光盘通用的物镜,需要在物镜中形成具有球面像差的波长依赖性的衍射构造。
在专利文献1中,公开了通过变更将光学面分成3个的区域中的、中央的区域和中间的区域的衍射构造的组合,在中央的区域中,实现记录密度不同的第1~第3光盘的互换,在中间的区域中,兼顾了第1、第2光盘的互换、和由于开口限制的第3光盘使用时的不需要光的耀斑(flare)显现的物镜。另外,在专利文献2中,公开了虽然在将光学面分成3个的区域中的、中央的区域和中间的区域中使用通用的衍射构造,但通过仅在中央的区域中重叠其他衍射构造,在中央的区域中,实现3种不同的光盘的互换,在中间的区域中,兼顾了2种不同的光盘的互换、和由于开口限制的剩余的光盘使用时的不需要光的耀斑显现的物镜。
专利文献1:日本特开2009-93782号公报
专利文献2:日本特开2010-55732号公报
发明内容
此处,根据专利文献1的物镜,在中央的区域和中间的区域中,采用了光强度最高的衍射光的级数不同的衍射构造,所以在发生了温度变化、光源的波长变化的情况下,球面像差变得不连续,所以有可能发生高级像差,而无法形成适当的会聚光点。另外,根据专利文献2的物镜,在中央的区域中重叠了在中间的区域中没有的构造,所以在产生了温度变化、光源的波长变化的情况下,还是产生发生高级像差这样的问题。进而,为了进行BD和DVD这2种不同的光盘的互换,仅使用在入射了第1波长的光束时作为最强的衍射光发生2级衍射光,在入射了第2波长的光束时作为最强的衍射光发生1级衍射光的1个衍射构造,所以根据波长决定衍射的光焦度(power),波长特性(在光源的波长变化了的情况下发生的球面像差)、和温度特性(在环境温度变化了的情况下发生的球面像差)也唯一地决定,难以调整其平衡,使物镜的设计的自由度降低。进而,在中央的区域中,重叠了二元类型(binary-type)的衍射构造(在入射了第1波长的光束时作为最强的衍射光发生0级衍射光,在入射了第2波长的光束时作为最强的衍射光发生0级衍射光,在入射了第3波长的光束时作为最强的衍射光发生1级衍射光),所以衍射构造的阶梯大。因此,还有衍射效率的波长依赖性变大的、成形性降低而制造误差所引起的衍射效率降低这样的问题。
本发明以解决上述课题为目的,其目的在于提供一种能够通过通用的物镜进行例如BD/DVD/CD这3种光盘的互换,同时能够抑制高级像差而还提高成形性的物镜、以及使用了该物镜的光拾取装置。
方案1记载一种在光拾取装置中使用的物镜,该光拾取装置具有:射出第1波长λ1(nm)的第1光束的第1光源;射出第2波长λ2(nm)(λ2>λ1)的第2光束的第2光源;以及射出第3波长λ3(nm)(λ3>λ2)的第3光束的第3光源,该光拾取装置使用所述第1光束来进行具有厚度是t1的保护基板的第1光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第2光束来进行具有厚度是t2(t1<t2)的保护基板的第2光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第3光束来进行具有厚度是t3(t2<t3)的保护基板的第3光盘的信息的记录和/或再生,其中,
所述物镜是单片的,
所述物镜的光学面至少具有中央区域、所述中央区域的周围的中间区域、以及所述中间区域的周围的周边区域,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中间区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述中间区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述中央区域具有使作为闪耀型构造的第1基础构造和作为闪耀型构造的第2基础构造重叠的第1光程差赋予构造,
所述中间区域具有使作为闪耀型构造的第3基础构造和作为闪耀型构造的第4基础构造重叠的第2光程差赋予构造,
所述第1基础构造使通过了所述第1基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第2基础构造使通过了所述第2基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第3基础构造使通过了所述第3基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第4基础构造使通过了所述第4基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
A、B、C、D、E、F分别满足:
|A|=1
|B|=1
|C|=1
|D|=2
|E|=1
|F|=1
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的间距,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,
夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(1):
P4-P2>0 (1)
其中,
在通过Φ(h)=Σ(C2ih2i×λ×m/λB)表示了定义所述基础构造的光程差函数时,
设为间距P(h)=λB/(Σ(2i×C2i×h2i-1)),
此处,λ:使用波长、m:衍射级数、λB:制造波长、h:从光轴起的光轴垂直方向的距离。另外,此处所称的“制造波长”是指,在通过了该基础构造时m级的衍射效率变得最高的光束的波长。
以下,说明本发明,为便于说明,将第1光盘设为BD、将第2光盘设为DVD、将第3光盘设为CD而进行说明。通过使第1基础构造和第3基础构造中的光强度最高的衍射光的级数一致、并且使第2基础构造和第4基础构造中的光强度最高的衍射光的级数一致,能够针对通过中央区域和中间区域的光束,使球面像差变得连续,其结果,即使在温度、波长变化时,也能够抑制高级像差的发生,是优选的。但是,进而留下如下问题:在中央区域或者中间区域中,不重叠用于在CD使用时进行耀斑显现的基础构造,如何进行CD使用时的耀斑显现。
首先,作为进行互换的基础构造,本发明人选择了使1/1/1(在第1光束、第2光束、以及第3光束中的任何一个中,都使1级衍射光发生得最多)成为第1以及第3基础构造,使2/1/1(在第1光束中使2级衍射光发生得最多,在第2光束以及第3光束中使1级衍射光发生得最多)成为第2以及第4基础构造的组合。作为其理由可以举出:第一,通过利用阶梯差(阶梯的光轴方向的高度)低的闪耀构造,能够防止波长、温度变化时的效率降低,也能够抑制阴影效应(shadoweffect)、制造误差所引起的光利用效率的降低,第二,针对3个波长全部具有高的衍射效率。进而发现了,在这些2个基础构造中,通过对夹着边界的中央区域侧的间距(pitch)与中间区域侧的间距的大小关系、和阶梯的朝向的关系规定为某关系,能够对在第3光盘使用时通过了中间区域的光束提供不足的球面像差,无需重叠其他基础构造而能够进行耀斑显现。即,在通过将(a)作为凸透镜的物镜的母非球面(parent aspherical surface)中产生的过剩的球面像差(over-spherical aberration)、(b)中央区域的第1基础构造的不足的球面像差(under-spherical aberration)、(c)中央区域的第2基础构造的不足的球面像差相加来进行中央区域中的BD/DVD/CD互换的情况下,夹着中央区域与中间区域的边界,第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2、以及第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4满足P4-P2>0,从而中间区域(第4基础构造)的光焦度大于中央区域(第2基础构造)的光焦度,所以相比于中央区域,在中间区域中球面像差校正效果更大((c)的球面像差大)。因此,在中间区域中(a)的不足的球面像差残留,在CD使用时能够耀斑显现。
说明在CD使用时发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。图16、图17、图18是示出纵轴为间距P(mm),横轴为从光轴起的高度h(mm)的曲线图,以边界BN为界而左侧表示中央区域、右侧表示中间区域。此处,为便于说明,将第2基础构造和第4基础构造称为(2/1/1)衍射构造。另外,在间距的符号是负(-)的情况下,其表示基础构造的阶梯朝向光轴侧,在间距的符号是正(+)的情况下,其表示基础构造的阶梯朝向与光轴相反一侧。
本发明人将第1光束下的物镜的焦距f1分成规定范围,研究了中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。图18表示在焦距f1非常短至1.0~1.8mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合的一个例子。更具体而言,在图18所示的情况下,在(2/1/1)衍射构造中,│P2│<│P4│,并且间距的符号是正。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2]=P4-P2>0。即,满足(1)式。
图17示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较短至1.2~2.5mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合的一个例子。更具体而言,在图17所示的(2/1/1)衍射构造中,│P2│>│P4│,并且间距的符号是负。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2]=(-│P4│)-(-│P2│)>0。即,满足(1)式。
图16示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较长至2.0~3.5mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图16所示的(2/1/1)衍射构造中,│P2│>│P4│,并且间距的符号是负。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2]=(-│P4│)-(-│P2│)>0。即,满足(1)式。即,可知不依赖于焦距f1的大小,通过满足式(1),能够在CD使用时发生不足的球面像差。
像这样,最接近边界的位置的间距的符号相对焦距变化,但其原因为,为了确保CD使用时的工作距离而利用了2/1/1构造的近轴光焦度,焦距越短,正的近轴光焦度越小。
进而,通过上述本发明的结构,能够使CD使用时的耀斑成为不足,所以能够抑制在最初访问光盘时物镜碰撞的风险。另外,在BD的温度变化时,能够通过波长变化所致的衍射效果,校正材料的折射率变化所致的球面像差,使BD的温度特性变得良好。
即,根据本发明,物镜能够使3种不同的光盘互换使用,并且通过使通过了中间区域的第3光束成为耀斑,能够针对第3光盘适当地形成会聚光点,并且通过在中央区域和中间区域中重叠使用1/1/1和2/1/1的基础构造,能够提高可设计使BD中的温度特性变得良好的物镜的设计自由度。通过在中央区域和中间区域这两方中,使用1/1/1和2/1/1这样的相同的衍射级数的基础构造,在温度、光源的波长变化时,球面像差变得不连续的现象被抑制而能够抑制发生高级球面像差。进而,无需在中间区域中重叠使第3光束耀斑化的衍射构造等,成形容易且制造容易性提高,作为结果能够提高光的利用效率。
方案2记载的物镜的特征在于,在方案1记载的发明中,将所述第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT2,将所述第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT4,
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的环形带的宽度,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,满足以下的式:
ΔT4-ΔT2>0 (2)。
在满足方案1的条件,进而,夹着中央区域和中间区域的边界的中央区域侧的第2基础构造的间距与中间区域侧的第4基础构造的间距之差大,并且边界的两侧的第2基础构造和第4基础构造的环形带是理想的形状的情况下,间距之差被表示为环形带宽度之差。(此处所称的理想的形状是指,在1个环形带的开始位置和结束位置赋予的相位之差成为2π的整数倍或者与其接近的值。但是,在重叠多个衍射构造的形状的情况下,通常,如果各个衍射构造的阶梯位置的差异很少,则成形加工变难,所以以使一方的阶梯位置与另一方一致的方式变更设计、或者以设定为其中间位置的方式变更设计,所以有时不成为理想的形状。)这样,在间距之差被表示为环形带宽度之差的情况下,满足上述式(2)。换言之,如果满足式(2),则必然满足式(1),但即使满足了式(1),有时也不满足式(2)。
另外,以下,更详细地说明式(2)。
说明在CD使用时发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。图1是示意地示出第2基础构造以及第4基础构造的光轴方向剖面的图。此处,为便于说明,将第2基础构造和第4基础构造称为(2/1/1)衍射构造。另外,将中央区域与中间区域的边界设为BN,将第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为│ΔT2│、将第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为│ΔT4│。进而,将基础构造的阶梯朝向光轴侧(在图1中下侧)的情况的间距的符号设为负(-)、将基础构造的阶梯朝向与光轴相反一侧(在图1中上侧)的情况的间距的符号设为正(+)。
