专利名称：物镜、光拾取装置以及光信息记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够对不同种类的光盘能够互换进行信息记录及/或再生的光拾取装置、光拾取装置用物镜以及光信息记录再生装置。
背景技术：
近年来，光拾取装置中，作为再生光盘记录信息以及向光盘记录信息用的光源，所使用的激光光源的短波长化有所进展，例如，蓝紫色半导体激光等波长390 420nm的激光光源已实用化。使用这些蓝紫色激光光源的话，在使用与DVD(数字多功能盘)相同数值孔径(NA)的物镜时，对直径12cm的光盘能够记录15 20GB的信息，将物镜光学元件的NA提高到O. 85时，对直径12cm的光盘能够记录23 25GB的信息。作为使用上述ΝΑ0. 85物镜的光盘一例,可以举出BD (蓝光光盘)。NA大的话对光 盘的歪斜(skew)就敏感，起因于歪斜产生的彗形像差增大，所以，BD的情况时，保护基板设计得比DVD的薄(相对DVD的O. 6mm来说只有O. Imm)，以降低歪斜引起的彗形像差。作为光盘播放/录音机(光信息记录再生装置)的产品价值，如果只能对BD确切地记录及/或再生信息(以下称为记录/再生)的话，则还不能说很充分。现在，考虑到有记录着多种多样信息的DVD、⑶(小型盘)出售之现实，只能对BD记录/再生信息还不够，实现能够对例如用户所持有的DVD、⑶也同样能够确切地记录/再生信息，才能提高作为BD用光盘播放/录音机的产品价值。出于上述背景，搭载在BD用光盘播放/录音机中的光拾取装置，被要求具备既维持对BD、DVD、且⑶之任何一个的互换性又能够确切地记录/再生信息之性能。作为既维持对BD、DVD、且⑶之任何一个的互换性又能够确切地记录/再生信息之方法，可以考虑相应信息记录/再生的光盘的记录密度，选择性地切换BD用光学系统、DVD、CD用光学系统之方法，但这样必须多个光学系统，不利于小型化，另外成本大。因此，为了简化光拾取装置结构，实现低成本化，在具有互换性的光拾取装置中，优选使BD用光学系统和DVD、CD用光学系统通用化，以尽量减少构成光拾取装置的光学部件个数。然而，使对着光盘配置的物镜通用化，是最有利于光拾取装置结构简化、低成本化的。为了得到记录/再生波长互不相同的多种光盘共通的物镜，优选在物镜上形成具有球面像差波长依存性的衍射构造。尤其是在使用3种不同波长的光拾取装置中，一般是利用色球面像差设必须实现BD/DVD/⑶互换的2个衍射构造，但又必须修正半导体激光振荡波长的参差引起产生的色球面像差。对此，专利文献I中记载了备有2个衍射构造、能够通用于3种光盘的物镜，以及搭载了该物镜的光拾取装置。先行技术文献专利文献专利文献I :特开2009-199707号公报
发明内容
发明欲解决的课题根据专利文献I的物镜，由第I衍射构造使第I波长λ I光束作为最强的衍射光产生I级光，使第2波长λ 2光束作为最强的衍射光产生O级光,使第3波长λ 3光束作为最强的衍射光产生O级光,并且由第2衍射构造使第I波长λ I光束作为最强的衍射光产生2级光,使第2波长λ 2光束作为最强的衍射光产生I级光,使第3波长λ 3光束作为最强的衍射光产生I级光。其中，DVD/⑶使用时，第I衍射构造都产生O级衍射光，因此没有受到衍射作用，所以能够抑制色球面像差的发生。加上DVD/⑶使用时，第2衍射构造都产生I级衍射光，所以，可以利用以往成熟的DVD/CD互换物镜的设计。但是，专利文献I中的物镜，参照例如光程差函数数值记载表30等，从第一区域(带圆圈的文字2)的Ρ2值为零可以知道，设计上第2衍射构造不持折射力。然而因为第2衍射构造不持折射力，所以例如BD时，其他级数的光的纵球面像差在光轴上的位置重叠在所使用的2级衍射光上。这里，设计上理应是相比2级衍射光来说两相邻发生的I级衍 射光和3级衍射光等的衍射效率极低，所以本来在光检测器上误检出斑点的可能性是较低的。但是，由于衍射构造是必须数十纳米精度的微细构造，所以，由于制造误差等有时I级衍射光、3级衍射光等的衍射效率会高于理论值。此时，I级衍射光和3级衍射光等的聚光斑点有可能重叠在2级衍射光的聚光斑点上，被光检测器误检出。本发明为了解决上述课题，目的在于提供一种光拾取装置用物镜、光拾取装置以及光信息记录再生装置，其中在互换使用3个不同光盘时，能够抑制出错信号等发生。用来解决课题的手段权利要求I记载的物镜，用于光拾取装置，该光拾取装置具有射出第I波长λ I (nm)之第I光束的第I光源、射出第2波长λ 2 (nm) ( λ 2 > λ I)之第2光束的第2光源、射出第3波長λ3(ηπι)(λ3> λ 2)之第3光束的第3光源，用所述第I光束进行具有厚度为tl之保护基板的第I光盘的信息记录及/或再生、用所述第2光束进行具有厚度为t2(tl< t2)之保护基板的第2光盘的信息记录及/或再生、用所述第3光束进行具有厚度为t3(t2 < t3)之保护基板的第3光盘的信息记录及/或再生，物镜的特征在于，所述物镜具有给穿过的第I波长λ I的第I光束予衍射作用、但不给第2波长入2的第2光束以及第3波长λ 3的第3光束予衍射作用的第I光程差付与构造；具有火焰形状的第2光程差付与构造；所述第2光程差付与构造的高低差dl (nm)在以所述物镜素材对所述第I波长的折射率为η I时，满足下式(I. 8Χ λ l/(nl-l))彡 dl 彡(3. OX λ l/(nl-l))(I)所述第I光程差付与构造和所述第2光程差付与构造都持有折射力。根据本发明，通过设给穿过的第I波长λ I的第I光束予衍射作用、但不给第2波长λ 2的第2光束以及第3波长λ 3的第3光束予衍射作用的第I光程差付与构造；具有火焰形状的第2光程差付与构造；这样，能够用3种不同波长的光束，对不同的光盘进行信息记录/再生。另外，因为所述第I光程差付与构造、所述第2光程差付与构造都持有折射力，所以，即使由于制造误差等，相对例如在所述第I光程差付与构造衍射效率最高的η级衍射光和在所述第2光程差付与构造衍射效率最高的m级衍射光的组合来说，与上述不同组合之级数的衍射光的衍射效率变高，也能够通过给予近轴折射力，使近轴聚光位置在光轴方向上偏离，从而有效地避免误检出。权利要求2记载的物镜，是权利要求I中记载的发明，其特征在于，满足下式O. 08 ( P1/P ( O. 15(2)O. 02 ^ |P2/P| ^ O. 05(3)其中，Pl :所述第I光程差付与构造的折射力P2 :所述第2光程差付与构造的折射力
