专利名称：物镜及具有物镜的光学头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用不同波长的激光对透明基板厚度不同的CD及DVD等光记录介质进行记录和重放的光学头装置所使用的物镜。另外，涉及具有该物镜的光学头装置。
背景技术：
迄今为止，已知有对保护记录面的透明基板的厚度及记录密度不同的光记录介质使用不同波长的激光进行记录和重放的光学头装置。作为光记录介质有各种各样，例如可以举出有CD及DVD等。这里，CD的保护记录面的透明基板厚度是1.2mm，DVD的透明基板厚度比CD薄，是0.6mm，其记录密度比CD高。因此，CD的记录重放例如使用波长790nm，DVD的记录重放例如使用波长660nm的激光。另外，对于光学头装置的物镜，CD的记录重放所需要的数值孔径NA1例如为0.45，DVD的记录重放所需要的数值孔径NA2例如为0.6。
在这种光学头装置中，为了力图使装置小型化及薄型化，提出了使用单一的聚焦光学系统、使具有与各种光记录介质对应的波长的激光聚焦在光记录介质的记录面上的各种结构(例如参照专利文献1)。在专利文献1所述的光学头装置中，采用具有由光轴为中心的中间区域及在该中间区域的外周侧从同心状形成的周边区域构成的折射面的物镜。
如上所述，例如由于CD的记录重放所需要的数值孔径NA1为0.45，DVD的记录重放所需要的数值孔径NA2为0.6，因此在采用单一的聚焦光学系统时，在CD的记录重放中，数值孔径NA1的外侧区域的激光成为无助于记录重放的噪声分量。所以，在该物镜的折射面上，CD的记录重放所需要的数值孔径NA1的附近成为中间区域与周边区域的边界，该边界部分形成球差不连续的不连续面。通过采用这样的结构，在CD记录重放时，不使NA1的外侧区域的激光聚焦在CD的记录面上，以防止产生噪声。
特开平10-55564号公报但是，在DVD记录重放时，数值孔径NA1附近的激光也成为对记录重放有效的激光。在专利文献1所揭示的物镜中，由于在中间区域与周边区域的边界部分形成的不连续面的影响，在DVD记录重放时有效利用激光的数值孔径NA1的附近，产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差的不连续部分。在该数值孔径NM1的附近产生的球差的不连续部分成为在DVD的记录面上形成的光点形状失真的变形的原因。特别是在对光点形状质量有要求的记录时，在该数值孔径NA1的附近产生的球差对光点形状产生的影响很大，要求抑制在该部分产生的球差。
专利文献1中，揭示了关于在该数值孔径NA1的附近不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分那样的物镜的想法。但是，在专利文献1中没有揭示具有实现该想法用的具体结构的物镜。
因此，本发明的课题在于提供在光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分、不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分的物镜的具体结构。另外，本发明的课题在于提供具有该物镜的光学头装置。
发明内容
为了解决上述的课题，本发明的物镜，是在使具有与透明基板厚度不同的两种及两种以上的光记录介质各自对应的波长的两种及两种以上的激光通过一个聚焦光学系统聚焦在所述光记录介质的记录面上、在该记录面上记录信息及/或重放该记录面上的信息的光学头装置用的物镜中，该物镜的折射面具有以该光轴为中心在所述折射面的中间部分形成的对于所有的所述光记录介质都使用的中间区域、在该中间区域的外侧以同心状形成的一个及一个以上的周边区域、以及在所述中间区域与所述周边区域之间或所述周边区域之间以同心状形成的孔径限制环带，所述中间区域由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面构成，同时在这些多个中间环带状折射面的边界向着光轴方向形成阶梯，该阶梯的半径方向位置设定为将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正的位置，而且该阶梯的高度及除了与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面以外的所述中间环带状折射面的非球面形状这样形成，使其将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正，所述孔径限制环带在一种所述光记录媒体的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得与该一种所述光记录介质相对应的所述激光不聚焦在该一种所述光记录介质的记录面上，所述周边区域具有一个及一个以上的周边环带状折射面，与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面所述周边环带状折射面、或者与所述孔径限制环带的内周侧及外周侧相邻的所述周边环带状折射面形成为对于特定的所述光记录介质进行优化的非球面形状。
在本发明中，中间区域由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面构成，同时在这些多个中间环带状折射面的边界向着光轴方向形成阶梯。另外，阶梯的半径方向位置设定为将对于光学头装置使用的所有光记录介质的球差进行校正的位置，而且阶梯的高度及除了与孔径限制环带相邻的中间环带状折射面以外的中间环带状折射面的非球面形状这样形成，使其将对于所有光记录介质的球差进行校正。因此，利用中间区域，能够对于所有的光记录介质均衡地校正球差。
