專利名稱：拾光裝置及其物鏡和拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拾光裝置及其物鏡，特別是涉及利用波長不同的多個光源對不同的光信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡、拾光裝置和拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
隨著能對例如DVD和CD等不同種類的光信息記錄媒體進行信息記錄或再生的拾光裝置的開發(fā)而正在被用在各種用途中。其中，一般用半導(dǎo)體激光器作為拾光裝置的光源，但對DVD用于信息記錄或再生的最佳波長是650nm左右，對CD用信息記錄或再生的最佳波長是780nm左右。
在用同一拾光裝置對DVD和CD等不同種類的光信息記錄媒體進行信息記錄或再生時存在一個問題。保護規(guī)格化的DVD的信息記錄面的透明保護層(也稱保護層)厚度是0.6mm，而保護CD的信息記錄面的透明保護層厚度是1.2mm。因此用同一物鏡把來自光源的光束照射在DVD和CD的信息記錄面上時，存在因透明保護層厚度不同而不得不使CD比DVD更靠近物鏡的情況。在此把對物鏡與光信息記錄媒體的表面的距離稱為工作距離。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，在對例如DVD進行信息記錄/再生后，對CD進行信息記錄/再生時進行使已設(shè)定在DVD的工作距離上的物鏡移動到適合CD的工作距離的位置上的動作。這樣在拾光裝置中存在兩種工作距離的情況下，因為必需使至少一種光盤在記錄或再生時通過對聚焦用執(zhí)行機構(gòu)施加規(guī)定的電壓來強制到不同的光軸方向的位置上，所以引起消耗電功率的增加。與此相應(yīng)，雖然也考慮使盤相對物鏡在光軸方向移動的構(gòu)成，但因為不得不使CD用的高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，所以雖然理論是可能的，但實際上是行不通的。
作為這樣的使工作距離相同的方法有在例如使用DVD和CD使用時分別設(shè)定不同物體距離。往往例如在使用DVD在使用DVD和CD時設(shè)定不同的物體距離，也就是說，可以通過使入射到物鏡上的光束(含平行光束)的發(fā)散角或會聚角在使用DVD和使用CD時不同來使各自的工作距離大致一致。然而，在這樣構(gòu)成的拾光裝置中，因必需使從物鏡到各個光源的距離不同，而使光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成變?yōu)閺?fù)雜。這個問題對把波長不同的兩個光源形成在一個底板上的所謂兩個激光器一個封裝的光源單元構(gòu)成拾光裝置的情況下變得特別明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述已有技術(shù)的問題而提出的，其目的是提供具有簡單而緊湊構(gòu)成并利用波長不同的多個光源對不同的光信息進行信息記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡、拾光裝置和拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法。
本發(fā)明的另一目的是提供對不同的透明保護層厚度的光信息記錄媒體能使工作距離的差變小的拾光裝置的物鏡。
另外，本發(fā)明的又一目的是提供能通過使上述工作距離的差變小使電功率消耗降低的拾光裝置。
本發(fā)明的拾光裝置的物鏡，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，對第一光學(xué)信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生，并且通過使來自波長λ2(λ＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，對第二光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，該物鏡包括一個配置在光路中的光學(xué)元件，和一個形成在該光學(xué)元件的至少一個表面上的衍射光學(xué)面；其中，把第一光束作為不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且把第二光束作為不為第零級的第二衍射級的衍射光會聚在上述具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，以及所述第二衍射級數(shù)與所述第一衍射級數(shù)不同。所以能達到上述目的。
下面利用


本發(fā)明。圖1是表示作為光學(xué)元件一例的局部放大形成在平行平板上的衍射光學(xué)面的剖面圖。衍射光學(xué)面的衍射構(gòu)造是鋸齒狀環(huán)狀構(gòu)造，設(shè)一個環(huán)狀的光軸方向垂直方向的寬為節(jié)距P，該環(huán)狀的槽深度為d，在此定性地說，節(jié)距P越短，衍射光學(xué)面的效率NP就越高。效率NP具有隨著利用節(jié)距的衍射級數(shù)而變化，利用的衍射級數(shù)越高就越增大的傾向。這個關(guān)系在設(shè)衍射光的出射角為θ，衍射級數(shù)為m，平行入射光線的波長為λ，衍射節(jié)距為P時，用Sinθ＝mλ/P另外環(huán)狀的槽的深度d與透射光束光量的關(guān)系如后面所述。