本发明人将第1光束下的物镜的焦距f1分成规定范围,研究了中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。图1(a)示出在焦距f1非常短至1.0~1.8mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图1(a)所示的(2/1/1)衍射构造中,│ΔT2│<│ΔT4│,并且间距的符号是正。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2]=ΔT4-ΔT2>0。即,满足(2)式。另外,(1)式也满足。
图1(b)示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较短至1.2~2.5mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图1(b)所示的(2/1/1)衍射构造中,│ΔT2│>│ΔT4│,并且间距的符号是负。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2]=(-│ΔT4│)-(-│ΔT2│)>0。即,满足(2)式。另外,(1)式也满足。
图1(c)示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较长至2.0~3.5mm的情况下,在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2与中间区域侧的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图1(c)所示的(2/1/1)衍射构造中,│ΔT2│>│ΔT4│,并且间距的符号是负。因此,成为(2/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT4]-[含符号的中央区域的第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT2]=(-│ΔT4│)-(-│ΔT2│)>0。即,满足(2)式。(1)式也满足。即,可知不依赖于焦距f1的大小,通过满足式(2),能够在CD使用时发生不足的球面像差。
像这样,最接近边界的环形带的宽度ΔT(也同样地间距P)的符号相对焦距变化,其原因为为了确保CD使用时的工作距离而利用了2/1/1构造的近轴光焦度,焦距越短,正的近轴光焦度越小。
通过满足(2)式,使第2基础构造和第4基础构造所致的衍射光焦度大幅变化,所以能够引起(飛ばす)CD的信息记录面中的耀斑。
方案3记载的物镜的特征在于,在方案1或者2记载的发明中,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、以及所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3在考虑其符号时满足以下的式(3),
P3-P1>0 (3)。
根据本发明,通过变更重叠的基础构造各自的衍射光焦度来进行第3光盘使用时的耀斑显现,所以能够减小各自的光焦度变化量。即,为了在第3光盘使用时进行不足的耀斑显现,不仅变更2/1/1构造的光焦度,而且还变更1/1/1构造的光焦度来进行耀斑显现,所以能够将2/1/1构造、1/1/1构造各自的光焦度变化量抑制得较小,同时能够实现第3光盘使用时的不足的耀斑显现。因此,在波长、温度变化时像差的不连续量小,能够抑制高级像差的发生。
在通过将(a)作为凸透镜的物镜的母非球面中产生的过剩的球面像差、(b)中央区域的第1基础构造的不足的球面像差、(c)中央区域的第2基础构造的不足的球面像差相加来进行中央区域中的BD/DVD/CD互换的情况下,夹着中央区域与中间区域的边界,第2基础构造的最接近边界的位置的间距P2、以及第4基础构造的最接近边界的位置的间距P4满足P4-P2>0,从而中间区域(第4基础构造)的光焦度大于中央区域(第2基础构造)的光焦度,进而,满足P3-P1>0,从而中间区域(第3基础构造)的光焦度大于中央区域(第1基础构造)的光焦度,所以相比于中央区域,在中间区域中,球面像差校正效果更小((b)、(c)的球面像差小)。因此,在中间区域中(a)的不足的球面像差更大地残留,能够在CD使用时实现耀斑显现。
关于该关系,根据与方案2同样的观点,以下根据夹着中央区域和中间区域的边界的中央区域侧的第1基础构造的间距与中间区域侧的第3基础构造的间距之差大、并且边界的两侧的第1基础构造和第3基础构造的环形带是理想的形状,且间距之差被表示为环形带宽度之差的情况而进行说明。
图2是示意地示出第1基础构造以及第3基础构造的光轴方向剖面的图。此处,为便于说明,将第1基础构造和第3基础构造称为(1/1/1)衍射构造。另外,将中央区域与中间区域的边界设为BN,将第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为│ΔT1│、将第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为│ΔT3│。进而,将基础构造的阶梯朝向光轴侧(在图2中下侧)的情况的间距的符号设为负(-)、将基础构造的阶梯朝向与光轴相反一侧(在图2中上侧)的情况的间距的符号设为正(+)。
本发明人将第1光束下的物镜的焦距f1分成规定范围,研究了中央区域侧的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1与中间区域侧的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。图2(a)示出在焦距f1非常短至1.0~1.8mm的情况下,与(1)式或者(2)式的关系互应而在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1与中间区域侧的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图2(a)所示的(1/1/1)衍射构造中,│ΔT1│<│ΔT3│,并且间距的符号是正。因此,成为(1/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3]-[含符号的中央区域的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1]=ΔT3-ΔT1>0。另外,(3)式也满足。
图2(b)示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较短至1.2~2.5mm的情况下,与(1)式或者(2)式的关系互应而在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1与中间区域侧的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图2(b)所示的(1/1/1)衍射构造中,│ΔT1│<│ΔT3│,并且间距的符号是正。因此,成为(1/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3]-[含符号的中央区域的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1]=ΔT3-ΔT1>0。另外,(3)式也满足。
图2(c)示出在第1光束下的物镜的焦距f1比较长至2.0~3.5mm的情况下,与(1)式或者(2)式的关系互应而在CD使用时能够发生不足的球面像差的、中央区域侧的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1与中间区域侧的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3的大小关系、和阶梯的朝向的关系的组合。更具体而言,在图2(c)所示的(1/1/1)衍射构造中,│ΔT1│>│ΔT3│,并且间距的符号是负。因此,成为(1/1/1)衍射构造中的[含符号的中间区域的第3基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT3]-[含符号的中央区域的第1基础构造的最接近边界的环形带的宽度ΔT1]=(-│ΔT3│)-(-│ΔT1│)>0。另外,(3)式也满足。即,可知不依赖于焦距f1的大小,通过满足上述关系,与(1)式或者(2)式的关系互应而能够在CD使用时发生不足的球面像差。
像这样,最接近边界的环形带的宽度ΔT(也同样地间距P)的符号相对焦距变化,其原因为,为了确保CD使用时的工作距离而利用了1/1/1构造的近轴光焦度,焦距越短,正的近轴光焦度越小。
方案4记载的物镜的特征在于,在方案1至3中的任一个记载的发明中,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(4),
|P3-P1|<|P4-P2| (4)。
(1/1/1)衍射构造通常具有用于确保第3光盘的工作距离的衍射光焦度,所以一般间距变细,所以通过主要利用间距更大的(2/1/1)衍射构造的衍射光焦度变化,能够不降低成形性而进行第3光盘使用时的耀斑显现。
方案5记载的物镜的特征在于,在方案1至4中的任一个记载的发明中,通过了所述第2光程差赋予构造的所述第3光束在所述第3光盘的信息记录面发生不足的球面像差。
这样,能够在中央区域和中间区域中重叠使用相同的基础构造,在第3光盘的信息记录面发生不足的球面像差,所以第1光盘使用时的温度变化时的球面像差变小。
此处,在第3光盘的信息记录面发生不足的球面像差是指,如图3(b)的纵球面像差图所示,通过了所述第2光程差赋予构造的所述第3光束在不足侧具有像差。(+表示远离物镜的方向。)另外,图3(a)是示出过剩的图。
方案6记载的物镜的特征在于,在方案1至5中的任一个记载的发明中,所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(5)、(6),
P1<P3<0 (5)
P2<P4<0 (6)。
满足式(5)、(6)的情况是指,例如,图1(c)、图2(c)所示那样的情况。
方案7记载的物镜的特征在于,在方案6记载的发明中,在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1(mm)时,满足以下的式(7),
2.0≤f1≤3.5(7)。
方案8记载的物镜的特征在于,在方案1至5中的任一个记载的发明中,所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(8)、(9),
P3>P1>0 (8)
P2<P4<0 (9)。
满足式(8)、(9)的情况是指,例如,图1(b)、图2(b)所示那样的情况。另外,通过以使第1基础构造以及第3基础构造的阶梯的朝向与第2基础构造以及第4基础构造的阶梯的朝向不同的方式叠合,相比于以使第1基础构造以及第3基础构造、和第2基础构造以及第4基础构造的阶梯的朝向相同的方式叠合的情况,能够抑制叠合后的阶梯的高度变高,与此相伴,能够抑制制造误差等所致的光量损失,并且能够抑制波长变动时的衍射效率的变动。
方案9记载的物镜的特征在于,在方案8记载的发明中,在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1(mm)时,满足以下的式(10),
1.5≤f1≤2.5 (10)。
方案10记载的物镜的特征在于,在方案1至5中的任一个记载的发明中,所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(11)、(12),
P3>P1>0 (11)
P4>P2>0 (12)。
满足式(11)、(12)的情况是指,例如,图1(a)、图2(a)所示那样的情况。
方案11记载的物镜的特征在于,在方案10记载的发明中,在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1(mm)时,满足以下的式(13),
1.0≤f1≤1.8 (13)。
方案12记载的物镜的特征在于,在方案1至11中的任一个记载的发明中,在将所述第1基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW1、将所述第2基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW2、将所述第3基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW3、将所述第4基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW4时,满足以下的(14)式,
1.0<(PW1/PW3)/(PW2/PW4)<1.5 (14)。
通过使衍射构造的光焦度在共用区域和中间区域中不同来进行第3光盘使用时的耀斑显现,但仅通过这些,在第1光盘、第2光盘的有效径内,球面像差变得不连续。因此,优选通过以使球面像差变得连续的方式使近轴光焦度变化,来进行耀斑显现。
