CN104335277A - 物镜及光拾取装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种适合小型的光拾取装置的物镜以及搭载了该物镜的光拾取装置,其在能够进行BD/DVD/CD的3种光盘的互换的单片物镜中,具有高的成形性的同时能够应对小型化,且通过在使用BD时也形成适当的点径而能够进行稳定的信息的记录/再现。采用将物镜的中央区域中的第一光路差赋予结构设为具有(2/1/1)的第一基础结构和(1/1/1)的第二基础结构的结构,采用将中间区域中的第二光路差赋予结构设为具有(1/1/1)的第四基础结构和(7/4)或者(5/3)的第三基础结构的结构,将周边区域中的第三光路差赋予结构设为具有使第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构的结构。
Description
技术领域
本发明涉及能够以对不同的种类的光盘进行互换的方式进行信息的记录和/或再现(记录/再现)的光拾取装置、物镜及光信息记录再现装置。
背景技术
近年来,在光拾取装置中,作为用于在光盘中记录的信息的再现或对于光盘的信息的记录的光源而使用的激光器光源的逐渐短波长化,例如蓝紫色半导体激光器等波长为390~420nm的激光器光源成为实用化。若使用这些蓝紫色激光器光源,则在使用与DVD(数字通用光盘)相同的开口数(NA)的物镜的情况下,能够对直径12cm的光盘进行15~20GB的信息的记录,在将对物光学元件的NA提高至0.85的情况下,能够对直径12cm的光盘进行23~25GB的信息的记录。
作为如上述的使用NA0.85的物镜的光盘的例,举出BD(蓝光盘)。因由光盘的倾斜(歪斜(skew))所引起而产生的彗形像差增大,所以在BD中,将保护基板设计得比DVD时薄(相对于DVD的0.6mm,成为0.1mm),降低由歪斜所引起的彗形像差量。
另外,仅仅能够对BD适当地进行信息的记录/再现的话,作为光盘播放器/记录器(光信息记录再现装置)的产品的价值是不够的。当前,鉴于正在销售着记录了各种各样的信息的DVD或CD(小型光盘)的现实,仅仅能够对BD进行信息的记录/再现是不够的,例如能够对用户具有的DVD或CD也同样适当地进行信息的记录/再现才是实现提高作为BD用的光盘播放器/记录器的商品价值的方法。从这样的背景出发,优选在BD用的光盘播放器/记录器中搭载的光拾取装置具有对BD和DVD以及CD都维持互换性的同时能够适当地记录/再现信息的性能。
作为使得对BD和DVD以及CD都维持互换性的同时能够适当地记录/再现信息的方法,考虑根据要记录/再现信息的光盘的记录密度来选择性地转换BD用的光学系和DVD或CD用的光学系的方法,但由于需要多个光学系,不利于小型化且成本增大。
因此,为了简化光拾取装置的结构、实现低成本化,优选在具有互换性的光拾取装置中也共用BD用的光学系和DVD或CD用的光学系而极力减少构成光拾取装置的光学零部件数。并且,共用与光盘对置而配置的物镜最有利于光拾取装置的结构的简化、低成本化。此外,为了对记录/再现波长互不相同的多个种类的光盘获得共同的物镜,需要在物镜中形成具有球面像差的波长依赖性的衍射结构等的光路差赋予结构。
此外,对BD、DVD、CD的3种光盘共同使用的物镜需要能够应对BD、DVD、CD的必要开口数的差异。例如,在必要开口数大的BD中,使通过了物镜的有效光学面的大致全部区域的光束在BD的信息记录面上聚光,另一方面,在必要开口数小的CD中,使通过了物镜的中央附近的区域的光束在CD的信息记录面上聚光,但通过了其外侧的区域的光束需要作为杂光(フレア)而跳过以使其不在CD的信息记录面上聚光。因此,对BD、DVD、CD的3种光盘共同使用的物镜如图1所示那样将其光学面分割为同心圆状的3个区域(将BD、DVD、CD用的光束聚光的中央区域CN、将BD和DVD用的光束聚光的中间区域MD、将BD用的光束聚光的周边区域OT),需要在各个区域中表示不同的光学性能的举动。此外,为了表示不同的光学性能的举动,考虑了在每个区域中具有产生不同的衍射级数的不同的结构的透镜等。
在专利文献1中,记载了一种3种光盘的互换物镜以及搭载了该物镜的光信息记录再现装置,其通过规定中央区域和周边区域中的光路差函数的关系式,良好地校正在使用3种光盘时的球面像差的同时,能够避免由无用衍射级数光所引起的点性能的劣化,并且能够充分确保工作距离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2011-129239
发明内容
发明要解决的课题
但是,在专利文献1中记载的物镜中,由于周边区域的环形带数非常多,间距(光轴正交方向的环形带宽度)也减小,所以制造不容易。尤其,在将物镜进行小型化时,该问题变得显著。此外,还查明会产生引起在使用BD时的点径的增大的问题。本发明人在专心研究了BD点径的增大后,查明了其原因为以下的3个。
第一个原因在于,在使用了BD用的光束时的、物镜中的有效径附近,光源侧光学面的视角大。在设计成满足正弦条件的情况下,由于唯一地确定光源侧光学面和光盘侧光学面的放大率平衡,所以在波长λ1的光束中的有效径附近,光源侧光学面视角变大,剥削模具的刀具难以将光路差赋予结构按设计的那样切削,导致加工精度降低。
第二个原因在于,由于物镜的视角大,所以伴随着向光学面的光的入射角变大,反射率的上升。由此,由于在使用波长λ1时的有效径附近、即周边区域内的外径附近,边缘(リム)强度降低,产生向聚光斑的透过光量的降低,所以产生也称为逆变迹(逆アポダイゼーション)效果的幂现象,可产生在使用BD时的点径的增大。
第三个原因在于,影子的效果的影响。这里,关于影子的效果,以下详细叙述通过本发明人的研究而查明的情况。图2是表示作为一例而设置了闪耀(ブレーズ)形状的光路差赋予结构的物镜的剖视图的一部分的图。在图2中,在物镜的光学面S上,沿着母非球面,锯齿状的环形带R以同心圆状形成。这里,在考虑了入射到一个环形带R的光束时,产生如下的所谓的“影子的效果”:入射到锯齿的根侧的光束LB1通过环形带R,从而示出基于设计的举动,在物镜内前进,但入射到锯齿的前端侧的光束LB2(用影线表示)在入射到环形带R之后,在其内侧侧面(阶梯面)SP向外方反射。通过该影子的效果,光束LB2不在光盘的信息记录面上聚光,相应地,导致光的利用效率的降低。影子的效果在光线的折射角变大的高NA区域中其影响尤其变得显著。除此之外,从模具的加工精度或转印性的问题出发,锯齿状的环形带的前端或根附近这样的微细形状相对于设计形状容易产生成形误差,由此会增加散射光,导致光的利用效率的降低。即,若增大光路差赋予结构的环形带数,则不对聚光产生贡献的光的区域增加,所以相应地,光的利用效率降低。
在专利文献1中记载的物镜中,周边区域的环形带数非常多,并且,在周边区域内存在越从光轴侧朝向周边则环形带数越增加的倾向,所以在使用BD时的光束的有效径附近中影子的效果的影响变得非常大,产生了边缘强度的下降。其结果,产生也称为逆变迹效果的幂现象,产生了在使用BD时的点径的增大。
本发明是鉴于上述的课题而完成的,其目的在于,提供一种BD/DVD/CD的3种光盘的互换单片物镜以及搭载了该物镜的光拾取装置,其提高物镜的成形性,还能够应对小型化,且在使用BD时也能够通过形成适当的点径而进行稳定的信息的记录/再现。
用于解决课题的手段
技术方案1所述的物镜是用于光拾取装置的物镜,该光拾取装置具有射出第一波长λ1(390nm≤λ1≤415nm)的第一光束的第一光源、射出第二波长λ2(630nm≤λ2≤670nm)的第二光束的第二光源、射出第三波长λ3(760nm≤λ3≤820nm)的第三光束的第三光源,使用所述第一光束进行具有厚度为t1的保护基板的BD的信息的记录和/或再现,使用所述第二光束进行具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板的DVD的信息的记录和/或再现,使用所述第三光束进行具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板的CD的信息的记录和/或再现,所述物镜的特征在于,
所述物镜是单片透镜,
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、所述中间区域的周围的周边区域,
所述中央区域具有第一光路差赋予结构,
所述中间区域具有第二光路差赋予结构,
所述周边区域具有第三光路差赋予结构,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中央区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中央区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中间区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述中间区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述周边区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述周边区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述第一光路差赋予结构是至少重合了第一基础结构和第二基础结构的结构,
所述第一基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第一基础结构的所述第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第一基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第一基础结构的所述第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第二基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第二基础结构的所述第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第二基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第二基础结构的所述第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第二光路差赋予结构是至少重合了第三基础结构和第四基础结构的结构,
所述第三基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第三基础结构的所述第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第三基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第四基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第四基础结构的所述第一光束的五级或者七级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第四基础结构的所述第二光束的三级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第三光路差赋予结构至少具有第五基础结构,
所述第五基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第五基础结构的所述第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。
根据技术方案1所述的物镜,能够使用共同的物镜来进行BD/DVD/CD的3种光盘的互换使用。此外,由于第一及第二光路差赋予结构将两种闪耀型的基础结构重叠而成,所以与以单一的结构形成光路差赋予结构的情况相比,设计的自由度成为两倍,实现互换的同时能够对3个光盘自由地决定倍率。进一步,由于存在于中央区域的第一基础结构作为(1/1/1)结构(在第一光束、第二光束以及第三光束中,都将一级衍射光产生最多),第二基础结构作为(2/1/1)结构(在第一光束中,将二级衍射光产生最多,在第二光束及第三光束中,将一级衍射光产生最多),所以在BD、DVD、CD中都能够将物镜的倍率设为0或者大致设为0且在3个波长中全部获得高的衍射效率。除此之外,由于中央区域中的衍射结构的阶梯差不会过大,所以能够抑制由制造误差所引起的光量损失,且能够抑制影子的效果且确保高的光利用效率,并且,还能够降低波长或温度变化时的衍射效率变动。
此外,由于存在于中间区域的第三基础结构为(1/1)结构(在第一光束及第二光束中,将一级衍射光产生最多),第四基础结构为(5/3)结构(在第一光束中,将五级衍射光产生最多,在第二光束中,将三级衍射光产生最多)或者第四基础结构为(7/4)结构(在第一光束中,将七级衍射光产生最多,在第二光束中,将四级衍射光产生最多),所以能够适当地控制在使用BD或者DVD时的温度变化时的球面像差的变动。此外,在使用BD、DVD时能够获得高的衍射效率。
进一步,由于存在于周边区域的第五基础结构在第一光束通过时使二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,所以与一级的情况相比,能够加大间距,即减少环形带数,因此,在模具加工中和树脂成型中,制造都变得容易且还能够减少误差。此外,由于在周边区域内存在越从光轴侧朝向周边则环形带数越增加的倾向,且在周边区域内的外径附近物镜的视角变大,所以产生加工精度的下降或反射率的上升等,尤其,在间距小时这个问题变得显著,导致引起边缘强度的下降,但由于能够加大周边区域的第五基础结构的间距,所以能够降低加工精度的下降,进而能够防止边缘强度的下降。进一步,由于环形带数减少,所以能够降低有效径附近的影子的效果的影响,能够抑制因边缘强度的下降所引起的点径的增大。除此之外,在第一光束通过时一级的衍射光量成为最大的情况下,若想要将物镜进行小型化,则间距必然变窄,从加工精度的问题出发,不能制造,但由于能够将间距取得较大,所以还能够应对物镜的小型化。
技术方案2所述的物镜在技术方案1所述的发明中,其特征在于,所述第二光束中的、所述中间区域的所述周边区域附近的光瞳透过率相对于所述物镜的光轴中心附近的比率r2为
r2≤0.9 (1),
在将所述物镜的所述第二光束中的有效径设为h2,将所述第二光束中的成像倍率设为m2,将所述第一光束中的焦点距离设为f1的情况下,满足
0.66≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.75 (2)。
本发明的物镜由于在中间区域中重叠两个基础结构,进一步,在某一区域内存在越从光轴朝着周边则环形带数越增加的倾向,所以在中间区域的周边区域附近光利用效率尤其差。其结果,第二光束中的、中间区域的周边区域附近的光瞳透过率相对于物镜的光轴中心附近的比率r2成为式(1)的范围内,产生也称为逆变迹效果的幂现象,存在在使用DVD时产生点径的增大的可能性。另外,光轴中心附近中的“附近”是指,从光轴相对于光轴垂直方向为使用DVD时的有效半径的10%的范围。此外,中间区域的周边区域附近是指,从中间区域和周边区域的边界相对于中间区域方向为使用DVD时的有效半径的10%的范围,周边区域的外径附近是指,从周边区域的外径相对于中间区域方向为使用DVD时的有效半径的10%的范围。
此外,本发明的物镜为BD/DVD/CD的互换物镜,另一方面,光学面只有两个面,所以不能使得在全部光盘中满足正弦条件,以在BD、DVD、CD的全部中以某种程度取得平衡的方式设定正弦条件,所以存在在使用BD时产生更进一步的点径的增大的可能性。
但是,根据技术方案2所述的发明,通过满足式(2)的下限以上的值,物镜的使用DVD时的第二光束的有效径变大、即NA变大,使用DVD时的点径缩小,所以能够抑制在使用DVD时的逆变迹效果。此外,由于在使用BD时,与光轴附近相比透过光量相对少的中间区域变宽,所以产生变迹效果,能够缩小BD的点径。这尤其能够适合使用于BD/DVD/CD的3种光盘的再现专用的互换透镜。进一步,通过满足式(2)的上限以下的值,使用DVD时的点径不会过度缩小至必要以上。此外,在DVD侧,波面像差的误差灵敏度被抑制得小,能够获得稳定的记录和再现特性。
技术方案3所述的物镜在技术方案1或2所述的发明中,其特征在于,满足以下式:
1.0≤f1≤2.2 (3)。
若使用BD时的焦点距离f1为式(3)的范围内,则物镜成为比较小型,周边区域内的外径附近的间距更进一步变细,本发明的课题变大,但即使是这样的大的课题,也能够通过使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量来解决。此外,若焦点距离f1为式(3)的范围内,则为了确保在使用CD时的工作距离,即为了增强衍射的近轴放大率,需要增加中央区域的环形带数,与此对应地,还需要增加中间区域的环形带数。其结果,在中间区域的周边区域附近,产生光利用效率的更进一步的下降,产生会引起在使用DVD或BD时的点径的增大的可能性,但此时,能够通过满足式(2)来解决。此外,工作距离是指,从光盘的表面至物镜的最接近光盘侧的位置的光轴方向的距离。
进一步,由于焦点距离为式(3)的范围内,所以能够减小从物镜至光盘的距离,还能够适合搭载在薄型的光拾取装置中。
技术方案4所述的物镜在技术方案1至3的任一项所述的发明中,其特征在于,在将所述物镜的所述第一光束中的有效径设为h1的情况下,满足以下式:
1.9≤h1≤3.0 (4)。
在物镜为满足式(4)的小型的物镜的情况下,周边区域内的外径附近的间距更进一步变细,本发明的课题变大,但即使是这样的大的课题,也能够通过使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量来解决。此外,由于中间区域、尤其是中间区域的周边区域附近的间距也减小,所以产生会引起在使用DVD或BD时的点径的增大的可能性,但此时,能够通过满足式(2)来解决。
技术方案5所述的物镜在技术方案1至4的任一项所述的发明中,其特征在于,所述物镜的第i基础结构具有能够以以下的数学式
φi(h)=(Ci2×h2+Ci4×h4+Ci6×h6+Ci8×h8+Ci10×h10)Miλ/λBi(其中,h(单位:mm)表示离光轴的高度,Ci2、Ci4、Ci6···分别表示第i基础结构的光路差函数(i为自然数)中的二级、四级、六级的光路差函数系数,Mi表示入射光束的衍射级数成为最大的第i基础结构的光路差函数中的衍射级数,λ(单位:mm)表示所述入射光束的使用波长,λBi(单位:mm)表示第i基础结构中的制造波长)的形式展开光路差函数的结构,
在将所述第一基础结构具有的焦点距离定义为fD1(单位:mm)的情况下,满足以下式:
-0.40<f1/fD1<-0.10···(5),
(其中,fD1=―λB1/(2×C12×M1×λ),M1的值为1),
并且,在将所述第二光束的有效径(直径)定义为h2(单位:mm),将所述第三光束的有效径(直径)定义为h3(单位:mm)的情况下,满足以下的条件式(6):
-0.025<(φ5(h3/2)-φ5(h2/2))/(M5×f1)<0.025···(6),
(其中,M5的值为2或者4)。
通过满足式(5),由于确保在使用CD时的工作距离的同时在使用BD时的色像差不会变得过大,所以优选。若超过式(5)的下限,则间距变宽,所以加工性提高,此外,在使用第一光盘时产生的色像差量被抑制为能够进行记录和再现的程度。此外,若低于式(5)的上限,则由于能够充分确保在使用CD时的工作距离,所以优选。
通过在将第二光束的有效径(直径)定义为h2(单位:mm),将第三光束的有效径(直径)定义为h3(单位:mm)的情况下,满足以下的条件(6)
-0.025<(φ5(h3/2)-φ5(h2/2))/(M5×f1)<0.025···(6)
(其中,M5的值为2或者4),
能够良好地校正在使用BD时的环境变化时产生的球面像差,且避免透过了周边区域的第二、第三光束的无用衍射级数光在透过了中央区域的第二、第三光束的成像位置附近会聚,能够抑制点性能的劣化,所以优选。此外,通过设为式(6)的范围内,阶梯数不会变得过多,制造容易,且抑制了光利用效率的下降,所以能够获得良好的点,且通过低于上限,温度变化时的球面像差不会变得过大。
技术方案6所述的物镜在技术方案1至5的任一项所述的发明中,其特征在于,满足以下式:
0.68≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.74 (2)’。
若物镜越成为小型化则基础结构的间距变得越小,在使用BD时的边缘强度的下降变得越显著,即会引起在使用BD时的点径的增大,但通过满足式(2)′,由于在使用BD时的变迹效果增强,即使是在这样的物镜中也能够获得适合BD的记录再现的点径,所以优选。此外,由于中间区域、尤其是中间区域的周边区域附近的间距也减小,所以产生会引起在使用DVD时的点径的增大的可能性,但由于能够通过满足式(2)′来解决,所以优选。
技术方案7所述的物镜在技术方案1至6的任一项所述的发明中,其特征在于,在将所述物镜的光轴上的厚度设为d(mm)的情况下,满足以下式:
1.0≤d/f1≤1.5 (7)。
在对应于如BD那样的短波长、高NA的光盘的情况下,在物镜中,产生容易产生非点像差、也容易产生偏心彗形像差的课题,但通过上述结构,能够抑制非点像差或偏心彗形像差的产生。
此外,若成为物镜的轴上厚度厚的厚物镜,则往往在CD的记录/再现时的工作距离缩短,所以优选不超过式(7)的上限的值。进一步,通过不超过式(7)的下限,能够抑制非点像差或偏心彗形像差的产生。
技术方案8所述的物镜在技术方案1至7的任一项所述的发明中,其特征在于,至少在所述中央区域的光轴附近设置的所述第一基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,
至少在所述中央区域的光轴附近设置的所述第二基础结构的阶梯朝着光轴的方向。
由此,在重合了第一基础结构和第二基础结构的第一光路差赋予结构中,能够进一步降低光轴方向的阶梯差,由此,能够抑制影子的效果,能够进一步抑制波长变动时的衍射效率的下降。
技术方案9所述的物镜在技术方案1至8的任一项所述的发明中,其特征在于,在将所述周边区域的总环形带数设为N3的情况下,满足以下式:
5(mm)≤N3·f1≤100(mm) (8)。
通过将式(8)的值设为上限以下,能够防止间距变得过小,所以能够抑制影子的效果,此外,防止加工性的下降且能够降低形状误差,作为结果,能够防止衍射效率的下降。此外,通过设为(8)的范围,还能够降低色像差。
技术方案10所述的光拾取装置的特征在于,具有技术方案1至9的任一项所述的物镜。
技术方案11所述的光拾取装置在技术方案10所述的光拾取装置中,其特征在于,具有至少所述第一光束和所述第二光束通过的耦合透镜、使所述耦合透镜在光轴方向上移动的致动器,
在所述第一光束通过时,所述耦合透镜能够通过所述致动器而在光轴方向上移位,
在所述第二光束通过时,所述耦合透镜光轴方向的位置被固定。
例如,为了对应于具有多个信息记录层的BD,考虑在使用BD时,将耦合透镜在光轴方向上移位,从而对应于对于各信息记录层的记录/再现。在这样的情况下,使耦合透镜在光轴方向移位的功能已经是必须的,但在使用DVD时,有时希望不使耦合透镜在光轴方向上移位而使其固定。作为其理由,举出以下理由:由于在使用BD时不产生杂光,但在使用DVD时产生杂光,所以通过改变耦合透镜,其杂光的像差变化,作为结果,产生其杂光对记录/再现产生恶劣影响的可能性,或者想要简化驱动器对耦合透镜的移位的控制等。针对这样的课题,通过使用本发明的物镜来抑制因在使用DVD时的温度、波长变化而产生的像差,作为结果,在使用DVD时,即使是在第二光束通过时固定了耦合透镜的光轴方向的位置的状态(即,不进行基于耦合透镜的球面像差校正的情况下),也能够对DVD的信息记录面进行信息的记录/再现,能够解决上述的课题。
本发明的光拾取装置具有第一光源、第二光源、第三光源的至少3个光源。进一步,本发明的光拾取装置具有用于使第一光束在BD的信息记录面上聚光、使第二光束在DVD的信息记录面上聚光、使第三光束在CD的信息记录面上聚光的聚光光学系。此外,本发明的光拾取装置具有对来自BD、DVD或者CD的信息记录面的反射光束进行受光的受光元件。
BD具有厚度为t1的保护基板和信息记录面。DVD具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板和信息记录面。CD具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板和信息记录面。另外,BD、DVD或者CD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,由波长390~415nm的光束、设计上的NA为0.80~0.90的物镜进行信息的记录/再现,保护基板的厚度为0.02~0.125mm的BD系列光盘的总称,包括只具有单一的信息记录层的BD或具有2层或者其以上的信息记录层的BD等。进一步,在本说明书中,DVD是,由波长630~670nm的光束、设计上的NA为0.550~0.70的物镜进行信息的记录/再现,保护基板的厚度为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。此外,在本说明书中,CD是,由波长760~820nm的光束、设计上的NA为0.40~0.55的物镜进行信息的记录/再现,保护基板的厚度为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。此外,关于记录密度,BD的记录密度最高,接着按照DVD、CD的顺序降低。
另外,关于保护基板的厚度t1、t2、t3,优选满足以下的条件式(9)、(10)、(11),但并不限定于此。此外,这里所说的保护基板的厚度是指,在光盘表面设置的保护基板的厚度。即,指从光盘表面至最接近表面的信息记录面的保护基板的厚度。
0.050mm≤t1≤0.125mm (9)
0.5mm≤t2≤0.7mm (10)
1.0mm≤t3≤1.3mm (11)
在本说明书中,第一光源、第二光源、第三光源优选是激光器光源。
作为激光器光源,优选能够使用半导体激光器、硅激光器等。从第一光源射出的第一光束的第一波长λ1、从第二光源射出的第二光束的第二波长λ2(λ2>λ1)、从第三光源射出的第三光束的第三波长λ3(λ3>λ2)优选满足以下的条件式(12)、(13)。
1.5·λ1<λ2<1.7·λ1 (12)
1.8·λ1<λ3<2.0·λ1 (13)
第一光源的第一波长λ1为390nm以上且415nm以下,第二光源的第二波长λ2为630nm以上且670nm以下,第三光源的第三波长λ3为760nm以上且820nm以下。
此外,也可以在第一光源、第二光源、第三光源中,至少将两个光源进行单元化。单元化是指,例如第一光源和第二光源固定收纳在一个封装中。当然,也可以将第一光源、第二光源及第三光源全部固定收纳在一个封装中。此外,也可以除了光源之外,还将后述的受光元件进行一个封装化。
作为受光元件,优选使用发光二极管等的光检测器。在光盘的信息记录面上反射的光入射到受光元件,使用其输出信号而获得在各光盘上记录的信息的读取信号。进一步,检测受光元件上的点的形状变化、位置变化引起的光量变化,进行对焦检测或跟踪检测,基于该检测,能够为了对焦、跟踪而移动物镜。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的光检测器和副的光检测器。例如,也可以设为在接受用于信息的记录和/或再现的主光的光检测器的两侧设置两个副的光检测器,通过该两个副的光检测器而接受跟踪调整用的副光的受光元件。此外,受光元件也可以具有对应于各光源的多个受光元件。
聚光光学系具有物镜。聚光光学系优选除了物镜之外还具有准直器等的耦合透镜。耦合透镜是指,配置在物镜和光源之间,改变光束的发散角的单透镜或者透镜群。准直器是耦合透镜的一种,是将入射到准直器的光作为平行光而射出的透镜。在本说明书中,物镜是指,在光拾取装置中配置在与光盘对置的位置,具有将从光源射出的光束在光盘的信息记录/再现面上聚光的功能的单片透镜。此外,本发明的单片物镜优选是塑料透镜。优选是凸透镜。此外,物镜中优选折射面是非球面。此外,物镜中优选设置有光路差赋予结构的基本面是非球面。
此外,作为构成物镜的塑料材料,优选使用环状烯烃类的树脂材料等的脂环式碳氢类聚合物材料。此外,该树脂材料优选使用如下的树脂材料:对于波长405nm在温度25℃下的折射率为1.50~1.60的范围内,且伴随着从-5℃至70℃的温度范围内的温度变化的对于波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃-1)为-20×10-5~-5×10-5(更加优选为-10×10-5~-8×10-5)的范围内。此外,在物镜是塑料透镜的情况下,优选将耦合透镜也设为塑料透镜。
以下,表示脂环式碳氢类聚合物的优选的几个例。
第一个优选的例是,由如下的块共聚物构成的树脂组成物:具有含有在下述式(I)中表示的重复单位〔1〕的聚合物块〔A〕、含有在下述式(I)中表示的重复单位〔1〕以及在下述式(II)中表示的重复单位〔2〕和/或在下述式(III)中表示的重复单位〔3〕的聚合物块〔B〕,在所述块〔A〕中的重复单位〔1〕的摩尔分数a(摩尔%)与在所述块〔B〕中的重复单位〔1〕的摩尔分数b(摩尔%)的关系为a>b。
[化1]
(式中,R1表示氢原子或者碳原子数为1~20的烷基,R2-R12分别独立地为氢原子、碳原子数为1~20的烷基、羟基、碳原子数为1~20的烷氧基、或者卤基。)
[化2]
(式中,R13表示氢原子或者碳素数1~20的烷基。)
[化3]
(式中,R14以及R15分别独立地表示氢原子或者碳原子数为1~20的烷基)
接着,第二个优选的例是,至少包括通过将碳原子数为2~20的α-烯烃和由在下述一般式(IV)中表示的环状烯烃构成的单体组成物进行附加聚合而获得的聚合物(A)、通过将碳原子数为2~20的α-烯烃和由在下述一般式(V)中表示的环状烯烃构成的单体组成物进行附加聚合而获得的聚合物(B)的树脂组成物。
[化4]
〔式中,n是0或者1,m是0或者1以上的整数,q是0或者1,R1~R18、Ra及Rb分别独立地为氢原子、卤原子或者烃基,R15~R18既可以相互结合而形成单环或者多环,也可以是括弧内的单环或者多环具有双键,此外,也可以由R15和R16或者R17和R18形成亚烷基。〕
[化5]
〔式中,R19~R26分别独立地为氢原子、卤原子或者碳氢基。〕
为了对树脂材料附加进一步的性能,也可以添加如以下的添加剂。
(稳定剂)
优选添加从苯酚类稳定剂、受阻胺类稳定剂、磷类稳定剂及硫磺类稳定剂选择的至少一种稳定剂。通过适当地选择并添加这些稳定剂,能够较高度地抑制在持续地照射了例如405nm的短波长的光时的白浊或、折射率的变动等的光学特性变动。
可以使用以往公知的稳定剂作为优选的苯酚类稳定剂,例如,可以列举2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二叔戊基-6-(1-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)乙基)苯基丙烯酸酯等日本特开昭63-179953号公报或日本特开平1-168643号公报所记载的丙烯酸酯类化合物;十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2’-亚甲基-双(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-羟基苄基)苯、四(亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基丙酸酯))甲烷[即,季戊四醇-四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯))]、三乙二醇双(3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯)等烷基取代苯酚类化合物;6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-2,4-二辛硫基-1,3,5-三嗪、2-辛硫基-4,6-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯胺基)-1,3,5-三嗪等含有三嗪基的苯酚类化合物等。
另外,可以列举以下稳定剂作为优选的受阻胺类稳定剂,例如,双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸双(1-丙烯酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、双(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-羟基苯基)丙酰氧基]-1-[2-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)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、1,2,3,4-丁烷四羧酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯等。
另外,作为优选的磷类稳定剂,只要是一般树脂工业通常使用的稳定剂没有特别的限定,例如,可以列举三苯基亚磷酸酯、二苯基异癸基亚磷酸酯、苯基二异癸基亚磷酸酯、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-羟基苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物等单亚磷酸酯类化合物;4,4’-丁叉基-双(3-甲基-6-叔丁基苯基-二(十三烷基)亚磷酸酯)、4,4’-异丙叉基-双(苯基-二烷基(C12~C15)亚磷酸酯)等二亚磷酸酯类化合物。其中,优选单亚磷酸酯,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。
另外,还可以列举出如下稳定剂作为优选的硫类稳定剂,例如,3,3’-硫代二(丙酸十二烷基酯)、3,3’-硫代二(丙酸十四烷基酯)、3,3’-硫代(二丙酸十八烷基酯)、3,3’-硫代丙酸十二烷基酯丙酸十八烷基酯、季戊四醇-四(β-十二烷硫基)-丙酸酯、3,9-双(2-十二烷基硫乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷等。
这些各种稳定剂的配合量在不损害本发明目的的范围内可以适当选择,通常相对于100质量份的脂环烃类共聚物为0.01~2质量份,优选为0.01~1质量份。
(表面活性剂)