因此，在拾光裝置中，當(dāng)不同波長的光束以相同位率入射到物鏡上時，可以簡化光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成。然而在用同級衍射光的一般的信息的記錄/再生時存在物鏡與光信息記錄媒體之間的工作距離隨著光信息記錄媒體的種類而不同這個上述問題。
與此相反，在本發(fā)明中，通過利用不同的衍射級數(shù)的衍射光進行信息的記錄/再生而緩解或消除這個問題。更具體地說，通過適當(dāng)設(shè)定衍射輪帶的節(jié)距和槽深度d，使波長λ1的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上時的上述物鏡到上述第一光信息記錄媒體的表面的距離(工作距離)和使比波長λ2的光束作為比上述第一衍射級數(shù)低的第二衍射級數(shù)的衍射光的會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上時的上述物鏡到上述第一光信息記錄媒體的表面的距離(工作距離)能更靠近或一致。
另外，如果打算用其它方法使工作距離接近或一致時則必需使從光源到光信息記錄媒體的表面距離不同，與此相對應(yīng)，不得不把有關(guān)各自媒體的信息記錄/再生用傳感器配置在不同的位置上，而使拾光裝置的構(gòu)成變復(fù)雜。與此相反，按照本發(fā)明，因為能使從光源到光信息記錄媒體的表面的距離相同，而可以把這兩個檢測器配置在同一位置上，從而使拾光裝置的構(gòu)成更加簡單。
在本發(fā)明的拾光裝置的物鏡中，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)數(shù)的衍射光后會聚在上述保護層的薄的第一光信息記錄媒體上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低次的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述保護層的厚的第二光信息記錄媒體上，所以可以更有效地發(fā)揮本發(fā)明的發(fā)明效果。
本發(fā)明的拾光裝置的物鏡，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過具有厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，衍射光學(xué)面形成在設(shè)置在上述拾光裝置的光路中的光學(xué)元件中的任何一個上，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述光信息記錄媒體上，來自上述第二光源的光束變成比第一級衍射級數(shù)低的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述光信息記錄媒體上，同時對具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體進行信息再生的物鏡的基準(zhǔn)位置和對具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體進行再生的物鏡基準(zhǔn)位置是在大致相同的位置。因此可以使發(fā)明的效果更有效地發(fā)揮。另外，所謂基準(zhǔn)位置是指不考慮聚焦動作時的物鏡光軸方向位置，是與設(shè)計位置的含意相同。
本發(fā)明的拾光裝置的物鏡，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，使從上述第一光源到上述第二光信息記錄媒體的保護層的表面距離與從上述第二光源到上述第二光源信息記錄媒體的保護層的表面的距離大致相等，在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件中的任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一級衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低次的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上。因此可以使上述的發(fā)明效果進一步發(fā)揮。
本發(fā)明的拾光裝置的物鏡，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，來自上述第一光源和來自上述第二光源的光束一同以有限光束或無限光束入射到上述物鏡上，在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件之任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低次的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，可以使上述發(fā)明效果進一步有效地發(fā)揮。另外，因為來自上述第一光源的光束和來自上述第二光源的光束共同變成無限光或有限光入射到物鏡上，所以可以使上述聚光光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成更簡化。
