專利名稱：光學(xué)頭裝置及光學(xué)頭裝置用物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對不同波長的激光具有衍射作用的透鏡和將該透鏡用作物鏡的光學(xué)頭裝置。
又，本發(fā)明涉及使用不同波長的激光對基板厚度不同的CD及DVD等的光記錄介質(zhì)進(jìn)行重放、記錄的光學(xué)頭裝置及適合于這樣的光學(xué)頭裝置的物鏡。
背景技術(shù)：
作為光記錄介質(zhì)，已知有CD及DVD等那樣對記錄面進(jìn)行保護(hù)的透明保護(hù)層的厚度及記錄密度不同的光記錄介質(zhì)，在對CD-R進(jìn)行重放記錄時，使用射出波長785nm的第1激光的第1激光源，在對DVD進(jìn)行重放時，使用射出波長655nm的第2激光的第2激光源。在對這樣兩種光記錄介質(zhì)進(jìn)行信息的記錄及重放的光學(xué)頭裝置中，為了其小型化，使得結(jié)構(gòu)緊湊，提出了使用公用的物鏡來將激光聚焦于CD和DVD記錄面上的結(jié)構(gòu)。
但是，CD的保護(hù)記錄面的透明保護(hù)層的厚度為1.2mm，DVD的透明保護(hù)層的厚度比CD薄，為0.6mm，其記錄密度比CD高。因此，作為物鏡，使其在具有單一折射率的透鏡面上形成由同心圓狀的微細(xì)臺階構(gòu)成的衍射光柵，利用該衍射光柵使入射光束進(jìn)行衍射，使多個焦點(diǎn)聚焦在光軸上的不同的位置(例如，參照日本專利特開平9-120027號公報)。在這種情況下，由于使用相同波長的激光而在DVD和CD中使衍射級數(shù)不同，故光的利用效率低。因此，還提出過一種方案，就是使用兩種波長的激光，通過使衍射級數(shù)相同來提高利用效率，并使焦點(diǎn)很好地聚焦在DVD、CD的記錄面上(例如，參照日本專利特開2000-81566號公報)。
在這樣的物鏡中，例如如圖11所示，在進(jìn)行入射的入射側(cè)折射面131和出射側(cè)折射面132中，如將入射側(cè)折射面131分割成形成中心側(cè)衍射光柵135的中心側(cè)折射面區(qū)域133和形成外周側(cè)衍射光柵136的外周側(cè)折射面區(qū)域134，則如圖12所示，在用波長785nm的第1激光L1進(jìn)行CD41的記錄重放時，能使用通過中心側(cè)折射面區(qū)域133所獲得的衍射光束、在CD41的記錄面41a上形成光束點(diǎn)B(41)，在用波長655nm的第2激光L2進(jìn)行DVD42的記錄重放時，能使用通過中心側(cè)折射面區(qū)域133所獲得的衍射光束和通過外周側(cè)折射面區(qū)域134所獲得的衍射光束，在DVD42的記錄面42a上形成光束點(diǎn)B(42)。當(dāng)將各區(qū)域這樣進(jìn)行分割時，由于能對每個區(qū)域改變非球面系數(shù)及光程差函數(shù)，故對CD41和DVD42的雙方都能優(yōu)化光學(xué)特性，作為整體來說使像差減小。
這里，中心側(cè)衍射光柵135和外周側(cè)衍射光柵136，一般都能用使中心側(cè)高、使外周側(cè)低的鋸齒形的多個臺階135a、136a來構(gòu)成，若采用這樣的結(jié)構(gòu)，從中心側(cè)折射面區(qū)域133射出的衍射光束和從外周側(cè)衍射光柵136射出的衍射光束，都是-1級衍射光。這樣使臺階135a、136a的方向相同的理由，是由于若使方向一致，則容易對物鏡130成形用的模具進(jìn)行加工，是出于這樣的制造方面的原因。
但是，在以往的物鏡130中，在因溫度變化而使構(gòu)成物鏡130的材料發(fā)生折射率變化及線膨脹時，以及在因溫度變化而發(fā)生激光的波長變動時，由中心側(cè)衍射光柵135引起的衍射光和由外周側(cè)衍射光柵136引起的衍射光都發(fā)生同樣的變化。因此，在使用中心側(cè)衍射光柵135的衍射光和外周側(cè)衍射光柵136的衍射光對DVD42進(jìn)行記錄重放中的3次球面像差隨溫度而變化的特性，如圖13所示，它是考慮構(gòu)成了物鏡130的材料的折射率變化及線膨脹、激光的波長變動后的模擬結(jié)果，周圍溫度在-5℃的低溫側(cè)，變動約為10mλ，周圍溫度在55℃的高溫側(cè)，約為30mλ，也就是說存在的問題是，對于±30℃的周圍溫度變化，3次球面像差變動竟達(dá)到±20mλ。
又，構(gòu)成衍射光柵的臺階的高度，需要形成激光的位相為2π，而對衍射光柵，將分別射入CD重放記錄用的波長785nm的第1激光和DVD重放用的波長655nm的第2激光。因此，在將物鏡的射入第1激光時的折射率、物鏡的射入第2激光時的折射率、第1激光的波長和第2激光的波長分別設(shè)為n1、n2、λ1和λ2時，則衍射光柵的臺階的高度被設(shè)定成用下式所求得的h1或h2。
h1＝λ1/(n1-1)h2＝λ2/(n2-1)又，衍射光柵的臺階的高度，也有時被設(shè)定成(h1+h2)/2。
但是，在重視第2激光而將衍射光柵的臺階的高度形成h2時，其S曲線特性(聚焦誤差信號)就如圖14(a)所示，對于DVD能獲得良好的分辨率，而在CD中不能獲得S曲線。又，關(guān)于表示重放性能的跳動對于DVD雖也得到較好的值，但在CD中即使能重放，也只達(dá)到要求規(guī)格的邊界程度的值。
與上相反，在重視第1激光而將衍射光柵的臺階的高度形成h1時，其S曲線特性就如圖14(b)所示，對于CD能獲得良好的分辨率，而在DVD中，S曲線的振幅較低。當(dāng)DVD的S曲線振幅低時，則存在不能取得雙層盤片在記錄重放時的聚焦伺服信號的問題。又，對于附著指紋后的盤片(指紋污染盤片)等不良盤片，存在聚焦伺服失控的問題。又，關(guān)于跳動，對于CD雖也得到較好的值，但在DVD中將超出要求規(guī)格界限，達(dá)到不能進(jìn)行重放的程度。
又，在將衍射光柵的臺階的高度設(shè)成(h1+h2)/2時，其S曲線特性成為圖14(c)所示的那樣，具有這樣的S曲線，對于CD能獲得與圖14(b)同等水平的基本良好的重放性能，而對于與CD相比需要更高分辨率的DVD，則重放性能較差。
又，也有的情況下將物鏡的折射面分成中心側(cè)和外周側(cè)，在中心側(cè)形成使臺階的高度成為(h1+h2)/2的中心側(cè)衍射光柵，在外周側(cè)形成使臺階的高度成為h2的外周側(cè)衍射光柵，在使用第1激光對CD進(jìn)行重放時，使用由中心側(cè)衍射光柵產(chǎn)生的衍射光，在使用第2激光對DVD進(jìn)行重放時，使用由中心側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵產(chǎn)生的衍射光。在這種情況下，關(guān)于外周側(cè)衍射光柵的臺階的高度，以往是為了提高第2激光的效率而形成為h2，這樣，由于因中心側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵而使第2激光的衍射光的位相偏移，故可知波面像差變差，整個透鏡的透射率就變差。
又，在這樣的物鏡中，由于是根據(jù)各激光的波長，將入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面的非球面形狀進(jìn)行優(yōu)化而消除像差，故當(dāng)入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的中心偏移時，就不能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上。例如，入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的平行偏心量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系，分別如圖15(a)中的實(shí)線L11、虛線L12、點(diǎn)劃線L13、雙點(diǎn)劃線L14所示的那樣，平行偏心量的增大將導(dǎo)致彗形像差和波面像差的顯著惡化。因此，在用模具成形制造這種透鏡時，對于模具，存在難以大量生產(chǎn)且精度要求高的問題。
在利用傾斜控制等使物鏡的傾斜進(jìn)行變化時，就不能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上。例如，物鏡的傾斜量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系，分別如圖15(b)中的實(shí)線L11、虛線L12、點(diǎn)劃線L13、雙點(diǎn)劃線L14所示的那樣，當(dāng)物鏡傾斜時，存在彗形像差和波面像差顯著惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的目的在于，在具有對波長不同的第1和第2激光產(chǎn)生衍射作用的透鏡和將該透鏡用作物鏡的光學(xué)頭裝置中，提供能提高其溫度特性的結(jié)構(gòu)。
又，本發(fā)明的目的在于，即使在通過具有衍射透鏡結(jié)構(gòu)的物鏡使波長不同的第1和第2激光在透明保護(hù)層的厚度不同的第1和第2光記錄介質(zhì)的記錄面上進(jìn)行聚焦時，提供也能獲得良好的檢測特性的光學(xué)頭裝置和光學(xué)頭裝置用物鏡。
又，本發(fā)明的目的在于，提供在具有衍射透鏡結(jié)構(gòu)的入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面的中心光軸、對于垂直于光軸的方向稍微有些偏移時、或在該兩個光軸構(gòu)成角度時，提供也能獲得良好的檢測特性的光學(xué)頭裝置和光學(xué)頭裝置用物鏡。
為了解決上述問題，本發(fā)明的一種透鏡，是將折射面至少分割成包圍透鏡光軸的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域和包圍該內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的外側(cè)的外周側(cè)折射面區(qū)域，被分割后的每個區(qū)域?yàn)榛ハ嗖煌姆乔蛎?，且遍及所述?nèi)周側(cè)折射面區(qū)域和所述外周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵，被分割后的每個區(qū)域具有互相不同的光程差函數(shù)，其特點(diǎn)在于，所述內(nèi)周側(cè)衍射光柵和所述外周側(cè)衍射光柵的至少一部分是這樣構(gòu)成，使得從各自射出的衍射光束的衍射級數(shù)的極性不同。
在本發(fā)明中，在使從所述內(nèi)周側(cè)衍射光柵和所述外周側(cè)衍射光柵的至少一部分的各個部分射出的衍射光束的衍射級數(shù)的極性不同時，可以使構(gòu)成所述內(nèi)周側(cè)衍射光柵的內(nèi)周側(cè)臺階和構(gòu)成所述外周側(cè)衍射光柵的外周側(cè)臺階都具有鋸齒形的剖面，且所述內(nèi)周側(cè)臺階形成向著光軸側(cè)的鋸齒形，而所述外周側(cè)臺階的至少一部分形成向著外周側(cè)的鋸齒形。