此处,如果作为光焦度的代用而使用近轴光焦度,则通过使(PW1/PW3)的值和(PW2/PW4)的值不同(即,使(PW1/PW3)/(PW2/PW4)远离1.0),在中央区域与中间区域的边界使球面像差变得不连续,能够在第3光盘使用时进行耀斑显现。更具体而言,在满足了(14)式的情况下,如图3(a)所示,CD使用时的纵球面像差图在数值孔径的外侧变得不足。由此,能够进行第3光盘使用时的良好的开口限制。
方案13记载的物镜的特征在于,在方案1至12中的任一个记载的发明中,满足以下的(15)式,
0.8≤d/f1≤1.5 (15)
其中,d表示所述物镜的光轴上的厚度(mm)、f1表示所述第1光束下的所述物镜的焦距(mm)。
伴随光拾取装置的细长(slim)化,要求物镜的小径化。在对应于BD那样的短波长、高NA的光盘的情况下,在物镜中,虽然产生易于发生像散、偏心彗形像差也易于发生这样的课题,但能够通过满足条件式(15)来抑制像散、偏心彗形像差的发生。另外,物镜越小径化,基础构造的间距越小,成形越难,但只要(15)式的值是下限以上,则基础构造的间距不会过小,物镜的制造容易性提高。进而在如本发明那样在CD中使中间区域成为不足耀斑的情况下,相比于不耀斑化的情况,作为凸透镜的物镜的母非球面中产生的过剩的球面像差更大,所以透镜的曲率变缓。由此,能够使透镜变得更薄,所以得到适合于细长的拾取器的物镜。
方案14记载的物镜的特征在于,在方案1至13中的任一个记载的发明中,所述中央区域仅具有仅使第1基础构造和第2基础构造重叠了的第1光程差赋予构造,所述中间区域仅具有仅使第3基础构造和第4基础构造重叠了的第2光程差赋予构造。
由此,能够提供具备具有简单的形状、阶梯比较小且提高了制造容易性的光程差赋予构造的物镜。因此,在波长变化时或温度变化时也能够将衍射效率的变动抑制得较小,进而,还能够抑制制造误差、阴影效应所引起的光利用效率的降低。
方案15记载的物镜的特征在于,在方案1至14中的任一个记载的发明中,在将所述第1光束下的所述物镜的倍率设为m1、将所述第2光束下的所述物镜的倍率设为m2、将所述第3光束下的所述物镜的倍率设为m3时,满足以下的(16)~(18)式,
-0.003≤m1≤0.003 (16)
-0.003≤m2≤0.003 (17)
-0.003≤m3≤0.003 (18)
其中,物镜的倍率是指,在对应的光盘仅具有1层的情况下,该层中的球面像差成为最小的倍率,在有多个层的情况下,在厚度tm的保护基板中3级的球面像差成为最小的倍率,满足下述内容,
tmin≤tm≤tmax,
tmin:保护基板最薄的层的保护基板厚度,
tmax:保护基板最厚的层的保护基板厚度。
方案16记载的物镜的特征在于,在方案1至14中的任一个记载的发明中,在将所述第1光束下的所述物镜的倍率设为m1、将所述第2光束下的所述物镜的倍率设为m2、将所述第3光束下的所述物镜的倍率设为m3时,满足以下的(19)(20)(21)式,
-0.003≤m1≤0.003 (19)
-0.03≤m2<-0.003 (20)
-0.03≤m3<-0.003 (21)
其中,物镜的倍率是指,在对应的光盘仅具有1层的情况下,该层中的球面像差成为最小的倍率,在有多个层的情况下,在厚度tm的保护基板中3级的球面像差成为最小的倍率,满足下述内容,
tmin≤tm≤tmax,
tmin:保护基板最薄的层的保护基板厚度,
tmax:保护基板最厚的层的保护基板厚度。
在满足(19)(20)(21)式的情况下,能够将第3光盘中的工作距离确保得较长,与此相伴,能够扩大物镜的环形带宽度,能够得到易于制造且光利用效率高的物镜。
方案17记载一种在光拾取装置中使用的物镜,该光拾取装置具有:射出第1波长λ1(nm)的第1光束的第1光源;射出第2波长λ2(nm)(λ2>λ1)的第2光束的第2光源;以及射出第3波长λ3(nm)(λ3>λ2)的第3光束的第3光源,该光拾取装置使用所述第1光束来进行具有厚度是t1的保护基板的第1光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第2光束来进行具有厚度是t2(t1<t2)的保护基板的第2光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第3光束来进行具有厚度是t3(t2<t3)的保护基板的第3光盘的信息的记录和/或再生,其中,
所述物镜是单片的,
所述物镜的光学面至少具有中央区域、所述中央区域的周围的中间区域、以及所述中间区域的周围的周边区域,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中间区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述中间区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述中央区域具有使作为闪耀型构造的第1基础构造和作为闪耀型构造的第2基础构造重叠的第1光程差赋予构造,
所述中间区域具有使作为闪耀型构造的第3基础构造和作为闪耀型构造的第4基础构造重叠的第2光程差赋予构造,
所述第1基础构造使通过了所述第1基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第2基础构造使通过了所述第2基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第3基础构造使通过了所述第3基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第4基础构造使通过了所述第4基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
A、B、C、D、E、F分别满足:
|A|=1
|B|=1
|C|=1
|D|=2
|E|=1
|F|=1
将所述第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT2,将所述第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT4,
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的环形带的宽度,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,
满足以下的式:
ΔT4-ΔT2>0 (2)。
方案18记载一种光拾取装置,其特征在于,具有方案1至17中的任一个所述的物镜。
本发明的光拾取装置具有第1光源、第2光源、第3光源这至少3个光源。进而,本发明的光拾取装置具有用于使第1光束在第1光盘的信息记录面上会聚、使第2光束在第2光盘的信息记录面上会聚、使第3光束在第3光盘的信息记录面上会聚的会聚光学系统。另外,本发明的光拾取装置具有接收来自第1光盘、第2光盘或者第3光盘的信息记录面的反射光束的受光元件。
第1光盘具有厚度是t1的保护基板和信息记录面。第2光盘具有厚度是t2(t1<t2)的保护基板和信息记录面。第3光盘具有厚度是t3(t2<t3)的保护基板和信息记录面。优选第1光盘是BD,第2光盘是DVD,第3光盘是CD,但不限于此。另外,第1光盘、第2光盘或者第3光盘也可以是具有多个信息记录面的多层的光盘。
在本说明书中,BD是指,通过波长390~415nm左右的光束、NA0.8~0.9左右的物镜进行信息的记录/再生,保护基板的厚度是0.05~0.125mm左右的BD系列光盘的总称,包括仅具有单一的信息记录层的BD、具有2层或者其以上的信息记录层的BD等。进而,在本说明书中,DVD是指,通过NA0.60~0.67左右的物镜进行信息的记录/再生,保护基板的厚度是0.6mm左右的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,在本说明书中,CD是指,通过NA0.45~0.51左右的物镜进行信息的记录/再生,保护基板的厚度是1.2mm左右的CD系列光盘的总称,包括CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等。另外,对于记录密度,BD的记录密度最高,接下来按照DVD、CD的顺序变低。
另外,关于保护基板的厚度t1、t2、t3,优选满足以下的条件式(22)、(23)、(24),但不限于此。另外,此处所称的、保护基板的厚度是指,设置于光盘表面的保护基板的厚度。即,是指从光盘表面至离表面最近的信息记录面为止的保护基板的厚度。
0.050mm≤t1≤0.125mm (22)
0.5mm≤t2≤0.7mm (23)
1.0mm≤t3≤1.3mm (24)
在本说明书中,第1光源、第2光源、第3光源优选为激光光源。作为激光光源,优选可使用半导体激光器、硅激光器(silicon laser)等。从第1光源出射的第1光束的第1波长λ1、从第2光源出射的第2光束的第2波长λ2(λ2>λ1)、从第3光源出射的第3光束的第3波长λ3(λ3>λ2)优选满足以下的条件式(25)、(26)。
1.5·λ1<λ2<1.7·λ1 (25)
1.8·λ1<λ3<2.0·λ1 (26)
另外,在作为第1光盘、第2光盘、第3光盘,分别使用了BD、DVD以及CD的情况下,第1光源的第1波长λ1优选为350nm以上、440nm以下,更优选为390nm以上、415nm以下,第2光源的第2波长λ2优选为570nm以上、680nm以下,更优选为630nm以上、670nm以下,第3光源的第3波长λ3优选为750nm以上、880nm以下,更优选为760nm以上、820nm以下。
另外,如果激光光源是进行高频重叠的类型,则产生发生串扰等的危险性,但通过使轴上色像差成为0.9μm/nm以下,即使是进行这样的高频重叠的激光光源,也能够防止串扰等的发生,所以是优选的。另外,如果使用所出射的光束的波长谱的半峰全宽(full width at halfmaximum,峰值的半值下的波长谱的全宽)是0.5nm以上的激光光源(优选是波长不同的3个光源全部),则串扰等课题变得更大,但通过使轴上色像差成为0.9μm/nm以下,能够无问题地使用,所以是优选的。
另外,也可以对第1光源、第2光源、第3光源中的至少2个光源进行单元化。单元化是指,例如将第1光源和第2光源固定收纳于1个封装。另外,也可以对光源加上后述受光元件作为1个封装。
作为受光元件,优选使用光电二极管等光检测器。在光盘的信息记录面上反射的光入射到受光元件,使用其输出信号,得到各光盘中记录的信息的读取信号。进而,能够检测受光元件上的光点的形状变化、位置变化所致的光量变化,进行对焦检测、轨道检测,根据该检测,为了对焦、循迹而使物镜移动。受光元件也可以由多个光检测器构成。受光元件也可以具有主光检测器和子光检测器。例如,也可以是在接收用于信息的记录再生的主光的光检测器的两侧设置2个子光检测器,并通过该2个子光检测器接收循迹调整用的子光那样的受光元件。另外,关于受光元件也可以具有与各光源对应的多个受光元件。
会聚光学系统具有物镜。会聚光学系统优选的是除了物镜以外还具有准直仪等耦合透镜。耦合透镜是指,配置于物镜与光源之间,变更光束的发散角的单透镜或者透镜群。准直仪是耦合透镜的一种,是使入射到准直仪的光成为平行光而出射的透镜。在本说明书中,物镜是指,在光拾取装置中配置于与光盘对置的位置,具有使从光源射出的光束在光盘的信息记录面上会聚的功能的光学系统。物镜既可以由二个以上的多个透镜和/或光学元件构成,也可以仅由单片的透镜构成,但优选为由单片的凸透镜构成的物镜。另外,物镜既可以是玻璃透镜也可以是塑料透镜、或者、也可以是在玻璃透镜上通过光硬化性树脂、UV硬化性树脂、或者热硬化性树脂等设置了光程差赋予构造的混合透镜。在物镜具有多个透镜的情况下,也可以混合使用玻璃透镜和塑料透镜。在物镜具有多个透镜的情况下,也可以是具有光程差赋予构造的平板光学元件和非球面透镜(可以具有或不具有光程差赋予构造)的组合。另外,物镜的折射面优选为非球面。另外,物镜的设置光程差赋予构造的基面(base surface)优选为非球面。
另外,在将物镜设为玻璃透镜的情况下,优选使用玻璃转移点Tg是500℃以下、更优选是400℃以下的玻璃材料。通过使用玻璃转移点Tg是500℃以下的玻璃材料,能够实现比较低的温度下的成形,所以能够延长模具的寿命。作为这样的玻璃转移点Tg低的玻璃材料,例如有(株)住田光学玻璃制的K-PG325、K-PG375(都是产品名)。
但是,玻璃透镜的比重一般大于树脂透镜,所以如果使物镜成为玻璃透镜,则重量变大而对驱动物镜的致动器造成负担。因此,在使物镜成为玻璃透镜的情况下,优选使用比重小的玻璃材料。具体而言,比重优选为4.0以下,比重更优选为3.0以下。
另外,在对玻璃透镜进行成形而制作时重要的物理参数之一是线膨胀系数a。即使假设选择了Tg为400℃以下的材料,相比于塑料材料,与室温的温度差依然大。在使用线膨胀系数a大的玻璃材料来进行透镜成形的情况下,在降温时易于发生破裂。玻璃材料的线膨胀系数a优选为200(10-7/K)以下,更优选为120(10-7/K)以下。
另外,在将物镜设为塑料透镜时,优选使用环状烯烃系的树脂材料等的脂环式烃系聚合物。另外,该树脂材料更优选使用在25℃的温度下对波长405nm的折射率为1.54~1.60的范围、在-5℃~70℃的温度范围内随温度变化的对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃-1)为-20×10-5~-5×10-5(更优选为-10×10-5~-8×10-5)的范围内的树脂材料。另外,在将物镜设为塑料透镜时,优选耦合透镜也设为塑料透镜。
以下示出几种脂环式烃系聚合物的优选例。
