專利名稱：物鏡、光拾取器裝置和記錄以及/或者再生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用物鏡、包含該物鏡的光拾取器裝置以及包含該光拾取器裝置的記錄·再生裝置。
在上述的高密度記錄光拾取器系統(tǒng)中，搭載有2組構成的物鏡，但在高NA的2組構成的物鏡中，由于透鏡之間的偏芯允許度小而導致組裝第1透鏡和第2透鏡時的工時數(shù)增大、生產(chǎn)效率惡化以及成本上升。
此外，由于物鏡的焦點深度d與數(shù)值孔徑的平方成反比例，故數(shù)值孔徑越大焦點深度越小，要求物鏡聚焦用的調節(jié)器的響應速度或精度也就越高。由于2組構成的物鏡比單片物鏡的重量大，故還將導致調節(jié)器的大型化和成本的上升。
進而，較之單片物鏡，高NA的2組構成物鏡的動作距離常常較小，故在高NA物鏡的設計中，確保足夠的動作距離在防止光記錄介質的破壞的意義上是非常重要的問題。
由上述情況可知，作為高NA物鏡，不需要組裝調整、重量輕且可足夠地確保動作距離的單片透鏡較為理想。
然而，在光學記錄介質的記錄以及/或者再生用的非球面單片透鏡中，雖然可以通過非球面的像差校正來校正球差和慧差，但如果NA變大則作為波面像差的余量亦變大，故存在像高特性劣化之類的課題。
另外，如果物鏡的焦點深度變小，則在光源產(chǎn)生了物鏡的聚焦不能追隨的瞬間的波長變動時，所產(chǎn)生的散焦成分變大。因而，數(shù)值孔徑越大則必須更嚴格地校正物鏡的色差。
此外，本發(fā)明還以提供適合于使用波長短達400nm的光源的高密度光拾取器裝置的、數(shù)值孔徑大于0.85的非球面單片物鏡為目的。
另外，在數(shù)值孔徑大于0.75的非球面單片透鏡中，提供像高特性良好且可以足夠地確保動作距離的、重量輕的物鏡也是本發(fā)明的目的。
進而，本發(fā)明的目的還包括提供搭載了這些物鏡的光拾取器裝置以及記錄·再生裝置。
為達成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第1物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征如下上述物鏡是至少一個面做成了非球面的單片透鏡，且上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA、光軸向的厚度d(mm)、對無限遠物體的焦距f(mm)、以及光源側的面的有效直徑Φ1(mm)的值分別滿足下面的式(1)、(2)、(3)。
0.85＜NA＜0.98(1)0.80＜d/f＜3.00 (2)0.5＜Φ1＜5.8 (3)利用該物鏡，因為通過將對光信息記錄介質進行記錄以及/或者再生時所需的規(guī)定的物鏡的像方數(shù)值孔徑(NA)提高到0.85以上，可以減小會聚到信息記錄面上的光點的尺寸，故可以對光信息記錄介質進行更高密度的記錄以及/或者再生以更高密度被記錄的信息。此外，通過至少將一個面做成非球面，可以良好地校正球差或慧差。此時，最好將光源側的面做成非球面，由此可以更好地校正各種像差。進而，通過做成單片透鏡，因其不需要組裝調整，故可以達成提高生產(chǎn)效率以及降低成本。
本發(fā)明的第1物鏡滿足(1)式較為理想，(1)式是在NA大于0.85的單片透鏡中用于獲得良好的像高特性時的、合適于透鏡的光軸向的厚度d與焦距f的條件，如果是在下限以上，則用波面像差評價像高特性時的3次余量成分不至于變得過大，5次以上的高次慧差成分不至于變得過大。如果是(1)式的上限以下，則用波面像差評價像高特性時的3次球差成分不至于變得過大，5次余量成分不至于變得過大，3次慧差成分不至于變得過大，象散隔差不至于變得過大。
此外，如果是(2)式的上限以下，因為透鏡的光軸向的厚度不至于變得過大，故可以將透鏡做得重量較輕，可以進行利用更小型的調節(jié)器的驅動。進而，如果是(2)式的上限以下，因為透鏡的光軸向的厚度不至于變得過大，故可以足夠地確保動作距離。為達成上述作用，滿足下面的(2’)式將更為理想。
1.10≤d/f≤1.90(2’)另外，本發(fā)明的第1物鏡滿足(3)式也很理想。與NA較低的CD、DVD用的現(xiàn)有的光拾取器用的物鏡相比，高NA的物鏡的特點在于其動作距離常常較小，雖然加大物鏡的口徑可以確保動作距離，但此時由于物鏡的重量變大將導致調節(jié)器的大型化或成本的上升。因此，如(3)式這樣，限定了入射到本發(fā)明物鏡光源側的面的光束口徑的上限。
根據(jù)本發(fā)明的第2物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征在于上述物鏡是至少一個面做成了非球面的單片透鏡，且滿足下面的式(4)、(5)、(6)。
