CN1581320A - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学拾取装置，包括：用于分别记录和/或再现第一、第二和第三光学信息记录介质的第一、第二和第三光源；在物镜光学表面上具有衍射结构的物方光学元件，其中，第一主衍射光线的衍射效率E1不小于90％，第一主衍射光线的衍射阶数n1为奇数，且作为第三光源发出第三光束时的第三光源的输出功率的输出功率PW3大于作为第一光源发出第一光束时的第一光源的输出功率的输出功率PW1。

Description

光拾取装置

技术领域

本发明涉及光拾取装置。

背景技术

近年来通过使用波长400nm左右的蓝色激光来提高光信息记录媒体(光盘)的记录密度、增大存储容量的所谓高密度光盘的研究·开发在进展。

作为高密度光盘的规格所知道的是：例如物镜的像方数值口径(NA)是0.85左右、保护基板厚度是约0.1mm的和把NA以及保护基板厚度抑制到与现有的DVD(数字多用盘)同程度的约0.65和约0.6mm。在以下的说明中把NA是0.65左右、保护基板厚度是0.6mm左右的高密度光盘记为“AOD(Advanced Optical Disc)”。

有关具有这种高密度光盘与DVD和CD(小型盘)等现有被广泛使用的光盘互换性的光拾取装置的技术有各种提案。

AOD/DVD/CD中使用的光束的波长λ1/λ2/λ3分别是约400nm/约650nm/约780nm，保护基板的厚度t1/t2/t3分别是约0.6mm/约0.6mm/约1.2mm。

为了达到AOD/DVD/CD这三种光盘间的互换，就需要一边确保各光盘所用光束的光量，一边对由波长和光盘保护基板厚度的差所引起产生的球差进行校正，在构成光拾取装置的光学元件的光学面上设置衍射结构的技术例如在特开2002-298422号公报中被公开。

通常对AOD需要提高光量，所以在波长λ1的衍射光中选择成为最大衍射效率的衍射级数和炫耀化波长的情况多。

相反地，DVD是与AOD有相同的保护基板厚度(t1＝t2＝0.6mm)，所以仅由波长不同而产生球差(A)。若想利用衍射效果校正该球差(A)，则就是用AOD和DVD的波长×衍射级数的差进行校正。

加上还考虑CD的互换，由AOD所用光束的波长λ1是CD所用光束的波长λ3的约一半而引起的，例如波长λ1的n次衍射光具有最大衍射效率时则波长λ3光束的(n/2)次衍射光就具有最大的衍射效率。用该波长λ1和波长λ3的衍射级数比(2∶1)进行互换时，则一方面CD中的波长λ3的衍射级数光具有最大的衍射效率，另一方面AOD和CD的波长×衍射级数的差，在AOD和CD中的保护基板厚度不同而产生的球差(B)(B＞A)不能校正。

这样，在AOD/DVD/CD这三种光盘间具有互换性的光拾取装置的制造中就有难于兼顾确保各光束的光量和校正球差这两者的问题。即使在上述专利文献中使用波长400nm附近光束的高密度光盘(HD-DVD)的三次光的效率也是73％，对于作为信息记录用而利用来说不能肯定地说其是足够的值。

发明内容

本发明考虑了上述问题，其课题是提供一种具有AOD与其他两种光信息记录媒体互换性的且兼顾确保光量和球差校正的光拾取装置。

所述课题通过以下方案就能达到。

本发明第一方案的光拾取装置具有：射出波长λ1光束的第一光源；射出波长λ2(λ2＞λ1)光束的第二光源；射出波长λ3(1.6λ1≤λ3≤2.2λ1，λ3＞λ2)光束的第三光源；至少在一个光学面上形成有衍射结构的物方光学元件。

所述光拾取装置能用从所述第一光源射出的波长λ1的光束对保护基板厚度t1的第一光信息记录媒体进行信息的再现和/或记录，能用从所述第二光源射出的波长λ2(λ2＞λ1)的光束对保护基板厚度t2(0.8 t1≤t2≤1.2 t1)的第二光信息记录媒体进行信息的再现和/或记录，能用从所述第三光源射出的波长λ3(1.6λ1≤λ3≤2.2λ1，λ3＞λ2)的光束对保护基板厚度t3(1.9 t1≤t3≤2.1 t1)的第三光信息记录媒体进行信息的再现和/或记录。