表面活性剂是同一分子中具有亲水基和疏水基的化合物。表面活性剂通过调节水分对树脂表面的吸附或水分从上述表面蒸发的速度,能够防止树脂组合物的白浊。
作为表面活性剂的亲水基,具体而言,可以列举羟基、碳原子数为1以上的羟基烷基、羟基、羰基、酯基、氨基、酰胺基、铵盐、硫醇、磺酸盐、磷酸盐、聚亚烷基二醇等。此处,氨基可以是伯氨基、仲氨基、叔氨基的任意氨基。作为表面活性剂的亲水基,具体而言,可以列举碳原子数为6以上的烷基、具有碳原子数为6以上烷基的甲硅烷基、碳原子数为6以上的氟烷基等。此处,原子数为6以上的烷基也可以具有芳香环作为取代基。作为烷基,具体而言,可以列举己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、肉豆蔻基、十八烷基、十二烷基、十六烷基、环己基等。作为芳香基,可以列举苯基等。该表面活性剂在同一分子中至少分别具有一个上述亲水基和一个疏水基即可,也可以具有2个以上的亲水基和疏水基。
作为这样的表面活性剂,更具体而言,可以列举例如,十四烷基二乙醇胺、2-羟基乙基-2-羟基十二烷基胺、2-羟基乙基-2-羟基十三烷基胺、2-羟基乙基-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-羟基乙基)-2-羟基十二烷基胺、烷基(碳原子数8~18)苄基二甲基氯化铵、亚乙基双烷基(碳原子数8~18)酰胺、十八烷基二乙醇酰胺、十二烷基二乙醇酰胺、十四烷基二乙醇酰胺、十六烷基二乙醇酰胺等。这其中优选使用具有羟基烷基的胺化合物或酰胺化合物。本发明可以组合使用2种以上的这些化合物。
从有效地抑制随温度、湿度变化导致成型物发生白浊、维持成型物的高透光率的观点而言,相对于100质量份的脂环烃类共聚物,优选添加表面活性剂0.01~10质量份。表面活性剂的添加量相对于100质量份的脂环烃类共聚物,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融指数,可以根据需要添加增塑剂。
增塑剂可以使用以下公知的增塑剂,如己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸双(2-丁氧基乙基)酯、壬二酸双(2-乙基己基)酯、二丙二醇二苯甲酸酯、柠檬酸三正丁酯、乙酰柠檬酸三正丁基酯、环氧化大豆油、2-乙基己基环氧化妥尔油、氯化石蜡、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三甲酚酯、磷酸叔丁基苯基酯、磷酸三(2-乙基己基)二苯基酯、苯二甲酸二丁基酯、苯二甲酸二异己基酯、苯二甲酸二庚酯、苯二甲酸二壬酯、苯二甲酸二异癸酯、苯二甲酸双十三烷基酯、苯二甲酸丁基苄基酯、苯二甲酸二环己基酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、偏苯三酸三(2-乙基己基)酯、Santicizer 278、Paraplex G40、Drapex 334F、Plastolein 9720、Mesamoll、DNODP-610、HB-40等。增塑剂的选定和添加量的决定可以在不损害共聚物的通透性以及不损害对环境变化的耐性的条件下适当地进行。
作为这些树脂,适当地使用环烯烃树脂,具体而言,日本棣南公司制造的ZEONEX、三井化学公司制造的APEL、TOPAS ADVANCED POLYMERS公司制造的TOPAS、JSR公司制造的ARTON等作为优选的例子而举出。
此外,构成物镜的材料的阿贝数优选为35以上且80以下,进一步优选为50以上且80以下。
关于物镜,以下记载。本发明的物镜是单片透镜,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、中间区域的周围的周边区域。中央区域优选是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设为未使用区域或特殊的用途的区域,将其周围设为中心区域(也称为中央区域)。中央区域、中间区域以及周边区域优选设置在同一个光学面上。如图1所示,中央区域CN、中间区域MD、周边区域OT优选在同一个光学面上设置为以光轴为中心的同心圆状。此外,在物镜的中央区域设置有第一光路差赋予结构,在中间区域设置有第二光路差赋予结构,在周边区域设置有第三光路差赋予结构。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隔着间隙。
物镜的中央区域可以说是用于BD、DVD及CD的记录/再现的BD/DVD/CD共用区域。即,物镜将通过中央区域的第一光束以能够在BD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光,将通过中央区域的第二光束以能够在DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过中央区域的第三光束以能够在CD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光。此外,在中央区域设置的第一光路差赋予结构优选对通过第一光路差赋予结构的第一光束及第二光束校正因BD的保护基板的厚度t1与DVD的保护基板的厚度t2的差异而产生的球面像差/因第一光束与第二光束的波长的差异而产生的球面像差。进一步,第一光路差赋予结构优选对通过了第一光路差赋予结构的第一光束及第三光束校正因BD的保护基板的厚度t1与CD的保护基板的厚度t3的差异而产生的球面像差/因第一光束与第三光束的波长的差异而产生的球面像差。
物镜的中间区域可以说是用于BD、DVD的记录/再现而不用于CD的记录/再现的BD/DVD共用区域。即,物镜将通过中间区域的第一光束以能够在BD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光,将通过中间区域的第二光束以能够在DVD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光。另一方面,不将通过中间区域的第三光束以能够在CD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光。通过物镜的中间区域的第三光束优选在CD的信息记录面上形成杂光。如图3所示,在通过了物镜的第三光束在CD的信息记录面上形成的点中,优选按照从光轴侧(或者点中心部)朝着外侧的顺序而具有光量密度高的点中心部SCN、光量密度低于点中心部的点中间部SMD、光量密度高于点中间部且低于点中心部的点周边部SOT。点中心部用于光盘的信息的记录/再现,点中间部及点周边部不用于光盘的信息的记录/再现。上述中,将该点周边部称为杂光。但是,即使是在点中心部的周围不存在点中间部而具有点周边部的类型、即在聚光斑的周围光薄薄地形成大的点的情况下,也可以将该点周边部称为杂光。即,通过了物镜的中间区域的第三光束也可以说优选在CD的信息记录面上形成点周边部。
物镜的周边区域可以说是用于BD的记录/再现而不用于DVD及CD的记录/再现的BD专用区域。即,物镜将通过周边区域的第一光束以能够在BD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光。另一方面,不将通过周边区域的第二光束以能够在DVD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光,不将通过周边区域的第三光束以能够在CD的信息记录面上进行信息的记录/再现的方式聚光。通过物镜的周边区域的第二光束及第三光束优选在DVD及CD的信息记录面上形成杂光。即,通过了物镜的周边区域的第二光束及第三光束优选在DVD及CD的信息记录面上形成点周边部。
第一光路差赋予结构优选在物镜的中央区域的面积的70%以上的区域中设置,进一步优选为90%以上。更加优选地,第一光路差赋予结构设置在中央区域的整个面上。第二光路差赋予结构优选在物镜的中间区域的面积的70%以上的区域中设置,进一步优选为90%以上。更加优选地,第二光路差赋予结构设置在中间区域的整个面上。第三光路差赋予结构优选在物镜的周边区域的面积的70%以上的区域中设置,进一步优选为90%以上。更加优选地,第三光路差赋予结构设置在周边区域的整个面上。
另外,在本说明书中所称的光路差赋予结构是对入射光束附加光路差的结构的总称。在光路差赋予结构中,也包括赋予相位差的相位差赋予结构。此外,在相位差赋予结构中,包括衍射结构。优选本发明的光路差赋予结构是衍射结构。光路差赋予结构具有阶梯,优选具有多个阶梯。通过该阶梯,对入射光束附加光路差和/或相位差。通过光路差赋予结构而被附加的光路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。阶梯既可以沿着光轴垂直方向具有周期性的间隔而配置,也可以沿着光轴垂直方向具有非周期性的间隔而配置。此外,在设置了光路差赋予结构的物镜为单片非球面透镜的情况下,光束对于物镜的入射角由于离光轴的高度而不同,所以光路差赋予结构的阶梯差对各环形带稍微不同。例如,在物镜为单片非球面的凸透镜的情况下,即使是赋予相同的光路差的光路差赋予结构,离光轴越远则阶梯差越大。
此外,在本说明书中所称的衍射结构是具有阶梯且具有通过衍射而使光束会聚或者发散的作用的结构的总称。例如,包括如下结构:通过以光轴为中心而排列多个单位形状而构成,光束入射到各个单位形状,透过的光的波面对相邻的每个环形带产生偏差,其结果,通过形成新的波面而使光会聚或者发散。衍射结构优选具有多个阶梯,阶梯既可以沿着光轴垂直方向具有周期性的间隔而配置,也可以沿着光轴垂直方向具有非周期性的间隔而配置。此外,在设置了衍射结构的物镜为单片非球面透镜的情况下,光束对于物镜的入射角由于离光轴的高度而不同,所以衍射结构的阶梯差对各环形带稍微不同。例如,在物镜为单片非球面的凸透镜的情况下,即使是产生相同衍射级数的衍射光的衍射结构,也是离光轴越远则阶梯差越大。
另外,光路差赋予结构优选具有以光轴为中心的同心圆状的多个环形带。此外,光路差赋予结构的基础结构一般能够取得各种剖面形状(在包括光轴的面上的剖面形状),包括光轴的剖面形状大致分为闪耀型结构和阶梯型结构。
如图4(a)、(b)所示,闪耀型结构是包括具有光路差赋予结构的光学元件的光轴的剖面形状为锯齿状的形状。虽然是锯齿状这样的表现,但锯齿的顶点部分带有圆形的形状也包含在锯齿状中。另外,在图4的例中,设为上方为光源侧、下方为光盘侧,在作为非球面的平面上形成光路差赋予结构。在闪耀型结构中,将一个闪耀单位的光轴垂直方向的长度称为间距P(参照图4(a)、(b))。此外,将闪耀的与光轴平行方向的阶梯的长度称为阶梯差B(参照图4(a))。
此外,如图4(c)、(d)所示,阶梯型结构是包括具有光路差赋予结构的光学元件的光轴的剖面形状具有多个小阶梯状的形状(称为阶梯单位)。另外,在本说明书中,“V等级”是指在阶梯型结构的一个阶梯单位中对应于(朝向)光轴垂直方向的环形带状的面(以下,也称为梯形面)通过阶梯而划分,分割为对V个环形带面的每个,尤其,3等级以上的阶梯型结构具有小的阶梯和大的阶梯。例如,将图4(c)所示的光路差赋予结构称为5等级的阶梯型结构,将图4(d)所示的光路差赋予结构称为2等级的阶梯型结构(也称为双重结构)。说明2等级的阶梯型结构。包括以光轴为中心的同心圆状的多个环形带,包括物镜的光轴的多个环形带的剖面的形状由与光轴平行地延伸的多个阶梯面Pa、Pb、连接邻接的阶梯面Pa、Pb的光源侧端之间的光源侧梯形面Pc、连接邻接的阶梯面Pa、Pb的光盘侧端之间的光盘侧梯形面Pd形成,光源侧梯形面Pc和光盘侧梯形面Pd沿着与光轴交叉的方向交替配置。此外,在阶梯型结构中,将一个阶梯单位的光轴垂直方向的长度称为间距P(参照图4(c)、(d))。此外,将阶梯的与光轴平行方向的阶梯的长度称为阶梯差B1、B2。在3等级以上的阶梯型结构的情况下,存在大阶梯差B1和小阶梯差B2(参照图4(c))。
另外,光路差赋予结构优选是某一单位形状周期性地重复的结构。这里所称的“单位形状周期性地重复”当然包括相同的形状以相同的周期重复的形状。进一步,设为成为周期的一个单位的单位形状具有规律性,周期缓慢地变长或者缓慢地变短的形状,也包含在“单位形状周期性地重复”中。
在光路差赋予结构具有闪耀型结构的情况下,成为作为单位形状的锯齿状的形状重复的形状。既可以是如图4(a)所示那样相同的锯齿状形状重复,也可以是如图4(b)所示那样随着向远离光轴的方向前进而锯齿状形状的间距缓慢地变长的形状或者间距缩短的形状。除此之外,也可以在某一区域中,设为闪耀型结构的阶梯朝着与光轴(中心)侧相反的形状,在其他的区域中,设为闪耀型结构的阶梯朝着光轴(中心)侧的形状,在此之间,设为设置用于转换闪耀型结构的阶梯的朝向所需的转移区域的形状。另外,在这样使闪耀型结构的阶梯的朝向中途转换的结构的情况下,能够加宽环形带间距,能够抑制由光路差赋予结构的制造误差所引起的透过率下降。
此外,第一光路差赋予结构、第二光路差赋予结构及第三光路差赋予结构也可以分别设置在物镜的不同的光学面,但优选设置在同一个光学面。
通过设置在同一个光学面,由于能够减少制造时的偏芯误差,所以优选。与设置在物镜的光盘侧的面相比,第一光路差赋予结构、第二光路差赋予结构及第三光路差赋予结构优选设置在物镜的光源侧的面上。
此外,第一光路差赋予结构、第二光路差赋予结构及第三光路差赋予结构优选设置在物镜的曲率半径的绝对值小的光学面上。在将光路差赋予结构设置在有效径大的面上的情况下,例如能够进一步加宽设计基础结构的最小环形带宽度,具有能够抑制由环形带的阶梯部分所引起的光量损失的优点。此外,具有在使用透镜清洁器而擦物镜的情况下环形带结构不会磨损等的优点。此外,也考虑不将第一基础结构和第二基础结构重叠而是分别设置在不同的光学面上。也考虑第三基础结构和第四基础结构也同样地不重叠而分别设置在不同的光学面上。
接着,说明在中央区域设置的第一光路差赋予结构。第一光路差赋予结构是至少重合了第一基础结构和第二基础结构的结构。第一光路差赋予结构优选是只重合了第一基础结构和第二基础结构的结构。
由于光路差赋予结构将两种闪耀型的基础结构重叠而成,所以与由单一的结构形成光路差赋予结构的情况相比,设计的自由度成为2倍,能够实现互换的同时能够对三个光盘自由地决定倍率。
第一基础结构是闪耀型结构。此外,第一基础结构中,使通过了第一基础结构的第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第一基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第一基础结构的第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。将这个称为(1/1/1)结构。由于将第一光束的衍射光量成为最大的衍射级数设为作为奇数的一级,所以能够对BD和CD赋予不同的近轴放大率,良好地进行在BD和CD中产生的相对的球面像差的校正。此外,由于使得在使用第一光束时产生作为低级的一级衍射光,所以第一基础结构的阶梯差不会变得过大,制造容易,能够抑制由制造误差所引起的光量损失,且还能够降低波长变动时的衍射效率变动,所以优选。
此外,优选至少在中央区域的光轴附近设置的第一基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向。“阶梯朝着与光轴相反的方向”是指,如图5(b)所示的状态。此外,“至少在中央区域的光轴附近”设置的第一基础结构是指,在(1/1/1)结构的阶梯中、至少最接近光轴的阶梯。优选在存在于中央区域的第一基础结构的全部阶梯中、至少5成以上朝着与光轴相反的方向,进一步优选为7成以上,更加优选为9成以上的阶梯朝着与光轴相反的方向。
例如,在中央区域的中间区域附近设置的第一基础结构的阶梯也可以朝着光轴的方向。即,如图6(b)所示,也可以设为第一基础结构在光轴附近阶梯朝着与光轴相反的方向,但在中间区域附近第一基础结构的阶梯朝着光轴的形状。但是,优选地,在中央区域设置的第一基础结构的全部阶梯朝着与光轴相反的方向。
这样,通过将第一光束中的衍射级数成为一级的第一基础结构的阶梯的朝向朝着与光轴相反的方向,在BD/DVD/CD的3种光盘的互换中使用的轴上厚度厚的厚物镜中,也能够在使用CD时更进一步确保工作距离。
从在BD/DVD/CD的3种光盘的互换中使用的轴上厚度厚的厚物镜中,也在使用CD时充分确保工作距离的观点出发,优选第一基础结构对第一光束具有近轴放大率。这里,“具有近轴放大率”意味着,在以后述的数2式来表示了第一基础结构的光路差函数的情况下,C2h2不为0。
此外,在将第一基础结构具有的焦点距离定义为fD1(单位:mm)的情况下,也可以是满足以下式的结构。
-0.40<f1/fD1<-0.10···(5)
(其中,fD1=-λB1/(2×C12×M1×λ),M1的值为1)
(λB1是第一基础结构的制造波长、C12是第一基础结构的二级的光路差函数系数、M1是第一基础结构的衍射级数)
此外,“制造波长”是在通过了第i基础结构时Mi级的衍射效率成为最高的光束的波长。
通过满足式(5),由于确保在使用CD时的工作距离的同时能够在使用BD时的色像差不会变得过大,所以优选。若超过式(5)的下限,则充分抑制在使用第一光盘时产生的色像差量,此外,若低于式(5)的上限,则能够充分确保在使用CD时的工作距离,所以优选。
