CN1603878A - 光拾取光学系统、光拾取装置和光信息记录再现装置 - Google Patents
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Abstract
一种光拾取光学系统、光拾取装置及光信息记录再现装置,其包括:第一光源,其射出具有450nm以下波长的第一光束;第二光源,其射出具有630nm到680nm范围内波长的第二光束;物镜光学系统,其用于把从第一光源射出的第一光束向第一光盘的信息记录面上聚焦,并把从第二光源射出的第二光束向与第一光盘的记录密度不同的第二光盘的信息记录面上聚焦;像差修正光学系统,其配置在第一光源与物镜光学系统间的光路中,由至少两个的透镜组构成,物镜光学系统至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜,像差修正光学系统至少具有玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个,对第一光盘进行信息记录或再现时伴随物镜光学系统的温度上升的球差的变化率ΔSA/ΔT满足下面的(1)式,
ΔSA/ΔT>0 (1)。
Description
技术领域
本发明涉及光拾取光学系统、光拾取装置和光信息记录再现装置。
本申请基于在日本提交的第2003-340305号专利申请,从而其全部内容被参考引用。
背景技术
近年来作为图像信息等的光记录媒体正在迅速普及的DVD(数字多用盘)通过使用波长650nm的红色半导体激光和数值孔径(NA)0.65的物镜光学系统能在每一个面上记录4.7GB的信息,但为了把更高密度的信息用高传送速度进行记录/再现就强烈希望更加高密度化·大容量化。为了达到光盘的高密度化·大容量化,众所周知只要减小用物镜光学系统聚焦的点径便可,因此就需要激光光源的短波长化和物镜光学系统的高数值孔径化。
对激光光源的短波长化是波长405nm的兰紫色半导体激光和兰紫色SHG激光等正在实用化,通过这些兰紫色激光光源与NA0.65的物镜光学系统的组合就能对直径12cm的光盘进行每一面15GB左右的信息记录(以下在本说明书中把使用兰紫色激光光源的光盘总称叫做为“高密度光盘”)。
有关物镜光学系统的高NA化,把来自兰紫色激光光源的光束用NA0.85的物镜光学系统聚焦来进行信息的记录及/或再现的光盘规格被提案,该规格的光盘对直径12cm的光盘能进行每一面23GB左右的信息记录。
使用NA0.85物镜光学系统的高密度光盘由于光盘倾斜(扭曲)而产生的慧差会增大,所以与DVD的情况相比其把保护层设计薄(与DVD的0.6mm相对其是0.1mm),降低了相对扭曲的慧差量。
但这种仅能对高密度光盘能恰当地进行信息的记录/再现,还不能说作为光盘唱机制品其价值充分。根据现在记录各种各样信息的DVD和CD(小型激光盘)在贩卖的现实,仅能对高密度光盘进行信息的记录/再现是不够的,例如对用户所拥有的DVD和CD也同样地能恰当地进行信息的记录/再现将提高作为高密度光盘用光盘唱机的商品价值。根据这种背景,安装在高密度光盘用光盘唱机上的光拾取装置就要求对高密度光盘、DVD和CD的任一个都维持互换性同时还具有能恰当地记录/再现信息的性能。
作为对高密度光盘、DVD和CD的任一个都维持互换性同时还能恰当地记录/再现信息的方法,可考虑把高密度光盘用的光学零件与DVD和CD用的光学零件根据记录/再现信息用的光盘的记录密度有选择地进行切换的方法,但其需要多个光学零件,所以对小型化不利,而且成本增大。
因此,为了谋求把光拾取装置的结构简单化、低成本化,即使在具有互换性的光拾取装置中也最好是把高密度光盘用的光学零件与DVD和CD用的光学零件通用化,并极力减少构成光拾取装置的光学零件的个数,可以说把物镜光学系统通用化是最为理想的。
对记录密度不同的多种光盘具有互换性的物镜光学系统从对大量生产也有利的方面考虑,最好也使用塑料透镜。但塑料透镜的折射率随温度的变化与玻璃透镜相比大两位数左右,所以包含塑料透镜的物镜光学系统其球差随温度变化而变化。该球差的变化量与λ/NA4成比例,所以包含对多种光盘具有互换性的塑料透镜的物镜光学系统有对高密度DVD用进行信息的记录/再现时随温度变化而球差变化的问题。
本发明者在先提出了一种光拾取装置,其是高密度光盘用的光拾取装置,其具备光源和具有至少一个塑料透镜的物镜光学系统,其在光源与物镜光学系统间具有作为像差修正光学系统的两组结构的光束扩展器光学系统(参照专利文献1:特开2002-82280号公报)。
根据专利文献1公开的光拾取装置,能把随温度变化而在物镜光学系统发生的球差变化通过可变调整光束扩展器光学系统的透镜间隔来进行修正。
但该光拾取装置由于需要:球差检测装置,其用于检测在对高密度光盘进行记录/再现中随温度变化的物镜光学系统的球差变化;传动装置,其用于对光束扩展器光学系统的透镜进行可变调整;控制电路,其用于根据球差检测装置的检测结果控制该传动装置,所以有由光拾取装置的零件个数增加引起的制造成本增大、光拾取装置大型化、光拾取装置复杂化的问题。
发明内容
考虑了所述问题,本发明的目的在于提供一种结构简单的光拾取光学系统,其是对激光光源波长不同的高密度光盘和DVD等光盘或对高密度光盘、DVD和CD等多种光盘在维持互换性的同时能恰当地进行记录/再现信息,并适合小型化、重量轻、低成本化、结构简单化的光拾取光学系统,其具备对高密度光盘进行信息的记录/再现时随环境温度变化在包含塑料透镜的物镜光学系统发生的球差变化不进行对光束扩展器光学系统等构成它的多个透镜的透镜间隔做可变调整就能进行修正的像差修正光学系统。
本发明的另一目的在于提供安装了这些光拾取光学系统的光拾取装置和安装了该光拾取装置的光信息记录再现装置。
这些目的和其他目的是通过下面的光拾取光学系统来达到的,该光拾取光学系统包括:第一光源,其射出具有450nm以下波长的第一光束;第二光源,其射出具有630nm到680nm范围内波长的第二光束;物镜光学系统,其用于把从所述第一光源射出的第一光束向第一光盘的信息记录面上聚焦,并把从所述第二光源射出的第二光束向与所述第一光盘记录密度不同的第二光盘的信息记录面上聚焦;像差修正光学系统,其配置在所述第一光源与所述物镜光学系统间的光路中,由至少两个透镜组构成,所述物镜光学系统至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜,所述像差修正光学系统至少各具有一个玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜,其使对所述第一光盘进行信息记录或再现时伴随所述物镜光学系统的温度上升的球差的变化率ΔSA/ΔT满足下面的(1)式。
ΔSA/ΔT>0 (1)
而且本发明的所述目的通过具备所述光拾取光学系统的光拾取装置来达到。
而且本发明的所述目的通过安装了所述光拾取装置的光信息记录再现装置来达到。
根据本发明,能得到一种结构简单的光拾取光学系统,其是对激光光源波长不同的高密度光盘和DVD等光盘或对高密度光盘、DVD和CD等多种光盘在维持互换性的同时能恰当地进行信息的记录/再现,并适合小型化、重量轻、低成本化、结构简单化的光拾取光学系统,其具备对高密度光盘进行信息的记录/再现时随环境温度变化在包含塑料透镜的物镜光学系统发生的球差变化能进行修正的像差修正光学系统。而且能得到安装了这些光拾取光学系统的光拾取装置和安装了该光拾取装置的光信息记录再现装置。
根据本发明的第一形态提供一种光拾取光学系统,该光拾取光学系统包括:光源,其是射出450nm以下第一光束的第一光源和射出630nm到680nm范围内第二光束的第二光源等波长相互不同的至少两种光源;物镜光学系统,其用于把从所述波长相互不同的至少两种光源射出的光束向记录密度相互不同的至少两种光盘的信息记录面上聚焦;像差修正光学系统,其配置在所述第一光源与所述物镜光学系统间的光路中,由至少两个透镜组构成,所述物镜光学系统至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜,所述像差修正光学系统至少具有玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个,在所述记录密度相互不同的至少两种光盘中把用所述第一光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第一光盘时,其使对所述第一光盘进行信息记录和/或再现时伴随所述物镜光学系统的温度上升的球差的变化率ΔSA/ΔT满足下面的(1)式。
ΔSA/ΔT>0 (1)
在像差修正光学系统中配置了近轴光焦度(以后简称光焦度)为正的塑料透镜时,则在光拾取光学系统的温度上升了时该塑料透镜的光焦度降低,所以向物镜光学系统射入的光束其边缘光线的发散程度变小。这就相当于物镜光学系统的倍率变小,利用该倍率变化在物镜光学系统中使球差向修正不足方向变化。
具有光焦度为正的塑料透镜的物镜光学系统中一般来说,当光拾取光学系统的温度上升时则球差如(1)式那样向修正过量方向变化(以后把随温度变化的物镜光学系统的球差变化叫做温度特性)。
在此,把像差修正光学系统中的塑料透镜的光焦度恰当设定就能把物镜光学系统中由塑料透镜折射率低下的影响而向修正过量方向变化的球差和像差修正光学系统中伴随塑料透镜折射率低下由物镜光学系统的倍率变化而向修正不足方向变化的球差消除。
这样就不需要跟随高密度光盘记录/再现中的温度变化,通过传动装置使构成像差修正光学系统的多个透镜中至少一个透镜移动来修正物镜光学系统的温度特性,所以能把互换型光拾取装置的结构简单化。
但像差修正光学系统中的塑料透镜的光焦度只单纯依赖物镜光学系统的温度特性决定,所以像差修正光学系统仅用塑料透镜构成的话则焦距、后焦距、倍率等决定像差修正光学系统近轴量用的自由度不足。对此,本发明第一形态的发明能自由选择配置在像差修正光学系统中的不受温度变化影响的玻璃透镜的光焦度,所以能应对像差修正光学系统的种种规格。
本说明书中物镜光学系统球差变化率ΔSA/ΔT的符号是被定义为:球差向修正过量方向变化时为正,球差向修正不足方向变化时为负。ΔSA是用把第一光束的波长λ1作为单位的RMS(Root Mean Square)值表示的,ΔSA/ΔT的单位是RMS/℃。
本说明书中把作为信息记录/再现用的光源而使用兰紫色半导体激光和兰紫色SHG激光的光盘总称叫做为“高密度光盘”,除了用NA0.85的物镜光学系统进行信息的记录/再现且保护层厚度是0.1mm左右规格的光盘外,还包含用NA0.65的物镜光学系统进行信息的记录/再现且保护层厚度是0.6mm左右规格的光盘。除了在其信息记录面上具有这种保护层的光盘外还包含在信息记录面上具有数nm~数十nm左右厚度保护膜的光盘和这些保护层或保护膜的是0的光盘。本说明书的高密度光盘中还包含作为信息记录/再现用的光源使用兰紫色半导体激光和兰紫色SHG激光的光磁盘。
本说明书把DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW等DVD系列光盘总称叫做为“DVD”,把CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R、CD-RW等CD系列光盘总称叫做为“CD”。
作为对高密度光盘进行记录/再现用的来自第一光源的第一光束是射出450nm以下,最好是380nm~450nm范围内,更理想是390nm~430nm范围内波长(λ1)的光束。作为对DVD进行记录/再现用的来自第二光源的第二光束最好是射出630nm~680nm范围内波长(λ2)的光束,作为对CD进行记录/再现用的来自第三光源的第三光束最好是射出750nm~800nm范围内波长(λ3)的光束。
根据本发明的第二形态,是在第一形态所述的光拾取光学系统中所述光拾取光学系统还具有设置在所述第一光源与所述像差修正光学系统间的光路中把射入的所述第一光束的发散角变换小并射出的耦合光学系统,所述像差修正光学系统是把射入的所述第一光束的直径变换后射出的光束扩展器光学系统,该光束扩展器光学系统最好至少具有近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个。
这样,在耦合光学系统与光束扩展器光学系统间即使产生温度变化时,也能使光束的发散程度不变,所以即使配置了构成光束整形棱镜的一对光学元件也能使像散不发生。在扩大射入光束直径时能把光源与光束扩展器光学系统间紧凑化。光束扩展器光学系统除了扩大光束直径外还包含缩小光束直径的功能。
根据本发明的第三形态,是在第二形态所述的光拾取光学系统中所述光束扩展器光学系统最好配置在所述第一光束与所述第二光束的共同光路中。
这样,对使用第二光束的DVD也能修正温度特性。而且在构成光束扩展器光学系统的多个透镜内至少把一个透镜设置成可通过传动装置移动时,则不仅对高密度光盘,而且在对DVD进行记录/再现时也能修正球差。作为球差发生的原因例如有由用于光源的兰紫色半导体激光器和红色半导体激光器的制造误差引起的波长偏差,和对两层盘、四层盘等多层盘进行记录/再现时层间的焦距跳变,和由光盘保护层的制造误差引起的厚度偏差和厚度分布等。
根据本发明的第四形态,是在第二形态所述的光拾取光学系统中所述光拾取光学系统还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,最好从所述第一光源侧开始按:所述耦合光学系统、所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为负的所述玻璃透镜、所述光束组合器、所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜、所述物镜光学系统的顺序来进行配置。
这样,光束扩展器光学系统中的塑料透镜就位于第一光束与第二光束的共同光路中,所以在物镜光学系统对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时也能修正对DVD进行记录/再现时的温度特性。通过塑料透镜兼用于第二光束的耦合光学系统(更理想的是准直光学系统)的结构能减少零件个数。使塑料透镜通过传动装置能移动时,则不仅对高密度光盘,而且在对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
根据本发明的第五形态,是在第二形态所述的光拾取光学系统中所述光拾取光学系统还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,最好从所述第一光源侧开始按:所述耦合光学系统、所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜、所述光束组合器、所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为负的所述玻璃透镜、所述物镜光学系统的顺序来进行配置。
这样,光束扩展器光学系统中的塑料透镜就位于第一光束的专用光路中,所以光束扩展器光学系统的有无对利用第二光束对DVD进行记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性进行修正就能决定塑料透镜的光焦度。
根据本发明的第六形态,是在第二形态所述的光拾取光学系统中所述光束扩展器光学系统最好配置在所述第一光束的专用光路中。
这样,光束扩展器光学系统中的塑料透镜就位于第一光束的专用光路中,所以光束扩展器光学系统的有无对利用第二光束对DVD进行记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑对利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性进行修正就能决定光束扩展器光学系统中的塑料透镜的光焦度。
根据本发明的第七形态,是在第二到第六形态的任一项所述的光拾取光学系统中所述耦合光学系统最好至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜。
这样,利用耦合光学系统的正塑料透镜就能用包含该耦合光学系统的光学系统修正温度特性。这样就能把修正所需要的正光焦度分配给光束扩展器光学系统和耦合光学系统,所以能增加光束扩展器光学系统的透镜设计自由度。
根据本发明的第八形态,是在第三形态所述的光拾取光学系统中在所述记录密度相互不同的至少两种光盘中把用所述第一光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第一光盘、把用所述第二光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第二光盘时,使对所述第一光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统对所述第一光束的倍率m1与对所述第二光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统对所述第二光束的倍率m2大致一致,所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为负的所述玻璃透镜的阿贝数vdN和所述光束扩展器光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜的阿贝数vdP最好满足下式(2)。
vdP>vdN (2)
用第一光束设计了光束扩展器光学系统时,由第一光束与第二光束折射率不同产生的色差影响使第二光束不射出平行光束,在从高密度光盘向DVD变盘时,需要利用传动装置使构成光束扩展器光学系统的多个透镜内的至少一个透镜移动,使第二光束作为平行光束射出。于是通过如第八形态那样把负玻璃透镜和正塑料透镜选择成阿贝数满足式(2),消除第一光束与第二光束间的色差,从而不用使光束扩展器光学系统中的透镜利用传动装置移动就能把第二光束作为平行光射出,能把DVD的信息记录或再现时的控制因子减少一个。
根据本发明的第九形态,是在第一形态所述的光拾取光学系统中所述像差修正光学系统是把射入的所述第一光束的发散角变换小而射出的耦合光学系统,该耦合光学系统最好至少具有玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个。
这样,就能使把从作为第一光源的兰紫色半导体激光器射出的发散光束的发散角变换小并向物镜光学系统引导用的耦合光学系统具有修正物镜光学系统温度特性用的像差修正光学系统的功能,所以对光拾取装置的零件个数减少、低成本化、小型化是有利的。
根据本发明的第十形态,是在第九形态所述的光拾取光学系统中所述耦合光学系统最好设置在所述第一光束与所述第二光束的共同光路中。
这样,耦合光学系统中的塑料透镜就位于第一光束与第二光束的共同光路中,所以在物镜光学系统对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时也能修正对DVD进行记录/再现时的温度特性。而且使构成耦合光学系统的透镜能利用传动装置移动时,则不仅对高密度光盘,而且在对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
根据本发明的第十一形态,是在第九形态所述的光拾取光学系统中所述光拾取光学系统还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,最好从所述第一光源侧开始按:所述耦合光学系统中的所述玻璃透镜、所述光束组合器、所述耦合光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜、所述物镜光学系统的顺序来进行配置。
