物镜、光学拾取装置和光盘设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种物镜、光学拾取装置和光盘设备，其中，该光学拾取装置包括：第一发射单元，用于发射第一波长的光束；第二发射单元，用于发射第二波长的光束；第三发射单元，用于发射第三波长的光束；物镜，用于使从所述第一至第三发射单元发射的光束聚集在光盘的信号记录面上；以及衍射单元，被设置在置于所述第一至第三波长的光束的光路上的光学元件或所述物镜的一面上；其中，所述衍射单元包括：设置在最内周边上的基本上为圆形的第一衍射区、设置在所述第一衍射区的外侧上的环带形状的第二衍射区、和设置在所述第二衍射区的外侧上的环带形状的第三衍射区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将信息信号记录到三种不同类型的光盘 上和/或从三种不同类型的光盘中再生信息信号的光学拾取装置用 的物镜、光学拾取装置、以及使用该光学拾取装置的光盘设备。
技术介绍
近年来，作为下一代光盘格式，已提出了一种能够进行高密度 记录的光盘(下文中称为高密度记录光盘)，其中，使用具有约 405 nm波长的蓝紫半导体激光束的光束来记录并再生信号。提出的 这种高密度记录光盘具有以下结构，其中，用于保护信号记录层的 覆盖层很薄，例如，0.1 mm。提供了与这种高密度记录光盘兼容的光学拾取装置，根据现有 技术，可期望与使用波长约为785 nm的CD (紧致光盘)和使用波 长约为655 nm的DVD (凄t字通用光盘)的兼容性。即，要求光学拾取装置和光盘设备具有与具有不同光盘结构及因此不同的激光 规格的多种格式的光盘的兼容性。已存在实现将信息信号记录到三种不同类型的光盘(诸如图60 所示)上或从三种不同类型的光盘中再生信息信号的现有技术。这 种排列包括两种类型的物4竟和两种类型的光学系统， 一种对应于 DVD和CD,另一种对应于高密度记录光盘，其中物4竟才艮据所-使用 的波长进行切换。图60中所示的光学拾取装置430通过两种类型的物镜(物镜 433和物镜434)实现了向不同类型的光盘的记录和/或从不同类型 的光盘的记录再生。光学冲合取装置430具有诸如激光二才及管等的 光源单元432，包括用于向诸如CD的光盘发射波长约为785 nm的 光束的发射单元和用于向诸如DVD的光盘发射波长约为655 nm的 光束的发射单元；诸如激光二才及管等的光源单元431，包括用于向 高密度记录光盘发射波长约为405 nm的光束的发射单元；用于诸 如DVD和CD的光盘的物镜434;以及用于高密度记录光盘的物镜 433。光学拾取装置还具有准直透镜442A和442B、四分之一波长 板443A和443B、重定向反射4竟444A和444B、光束分离器437和 438、光栅(grating) 439和440、光传感器445、多透镜446等。从光源432发射的波长约为785 nm的光束透射通过光束分离 器437和光束分离器438,并输入至物镜434。物镜434使光束聚 集在具有1.1 mm厚度的保护层(覆盖层)的光盘的信号记录面上。同样，从光源432发射的波长约为655 nm的光束经由完全相 同的光^各输入至物4竟434,并聚集在具有0.6 mm厚的〗呆护层的光盘 的信号记录面上。乂人光盘信号记录面反射出的波长为785 nm和波 长为655 nm的返回光通过光束分离器438，并且4皮具有光才企测器等 的光传感器445 4企测到。从光源431发射的波长约为405 nm的光束在光束分离器437 处被反射，并经由光束分离器438输入至物镜433。物镜433使光 束聚集在具有O.l mm厚度的保护层的光盘的信号记录表面上。在 光传感器445处经由光束分离器438检测到从光盘的信号记录面反 射出的波长为405 nm的返回光。因此，图60所示的光学拾取装置通过具有两种类型的物4竟(用 于DVD和CD的物镜434和用于高密度光盘的物镜433 )实现了对 3种不同类型的光盘的记录和/或再生，乂人而实现了多种类型光盘之 间的兼容。
技术实现思路
然而，根据诸如上述相关技术的光学拾取装置存在以下问题。 首先，每个光盘均具有不同的最佳物镜倾角，并且在上述光学拾取 装置中，^吏用两个物4竟433和434意p未着物4竟433和434的传动器 与镜头架的连接角可以不适合，导致不能实现与光盘的最佳物镜倾 角的情况，导致再生信号质量的劣化。同样，在上述光学拾取装置 中，由于使用了两个物镜433和434,所以需要增加必需沿两个光 学系统中的每一个的光路放置的部件(诸如重定位反射镜、准直透 镜、四分之一波长板等)的数目，从而带来光学拾取装置的成本增 加和尺寸增加的问题。此外，在上述光学冲合取装置中，需要将两个 物镜433和434安装在物镜驱动传动器上，从而导致传动器更重， 因此传动器的敏感度也有降低。与这种配置相反，正在研究一种光学冲合取装置，其中，通过具 有被多种类型的光盘和三种类型的波长共同使用单个物镜，解决了 以上问题并且使光学部件进一步简化。用于提供对应于三种类型的 波长的光束的物镜的基本原理是，在物镜的光路上游中提供诸如衍射光学元件的衍射单元，从而将光束以漫射/聚集光的状态输入到物 镜中，从而校正了由于使用波长和介质的组合而带来的球面像差。