0.80＜d/f＜3.00(4)0.47<(X1-X2)·<(n-1)/(NA·f·1+|m|)<0.80---(5)]]>0.5＜Φ1＜5.8 (6)式中d為上述物鏡光軸向的厚度(mm)；X1為垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光源側的面上的位置)的光源側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；X2為垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光信息記錄介質側的面上的位置)的光信息記錄介質側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；n為上述物鏡的在光源的波長處的折射率；f為上述物鏡的對無限遠物體的焦距(mm)；m為上述物鏡的成像倍率；Φ1為光源側的面的有效直徑(mm)。
在上述的第2物鏡中，(5)式是有關NA大于0.85的單片透鏡中用于良好地校正球差的光源側的面和光信息記錄介質側的面的垂度量的條件關系式。由于X1為正且其絕對值越小、X2為負且其絕對值越小使邊緣光線的球差成為校正過剩的效果越大，X1為正且其絕對值越大、X2為負且其絕對值越大使邊緣光線的球差成為校正不足的效果越大，故為了校正球差，需要(X1-X2)限定在某一范圍內。
由上，本發(fā)明的第2物鏡最好滿足(5)式，在(5)式的下限以上將不致于使邊緣光線的球差成為過于校正過剩，在上限以下則不致于使邊緣光線的球差成為過于校正不足。為達成上述作用，滿足后述的(21)式將更為理想。其他，可以得到與上述的(1)、(3)式同樣的效果。
此外，在上述的第2物鏡中，上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA的值最好滿足下面的(7)式。
0.70＜NA＜0.98(7)根據(jù)本發(fā)明的第3物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征在于上述物鏡是具有波長為λ的光源的光拾取器裝置用物鏡，同時，上述物鏡是至少一個面做成了非球面的單片透鏡，且上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA以及上述的波長λ的值分別滿足下面的式(8)、(9)。
0.85＜NA＜0.98(8)350nm＜λ＜550nm (9)如果在作為光源使用波長滿足(9)式這樣的單波長光源的光拾取器裝置上搭載根據(jù)本發(fā)明的第3物鏡，則可以對光信息記錄介質更高密度地進行記錄以及/或者再生以更高密度被記錄的信息。作為這樣的單波長光源，可以使用GaN等III-V族氮化物半導體激光器或SHG激光器。其他，可以得到與上述的(1)式同樣的效果。
另外，在第3物鏡中，上述物鏡的光軸向的厚度d(mm)、對無限遠物體的焦距f(mm)以及光源側的面的有效直徑Φ1(mm)的值最好分別滿足下面的式(10)、(11)。
0.80＜d/f＜3.00 (10)0.5＜Φ1＜5.8 (11)根據(jù)本發(fā)明的第4物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征在于上述物鏡是至少一個面做成了非球面的、同時至少在一個面上形成有環(huán)帶狀的衍射構造的單片透鏡，上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA、光軸向的厚度d(mm)以及對無限遠物體的焦距f(mm)的值分別滿足下面的式(12)、(13)。
0.85＜NA＜0.98(12)0.95＜d/f＜3.00 (13)半導體激光器出射的激光一般認為是單波長(單模)且沒有色差的，但實際上存在因溫度變化或功率變化等引起中心波長產(chǎn)生瞬間跳躍數(shù)nm的模式跳變的情況。物鏡的焦點深度d如眾所周知的那樣，可以用d∝λ/(NA)2(λ為光源的波長，NA為物鏡的數(shù)值孔徑)來表示。因而，NA越大則焦點深度越小，故在NA被做成大于0.85的物鏡中，因半導體激光器的模式跳變引起產(chǎn)生的色差所導致的散焦將成為不能允許的問題，所以，需要校正物鏡的色差校正。進而，在一般的光學材料中，因為波長越短因波長變化而引起的折射率變化越大，故在使用短波長半導體激光器時，將因模式跳變而在物鏡中產(chǎn)生較大的色差。由于光源的波長越短物鏡的焦點深度越小，連微小的散焦都不允許，故在使用短波長半導體激光器時，對物鏡的色差進行校正的必要性越來越高。作為校正色差的方法，如有將阿貝數(shù)相對大的正透鏡和阿貝數(shù)相對小的負透鏡膠合耦合的方法，但因此時物鏡的重量變大，故從增加對聚焦用的調節(jié)器的負擔的角度上看并不理想。
因此，如第4物鏡這樣，如果在至少一個面上設置環(huán)帶狀的衍射構造，則可以不增加透鏡片數(shù)地校正色差。其他，可以得到與上述的(1)、(2)式同樣的效果。
此外，在第4物鏡中，上述物鏡是具有波長為λ的光源的光拾取器用物鏡，上述波長λ以及光源側的面的有效口徑Φ1(mm)最好滿足下面的式(14)、(15)。