所述波长λ1的光束通过由所述衍射结构付与相位差而使产生的衍射光中具有最大衍射效率的第一主衍射光的衍射效率E1是90％以上，所述主衍射光的衍射级数n1是奇数，并且所述第一光源的输出PW1与所述第三光源的输出PW3满足PW1＜PW3。

根据所述第一方案，在通过使波长λ1光束的衍射效率E1是90％以上能够确保光量的同时，通过使通过中央区域的波长λ1的光束中具有最大衍射效率衍射光的衍射级数是奇数而能对利用衍射效果的第三光信息记录媒体的一侧(例如CD)进行球差校正。

而且在把波长λ3光束的球差抑制到实用上不发生障碍的程度，并且能确保足够的光量，能利用波长λ3的光束对第三光信息记录媒体进行信息的记录和/或再现。

本发明中物方光学元件是指在光拾取装置中最靠近光盘配置的光学元件。下面有时把物方光学元件就记载为物镜。而且本发明的衍射结构没有特别限定，其是表示产生光衍射现象的结构。

本发明的光拾取装置中对所述波长λ1～λ3各光束的所述物方光学元件的光学系统倍率m1～m3最好大致相等。本发明所说的光学系统倍率m1～m3大致相等是指在m1～m3中最大倍率与其他两个倍率的差不到最大倍率的±10％，而且最好是不到5％。但是，在m1～m3中至少一个倍率是0时，则其他两个倍率是-0.01以上、+0.01以下。

本发明的光拾取装置中所述波长λ3的光束通过所述衍射结构付与相位差而使产生的衍射光的最大衍射效率E3最好满足30％≤E3≤80％。更理想的是所述衍射效率E3满足30％≤E3≤60％。

本发明的光拾取装置中具有所述衍射效率E3的衍射光的衍射级数n3最好满足n3≥n1/2。

本发明的光拾取装置中最好满足n1＝3且n3＝2，或n1＝5且n3＝2。

本发明的光拾取装置中所述物方光学元件对所述波长λ1光束的焦距f1最好满足2mm≤f1≤3.5mm。

根据这种结构能实现光拾取装置的小型化。

本发明的光拾取装置中所述波长λ3光束的会聚点数值口径NA3最好满足0.44≤NA3≤0.49。

本发明的光拾取装置中所述衍射结构最好其断面形状是锯齿状，是由以光轴为中心的多个衍射环带构成，在所述波长λ1光束通过的区域内形成的所述衍射环带的数目最好在20～100范围内。

本发明的光拾取装置中所述衍射结构最好由以光轴为中心的多个环带面构成，所述各环带面还最好是具有通过与光轴大致平行的台阶差而连续的多个台阶差结构的形态，在所述波长λ1光束通过的区域内形成的所述环带面的数目最好在20～100范围内。

本发明中“与光轴大致平行的台阶差”是指从与光轴平行方向的偏离不到±10度，更理想的是不到±5度。

本发明的光拾取装置中至少具备一个准直器，所述准直器对所述波长λ1光束的焦距fc1与对所述波长λ3光束的焦距fc3最好满足fc1＞fc3。

根据这种形态，通过使准直器对波长λ1光束的焦距fc1与第三准直器对波长λ3光束的焦距fc3满足fc1＞fc3，来使从第三光源到准直器的距离短于从第一光源到准直器的距离，通过准直器的波长λ3光束的量多于波长λ1光束的。因此对波长λ3的光束能确保足够的光量。

本发明的光拾取装置中至少具备一个准直器，所述准直器对所述波长λ1光束的焦距fc1与对所述波长λ2光束的焦距fc2最好满足fc1＞fc2。

根据这种形态，通过使准直器对波长λ1光束的焦距fc1与准直器对波长λ2光束的焦距fc2满足fc1＞fc2，来使从第二光源到准直器的距离短于从第一光源到准直器的距离，通过准直器的波长λ2光束的量多于波长λ1光束的。因此对波长λ2的光束能确保足够的光量。

本发明的光拾取装置中至少具备一个准直器，所述准直器与所述物方光学元件在所述第一光源射出的光束波长从λ1变动1nm时，最好把该波长变动前后在光轴方向相同位置的像差变动量校正到0.03λrms以下。

本发明的光拾取装置中所述准直器最好在至少一个光学面上具有其断面形状是锯齿状、由以光轴为中心的多个衍射环带构成的衍射结构，在所述波长λ1光束通过的区域内形成的所述衍射环带的数目最好在50～100范围内。