第二基础结构也是闪耀型结构。此外,第二基础结构中,使通过了第二基础结构的第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第二基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第二基础结构的第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。将这个称为(2/1/1)结构。由于将第一光束的衍射光量成为最大的衍射级数设为作为偶数的二级,所以在第一~第三光束的全部中获得高的衍射效率。此外,由于使得在使用第一光束时产生作为低级的二级衍射光,所以第二基础结构的阶梯差不会变得过大,制造容易,能够抑制由制造误差所引起的光量损失,且还能够降低波长变动时的衍射效率变动,所以优选。
此外,优选至少在中央区域的光轴附近设置的第二基础结构的阶梯朝着光轴的方向。“阶梯朝着光轴的方向”是指,如图5(a)所示的状态。此外,“至少在中央区域的光轴附近”设置的第二基础结构是指,在(2/1/1)结构的阶梯中、至少最接近光轴的阶梯。优选在存在于中央区域的第二基础结构的全部阶梯中、至少5成以上朝着光轴的方向,进一步优选为7成以上,更加优选为9成以上的阶梯朝着光轴的方向。
例如,在中央区域的中间区域附近设置的第二基础结构的阶梯也可以朝着与光轴相反的方向。即,如图6(a)所示,也可以设为第二基础结构在光轴附近中阶梯朝着光轴的方向,但在中间区域附近中第二基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向的形状。但是,优选地,在中央区域设置的第二基础结构的全部阶梯朝着光轴的方向。
由于重合了第一光路差赋予结构为(1/1/1)结构的第一基础结构和作为(2/1/1)结构的第二基础结构,所以阶梯的高度非常低。因此,能够更加降低制造误差,能够进一步抑制光量损失,且能够进一步抑制波长变动时的衍射效率的变动。
进一步,通过重合了至少在中央区域的光轴附近中阶梯朝着与光轴相反的方向的第一基础结构和至少在中央区域的光轴附近中阶梯朝着光轴的方向的第二基础结构,与以第一基础结构和第二基础结构的阶梯的朝向相同的方式重合的情况相比,能够更进一步抑制重合后的阶梯的高度变高,伴随于此,能够抑制影子的效果,能够进一步抑制由制造误差等所引起的光量损失,且还能够进一步抑制波长变动时的衍射效率的变动。
此外,优选提供除了能够进行BD/DVD/CD的3种光盘的互换之外,对BD/DVD/CD的3种光盘的任一种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,优选提供将对于波长λ1的衍射效率设为80%以上、将对于波长λ2的衍射效率设为60%以上、将对于波长λ3的衍射效率设为50%以上的物镜。而且,进一步优选还提供将对于波长λ1的衍射效率设为80%以上、将对于波长λ2的衍射效率设为70%以上、将对于波长λ3的衍射效率设为60%以上的物镜。除此之外,通过将第一基础结构的阶梯的朝向朝着与光轴相反的方向,更加容易进行在波长向长波长侧变动时将像差向未满(校正不足)的方向变化。
从重合了阶梯朝着与光轴相反的方向的第一基础结构和阶梯朝着光轴的方向的第二基础结构之后的第一光路差赋予结构的形状和阶梯差的观点出发,能够如下表现重合了作为(1/1/1)结构的第一基础结构和作为(2/1/1)结构的第二基础结构的第一光路差赋予结构。至少在中央区域的光轴附近设置的第一光路差赋予结构同时具有朝着与光轴相反的方向的阶梯和朝着光轴的方向的阶梯,优选朝着与光轴相反的方向的阶梯的阶梯差d11和朝着光轴的方向的阶梯的阶梯差d12满足以下的条件式(14)、(15)。更加优选地,在中央区域的全部区域中满足以下的条件式(14)、(15)。此外,由于在设置了光路差赋予结构的物镜为单片非球面的凸透镜的情况下,光束对于物镜的入射角根据离光轴的高度而不同,所以即使是赋予相同的光路差的光路差赋予结构,也一般倾向于离光轴越远则阶梯差越大。在下述条件式中,对上限乘以1.5是因为考虑了该阶梯差的增加。其中,这里的n表示第一波长λ1中的物镜的折射率。
0.6·(λ1/(n-1))<d11<1.5·(λ1/(n-1)) (14)
0.6·(λ1/(n-1))<d12<1.5·(2λ1/(n-1)) (15)
此外,“至少在中央区域的光轴附近”设置的第一光路差赋予结构是指,至少同时具有最接近光轴的朝着与光轴相反的方向的阶梯和最接近光轴的朝着光轴的方向的阶梯的光路差赋予结构。优选地,是至少具有在如下位置存在的阶梯的光路差赋予结构,即在从光轴至中央区域和中间区域的边界的光轴正交方向的一半的位置与光轴之间存在。
此外,由于λ1是390~415nm(0.390~0.415μm),所以在n为1.50~1.60的情况下,上述条件式能够如下表示。
0.39μm<d11<1.15μm (16)
0.39μm<d12<2.31μm (17)
进一步,作为第一基础结构和第二基础结构的重合方法,优选以对准第二基础结构的全部阶梯的位置和第一基础结构的阶梯的位置的方式微调基础结构的形状,或者以对准第一基础结构的全部阶梯的位置和第二基础结构的阶梯的位置的方式微调基础结构的形状。
如上所述,在对准了第二基础结构的全部阶梯的位置和第一基础结构的阶梯的位置的情况下,优选第一光路差赋予结构的d11、d12满足以下的条件式(14)′、(15)′。更加优选地,在中央区域的全部区域中满足以下的条件式(14)’、(15)’。
0.6·(λ1/(n-1))<d11<1.5·(λ1/(n-1)) (14)’
0.6·(λ1/(n-1))<d12<1.5·(λ1/(n-1)) (15)’
此外,由于λ1是390~415nm(0.390~0.415μm),所以在n为1.50~1.60的情况下,上述条件式能够如下表示。
0.39μm<d11<1.15μm (16)’
0.39μm<d12<1.15μm (17)’
进一步优选地,优选满足以下的条件式(14)”、(15)”。更加优选地,在中央区域的全部区域中满足以下的条件式(14)”、(15)”。
0.9·(λ1/(n-1))<d11<1.5·(λ1/(n-1)) (14)”
0.9·(λ1/(n-1))<d12<1.5·(λ1/(n-1)) (15)”
此外,由于λ1是390~415nm(0.390~0.415μm),所以在n为1.50~1.60的情况下,上述条件式能够如下表示。
0.59μm<d11<1.15μm (16)”
0.59μm<d12<1.15μm (17)”
此外,优选在作为(1/1/1)结构的第一基础结构中,优选在入射的光束的波长变化为进一步变长的情况下,球面像差向校正不足方向(未满)变化,在作为(2/1/1)结构的第二基础结构中,在入射的光束的波长变化为进一步变长的情况下,球面像差向校正不足方向(未满)变化。通过这样的结构,在物镜的折射率由于光拾取装置的温度的上升而变化的情况下,利用光源的波长同样由于环境温度的上升而上升的情况,校正由物镜的折射率的变化所引起的球面像差的变化,能够在各光盘的信息记录面上形成适当的聚光点。由此,即使物镜为塑料制,也能够提供在温度变化时也能够维持稳定的性能的物镜。
优选与第二基础结构相比,第一基础结构的近轴放大率大。也就是说,优选第一基础结构的平均间距比第二基础结构的平均间距小。由此,在BD/DVD/CD互换用物镜这样的轴上厚度厚的物镜中,也能够确保CD中的工作距离。进一步,为了即使减小色像差,光源产生高频重叠,也形成良好的光点,并且,降低在光盘具有多个信息记录面时的迷光的问题,优选在第一光路差赋予结构中,在第二基础结构的最接近光轴的一个环形带中包括2~5个(特别优选为2~3个)第一基础结构的环形带。此外,此时,虽然记载为最接近第二基础结构光轴的“环形带”,但实际上通常是包括光轴的“圆”。因此,在这里所称的“最接近光轴的环形带”中,也包括圆状的形状。此外,优选在最接近中间区域的第二基础结构的一个环形带中,在第二基础结构的一个环形带中包括1~5个(特别优选为2~3个)第一基础结构的环形带。优选第一基础结构的总环形带数相对于中央区域的第二基础结构的比例为1.0以上~5.0以下,进一步优选为2.0以上3.0以下。
此外,如图7(d)所示,若直接重叠第一基础结构和第二基础结构,则有时如虚线所示那样一部分突出,但若突出部分的宽度窄到5μm以下,则将突出的部分沿着光轴平行偏移而消除突出部分也没有大的影响,由此,成为第一基础结构的多个环形带正好搭载到第二基础结构的一个环形带上(实线参照)。因此,在图7(d)的例中,作为在第二基础结构的一个环形带上搭载了三个第一基础结构的环形带来处理。在直接重叠了第一基础结构和第二基础结构的情况下,即使产生宽度窄到5μm以下的凹陷,也可以同样地消除凹陷。
这里,若Δλ1(nm)为第一波长的变化量、ΔWD(μm)为由第一波长的变化Δλ所引起而产生的物镜的色像差,则优选满足以下式。
0.3(μm/nm)≤ΔWD/Δλ1≤0.6(μm/nm) (18)
此外,这里所称的“色像差”是在光束的波长变化时产生的焦点位置的偏差。即,在光束的波长变化时产生的“波面像差最好的位置”的偏差。
为了设为这样的结构,如上所述,优选在第一光路差赋予结构中,在第二基础结构的最接近光轴的一个环形带中包括2~5个(特别优选为2~3个)第一基础结构的环形带。通过将色像差设为上述的范围,在BD/DVD/CD互换用物镜这样的轴上厚度厚的物镜中,也能够确保CD中的工作距离的同时能够降低在光盘具有多个信息记录面时的迷光的问题,进一步,能够使在使用DVD时的温度特性及波长特性良好,所以优选。此外,优选在第二基础结构中的最接近中间区域的一个环形带上重叠的第一基础结构的环形带的数目,相对于第二基础结构的一个环形带而重叠1~5个。进一步,优选第一基础结构的总环形带数相对于中央区域的第二基础结构的比例为1.0以上~5.0以下,进一步优选为2.0以上且3.0以下。
优选第一基础结构具有负的近轴衍射放大率,由此,即使是在BD/DVD/CD用的物镜这样的轴上厚度厚的物镜中,也能够确保在使用CD时的工作距离。此外,优选第二基础结构具有正的近轴衍射放大率。这样,通过第一基础结构和第二基础结构都具有近轴衍射放大率,在使用了具有多个信息记录面的光盘时,能够使通过非记录再现对象的信息记录面反射的无用光更远离必要光,所以优选。
此外,优选第一光路差赋予结构的最小间距为15μm以下。从这个观点出发,优选第一光路差赋予结构的最小间距p和第一波长λ1中的焦点距离f1的比p/f1为0.004以下。更优选为10μm以下。
此外,优选第一光路差赋予结构的平均间距成为30μm以下。进一步优选成为20μm以下。通过设为这样的结构,能够如上所述那样获得正好的等级的未满的波长特性,且能够将在通过了第一光路差赋予结构的第三光束中产生的、用于第三光盘的信息的记录/再现的必要光的最佳聚焦位置和不用于第三光盘的信息的记录/再现的无用光的最佳聚焦位置远离,还能够降低误检测。此外,平均间距是,将中央区域的第一光路差赋予结构的全部间距进行合计并除以中央区域的第一光路差赋予结构的阶梯数所得的值。
这里,优选本发明的物镜的轴上色像差为0.9μm/nm以下。进一步,优选将轴上色像差设为0.8μm/nm以下。若将第一基础结构的间距设得过小,则存在轴上色像差恶化的可能性,所以优选留意不会成为轴上色像差大于0.9μm/nm的间距而设计。从这个观点出发,优选第一光路差赋予结构的最小间距p和第一波长λ1中的焦点距离f1的比p/f1为0.002以上。另一方面,为了充分确保CD中的工作距离,优选轴上色像差为0.4μm/nm以上。
根据通过了第一光路差赋予结构的第三光束,优选第三光束形成的点的光强度最强的第一最佳聚焦位置和第三光束形成的点的光强度次强的第二最佳聚焦位置满足以下的条件式(19)。另外,这里所称的最佳聚焦位置是指,光束腰(ビームウェスト)在某一散焦(デフォーカス)的范围中光束腰成为极小的位置。第一最佳聚焦位置是用于CD的记录/再现的必要光的最佳聚焦位置,第二最佳聚焦位置是在不用于CD的记录/再现的无用光中、光量最多的光束的最佳聚焦位置。
0.35≤L/f1≤0.7 (19)
其中,L[mm]是指第一最佳聚焦和第二最佳聚焦之间的距离。
作为图7(a)、(b)、(c)表示以上叙述的第一光路差赋予结构的优选的几个例。此外,为便于说明,图7作为第一光路差赋予结构ODS1设置为平板状来表示,但通常设置在单片非球面的凸透镜上。在作为(2/1/1)衍射结构的第二基础结构BS2上重合了作为(1/1/1)衍射结构的第一基础结构BS1。在图7(a)中,第二基础结构BS2的阶梯朝着光轴OA的方向,第一基础结构BS1的阶梯朝着与光轴OA相反的方向。进一步,可知第二基础结构BS2的全部阶梯的位置和第一基础结构BS1的阶梯的位置一致。接着,在图7(b)中,第二基础结构BS2的阶梯朝着光轴OA的方向,第一基础结构BS1的阶梯也朝着光轴OA的方向。进一步,可知第二基础结构BS2的全部阶梯的位置和第一基础结构BS1的阶梯的位置一致。接着,在图7(c)中,第一基础结构BS1的阶梯朝着与光轴OA相反的方向,第二基础结构BS2的阶梯也朝着与光轴OA相反的方向。进一步,可知第二基础结构BS2的全部阶梯的位置和第一基础结构BS1的阶梯的位置一致。
进一步,在将中央区域的总环形带数设为N1时,优选满足以下式。由此,能够抑制CD的工作距离变得过短,且能够抑制环形带的间距变得过小而加工性下降。此外,也可以将中央区域中的与光轴大致平行的阶梯数当作中央区域的总环形带数。
160(mm)≤N1·f1≤210(mm) (20)
接着,说明在中间区域设置的第二光路差赋予结构。第二光路差赋予结构优选是至少重合了第三基础结构和第四基础结构的两个基础结构的结构。进一步优选是只重合了第三基础结构和第四基础结构的结构。由于光路差赋予结构将两种闪耀型的基础结构重叠而成,所以与由单一的结构形成光路差赋予结构的情况相比,能够较大确保设计的自由度,尤其在有效径小的物镜中有利。
第三基础结构是闪耀型结构。此外,使通过了第三基础结构的第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第三基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。此外,第四基础结构也是闪耀型结构。使通过了第四基础结构的第一光束的五级或者七级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第四基础结构的第二光束的三级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。由于通过了第三基础结构的第一光束的衍射光量成为最大的衍射级数为作为奇数的一级,所以能够在BD和DVD中赋予不同的衍射放大率,良好地进行在DVD中产生的相对的球面像差的校正。此外,由于产生作为低级的一级衍射光,所以第三基础结构的阶梯差不会变得过大,制造容易,能够抑制由制造误差所引起的光量损失,且还能够降低波长变动时的衍射效率变动,所以优选。由于通过了第四基础结构的第一光束的衍射光量成为最大的衍射级数为五级或者七级,所以能够适当地控制伴随温度变化等的使用BD或者DVD时的球面像差的变动的同时能够发出CD的杂光,而不会对第三基础结构的球面像差校正产生影响。此外,能够在使用BD、DVD时获得高的衍射效率。
第四基础结构如下定义φi(h),
φi(h)=(Ci2×h2+Ci4×h4+Ci6×h6+Ci8×h8+Ci10×h10)Miλ/λBi
(其中,h(单位:mm)表示离光轴的高度,Ci2、Ci4、Ci6···分别表示第i基础结构的光路差函数(i为自然数)中的二级、四级、六级的光路差函数系数,Mi表示入射光束的衍射级数成为最大的第i基础结构的光路差函数中的衍射级数,λ(单位:mm)表示所述入射光束的使用波长,λBi(单位:mm)表示第i基础结构中的制造波长)。此外,也可以在将第二光束的有效径(直径)设为h2(mm)、将第一光束的有效径(直径)设为h1(mm)的情况下,满足以下式。
-0.05<(φ4(h2/2)-φ4(h1/2))/f1<0.03
此外,入射光束的衍射级数成为最大的第i基础结构的光路差函数中的衍射级数,例如在基础结构为(1/1/1)的情况下指一级,在为(2/1/1)的情况下指二级,在为(7/4)的情况下指七级,在为(5/3)的情况下指五级。
如果在第四基础结构中,设想第一光束的衍射光量成为最大的衍射级数为七级的情况,若是上述式的范围内,则能够抑制通过了中间区域的第三光束的三级及四级的衍射效率高的无用衍射级数光在使用CD时的点附近聚光,还能够良好地校正对于在使用DVD时的温度变化的球面像差。此外,作为上述式的替代,在将第四基础结构具有的焦点距离设为fD4(mm)的情况下,同时满足以下两个式的结构也能够获得与上述式相同的效果。
-0.03<(φ4(h2/2)-φ4(h1/2))/f1<0
0<f1/fD4<0.08
(其中,fD4=-λB4/(2×C42×M4×λ),M4的值为7或者5。)
此外,由于第一光路差赋予结构及第二光路差赋予结构作为进行互换的基础结构而重叠了多个衍射结构,所以在BD、DVD、CD中都能够将物镜的倍率设为0或者大致设为0的同时,能够在3个波长全部中获得高的衍射效率。
此外,在第一光束的有效径为1.9mm至3.0mm的小径的情况下,由于在由第三基础结构和第四基础结构构成的第二光路差赋予结构中间距已充分细,且环形带数的数目也充分多,所以若除了第三基础结构和第四基础结构之外进一步重合其他的基础结构,则间距进一步变细,且环形带数也进一步增多,所以导致由制造误差所引起的衍射效率的下降、由环形带的影子的效果所引起的衍射效率的下降这样的问题变大。尤其,若重合如0/0/±1的双重结构这样的阶梯差大的结构,则导致由影子的效果等所引起的衍射效率的下降这样的问题进一步变大。因此,若在第二光路差赋予结构中,设为只重合了第三基础结构和第四基础结构的结构,则能够提高光的利用效率,所以优选。
