專利名稱：環(huán)帶相位校正透鏡、光學系統(tǒng)及光頭裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有校正激光相位的環(huán)帶形折射曲面的環(huán)帶相位校正透鏡、使用該環(huán)帶相位校正透鏡的光學系統(tǒng)、以及使用該光學系統(tǒng)的光頭裝置。
背景技術：
在對CD、DVD等的光記錄媒體進行信息的記錄和再生的光頭裝置中，用物鏡使從半導體激光器射出的激光聚焦于CD、DVD的記錄面上。以往將樹脂成型的單純非球面形狀的折射透鏡或在折射面上形成衍射圖形的透鏡用作這種物鏡。
但是，樹脂制成的折射透鏡，通常設計、加工成在常溫附近像差為最小，因此，當由于環(huán)境溫度變化而發(fā)生折射率變化和膨脹收縮時，球面像差就發(fā)生變化。因此，在低溫環(huán)境或高溫環(huán)境下，發(fā)生大的球面像差，結果圖像質量變差。這里，樹脂制的透鏡比玻璃制的透鏡折射率變化和膨脹收縮大，但價格低廉，故被優(yōu)先采用。因此，用樹脂制的透鏡時，不得不進行通過使用NA小的透鏡來減小像差變化而犧牲高速度或縮小使用溫度范圍等折衷。
另外，關于在折射面上附加衍射圖形的透鏡，也提出了利用由波長變化引起的衍射作用的變化來抵消球面像差變化的方法，但因必須在這種透鏡上形成微細的衍射圖形，故必須用特殊的裝置來制作金屬模。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供即使是樹脂制造的，即使環(huán)境溫度發(fā)生變化像差變化也不大的環(huán)帶相位校正透鏡，使用該環(huán)帶相位校正透鏡的光學系統(tǒng)，以及用該光學系統(tǒng)的光頭裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有在第1透鏡面和第2透鏡面中至少一方上具備通過光軸方向上的級差鄰接的多個環(huán)帶形折射曲面的折射面，在由每個所述環(huán)帶形折射曲面校正從半導體激光器射出的激光的相位的樹脂制的環(huán)帶相位校正透鏡中具有以下特征所述折射面被分割成3個以上的環(huán)帶形折射曲面，并在該折射面的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域中，形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差，與所述折射面僅以最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況相比較，由溫度變化引起的3次球面像差的變化量為1/2以下。
在根據(jù)本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡中，當溫度上升時因透鏡的折射率變化和膨脹收縮引起球面像差變化。與之相對，當溫度上升時激光的波長變長，球面像差偏移到+的一方。這里因溫度變化引起的球面像差顯著發(fā)生在透鏡的有效半徑的1/2以上的區(qū)域。因此，本發(fā)明中通過將折射面分割成3個以上的環(huán)帶形折射曲面，且在該折射面的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域中，形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差，從而使溫度上升時，因透鏡的折射率變化和膨脹收縮引起變化的球面像差與因激光波長變長引起的球面像差相抵消。即，在級差部分中，存在級差的高度×(折射率-1)的光路程差，在常溫中，該光路程差大致等于波長的整數(shù)倍，因此不發(fā)生波面像差，但當溫度變化時，激光的波長發(fā)生變化，從波長的大致整數(shù)倍偏離，故由該偏離發(fā)生的波面像差抵消了因溫度變化發(fā)生的球面像差。因此，僅用折射面能抑制例如在-30℃～+80℃的寬范圍內(nèi)的3次球面像差，可得到與常溫相同程度的特性。
本發(fā)明中較為理想的是，將孔徑數(shù)設為NA時，NA滿足下式NA＞0.45且將溫度設為t時，在下式-30℃＜t＜80℃表示的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值為0.015λrms以下。
本發(fā)明中較為理想的是，在將除了最內(nèi)周之外的所述環(huán)帶形折射曲面的寬度尺寸的平均值設為W時，滿足下式所示的條件W/所述折射面的有效半徑＞0.05如增加環(huán)帶形折射曲面數(shù)，雖可抑制相應的波面像差，但這時級差數(shù)增加，與衍射方式一樣增大了級差部分的損失，降低了光線的利用效率。然而當環(huán)帶形折射曲面的寬度寬到某種程度以上時，由于環(huán)帶形折射曲面的數(shù)目少，即級差的數(shù)目少，可將級差部分的損失抑制得較低，所以光線的利用效率高。另外，在制作成型透鏡用的金屬模時，可減少對級差部分的加工。因此，減少了在加工級差部分時發(fā)生的塌邊的影響。此外，還有這樣的優(yōu)點為了加工級差部分，即使不用銳利的車刀，也可用通常的非球面加工機制作金屬模。