第1优选例为由嵌段共聚物形成的树脂组合物,其中该嵌段共聚物具有包含由下式(I)表示的重复单元(1)的聚合物嵌段(A)以及包含由下式(I)表示的重复单元(1)和由下式(II)表示的重复单元(2)和/或由下式(III)表示的重复单元(3)的聚合物嵌段(B),并上述嵌段(A)中的重复单元(1)的摩尔分率a(摩尔%)与上述嵌段(B)中的重复单元(1)的摩尔分率b(摩尔%)的关系为a>b。
[化学式1]
(式中,R1表示氢原子或碳数1~20的烷基,R2~R12分别独立地为氢原子、碳数1~20的烷基、羟基、碳数1~20的烷氧基或卤素基团。)
[化学式2]
(式中,R13表示氢原子或碳数1~20的烷基。)
[化学式3]
(式中,R14和R15分别独立地表示氢原子或碳数1~20的烷基。)
其次,第二优选例为至少包含聚合物(A)和聚合物(B)的树脂组合物,其中聚合物(A)通过将碳原子数2~20的α-烯烃和由下述通式(IV)表示的环状烯烃构成的单体组合物加聚而得到,聚合物(B)通过将碳原子数2~20的α-烯烃和由下述通式(V)表示的环状烯烃构成的单体组合物加聚而得到。
[化学式4]
通式(IV)
(式中,n为0或1,m为0或1以上的整数,q为0或1,R1~R18、Ra和Rb分别独立地为氢原子、卤素原子或烃基,R15~R18可以相互结合而形成单环或多环,括号内的单环或多环可以具有双键,另外R15与R16或R17与R18可以形成亚烷基。)
[化学式5]
通式(V)
(式中,R19~R26分别独立地为氢原子、卤素原子或烃基。)
为了给树脂材料赋予进一步的性能,可以添加如下的添加剂。
(稳定剂)
优选添加选自酚系稳定剂、受阻胺系稳定剂、磷系稳定剂和硫系稳定剂中的至少一种稳定剂。通过适当地选择添加这些稳定剂,可以更高度地抑制例如连续照射405nm这样的短波长的光的情况下的白浊、折射率的变化等的光学特性的变动。
作为优选的酚系稳定剂,可使用现有公知的,例如:可以举出2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯甲基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二-叔戊基-6-(1-(3,5-二-叔戊基-2-羟苯基)乙基)苯基丙烯酸酯等的特开昭63-179953号公报和特开平1-168643号公报中记载的丙烯酸酯系化合物;十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、2,2’-亚甲基-二(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)苯、四(亚甲基-3-(3’,5’-二-叔丁基-4’-羟苯基丙酸酯))甲烷[即季戊四甲基-四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基丙酸酯))]、三甘醇二(3-3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯)等的烷基取代酚系化合物;6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-2,4-二辛硫-1,3,5-三嗪、4-二辛硫-1,3,5-三嗪、2-辛硫-4,6-二-(3,5-二-叔丁基-4-氧苯胺基)-1,3,5-三嗪等的含三嗪基的酚系化合物等。
另外,作为优选的受阻胺系稳定剂,可以举出二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(N-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(N-苄氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(N-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)2-(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)-2-丁基丙二酸酯、二(1-丙烯醛基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)2,2-二(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)-2-丁基丙二酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、4-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酰氧基]-1-[2-(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酰氧基)乙基]-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-甲基-2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丙酰胺、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁四羧酸酯等。
另外,作为优选的磷系稳定剂,只要是普通的树脂工业通常使用的即可,并无特别限制,例如可举出亚磷酸三苯酯、异癸基二苯基亚磷酸酯、二异癸基苯基亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(二壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、10-(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物等的单亚磷酸酯系化合物;4,4’-亚丁基-二(3-甲基-6-叔丁基苯基-二-三癸基亚磷酸酯)、4,4’异亚丙基-二(苯基-二-烷基(C12-C15)亚磷酸酯)等的二亚磷酸酯系化合物。其中,优选单亚磷酸酯系化合物,特别优选三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(二壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯等。
另外,作为优选的硫系稳定剂,例如可举出二月桂基3,3-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂酰基3,3-硫代二丙酸酯、月桂基硬脂酰基3,3-硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代)-丙酸酯、3,9-二(2-十二烷基硫代乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷等。
在不损害本发明目的的范围内,可以适合地选择这些的各稳定剂的配合量,相对于100质量份的脂环式烃系共聚物,通常优选为0.01~2质量份,更优选为0.01~1质量份。
(表面活性剂)
表面活性剂是在同一分子中具有亲水基团和疏水基团的化合物。表面活性剂可以通过调节水分到树脂表面的附着和水分从上述表面的蒸发的速度,防止树脂组合物的白浊。
作为表面活性剂的亲水基,具体地,可举出羟基、碳数1以上的羟烷基、氢氧基、羰基、酯基、氨基、酰胺基、铵盐、硫醇、磺酸盐、磷酸盐、聚亚烷基二醇基等。在这里,氨基为一级、二级、三级均可。表面活性剂的疏水基,具体地,可举出碳数6以上的烷基、具有碳数6以上的烷基的甲硅烷基、碳数6以上的氟代烷基等。在这里,作为碳数6以上的烷基可以具有芳香环作为取代基。作为烷具体地,可以举出己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷酰基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、肉豆蔻基、硬脂酰基、月桂基、棕榈基、环己基等。作为芳香环可举出苯基等。该表面活性剂可以在同一分子中分别具有上述亲水基团和疏水基团的至少各1个,也可以具有各种基团2个以上。
作为这样的表面活性剂,更具体地例如可以举出肉豆蔻基二乙醇胺、2-羟乙基-2-羟基十二烷基胺、2-羟乙基-2-羟基十三烷基胺、2-羟乙基-2-羟基十四烷基胺、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二硬脂酸酯、季戊四醇三硬脂酸酯、二-2-羟乙基-2-羟基十二烷基胺、烷基(碳数8-18)苯甲基二甲基氯化铵、亚乙基二烷基(碳数8-18)酰胺、硬脂酰基二乙醇酰胺、月桂基二乙醇酰胺、肉豆蔻基二乙醇酰胺、棕榈基二乙醇酰胺等。这些表面活性剂中,优选使用具有羟烷基的胺化合物或酰胺化合物。在本发明中,也可以将2种以上的这些化合物组合使用。
关于表面活性剂,从有效抑制成形物随温度、湿度的变动的白浊,将成形物的透光率维持得高的观点出发,相对于100质量份的脂环式烃系聚合物,优选添加0.01-10质量份。相对于100质量份的脂环式烃系聚合物,表面活性剂的添加量更优选为0.05-5质量份,进一步优选为0.3-3质量份。
(增塑剂)
为了调节共聚物的熔体指数,可根据需要添加增塑剂。
作为增塑剂,可以应用己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二(2-丁氧基乙基)酯、壬二酸二(2-乙基己基)酯、二丙二醇二苯甲酸酯、柠檬酸三-正丁酯、柠檬酸三-正丁基乙酰酯、环氧化大豆油、2-乙基己基环氧化妥尔油、氯化链烷烃、磷酸三-2-乙基己酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸叔丁基苯酯、磷酸三-2-乙基己基二苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异己酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二(十一烷基)酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二(十三烷基)酯、邻苯二甲酸丁基苯甲基酯、邻苯二甲酸二环己酯、癸二酸二-2-乙基己酯、偏苯三酸三-2-乙基己酯、Santicizer278、Paraplex G40、Drapex334F、Plastolein9720、MesamolI、DNODP-610、HB-40等公知的物质。可以在不损害共聚物的渗透性和对环境变化的耐受性的条件下适合地进行增塑剂的选择和添加量的确定。
作为这些树脂,可以优选使用环烯烃树脂,具体地,可举出日本ZEON公司制造的ZEONEX、三井化学公司制造的APEL、TOPASADVANCED POLYMERS公司制造的TOPAS、JSR公司制造的ARTON等作为优选例。
另外,构成物镜的材料的阿贝数优选为50以上。
以下记载物镜。
在将φ1设为物镜的第1光盘使用时的有效径(mm)时,如果是满足以下的式的物镜,则优选用于所谓细长类型的光拾取装置。但是,也可以用于除此以外的光拾取装置。
1.9≤φ1≤3.0 (27)
在可靠地确保CD等第3光盘中的工作距离这样的观点中,优选满足以下的式。
2.0≤φ1≤3.0 (27)′
进而,物镜的至少一个光学面至少具有中央区域、中央区域的周围的中间区域、以及中间区域的周围的周边区域。中央区域优选为包括物镜的光轴的区域,但也可以将包括光轴的微小的区域作为未使用区域、特殊的用途的区域,将其周围作为中心区域(还称为中央区域)。中央区域、中间区域、以及周边区域优选设置于同一光学面上。如图4所示,中央区域CN、中间区域MD、周边区域OT优选在同一光学面上,设置成以光轴为中心的同心圆状。另外,在物镜的中央区域中设置了第一光程差赋予构造,在中间区域中设置了第二光程差赋予构造。周边区域可以是折射面,也可以在周边区域中设置第三光程差赋予构造。中央区域、中间区域、周边区域优选分别邻接,但也可以在之间稍微有隙间。
物镜的中央区域可称为第1光盘、第2光盘以及第3光盘的记录/再生中使用的第1、第2、第3光盘共用区域。即,物镜将通过中央区域的第1光束以在第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚,将通过中央区域的第2光束以在第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生的方式会聚,将通过中央区域的第3光束以在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚。另外,设置于中央区域的第1光程差赋予构造优选针对通过第1光程差赋予构造的第1光束以及第2光束,校正由于第1光盘的保护基板的厚度t1与第2光盘的保护基板的厚度t2的差异发生的球面像差/由于第1光束与第2光束的波长的差异发生的球面像差。进而,第1光程差赋予构造优选针对通过了第1光程差赋予构造的第1光束以及第3光束,校正由于第1光盘的保护基板的厚度t1与第3光盘的保护基板的厚度t3的差异发生的球面像差/由于第1光束与第3光束的波长的差异发生的球面像差。
物镜的中间区域可称为用于第1光盘、第2光盘的记录/再生而不用于第3光盘的记录/再生的第1、第2光盘共用区域。即,物镜将通过中间区域的第1光束以在第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚,将通过中间区域的第2光束以在第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚。其另一方面,不将通过中间区域的第3光束以在第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚。优选通过物镜的中间区域的第3光束在第3光盘的信息记录面上形成耀斑。优选如图5所示,在通过了物镜的第3光束在第3光盘的信息记录面上形成的光点中,按照从光轴侧(或者光点中心部)朝向外侧的顺序,具有光量密度高的光点中心部SCN、光量密度比光点中心部低的光点中间部SMD、光量密度比光点中间部高且比光点中心部低的光点周边部SOT。光点中心部用于光盘的信息的记录/再生,光点中间部以及光点周边部不用于光盘的信息的记录/再生。在上述中,将该光点周边部称为耀斑。但是,在光点中心部的周围不存在光点中间部而有光点周边部的类型、即在会聚光点的周围由光薄薄地形成大的光点的情况下,也可以将该光点周边部称为耀斑。即,也可以说通过了物镜的中间区域的第3光束优选在第3光盘的信息记录面上形成光点周边部。
