用于光学头的物镜制造技术

一种用于光盘驱动器的单元件物镜，将激光源所发射的激光束通过一光盘的保护层会聚到该光盘的数据记录表面上。该物镜的一个表面被分为一包括物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域。外围区域设置有由多个包括微小台阶的同心环形区所形成的衍射透镜结构。中心区域是不具有阶跃部分的连续表面。该衍射透镜结构可补偿由于温度变化所导致的物镜的会聚特性的改变。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种一般用于光盘驱动器中光学头的高NA物镜，该光盘驱动器使用诸如DVD(数字通用盘)，MO(磁光)盘之类的光盘。近来，为了满足减小光盘驱动器的尺寸和重量的需要，已经将两个表面均为非球面的塑料物镜应用在这种光盘驱动器中。虽然塑料透镜具有多种优点，但与玻璃透镜相比，塑料透镜的折射率和/或形状可以很容易地随温度变化而变化，并且由于这种可改变的特性，塑料透镜的特性可能发生变化。例如，当温度升高时，塑料透镜的折射率减小。于是，塑料透镜的球差在过校正方向上改变，波前像差增加。通常，塑料透镜折射率改变相对于温度变化的比值大约为-11×10-5/℃。因此，当光学头的物镜由塑料透镜制成时，上述特性可能会影响该光学头的性能。表1表示焦距为3.0mm，工作波长为650nm的塑料透镜，当温度升高40℃(即折射率被改变了-440×10-5)时以NA(数值孔径)为参数的波前像差(rms值，其单位为波长λ)。表1 通常，设计用于CD驱动器的物镜，使得NA大约为0.45，波前像差允许范围的上限为0.04λ。因而，即使温度改变了90度，波前像差仍处于允许范围之内。因此，对用于CD驱动器的物镜来说，实际上波前像差的变化不影响物镜的性能。通常将用于DVD的物镜设计成使得NA大约为0.60。设计用于MO盘驱动器的物镜，使得NA大约为0.55。对于这种透镜波前像差的允许范围的上限大约为0.03λ。从而，当温度改变40到50度时，波前像差超过了允许范围的上限，可能会影响数据记录/读出操作。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种用于光盘驱动器的单元件物镜。该物镜将激光源发射的激光束通过光盘的保护层会聚到光盘的数据记录表面上。该物镜的一个表面被分成一包括物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域。该中心区域被加工成为一个没有阶跃部分的连续表面，而该外围区域具有由多个包括微小台阶的同心环形区所形成的衍射透镜结构。另外，该衍射透镜结构被设计为可补偿由于温度改变所导致的物镜会聚特性的变化。通过提供如上所述的衍射透镜结构，可以避免温度变化的影响。应该注意到，在实际使用中，可以仅在外围区域提供该衍射透镜结构，并且会聚特性的改变可以被抑制在允许范围之内。最好是，外围区域的面积大于中心区域的面积。如果外围区域大于中心区域，则球差对波长依赖性可能太大，以至于由于激光源中波长个体之间的差别，物镜的性能可能被降低。可供选择地是，该衍射透镜结构具有这样一种特性，使得当入射到物镜上的激光束的波长增加时，其球差在欠校正方向上变化。应该注意到，当物镜可由塑料构成时，当温度升高时其折射率降低。另一方面，当温度升高时激光束的波长增加。因而，由温度改变所导致的折射透镜的球差的改变和由波长改变所导致的衍射透镜结构的球差的改变之间达到平衡，而波长的改变是温度改变所引起的，则由于温度变化所导致的物镜会聚特性的变化可以被补偿。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于光盘驱动器的单元件物镜，该物镜将激光源发射的激光束通过光盘的保护层会聚到光盘的数据记录表面上。该物镜的一个表面被分成一包括物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域。仅在外围区域形成有由多个包括微小台阶的同心环形区形成的衍射透镜结构。该衍射透镜结构被设计为可补偿由于温度改变所导致的物镜会聚特性的变化。可供选择地是，该物镜由塑料制成，当温度升高时其折射率降低。另外，当温度升高时激光束的波长增加。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于光盘驱动器的光学头的光学系统，该光学系统包括一发射激光束的激光源单元和一将该激光源单元发射的激光束通过一光盘的保护层会聚到该光盘的数据记录表面上的单元件物镜。该物镜的一个表面被分成一包括物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域。该外围区域具有由多个包括微小台阶的同心环形区形成的衍射透镜结构。该衍射透镜结构被设计为可补偿由于温度改变所导致的物镜会聚特性的变化。可供选择地是，该激光源单元被设计为有选择地发射第一激光束和第二激光束其中之一，且第二激光束的波长长于第一激光束的波长。第一激光束作为发散光束入射到该物镜上，第二激光束则作为其发散度小于第一激光束发散度的光束入射到该物镜上。该物镜将第一激光束通过第一光盘的第一保护层会聚到第一光盘的数据记录表面上。另外，该物镜将第二激光束通过第二光盘的第二保护层会聚到第二光盘的数据记录表面上。