物镜及采用该物镜的光拾取装置
阅读：465发布：2023-01-11
专利汇可以提供物镜及采用该物镜的光拾取装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供物镜及采用该物镜的光拾取装置。该物镜将 波长 不同的多个激光良好地会聚于光盘的信息记录层。本发明的物镜(10)设有将BD格式、DVD格式及CD格式的激光会聚的第1区域(F1)。而且，在该第1区域(F1)中设置具有以BD格式的激光的波长计算出的高度的环带台阶。由此，利用DVD格式的激光产生色像差，利用该色像差来校正因光盘 覆盖 层 的厚度差异而产生的球面像差。并且，在本发明中，为了减小DVD格式的激光产生的像差，通过调整第1区域(F1)的曲面形状，将像差分配到BD格式及DVD格式。，下面是物镜及采用该物镜的光拾取装置专利的具体信息内容。
1.一种物镜，该物镜使具有第1波长的第1激光会聚于第1光盘的信息记录层，使具有比上述第1波长长的第2波长的第2激光会聚于覆盖层比上述第1光盘的覆盖层厚的第2光盘的信息记录层，使具有比上述两激光的波长长的第3波长的第3激光会聚于覆盖层比上述两光盘的覆盖层厚的第3光盘的信息记录层，其特征在于，
该物镜包括将上述第1激光会聚于上述第1光盘的信息记录层、将上述第2激光会聚于上述第2光盘的信息记录层以及将上述第3激光会聚于上述第3光盘的信息记录层的中央部附近的中央区域；
在上述中央区域中，设有基于上述第1激光的波长来计算台阶高度的环带台阶，并设有使上述第1激光和上述第2激光这两者产生像差的面形状。
2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，
上述环带台阶的台阶高度基于设有上述环带的透镜面的中心来计算。
3.根据权利要求1或2所述的物镜，其特征在于，
在上述中央区域中，上述第1激光产生的像差的大部分产生在正侧或者负侧中的任一侧，并且，上述第2激光产生的像差的大部分产生在正侧或者负侧中的任意另一侧。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的物镜，其特征在于，
在设有上述环带台阶的部位，上述第1激光产生的像差偏离。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的物镜，其特征在于，
上述第1激光是BD格式的激光，上述第2激光是DVD格式的激光，上述第3激光是CD格式的激光；
上述环带台阶的台阶高度是使用上述BD格式的激光的波长来计算的。
6.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，
计算上述环带台阶的台阶高度时所使用的波长为395nm～420nm的范围。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的物镜，其特征在于，
上述第1激光、上述第2激光及上述第3激光是平行光或者近似平行光。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的物镜，其特征在于，
该物镜还包括：
环带形状的中间区域，其设置在包围上述中央区域的位置，并将上述第1激光、上述第
2激光及上述第3激光中的任意几个会聚于对应光盘的信息记录层；
环带形状的外周区域，其设置在包围上述中间区域的位置，并将上述第1激光或上述第2激光会聚于对应光盘的信息记录层。
9.根据权利要求8所述的物镜，其特征在于，
上述中间区域自其内侧包括：
第1中间区域，其将上述第2激光及上述第3激光会聚于对应光盘的信息记录层；
第2中间区域，其将上述第1激光及上述第2激光会聚于对应光盘的信息记录层。
10.根据权利要求8或9所述的物镜，其特征在于，
上述外周区域自其内侧包括：
第1外周区域，其将上述第1激光会聚于上述第1光盘的信息记录层；
第2外周区域，其将上述第2激光会聚于上述第2光盘的信息记录层；
第3外周区域，其将上述第1激光会聚于上述第1光盘的信息记录层。
11.一种光拾取装置，其特征在于，
该光拾取装置包括权利要求1～10中任一项所述的物镜。
12.根据权利要求11所述的光拾取装置，其特征在于，
该光拾取装置包括用于将入射到上述物镜的上述激光转换为平行光或者近似平行光的准直透镜。
物镜及采用该物镜的光拾取装置
技术领域
背景技术
[0002] 用作信息记录介质的光盘存在多种格式，针对每种格式使用的激光、记录密度、覆盖信息记录层的覆盖层的厚度不同。具体地讲，现状为使用CD(Compact Disc)格式、DVD(Digital Video Disk)格式、BD(Blu-ray Disc)格式的光盘。
[0003] 为了减少零件件数，优选利用一个物镜应对三种格式的光盘。但是，由于在各种格式的盘中产生的球面像差、彗差、色像差等的产生条件不同，因此，开发考虑到这些条件的物镜并不容易。
[0005] 在专利文献1中，公开有一种能够使用物镜的折射作用来应对BD、DVD及HDDVD格式的光盘的光拾取装置。具体地讲，参照该文献的段落编号[0046]～[0048]，以使HDDVD格式和DVD格式下的RMS波像差变小的方式设计透镜的形状。另外，关于CD格式，通过像[0049]段落所述的那样地调整入射的入射光发散的程度，来减小该格式的RMS波像差。
[0006] 在专利文献2中公开有这样的事项，即，通过利用因激光的波长不同而产生的色像差抵消因光盘覆盖层的厚度不同而产生的球面像差，来改善作为物镜整体的像差。具体地讲，参照该文献的[0027]～[0032]段落，通过将透镜的面形状做成规定形状，能够使CD格式的激光产生的波像差的值和DVD格式的激光产生的波像差的值为规定值。