本发明的光拾取装置中所述准直器最好在至少一个光学面上具有其由以光轴为中心的多个环带面构成，所述各环带面是具有通过与光轴大致平行的台阶差而有连续多个台阶差结构的衍射结构，在所述波长λ1光束通过的区域内形成的所述环带面的数目最好在20～100范围内。

本发明的光拾取装置至少具有一个准直器，所述波长λ1的光束与所述波长λ2的光束最好一起通过同一所述准直器。

根据这种形态，通过把准直器共通化能削减构成光拾取装置的光学元件零件个数。

本发明的光拾取装置中所述物方光学元件最好是塑料制。

根据这种形态，能抑制物方光学元件的制造成本。

本发明的光拾取装置至少具有一个准直器，所述准直器最好是塑料制。

根据这种形态，能抑制准直器的制造成本。

本发明的光拾取装置中所述光学系统的倍率m1～m3最好大致是0。

附图说明

图1是表示光拾取装置结构的平面图；

图2是表示物镜结构的主要部分横剖面图；

图3是表示物镜结构的主要部分横剖面图；

图4是表示波象差变动量的图；

图5是表示波象差和衍射效率的表。

具体实施方式

下面参照附图详细说明为实施本发明用的实施例。

如图1所示，本实施例的光拾取装置10具备射出波长λ1(407nm)、波长λ2(655nm)、波长λ3(785nm)各光束的第一～第三光源11～13。

利用这些各光束对保护基板31a的厚度t1(0.6mm)的第一光信息记录媒体31(本实施例是AOD31)、保护基板32a的厚度t2(0.6mm)的第二光信息记录媒体32(本实施例是DVD32)、保护基板33a的厚度t3(1.2mm)的第三光信息记录媒体33(本实施例是CD33)进行信息的记录和/或再现，是在三种光盘间具有互换性的结构。

图1把保护基板厚度t1和t2大致相等的AOD31的保护基板31a和DVD32的保护基板32a用同一个图表示。而且图2为了方便，把AOD31和DVD32和CD33用同一个图表示。

本发明中从各光源射出的光束只要满足λ1＜λ2＜λ3、1.6λ1≤λ3≤2.2λ1便可，各光信息记录媒体的保护基板厚度也只要满足0.8 t1≤t2≤1.2 t1、1.9 t1≤t3≤2.1 t1便可。

光拾取装置10的概略结构包括：半导体激光光源  (第一～第三光源)11～13，第一～第三准直透镜14～16，第一～第四光束分光器17～20，与各光盘的信息记录面相对配置的单片物镜40(物方光学元件)，使物镜40向规定方向移动的平面传动装置(未图示)，传感器透镜21，衍射板22，检测来自各光盘反射光的第一～第三光检测器23～25等。

虽然图示省略了，但也可以使用第二光检测器24与第二光源12或第三光检测器25与第三光源13是一体的结构，由DVD32或CD33的信息记录面反射的波长λ2或λ3的光束在回路中是经过回路与去路是相同的光路而到达全息元件，通过该全息元件变更其进路再射λ光检测器的所谓全息激光单元。也可以使用把多个光源一体化(单元化)了的光源。

本实施例中波长λ1～λ3的各光束由第一～第三准直透镜14～16变成平行光后向物镜40射入，即物镜40对波长λ1光束的光学系统倍率m1和对波长λ2光束的光学系统倍率m2和对波长λ3光束的光学系统倍率m3是m1＝m2＝m3＝0，是所谓的无限系统的结构。

也可以把波长λ1～λ3的全光束作为光学系统倍率大致相等的发散光或会聚光对物镜射入。

由于对这种结构的光拾取装置10的动作是周知的，所以省略其详细的说明，但从第一光源11射出的波长λ1的光束通过第一光束分光器17，在第一准直透镜14中被平行光化，然后通过第三、第四光束分光器19、20。详细说明在后面叙述，但在物镜40的射入面41上形成有作为衍射结构50的衍射结构，波长λ1的光束在物镜40的射入面41和射出面42受到折射作用的同时还在射入面41受到衍射作用，然后射出。

从物镜40射出的光束会聚在AOD31的信息记录面上，在光轴L上形成点P。在点P会聚的波长λ1的光束在信息记录面上由信息位进行调制并反射。反射的光束再次通过物镜40，第四、第三光束分光器20、19，第一准直透镜14，在第一光束分光器17中被反射、分光。