350nm＜λ＜550nm (14)0.5＜Φ1＜5.8 (15)根據(jù)本發(fā)明的第5物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征在于上述物鏡是具有波長為λ的光源的光拾取器裝置用物鏡，且是至少一個面做成了非球面的、同時至少在一個面上形成有環(huán)帶狀的衍射構造的單片透鏡，上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA以及上述波長λ的值分別滿足下面的式(16)、(17)。
0.85＜NA＜0.98(16)350nm＜λ＜550nm (17)
利用第5物鏡，可以如上述那樣地，通過至少在一個面上設置環(huán)帶狀的衍射構造，可以不增加透鏡片數(shù)地校正色差。其他可以得到與上述的(1)、(9)式同樣的效果。
此外，在第5物鏡中，上述物鏡的光軸向的厚度d(mm)、對無限遠物體的焦距f(mm)以及光源側的面的有效直徑Φ1(mm)的值最好分別滿足下面的式(18)、(19)。
0.80＜d/f＜3.00 (18)0.5＜Φ1＜5.8(19)另外，第1、第3、第4、第5物鏡最好還滿足下面的(20)式。0.40<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·1+|m|)<0.80---(20)]]>式中X1為垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光源側的面上的位置)的光源側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；X2為垂直于光軸與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光信息記錄介質側的面上的位置)的光信息記錄介質側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；n為上述物鏡的在光源的波長處的折射率；f為上述物鏡對無限遠物體的焦距(mm)；m為上述物鏡的成像倍率。
第1～第5物鏡滿足下面的(21)式更好。0.47<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.75---(21)]]>根據(jù)本發(fā)明的第6物鏡是光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡，其特征在于上述物鏡是至少一個面做成了非球面的單片透鏡，上述物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA、光軸向的厚度d(mm)以及對無限遠物體的焦距f(mm)的值分別滿足下面的式(22)、(23)。
0.70＜NA＜0.98(22)0.80＜d/f＜1.35 (23)
根據(jù)第6物鏡，(23)式是在NA值滿足(22)式的高NA單片物鏡中用于獲得像高特性良好且可以確保足夠的作用距離的重量輕的物鏡的條件，如果是(23)式的下限以上，則用波面像差評價像高特性時的3次余量成分不至于變得過大，5次以上的高次慧差成分不至于變得過大。如果是(23)式的上限以下，則用波面像差評價像高特性時的3次球差成分不至于變得過大，5次余量成分不至于變得過大，3次慧差成分不至于變得過大，象散隔差不至于變得過大。進而，因為可以在確保足夠的作用距離的同時不使透鏡的體積過大，故可以減輕對調節(jié)器的負擔。
此外，第6物鏡最好滿足下面的(24)式。0.35<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.70----(24)]]>式中X1為垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光源側的面上的位置)的光源側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；X2為垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊(上述NA的邊緣光線入射的光信息記錄介質側的面上的位置)的光信息記錄介質側的面的光軸方向的差(mm)，以上述相接平面為基準，在光信息記錄介質的方向測量時為正，在光源的方向測量時為負；n為上述物鏡的在光源的波長處的折射率；f為對無限遠物體的焦距(mm)；m為上述物鏡的成像倍率。
第6物鏡滿足下面的(25)式更好。0.40<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.65---(25)]]>上述的第6物鏡中的(24)式是在NA值滿足(22)式的高NA單片透鏡中有關用于良好地校正球差的光源側的面和光信息記錄介質側的面的垂度量的條件式。由于X1為正且其絕對值越小、X2為負且其絕對值越小使邊緣光線的球差成為校正過剩的效果越大，X1為正且其絕對值越大、X2為負且其絕對值越大使邊緣光線的球差成為校正不足的效果越大，故為了校正球差，需要(X1-X2)限定在某一范圍內。