这样,耦合光学系统中的塑料透镜就位于第一光束与第二光束的共同光路中,所以在物镜光学系统对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时也能修正对DVD进行记录/再现时的温度特性。通过采用使塑料透镜兼用于第二光束的耦合光学系统(更理想的是准直光学系统)的结构能减少零件个数。而且使塑料透镜能利用传动装置移动时,则不仅对高密度光盘,而且在对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
根据本发明的第十二形态,是在第九形态所述的光拾取光学系统中所述光拾取光学系统还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,所述耦合光学系统中的所述玻璃透镜其近轴光焦度为正,最好从所述第一光源侧开始按:所述耦合光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜、所述光束组合器、所述耦合光学系统中近轴光焦度为正的所述玻璃透镜、所述物镜光学系统的顺序来进行配置。
这样,耦合光学系统中的塑料透镜就位于第一光束的专用光路中,所以耦合光学系统的有无对利用第二光束对DVD进行记录/再现时的温度特性没有影响。因此能仅考虑对利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性进行修正决定塑料透镜的光焦度。而且通过采用玻璃透镜兼用于第二光束的耦合光学系统(更理想的是准直光学系统)的结构能减少零件个数。而且当使玻璃透镜能利用传动装置移动时,则不仅对高密度光盘,而且在对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
根据本发明的第十三形态,是在第九形态所述的光拾取光学系统中所述耦合光学系统最好配置在所述第一光束的专用光路中。
这样,耦合光学系统中的塑料透镜就位于第一光束的专用光路中,所以耦合光学系统的有无对利用第二光束对DVD进行记录/再现时的温度特性没有影响。因此能仅考虑对利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性进行修正决定耦合光学系统中的塑料透镜的光焦度。
根据本发明的第十四形态,是在第十形态所述的光拾取光学系统中在所述记录密度相互不同的至少两种光盘中把用所述第一光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第一光盘、把用所述第二光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第二光盘时,使对所述第一光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统对所述第一光束的倍率m1与对所述第二光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统对所述第二光束的倍率m2大致一致,所述耦合光学系统至少具有近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个,所述耦合光学系统中近轴光焦度为负的所述玻璃透镜的阿贝数vdN和所述耦合光学系统中近轴光焦度为正的所述塑料透镜的阿贝数vdP最好满足下式(2)。
vdP>vdN (2)
用第一光束设计了耦合光学系统时,由第一光束与第二光束因折射率不同而产生的色差影响使第二光束不射出平行光束,在从高密度光盘向DVD变盘时,需要使构成耦合光学系统的透镜利用传动装置移动,使第二光束作为平行光束射出。于是通过如第十四形态那样用光焦度为负的玻璃透镜和光焦度为正的塑料透镜构成耦合光学系统,选择各自的阿贝数满足式(2),消除第一光束与第二光束间的色差,不用使耦合光学系统中的透镜利用传动装置移动就能把第二光束作为平行光束射出,能把DVD的信息记录或再现时的控制因子减少一个。
根据本发明的第十五形态,是在第九到第十四形态的任一项所述的光拾取光学系统中所述耦合光学系统最好是把射入的所述第一光束变换成相对光轴平行的平行光束并射出的准直光学系统。
这样,通过把耦合光学系统作为把所述第一光束变换为平行光束射出的准直光学系统来设计就能在对高密度光盘进行信息的记录或再现时即使物镜光学系统跟踪时也使物点位置不移动,能得到良好的跟踪特性。
根据本发明的第十六形态,是在第一到第十五形态的任一项所述的光拾取光学系统中所述物镜光学系统是由从所述光源侧开始顺序配置的第一塑料透镜和第二塑料透镜构成,在所述第一塑料透镜的至少一个光学面上形成有使所述第一光束和所述第二光束中的至少一个衍射的衍射结构,并且所述第一塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度P1(mm-1)与所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度P2(mm-1)的比最好满足下面的(3)式。
|P1/P2|≤0.2 (3)
为了制成对记录密度相互不同的多种光盘具有互换性的物镜光学系统就需要对由光盘保护层厚度不同引起的球差进行修正。为了修正该球差就最好在物镜光学系统的光学面上形成衍射结构。衍射结构的光学特性具有大的波长依赖性,所以通过利用信息记录/再现中所使用的波长不同就能对由光盘保护层厚度不同引起的球差进行修正。
但在物镜光学系统中具有大的光焦度的光学面上形成该衍射结构时,有由衍射结构台阶部分引起的光线被挡的影响而使射入光束的透射率降低的问题。由该光线被挡引起的透射率降低是像侧数值孔径越大该降低也越大。
根据第十六形态,把物镜光学系统由两个塑料透镜构成,把配置在光源一侧的第一塑料透镜对第一光束波长的光焦度设定成对第二塑料透镜满足(3)式,并且在第一塑料透镜的光学面上形成衍射结构,这样能减少所述衍射结构台阶部分引起的光线被挡的影响。而且特意使第二塑料透镜具有物镜光学系统对第一光束的光焦度,所以能确保在对如CD那样保护层厚的光盘进行信息的记录或再现时动作距离大。
根据本发明的第十七形态,是在第十六形态所述的光拾取光学系统中在所述记录密度相互不同的至少两种光盘中把用所述第一光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第一光盘时,最好使对所述第一光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统的像侧数值孔径NA1、所述第二塑料透镜光轴上的透镜厚度dL2、所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度PL2(mm-1)满足下面的(4)式和(5)式。
NA1>0.8 (4)
0.9<dL2·PL2<1.3 (5)
当对高密度光盘进行记录/再现时的物镜光学系统的像侧数值孔径NA1比0.8大时,第二塑料透镜光源侧光学面的光焦度就非常大,所以为了确保边缘厚度且容易成型就需要把第二塑料透镜光轴上的透镜厚度dL2设定大。这时最好把dL2设定成对相对第一光束波长的光焦度PL2满足(5)式,通过设定成比(5)式的下限大就能充分确保边缘厚度,所以成型容易,通过设定成比(5)式的上限小就能充分确保对光盘进行记录/再现时的动作距离。
塑料透镜一般来说其共轭距离长的一例的光学面的光焦度比共轭距离短的一侧的光学面的光焦度大,所以在温度变化时发生的球差在共轭距离长的一侧的光学面上发生的大。但如对DVD进行记录/再现时那样共轭距离短的一侧(光盘侧)的数值孔径不太大时,通过相对塑料透镜的光焦度而把透镜厚度设定大就能减少温度变化时在共轭距离长的一侧(光源侧)的光学面上发生的球差。
通过如第十七形态那样把第二塑料透镜光轴上的透镜厚度dL2设定成比(5)式的下限大,就能把对DVD进行记录/再现时的温度特性抑制为相对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性非常小。
因此,把修正对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性用的像差修正光学系统中光焦度为正的塑料透镜配置在第一光束与第二光束的共同光路中时,也能对DVD进行记录/再现时的温度特性没有太大的影响。
根据本发明的第十八形态,是在第十七形态所述的光拾取光学系统中在所述记录密度相互不同的至少两种光盘中把用所述第一光束进行信息的记录和/或再现的光盘定为第一光盘时,最好使对所述第一光盘进行信息的记录和/或再现时的所述物镜光学系统的像侧数值孔径NA1、所述第二塑料透镜相对所述第一光束波长的近轴光焦度PL2(mm-1)、所述第二塑料透镜相对所述第一光束波长的倍率mL2、所述第一光束的波长λ1(mm)、伴随所述物镜光学系统的温度上升的球差变化率ΔSA/ΔT、所述像差修正光学系统中塑料透镜相对所述第一光束波长的近轴光焦度Pi与边缘光线通过高度hi的2次幂的总和∑(Pi·hi 2)满足下面的(6)式。
0.5×10-6<k/∑(Pi·hi 2)<5.5×10-6 (6)
其中k=(ΔSA/ΔT)·λ1·PL2/(NA1·(1-mL2))4。
而且更理想的是满足下面的(6′)式。
1.1×10-6<k/∑(Pi·hi 2)<3.3×10-6 (6′)
这样,把配置在光源侧的第一塑料透镜相对第一光束波长的光焦度设定成对第二塑料透镜满足(3)式时,物镜光学系统的温度特性就与第二塑料透镜的温度特性大致相等了。
因此对高密度光盘进行记录/再现时物镜光学系统伴随温度变化的球差变化率ΔSA/ΔT通过物镜光学系统的像侧数值孔径NA1、第二塑料透镜对第一光束波长的光焦度PL2(mm-1)、第二塑料透镜对第一光束波长的倍率mL2、第一光束的波长λ1,并把k作为标准化常数,能用下面的(7)式表示。
ΔSA/ΔT=k·(NA1·(1-mL2))4/(λ1·PL2) (7)
其中,k=(ΔSA/ΔT)·λ1·PL2/(NA1·(1-mL2))4
这样,第二塑料透镜对第一光束波长的光焦度PL2、像侧数值孔径NA、第二塑料透镜对第一光束波长的倍率mL2、用第一光束的波长λ1标准化了的值的温度特性k就把ΔSA/ΔT取成大致固定的值。
为了把物镜光学系统的温度特性k利用像差修正光学系统中塑料透镜的作用进行修正,就需要根据温度变化使从像差修正光学系统射出的光束的发散程度变化所希望的量。该发散程度的变化,即从像差修正光学系统射出的波阵面的散焦成分的变化与像差修正光学系统中塑料透镜对第一光束波长的光焦度Pi与边缘光线通过高度hi的2次幂的总和∑(Pi·hi 2)成比例,为了修正温度特性k所需要的发散程度的变化∑(Pi·hi 2)根据温度特性k的大小而决定。
因此通过温度特性k与∑(Pi·hi 2)的比大致取成固定的值,并把该比设定成满足(6)式就能在对高密度光盘进行记录/再现时把物镜光学系统的温度特性k良好地进行修正。若把温度特性k与∑(Pi·hi 2)的比设定得比(6)式的下限大,则温度特性k的修正就不会过于不足,若把温度特性k与∑(Pi·hi 2)的比设定得比(6)式的上限小,则温度特性k的修正就不会过于过量。
另外,在此所说的第二塑料透镜对第一光束波长的倍率mL2是根据物镜光学系统对第一光束波长的近轴光焦度P1(mm-1)和第一塑料透镜对第一光束波长的近轴光焦度PL1(mm-1)用下面的式算出来的。
mL2=PL1/P1
根据本发明的第十九形态,是在第十七或第十八形态所述的光拾取光学系统中除了所述第一光源和所述第二光源之外最好还具备射出750nm到800nm范围内的第三光束的第三光源。
这时所述像差修正光学系统最好配置在所述第一光束和所述第二光束和所述第三光束的共同光路中。这样,由于像差修正光学系统中的塑料透镜是位于第一光束和第二光束和第三光束的共同光路中,所以在物镜光学系统对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,也能对DVD进行记录/再现时的温度特性进行修正,在物镜光学系统对CD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,也能对CD进行记录/再现时的温度特性进行修正。而且若使构成像差修正光学系统的透镜可利用传动装置移动,则不仅对高密度光盘,而且对DVD和CD进行记录/再现时也能修正所述球差。
所述第一光源和所述第二光源和所述第三光源最好是被组件化的光源单元。这样对减少零件个数、低成本化、小型化有利。
另一方面在光拾取光学系统具备第一~第三光源的情况下,所述光拾取光学系统最好还具有配置在所述像差修正光学系统与所述物镜光学系统间光路中的,把所述第一光束、所述第二光束、所述第三光束的光路合成用的光束组合器。
这样,在第十七或第十八形态的物镜光学系统中为了对CD也具有互换性,最好把记录/再现中使用的第三光束作为发散光束向物镜光学系统射入。这样能充分确保对保护层厚的CD的动作距离。这时作为光拾取光学系统的结构最好是把合成第一光束、第二光束、第三光束的光路用的光束组合器配置在像差修正光学系统与物镜光学系统间的光路中。
根据本发明的第二十形态,是在第三或第十形态所述的光拾取光学系统中所述第一光源和所述第二光源最好是被组件化的光源单元。
这样,在把像差修正光学元件配置在第一光束与第二光束的共同光路中时就能使用第一光源和第二光源的组件化激光器,对减少零件个数、低成本化、小型化有利。
根据本发明的第二十一形态提供一种光拾取装置,其包括:光源,其是射出450nm以下第一光束的第一光源和射出630nm到680nm范围内第二光束的第二光源的波长相互不同的至少两种光源;和光拾取光学系统,其用于把从所述波长相互不同的至少两种光源射出的光束向记录密度相互不同的至少两种光盘的信息记录面上聚焦,其中,所述光拾取光学系统包括:物镜光学系统,其与所述光盘相对配置;像差修正光学系统,其配置在所述第一光源与物镜光学系统间的光路中,由至少两个透镜组构成,作为所述光拾取光学系统最好其具备第一到第二十形态的任一项中所述的光拾取光学系统。
这样,能得到与第一到第二十形态的任一项同样的效果。
根据本发明的第二十二形态,是在第二十一形态所述的光拾取装置中把所述记录密度相互不同的至少两种光盘中用所述第一光束进行信息记录和/或再现的光盘作为第一光盘时,所述光拾取装置还具有检测所述光来自所述第一光盘信息记录面的所述第一光束的反射光束用的光检测器,由所述第一光盘的信息记录面反射的所述第一光束最好在透过所述物镜光学系统和所述像差修正光学系统中的全部塑料透镜后射入所述光检测器。
这样,为了使来自高密度光盘的信息记录面的反射光束在透过物镜光学系统和像差修正光学系统中的全部塑料透镜后向高密度光盘用光检测器射入,最好把该光检测器配置在光拾取装置内。这样即使在环境温度变化了时,也能使光源与光检测器的共轭关系不变,所以能用高密度光盘用的光检测器良好地进行信号检测。
根据本发明的第二十三形态,是在第二十一或第二十二形态所述的光拾取装置中所述光拾取装置还具有把所述像差修正光学系统中的至少一个结构透镜在光轴方向上驱动用的传动装置,最好通过用所述传动装置把所述像差修正光学系统中的至少一个结构透镜在光轴方向上驱动,把所述物镜光学系统对所述第一光束的物点位置在光轴方向上可变调整。
这样,通过采用用传动装置能把像差修正光学系统中的透镜在光轴方向上驱动的结构,就能把由两层盘、四层盘等多层盘的层间焦距跳变、兰紫色半导体激光光源的制造误差引起的波长偏差等引发的球差进行修正,所以能得到对高密度光盘的良好的记录/再现特性。
而且由多层盘的记录层间的焦距跳变引发的球差以记录层间的距离、物镜光学系统的像侧数值孔径、记录/再现时的波长为参数而发生,但这些参数由光盘的规格所决定。因此焦距跳变时发生的球差由光盘的种类而决定它的量,所以焦距跳变时所需要的像差修正光学系统中可动透镜的移动量就单纯由光盘的种类和像差修正光学系统的规格所决定。即在多层盘的记录层间的焦距跳变时不需要检测球差用的球差检测装置,只要检测光盘的种类和焦距跳变的方向(例如第一层→第二层或第二层→第一层),并向其结果决定的方向、以决定的量使可动透镜移动便可。
由兰紫色半导体激光光源的制造误差引起的波长偏差为起因发生的球差只要在光拾取装置的制造工序中调整可动透镜的位置便可,所以不需要在对高密度光盘进行记录/再现时对它进行修正。
以上,在安装了本发明光拾取光学系统的光拾取装置中对高密度光盘进行记录/再现时发生的伴随温度变化的球差变化通过像差修正光学系统中塑料透镜的作用而被自动修正,所以不需要球差检测装置和根据球差检测装置的检测结果控制可动透镜传动装置用的复杂的控制电路,光拾取装置的结构变简单,能实现低成本化。
根据本发明的第二十四形态,其最好是安装了第二十一到第二十三形态的任一项所述的光拾取装置的光信息记录再现装置。该光信息记录再现装置最好具有保持光盘且使其可旋转的光盘托架。
这样,就能得到与第二十一到第二十三形态的任一项同样的结果。
通过参照以下结合附图的详细说明,本发明及其他目的和伴随的优点将得以更好的理解。
附图说明
图1是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图2是表示物镜光学系统结构的图;
图3是表示像差修正元件结构的图;
图4是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图5是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图6是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图7是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图8是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图9是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图10是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图11是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图12是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图13是表示由高密度光盘保护层厚度的变化引起的球差的修正结果的曲线图;
图14是表示由波长λ1的变化引起的球差的修正结果的曲线图;
图15是表示光拾取装置结构的主要部分平面图;
图16是表示物镜光学系统结构的图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。在以下说明中,附图中相同的部件用相同的标记。
[第一实施例]
图1是概略表示对高密度光盘HD(第一光盘)和DVD(第二光盘)和CD(第三光盘)的任一个都能恰当地进行信息的记录/再现的第一光拾取装置PU1结构的图。高密度光盘HD的光学规格是波长λ1=408nm、保护层PL1的厚度t1=0.0875mm、数值孔径NA1=0.85,DVD的光学规格是波长λ2=658nm、保护层PL2的厚度t2=0.6mm、数值孔径NA2=0.67,CD的光学规格是波长λ3=785nm、保护层PL3的厚度t3=1.2mm、数值孔径NA3=0.51。但波长、保护层厚度和数值孔径的组合并不限定于此。