分光了的波长λ1的光束经过传感器透镜21向第一光检测器23射入。第一光检测器23检测射入光的点并输出信号，用该输出的信号就得到在AOD31上记录的信息的读取信号。

检测在第一光检测器23上的由点的形状变化和位置变化引起的光量变化等，进行对焦检测和轨迹检测。平面传动装置根据该检测结果使物镜40向会聚方向和跟踪方向移动，以使波长λ1的光束在信息记录面上正确地形成点。

从第二光源12射出的波长λ2的光束通过第二光束分光器18，在第二准直透镜15中被平行光化，由第三光束分光器19反射，然后通过第四光束分光器20到达物镜40。在物镜40的射入面41和射出面42受到折射作用的同时还在射入面41受到衍射作用，然后射出。

从物镜40射出的光束会聚在DVD32的信息记录面上，在光轴L上形成点P。会聚成点P的波长λ1的光束在信息记录面上由信息位进行调制并反射。反射的光束再次通过物镜40，第四光束分光器20，并由第三光束分光器19反射、分光。

分光了的波长λ2的光束通过第二准直透镜15由第二光束分光器18反射，经过传感器透镜21向第二光检测器24射入。以下则与波长λ1的光束相同。

从第三光源13射出的波长λ3的光束通过代替光束分光器而设置的衍射板22，在第三准直透镜16中被平行光化，由第四光束分光器20反射而到达物镜40。在物镜40的射入面41和射出面42受到折射作用的同时还在射入面41受到衍射作用，然后射出。

从物镜40射出的光束会聚在CD33的信息记录面上，在光轴L上形成点。会聚成点P的波长λ3的光束在信息记录面上由信息位进行调制并反射。反射的光束再次通过物镜40，由第四光束分光器20反射、分光。

分光了的波长λ3的光束通过第三准直透镜16，在通过衍射板22时其前进光路被变更，向第三光检测器25射入。以下则与波长λ1的光束相同。

如图2所示，物镜40是射入面41与射出面42这两面是非球面凸面的塑料制的单透镜。

在射入面51的大致整个区域上形成有衍射结构50，而射出面52是折射面。

本实施例中射入面51区分为：中央区域A1，其是包括光轴L的距离光轴L高度h以下的区域；周边区域A2，其是距离光轴L的高度为h以上并且把中央区域A1的周围覆盖。中央区域A1是对应于CD33的数值口径NA3(0.45)的区域。

波长λ3光束的会聚点P的数值口径NA3最好满足0.44≤NA3≤0.49。

物镜40对波长λ1光束的焦距f1最好满足2mm≤f1≤3.5mm。

形成有中央区域A1和周边区域A2的衍射结构50由以光轴L为中心的多个大致同心圆状衍射环带51构成，由该衍射环带51对通过的光束给予衍射作用。

由于对衍射环带51的形状和设计手法是周知的，所以省略其说明和图示。

图示进行了省略，但作为衍射结构50其结构也可以是以光轴L为中心的多个环带面通过与光轴L大致平行的台阶差而连续的台阶差结构。在波长λ1光束通过的区域内(中央区域A1和周边区域A2)形成的衍射环带51或环带面的数目最好在20～100的范围内。这样就能对各光束给予足够的衍射作用。

通过中央区域A1的波长λ3光束利用中央区域A1的衍射环带51来接受衍射作用，其中具有规定衍射级数的光束(关于衍射级数后述)在CD33的信息记录面上形成会聚点，在对CD33的信息的记录和/或再现中被使用。

另一方面，通过周边区域A2的波长λ3光束利用周边区域A2的衍射环带51接受衍射作用而被闪耀化，在CD33的信息记录面上不能形成会聚点，在对CD33的信息的记录和/或再现中不被使用。

通过中央区域A1的波长λ1和λ2的光束利用中央区域A1的衍射环带51来接受衍射作用，其中规定衍射级数的衍射光在AOD31和DVD32的信息记录面上形成会聚点，在对AOD31和DVD32的信息的记录和/或再现中被使用。

通过周边区域A2的波长λ1和λ2的光束利用周边区域A2的衍射环带51来接受衍射作用，其中规定衍射级数的衍射光在AOD31和DVD32的信息记录面上形成会聚点，在对AOD31和DVD32的信息的记录和/或再现中被使用。

而且其通过第一准直透镜14和物镜40而具有色校正功能，其把第一光源11射出光束的波长在从λ1变动了1nm时该波长变动前后在光轴L方向上相同位置的像差变动量校正到0.03λrms以下。