另外，孔径限制环带在一种光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得与该一种光记录介质相对应的激光不聚焦在该一种光记录介质的记录面上。因此，能够防止由一种光记录介质的记录重放时所需的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声。
再有，周边区域具有一个及一个以上的周边环带状折射面，与孔径限制环带相邻的中间环带状折射面及周边环带状折射面、或者与孔径限制环带的内周侧及外周侧相邻的周边环带状折射面形成为对于特定的光记录介质进行优化的非球面形状。因此，能够利用简易的结构，在特定的光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分，不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分。
在本发明中，例如所述光记录介质是具有第1波长的第1激光被聚焦的第1光记录介质、和具有比所述第1波长短的第2波长的第2激光被聚焦的第2光记录介质，所述中间区域对于所述第1及和第2光记录介质使用，所述周边区域仅对于所述第2光记录介质使用，所述孔径限制环带在所述第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得所述第1激光不聚焦在所述第1光记录介质的记录面上，而且使得所述第2激光聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面及所述周边环带状折射面形成为对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状。
在这种情况下，在第2光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分不会产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分，能够确保在第2光记录介质的记录面上形成的光点形状的质量。另外，在第1光记录介质的记录重放时，能够防止由第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声。
在本发明中，最好所述孔径限制环带的内周与所述第1光介质的记录重放所需要的数值孔径近似一致。在这种情况下，能够防止产生噪声，而且完全确保第1光记录介质的数值孔径，能够提高第1光记录介质的记录重放性能。
在本发明中，所述孔径限制环带例如是在对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状上附加使所述第1激光产生位相差的移相器而形成。或者，所述孔径限制环带是在对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状上附加向着光轴方向形成光栅阶梯的衍射光栅而形成。利用这样的简易结构，在孔径限制环带中能够很好地限制第1激光的孔径，另外能够使第2激光完全透过。
在本发明中，在设第1波长为λ1、第2波长λ2、所述物镜的所述第1激光及所述第2激光的折射率分别为n1及n2、任意的整数为a及b时，所述光栅阶梯的高度d最好满足下列的关系。
d＝a×λ2/(n2-1)，而且d＝(b+0.5)×λ1/(n1-1)若这样构成，则对透过物镜的第2激光的强度没有影响，能够对第1激光适当地进行孔径限制。
在本发明中，例如所述第1光记录介质是CD、所述第2光记录介质是DVD时，所述光栅阶梯的高度d只要相当于λ2/(n2-1)的近似3倍、相当于λ1/(n1-1)的近似2.5倍即可。若这样构成，则能够使衍射光栅的光栅阶梯最低，能够得到最佳的光栅阶梯的高度。
在本发明中，最好所述衍射光栅的光栅槽间距为所述第1波长及所述光栅阶梯中较大的一方的5倍及5倍以上，为所述第2波长及所述光栅阶梯中较小的一方的50倍及50倍以下。在光栅槽间距小于第1波长及光栅阶梯中较大的一方的5倍时，第1激光的一级衍射光降低，不能起到足够的孔径限制功能。另外，在光栅槽间距大于第2波长及光栅阶梯中较小的一方的50倍时，孔径限制环带过宽，第2激光的透射效率降低。即，若孔径限制环带过宽，则在折射面的切线角大的区域也必须形成光栅阶梯，在这种情况下，由于加工上很验证相对于光轴平行形成光栅阶，因此第2激光的透射效率降低。另外，若孔径限制环带过宽，则只是折射面，透射效率高的周边区域变窄，这也成为第2激光的透射效率降低的原因。因而，光栅槽间距最好如上述那样进行设定。
另外，在本发明中，也可以所述光记录介质是具有第1波长的第1激光被聚焦的第1光记录介质、具有比所述第1波长短的第2波长的第2激光被聚焦的第2光记录介质、和具有比所述第2波长短的第3波长的第3激光被聚焦的第3光记录介质，所述中间区域对于所述第1、第2及第3光记录介质使用，所述周边区域由对于所述第2及第3光记录介质使用的第1周边区域、和在该第1周边区域的外侧形成的仅对于所述第3光记录介质使用的第2周边区域构成，所述孔径限制环带由在所述中间区域与所述第1周边区域之间形成的第1孔径限制环带、和在所述第1周边区域与所述第2周边区域之间形成的第2孔径限制环带构成，所述第1孔径限制环带在所述第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得所述第1激光不聚焦在所述第1光记录介质的记录面上，而且使得所述第2激光聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，以及使得所述第3激光聚焦在所述第3光记录介质的记录面上，所述第2孔径限制环带在所述第2光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得至少所述第2激光不聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，而且使得所述第3激光聚焦在第3光记录介质的记录面上，与所述第2孔径限制环带的内周侧及外侧相邻的所述周边环带折射面形成为对于所述第3光记录介质进行优化的非球面形状。