在本發(fā)明中，由于從所述內(nèi)周側(cè)衍射光柵和所述外周側(cè)衍射光柵的至少一部分的各個部分射出的衍射光束的衍射級數(shù)的極性不同，故即使因溫度變化而構(gòu)成透鏡的材料發(fā)生折射率變化及線膨脹，又，即使激光發(fā)生因溫度變化而引起的波長變動，也可用內(nèi)周側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵將因這樣的溫度變化而引起的球面像差的變化互相進(jìn)行彌補(bǔ)。因此，在光學(xué)頭裝置中將本發(fā)明中的物鏡用作為公用的物鏡的情況下，在使用內(nèi)周側(cè)衍射光柵的衍射光和外周側(cè)衍射光柵的衍射光進(jìn)行的光記錄介質(zhì)的記錄重放時，由于能抑制因周圍溫度的變化而引起的球面像差的變動，因此能獲得對于溫度變化而伺服信號的變化及跳動的惡化非常少的良好的檢測特性。
在本發(fā)明中，所述折射面，例如對于兩種波長的激光，在與第1光記錄介質(zhì)的數(shù)值孔徑(NA)相當(dāng)?shù)奈恢?，被分割成以光軸為中心(包含光軸)的中心側(cè)折射面區(qū)域和所述外周側(cè)折射面區(qū)域。又，所述折射面，對于n個波長的激光被分割成n個區(qū)域。采用這樣的結(jié)構(gòu)，能將規(guī)定NA的內(nèi)側(cè)的光在記錄面上形成良好的光點(diǎn)，并容易使外側(cè)的光形成閃耀光，且結(jié)構(gòu)最簡單，設(shè)計(jì)容易。
在本發(fā)明中，最好是從所述中心側(cè)衍射光柵射出的衍射光束和從所述外周側(cè)衍射光柵的至少一部分射出的衍射光束中的一方是+1級衍射光，另一方是-1級衍射光。也就是說，最好是使用效率最高、臺階高度低的±1級衍射光。
本發(fā)明的物鏡，例如在光學(xué)頭裝置中，用作為將第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦、且將比所述第1激光波長短的第2激光對覆蓋記錄面的透明保護(hù)層的厚度比所述第1光記錄介質(zhì)薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦的公用的物鏡。在這樣的光學(xué)頭裝置中，在使用所述第1激光源進(jìn)行的所述第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過作為所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，所述中心側(cè)折射面區(qū)域和所述外周側(cè)折射面區(qū)域以所述第1光記錄介質(zhì)的記錄或重放所需的數(shù)值孔徑進(jìn)行區(qū)域分割。
又，本發(fā)明的物鏡，例如在光學(xué)頭裝置中，用作為將第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦、并將比所述第1激光波長短的第2激光對覆蓋記錄面的透明保護(hù)層的厚度比所述第1光記錄介質(zhì)薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦、且將比所述第2激光波長短的第3激光對覆蓋記錄面的透明保護(hù)層的厚度比所述第2光記錄介質(zhì)薄的第3光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦的公用的物鏡。在這樣的光學(xué)頭裝置中，在使用所述第1激光源進(jìn)行的所述第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過作為所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過將所述外周側(cè)折射面區(qū)域分割成2個區(qū)域后的內(nèi)周側(cè)的中間部分所獲得的衍射光束，在使用所述第3激光源進(jìn)行的所述第3光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束、通過所述中間部分所獲得的衍射光束和通過包圍所述外周側(cè)折射面區(qū)域中的所述中間部分的外周部分所獲得的衍射光束，所述中心側(cè)折射面區(qū)域和所述外周側(cè)折射面區(qū)域以所述第1光記錄介質(zhì)的記錄或重放所需的數(shù)值孔徑進(jìn)行區(qū)域分割，所述外周側(cè)折射面區(qū)域中的所述中間部分和所述外周部分以所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放所需的數(shù)值孔徑進(jìn)行區(qū)域分割。
在本發(fā)明中，最好是外周側(cè)折射面區(qū)域的至少一部分是使中心側(cè)低而外周側(cè)高的臺階。這是由于，如果該臺階的方向相反地形成為使中心側(cè)高而外周側(cè)低時，則由于透鏡面的傾斜增大，故臺階的方向相對于光的入射的方向就具有較大的角度，就成為產(chǎn)生不需要的光的原因。
在本發(fā)明中，最好是在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述中心側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵的至少一部分所獲得的極性不同的級數(shù)的衍射光束，例如，一方是-1級衍射光，另一方是+1級衍射光。
又，為了解決上述問題，本發(fā)明的一種光學(xué)頭裝置，是通過物鏡將從第1激光源射出的第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，且通過所述物鏡將從第2激光源射出的、比所述第1激光波長短的第2激光對透明保護(hù)層比所述第1光記錄介質(zhì)的透明保護(hù)層薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，其特點(diǎn)在于，將所述物鏡的折射面分割成以其光軸為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域和包圍該中心側(cè)折射面區(qū)域的外側(cè)的外周側(cè)折射面區(qū)域，且遍及所述中心側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的中心側(cè)衍射光柵，在使用所述第1激光源進(jìn)行的所述第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域的光束和通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，將所述中心側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度、波長為λ1的所述第1激光入射時的所述中心側(cè)折射面區(qū)域的折射率和波長為λ2的所述第2激光入射時的所述中心側(cè)折射面區(qū)域的折射率分別設(shè)為H、n1和n2時，所述中心側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度H，被設(shè)定成滿足下式h2＜H＜(h1+h2)/2式中，h1＝λ1/(n1-1)h2＝λ2/(n2-1)在本發(fā)明中，著眼于第2光記錄介質(zhì)和第2激光是用于高密度記錄的，將中心側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)定成比與第1激光對應(yīng)的尺寸h1和與第2激光對應(yīng)的尺寸h2的中間值更接近于與第2激光對應(yīng)的尺寸h2的值。也就是說，從光記錄介質(zhì)的凹坑尺寸的大小及光束點(diǎn)的大小來看，與重放記錄動作的難易度對應(yīng)進(jìn)行加權(quán)，并對臺階的高度進(jìn)行設(shè)定。因此，對于第2光記錄介質(zhì)，能獲得足夠大的S曲線振幅，對第1和第2光記錄介質(zhì)的雙方都能獲得良好的檢測特性，并即使對于附著指紋的盤片(指紋污染盤片)等那樣不良的盤片，聚焦伺服也不會失控，能獲得良好的記錄重放性能。又，由于將中心側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)定成比尺寸h1和尺寸h2的中間值更接近于與波長短的第2激光對應(yīng)的尺寸h2的值，故即使因溫度上升而第2激光的波長稍微有些增加，由于使中心溫度的臺階高度H與接近于第2激光的波長相對應(yīng)，故對第2光記錄介質(zhì)也能獲得良好的檢測特性。
在本發(fā)明中，最好是在將利用所述第1激光對所述第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行記錄或重放的凹坑的面積和利用所述第2激光對所述第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行記錄或重放的凹坑的面積分別設(shè)成S1和S2時，所述中心側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度H，被設(shè)定成滿足下式H＝(S1×h2+S2×h1)/(S1+S2)在本發(fā)明中，最好是在將利用所述第1激光對所述第1光記錄介質(zhì)的記錄面所形成的光束點(diǎn)的直徑和利用所述第2激光對所述第2光記錄介質(zhì)的記錄面所形成的光束點(diǎn)的直徑分別設(shè)成φ1和φ2時，所述中心側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度H，被設(shè)定成滿足下式H＝(φ12×h2+φ22×h1)/(φ12+φ22)在本發(fā)明中，最好是在將從2.6至4.0的值的常數(shù)設(shè)為k時，所述中心側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度H，被設(shè)定成滿足下式H＝(k×h2+1×h1)/(k+1)在本發(fā)明中，最好是所述外周側(cè)折射面區(qū)域是這樣形成，使其具有近似適合于所述第2激光束在所述第2光記錄介質(zhì)的記錄面上形成所述第2光束點(diǎn)的折射率。如要在外周側(cè)折射面區(qū)域形成衍射光柵，則需要以窄距形成微細(xì)的臺階，而若以折射率將第2激光在第2光記錄介質(zhì)的記錄面上進(jìn)行聚焦，就不需要在外周側(cè)折射面區(qū)域以窄間距形成微細(xì)的臺階。又，能消除因臺階部分引起的效率損耗。
