光学拾取装置、物镜光学单元以及物镜光学系统的设计方法制造方法及图纸

一种光学拾取装置，包括：第一光源，用以发出第一光通量；第二光源，用以发出第二光通量；第三光源，用以发出第三光通量，以及物镜光学单元，具有环状的第一光学路径差提供结构和环状的第二光学路径差提供结构。上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量向上述物镜光学单元入射时，上述物镜光学单元的倍率几乎相同。第一光学路径差提供结构对上述第一光通量提供预定光学路径差，并且对于所有第一光通量、第二光通量、和第三光通量、将球面象差变为的不足和过度的任一方。第二光学路径差提供结构对上述第１光通量提供预定光学路径差，并且在上述第一光通量、第二光通量和第三光通量中、仅对第二光通量、将球面象差变为不足和过度中的其中另一方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学拾取装置及物镜光学单元，尤其涉及能够使用不同波长的光源而对不同的光学信息记录介质适当地进行记录以及/或者再现信息的光学拾取装置，及用于其中的物镜光学单元。
技术介绍
近来，使用波长大约400nm的蓝紫半导体激光而可实施信息的记录以及/或者再现的高密度光盘系统的研究开发进步神速。当作一例子，所谓的Blu射线碟(下文中称作BD)是在NA 0.85和光源波长405nm的规格下实施信息记录以及/或者再现的光盘，并且对于和DVD相同尺寸(NA0.6、光源波长650nm、内存容量4.7GB)的直径12cm的光盘，每一层能够记录23～27GB的信息。另外，所谓HDDVD(下文中称作HD)是在NA0.65和光源波长405nm的规格下实施信息记录以及/或者再现的光盘，并且对于直径12cm的光盘，每1层能够记录15到20GB的信息。并且，在BD中，由于光盘的偏斜(skew)所产生的慧形像差增加。所以，保护层被设计成薄于DVD的例子(保护层厚度是0.1mm，而DVD的保护层厚度是0.6mm)，以减少由于偏斜所产生的慧形像差量。下文中，此种光盘被称作”高密度光盘”。 然而，能够在此种类型的高密度光盘上适当地记录以及/或者再现信息这一点，对于作为光盘播放器以及/或者记录器的产品的价值而言不充分。考虑到目前市面上销售存储着各种各样的信息的DVD的事实，只能够对高密度光盘进行信息记录以及/或者再现是不够的。例如，使用户拥有的DVD也可同样地适当实现记录以及/或者再现信息、则可提高作为高密度光盘用的光盘播放器以及/或者记录器的商品价值。从此种背景，安装于高密度光盘光盘用播放器以及/或者记录器中的光学拾取装置优选这样的功能，即，能够对于高密度光盘和DVD的任一个维持互换性、并且能够适当记录以及/或者再现信息。 作为对于高密度光盘和DVD的任一个维持互换性、并且能够适当记录以及/或者再现信息的方法，有建议可根据进行信息记录以及/或者再现的光盘的记录密度而选择性地转换用于高密度光盘的光学系统和用于DVD的光学系统。然而，由于需要多个光学系统，所以不利于尺寸的减少并且增加成本。 因此，为了想要简化光学拾取装置的结构和降低成本，较佳的是，具有互换性的光学拾取装置中通用高密度光盘用光学系统和DVD用光学系统，尽力减少构成光学拾取装置的光学元件数目。然后，共用面向光盘而设置的物镜，并且通过使该物镜为单一透镜结构、能够最有利于简化和成本降低。并且，作为共同用于记录以及/或者再现波长彼此不同的多种光盘的物镜，公知有一种物镜，其具有在其表面上形成具有球面像差的波长依赖关系的衍射结构，并且使用衍射结构的波长依赖关系而校正由于信息记录以及/或者再现波长或保护层厚的差异而引起的球面像差。 因此，专利文献1揭示了对于高密度光盘及DVD、以可互换的方式记录以及/或者再现信息的由单一透镜构成的物镜。 [专利文献1]特开2004-79146号公报 然而，专利文献1所揭示的物镜具有衍射结构，其对蓝紫激光光通量产生第二衍射光通量，并且对用于DVD的红色激光光通量产生第一衍射光通量，并且通过此种衍射结构的衍射作用而校正由于高密度光盘和DVD的保护层厚度的不同而产生的球面像差。然而，此物镜是单一透镜结构，能够以低成本生产物镜。然而，其有着下面将说明的问题。 作为具体的课题，有衍射结构所产生的球面像差的波长依赖关系大的问题。在此种情况中，不能使用振荡波长从设计的波长偏移的激光光源，因为其需要选择激光光源，光学拾取装置的生产成本增加。以“衍射次数×波长/衍射间距(pitch)”表示衍射光通量的衍射角度。为了实现利用衍射作用、使用使用波长彼此不同的光学信息记录媒体介质之间的互换兼容性，需要在使用波长之间的衍射角保持提供一预定的衍射角度差。上述“激光光源的选择问题”是由于“衍射次数×波长”的值在用于高密度光盘和DVD的使用波长之间几乎相同的衍射结构所产生的。在专利文献1所揭示的物镜中，蓝紫激光光通量和红激光光通量的”衍射次数×波长”之比为810/655＝1.24，接近1(其中，波长单位是nm)。所以，其需要必要的衍射角差以校正由于高密度光学信息记录媒体介质和DVD的保护层厚度之差所产生的球面像差，衍射间距必须小。因此，衍射结构的球面像差的波长依赖关系变大，并且上述的“激光光源的选择问题”更加明显。 针对此种问题，发展出在对应于使用激光光源的光轴方向中驱动光学组件等的方法。然而，如此却产生需要驱动结构、因而增大光学拾取装置的尺寸的新问题。
技术实现思路
鉴于上述问题获得本专利技术，本专利技术的目的是提供一种光学拾取装置，虽然其非常精巧，但是通过该装置，可在不同种类的光学信息记录介质上精密地实施信息的记录以及/或者再现；以及提供一种用于该装置的物镜光学单元。 根据本专利技术的结构是一种光学拾取装置，包括一种光学拾取装置，包含第一光源，用以发出具有波长λ1的第一光通量，以在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第二光源，用以发出具有波长λ2的第二光通量，以在具有厚度t2的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第三光源，用以发出具有波长λ3的第三光通量，以在具有厚度t3的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及物镜光学单元，其具有第一光学路径差提供结构，由环状结构所形成，和第二光学路径差提供结构，由环状结构所形成； 当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述各个物镜光学单元的倍率几乎相同；上述第一光学路径差提供结构提供预定的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足(under)和过度(over)中的任一个， 上述第二光学路径差提供结构提供预定的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在所有上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。 