在这种情况下，由于与第2孔径限制环带的内周侧及外周侧相邻的周边环带状折射面形成为对于第3光记录介质进行优化的非球面形状，因此在难以确保光点形状质量的波长最短的第3激光的有效部分，不会产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分，能够确保在第3光记录介质的记录面上形成的光点形状的质量。
另外，在第1光记录介质的记录重放时，利用第1孔径限制环带，能够防止由第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声，在第2光记录介质的记录重放时，利用第2孔径限制环带，能够防止由第2光记录介质的记录重放所需要的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声。因此，能够提高第1及第2光记录介质的记录重放性能。
另外，在本发明中物镜，是在使具有与透明基板厚度不同的两种及两种以上的光记录介质各自对应的波长的两种及两种以上的激光通过一个聚焦光学系统聚焦在所述光记录介质的记录面上、在该记录面上记录信息及/或重放该记录面上的信息的光学头装置用的物镜中，该物镜的折射面具有以该光轴为中心在所述折射面的中间部分形成的对于所有的所述光记录介质都使用的中间区域、在该中间区域的外侧以同心状形成的一个及一个以上的周边区域、以及在所述中间区域与所述周边区域之间或所述周边区域之间以同心状形成的孔径限制环带，所述中间区域由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面构成，同时在这些多个中间环带状折射面的边界向着光轴方向形成阶梯，该阶梯的半径方向位置设定为将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正的位置，而且该阶梯的高度及所述中间环带状折射面的非球面形状这样形成，使其将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正，所述孔径限制环带在一种所述光记录媒体的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得与该一种所述光记录介质相对应的所述激光不聚焦在该一种所述光记录介质的记录面上，所述周边区域具有一个及一个以上的周边环带状折射面，与所述孔径限制环带外周侧相邻的所述周边环带状折射面形成为对于特定的所述光记录介质进行优化的非球面形状。
通过这样构成，利用中间区域，能够对于所有的光记录介质均衡地校正球差。另外，利用孔经限制环带，能够防止由一种光记录介质的记录重放时所需要的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声。再有，由于与孔径限制环带的外周侧相邻的周边环带状折射面形成为对于特定的光记录介质进行优化的非球面形状，因此在特定的光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分，不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分。
本发明有关的物镜可用于光学头装置，该光学头装置的特征在于，包括具有该物镜的聚焦光学系统、以及发射所述激光的激光光源，在所述记录面上记录信息及/或重放该记录面上的信息。
如上所述，在本发明有关的物镜中，利用中间区域，对于所有的光记录介质均衡的校正球差，同时利用孔径限制环带，防止由一种光学记录介质的记录重放时所需要的数值孔径的外侧区域的激光产生的噪声。另外，由于与孔径限制环带相邻的中间环带状折射面及周边环带状折射面、或与孔径限制环带的内周侧及外周侧相邻的周边环带状折射面、或与孔径限制环带的外周侧相邻的周边环带状折射面形成为对于特定的光记录介质进行优化的非球面形状，因此在特定的光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分，不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分。所以，能够确保光学头装置使用的所有光记录介质的记录重放质量。
图1所示为本发明实施形态有关的光学头装置简要构成的简要构成示意图。
图2所示为图1所示的光学头装置的物镜的剖面示意图。
图3所示为激光通过图2所示的物镜的折射面上形成的孔径限制环带的状态，(A)及(B)为分别说明第2激光的通过状态及第1激光的通过状态的说明图。
图4为说明采用图2所示的物镜时的球差量，(A)及(B)为分别表示对于第2激光的球差对于第1激光的球差的曲线图。
图5所示为本发明实施形态2有关的物镜的剖面示意图。
图6为将本发明其它形状有关的孔径限制环带的结构放在表示的放大图。
图7所示为采用本发明其它形态有关的物镜时的球差量，(A)及(B)分别表示对于第2激光的球差及对于第1激光的球差分布曲线图。
1 光学头装置3、13 物镜4 光记录介质11 第1激光光源12 第2激光光源30、130 折射面33、133 中间区域33a、133a 中间环带状折射面33b、133b 阶梯34 周边区域34a 周边环带状折射面35 限制环带35a 衍射光栅35a1 光栅阶梯35b 移相器41 CD(第一光记录介质)41a 记录面42 DVD(第2光记录介质)
42a 记录面134 第1周边区域135 第2周边区域136 第1孔径限制环带137 第2孔径限制环带L 光轴Lo 聚焦光学系统L1 第1激光L2 第2激光NA1、NA2、NA3 数值孔径λ1 第1波长λ2 第2波长具体实施方式