[0007] 专利文献1：日本特许第4531649号公报
[0008] 专利文献2：日本特开2010-20899号公报
发明内容
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 但是，在上述专利文献1所述的发明的情况下，由于将CD格式的激光做成有限系统，因此，需要用于将CD格式的激光做成有限系统的光学元件。因而，构成光拾取装置的光学元件的数量增多，有可能导致成本升高。
[0011] 另外，专利文献2所述的发明涉及一种使DVD格式和CD格式这两种格式的激光会聚的物镜。因而，将该文献所述的发明原封不动地应用于覆盖信息记录层的覆盖层的厚度极薄的BD格式的光盘是非常困难的。
[0012] 并且，也提出了一种这样的方法，即，提供一种通过使物镜带有衍射效果而相对于多波长的激光具有兼容性的物镜。但是，存在由应用衍射效果的物镜会聚的激光的强度降低、读取精度降低的危险性。
[0013] 本发明即是鉴于上述问题而做成的。本发明的目的在于提供将波长不同的多个激光良好地会聚于光盘的信息记录层的物镜及包括该物镜的光拾取装置。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 本发明是一种物镜，该物镜使具有第1波长的第1激光会聚于第1光盘的信息记录层，使具有比上述第1波长长的第2波长的第2激光会聚于覆盖层比上述第1光盘的覆盖层厚的第2光盘的信息记录层，使具有比上述两激光的波长长的第3波长的第3激光会聚于覆盖层比上述两光盘的覆盖层厚的第3光盘的信息记录层，其特征在于，该物镜包括将上述第1激光会聚于上述第1光盘的信息记录层、将上述第2激光会聚于上述第2光盘的信息记录层以及将上述第3激光会聚于上述第3光盘的信息记录层的中央部附近的中央区域；在上述中央区域中，设有基于上述第1激光的波长来计算台阶高度的环带台阶，并设有使上述第1激光和上述第2激光这两者产生像差的面形状。
[0016] 另外，本发明的光拾取装置包括该结构的物镜。
[0017] 发明的效果
[0018] 在本发明中，在物镜的中央部附近设有使第1激光、第2激光和第3激光会聚的中央区域。而且，为了校正第2激光产生的球面像差，设置具有以第1激光的波长计算的高度的环带台阶。并且，将该区域的表面形状做成第1激光和第2激光这两者产生像差的形状。由此，虽然第1激光产生一些像差，但是第2激光产生的像差进一步降低，因此，能够整体改善产生的像差。
[0020] 图1是表示本发明的物镜的图，其中，(A)是表示物镜的剖视图，(B)是用于表示设置在物镜中的各区域的表。
[0021] 图2是表示本发明的物镜会聚激光的状态的图，其中，(A)表示会聚BD格式的激光的状态，(B)表示会聚DVD格式的激光的状态，(C)表示会聚CD格式的激光的状态。
[0022] 图3是表示使用本发明的物镜在BD格式中产生的像差的坐标图，其中，(A)是表示由光路长度差计算的像差的图，(B)是表示实质上产生的像差的坐标图。
[0023] 图4是表示使用本发明的物镜在DVD格式中产生的像差的坐标图，其中，(A)是表示由光路长度差计算的像差的图，(B)是表示实质上产生的像差的坐标图。
[0024] 图5是表示使用本发明的物镜在CD格式中产生的像差的坐标图，其中，(A)是表示由光路长度差计算的像差的图，(B)是表示实质上产生的像差的坐标图。
[0025] 图6的(A)～(D)是表示决定本发明的物镜的特性和形状时所使用的参数的表，图6的(E)是说明图6的(A)等所示的参数的图。
[0026] 图7是表示决定本发明的形状时所使用的参数的表，其中，(A)表示规定设有环带的透镜面的形状的参数，(B)表示规定未形成环带的透镜面的参数。
[0027] 图8是表示本发明的物镜所具有的环带台阶的图。
[0028] 图9是表示包括本发明的物镜的光拾取装置的图。
具体实施方式
[0029] 参照图1说明本实施方式的物镜10。图1的(A)是整体地表示物镜10的剖视图，图1的(B)是表示形成在物镜10中的各区域的特性的表。
[0030] 物镜10包括第1透镜面10A和第2透镜面10B，在使用状况下，以从第1透镜面10A侧通过第2透镜面10B的方式照射激光。另外，物镜10由塑料或者玻璃构成。
[0031] 在本实施方式中，物镜10将波长不同的多个激光会聚于光盘的信息记录层中。具体地讲，物镜10将BD(Blu-ray Disc)格式、DVD(Digital Versatile Disk)格式及CD(Compact Disk)格式的激光会聚于与各格式相对应的光盘的信息记录层中。
[0032] 在此，BD格式的激光的波长为蓝紫色(蓝色)波段395nm～420nm(例如405nm)，DVD格式的激光的波长为红色波段645nm～675nm(例如655nm)，CD格式的激光的波长为红外波段765nm～805nm(例如785nm)。
[0033] 另外，在本实施方式中，入射到物镜10的激光是平行光或者近似平行光。平行光用于具有单层信息记录层的各格式的光盘。近似平行光的激光用于具有多层信息记录层的BD格式或者DVD格式的光盘。该事项的详细内容见后述。
[0034] 在本实施方式的物镜10中，第1透镜面10A以环带状被分割为多个区域，在各区域中利用折射作用将规定的激光会聚于光盘的信息记录层中。具体地讲，物镜10的第1透镜面10A从中央朝向外侧地以环带状被分割为第1区域F1～第6区域F6。而且，如后所述，以各格式的激光产生的像差变少的方式决定各区域的面形状及形成的环带的台阶高度。