P :所述物镜整体的折射力，P > O。
通过使(2)式之值大于等于下限值，能够加长第3光盘相对第I光盘的工作距离，并且，对于从所述第I光程差付与构造射出的衍射效率最高的η级衍射光，即使相邻的(η-l)级衍射光或(η+1)级衍射光的衍射效率变高，此时，也能够通过给予近轴折射力使近轴聚光位置在光轴方向上偏离从而有效地避免误检出。但是(2)式之值超过上限值的话，衍射构造的间距有可能变得太细，所以从容易制造之观点出发，优选使(2)式之值小于等于上限值。另外，通过使(3)式之值大于等于下限值，即使相对从所述第2光程差付与构造射出的衍射效率最高的m级衍射光来说，相邻的(m-Ι)级衍射光或(m+1)级衍射光的衍射效率变高，此时，也能够通过给予近轴折射力使近轴聚光位置在光轴方向上偏离从而有效地避免误检出。但是(3)式之值超过上限值的话，衍射构造的间距有可能变得太细，所以从容易制造之观点出发，优选使(3)式之值小于等于上限值。权利要求3记载的物镜，是权利要求2中记载的发明，其特征在于，P2/P为正。这样，与P2/P是负的情况相比，能够抑制第I光盘使用时的色像差，另外所述第2光程差付与构造的间距也变大，在制作成型物镜的模具时容易加工，能够提供加工性优异的模具。权利要求4记载的物镜，是权利要求2中记载的发明，其特征在于，P2/P为负。这样，与P2/P是正的情况相比，能够加长第3光盘相对第I光盘的工作距离。权利要求5记载的物镜，是权利要求I 4的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述第I光程差付与构造具有火焰形状，这样，能够维持基准波长时的高衍射效率。权利要求6记载的物镜，是权利要求I 4的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述第I光程差付与构造具有阶梯形状，这样，能够抑制波长变动时衍射效率的变化为较小。另外，能够使效率高的不要光远离记录/再生时使用的衍射光。权利要求7记载的物镜，是权利要求I 6的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述第I光程差付与构造使穿过所述第I光程差付与构造的第I光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量，使穿过所述第I光程差付与构造的第2光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量，使穿过所述第I光程差付与构造的第3光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量，所述第2光程差付与构造使穿过所述第2光程差付与构造的第I光束的2级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量，使穿过所述第2光程差付与构造的第2光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量，使穿过所述第2光程差付与构造的第3光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。这样，能够用3种不同波长的光束，对3种不同的光盘有效地进行信息记录/再生。权利要求8记载的物镜，是权利要求I 7的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述第I光程差付与构造与所述第2光程差付与构造重叠。权利要求9记载的光拾取装置，其特征在于，具有权利要求I 8的任何一项中记载的物镜。权利要求10记载的光信息记录再生装置，其特征在于，具有权利要求9中记载的光拾取装置。本发明光拾取装置至少具有第I光源、第2光源、第3光源之3个光源。并且，本发明光拾取装置具有用来使第I光束聚光于第I光盘的信息记录面上、使第2光束聚光于第2光盘的信息记录面上、使第3光束聚光于第3光盘的信息记录面上的聚光光学系统。另夕卜，本发明光拾取装置具有受光元件，其接受来自于第I光盘、第2光盘或第3光盘的信息记录面的反射光束。第I光盘具有厚度为tl的保护基板及信息记录面。第2光盘具有厚度为t2 (tl<t2)的保护基板及信息记录面。第3光盘具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板及信息记 录面。优选第I光盘是BD，第2光盘是DVD，第3光盘是⑶，但并不局限于此。第I光盘、第2光盘或第3光盘也可以是具有多个信息记录面的多层光盘。本说明书中，BD是由波长390 415nm、ΝΑΟ. 8 O. 9程度的物镜进行信息记录/再生、保护基板厚度在O. 05 O. 125_程度的BD系列光盘的总称，包括只有单一信息记录层的BD以及具有多个信息记录层的BD等。另外，本说明书中，DVD是由ΝΑ0. 60 O. 67程度的物镜进行信息记录/再生、保护基板厚度在O. 6mm程度的DVD系列光盘的总称，包括DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW 等。并且，本说明书中，⑶是由MO. 45 O. 51程度的物镜进行信息记录/再生、保护基板厚度在I. 