在本發(fā)明的拾光裝置的物鏡中，因為上述衍射光學(xué)面具有使有關(guān)長的波長λ2的光束的焦點距離比有關(guān)短的波長λ1的光束的焦點距離變大的衍射特性，所以可以使上述的工作距離達到接近或使它們一致的效果。
如果更具體地說明，設(shè)DVD為第一光信息記錄媒體，CD為第二光信息記錄媒體時，在用λ1＝650nm的光束的第二級衍射光對DVD進行信息的記錄/再生時設(shè)從物鏡到DVD表面的距離為D1時，在利用λ2＝780nm的光束的第一級衍射光對CD進行信息記錄/再生時從物鏡到CD表面的距離為D2時，則從使λ2＝780nm的光束的第二級衍射光(與DVD同樣的衍射級數(shù))對CD最佳集光時的物鏡到CD表面的距離D3，變成為D3＜D2和D3＜D1。也就是說，如果與在DVD使用時和CD使用時用相同的衍射級數(shù)的衍射光的在先技術(shù)的構(gòu)成相比較，則可以使從物鏡到光記錄媒體的距離(工作距離)的差設(shè)定變小，通過這種情況也可以使它們一致。另外，如果使D1＝D2，則即使在對DVD和CD進行交替進行信息的記錄/再生時也沒有必要使上述物鏡在光軸方向移動(用于聚焦的微小移動除外)，可以使拾光裝置的構(gòu)成更加簡化。
在本發(fā)明的拾光裝置的物鏡中，因為由把上述第一光源和上述第二光源配置在一個基板上的光源單元構(gòu)成，所以與把該光源分別設(shè)置的情況相比，可以使構(gòu)成更加簡化。
本發(fā)明的拾光裝置具有波長λ1的第一光源、波長λ2(λ1＞λ2)的第二光源，和包含用于使從上述第一和第二光源出射的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面上的物鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng)，上述聚光光學(xué)系統(tǒng)，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，使從上述第一光源到上述第二光信息記錄媒體的保護層的表面的距離與從上述第二光源到上述第二光源信息記錄媒體的保護層的表面的距離大致相等，在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述保護層的薄的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成與上述第一衍射級數(shù)不同的并不為第零級的第二衍射級數(shù)衍射光后會聚在上述保護層的厚的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上。本拾光裝置與使用所述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
在本發(fā)明的拾光裝置中，來自上述第一光源的光束會聚在上述保護層的薄的第一光信息記錄媒體上作為第一衍射級數(shù)的光，來自上述第二光源的光束會聚在上述保護層的薄的第二光信息記錄媒體上。本拾光裝置與使用所述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
本發(fā)明所記載的拾光裝置具有波長λ1的第一光源、波長λ2(λ1＜λ2)的第二光源和包含用于使從上述第一和第二光源出射的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面上的物鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng)，上述聚光光學(xué)系統(tǒng)，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件之任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低的第二衍射級數(shù)的的衍射光后會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，同時對具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體進行信息再生的物鏡的基準(zhǔn)位置和對具有比較厚的保護層厚的第二光信息記錄媒體進行信息再生的物鏡的基準(zhǔn)位置是在大致相同的位置上。本拾光裝置與使用所述物鏡的發(fā)明具有相同的效果。
本發(fā)明所記載的拾光裝置具有波長λ1的第一光源、波長λ2(λ1＞λ2)的第二光源、包含用于使從上述第一光源和第二光源出射的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面上的物鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng)，上述聚光光學(xué)系統(tǒng)，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，使從上述第一光源到上述第二光信息記錄媒體的保護層的表面的距離與從上述第二光源到上述第二光源信息記錄媒體的保護層的表面的距離大致相等，在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件之任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上。本發(fā)明的拾光裝置與使用所述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