[0035] 第1区域F1是配置在物镜10的第1透镜面10A的中央部附近的圆形区域，其用于将BD、DVD、CD各格式的激光会聚于对应光盘的信息记录层中。另外，第1区域F1以圆形形成在从物镜10的中心到0.5928mm的区域中，形成由环带台阶划分的环带。在此，形成具有正的台阶高度的环带台阶。在本实施方式中，环带台阶高度将入射到物镜10的激光的行进方向表示为正。因而，在设置具有正的台阶高度的环带台阶的情况下，在该台阶的外侧物镜10变薄。另一方面，在环带台阶高度为负的情况下，在该台阶的外侧物镜变厚。
[0036] 第1区域F1是这样地会聚BD、DVD、CD各格式的激光的区域，以在BD格式及DVD格式下产生的波像差变小的方式决定该区域的曲面形状。其理由在于，波像差对通过会聚形成的光斑直径较小的BD格式及DVD格式的激光产生的不良影响大于波像差对CD格式的激光产生的不良影响。
[0037] 在第1区域F1中形成有一个环带。即，在第1区域F1中，由环带台阶划分出圆形的区域和其周围的环带部分。在此，以由物镜10产生的色像差来校正由设置于DVD格式的光盘中的覆盖层产生的球面像差的方式决定形成的环带数量及环带宽度。
[0038] 利用下式1计算形成在第1区域F1中的环带台阶高度D。
[0039] 式1 D＝m·λ(n-1)
[0040] 在此，m是1以上的整数，n是物镜的折射率，λ是激光的波长。另外，参照图6及图7之后说明实际的物镜10的设计所使用的详细的值。
[0041] 在本实施方式中，作为形成在第1区域F1中的环带台阶的台阶高度D的计算所使用的波长λ，采用BD格式的激光的波长(405nm)。具体地讲，作为上述的式1的m值采用8，作为BD格式的波长下的物镜的折射率n采用1.558701。由此，台阶的有无不会影响BD激光的实质的波像差。
[0042] 另一方面，对于DVD格式的激光，因设置环带台阶而产生的相位错位并不是波长的整数倍。因而，通过在第1区域F 1中设置环带台阶，DVD格式的激光产生色像差，利用该色像差来校正光盘的覆盖层产生的球面像差。由此，在本实施方式中，DVD格式的激光产生的实质的像差降低。
[0043] 使用BD格式的波长来计算台阶高度D的另一个理由在于，利用波长较短的BD格式的激光的波长计算环带高度的方式能够减小环带形状，易于调整DVD格式的激光产生的像差。
[0044] 第2区域F2是与第1区域F1邻接地包围第1区域F1周围的环带状的区域(R＝0.5928mm～0.932mm)，其用于将DVD格式及CD格式的激光会聚于对应格式的光盘的信息记录层中而形成光斑。在此，DVD格式及CD格式的激光在第2区域F2中会聚的点与DVD格式及CD格式的激光在第1区域F1中会聚的点相同。即，在各区域中行走距离一致。该事项在下述的各区域中是同样的。另外，入射到该区域中的BD格式的激光无助于形成光斑。
[0045] 在第2区域F2中也设有多个环带，由DVD格式的激光的波长计算设置在各环带相互之间的环带台阶的台阶高度。在此，形成具有负的高度的环带台阶，成为物镜的比环带台阶靠外侧的部分变厚的截面形状。通过设置环带台阶而产生色像差，利用该色像差来校正CD格式的激光产生的球面像差。另外，环带台阶的有无基本上不会影响DVD格式的激光产生的像差。
[0046] 在本实施方式中，在第1区域F1和第2区域F2之间设有台阶。其原因在于，BD格式及DVD格式的激光产生的像差最佳化的第1区域F1的最外周部的位置、与DVD格式及CD格式的激光产生的像差最佳化的第2区域F2的最内周部的位置不一致。另外，鉴于同样的理由，在第2区域F2和第3区域F3之间也产生台阶。
[0047] 第3区域F3是与第2区域F2相邻接地包围第2区域F2周围的环带状的区域(R＝0.932mm～1.013mm)，其用于将BD格式及DVD格式的激光会聚于对应格式的光盘的信息记录层中而形成光斑。入射到第3区域F3中的CD格式的激光无助于形成光斑。同样，入射到比第3区域F3靠外侧的区域中的CD格式的激光也无助于形成光斑。
[0048] 在第3区域F3中设有三个环带，与第1区域F1同样地使用BD格式的激光的波长计算形成在各环带相互之间的台阶的台阶高度。因而，在该区域中，也利用通过设置环带台阶而产生的色像差来校正DVD格式的激光产生的球面像差。
[0049] 第4区域F4是包围第3区域的环带状的区域(R＝1.013mm～1.08mm)，其用于仅将BD格式的激光会聚于对应格式的光盘的信息记录层中而形成光斑。照射到第4区域F4中的DVD格式及CD格式的激光无助于形成光斑。因而，不必考虑除BD格式之外的格式(DVD格式及CD格式)的激光产生的球面像差，未设置环带台阶。因此，第4区域F4形成为没有台阶的连续的面形状。该事项在仅将特定格式的激光会聚的以下的第5区域F5和第6区域F6中也是同样的。
[0050] 该第4区域F4不必考虑与其他格式的激光的平衡，因此，能够使产生的像差量极小。通过设置仅有该BD格式的区域，能够改善BD格式的激光在整个物镜10中产生的像差。
[0051] 在此，理所当然，第4区域F4也可以与第3区域F3同样地设有减小BD格式和DVD格式这两者的像差的环带。但是，为了更好地降低BD格式的像差，设置未设置环带台阶这样的第4区域F4较佳。
[0052] 第5区域F5是包围第4区域F4的环带状的区域(R＝1.08mm～1.200mm)，其用于仅将DVD格式的激光会聚而形成光斑。会聚于该区域中的BD格式及CD格式的激光无助于形成光斑。通过设置作为仅使DVD格式的激光会聚的专用区域的第5区域F5，能够改善DVD格式的激光产生的像差。其理由与第4区域F4的情况是同样的。
[0053] 在此，理所当然，第5区域F5也可以与第3区域F3同样地设有减小BD格式和DVD格式这两者的像差的环带。但是，为了更好地降低DVD格式的像差，设置未设置环带台阶这样的第5区域F5较佳。