光拾取装置PU1包括:兰紫色半导体激光器LD1(第一光源),其在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时发光,射出408nm的激光光束(第一光束);红色半导体激光器LD2(第二光源),其在对DVD进行信息的记录/再现时发光,射出658nm的激光光束(第二光束);光检测器PD12,其是第一光束和第二光束的共同光检测器;CD用模块MD3,其把在对CD进行信息的记录/再现时发光,射出785nm激光光束(第三光束)的红外半导体激光器LD3(第三光源)与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ,其具有把各激光光束向信息记录面RL1、RL2、RL3上聚焦的功能;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;第一准直光学系统COL1;第二准直光学系统COL2;光圈STO;传感器透镜SEN;等。
光束扩展器光学系统包括近轴光焦度为负的玻璃透镜(第一透镜EXP1)和近轴光焦度为正的塑料透镜(第二透镜EXP2),其配置在第一光束和第二光束的共同光路中。
光拾取装置PU1在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图1中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束在通过透射第一准直光学系统COL1而变换成平行光束后,顺次通过第一和第二光束组合器BC1、BC2,第一透镜EXP1,第二透镜EXP2,第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成点。
对物镜光学系统OBJ的详细说明后述。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、光束扩展器光学系统EXP的第二透镜EXP2和第一透镜EXP1,在第二光束组合器BC2被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD12的受光面上。用光检测器PD12的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图1中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在第一光束组合器BC1被反射并顺次通过第二光束组合器BC2,第一透镜EXP1,第二透镜EXP2,第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,在第二光束组合器BC2被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD12的受光面上。用光检测器PD12的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图1中双点划线描绘的其光线路径那样,使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第三光束组合器BC3反射后,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ后由第三光束组合器BC3反射而收敛在CD用模块MD3的光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例也可以使用把兰紫色半导体激光器LD1和红色半导体激光器LD2一体化而收容在一个框体内的组件光源单元。这时能减去第一光束组合器BC1,并且例如能除去第二准直光学系统COL2。
下面说明物镜光学系统OBJ的结构。另外,物镜光学系统OBJ在后面叙述的第二~第四、第六~第九实施例中也是同样的结构。
如图2和图3所示,物镜光学系统OBJ包括:像差修正元件L1;聚焦元件L2,其具有把透过该像差修正元件L1的激光光束向光盘的信息记录面上聚焦的功能,且两面是非球面。像差修正元件L1和聚焦元件L2都是塑料透镜,在其各自的光学功能部周围形成有与光学功能部一体成形的凸缘部FL1、FL2,通过把该凸缘部FL1、FL2的一部分之间相互嵌合而形成一体。
另外,本实施例是把像差修正元件L1和聚焦元件L2通过使各自的凸缘部之间嵌合而形成一体的结构,但像差修正元件L1和聚焦元件L2的一体化只要保持它们相互的相对位置关系不变便可,例如也可以是把像差修正元件L1和聚焦元件L2通过镜框一体化的结构。
如图3(a)所示,像差修正元件L1的光源侧的光学功能面S1被划分成:与到DVD的数值孔径0.67区域为止对应的第一区域AREA1和与从DVD的数值孔径0.67到高密度光盘HD的数值孔径0.85的区域对应的第二区域AREA2,如图2(a)所示,在其内部形成有台阶结构的多个环带以光轴为中心配列的结构即台阶形衍射结构HOE形成在第一区域AREA1内。
在第一区域AREA1内形成的台阶形衍射结构HOE中,在各环带内形成的台阶结构的每一阶的深度d0被设定成用d0=2×λ1/(n1-1)(μm)算出的值,各环带的划分数N设定为5。其中λ1是用微米单位表示的从兰紫色半导体激光器射出的激光光束的波长(在此λ1=0.408μm),n1是像差修正元件L1对波长λ1的折射率(在此n1=1.5242)。
在波长λ1的激光光束对该台阶形衍射结构HOE射入时,在邻接的台阶间产生2×λ1(μm)的光路差,由于波长λ1的激光光束并未被给予实质性的相位差,所以是不被衍射地原样透过。在以下的说明中把并未通过台阶形衍射结构给予实质性相位差地原样透过的光束叫做0次衍射光。
另一方面,在从红色半导体激光器射出的波长λ2(在此λ2=0.658μm)的激光光束对该台阶形衍射结构HOE射入时,在邻接的台阶间产生d0×(n2-1)-λ2=0.13μm的光路差,由于在划分为五的环带的一个上产生了0.13×5=0.65μm和波长λ2的一个波长量的光路差,所以透过了邻接的环带的波阵面各自错开一个波长重合。即利用该台阶形衍射结构HOE波长λ2的光束成为向一次方向衍射的衍射光。n2是像差修正元件L2对波长λ2的折射率(在此n2=1.5064)。这时波长λ2的激光光束的一次衍射光的衍射效率是87.5%,但对DVD进行信息的记录/再现是足够的光量。物镜光学系统OBJ通过台阶形衍射结构HOE的作用对由高密度光盘HD与DVD的保护层厚度不同引起的球差进行修正。
在从红外半导体激光器射出的波长λ3(在此λ3=0.785μm)的激光光束对该台阶形衍射结构射入时,因为λ3≈2×λ1,所以在邻接的台阶间产生1×λ3(μm)的光路差,由于波长λ3的激光光束也与波长λ1的激光光束同样地并未被给予实质性的相位差,所以是不被衍射地原样透过(0次衍射光)。物镜光学系统OBJ通过使对波长λ1与波长λ3的倍率不同对由高密度光盘HD与CD的保护层厚度不同引起的球差进行修正。
第一~第四、第六~第八实施例的物镜光学系统OBJ中如图3(c)所示,像差修正元件L1的光盘侧的光学功能面S2被划分成:与DVD的数值孔径0.67内的区域相当的包含光轴的第三区域AREA3和与从DVD的数值孔径0.67到高密度光盘HD的数值孔径0.85的区域相当的第四区域AREA4,炫耀型衍射结构DOE1形成在第三区域AREA3上,炫耀型衍射结构DOE2形成在第四区域AREA4上。炫耀型衍射结构DOE1、DOE2是用于修正兰紫色区域物镜光学系统OBJ的色差的结构。
第九实施例的物镜光学系统OBJ中像差修正元件L1的光盘侧光学功能面S2是在近轴光盘侧具有凸形状的非球面。
各实施例的光拾取装置对第一光盘进行信息的记录和/或再现时的伴随物镜光学系统温度变化的球差的变化率ΔSA/ΔT被设定成满足所述(1)式。
这样,对物镜光学系统OBJ伴随温度变化的球差的变化率ΔSA/ΔT,当恰当地设定像差修正光学系统中塑料透镜的光焦度时,就能使由物镜光学系统中塑料透镜折射率降低的影响而向修正过量方向变化的球差和随像差修正光学系统中塑料透镜折射率降低因物镜光学系统的倍率变化向修正不足方向变化的球差消除。
因此不需要根据在高密度光盘记录/再现中的温度变化来利用传动装置使像差修正光学系统中的透镜移动来修正物镜光学系统的温度特性,所以能把互换型光拾取装置制成简单结构。
像差修正光学系统中塑料透镜的光焦度单纯依赖于物镜光学系统的温度特性而决定,所以像差修正光学系统若仅由塑料透镜构成的话则焦距、后焦距、倍率等决定像差修正光学系统近轴量用的自由度不足,但本实施例的光拾取装置PU1能自由选择配置在像差修正光学系统中不受温度变化影响的玻璃透镜的光焦度,所以能应对像差修正光学系统的各种规格。
第一~第五实施例中,在准直光学系统(COL、COL1、COL2、COL3)与光束扩展器光学系统EXP间的光路中配置光束整形棱镜的一对光学元件时,最好用玻璃透镜构成第一准直光学系统COL1。这样从第一准直光学系统COL1射出的光束的平行度相对温度变化不变,所以即使产生温度变化时也不发生像散。
本实施例的光拾取装置PU1由于其光束扩展器光学系统EXP配置在第一光束与第二光束的共同光路中,所以在使用第二光束对DVD进行记录/再现时也能修正温度特性。而且通过用单轴传动装置UAC使光束扩展器光学系统EXP的第一透镜EXP1移动,不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正球差。
[第二实施例]
下面说明本发明的第二实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图4所示,光拾取装置PU2包括:兰紫色半导体激光器LD1,其射出第一光束;光检测器PD1;DVD用模块MD2,其把射出第二光束的红色半导体激光器LD2与光检测器PD2制成一体;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;准直光学系统COL;等。
本实施例的光拾取装置PU2从兰紫色半导体激光器LD1侧开始顺序配置:准直光学系统COL,光束扩展器光学系统EXP中近轴光焦度为负的玻璃透镜(第一透镜EXP1),第二光束组合器BC2,光束扩展器光学系统EXP中近轴光焦度为正的塑料透镜(第二透镜EXP2),物镜光学系统OBJ。
光拾取装置PU2在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图4中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束在通过第一光束组合器BC1并由透过准直光学系统COL而变换成平行光束后,顺次通过第一透镜EXP1、第二光束组合器BC2、第二透镜EXP2、第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ介由高密度光盘HD的保护层PL1成为在信息记录面RL1上形成的光点。
物镜光学系统OBJ利用配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第二透镜EXP2、第二光束组合器BC2、第一透镜EXP1、准直光学系统COL,在第一光束组合器BC1在被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD1的受光面上。用光检测器PD1的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图4中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在第二光束组合器BC2被反射并在第二透镜EXP2变换成平行光束后,顺次通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2成为在信息记录面RL2上形成的光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第二透镜EXP2,在第二光束组合器BC2被分支并收敛在光检测器PD2的受光面上。用光检测器PD2的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图4中双点划线描绘的其光线路径那样,使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第三光束组合器BC3反射后,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3成为在信息记录面RL3上形成的光点。物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ后由第三光束组合器BC3反射而收敛在CD用模块MD3的光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU2由于其光束扩展器光学系统EXP中的塑料透镜(第二透镜EXP2)配置在第一光束与第二光束的共同光路中,所以在由物镜光学系统OBJ对DVD进行记录/再现时具有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,通过第二透镜EXP2的作用也能对DVD记录/再现时的温度特性进行修正。而且由于第二透镜EXP2兼作第二光束的准直光学系统,所以能减少零件个数。当使塑料透镜(第二透镜EXP2)可利用传动装置移动时,则不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
[第三实施例]
下面说明本发明的第三实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图5所示,光拾取装置PU3包括:兰紫色半导体激光器LD1,其射出第一光束;光检测器PD1;DVD用模块MD2,其把射出第二光束的红色半导体激光器LD2与光检测器PD2制成一体;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;准直光学系统COL;耦合光学系统CUL3;等。
本实施例的光拾取装置PU3从兰紫色半导体激光器LD1侧开始顺序配置:准直光学系统COL,光束扩展器光学系统EXP中近轴光焦度为正的塑料透镜(第二透镜EXP2),第二光束组合器BC2,光束扩展器光学系统EXP中近轴光焦度为负的玻璃透镜(第一透镜EXP1),物镜光学系统OBJ。
光拾取装置PU3在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图5中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束在通过第一光束组合器BC1并由透过准直光学系统COL而变换成平行光束后,顺次通过第二透镜EXP2、第二光束组合器BC2、第一透镜EXP1、第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ介由高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第一透镜EXP1、第二光束组合器BC2、第二透镜EXP2、准直光学系统COL,在第一光束组合器BC1被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD1的受光面上。用光检测器PD1的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图5中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束通过耦合光学系统CUL3,在第二光束组合器BC2被反射并在第一透镜EXP1变换成平行光束后通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第一透镜EXP1,在第二光束组合器BC2被分支,通过耦合光学系统CUL3并收敛在光检测器PD2的受光面上。用光检测器PD2的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图5中双点划线描绘的其光线路径那样,使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第三光束组合器BC3反射后,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ后由第三光束组合器BC3反射而收敛在CD用模块MD3的光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU3由于其光束扩展器光学系统EXP中的塑料透镜(第二透镜EXP2)配置在第一光束的专用光路中,所以光束扩展器光学系统EXP的有无对利用第二光束进行DVD记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑修正利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性就能决定塑料透镜(第二透镜EXP2)的光焦度。而且通过用单轴传动装置UAC使玻璃透镜(第一透镜EXP1)移动,不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正所述球差。
[第四实施例]
下面说明本发明的第四实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图6所示,光拾取装置PU4包括:高密度光盘用模块MD1,其把射出第一光束的兰紫色半导体激光器LD1与光检测器PD1制成一体;DVD用模块MD2,其把射出第二光束的红色半导体激光器LD2与光检测器PD2制成一体;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第一准直光学系统COL1;第二准直光学系统COL2;等。
本实施例的光拾取光学系统把光束扩展器光学系统EXP配置在第一光束的专用光路中。
光拾取装置PU4在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图6中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束在利用透过第一准直光学系统而变换成平行光束后,顺次通过第一透镜EXP1(近轴光焦度为负的玻璃透镜)、第二透镜EXP2(近轴光焦度为正的塑料透镜)、第一光束组合器BC1、第二光束组合器BC2,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ、第二光束组合器BC2、第一光束组合器BC1、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1、第一准直光学系统COL,收敛在光检测器PD1的受光面上。用光检测器PD1的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图6中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在经透过第二准直光学系统COL2而变换成平行光束后,在第一光束组合器BC1被反射并通过第二光束组合器BC2,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第二光束组合器BC2,在第一光束组合器BC1被分支,经透过第二准直光学系统COL2而变换成收敛光束后收敛在光检测器PD2的受光面上。用光检测器PD2的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图6中双点划线描绘的其光线路径那样,使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第二光束组合器BC2反射后,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ后由第二光束组合器BC2反射而收敛在CD用模块MD3的光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU4由于其光束扩展器光学系统EXP中的塑料透镜(第二透镜EXP2)配置在第一光束的专用光路中,所以光束扩展器光学系统EXP的有无对利用第二光束进行DVD记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑修正利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性就能决定塑料透镜(第二透镜EXP2)的光焦度。
