光学读出装置和物镜制造方法及图纸

一种光学读出装置，包括：波长λ↓［１］的第１光源；波长λ↓［２］（λ↓［１］＜λ↓［２］）的第２光源；聚光光学系统，包括由塑料材料形成的单一的物镜，使从上述第１和第２光源射出的光束，聚光于信息记录面上；和光圈，在上述物镜的至少１个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，当针对第１光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限；当针对第２光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内的某个位置ｈ，对通过球面象差的级差量在７～４０μｍ的范围内的球面象差的不连续部分以内的区域的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及下述物镜，该物镜由塑料形成，其用于光学读出装置，该光学读出装置采用从激光射出的光束，通过物镜，借助光信息记录媒体的透明基板，在信息记录面上，形成光点，以光学方式记录和/或再生信息，本专利技术特别是涉及下述物镜，该物镜在第1光信息记录媒体的记录和/或再生中，采用波长λ1的第1光源，在第2光信息记录媒体的记录和/或再生中，采用波长λ2的第2光源，通过衍射，对因第1光信息记录媒体的透明基板厚度t1与第2光信息记录媒体的透明基板厚度t2的不同而产生的球面象差进行补偿。
技术介绍
近年来，伴随短波红色半导体激光器的实用化，作为光信息记录媒体，以与过去的CD(compact disk)相同的尺寸实现大容量化处理的高密度的DVD(digital versatile disc)正在商品化。在于该DVD上记录或再生信息时，必须要求635nm或650nm的短波半导体激光器，以及数值孔径(NA)约为0.6的物镜。此外，伴随可写入的光信息记录媒体即CD-R(write-once compact disk)的普及，光学读出装置还要求可对该CD-R与DVD两者记录和/或再生信息的所谓信息记录媒体的互换性。可是，由于该CD-R的反射率在短波长侧降低，无法获得必要的信号(再生信号，聚焦误差信号，跟踪误差信号)，故在这些CD-R中，780nm的半导体激光器是独立于DVD用的短波长半导体激光器而配备的。另外，在CD-R(下面称为“CD”)的信息记录和/或再生中，物镜的NA必须约为0.45。此外，本说明书中所说的“必要数值孔径”指由光信息记录媒体上必要的光点尺寸d与使用波长λ1计算出的数值孔径，一般，其可通过NA＝0.83λ/d表示。这些光信息记录媒体的信息记录面通过透明基板保护，透明基板的厚度根据各光信息记录媒体的规格确定，对于DVD，上述厚度为0.6mm，对于CD系列，上述厚度为1.2mm。如果不考虑互换性，可相对相应的透明基板厚度，适当地设计读出光学系统的球面象差。但是，为了实现透明基板厚度不同的DVD与CD的互换，必须对应于上述的球面象差补偿，要求某种机构。比如，在JP特开2000-81566号公报中，作为该球面象差补偿机构的实例，针对使用波长在DVD与CD不同的光学读出装置，公开了一种采用衍射光的物镜。可将该衍射透镜的倍数划分为作为母非球面的折射部的倍数和衍射部分的倍数。即，通过引入衍射作用，在为单透镜的同时，增加设计自由度。另外，衍射部分具有与倍数和波长成比例的折射光学系统不同的作用。通过适当地分配这些衍射部和折射部的倍数，可同时确保球面象差补偿。但是，在相对CD的信息记录和/或再生时，如果在必要数值孔径NA2＝0.45的外侧区域，仍进行球面象差补偿，则光点过于集中。于是，为了使用具有DVD与CD共同的开口尺寸的光圈，NA2＝0.45的外侧区域在使用CD时，不得不进行形成光斑的球面象差设计。按照上述方式，在可相对DVD和CD这两者，适当地聚集光束的，所谓的衍射互换透镜中，接合有从不同的构思，进行光学设计的衍射面，由此，可通过1个物镜和1个纯孔径光阑，形成光学读出装置。一般，在衍射透镜中，如上所述，倍数由衍射部分倍数与衍射基面的折射部分倍数的总和表示。此时，在由塑料形成衍射透镜的场合，呈现温度特性和波长特性相反的特性。下面对其原因进行描述。比如，考虑衍射透镜的温度上升的场合。由于随温度上升，激光器波长变长，故在衍射部分，产生过(over)球面象差，但是，在主(ベ-ス)折射部分，由于伴随温度上升的折射率下降，产生欠(under)球面象差，在折射部分和衍射部分，产生实现抵消(cancell)方向的球面象差。因此，在进行温度补偿的场合，只要使衍射部分和折射部分产生的球面象差的绝对值接近即可。在仅仅由于激光器振荡波长误差而朝向长波长侧移动的场合，在衍射部分，产生过球面象差，但是衍射部分的色象差比球面象差小，其结果是，衍射部分的过球面象差成分不能抵消而残留下来。即，具有下述倾向，当将波长特性改善某个等级以上时，则温度特性开始变差，当将温度特性改善某个等级以上时，则波长特性开始变差，必须确保两者之间的平衡。
技术实现思路
本专利技术是针对上述问题而提出的，本专利技术的目的在于提供一种采用衍射的互换物镜，包括以DVD/CD的互换性为基础，考虑温度特性的物镜及考虑波长特性的物镜，以及使这些特性取得平衡的物镜，还有本专利技术提供一种采用这些物镜的光学读出装置。第1项专利技术所述的光学读出装置包括波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈开口尺寸为所述第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生；在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且衍射间距增加的衍射部；当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限；当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在7～40μm的范围内的球面象差的不连续部分以内的区域的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量在7～40μm的范围内，由此，在采用同一物镜，针对不同的光信息记录媒体进行信息的记录和/或再生的场合，可通过上述衍射部的不连续结构，适当地调整反射光斑量，特别可良好地确保温度特性。在第2项专利技术所述的光读出装置中，在下述场合，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm的关系，该下述场合指由f2表示针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径，由此，可确保光束的光点尺寸。即，如果上述某个位置h大于f2(NA2-0.03)mm，则可对应上述第2光信息记录媒体，确保分辨度，如果上述某个位置h小于f2(NA2+0.03)mm，则可确保相对上述第2光信息记录媒体的倾斜误差的极限。在第3项专利技术所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量小于34μm，由此，可更加良好地确保温度特性。在第4项专利技术所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量大于30μm，由此，可更加良好地确保温度特性。在第5项专利技术所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部的上述有效直径内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学读出装置，该光学读出装置包括：波长λ↓［１］的第１光源，该第１光源对透明基板的厚度为ｔ↓［１］的第１光信息记录媒体，照射光束，记录和／或再生信息；波长λ↓［２］（λ↓［１］＜λ↓［２］）的第２光源，该第２光源对透明基板的厚度为ｔ↓［２］（ｔ↓［１］＜ｔ↓［２］）的第２光信息记录媒体，照射光束，记录和／或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料材料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第１和第２光信息记录媒体的透明基板，使从上述第１和第２光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第１和第２光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和／或再生，其特征在于： 在上述物镜的至少１个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且多个环带的间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置ｈ处，存在衍射的母非球面连续且间距增加的衍射部； 当针对上述第１光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限； 当针对上述第２光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在所述衍射部在上述有效直径内的某个位置ｈ，对通过球面象差的级差量在７～４０μｍ的范围内的球面象差的不连续部分以内的区域的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第２光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量在７～４０μｍ的范围内。...