[0054] 另外，第4区域F4和第5区域F5这两者也可以与第3区域F3同样地设有减小BD格式和DVD格式这两者的像差的环带。但是，为了更好地降低BD格式和DVD格式的像差，设置未设置环带台阶这样的第4区域F4和第5区域F5较佳。
[0055] 第6区域F6是包围第5区域F5的环带状的区域(R＝1.200mm～1.510mm)，其是用于与第4区域F4同样地仅将BD格式的激光会聚的区域。通过在物镜10的最外周部配置使BD格式的激光会聚的专用区域，BD格式的激光产生的像差整体更小。
[0056] 参照图2说明各格式的激光利用物镜10会聚的状态。在此，图2的(A)是表示利用物镜10将BD格式的激光会聚于光盘12A的状态的剖视图，图2的(B)是利用物镜10将DVD格式的激光会聚于光盘12A的状态的剖视图，图2的(C)是利用物镜10将CD格式的激光会聚于光盘12A的状态的剖视图。在此，在图2的各图中，用阴影表示形成光斑的激光所通过的部分。另一方面，对无助于形成光斑的区域未施加阴影。
[0057] 参照图2的(A)，从上方照射来的BD格式的激光利用物镜10会聚于BD格式的光盘12A的信息记录层14A，形成光斑。在此，覆盖光盘12A的信息记录层14A的覆盖层的厚度T1例如为0.1mm。
[0058] 由该图也可明确，并不是照射到物镜10的BD格式的激光全部会聚于光盘12A，照射到物镜10的激光的一部分无助于形成光斑。具体地讲，照射到物镜10的激光中的、照射到区域F1、F3、F4、F6的激光会聚于光盘12A的信息记录层14A。另一方面，由于第2区域F2仅将DVD格式及CD格式的激光会聚，因此，照射到该区域的BD格式的激光无助于形成光斑。同样，由于第5区域F5仅将DVD格式的激光会聚，因此，照射到该区域的BD格式的激光无助于形成光斑。
[0059] 在第2区域F2中BD格式的激光无助于形成光斑的理由如下。即，第2区域F2的形状被决定为，DVD格式及CD格式的激光的像差最佳化。因而，完全没有考虑BD格式的激光产生的像差，因此，在通过第2区域F2的BD格式的激光中产生例如-0.3λ左右的相位错位。结果，照射到该第2区域F2的BD格式的激光无助于形成光斑。对于被设计为仅将DVD格式的激光会聚的第5区域F5，鉴于同样的理由，也无助于形成BD格式的光斑。
[0060] 这样，区域F2、F5无助于形成光斑，通过将周边部的区域F4、F6做成仅将BD格式的激光会聚的专用区域，能够实现超分辩率。因而，能够使物镜10的厚度(T10)小于以往的3波长兼容透镜的厚度。并且，通过实现该超分辨率，能够将物镜10端部的厚度T11确保得较厚。因而，物镜10通过向形成于模具的模腔中注入树脂材料而形成，能够将向模腔中注入树脂材料的浇口的宽度确保得较大来提高作业性。
[0061] 另外，入射到物镜10的BD格式的激光的利用效率例如为40％左右，只要是该效率，就能够良好地读取信息，只要使用高功率的激光，就也能够进行写入。
[0062] 参照图2的(B)，在照射到物镜10的DVD格式的激光照射时，照射到区域F1、F2、F3及F5的激光会聚于光盘12B的信息记录层14B，形成光斑。另一方面，由于第4区域F4是仅将BD格式的激光会聚的区域，因此，照射到该区域的DVD格式的激光无助于形成光斑。同样，照射到仅将BD格式的激光会聚的第6区域F6中的DVD格式的激光也无助于形成光斑。通过这样做，利用DVD格式的激光也能够实现超分辨率，从而能够得到与上述BD格式的情况同样的效果。
[0063] 另外，入射到物镜10的DVD格式的激光的利用效率例如为80％左右，能够良好地读取并写入信息。另外，覆盖DVD格式的光盘12B的信息记录层14B的覆盖层的厚度T2为0.6mm。
[0064] 参照图2的(C)，在CD格式的激光照射照射到物镜10时，仅有照射到第1区域F1及第2区域F2的激光会聚于光盘12C的信息记录层14C，形成光斑。另一方面，入射到区域F3、F4、F5及F6的CD格式的激光无助于形成光斑。
[0065] 入射到物镜10的CD格式的激光的利用效率例如为90％左右，能够没有问题地读取并写入信息。另外，覆盖CD格式的光盘12C的信息记录层14C的覆盖层的厚度T3为1.2mm。
[0066] 参照图3～图5说明在上述构造的物镜中产生的像差。图3表示BD格式的激光产生的像差，图4表示DVD格式的激光产生的像差，图5表示CD格式的激光产生的像差。在这些图的坐标图中，纵轴表示像差的量，横轴表示光瞳半径。另外，在各个图中，(A)表示在该波长下产生的与光路长度差相应的像差值，(B)表示用该值减去激光的波长的整数倍而实质上产生的像差值。并且，这些图所示的像差值是将在物镜中产生的像差和在覆盖光盘的信息记录层的覆盖层中产生的像差相加而得到的值。
[0067] 参照图3的(A)，在BD格式的激光中，根据物镜的曲面形状及环带高度，像差发生变化。具体地讲，在第1区域F1中，在设有环带台阶的部位，与该环带台阶的高度相应地产生10λ左右的波像差。但是，由于该环带台阶的高度是基于BD格式的激光的波长计算的，因此，该环带台阶的存在不会对BD格式的像差产生很大的影响。
[0068] 另外，在该坐标图中没有表示第2区域F2的像差。其理由在于，第2区域F2是仅将DVD格式及CD格式的激光会聚的区域，通过了该区域的BD格式的激光无助于形成光斑。
[0069] 在第3区域F3中，由于以负的高度形成有环带台阶，因此，根据该台阶形状产生负的像差。
[0070] 由于第4区域F4和第6区域F6是仅将BD格式的激光会聚的区域，因此，能够设计成在BD格式的波长下不会产生像差，在这些区域中产生的像差量极小。