[第五实施例]
本实施例的光拾取装置PU5中高密度光盘HD的光学规格是波长λ1=407nm、保护层PL1的厚度t1=0.6mm、数值孔径NA1=0.67,DVD的光学规格是波长λ2=655nm、保护层PL2的厚度t2=0.6mm、数值孔径NA2=0.66,CD的光学规格是波长λ3=785nm、保护层PL3的厚度t3=1.2mm、数值孔径NA3=0.51。但波长、保护层厚度和数值孔径的组合并不限定于此。
如图7所示,光拾取装置PU5包括:兰紫色半导体激光器LD1,其射出第一光束;红色半导体激光器LD2,其射出第二光束;红外半导体激光器LD3,其射出第三光束;第一~第三光束的共同光检测器PD123;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ′;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;第一准直光学系统COL1;第二准直光学系统COL2;第三准直光学系统COL3;等。
本实施例的光拾取光学系统把光束扩展器光学系统EXP配置在第一光束、第二光束和第三光束的共同光路中。
光拾取装置PU5在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图7中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束在经透过第一准直光学系统COL1而变换成平行光束后,顺次通过第一光束组合器BC1、第二光束组合器BC2、第三光束组合器BC3、第一透镜EXP1(近轴光焦度为负的玻璃透镜)、第二透镜EXP2(近轴光焦度为正的塑料透镜),由物镜光学系统OBJ′通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,在第三光束组合器BC3被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图7中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束经通过第二准直光学系统COL2而变换成平行光束后,在第一光束组合器BC1被反射并顺次通过第二光束组合器BC2、第三光束组合器BC3、第一透镜EXP1、第二透镜EXP2,由物镜光学系统OBJ′通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,在第三光束组合器BC3被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图7中双点划线描绘的其光线路径那样,首先使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束经通过第三准直光学系统COL3而变换成平行光束后在第三光束组合器BC3被反射,并顺次通过第一透镜EXP1、第二透镜EXP2,由物镜光学系统OBJ′通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,在第三光束组合器BC3被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例也可以使用把红色半导体激光器LD2与红外半导体激光器LD3一体化而收容在一个框体内的组件光源单元。这时能消除第二光束组合器BC2并采用两个准直光学系统,例如能去除第三准直光学系统COL3。
本实施例也可以使用把兰紫色半导体激光器LD1与红色半导体激光器LD2一体化而收容在一个框体内的组件光源单元。这时能去除第一光束组合器BC1并采用两个准直光学系统,例如能去除第二准直光学系统COL2。
本实施例也可以使用把兰紫色半导体激光器LD1、红色半导体激光器LD2与红外半导体激光器LD3一体化而收容在一个框体内的组件光源单元。这时能去除第一、第二光束组合器BC1、BC2并采用一个准直光学系统,例如能去除第二、第三准直光学系统COL2、COL3。
下面说明物镜光学系统OBJ′的结构。物镜光学系统OBJ′在后面叙述的第十实施例中也是同样的结构。
物镜光学系统OBJ′由两面非球面的一个塑料透镜构成,在光源侧的光学功能面S1上形成有炫耀型衍射结构DOE3。炫耀型衍射结构DOE3是用于修正由塑料透镜的色差引起的波长λ1和波长λ2的球差的结构,利用该作用第一光束和第二光束分别在高密度光盘HD和DVD的各自信息记录面上形成良好的光点。物镜光学系统OBJ′通过使其对波长λ1与波长λ3的倍率不同来修正由高密度光盘HD与CD的保护层厚度不同而引起的球差。第五和第十实施例通过用单轴传动装置UAC使像差修正光学系统中的玻璃透镜(第五实施例的第一透镜EXP1、第十实施例的第一透镜CUL1)移动来使物镜光学系统OBJ′的倍率变化。
本实施例的光拾取装置PU5中由于光束扩展器光学系统EXP中的塑料透镜(第二透镜EXP2)位于第一光束、第二光束和第三光束的共同光路中,所以在物镜光学系统OBJ′对DVD和CD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,利用第二透镜EXP2的作用也能修正对DVD和CD进行记录/再现时的温度特性。而且由于第二透镜EXP2能利用单轴传动装置UAC移动,所以不仅对高密度光盘,而且对DVD和CD进行记录/再现时也能修正球差。
[第六实施例]
下面说明本发明的第六实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图8所示,光拾取装置PU6包括:光源单元LU1,其把射出第一光束的兰紫色半导体激光器LD1与射出第二光束的红色半导体激光器LD2制成一体;光检测器PD12,其是第一光束和第二光束的共同光检测器;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;等。
第六~第十实施例中作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL是把从兰紫色半导体激光器LD1射出的波长λ1的发散光束变换成平行光束的准直光学系统。
耦合光学系统包括玻璃透镜(第一透镜CUL1)和近轴光焦度为正的塑料透镜(第二透镜CUL2),其配置在第一光束和第二光束的共同光路中。
光拾取装置PU6在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图8中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束顺次通过第一光束组合器BC1、第一透镜CUL1(近轴光焦度为负的玻璃透镜)、第二透镜CUL2(近轴光焦度为正的塑料透镜)、第二光束组合器BC2,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第二光束组合器BC2、第二透镜CUL2、第一透镜CUL1,在第一光束组合器BC1被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD12的受光面上。用光检测器PD12的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时的情况与对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时的情况相同,所以省略其说明。
在对CD进行信息的记录/再现时如图8中双点划线描绘的其光线路径那样,使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第二光束组合器BC2反射后,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次透过物镜光学系统OBJ后由第二光束组合器BC2反射而收敛在CD用模块MD3的光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
第六~第十实施例中耦合光学系统CUL具有玻璃透镜和光焦度为正的塑料透镜,所以可使耦合光学系统CUL具有用于修正物镜光学系统OBJ、OBJ′的温度特性的像差修正光学系统的功能,对光拾取装置的零件个数减少、低成本化、小型化是有利的。
第六~第十实施例在使用把从兰紫色半导体激光器LD1射出的激光光束的断面形状从椭圆形整形为圆形用的光束整形元件时,最好把至少一个光学面是圆柱形面的光束整形元件配置在兰紫色半导体激光器LD1与耦合光学系统间的光路中。
本实施例的光拾取装置PU6由于把耦合光学系统CUL配置在第一光束与第二光束的共同光路中,所以在物镜光学系统OBJ对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,利用第二透镜CUL2的作用也能修正对DVD进行记录/再现时的温度特性。通过利用单轴传动装置UAC使第一透镜CUL1移动,可不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正球差。
[第七实施例]
下面说明本发明的第七实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图9所示,光拾取装置PU7包括:射出第一光束的兰紫色半导体激光器LD1;射出第二光束的红色半导体激光器LD2;光检测器PD12,其是第一光束和第二光束的共同光检测器;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;等。
本实施例的光拾取装置PU7从兰紫色半导体激光器LD1侧开始顺序配置:耦合光学系统CUL中近轴光焦度为负的玻璃透镜(第一透镜CUL1)、第二光束组合器BC2、耦合光学系统CUL中近轴光焦度为正的塑料透镜(第二透镜CUL2)、物镜光学系统OBJ。
光拾取装置PU7在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图9中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束通过第一透镜CUL1、第一光束组合器BC1、第二光束组合器BC2,在第二透镜CUL2变换成平行光束后通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第二透镜CUL2,在第二光束组合器BC2被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD12的受光面上。用光检测器PD12的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图9中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在第一光束组合器BC1被反射并通过第二光束组合器BC2,在第二透镜CUL2变换成平行光束后通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第二透镜CUL2,在第二光束组合器BC2被分支并通过传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD12的受光面上。用光检测器PD12的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图9中双点划线描绘的其光线路径那样,首先使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束在第三光束组合器BC3被反射,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ,由第三光束组合器BC3分支并收敛在光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU7由于把耦合光学系统CUL中的塑料透镜(第二透镜CUL2)配置在第一光束与第二光束的共同光路中,所以在物镜光学系统OBJ对DVD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,利用第二透镜CUL2的作用也能修正对DVD进行记录/再现时的温度特性。而且由于第二透镜CUL2兼作第二光束的准直光学系统,所以能减少零件个数。而且通过由单轴传动装置UAC使第二透镜移动,不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正球差。
[第八实施例]
下面说明本发明的第八实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图10所示,光拾取装置PU8包括:兰紫色半导体激光器LD1,其射出第一光束;光检测器PD1;DVD用模块MD2,其把射出第二光束的红色半导体激光器LD2与光检测器PD2制成一体;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;等。
耦合光学系统CUL包括:近轴光焦度为负的玻璃透镜;接合了近轴光焦度为正的塑料透镜的第二透镜CUL2;和近轴光焦度为正的玻璃透镜(第一透镜CUL1),本实施例的光拾取装置PU8从兰紫色半导体激光器LD1侧开始顺序配置:耦合光学系统CUL中的第二透镜CUL2、第二光束组合器BC2、耦合光学系统CUL中的玻璃透镜(第一透镜CUL1)、物镜光学系统OBJ。
光拾取装置PU8在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图10中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束通过第一光束组合器BC1、第二透镜CUL2、第二光束组合器BC2,在第一透镜CUL1变换成平行光束后通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次顺序通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第一透镜CUL1、第二光束组合器BC2、第二透镜CUL2,在第一光束组合器BC1被分支,通过传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD1的受光面上。用光检测器PD1的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图10中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在第二光束组合器BC2被反射并在第一透镜CUL1变换成平行光束后通过第三光束组合器BC3,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第三光束组合器BC3、第一透镜CUL1,在第二光束组合器BC2被分支并收敛在光检测器PD2的受光面上。用光检测器PD2的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图10中双点划线描绘的其光线路径那样,首先使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束在第三光束组合器BC3被反射,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ,在第三光束组合器BC3分支并收敛在光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU8中由于耦合光学系统CUL中包含塑料透镜的第二透镜CUL2位于第一光束的专用光路中,所以耦合光学系统CUL的有无对利用第二光束进行DVD记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑修正利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性就能决定第二透镜CUL2中塑料透镜的光焦度。而且由于第一透镜CUL1兼作第二光束的准直光学系统,所以能减少零件个数。而且通过利用单轴传动装置UAC使第二透镜CUL1移动,不仅对高密度光盘,而且对DVD进行记录/再现时也能修正球差。
[第九实施例]
下面说明本发明的第九实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图11所示,光拾取装置PU9包括:高密度光盘用模块MD1,其把射出第一光束的兰紫色半导体激光器LD1与光检测器PD1制成一体;DVD用模块MD2,其把射出第二光束的红色半导体激光器LD2与光检测器PD2制成一体;CD用模块MD3,其把射出第三光束的红外半导体激光器LD3与光检测器PD3制成一体;作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;准直光学系统COL;等。
耦合光学系统CUL配置在第一光束的专用光路中。
光拾取装置PU9在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图11中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束通过第一透镜CUL1(近轴光焦度为负的玻璃透镜)、第二透镜CUL2(近轴光焦度为正的塑料透镜)、第一光束组合器BC1、第二光束组合器BC2,由物镜光学系统OBJ通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次顺序通过物镜光学系统OBJ、第二光束组合器BC2、第一光束组合器BC1、第二透镜CUL2、第一透镜CUL1,收敛在光检测器PD1的受光面上。用光检测器PD1的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图11中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在经通过准直光学系统COL而变换成平行光束后,在第一光束组合器BC1被反射并通过第二光束组合器BC2,由物镜光学系统OBJ通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ、第二光束组合器BC2,在第一光束组合器BC1被分支并通过准直光学系统COL而收敛在光检测器PD2的受光面上。用光检测器PD2的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图11中双点划线描绘的其光线路径那样,首先使CD用模块MD3动作使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束由第二光束组合器BC2反射,由物镜光学系统OBJ通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ,在第三光束组合器BC3分支并收敛在光检测器PD3的受光面上。用光检测器PD3的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU9由于耦合光学系统CUL中的塑料透镜(第二透镜CUL2)位于第一光束的专用光路中,所以耦合光学系统CUL的有无对利用第二光束进行DVD记录/再现时的温度特性没有影响。因此仅考虑修正利用第一光束对高密度光盘进行记录/再现时的温度特性就能决定塑料透镜(第二透镜CUL2)的光焦度。