然而，在根据相关技术正在研究的光学拾取装置中，结构已包 括设置在多个面上的衍射单元、或具有与物镜的球面不同的球面形 状的衍射面，或者需要在物镜的光路上游中提供具有复杂配置的液 晶设备。然而，这些结构中的每一个都具有独立形成并然后装配的 透镜单元、衍射单元、液晶设备等，这意味着需要更高精确度来放 置这些器件以及粘附多个衍射面，从而导致在制造过程中存在更多 和更大的麻烦和复杂的步骤、以及不能满足所需精确度的问题。同样，例如，在日本未审查专利公开申请第2004-265573号中 已提出了一种光学拾取装置，其中，在整个面上设置衍射单元，但 是，这也仅仅成功地实现了两种波长的兼容。为了实现三种波长的 兼容，需要单独提供对应于另一波长的物镜，并且增加光学部件的 数目，并且因此增加的配置复杂性已成为了问题。已意识到需要提供 一 种在无需使用复杂配置的情况下，通过使 用单个共用物镜使光束聚集在，有不同使用波长的三种类型的光 盘上来实现记录和/或再生信息信号的光学拾取装置中所使用的物 镜和聚集光学设备、光学拾取装置和使用光学拾取装置的光盘设 备。才艮据本专利技术的实施例，光学拾取装置所使用的物镇3皮配置为使 光束至少照射到第一光盘、与第一光盘不同类型的第二光盘以及与 第一和第二光盘不同类型的第三光盘上，以记录和/或再生信息信号，其中，物镜将对应于第一光盘的第一波长的光束、对应于第二 光盘的具有大于第 一波长的第二波长的光束和对应于第三光盘的 具有大于第二波长的第三波长的光束聚集在对应光盘的信号记录 面上，物4竟包括i殳置在^r入侧面或输出侧面上的务T射单元；其中，衍射单元包括设置在最内周边上的基本上为圆形的第一衍射区、 设置在第 一衍射区的外侧上的环带形状的第二衍射区和设置在第 二衍射区的外侧上的环带形状的第三衍射区；其中，第一衍射区具 有以环带形状形成并具有预定深度的第一衍射结构，第一衍射结构 发射从其通过并经由物镜被聚集在第一光盘的信号记录面上的第 一波长的光束的阶(order)的衍射光，发射从其通过并经由物镜被 聚集在第二光盘的信号记录面上的第二波长的光束的阶的衍射光， 以及发射从其通过并经由物镜:故聚集在第三光盘的信号记录面上 的第三波长的光束的阶的衍射光；以及其中，第二衍射区具有与第 一衍射结构不同的以环带形状形成并具有预定深度的第二衍射结 构，第二衍射结构发射从其通过并经由物镜被聚集在第一光盘的信 号记录面上的第一波长的光束的阶的书f射光、发射乂人其通过并经由 物镜被聚集在第二光盘的信号记录面上的第二波长的光束的阶的 衍射光、并且发射衍射光以使除从其通过并经由物镜被聚集在第三 光盘的信号记录面上的第三波长的光束的阶之外阶的衍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学拾取装置，包括：　第一发射单元，被配置为发射对应于第一光盘的第一波长的光束；　第二发射单元，被配置为发射对应于与所述第一光盘不同的第二光盘的、长于所述第一波长的第二波长的光束；　第三发射单元，被配置为发射对应于与所述第一和第二光盘不同的第三光盘的、长于所述第二波长的第三波长的光束；　物镜，被配置为使从所述第一至第三发射单元发射的光束聚集在光盘的信号记录面上；以及　衍射单元，设置在置于所述第一至第三波长的所述光束的光路上的光学元件或所述物镜的一面上；　其中，所述衍射单元包括：　设置在最内周边上的基本上为圆形的第一衍射区，　设置在所述第一衍射区的外侧上的环带形状的第二衍射区，以及　设置在所述第二衍射区的外侧上的环带形状的第三衍射区；　其中，所述第一衍射区具有以环带形状形成并具有预定深度的第一衍射结构，所述第一衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光，发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶的衍射光，以及发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶的衍射光；　所述第二衍射区具有与所述第一衍射结构不同的以环带形状形成并具有预定深度的第二衍射结构，所述第二衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光、发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶的衍射光、并且发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的所述光束的阶之外阶的衍射光占主导；　以及，所述第三衍射区具有与所述第一和第二衍射结构不同的以环带形状形成并具有预定深度的第三衍射结构，所述第三衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光，发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶之外阶的衍射光占主导，并发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶之外阶的衍射光占主导。...