【技术特征摘要】
JP 2000-10-2 302749/001.一种光学读出装置，该光学读出装置包括波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料材料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，其特征在于在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且多个环带的间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且间距增加的衍射部；当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限；当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在所述衍射部在上述有效直径内的某个位置h，对通过球面象差的级差量在7～40μm的范围内的球面象差的不连续部分以内的区域的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量在7～40μm的范围内。2.根据权利要求1所述的光学读出装置，其特征在于，在下述场合，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm的关系，该下述场合指由f2表示针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径。3.根据权利要求1或2所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量小于34μm。4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量大于30μm。5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部的上述有效直径内的上述某个位置h处，存在球面象差级差量小于9μm的球面象差的不连续部分。6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，从球面象差的不连续部分，朝向上述光圈最外部，球面象差单调地变化。7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。8.一种光学读出装置，该光学读出装置包括波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，其特征在于在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且多个环带的间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在间距增加的衍射部；当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限，当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面象差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也不连续。9.根据权利要求8所述的光学读出装置，其特征在于，在下述场合，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm，该下述场合指由f2表示针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径。10.根据权利要求8或9所述的光学读出装置，其特征在于，上述衍射的母非球面的不连续长度在1～10μm的范围内。11.根据权利要求8～10中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，上述球面象差的不连续部分的级差量在8～16μm的范围内。12.根据权利要求8～11中的任何一项所述的光学读出装置，其特征在于，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。13.一种光学读出装置，该光学读出装置包括光源和聚光光学系统，该聚光光学系统包括用于光信息记录媒体的信息记录/再生用的物镜，其特征在于在上述物镜的至少1个面上，形成同心圆状的衍射部，上述衍射部的间距从光轴到某个位置h处，单调地减小，在某个位置h的两相邻处，上述衍射部的间距增加，从上述某个位置h朝向周边，上述衍射部的间距单调地减小；沿外侧与内侧相比较透镜厚度减小的方向，上述某个位置h处的上述衍射部的深度方向的级差长度在1～10μm的范围内。14.一种物镜，用于光学读出装置，该光学读出装置包括波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，所述物镜的特征在于在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且多个环带的间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且间距增加的衍射部；当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限；当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过球面象差的级差量在7～40μm的范围内的球面象差的不连续部分以内的区域的光束进行象差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量在7～40μm的范围内。15.根据权利要求14所述的物镜，其特征在于，在下述场合，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm，该下述场合指由f2表示针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径。16.根据权利要求14或15所述的物镜，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量小于34μm。17.根据权利要求14～16中的任何一项所述的物镜，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面象差量大于30μm。18.根据权利要求14～17中的任何一项所述的物镜，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部的上述有效直径内的上述某个位置h处，存在级差量小于9μm的球面象差的不连续部分。19.根据权利要求14～18中的任何一项所述的物镜，其特征在于，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，从球面象差的不连续部分，朝向上述光圈最外部，球面象差单调地变化。20.根据权利要求14～19中的任何一项所述的物镜，其特征在于，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。21.一种物镜，用于光学读出装置，该光学读出装置包括波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤真一郎，坂本胜也，
申请(专利权)人：柯尼卡株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]