以下根据
实施本发明的最佳形态。
(光学头装置的简构成)图1所示为本发明实施形态有关的光学头装置简要构成的简要构成示意图。
在图1中，光学头装置1将具有分别与CD与DVD等透明基板厚度及记录密度不同的多种光记录介质4分别对应的波长的多个激光通过一个聚焦光学系统L0聚焦在光记录介质4的记录面上，对光记录介质4进行信息的重放及记录。本形态的光记录介质4是作为第1光记录介质的CD41及作为第2光记录介质的DVD42，光学头装置1具有CD41的重放等使用的例如发射具有790nm的第1波长的第1激光L1的第1激光光源11、以及DVD42的重放等使用的例如发射具有660nm的第2波长的第2激光L2的第2激光光源12。光学头装置1是这样构成，即各激光L1及L2通过公用聚焦光学系统Lo被引向光记录介质4，同时在该光记录介质4反的各激光L1及L2的返回光被引向公用受光元件25。
聚焦光学系统Lo在包含使第1激光L1直线前进而使第2激光L2反射、并且使双方的光都与系统光轴L(物镜的光轴，以下作为光轴L)一致的第1分光镜21；使沿光轴L前进的激光L1及L2通过的第2分光镜22；使通过该第2分光镜22的激光L1及L2形成平行光的准直透镜23；以及在光记录介质4的记录面上形成从准直透镜23出射的激光L1及L2的光点有的物镜3。在本形态中，对于光记录介质4的DVD42的记录面42a及CD41a，是利用物镜3，在CD41的记录面41a上形成第第1激光L1的光点，在DVD42的记录面42a上形成第2激光L2的光点。
另外，在聚焦光学系统Lo中包含将被光记录介质4反射后并用第2分光镜22反射后的第1及第2激光L1及L2的返回光引向公用受光元件25用的光栅24。
在该构成的光学头装置1中，在作为光记录介质4的CD41进行信息记录重放时，从第1激光光源11发射波长790nm的第1激光L1。该第1激光L1被引向聚焦光学系统Lo，通过物镜3，在CD41的记录面41a上形成束点B(41)。在CD41的记录面41a反射的第1激光的返回光通过第2分光镜22，聚焦在公共受光元件25。利用由公共受光元件25检测的信号，进行CD41的信息重放等。
与此不同的是，在对作为光记录介质4的DVD的信息进行重放等时，从第2激光光源12发射波长660nm的第2激光L2。该第2激光L2也被引向聚焦光学系统Lo，通过物镜3，在DVD42的记录面42a上形成束点B(42)。在DVD42的记录面42a反射的第2激光L2的返回光通过第2分光镜22，聚焦在公共受光元件25。利用由公共受光元件25检测的信号，进行DVD 42的信息重放等。
(物镜的结构)图2所示为图1所示的光学头装置的物镜的剖面示意图。图3所示为激光通过图2所示的物镜的折射面上形成的孔径限制环带的状态，(A)及(B)为分别说明第2激光的通过状态及第1激光的通过状态的说明图。图4所示为采用图2所示的通过状态的说明图，(A)及(B)为分别表示对于第2激光的球差及对于第1激光的球差的曲线图。。
如图2所示，物镜3是两面形成凸状的凸透镜，在物镜上3上形成由在光记录介质4一侧以单一的非球面形状形成的出射面31及在激光光源11及12一侧形成的入射面32构成的折射面30。入射面32具有以光轴L为中心在入射面32的中间部分形成的中间区域33、及与中间区域33的与光轴L垂直的方向的外周侧以同心状形成的周边区域34、以及中间区域33与周边区域34之间以同心状形成的孔径限制环环带35，将中间区域33及孔径限制环带35及周边区域34从中心向外侧按该顺序相邻配置。使得中间区域33是对CD41及DVD42使用，周边区域34只对DVD 42使用。
中间区域33由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个环带状折射面33a、33a、…(以下作为中间环带状折射面33a)构成，同时在这些多个中间环带状折射面33a的边界向着光轴L方向形成阶梯33b、33b、…(以下作为阶梯33b)。该阶梯33b的半径方向位置(与光轴L垂直的方向的位置)设定为将对CD41与DVD42的双方的球差均衡进行校正的位置。另外，除了构成中间区域33的最外周部分的中间环带状折射面33a1以外的中间环带状折射面33a的非球面形状及阶段33b的高度这样形成，使得将对于CD41及DVD42的双方的球差均衡进行校正。再有，构成最好周部分的中间环带状折射面33a1采用将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状。另外，在图2中，为了方便起见，仅对一部分中间环带状折射面及阶梯附加的标号。
周边区域34具有周边环带状折射面34a。在本形态中，在周边区域34形成一个周边环带状折射面34a，该周边环带状折射面34a采用将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状。另外，在本形态中如图2所示，周边区域34的外周部分与DVD42的记录重放所需要的数值孔径NA2近似一致。
孔径限制环带35在本形态中在CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1附近形成，使得第1激光L1不聚焦在CD41的记录面41a上，而且使得第2激光L2聚焦在DVD的记录面42a上，在本形态中，形成孔径限制环还35，使得孔径限制环带35的内周与CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1近似一致。另外，在将CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1设为0.47时，孔径限制环带35例如若考虑采用数值孔径，则在0.47～0.5或者0.47～0.55的范围内形成。