【技术特征摘要】
JP 2007-7-30 2007-197961;JP 2007-11-22 2007-3036101.一种光学拾取装置，包括第一发射单元，被配置为发射对应于第一光盘的第一波长的光束；第二发射单元，被配置为发射对应于与所述第一光盘不同的第二光盘的、长于所述第一波长的第二波长的光束；第三发射单元，被配置为发射对应于与所述第一和第二光盘不同的第三光盘的、长于所述第二波长的第三波长的光束；物镜，被配置为使从所述第一至第三发射单元发射的光束聚集在光盘的信号记录面上；以及衍射单元，设置在置于所述第一至第三波长的所述光束的光路上的光学元件或所述物镜的一面上；其中，所述衍射单元包括设置在最内周边上的基本上为圆形的第一衍射区，设置在所述第一衍射区的外侧上的环带形状的第二衍射区，以及设置在所述第二衍射区的外侧上的环带形状的第三衍射区；其中，所述第一衍射区具有以环带形状形成并具有预定深度的第一衍射结构，所述第一衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光，发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶的衍射光，以及发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶的衍射光；所述第二衍射区具有与所述第一衍射结构不同的以环带形状形成并具有预定深度的第二衍射结构，所述第二衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光、发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶的衍射光、并且发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的所述光束的阶之外阶的衍射光占主导；以及，所述第三衍射区具有与所述第一和第二衍射结构不同的以环带形状形成并具有预定深度的第三衍射结构，所述第三衍射结构发射从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶的衍射光，发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶之外阶的衍射光占主导，并发射衍射光以使除从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶之外阶的衍射光占主导。2.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一衍射区发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜-故聚集在所 述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶kli 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶k2i 的书于射光相对于其他阶的书于射光具有最大衍射效率，以及 发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶k3i 的衍射光相对于其他阶的4汙射光具有最大衍射效率；以及，所述第一衍射区发射衍射光，从而具有kli^k2i〉 k3i的关系，其中，向输入光束的光轴方向书f射的阶是正阶。3. 根据权利要求2所述的光学拾取装置，其中，所述kli和k3i 分别为(-2， -3)、 (-1, -2)、 (-1， -3)、 (0,画2)、 (0, -3)、 (1， -2)、 (1, -3)、 (2，画1)、 (2,-2)、 (2,-3)、 (3,0)、 (3,-1)、 (3,-2)或(3，-3)。4. 根据权利要求2所述的光学拾取装置，其中，所述第一衍射区 形成有其中沿所述环带的径向连续形成具有多个台阶的阶梯 结构的阶梯形衍射结构；所述第二衍射区形成有其中沿所述环带的径向连续形成 具有多个台阶的阶梯结构的阶梯形衍射结构、或火焰形衍射结 构；以及，所述第三衍射区具有以火焰形形成的衍射结构。5. 根据权利要求2所述的光学拾取装置，其中，所述第一衍射区 具有形成有其中沿所述环带的径向形成非循环结构的非循环 衍射结构；所述第二衍射区形成有其中沿所述环带的径向形成非循 环结构的非循环衍射结构、或火焰形衍射结构；以及，所述第三衍射区具有以火焰形形成的衍射结构。6. 根据权利要求2所述的光学拾取装置，其中，所述kli、 k2i 和k3i分别为(l,-l，-2)、 (0,-1,-2)、 (1，-2,-3)或(0，-2,-3)。7. 根据权利要求6所述的光学拾取装置，其中，所述第二衍射区 形成有其中沿所述环带的径向连续形成具有多个台阶的阶梯 结构的阶梯形衍射结构、或其中沿所述环带的径向形成非循环 结构的非循环衍射结构；其中，所述第二衍射区发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶klm 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，以及发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶k2m 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率；以及，所述klm和k2m分别为(+l,+l)、 (-1,-1)、 (0，+2)、 (0,-2)、 (0，+1)、 (0,画l)、 (+1,0)、(画l，O)、 (+l,-l)或(-l,+l)。