2mm程度的⑶系列光盘的总称，包括⑶-ROM、⑶-Audio、⑶-Video、⑶-R、⑶-RW等。记录密度是BD的记录密度最高，以下按DVD、⑶顺序降低。优选保护基板的厚度tl、t2、t3满足以下条件式⑷、(5)、(6)但并不局限于此0. 050mm < tl < 0. 125mm (4)0. 5mm < t2 < 0. 7mm (5)I. Omrn < t3 < I. 3mm (6)。这里所谓的保护基板的厚度，是设在光盘表面的保护基板的厚度。即从光盘表面到离表面最近的信息记录面的保护基板的厚度。本说明书中，优选第I光源、第2光源、第3光源是激光光源。作为激光光源，可以优选采用半导体激光、硅激光等。优选从第I光源射出的第I光束的第I波长λ I、从第2光源射出的第2光束的第2波长λ 2(λ 2 > λ I)、从第3光源射出的第3光束的第3波长λ 3 ( λ 3 > λ 2)满足以下条件式(7)、⑶I. 5 λ I < λ 2 < I. 7 λ I(7)I. 8 λ I < λ 3 < 2· O λ I(8)。作为第I光盘、第2光盘、第3光盘分别采用BD、DVD、⑶时，第I光源的第I波長λ I优选大于等于350nm小于等于440nm,较优选大于等于390nm小于等于415nm,第2光源的第2波長λ 2优选大于等于570nm小于等于680nm,较优选大于等于630nm小于等于670nm，第3光源的第3波長λ 3优选大于等于750nm小于等于880nm，较优选大于等于760nm小于等于820nm。
另外，可以使第I光源、第2光源、第3光源中的至少2个光源单元化。单元化是指例如第I光源和第2光源被固定收纳在I插件中。除了光源之外，还可以加上使后述受光元件也I插件化。受光元件优选采用光电二极管等光检测器。在光盘的信息记录面上反射的反射光入射到受光元件，用其输出信号能够得到各光盘上记录信息的读取信号。并且，可以检出受光元件上的斑点的形状变化、位置变化的光量变化，进行聚焦检出和追踪检出，根据该检出使物镜移动进行聚焦和追踪。受光元件可以由多个光检测器组成。受光元件也可以具有主的光检测器和副的光检测器。例如，可以构成如下所述的受光元件在接受用于信息记录再生之主光的光检测器两侧设2个副的光检测器，由该2个副的光检测器接受追踪调整用的副光。另外，受光元件也可以具有与各光源对应的多个受光元件。
聚光光学系统具有物镜。优选聚光光学系统除了物镜之外还具有准直仪等偶合透镜。偶合透镜是指被配置在物镜和光源之间、改变光束发散角的单透镜或透镜组。准直仪是偶合透镜的一种，是将入射光变为平行光射出的透镜。本说明书中，物镜是指在光拾取装置中被配置在对着光盘之位置上、具有将光源射出的光束聚光于光盘的信息记录面上之功能的光学系统。物镜可以由二个以上(包括二个)的多个透镜及/或光学元件构成，也可以只由单个透镜构成，较优选由单个凸透镜构成的物镜。物镜可以是玻璃透镜也可以是塑料透镜，还可以是在玻璃透镜上用光固化性树脂、UV固化性树脂或热固化性树脂等设了光程差付与构造的混合透镜。物镜具有多个透镜时可以混合采用玻璃透镜和塑料透镜。物镜具有多个透镜时也可以是具有光程差付与构造的平板光学元件和非球面透镜(可以具有也可以没有光程差付与构造)的组合。另外，优选物镜的折射面为非球面。还优选物镜设有光程差付与构造的基底面为非球面。使物镜为玻璃透镜时，优选使用玻璃转移点Tg在450°C以下(包括450°C )、更优选在400°C以下(包括400°C)的玻璃材料。通过使用玻璃转移点Tg在450°C以下(包括4500C )的玻璃材料，这样能够用较低的温度进行成型，能够延长模具寿命。作为这种玻璃转移点Tg低的玻璃材料，有例如株式会社住田光学玻璃制造的K-PG325、K-PG375(产品名称)。一般来说，与树脂透镜相比，玻璃透镜比重大，所以，使物镜为玻璃透镜的话质量大，驱动物镜的传动装置负担增大。因此，使物镜为玻璃透镜时，优选使用比重小的玻璃材料。具体则优选比重在4. O以下(包括4. O)的，更优选比重在3. O以下(包括3. O)的。使物镜为塑料透镜时，优选使用环烯烃类树脂材料等脂环烃类聚合物材料。另夕卜，该树脂材料较优选使用在温度25°C时对波长405nm的折射率在I. 54至I. 60范围内、在-5°C到70°C之温度范围内的伴随温度变化的对波长405nm的折射率变化率dN/dT (V ―1)在-20 X 10_5至-5 X 10_5 (较优选在-10 X 10_5至-8 X 10_5)范围内的树脂材料。另外，使物镜为塑料透镜时，优选使偶合透镜也为塑料透镜。作为塑料，适合采用环烯烃树脂，作为优选例子，具体可以举出日本七' 才 >公司制造的ΖΕΟΝ EX，三井化学公司制造的APEL，TOPAS ADVANCED POLYM ERS公司制造的T0PAS，JSR公司制造的ARTON等。另外，优选构成物镜的材料的阿贝数在50以上(包括50)。以下对物镜作叙述。优选物镜的至少一个光学面至少具有中央区域、中央区域周围的中间区域、中间区域周围的周边区域。优选中央区域是含物镜光轴的区域，也可以以含光轴的微小区域为未使用区域和特殊用途区域，以其周围为中心区域(又称中央区域)。优选中央区域、中间区域及周边区域设在同一光学面上。如图I所示，优选中央区域CN、中间区域MD、周边区域OT在同一光学面上被设成以光轴为中心的同心圆状。优选中央区域、中间区域、周边区域分别邻接，但之间也可以略微有间隙。含光轴的区域(划分为所述中央区域、中间区域、周边区域时是中央区域)具有给穿过的第I波长λ I的第I光束予衍射作用、但不给第2波长λ 2的第2光束及第3波长λ 3的第3光束予衍射作用的第I光程差付与构造；具有火焰形状的第2光程差付与构造；第I光程差付与构造和前記第2光程差付与构造都持有折射力。本说明书中，“不给予衍射作用”是穿过光程差付与构造的光束中光强度最强的是O级衍射光之意思，“给予衍射作用”是穿过光程差付与构造的光束中光强度最强的是非O级的其他级数的衍射光之意思。