附图说明 图1为本实施例的光学拾取装置的结构的概要图； 图2为在光源侧上的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的一例的剖面图； 图3为在光源侧上的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的另一例子的剖面图； 图4(a)为实施例1中使用HD DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图4(b)为实施例1中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图4(c)为实施例1中使用CD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图； 图5(a)为实施例2中使用HD，DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图5(b)为实施例2中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图5(c)为实施例2中使用CD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图；及 图6(a)为实施例3中使用HD，DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图6(b)为实施例3中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图6(c)为实施例3中使用CD时的距光轴的高度和散焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学拾取装置，包含：第一光源，用以发出波长λ１的第一光通量，以在具有厚度ｔ１的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第二光源，用以发出波长λ２（λ１＜λ２）的第二光通量，以在具有厚度ｔ２（ｔ１≦ｔ２）的 保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第三光源，用以发出具有波长λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）的第三光通量，以在具有厚度ｔ３（ｔ２＜ｔ３）的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及　 　物镜光学单元，其具有环状结构所形成的第一光学路径差提供结构，和环状结构所形成第二光学路径差提供结构，其中当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述物镜光学单元的倍率分别为ｍ１、ｍ２、ｍ３时，ｍ１、ｍ ２及ｍ３几乎相同，上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ１的奇数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足和过度中的任一个，上述第二光学路 径差提供结构提供与上述波长λ１的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-3-8 064156/2005;JP 2005-9-9 262358/20051.一种光学拾取装置，包含第一光源，用以发出波长λ1的第一光通量，以在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第二光源，用以发出波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量，以在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第三光源，用以发出具有波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量，以在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及物镜光学单元，其具有环状结构所形成的第一光学路径差提供结构，和环状结构所形成第二光学路径差提供结构，其中当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述物镜光学单元的倍率分别为m1、m2、m3时，m1、m2及m3几乎相同，上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足和过度中的任一个，上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。2.根据权利要求1记载的光学拾取装置，满足下列式子m1-0.02＜m2＜m1+0.02m1-0.02＜m3＜m1+0.02。3.根据权利要求1记载的光学拾取装置，上述物镜光学单元的倍率m1、m2及m3几乎是零。4.根据权利要求3记载的光学拾取装置，满足下列式子-0.02＜m1＜0.02-0.02＜m2＜0.02-0.02＜m3＜0.02。5.根据权利要求1至4中任一项记载的光学拾取装置，当上述第一光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合，在上述第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，当上述第二光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能，和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能，以及上述第二光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合、在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及当上述第三光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合、在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。6.根据权利要求1至5中任一项记载的光学拾取装置，上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构迭置，并且位于上述该光学物镜单元的同一光学表面上。7.根据权利要求6记载的光学拾取装置，设置有上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构的光学表面是光源一侧。8.根据权利要求1至7中任一项记载的光学拾取装置，上述物镜光学单元的光学功能面具有包括光轴的中央区域，和环绕该中央区域的周边区域，上述中央区域包括上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构，上述中央区域被用于对于上述第一光学信息记录介质，上述第二光学信息记录介质，和上述第三光学信息记录介质的所有信息记录表面、形成聚光点，并且上述周边区域被用于在上述第一光学信息记录介质、上述第二光学信息记录介质以及上述第三光学信息记录介质的信息记录面中、仅对上述第一光学信息记录介质和上述第二光学信息记录介质的信息记录表面形成聚光点。