此外,优选在中间区域的第二光路差赋予结构中,第三基础结构具有朝着与光轴相反的方向的阶梯,第四基础结构具有朝着光轴的方向的阶梯。因此,第二光路差赋予结构优选具有朝着与光轴相反的方向的阶梯和朝着光轴的方向的阶梯。
进一步,若第一基础结构的全部阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构的全部阶梯朝着光轴的方向,第三基础结构的全部阶梯朝着与光轴相反的方向,第四基础结构的全部阶梯朝着光轴的方向,则在使用CD时的工作距离变长,且更进一步容易取得BD的轴上色像差。
优选在作为(1/1)结构的第三基础结构中,在入射的光束的波长变化为进一步变长的情况下,球面像差向校正不足(未满)方向变化,在作为(7/4)结构(在第一光束中,将七级衍射光产生最多,在第二光束中,将四级衍射光产生最多)或者(5/3)结构(在第一光束中,将五级衍射光产生最多,在第二光束中,将三级衍射光产生最多)的第四基础结构中,在入射的光束的波长变化为进一步变长的情况下,球面像差向校正不足(未满)方向或者校正过度(超过)方向变化。
此外,这里所称的校正过度(超过)方向、校正不足(未满)方向表示中间区域的球面像差,将在中间区域中NA越高则聚光位置越偏向超过侧的状态定义为校正过度(超过)方向,将NA越高则聚光位置越偏向未满侧的状态定义为校正不足(未满)方向。并不是相对于近轴聚光位置的聚光位置的方向。
若设为这样的结构,则即使是在第二光路差赋予结构中,在物镜的折射率由于光拾取装置的温度上升而变化的情况下,利用光源的波长同样由于环境温度的上升而上升的情况,校正由物镜的折射率的变化所引起的球面像差的劣化,所以在环境温度的变化时,能够在各光盘的信息记录面上形成更加适当的聚光点。
由于第二光路差赋予结构由第三基础结构和第四基础结构构成,所以除了BD和DVD的互换之外,还能够将剩余的自由度用于CD的杂光排出。因此,由于能够通过简单的形状的第二光路差赋予结构来进行在使用CD时的开口限制,所以与追加其他的基础结构的情况相比,能够抑制由影子的效果所引起的光利用效率的下降,进一步,还能够抑制由制造误差所引起的光利用效率的下降,其结果,能够提高光利用效率。除此之外,在使用DVD时,能够将DVD的温度特性及波长特性都设为良好。
进一步,为了将在使用DVD时的波长特性设为良好,优选在第二光路差赋予结构中,在第四基础结构的最接近中央区域的一个环形带中包括3~11个第三基础结构的环形带。
此外,本发明的物镜由于在中间区域中重叠两个基础结构,进一步,在某一区域内存在越从光轴朝着周边则环形带数越增加的倾向,所以在中间区域的周边区域附近光利用效率尤其差。其结果,第二光束中的、中间区域的周边区域附近的光瞳透过率相对于物镜的光轴中心附近的比率r2成为下述式
r2≤0.9 (1)
的范围内,产生也称为逆变迹效果的幂现象,存在在使用DVD时产生点径的增大的可能性。另外,光轴中心附近中的“附近”是指,从光轴相对于光轴垂直方向为使用DVD时的有效径的10%的范围。此外,中间区域的周边区域附近是指,从中间区域和周边区域的边界相对于中间区域方向为使用DVD时的有效径的10%的范围,周边区域的外径附近是指,从周边区域的外径相对于中间区域方向为使用DVD时的有效径的10%的范围。
此外,本发明的物镜为BD/DVD/CD的互换物镜,另一方面,光学面只有两个面,所以不能使得在全部光盘中满足正弦条件,以在规格要求最严格的BD中满足正弦条件的方式设定,所以存在在使用DVD时产生更进一步的点径的增大的可能性。
针对上述的问题,优选在将中间区域的外径设为h2、将物镜的第一光束中的焦点距离设为f1、将物镜的第二光束中的成像倍率设为m2的情况下,满足下述式。
0.66≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.75 (2)
通过满足式(2)的下限以上的值,物镜的使用DVD时的第二光束的有效径变大、即NA变大,使用DVD时的点径缩小,所以能够抑制在使用DVD时的逆变迹效果。此外,由于在使用BD时,与光轴附近相比透过光量相对少的中间区域变宽,所以产生变迹效果,对BD也能够缩小点径。这尤其能够适合使用于BD/DVD/CD的3种光盘的再现专用的互换透镜。进一步,通过满足式(2)的上限以下的值,使用DVD时的点径不会过度缩小至必要以上。另外,由于若r2为0.3以上且0.9以下则由边缘强度下降所引起的点径的放大的程度不会变得过大,因此式(2)的效果变得更加显著,所以优选。进一步优选是r2为0.4以上且0.8以下,更进一步优选是r2为0.5以上且0.75以下。
进一步优选地,满足以下式(2)′。
0.68≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.74 (2)’
若物镜越成为小型化则基础结构的间距变得越小,在使用BD时的边缘强度的下降变得越显著,即会引起在使用BD时的点径的增大,但通过满足式(2)′,由于在使用BD时的变迹效果增强,即使是在这样的物镜中也能够获得适合BD的记录再现的点径,所以优选。此外,由于中间区域、尤其是中间区域的周边区域附近的间距也减小,所以产生会引起在使用DVD时的点径的增大的可能性,但由于能够通过满足式(2)′来解决,所以优选。
此外,本发明的物镜优选在将物镜的第一光束中的焦点距离设为f1的情况下,满足式(3)。
1.0≤f1≤2.2 (3)
若在使用BD时的焦点距离f1为式(3)的范围内,则由于物镜成为比较小型,周边区域内的外径附近中的间距更进一步变细,本发明的课题变大,但即使是这样的大的课题,也能够通过使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量来解决。此外,若焦点距离f1为式(3)的范围内,则为了确保在使用CD时的工作距离,即为了增强衍射的近轴放大率,需要增加中央区域的环形带数,与此对应地,还需要增加中间区域的环形带数。其结果,在中间区域的周边区域附近,产生光利用效率的更进一步的下降,产生会引起在使用DVD或BD时的点径的增大的可能性,但此时,能够通过满足式(2)来解决。
此外,工作距离是指,从光盘的表面至物镜最接近光盘侧的位置的光轴方向的距离。进一步,由于焦点距离为式(3)的范围内,所以能够减小从物镜至光盘的距离,还能够适合搭载在薄型的光拾取装置中。此外,若f1满足以下式(3)’,则本申请发明的效果变得进一步显著。
1.0≤f1≤2.0 (3)’
物镜也可以设计为,在将物镜的第二光束中的焦点距离设为f2的情况下,满足下述式(11)。
0.61≤h2/(2·f2·(1-m2))≤0.65 (21)
通过满足式(11),能够加宽在使用DVD时的有效径,所以优选。
接着,说明在周边区域设置的第三光路差赋予结构。第三光路差赋予结构至少具有第五基础结构。也可以进一步重叠其他的基础结构,但优选为只有第五基础结构。
第五基础结构是闪耀型结构。此外,使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。因此,由于与一级的情况相比,能够加大间距,即环形带数也减少,所以在模具加工中和树脂成型中,制造都变得容易且还能够减少误差。此外,由于在周边区域内存在越从光轴侧朝着周边则环形带数越增加的倾向,且在周边区域内的外径附近物镜的视角变大,所以产生加工精度的下降或反射率的上升等,尤其在间距小时这个问题变得显著,导致引起边缘强度的下降,但由于能够加大周边区域的第五基础结构的间距,所以能够降低加工精度的下降,进而能够防止边缘强度的下降。进一步,由于环形带数减少,所以能够降低有效径附近的影子的效果的影响,能够抑制因边缘强度的下降所引起的点径的增大。除此之外,在第一光束通过时一级的衍射光量成为最大的情况下,若想要将物镜进行小型化,则间距必然变窄,由于加工精度的问题而不能制造,但由于能够将间距取得较大,所以还能够应对物镜的小型化。此外,通过使二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,能够进一步抑制波长变动时的衍射效率的变动。
此外,优选本发明的物镜的第i基础结构能够展开为以下形式的光路差函数,
φi(h)=(Ci2×h2+Ci4×h4+Ci6×h6+Ci8×h8+Ci10×h10)Miλ/λBi
(其中,h(单位:mm)表示离光轴的高度,Ci2、Ci4、Ci6···分别表示第i基础结构的光路差函数(i为自然数)中的二级、四级、六级的光路差函数系数,Mi表示入射光束的衍射级数成为最大的第i基础结构的光路差函数中的衍射级数,λ(单位:mm)表示所述入射光束的使用波长,λBi(单位:mm)表示第i基础结构中的制造波长),此时,优选满足如下的条件式(6)。其特征在于,满足:
-0.025<(φ5(h3/2)-φ5(h2/2))/(M5×f1)<0.025···(6),
(其中,M5的值为2或者4,h2是第二光束的有效径(直径)(mm),h3是第三光束的有效径(直径)(mm)。)。
通过满足式(6),能够良好地校正在使用BD时的环境变化时产生的球面像差,且避免透过了周边区域的第二、第三光束的无用衍射级数光在透过了中央区域的第二、第三光束的成像位置附近会聚,能够抑制点性能的劣化,所以优选。此外,通过设为式(6)的范围内,阶梯数不会变得过多,制造容易,且抑制了光利用效率的下降,所以能够获得良好的点,所以优选。通过低于上限,温度变化时的球面像差不会变得过大。
此外,若第一~第五基础结构的全部阶梯分别独立地朝着相同的方向,则在使用BD、DVD、CD中的任一个时,都能够获得高的光利用效率,能够防止无用光分散、点性能劣化,所以优选。另外,第五基础结构既有朝着光轴的方向的情况也有朝着与光轴相反的方向的情况。尤其,在第五基础结构朝着光轴的方向的情况下,由于良好地校正温度变化时的球面像差,所以优选。
这里,图8表示优选的物镜的示意图。是表示在包括光轴OA的物镜的剖面中、光轴上半部分的图。此外,图8到底是示意图,并不是表示了基于实施例的准确的长度的比率等的附图。
图8的物镜具有中央区域CN、中间区域MD、周边区域OT。在中央区域设置有第一光路差赋予结构ODS1,在中间区域设置有第二光路差赋予结构ODS2,在周边区域设置有第三光路差赋予结构ODS3。
图8的第一光路差赋予结构ODS1成为(2/1/1)的闪耀结构即阶梯朝着光轴的方向的第二基础结构BS2和(1/1/1)的闪耀结构即阶梯朝着与光轴相反的方向的第一基础结构BS1重叠的结构。在图8中,第二基础结构BS2是3个环形带,在第二基础结构BS2中的最接近光轴的环形带(圆状)上包括2个第一基础结构BS1的环形带。此外,在第二基础结构BS2中的最接近中间区域的1个环形带中包括3个第一基础结构BS1的环形带。
图8的第二光路差赋予结构ODS2成为(7/4)或者(5/3)的闪耀结构即阶梯朝着光轴的方向的第四基础结构BS4和(1/1)的闪耀结构即阶梯朝着与光轴相反的方向的第三基础结构BS3重叠的结构。在图8中,第四基础结构BS4是3个环形带,在第四基础结构BS4中的最接近中央区域的环形带上包括3个第三基础结构BS3的环形带。此外,在第四基础结构BS4中的最接近周边区域的1个环形带上包括4个第三基础结构BS3的环形带。即,由于中间区域的最接近周边区域的环形带的环形带密度提高,所以影子的效果或成形误差的影响大,导致光瞳透过率比光轴附近小。
图8的第三光路差赋予结构ODS3只由在第一光束通过时二级或者四级的衍射光量成为最大的闪耀结构即阶梯朝着光轴的方向的第6基础结构BS5构成。由于与一级的情况相比,能够加宽间距,所以提高物镜的成形性,还能够应对小型化,且边缘强度提高,所以在使用BD时也能够形成适当的点径。
将用于对BD再现/记录信息所需的物镜的像侧开口数设为NA1,将用于对DVD再现/记录信息所需的物镜的像侧开口数设为NA2(NA1>NA2),将用于对CD再现/记录信息所需的物镜的像侧开口数设为NA3(NA2>NA3)。优选NA1为0.8以上且0.9以下。尤其优选NA1为0.85。优选NA2为0.55以上且0.7以下。尤其优选NA2为0.60或者0.65。此外,优选NA3为0.4以上且0.55以下。尤其优选NA3为0.45或者0.53。
物镜的中央区域和中间区域的边界在使用第三光束时优选在相当于0.9·NA3以上且1.2·NA3以下(更加优选地,0.95·NA3以上且1.15·NA3以下)的范围的部分形成。更加优选地,物镜的中央区域和中间区域的边界在相当于NA3的部分形成。此外,物镜的中间区域和周边区域的边界在使用第二光束时优选在相当于0.9·NA2以上且1.2·NA2以下(更加优选地,0.95·NA2以上且1.15·NA2以下)的范围的部分形成。更加优选地,物镜的中间区域和周边区域的边界在相当于NA2的部分形成。
在将通过了物镜的第三光束在CD的信息记录面上聚光的情况下,优选球面像差具有至少一处的不连续部分。此时,不连续部分在使用第三光束时优选在0.9·NA3以上且1.2·NA3以下(更加优选地,0.95·NA3以上且1.15·NA3以下)的范围内存在。
此外,优选物镜的对于第一光束的有效径h1(mm)为1.9以上且4.0以下,进一步优选满足以下式(4)。
1.9≤h1≤3.0 (4)
在物镜为满足式(4)的小型的物镜的情况下,周边区域内的外径附近的间距更进一步变细,本发明的课题变大,但即使是这样的大的课题,也能够通过使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量来解决。此外,由于中间区域、尤其是中间区域的周边区域附近的间距也减小,所以产生会引起在使用DVD或BD时的点径的增大的可能性,但此时,能够通过满足式(2)来解决。
此外,在为满足式(4)的小径的透镜且将使用CD时的工作距离需要0.25mm以上的情况下,期望通过减小光路差赋予结构的间距、增大环形带数等而增大衍射的近轴放大率,但其结果,有时在使用DVD时会更进一步强烈产生变迹相反的现象。此时,通过满足上述的式(2)的下限以上的值,能够减小在使用DVD时的点径。
进一步,在确保第三光盘中的充分的工作距离的意义上,优选在物镜中形成的环形带的总数Nall为100以上且250以下。
此外,在将周边区域的总环形带数设为N3时,优选满足以下式。
5(mm)≤N3·f1≤100(mm) (8)
通过设为式(8)的下限以上,相对于在使用BD时的温度变化而产生的球面像差不会变得过大。另一方面,通过将式(8)的值设为上限以下,能够防止间距变得过小,所以能够抑制影子的效果,此外,还能够防止加工性的下降且降低形状误差,其结果,能够防止衍射效率的下降。此外,通过设为(8)的范围,还能够降低色像差。此外,也可以将周边区域中的与光轴大致平行的阶梯数当作周边区域的总环形带数。
此外,物镜优选满足以下的条件式(7)。
1.0≤d/f1≤1.5 (7)
其中,d表示物镜的光轴上的厚度(mm),f表示第一光束中的物镜的焦点距离。
在对应于如BD那样的短波长、高NA的光盘的情况下,在物镜中,产生容易产生非点像差、也容易产生偏心彗形像差的课题,但通过不超过条件式(7)的下限的值,能够抑制非点像差或偏心彗形像差的产生。
此外,由于容易成为物镜的轴上厚度加厚的厚物镜,往往在CD的记录/再现时的工作距离缩短,所以优选不超过式(7)的上限的值。
此外,使用第三光盘时的对物光学元件的工作距离(WD3)优选为0.15mm以上且1.5mm以下。优选为0.25mm以上且0.5mm以下。接着,使用第二光盘时的对物光学元件的工作距离(WD2)优选为0.2mm以上且1.3mm以下。进一步,使用第一光盘时的对物光学元件的工作距离(WD1)优选为0.25mm以上且1.0mm以下。
第一光束、第二光束及第三光束既可以作为平行光而入射到物镜,也可以作为发散光或者会聚光而入射到物镜。为了在跟踪时也防止产生彗形像差,优选使第一光束、第二光束以及第三光束全部作为平行光或者大致作为平行光而入射到物镜。通过使用本发明的第一光路差赋予结构,能够使第一光束、第二光束以及第三光束全部作为平行光或者大致作为平行光而入射到物镜,所以本发明的效果变得更加显著。在第一光束成为平行光或者大致成为平行光的情况下,优选第一光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m1满足下述式(22)。
-0.01<m1<0.01 (22)
此外,在使第二光束作为平行光或者大致作为平行光而入射到物镜的情况下,优选第二光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m2满足下述式(23)。
-0.01<m2<0.01 (23)
另一方面,在使第二光束作为发散光而入射到物镜的情况下,优选第二光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m2满足下述式(23)’。
-0.025<m2≤-0.01 (23)’
此外,在使第三光束作为平行光或者大致作为平行光而入射到物镜的情况下,优选第三光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m3满足下述式(24)。
-0.01<m3<0.01 (24)
另一方面,在使第三光束作为发散光而入射到物镜的情况下,优选第三光束入射到物镜时的物镜的成像倍率m3满足下述式(24)’。
-0.025<m3≤-0.01 (24)’
由此,在跟踪时产生的彗形像差成为能够进行记录和再现的范围。