物镜的中央区域可谓是用于第I光盘、第2光盘及第3光盘的记录/再生的第I、第2、第3光盘通用区域。也就是说，物镜将穿过中央区域的第I光束能够记录/再生信息地聚光在第I光盘的信息记录面上、将穿过中央区域的第2光束能够记录及/或再生信息地聚光在第2光盘的信息记录面上、将穿过中央区域的第3光束能够记录/再生信息地聚光在第3光盘的信息记录面上。另外，优选设在中央区域上的光程差付与构造对穿过光程差付与构造的第I光束及第2光束，修正因第I光盘的保护基板厚度tl与第2光盘的保护基板厚度t2不同而产生的球面像差/因第I光束与第2光束的波长不同而产生的球面像差。并且，优选光程差付与构造对穿过光程差付与构造的第I光束及第3光束，修正因第I光盘的保护基板厚度tl与第3光盘的保护基板厚度t3不同而产生的球面像差/因第I光束与第3光束的波长不同而产生的球面像差。物镜的中间区域可谓是用于第I光盘、第2光盘的记录/再生、不用于第3光盘记录/再生的第I、第2光盘通用区域。也就是说，物镜将穿过中间区域的第I光束能够记录/再生信息地聚光在第I光盘的信息记录面上、将穿过中间区域的第2光束能够记录及/或再生信息地聚光在第2光盘的信息记录面上。而不将穿过中间区域的第3光束能够记录/再生信息地聚光在第3光盘的信息记录面上。优选穿过物镜中间区域的第3光束在第3光 盘的信息记录面上形成耀斑。优选穿过物镜的第3光束在第3光盘的信息记录面上形成的斑点中，从光轴(或斑点中心部)向外侧，依次具有光量密度高的斑点中心部、光量密度低于斑点中心部的斑点中间部、光量密度高于斑点中间部低于斑点中心部的斑点周边部。斑点中心部被用于光盘的信息记录/再生，斑点中间部及斑点周边部不用于光盘的信息记录/再生。以上说明中将该斑点周边部称为耀斑。但是，斑点中心部周围不存在斑点中间部而有斑点周边部的形式、即在聚光斑点周围形成淡淡的大的光斑时，也可以称其斑点周边部为耀斑。即、也可以说优选穿过物镜中间区域的第3光束在第3光盘的信息记录面上形成斑点周边部。物镜的周边区域可谓是用于第I光盘的记录/再生、不用于第2光盘及第3光盘的记录/再生的第I光盘专用区域。也就是说，物镜将穿过周边区域的第I光束能够记录/再生信息地聚光在第I光盘的信息记录面上。而不将穿过周边区域的第2光束能够信息记录/再生地聚光在第2光盘的信息记录面上、不将穿过周边区域的第3光束能够记录/再生信息地聚光在第3光盘的信息记录面上。优选穿过物镜周边区域的第2光束及第3光束在第2光盘及第3光盘的信息记录面上形成耀斑。即优选穿过物镜周边区域的第2光束及第3光束在第2光盘及第3光盘的信息记录面上形成斑点周边部。优选光程差付与构造被设在物镜中央区域面积之70%以上(包括70% )的区域上，较优选90%以上(包括90%)。更优选光程差付与构造被设在中央区域全面上。另外，优选其他光程差付与构造被设在物镜中间区域面积之70%以上(包括70%)的区域上，较优选90%以上(包括90%)。更优选其他光程差付与构造被设在中间区域全面上。周边区域具有光程差付与构造时，优选该光程差付与构造被设在物镜周边区域面积之70 %以上(包括70%)的区域上，较优选90%以上(包括90%)。更优选该光程差付与构造被设在周边区域全面上。本说明书中所谓的光程差付与构造，是对入射光束附加光程差之构造的总称。光程差付与构造中也包含付与相位差的相位差付与构造。另外，相位差付与构造中包含衍射构造。本发明的光程差付与构造优选是衍射构造。光程差付与构造具有高低差，优选具有多 个高低差。由该高低差对入射光束附加光程差及/或相位差。光程差付与构造附加的光程差可以是入射光束波长的整数倍，也可以是入射光束波长的非整数倍。高低差可以在光轴垂直方向持周期性间隔配置，也可以在光轴垂直方向持非周期性间隔配置。另外，设有光程差付与构造的物镜是非球面单透镜时，因为离光轴高度不同光束向物镜的入射角不同，所以，光程差付与构造的高低差量在每个环带有若干差异。例如，物镜是非球面单凸透镜时，即使是付与相同光程差的光程差付与构造，一般也是离光轴越远高低差量越大。另外，本说明书中所谓的衍射构造，是具有高低差、持有通过衍射使光束收敛或发散之作用的构造的总称。包括例如，通过以光轴为中心排列多个单位形状而构成、光束入射到各单位形状上透过光的波面在每相邻环带产生偏差而形成新的波面、由此使光束收敛或发散之构造。优选衍射构造具有多个高低差，高低差可以在光轴垂直方向持周期性间隔配置，也可以在光轴垂直方向持非周期性间隔配置。另外，在光源侧透镜面上设衍射构造的非球面单透镜时，离光轴高度不同从衍射构造射出的出射角和入射到透镜之前的光程不同，所以衍射构造的高低差量在每个环带若干不同。例如，物镜是非球面单凸透镜时，即使是使产生相同衍射级数的衍射构造，一般也是离光轴越远高低差量越大。优选光程差付与构造具有以光轴为中心的同心圆状的多个环带。光程差付与构造一般可以取各种截面形状(在含光轴之面的截面形状)，大致分为含光轴的截面形状是火焰型构造和阶梯型构造。火焰型构造如图2(a)、(b)所示，是指具有光程差付与构造的光学元件含光轴的截面形状是锯齿状形状。图2例子中，是以上方为光源侧下方为光盘侧，在作为母非球面的平面上形成了光程差付与构造。火焰型构造中，称I个火焰单位在光轴垂直方向的长度为间距Ph(请参照图2(a)、(b))。称火焰在光轴平行方向的高低差的长度为高低差量d(请参照图2(a))。第I光程差付与构造为火焰型构造时，高低差d用下式表示d = (IX λ B)/(nl-l)(9)其中，λ B是火焰化波长(220nm彡λ B彡330nm)，nl是火焰型构造对波长λ I (nm)
的折射率。