又，在本發(fā)明中，最好是遍及所述外周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放時，也可以采用使用通過所述中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束的結(jié)構(gòu)，但在這樣的情況下，將構(gòu)成該外周側(cè)衍射光柵的所述臺階的高度設(shè)定成與所述中心側(cè)衍射光柵的臺階高度相同的高度H。在將中心側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)成H、將外周側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)成h2的結(jié)構(gòu)中，由于中心側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵的位相偏移，故波面像差變差，而在將中心側(cè)衍射光柵及外周側(cè)衍射光柵的臺階的高度都設(shè)成H的結(jié)構(gòu)中，沒有位相偏移，波面像差變好，將提高整個透鏡的透射率。
接著，本發(fā)明是涉及用于光學(xué)頭裝置中的物鏡的發(fā)明，本發(fā)明的物鏡的特征在于，具有上述結(jié)構(gòu)的折射面。
又，為了解決上述問題，本發(fā)明的光學(xué)頭裝置，是通過物鏡將從第1激光源射出的第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，且通過所述物鏡將從第2激光源射出的、比所述第1激光波長短的第2激光對透明保護(hù)層比所述第1光記錄介質(zhì)的透明保護(hù)層薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，其特點(diǎn)在于，將所述物鏡的形成為規(guī)定的非球面形狀的入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面中的一個折射面，分割成以其光軸為中心的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域和外周側(cè)折射面區(qū)域，并至少遍及所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵，對于另一個折射面，在NA≥0.5的區(qū)域(對于作為第2光記錄介質(zhì)的DVD盤片的有效區(qū)域)中，將非球面傾斜角設(shè)成0°以上，且在10°以下，在使用所述第1激光源進(jìn)行的所述第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域的光束和通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束。
本說明書中的所謂非球面傾斜角，是指光軸與離開光軸的某地點(diǎn)的透鏡面法線所構(gòu)成的角度θ。所謂某地點(diǎn)，是DVD盤片重放時的有效區(qū)域NA≥0.5的區(qū)域。
在本發(fā)明中，由于在入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面中，將與形成衍射光柵一側(cè)相反側(cè)的折射面形狀作為非球面傾斜角規(guī)定成0°以上，且在10°以下，故即使入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的中心偏移，但由于對像差的影響小，故能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上。又，由于將與形成衍射光柵的一側(cè)相反側(cè)的折射面形狀作為非球面傾斜角規(guī)定成0°以上，且在10°以下，故即使在利用傾斜控制等使物鏡的傾斜發(fā)生變化時，由于對像差的影響小，故能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上。
在本發(fā)明中，遍及所述外周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放時，也可以采用使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA，要滿足下式0.55≤NA≤0.65本發(fā)明最好是應(yīng)用于所述物鏡的光軸中心的透鏡厚度d和相對于第2激光的焦距f滿足下式d/f≥0.665的光學(xué)頭裝置。即使是偏離用上式規(guī)定的條件時，雖然入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的中心偏移及物鏡的傾斜對像差有影響，但該影響較小。因此，對于入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的中心偏移及物鏡的傾斜對像差造成較大影響的結(jié)構(gòu)的物鏡，若應(yīng)用本發(fā)明，則其效果是顯著的。


圖1是以應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)頭裝置的光學(xué)系統(tǒng)為中心表示的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2(a)、(b)、(c)、(d)分別是圖1所示的物鏡的結(jié)構(gòu)例1的俯視圖、剖視圖、將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和包圍中心側(cè)折射面區(qū)域的外周側(cè)區(qū)域的部分放大剖視圖。
圖3是表示圖2所示的結(jié)構(gòu)例1的物鏡的第1和第2激光的聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。
圖4是表示使用圖2所示的結(jié)構(gòu)例1的物鏡時對DVD的3次球面像差進(jìn)行模擬結(jié)果的曲線圖。
圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別是圖1所示的物鏡的結(jié)構(gòu)例2的俯視圖、剖視圖、將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和表示在該中心側(cè)折射面區(qū)域所形成的臺階的部分放大剖視圖。
圖6是表示利用圖5所示的結(jié)構(gòu)例2的物鏡對第1和第2激光進(jìn)行聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。
圖7是表示物鏡的結(jié)構(gòu)例3的結(jié)構(gòu)圖，(a)是其俯視圖、(b)是其剖視圖、(c)和(d)分別是其部分放大剖視圖。
圖8(a)、(b)、(c)、(d)分別是圖1所示的物鏡的結(jié)構(gòu)例4的俯視圖、剖視圖、入射側(cè)折射面的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和出射側(cè)折射面的部分放大剖視圖。
圖9是表示利用圖8所示的結(jié)構(gòu)例4的物鏡對第1和第2激光進(jìn)行聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。
圖10(a)、(b)是分別表示在圖8的結(jié)構(gòu)例4中的物鏡的平行偏心量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系的曲線圖和物鏡的傾斜與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系的曲線圖。
圖11(a)、(b)、(c)、(d)分別是以往的物鏡的俯視圖、剖視圖、將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和包圍中心側(cè)折射面區(qū)域的外周側(cè)區(qū)域的部分放大剖視圖。
圖12是表示利用以往的物鏡對第1和第2激光進(jìn)行聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。
圖13是表示使用以往的物鏡時的DVD的3次球面像差進(jìn)行模擬結(jié)果的曲線圖。
圖14(a)、(b)、(c)是分別表示使用以往的物鏡時的S曲線特性的曲線圖。
圖15(a)、(b)是分別表示以往的物鏡的平行偏心量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系的曲線圖和以往的物鏡的傾斜與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系的曲線圖。
1—光學(xué)頭裝置；3—物鏡；4—光記錄介質(zhì)；11—第1激光源；12—第2激光源；21—第1光束分離器；22—第2光束分離器；23—準(zhǔn)直透鏡；25—公用受光元件；31—入射側(cè)折射面；31A—入射側(cè)折射面；32—出射側(cè)折射面；32A—出射側(cè)折射面；33—中心側(cè)折射面區(qū)域；33A—中心側(cè)折射面區(qū)域；34—外周側(cè)折射面區(qū)域；34A—外周側(cè)折射面區(qū)域；35—中心側(cè)衍射光柵；35A-中心側(cè)衍射光柵；35a—臺階；36—外周側(cè)衍射光柵；36A—外周側(cè)衍射光柵；36a—臺階；41-CD(第1光記錄介質(zhì))；41a—記錄面；42-DVD(第2光記錄介質(zhì))；42a—記錄面；50—同心圓狀的微細(xì)臺階；51—入射側(cè)折射面；52—出射側(cè)折射面；53—中心側(cè)折射面區(qū)域；54—外周側(cè)折射面區(qū)域；55—中心側(cè)衍射光柵；60—同心圓狀的微細(xì)臺階；61—入射側(cè)折射面；62—出射側(cè)折射面；63—中心側(cè)折射面區(qū)域；64—外周側(cè)折射面區(qū)域；65—中心側(cè)衍射光柵；B(41)—光束點(diǎn)；B(42)—光束點(diǎn)；L—物鏡的光軸(系統(tǒng)光軸)；Lo—聚焦光學(xué)系統(tǒng)；L1—第1激光束；L2—第2激光束具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對應(yīng)用本發(fā)明的具有物鏡的光學(xué)頭裝置進(jìn)行說明。
圖1是以本例的光學(xué)頭裝置的光學(xué)系統(tǒng)為中心表示的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖1中，本形態(tài)的光學(xué)頭裝置1，是對CD、CD-R、DVD等的基板厚度及記錄密度不同的多種光記錄介質(zhì)4進(jìn)行信息重放、記錄的裝置。因此，具有射出用于CD等記錄重放的波長為785nm的第1激光L1的第1激光源11和射出用于DVD重放等的波長為655nm的第2激光L2的第2激光源12。各激光通過公用的聚焦光學(xué)系統(tǒng)Lo被引導(dǎo)至光記錄介質(zhì)4，同時由該光記錄介質(zhì)4所反射的各激光束的返回光被引導(dǎo)至公用受光元件25。