[第十实施例]
下面说明本发明的第十实施例,对与所述第一实施例相同的结构赋予同一符号而省略其说明。
如图12所示,光拾取装置PU10包括:兰紫色半导体激光器LD1,其射出第一光束;红色半导体激光器LD2,其射出第二光束;红外半导体激光器LD3,其射出第三光束;第一~第三光束的共同光检测器PD123;作为像差修正光学系统的耦合光学系统CUL;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ′;双轴传动装置AC;第一光束组合器BC1;第二光束组合器BC2;第三光束组合器BC3;等。
本实施例的光拾取光学系统把耦合光学系统CUL配置在第一光束、第二光束和第三光束的共同光路中。
光拾取装置PU10在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时如图12中实线描绘的其光线路径那样,首先使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束顺次通过第一光束组合器BC1、第二光束组合器BC2、第三光束组合器BC3、第一透镜CUL1(近轴光焦度为负的玻璃透镜)、第二透镜CUL2(近轴光焦度为正的塑料透镜),由物镜光学系统OBJ′通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜CUL2、第一透镜CUL1,在第三光束组合器BC3被分支,通过传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时如图12中虚线描绘的其光线路径那样,首先使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束在第一光束组合器BC1被反射并顺次通过第二光束组合器BC2、第三光束组合器BC3、第一透镜CUL1、第二透镜CUL2,由物镜光学系统OBJ′通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL2上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜CUL2、第一透镜CUL1,在第三光束组合器BC3被分支,通过传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时如图12中双点划线描绘的其光线路径那样,首先使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束在第二光束组合器BC2被反射,并顺次通过第一透镜CUL1、第二透镜CUL2,由物镜光学系统OBJ′通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ′通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ′、第二透镜CUL2、第一透镜CUL1,在第三光束组合器BC3被分支,通过传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
本实施例的光拾取装置PU10中由于耦合光学系统CUL中的塑料透镜(第二透镜CUL2)位于第一光束、第二光束和第三光束的共同光路中,所以在物镜光学系统OBJ′对DVD和CD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,利用第二透镜CUL2的作用也能修正对DVD和CD进行记录/再现时的温度特性。通过使耦合光学系统CUL中的玻璃透镜(第一透镜CUL1)利用单轴传动装置UAC移动,不仅对高密度光盘,而且对DVD和CD进行记录/再现时也能修正球差。
[第十一实施例]
本实施例的光拾取装置PU11中高密度光盘HD的光学规格是波长λ1=405nm、保护层PL1的厚度t1=0.1mm、数值孔径NA1=0.85,DVD的光学规格是波长λ2=655nm、保护层PL2的厚度t2=0.6mm、数值孔径NA2=0.65,CD的光学规格是波长λ3=785nm、保护层PL3的厚度t3=1.2mm、数值孔径NA3=0.45。但波长、保护层厚度和数值孔径的组合并不限定于此。
如图15所示,光拾取装置PU11包括:激光光源单元LD123,其把射出第一光束的兰紫色半导体激光器LD1与射出第二光束的红色半导体激光器LD2与射出第三光束的红外半导体激光器LD3制成一体;第一~第三光束的共同光检测器PD123;作为像差修正光学系统的光束扩展器光学系统EXP;单轴传动装置UAC;物镜光学系统OBJ″;双轴传动装置AC;光束组合器BC;准直光学系统COL;等。
本实施例的光拾取光学系统把光束扩展器光学系统EXP配置在第一光束、第二光束和第三光束的共同光路中。
光拾取装置PU11在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时为了使第一光束以平行光束的状态从光束扩展器光学系统EXP射出,是在用单轴传动装置UAC把第一透镜EXP1在光轴方向上的位置进行调整后使兰紫色半导体激光器LD1发光。从兰紫色半导体激光器LD1射出的发散光束如图15中实线描绘的其光线路径那样,在光束组合器BC被反射,在经透过准直光学系统COL而变换成平行光束后,顺次通过第一透镜EXP1、第二透镜EXP2,用光圈STO限制光束径,由物镜光学系统OBJ″通过高密度光盘HD的保护层PL1在信息记录面RL1上形成光点。
物镜光学系统OBJ″通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ″、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,并经透过准直光学系统COL而变换成收敛光束后,通过光束组合器BC、传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在高密度光盘HD上记录的信息。
在对DVD进行信息的记录/再现时为了使第二光束以平行光束的状态从光束扩展器光学系统EXP射出,是在用单轴传动装置UAC把第一透镜EXP1在光轴方向上的位置进行调整后使红色半导体激光器LD2发光。从红色半导体激光器LD2射出的发散光束如图15中虚线描绘的其光线路径那样,在光束组合器BC被反射,在经透过准直光学系统COL而大致变换成平行光束后,透过第一透镜EXP1、第二透镜EXP2而被变换成平行光束。然后由物镜光学系统OBJ″通过DVD的保护层PL2在信息记录面RL2上形成光点。
物镜光学系统OBJ″通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL1上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ″、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,经透过准直光学系统COL而变换成收敛光束后通过光束组合器BC、传感器透镜SEN并收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在DVD上记录的信息。
在对CD进行信息的记录/再现时为了使第三光束以平行光束的状态从光束扩展器光学系统EXP射出,是在用单轴传动装置UAC把第一透镜EXP1在光轴方向上的位置进行调整后使红外半导体激光器LD3发光。从红外半导体激光器LD3射出的发散光束如图15中双点划线描绘的其光线路径那样,在光束组合器BC被反射,在经透过准直光学系统COL而大致变换成平行光束后,透过第一透镜EXP1、第二透镜EXP2而被变换成平行光束。然后由物镜光学系统OBJ″通过CD的保护层PL3在信息记录面RL3上形成光点。
物镜光学系统OBJ″通过配置在其周边的双轴传动装置AC进行聚焦和跟踪。在信息记录面RL3上由信息坑调制了的反射光束再次通过物镜光学系统OBJ″、第二透镜EXP2、第一透镜EXP1,经透过准直光学系统COL而变换成收敛光束后通过光束组合器BC、传感器透镜SEN而收敛在光检测器PD123的受光面上。用光检测器PD123的输出信号就能读出在CD上记录的信息。
下面说明物镜光学系统OBJ″的结构。
如图16其概略图所示,物镜光学系统OBJ″包括:像差修正元件L1;聚焦元件L2,其具有把透过该像差修正元件L1的激光光束向光盘的信息记录面上聚焦的功能,且两面是非球面。像差修正元件L1和聚焦元件L2都是塑料透镜,且通过镜框LB把像差修正元件L1和聚焦元件L2一体化。如上所述,也可以在像差修正元件L1和聚焦元件L2各自的光学功能部周围形成与光学功能部一体成形的凸缘部FL1、FL2,通过把该凸缘部FL1、FL2的一部分相互之间进行嵌合而形成一体。
像差修正元件L1的光源侧光学功能面S1被划分成:与到DVD的数值孔径0.67为止的区域对应的第一区域AREA1和与从DVD的数值孔径0.67到高密度光盘HD的数值孔径0.85的区域对应的第二区域AREA2(未图示),其内部形成有台阶结构的多个环带以光轴为中心配列的结构即台阶形衍射结构HOE形成在第一区域AREA1内。
台阶形衍射结构HOE是用于修正由高密度光盘HD与DVD的保护层厚度不同而引起的球差的结构,其功能和结构与所述物镜光学系统OBJ的台阶形衍射结构HOE相同,所以在此不详细说明。
而且物镜光学系统OBJ″中像差修正元件L1的光盘侧光学功能面S2被划分成:与CD的数值孔径0.45内的区域相当的包含光轴的第三区域AREA3和与从CD的数值孔径0.45到高密度光盘HD的数值孔径0.85的区域相当的第四区域AREA4(未图示),其内部形成有台阶结构的多个环带,即以光轴为中心配列的结构的台阶形衍射结构HOE′形成在第三区域AREA3内。
在第三区域AREA3形成的台阶形衍射结构HOE′中,在各环带内形成的台阶结构的每一阶的深度d0被设定成用d0=5×λ1/(n1-1)(μm)算出的值,各环带的划分数N设定为2。其中λ1是用微米单位表示的从兰紫色半导体激光器射出的激光光束的波长(在此λ1=0.405μm),n1是像差修正元件L1对波长λ1的折射率(在此n1=1.5601)。
在波长λ1的激光光束射入该台阶形衍射结构HOE′时,在邻接的台阶间产生5×λ1(μm)的光路差,由于波长λ1的激光光束并未被给予实质性的相位差,所以是不被衍射地原样透过(0次衍射光)。
在从红色半导体激光器射出的波长λ2(在此λ2=0.655μm)的激光光束射入该台阶形衍射结构HOE′时,由于d0×(n2-1)/λ3=2.98≈3,所以在邻接的台阶间产生3×λ2(μm)的光路差,由于波长λ2的激光光束也与波长λ1的激光光束同样未被给予实质性的相位差,所以是不被衍射地原样透过(0次衍射光)。n2是像差修正元件L2对波长λ2的折射率(在此n2=1.5407)。
另一方面在从红外半导体激光器射出的波长λ3(在此λ3=0.785μm)的激光光束射入该台阶形衍射结构HOE′时,因为d0×(n3-1)/λ3=2.47≈2.5,所以邻接的台阶间的透射波阵面错开半个波长的量,向台阶形衍射结构HOE′射入的第三光束的大部分光量被分成±1次衍射光。n3是像差修正元件L1对波长λ3的折射率(在此n3=1.5372)。台阶形衍射结构HOE′的环带间距定为使±1次衍射光中+1次衍射光聚焦在CD的信息记录面RL3上,利用台阶形衍射结构HOE′的作用修正由高密度光盘HD与CD的保护层厚度不同引起的球差。
台阶形衍射结构HOE仅在DVD的数值孔径NA2内形成,所以通过比NA2还靠外侧的区域的光束在DVD的信息记录面RL2上成为杂光成分,形成自动进行对DVD孔径限制的结构。
台阶形衍射结构HOE′仅在CD的数值孔径NA3内形成,所以通过比NA3还靠外侧的区域的光束在CD的信息记录面RL3上成为杂光成分,形成自动进行对CD孔径限制的结构。
光束扩展器光学系统EXP把近轴光焦度为负的第一透镜EXP1定为玻璃透镜,把近轴光焦度为正的第二透镜EXP2定为塑料透镜。物镜光学系统OBJ″的球差在对高密度光盘HD进行信息记录/再现时,有在温度上升了30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,但相对伴随该温度变化的球差的变化量第二透镜EXP2的光焦度被最佳化,与第一实施例同样地作为由光束扩展器光学系统EXP与物镜光学系统OBJ″构成的整个光学系统伴随温度变化的球差变化被补偿。
本实施例的光拾取装置PU11由于光束扩展器光学系统EXP中塑料透镜(第二透镜EXP2)位于第一光束、第二光束与第三光束的共同光路中,所以物镜光学系统OBJ″在对DVD和CD进行记录/再现时有随温度上升而球差向修正过量方向变化的温度特性时,利用第二透镜EXP2的作用也能修正对DVD和CD进行记录/再现时的温度特性。而且通过用单轴传动装置UAC能使第一透镜EXP1移动,所以不仅对高密度光盘,而且对DVD和CD进行记录/再现时也能修正球差。
光束扩展器光学系统EXP的第二透镜EXP2通过单轴传动装置UAC能在光轴方向上位移,所以能对光束扩展器光学系统EXP的焦距进行调整,如上述使各个波长的光束以平行光束的状态从光束扩展器光学系统EXP射出。
本实施例中采用了把激光光源单元LD123和光检测器PD123分体配置的结构,但并不限定于此,也可以使用把激光光源单元LD123和光检测器PD123集成的激光光源模块。
在准直光学系统COL或光束扩展器光学系统EXP的光学面上形成衍射结构而对物镜光学系统OBJ″的兰紫色波长区域的色差进行修正的结构,由于能提高光拾取装置PU11记录/再现特性的可靠性,所以是理想的。用这种用衍射结构修正色差的结构能得到用简单结构修正色差的光拾取用光学系统。
或者也可以取代所述衍射结构,将把具有正光焦度且d线的阿贝数为vd1的正透镜与具有负光焦度且d线的阿贝数为vd2(vd2<vd1)的负透镜接合的双合透镜作为构成准直光学系统COL或光束扩展器光学系统EXP的至少一部分的元件进行配置。当衍射结构的形状因制造误差而从设计值偏离时,衍射效率就会降低,所以光拾取光学系统的透射率就会低下。但当采用通过这种折射型双合透镜修正色差的结构时,则能得到色差被修正,且透过率高的光拾取光学系统。
本实施例采用了准直光学系统COL和光束扩展器光学系统EXP分体配置的结构,但并不限定于此,也可以省略准直光学系统COL,使从激光光源单元LD123射出的发散光束直接射入光束扩展器光学系统EXP的结构。这样更能减少光拾取装置PU11的零件个数。
在上述光拾取装置PU1~3、5~8、10、11中设置的传感器透镜SEN用于对朝向光检测器的来自光盘的反射光束赋予像散。
上述光拾取装置PU1~10具备在对CD进行记录/再现时限制孔径用的二向性滤光器DFL,该二向性滤光器DFL通过保持部件HM与物镜光学系统成为一体,由双轴传动装置AC沿与光轴垂直的方向驱动。
虽然省略了图示,但通过搭载所述第一~第十一实施例所示的光拾取装置、保持光盘并使其自由旋转的旋转驱动装置、和控制这些各种装置的驱动用的控制装置等,就能得到可执行对光盘记录信息和把光盘记录的信息再现的这两种中至少一种的光信息记录再现装置。
下面以具体的数值说明所述光拾取装置PU1~11中搭载的作为光拾取光学系统的恰当的光学系统。
形成各实施例的重叠型衍射结构(台阶形衍射结构)和衍射结构的光学面、或形成有衍射结构的光学面等,光学面的非球面在把距离与该面的顶点相切的平面的变形量定为x(mm)、把与光轴垂直方向的高度定为h(mm)、把曲率半径定为r(mm)时,可用把后面所示表2~表9中的系数代入下面(8)式的数式表示。k是圆锥系数,A2i是非球面系数。
[数1]
表2~表12中NA是数值孔径,λ(nm)是设计波长,f(mm)是焦距,m是整个物镜系统的倍率,t(mm)是保护层厚度,r(mm)是曲率半径,Nλ是在25℃时对设计波长的折射率,vd是d线的阿贝数。
各实施例的重叠型衍射结构(台阶形衍射结构)或衍射结构用通过这些结构附加在透射波阵面上的光路差表示。该光路差当λ是射入光束的波长,λB是制造波长,h(mm)是垂直于光轴方向的高度、B2j是光路差函数系数,n是衍射次数时,是用由下面(9)式定义的光路差函数φb(mm)表示的。
[数2]
各实施例的上述式(1)、(3)、(5)、(6)的值示于表1。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
(1) | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
(3) | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
(5) | 1.09 | 1.09 | 1.09 | 1.09 |
(6) | 2.39×10-6 | 2.39×10-6 | 2.00×10-6 | 2.55×10-6 |
实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
(1) | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.003 |
(3) | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
(5) | 1.09 | 1.09 | 1.09 | 1.09 |
(6) | 2.39×10-6 | 2.39×10-6 | 2.31×10-6 | 2.23×10-6 |
实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | |
(1) | 0.001 | 0.001 | 0.023 |
(3) | - | - | 0.07 |
(5) | - | - | 1.06 |
(6) | - | - | 4.05×10-6 |
[实施例1]
实施例1作为安装在第一光拾取装置PU1上的光拾取光学系统是最佳的光学系统,其具体的数值数据示于表2。
[表2-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | ∞ | ∞ | 14.078 | 光源 | ||||
12 | -4.706∞ | 0.8001.667 | 0.8001.667 | -- | 1.63632 | 1.60886 | - | 44.4 | 光束扩展器光学系统 |
34 | ∞-5.351 | 1.0002.000 | 1.0002.000 | -- | 1.52424 | 1.50643 | - | 56.5 | |
56 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
89 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1011 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1213 | ∞∞ | 0.0875 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