更具体来说，孔径限制环带35是在将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状上附加向前光轴L的方向形成光栅阶梯35a1的衍射光栅35a而形成。在设CD41所用的第1波长为λ、DVD42所用的第2波长为λ2、物镜3的第1激光L1及第2激光L2的折射率分别为n1及n2、以及任意的整数为a及b时，该衍射光栅35a的光栅阶梯35a1的高度d这样形成，使其满足下列的关系。
d＝a×λ2/(n2-1)，而且d＝(b+0.5)×λ1/(n1-1)特别是在本形态中，光栅阶梯35a1的高度d相当于λ2/(n2-1)，的近似3倍，相当于λ1/(n1-1)的近似2.5倍。即，光栅阶梯35a1的高度d为3.8μm。另外，在本形态中，构成中间区域33的最外周部分的中间环带状折射面33a1、周边环带状折射面34a及孔径限制环带35的非球面形状都为相同的形状。
另外，在本形态中，衍射光栅35a的光栅槽间距p为光栅阶梯35a1的高度的5倍及5倍以上，而且为第2波长(660nm)的50倍及50倍以下。
在具有这样结构的孔径限制环带35中，如图3(A)及(B)的示意图所示，通过孔径限制环带35的第2激光L2聚焦在DVD42的记录面42a上，而通过孔径限制环带35的第1激光L1不聚焦在CD1的记录面41a上。
下面用图4说明采用以上那样结构的物镜3时的球差量。另外，在图4中，设纵轴为相对于光轴L的距离，设横轴为球差量。
如图4(A)所示，对于第2激光L2的球差，在从光轴L到构成中间区域33的最外周部分的中间环带状折射面33a1的内周侧的范围内，除了中间环带状折射面33a1以外的中间环带状折射面33a的非球面形状这样形成，使得将对于CD41及DVD42的双方的球差进行均衡校正，因此将在正的一侧以抛物线形状变化的球差量抑制得很小。另外，也孔径限制环带35相邻的中间区域33的中间环带状折射面33a1及周边环带状折射面34a形成将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状，由于孔径限制环带35是在将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状上附加向着光轴L方向形成光栅阶梯35a1的衍射光栅35而形成，使得第2激光L2聚焦在DVD42的记录面42a上，因此在该区域，对于第2激光L2的球差几乎为零。
另一方面，如图4(B)所示，对于第1激光L1的球差，在从光轴L起的中间区域33的范围、即从光轴L至数值孔径NA1的范围内，能够将在正的的一侧变化的球差量抑制得很小。另外，由于孔径限制环带35这样形成，使得第1激光L1不聚焦在CD41的记录面41a上，因此在孔径限制环带35的范围内，出现第1激光L1散射而被遮蔽的遮蔽区域a1。另外，在比孔径限制环带35更外侧的范围内，由于球差在正的一侧有很大的变化，因此不形成噪声。
(本形态的主要效果)如上所述，在本形态的物镜3中，设阶梯33b的半径方向位置为将对于CD41及DVD42的双方的球差均衡进行校正的位置。另外，除了构成中间区域33的最外周部分的中间环带状折射面33a1以外的中间环带状折射面33a的非球面形状及阶梯33b的高度这样形成，使得将对于CD41及DVD42的双方的球差均匀进行校正。因此，在中间区域33，能够对于CD41及DVD42的双方均衡校正球差，如图4所示，在中间区域33能够减小对于CD41及DVD42的双方的球差。
另外，孔径限制环带35在CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1附近形成，使得第1激光L1不聚焦在CD41的记录面41a上。即，如图4(B)所示，在孔径限制环带35的范围内，第1激光L1散射而被遮蔽。因此，能够防止由在CD41的记录重放时所需要的数值孔径NA1的外侧所产生的第1激光L1的返回光的影响而产生的噪声。
再有，与孔径限制环带35相邻的中间区域33的中间环带状折射面33a1及周边环带状折射面34a形成将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状，而且孔径限制环带35在CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1附近形成，命名得第2激光L2聚焦在DVD42的记录面42a上。因此，如图4(A)所示，在DVD42进行记录重放时的第2激光的有效部分，不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分。从而，能够确保在DVD42的记录面42a上形成的光点形状的质量。其结果，特别是能够提高与CD41相比更要求光点形状质量的DVD42的记录功能。
在本形态中，孔径限制环带35这样形成，使得孔径限制环带35的内周与Cd41的记录重放所需要的数值孔径NA1近似一致。因此，能够防止产生噪声，而且充分确保CD41的数值孔径NA1，能够提高CD41的记录重放性能。
在本形态中，孔径限制环带35是在将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状上附加向着光轴L方向形成光栅阶梯35a1的衍射光栅35而形成。另外，光栅阶梯35a1的高度d在与第1波长λ1、第2波长λ2、物镜3的第1激光L1及第2激光L2的折射率n1及n2之间满足规定的关系，特别是光栅阶梯35a1的高度d相当于λ2/(n2-1)的近似3倍，相当于λ1/(n1-1)的近似2.5倍。因此，能够使衍射光栅35a的光栅阶梯35a1最低，能够以最佳的光栅阶梯35a1的高度d，对透过物镜3的第2激光L2的强度不产生影响。并对第1激光L1进行适当的孔径限制。