在具備應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡和半導體激光器的光學系統(tǒng)中，較為理想的是，所述半導體激光器具備當溫度上升時，射出的激光的波長向長波長側偏移的特性，將每1℃溫度的所述激光波長的變化量設為K(nm/℃)，并將鄰接級差的合計絕對值設為T使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度時，T、n、K滿足下式的關系(T×(n-1)×K/波長)＞1.5本發(fā)明的光學系統(tǒng)用于光頭裝置等中。
在根據(jù)本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡中，通過將折射面分割成3個以上的環(huán)帶形折射曲面，且在該折射面的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域中，形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差，從而在溫度上升時，透鏡的折射率變化和膨脹收縮所引起的變化的球面像差可以與因激光波長變長而引起的球面像差相抵消，因此能得到與常溫相同程度的像差特性。
圖1(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別是，示出具有應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的有限共軛系統(tǒng)的光頭裝置的構成的說明圖、示出具有應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的無限共軛系統(tǒng)的光頭裝置的構成的說明圖、應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的正視圖、其斷面圖、應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的鄰接級差的說明圖、以及頂點級差的說明圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的比較例的透鏡在-30℃、25℃、80℃時的球面像差曲線。
圖3示出本發(fā)明的實施例1的環(huán)帶相位校正透鏡在-30℃、25℃、80℃時的球面像差曲線。
圖4示出本發(fā)明的實施例2的環(huán)帶相位校正透鏡在-30℃、25℃、80℃時的球面像差曲線。
圖5示出本發(fā)明的實施例3的環(huán)帶相位校正透鏡在-30℃、25℃、80℃時的球面像差曲線。
圖6示出本發(fā)明的實施例4的環(huán)帶相位校正透鏡在-30℃、25℃、80℃時的球面像差曲線。
符號說明1光頭裝置2半導體激光器 3物鏡 4光記錄媒體31物鏡的第1透鏡面 32物鏡的第2透鏡面A11、A12、A13級差B11、B12、B13、B14環(huán)帶形折射曲面具體實施方式
參照附圖，說明應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡，以及將該環(huán)帶相位校正透鏡用作物鏡的光頭裝置。
圖1(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別是，示出具有應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的有限共軛系統(tǒng)的光頭裝置的構成的說明圖、示出具有應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的無限共軛系統(tǒng)的光頭裝置的構成的說明圖、應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的正視圖、其斷面圖、應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡的鄰接級差的說明圖、以及頂點級差的說明圖。
如圖1(a)、(b)所示，本形態(tài)的光頭裝置1是對DVD、CD、CD-R等的光記錄媒體4進行信息的再生、記錄的裝置，它具備射出規(guī)定波長的激光的半導體激光器2，和將該半導體激光器2射出的激光聚焦于光記錄媒體4的記錄面的樹脂制的物鏡3。另外，雖未圖示，光頭裝置1還具備檢測光記錄媒體4所反射的激光束的返回光用的受光元件，和將光記錄媒體4反射的激光束的返回光引導到受光元件的光路分離元件等。
這樣的光學系統(tǒng)大致分為，如圖1(a)所示在光路途中不設置準直透鏡的有限共軛系統(tǒng)，和如圖1(b)所示在光路途中設置準直透鏡的無限共軛系統(tǒng)。
這里，下述的各面，在有限共軛系統(tǒng)中，第1面c1是半導體激光器，第2面c2是物鏡3的第1透鏡面31，第3面c3是物鏡3的第2透鏡面32，第4面c4是光記錄媒體4的表面，第5面c5是光記錄媒體4的記錄面，在無限共軛系統(tǒng)中，第1面c1是物鏡3的第1透鏡面31，