在聚焦光學(xué)系統(tǒng)Lo中，具有使第1激光L1直線前進(jìn)、使第2激光L2反射、并使雙方的光都與系統(tǒng)光軸L(物鏡的光軸)一致的第1光束分離器21；使沿系統(tǒng)光軸L前進(jìn)的激光L1、L2通過的第2光束分離器22；使通過該第2光束分離器22的激光L1、L2形成平行光的準(zhǔn)直透鏡23；以及使從準(zhǔn)直透鏡23射出的激光L1、L2的光束點(diǎn)形成在光記錄介質(zhì)4的記錄面上用的物鏡3。
在這樣構(gòu)成的光學(xué)頭裝置1中，對于作為第1光記錄介質(zhì)4的CD41的記錄面41a，利用物鏡3形成第1激光L1的光束點(diǎn)。又，對于作為第2光記錄介質(zhì)4的DVD42的記錄面42a，利用物鏡3形成第2激光L2的光束點(diǎn)。
這樣，向光記錄介質(zhì)4(CD41、DVD42)進(jìn)行聚焦的第1和第2的激光L1、L2，在分別由光記錄介質(zhì)4進(jìn)行反射后，作為返回光反方向沿著公用的聚焦光學(xué)系統(tǒng)Lo的路徑，在第2光束分離器22上進(jìn)行反射，并向公用受光元件25聚焦。并且，利用由公用受光元件25檢測出的信號進(jìn)行光記錄介質(zhì)4(CD41、DVD42)的信息重放等。
參照圖2和圖3對本例的物鏡3的結(jié)構(gòu)例1進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖2(a)、(b)、(c)、(d)分別是表示物鏡3的結(jié)構(gòu)例1的俯視圖、剖視圖、將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和包圍中心側(cè)折射面區(qū)域的外周側(cè)區(qū)域的部分放大剖視圖。圖3是表示該結(jié)構(gòu)例1的各波長激光的聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。圖4是表示使用物鏡3的結(jié)構(gòu)例1時對DVD42的3次球面像差進(jìn)行模擬結(jié)果的曲線圖。
在圖2(a)、(b)、(c)、(d)中，本結(jié)構(gòu)例1的物鏡3是一種凸透鏡，該凸透鏡具有從第1激光源11和第2激光源12射出的激光L1、L2入射的有正光焦度的入射側(cè)折射面31；以及向光記錄介質(zhì)4射出激光束的出射側(cè)折射面32。
入射側(cè)折射面31，被分割成將光軸L作為中心以同心圓形狀包含光軸L的圓形的中心側(cè)折射面區(qū)域33和包圍該中心側(cè)折射面區(qū)域33的外周呈圓環(huán)狀的外周側(cè)折射面區(qū)域34的兩個區(qū)域，中心側(cè)折射面區(qū)域33與外周側(cè)折射面區(qū)域34的邊界部分，是與CD41(第1激光L1)的數(shù)值孔徑NA＝0.45~0.55相當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 在本形態(tài)中，由于使用波長不同的兩種激光，對兩個光記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄重放，故將入射側(cè)折射面分割成2部分。
遍及中心側(cè)折射面區(qū)域33的整個區(qū)域，利用同心圓狀的多個微細(xì)的臺階35a來形成中心側(cè)衍射光柵35。又，在外周側(cè)折射面區(qū)域34，沿該整個區(qū)域也形成由同心圓狀的微細(xì)的臺階36a構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵36。
在中心側(cè)折射面區(qū)域33所形成的中心側(cè)衍射光柵35，具有使通過該區(qū)域的第1激光L1的衍射光所產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成于CD41的記錄面上的衍射特性。
此外，在中心側(cè)折射面區(qū)域33所形成的中心側(cè)衍射光柵35，具有使通過該區(qū)域的第2激光L2的衍射光所產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上的衍射特性。
又，在外周側(cè)折射面區(qū)域34所形成的外周側(cè)衍射光柵36，具有使通過該區(qū)域的第2激光L2的衍射光所產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上的衍射特性。
這里，在第1激光L1中，通過外周側(cè)折射面區(qū)域34的光束分量是對于記錄或重放沒有作用的不需要的光分量，在本例中，受到在該外周側(cè)折射面區(qū)域34上所形成的外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生的衍射作用進(jìn)行衍射，使得不向CD41的記錄面上的光束點(diǎn)形成位置進(jìn)行聚焦。
在本結(jié)構(gòu)例1的物鏡3中，構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵35的臺階35a和構(gòu)成外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a，都具有鋸齒形狀的剖面形狀。
但是，在本形態(tài)中，構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵35的臺階35a，是從中心側(cè)向外周側(cè)降低，即、使中心側(cè)高而外周側(cè)低的朝向光軸側(cè)的鋸齒形臺階，而與上相反，構(gòu)成外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a如圖2(d)所示，是從中心側(cè)向外周側(cè)增高的、朝向外周側(cè)的鋸齒形臺階。也就是說，構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵35的臺階35a與構(gòu)成外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a，它們的鋸齒形的方向相反。
外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a，可以不僅是整個區(qū)域從中心側(cè)向外周側(cè)增高的形狀，也可以是外周側(cè)衍射光柵36的一部分是從中心側(cè)向外周側(cè)增高的形狀。例如，也可以是將外周側(cè)折射面區(qū)域34分成3個區(qū)域，是在內(nèi)側(cè)和外側(cè)是從外周側(cè)向中心側(cè)降低、而在其中間是從中心側(cè)向外周側(cè)降低的臺階36a的形狀。但是，對外周側(cè)衍射光柵36進(jìn)行定義的光程差函數(shù)是1個，與對內(nèi)周側(cè)衍射光柵35進(jìn)行定義的光程差函數(shù)不同。
又，構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵35的臺階35a和構(gòu)成外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a，也可以分別形成為與本形態(tài)相反的方向，通過這樣使鋸齒形的方向相反。
因此，在本形態(tài)中，從中心側(cè)折射面區(qū)域33射出的衍射光的衍射級數(shù)與從外周側(cè)折射面區(qū)域34射出的衍射光的衍射級數(shù)，它們的極性相反，在本形態(tài)中，從中心側(cè)折射面區(qū)域33射出的衍射光是-1級衍射光分量，從外周側(cè)折射面區(qū)域34射出的衍射光是+1級衍射光分量。因此，第2激光L2，利用通過中心側(cè)衍射光柵35產(chǎn)生衍射的-1級衍射光分量和通過外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生衍射的+1級衍射光分量，在DVD42的記錄面上就形成光束點(diǎn)B(42)。
又，由外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生的衍射級數(shù)，其絕對值也可以比中心側(cè)衍射光柵35產(chǎn)生的衍射級數(shù)要大。例如，相對于中心側(cè)衍射光柵35產(chǎn)生的衍射級數(shù)為1級來說，由外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生的衍射級數(shù)也可以為2級及以上。又，外周側(cè)衍射光柵36的衍射級數(shù)，例如若一部分為+3級，則使其它部分為-3級，在外周側(cè)衍射光柵36內(nèi)的衍射級數(shù)的絕對值一定為一致。
在這樣構(gòu)成的光學(xué)頭裝置1中，在進(jìn)行CD41的信息重放時，僅驅(qū)動第1激光源11，射出第1激光L1。其結(jié)果，如圖3中虛線所示，第1激光L1通過物鏡3的中心側(cè)折射面區(qū)域33，由形成于該處的中心側(cè)衍射光柵35所生成的-1級衍射光分量，在CD41的記錄面上形成光束點(diǎn)B(41)。
與此相反，在進(jìn)行DVD42的信息重放時，僅驅(qū)動第2激光源12，而射出第2激光L2。其結(jié)果，如圖3中實(shí)線所示，在第激光L2中，利用在通過物鏡3的中心側(cè)折射面區(qū)域33時、由形成于該處的中心側(cè)衍射光柵35進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的-1級衍射光分量和在通過物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域34時、由形成于該處的外周側(cè)衍射光柵36進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的+1級衍射光分量，在DVD42的記錄面上形成光束點(diǎn)B(42)。
