專利名稱：光拾波裝置和光記錄媒體驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光拾波裝置和光記錄媒體驅(qū)動裝置，該光拾波裝置至少具備一個物鏡，在利用不同波長的第1、第2激光，對基板厚度不同的第1、第2光記錄媒體選擇性地進行記錄或再現(xiàn)時，數(shù)值孔徑(NA)不低于0.75；像差校正元件，在使用該物鏡時，用于校正由于第1、第2光記錄媒體的基板厚度不同而產(chǎn)生的球差。
背景技術(shù)：
一般來說，圓盤狀的光盤或卡狀的光卡等光記錄媒體中，將影像信息或聲音信息或者計算機數(shù)據(jù)等信息信號，高密度地記錄于在透明基板上形成為螺旋狀或同心圓狀的軌道上，且在再現(xiàn)已記錄的軌道時，能夠高速訪問目標(biāo)軌道，因此，其被廣泛使用。
作為該種光記錄媒體的光盤例如CD(Compact Disc緊致盤)、DVD(Digital Versatile Disc數(shù)字多用途光盤)等，已在市場中銷售，但最近為了對光盤進行進一步高密度化，正進行能夠?qū)⑿畔⑿盘栆猿^CD和DVD密度的超高密度進行記錄或再現(xiàn)的超高密度光盤(Blu-ray Disc藍盤)的開發(fā)。
首先，在上述CD中，將波長為780nm左右的激光用數(shù)值孔徑(NA)為0.45左右的物鏡聚光，并將所得的激光束進行照射，從而在離激光束入射面大約1.2mm的位置上的信號面上記錄信息信號或?qū)π畔⑿盘栠M行再現(xiàn)。
此外，在上述DVD中，照射用數(shù)值孔徑(NA)為0.6左右的物鏡對波長為650nm左右的激光進行聚光而得到的激光束，從而在離激光束大約0.6mm的位置所在的信號面上記錄信息信號或?qū)π畔⑿盘栠M行再現(xiàn)。此時，DVD的記錄容量比CD的記錄容量大6～8倍，盤基板直徑為12cm的單面的記錄容量為4.7GB(吉比特)左右。
并且，在上述的超高密度光盤中，正在開發(fā)將波長為450nm左右的激光用數(shù)值孔徑(NA)不低于0.75的物鏡聚光，并將所得的激光束進行照射，從而在離激光束入射面大約0.1mm的位置上的信號面上記錄信息信號或?qū)π畔⑿盘栠M行再現(xiàn)。此時，超高密度光盤的盤基板直徑為12cm時，單面的記錄容量為25GB(吉比特)左右。
但是，有如下的光拾波裝置，該光拾波裝置對已在市場銷售的CD、DVD的兩種光盤共用一個物鏡，并具有將波長為650nm左右的激光全部透過而對DVD進行記錄或再現(xiàn)、另一方面對于波長為780nm左右的激光用外周部對進行遮光且在內(nèi)周部使其衍射而對CD進行記錄或再現(xiàn)的光學(xué)元件(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1日本專利特開2000-105943號公報(第4-6頁，圖1、圖10、圖11)。
圖27是示出現(xiàn)有的光拾波裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖；圖28是用于說明圖27中所示的第2光學(xué)元件的圖，(a)示出對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況，(b)示出對CD進行記錄或再現(xiàn)的情況。
圖27和圖28中所示的現(xiàn)有的光拾波裝置110是在上述專利文獻1(日本專利特開2000-105943號公報)中公開的裝置，在此參照專利文獻1進行簡單說明。
如圖27所示，現(xiàn)有的光拾波裝置110具備第一半導(dǎo)體激光器111，對應(yīng)于DVD101射出波長為650nm的激光La；第二半導(dǎo)體激光器112，對應(yīng)于CD102射出波長為780nm的激光Lb；第一光學(xué)元件113，對波長為650nm的激光La和波長為780nm的激光Lb的光軸偏移進行校正；校正板114，校正在第一光學(xué)元件113上的相位差；半透半反鏡115，使從第一、第二半導(dǎo)體激光器111、112射出的各激光La、Lb透過，且對在DVD101的信號面101a或CD102的信號面102a反射的各反射光進行反射，使所述各反射光的方向大致改變90°；準直透鏡116，使波長為650nm的激光La和波長為780nm的激光Lb分別變?yōu)槠叫泄?；第二光學(xué)元件117，使通過準直透鏡116的、波長為650nm的激光La入射到物鏡118，另一方面，對于通過準直透鏡116的、波長為780nm的激光Lb，用外周部進行遮光并使其在內(nèi)周部進行衍射而入射到物鏡118中；物鏡118，分別對波長為650nm的激光La和波長為780nm的激光Lb進行聚光，聚光到DVD101的信號面101a或CD102的信號面102a上；渥拉斯頓棱鏡119，將來自DVD101或CD102的各反射光分離成僅包括s偏振光成分的激光、僅包括p偏振光成分的激光、以及混合有s偏振光成分與p偏振光成分的激光；光檢測器120，檢測出來自渥拉斯頓棱鏡119的僅包括s偏振光成分的激光、僅包括p偏振光成分的激光、以及混合有s偏振光成分與p偏振光成分的激光。
在此，在上述各構(gòu)成構(gòu)件中，尤其是第二光學(xué)元件117，如圖28(a)、(b)中放大所示，由外周部117a和內(nèi)周部117b構(gòu)成。此外，第二光學(xué)元件117的外周部117a具有這樣的功能，即，使波長為650nm的激光La全部直接透過，并只使波長為780nm的激光Lb向光軸的外側(cè)進行衍射，使其不會入射到物鏡118中。另一方面，第二光學(xué)元件117的內(nèi)周部117b具有這樣的功能，即，使波長為650nm的激光La全部直接透過，并只對波長為780nm的激光Lb進行衍射，使其入射到物鏡118中。