较优选下式(9)'表示(O. 54 λ I/ (nl-1))≤ d ≤ (0. 81 λ I/ (nl-1))(9)'。阶梯型构造如图2(c)、(d)所示，是指具有光程差付与构造的光学元件含光轴的截面形状具有多个小阶梯状(称为阶梯单位)。本说明书中，“V级”是指阶梯型构造的I个阶梯单位中对应(对着)光轴垂直方向的环带状的面(以下又称平台面)、被高低差划分、分割成V个环带面，特别是3级以上(包括3级)的阶梯型构造，具有小的高低差和大的高低差。例如，称图2(c)所示的光程差付与构造为5级阶梯型构造，称图2(d)所示的光程差付与构造为2级阶梯型构造(又称为二进制构造)。下面对2级阶梯型构造作说明。含多个以光轴为中心的同心圆状的环带、物镜含光轴的多个环带的截面形状由下述形成平行于光轴延伸的多个高低差面Pa、Pb ;连接相邻高低差面Pa、Pb光源侧端之间的光源侧平台面Pc ;连接相邻高低差面Pa、Pb光盘侧端之间的光盘侧平台面Pd ;光源侧平台面Pc和光盘侧平台面Pd沿光轴垂直方向交替配置。阶梯型构造中，称I个阶梯单位在光轴垂直方向的长度为间距Ph (请参照图2 (C)、(d))。称阶梯在光轴平行方向的高低差的长度为高低差量BI、B2。3级以上(包括3级)阶梯型构造时，存在大高低差量BI和小高低差量B2(请参照图2(c))。优选光程差付与构造是某单位形状作周期性反复的构造。这里所谓的“单位形状作周期性反复”当然包括同一形状以同一周期作反复的形状。并且，I周期单位之单位形状持规则性周期渐渐变长、渐渐变短的形状，也属于“单位形状作周期性反复”。光程差付与构造具有火焰型构造时，是单位形状的锯齿状形状作反复的形状。如图2(a)所示，可以是同一锯齿状形状作反复，也可以如图2(b)所示，是随着向离开光轴的方向前进而渐渐地锯齿状形状的间距逐渐变长的形状或间距逐渐变短的形状。除此之外还可以构成下述形状在某区域是火焰型构造的高低差朝着光轴(中心)反侧的形状，在他区域是火焰型构造的高低差朝着光轴(中心)的形状，在其间设必须切换火焰型构造高低差朝向的迁移区域。构成上述在中途切换火焰型构造高低差朝向之构造时，可以放宽环带间距，能够抑制由于光程差付与构造的制造误差所引起的透过率降低。光程差付与构造具有阶梯型构造时，有可能是图2 (C)所示的5级阶梯单位作反复的形状等。并且，也可以是随着向离开光轴的方向前进而渐渐地阶梯单位的间距逐渐变长的形状、或渐渐地阶梯单位的间距逐渐变短的形状。第I光程差付与构造及第2光程差付与构造可以分别设在物镜不同的光学面上，但优选设在同一光学面上。另外，将第I光程差付与构造、第2光程差付与构造设在同一光学面上时，优选在相同位置重合、即重叠第I光程差付与构造、第2光程差付与构造。并且，设第3光程差付与构造时，也优选设在与第I光程差付与构造及第2光程差付与构造相同的光学面上。通过设在同一光学面上，能够减少制造时的偏心误差，所以优选。另外，相比设在物镜的光盘侧面上来说，优选第I光程差付与构造、第2光程差付与构造及第3光程差付与构造设在物镜的光源侧面上。换而言之，优选第I光程差付与构造、第2光程差付与构造及第3光程差付与构造设在物镜曲率半径绝对值小的一个光学面上。第I光程差付与构造是火焰型构造或阶梯型构造。优选第I光程差付与构造使穿过第I光程差付与构造的第I光束的I级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第I光程差付与构造的第2光束的O级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第I光程差付与构造的第3光束的O级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。第2光程差付与构造是火焰型构造。优选第2光程差付与构造使穿过第2光程差付与构造的第I光束的2级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第2光程差付与构造的第2光束的I级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第2光程差付与构造的第3光束的I级衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。第2光程差付与构造火焰的高低差dl (nm)在以火焰型构造对第I波长λ I的折射率为η I时，满足下式(I. 8Χ λ I/(nl-Ι))彡 dl 彡(3. OX λ I/(nl-1)) (I)第I光程差付与构造和所述第2光程差付与构造都持有近轴折射力。另外，优选满足下式 O. 08 ( P1/P ( O. 15(2)O. 02 ^ |P2/P| ^ O. 05(3)其中，Pl :第I光程差付与构造的折射力P2 :第2光程差付与构造的折射力P :物镜整体的折射力，P > O。P2/P可以为正也可以为负。第I光程差付与构造和前記第2光程差付与构造也可以在一个光学面上重叠。本发明用于BD/DVD/⑶三种光盘互换的轴上厚厚的物镜，为了实现即使由于制造误差而不要的衍射光的效率变高，也不影响信息记录面上的聚光斑点，第I光程差付与构造及第2光程差付与构造对第I光束持近轴折射力(本说明书中称持有折射力)。这里的“持有近轴折射力”是用后述数2式表示第I光程差付与构造及第2光程差付与构造的光程差函数时，C2h2不为O之意思。衍射构造的近轴折射力一般由下式表示P = JXB1Xna(10)其中，B1是光程差函数系数，m是衍射级数，λ是波长。图3(a)是火焰型衍射构造、阶梯型衍射构造相对波长变动的衍射效率的变化示意图。图3(b)是对使用波长产生的衍射光的级数和衍射效率的关系示意图。在此说明使穿过衍射构造的第I光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过衍射构造的第2光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过衍射构造的第3光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量的例子。