第2面c2是物鏡3的第2透鏡面32，第3面c3是光記錄媒體4的表面，第4面c4是光記錄媒體4的記錄面，本形態(tài)中，使用圖1(c)、(d)所示的樹脂制的環(huán)帶相位校正透鏡作為物鏡3。該環(huán)帶相位校正透鏡具有在第1透鏡面31和第2透鏡面32中至少一方具備通過光軸方向的級差鄰接的多個環(huán)帶形折射曲面的折射面。在圖1(c)、(d)所示的環(huán)帶相位校正透鏡中，入射側的第1透鏡面31是具備通過光軸方向的級差A11、A12、A13鄰接的多個環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14的折射面，每個環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14校正半導體激光器2射出的激光的相位，這種環(huán)帶形折射曲面和級差也可形成于第2透鏡面32上。此外，本申請說明書中，如圖1(e)、(f)所示，將在鄰接的環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14之間所形成的級差A11、A12、A13的距離(寬)定義為“鄰接級差”，將鄰接的環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14向光軸延長時，光軸上頂點與最內(nèi)周折射曲面的頂點的距離定義為“頂點級差”。
在如此構成的環(huán)帶相位校正透鏡中，本形態(tài)中如后述的各實施例那樣，第1透鏡面31(折射面)被分割成3個以上的環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14，并在第1透鏡面31的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域上形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差A11、A12、A13，與第1透鏡面31僅以最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況相比較，由溫度變化引起的3次球面像差的變化量為1/2以下。
另外，半導體激光器2具備當溫度上升時射出的激光波長偏移到長波長側的特性，將每1℃溫度的所述激光波長的變化量設為K(nm/℃)，并將設鄰接級差的合計絕對值為T使級差中外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度時，T、n、K滿足下式(T×(n-1)×K/波長)＞1.5因此，當溫度變化時，激光的波長變化，從波長的大致整數(shù)倍偏離，故因該偏離而發(fā)生的波面像差抵消了由于溫度變化而發(fā)生的球面像差。因此，根據(jù)本發(fā)明，只用折射面就能在例如-30℃～+80℃的寬范圍內(nèi)抑制3次球面像差，故能得到與常溫相同程度的特性。
另外，本發(fā)明中，將孔徑數(shù)設為NA時，NA滿足下式NA＞0.45
且將設溫度設為t時，在下式-30℃＜t＜80℃表示的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值為0.015λrms以下。
此外，在將除了最內(nèi)周的環(huán)帶形折射曲面B11之外的環(huán)帶形折射曲面B12、B13、B14的寬度尺寸的平均值設為W時，滿足下式所示的條件W/所述折射面的有效半徑＞0.05當這樣構成時，由于環(huán)帶形折射曲面的數(shù)目即級差的數(shù)目少，故能抑低級差部分的損失，光線的利用效率高。另外，在制作成型透鏡用的金屬模時，可減少對級差部分的加工。因此，減少了在加工級差部分時發(fā)生的塌邊的影響。此外，還有這樣的優(yōu)點，為了加工級差部分，即使不用銳利的車刀，也可用通常的非球面加工機制作金屬模。
在以下說明的比較例和實施例的透鏡設計數(shù)據(jù)中，透鏡面31的非球面形狀Z(r)是旋轉對稱的，相對于半徑坐標r以下式表示Z(r)＝cr2/[1+{1-(1+k)c2r2}1/2]+A2·r2+A4·r4+A6·r6+··式中，c是曲率半徑R的倒數(shù)，k為圓錐常數(shù)，A2、A4、A6、…分別為2次、4次、6次、…的非球面系數(shù)。非球面系數(shù)的表示中，A-4、A-6、A-8、…分別表示A4、A6、A8、…，E后面的數(shù)字m表示1×10m。又，以下的數(shù)據(jù)中，各環(huán)帶數(shù)據(jù)是從最內(nèi)周向外周的順序表述的。另外，頂點級差在外周側的環(huán)帶形折射曲面相對于內(nèi)周側的環(huán)帶形折射曲面透鏡厚度來得厚時加上“-”。與此相對，鄰接級差在外周側的環(huán)帶形折射曲面厚時為正值。
在說明應用本發(fā)明的環(huán)帶相位校正透鏡前，先說明其比較例的透鏡構成。這里所示的比較例，相當于折射面只用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況，圖2(a)、(b)、(c)示出該比較例的透鏡用作有限共軛系統(tǒng)的物鏡時在-30℃、25℃、80℃時的特性。