本發(fā)明的拾光裝置具有波長λ1的第一光源，波長λ2(λ1＜λ2)的第二光源，包含用于使從上述第一光源和第二光源出射的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面上的物鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng)，上述的聚光光學(xué)系統(tǒng)，通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的物鏡中，來自上述第一光源和上述第二光源的光束共同以有限光束或無限光束入射到上述物鏡上，同時在設(shè)置在光路中的光學(xué)元件之任何一個上形成衍射光學(xué)面，通過該衍射光學(xué)面，來自上述第一光源的光束變成第一級衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成比上述第一衍射級數(shù)低次的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在上述第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，本拾光裝置與使用上述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
在本發(fā)明的拾光裝置中，上述的衍射光學(xué)面具有使有關(guān)長的波長λ2的光束的焦點距離比有關(guān)短的波長λ1的光束的焦點距離大的衍射特性。
本拾光裝置具有與使用上述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
在本發(fā)明的拾光裝置中，由把上述第一光源和上述第二光源由配置在一個基盤上的光源單元構(gòu)成。本拾光裝置與使用所述物鏡的發(fā)明具有同樣的效果。
本發(fā)明的拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法，在分別對來自波長λ1的第一光源的光束、來自波長λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束設(shè)定各個光束通過光學(xué)元件后的出射角和光量時，設(shè)定用于確定通過光學(xué)元件的光束的出射角的衍射構(gòu)造的衍射的衍射節(jié)距和衍射級數(shù)以及用于確定通過光學(xué)元件的光束的光量的衍射構(gòu)造的深度，借此能得到既可確保在信息記錄面上的充分的光量，又可例如如上所述那樣抑制DVD使用時和CD使用時工作距離差的拾光裝置。
本發(fā)明的拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法，通過上述衍射構(gòu)造，來自上述第一光源的光束變成不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在保護層的薄的第一光信息記錄面上，來自上述第二光源的光束變成與上述第一衍射級數(shù)不同且不為第零級的第二衍射級數(shù)的衍射光后會聚在保護層的厚的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上。因此如關(guān)于第一方面所說明那樣，可以得到抑制例如DVD使用時和CD使用時的工作距離差的拾光裝置。
本發(fā)明的拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法，使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，并在能進行信息的記錄和/或再生的同時，通過使來自λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，在上述能進行信息的記錄和/或再生的拾光裝置的光學(xué)元件的設(shè)計方法中，在分別對來自波長λ1的第一光源的光束、來自波長λ2(λ1＜λ2)的第二光源的光束設(shè)定各個光束通過光學(xué)元件后的出射角和光量時，設(shè)定用于確定通過光學(xué)元件的光束的出射角的衍射構(gòu)造的衍射節(jié)距和衍射級數(shù)以及用于確定通過光學(xué)元件的光束的光量的衍射槽深度，因此可以得到既可確保信息記錄面上的充分的光量又可例如如上所述那樣得到抑制DVD使用時和CD使用時的拾光裝置。