此時，第二光學(xué)元件117的截面結(jié)構(gòu)為，外周部117a為凹凸?fàn)顖D形構(gòu)造，內(nèi)周部117b為大的三角形狀，相當(dāng)于三角形斜面的部分為多級的臺階狀圖形構(gòu)造。
此外，如圖28(a)所示，在用一個物鏡118對DVD101進行記錄或再現(xiàn)的情況下，波長為650nm的激光La不受第二光學(xué)元件117的任何影響而直接透過，入射物鏡118，并被物鏡118聚光，其焦點形成在盤基板厚度為0.6mm的DVD101的信號面101a上。
另一方面，如圖28(a)所示，在利用一個物鏡118對CD102進行記錄或再現(xiàn)的情況下，波長為780nm的激光Lb中的入射到第二光學(xué)元件117的外周部117a的部分，被凹凸?fàn)畹难苌涔鈻畔蚬廨S的外側(cè)進行較大程度的衍射，不入射到物鏡118。此外，入射到第二光學(xué)元件117的內(nèi)周部117b的激光Lb，被三角形狀的多級的臺階狀圖形構(gòu)造而向外側(cè)進行衍射，但不會受到像外周部117a那么大的衍射，而入射到物鏡118。因此，只有僅入射到第二光學(xué)元件117的內(nèi)周部117b的激光Lb到達物鏡118，并被物鏡118聚光而在盤基板厚度為1.2mm的CD102的信號面上形成焦點。
即，波長為780nm的激光Lb實質(zhì)上被第二光學(xué)元件117的外周部117a遮光，且在內(nèi)周部117b上進行衍射之后入射到物鏡118。此時，物鏡118是對應(yīng)于盤基板厚度為0.6mm的DVD用而設(shè)計的，因此，當(dāng)僅將波長為780nm的激光Lb的外周部進行遮光時，在入射到厚度為1.2mm的盤基板中的情況下產(chǎn)生像差，因此應(yīng)該使該像差變小。于是，確定第二光學(xué)元件117的內(nèi)周部117b的直徑以及引起衍射的三角形狀的大小，使物鏡118的實效數(shù)值孔徑相對于波長為780nm的激光Lb成為0.45。此外，當(dāng)考慮在可再現(xiàn)記錄的CD-R(CD-Recordable一次刻錄式盤)上記錄信號的情況下，由于物鏡117的有效數(shù)值孔徑適用0.50，因此第二光學(xué)元件117的內(nèi)周部17b的直徑被決定為使得物鏡118的有效數(shù)值孔徑成為0.45～0.50。
但是，根據(jù)現(xiàn)有的光拾波裝置110，利用對應(yīng)于DVD用而設(shè)計的一個物鏡118、第一和第二光學(xué)元件113、117，可對DVD101和CD102選擇性地進行記錄或再現(xiàn)，在現(xiàn)有的光拾波裝置110中，顯然對正在開發(fā)的超高密度光盤沒作任何考慮。
另一方面，隨著超高密度光盤的開發(fā)取得進展，當(dāng)然要求可共用超高密度光盤和DVD來進行記錄或再現(xiàn)的光拾波裝置及光盤驅(qū)動裝置，而且，還能夠獲得可共用超高密度光盤和CD來進行記錄或再現(xiàn)的光拾波裝置及光拾波器驅(qū)動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要對應(yīng)于第一光記錄媒體(超高密度光盤)的數(shù)值孔徑(NA)不小于0.75的物鏡，并且，對于記錄密度比第一光記錄媒體低的第二光記錄媒體(DVD或CD等光盤)也使用相同的物鏡，再者，需要重新設(shè)計使作為第一光記錄媒體用的第一激光直接透過之后入射到物鏡、另一方面使作為第二光記錄媒體用的第二激光衍射來校正像差之后入射到物鏡，期望滿足這些要求的光拾波裝置及光記錄媒體驅(qū)動裝置(光盤驅(qū)動裝置)。
本發(fā)明是鑒于上述課題來完成的，第一發(fā)明的光拾波裝置，一種光拾波裝置，對第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體有選擇地進行記錄或再現(xiàn)，此外，至少具備第一激光光源，對應(yīng)于所述第一光記錄媒體，射出波長不大于450nm的第一激光；第二激光光源，對應(yīng)于所述第二光記錄媒體，射出波長比所述第一激光長的第二激光；物鏡，作為第一光記錄媒體用將數(shù)值孔徑(NA)設(shè)定為不小于0.75，并且，相互相對的第一、第二面中的至少一面形成為非球面，將所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光記錄媒體的各信號面上；像差校正元件，在所述第一、第二激光光源一側(cè)，從中心部向外周部形成圓形狀的透光性平坦部和環(huán)狀的第二激光用孔徑限制部，并且，在所述物鏡側(cè)的內(nèi)周區(qū)域形成衍射光柵圖形部，該衍射光柵圖形部的外側(cè)平坦地形成，所述像差校正元件，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第一激光直接透過所述透光性平坦部及所述第二激光用孔徑限制部之后，在所述衍射光柵圖形部不進行衍射而直接透過，使其0次光入射所述物鏡；此外，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第二激光在所述第二激光用孔徑限制部被遮蔽，以此將對所述物鏡的數(shù)值孔徑限制成規(guī)定數(shù)，并使其透過所述透光性平坦部之后，在所述衍射光柵圖形部衍射，由此，使對所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物鏡。
此外，第二發(fā)明的光拾波裝置，對第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體有選擇地進行記錄或再現(xiàn)，此外，至少具備