9.根据权利要求1至8中任一项记载的光学拾取装置，其中上述第一光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。10.根据权利要求9记载的光学拾取装置，其中当上述第一光学路径差提供结构是衍射结构时，与该衍射结构的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d1满足下列式子MOD(d1×(n1-1)/λ1)×λ1＜MOD(d1×(n2-1)/λ2)×λ2，其中MOD(α)是最接近α的整数值，n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，n2是形成相对λ2的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，d1当环形区数为m、各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足d1＝(D1+D2+D3...)/m。11.根据权利要求9记载的光学拾取装置，上述第一光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子1≤d2×(n1-1)/λ1＜1.5，其中n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，d2当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足d2＝(D1+D2+D3...)/m。12.根据权利要求9至11中任一项记载的光学拾取装置，其中与上述第一光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子MOD(d2×(n1-1)/λ1)＝3，其中MOD(α)是最接近α的整数值，n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，d2为环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足d2＝(D1+D2+D3...)/m。13.根据权利要求1至8中任一项记载的光学拾取装置，上述第一光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。14.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，上述第二光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。15.根据权利要求14记载的光学拾取装置，与上述第二光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d3满足下列式子MOD(d3×(n1’-1)/λ1)＝2，其中MOD(α)是最接近α的整数值，n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，d3当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足d3＝(D1+D2+D3...)/m。16.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，上述第二光学路径差提供结构是将包含光轴的截面形状为具有多个层级面的阶梯状的图案排列成同心圆状，并对每个预定的层级面个数、使阶梯仅移动对应于该层级面数的阶梯数量的高度的迭置型衍射结构。17.根据权利要求16记载的光学拾取装置，与上述第二光学路径差提供结构中的成为上述阶梯状的图案的光轴平行的环形区平均阶差量d4满足下列式子MOD(d4×(n1’-1)/λ1)＝2k，其中MOD(α)是最接近α的整数值，n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，k是自然数，d4当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足d4＝(D1+D2+D3...)/m。18.根据权利要求16记载的光学拾取装置，沿着上述物镜光学单元的基座非球面表面形成在上述第二光学路径差提供结构的各个图案上形成的层级面。19.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，上述第二光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。20.根据权利要求1至19中任一项记载的光学拾取装置，上述波长λ1满足380 nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2满足630 nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3满足760 nm＜λ3＜830nm，上述第1光学信息记录介质的保护层厚t1满足0.0875mm≤t1≤0.1125mm，上述第2光学信息记录介质的保护层厚t2满足0.5 mm≤t2≤0.7mm，上述第3光学信息记录介质的保护层厚t3满足1.1mm≤t3≤1.3mm。21.根据权利要求1至19中任一项记载的光学拾取装置，上述波长λ1满足380 nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2满足630 nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3满足760 nm＜λ3＜830nm，上述第1光学信息记录介质的保护层厚t1满足0.5mm≤t1≤0.7mm，上述第2光学信息记录介质的保护层厚t2满足0.5mm≤t2≤0.7mm，上述第3光学信息记录介质的保护层厚t3满足1.1mm≤t3≤1.3mm。22.根据权利要求1至21中任一项记载的光学拾取装置，上述物镜光学单元的材料是玻璃。23.根据权利要求1至21中任一项记载的光学拾取装置，上述物镜光学单元的材料是塑料。24.一种物镜光学单元，包含由环状结构形成的第一光学路径差提供结构，和由环状结构形成的第二光学路径差提供结构，其中当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，且波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上会聚时，上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量，将球面像差变成不足和过度中的任一个，上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且将在上述第1光通量、第2光通量、第3光通量中、仅对上述第2光通量将球面像差变成不...

【专利技术属性】
技术研发人员：大田耕平，森伸芳，桥村淳司，木村彻，池中清乃，坂本胜也，野村英司，
申请(专利权)人：柯尼卡美能达精密光学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]