本發(fā)明的拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法，通過上述衍射構(gòu)造來自上述第一光源的光束變成不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在保護層的薄的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，來自第二光源的光束變成與上述第一衍射級數(shù)不同且不為第零級的第二衍射級數(shù)的衍射光后入射到保護層的厚的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，因此如上述所說明那樣能得到例如抑制DVD使用時和CD使用時的工作距離的差的拾光裝置。
在本說明書中所用所謂的“衍射光學(xué)面”是指形成衍射構(gòu)造或“衍射環(huán)狀”的光學(xué)面，所謂“衍射構(gòu)造”或“衍射環(huán)狀”是指在光學(xué)元件例如物鏡的表面上設(shè)置凹凸，具有通過衍射使光束會聚成發(fā)散作用的部分。作為凹凸的形狀例如如圖1所示在光學(xué)元件的表面上形成以光軸為中心的大致同心圓形狀的環(huán)狀，雖然如在含光軸的平面上看其斷面則各環(huán)狀被發(fā)現(xiàn)為象鋸齒那樣的形狀，但卻是含這樣形狀的凹凸，把這樣的形狀特別稱為“衍射環(huán)狀”。
本說明書中，所謂物鏡，狹義地是指在拾光裝置中裝填光信息記錄媒體的狀態(tài)下，在光信息記錄媒體側(cè)的位置與其對置配置的具有聚光作用的透鏡；廣義地是指與該透鏡一起通過傳動裝置至少在其光軸方向可動作的透鏡。
本說明書中，所謂第2光信息記錄媒體，例如是CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM等各種CD系列光盤；所謂第1光信息記錄媒體，包含再生專用的DVD-ROM、DVD-Video，兼用于再生/記錄的DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等各種DVD系列光盤。此外，本說明書中，當(dāng)提到透明基片的厚度t時，也包含t＝0。

圖1是用于說明本發(fā)明原理的圖。
圖2是與第一實施方式有關(guān)的拾光裝置的概略構(gòu)成圖。
圖3是與第二實施方式有關(guān)的拾光裝置的概略構(gòu)成圖。
圖4是與第三實施方式有關(guān)的拾光裝置的概略構(gòu)成圖。
圖5是表示衍射槽深度d與衍射效率(衍射光的光量)的關(guān)系例的圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。圖2是本發(fā)明的實施方式的拾光裝置100的概略構(gòu)成圖。在圖2中，拾光裝置100具有用于對第一光信息記錄媒體(例如DVD)進行記錄和/或再生的第一光源111、用于對第二光信息記錄媒體(例如CD)進行記錄和/或再生的和把第一光源111和與其波長不同的第二光源112設(shè)置在同一基板113上的光學(xué)單元114、分別把從光源111、112射出的發(fā)散光束的發(fā)散角變換成所期望的發(fā)散角的準(zhǔn)直透鏡121，1/4波長片122，把透過1/4波長片122的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面105、105′上的物鏡103、和接收來自光信息媒體的反射光的光檢則器141。圖中，108是光欄，107是用于使來自信息記錄面的反射光朝向光檢測器141的分束器，109是圓柱透鏡，110是凹透鏡。
在本實施方式中，在DVD使用時和CD使用時，在作為光學(xué)元件的物鏡103上使平行光束以相同放大率入射。如后面所述那樣，在物鏡203上形成衍射環(huán)狀。
圖3本發(fā)明第二實施方式的拾光裝置200的概略構(gòu)成圖。在圖3中，拾光裝置200具有用于對第一光信息記錄媒體(例如DVD)進行記錄和/或再生的第一光源211、用于對第二光信息記錄媒體(例如CD)進行記錄和/或再生的和與第一光源波長不同的第二光源212，分別使來自光源211、212的光束的路徑一致的分束器215，分別把來自光源211、212射出的發(fā)散光束的發(fā)散角變換成所期望的發(fā)散角的準(zhǔn)直透鏡221，1/4波片222，使透過1/4波片的光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面205、205′上的物鏡203、和接收來自光信息媒體的反射光的光檢則器241。圖中208是光欄，207是用于使來自信息記錄面的反射光的光檢測器241的分束器，209是圓柱透鏡，210是凹透鏡。
在本實施方式中，即使在DVD使用時和CD使用時也使平行光束以相同放大率入射到作為光學(xué)元件的物鏡203上。如后面所述那樣，在物鏡203上形成衍射圓環(huán)。
圖4是第三實施方式的拾光裝置300的概略構(gòu)成圖。在圖4中，拾光裝置300具有用于對第一光信息記錄媒體(例如DVD)進行記錄和/再生的第一光源311、用于對第二光信息記錄媒體(例如CD)進行記錄和/或再生的和與第一光源311波長不同的第二光源312，分別使來自光源311、312的光束的路徑一致的分束器315、分別使從光源311、312射出的發(fā)散光束會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面305、305′上的物鏡303、和接收來自光信息記錄媒體的反射光的光檢測器341。圖中，308是光欄，307是用于使來自信息記錄面的反射光朝向光檢測器341的分束器，316是象散象差發(fā)生板。