第一激光光源，對應(yīng)于所述第一光記錄媒體，射出波長不大于450nm的第一激光；第二激光光源，對應(yīng)于所述第二光記錄媒體，射出波長比所述第一激光長的第二激光；物鏡，作為第一光記錄媒體用將數(shù)值孔徑(NA)設(shè)定為不小于0.75，并且，相互相對的第一、第二面中的至少一面形成為非球面，將所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光記錄媒體的各信號面上；像差校正元件，所述第一、第二激光光源一側(cè)平坦地形成，并且，在所述物鏡側(cè)的內(nèi)周區(qū)域形成衍射光柵圖形部，該衍射光柵圖形部的外側(cè)平坦地形成，所述像差校正元件，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第一激光在所述衍射光柵圖形部不進行衍射而直接透過，使其0次光入射所述物鏡；此外，僅使以平行光的狀態(tài)入射的所述第二激光中的、入射到所述衍射光柵圖形部內(nèi)的所述第二激光進行衍射，由此，使對所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物鏡。
此外，第三發(fā)明的光拾波裝置，所述衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部以環(huán)狀形成多個，其凹凸的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部的深度設(shè)定在對上述第一激光獲得大致最大衍射效率的深度和對上述第二激光獲得大致最大衍射效率的深度之間。
此外，第四發(fā)明的光拾波裝置，所述衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部以環(huán)狀形成多個，其凹凸的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部深度被設(shè)定成與所述第一激光的波長大致相等的光路差。
此外，第五發(fā)明的光拾波裝置，所述衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部以環(huán)狀形成多個，臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，臺階狀凹部整體的深度被設(shè)定在對所述第一激光可獲得大致最大衍射效率的深度和對所述第二激光可獲得大致最大衍射效率的深度之間。
此外，第六發(fā)明的光拾波裝置，所述衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部以環(huán)狀形成多個，臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，每一級的所述臺階狀凹部的深度被設(shè)定成與所述第一激光的波長的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 此外，第七發(fā)明的光拾波裝置，在所述臺階狀衍射光柵圖形部的外側(cè)形成外周平坦部，并且，從所述衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部最下級的位置到所述外周平坦部的表面的高度，被設(shè)定成與所述第一激光的波長的(n-1)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 此外，第八發(fā)明的光記錄媒體驅(qū)動裝置，在旋轉(zhuǎn)自由的轉(zhuǎn)臺上選擇性地安置第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體，用光拾波裝置對所述第一光記錄媒體的信號面或所述第二光記錄媒體的信號進行記錄或再現(xiàn)，而且，使用權(quán)利要求1～權(quán)利要求7中任一項所述的光拾波裝置，并且，使所述像差校正元件和所述物鏡的光軸一致之后收容于透鏡保持架內(nèi)，所述透鏡保持架被支承為可在所述第一、第二光記錄媒體的聚焦方向和跟蹤方向上搖動。
發(fā)明效果以上詳述的本發(fā)明的光拾波裝置和光記錄媒體驅(qū)動裝置中，根據(jù)第一發(fā)明的光拾波裝置，具備用于對第一光記錄媒體進行記錄或再現(xiàn)的第一激光光源，射出波長不大于450nm的第一激光；用于對記錄密度比第一光記錄媒體低的第二記錄媒體進行記錄或再現(xiàn)的第二激光光源，射出波長比第一激光長的第二激光；物鏡，設(shè)計成第一光記錄媒體用，其數(shù)值孔徑(NA)不小于0.75；像差校正元件，使第一激光直接透過之后入射到物鏡，另一方面，對于第二激光，限制物鏡的孔徑，并且，使第二激光進行衍射以校正對第二光記錄媒體的像差，之后入射到物鏡。因此，能夠獲得對第一、第二光記錄媒體保持平衡性能的像差校正元件，并且，可對第一、第二光記錄媒體良好地進行記錄或再現(xiàn)。此外，由于使第一、第二激光以平行光的狀態(tài)入射到像差校正元件中，因此，即使在第一、第二激光的光軸相對于物鏡光軸稍微偏離的情況下，球差惡化較小，并且，在組裝光拾波裝置時容易調(diào)整光軸。
此外，根據(jù)第二發(fā)明的光拾波裝置，除了能夠獲得與所述的第一發(fā)明相同的效果之外，特別是，由于在像差校正元件中第一、第二激光光源側(cè)平坦地形成，并且，在物鏡側(cè)的內(nèi)軸區(qū)域形成衍射光柵圖形部，因此，能夠謀求像差校正元件的部分簡化，由此，能夠以廉價制造像差校正元件。