這里，物鏡3由于構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵35的臺階35a和構(gòu)成外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a的鋸齒形的方向相反，故從中心側(cè)折射面區(qū)域33射出的衍射光的衍射級數(shù)與從外周側(cè)折射面區(qū)域34射出的衍射光的衍射級數(shù)的極性相反。因此，隨溫度變化，即使構(gòu)成物鏡3的材料發(fā)生折射率變化及線膨脹，另外即使從第2激光源12射出的第2激光L2因溫度變化而發(fā)生波長變動，但利用中心側(cè)衍射光柵35和外周側(cè)衍射光柵36，將對由這樣的溫度變化引起的球面像差的變化進(jìn)行補(bǔ)償。因此，對于在記錄密度低的CD41中所用的第1激光L1的溫度特性，與以往相同，而對于在記錄密度高的DVD42中所用的第2激光L2，其溫度特性則提高。因此，在使用中心側(cè)衍射光柵35的衍射光和外周側(cè)衍射光柵36的衍射光對DVD42進(jìn)行記錄重放時，由于能抑制由周圍溫度的球面變化而引起的像差的變化，故對于溫度變化，幾乎沒有伺服信號的變化及跳動的惡化情況，能獲得良好的檢測特性。
例如，關(guān)于應(yīng)用本發(fā)明的物鏡3，它的作為DVD42的記錄重放中的3次球面像差的隨溫度而變化的特性，考慮到構(gòu)成物鏡3的材料的折射率變化及線膨脹、和激光的波長變動后的模擬結(jié)果，如圖4所示，其結(jié)果為周圍溫度在-5℃的低溫側(cè)幾乎沒有變動，周圍溫度在55℃的高溫側(cè)變動也在10mλ以下，具有優(yōu)異的溫度特性。
又，在本形態(tài)中，在物鏡3的入射側(cè)折射面31中，由于中心側(cè)折射面區(qū)域33與外周側(cè)折射面區(qū)域34的邊界位置，是與CD41(第1激光L1)的數(shù)值孔徑NA＝0.45~0.55相當(dāng)?shù)奈恢?，故對于中心?cè)折射面區(qū)域33，構(gòu)成第1激光L1和第2激光L2兩者的像差減小，而對于外周側(cè)折射面區(qū)域34，構(gòu)成第2激光L2的像差減小的狀態(tài)，即使第1激光L1通過外周側(cè)折射面區(qū)域34，也能構(gòu)成使第1激光L1不聚焦在利用中心側(cè)折射面區(qū)域33聚焦的焦點(diǎn)位置。因此，若與在中心側(cè)折射面區(qū)域33或外周側(cè)折射面區(qū)域34中包含與CD41(第1激光L1)的數(shù)值孔徑相當(dāng)?shù)奈恢玫那闆r相比，能夠使所需的數(shù)值孔徑內(nèi)的像差較小，而數(shù)值孔徑的外面不完全成為噪聲的狀態(tài)，進(jìn)而，中心側(cè)衍射光柵35和外周側(cè)衍射光柵36的設(shè)計(jì)較容易。
又，對于CD41和DVD42的重放記錄，由于使用物鏡3中的中心側(cè)衍射光柵35和外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生的±1級衍射光，故與使用衍射級數(shù)為2級及以上的衍射光的情況相比，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。
又，在利用刀尖為平頭的刻刀進(jìn)行擠壓方式的切削加工中，若是形成臺階35a、36a而形成刻槽的方法，則由于在刀尖的兩側(cè)有角，故能容易加工形成本形態(tài)的物鏡3用的模具。又，也可以對透光性材料，直接利用刀尖為平頭的刻刀進(jìn)行擠壓方式的切削加工，來形成具有臺階35a、36a的槽。
又，在上述形態(tài)中，是將從中心側(cè)折射面區(qū)域33射出的衍射光形成-1級衍射光分量，將從外周側(cè)折射面區(qū)域34射出的衍射光形成+1級衍射光分量，但也可以相反，將從中心側(cè)折射面區(qū)域33射出的衍射光形成+1級衍射光分量，將從外周側(cè)折射面區(qū)域34射出的衍射光形成-1級衍射光分量。
又，為了使用3種波長的激光來對3種光記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄重放，只要將物鏡的折射面分成3個區(qū)域就可以。這時，至少1個區(qū)域，使臺階的方向相反。最外周區(qū)域的臺階，如圖2(d)所示的外周側(cè)衍射光柵36的臺階36a那樣，只要使從中心側(cè)向外周側(cè)增高就可以。
在使用這樣的3種波長的激光的光學(xué)頭裝置中，在使第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦、并使比所述第1激光的波長短的第2激光對覆蓋記錄面的透明保護(hù)層的厚度比所述第1光記錄介質(zhì)薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦、且使比所述第2激光的波長短的第3激光對覆蓋記錄面的透明保護(hù)層的厚度比所述第2光記錄介質(zhì)薄的第3光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦的情況下，為了使用第1激光源對第1光記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄重放，要使用通過作為內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域?qū)⒐廨S作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，為了使用第2激光源對第2光記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄重放，要使用通過中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過將外周側(cè)折射面區(qū)域2分割后的內(nèi)周側(cè)的中間部分所獲得的衍射光束，為了使用第3激光源對第3光記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄重放，要使用通過中心側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束、通過中間部分所獲得的衍射光束和通過外圍周側(cè)折射面區(qū)域的所述中間部分的外周部分所獲得的衍射光束。
這里，所謂中心側(cè)折射面區(qū)域和外周側(cè)折射面區(qū)域，是以在第1光記錄介質(zhì)的記錄或重放中所需的數(shù)值孔徑進(jìn)行區(qū)域分割，所謂外周側(cè)折射面區(qū)域的中間部分和外周部分，是以在第2光記錄介質(zhì)的記錄或重放中所需的數(shù)值孔徑進(jìn)行區(qū)域分割。
又，在上述形態(tài)中，是對于光學(xué)頭裝置1的物鏡3應(yīng)用本發(fā)明的例子，也可以對于通過不同波長的激光光束的透鏡、例如對于準(zhǔn)直透鏡23等應(yīng)用本發(fā)明。
參照圖5和圖6對物鏡3的結(jié)構(gòu)例2進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別表示物鏡3的結(jié)構(gòu)例2的俯視圖、剖視圖、將光軸作為中心的中心側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和表示在該中心側(cè)折射面區(qū)域所形成的臺階的部分放大剖視圖。圖6是表示利用結(jié)構(gòu)例2的物鏡3對各波長的激光進(jìn)行聚焦?fàn)顟B(tài)的說明圖。
在圖5(a)、(b)、(c)中，本例的物鏡3的結(jié)構(gòu)例2是一種凸透鏡，該凸透鏡具有從第1激光源11和第2激光源12射出的激光L1、L2入射的有正光焦度的入射側(cè)折射面51；以及向光記錄介質(zhì)4射出激光束的出射側(cè)折射面52。
入射側(cè)折射面51，被分割成將光軸L作為中心以同心形圓狀包含光軸L的圓形的中心側(cè)折射面區(qū)域53和包圍該中心側(cè)折射面區(qū)域53的外周呈圓環(huán)狀的外周側(cè)折射面區(qū)域54的兩個區(qū)域，中心側(cè)折射面區(qū)域53與外周側(cè)折射面區(qū)域54的邊界部分，是與NA＝0.45~0.55相當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 遍及中心側(cè)折射面區(qū)域53的整個區(qū)域，利用同心圓狀的多個微細(xì)的臺階50來形成中心側(cè)衍射光柵55。
結(jié)構(gòu)例2的物鏡3的中心側(cè)折射面區(qū)域53，是具有與外周側(cè)折射面區(qū)域54不同的折射率的折射面區(qū)域。在該中心側(cè)折射面區(qū)域53所形成的中心側(cè)衍射光柵55，具有使通過該區(qū)域的第1激光L1的衍射光束的光束點(diǎn)形成在CD41的記錄面上的衍射特性。此外，還具有使通過該區(qū)域的第2激光L2的衍射光束的光束點(diǎn)形成在DVD42的記錄面上的衍射特性。
在本例中，由中心側(cè)衍射光柵55產(chǎn)生的第1激光L1的衍射光束和第2激光L2的衍射光束都使用1級衍射光。
與此不同的是，結(jié)構(gòu)例2的物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域54，具有將使第2激光L2的通過該區(qū)域的光束部分的光束點(diǎn)形成在DVD42的記錄面上的折射率。也就是說，在外周側(cè)折射面區(qū)域54上，未形成構(gòu)成衍射光柵的窄間距的槽。因此，容易制成將物鏡3成形用的模具。又，由于沒有臺階部分，故通過外周側(cè)折射面區(qū)域54的光沒有損耗，透射率高。
在具有這樣的結(jié)構(gòu)例2的物鏡3的光學(xué)頭裝置1中，在CD41的信息重放時，僅對第1激光源11進(jìn)行驅(qū)動，而射出第1激光L1。在該第1激光L1的通過物鏡3的中心側(cè)折射面區(qū)域53的光束分量中，利用在該處所形成的中心側(cè)衍射光柵55產(chǎn)生的衍射所生成的衍射光束分量的光束點(diǎn)B(41)，如圖6中用虛線所示，形成在CD41的記錄面上。通過物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域54的第1激光L1的光束分量，是對于重放所不需要的無用光，作為光束點(diǎn)不在CD41的記錄面上聚焦。
與此相反，在DVD42的信息重放時，僅對第2激光源12進(jìn)行驅(qū)動，而射出第2激光L2。如圖6中用實(shí)線所示，利用第2激光L2的通過物鏡3的中心側(cè)折射面區(qū)域53的光束分量中、在該處所形成的中心側(cè)衍射光柵55進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的衍射光分量和在第2激光L2的通過物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域54的光束分量，能在DVD42的記錄面上形成光束點(diǎn)B(42)。