在本實施方式中，在DVD使用時和CD使用時，在作為光學(xué)元件的物鏡上使發(fā)散光束都以相同放大率入射。如后面所述那樣，在物鏡303上形成衍射圓環(huán)。
(實施例1)下述的實施例1是關(guān)于可適用于上述第三實施例方式的物鏡的例子。在表1中示出了與實施例1的物鏡有關(guān)的透鏡數(shù)據(jù)。在本實施例中，在DVD的信息記錄或再生時，利用第二級衍射光作為第一衍射光，在CD的信息記錄或再生時利用第一級衍射光作為第二衍射光。另外，在此后(含表中的透鏡數(shù)據(jù))中，將把應(yīng)乘以10的冪乘數(shù)(例如2.5×10-3)用E(例如2×E-3)表示。[表1]f1＝2.33mm f2＝2.71mm

非球面數(shù)據(jù)第2面(0＜h＜1.170mmDVD/CD共用區(qū)域)非球面系數(shù)K-1.5687×E-0A1+2.9580×E-2P1 4.0A2+3.4603×E-3P2 6.0A3-2.4657×E-3P3 8.0A4-3.3232×E-5P4 10.0光程差函數(shù)(光程差函數(shù)的系數(shù)基準(zhǔn)波長DVD510nm，CD1020nm設(shè)計衍射級數(shù)DVD2級衍射CD1級衍射)C2-5.6204×E+1C4+3.0941×E-1C6+4.9114×E-1C8-1.4886×E-0C10+4.0173×E-1第2′面(1.170nm＜hDVD專用區(qū)域)非球面系數(shù)K-1.5771×E-0A1+2.9580×E-2P1 4.0A2+3.4603×E-3P2 6.0
A3-2.4657×E-3P3 8.0A4-3.3232×E-5P4 10.0光程差函數(shù)(光程差函數(shù)的系數(shù)基準(zhǔn)波長655nm設(shè)計衍射級數(shù)1級衍射)C2-6.4666×E+1C4-3.7183×E+1C6-3.9693×E-0C8+2.4809×E-0C10+1.0239×E-0第3面非球面系數(shù)K-6.9965×E+1A1+3.5539×E-2P1 4.0A2-2.6354×E-3P2 6.0A3-2.1939×E-2P3 8.0A4+1.4438×E-2P4 10.0A5-4.8315×E-3P5 12.0A6+7.5577×E-4P6 14.0本實施例的物鏡由兩面非球面的塑料構(gòu)成，各個球面的非球面具有被數(shù)1表示的非球面形狀[數(shù)1]Z=rh21+1-(1+k)r2h2+Σn=1AnhPn]]>其中Z是光軸方向的軸，n是與光軸垂直方向的軸，r是近軸曲率半徑，K是圓錐系數(shù)，A是非球面系數(shù)。
對一般衍射構(gòu)造，光程差函數(shù)Φ把單位作為1用數(shù)2表示。[數(shù)2]Φ=λΣi=1∞b2ih2i=m×λΣi=1∞C2ih2i]]>式中m是衍射級數(shù)，通過使二次系數(shù)變成不為第零級的值，可以使在衍射部分上具有近軸的放大率。
數(shù)3是用于使衍射形狀成立的條件式。式中λBBDVD是DVD使用時的光源波長，mDVD是DVD使用時的衍射級數(shù)，λBBCD是CD使用時的光源波長，



C6-2.3649×E-0C8+2.7165×E-0C10+5.7145×E-1第3面非球面系數(shù)K+1.1000×E+1A1+2.6682×E-2P1 4.0A2+2.2041×E-4P2 6.0A3-1.8484×E-2P3 8.0A4+1.4895×E-2P4 10.0A5-6.0856×E-3P5 12.0A6+1.0311×E-3P6 14.0實施例3下述的實施例3是關(guān)于可適用于上述第三實施方式的物鏡的例子。在表3中示出了與實施例1的物鏡有關(guān)的數(shù)據(jù)。在本實施例中，在DVD的信息記錄或再生時，利用第三級衍射光作為第一衍射光，在CD的信息記錄或再生時，利用第二級衍射光作為第二衍射光。從表3中可清楚看出，從物鏡的第三面到光盤表面的距離在DVD和CD上相等，為(1.033mm)。[表3]f1＝2.33mm f2＝2.75mm


非球面數(shù)據(jù)第2面(0＜h＜1.170mmDVD/CD共用區(qū)域)非球面系數(shù)K-1.7668×E-0A1+2.2032×E-2P1 4.0A2-2.4628×E-3P2 6.0A3-1.2864×E-3P3 8.0A4+3.7427×E-4P4 10.0光程差函數(shù)(光程差函數(shù)的系數(shù)基準(zhǔn)波長DVD600nm，CD900nm設(shè)計衍射級數(shù)DVD3級衍射CD2級衍射)C2-7.4825×E+1C4-7.4768×E-1C6-1.1376×E-0C8-1.5174×E-1C10+1.1882×E-1第2′面(1.170nm＜hDVD專用區(qū)域)非球面系數(shù)K-2.1052×E-0A1-2.3598×E-2P1 4.0A2-2.5178×E-2P2 6.0A3+1.2733×E-2P3 8.0A4+6.0486×E-4P4 10.0光程差函數(shù)(光程差函數(shù)的系數(shù)基準(zhǔn)波長655nm設(shè)計衍射級數(shù)1級衍射)C2-1.6921×E+2C4-5.4858×E+1C6-1.7188×E-0C8+4.8122×E-0C10+4.0747×E-1