此外，根據(jù)第三發(fā)明，在上述的第一發(fā)明和第二發(fā)明的光拾波裝置中，衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部環(huán)狀地形成多個，凹凸周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部的深度設(shè)定成對于上述第一激光獲得大致最大衍射效率的深度、和對于上述第二激光獲得大致最大衍射效率的深度之間。因此，對于第一、第二激光均可以高效率獲得平衡良好的衍射效率。
此外，根據(jù)第四發(fā)明，在上述的第一發(fā)明和第二發(fā)明的光拾波裝置中，衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部環(huán)狀地形成多個，凹凸周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部深度被設(shè)定成與相當(dāng)于第一激光的波長相等的光路差。因此，對于第一激光能夠獲得最大衍射效率，并且，對于第二激光也能夠獲得良好的衍射效率。
此外，根據(jù)第五發(fā)明，在上述的第一發(fā)明和第二發(fā)明的光拾波裝置中，衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級差數(shù)以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部環(huán)狀地形成多個，其中臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，臺階狀凹部整體的深度被設(shè)定為在對于第一激光可獲得大致最大衍射效率的深度、和對于第二激光可獲得大致最大衍射效率的深度之間。因此，與上述的發(fā)明3大致相同地，對于第一、第二激光均能夠以高效率獲得平衡良好的衍射效率。
此外，根據(jù)第六發(fā)明，在上述的第一發(fā)明和第二發(fā)明的光拾波裝置中，衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部環(huán)狀地形成多個，其中臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，每一級臺階狀凹部的深度被設(shè)定成相當(dāng)于第一激光的波長的2倍的光路差。因此，與上述的發(fā)明4所述大致相同地，對于第一激光能夠獲得最大衍射效率，并且，對于第二激光也能獲得良好的衍射效率。
此外，根據(jù)第七發(fā)明，在上述的第五發(fā)明和第六發(fā)明的光拾波裝置中，在臺階狀衍射光柵圖形部的外側(cè)形成外周平坦部，并且，從衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部最下級的位置到外周平坦部的表面的高度，被設(shè)定成與相當(dāng)于第一激光的波長的(n-1)倍的光路差。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對第一激光降低色差。
而且，根據(jù)第八發(fā)明的光記錄媒體驅(qū)動裝置，在旋轉(zhuǎn)自由的轉(zhuǎn)臺上選擇性地安裝第一光記錄媒體、記錄密度比第一光記錄媒體低且基板厚度比第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將第一、第二光記錄媒體的各信號面組合并一體地層疊的組合星光記錄媒體，在光拾波裝置中，對第一光記錄媒體的信號面或第二光記錄媒體的信號進行記錄或再現(xiàn)，使用發(fā)明1～發(fā)明7中任一項所述的光拾波裝置，并且，使所述像差校正元件和所述物鏡的光軸一致之后收容于透鏡保持架內(nèi)，所述透鏡保持架被支撐為可在所述第一、第二光記錄媒體的聚焦方向和跟中方向上搖動。因此，能夠獲得對第一、第二記錄媒體取得平衡的像差校正元件，并且，抑制慧差的產(chǎn)生并可對第一、第二光記錄媒體良好地進行記錄或再現(xiàn)。


圖1是示出本發(fā)明的實施例1的光拾波裝置及光記錄媒體驅(qū)動裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2(a)～(c)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法1的工序圖。
圖3(a)～(f)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法2的工序圖。
圖4(a)～(e)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法3的工序圖。
圖5是用于說明實施例1中像差校正元件的圖，(a)為俯視圖，(b)為主視圖，(c)為凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的放大圖。
圖6是放大表示作為超高密度光盤用而使用最優(yōu)化于無限共軛的物鏡，來對超高密度光盤、DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
圖7是模式地示出利用圖5所示的像差校正元件和圖6所示的物鏡對超高密度光盤進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
圖8是模式地示出利用圖5所示的像差校正元件和圖6所示的物鏡對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
圖9是示出向凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部中的凹部深度之間關(guān)系的圖。