在圖5(a)、(b)、(c)、(d)中，對于本形態(tài)的光學(xué)頭裝置1中所用的物鏡3，在將構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵55的多個臺階50的高度、波長為λ1的第1激光L1入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率和波長為λ2的第2激光L2入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率分別設(shè)為H、n1和n2時，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式h2＜H＜(h1+h2)/2其中，h1＝λ1/(n1-1)h2＝λ2/(n2-1)這里，在將中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率n(設(shè)成n1＝n2＝n)、第1激光L1的波長λ1和第2激光L2的波長λ2分別設(shè)成例如1.54、785nm和655nm時，由于h1和h2分別成為1.45μm和1.21μm，故中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式。
1.21μm＜H(μm)＜1.33μm又，在本形態(tài)中，對于中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，在上述范圍中，在將對CD41的記錄面41a利用第1激光L1所形成的凹坑(日文ピット)的面積和對DVD42的記錄面42a利用第2激光L2所形成的凹坑的面積分別設(shè)成S1和S2時，被設(shè)定成滿足下式H＝(S1×h2+S2×h1)/(S1+S2)這里，在CD41的記錄面41a上所形成的最小凹坑長度(凹坑在道方向上的寬度尺寸)為約0.8μm，而在DVD42的記錄面42a上所形成的最小凹坑長度(凹坑在道方向上的寬度尺寸)為約0.4μm，又，CD41的道間距為約1.6μm，而DVD42的道間距為約0.74μm。因此，在CD41的記錄面41a上所形成的凹坑的面積S1與在DVD42的記錄面42a上所形成的凹坑的面積S2之比為約4∶1。
因此，在本形態(tài)中，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，可用下式求出，并被設(shè)定成1.26m。
H＝(4×h2+1×h1)/5若使用在中心側(cè)折射面區(qū)域53形成有這樣的高度H的臺階50的物鏡3，則由于將中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H設(shè)定成比與第1激光L1對應(yīng)的尺寸h1和與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的中間值更接近于與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的值，故使用該物鏡3時的S曲線特性可以用圖14(a)所示的S曲線特性和圖14(c)所示的S曲線特性的中間特性來表示。因此，對于CD41和DVD42這兩者，都能獲得足夠的S曲線振幅，尤其在DVD42中，對于指紋污染盤片也能獲得良好的聚焦伺服，能獲得良好的檢測特性。
而且，由于根據(jù)凹坑的面積之比，設(shè)定接近與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的程度，與重放記錄動作的難易度對應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)，這樣對臺階50的高度H進(jìn)行設(shè)定，故對于DVD42能獲得良好的波面像差和透射率，而對于CD41也能獲得容許范圍內(nèi)的波長像差和透射率。由此，對于CD41和DVD42這兩者都能獲得良好的檢測特性。
又，由于將中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H設(shè)定成比尺寸h1和尺寸h2的中間值更接近于與波長短的第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的值，因此即使因溫度上升、而使第2激光L2的波長多少有些增加，但由于使中心溫度的臺階高度H與接近于第2激光L2的波長相對應(yīng)，故對于DVD42能獲得良好的檢測特性。
在圖5(a)、(b)、(c)、(d)中，對于本形態(tài)的光學(xué)頭裝置1中所用的結(jié)構(gòu)例2的物鏡3，與結(jié)構(gòu)例1同樣，在將構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵55的多個臺階50的高度、波長為λ1的第1激光L1入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率和波長為λ2的第2激光L2入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率分別設(shè)為H、n1和n2時，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式h2＜H＜(h1+h2)/2式中，h1＝λ1/(n1-1)h2＝λ2/(n2-1)這里，在將中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率n(設(shè)成n1＝n2＝n)、第1激光L1的波長λ1和第2激光L2的波長λ2分別設(shè)成例如1.54、785nm和655nm時，由于h1和h2分別成為1.45μm和1.21μm，故中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式1.21μm＜H(μm)＜1.33μm又，在本形態(tài)中，對于中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，在上述范圍中，在將對CD41的記錄面41a利用第1激光L1所形成的光束點(diǎn)的直徑和對DVD42的記錄面42a利用第2激光L2所形成的光束點(diǎn)的直徑分別設(shè)成φ1和φ2時，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式H＝(φ12×h2+φ22×h1)/(φ12+φ22)這里，由于光束點(diǎn)的直徑用常數(shù)×波長÷透鏡的數(shù)值孔徑(NA)來表示，故例如將對于第1激光L1的數(shù)值孔徑設(shè)成0.45，將對于第2激光L2的數(shù)值孔徑設(shè)成0.60，則由于φ1與φ2之比為1.6∶1，故φ12與φ22之比成為約2.6∶1因此，在本形態(tài)中，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，可用下式求出，并被設(shè)定成1.28μm。
H＝(2.6×h2+1×h1)/3.6若使用在中心側(cè)折射面區(qū)域53形成有這樣的高度H的臺階50的物鏡3，則由于將中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H設(shè)定成比與第1激光L1對應(yīng)的尺寸h1和與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的中間值更接近于與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的值，故使用該物鏡3時的S曲線特性可以用圖14(a)所示的S曲線特性和圖14(c)所示的S曲線特性的中間特性來表示。因此，對于CD41和DVD42這兩者，都能獲得足夠的S曲線振幅，能獲得良好的檢測特性。
而且，由于根據(jù)光束點(diǎn)的面積之比，設(shè)定接近與第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的程度，與重放記錄動作的難易度對應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)，這樣對臺階50的高度H進(jìn)行設(shè)定，故對于CD41和DVD42這兩者都能獲得良好的檢測特性。
又，由于將中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H設(shè)定成比尺寸h1和尺寸h2的中間值更接近于與波長短的第2激光L2對應(yīng)的尺寸h2的值，因此即使因溫度上升、而使第2激光L2的波長多少有些增加，但由于使中心溫度的臺階高度H與接近于第2激光L2的波長相對應(yīng)，故對于DVD42能獲得良好的檢測特性。
在圖5(a)、(b)、(c)、(d)中，對于本形態(tài)的光學(xué)頭裝置1中所用的物鏡3，與結(jié)構(gòu)例1、2同樣，在將構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵55的多個臺階50的高度、波長為λ1的第1激光L1入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率和波長為λ2的第2激光L2入射時的中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率分別設(shè)為H、n1和n2時，中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式h2＜H＜(h1+h2)/2式中，h1＝λ1/(n1-1)h2＝λ2/(n2-1)這里，在將中心側(cè)折射面區(qū)域53的折射率n(設(shè)成n1＝n2＝n)、第1激光L1的波長λ1和第2激光L2的波長λ2分別設(shè)成例如1.54、785nm和655nm時，由于h1和h2分別成為1.45μm和1.21μm，故中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，被設(shè)定成滿足下式1.21μm＜H(μm)＜1.33μm又，在本形態(tài)中，對于中心側(cè)衍射光柵55的臺階50的高度H，考慮到所述的結(jié)構(gòu)例1和結(jié)構(gòu)例2的兩種情況，被設(shè)定成滿足下式H＝(k×h2+1×h1)/(k+1)其中，常數(shù)k＝2.6~4.0這里，若設(shè)k＝3，則中心側(cè)衍射光柵35的臺階30的高度H就被設(shè)定成1.27μm。
在使用將這樣的高度H的臺階50形成于中心側(cè)折射面區(qū)域53上的物鏡3時，與結(jié)構(gòu)例1、2同樣，對于CD41和DVD42這兩者也都能獲得足夠的S曲線振幅，能獲得良好的檢測特性。
在上述的物鏡3中，是通過設(shè)定外周側(cè)折射面區(qū)域54的折射率，將由通過該區(qū)域的第2激光束的光束分量產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上。然而，在該外周側(cè)折射面區(qū)域54也可以形成衍射光柵，也能將由該衍射光柵產(chǎn)生的第2激光L2的衍射光束分量的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上。