物镜的周边区域可称为用于第1光盘的记录/再生,且不用于第2光盘以及第3光盘的记录/再生的第1光盘专用区域。即,物镜将通过周边区域的第1光束以在第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚。其另一方面,不将通过周边区域的第2光束以在第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚,不将通过周边区域的第3光束以在第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录/再生的方式会聚。通过物镜的周边区域的第2光束以及第3光束优选在第2光盘以及第3光盘的信息记录面上形成耀斑。即,通过了物镜的周边区域的第2光束以及第3光束优选在第2光盘以及第3光盘的信息记录面上形成光点周边部。
第1光程差赋予构造优选设置于物镜的中央区域的面积的70%以上的区域,更优选为90%以上。更优选为第1光程差赋予构造设置于中央区域的整个面。第2光程差赋予构造优选设置于物镜的中间区域的面积的70%以上的区域,更优选为90%以上。更优选为第2光程差赋予构造设置于中间区域的整个面。在周边区域具有第3光程差赋予构造的情况下,第3光程差赋予构造优选设置于物镜的周边区域的面积的70%以上的区域,更优选为90%以上。更优选为第3光程差赋予构造设置于周边区域的整个面。
另外,本说明书中所称的光程差赋予构造是指,对入射光束附加光程差的构造的总称。在光程差赋予构造中,还包括赋予相位差的相位差赋予构造。另外,在相位差赋予构造中包括衍射构造。本发明的光程差赋予构造优选为衍射构造。光程差赋予构造具有阶梯,优选具有多个阶梯。通过该阶梯对入射光束附加光程差和/或相位差。通过光程差赋予构造附加的光程差既可以是入射光束的波长的整数倍,也可以是入射光束的波长的非整数倍。阶梯既可以在光轴垂直方向上以周期性的间隔配置,也可以在光轴垂直方向上以非周期性的间隔配置。另外,在设置了光程差赋予构造的物镜是单片非球面透镜的情况下,根据从光轴起的高度,光束向物镜的入射角不同,所以光程差赋予构造的阶梯差针对各环形带的每一个稍微不同。例如,在物镜是单片非球面的凸透镜的情况下,即使是赋予相同的光程差的光程差赋予构造,也一般具有越远离光轴,阶梯差越大的倾向。另外,如果设为使多个基础构造重叠的形状,则能够与叠合的数量相应地分别具有功能。
另外,本说明书中所称的衍射构造是指,具有阶梯,具有通过衍射使光束收敛或者发散的作用的构造的总称。例如,包括如下构造:通过以光轴为中心排列多个单位形状而构成,对各个单位形状入射光束,透射的光的波阵面在相邻的每个环形带中引起偏差,其结果,通过形成新的波阵面而使光收敛或者发散那样的构造。衍射构造优选具有多个阶梯,阶梯既可以在光轴垂直方向上以周期性的间隔配置,也可以在光轴垂直方向上以非周期性的间隔配置。另外,在设置了衍射构造的物镜是单片非球面透镜的情况下,根据从光轴起的高度,光束向物镜的入射角不同,所以衍射构造的阶梯差针对各环形带的每一个稍微不同。例如,在物镜是单片非球面的凸透镜的情况下,即使是发生相同的衍射级数的衍射光的衍射构造,也一般具有越远离光轴,阶梯差越大的倾向。
但是,光程差赋予构造优选具有以光轴为中心的同心圆状的多个环形带。另外,光程差赋予构造一般能够取各种剖面形状(包括光轴的面中的剖面形状),包括光轴的剖面形状被大致分成闪耀型构造和台阶型构造。
闪耀型构造是指,如图6(a)、(b)所示,具有光程差赋予构造的光学元件的包括光轴的剖面形状是锯齿状的形状。另外,在图6的例子中,设为上方是光源侧、下方是光盘侧,在作为母非球面的平面形成了光程差赋予构造。在闪耀型构造中,将1个闪耀单位的光轴垂直方向的长度称为间距宽度P(参照图6(a)、(b))。另外,将闪耀的与光轴平行的方向的阶梯的长度称为阶梯差B(参照图6(a))。
另外,台阶型构造是指,如图6(c)、(d)所示,具有光程差赋予构造的光学元件的包括光轴的剖面形状具有多个小台阶状的构造(称为台阶单位)。
例如,将图6(c)所示的光程差赋予构造称为5级的台阶型构造,将图6(d)所示的光程差赋予构造称为2级的台阶型构造(还称为二元构造)。
另外,光程差赋予构造优选为某单位形状周期性地反复的构造。此处所称的“单位形状周期性地反复”当然包括同一形状以同一周期反复的形状。进而,成为周期的1个单位的单位形状具有规则性,周期逐渐变长或者逐渐变短的形状也包含于“单位形状周期性地反复”。
在光程差赋予构造具有闪耀型构造的情况下,成为作为单位形状的锯齿状的形状反复的形状。可以如图6(a)所示,同一锯齿状形状反复,也可以是如图6(b)所示,随着在远离光轴的方向上前进,锯齿状形状的间距逐渐变长的形状、或者间距逐渐变短的形状。另外,也可以是如下形状:在某区域中是闪耀型构造的阶梯朝向与光轴(中心)侧相反的方向的形状,在其他区域中是闪耀型构造的阶梯朝向光轴(中心)侧的形状,在其之间,设置了为了切换闪耀型构造的阶梯的朝向而所需的过渡区域。另外,在这样成为使闪耀型构造的阶梯的朝向在途中切换的构造的情况下,能够扩大环形带间距,能够抑制光程差赋予构造的制造误差所致的透射率降低。
另外,第1光程差赋予构造以及第2光程差赋予构造也可以分别设置于物镜的不同的光学面,但优选设置于同一光学面。进而,即使在设置第3光程差赋予构造的情况下,也优选设置于与第1光程差赋予构造以及第2光程差赋予构造相同的光学面。通过设置于同一光学面,能够减少制造时的偏芯误差,所以是优选的。另外,第1光程差赋予构造、第2光程差赋予构造以及第3光程差赋予构造是与物镜的光盘侧的面相比优选的是设置于物镜的光源侧的面。换言之,第1光程差赋予构造、第2光程差赋予构造以及第3光程差赋予构造优选设置于物镜的曲率半径的绝对值小的一方的光学面。
接下来,说明中央区域中设置的第1光程差赋予构造。第1光程差赋予构造优选为仅使第1基础构造和第2基础构造叠合的构造。
第1基础构造优选为闪耀型构造的光程差赋予构造。另外,第1基础构造使通过了第1基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第1基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第1基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。其中,|A|=1、|B|=1、|C|=1。由此,第1基础构造的阶梯差不会变得过大,所以制造容易,且能够抑制制造误差所引起的光量损失,并且还能够降低波长变动时的衍射效率变动,所以是优选的。
另外,第1基础构造的阶梯既可以朝向光轴的方向,也可以朝向与光轴相反的方向。另外,也可以如图14(b)那样,在中央区域的途中切换第1基础构造的阶梯的朝向。图14(b)是在接近光轴的位置上阶梯朝向与光轴相反的一方,但在途中阶梯的朝向被切换,在远离光轴的位置上阶梯朝向光轴的方向的例子。另外,第1基础构造的阶梯的朝向既可以与第3基础构造的阶梯的朝向一致,也可以不一致。“阶梯朝向光轴的方向”是指,图7(a)那样的状态,“阶梯朝向与光轴相反的方向”是指,图7(b)那样的状态。
但是,通过使第1基础构造的阶梯的朝向成为与光轴相反方向,即使在用于BD/DVD/CD这3种光盘的互换那样的轴上厚度大的厚的物镜中,也能够在CD使用时充分确保工作距离。
根据在用于BD/DVD/CD这3种光盘的互换那样的轴上厚度大的厚的物镜中,也在CD使用时充分确保工作距离这样的观点,优选第1基础构造相对第1光束具有近轴光焦度。此处,“具有近轴光焦度”是指,在通过后述数学式2表示第1基础构造的光程差函数的情况下,C2不是0。
另外,第2基础构造也优选为闪耀型构造的光程差赋予构造。第2基础构造使通过了第2基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第2基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第2基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。其中,|D|=2、|E|=1、|F|=1。由此,第2基础构造的阶梯差不会变得过大,所以制造容易,且能够抑制制造误差所引起的光量损失,并且还能够降低波长变动时的衍射效率变动,所以是优选的。
另外,第2基础构造的阶梯既可以朝向光轴的方向,也可以朝向与光轴相反的方向。另外,也可以如图14(a)、(b)那样,在中央区域的途中切换第2基础构造的阶梯的朝向。另外,第2基础构造的阶梯的朝向既可以与第4基础构造的阶梯的朝向一致,也可以不一致。
另外,通过以使阶梯的朝向不同的方式使第1基础构造和第2基础构造叠合,相比于以使第1基础构造和第2基础构造的阶梯的朝向相同的方式叠合的情况,能够抑制叠合后的阶梯的高度变高,与此相伴,能够抑制制造误差等所致的光量损失,并且能够抑制波长变动时的衍射效率的变动。
另外,还能够提供不仅能够实现BD/DVD/CD这3种光盘的互换,而且针对BD/DVD/CD这3种中的任何一种光盘都能够维持高的光利用效率的、取得了光利用效率的平衡的物镜。例如,还能够提供使针对波长λ1的衍射效率成为80%以上、使针对波长λ2的衍射效率成为60%以上、使针对波长λ3的衍射效率成为50%以上的物镜。进而,还能够提供使针对波长λ1的衍射效率成为80%以上、使针对波长λ2的衍射效率成为70%以上、使针对波长λ3的衍射效率成为60%以上的物镜。另外,通过在波长向长波长侧变动了时使像差向不足(under-corrected)(校正不够,insufficiently-corrected)的方向变化,能够抑制在光拾取装置的温度上升了时发生的像差,在物镜是塑料制的情况下,能够提供在温度变化时也能够维持稳定的性能的物镜。
在物镜是塑料制的情况下,为了在温度变化时也维持稳定的性能,优选在波长变长时在物镜中发生的3级球面像差以及5级球面像差都是不足(校正不够)。如果3级球面像差是不足,则能够通过波长变化所致的衍射效果,校正在温度变化时的材料的折射率变化所产生的球面像差,如果3级球面像差和5级球面像差是相同的符号,就能够通过倍率变化校正波长变化时的球面像差(3级、5级)。
本发明的第1光程赋予构造能够使阶梯的高度非常低。因此,能够使制造误差进一步降低,能够进一步抑制光量损失,并且能够进一步抑制波长变动时的衍射效率的变动。
另外,第1光程差赋予构造的最小环形带宽度优选为15μm以下。根据该观点,第1光程差赋予构造的最小环形带宽度bw和第1波长λ1下的焦距f1的比bw/f1优选为0.004以下。更优选为10μm以下。另外,第1光程差赋予构造的平均环形带宽度优选为30μm以下。更优选为20μm以下。通过采用这样的结构,能够如上所述得到恰好的级别的不足的波长特性(under-wavelength property),并且能够使在通过了第1光程差赋予构造的第3光束中发生的、第3光盘的信息的记录/再生中使用的必要光的最佳聚焦位置、和第3光盘的信息的记录/再生中不使用的不需要光的最佳聚焦位置相离开,能够降低误检测。另外,平均环形带宽度是指,对中央区域的第1光程差赋予构造的所有环形带宽度进行合计,并除以中央区域的第1光程差赋予构造的阶梯数而得到的值。
此处,本发明的物镜的轴上色像差优选为0.9μm/nm以下。更优选为使轴上色像差成为0.8μm/nm以下。如果使第1基础构造的间距过小,则轴上色像差有可能恶化,所以优选的是留意设计成:不成为轴上色像差大于0.9μm/nm那样的间距。根据该观点,第1光程差赋予构造的最小间距p与第1波长λ1下的焦距f1之比p/f1优选为0.002以上。
根据通过了第1光程差赋予构造的第3光束,第3光束形成的光点的光强度最强的第1最佳聚焦位置、和第3光束形成的光点的光强度其次强的第2最佳聚焦位置优选满足以下的条件式(28)。另外,此处所称的最佳聚焦位置是指,在某散焦(defocus)的范围内光束腰(beam waist)变得极小的位置。第1最佳聚焦位置是第3光盘的记录/再生中使用的必要光的最佳聚焦位置,第2最佳聚焦位置是第3光盘的记录/再生中不使用的不需要光中的、光量最多的光束的最佳聚焦位置。
0.05≤L/f13≤0.35 (28)
其中,f13[mm]是指通过第1光程差赋予构造并形成第1最佳聚焦的第3光束的焦距,L[mm]是指第1最佳聚焦与第2最佳聚焦之间的距离。
更优选为满足以下的条件式(28)′。
0.25≤L/f13≤0.35 (28)′