8. 根据权利要求6所述的光学拾取装置，其中，所述第二衍射区 形成有火焰形衍射结构；其中，所述第二衍射区发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶klm 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，以及发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶k2m 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率；以及，所述klm和k2m分别为(+3， +2)、 (-3， -2)、 (+2, +1)、 (画2，-l)、 (+l，+l)或(画l，國l)。9. 根据权利要求2所述的光学拾取装置，其中，在输入至在所述 物镜或已设置有所述衍射单元的光学元件中的与所述第 一至 第三发射单元较接近放置的元件的输入侧面时，所述第 一波长 的光束作为普通平行光输入，而所述第二和第三波长的光束作 为漫射光输入。10. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一至第三 衍射区发射衍射光，以使除零阶之外阶的从其通过的所述第一 至第三波长的光束的衍射光占主导。11. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一至第三 衍射区均形成有其中沿所述环带的径向连续形成具有多个台 阶的阶梯形的阶梯形衍射结构。12. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一和第二 衍射区均形成有其中沿所述环带的径向连续形成具有多个台 阶的阶梯形的阶梯形衍射结构；以及，所述第三衍射区形成有火焰形衍射结构。13. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，进一步包括发散角转 换元件，被配置为转换从所述第一至第三发射单元发射的光束 的发散角；其中，所述发散角转换元件转换所述第一至第三波长的 光束的发散角，并且在输入至在所述物镜或已设置有所述衍射 单元的光学元件中的与所述第 一至第三发射单元较接近放置 的元件的输入侧面时，所述第一和第二波长的光束作为普通平 行光输入，而所述第三波长的光束作为聚集光或漫射光输入。14. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一衍射区发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶kli 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶k2i 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，以及发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶k3i 的衍射光相对于其他阶的书f射光具有最大4汙射效率；以及，所述kli和k2i的符号相反，而所述k2i和k3i的 符号相同。15. 根据权利要求14所述的光学拾取装置，其中，所述kli、 k2i 和k3i分别为(+l，-l，-2)、(画l,+l，+2)、 (+l，画2，-3)、 (-l,+2,+3)、 (+2，-l，-2)、 (-2,+1，+2)、 (+2，-2，國3)或(-2，+2,+3)。16. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一至第三 衍射区被形成为使从其通过的所述第一波长的光束变为对应 第一数值孔径的尺寸；所述第 一 和第二衍射区被形成为使从其通过的所述第二 波长的光束变为对应第二凄t值孔径的尺寸；以及，所述第一衍射区被形成为使从其通过的所述第三 波长的光束变为对应第三凄t值孔径的尺寸。17. 根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，所述第一衍射区发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第一光盘的信号记录面上的所述第一波长的光束的阶kli 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率， 发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所述第二光盘的信号记录面上的所述第二波长的光束的阶k2i 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率，以及发射衍射光，以使从其通过并经由所述物镜被聚集在所 述第三光盘的信号记录面上的所述第三波长的光束的阶k3i 的衍射光相对于其他阶的衍射光具有最大衍射效率；以及，所述第一衍射区发射衍射光，以^使所述kli为+l， 所述k2i为+l，以及所述k3i为+l，其中，向输入光束的光轴 方向衍射的阶是正阶。18. 根据权利要求17的光学拾取装置，进一步包括发散角转换 元件，被配置为转换从所述第一至第三发射单元发射的光束的 发散角；其中，所述发散角转换元件转换所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金田一贤，游马嘉人，安井利文，高桥一幸，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]