第四面的非球面系数
第四面 | |
kA4 | -2.5251E-018.4097E-06 |
[表2-2]
第八面和第九面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第八面 | 第九面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十面和第十一面的非球面系数
第十面 | 第十一面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个透镜构成的光束扩展器光学系统EXP配置在波长λ1和波长λ2的共同光路中,而且在光束扩展器光学系统EXP与物镜光学系统OBJ间的光路中配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。
本实施例中物镜光学系统OBJ的球差具有温度上升30度时其向修正过量方向变化的温度依赖性,由此引起的波像差的变化量是0.057λRMS。通过把光束扩展器光学系统EXP组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.010λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,光束扩展器光学系统EXP的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜(像差修正元件L1)的折射率变化率为-1.1×10-4/℃,物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜(聚焦元件L2)的折射率变化率为-0.9×10-4/℃。
通过把光束扩展器光学系统中的玻璃透镜和塑料透镜的阿贝数设定成满足(2)式,对波长λ1和波长λ2进行消色,所以波长λ1和波长λ2的光束这两者作为平行光束从光束扩展器光学系统射出。
本实施例中通过采用使波长λ2的平行光束不通过光束扩展器光学系统EXP地向物镜光学系统OBJ射入的结构,可形成作为搭载在第四光拾取装置PU4的光拾取光学系统能最佳的光学系统。
[实施例2]
实施例2是作为安装在第二光拾取装置PU2上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据示于表3。
[表3-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | ∞ | 5.143 | 14.078 | 光源 | ||||
12 | -3.455∞ | 0.8000.620 | -- | -- | 1.91174 | - | - | 23.8 | (*) |
34 | ∞∞ | 6.0000.800 | 6.0000.800 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
56 | ∞-5.351 | 1.0002.000 | 1.0002.000 | -- | 1.52424 | 1.50643 | - | 56.5 | (*) |
78 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1011 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1213 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1415 | ∞∞ | 0.0875 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
(*)光束扩展器光学系统
第一面和第六面的非球面系数
第一面 | 第六面 | |
kA4 | -9.5297E+000.0000E+00 | -5.3270E-01-1.1750E-04 |
[表3-2]
第十面和第十一面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十面 | 第十一面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十二面和第十三面的非球面系数
第十二面 | 第十三面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个构成光束扩展器光学系统EXP,在玻璃透镜与塑料透镜间的光路中配置把波长λ2的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器。该光学系统中光束扩展器光学系统中的塑料透镜具备把从第二光源LD2射出的波长λ2的发散光束变换成平行光束并导向物镜光学系统OBJ的准直光学系统的功能。而且在光束扩展器光学系统EXP与物镜光学系统OBJ间的光路中配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2的光路中用的光束组合器。
本实施例中物镜光学系统OBJ与所述实施例1的物镜光学系统OBJ相同,具有温度上升30度时球差向修正过量方向变化的温度依赖性,这样,波像差变化0.057λRMS。通过把光束扩展器光学系统EXP组合在该物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.011λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把光束扩展器光学系统EXP的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例3]
实施例3是作为搭载在第三光拾取装置PU3上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据示于表4。
[表4-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | ∞ | 10.000 | 14.078 | 光源 | ||||
12 | 6.566-8.122 | -- | 1.5002.000 | -- | -- | 1.51427 | - | 64.2 | 耦合光学系统 |
34 | 11.915∞ | 1.0001.750 | -- | -- | 1.52424 | - | - | 56.5 | (*) |
56 | ∞∞ | 6.0001.650 | 6.0001.650 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
78 | ∞13.017 | 0.9002.000 | 0.9002.000 | -- | 1.91174 | 1.83628 | - | 23.8 | (*) |
910 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.5111 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1213 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.5050 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1415 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.478 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1617 | ∞∞ | 0.0875 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
(*)光束扩展器光学系统
第一面和第二面的非球面系数
第一面 | 第二面 | |
k | -2.7700E+00 | -1.5927E+00 |
第三面和第八面的非球面系数
第三面 | 第八面 | |
kA4 | -2.5571E+002.6719E-04 | 5.5695E+007.8569E-05 |
[表4-2]
第十二面和第十三面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十二面 | 第十三面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十四面和第十五面的非球面系数
第十四面 | 第十五面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例中由近轴光焦度为正的塑料透镜和近轴光焦度为负的玻璃透镜这两个构成光束扩展器光学系统EXP,在塑料透镜与玻璃透镜的光路中配置把波长λ2的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器。该光学系统中,从第二光源LD2射出的波长λ2的发散光束被用耦合光学系统变换成收敛光束并经通过光束扩展器光学系统EXP中的玻璃透镜而成为平行光。而且在光束扩展器光学系统EXP与物镜光学系统OBJ间的光路中配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。
本实施例的物镜光学系统OBJ与所述实施例1的光学系统OBJ相同,具有温度上升30度时球差向修正过量方向变化的温度依赖性,这样,波像差变化0.057λRMS。通过把光束扩展器光学系统EXP组合在该物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.011λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,并把光束扩展器光学系统EXP的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例4]
实施例4是作为搭载在第四光拾取装置PU4上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表5。
[表5-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 19.344 | ∞ | 14.078 | 光源 | ||||
12 | ∞-10.485 | 1.0003.000 | -- | -- | 1.52424 | - | - | 56.5 | 准直光学系统 |
34 | -7.157∞ | 0.8002.993 | -- | -- | 1.63632 | - | - | 44.4 | 光束扩展器光学系统 |
56 | ∞-8.065 | 1.0005.000 | -- | -- | 1.52424 | - | - | 56.5 | |
78 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
910 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1213 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1415 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1617 | ∞∞ | 0.0875 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
第二面和第六面的非球面系数
第二面 | 第六面 | |
kA4 | -5.8308E-010.0000E+00 | -1.4843E-012.8854E-05 |
[表5-2]
第十二面和第十三面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十二面 | 第十三面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十四面和第十五面的非球面系数
第十四面 | 第十五面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例中,用近轴光焦度为正的塑料透镜构成波长λ1的准直光学系统COL,并配置在波长λ1的专用光路中。用近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜构成光束扩展器光学系统EXP,并配置在波长λ1的专用光路中。并且在光束扩展器光学系统EXP与物镜光学系统OBJ的光路中配置有把波长λ2的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器和把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。
本实施例的物镜光学系统OBJ具有温度上升30度时球差向修正过量方向变化的温度依赖性,这样,波像差变化0.057λRMS。通过把准直光学系统COL与光束扩展器光学系统EXP组合在该物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.011λRMS。这样通过把用塑料透镜构成的准直光学系统COL组合在光束扩展器光学系统EXP中,可将为了修正物镜光学系统OBJ的温度特性,所需的塑料透镜的光焦度分配给准直光学系统COL,所以增加了光束扩展器光学系统EXP的透镜的设计自由度(角放大率的选择等)。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把准直光学系统COL的塑料透镜、光束扩展器光学系统EXP的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例5]
实施例5是作为搭载在第六光拾取装置PU6上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表6。
[表6-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 5.910 | 5.910 | 14.078 | 光源 | ||||
12 | ∞∞ | 6.0001.865 | 6.0001.865 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
34 | -12.257∞ | 0.9003.135 | 0.9003.135 | -- | 2.00589 | 1.91012 | - | 20.9 | 耦合光学系统 |
56 | ∞-5.351 | 1.0001.000 | 1.0001.000 | -- | 1.52424 | 1.50643 | - | 56.5 | |
78 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1011 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1213 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1415 | ∞∞ | 0.0875 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
第三面和第六面的非球面系数
第三面 | 第六面 | |
kA4 | -7.7020E+00-1.2052E-03 | -2.5251E-018.4097E-06 |
[表6-2]
第十面和第十一面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十面 | 第十一面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十二面和第十三面的非球面系数
第十二面 | 第十三面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例中,把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个构成的耦合光学系统CUL配置在波长λ1与波长λ2的共同光路中,而且在耦合光学系统CUL与物镜光学系统OBJ间的光路中配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。在把射出波长λ1光束的发光点与射出波长λ2光束的发光点收纳在一个框体内的密封光源单元与耦合光学系统CUL间的光路中设置把由光盘信息记录面反射的波长λ1的光束和波长λ2的光束向光检测器引导用的光束组合器。
通过把耦合光学系统CUL中的玻璃透镜和塑料透镜的阿贝数设定成满足(2)式,对波长λ1和波长λ2进行消色,所以波长λ1和波长λ2的光束这两者作为平行光束从耦合光学系统CUL射出。
本实施例的物镜光学系统OBJ的球差具有温度上升30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.057λRMS。通过把耦合光学系统CUL组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.010λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把耦合光学系统CUL的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例6]
实施例6是作为搭载在第七光拾取装置PU6上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表7。
[表7-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 0.916 | 2.297 | 14.078 | 光源 | ||||
12 | 2.124∞ | 0.5000.500 | -- | -- | 1.52982 | - | - | 64.2 | (*) |
34 | ∞∞ | 5.0000.500 | 5.0000.500 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
56 | ∞-5.351 | 1.0002.000 | 1.0002.000 | -- | 1.52424 | 1.50643 | - | 56.5 | (*) |
78 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1011 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1213 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1415 | ∞∞ | 0.088 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
(*)耦合光学系统
第一面和第六面的非球面系数
第一面 | 第六面 | |
kA4 | 0.0000E+00-2.8085E-01 | -1.6367E+00-9.3718E-04 |
[表7-2]