光拾取装置既可以具有至少第一光束和第二光束通过的耦合透镜,也可以具有使耦合透镜在光轴方向上移动的致动器。尤其,在BD具有2层或3层以上等多个信息记录面的情况下,由于在从某一层的记录/再现进行其他层的记录/再现时,在透明基板厚度上产生差,所以必须校正由该厚度的差引起而产生的球面像差。此时,考虑通过使耦合透镜沿着光轴方向移动,改变物镜的倍率,从而校正该产生的球面像差。此外,在温度变化或波长变化时产生的球面像差也能够通过使耦合透镜沿着光轴方向移动,改变物镜的倍率,从而校正。
但是,例如,即使是在使用BD时使耦合透镜在光轴方向上移动而校正各种球面像差的光拾取装置,也优选在使用DVD时固定耦合透镜的光轴方向的位置。
作为其理由,举出以下理由:由于在使用BD时不产生杂光,但在使用DVD时产生杂光,所以通过改变耦合透镜,从而其杂光的像差变化,作为结果,产生其杂光对记录/再现带来恶劣影响的可能性,或者想要将基于驱动器的耦合透镜的位移的控制简单化等。
为了在使用DVD时固定耦合透镜的光轴方向的位置,通过使得在构成物镜的第二光路差赋予结构的第三基础结构和第四基础结构中的任一个中,在入射的光束的波长变化为变长的情况下球面像差向校正不足方向变化,在另一个中,在入射的光束的波长变化为进一步变长的情况下球面像差向校正过度方向变化,从而能够将伴随着使用DVD时的温度变化或波长变化的球面像差设为能够记录和再现的等级,其结果,在使用DVD时,即使是在第二光束通过时固定了耦合透镜的光轴方向的位置的状态,也能够对DVD的信息记录面进行信息的记录/再现,所以优选。
本发明的光信息记录再现装置具有包括上述的光拾取装置的光盘驱动器装置。
这里,若说明在光信息记录再现装置中装备的光盘驱动器装置,则在光盘驱动器装置中,有如下方式:从收纳光拾取装置等的光信息记录再现装置主体只有能够将光盘以搭载的状态保持的托盘向外部取出的方式、和连同收纳了光拾取装置等的光盘驱动器装置主体向外部取出的方式。
在使用上述的各方式的光信息记录再现装置中,大概装备了如下构成构件,但并不限定于此。在机架等中收纳的光拾取装置、使光拾取装置连同机架向光盘的内周或者外周移动的探索电动机(シークモータ)等的光拾取装置的驱动源、具有将光拾取装置的机架向光盘的内周或者外周导向的导轨等的光拾取装置的移送部件、进行光盘的旋转驱动的主轴电动机等。
优选在前者的方式中,除了这些各构成构件之外,设置有能够将光盘以搭载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,而设置有相当于能够向外部抽出各构成构件的底盘的抽屉。
发明效果
根据本发明,能够提供一种适合小型的光拾取装置的物镜以及搭载了该物镜的光拾取装置,其具有高的成形性的同时能够应对小型化,且在使用BD时也能够通过形成适当的点径而进行稳定的信息的记录/再现。
附图说明
图1是从光轴方向看本实施方式的单片的物镜OL的图。
图2是用于说明影子的效果的图。
图3是表示形成通过了物镜的第三光束在第三光盘的信息记录面上形成的点的状态的图。
图4是表示光路差赋予结构的例的轴线方向剖视图,(a)、(b)表示闪耀型结构的例,(c)、(d)表示阶梯型结构的例。
图5(a)表示阶梯朝着光轴的方向的状态,(b)表示阶梯朝着与光轴相反的方向的状态的图。
图6(a)是表示在光轴附近中阶梯朝着光轴的方向,但中途转换而在中间区域附近中阶梯朝着与光轴相反的方向的形状的图,(b)是表示在光轴附近中阶梯朝着与光轴相反的方向,但中途转换而在中间区域附近中阶梯朝着光轴的方向的形状的图。
图7是第一光路差赋予结构的概念图,(a)、(b)、(c)表示优选的第一光路差赋予结构的例,(d)表示重叠了第一基础结构和第二基础结构的例。
图8是优选的物镜的示意图。
图9是概略性地表示能够对作为不同的光盘的BD、DVD、CD适当地进行信息的记录和/或再现的本实施方式的光拾取装置PU1的结构的图。
图10是表示了实施例1及2中的球面像差和正弦条件的图,(a)是在BD的情况,(b)是在DVD的情况,(c)是在CD的情况。
图11是表示了实施例3及4中的球面像差和正弦条件的图,(a)是在BD的情况,(b)是在DVD的情况,(c)是在CD的情况。
图12是表示了实施例5及6中的球面像差和正弦条件的图,(a)是在BD的情况,(b)是在DVD的情况,(c)是在CD的情况。
图13是表示了实施例7及8中的球面像差和正弦条件的图,(a)是在BD的情况,(b)是在DVD的情况,(c)是在CD的情况。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。图9是概略性地表示能够对作为不同的光盘的BD、DVD、CD适当地进行信息的记录和/或再现的本实施方式的光拾取装置PU1的结构的图。该光拾取装置PU1是薄型,能够搭载于薄型的光信息记录再现装置。这里,将第一光盘设为BD,将第二光盘设为DVD,将第三光盘设为CD。另外,本发明并不限定于本实施方式。
光拾取装置PU1具有:物镜OL、λ/4波长板QWP、准直透镜COL、偏振光束分光器BS、双色棱镜DP、激光器单元LDP、传感器透镜SEN、作为光检测器的受光元件PD等,其中,激光器单元LDP将对BD进行信息的记录/再现的情况下发光且射出波长λ1=405nm的激光束(第一光束)的第一半导体激光器LD1(第一光源)、在对DVD进行信息的记录/再现的情况下发光且射出波长λ2=660nm的激光束(第二光束)的第二半导体激光器LD2(第二光源)、在对CD进行信息的记录/再现的情况下发光且射出波长λ3=785nm的激光束(第三光束)的第三半导体激光器LD3进行了一体化。
如图1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上,包括光轴的中央区域CN、配置在其周围的中间区域MD、进一步配置在其周围的周边区域OT形成为以光轴为中心的同心圆状。虽然未图示,但在中心区域CN中形成已经详细叙述的第一光路差赋予结构,在中间区域MD中形成已经详细叙述的第二光路差赋予结构。此外,在周边区域OT中形成第三光路差赋予结构。在本实施方式中,第三光路差赋予结构是闪耀型的衍射结构。此外,本实施方式的物镜是塑料透镜。在物镜OL的中心区域CN形成的第一光路差赋予结构是重合了第一基础结构和第二基础结构的结构,第一基础结构使通过了第一基础结构的第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第一基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第一基础结构的第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,第二基础结构使通过了第二基础结构的第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第二基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第二基础结构的第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。
在物镜OL的中间区域MD形成的第二光路差赋予结构是重合了第三基础结构和第四基础结构的结构,第三基础结构使通过了第三基础结构的第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第三基础结构的第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第三基础结构的第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,第四基础结构使通过了第四基础结构的第一光束的五级或者七级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了第四基础结构的第二光束的三级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。
在物镜OL的周边区域OT形成的第三光路差赋予结构具有第五基础结构,第五基础结构使通过了第五基础结构的第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。
如实线所示,从蓝紫色半导体激光器LD1射出的第一光束(λ1=405nm)的发散光束通过双色棱镜DP并通过偏振光束分光器BS之后,通过准直透镜COL而成为平行光,并通过λ/4波长板QWP而从直线偏光变换为圆偏光,并通过未图示的光圈而限制其光束径,入射到物镜OL。这里,通过物镜OL的中央区域、中间区域和周边区域而聚光的光束经由厚度0.1mm的保护基板PL1成为在BD的信息记录面RL1上形成的点。
在信息记录面RL1上通过信息坑(ピット)而被调制的反射光束再次透过物镜OL、未图示的光圈之后,通过λ/4波长板QWP而从圆偏光变换为直线偏光,并通过准直透镜COL而成为收敛光束,通过偏振光束分光器BS反射,经由传感器透镜SEN而在受光元件PD的受光面上会聚。然后,使用受光元件PD的输出信号,通过2轴致动器AC1而使物镜OL调焦或跟踪,从而能够读取在BD中记录的信息。这里,在第一光束中产生了波长变动的情况下或进行具有多个信息记录层的BD的记录/再现的情况下,通过1轴致动器AC2使作为倍率变更部件的准直透镜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会聚角,从而能够校正由波长变动或不同的信息记录层所引起而产生的球面像差。
如虚线所示,从激光器单元LDP的半导体激光器LD2射出的第二光束(λ2=660nm或者658nm)的发散光束通过双色棱镜DP反射,通过偏振光束分光器BS、准直透镜COL,通过λ/4波长板QWP而从直线偏光变换为圆偏光,并入射到物镜OL。这里,通过物镜OL的中央区域和中间区域而聚光的(通过了周边区域的光束成为杂光化而形成点周边部)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上形成的点,形成点中心部。
在信息记录面RL2上通过信息坑而被调制的反射光束再次透过物镜OL之后,通过λ/4波长板QWP而从圆偏光变换为直线偏光,并通过准直透镜COL而成为收敛光束,通过偏振光束分光器BS反射,经由传感器透镜SEN而在受光元件PD的受光面上会聚。然后,使用受光元件PD的输出信号,能够读取在DVD中记录的信息。在本实施方式中,由于即使是在固定了耦合透镜COL的状态下,也能够对DVD进行信息的记录/再现,所以简化了光拾取装置的控制系统。
如一点划线所示,从激光器单元LDP的半导体激光器LD3射出的第三光束(λ3=785nm)的发散光束通过双色棱镜DP反射,通过偏振光束分光器BS、准直透镜COL,通过λ/4波长板QWP而从直线偏光变换为圆偏光,并入射到物镜OL。这里,通过物镜OL的中央区域而聚光的(通过了中间区域及周边区域的光束成为杂光化而形成点周边部)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上形成的点。
在信息记录面RL3上通过信息坑而被调制的反射光束再次透过物镜OL之后,通过λ/4波长板QWP而从圆偏光变换为直线偏光,并通过准直透镜COL而成为收敛光束,通过偏振光束分光器BS反射,经由传感器透镜SEN而在受光元件PD的受光面上会聚。然后,能够使用受光元件PD的输出信号,读取在CD中记录的信息。
(实施例)
以下,说明能够在上述的实施方式中使用的实施例。此外,在此以后(包括表的透镜数据),有时使用E(例如,2.5×E-3)来表示10的幂级数(例如,2.5×10-3)。此外,物镜的光学面形成为在分别通过将在表中表示的系数代入数1式的数学式来规定的、光轴的周围轴对称的非球面。
[数1]
这里,X(h)是光轴方向的轴(将光的前进方向设为正),κ是圆锥系数,Ai是非球面系数,h是离光轴的高度,r是近轴曲率半径。
此外,在使用了衍射结构的实施例的情况下,通过其衍射结构而对各波长的光束提供的光路差通过将在表中表示的系数代入数2式的光路差函数的数学式来规定。
[数2]
Φ(h)=Σ(C2ih2i×λ×m/λB)
这里,λ:使用波长,m:衍射级数,λB:制造波长,h:从光轴起光轴垂直方向的距离。此外,“制造波长”是在通过了第i基础结构时Mi级的衍射效率成为最高的光束的波长。
此外,设为间距P(h)=λB/(Σ(2i×C2i×h2i-1))。
(实施例1)
表1表示实施例1的透镜数据。实施例1的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构、第五基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例1的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(5/3)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表1A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.77 | 2.00 | 2.07 |
使用波长λ(nm) | 405 | 660 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.47 |
第二面有效径h(mm) | 3.00 | 2.50 | 1.96 |
倍率 | 0 | 0 | 0 |
WD(mm) | 0.62 | 0.60 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.980 | 0.980≤h<1.252 | 1.252≤h | |
r | 1.069410649 | 1.087833661 | 1.227328539 | -2.313807005 |
κ | -5.0320E-01 | -5.4640E-01 | -5.0262E-01 | -3.9503E+01 |
A4 | -2.7986E-02 | 4.8889E-04 | 2.8277E-02 | 2.0164E-01 |
A6 | 2.1102E-02 | 3.8906E-03 | 2.7117E-03 | -3.2090E-01 |
A8 | -1.8469E-02 | -1.3582E-02 | 1.0554E-03 | 3.6408E-01 |
A10 | 5.1705E-03 | -5.8533E-04 | -1.5601E-03 | -2.9998E-01 |
A12 | 1.6990E-03 | 9.2517E-04 | -1.0859E-03 | 1.5871E-01 |
A14 | -6.1389E-03 | -8.2527E-04 | 8.1335E-04 | -4.7226E-02 |
A16 | 4.8303E-03 | 3.9934E-03 | 1.4950E-05 | 5.9480E-03 |
A18 | -1.0248E-03 | -3.3127E-03 | 6.7921E-05 | 0.0000E+00 |
A20 | -1.8051E-04 | 7.6609E-04 | -5.3705E-05 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | 5.2522E-03 | 8.9946E-03 | 0.0000E+00 |
[表1B]
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
此外,图10中表示实施例1中的球面像差SA和正弦条件SC的图。另外,在图10中,(a)成为使用BD时的曲线图,(b)成为使用DVD时的曲线图,(c)成为使用CD时的曲线图,(a)的纵轴表示在将使用BD时的光束的有效径(直径)的一半的值(h1/2)设为1.0时的离光轴的距离,(b)的纵轴表示在将使用DVD时的光束的有效径(直径)的一半的值(h2/2)设为1.0时的离光轴的距离,(c)的纵轴表示在将使用CD时的光束的有效径(直径)的一半的值(h3/2)设为1.0时的离光轴的距离。
(实施例2)
表2表示实施例2的透镜数据。实施例2的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构、第五基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例2的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(5/3)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表2A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.77 | 2.00 | 2.07 |
使用波长λ(nm) | 405 | 660 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.47 |
第二面有效径h(mm) | 3.00 | 2.50 | 1.96 |
倍率 | 0 | 0 | 0 |
WD(mm) | 0.62 | 0.60 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.980 | 0.980≤h<1.252 | 1.252≤h | |
r | 1.069410649 | 1.087833661 | 1.227328539 | -2.313807005 |
κ | -5.0320E-01 | -5.4640E-01 | -5.0262E-01 | -3.9503E+01 |