在图8(a)、(b)、(c)中示出几个以上叙述的第1光程差赋予构造的优选的例子。另外,在图8中,为便于说明,设为第1光程差赋予构造ODS1被设置成平板状来示出,但也可以设置于单片非球面的凸透镜上。在作为(2/1/1)衍射构造的第2基础构造BS2上,叠合了作为(1/1/1)衍射构造的第1基础构造BS1。在图8(a)中,第2基础构造BS2的阶梯朝向光轴OA的方向,第1基础构造BS的阶梯朝向与光轴OA相反的方向。进而,可知使第1基础构造BS1和第2基础构造BS2的间距对齐,而第2基础构造的所有阶梯的位置、和第1基础构造的阶梯的位置对齐。该图8(a)还适用于使图1(b)的构造和图2(b)的构造重叠时的情况。接下来,在图8(b)中,第2基础构造BS2的阶梯朝向光轴OA的方向,第1基础构造BS的阶梯也朝向光轴OA的方向。进而,可知使第1基础构造BS1和第2基础构造BS2的间距对齐,而第2基础构造的所有阶梯的位置、和第1基础构造的阶梯的位置对齐。该图8(b)还适用于使图1(c)的构造和图2(c)的构造重叠时的情况。接下来,在图8(c)中,第2基础构造BS2的阶梯朝向与光轴OA相反的方向,第2基础构造BS的阶梯也朝向与光轴OA相反的方向。进而,可知使第1基础构造BS1和第2基础构造BS2的间距对齐,而第2基础构造的所有阶梯的位置、和第1基础构造的阶梯的位置对齐。该图8(c)还适用于使图1(a)的构造和图2(a)的构造重叠时的情况。
接下来,说明中间区域中设置的第2光程差赋予构造。第2光程差赋予构造优选为仅使第3基础构造和第4基础构造这2个基础构造叠合了的构造。
第3基础构造使通过了第3基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第3基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第3基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。其中,|A|=1、|B|=1、|C|=1。另外,第4基础构造使通过了第4基础构造的第1光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第4基础构造的第2光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第4基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。其中,|D|=2、|E|=1、|F|=1。
另外,第3基础构造以及第4基础构造的阶梯既可以朝向光轴的方向,也可以朝向与光轴相反的方向。另外,也可以如图14(a)、(b)那样,在中央区域的途中切换第3基础构造和/或第4基础构造的阶梯的朝向。
如果在第2光程差赋予构造上,将0/0/±1的二元构造那样的阶梯差大的构造作为用于耀斑显现的第3基础构造来叠合,则制造误差所致的衍射效率降低、阴影效应等所致的衍射效率降低这样的问题成为大的问题。因此,如果设为在第2光程差赋予构造中,仅将第3基础构造和第4基础构造以外的构造叠合的构造,则能够提高光的利用效率,所以是优选的。特别,在第1光束的有效径是1.9mm至3.0mm这样的小径的情况下,在由第3基础构造和第4基础构造构成的第2光程差赋予构造中,环形带宽度已经充分窄,且环形带数的数量也充分多,所以如果除了第3基础构造和第4基础构造以外还重叠其他基础构造,则环形带宽度变得更细、环形带数变得更多,所以制造误差所致的衍射效率降低、环形带的阴影效应所致的衍射效率降低这样的问题变大。
在周边区域中设置第3光程差赋予构造的情况下,能够设置任意的光程差赋予构造。第3光程差赋予构造优选具有第5基础构造。第5基础构造使通过了第5基础构造的第1光束的P级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第5基础构造的第2光束的Q级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第5基础构造的第3光束的R级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。另外,为了抑制波长变动时的衍射效率的变动,也优选P是5以下。更优选P是2以下。
将为了针对第1光盘进行信息的再生/记录而所需的物镜的像侧数值孔径设为NA1,将为了针对第2光盘进行信息的再生/记录而所需的物镜的像侧数值孔径设为NA2(NA1>NA2),将为了针对第3光盘进行信息的再生/记录而所需的物镜的像侧数值孔径设为NA3(NA2>NA3)。NA1优选为0.75以上、0.9以下,更优选为0.8以上、0.9以下。特别,NA1优选为0.85。NA2优选为0.55以上、0.7以下。特别,NA2优选为0.60或者0.65。另外,NA3优选为0.4以上、0.55以下。特别,NA3优选为0.45或者0.53。
关于物镜的中央区域和中间区域的边界,优选形成于在第3光束的使用时与0.9·NA3以上、1.2·NA3以下(更优选为0.95·NA3以上、1.15·NA3以下)的范围相当的部分。更优选为物镜的中央区域和中间区域的边界形成于与NA3相当的部分。另外,关于物镜的中间区域与周边区域的边界,优先形成于在第2光束的使用时与0.9·NA2以上、1.2·NA2以下(更优选为0.95·NA2以上、1.15·NA2以下)的范围相当的部分。更优选为物镜的中间区域与周边区域的边界形成于与NA2相当的部分。
在使通过了物镜的第3光束在第3光盘的信息记录面上会聚的情况下,优选的是球面像差具有至少1个部位的不连续部。在该情况下,不连续部在第3光束的使用时,优选存在于0.9·NA3以上、1.2·NA3以下(更优选为0.95·NA3以上、1.15·NA3以下)的范围。
另外,物镜优选满足以下的条件式(15)。
0.8≤d/f1≤1.5 (15)
其中,d表示物镜的光轴上的厚度(mm),f1表示第1光束下的物镜的焦距。
在对应于BD那样的短波长、高NA的光盘的情况下,在物镜中,虽然产生易于发生像散,偏心彗形像差也易于发生这样的课题,但能够通过满足条件式(15)来抑制像散、偏心彗形像差的发生。
另外,通过满足条件式(15),成为物镜的轴上厚度较大的厚物镜,所以尽管CD的记录/再生时的工作距离往往变短,通过在物镜中设置本发明的第1光程差赋予构造,能够将CD的记录/再生中的工作距离也充分地确保,所以本发明的效果更显著。
进而,在确保第3光盘中的充分的工作距离这样的意义下,物镜中形成的环形带的数量RN优选为150以上250以下。
第1光束、第2光束以及第3光束既可以作为平行光入射到物镜,也可以作为发散光或者收敛光入射到物镜。在循迹时,也为了防止发生彗形像差,优选使第1光束、第2光束、以及第3光束全部成为平行光或者大致平行光而入射到物镜。通过使用本发明的第1光程差赋予构造,能够使第1光束、第2光束以及第3光束的全部成为平行光或者大致平行光而入射到物镜,所以本发明的效果更显著。在第1光束成为平行光或者大致平行光的情况下,第1光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m1优选满足下述的式(16)。
-0.003≤m1≤0.003 (16)
在光盘中有多个层的情况下,在各层中物镜的倍率不同(光向物镜的入射角度不同),所以为了使|m1|的最大值变小,优选在最薄的层与最厚的层之间的厚度的保护基板厚度下满足(16)。通过这样构成,能够在所有层中,降低循迹时的彗形像差。
另外,在使第2光束成为平行光或者大致平行光而入射到物镜的情况下,第2光束入射到物镜时的、物镜的成像倍率m2优选满足下述的式(17)。
-0.003≤m2≤0.003 (17)
在光盘中有多个层的情况下,在各层中物镜的倍率不同(光向物镜的入射角度不同),所以为了使|m2|的最大值变小,优选在最薄的层与最厚的层之间的厚度的保护基板厚度下满足(17)。通过这样构成,能够在所有层中,降低循迹时的彗形像差。
另一方面,在使第2光束成为发散光入射到物镜的情况下,第2光束入射到物镜时的、物镜的成像倍率m2优选满足下述的式(20)。
-0.02≤m2<-0.003 (20)
由于通过衍射和倍率变化这两方达成互换,所以能够减小衍射的波长依赖性,能够设为环形带宽度宽的衍射构造。
另外,在使第3光束成为平行光束或者大致平行光束入射到物镜的情况下,第3光束入射到物镜时的、物镜的成像倍率m3优选满足下述的式(18)。
-0.003≤<m3≤0.003 (18)
在光盘中有多个层的情况下,在各层中物镜的倍率不同(光向物镜的入射角度不同),所以为了使|m3|的最大值变小,优选在最薄的层与最厚的层之间的厚度的保护基板厚度下满足(18)。通过这样构成,能够在所有层中,降低循迹时的彗形像差。
另一方面,在使第3光束成为发散光入射到物镜的情况下,第3光束入射到物镜时的、物镜的成像倍率m3优选满足下述的式(21)′。
-0.02≤m3<-0.003 (21)’
由于通过衍射和倍率变化这两方达成互换,所以衍射的波长依赖性变小,能够设为环形带宽度宽的衍射构造。进而,光盘越厚,工作距离(WD)越短,但能够通过(21)’延长WD,能够得到焦距相应地短的、适合于细长拾取器的物镜。
另外,使用第3光盘时的对物光学元件的工作距离(WD)优选为0.15mm以上、1.5mm以下。更优选为0.19mm以上、0.7mm以下。接下来,使用第2光盘时的对物光学元件的WD优选为0.2mm以上、0.7mm以下。进而,使用第1光盘时的对物光学元件的WD优选为0.25mm以上、0.7mm以下。
本发明的光信息记录再生装置具备具有上述光拾取装置的光盘驱动装置。
此处,在说明光信息记录再生装置中装备的光盘驱动装置时,在光盘驱动装置中,有如下方式:从收纳了光拾取装置等的光信息记录再生装置本体向外部仅取出能够以搭载了光盘的状态保持的托盘的方式、和针对收纳了光拾取装置等的光盘驱动装置本体的每一个向外部取出的方式。
在使用上述各方式的光信息记录再生装置中,大致装备了如下的结构部件,但不限于此。外壳等中收纳的光拾取装置、使光拾取装置针对每个外壳朝向光盘的内周或者外周移动的寻迹马达等光拾取装置的驱动源、具有使光拾取装置的外壳朝向光盘的内周或者外周引导的导轨等的光拾取装置的移送组件、以及进行光盘的旋转驱动的主轴马达等。
在前者的方式中,除了这些各结构部件以外,还设置了能够以搭载了光盘的状态保持的托盘以及用于使托盘滑动的装载机构等,在后者的方式中,没有托盘以及装载机构,各结构部件优选设置于与可向外部抽出的机壳(chassis)相当的抽出部(drawer)。
根据本发明,在用于BD/DVD/CD这3种光盘的互换那样的轴上厚度大的厚的物镜中,能够在CD使用时确保工作距离,同时实现有效径的小径化。通过使有效径成为小径,缩短焦距,能够提供适用于细长类型的光拾取装置的物镜。另外,通过降低光程差赋予构造的阶梯差,能够抑制阴影效应、制造误差等所致的光量损失,还可提供针对BD/DVD/CD这3种中的任何一种光盘都能够维持高的光利用效率的、取得了光利用效率的平衡的物镜。
附图说明
图1是示意地示出第2基础构造以及第4基础构造的光轴方向剖面的图,(a)示出(2/1/1)衍射构造、│ΔT2│<│ΔT4│、间距的符号是正的情况、(b)示出(2/1/1)衍射构造、│ΔT2│>│ΔT4│、间距的符号是负的情况、(c)示出(2/1/1)衍射构造、│ΔT2│>│ΔT4│、间距的符号是负的情况。
图2是示意地示出第1基础构造以及第3基础构造的光轴方向剖面的图,(a)示出(1/1/1)衍射构造、│ΔT1│<│ΔT3│、间距的符号是正的情况、(b)示出(1/1/1)衍射构造、│ΔT1│<│ΔT3│、间距的符号是正的情况、(c)示出(1/1/1)衍射构造、│ΔT1│>│ΔT3│、间距的符号是负的情况。
图3(a)示出过剩的球面像差的例子,(b)示出不足的球面像差的例子。
图4是在光轴方向上观察了本实施方式的单片的物镜OL的图。
图5是示出形成通过了物镜的第3光束在第3光盘的信息记录面上形成的光点的状态的图。
图6是示出光程差赋予构造的例子的轴线方向剖面图,(a)、(b)示出闪耀型构造的例子、(c)、(d)示出台阶型构造的例子。
图7(a)是示出阶梯朝向光轴的方向的状态的图,(b)是示出阶梯朝向与光轴相反的方向的状态的图。
图8是第1光程差赋予构造的概念图,(a)、(b)、(c)是示出第1光程差赋予构造的优选的例子的图。
图9是概略地示出能够对作为不同的光盘的BD、DVD、以及CD适当地进行信息的记录和/或再生的本实施方式的光拾取装置PU1的结构的图。
图10是实施例1的CD使用时的纵球面像差图。
图11是实施例2的CD使用时的纵球面像差图。
图12是实施例3的CD使用时的纵球面像差图。
图13是实施例4的CD使用时的纵球面像差图。
图14(a)是示出在光轴附近阶梯朝向光轴的方向,但在途中切换而在中间区域附近阶梯朝向与光轴相反的方向那样的形状的图,(b)是示出在光轴附近阶梯朝向与光轴相反的方向,但在途中切换而在中间区域附近阶梯朝向光轴的方向那样的形状的图。
图15是实施例5的CD使用时的纵球面像差图。
图16是示出实施例1中的各基础构造的间距的图。
图17是示出实施例2中的各基础构造的间距的图。
图18是示出实施例4中的各基础构造的间距的图。
(附图标记说明)
AC1:2轴致动器;BS:偏振光分束器;CN:中央区域;COL:准直透镜;DP:二向色棱镜;LD1:第1半导体激光器或者蓝紫色半导体激光器;LD2:第2半导体激光器;LD3:第3半导体激光器;LDP:激光单元;MD:中间区域;OL:物镜;OT:周边区域;PD:受光元件;PL1:保护基板;PL2:保护基板;PL3:保护基板;PU1:光拾取装置;QWP:λ/4波片;RL1:信息记录面;RL2:信息记录面;RL3:信息记录面;SEN:传感器透镜。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的实施方式。图9是概略地示出能够对作为不同的光盘的BD、DVD、以及CD适当地进行信息的记录和/或再生的本实施方式的光拾取装置PU1的结构的图。上述光拾取装置PU1是细长类型,可搭载于薄型的光信息记录再生装置。此处,将第1光盘设为BD,将第2光盘设为DVD,将第3光盘设为CD。另外,本发明不限于本实施方式。