本发明把通过中央区域A1的波长λ1光束中具有最大衍射效率的主衍射光的衍射级数设计为奇数，且把通过中央区域A1和周边区域A2的波长λ1光束的主衍射光最大衍射效率E1设计为90％以上。

在此通常把AOD31使用的光束光量多(衍射效率高)作为条件，所以选择波长λ1的衍射光中有最大衍射效率的衍射级数(主衍射光的衍射级数)和炫耀化波长来进行透镜设计的情况多。

AOD31使用的光束其波长λ1是在350nm～450nm的范围内，CD33使用的光束波长λ3的约一半为起因，例如在波长λ1的n次衍射光具有最大衍射效率时，则波长λ3光束的衍射光中具有最大衍射效率的衍射光(主衍射光)的级数是(n/2)级。因此一般的光拾取装置中使用波长λ3光束的(n/2)次衍射光对CD进行信息的再现和/或记录的情况多。

因此，例如使通过中央区域A1的波长λ1光束的6次(偶数)衍射光具有最大衍射效率地进行设计透镜时，则通过中央区域A1的波长λ3光束的3次衍射光就具有最大衍射效率。通过使用该波长λ3的3次衍射光能增大中央区域A1的光量。

DVD32的波长λ2由于是AOD3 1的波长λ1的约1.5倍，所以具有最大衍射效率的波长λ2光束的衍射级数是波长λ1衍射级数的2/3，即4次。因此若以该波长λ1、λ2、λ3的衍射级数比(6∶4∶3)进行互换时就能抑制AOD31和DVD32在信息记录面上产生球差，但有CD33产生大的球差的问题。

这点如上所述，在选择波长λ1的衍射光中的衍射效率最大的主衍射光的衍射级数和炫耀化波长来进行衍射结构的设计时，衍射结构的衍射效果(校正球差的效果)是根据从波长λ1乘以衍射级数的值中减去波长λ3乘以衍射级数的值所得到的值而得到的，在上述例中该值是从λ1×6中减去λ3×3所得的值。AOD和DVD是用从λ1×6中减去λ2×4所得的值的衍射效果对各波长进行由材料折射率不同引起的球差(色球差)进行校正。这时对从λ1×6中减去λ2×4所得的值来说从λ1×6中减去λ3×3所得的值其绝对值小且符号相反，所以CD的衍射效果比DVD小且球差与校正方向是在相反方向上作用。即对CD33一方面能提高衍射效率，而另一方面与DVD相比其几乎得不到衍射的效果，残留有球差。

如上所述，本发明设计了中央区域A1的衍射环带51，以使通过中央区域A1的波长λ1光束中具有最大衍射效率的主衍射光的衍射级数为奇数。

这样使通过中央区域A1的波长λ1光束的主衍射光的衍射级数为奇数(例如是3次)，则通过中央区域A1的波长λ3的光束其光量在一次衍射光和二次衍射光被分散。例如如果使用波长λ3光束的二次衍射光，则在CD33中利用从λ1×3中减去λ3×2所得的值的衍射效果就能校正球差。

通过使用波长λ3光束的一次或二次衍射光，降低衍射效率，有可能得不到对CD33进行信息的再现和/或记录所需要的光量，但为了消除这点，本发明使射出波长λ3光束的第三光源13(半导体激光光源)的输出PW3大于第一光源的输出PW1。

这样一边把CD33的球差抑制在实用上没有障碍的程度，一边能确保足够的光量，能利用波长λ3的光束对CD33进行信息的记录和/或再现。

也可以使第一准直透镜14对波长λ1光束的焦距fc1与第三准直透镜16对波长λ3光束的焦距fc3满足fc1＞fc3地设计光拾取装置10。这样从第三光源13到第三准直透镜16的距离就短于从第一光源11到第一准直透镜14的距离，通过第三准直透镜16的波长λ3光束的量就多于通过第一准直透镜14的波长λ1光束的量，能得到使输出PW3大于输出PW1的同样的效果。也可以使焦距fc1与第二准直透镜15对波长λ2光束的焦距fc2满足fc1＞fc2。