f＝2.62λ＝780nmNA＝0.46K＝0.27nm/℃
線膨脹率6×10-5cm/cm℃(光學系統(tǒng))
(透鏡設計數(shù)據(jù))第1透鏡面 非球面形狀R＝1.85827k＝-0.344578E+00A-4＝-0.965394E-02A-6＝-0.973300E-03A-8＝0.359506E-04A-10＝-0.184903E-03第2透鏡面 非球面形狀R＝-3.68962k＝-0.91720E+01A-4＝0.447168E-03A-6＝0.256283E-02A-8＝-0.181727E-02A-10＝0.281000E-03(結果)本實施例的物鏡的溫度與3次球面像差如下。
圖3(a)、(b)、(c)示出用以下所示的條件構成的本發(fā)明的實施例1的環(huán)帶相位校正透鏡作為有限共軛系統(tǒng)的物鏡時在-30℃、25℃、80℃時的特性。
f＝2.62λ＝780nmNA＝0.46K＝0.27nm/℃線膨脹率6×10-5cm/cm℃(T×(n-1)×K/波長)的條件式＝2.2(光學系統(tǒng))
(透鏡設計數(shù)據(jù))每1透鏡面 非球面形狀環(huán)帶半徑＝1.00000頂點級差＝0.00000
R＝1.85827k1＝-0.344578E+00A1-4＝-0.965394E-02A1-6＝-0.973300E-03A1-8＝0.359506E-04A1-10＝-0.184903E-03鄰接級差＝0.00307環(huán)帶半徑＝1.20000頂點級差＝-0.00145R＝1.88507k2＝-0.387393E+00A2-4＝-0.897516E-02A2-6＝0.751439E-02A2-8＝-0.738029E-02A2-10＝0.186018E-02鄰接級差＝0.00314環(huán)帶半徑＝1.32000頂點級差＝-0.01521R＝1.83336k3＝-0.321876E+00A3-4＝-0.788244E-02A3-6＝0.830224E-02A3-8＝-0.117442E-01A3-10＝0.307881E-02鄰接級差＝0.00637環(huán)帶半徑＝1.85610頂點級差＝-0.01824
R＝1.82468k4＝-0.323170E+00A4-4＝-0.163399E-01A4-6＝0.724155E-02A4-8＝-0.494129E-02A4-10＝0.726214E-03第2透鏡面 非球面形狀R＝-3.68962k＝-0.91720E+01A-4＝0.447168E-03A-6＝0.256283E-02A-8＝-0.181727E-02A-10＝0.281000E-03(結果)本實施例1的物鏡的溫度與3次球面像差如下。
這樣，本實施例1的環(huán)帶相位校正透鏡，與折射面只用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況(比較例)相比較，因溫度變化引起的3次球面像差的變化量是1/2以下。另外，溫度在-30℃～80℃的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值是0.015λrms以下。
圖4(a)、(b)、(c)示出用以下所示的條件構成的透鏡作為無限共軛系統(tǒng)的物鏡時在-30℃、25℃、80℃時的特性。
f＝3.4λ＝780NA＝0.53K＝0.25nm/℃
線膨脹率6×10-5cm/cm℃(T×(n-1)×K/波長)的條件式＝1.9(光學系統(tǒng))
(透鏡設計數(shù)據(jù))每1透鏡面 非球面形狀環(huán)帶半徑＝1.30000頂點級差＝0.00000R＝2.12374k1＝-0.101153E+01A1-4＝0.718465E-02A1-6＝0.196934E-03A1-8＝0.177540E-04A1-10＝-0.608838E-05鄰接級差＝0.00318環(huán)帶半徑＝1.50000頂點級差＝-0.00359R＝2.11897k2＝-0.101153E+01A2-4＝0.699128E-02A2-6＝0.205894E-03A2-8＝0.177540E-04A2-10＝-0.608838E-05鄰接級差＝0.00326
環(huán)帶半徑＝1.65000頂點級差＝-0.01019R＝2.08325k3＝-0.101153E+01A3-4＝0.536438E-02A3-6＝0.423921E-03A3-8＝0.177540E-04A3-10＝-0.608838E-05鄰接級差＝0.00502環(huán)帶半徑＝1.85000頂點級差＝-0.01080R＝2.12374k4＝-0.101153E+01A4-4＝0.700315E-02A4-6＝0.215630E-03A4-8＝0.177540E-04A4-10＝-0.608838E-05第2透鏡面 非球面形狀R＝-7.91494k＝-0.38794E+02A-2＝0.284111E-02A-4＝0.240191E-02A-6＝-0.599799E-03A-8＝0.501954E-04A-10＝-0.126791E-06(結果)本實施例2的物鏡的溫度與3次球面像差如下。