由上，本發(fā)明的第6物鏡最好滿足(24)式，在下限以上不致于使邊緣光線的球差成為過于校正過剩，在上限以下不致于使邊緣光線的球差成為過于校正不足。為達成上述作用，滿足(25)式將更為理想。
此外，第6物鏡是具有波長為λ的光源的光拾取器裝置用物鏡，上述波長λ最好滿足下面的式(26)。
350nm＜λ＜550nm (26)第1～第6物鏡最好是兩面都做成非球面的單片透鏡，為了更為精細地校正球差以及慧差，這樣將兩面都做成非球面更為理想。
此外，第1～第6物鏡的光源側的面的近軸曲率半徑r1(mm)的值最好滿足下面的(27)式。
0.25＜r1/(n·f·(1-|m|))＜0.65(27)(27)式是用于良好地校正像高特性的慧差成分的條件式，如果是(27)式的下限以上，則正弦條件的高次區(qū)域不至于過于為負，如果是上限以下，則正弦條件的高次區(qū)域不至于過于為正。為達成上述的作用，滿足下面的(27’)式更為理想。
0.35＜r1/(n·f·(1-|m|))＜0.55(27’)另外，第1～第6物鏡可以進行對應于保護光信息記錄介質的信息記錄面的保護層的厚度的球差校正，上述保護層的厚度t(mm)的值最好滿足下面的(28)式。
0.0≤t＜0.15 (28)(28)式是關于用于由抑制光信息記錄介質的彎翹引起的慧差的、光信息記錄介質的保護層的最佳厚度的條件式。當物鏡的數(shù)值孔徑做得大于0.85時，通過使光信息記錄介質的保護層的厚度小于0.15mm，可以確保與CD或DVD等現(xiàn)有的光信息記錄介質相同程度的、或者相同程度以上的彎翹余量。如果保護層的厚度是零，因為不產(chǎn)生由光盤彎翹引起的慧差，故根據(jù)本發(fā)明的各物鏡可以只進行對應保護層的厚度為零的球差校正，即只對物鏡校正球差即可。
再有，通過用光學塑料材料形成第1～第6物鏡，由于既是高NA的物鏡，且又重量輕、慣性小，故可以減輕對聚焦用的調節(jié)器的負擔，進而，可以進行利用調節(jié)器的物鏡的更為精細的位置控制。作為結果，可以達成聚焦誤差的降低、調節(jié)器的小型化、調節(jié)器的省電化等。此外，還可以在與光信息記錄介質相接觸時防止光信息記錄介質的破損。進而，利用使用了金屬模具的注塑成型法，還可以廉價地大量生產(chǎn)。作為塑料材料，最好使用在使用波長區(qū)域厚度3mm處的光透過率為85％以上且飽和吸水率為0.5％以下的材料。作為這樣的塑料材料，希望是聚烯烴系列樹脂，聚烯烴系列中的降冰片烷系列樹脂最好。
通過用光學塑料材料形成第1～第6物鏡，因為與光學塑料相比光學玻璃的折射率高，故可以緩和光源側的面的非球面的加工角度，正確地進行金屬模具加工。另外，因為與光學塑料相比光學玻璃的耐環(huán)境性高，故可以減少發(fā)生了因溫度·濕度變化等環(huán)境變化時的物鏡的成像性能的劣化。
根據(jù)上述的本發(fā)明的各物鏡并非限定于物點為無限遠的所謂的無限系列的物鏡，也可以作為物點為有限距離的有限系列的物鏡。在相對于來自無限遠物體的平行光束使像差達到最小地進行校正像差時，由于為了降低道跟蹤誤差/聚焦誤差，即使物鏡移動對物鏡的入射條件的變化也較少，故像差變化少。此外，在相對于來自位于有限距離的物體的發(fā)散光束使該物鏡的像差達到最小地進行校正像差時，由于可以更大地確保工作距離，故可以防止物鏡和光信息記錄介質的沖突。再有，在相對于朝向像方物體側的收斂光束使像差達到最小地進行該物鏡的校正像差時，由于對物鏡的光線的入射角變小，故可以抑制由制造時的偏芯誤差引起的像差劣化，可以做成易于制造的物鏡。
此外，根據(jù)本發(fā)明的光拾取器裝置，具有光源和包含用于使上述光源出射的光束會聚到光信息記錄介質的信息記錄面上的物鏡的聚光系統(tǒng)，它是通過用于接收來自上述信息記錄面的反射光的檢測來進行對上述光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生的光拾取器裝置，其特征是，上述物鏡具有上述的第1～第6透鏡中的任一物鏡。
利用該光拾取器裝置，通過使用數(shù)值孔徑更大，像高特性良好的非球面單片透鏡，可以使用波長短達400nm左右的光源進行高密度的記錄·再生，此外，還可以足夠地確保動作距離。
另外，根據(jù)本發(fā)明的記錄·再生裝置，它搭載有上述的光拾取器裝置，且是可以進行聲音以及/或者圖像的記錄、以及/或者、聲音以及/或者圖像的再生的裝置。利用該記錄·再生裝置可以進行高密度的記錄·再生。
圖2所示是本實施形態(tài)的另外的光拾取器裝置的概略圖。
圖3是關于實施例1的光路圖。
圖4是關于實施例1的球差圖。
圖5是關于實施例2的光路圖。
圖6是關于實施例2的球差圖。
圖7是關于實施例3的光路圖。
圖8是關于實施例3的球差圖。
圖9是關于實施例4的光路圖。