光拾取装置PU1具有物镜OL、λ/4波片QWP、准直透镜COL、偏振光分束器BS、二向色棱镜DP、在针对BD进行信息的记录/再生的情况下发光而射出波长λ1=405nm的激光光束(第1光束)的第1半导体激光器LD1(第1光源)、使在针对DVD进行信息的记录/再生的情况下发光而射出波长λ2=660nm的激光光束(第2光束)的第2半导体激光器LD2(第2光源)以及在针对CD进行信息的记录/再生的情况下发光而射出波长λ3=785nm的激光光束(第3光束)的第3半导体激光器LD3成为一体的激光单元LDP、传感器透镜(sesorlens)SEN、作为光检测器的受光元件PD等。
如图2所示,在本实施方式的单片的物镜OL中,在光源侧的非球面光学面中以光轴为中心的同心圆状形成了包括光轴的中央区域CN、在其周围配置的中间区域MD、以及进而在其周围配置的周边区域OT。虽然未图示,但在中心区域CN中形成了已经详述的第1光程差赋予构造,在中间区域MD中形成了已经详述的第2光程差赋予构造。另外,在周边区域OT中,形成了第3光程差赋予构造。在本实施方式中,第3光程差赋予构造是闪耀型的衍射构造。另外,本实施方式的物镜是塑料透镜。物镜OL的中心区域CN中形成的第1光程差赋予构造是使第1基础构造和第2基础构造叠合了的构造,第1基础构造使通过了第1基础构造的第1光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第1基础构造的第2光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第1基础构造的第3光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,第2基础构造使通过了第2基础构造的第1光束的2级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第2基础构造的第2光束的1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第2基础构造的第3光束的1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。
物镜OL的中间区域MD中形成的第2光程差赋予构造是使第3基础构造和第4基础构造叠合了的构造,第3基础构造使通过了第3基础构造的第1光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第3基础构造的第2光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第3基础构造的第3光束的-1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,第4基础构造使通过了第4基础构造的第1光束的2级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第4基础构造的第2光束的1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了第4基础构造的第3光束的1级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量。
夹着物镜的中央区域与中间区域的边界,第1基础构造的最接近边界的间距P1、第3基础构造的最接近边界的间距P3、第2基础构造的最接近边界的间距P2、以及第4基础构造的最接近边界的间距P4满足以下的式(1)、(3)。
P3-P1>0 (3)
P4-P2>0 (1)
从蓝紫色半导体激光器LD1射出的第1光束(λ1=405nm)的发散光束如实线所示,通过二向色棱镜DP,并通过了偏振光分束器BS之后,通过准直透镜COL而成为平行光,通过λ/4波片QWP从直线偏振光变换为圆偏振光,通过未图示的光圈其光束径被限制,而入射到物镜OL。此处,通过物镜OL的中央区域、中间区域、以及周边区域会聚的光束经由厚度0.1mm的保护基板PL1,成为在BD的信息记录面RL1上形成的光点。
在信息记录面RL1上通过信息凹坑(pit)调制的反射光束在再次透射了物镜OL、未图示的光圈之后,通过λ/4波片QWP从圆偏振光变换为直线偏振光,通过准直透镜COL成为收敛光束,通过偏振光分束器BS反射,经由传感器透镜SEN而在受光元件PD的受光面上收敛。然后,使用受光元件PD的输出信号,通过2轴致动器AC1使物镜OL聚焦、循迹,从而能够读取BD中记录的信息。此处,在第1光束中产生了波长变动的情况、进行具有多个信息记录层的BD的记录/再生的情况下,通过1轴致动器AC2使作为倍率变更组件的准直透镜COL在光轴方向上变化,来变更入射到对物光学元件OL的光束的发散角或者收敛角,从而能够校正波长变动、不同的信息记录层所致发生的球面像差。
从激光单元LDP的半导体激光器LD2射出的第2光束(λ2=660nm)的发散光束如虚线所示,通过二向色棱镜DP反射,通过偏振光分束器BS、准直透镜COL,通过λ/4波片QWP从直线偏振光变换为圆偏振光,而入射到物镜OL。此处,通过物镜OL的中央区域和中间区域会聚的(通过了周边区域的光束被耀斑化,形成光点周边部)光束经由厚度0.6mm的保护基板PL2,成为在DVD的信息记录面RL2上形成的光点,形成光点中心部。
在信息记录面RL2上通过信息凹坑调制的反射光束在再次透射了物镜OL之后,通过λ/4波片QWP从圆偏振光变换为直线偏振光,通过准直透镜COL成为收敛光束,通过偏振光分束器BS反射,经由传感器透镜SEN在受光元件PD的受光面上收敛。然后,能够使用受光元件PD的输出信号来读取DVD中记录的信息。在本实施方式中,即使在固定了耦合透镜COL的状态下,也能够对DVD进行信息的记录/再生,所以光拾取装置的控制系统被简化。
从激光单元LDP的半导体激光器LD3射出的第3光束(λ3=785nm)的发散光束如单点划线所示,通过二向色棱镜DP反射,通过偏振光分束器BS、准直透镜COL,通过λ/4波片QWP从直线偏振光变换为圆偏振光,入射到物镜OL。此处,通过物镜OL的中央区域会聚的(通过了中间区域以及周边区域的光束被耀斑化,形成光点周边部)光束经由厚度1.2mm的保护基板PL3,成为在CD的信息记录面RL3上形成的光点。
在信息记录面RL3上通过信息凹坑调制的反射光束在再次透射了物镜OL之后,通过λ/4波片QWP从圆偏振光变换为直线偏振光,通过准直透镜COL成为收敛光束,通过偏振光分束器BS反射,经由传感器透镜SEN在受光元件PD的受光面上收敛。于是,能够使用受光元件PD的输出信号来读取CD中记录的信息。
(实施例)
以下,说明能够在上述实施方式中使用的实施例。另外,以后(包括表的透镜数据),有时使用E(例如,2.5×E-3)来表示10的幂数(例如,2.5×10-3)。另外,物镜的光学面形成为通过分别向数学式1代入了表所示的系数的数学式规定的、在绕光轴而轴对称的非球面。
[数学式1]
此处,X(h)是光轴方向的轴(将光的行进方向设为正)、κ是圆锥系数、Ai是非球面系数、h是从光轴起的高度、r是近轴曲率半径。
另外,在使用了衍射构造的实施例的情况下,通过该衍射构造对各波长的光束提供的光程差通过向数学式2的光程差函数代入了表所示的系数的数学式来规定。
(数学式2)
Φ(h)=Σ(C2ih2i×λ×m/λB)
此处,λ:使用波长、m:衍射级数、λB:制造波长、h:从光轴起的光轴垂直方向的距离。
另外,设为间距P(h)=λB/(Σ(2i×C2i×h2i-1))。
(实施例1)
表1示出实施例1的透镜数据。该实施例是第1基础构造、第3基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向,第2基础构造、第4基础构造的阶梯朝向光轴的方向的例子。BD的焦距成为2.2mm,此处是作为比较短的值确定位置。图16示出各基础构造的间距。在图16中,纵轴表示间距P(mm)、横轴表示从光轴起的高度,以边界BN为界而左侧表示中央区域、右侧表示中间区域。P1、P2、P3、P4是最接近边界BN的第1基础构造、第2基础构造、第3基础构造、第4基础构造的间距的值。根据图16可知,P1、P3是正的值,P3的绝对值大于P1,P2、P4是负的值,P2的绝对值大于P4。因此,如后述表6所示,可知成为P4-P2>0,P3-P1>0。另外,图10示出实施例1的CD使用时的纵球面像差图。如图10所示可知,在与中间区域相比在外侧在CD的信息记录面上在不足侧发生球面像差,由此,能够进行适当的耀斑显现。
[表1]
◆规格
◆配置
*di表示从第di面到第di+1面为止的变位
◆非球面系数
◆光程差函数系数
第2-1面的衍射构造1是第2基础构造
第2-1面的衍射构造2是第1基础构造
第2-2面的衍射构造1是第4基础构造
第2-2面的衍射构造2是第3基础构造
(实施例2)
表2示出实施例2的透镜数据。该实施例是第1基础构造、第3基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向,第2基础构造、第4基础构造的阶梯朝向光轴的方向的例子。BD的焦距是1.77mm那样的比较短的值。图17示出各基础构造的间距。根据图17可知,P1、P3是正的值,P3的绝对值大于P1,P2、P4是负的值,P2的绝对值大于P4。因此,如后述表6所示,可知成为P4-P2>0,P3-P1>0。另外,图11示出实施例2中的CD使用时的纵球面像差图。如图11所示,在与中间区域相比在外侧在CD的信息记录面上在不足侧发生球面像差,由此,可知能够进行适当的耀斑显现。
[表2]
◆规格
◆配置
*di表示从第di面到第di+1面为止的变位
◆非球面系数
◆光程差函数系数
第2-1面的衍射构造1是第2基础构造
第2-1面的衍射构造2是第1基础构造
第2-2面的衍射构造1是第4基础构造
第2-2面的衍射构造2是第3基础构造
(实施例3)
表3示出实施例3的透镜数据。该实施例是第1基础构造、第3基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向,第2基础构造、第4基础构造的阶梯朝向光轴的方向的例子。BD的焦距是1.77mm那样的比较短的值。如后述表6所示,可知成为P4-P2>0,P3-P1>0。另外,图12示出实施例3中的CD使用时的纵球面像差图。如图12所示,在与中间区域相比在外侧在CD的信息记录面上在不足侧发生球面像差,由此,可知能够进行适当的耀斑显现。
[表3]
◆规格
◆配置
*di表示从第di面到第di+1面为止的变位
◆非球面系数
◆光程差函数系数
第2-1面的衍射构造1是第2基础构造
第2-1面的衍射构造2是第1基础构造
第2-2面的衍射构造1是第4基础构造
第2-2面的衍射构造2是第3基础构造
(实施例4)
表4示出实施例4的透镜数据。该实施例是第1基础构造、第3基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向,第2基础构造、第4基础构造的阶梯也朝向与光轴相反的方向的例子。BD的焦距成为1.41mm,是非常短的值。图18示出各基础构造的间距。根据图18可知,P1、P3是正的值,P3的绝对值大于P1,P2、P4是正的值,P4的绝对值大于P2。因此,如后述表6所示,可知成为P4-P2>0,P3-P1>0。另外,图13示出实施例4中的CD使用时的纵球面像差图。如图13所示,在与中间区域相比在外侧在CD的信息记录面上在不足侧发生球面像差,由此,可知能够进行适当的耀斑显现。
[表4]
◆规格
◆配置
*di表示从第di面到第di+1面为止的变位
◆非球面系数
◆光程差函数系数
第2-1面的衍射构造1是第2基础构造
第2-1面的衍射构造2是第1基础构造
第2-2面的衍射构造1是第4基础构造
第2-2面的衍射构造2是第3基础构造
(实施例5)
表5示出实施例5的透镜数据。该实施例是BD的焦距成为1.41mm,是非常短的值,但第1基础构造、第3基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向,第2基础构造、第4基础构造的阶梯朝向光轴的方向的例外的例子。如后述表6所示,可知成为P4-P2>0,P3-P1>0。另外,图15示出实施例5中的CD使用时的纵球面像差图。如图15所示,在与中间区域相比在外侧在CD的信息记录面上在不足侧发生球面像差,由此,可知能够进行适当的耀斑显现。
[表5]
◆规格
◆配置
*di表示从第di面到第di+1面为止的变位
◆非球面系数
◆光程差函数系数
第2-1面的衍射构造1是第2基础构造
第2-1面的衍射构造2是第1基础构造
第2-2面的衍射构造1是第4基础构造
第2-2面的衍射构造2是第3基础构造
在表6中,集中示出权利要求书记载的条件式的值。可知在任一个实施例中,BD中的温度变化时的像差变化都小。
[表6]
根据本说明书记载的实施例、思想,本领域的技术人员能够清楚地理解本发明不限于说明书记载的实施例,而还包括其他实施例和变形例。说明书的记载以及实施例仅以例证为目的,本发明的范围由后述权利要求表示。
Claims (18)
1.一种在光拾取装置中使用的物镜,该光拾取装置具有:射出第1波长λ1的第1光束的第1光源;射出第2波长λ2的第2光束的第2光源;以及射出第3波长λ3的第3光束的第3光源,该光拾取装置使用所述第1光束来进行具有厚度是t1的保护基板的第1光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第2光束来进行具有厚度是t2的保护基板的第2光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第3光束来进行具有厚度是t3的保护基板的第3光盘的信息的记录和/或再生,其中,λ1、λ2、λ3的单位是nm,λ2>λ1,λ3>λ2,t1<t2,t2<t3,