在本形态中，衍射光栅35的光栅槽间距p为光栅阶梯35a1的高度的5倍及5倍以上，而且为第2波长(660nm)的50倍及50倍以下。在光栅槽间距p小于光栅阶梯35a1的高度的5倍时，第1激光L1的一级衍射光降低，不能使孔径限制环带35具有足够的孔径限制功能。另外，在光栅槽间距p大于第2波长(660nm)的50倍时，孔径限制环带过宽，第2激光的透射效率降低。即，若孔径限制环带过宽，则在折射面的切线角大的区域也必须形成光栅阶梯，在这种情况下，由于加工上很难相对于光轴平行形成光栅阶梯，因此第2激光的透射效率降低。另外，若孔径限制环带过宽，则只是折射面、透射效率高的周边区域变窄，这也成为第2激光的透射效率降低的原因。但是如本形态那样通过形成光栅槽间距p，能够解决这些问题。
图5所示为本发明实施形态2有关的物镜的剖面示意图。
实施形态1的物镜适用于作为光记录介质是使用CD41及DVD42的两种介质的光学头装置，而本形态的物镜适用于使用透明基板厚度不同的三种光记录介质的光学头装置。
在本形态中，光学头装置使用的光记录介质是具有第1波长的第1激光被聚焦的CD、具有比第1波长短的第2波长的第2激光被聚焦的DVD、以及具有比第2波长短的第3波长的第3激光被聚焦的BD(蓝光光盘)。本形态的光学头装置具有三个激光光源。
如图5所示，本形态的物镜13也是两面形成凸出状的凸透镜，在物镜13上形成由有光记录介质4一侧形成的出射面131及在激光光源一侧形成的入射面132构成的折射面130。入射面132具有以光轴L为中心在入射面132的中间部分形成的中间区域133、在中间区域133的外侧以同心状形成的第1周边区域134、在该周边区域134的再外侧以同心状形成的第2周边区域135、在中间区域133与第1周边区域134之间以同心状形成的第1孔径限制环带136、以及在第1周边域134与第2周边区域135之间以同心状形成的第2孔径限制环带137，将中间区域133及第1孔径限制环带136及第1周边区域134及第2孔径限制环带137及第2周边区域135从中心向外侧按该次序相邻配置。使得中间区域133对CD、DVD及BD使用，第1周边区域134对DVD及BD使用，第2周边区域135仅对BD使用。
中间区域133与实施形态1相同，由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面133a构成，同时在这些多个中间环带状折射面133a的边界向着光轴L的方向形成阶梯133b。该阶梯133b的半径方向位置设定为将对于全部的CD、DVD及BD的球差均衡进行校正的位置。另外，中间环带状折射面133a的非球面形状及阶梯133b的高度这样形成，使得将对于全部的CD、DVD及BD的球差均衡进行校正。
第1周边区域134由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个第1周边环带状折射面134a构成，同时在这些多个第1周边环带状折射面134a的边界向着光轴L的方向形成阶梯134b。该阶梯134b的半径方向位置设定为将对于DVD及BD的双方的球差均衡进行校正的位置。另外，除了构成第1周边区域134的最外周部分的第1周边环带状折射面134a1以外的第1周边环带状折射面134a的非球面形状及阶样134b的高度这样形成，使得将对于DVD及BD的双方的球差均衡进行校正。再有，构成最外周部分的第1周边环带状折射面134a1采用将对于BD的球差进行最佳校正那样的非球面形状。
第2周边区域135具有第2周边环带状折射面135a。在本形状中，在第2周边区域135形成一个第2周边环带状折射面135a，该第2周边环带状折射面135a采用将对于BD的球差进行最佳校正那样的非球面形状。另外，在本形态中如图5所示，第2周边区域135的外周与BD的记录重放所需要的数值孔径NA3近似一致。
第1孔径限制环带136在本形态中在CD的记录重放所需要的数值孔径NA1附近形成，使得第1激光不聚焦在CD的记录面上，而且使得第2激光聚焦在DVD的记录面上及使得第3激光聚焦在BD的记录面上。在本形态中，形成第1孔径限制环带136，使得第1孔径限制环带136的内周与CD的记录得放所需要的数值孔径NA1近似一致。
第2孔径限制环带137在本形态中在DVD的记录重放所需要的数值孔径NA2附近形成，使得第2激光不聚焦在DVD的记录面上，而且使得第3激光聚焦在BD的记录面上。在本形态中，形成第2孔径限制环带137，使得第2孔径限制环带137的内周与DVD的记录重放所需要的数值孔径NA2近似一致。
更具体来说，第1孔径限制环带136是形成向着光轴L的方向形成光栅阶梯136a1的衍射光栅136a。另外，第2孔径限制环带137在将对于BD的球差进行最佳校正那样的非球面形状上附加向着光轴L的方向形成光栅阶梯137a1的衍射光栅137a而形成。例如，光栅阶梯136a1的高度为3.8μm，光栅阶梯137a1的高度为3.0μm。
在如上那样构成的物镜13中，由于与第2孔径限制环带137相邻的第1周边环带状折射面134a1及第2周边环带状折射面135a形成为对于BD进行优化的非球面形状，因此在难以确定光点形状质量的波长最短的第3激光的有效部分，不会产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分，能够确保在BD的记录面上形成的光点形状的质量。
另外，在CD记录重放时，利用第1孔径限制环带136能够防止由CD的记录重放所需要的数值孔径NA1的外侧区域的激光产生的噪声，在DVD记录重放时，利用第2孔径限制环带137能够防止由DVD的记录重放所需要的数值孔径NA2的外侧区域的激光产生的噪声。因此，能够提高CD及DVD的记录重放性能。