圖10是關于實施例4的球差圖。
圖11是關于實施例5的光路圖。
圖12是關于實施例5的球差圖。
圖13是關于實施例6的光路圖。
圖14是關于實施例6的球差圖。
圖15是關于實施例7的光路圖。
圖16是關于實施例7的球差圖。
圖17是關于實施例8的光路圖。
圖18是關于實施例8的球差圖。
圖19是關于實施例9的光路圖。
圖20是關于實施例9的球差圖。
具體實施例方式
下面利用附圖對根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的光拾取器裝置進行說明。圖1是本實施形態(tài)的光拾取器裝置的概略圖。
在圖1所示的光拾取器裝置中，來自波長λ為400nm左右的短波長光源的光束，其通過偏向光束棱鏡4、1/4波長片6、耦合透鏡2以及光闌7，并根據(jù)物鏡8經(jīng)由光信息記錄介質的保護層9會聚在信息記錄面9’上。來自信息記錄面9’的反射光通過物鏡8以及耦合透鏡2等后，被偏向光束棱鏡4反射并通過柱面透鏡12朝向光檢測器14。
此外，作為球差校正裝置的耦合透鏡2由作為球差校正裝置的驅動裝置的、1軸調節(jié)器11可沿圖1的光軸方向移動地構成。另外，物鏡8由2軸調節(jié)器10在聚焦方向以及道跟蹤方向上驅動。這里，1軸調節(jié)器11可以使用動圈型調節(jié)器或壓電調節(jié)器等。
在圖1的光拾取器裝置中，在因光源的個體間的波長的偏差、溫度變化或濕度變化等環(huán)境變化、光信息記錄介質的保護層的厚度誤差、物鏡的制造誤差等導致在聚光光學系統(tǒng)中產(chǎn)生球差變動時，可以由1軸調節(jié)器11在光軸方向上使耦合透鏡2變移，通過使耦合透鏡2出射的光束的邊緣光線的傾角變化來校正球差。
圖1中，由于作為物鏡8使用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)值孔徑NA更大、像高特性良好的非球面單片物鏡，光源1使用波長λ短達400nm左右的光源，故可以進行高密度的記錄·再生，可以足夠地確保物鏡8和光信息記錄介質的保護層9之間的動作距離。
下面根據(jù)圖2對另外的光拾取器裝置進行說明。在圖2所示的光拾取器裝置中，來自波長λ為400nm左右的短波長光源1的光束，其通過耦合透鏡2、光束整形棱鏡對3、偏向光束棱鏡4、光束擴束器5、1/4波長片6以及光闌7，并根據(jù)物鏡8經(jīng)由光信息記錄介質的保護層9會聚在信息記錄面9’上。來自信息記錄面9’的反射光通過物鏡8以及光束擴束器5等后，被偏向光束棱鏡4反射并通過柱面透鏡12、聚焦透鏡13朝向光檢測器14。
此外，作為球差校正裝置的光束擴束器5具有負透鏡5a和正透鏡5b，且負透鏡5a由作為球差校正裝置的驅動裝置的1軸調節(jié)器11可沿圖2的光軸方向變移地構成。在圖2的光拾取器裝置中，因與上述同樣的原因導致在聚光光學系統(tǒng)中球差發(fā)生了變動時，可以通過1軸調節(jié)器11沿光軸方向變移配置在耦合透鏡2和物鏡8之間的光束擴束器5的負透鏡5a校正球差。這里，也可以讓正透鏡5b在光軸方向變移。
雖然沒有圖示，但圖1以及圖2的光拾取器裝置具有通過檢測來自息記錄面9’的反射光來檢測在聚光光學系統(tǒng)中產(chǎn)生的球差的變動、并基于該檢測結果生成球差誤差信號的球差檢測裝置。進而，驅動作為球差校正裝置的耦合透鏡2或者光束擴束器5的負透鏡5a，以使球差誤差信號為零。作為這樣的球差檢測裝置以及用于球差檢測裝置的球差檢測方法，例如，可以使用本專利申請人申請的專利2001-108378號所記載的裝置和方法。這里，上述的球差檢測裝置配置在球差校正裝置和光源之間的光路中。
此外，在圖1以及圖2的光拾取器裝置中，作為球差校正裝置，除了上述的耦合透鏡2和光束擴束器5以外，也可以使用電氣地變化垂直于光軸方向的折射率分布的元件。此時，由于不需要可動部，故可以達成光拾取器裝置的輕量化、低成本。作為這樣的折射率分布可變元件，例如，可以使用把在垂直于光軸的面內使液晶分子集中在任意的X方向并排列的液晶元件1和在垂直于光軸的面內使液晶分子集中在與任意的X方向垂直的Y方向并排列的液晶元件2夾持在1/2波長片和玻璃基板并交互地積層的液晶元件。通過分別對液晶元件1和液晶元件2外加電壓，可以通過獨立地控制來自作為折射率分布可變元件的液晶元件的出射波面的相位的X方向成分以及Y方向成分，校正在聚光光學系統(tǒng)中產(chǎn)生的球差的變動。這里，折射率分布可變元件只要是可以關于光軸形成大致對稱的折射率分布的元件即可，并非限定于上述的形態(tài)。
圖2中，由于作為物鏡8與圖1同樣地使用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)值孔徑NA更大、像高特性良好的的非球面單片透鏡，光源1使用波長λ短達400nm程度的光源，故可以進行高密度的記錄·再生，可以足夠地確保物鏡8和光信息記錄介質的保護層9之間的動作距離。
實施例下面對可適用于圖1、圖2的光拾取器裝置的非球面單片透鏡的實施例1～9進行說明。各實施例的數(shù)據(jù)的一覽表示于表1。
表1實施例一覽表 本實施例的透鏡的非球面在設光軸方向為X軸，垂直于光軸方向的高為h，折射面的曲率半徑為r時用下面的公式1表示。這里，k為圓錐系數(shù)；A2i為非球面系數(shù)。
公式1X=h2/r1+1-(1+k)h2/r2+Σi=210A2ih2i]]>
此外，設置在本實施例的透鏡中的環(huán)帶狀的衍射面作為光程差函數(shù)Φb可以用下面的公式2表示。這里，h為垂直于光軸的高度；b2i為光程差函數(shù)的系數(shù)。
公式2Φb=Σi=15b2ih2i]]>實施例1是f＝1.70mm、NA為0.88、t＝0.05mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例1的透鏡數(shù)據(jù)示于表2。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制M-LaC130)。圖3所示是關于實施例1的光路圖，圖4所示是關于實施例1的球差圖。這里，在圖4的球差圖中，SA(Spherical Aberration)是設計基準波長處的球差，SC(Sine Condition)是正弦條件。在后述的各球差圖中均同樣。
表2實施例1