也可以是通过提高第三光检测器25的传感器灵敏度或在信号处理上想办法来补偿CD33光量降低的结构。

最好把衍射结构设计成波长λ3光束的最大衍射效率E3满足30％≤E3≤80％，更理想的是满足30％≤E3≤60％。

具有衍射效率E3的衍射光的衍射级数n3最好满足n3≥n1/2。在例如n1＝3时，作为波长λ3的光束能选择一次衍射光和二次衍射光的任一个，但满足n3≥n1/2的级数是二次。

作为n1和n3的组合(n1、n3)最好是(3、2)或(5、2)。

也可以在第一～第三准直透镜14～16的至少一个上设置与物镜40上设置的同样的锯齿状衍射环带51或通过与光轴方向大致平行的多个台阶差而具有连续的台阶差结构的环带面，这时在波长λ1光束通过的区域内形成的衍射环带51或环带面的数目最好是在50～100的范围内。

也可以是不设置第一～第三准直透镜14～16，而是在例如波长λ1～λ3的光束中所有的或任两种光束一起通过的共同光路中配置一个准直器的结构。

作为衍射结构50也可以是例如图3所示的样子。图3所示的衍射结构50其结构是以光轴L为中心的多个环带面52通过与光轴L大致平行的多个台阶差而连续的多个台阶差结构。

各环带面52随着从光轴L离开而向光源侧(前方)突出地形成，通过对射入各环带面52的光束给予规定的光路差，使各光束产生相位差，其结果是通过各环带面52的光束的相位在信息记录面上大致一致。各台阶差53的形状可以用向对每个母非球面S的光轴L方向的变位量进行规定。

而且也可以把衍射结构50设置在物镜40的射入面41和射出面42的任意一方上或两方上。

作为AOD31也可以使用按从光源侧向光轴L方向的顺序把厚度t1的保护基板31a、第一信息记录面、中间层与第二信息记录面进行层合结构的所谓双层盘。

[实施例1]

下面说明实施例1。

本实施例中物镜的射入面和射出面各自是非球面形状，射入面和射出面各自被区分为中央区域和周边区域的同时，作为衍射结构的以光轴为中心断面形状是形成为锯齿状的多个衍射环带。而且在物镜射入面上形成的衍射环带的数目是44个。

在波长λ1和λ2的光束一起通过的共同光路中配置准直器，在准直器的射入面上也形成有以光轴L为中心的断面形状是锯齿状的多个衍射环带。

通过中央区域的波长λ1～λ3的各光束在各光盘的信息记录面上形成会聚点。

表1、表2表示准直器和物镜的透镜数据。

[表1]

实施例1的透镜数据

      光学系统倍率   m1：6.00   m2：5.98

    准直器衍射级数   n1：5      n2：3

        物镜的焦距   f1：3.1mm  f2：3.11mm  f3：3.17mm

    像方侧数值口径  NA1：0.65   NA2：0.65   NA3：0.51

          衍射次数   n1：3      n2：2       n3：2

              倍率   m1：0      m2：0       m3：0

第一面	Ri	di(407nm)	ni(407nm)	di(655nm)	ni(655nm)	di(785nm)	ni(785nm)
								0		17.36		17.99		∞
1	∞	1.0	1.559806	1.0	1.540725
								2	-31.4555	5.0		5.0
3(光圈径)	∞	0.1(φ3.90mm)		0.1(φ4.05mm)		0.1(φ3.14mm)
								4	1.82682	1.850000	1.559806	1.850000	1.540725	1.850000	1.537237
4’	1.90950	-0.013374		-0.013374		-0.013374
								5	-8.33517	1.6		1.70		1.38
5’	-7.49045	0.00	1.0	0.00	1.0	0.00	1.0
								6	∞	0.60	1.61869	0.60	1.57752	1.20	1.57063
7	∞

di表示从第一面到第i+1面的变位。(但04’、05’表示到第4面、第5面的变位)

[表2]

非球面数据

第2面                        第4’面(1.615mm≤h)

    非球面系数                   非球面系数

        κ  -9.5013×E+1              κ  -2.8592×E-1

        A4  +6.6825×E-4            A4  -2.3842×E-3

        A6  +1.2829×E-4            A6  -1.6075×E-3

    光路差函数                      A8  +5.4180×E-4

        C2  -9.2752                 A10 -1.1660×E-4

        C4  -2.7422×E-1            A12 -8.5344×E-6

        C6  -3.8258×E-2            A14 -2.4195×E-6

        C8  +2.2697×E-3        光路差函数

        C10 -2.4255×E-4            C2  +6.1045

第4面(1.615mm≤h)                   C4  +7.1422×E-1

    非球面系数                      C6  -7.9784×E-1

        κ  -3.5170×E-1              C8  +2.4038×E-1

        A4  -2.4690×E-3            C10 -3.0377×E-2

        A6  -3.4573×E-3    第5面(1.259mm≤h)