圖7(a)是表示在外周側(cè)折射面區(qū)域中也形成衍射光柵的物鏡3的結(jié)構(gòu)例3的俯視圖，圖7(b)是其剖視圖，圖7(c)和(d)分別是其部分放大剖視圖。
如這些圖所示，本例的物鏡30是一種凸透鏡，該凸透鏡具有從第1激光源11和第2激光源12射出的激光L1、L2入射的具有正光焦度的入射側(cè)折射面31A；以及向光記錄介質(zhì)射出激光束的出射側(cè)折射面32A。
入射側(cè)折射面31A，被分成包含光軸L的圓形的中心側(cè)折射面區(qū)域33A和同心包圍該中心側(cè)折射面區(qū)域33A的圓環(huán)狀的外周側(cè)折射面區(qū)域34A。又，在中心側(cè)折射面區(qū)域33A中，遍及整個該區(qū)域形成由同心圓狀的微細(xì)的臺階30A構(gòu)成的中心側(cè)衍射光柵35A。又，在外周側(cè)折射面區(qū)域34A中，遍及整個該區(qū)域也形成由同心圓狀的微細(xì)的臺階30A構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵36A。
本例的物鏡3，在CD41的記錄或重放時，利用所射出的第1激光L1中的通過中心側(cè)折射面區(qū)域33A的光束分量，將光束點(diǎn)形成于CD41的記錄面41a上。詳細(xì)地說，是利用該光束分量中的受到在中心側(cè)折射面區(qū)域33A所形成的中心側(cè)衍射光柵35A產(chǎn)生的衍射作用而生成的衍射光束分量，使光束點(diǎn)B(41)形成于CD41的記錄面上。
然而，第1激光L1中，通過外周側(cè)折射面區(qū)域34A的光束分量是對于記錄或重放沒有作用的不需要的光分量，在本例中，受到在該外周側(cè)折射面區(qū)域34A所形成的外周側(cè)衍射光柵36產(chǎn)生的衍射作用進(jìn)行衍射，使得不向CD41的記錄面上的光束點(diǎn)形成位置進(jìn)行聚焦。
又，本例的物鏡3，在DVD42的重放時，將所射出的第2激光L2產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上42a上。也就是說，利用通過中心側(cè)折射面區(qū)域33A的第2激光束的光束分量中的、受到在中心側(cè)折射面區(qū)域33A所形成的中心側(cè)衍射光柵35A產(chǎn)生的衍射作用而生成的衍射光分量，使光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上。與此同時，還利用該第2激光L2的通過外周側(cè)折射面區(qū)域34A的光束分量中的、受到在該區(qū)域所形成的外周側(cè)衍射光柵36A產(chǎn)生的衍射作用而生成的衍射光束分量，使光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上的同一位置。
在本例中，在CD41的記錄或重放時、以及在DVD42的重放時，都利用第1激光L1或第2激光L2的1級衍射光。
在這樣的結(jié)構(gòu)例3的物鏡3中，對于中心側(cè)衍射光柵35A的臺階30A的高度H，也如在前述的結(jié)構(gòu)例中說明的那樣，例如被設(shè)定成1.28μm。
又，在本結(jié)構(gòu)例3的物鏡3中，在其外周側(cè)折射面區(qū)域34A也形成有外周側(cè)衍射光柵36A，而對于該外周側(cè)衍射光柵36A，為了不將第1激光L1的外周側(cè)部分的不需要的光分量聚焦在CD41的記錄面上的光束點(diǎn)形成位置，使外周側(cè)衍射光柵36A的臺階30A的高度也設(shè)定為與中心側(cè)折射面區(qū)域33A相同的高度尺寸H，例如被設(shè)定成1.28μm。因此，在第2激光L2中，由于能使中心側(cè)與外周側(cè)的位相一致，故能獲得良好的波面像差，能提高透射率。因此，與通過外周側(cè)的光束分量不進(jìn)行衍射的情況相比，能獲得良好的重放性能。
參照圖8和圖9對結(jié)構(gòu)例4的物鏡3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖8(a)、(b)、(c)、(d)分別是表示結(jié)構(gòu)例4的物鏡3的俯視圖、剖視圖、入射側(cè)折射面的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的部分放大剖視圖和出射側(cè)折射面的部分放大剖視圖。圖9是表示利用物鏡3對各波長激光進(jìn)行聚焦?fàn)顟B(tài)說明圖。
在圖8(a)、(b)、(c)中，本結(jié)構(gòu)例4的物鏡3是一種凸透鏡，該凸透鏡具有從第1激光源11和第2激光源12射出的激光L1、L2入射的正光焦度的入射側(cè)折射面61；以及向光記錄介質(zhì)4射出激光束的出射側(cè)折射面62，入射側(cè)折射面61和出射側(cè)折射面62都具有規(guī)定的非球面形狀。
入射側(cè)折射面61，被分割成將光軸L作為中心以同心圓形狀包含光軸L的圓形的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63和包圍該內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63的外周呈圓環(huán)狀的外周側(cè)折射面區(qū)域64的兩個區(qū)域，內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63與外周側(cè)折射面區(qū)域64的邊界部分，是與NA＝0.45~0.55相當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 遍及內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63的整個區(qū)域，利用同心圓狀的多個微細(xì)的臺階60來形成內(nèi)周側(cè)衍射光柵65。
物鏡3的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63，是具有與外周側(cè)折射面區(qū)域64不同的折射率的折射面區(qū)域。在該內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63所形成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵65，具有使通過該區(qū)域的第1激光L1的衍射光束的光束點(diǎn)形成于CD41的記錄面上的衍射特性。此外，還具有使通過該區(qū)域的第2激光L2的衍射光束的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上的衍射特性。
在本例中，利用內(nèi)周側(cè)衍射光柵65產(chǎn)生的第1激光L1的衍射光束和第2激光L2的衍射光束都使用1級衍射光。
與此不同的是，物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域64，具有使第2激光L2的通過該區(qū)域的光束部分的光束點(diǎn)形成于DVD42的記錄面上的折射率。也就是說，在外周側(cè)折射面區(qū)域64未形成構(gòu)成衍射光柵的窄間矩的槽。因此，就容易制成將物鏡3成形用的模具。又，由于沒有臺階部分，故通過外周側(cè)折射面區(qū)域64的光沒有損耗，透射率高。
在具有這樣的結(jié)構(gòu)例4的物鏡3的光學(xué)頭裝置1中，在CD41的信息重放時，僅對第1激光源11進(jìn)行驅(qū)動，而射出第1激光L1。在該第1激光L1的通過物鏡3的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63的光束分量中，利用在該處所形成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵65產(chǎn)生的衍射所生成的衍射光束分量的光束點(diǎn)B(41)，如圖9中用虛線所示，形成在CD41的記錄面上。通過物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域64的第1激光L1的光束分量，是對于重放所不需要的無用光，作為光束點(diǎn)不在CD41的記錄面上聚焦。
與此相反，在DVD42的信息重放時，僅對第2激光源12進(jìn)行驅(qū)動，而射出第2激光L2。如圖9中用實(shí)線所示，利用第2激光L2的通過物鏡3的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域63的光束分量中、在該處所形成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵65進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的衍射光分量和第2激光L2的通過物鏡3的外周側(cè)折射面區(qū)域64的光束分量，能在DVD42的記錄面上形成光束點(diǎn)B(42)。
又，物鏡3的由外周側(cè)折射面區(qū)域64所規(guī)定的數(shù)值孔徑NA，要滿足下式0.55≤NA≤0.65在本形態(tài)中，與DVD42對應(yīng)，數(shù)值孔徑NA被設(shè)定成0.6。
又，物鏡3的光軸中心的透鏡厚度d和相對于DVD用的第2激光的焦點(diǎn)距離f，要滿足下式d/f≥0.665因此存在一個傾向，就是入射側(cè)折射面61與出射側(cè)折射面62的中心的偏移(平行偏心量)及物鏡3的傾斜量容易對檢測特性產(chǎn)生較大影響。
因此，在本形態(tài)中，對于物鏡3的出射側(cè)折射面62，如圖8(d)所示，在NA≥0.5的區(qū)域中，將非球面傾斜角θ設(shè)成0°以上，且在10°以下。這里，所謂非球面傾斜角θ，是指由光軸與離開光軸的某地點(diǎn)的透鏡面法線所構(gòu)成的角度θ。所謂某地點(diǎn)，在本形態(tài)中，是DVD42重放時的有效區(qū)域NA≥0.5的區(qū)域。
在這樣結(jié)構(gòu)的物鏡3中，是根據(jù)各激光L1、L2的波長來優(yōu)化入射側(cè)折射面61和出射側(cè)折射面62的非球面形狀，而即使入射側(cè)折射面61和出射側(cè)折射面62的中心稍微有些偏移，也不使像差增大，使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)4的記錄面41a、42a。
例如，在本結(jié)構(gòu)例4的物鏡3中，研究了入射側(cè)折射面61和出射側(cè)折射面62的平行偏心量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系，如圖10(a)中用實(shí)線L1、虛線L2、點(diǎn)劃線L3、雙點(diǎn)劃線L4所示，即使平行偏心量增大，彗形像差和波面像差的惡化也較少。因此，在用模具成形來制造物鏡3時，能放寬對模具所要求的精度。