图3中，基准波长λ I = 405nm时火焰型衍射构造的衍射效率为74. I%，阶梯型衍射构造的衍射效率为71. 5%，火焰型衍射构造的衍射效率高。但是由于振荡波长的参差而相对基准波长出现±5nm的波长变动时，如图3(a)所示，火焰型衍射构造衍射效率的变动为3%左右，阶梯型衍射构造衍射效率的变动为2%左右，阶梯型衍射构造衍射效率的变动小。也就是说，若是振荡波长参差少的光源则优选采用火焰型衍射构造，若是振荡波长参差大的光源则优选采用阶梯型衍射构造。以对第I光盘再生/记录信息所必须的物镜的像侧数值孔径为NA1、对第2光盘再生/记录信息所必须的物镜的像侧数值孔径为NA2 (ΝΑΙ > NA2)、对第3光盘再生/记录信息所必须的物镜的像侧数值孔径为M3 (NA2 > M3)。优选NAl大于等于O. 75小于等于0.9，较优选大于等于O. 8小于等于O. 9。尤其优选NAl为O. 85。优选NA2大于等于O. 55小于等于O. 7。尤其优选NA2为O. 60或O. 65。优选NA3大于等于O. 4小于等于O. 55。尤其优选NA3为O. 45或O. 53。优选物镜的中央区域与中间区域的境界形成在相当于第3光束使用时的大于等于O. 9NA3小于等于1.2NA3(较优选大于等于O. 95NA3小于等于I. 15NA3)之范围的部分上。更优选物镜的中央区域与中间区域的境界形成在相当于NA3的部分上。另外，优选物镜的中间区域与周边区域的境界形成在相当于第2光束使用时的大于等于O. 9NA2小于等于I. 2NA2(较优选大于等于O. 95NA2小于等于I. 15NA2)之范围的部分上。更优选物镜的中间区域与周边区域的境界形成在相当于NA2的部分上。将穿过物镜的第3光束聚光于第3光盘的信息记录面上时，优选球面像差至少有I处不连续部。此时，优选不连续部存在在第3光束使用时的大于等于O. 9NA3小于等于
1.2NA3(较优选大于等于O. 95NA3小于等于I. 15NA3)的范围上。
另外，优选物镜满足以下条件式(11)I. O 彡 dt/f 彡 I. 5(11)其中，dt表示物镜光轴上的厚度(mm)，f表示第I光束时的物镜焦距(mm)。与BD那样高NA的光盘对应时，有容易在物镜产生像散、也容易产生偏心彗形像差之课题，但是，通过满足条件式(11)，能够抑制像散和偏心彗形像差的发生。另外，由于满足条件式(11)而物镜变为轴上厚厚的厚物镜，所以CD记录/再生时的工作距离容易变短，但尽管如此，通过在物镜上设本发明的第I光程差付与构造，能够充分确保CD记录/再生时的工作距离，因此本发明的效果更显著。第I光束、第2光束及第3光束可以作为平行光入射到物镜上，也可以作为发散光或收敛光入射到物镜上。追踪时，为了防止产生彗形像差，也优选使第I光束、第2光束及第3光束都作为平行光或略平行光入射到物镜上。通过采用本发明的第I光程差付与构造，能够使第I光束、第2光束及第3光束都作为平行光或略平行光入射到物镜上，因此本发明的效果更显著。第I光束为平行光或略平行光时，优选第I光束入射到物镜上时物镜的成像倍率m I满足下式(12)-O. 01 < ml < O. 01(12)。使第2光束为平行光或略平行光入射到物镜上时，优选第2光束向物镜入射时物镜的成像倍率m2满足下式(13)-O. 01 < m2 < O. 01(13)。反之，使第2光束为发散光入射到物镜上时，优选第2光束向物镜入射时物镜的成像倍率m2满足下式(13)'-O. 025 < m2 彡-O. 01(13);。使第3光束为平行光或略平行光入射到物镜上时，优选第3光束向物镜入射时物镜的成像倍率m3满足下式(14)-O. 01 < m3 < O. 01(14)。反之，使第3光束为发散光入射到物镜上时，优选第3光束向物镜入射时物镜的成像倍率m3满足下式(14)'-O. 025 < m3 彡-O. 01(14);。
优选采用第3光盘时物镜光学元件的工作距离(WD)大于等于O. 15mm小于等于1.5mm。优选大于等于O. 3mm小于等于O. 9mm。另外,优选采用第2光盘时物镜光学元件的工作距离(WD)大于等于O. 2mm小于等于I. 3mm。并且，优选采用第I光盘时物镜光学元件的工作距离(WD)大于等于O. 25mm小于等于I. 0mm。本发明的光信息记录再生装置备有光盘驱动装置，该光盘驱动装置中具有上述光拾取装置。对装备在光信息记录再生装置中的光盘驱动装置作说明，光盘驱动装置有下述方式只有能够在搭载状态下支承光盘的盘，能够从收纳着光拾取装置等的光信息记录再生装置本体取出到外部；连同收纳着光拾取装置等的光信息记录再生装置本体一起取出到外部。采用上述各方式的光信息记录再生装置中大致装备有以下构成部件，但并不局限 于此收纳在外壳等中的光拾取装置；使光拾取装置连同外壳一起向光盘内周或外周移动 的查询马达等光拾取装置驱动源；具有向光盘内周或外周导向光拾取装置外壳之导向轨等的光拾取装置移动手段；以及，进行光盘旋转驱动的主轴马达等。前者方式中除了上述各构成部件之外，还备有能够在搭载状态下支承光盘的盘以及用来使盘滑动的装载机构等，后者方式中没有盘及装载机构，优选设能够将各构成部件拉到外部的相当于机壳的抽屉。发明的效果根据本发明，能够提供一种在互换使用3种不同的光盘时能够抑制发生出错信号等的光拾取装置用物镜，以及光拾取装置、光信息记录再生装置。
图I :本实施方式中的单透镜物镜OL在光轴方向的视图。图2 :光程差付与构造例子的轴线方向截面示意图。图3 : (a)是火焰型衍射构造、阶梯型衍射构造相对波长变动的衍射效率的变化示意图，(b)是对使用波长产生的衍射光的级数与衍射效率的关系示意图。图4 :能够对不同的光盘BD、DVD、⑶确切地进行信息记录及/或再生的本实施方式光拾取装置PUl的结构概略示意图。图5 :第I光程差付与构造一例的阶梯型构造概略示意图。图6 :实施例I的纵球面像差图，图中的BI B5、D1 D5、C1 C5分别与表4上部相同符号所不的光束对应。图7 :实施例2的纵球面像差图，图中的BI B5、D1 D5、C1 C5分别与表4上部相同符号所不的光束对应。图8 :实施例3的纵球面像差图，图中的BI B5、D1 D5、C1 C5分别与表4下部相同符号所不的光束对应。