第3面非球面系數(shù)K+1.6027×E-0A1+1.4967×E-2P1 4.0A2-2.0256×E-2P2 6.0A3-1.2076×E-2P3 8.0A4+1.6057×E-2P4 10.0A5-1.8525×E-3P5 12.0A6-3.9764×E-3P6 14.0圖5是表示衍射槽深度d與衍射效率關(guān)系的例子。因此可以根據(jù)DVD、CD上隨著衍射級數(shù)為多少和衍射槽深度為多少適當(dāng)設(shè)定衍射光的光量。
在上述的實施方式中，表示了把主要使CD使用時的工作距離變成的構(gòu)成。因此即使使DVD的焦點距離變短，也能得到CD使用時的工作距離的期望值。由于物鏡的光束的直徑與焦點距離和數(shù)值孔徑NA成比例，所以如果使焦點距離變短，則可以使該物鏡的外徑變小，具有能使拾光裝置小型化的優(yōu)點。
按照本發(fā)明，可以提供具有簡單而緊湊構(gòu)成并利用波長不同的多個光源對不同的光信息記錄媒體進行信息的記錄和/或再生的各種拾光裝置、物鏡和光學(xué)元件的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種用在拾光裝置上的物鏡，其特征在于通過使來自波長λ1的第一光源的光束通過厚度t1的保護層會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上，對第一光學(xué)信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生，并且通過使來自波長λ2(λ＜λ2)的第二光源的光束通過厚度t2(t1＜t2)的保護層會聚在第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，對第二光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，該物鏡包括一個配置在光路中的光學(xué)元件，和一個形成在該光學(xué)元件的至少一個面上的衍射光學(xué)面；其中，把第一光束作為不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且把第二光束作為不為第零級的第二衍射級的衍射光會聚在上述具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，以及所述第二衍射級與所述第一衍射級數(shù)不同。
2.如權(quán)利要求1所述的用在拾光裝置上的物鏡，其特征在于把第一光束作為第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且把第二光束作為第二衍射級的衍射光會聚在上述具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上；其中第二衍射級數(shù)比第一衍射級低。
3.如權(quán)利要求2所述的拾光裝置上用的物鏡，其特征在于當(dāng)物鏡處在第一基準(zhǔn)位置上時，對第一光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，當(dāng)物鏡處在第二基準(zhǔn)位置時，對第二光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，其中第一標(biāo)準(zhǔn)位置和第二標(biāo)準(zhǔn)位置幾乎是同一位置。
4.如權(quán)利要求2所述的拾光裝置上用的物鏡，其特征在于第一信息記錄媒體的保護層的一個表面離開第一光源為一第一距離，而第二信息記錄媒體的保護層離開第一光源為一第二距離，其中，所述的第一距離和第二距離幾乎為同一距離。
5.如權(quán)利要求2所述的拾光裝置上用的物鏡，其特征在于從第一光源射出的第一光束和從第二光源射出的第二光束作為有限光束或無限光束入射在物鏡上。
6.如權(quán)利要求1所述的拾光裝置上用的物鏡，其特征在于所述的衍射光學(xué)表面具有一個使關(guān)于具有比較長的波長λ2的第二光束的第二焦點距離是比關(guān)于具有較短波長λ1的第一焦點距離長的衍射特性。
7.如權(quán)利要求1所述的用在拾光裝置上的物鏡，其特征在于第一光源和第二光源具有以一個光源單元安裝在一個基板上的構(gòu)成。
8.一種拾光裝置，其特征在于，包括射出具有第一波長λ1的第一光束的第一光源；射出具有波長λ2(λ1＜λ2)的第二光束的第二光源；包括一個物鏡的聚光系統(tǒng)，所述的聚光系統(tǒng)把通過具有厚度t1的保護層的第一光束會聚在第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，以便對第一光信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生，并且把通過具有厚度為t2(t1＜t2)的保護層的第二光束會聚在第二光學(xué)信息記錄媒體的記錄面上，以便對第二光學(xué)信息記錄媒體進行信息的記錄和/或再生；所述物鏡包括一個配置光路上的光學(xué)元件；和一個形成在該光學(xué)元件的至少一個面上的衍射光學(xué)面；其中，通過所述衍射光學(xué)面把第一光束作為不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且通過所述衍射光學(xué)面把第二光束作為不為第零級的第二衍射級的衍射光會聚在上述具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，以及所述第二衍射級數(shù)與所述第一衍射級數(shù)不同。