圖10是用于說明將實施例1中的像差校正元件局部簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)為俯視圖，(b)為主視圖，(c)為凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的放大圖。
圖11是模式地示出利用圖10所示變形例的像差校正元件和圖6所示物鏡對超高密度光盤進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
圖12是模式地示出利用圖10所示變形例的像差校正元件和圖6所示的物鏡對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
圖13是示出本發(fā)明實施例2的光拾波裝置及光激勵媒體驅(qū)動裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖14(a)、(b)是放大示出圖13所示的相位板的側(cè)視圖、主視圖。
圖15是用于說明圖13所示實施例2中的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖16是用于說明將實施例2中的像差校正元件一部分簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖17是示出向4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射圖形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體深度之間關(guān)系的圖。
圖18是用于說明實施例3中的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖19是用于說明將實施例3中的像差校正元件一部分簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖20是向5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體深度之間關(guān)系的圖。
圖21是用于說明實施例4中的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖22是實施例4中5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖23是實施例4中4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖24是用于說明將實施例4中的像差校正元件的一部分簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。
圖25是示出利用5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件來校正色差時的外周區(qū)域的波相位和波像差之間關(guān)系的圖。
圖26是示出利用4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件來校正色差時的外周區(qū)域波面相位和波像差之間關(guān)系的圖。
圖27是示出現(xiàn)有光拾波裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖28是用于說明圖27所示的第二光學(xué)元件的圖，(a)示出對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況，(b)示出對CD進行記錄或再現(xiàn)的情況。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1至圖26，詳細說明本發(fā)明涉及的光拾波裝置及光記錄媒體驅(qū)動裝置的一實施例。
本發(fā)明涉及的光拾波裝置及光記錄媒體驅(qū)動裝置，其特征是，至少包括一個物鏡，在使用波長不同的第一、第二激光對基板厚度不同的第一、第二光記錄媒體選擇性地進行記錄或再現(xiàn)時，對應(yīng)于下一代光盤規(guī)格的第一光記錄媒體(超高密度光盤Blu-ray Disc)而設(shè)計的；以及像差校正元件，在使用該物鏡時，所述像差校正元件用于校正因第一、第二光記錄媒體的基板厚度不同而產(chǎn)生的球差。
實施例1圖1是示出本發(fā)明的實施例1的光拾波裝置及光記錄媒體驅(qū)動裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
如圖1所示，本發(fā)明實施例1的光拾波裝置20A和使用該光拾波裝置20A的光記錄媒體驅(qū)動裝置(以下，稱作光盤驅(qū)動裝置)10A是開發(fā)成可選擇性地使用以下各種光記錄媒體，所述各種光記錄媒體包括第一光記錄媒體1(超高密度光盤Blu-ray Disc)，利用波長λ1不大于450nm的第一激光L1，將信息信號超高密度地記錄到基板厚度較薄的信號面1b上，或從該信號面1b進行再現(xiàn)；第二光記錄媒體(DVD)2，利用波長λ2比第一激光L1的波長λ1長的650nm左右的第二激光L2，將信息信號高密度地記錄到基板厚度比上述信號面1b厚的信號面2b上，或從該信號面2b進行再現(xiàn)；組合型光記錄媒體，將入射第一、第二激光L1、L2中的任一方的激光束入射面共通化，并組合第一、第二光記錄媒體1、2的各信號面1b、2b來積層成一體。
再有，在這里省略圖示，將組合第一、第二光記錄媒體1、2的各信號面1b、2b的組合型光記錄媒體的盤基板總厚度大致形成為1.2mm。在下面的說明中，分別對超高密度光盤1、DVD2進行詳細說明，由于組合型光記錄媒體的情況為其運用，因此省略說明。