        A8  +7.5819×E-4        非球面系数

        A10 -5.8829×E-5            κ  -1.4549×E+2

        A12 -4.9359×E-5            A4  -1.0700×E-2

        A14 +6.8609×E-6            A6  +1.1660×E-2

    光路差函数                      A8  -5.6895×E-3

        C2  +7.0550                 A10 +1.4413×E-3

        C4  +3.7839×E-1            A12 -1.2426×E-4

        C6  -8.9431×E-1            A14 +1.7019×E-6

        C8  +3.1953×E-1    第5’面(1.259mm≤h)

        C10 -4.8855×E-2        非球面系数

                                    κ  -1.8085×E+2

                                    A4  -1.2564×E-2

                                    A6  +1.2817×E-2

                                    A8  -5.0936×E-3

                                    A10 +8.8543×E-4

                                    A12 -6.6527×E-5

                                    A14 +2.5498×E-6

如表1所示，本实施例光拾取装置设定为从第一光源射出的波长λ1＝407nm时，其焦距f1＝3.10mm，像方数值口径NA1＝0.65，成像倍率m1＝0，设定为从第二光源12射出的波长λ2＝655nm时，其焦距f2＝3.11mm，像方数值口径NA2＝0.65，成像倍率m2＝0，设定为从第三光源射出的波长λ3＝785nm时，其焦距f3＝3.17mm，像方数值口径NA3＝0.51，成像倍率m3＝0。

使用具有最大衍射效率的波长λ1光束的三次(奇数)衍射光，与此相对应，使用波长λ2和λ3光束的二次衍射光。而且对通过设置在准直器上的衍射结构而接受衍射作用的波长λ1光束的5次衍射光和波长λ2光束的3次衍射光用物镜给予衍射作用。准直器对波长λ1光束的倍率m1＝6.00，对波长λ2光束的倍率m2＝5.98。

表1中的面号码2表示准直器的射入面，面号码4和4’表示物镜40射入面的中央区域A1和周边区域A2，面号码5和5’表示物镜40射出面的中央区域A1和周边区域A2。ri是表示曲率半径，di是表示从第i面到第i+1面光轴L方向的位置，ni是表示各面的折射率。

第二面、第四面、第四’面、第五面、第五’面分别形成在由把表1和表2表示的系数带入到下式(数1)中的数式所规定的光轴L周围的轴对称非球面上。

[式1]

非球面形状式 $X\left(h\right)=\frac{(h^2/r_i)}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ}){(h/r_i)}^2}}+\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{2i}{h}^{2i}$

在此X(h)是光轴L方向的轴(把光的行进方向定为正)，k是圆锥系数，A_2i是非球面系数。

衍射环带的对各波长光束给予的光程长由把表2表示的系数带入到光程差函数中的式所规定。

[式2]

光路差函数 $\mathrm{\Φ}\left(h\right)=(n\×\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{\λ}}_B})\×\underset{i=0}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{2i}{h}^{2i}$

             n：衍射级数

             λ：波长

             λ_B：炫耀化波长

在此C_2i是光路差函数的系数，炫耀化波长λ_B＝1mm。

图4表示波长λ1光束模跳跃时的波面像差的变动量。通常知道，模跳跃时的波长变动量是1μm左右，所以在该范围内(406nm～408nm)波面像差的变动量能抑制在衍射界限0.07λrms以下，对AOD具有足够的色校正功能。

图5表示波长λ1(AOD)、波长λ2(DVD)、波长λ3(CD)各光束的波像差和衍射效率，从图5可以知道，能够确认波长λ1的光束衍射效率E1是90％以上的同时，能把各光束的波面像差抑制在衍射界限0.07λrms以下，具有足够的色校正功能。而且知道其对各光信息记录媒体用于进行信息的记录和/或再现具有足够的衍射效率。

根据本发明，能得到对AOD和其他两种光信息记录媒体具有互换性的，兼顾确保光量和球差校正的光拾取装置。

Claims (21)

1.一种光学拾取装置，包括：

发出波长为λ1的第一光束的第一光源，第一光束用于在第一光学信息记录介质上记录信息和/或从第一光学信息记录介质再现信息，该光学信息记录介质包括厚度t1的第一保护基板；