[0071] 另一方面，在第5区域F5中没有表示像差的值。其原因在于，该第5区域F5是仅将DVD格式的激光会聚的区域，照射到该区域的BD格式的激光无助于形成光斑。
[0072] 参照图3的(B)，在第1区域F1中，波像差的值随着自中央部离开而向负的方向逐渐变大，在设有环带台阶的部位该值向正的方向变大。而且，波像差的值随着自中央部离开而再次向负方向变大。
[0073] 如上所述，位于物镜10的中央的第1区域F1的表面形状被设计为，BD格式及DVD格式的激光产生的波像差变小。换言之，将通过设置环带台阶而残留的像差分配到BD格式的激光和DVD格式的激光。因而，在第1区域F1中BD格式的激光产生的像差不是零，而是产生一些负的像差。
[0074] 另外，在第1区域F1的内部设有环带台阶的部位，BD格式的像差向正方向偏离，其理由如下。首先，由于设置在中央的第1区域F1中的环带台阶是利用BD格式的激光的波长来计算的，因此，该台阶的有无基本上不会影响BD格式的激光产生的像差。但是，为了使第1区域F1和第2区域F2的行走距离一致，调整表面形状。结果，调整第1区域F1的表面形状，环带台阶的高度发生变化，BD格式的激光产生的像差在设有环带台阶的部位偏离。
[0075] 由于第2区域F2是无助于BD格式的激光形成光斑的区域，因此没有图示像差的值。该事项在第5区域中也是同样的。
[0076] 第3区域F 3是使BD格式的激光和DVD格式的激光会聚的区域，其成为利用BD格式的激光计算环带高度、并由两格式分配像差的面形状。结果，在第3区域F3中也产生一些负的像差。另外，与第1区域F 1同样，在第3区域F3中也考虑到与其他区域的行走距离来调整表面形状。结果，像差值在设有环带台阶的部位偏离。
[0077] 由于第4区域F4和第6区域F6是仅将BD格式的激光会聚的区域，因此，也能够设计为在该区域中几乎不产生像差。但是，实际上是在正侧产生一些像差。其原因在于，与第1区域F1等同样，将这些区域的表面形状做成与第1区域F1等其他区域行走距离一致的形状。
[0078] 如上所述，BD格式的激光产生的像差极小，在光盘的覆盖层为0.0875mm的条件下，RMS(Root Mean Square)波像差为0.031mλRMS。通常，只要按照Marechal评价标准为0.07mλRMS以下就会良好，但在本实施方式中能够实现比该值更小的值。因而，使用本实施方式的物镜，能够良好地自BD格式的光盘读取信息或向BD格式的光盘中写入信息。
[0079] 参照图4说明DVD格式的激光产生的像差。在该图的坐标图中，在将DVD格式的激光会聚的第1区域F 1～第5区域F5的范围内表示像差。另外，由于第6区域F6是仅将BD格式的激光会聚的区域，因此，照射到该区域的DVD格式的激光无助于形成光斑。
[0080] 参照图4的(A)，在DVD格式的激光中，像差也与形成于物镜的环带台阶的高度相应地偏离。具体地讲，在第1区域F1中，在设有环带台阶的部位，波像差的值变大为5λ左右。而且，由于在第1区域F1和第2区域F2的交界形成有环带台阶，因此，像差与该台阶的高度相应地减少。并且，在第2区域F2中，像差的值与形成的环带台阶相应地以阶梯状变化。另外，在第3区域F3中，受到具有以BD格式的波长计算的高度的环带台阶的影响，像差向正方向变化。另一方面，由于第4区域F4是仅将BD格式的激光会聚而形成光斑的区域，因此，照射到该区域的DVD格式的激光无助于形成光斑。另外，由于第5区域F5是仅将DVD格式的激光会聚的区域，因此，在该区域中产生的像差极小。
[0081] 参照图4的(B)，如上所述，第1区域F1的面形状基本上被设计为BD格式的激光的像差变少，因此，DVD格式的激光产生球面像差。具体地讲，随着光瞳半径变大，该像差向正方向变大。而且，在设有环带台阶的部位，像差的值向负方向偏离而被校正。并且，在比环带台阶靠外侧的区域中，像差再次朝向外侧地向正方向变大。这样，在环带台阶的部分像差被向负方向校正的理由在于，由BD格式的激光的波长来计算该环带台阶的高度。
[0082] 另外，由该图也可明确，在除了像差利用环带台阶而向负方向偏离的部分之外的大部分中，DVD格式的激光产生的像差显示正值。在本实施方式中，在第1区域F1中，如上所述地使BD格式的激光产生的像差的大部分为负值，而使DVD格式的激光产生的像差的大部分为正值。由此，BD格式及DVD格式这两种格式产生的像差变小。
[0083] 第2区域F2如上所述是将DVD格式及CD格式的激光会聚的区域，其设有多个环带。而且，设置在该区域中的环带台阶的环带高度基于波长比较短的DVD格式的激光的波长来计算。但是，基于做成由CD格式的激光和DVD格式的激光分配像差的面形状的结果，在该区域中DVD格式的激光也产生一些正方向的像差。另外，为了使与另一区域的行走距离匹配而调整表面形状的结果，该区域的环带台阶的高度发生变化，DVD格式的激光的像差在设有环带台阶的部位偏离。
[0084] 在第3区域F3中，与第1区域F1同样地基于以BD格式的激光的波长决定环带台阶的结果，DVD格式的激光产生的球面像差利用色像差偏离而被校正。
[0085] 由于第4区域F4是仅将BD格式的激光会聚的区域，因此，入射到该区域中的DVD格式的激光无助于形成光斑。因而，在该坐标图中没有表示第4区域F4的像差。
[0086] 由于第5区域F5是仅将DVD格式的激光会聚的区域，因此，在该区域中产生的像差极小。
[0087] 在此，在光盘的覆盖层为0.6mm的条件下，DVD格式的激光产生的RMS波像差为0.040mλRMS，充分满足上述的Marechal评价标准。