此 外，在下面的說明中，說明了作為第一、第二光記錄媒體1、2使用圓盤狀光盤的情況，但并不限于此，也可以是卡狀的光記錄媒體。
此外，上述第一、第二光記錄媒體1、2被選擇性地安裝轉(zhuǎn)臺12，該轉(zhuǎn)臺12固定安裝在可轉(zhuǎn)動自由地設(shè)于光盤驅(qū)動裝置10A內(nèi)的軸上。
在此，作為上述第一光記錄媒體的超高密度光盤(Ble-ray Disc藍盤)1，是按照下一代光盤規(guī)格將激光束入射面1a和信號面1b之間的盤基板厚度t1大致設(shè)定為較薄的0.05～0.15mm，在其上面粘貼加強板1c使其總厚度形成為較厚，該總厚度例如為大致1.2mm。而且，在以下說明中將第一光記錄媒體記為超高密度光盤1。
此外，作為上述第二光記錄媒體的DVD(Digital Versatile Disc)2，是按照DVD規(guī)格將激光束入射面2a和信號面2b之間的盤基板厚度t2設(shè)定為比超高密度光盤1厚的0.6mm，在其上面粘貼加強板2c使其總厚度形成為1.2mm。而且，在下面的說明中將第二光記錄媒體記為DVD2。
再有，在該實施例1中，超高密度光盤1、DVD2的各盤基板厚度t1、t2例如分別設(shè)定為0.1mm、0.6mm。
此外，在超高密度光盤1的激光束入射面1a或DVD2的激光束入射面2a的下方，在超高密度光盤1或DVD2的徑方向上移動自由地設(shè)置有本發(fā)明實施例1的光拾波裝置20A。
在上述的光拾波裝置20A中，在拾波器框體21內(nèi)設(shè)置有對應(yīng)于超高密度光盤1射出波長不大于450nm的第一激光L1的第一激光源(以下，記為藍色半導(dǎo)體激光器)22，以及對應(yīng)于DVD2射出波長為650nm左右的第二激光L2的第二激光源(以下，記為紅色半導(dǎo)體激光器)23。
再有，該實施例1中，從藍色半導(dǎo)體激光器22射出的第一激光的波長λ1設(shè)定為例如405nm，另一方面，將從紅色半導(dǎo)體激光器23射出的第二激光的波長λ2設(shè)定為例如660nm。
首先，對應(yīng)于超高密度光盤1，對藍色半導(dǎo)體激光器22側(cè)進行說明。從藍色半導(dǎo)體激光器22射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1為直線偏振光(p偏振光)的發(fā)散光，該發(fā)散光經(jīng)過準直透鏡24成為平行光，第一激光L1的平行光在偏振光束分光器25的偏振光選擇性介質(zhì)多層膜25a(p偏振光反射，s偏振光透過)上被反射而其方向偏轉(zhuǎn)90°，之后，第一激光L1透過相位板26成為圓偏振光。此時，第一激光用相位板26在使波長λ1＝405nm的第一激光L1透過時對其賦予(λ1)/4的相位差。
此外，透過相位板26的第一激光L1透過二向色棱鏡27的二向色膜27a。此時，被覆的二向色棱鏡27的二向色膜27a，使從藍色半導(dǎo)體激光器22射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1透過，并且，使從紅色半導(dǎo)體激光器23射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2被反射。
并且，透過二向色棱鏡27的第一激光L1在提升用的平面反射鏡28處使光線的方向轉(zhuǎn)90°，之后，將第一激光L1的平行光入射到收納在透鏡保持架29內(nèi)下方部位的像差校正元件30，在該像差校正元件30上不進行衍射而使其0次光直接透過，進一步，入射到收納在透鏡保持架29內(nèi)上方部位的物鏡31，使該第一激光L1由物鏡31聚光而得的第一激光束從超高密度光盤1的激光束入射面1a入射，并在信號面1b上聚光。
再有，像差校正元件30對第一激光L1的作用，在后詳述。
此時，物鏡31作為超高密度光盤用，其數(shù)值孔徑被設(shè)定成不小于0.75，并且，相互對置的第一、第二面31a、31b中至少一方的面形成為非球面，但是，在該實施例1中的物鏡31是數(shù)值孔徑(NA)為0.85的單球面透鏡，并且，如后述，與像差校正元件30側(cè)對置的第一面31a和與各光盤1、2側(cè)相對置的第二面31b均形成為非球面，對于波長λ1＝405nm的第一激光L1最優(yōu)化成無限共軛。此外，對于第一激光L1的球差為最小的物鏡31和超高密度光盤1的激光束入射面1a之間的距離，即工作距離為0.5mm左右。
此外，收納在透鏡保持架29內(nèi)下方部位的像差校正元件30、收納在透鏡保持架29內(nèi)上方部位的物鏡31，通過在透鏡保持架29內(nèi)使光軸一致成為一體化，其彗差的發(fā)生被抑制，對于作為實施例1的主要部分的像差校正元件30和物鏡31，在后詳述。
此外，在透鏡保持架29的外周一體地安裝了聚焦線圈32和跟蹤線圈33，并且，通過固定安裝在透鏡保持架29外周上的未圖示的多根吊線，透鏡保持架29被支承成可在超高密度光盤1或DVD2的聚焦方向和跟蹤方向上搖動。
此外，通過聚焦線圈32和跟蹤線圈33、以及未圖示的永久磁石，象差校正元件30、物鏡31和透鏡保持架29成一體地被控制在超高密度光盤1的聚焦方向和跟蹤方向上。再有，在后述的DVD2的情況下，象差校正元件30、物鏡31和透鏡保持架29也成一體地被控制在DVD2的聚焦方向和跟蹤方向上。
之后，利用由物鏡31聚光的第一激光束，在超高密度光盤1的信號面1b上進行再現(xiàn)、記錄或刪去。