又，即使在利用傾斜控制等使物鏡3的傾斜變化時，也能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)4的記錄面41a、42a上。
又，在本結(jié)構(gòu)例4的物鏡3中，物鏡3的傾斜量與3次球面像差、彗形像差、像散、波面像差的關(guān)系，分別如圖10(b)中用實(shí)線L1、虛線L2、點(diǎn)劃線L3、雙點(diǎn)劃線L4所示，彗形像差和波面像差的惡化較少。
在上述結(jié)構(gòu)例4的物鏡3中，通過設(shè)定外周側(cè)折射面區(qū)域64的折射率，將通過該區(qū)域的第2激光束的光束分量所產(chǎn)生的光束點(diǎn)形成在DVD42的記錄面上。然而，與圖7所示的實(shí)施例相同，也能在該外周側(cè)折射面區(qū)域64形成衍射光柵，將由該衍射光柵產(chǎn)生的第2激光L2的衍射光束分量的光束點(diǎn)形成在DVD42的記錄面上。
在這樣構(gòu)成的物鏡3中，物鏡3的數(shù)值孔徑NA，也要滿足下式0.55≤NA≤0.65在本形態(tài)中，與DVD42對應(yīng)，數(shù)值孔徑NA被設(shè)定成0.6。
又，物鏡3的光軸中心的透鏡厚度d和相對于DVD用的第2激光的焦距f，要滿足下式d/f≥0.665因此，入射側(cè)折射面61與出射側(cè)折射面62的中心偏移(平行偏心量)及物鏡3的傾斜量，將對檢測特性產(chǎn)生較大影響。
因此，在本形態(tài)中，對于物鏡3的出射側(cè)折射面62，也與圖8的實(shí)施形態(tài)相同，在NA≥0.5的區(qū)域中，將非球面傾斜角θ(參照圖8(d))設(shè)成0°以上，且在10°以下。因此，對于物鏡3，即使入射側(cè)折射面61和出射側(cè)折射面62的中心稍微有些偏移，或在物鏡3的傾斜變化時，也能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)4的記錄面41a、42a上。
又，本發(fā)明也能應(yīng)用于光學(xué)頭裝置1中的除物鏡3以外的不同的波長激光光束通過的透鏡、例如準(zhǔn)直透鏡23等。
如上所述，在應(yīng)用本發(fā)明的透鏡和將其用作物鏡的光學(xué)頭裝置中，由于內(nèi)周側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵是這樣構(gòu)成的，使得從各自射出的衍射光束的衍射級數(shù)的極性不同，故即使因溫度變化而構(gòu)成物鏡的材料發(fā)生折射率變化及線膨脹率變化，或即使激光因溫度變化而引起波長變動，也可用內(nèi)周側(cè)衍射光柵和外周側(cè)衍射光柵來彌補(bǔ)因這樣的溫度變化而產(chǎn)生的影響。因此，在使用內(nèi)周側(cè)衍射光柵的衍射光和外周側(cè)衍射光柵的衍射光進(jìn)行光記錄介質(zhì)的記錄重放時，由于能抑制因周圍溫度的變化而引起的像差等的變動，故能獲得良好的檢測特性。
又，若采用另一個本發(fā)明，則著眼于第2光記錄介質(zhì)和第2激光是用于高密度記錄的，因此將中心側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)定成比與第1激光對應(yīng)的尺寸和與第2激光對應(yīng)的尺寸的中間值更接近于與第2激光對應(yīng)的尺寸的值。也就是說，從光記錄介質(zhì)的凹坑尺寸的大小及光束點(diǎn)的大小來看，與重放記錄動作的難易度對應(yīng)進(jìn)行加權(quán)，并對臺階的高度進(jìn)行設(shè)定。因此，由于第2光記錄介質(zhì)的S曲線振幅足夠大，故即使是指紋污染盤片，聚焦伺服也不失控。又，即使是雙層盤片，也能進(jìn)行良好的聚焦伺服，對第1和第2光記錄介質(zhì)的雙方都能獲得良好的檢測特性。又，由于將中心側(cè)衍射光柵的臺階的高度設(shè)定成與第2激光對應(yīng)的尺寸接近的值，故即使因溫度上升而第2激光的波長稍微有些增加，也能對第2光記錄介質(zhì)獲得良好的檢測特性。
若采用又一個本發(fā)明，則由于在入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面中，將與形成衍射光柵一側(cè)相反側(cè)的折射面(NA≥0.5的區(qū)域)的形狀作為非球面傾斜角規(guī)定成0°以上，且在10°以下，故即使入射側(cè)折射面與出射側(cè)折射面的中心偏移，但由于對像差的影響小，故能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面上。又，由于將與形成衍射光柵的一側(cè)相反側(cè)的折射面的形狀作為非球面傾斜角規(guī)定成0°以上，且在10°以下，故即使在利用傾斜控制等使物鏡的傾斜發(fā)生變化時，由于對像差的影響小，故能使焦點(diǎn)很好地聚焦在光記錄介質(zhì)的記錄面。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)頭裝置，所述光學(xué)頭裝置通過物鏡將從第1激光源射出的第1激光對第1光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，且通過所述物鏡將從第2激光源射出的、比所述第1激光波長短的第2激光對透明保護(hù)層比所述第1光記錄介質(zhì)的透明保護(hù)層薄的第2光記錄介質(zhì)的記錄面進(jìn)行聚焦，其特征在于，將所述物鏡的形成為規(guī)定的非球面形狀的入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面中的一個折射面，分割成以其光軸為中心的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域和外周側(cè)折射面區(qū)域，并至少遍及所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵，對于另一個折射面，在NA≥0.5的區(qū)域中，將非球面傾斜角設(shè)成0°以上，且在10°以下，在使用所述第1激光源進(jìn)行的所述第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域的光束和通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其特征在于，遍及所述外周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域，形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放時，使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其特征在于，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA，要滿足下式0.55≤NA≤0.65。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其特征在于，所述物鏡的光軸中心的透鏡厚度d和相對于第2激光的焦距f，要滿足下式d/f≥0.665。
5.一種光學(xué)頭裝置用物鏡，其特征在于，將形成為規(guī)定的非球面形狀的入射側(cè)折射面和出射側(cè)折射面中的一個折射面，分割成以其光軸為中心的內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域和外周側(cè)折射面區(qū)域，并至少遍及所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的內(nèi)周側(cè)衍射光柵，對于另一個折射面，在NA≥0.5的區(qū)域中，將非球面傾斜角設(shè)成0°以上，且在10°以下，在使用第1激光進(jìn)行的第1光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束，在使用比所述第1激光波長短的所述第2激光進(jìn)行的第2光記錄介質(zhì)的記錄重放中，使用通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域的光束和通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭裝置用物鏡，其特征在于，遍及所述外周側(cè)折射面區(qū)域的整個區(qū)域形成由同心圓狀的多個微細(xì)的臺階構(gòu)成的外周側(cè)衍射光柵，在使用所述第2激光源進(jìn)行的所述第2光記錄介質(zhì)的記錄重放時，使用通過所述內(nèi)周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束和通過所述外周側(cè)折射面區(qū)域所獲得的衍射光束。
7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭裝置用物鏡，其特征在于，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA，要滿足下式0.55≤NA≤0.65。
8.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭裝置用物鏡，其特征在于，所述物鏡的光軸中心的透鏡厚度d和相對于第2激光的焦點(diǎn)距離f，要滿足下式d/f≥0.665。
全文摘要
本發(fā)明對于光學(xué)頭裝置的物鏡(3)，是在中心側(cè)折射面區(qū)域(33)和外周側(cè)折射面區(qū)域(34)中，將構(gòu)成中心側(cè)衍射光柵(35)和外周側(cè)衍射光柵(36)的剖面鋸齒形的臺階(35a、36a)的剖面鋸齒形方向形成相反的方向，使－1級衍射光和+1級衍射光分別從中心側(cè)衍射光柵(35)和外周側(cè)衍射光柵(36)射出。因此，即使發(fā)生溫度變化，也能由中心側(cè)衍射光柵(35)和外周側(cè)衍射光柵(36)來補(bǔ)償其影響。在具有對波長不同的第1和第2激光產(chǎn)生衍射作用的透鏡和將該透鏡作為物鏡使用的光學(xué)頭裝置中，提供能使其溫度特性提高的結(jié)構(gòu)。
文檔編號G11B7/09GK1835103SQ20061005156
公開日2006年9月20日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者林賢一, 藤田雄二, 宮坂美房, 岡村哲郎 申請人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會社