非球面系數(shù)

實施例2是f＝1.67mm、NA為0.90、t＝0.05mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例2的透鏡數(shù)據(jù)示于表3。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制M-LaC130)。圖5所示是關于實施例2的光路圖，圖6所示是關于實施例2的球差圖。
表3實施例2

非球面系數(shù)

實施例3是f＝1.67mm、NA為0.90、t＝0.10mm、 λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例3的透鏡數(shù)據(jù)示于表4。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制TAFD30)。圖7所示是關于實施例3的光路圖，圖8所示是關于實施例3的球差圖。
表4實施例3

非球面系數(shù)

實施例4是f＝1.61mm、NA為0.93、t＝0.03mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例4的透鏡數(shù)據(jù)示于表5。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制NBFD13)。圖9所示是關于實施例4的光路圖，圖10所示是關于實施例4的球差圖。
表5實施例4

非球面系數(shù)

實施例5是f＝1.58mm、NA為0.95、t＝0.03mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例5的透鏡數(shù)據(jù)示于表6。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制M-LaC130)。圖11所示是關于實施例5的光路圖，圖12所示是關于實施例5的球差圖。
表6實施例5

非球面系數(shù)

實施例6是f＝1.67mm、NA為0.90、t＝0.05mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例6的透鏡數(shù)據(jù)示于表7。透鏡材料是聚烯烴系列的降冰片烷系列樹脂，是在使用波長區(qū)域的厚度3mm處的光透過率為95％以上、飽和吸水率為0.01％以下、比重約為1.0的光學塑料。圖13所示是關于實施例6的光路圖，圖14所示是關于實施例6的球差圖。
表7實施例6

非球面系數(shù)

實施例7是f＝1.67mm、NA為0.90、t＝0.05mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例7的透鏡數(shù)據(jù)示于表8。由于透鏡材料使用的是與實施例6同樣的光學塑料，故這里省略其說明。此外，因為通過將光源側的面做成衍射面校正了軸向色差，故可以抑制發(fā)生了+1nm的模式跳變時的波面像差的散焦成分小到0.006λrms(計算值)。此時，設計的表示利用衍射構造附加在透過波面的光程差的光程差函數(shù)的系數(shù)可以使1次衍射光具有最大的衍射光能量。圖15所示是關于實施例7的光路圖，圖16所示是關于實施例7的球差圖。
表8實施例7

非球面系數(shù)

衍射面系數(shù)