[0088] 参照图5说明CD格式的激光产生的像差。在此，表示在第1区域F1和第2区域F2中产生的像差。另外，由于照射到比第2区域F2靠外侧的区域中的CD格式的激光无助于形成光斑，因此，没有图示在这些区域中产生的像差。
[0089] 参照图5的(A)，在第1区域F1中，像差与由BD格式的激光的波长计算的环带台阶相应地发生变化。另外，在第2区域F2中，像差与利用DVD格式的激光的波长计算的环带台阶相应地发生变化。
[0090] 参照图5的(B)所示的像差的有效值，在第1区域F1中，虽然在设有环带台阶的部位及其周边部像差变大一些，但是在该区域中产生的像差最大为0.1λ左右。
[0091] 在第2区域F2中，由于利用DVD格式的激光的波长来计算环带台阶高度，因此，能够利用物镜的色像差来校正CD格式的激光产生的球面像差。结果，显示这样像差较小的值。
[0092] 在此，在光盘的覆盖层的厚度为1.2mm的条件下，CD格式的激光产生的RMS波像差为0.034mλRMS，充分满足上述的Marechal评价标准。
[0093] 参照图6及图7，接着说明上述物镜10的具体形状。图6及图7所示的表是表示具体化的物镜的形状或特性的系数。
[0094] 图6的(A)及图6的(B)表示BD格式、DVD格式及CD格式的波长下的、光拾取透镜(物镜)及光盘内透光层(覆盖层)的折射率和面间隔。在此，开口直径 、面间隔d2、d3如图6的(E)所示。
[0095] 另外，图6的(C)表示各格式的波长下的透镜材料和盘内透光层的温度特性，图6的(D)表示透镜材料和盘内透光层的材料波长特性。
[0096] 图7表示用于规定透镜面的形状的参数。图7的(A)表示用于规定设有多个环带的透镜面R 1(图1的(A)所示的第1透镜面10A)的形状的参数。图7的(B)是表示物镜的透镜面R2(图1的(A)所示的第2透镜面10B)的形状的参数。
[0097] 参照图7的(A)，通过将该表所示的各参数代入到下式2中来决定透镜面形状。
[0098] 式2
[0099]
[0100] 在该式2中，从图6的(E)所示的R 1面到R2面是正的符号，h1是距光轴的高度(mm)，非球面系数采用包含h(mm)的环带x的数值。
[0101] 在图7的(A)的表中，对于每个环带表示了会聚的激光的波长、使用上式1计算环带高度时所使用的次数m和波长、环带开始半径、环带结束半径、以及计算形状时所使用的系数。在此，环带1～环带2是图1的(A)所示的第1区域F1，环带3～环带13是第2区域F2，环带14～环带16是第3区域F3，环带17是第4区域F4，环带18是第5区域F5，环带19是第6区域F6。
[0102] 另外，通过将图7的(B)所示的系数代入到下式3中来决定透镜面R2的形状。
[0103] 式3
[0104]
[0105] 在该式3中，h2是距光轴的高度(mm)，非球面系数采用R2面的数值。
[0106] 参照图8，以使上式1成立的方式相对于物镜的中心计算各环带的高度，之后使各环带的面形状最佳化。因而，例如设置在环带1和环带2之间的环带台阶的高度D通过将m/波长＝8/405代入到式1中来计算。该值表示将环带2的表面假想延长而扩展至透镜中心的情况下的、透镜中心部和假想延长的面的台阶高度。
[0107] 另外，参照图7的(A)的表，在将环带3和环带4相比较的情况下，环带3的台阶高度D是将m/波长＝-2/660代入到式1中而得到的值，环带4的环带台阶是将m/波长＝-3/660代入到式1中而得到的值。这些值如上所述是以物镜的中心为基准的值。因而，设置在两者交界处的环带台阶的高度是将各自的值代入到式1中而得到的台阶高度的差。
[0108] 以上是本实施方式的物镜10的说明。
[0109] 本实施方式的特征在于，将使三种格式的激光会聚的第1区域F1做成BD格式的激光和DVD格式的激光这两者的像差变少的形状。
[0110] 具体地讲，参照图1，第1区域F1将BD格式、DVD格式和CD格式的激光会聚于对应光盘的信息记录层中。而且，第1区域F1的面形状被设计为基本上不会由BD格式的激光产生像差。其理由在于，在光斑直径最小的BD格式中，由像差引起的不良影响较大。在这种情况下，光盘的覆盖层的厚度比较大的DVD格式的激光产生球面像差。因此，在第1区域F1中设置具有以BD格式的激光的波长计算的高度的环带台阶，利用因该台阶而产生的色像差来校正球面像差。由此，如图4的(B)所示，在第1区域F1的设有环带台阶的部位，DVD格式的激光产生的像差向负方向偏离。结果，在第1区域F1中DVD格式的激光产生的像差降低。
[0111] 基于这样的结果，利用物镜10的折射作用，能够将各格式的激光高效地会聚于对应光盘的信息记录层中。因而，与利用衍射作用聚光的背景技术相比，利用效率升高，信息的读取精度和写入精度上升。
[0112] 在本实施方式中，为了进一步改善DVD格式的激光产生的像差，将第1区域F1的面形状做成由BD格式的激光和DVD格式的激光这两者分享的形状。由此，虽然BD格式的激光产生一些像差，但是DVD格式的激光产生的像差是良好的值。参照图3的(B)，在第1区域F1中BD格式的激光产生了一些像差。另外，在不考虑该状况地将第1区域F1的面形状设定为在BD格式下不会产生像差的情况下，该区域中的像差为零。即使在第1区域F1中BD格式的激光产生的像差恶化一些，也能够在仅将BD格式的激光会聚的第4区域F4和第6区域F6中改善像差，因此，作为物镜10整体，BD格式的激光产生的像差保持在恒定以下。
[0113] 上述事项对于第2区域F2和第3区域F3也是同样的。即，在一个区域中将多种格式的激光会聚的情况下，首先，该区域的面形状被设计为波长较短的激光不会产生像差。其次，基于较短的激光波长来决定环带高度，从而校正由光盘所具有的覆盖层的厚度差异引起的球面像差。而且，将该区域的面形状做成由两波长的激光分享像差的形状，从而进一步改善较长波长的激光产生的像差。