具体实施例方式以下参照附图，说明本发明实施方式。图4是能够对不同的光盘BD、DVD、⑶确切地进行信息记录及/或再生的本实施方式光拾取装置PUl的结构概略示意图。这种光拾取装置PUl可以搭载在光信息记录再生装置中。这里是以BD为第I光盘，以DVD为第2光盘，以CD为第3光盘。本发明并不局限于本实施方式。图4所示的光拾取装置PUl具有物镜OL ; λ /4波片QWP ;准直透镜COL ;偏振分光仪BS ;二向色性棱镜DP ;对BD进行信息记录/再生时发光、射出波长λ I = 405nm激光光束(第I光束)的第I半导体激光LDl (第I光源)；使对DVD进行信息记录/再生时发光、射出波长λ 2 = 660nm激光光束(第2光束)的第2半导体激光LD2 (第2光源)以及对⑶进行信息记录/再生时发光、射出波长λ 3 = 785nm激光光束(第3光束)的第3半导体激光LD3 —体化了的激光组件LDP ;传感透镜SEN ;作为光检测器的受光元件H)等。物镜OL上形成的第I光程差付与构造，是使穿过第I光程差付与构造的第I光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第I光程差付与构造的第2光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第I光程差付与构造的第3光束的O级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。另外，物镜OL上形成的第2光程差付与 构造，是使穿过第2光程差付与构造的第I光束的2级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第2光程差付与构造的第2光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过第2光程差付与构造的第3光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。并满足下式O. 08 彡 P1/P 彡 O. 15(2)O. 02 ^ |P2/P| ^ O. 05(3)其中，Pl :第I光程差付与构造的折射力P2 :第2光程差付与构造的折射力P :物镜整体的折射力，P > O。从第I半导体激光LDl射出的第I光束(λ I = 405nm)发散光如实线所示，穿过二向色性棱镜DP，穿过偏振分光仪BS，然后穿过准直透镜COL变为平行光，由λ /4波片QWP从直线偏振变换为圆偏振，其光束径由没有图示的光阑规制，入射到物镜OL上。经物镜OL中央区域、中间区域、周边区域聚光的光束，经由厚度O. Imm的保护基板PLl，成为形成在BD信息记录面RLl上的斑点。在信息记录面RLl上经信息槽调制的反射光束再次透过物镜0L、没有图示的光阑，之后由λ /4波片QWP从圆偏振变换为直线偏振，由准直透镜COL变换为收敛光束，被偏振分光仪BS反射，经由传感透镜SEN，收敛于受光元件ro的受光面上。用受光元件ro的输出信号，由2轴传动装置ACl使物镜OL聚焦、跟踪，由此能够读取BD上记录的信息。在此，第I光束发生波长变动、以及进行具有多个信息记录层的BD的记录/再生时，通过使作为倍率变更手段的准直透镜COL在光轴方向变位，改变入射到物镜光学元件OL上的光束的发散角或收敛角，由此能够修正起因于波长变动和不同信息记录层而产生的球面像差。从激光组件LDP的第2半导体激光LD2射出的第2光束(λ 2 = 660nm)发散光如虚线所示，被二向色性棱镜DP反射，穿过偏振分光仪BS，穿过准直透镜C0L，由λ /4波片QWP从直线偏振变换为圆偏振，入射到物镜OL上。经物镜OL中央区域、中间区域聚光的(穿过周边区域的光束被耀斑化，形成斑点周边部)光束，经由厚度O. 6mm的保护基板PL2，成为形成在DVD信息记录面RL2上的斑点，形成斑点中心部。
在信息记录面RL2上经信息槽调制的反射光束再次透过物镜0L，之后由λ /4波片QWP从圆偏振变换为直线偏振，由准直透镜COL变换为收敛光束，被偏振分光仪BS反射，经由传感透镜SEN，收敛于受光元件ro的受光面上。用受光元件ro的输出信号，能够读取DVD上记录的信息。从激光组件LDP的第3半导体激光LD3射出的第3光束(λ 3 = 785nm)发散光如点划线所示，被二向色性棱镜DP反射，穿过偏振分光仪BS、准直透镜C0L，由λ /4波片QWP从直线偏振变换为圆偏振，入射到物镜OL上。经物镜OL中央区域聚光的(穿过中间区域及周边区域的光束被耀斑化，形成斑点周边部)光束，经由厚度I. 2_的保护基板PL3，成为形成在⑶信息记录面RL3上的斑点。在信息记录面RL3上经信息槽调制的反射光束再次透过物镜0L，之后由λ /4波片QWP从圆偏振变换为直线偏振，由准直透镜COL变换为收敛光束，被偏振分光仪BS反射，经由传感透镜SEN，收敛于受光元件ro的受光面上。用受光元件ro的输出信号，能够读取CD上记录的信息。 实施例下面对能够用于上述实施方式的实施例作说明。以下(包括表中的透镜数据)，10的指数(例如2. 5 X 10_3)用E (例如2. 5XE-3)表示。物镜光学面被形成为绕光轴轴对称的非球面，该非球面由在数I式中分别代入表中所示系数后的数式规定。[数I]
2 /r \ 10 _之W + ^ Λ k tA
1+ ) -m
, " 1其中，X(h)是光轴方向的轴(以光的行进方向为正)，K为圆锥系数，AiS非球面系数，h是离开光轴的高度，r是近轴曲率半径。另外，采用衍射构造的实施例中，衍射构造给予各波长光束的光程差，由在数2式的光程差函数中代入表中所示系数后的数式规定。[数2]Φβ) m λ/ K^rxf C2ikM