在以上的實施例1～7的物鏡中，通過滿足上述的(2)式、(21)式、(27)式地進行設計，良好地校正了像高特性。
實施例8是f＝1.88mm、NA為0.80、t＝0.10mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例8的透鏡數(shù)據(jù)示于表9。由于透鏡材料使用的是與實施例6同樣的光學塑料，故這里省略其說明。圖17所示是關于實施例8的光路圖，圖18所示是關于實施例8的球差圖。
表9實施例8

非球面系數(shù)

實施例9是f＝1.76mm、NA為0.85、t＝0.10mm、λ＝405nm、m＝0的雙面非球面單片透鏡。實施例9的透鏡數(shù)據(jù)示于表10。透鏡材料取的是光學玻璃(HOYA公司制TAFD30)。圖19所示是關于實施例9的光路圖，圖20所示是關于實施例9的球差圖。
表10實施例9

非球面系數(shù)

在以上的實施例8、9的物鏡中，通過滿足上述的(23)式、(25)式、(27)式地進行設計，良好地校正了像高特性，且在作為入射到光源側的面的光束口徑為3mm的小口徑高NA物鏡的同時確保了0.7mm以上的動作距離。
這里，在上述的表或者圖中，使用E(或者e)表示10的乘冪，例如，是E-02(＝10-2)這樣地進行表示的情況。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供在光信息記錄介質的信息的記錄以及/或者再生用的物鏡中，數(shù)值孔徑大于0.85且像高特性良好的非球面單片透鏡，此外，可以提供可適用于使用波長短達400nm程度的光源的高密度光拾取器裝置的、數(shù)值孔徑大于0.85的非球面單片透鏡。進而，還可以提供在數(shù)值孔徑大于0.70的非球面單片透鏡中像高特性良好且可以足夠地確保作用距離的、重量輕的非球面單片透鏡。
此外，本發(fā)明還可以提供搭載上述的物鏡且可進行高密度的記錄·再生的光拾取器裝置以及記錄·再生裝置。
權利要求
1.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于該物鏡包括至少一個非球面表面；且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.85＜NA＜0.980.80＜d/f＜3.000.5＜Φ1＜5.8其中NA是光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑，d是在光軸向的厚度(mm)，f是對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及Φ1是光源側表面的有效直徑(mm)。
2.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于該物鏡包括至少一個非球面表面；且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.80＜d/f＜3.000.47<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.80]]>0.5＜Φ1＜5.8其中d是在上述物鏡光軸向上的厚度(mm)，X1是垂直于光軸并與光源側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光源側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光源側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X1取正號，沿趨向光源的方向測量時取負號；X2是垂直于光軸并與光信息記錄介質側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光信息記錄介質側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光信息記錄介質側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X2取正號，沿趨向光源方向的測量時取負號，n是對于所使用的波長的物鏡的折射率，f是物鏡對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，m是物鏡的倍率，以及Φ1是光源側表面的有效直徑(mm)。
3.根據(jù)權利要求2所述的物鏡，其特征在于光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑NA滿足如下公式0.70＜NA＜0.98
4.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于它用于具有波長為λ的光源的光學拾取器裝置中，該物鏡包括至少一個非球面表面；且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.85＜NA＜0.98350nm＜λ＜550nm其中NA是光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑。
5.根據(jù)權利要求4所述的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.80＜d/f＜3.000.5＜Φ1＜5.8其中d是在光軸向的厚度(mm)，f是對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及Φ1是光源側表面的有效直徑(mm)。
6.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于該物鏡包括至少一個非球面表面；以及在至少一個表面上包含一個環(huán)形衍射結構，且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.85＜NA＜0.980.95＜d/f＜3.00其中NA是光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑，d是在光軸向的厚度(mm)，以及f是對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)。
7.根據(jù)權利要求6所述的物鏡，其特征在于該物鏡用于波長為λ的光學拾取器裝置并滿足如下公式350nm＜λ＜550nm0.5＜Φ1＜5.8其中Φ1是光源側表面的有效直徑(mm)。
8.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于它用于具有波長為λ的光源的光學拾取器裝置中，該物鏡包括至少一個非球面表面；以及在至少一個表面上包括一個環(huán)形衍射結構，且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.85＜NA＜0.98350nm＜λ＜550nm其中NA是光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑，