此后，由在超高密度光盤1的信號面1b上被反射的第一激光L1引起而返回的第一反射光，成為轉(zhuǎn)動方向與往程相反的圓偏振光再次入射到物鏡31，并通過該物鏡31成為平行光，在通過象差校正元件30之后，在平面反射鏡28其光線方向被偏轉(zhuǎn)90°，透過二向色棱鏡27的二向色膜27a，并透過相位板26后成為偏振方向與往程相垂直的直線偏振光(s偏振光)。此時，透過相位板26的第一反射光是偏振方向與往程相垂直的直線偏振光(s偏振光)，因此，透過偏振光束分光器25的偏振光選擇性介質(zhì)多層膜25a，并通過圓柱形透鏡34成為集束光，聚光在第一光檢測器35上。之后，利用第一光檢測器34檢測對超高密度光盤1的信號面1b進行再現(xiàn)時的跟蹤誤差信號、聚焦誤差信號和主數(shù)據(jù)信號。
接著，對應(yīng)于DVD2，對紅色半導(dǎo)體激光器23側(cè)進行說明。從紅色半導(dǎo)體激光器23射出的波長λ1＝660nm的第二激光L2為直線偏振光(p偏振光)的發(fā)散光，該發(fā)散光透過DVD用集成器件36中的全息元件37后通過準直透鏡39成為平行光，該平行光透過第二激光用的相位板40成為圓偏振光。此時，第二激光用相位板40，在波長λ2＝60nm的第二激光L2透過時對其賦予(λ2)/4的相位差。
此外，上述DVD用集成器件36是將紅色半導(dǎo)體激光器23、在該紅色半導(dǎo)體激光器23上方設(shè)置的全息元件37、設(shè)置在紅色半導(dǎo)體激光器23的右方的第二光檢測器38，在未圖示的半導(dǎo)體基板上一體化的器件。
并且，透過相位板40的第二激光L2，在二向色棱鏡27的二向色膜27a上被反射后其光線方向轉(zhuǎn)90°，并在提升用的平面反射鏡28上其光線方向轉(zhuǎn)90°，之后，使第二激光L2的平行光入射到像差校正元件30，在該像差校正元件30的外周區(qū)域，其數(shù)值孔徑被限制成對于物鏡31的數(shù)值孔徑(NA)相當(dāng)于0.65，并且，利用在內(nèi)周區(qū)域衍射的一次光校正球差之后，由衍射的一次光引起的漫射光入射到物鏡31，使由物鏡31將該第二激光L2聚光而得的第二激光束從DVD2的激光束入射面2a入射，在信號面2b上聚光。
再有，像差校正元件30對第二激光L2的作用，在后詳述。
之后，利用由物鏡31聚光的第二激光束，在DVD2的信號面2b上進行再現(xiàn)、記錄或刪去。
再之后，由在DVD2的信號面2b被反射的第二激光L2引起而返回的第二反射光，成為轉(zhuǎn)動方向與往程相反的圓偏振光后再次入射到物鏡31，一次光的第二反射光通過物鏡31成為集束光，進一步，通過像差校正元件30成為平行光之后，在平面反射鏡28上其光線方向轉(zhuǎn)90°，在二向色棱鏡27的二向色膜27a上被反射而其光線方向轉(zhuǎn)90°，在透過相位板40之后成為與往程相反的直線偏振光(s偏振光)，通過準直透鏡39成為集束光，由全息元件37引起衍射，并聚光在第二光檢測器38上。之后，利用第二光檢測器38檢測再現(xiàn)DVD2的信號面2b時的跟蹤誤差信號、聚焦誤差信號和主數(shù)據(jù)信號。
此時，利用像差校正元件30校正由在紅色半導(dǎo)體激光器23和DVD2的信號面2b之間的光軸上配置的聚光光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的球差，但在該球差成為最小時，物鏡31和DVD2激光束入射面2a之間的距離，即工作距離為0.35mm左右。
如上述說明，雖然在DVD2側(cè)是為無偏振光光學(xué)系統(tǒng)，但是成為與往程垂直的直線偏振光，因此，第二反射光幾乎不對紅色半導(dǎo)體激光器23產(chǎn)生影響。
在此，利用圖2～圖9依次說明成為實施例1的主要部分的像差校正元件30和物鏡31。
圖2(a)～(c)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法1的工序圖；圖3(a)～(f)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法2的工序圖；圖4(a)～(e)是用于說明圖1中所示的實施例1中的像差校正元件的制造方法3的工序圖；圖5是用于說明實施例1中像差校正元件的圖，(a)為俯視圖，(b)為主視圖，(c)為凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的放大圖；圖6是放大示出作為超高密度光盤用而使用最優(yōu)化于無限共軛的物鏡，來對超高密度光盤、DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖；圖7是模式地示出利用圖5所示的像差校正元件和圖6所示的物鏡對超高密度光盤進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖；圖8是模式地示出利用圖5所示的像差校正元件和圖6所示的物鏡對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖；圖9是示出在凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部中凹部的深度之間關(guān)系的圖。
在此，作為實施例1的主要部分的像差校正元件30，是使用圖2(a)～(c)中所示的制作方法1、或圖3(a)～(f)中所示的制作方法2、或者圖4(a)～(e)中所示的制作方法3中任一種來制作。