這樣，本實施例2的環(huán)帶相位校正透鏡，與折射面只用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況(比較例)相比較，因溫度變化引起的3次球面像差的變化量是1/2以下。另外，溫度在-30℃～80℃的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值是0.015λrms以下。
圖5(a)、(b)、(c)示出用以下所示的條件構成的環(huán)帶相位校正透鏡作為無限共軛系統(tǒng)的物鏡時在-30℃、25℃、80℃時的特性。
f＝3.0λ＝655nmNA＝0.6K＝0.2nm/℃線膨脹率＝7×10-5cm/cm℃(T×(n-1)×K/波長)的條件式＝3.3(光學系統(tǒng))
(透鏡設計數(shù)據(jù))每1透鏡面 非球面形狀環(huán)帶半徑＝1.40000頂點級差＝0.00000
R＝1.87382k1＝-0.103847E+01A1-4＝0.102800E-01A1-6＝0.621703E-03A1-8＝0.457556E-04A1-10＝0.909323E-05A1-12＝-0.533372E-06鄰接級差＝0.00405環(huán)帶半徑＝1.62000頂點級差＝-0.00373R＝1.87382k2＝-0.103917E+01A2-4＝0.100273E-01A2-6＝0.796436E-03A2-8＝0.118799E-05A2-10＝0.518841E-05A2-12＝0.167356E-05鄰接級差＝0.00859環(huán)帶半徑＝1.75000頂點級差＝-0.01722R＝1.87024k3＝-0.103221E+01A3-4＝0.151900E-01A3-6＝-0.362686E-02A3-8＝0.175083E-02A3-10＝-0.380942E-03A3-12＝0.387693E-04鄰接級差＝0.00743環(huán)帶半徑＝2.00000頂點級差＝-0.02580
R＝1.87016k4＝-0.103135E+01A4-4＝0.144483E-01A4-6＝-0.373525E-02A4-8＝0.246716E-02A4-10＝-0.672818E-03A4-12＝0.710146E-04第2透鏡面 非球面形狀R＝-8.14441k＝-0.49536E+02A-4＝0.612361E-02A-6＝-0.861128E-03A-8＝0.575377E-04A-10＝-0.967370E-06(結果)本實施例3的物鏡的溫度與3次球面像差如下。
這樣，本實施例3的環(huán)帶相位校正透鏡，與折射面只用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況(比較例)相比較，因溫度變化引起的3次球面像差的變化量是1/2以下。另外，溫度在-30℃～80℃的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值是0.015λrms以下。
圖6(a)、(b)、(c)示出用以下所示的條件構成的環(huán)帶相位校正透鏡作為有限共軛系統(tǒng)的物鏡時在-30℃、25℃、80℃時的特性。
f＝2.62λ＝780nmNA＝0.46K＝0.15nm/℃線膨脹率＝6×10-5cm/cm℃(T×(n-1)×K/波長)的條件式＝1.9(光學系統(tǒng))
(透鏡設計數(shù)據(jù))每1透鏡面 非球面形狀環(huán)帶半徑＝1.00000頂點級差＝0.00000R＝1.85827k1＝-0.344578E+00A1-4＝-0.965394E-02A1-6＝-0.973300E-03A1-8＝0.359506E-04A1-10＝-0.184903E-03鄰接級差＝0.00462環(huán)帶半徑＝1.20000頂點級差＝-0.00316
R＝1.88514k2＝-0.387389E+00A2-4＝-0.872489E-02A2-6＝0.796437E-02A2-8＝-0.821551E-02A2-10＝0.216747E-02鄰接級差＝0.00472環(huán)帶半徑＝1.32000頂點級差＝-0.02212R＝1.83275k3＝-0.321735E+00A3-4＝-0.363852E-02A3-6＝0.100096E-01A3-8＝-0.160570E-01A3-10＝0.441230E-02鄰接級差＝0.00957環(huán)帶半徑＝1.85610頂點級差＝-0.02715R＝1.81824k4＝-0.323170E+00A4-4＝-0.164982E-01A4-6＝0.933401E-02A4-8＝-0.670466E-02A4-10＝0.109637E-02第2透鏡面 非球面形狀
R＝-3.68962k＝-0.91720E+01A-4＝0.447168E-03A-6＝0.256283E-02A-8＝-0.181727E-02A-10＝0.281000E-03(結果)本實施例4的物鏡的溫度與3次球面像差如下。