上述的形态是本发明的理想形态的一个例子，但不限定于此，在不改变本发明宗旨的范围内，能够有各种变形。
例如，实施形态1的孔径限制环带35也可以在将对于DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状上附加使第1及第2激光L1及L2产生位相差的移相器而形成。即，在图2的衍射光栅35a的形成部分，也可以形成图6所示那样向着光轴L的方向形成阶梯135b1的移相器35b。在这种情况五，只要用移相器35b使第1激光L1实际上产生位相差、而使第2激光L2实质上不产生位相差即可。更具体来说，只要设定移相器35b的阶梯35b1的高度d1满足下式即可。
d1＝c×λ2/(n2-1)(式中，c为任意的整数)另外，在实施形态2的第1孔径限制环带136及第2孔径限制环带137中，也可以设制移相器来代替衍射光栅。
另外，采用该物镜时的球差量如图7(A)及(B)所示。即，如图7(A)所示，对于第2激光L2的球差与上述的实施形态1相同。另外，如图7(B)所示，对于第1激光L1的球差，在孔径限制环带35的范围内，在正的一侧形成有很大变化的不连续。另外，在比孔径限制环带35更外侧的范围内，球差也在正的一侧有很大变化。因此，在比中间区域33的更外侧的范围内，能够防止由第1激光L1产生的噪声。
另外，在实施形态1中，构成中间区域33的最外周部分的中间环带状折射面33a1是采用将对DVD42的球差进行最佳校正那样的非球面形状，但也可以这样形成该中间环带状折射面33a1，使得将对于CD41及DVD42的双方的球差均衡进行校正。在这种情况下，与实施形态1相比，虽然DVD42的光点形状的质量变差，但能够防止由CD41的记录重放时所需要的数值孔径NA1的外侧产生的第1激光L1的返回光的影响产生的噪声，另外在DVD42进行记录重放时的第2激光的有效部分，能够不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分。
再有，在实施形态2中，构成第1周边区域134的最外周部分的第1周边环带状折射面134a1是采用将对于BD的球差进行最佳校正那样的非球面形状，但也可以这样形成第1周边环带状折射面134a1，使得将对于DVD及BD的双方的球差均衡进行校正。在这种情况下，与实施形态2相比，虽然BD的光点形状的质量变差，但能够防止由DVD的记录重放时所需要的数值孔径NA2的外侧产生的第2激光L2产生的噪声，另外在BD进行记录重放时的第3激光的有效部分，能够不产生球差从负的方向向正的方向有很在变化的球差不连续部分。
再有，实施形态1的光记录介质4不限定于CD41及DVD42，对BD也可以采用物镜3。即，在CD与BD兼用的光学头装置或DVD与BD兼用的光学头装置中也可以采用本发明的物镜。
另外，孔径限制环带不是必须直接设置在物镜3上，也可以用别的元件构成孔径限制环带，同时与没有设置孔径限制环带的物镜靠近安装，这样形成的物镜单元也能够得到与上述同样的效果。另外，本形态的结构不仅可用于物镜，也可以应用于准直透镜等其它的光学头装置用的透镜。
另外，本发明的物镜不限定于透明基板厚度不同的两种或三种光记录介质使用的光学头装置，在透明基板厚度不同的四种及四种以上的光记录介质使用的光学头装置中也可以适用。
权利要求
1.一种物镜，在使具有与透明基板厚度不同的两种及两种以上的光记录介质各自对应的波长的两种及两种以上的激光通过一个聚焦光学系统聚焦在所述光记录介质的记录面上、在该记录面上记录信息及/或重放该记录面上的信息的光学头装置用的物镜中，其特征在于，该物镜的折射面具有以该光轴为中心在所述折射面的中间部分形成的对于所有的所述光记录介质都使用的中间区域、在该中间区域的外侧以同心状形成的一个及一个以上的周边区域、以及在所述中间区域与所述周边区域之间或所述周边区域之间以同心状形成的孔径限制环带，所述中间区域由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面构成，同时在这些多个中间环带状折射面的边界向着光轴方向形成阶梯，该阶梯的半径方向位置设定为将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正的位置，而且该阶梯的高度及除了与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面以外的所述中间环带状折射面的非球面形状这样形成，使其将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正，所述孔径限制环带在一种所述光记录媒体的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得与该一种所述光记录介质相对应的所述激光不聚焦在该一种所述光记录介质的记录面上，所述周边区域具有一个及一个以上的周边环带状折射面，与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面及所述周边环带状折射面、或者与所述孔径限制环带的内周侧及外周侧相邻的所述周边环带状折射面形成为对于特定的所述光记录介质进行优化的非球面形状。
2.如权利要求1所述的物镜，其特征在于，所述光记录介质是具有第1波长的第1激光被聚焦的第1光记录介质、和具有比所述第1波长短的第2波长的第2激光被聚焦的第2光记录介质，所述中间区域对于所述第1及和第2光记录介质使用，所述周边区域仅对于所述第2光记录介质使用，所述孔径限制环带在所述第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得所述第1激光不聚焦在所述第1光记录介质的记录面上，而且使得所述第2激光聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，与所述孔径限制环带相邻的所述中间环带状折射面及所述周边环带状折射面形成为对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状。