第十面和第十一面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十面 | 第十一面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十二面和第十三面的非球面系数
第十二面 | 第十三面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
在本实施例中,把近轴光焦度为正的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个构成耦合光学系统CUL,在塑料透镜与玻璃透镜的光路中配置有把波长λ2的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器和把由光盘信息记录面反射的波长λ1和波长λ2的光束向光检测器引导用的光束组合器。而且在耦合光学系统CUL与物镜光学系统OBJ间配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。
本实施例的物镜光学系统OBJ的球差具有温度上升30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.057λRMS。通过把耦合光学系统CUL组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.010λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把耦合光学系统CUL的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例7]
实施例7是作为搭载在第八光拾取装置PU8上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表8。
[表8-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.309mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 8.773 | 10.150 | 14.078 | 光源 | ||||
12 | ∞∞ | 4.0001.000 | -- | -- | 1.5298 | - | - | 64.2 | 光束组合器 |
345 | -1.2655.497-2.366 | 1.0000.5001.000 | --- | --- | 1.529821.52424 | -- | -- | 64.256.5 | (*) |
67 | ∞∞ | 4.0002.000 | 4.0001.000 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
89 | ∞-7.947 | 1.0002.000 | 1.0002.000 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | (*) |
1011 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | ∞ | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | ||||
1314 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1516 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1718 | ∞∞ | 0.088 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
(*)耦合光学系统
第三面、第五面和第九面的非球面系数
第三面 | 第五面 | 第九面 | |
kA4A6 | -3.6453E-014.8345E-024.2961E-03 | -1.7076E+00-3.8940E-030.0000E+00 | -1.6355E+00-2.6725E-040.0000E+00 |
[表8-2]
第十三面和第十四面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十三面 | 第十四面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | 231.761 | -117.433 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+00-1.2634E-04-1.4443E-036.3328E-04-68934E-05 | 0.0000E+00-2.3039E-033.1515E-03-2.1791E-04-5.9061E-05 | 9.6672E+011.0847E-03-2.2698E-044.0064E-04-1.3815-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | +2/+1/+1 | +2/+1/+1 |
λB | 658nm | - | 390nm | 408nm |
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-5.5308E-04-2.5919E-04-2.0155E-052.0712E-07 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | -5.3000E-035.6232E-04-7.7644E-045.1093E-051.4877E-05 | -5.2595E-03-3.8500E-04-2.8980E-045.6214E-05-1.4307E-05 |
第十五面和第十六面的非球面系数
第十四面 | 第十五面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6105E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例中,由将近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜粘合的接合透镜与近轴光焦度为正的玻璃透镜构成耦合光学系统CUL,在接合透镜与玻璃透镜的光路中配置有把波长λ2的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器。而且配置有波长λ1的光源和把在耦合光学系统CUL的波长λ1的光路中由光盘反射的波长λ1的光束向光检测器引导用的光束组合器,在耦合光学系统CUL与物镜光学系统OBJ间配置有把波长λ3的光路合成在波长λ1和波长λ2光路中用的光束组合器。
本实施例的物镜光学系统OBJ的球差具有温度上升30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.057λRMS。通过把耦合光学系统CUL组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.010λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把耦合光学系统CUL的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例8]
实施例8是作为搭载在第九光拾取装置PU9上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表9。
[表9-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=2.200mm,λ1=408nm,m1=0,t1=0.0875mm
DVD:NA2=0.67,f2=2.295mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.51,f3=2.281mm,λ3=785nm,m3=-1/8.000,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 2.913 | ∞ | 14.078 | 光源 | ||||
12 | -1.139∞ | 1.0003.822 | -- | -- | 1.52982 | - | - | 64.2 | 耦合光学系统 |
34 | ∞-3.339 | 1.0003.000 | -- | -- | 1.52424 | - | - | 56.5 | |
56 | ∞∞ | 4.0002.000 | 4.0002.000 | -- | 1.52982 | 1.51427 | - | 64.2 | 光束组合器 |
910 | ∞∞ | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 5.0002.000 | 1.52982 | 1.51427 | 1.51108 | 64.2 | 光束组合器 |
STO | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | |||||
1213 | (下表)(下表) | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 0.9000.050 | 1.52424 | 1.50643 | 1.50497 | 56.5 | 物镜光学系统 |
1415 | 1.445-4.540 | 2.5100.679 | 2.5100.477 | 2.5100.330 | 1.55965 | 1.54062 | 1.53724 | 56.3 | |
1617 | ∞∞ | 0.088 | 0.600 | 1.200 | 1.62110 | 1.57975 | 1.57326 | 30.0 | 保护层 |
第一面和第四面的非球面系数
第一面 | 第四面 | |
kA4 | -1.6834E-019.8260E-02 | -6.1462E-01-1.4287E-04 |
[表9-2]
第十二面和第十三面的近轴曲率半径、非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第十二面 | 第十三面 | |||
AREA1(0≤h≤1.535) | AREA2(1.535≤h) | AREA3(0≤h≤1.53) | AREA4(1.53≤h) | |
r | ∞ | -3431.888 | -19.673 | -167.005 |
kA4A6A8A10 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+001.4023E-03-1.5832E-036.0208E-04-7.2771E-01 | 0.0000E+002.4400E-051.3535E-05-5.8340E-07-1.0092E-06 | 4.2160E+01-1.5823E-033.4952E-041.5269E-04-3.3372E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | ||
λB | 658nm | - | ||
B2B4B6B8B10 | 4.7000E-03-8.2490E-04-2.8735E-05-4.1288E-05-3.3076E-06 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 | 0.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
第十四面和第十五面的非球面系数
第十四面 | 第十五面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -6.6211E-011.1439E-022.5153E-038.3248E-062.9389E-046.6343E-05-4.2105E-05-3.6643E-067.9754E-06-1.2239E-06 | -1.5745E+021.0519E-01-1.1661E-011.0617E-01-7.0962E-022.7343E-02-4.3966E-030.0000E+000.0000E+000.0000E+00 |
本实施例中,把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜构成的耦合光学系统CUL配置在波长λ1的专用光路中,在耦合光学系统CUL与物镜光学系统OBJ间分别配置有把波长λ2和波长λ3的光路合成在波长λ1的光路中用的光束组合器。
本实施例的物镜光学系统OBJ的球差具有温度上升30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.085λRMS。通过把耦合光学系统CUL组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.007λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把耦合光学系统CUL的塑料透镜和物镜光学系统OBJ的第一塑料透镜L1的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的第二塑料透镜L2的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
所述实施例1~7中,通过使像差修正光学系统中的一个透镜在光轴方向上移动能修正由高密度光盘HD的保护层PL1的厚度误差(制造误差等)引起的球差和由波长λ1的波长变化引起的球差。
[实施例9]
实施例9是作为搭载在第五光拾取装置PU5上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表10。
[表10-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.67,f1=3.100mm,λ1=407nm,m1=0,t1=0.6mm
DVD:NA2=0.66,f2=3.186mm,λ2=655nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.50,f3=3.164mm,λ3=785nm,m3=-1/33.898,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | ∞ | ∞ | ∞ | 光源 | ||||
12 | -2.464-15.882 | 1.0001.531 | 1.0001.531 | 1.0001.164 | 1.63126 | 1.59882 | 1.59299 | 38.0 | 光束扩展器光学系统 |
34 | ∞-4.034 | 1.0005.000 | 1.0005.000 | 1.0005.000 | 1.52439 | 1.50650 | 1.50497 | 56.5 | |
STO | 0.100 | 0.100 | 0.100 | 光圈 | |||||
67 | 2.036-13.537 | 1.7301.716 | 1.7301.780 | 1.7301.425 | 1.55981 | 1.54073 | 1.53724 | 56.3 | 物镜光学系统 |
89 | ∞∞ | 0.600 | 0.600 | 1.200 | 1.61869 | 1.57752 | 1.57063 | 30.0 | 保护层 |
第一、第二和第四面的非球面系数
第一面 | 第二面 | 第四面 | |
k | -9.9422E-02 | 0.0000E+00 | -3.7470E-01 |
A2 | -4.0360E-03 | -5.8271E-03 | 9.8171E-04 |
A4 | 5.7483E-04 | 0.0000E+00 | 1.5030E-04 |
[表10-2]
第六面的衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第六面 | |
n1/n2/n3 | 3/2/2 |
λB | 422nm |
B2B4B6B8B10 | -3.4312E-03-1.9486E-04-1.2076E-042.7998E-05-3.3455E-06 |
第六面和第七面的非球面系数
第六面 | 第七面 | |
kA4A6A8A10A12 | -4.4715E-01-7.2396E-04-1.3187E-035.4370E-04-1.0983E-048.5286E-06 | -4.1355E+02-9.4311E-031.1572E-02-5.3553E-031.2651E-03-1.5851E-04 |
把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个透镜构成的光束扩展器光学系统EXP配置在波长λ1、波长λ2和波长λ3的共同光路中,通过把光束扩展器光学系统中的玻璃透镜和塑料透镜的阿贝数设定成满足(2)式,对波长λ1和波长λ2进行消色,所以波长λ1和波长λ2的光束这两者作为平行光束从光束扩展器光学系统射出。本实施例的物镜光学系统OBJ′的球差具有温度上升30度时其向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.027λRMS。通过把光束扩展器光学系统EXP组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ′中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.005λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把光束扩展器光学系统EXP的塑料透镜的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ′的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例10]
实施例10是作为安装在第十光拾取装置PU10上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表11。
[表11-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.67,f1=3.100mm,λ1=407nm,m1=0,t1=0.6mm
DVD:NA2=0.66,f2=3.186mm,λ2=655nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.50,f3=3.164mm,λ3=785nm,m3=-1/33.898,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | 7.484 | 7.484 | 7.484 | 光源 | ||||
12 | ∞∞ | 5.0001.613 | 5.0001.613 | 5.0002.018 | 2.00686 | 1.91057 | 1.89585 | 20.9 | 光束组合器 |
34 | -2.854-6.089 | 1.0001.631 | 1.0001.631 | 1.0001.226 | 1.91247 | 1.83665 | 1.82450 | 23.8 | 耦合光学系统 |