A4 | -2.7986E-02 | 4.B889E-04 | 2.B277E-02 | 2.0164E-01 |
A6 | 2.1102E-02 | 3.8906E-03 | 2.7117E-03 | -3.2090E-01 |
A8 | -1.8469E-02 | -1.3582E-02 | 1.0554E-03 | 3.6408E-01 |
A10 | 5.1705E-03 | -5.8533E-04 | -1.5601E-03 | -2.9998E-01 |
A12 | 1.6990E-03 | 9.2517E-04 | -1.0859E-03 | 1.5871E-01 |
A14 | -6.1389E-03 | -8.2527E-04 | 8.1338E-04 | -4.7226E-02 |
A16 | 4.B303E-03 | 3.9934E-03 | 1.4950E-05 | 6.9480E-03 |
A18 | -1.0248E-03 | -3.3127E-03 | 6.7921E-05 | 0.0000E+00 |
A20 | -1.8051E-04 | 7.6609E-04 | -5.3705E-05 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | 5.2522E-03 | 8.9946E-03 | 0.0000E+00 |
[表2B]
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
由于实施例2与实施例1只有在第五基础结构中有差异,在实施例1的图10(a)中,省略了通过了周边区域的DVD及CD的杂光,所以实施例2中的球面像差SA和正弦条件SC的图与实施例1的图10相同。
(实施例3)
表3表示实施例3的透镜数据。实施例3的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构、第五基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例3的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(7/4)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表3A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.77 | 2.00 | 2.06 |
使用波长λ(nm) | 406 | 660 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.47 |
第二面有效径h(mm) | 3.00 | 2.50 | 1.95 |
倍率 | 0 | 0 | 0 |
WD(mm) | 0.61 | 0.59 | 0.28 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2画 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.975 | 0.975≤h<1.250 | 1.250≤h | |
r | 1.081895269 | 1.093089815 | 1.220719679 | -2.355115953 |
κ | -5.4801E-01 | -5.4838E-01 | -5.0523E-01 | -2.3672E+01 |
A4 | -3.7298E-02 | -8.0473E-04 | 3.0858E-02 | 2.0277E-01 |
A6 | 3.2385E-02 | 4.6363E-03 | 2.8463E-03 | -3.1942E-01 |
A8 | -2.2836E-02 | -1.2149E-02 | 8.0802E-04 | 3.6437E-01 |
A10 | 7.4038E-03 | 3.4948E-04 | -1.6689E-03 | -3.0048E-01 |
A12 | 3.7847E-03 | 1.2732E-03 | -1.1262E-03 | 1.5851E-01 |
A14 | -1.1516E-02 | -8.1814E-04 | 7.9937E-04 | -4.7184E-02 |
A16 | 7.7220E-03 | 3.9846E-03 | 9.3015E-06 | 5.9778E-03 |
A18 | -1.7203E-03 | -3.2738E-03 | 6.5729E-05 | 0.0000E+00 |
A20 | -1.8051E-04 | 7.9642E-04 | -5.4529E-05 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -4.3327E-05 | 1.3689E-02 | 0.0000E+00 |
[表3B]
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
此外,图11中表示实施例3中的球面像差SA和正弦条件SC的图。另外,在图11中,(a)成为使用BD时的曲线图,(b)成为使用DVD时的曲线图,(c)成为使用CD时的曲线图,(a)的纵轴表示在将使用BD时的光束的有效径的一半的值(h1/2)设为1.0时的离光轴的距离,(b)的纵轴表示在将使用DVD时的光束的有效径的一半的值(h2/2)设为1.0时的离光轴的距离,(c)的纵轴表示在将使用CD时的光束的有效径的一半的值(h3/2)设为1.0时的离光轴的距离。
(实施例4)
表4表示实施例4的透镜数据。实施例4的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构、第五基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例4的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(7/4)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表4A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.77 | 2.00 | 2.06 |
使用波长λ(nm) | 405 | 660 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.47 |
第二面有效径h(mm) | 3.00 | 2.60 | 1.95 |
倍率 | 0 | 0 | 0 |
WD(mm) | 0.61 | 0.59 | 0.28 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.975 | 0.975≤h<1.250 | 1.250≤h | |
r | 1.081895269 | 1.093089815 | 1.220719679 | -2.355115953 |
κ | -5.4801E-01 | -5.4838E-01 | -5.0523E-01 | -2.3672E+01 |
A4 | -3.7298E-02 | -8.0473E-04 | 3.0858E-02 | 2.0277E-01 |
A6 | 3.2385E-02 | 4.6363E-03 | 2.8463E-03 | -3.1942E-01 |
A8 | -2.2836E-02 | -1.2149E-02 | 8.0B02E-04 | 3.6437E-01 |
A10 | 7.4038E-03 | 3.4948E-04 | -1.6689E-03 | -3.0048E-01 |
A12 | 3.7847E-03 | 1.2732E-03 | -1.1262E-03 | 1.5851E-01 |
A14 | -1.1516E-02 | -8.1814E-04 | 7.9937E-04 | -4.7184E-02 |
A16 | 7.7220E-03 | 3.9846E-03 | 9.3015E-06 | 5.9778E-03 |
A18 | -1.7203E-03 | -3.2738E-03 | 6.5729E-05 | 0.0000E+00 |
A20 | -1.8051E-04 | 7.9642E-04 | -5.4529E-05 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -4.3327E-05 | 1.3689E-02 | 0.0000E+00 |
[表4B]
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
由于实施例4与实施例3只有在第五基础结构中有差异,在实施例3的图11(a)中,省略了通过了周边区域的DVD及CD的杂光,所以实施例4中的球面像差SA和正弦条件SC的图与实施例3的图11相同。
(实施例5)
表5表示实施例5的透镜数据。实施例5的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构、第五基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例5的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(5/3)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表5A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.41 | 1.63 | 1.72 |
使用波长λ(nm) | 405 | 658 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.5 |
第二面有效径h(mm) | 2.40 | 2.14 | 1.78 |
倍率 | 0 | -0.0236 | -0.025 |
WD(mm) | 0.50 | 0.53 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
[表5B]
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.89 | 0.89≤h<1.072 | 1.072≤h | |
r | 0.774808309 | 0.653855196 | 0.707347846 | -1.502215209 |
λ | -6.7378E-01 | -8.4930E-01 | -8.2191E-01 | -1.8930E+01 |
A4 | -1.2441E-01 | -2.9740E-01 | -2.3432E-01 | 4.4277E-01 |
A6 | 2.2691E-01 | 2.7044E-01 | 2.8309E-01 | -1.0602E+00 |
A8 | -1.8517E-01 | -8.7807E-02 | -1.1985E-01 | 1.8285E+00 |
A10 | 4.1937E-02 | 1.0542E-01 | 8.4234E-02 | -2.3008E+00 |
A12 | 7.2296E-02 | -9.0561E-02 | -6.7021E-02 | 1.9630E+00 |
A14 | -1.6734E-01 | -6.8919E-02 | -4.6851E-02 | -9.7456E-01 |
A16 | 2.6087E-01 | 1.3797E-01 | 1.6524E-01 | 2.0817E-01 |
A18 | -1.9636E-01 | -7.1083E-02 | -1.2921E-01 | 0.0000E+00 |
A20 | 5.8693E-02 | 1.2699E-02 | 3.3257E-02 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -1.7172E-02 | -2.2427E-02 | 0.0000E+00 |
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
此外,图12中表示实施例5中的球面像差SA和正弦条件SC的图。另外,在图12中,(a)成为使用BD时的曲线图,(b)成为使用DVD时的曲线图,(c)成为使用CD时的曲线图,(a)的纵轴表示在将使用BD时的光束的有效径的一半的值(h1/2)设为1.0时的离光轴的距离,(b)的纵轴表示在将使用DVD时的光束的有效径的一半的值(h2/2)设为1.0时的离光轴的距离,(c)的纵轴表示在将使用CD时的光束的有效径的一半的值(h3/2)设为1.0时的离光轴的距离。
(实施例6)
表6表示实施例6的透镜数据。实施例6的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构、第五基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例6的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(5/3)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表6A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.41 | 1.63 | 1.72 |
使用波长λ(nm) | 405 | 658 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.5 |
第二面有效径h(mm) | 2.40 | 2.14 | 1.78 |
倍率 | 0 | -00236 | -0.025 |
WD(mm) | 0.50 | 0.53 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
[表6B]
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第23面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.89 | 0.89≤h<1.072 | 1.072≤h | |
r | 0.774808309 | 0.653855196 | 0.707347846 | -1.502215209 |
κ | -6.7378E-01 | -8.4930E-01 | -B.2191E 01 | -1.8930E+01 |
A4 | -1.2441E-01 | -2.9740E-01 | -2.3432E-01 | 4.4277E-01 |
A6 | 2.2691E-01 | 2.7044E-01 | 2.8309E-01 | -1.0602E+00 |
A8 | -1.8517E 01 | -8.7807E 02 | -1.1985E-01 | 1.8285E+00 |
A10 | 4.1937E-02 | 1.0542E-01 | 8.4234E-02 | -2.3008E+00 |
A12 | 7.2296E-02 | -9.0561E-02 | -6.7021E-02 | 1.9630E+00 |
A14 | -1.6734E-01 | -6.8919E-02 | -4.6851E-02 | -9.7456E-01 |
A16 | 2.6087E-01 | 1.3797E-01 | 1.6524E-01 | 2.0817E-01 |
A18 | -1.9636E-01 | -7.1083E-02 | -1.2921E-01 | 0.0000E+00 |
A20 | 5.8693E-02 | 1.2699E-02 | 3.3257E-02 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -1.7172E-02 | -2.2427E-02 | 0.0000E+00 |
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
由于实施例6与实施例5只有在第五基础结构中有差异,在实施例5的图12(a)中,省略了通过了周边区域的DVD及CD的杂光,所以实施例6中的球面像差SA和正弦条件SC的图与实施例5的图12相同。
(实施例7)
表7表示实施例7的透镜数据。实施例7的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构、第五基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例7的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(7/4)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表7A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.41 | 1.63 | 1.73 |
使用波长λ(nm) | 405 | 658 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.5 |