发出波长为λ2的第二光束的第二光源，其中λ2大于λ1，第二光束用于在第二光学信息记录介质上记录信息和/或从第二光学信息记录介质再现信息，该第二光学信息记录介质包括厚度为t2的第二保护基板，厚度t2满足0.8t1≤t2≤1.2t1；

发出波长为λ3的第三光束的第三光源，波长λ3满足1.6λ1≤λ3≤2.2λ1，且λ3＞λ2，第三光束用于在第三光学信息记录介质上记录信息和/或从第三光学信息记录介质上再现信息，该第三光学信息记录介质包括厚度为t3的第三保护基板，该厚度t3满足1.9t1≤t3≤2.1t1；以及

物方光学元件，该元件在物镜的光学表面上具有衍射结构，

其中，在由通过衍射结构的第一光束所产生的衍射光线中具有最大衍射效率的第一主衍射光线的衍射效率E1不小于90％，

第一主衍射光线的衍射阶数n1是奇数；并且

作为第三光源发射第三光束时的第三光源的输出功率的输出功率PW3大于作为在第一光源发射第一光束时的第一光源的输出功率的输出功率PW1。

2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，当物方光学元件对第一光束的光学放大率由m1表示，物方光学元件对第二光束的光学放大率由m2表示，而物方光学元件对第三光束的光学放大率由m3表示时，m1、m2和m3各个具有大致相同的值。

3.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，在由通过衍射结构的第三光束所产生的衍射光线中具有最大衍射效率的第三主衍射光线的衍射效率E3满足以下关系式：

30％≤E3≤80％。

4.如权利要求3所述的光学拾取装置，其中，E3满足以下关系式：

30％≤E3≤60％。

5.如权利要求3所述的光学拾取装置，其中，第三主衍射光线的衍射阶数n3和n1满足以下关系式：

n3≥n1/2。

6.如权利要求5所述的光学拾取装置，其中，满足以下关系式：

(n1，n3)＝(3，1)或(n1，n3)＝(5，2)。

7.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，物方光学元件对第一光束的焦距f1满足以下关系式：

2mm≤f1≤3.5mm。

8.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，第三光束的会聚点的数值孔径NA3满足以下关系式：

0.44≤NA3≤0.49。

9.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，衍射结构包括多个以物方光学元件的光轴为中心的衍射环带，且衍射结构的横截面形状为锯齿形。

10.如权利要求9所述的光学拾取装置，其中，在第一光束通过的区域内设置的衍射环带的数量为20到100。

11.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，衍射结构包括多个以物方光学元件的光轴为中心的环形区表面，且每个环形区表面包括多个台阶结构，该台阶结构通过大致平行于光轴的台阶差(step difference)而连续。

12.如权利要求11所述的光学拾取装置，其中，在第一光束通过的区域内设置的环形区表面的数量为20到100。

13.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括一准直器，

其中，准直器对第一光束的焦距fc1以及准直器对第三光束的焦距fc3满足以下关系式：

fc1＞fc3。

14.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括一准直器，

其中，准直器对第一光束的焦距fc1和准直器对第二光束的焦距fc2满足以下关系：

fc1＞fc2。

15.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括一准直器，

其中，在第一光束的波长自λ1变动1nm的情况下，物方光学元件和准直器在沿光轴方向的相同位置处形成不超过0.03λrms的像差变动。

16.如权利要求15所述的光学拾取装置，其中，准直器在准直器的光学表面上具有衍射结构，该衍射结构包括多个以准直器的光轴为中心的衍射环带，且衍射结构的横截面形状为锯齿形，

其中，在第一光束通过的区域内设置的衍射环带的数量为50到100。

17.如权利要求15所述的光学拾取装置，其中，准直器具有多个以准直器的光轴为中心的环形区表面，且每个环形区表面包括多个台阶结构，该台阶结构通过大致平行于光轴的台阶差而连续，并且

其中，在第一光束通过的区域内设置的环形区表面的数量为50到100。

18.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括一准直器，

其中，第一光束和第二光束通过该准直器。

19.如权利要求1所述的光学拾取装置，其中，物方光学元件由塑料材料制成。

20.如权利要求1所述的光学拾取装置，还包括一准直器，

其中，准直器由塑料材料制成。

21.如权利要求2所述的光学拾取装置，其中，光学放大率m1、m2和m3中的每一个大致为零。

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