[0114] 具体地讲，在第2区域F2中，基于DVD格式的激光的波长来决定环带高度，将其面形状做成由DVD格式的激光和CD格式的激光这两者分配像差的形状。由此，两格式的激光产生的像差为规定值以下。同样，在第3区域F3中，利用BD格式的激光的波长计算环带高度之后，做成BD格式和DVD格式的激光分配像差的形状。
[0115] 在此，在本实施方式中，为了校正因在各格式下光盘的覆盖层的厚度不同而产生的球面像差而设有环带台阶，但该环带台阶的高度容许一定程度的变更余地。
[0116] 具体地讲，为了求出第1区域F1中的台阶高度D，代入到上式1中的波长(λ)的值并不一定是BD格式的405nm，例如也可以在395nm～420nm的范围内变更。这样，通过将用于计算台阶高度的波长变更一些，能够改善除BD格式之外的DVD格式或者CD格式的激光产生的像差。这一点在第2区域F2和第3区域F3中也是同样的，在DVD格式的情况下，用于计算台阶高度的波长能够在645nm～675nm中变更。
[0117] 并且，在本实施方式中，将上述各区域的面形状做成在各区域中会聚的激光的行走距离一致的形状。说明一例子，参照图2的(B)，第1区域F1和第3区域F3均是将BD格式的激光会聚的区域，但基于如上所述地设计各区域的面形状的结果，存在第1区域F1和第3区域F3中行走距离不同的情况。即，存在第1区域F1中会聚的BD格式的激光形成光斑的部位、与在第3区域F3中会聚的BD格式的激光形成光斑的部位不同的情况。在此，为了使两者一致，调整各区域的面形状，使行走距离一致。于是，在环带台阶中发生一些变更。结果，如图3的(B)所示，在第1区域F1和第3区域F3中，在设有环带台阶的部位BD格式的激光产生的像差值会偏离。但是，由于该偏离的值较小，因此，不会使BD格式的激光的整体像差太恶化。
[0118] 本实施方式的另一特征在于，利用物镜10将作为平行光或近似平行光的各格式的激光会聚。在此，在近似平行光的情况下将物镜设计为，在向按照近似平行光设计的物镜入射平行光时，最小的像差不会大于Marechal界限。
[0119] 在对具有单层信息记录层的各格式的光盘读取或写入信息时使用平行光。在信息记录层为单层的情况下，覆盖该信息记录层的覆盖层的厚度恒定，因此，通过使用平行光，能够进行稳定的读取及写入。在光拾取装置的内部，通过在激光所通过的光路的中途安装准直透镜来生成平行光。
[0120] 在将激光会聚于具有多层信息记录层的BD格式或DVD格式的光盘各层的情况下使用近似平行光。具体地讲，在具有两层信息记录层的BD格式的光盘的情况下，覆盖接近表面的信息记录层的覆盖层的厚度为0.075mm，覆盖距表面较远的信息记录层的覆盖层的厚度为0.100mm。在这种情况下，物镜被设计为，将使用的激光设定为平行光，两层光盘的各覆盖层的中间的厚度0.0875mm为焦点。于是，通过使入射的激光为近似平行光，使激光会聚于用于进行读取或写入的信息记录层而形成光斑。
[0121] 另外，在BD格式且具有4层信息记录层的光盘的情况下，最表层的信息记录层利用厚度0.050mm的覆盖层来覆盖，最深层的信息记录层利用厚度0.105mm的覆盖层来覆盖。在这种情况下，将物镜设计为，平行光的激光会聚于被作为两者中间值的厚度0.0775mm的覆盖层所覆盖的信息记录层。于是，通过入射的激光为近似平行光，物镜将激光会聚于期望的信息记录层。
[0122] 上述的近似平行光是通过将安装在激光光路的中途的准直透镜移动而做出的。即，近似平行光是表示为了在平行光入射的情况下使设定为多层盘的各覆盖层的中间厚度的物镜的焦点变位到光盘的各信息记录层所需角度的、向物镜入射的发散光和集束光。
[0123] 参照图9说明具有上述结构的物镜10的光拾取装置20的结构。光拾取装置20具有使BD格式、DVD格式或者CD格式的激光会聚于光盘52的信息记录层，接受来自该信息记录层的反射光而将其转换为电信号的功能。由此，光拾取装置20自各格式的光盘52读取信息或向该光盘52中写入信息。
[0124] 下面，说明本实施方式的光拾取装置20所包含的各元件。
[0125] 激光装置22用于出射BD格式的波长的激光。激光装置24用于出射DVD格式及CD格式的波长的激光。
[0126] 衍射光栅26配置在激光装置22和合成棱镜28之间，供BD格式的激光入射。而且，衍射光栅26由用于将入射的激光分离为0级光、+1级衍射光、-1级衍射光的衍射光栅、及用于将入射的激光相对于合成棱镜28的偏振面转换为S方向的直线偏振光的1/2波片构成。同样，衍射光栅30配置在激光装置24和合成棱镜34之间，其由衍射光栅和1/2波片构成。另外，衍射光栅30用于将DVD格式及CD格式的激光相对于合成棱镜34的偏振面转换为S方向的直线偏振光。
[0127] 发散透镜32配置在衍射光栅30和合成棱镜34之间，用于调整利用衍射光栅30衍射的激光的束散角。
[0128] 合成棱镜28内置具有波长选择性和偏振选择性的偏振面，对BD格式的激光起到偏振分束器的功能，对DVD格式及CD格式的激光起到全透光棱镜功能。具体地讲，作为S方向的直线偏振光的BD格式的激光利用该偏振面向纸面+X方向反射。另一方面，由光盘52反射的激光(返回光)是P方向的直线偏振光，其向纸面-X方向透过该偏振面。
[0129] 合成棱镜34内置具有波长选择性和偏振选择性的偏振面，对DVD格式及CD格式的激光起到偏振分束器的功能，对BD格式的激光起到全透光棱镜功能。具体地讲，合成棱镜34通过调整DVD格式及CD格式的激光的反射率，来调整向PDIC56引导的第2激光的光量。于是，作为S方向的直线偏振光的DVD格式及CD格式的激光的大部分利用该偏振面向纸面+X方向反射。另一方面，由光盘反射的DVD格式及CD格式的激光(返回光)是P方向的直线偏振光，其以一定的比例向纸面-X方向透过该偏振面。