所述物镜是单片的,
所述物镜的光学面至少具有中央区域、所述中央区域的周围的中间区域、以及所述中间区域的周围的周边区域,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中间区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述中间区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述中央区域具有使作为闪耀型构造的第1基础构造和作为闪耀型构造的第2基础构造重叠的第1光程差赋予构造,
所述中间区域具有使作为闪耀型构造的第3基础构造和作为闪耀型构造的第4基础构造重叠的第2光程差赋予构造,
所述第1基础构造使通过了所述第1基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第2基础构造使通过了所述第2基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第3基础构造使通过了所述第3基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第4基础构造使通过了所述第4基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
A、B、C、D、E、F分别满足:
|A|=1
|B|=1
|C|=1
|D|=2
|E|=1
|F|=1
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的间距,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,
夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(1):
P4-P2>0 (1)
其中,
在通过Φ(h)=Σ(C2ih2i×λ×m/λB)表示了定义所述基础构造的光程差函数时,
设为间距P(h)=λB/(Σ(2i×C2i×h2i-1)),
此处,λ:使用波长、m:衍射级数、λB:制造波长、h:从光轴起的光轴垂直方向的距离。
2.根据权利要求1所述的物镜,其特征在于,
将所述第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT2,将所述第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT4,
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的环形带的宽度,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,满足以下的式:
ΔT4-ΔT2>0 (2)。
3.根据权利要求1或者2所述的物镜,其特征在于,
夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、以及所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3在考虑其符号时满足以下的式(3):
P3-P1>0 (3)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的物镜,其特征在于,
夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(4):
|P3-P1|<|P4-P2| (4)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的物镜,其特征在于,
通过了所述第2光程差赋予构造的所述第3光束在所述第3光盘的信息记录面发生不足的球面像差。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的物镜,其特征在于,
所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(5)、(6):
P1<P3<0 (5)
P2<P4<0 (6)。
7.根据权利要求6所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1时,满足以下的式(7):
2.0≤f1≤3.5 (7)
其中,f1的单位是mm。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的物镜,其特征在于,
所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向光轴的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(8)、(9):
P3>P1>0 (8)
P2<P4<0 (9)。
9.根据权利要求8所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1时,满足以下的式(10):
1.5≤f1≤2.5 (10)
其中,f1的单位是mm。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的物镜,其特征在于,
所述第1基础构造以及所述第3基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,所述第2基础构造以及所述第4基础构造的最接近所述边界的阶梯分别朝向与光轴相反的方向,夹着所述中央区域与所述中间区域的边界,所述第1基础构造的最接近所述边界的位置的间距P1、所述第3基础构造的最接近所述边界的位置的间距P3、所述第2基础构造的最接近所述边界的位置的间距P2、以及所述第4基础构造的最接近所述边界的位置的间距P4在考虑其符号时满足以下的式(11)、(12):
P3>P1>0 (11)
P4>P2>0 (12)。
11.根据权利要求10所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1光束下的所述物镜的焦距设为f1时,满足以下的式(13):
1.0≤f1≤1.8 (13)
其中,f1的单位是mm。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW1、将所述第2基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW2、将所述第3基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW3、将所述第4基础构造的所述第3光束下的近轴光焦度设为PW4时,满足以下的(14)式:
1.0<(PW1/PW3)/(PW2/PW4)<1.5 (14)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的物镜,其特征在于,满足以下的(15)式:
0.8≤d/f1≤1.5 (15)
其中,d表示所述物镜的光轴上的厚度,d的单位是mm,f1表示所述第1光束下的所述物镜的焦距,f1的单位是mm。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的物镜,其特征在于,
所述中央区域仅具有仅重叠了第1基础构造和第2基础构造的第1光程差赋予构造,所述中间区域仅具有仅重叠了第3基础构造和第4基础构造的第2光程差赋予构造。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1光束下的所述物镜的倍率设为m1、将所述第2光束下的所述物镜的倍率设为m2、将所述第3光束下的所述物镜的倍率设为m3时,满足以下的(16)~(18)式:
-0.003≤m1≤0.003 (16)
-0.003≤m2≤0.003 (17)
-0.003≤m3≤0.003 (18)
其中,物镜的倍率是指,在对应的光盘仅具有1层的情况下,该层中的球面像差成为最小的倍率,在有多个层的情况下,在厚度tm的保护基板中3级的球面像差成为最小的倍率,满足下述内容:
tmin≤tm≤tmax,
tmin:保护基板最薄的层的保护基板厚度,
tmax:保护基板最厚的层的保护基板厚度。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述第1光束下的所述物镜的倍率设为m1、将所述第2光束下的所述物镜的倍率设为m2、将所述第3光束下的所述物镜的倍率设为m3时,满足以下的(19)(20)(21)式:
-0.003≤m1≤0.003 (19)
-0.03≤m2<-0.003 (20)
-0.03≤m3<-0.003 (21)
其中,物镜的倍率是指,在对应的光盘仅具有1层的情况下,该层中的球面像差成为最小的倍率,在有多个层的情况下,在厚度tm的保护基板中3级的球面像差成为最小的倍率,满足下述内容:
tmin≤tm≤tmax,
tmin:保护基板最薄的层的保护基板厚度,
tmax:保护基板最厚的层的保护基板厚度。
17.一种在光拾取装置中使用的物镜,该光拾取装置具有:射出第1波长λ1的第1光束的第1光源;射出第2波长λ2的第2光束的第2光源;以及射出第3波长λ3的第3光束的第3光源,该光拾取装置使用所述第1光束来进行具有厚度是t1的保护基板的第1光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第2光束来进行具有厚度是t2的保护基板的第2光盘的信息的记录和/或再生,使用所述第3光束来进行具有厚度是t3的保护基板的第3光盘的信息的记录和/或再生,其中,λ1、λ2、λ3的单位是nm,λ2>λ1,λ3>λ2,t1<t2,t2<t3,
所述物镜是单片的,
所述物镜的光学面至少具有中央区域、所述中央区域的周围的中间区域、以及所述中间区域的周围的周边区域,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中央区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,将通过所述中间区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述中间区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第1光束会聚成在所述第1光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第2光束会聚成在所述第2光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,不将通过所述周边区域的所述第3光束会聚成在所述第3光盘的信息记录面上可进行信息的记录和/或再生,
所述中央区域具有使作为闪耀型构造的第1基础构造和作为闪耀型构造的第2基础构造重叠的第1光程差赋予构造,
所述中间区域具有使作为闪耀型构造的第3基础构造和作为闪耀型构造的第4基础构造重叠的第2光程差赋予构造,
所述第1基础构造使通过了所述第1基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第1基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第2基础构造使通过了所述第2基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第2基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第3基础构造使通过了所述第3基础构造的第1光束的A级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第2光束的B级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第3基础构造的第3光束的C级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
所述第4基础构造使通过了所述第4基础构造的第1光束的D级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第2光束的E级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,使通过了所述第4基础构造的第3光束的F级的衍射光量大于其他任何级数的衍射光量,
A、B、C、D、E、F分别满足:
|A|=1
|B|=1
|C|=1
|D|=2
|E|=1
|F|=1
将所述第2基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT2,将所述第4基础构造的最接近边界的环形带的宽度设为ΔT4,
关于所述第1基础构造、所述第2基础构造、所述第3基础构造以及所述第4基础构造的环形带的宽度,在基础构造的阶梯朝向与光轴相反的方向的情况下设为正的符号,在基础构造的阶梯朝向光轴的方向的情况下设为负的符号时,
满足以下的式:
ΔT4-ΔT2>0 (2)。
18.一种光拾取装置,其特征在于,具有权利要求1至17中的任一项所述的物镜。
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JP2012178220A (ja) | 2012-09-13 |
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