9.根據(jù)權利要求8的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.80＜d/f＜3.000.5＜Φ1＜5.8其中d是在光軸向的厚度(mm)，f是對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及Φ1是光源側表面的有效直徑(mm)。
10.根據(jù)權利要求1、4、6或8中任何一項所述的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.40<(X1-X2)·<(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.80]]>其中X1是垂直于光軸并與光源側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光源側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光源側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X1取正號，沿趨向光源的方向測量時取負號；X2是垂直于光軸垂直并與光信息記錄介質側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光信息記錄介質側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光信息記錄介質側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X2取正號，沿趨向光源方向的測量時取負號，n是對于所使用的波長的物鏡的折射率，f是物鏡對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及m是物鏡的倍率。
11.根據(jù)權利要求10所述的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.47<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.75]]>
12.一種用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息的物鏡，其特征在于該物鏡包括至少一個非球面表面；且該物鏡是一個單片透鏡并滿足如下公式0.70＜NA＜0.980.80＜d/f＜1.35其中NA是光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑，d是在光軸向的厚度(mm)，以及f是對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)。
13.根據(jù)權利要求12的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.35<(X1-X2)·<(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.70]]>其中X1是垂直于光軸并與光源側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光源側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光源側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X1取正號，沿趨向光源的方向測量時取負號；X2是垂直于光軸并與光信息記錄介質側表面的頂點相接的平面和有效直徑上最外周邊即位于光信息記錄介質側表面上并邊緣光線采用上述NA入射的位置的、光信息記錄介質側表面之間的差(mm)，假設在從作為參考點的相接平面趨向光信息記錄介質的方向進行測量時，X2取正號，沿趨向光源方向的測量時取負號，n是對于所使用的波長的物鏡的折射率，f是物鏡對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及m是物鏡的倍率。
14.根據(jù)權利要求13的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.40<(X1-X2)·(n-1)/(NA·f·(1+|m|))<0.65]]>
15.根據(jù)權利要求12所述的物鏡，其特征在于該物鏡用于一個波長為λ的光學拾取器裝置中并滿足如下公式350nm＜λ＜550nm
16.根據(jù)權利要求1、4、6、8或12中任何一項所述的物鏡，其特征在于該物鏡是一個雙非球面單片透鏡。
17.根據(jù)權利要求1、4、6、8或12中任何一項所述的物鏡，其特征在于滿足如下公式0.25＜r1/(n·f·(1-|m|))＜0.65其中r1是物鏡的光源側表面的近軸曲率半徑(mm)，n是對于所使用的波長的物鏡的折射率，f是物鏡對于位于無限遠距離的物體的焦距(mm)，以及m是物鏡的倍率。
18.根據(jù)權利要求1、4、6、8或12中任何一項所述的物鏡，其特征在于該物鏡進行對應于保護光信息記錄介質的信息記錄面的保護層的厚度的非球差校正并滿足如下公式0.0≤t＜0.15其中t是保護層的厚度。
19.根據(jù)權利要求1、4、6、8或12中任何一項所述的物鏡，其特征在于該物鏡是一個塑料透鏡。
20.根據(jù)權利要求1、4、6、8或12中任何一項所述的物鏡，其特征在于該物鏡是一個玻璃透鏡。
21.一種光學拾取器裝置，用于記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息，其特征在于包括一個光源；以及一個聚光光學系統(tǒng)，它包括一個物鏡，用以將來自該光源的分散的光束會聚到光信息記錄介質的信息記錄面上；光學拾取器裝置通過檢測從信息記錄面反射的光束來記錄以及/或者再生光信息記錄介質的信息，以及而作為物鏡，該聚光光學系統(tǒng)包括一個如權利要求1、4、6、8或12所述的物鏡。
22.一個聲音以及/或者圖像記錄、以及/或者、聲音以及/或者圖像再生裝置，其特征在于包括權利要求21所述的光學拾取器裝置。
全文摘要
提供光信息記錄介質的信息的記錄再生用、數(shù)值孔徑大于0.85且像高特性良好的、可以適用于使用短波長光源的高密度光拾取器裝置且可以足夠地確保作用距離的、重量輕的非球面單片透鏡，光拾取器裝置以及記錄·再生裝置。該物鏡是至少一個面做成非球面的單片透鏡，且滿足下面各式(其中物鏡的光信息記錄介質側的數(shù)值孔徑為NA、光軸向的厚度為d(mm)、無限遠物體的焦距為f(mm)、光源側的面的有效口徑為Φ1(mm)、垂直于光軸并與光源側的面的頂點相接的平面和有效直徑最外邊的光源側的面的光軸方向的差為X1(mm)、同樣在光信息記錄介質側的光軸方向的差為X2(mm)、在光源波長處的折射率為n、成像倍率為m)。0.85＜NA＜0.98,0.80＜d/f＜3.00,0.5＜Φ1＜5.8,0.47＜(X1－X2)·(n－1)/(NA·f·
文檔編號G11B7/135GK1392430SQ0212324
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月14日 優(yōu)先權日2001年6月20日
發(fā)明者木村徹 申請人:柯尼卡株式會社