這樣，本實施例4的環(huán)帶相位校正透鏡，與折射面只用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況(比較例)相比較，因溫度變化引起的3次球面像差的變化量是1/2以下。另外，溫度在-30℃～80℃的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值是0.015λrms以下。
上述實施例中，以波長約655nm的激光和波長約785nm的激光為例作了說明，但本發(fā)明也可適用于使用波長約405nm、表面保護層0.1mm及更薄的藍光盤的情況。
另外，上述實施例中說明了用本發(fā)明的的環(huán)帶相位校正透鏡作為物鏡的例，但本發(fā)明也可適用于配置于光軸上的其他透鏡。
權利要求
1.一種在第1透鏡面和第2透鏡面中至少一方上具備通過光軸方向上的級差鄰接的多個環(huán)帶形折射曲面的折射面，并由每個所述環(huán)帶形折射曲面校正從半導體激光器射出的激光的相位的樹脂制的環(huán)帶相位校正透鏡，其特征在于，所述折射面被分割成3個以上的環(huán)帶形折射曲面，并且在該折射面的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域中，形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差，與所述折射面僅以最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況相比較，由溫度變化引起的3次球面像差的變化量為1/2以下。
2.如權利要求1所述的環(huán)帶相位校正透鏡，其特征在于，設孔徑數(shù)為NA時，NA滿足下式NA＞0.45且設溫度為t時，在下式-30℃＜t＜80℃表示的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值為0.015λrms以下。
3.如權利要求1或2所述的環(huán)帶相位校正透鏡，其特征在于，當將設除了最內(nèi)周之外的所述環(huán)帶形折射曲面的寬度尺寸的平均值設為W時，滿足下式所示的條件W/所述折射面的有效半徑＞0.05
4.一種具備權利要求1規(guī)定的環(huán)帶相位校正透鏡和半導體激光器的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述半導體激光器具備當溫度上升時射出的激光的波長偏移到長波長側的特性，將每1℃溫度的所述激光波長的變化量設為K(nm/℃)，并將鄰接級差的合計絕對值設為T使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度時，T、n、K滿足下式(T×(n-1)×K/波長)＞1.5
5.如權利要求4所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)帶相位校正透鏡在將孔徑數(shù)設為NA時，NA滿足下式NA＞0.45且將溫度設為t時，溫度在下式-30℃＜t＜80℃表示的范圍內(nèi)，3次球面像差的絕對值為0.015λrms以下。
6.如權利要求4所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)帶相位校正透鏡，在將除了最內(nèi)周之外的所述環(huán)帶形折射曲面的寬度尺寸的平均值設為W時，滿足下式所示的條件W/所述折射面的有效半徑＞0.05
7.一種光頭裝置，其特征在于，具有權利要求4規(guī)定的光學系統(tǒng)。
8.一種光頭裝置，其特征在于，具有權利要求5規(guī)定的光學系統(tǒng)。
9.一種光頭裝置，其特征在于，具有權利要求6規(guī)定的光學系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供即使是樹脂制造的、在環(huán)境溫度變化中像差變化也不大的環(huán)帶相位校正透鏡，使用該環(huán)帶相位校正透鏡的光學系統(tǒng)，以及用該光學系統(tǒng)的光頭裝置。用作物鏡3的環(huán)帶相位校正透鏡中，在第1透鏡面31上形成具有通過光軸方向上的級差A11、A12、A13鄰接的多個環(huán)帶形折射曲面B11、B12、B13、B14的折射面。其中，折射面分割成3個以上環(huán)帶形折射曲面，并在折射面的有效半徑的1/2以上的外側區(qū)域性中，形成使外側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度厚于內(nèi)側的環(huán)帶形折射曲面的透鏡厚度的級差。這樣一來，與折射面僅用最內(nèi)周的非球面式表示的無分割的情況相比，使溫度變化引起的3次球面像差的變化量為1/2以下。
文檔編號G02B13/00GK1783264SQ20051010897
公開日2006年6月7日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權日2004年10月8日
發(fā)明者岡村哲郎, 白鳥良一 申請人:日新工機株式會社