第二面有效径h(mm) | 2.10 | 2.08 | 1.78 |
倍率 | 0 | 0 | -0.025 |
WD(mm) | 0.50 | 0.49 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示J,A第di面至第di+1面的位移。
[表7B]
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.89 | 0.89≤h<1.04 | 1.04≤h | |
r | 0.705722614 | 0.653637233 | 0.773306148 | -1.511164588 |
λ | -8.2005E-01 | -8.4864E-01 | -6.8486E-01 | -1.7764E+01 |
A4 | -2.3221E-01 | -2.9891E-01 | -1.3132E-01 | 4.3458E-01 |
A6 | 2.8384E-01 | 2.7071E-01 | 2.2007E-01 | -1.0502E+00 |
A8 | -1.2005E-01 | -8.8009E-02 | -1.5920E-01 | 1.8349E+00 |
A10 | 8.3663E-02 | 1.0493E-01 | 6.1296E-02 | -2.3056E+00 |
A12 | -6.7561E-02 | -9.0794E-02 | 6.4769E-02 | 1.9598E+00 |
A14 | -4.7168E-02 | -6.8827E-02 | -1.9341E-01 | -9.7394E-01 |
A16 | 1.6518E-01 | 1.3839E-01 | 2.6734E-01 | 2.0890E-01 |
A18 | -1.2905E-01 | -7.0471E-02 | -1.8171E-01 | 0.0000E+00 |
A20 | 3.3352E-02 | 1.2321E-02 | 5.2240E-02 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -1.7232E-02 | -2.0915E-02 | 0.0000E+00 |
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
此外,图13中表示实施例3中的球面像差SA和正弦条件SC的图。另外,在图13中,(a)成为使用BD时的曲线图,(b)成为使用DVD时的曲线图,(c)成为使用CD时的曲线图,(a)的纵轴表示在将使用BD时的光束的有效径的一半的值(h1/2)设为1.0时的离光轴的距离,(b)的纵轴表示在将使用DVD时的光束的有效径的一半的值(h2/2)设为1.0时的离光轴的距离,(c)的纵轴表示在将使用CD时的光束的有效径的一半的值(h3/2)设为1.0时的离光轴的距离。
(实施例8)
表8表示实施例8的透镜数据。实施例8的物镜是塑料单片透镜,第一基础结构、第三基础结构、第五基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,第二基础结构、第四基础结构的阶梯朝着光轴的方向。此外,实施例8的第一光路差赋予结构成为在中央区域的全部区域中,在作为(2/1/1)的闪耀型的衍射结构的第二基础结构上重合了作为(1/1/1)的闪耀型的衍射结构的第一基础结构的光路差赋予结构。第二光路差赋予结构成为在中间区域的全部区域中,在作为(7/4)的闪耀型的衍射结构的第四基础结构上重合了作为(1/1)的闪耀型的衍射结构的第三基础结构的光路差赋予结构。
第三光路差赋予结构具有在周边区域的全部区域中使第一光束的四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量的第五基础结构。
[表8A]
◆规格
BD | DVD | CD | |
焦点距离f(mm) | 1.41 | 1.63 | 1.73 |
使用波长λ(nm) | 405 | 658 | 785 |
NA | 0.85 | 0.62 | 0.5 |
第二面有效径h(mm) | 2.40 | 2.08 | 1.78 |
倍率 | 0 | 0 | -0.025 |
WD(mm) | 0.50 | 0.49 | 0.30 |
盘厚度(mm) | 0.0875 | 0.6 | 1.2 |
◆配置
*di表示从第di面至第di+1面的位移。
◆非球面系数
第2-1面 | 第2-2面 | 第2-3面 | 第3面 | |
h | 0≤h<0.89 | 0.89≤h<1.04 | 1.04≤h | |
r | 0.705722614 | 0.653637233 | 0.773306148 | -1.511164588 |
κ | -8.2005E-01 | -8.4864E-01 | -6.8486E-01 | -1.7764E+01 |
A4 | -2.3221E-01 | -2.9691E-01 | -1.3132E-01 | 4.3458E-01 |
A6 | 2.8384E-01 | 2.7071E-01 | 2.2007E-01 | -1.0502E+00 |
A8 | -1.2005E-01 | -8.8009E-02 | -1.5920E-01 | 1.8349E+00 |
A10 | 8.3663E-02 | 1.0493E-01 | 6.1296E-02 | -2.3056E+00 |
A12 | -6.7561E-02 | -9.0794E-02 | 6.4769E-02 | 1.9598E+00 |
A14 | -4.7168E-02 | -6.8827E-02 | -1.9341E-01 | -9.7394E-01 |
A16 | 1.6518E-01 | 1.3839E-01 | 2.6734E-01 | 2.0890E-01 |
A18 | -1.2905E-01 | -7.0471E-02 | -1.8171E-01 | 0.0000E+00 |
A20 | 3.3562E-02 | 1.2321E-02 | 5.2240E-02 | 0.0000E+00 |
A0 | 0.0000E+00 | -1.7232E-02 | -2.0915E-02 | 0.0000E+00 |
[表8B]
◆光路差函数系数
第2-1面的衍射结构1是第二基础结构
第2-1面的衍射结构2是第一基础结构
第2-2面的衍射结构1是第四基础结构
第2-2面的衍射结构2是第三基础结构
第2-3面的衍射结构1是第五基础结构
由于实施例8与实施例7只有在第五基础结构中有差异,在实施例7的图13(a)中,省略了通过了周边区域的DVD及CD的杂光,所以实施例8中的球面像差SA和正弦条件SC的图与实施例7的图13相同。
在实施例1~8的全部中,在使用BD时点径不会过大地形成良好的点径。此外,表9中记载各实施例中的式(1)~(8)的值。
[表9]
条件式 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实旋例7 | 实施例8 |
(1) | 0.70 | 0.70 | 0.78 | 0.78 | 0.41 | 0.41 | 0.53 | 0.53 |
(2) | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.74 | 0.74 | 0.74 | 0.74 |
(3) | 1.77 | 1.77 | 1.77 | 1.77 | 1.41 | 1.41 | 1.41 | 1.41 |
(4) | 3.00 | 3.00 | 3.00 | 3.00 | 2.40 | 2.40 | 2.40 | 2.40 |
(5) | -0.16 | -0.16 | -0.16 | -0.16 | -0.24 | -0.24 | -0.24 | -0.24 |
(6) | -0.0034 | -0.0017 | -0.0023 | -0.0011 | 0.0035 | 0.0018 | 0.0053 | 0.0026 |
(7) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.17 | 1.17 | 1.17 | 1.17 |
(8) | 27 | 13 | 17 | 9 | 35 | 17 | 52 | 26 |
根据在本说明书中记载的实施例或技术思想,本领域的技术人员应该明白本发明并不限定于在说明书中记载的实施例而包括其他的实施例和变形例。说明书的记载及实施例到低是以例证为目的的,本发明的范围由后述的权利要求范围所表示。
标号说明
AC1 2轴致动器
B 阶梯差
BS 偏振光束分光器
CN 中央区域
COL 准直透镜
DP 双色棱镜
LD1 第一半导体激光器或者蓝紫色半导体激光器
LD2 第二半导体激光器
LD3 第三半导体激光器
LDP 激光器单元
MD 中间区域
OA 光轴
ODS 光路差赋予结构
OL 物镜
OT 周边区域
P 间距
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波长板
RL1 信息记录面
RL2 信息记录面
RL3 信息记录面
SEN 传感器透镜
Claims (11)
1.一种用于光拾取装置的物镜,该光拾取装置具有射出第一波长λ1(390nm≤λ1≤415nm)的第一光束的第一光源、射出第二波长λ2(630nm≤λ2≤670nm)的第二光束的第二光源、射出第三波长λ3(760nm≤λ3≤820nm)的第三光束的第三光源,使用所述第一光束进行具有厚度为t1的保护基板的BD的信息的记录和/或再现,使用所述第二光束进行具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板的DVD的信息的记录和/或再现,使用所述第三光束进行具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板的CD的信息的记录和/或再现,所述物镜的特征在于,
所述物镜是单片透镜,
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、所述中间区域的周围的周边区域,
所述中央区域具有第一光路差赋予结构,
所述中间区域具有第二光路差赋予结构,
所述周边区域具有第三光路差赋予结构,
所述物镜将通过所述中央区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中央区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中央区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述物镜将通过所述中间区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,将通过所述中间区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述中间区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述物镜将通过所述周边区域的所述第一光束以能够在所述BD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述周边区域的所述第二光束以能够在所述DVD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,不将通过所述周边区域的所述第三光束以能够在所述CD的信息记录面上进行信息的记录和/或再现的方式聚光,
所述第一光路差赋予结构是至少重合了第一基础结构和第二基础结构的结构,
所述第一基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第一基础结构的所述第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第一基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第一基础结构的所述第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第二基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第二基础结构的所述第一光束的二级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第二基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第二基础结构的所述第三光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第二光路差赋予结构是至少重合了第三基础结构和第四基础结构的结构,
所述第三基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第三基础结构的所述第一光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第三基础结构的所述第二光束的一级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第四基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第四基础结构的所述第一光束的五级或者七级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,使通过了所述第四基础结构的所述第二光束的三级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量,
所述第三光路差赋予结构至少具有第五基础结构,
所述第五基础结构是闪耀型结构,使通过了所述第五基础结构的所述第一光束的二级或者四级的衍射光量大于其他的任意级数的衍射光量。
2.如权利要求1所述的物镜,其特征在于,
所述第二光束中的、所述中间区域的所述周边区域附近的光瞳透过率相对于所述物镜的光轴中心附近的比率r2为
r2≤0.9 (1),
在将所述物镜的所述第二光束中的有效径设为h2,将所述第二光束中的成像倍率设为m2,将所述第一光束中的焦点距离设为f1的情况下,满足
0.66≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.75 (2)。
3.如权利要求1或2所述的物镜,其特征在于,
满足以下式:
1.0≤f1≤2.2 (3)。
4.如权利要求1至3的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述物镜的所述第一光束中的有效径设为h1的情况下,满足以下式:
1.9≤h1≤3.0 (4)。
5.如权利要求1至4的任一项所述的物镜,其特征在于,
所述物镜的第i基础结构具有能够以以下的数学式
φi(h)=(Ci2×h2+Ci4×h4+Ci6×h6+Ci8×h8+Ci10×h10)Miλ/λBi(其中,h(单位:mm)表示离光轴的高度,Ci2、Ci4、Ci6···分别表示第i基础结构的光路差函数(i为自然数)中的二级、四级、六级的光路差函数系数,Mi表示入射光束的衍射级数成为最大的第i基础结构的光路差函数中的衍射级数,λ(单位:mm)表示所述入射光束的使用波长,λBi(单位:mm)表示第i基础结构中的制造波长)的形式展开光路差函数的结构,
在将所述第一基础结构具有的焦点距离定义为fD1(单位:mm)的情况下,满足以下式:
-0.40<f1/fD1<-0.10···(5),
(其中,fD1=―λB1/(2×C12×M1×λ),M1的值为1),
并且,在将所述第二光束的有效径(直径)定义为h2(单位:mm),将所述第三光束的有效径(直径)定义为h3(单位:mm)的情况下,满足以下的条件式(6):
-0.025<(φ5(h3/2)-φ5(h2/2))/(M5×f1)<0.025···(6),
(其中,M5的值为2或者4)。
6.如权利要求1至5的任一项所述的物镜,其特征在于,
满足以下式:
0.68≤h2/(2·f1·(1-m2))≤0.74 (2)’。
7.如权利要求1至6的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述物镜的光轴上的厚度设为d(mm)的情况下,满足以下式:
1.0≤d/f1≤1.5 (7)。
8.如权利要求1至7的任一项所述的物镜,其特征在于,
至少在所述中央区域的光轴附近设置的所述第一基础结构的阶梯朝着与光轴相反的方向,
至少在所述中央区域的光轴附近设置的所述第二基础结构的阶梯朝着光轴的方向。
9.如权利要求1至8的任一项所述的物镜,其特征在于,
在将所述周边区域的总环形带数设为N3的情况下,满足以下式:
5(mm)≤N3·f1≤100(mm) (8)。
10.一种光拾取装置,其特征在于,
具有权利要求1至9的任一项所述的物镜。
11.如权利要求10所述的光拾取装置,其特征在于,
具有至少所述第一光束和所述第二光束通过的耦合透镜、使所述耦合透镜在光轴方向上移动的致动器,
在所述第一光束通过时,所述耦合透镜能够通过所述致动器而在光轴方向上移位,
在所述第二光束通过时,所述耦合透镜光轴方向的位置被固定。
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