/a^B钱.λ是入射光束的波长，λΒ是设计波长(火焰型衍射构造时又称火焰化波长)，dor是衍射级数，C2i是光程差函数系数。另外，(10)式的B1 记为 B1 = C2/ λ B。实施例I在表I中出示实施例I的透镜数据。在图5中出示实施例I的阶梯型第I光程差付与构造(衍射构造I)的概念图(图5与实施例I的实际形状有所不同，只是概念图而已)。实施例I的第2光程差付与构造是火焰型衍射构造。实施例I的物镜在波长λ I光束时具有f = 2. 2mm的焦距，P2/P为负，以第I光程差付与构造的设计波长λ B为O. 25 X O. 405 μ m,第I光程差付与构造的高低差d = 0. 25X0. 405μπι/(1.525-1) = 0. 193μπι。另外，以第I波长λ I为O. 405 μ m( = 405nm)，第2光程差付与构造的高低差dl = 2X0. 405 μ m/(1.525-1) = I. 543 μ m，满足式(I)(其中，物镜素材的折射率nl = 1.525)。实施例的高低差d、dl表示在平行平板上形成光程差付与构造时在光轴方向的理论上的高低差量，如本实施方式所述，在轴上厚最厚的非球面透镜上形成以光轴为中心的环带状光程差付与构造的话，有越离开光轴高低差越大之倾向。但是NAO. 8前后的物镜的情况时，高低差dl几乎不超过(3. OX λ I / (nl-1))。[表 I] 规格
权利要求
1.一种物镜，用于光拾取装置，该光拾取装置具有射出第I波长X I (nm)之第I光束的第I光源、射出第2波长入2 (nm)(入2 > A I)之第2光束的第2光源、射出第3波長入3 (nm)(入3 > X 2)之第3光束的第3光源，用所述第I光束进行具有厚度为tl之保护基板的第I光盘的信息记录及/或再生，用所述第2光束进行具有厚度为t2 (tl < t2)之保护基板的第2光盘的信息记录及/或再生，用所述第3光束进行具有厚度为t3(t2 < t3)之保护基板的第3光盘的信息记录及/或再生，该物镜的特征在于， 所述物镜具有给穿过的第I波长X I的第I光束予衍射作用、但不给第2波长X 2的第2光束以及第3波长X 3的第3光束予衍射作用的第I光程差付与构造；具有火焰形状的第2光程差付与构造； 所述第2光程差付与构造的高低差dl (nm)在以所述物镜素材对所述第I波长的折射率为n I时,满足下式 (I. 8X A l/(nl-l)) ^ dl ^ (3. OX A l/(nl_l))(I) 所述第I光程差付与构造和所述第2光程差付与构造都持有折射力。
2.如权利要求I中记载的物镜，其特征在于，满足下式 0. 08 ( P1/P ( 0. 15(2) 0. 02 ( P2/P ( 0. 05 (3) 其中， Pl :所述第I光程差付与构造的折射力 P2 :所述第2光程差付与构造的折射力 P :所述物镜整体的折射力，P > O。
3.如权利要求2中记载的物镜，其特征在于，P2/P为正。
4.如权利要求2中记载的物镜，其特征在于，P2/P为负。
5.如权利要求I 4的任何一项中记载的物镜，其特征在于，所述第I光程差付与构造具有火焰形状。
6.如权利要求I 4的任何一项中记载的物镜，其特征在于，所述第I光程差付与构造具有阶梯形状。
7.如权利要求I 6的任何一项中记载的物镜，其特征在于， 所述第I光程差付与构造使穿过所述第I光程差付与构造的第I光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过所述第I光程差付与构造的第2光束的0级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过所述第I光程差付与构造的第3光束的0级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量， 所述第2光程差付与构造使穿过所述第2光程差付与构造的第I光束的2级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过所述第2光程差付与构造的第2光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量、使穿过所述第2光程差付与构造的第3光束的I级的衍射光量大于其它任何级数的衍射光量。
8.如权利要求I 7的任何一项中记载的物镜，其特征在于，所述第I光程差付与构造与所述第2光程差付与构造重叠。
9.一种光拾取装置，其特征在于，具有如权利要求I 8的任何一项中记载的物镜。
10.一种光信息记录再生装置，其特征在于，具有如权利要求9中记载的光拾取装置。
全文摘要
为了提供一种在互换使用3种不同的光盘时能够抑制产生出错信号等的光拾取装置用物镜、光拾取装置以及光信息记录再生装置，在物镜上设给穿过的第1波长λ1的第1光束予衍射作用、但不给第2波长λ2的第2光束以及第3波长λ3的第3光束予衍射作用的第1光程差付与构造；具有火焰形状的第2光程差付与构造；使第1光程差付与构造和第2光程差付与构造持有能力，用3种不同波长的光束，对不同的光盘进行信息记录/再生。由此，即使由于制造误差等，相对例如在第1光程差付与构造衍射效率最高的衍射光和在第2光程差付与构造衍射效率最高的衍射光之组合来说，与其不同级数的的衍射光的衍射效率变高时，也能够避免误检出。
文档编号G11B7/1374GK102804268SQ20118001371
公开日2012年11月28日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月16日
发明者立山清乃 申请人:柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社