第一光盘的数据密度大于第二光盘的数据密度，而第一保护层的厚度小于第二保护层的厚度。应该注意，当温度升高时激光源单元所发射激光束的波长可能增加，而由塑料构成的物镜当温度升高时折射率减小。在这种情形下，依据球差设计衍射透镜结构，使得当入射在所述物镜上的激光束的波长增加时，球差在欠校正方向上改变。首先，将描述光学系统的整体结构，然后将描述根据各个实施例的物镜。附图说明图1表示根据本专利技术第一实施例的光学头的光学系统100。该光学系统100用于光盘驱动器中，在具有相当高密度的光盘(在下文中称为第一光盘)如DVD上执行数据记录/读出。该光学系统100包括一激光微型组件21，一准直透镜24和一物镜10。激光微型组件21是一种激光二极管与光探测器集成在一起的装置。物镜10被设计为可沿其光轴方向移动，具有众所周知的聚焦机制。另外，物镜10也可以沿光盘的半径方向移动，具有众所周知的跟踪机制。该物镜用在光盘驱动器(图中没有给出)的光学头(图中没有给出)中，在具有相当高数据记录密度和相当薄保护层(0.6mm)的第一光盘D1(例如DVD)上实现数据记录/读出。为了使用第一光盘D1，为了在第一光盘D1的数据记录表面上形成相当小的束斑，要求波长在635nm到665nm范围内的红光。从而，激光微型组件21中设置有可发射650nm波长激光束的激光二极管。将激光微型组件21设置为，使得准直透镜24所发出的第一激光束作为平行光通量入射到物镜10上，即其光发射点与准直透镜24的前焦点重合，使物镜10的物距为无限大。第一激光微型组件21的激光二极管所发射的第一激光束(波长650nm)入射到物镜10上，并被物镜10会聚，在第一光盘D1的数据记录表面上形成一个束斑。第一光盘D1所反射的激光束被第一激光微型组件21中的光探测器接收。基于光探测器的输出，探测聚焦误差信号，跟踪误差信号和数据被读出时的数据再现信号。图2A～2C表示物镜10的结构。图2A为前视图，图2B为物镜10的剖面图，图2C为物镜10的局部放大侧视剖面图。物镜10是具有第一和第二非球面11和12的双凸塑料透镜。第一表面11被分为一包括光轴的中心区域RC和一在中心区域RC外部(即外围)的外围区域RE。外围区域RE与中心区域RC的面积比小于1。即，外围区域的面积小于中心区域RC的面积。在第一表面11上，在外围区域RE以内，形成包括多个阶梯形同心环形区的衍射透镜结构，如图2A和2C所示。阶梯部分(即相邻环形区之间的边界)沿平行于光轴的方向延伸。第一表面11的中心区域RC和第二表面12分别为连续表面，不形成具有阶梯部分的这种衍射透镜结构。将形成在外围区域RE的衍射透镜结构设计成使得温度变化所导致的会聚特性的变化被补偿。特别是，将衍射透镜结构设计成使得当入射光波长增加时，其球差被改变到欠校正的方向。当温度升高时折射透镜的球差在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光盘驱动器的单元件物镜，该物镜将激光源所发射的激光束通过一光盘的保护层会聚到该光盘的数据记录表面上， 其中所述物镜的一个表面被分为一包括所述物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域，所述中心区域被形成为一个没有阶跃部分的连续表面，所述外围区域具有由多个包括微小台阶的同心环形区所形成的衍射透镜结构，所述衍射透镜结构被设计来补偿由于温度改变导致的所述物镜的会聚特性的改变。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-12 312110/20001.一种用于光盘驱动器的单元件物镜，该物镜将激光源所发射的激光束通过一光盘的保护层会聚到该光盘的数据记录表面上，其中所述物镜的一个表面被分为一包括所述物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域，所述中心区域被形成为一个没有阶跃部分的连续表面，所述外围区域具有由多个包括微小台阶的同心环形区所形成的衍射透镜结构，所述衍射透镜结构被设计来补偿由于温度改变导致的所述物镜的会聚特性的改变。2.根据权利要求1所述的物镜，其中所述外围区域的面积大于所述中心区域的面积。3.根据权利要求1或2所述的物镜，其中所述衍射透镜结构被设计为具有依据球差的特性，使当入射到所述物镜上的激光束的波长增加时，其球差在欠校正方向上改变。4.根据权利要求1、2或3所述的物镜，由塑料制成，当温度升高时其折射率减小，当温度升高时激光束的波长增加。5.一种用于光盘驱动器的单元件物镜，所述物镜将激光源所发射的激光束通过一光盘的保护层会聚到该光盘的数据记录表面上，其中该物镜的一个表面被分为一包括所述物镜光轴的中心区域和一环绕该中心区域的外围区域，仅在所述外围区域中由多个包括微小台阶的同心环形区形成衍射透镜结构，所述衍射透镜结构被设计成补偿由于温度改变导致的所述物镜的会聚特性的改变。6.根据权利要求5所述的物镜，由塑料制成，当温度升高时其折射率降低，当温度升高时激光束的波长增加。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内修一，丸山晃一，
申请(专利权)人：宾得株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]