[0130] 准直透镜36用于将BD格式、DVD格式及CD格式的激光转换为平行光。准直透镜36沿着与虚线所示的光路(光轴)平行的方向(纸面±X方向)移动。于是，准直透镜36通过与各个格式的激光相应地使光学倍率最佳化，来抑制产生层间杂散光或层间串扰。另外，通过使准直透镜36移动，能够将激光转换为近似平行光。
[0131] 反射镜38具有波长选择性和偏振选择性。具体地讲，反射镜38使去路的激光局部透过而照射于FMD23。
[0132] FMD23用于接收透过反射镜38后的去路侧的激光，将表示接收到的激光光量的信号输出。于是，根据FMD23的输出来控制激光装置22、24。
[0133] 反射镜40用于将各格式的去路的激光向纸面-X方向全反射。同样，由光盘52反射的回路的激光(返回光)也向纸面-Y方向全反射。
[0134] 1/4波片42用于使入射的激光产生相位差，将各格式的激光从S方向的直线偏振光转换为圆偏振光。另一方面，由光盘52反射的激光(返回光)再次通过1/4波片42时被转换为P方向的直线偏振光的激光。
[0135] 转折反射镜(reflecting mirror，在去路中使激光的行进方向向物镜(光盘)的方向转折地进行反射)44用于将各格式的激光向纸面+Y方向反射转折反射镜。
[0136] 物镜10使由转折反射镜44反射的BD格式、DVD格式及CD格式的激光会聚于光盘52的信息记录层。
[0137] 歪像透镜54配置在合成棱镜28和PDIC56之间，供由光盘52反射的各格式的激光(返回光)通过。于是，歪像透镜54对通过的激光付与调焦伺服用的像散，能够利用一个PDIC56应对各格式的激光。
[0138] PDIC56是内置有信号检测用的光电二极管集成电路元件的光检测器，其在同一平面上的受光区域中接收各格式的激光，通过光电转换输出包含信息信号成分的检测信号。并且，PDIC56输出包含调焦伺服和循道伺服所采用的伺服信号成分的检测信号。
[0139] 接着，说明DVD格式及CD格式的激光的光路。
[0140] 首先，自激光装置24出射的激光利用衍射光栅30转换为S方向的直线偏振光，在利用发散透镜32调整为规定的束散角之后，向合成棱镜34入射。之后，激光在合成棱镜34的偏振面处反射，在利用准直透镜36转换为平行光之后，利用反射镜38反射。另外，激光的一部分透过反射镜38而照射到FMD23。于是，根据FMD23的输出来控制激光装置24的输出。
[0141] 由反射镜38反射的激光利用反射镜40全反射，通过经过1/4波片42而从S方向的直线偏振光转换为圆偏振光。然后，圆偏振光的激光在利用转折反射镜44反射之后，利用物镜10会聚于光盘52的信息记录层。
[0142] 接着，由光盘52的信息记录层反射的激光(返回光)透过物镜10，在利用转折反射镜44反射之后透过1/4波片42，从而，从圆偏振光转换为P方向的直线偏振光的激光。然后，该激光在利用反射镜40、38反射之后，透过准直透镜36、合成棱镜34、28。之后，激光利用歪像透镜54被付与调焦错误检测用的像散，在PDIC56的受光区域中被接收，通过光电转换转换为检测信号。
[0143] 首先，自激光装置22出射的激光利用衍射光栅26转换为S方向的直线偏振光，向合成棱镜28入射。然后，该激光在合成棱镜28的偏振面处全反射之后，全透过合成棱镜34。之后，激光在利用准直透镜36成为平行光之后，其大部分利用反射镜38反射，剩余的部分透过反射镜38。透过的激光由FMD23检测，根据FMD23的输出与上述同样地调整激光装置22的输出。
[0144] 在反射镜38中反射的激光利用反射镜40全反射，通过经过1/4波片42而从S方向的直线偏振光转换为圆偏振光。然后，圆偏振光的激光在利用转折反射镜44反射之后，利用物镜10会聚于光盘52的信息记录层。
[0145] 接着，由光盘52的信息记录层反射的激光(返回光)透过物镜10，在利用转折反射镜44反射之后透过1/4波片42，从而，从圆偏振光转换为P方向的直线偏振光的激光。然后，激光在利用反射镜40、38反射之后，透过准直透镜36、合成棱镜34、28。之后，激光利用歪像透镜54被付与像散，在PDIC56的受光区域中被接收，通过光电转换输出检测信号。
[0146] 以上是本实施方式的激光的各光路的说明。
[0147] 在此，使用上述的物镜和光拾取装置，也能够进行光划线。光划线是指在光盘的与记录面相反侧的面通过使用激光来烙出文字信息或图画信息。由于本实施方式的物镜的激光利用效率较高，因此，能够高效地进行光划线。
[0148] 附图标记说明
[0149] 10、物镜；10A、第1透镜面；10B、第2透镜面；F1、第1区域；F2、第2区域；F3、第3区域；F4、第4区域；F5、第5区域；F6、第6区域；12A、12B、12C、光盘；14A、14B、14C、信息记录层；16A、16B、16C、覆盖层；20、光拾取装置；22、激光装置；24、激光装置；26、衍射光栅；
28、合成棱镜；30、衍射光栅；32、发散透镜；34、合成棱镜；36、准直透镜；38、反射镜；40、反射镜；42、1/4波片；44、转折反射镜；54、歪像透镜；56、PDIC。
28、合成棱镜；30、衍射光栅；32、发散透镜；34、合成棱镜；36、准直透镜；38、反射镜；40、反射镜；42、1/4波片；44、转折反射镜；54、歪像透镜；56、PDIC。
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