56 | ∞-4.034 | 1.00010.000 | 1.00010.000 | 1.00010.000 | 1.52439 | 1.50650 | 1.50497 | 56.5 | |
STO | 0.100 | 0.100 | 0.100 | 光圈 | |||||
89 | 2.036-13.537 | 1.7301.716 | 1.7301.780 | 1.7801.425 | 1.55981 | 1.54073 | 1.53724 | 56.3 | 物镜光学系统 |
1011 | ∞∞ | 0.600 | 0.600 | 1.200 | 1.61869 | 1.57752 | 1.57063 | 30.0 | 保护层 |
第一、第二和第四面的非球面系数
第一面 | 第二面 | 第四面 | |
k | 0.0000E+00 | 2.1107E+00 | -3.7470E-01 |
A2 | -2.5193E-03 | -1.5804E-03 | 9.8171E-04 |
A4 | 1.9254E-03 | 2.2241E-04 | 1.5030E-04 |
A6 | 1.0639E-04 | 0.0000E+00 | 0.0000E+00 |
A8 | -4.4734E-05 | 0.0000E+00 | 0.0000E+00 |
[表11-2]
第八面的衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第八面 | |
n1/n2/n3 | 3/2/2 |
λB | 422nm |
B2B4B6B8B10 | -3.4312E-03-1.9486E-04-1.2076E-042.7998E-05-3.3455E-06 |
第八面和第九面的非球面系数
第八面 | 第九面 | |
kA4A6A8A10A12 | -4.4715E-01-7.2396E-04-1.3187E-035.4370E-04-1.0983E-048.5286E-06 | -4.1355E+02-9.4311E-031.1572E-02-5.3553E-031.2651E-03-1.5851E-04 |
把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个透镜构成的耦合光学系统CUL配置在波长λ1、波长λ2和波长λ3的共同光路中,而且在把射出波长λ1光束的发光点、射出波长λ2光束的发光点、射出波长λ3光束的发光点收纳在一个框体内的组件光源单元与耦合光学系统CUL间的光路中设置把由光盘信息记录面反射的波长λ1、波长λ2和波长λ3的光束向光检测器引导用的光束组合器。
通过把耦合光学系统CUL中的玻璃透镜和塑料透镜的阿贝数设定成满足(2)式,对波长λ1和波长λ2进行消色,所以波长λ1和波长λ2的光束这两者作为平行光束从耦合光学系统CUL射出。
本实施例的物镜光学系统OBJ′的球差具有温度上升30度时其向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.027λRMS。通过把耦合光学系统CUL组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ′中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.006λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把耦合光学系统CUL的塑料透镜的折射率变化率定为-1.1×10-4/℃,把物镜光学系统OBJ的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
[实施例11]
实施例11是作为搭载在第十一光拾取装置PU11上的光拾取光学系统最佳的光学系统,其具体的数值数据表示在表12。
[表12-1]
物镜光学系统的光学规格
HD:NA1=0.85,f1=1.757mm,λ1=405nm,m1=0,t1=0.1mm
DVD:NA2=0.65,f2=1.840mm,λ2=658nm,m2=0,t2=0.6mm
CD:NA3=0.45,f3=2.155mm,λ3=785nm,m3=0,t3=1.2mm
近轴数据
面号码 | r(mm) | d1(mm) | d2(mm) | d3(mm) | Nλ1 | Nλ2 | Nλ3 | vd | 备注 |
OBJ | - | ∞ | ∞ | ∞ | 光源 | ||||
12 | -3.40499.5732 | 0.70003.0000 | 0.70003.1200 | 0.70003.1400 | 1.751661 | 1.725168 | 1.719911 | 54.7 | 光束扩展器光学系统 |
34 | 27.7648-4.6613 | 1.20005.0000 | 1.20005.0000 | 1.20005.0000 | 1.560131 | 1.540725 | 1.537237 | 56.3 | |
STO | ∞ | 0.050 | 0.050 | 0.050 | 光圈 | ||||
89 | ∞-14.0929 | 0.80000.0500 | 0.80000.0500 | 0.80000.0500 | 1.560131 | 1.540725 | 1.537237 | 56.3 | 物镜光学系统 |
1011 | 1.1616-3.9164 | 1.98000.5300 | 1.98000.3117 | 1.98000.3003 | 1.560131 | 1.540725 | 1.537237 | 56.3 | |
1213 | ∞∞ | 0.1000 | 0.6000 | 1.2000 | 1.622304 | 1.579954 | 1.573263 | 30.0 | 保护层 |
[表12-2]
第八面和第九面的非球面系数、衍射次数、制造波长、光路差函数系数
第八面 | 第九面 | |||
AREA1(0≤h≤1.190) | AREA2(1.190≤h) | AREA3(0≤h≤0.940) | AREA4(0.940≤h) | |
kA4A6A8A10 | 0.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 | 0.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 | 0.528924E-01-0.410090E-020.100353E-01-0.669400E-020.310085E-02 | -0.130502E+010.617147E-040.175499E-04-0.652673E-050.181652E-05 |
n1/n2/n3 | 0/+1/0 | - | 0/0/+1 | 0/0/+1 |
λB | 655nm | - | 785nm | 785nm |
B2B4B6B8B10 | 0.800000E-02-0.186116E-02-0.230843E-04-0.267698E-03-0.224201E-04 | 0.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 | 0.528924E-01-0.410090E-020.100353E-01-0.669400E-020.310085E-02 | 0.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 |
第一面、第四面、第十面和第十一面的非球面系数
第一面 | 第四面 | 第十面 | 第十一面 | |
kA4A6A8A10A12A14A16A18A20 | -3.677247-0.875823E-020.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 | -0.3836350.242809E-030.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+000.000000E+00 | -0.6632570.232973E-010.785151E-020.179949E-030.222687E-020.858993E-03-0.844095E-03-0.761684E-040.364860E-03-0.879315E-04 | -185.589310.191559E+00-0.315129E+000.451528E+00-0.491609E+000.307272E+00-0.793252E-010.000000E+000.000000E+000.000000E+00 |
把由近轴光焦度为负的玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜这两个透镜构成的光束扩展器光学系统EXP配置在波长λ1、波长λ2和波长λ3的共同光路中。
根据射入光束的波长通过用单轴传动装置UAC调整光束扩展器光学系统EXP中的玻璃透镜(第一透镜EXP)在光轴方向上的位置,使第一光束到第三光束都能以平行光束的状态从光束扩展器光学系统EXP射出。
本实施例的物镜光学系统OBJ″的球差在对高密度光盘HD进行信息的记录/再现时具有温度上升30度时向修正过量方向变化的温度依赖性,基于此的波像差的变化量是0.068λRMS。通过把光束扩展器光学系统EXP组合在具有这种温度特性的物镜光学系统OBJ″中,能把温度上升30度时的波像差的变化量抑制到0.029λRMS。
在计算温度变化时的波像差变化量之际,仅考虑包含在光学系统中的塑料透镜随温度变化的折射率变化,把光束扩展器光学系统EXP中的塑料透镜(第二透镜EXP2)的折射率变化率和物镜光学系统OBJ″的折射率变化率定为-0.9×10-4/℃。
图13表示实施例1的光学系统中通过改变光束扩展器光学系统EXP的玻璃透镜与塑料透镜的间隔而相对高密度光盘HD的保护层PL1的厚度变化(厚度误差等)修正球差的结果。
图14表示实施例5的光学系统中通过改变耦合光学系统CUL的玻璃透镜与塑料透镜的间隔而相对波长λ1的变化修正球差的结果。
根据这些结果可知,实施例1~8的光学系统对两层盘的记录/再现特性也很优良,而且对兰紫色半导体激光光源LD1的振荡波长具有足够的公差。
在以上的实施方式和实施例中以对高密度光盘HD、DVD和CD这三种光盘能进行记录/再现的光拾取光学系统和光拾取装置为例进行了说明,但很容易理解:对高密度光盘HD和DVD这两种光盘、或对高密度光盘HD和CD这两种光盘能进行记录/再现的光拾取光学系统和光拾取装置也能适用本发明。
例如可制成把对上述两种光盘进行记录/再现所必要的光学系统元件留下而把其他的光学系统元件去除的结构,这样就能实现更加小型化、重量轻、低成本化、结构简单化的光拾取光学系统和光拾取装置。
需要注意,对本领域技术人员而言,各种变化和变更都是明显的,因此,应被视作被本文所包括,除非上述变化和变更脱离了本发明的范围。
Claims (30)
1、一种光拾取光学系统,其包括:第一光源,其射出具有450nm以下波长的第一光束;第二光源,其射出具有630nm到680nm范围内波长的第二光束;物镜光学系统,其用于把从所述第一光源射出的第一光束向第一光盘的信息记录面上聚焦,并把从所述第二光源射出的第二光束向与所述第一光盘的记录密度不同的第二光盘的信息记录面上聚焦,所述物镜光学系统至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜,且在对所述第一光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统伴随温度上升的球差的变化率ΔSA/ΔT满足下面的(1)式;像差修正光学系统,其配置在所述第一光源与所述物镜光学系统间的光路中,由至少两个的透镜组构成,且所述像差修正光学系统至少具有玻璃透镜和近轴光焦度为正的塑料透镜各一个,
ΔSA/ΔT>0 (1)。
2、如权利要求1所述的光拾取光学系统,其中,还具有配置在所述第一光源与所述像差修正光学系统间的光路中,把射入的所述第一光束的发散角变小并射出的耦合光学系统,所述像差修正光学系统的所述玻璃透镜其近轴光焦度为负,所述像差修正光学系统是变换射入的所述第一光束的直径而射出的光束扩展器光学系统。
3、如权利要求2所述的光拾取光学系统,其中,所述光束扩展器光学系统配置在所述第一光束与所述第二光束的共同光路中。
4、如权利要求2所述的光拾取光学系统,其中,还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,从所述第一光源侧开始顺序配置:所述耦合光学系统、所述光束扩展器光学系统的所述玻璃透镜、所述光束组合器、所述光束扩展器光学系统的所述塑料透镜、所述物镜光学系统。
5、如权利要求2所述的光拾取光学系统,其中,还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,从所述第一光源侧开始顺序配置:所述耦合光学系统、所述光束扩展器光学系统的所述塑料透镜、所述光束组合器、所述光束扩展器光学系统的所述玻璃透镜、所述物镜光学系统。
6、如权利要求2所述的光拾取光学系统,其中,所述光束扩展器光学系统配置在所述第一光束的专用光路中。
7、如权利要求2所述的光拾取光学系统,其中,所述耦合光学系统至少具有一个近轴光焦度为正的塑料透镜。
8、如权利要求3所述的光拾取光学系统,其中,使对所述第一光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统对所述第一光束的倍率m1与对所述第二光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统对所述第二光束的倍率m2大致一致,所述光束扩展器光学系统的所述玻璃透镜的阿贝数νdN和所述光束扩展器光学系统的所述塑料透镜的阿贝数νdP满足下式(2),
νdP>νdN (2)。
9、如权利要求1所述的光拾取光学系统,其中,所述像差修正光学系统是把射入的所述第一光束的发散角变小并射出的耦合光学系统。
10、如权利要求9所述的光拾取光学系统,其中,所述耦合光学系统设置在所述第一光束与所述第二光束的共同光路中。
11、如权利要求9所述的光拾取光学系统,其中,还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,从所述第一光源侧开始顺序配置:所述耦合光学系统的所述玻璃透镜、所述光束组合器、所述耦合光学系统的所述塑料透镜、所述物镜光学系统。
12、如权利要求9所述的光拾取光学系统,其中,其还具有把所述第一光束与所述第二光束的光路合成用的光束组合器,所述耦合光学系统的所述玻璃透镜其近轴光焦度为正,从所述第一光源侧开始顺序配置:所述耦合光学系统的所述塑料透镜、所述光束组合器、所述耦合光学系统的所述玻璃透镜、所述物镜光学系统。
13、如权利要求9所述的光拾取光学系统,其中,所述耦合光学系统配置在所述第一光束的专用光路中。
14、如权利要求10所述的光拾取光学系统,其中,对所述第一光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统对所述第一光束的倍率m1与对所述第二光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统对所述第二光束的倍率m2大致一致,所述耦合光学系统的所述玻璃透镜其近轴光焦度为负,所述耦合光学系统的所述玻璃透镜的阿贝数νdN和所述耦合光学系统的所述塑料透镜的阿贝数νdP满足下式(2),
νdP>νdN (2)。
15、如权利要求9所述的光拾取光学系统,其中,所述耦合光学系统是把射入的所述第一光束变换成平行于光轴的平行光束并射出的准直光学系统。
16、如权利要求1所述的光拾取光学系统,其中,所述物镜光学系统由从所述光源侧开始顺序配置的第一塑料透镜和第二塑料透镜构成,在所述第一塑料透镜的至少一个光学面上形成有使所述第一光束和所述第二光束中的至少一个衍射的衍射结构,并且所述第一塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度P1(mm-1)与所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度P2(mm-1)的比满足下面的(3)式,
|P1/P2|≤0.2 (3)。
17、如权利要求16所述的光拾取光学系统,其中,对所述第一光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统的像侧数值孔径NA1、所述第二塑料透镜在光轴上的透镜厚度dL2、所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度PL2(mm-1)满足下面的(4)式和(5)式,
NA1>0.8 (4)
0.9<dL2·PL2<1.3 (5)。
18、如权利要求17所述的光拾取光学系统,其中,对所述第一光盘进行信息的记录或再现时所述物镜光学系统的像侧数值孔径NA1、所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度PL2(mm-1)、所述第二塑料透镜对所述第一光束波长的倍率mL2、所述第一光束的波长λ1(mm)、所述物镜光学系统伴随温度上升的球差变化率ΔSA/ΔT、所述像差修正光学系统的所述塑料透镜对所述第一光束波长的近轴光焦度Pi与边缘光线通过高度hi的2次幂的总和∑(Pi·hi 2)满足下面的(6)式,
0.5×10-6<k/∑(Pi·hi 2)<5.5×10-6 (6)
其中k=(ΔSA/ΔT)·λ1·PL2/(NA1·(1-mL2))4。
19、如权利要求1 8所述的光拾取光学系统,其中,满足下面的(6′)式,
1.1×10-6<k/∑(Pi·hi 2)<3.3×10-6 (6′)。
20、如权利要求17所述的光拾取光学系统,其中,还具备射出具有750nm到800nm范围内的波长的第三光束的第三光源。
21、如权利要求20所述的光拾取光学系统,其中,所述像差修正光学系统配置在所述第一光束和所述第二光束和所述第三光束的共同光路中。
22、如权利要求20所述的光拾取光学系统,其中,所述第一光源和所述第二光源和所述第三光源是被组件化的光源单元。
23、如权利要求20所述的光拾取光学系统,其中,还具有配置在所述像差修正光学系统与所述物镜光学系统间光路中的,用于把所述第一光束、所述第二光束、和所述第三光束的光路合成的光束组合器。
24、如权利要求3所述的光拾取光学系统,其中,所述第一光源和所述第二光源是被组件化的光源单元。
25、如权利要求10所述的光拾取光学系统,其中,所述第一光源和所述第二光源是被组件化的光源单元。
26、一种光拾取装置,其具有权利要求1所述的光拾取光学系统。
27、如权利要求26所述的光拾取装置,其中,还具有检测来自所述第一光盘信息记录面的所述第一光束的反射光束用的光检测器,由所述第一光盘的信息记录面反射的所述第一光束在透过所述物镜光学系统和所述像差修正光学系统中的全部塑料透镜后射入所述光检测器。
28、如权利要求26所述的光拾取装置,其中,还具有用于在光轴方向驱动所述像差修正光学系统中的至少一个透镜的传动装置,通过用所述传动装置把所述像差修正光学系统中的所述至少一个透镜在光轴方向上驱动而在光轴方向上可变调整相对所述第一光束的所述物镜光学系统的物点位置。
29、一种光信息记录再现装置,其安装了权利要求26所述的光拾取装置。
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