9.如權(quán)利要求8所述的拾光裝置，其特征在于把第一光束作為第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且把第二光束作為第二衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較厚的保護層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上；其中第二衍射級數(shù)比第一衍射級低。
10.如權(quán)利要求9所述的拾光裝置，其特征在于當(dāng)物鏡處在第一基準(zhǔn)位置上時，對第一光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，當(dāng)物鏡處在第二基準(zhǔn)位置時，對第二光學(xué)信息記錄媒體進行記錄和/或再生，其中第一標(biāo)準(zhǔn)位置和第二標(biāo)準(zhǔn)位置幾乎是同一位置。
11.如權(quán)利要求9所述的拾光裝置，其特征在于第一信息記錄媒體的保護層的一個表面離開第一光源為一第一距離，而第二信息記錄媒體的保護層離開第一光源為一第二距離，其中，所述的第一距離和第二距離幾乎相同。
12.如權(quán)利要求9所述的拾光裝置，其特征在于從第一光源射出的第一光束和從第二光源射出的第二光束作為有限光束或無限光束入射在物鏡上。
13.如權(quán)利要求8所述的拾光裝置，其特征在于所述的衍射光學(xué)表面具有一個使關(guān)于具有比較長的波長λ2的第二光束的第二焦點距離是比關(guān)于具有較短波長λ1的第一焦點距離長的衍射特性。
14.如權(quán)利要求8所述的拾光裝置，其特征在于第一光源和第二光源具有以一個光源單元安裝在一個基板上的構(gòu)成。
15.一種設(shè)計用在拾光裝置上的光學(xué)元件的方法，所述的拾光裝置具有一個射出具有第一波長λ1的第一光束的第一光源和一個射出具有第二波長λ2(λ1＜λ2)的第二光束的第二光源，其特征在于，包括設(shè)定在衍射結(jié)構(gòu)的衍射槽間的節(jié)距，以便確定從該光學(xué)元件通過的每個光束的出射角，和設(shè)定衍射槽的深度，以便確定通過該光學(xué)元件的光束的衍射級數(shù)和光量。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于其中，通過所述衍射光學(xué)面把第一光束作為不為第零級的第一衍射級數(shù)的衍射光會聚在上述具有比較薄的保護層的第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，并且通過所述衍射光學(xué)面把第二光束作為不為第零級的第二衍射級的衍射光會聚在上述具有比較厚的層的第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，以及所述第二衍射級數(shù)與所述第一衍射級數(shù)不同。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述拾光裝置通過把來自通過具有厚度t1的保護層的第一光源的第一光束會聚在第一光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上對第一光學(xué)信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生，并且通過把來自通過具有厚度t2(t1＜t2)的保護層的第二光源的第二光束會聚在第二光學(xué)信息記錄媒體的信息記錄面上對第二光學(xué)信息記錄媒體進行信息記錄和/或再生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有簡單而緊湊構(gòu)成并利用波長不同的多個光源對不同的光信息記錄媒體進行記錄和/或再生的拾光裝置用的物鏡、拾光裝置和拾光裝置用光學(xué)元件的設(shè)計方法。通過適當(dāng)設(shè)定衍射環(huán)狀的節(jié)距和衍射級數(shù)使波長λ1的光束變成第一衍射級數(shù)的衍射光后會聚在DVD的信息記錄面上的物鏡到DVD表面的距離與使波長λ2的光束變成比第一衍射級數(shù)低的第二衍射級數(shù)的衍射光會聚在CD的信息記錄面上時的物鏡與第一光信息記錄媒體的表面上的距離在使用相同衍射級數(shù)時更接近和一致。
文檔編號G02B13/00GK1407364SQ0213047
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者坂本勝也, 大田耕平, 新勇一 申請人:柯尼卡株式會社