3.如权利要求2所述的物镜，其特征在于，所述孔径限制环带的内周与所述第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径近似一致。
4.如权利要求2所述的物镜，其特征在于，所述孔径限制环带是在对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状上附加使所述第1激光产生位相差的移相器而形成。
5.如权利要求2所述的物镜，其特征在于，所述孔径限制环带是在对于所述第2光记录介质进行优化的非球面形状上附加向着光轴方向形成光栅阶梯的衍射光栅而形成。
6.如权利要求5所述的物镜，其特征在于，在设第1波长为λ1、第2波长为λ2、所述物镜的所述第1激光及所述第2激光的折射率分别为n1及n2、任意的整数为a及b时，所述光栅阶梯的高度d满足下列关系，d＝a×λ2/(n2-1)，而且d＝(b+0.5)×λ1/(n1-1)。
7.如权利要求6所述的物镜，其特征在于，在所述第1光记录介质是CD、所述第2光记录介质是DVD时，所述光栅阶梯的高度d相当于λ2/(n2-1)的近似3倍，相当于λ1/(n1-1)的近似2倍。
8.如权利要求5至7的任一项所述的物镜，其特征在于，所述衍射光栅的槽间距为所述第1波长及所述光栅阶梯中较大的一方的5倍及5倍以上，为所述第2波长及所述光栅阶梯中较小的一方的50倍及50倍以下。
9.如权利要求1所述的物镜，其特征在于，所述光记录介质是具有第1波长的第1激光被聚焦的第1光记录介质、具有比所述第1波长短的第2波长的第2激光被聚焦的第2光记录介质、和具有比所述第2波长短的第3波长的第3激光被聚焦的第3光记录介质，所述中间区域对于所述第1、第2及第3光记录介质使用，所述周边区域由对于所述第2及第3光记录介质使用的第1周边区域、和在该第1周边区域的外侧形成的仅对于所述第3光记录介质使用的第2周边区域构成，所述孔径限制环带由在所述中间区域与所述第1周边区域之间形成的第1孔径限制环带、和在所述第1周边区域与所述第2周边区域之间形成的第2孔径限制环带构成，所述第1孔径限制环带在所述第1光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得所述第1激光不聚焦在所述第1光记录介质的记录面上，而且使得所述第2激光聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，以及使得所述第3激光聚焦在所述第3光记录介质的记录面上，所述第2孔径限制环带在所述第2光记录介质的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得至少所述第2激光不聚焦在所述第2光记录介质的记录面上，而且使得所述第3激光聚焦在第3光记录介质的记录面上，与所述第2孔径限制环带的内周侧及外侧相邻的所述周边环带折射面形成为对于所述第3光记录介质进行优化的非球面形状。
10.一种物镜，在使具有与透明基板厚度不同的两种及两种以上的光记录介质各自对应的波长的两种及两种以上的激光通过一个聚焦光学系统聚焦在所述光记录介质的记录面上、在该记录面上记录信息及/或重放该记录面上的信息的光学头装置用的物镜中，其特征在于，该物镜的折射面具有以该光轴为中心在所述折射面的中间部分形成的对于所有的所述光记录介质都使用的中间区域、在该中间区域的外侧以同心状形成的一个及一个以上的周边区域、以及在所述中间区域与所述周边区域之间或所述周边区域之间以同心状形成的孔径限制环带，所述中间区域由具有互相不同折射能力的非球面形状的多个中间环带状折射面构成，同时在这些多个中间环带状折射面的边界向着光轴方向形成阶梯，该阶梯的半径方向位置设定为将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正的位置，而且该阶梯的高度及所述中间环带状折射面的非球面形状这样形成，使其将对于所有的所述光记录介质的球差进行校正，所述孔径限制环带在一种所述光记录媒体的记录重放所需要的数值孔径附近形成，使得与该一种所述光记录介质相对应的所述激光不聚焦在该一种所述光记录介质的记录面上，所述周边区域具有一个及一个以上的周边环带状折射面，与所述孔径限制环带的外周侧相邻的所述周边环带状折射面形成为对于特定的所述光记录介质进行优化的非球面形状。
11.一种光学头装置，其特征在于，包括具有权利要求1至10的任一项所述的物镜的聚焦光学系统、以及发射所述激光的激光光源，在所述记录面上记录信息的及/或重放该记录面上的信息。
全文摘要
本发明揭示一种在光记录介质进行记录重放时的激光的有效部分、不产生球差从负的方向向正的方向有很大变化的球差不连续部分的物镜的具体结构。物镜3的折射面30具有中间区域33及孔径限制环带35及周边区域34。利用中间区域33将对于使用的所有光记录介质4的球差均衡进行校正。孔径限制环带35在CD41的记录重放所需要的数值孔径NA1附近形成，使得第1激光L1不聚焦在CD41的记录面41a上，而且使得第2激光L2聚焦在DVD42的记录面42a上。与孔径限制环带35相邻的中间环带状折射面33a1及周边环带状折射面34a形成为对于DVD进行优化的非球面形状。
文档编号G02B13/18GK1721907SQ20051008332
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月5日 优先权日2004年7月5日
发明者林贤一 申请人:株式会社三协精机制作所