首先，說明像差校正元件30的制作方法1。在圖2(a)中所示的曝光工序中，利用電子束曝光裝置來制作與后述的像差校正元件30的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部相對應(yīng)的掩模，并使該掩模與例如在具有透光性的石英基板上成膜的抗蝕劑相面對，從掩模的上方照射UV光，利用通過掩模的開口孔的UV光對抗蝕劑曝光。之后，在圖2(b)所示的顯影工序中，除去用UV光曝光的抗蝕劑部位，露出石英基板的一部分，并在石英基板上留下未曝光UV光的抗蝕劑部位。之后，在圖2(c)所示的蝕刻/抗蝕劑除去工序中，將露出石英基板的部位用蝕刻液進行蝕刻，之后，除去石英基板上殘留的抗蝕劑，此時，在石英基板上形成凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部，制作出使用石英基板的像差校正元件30。此時，預(yù)先制作掩模，以便能夠用一張石英基板制造出多個像差校正元件30，并在蝕刻/抗蝕劑除去工序結(jié)束的階段，從石英基板中切出多個像差校正元件30，則可用一張石英基板制造出多個像差校正元件30，可抑制像差校正元件30的成本。
接著，說明像差校正元件30的制作方法2。利用不透明的Si基板來代替具有透光性的石英基板，圖3(a)～(c)的工序經(jīng)過與上述的圖2(a)～(c)相同的工序，在Si基板上形成凹凸?fàn)罟鈻艌D形部。之后，在圖3(d)所示的壓模制造工序中，通過電鑄加工制作將凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部反轉(zhuǎn)的鎳壓模。之后，在圖3(e)所示的轉(zhuǎn)印工序中，利用鎳壓模通過成型加工在熔融的透明樹脂上轉(zhuǎn)印出鎳壓模的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部。之后，在圖3(f)所示的壓模剝離工序中，將鎳壓模從透明樹脂剝離，此時，形成與在Si基板上所形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部相同的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部，可無數(shù)次地重復(fù)制作使用透明樹脂的像差校正元件30，利用材料費便宜的透明樹脂，可進一步抑制像差校正元件30的成本。
下面，說明像差校正元件30的制作方法3。在圖4(a)所示的粗加工工序中，為了制作將凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部反轉(zhuǎn)的模具而使用金屬制的模具材料，此時，使模具材料以模具材料的中心軸為中心按箭頭“イ”方向旋轉(zhuǎn)，并且，在模具材料的上表面?zhèn)龋贿叞醇^“ロ”方向旋轉(zhuǎn)金剛石砥石，一邊用金剛石砥石將凹部磨削加工成環(huán)狀。接著，在圖4(b)所示的加工層形成工序中，在圖4(a)磨削的模具材料的凹部內(nèi)，通過噴濺或電鍍來堆積金屬膜而形成凹部加工層。之后，在圖4(c)所示的精密切削加工工序中，一邊將模具材料按箭頭“イ”方向旋轉(zhuǎn)，一邊用金剛石刀頭對在圖4(b)形成的凹部加工層內(nèi)進行精密切削加工，制造具有凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形的模具。接著，在圖4(d)所示的轉(zhuǎn)印工序中，在熔融的透明樹脂上轉(zhuǎn)印模具的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部。之后，在圖4(e)所示的模具剝離工序中，從金屬模具剝離透明樹脂，此時，形成與模具相反的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部，能夠制造使用透明樹脂的像差校正元件30。在該情況下，也能夠使用模具無數(shù)次地重復(fù)制作像差校正元件30，因此，能夠進一步降低使用材料費低廉的透明樹脂的像差校正元件按30的成本。
之后，在該實施例1中，使用上述制造方法1，作為玻璃材料不使用圖2所示的石英基板，而例如使用厚度為0.925mm的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，來將像差校正元件30制造成圖5(a)～(c)所示的形狀。
即，如圖5(a)、(b)所示，實施例1中的像差校正元件30使用具有透光性且厚度為0.925mm的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，其外形形狀為5mm×5mm的正方形，并且，在與物鏡31(圖1)對置的上表面30a側(cè)，在以中心“O”為中心的直徑φ2.43mm的內(nèi)周區(qū)域內(nèi)形成凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1部，并且，與該凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1的外周鄰近的外周區(qū)域成為未形成凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的平坦的上表面30a。
此外，如圖5(c)中放大示出，在像差校正元件30的上表面30a上形成為凹凸?fàn)畹耐範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，以環(huán)狀形成多個，其凹凸的重復(fù)周期T從內(nèi)周部到外周部逐步變窄，并且，該凹凸等價于在后述的實施例2中將臺階構(gòu)造的臺階數(shù)n設(shè)定為2級、將級差數(shù)n-1設(shè)定為1級時的結(jié)構(gòu)。
返回圖5(a)、(b)，在像差校正元件30的下表面30b上，與上述凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1相對地形成有透光性平坦部30b1，該透光性平坦部30b1在以中心“O”為中心、直徑φ2.43mm以內(nèi)的內(nèi)周區(qū)域形成為圓形狀，并且，在靠近透光性平坦部30b1外周的、直徑φ不小于2.43mm且直徑φ不大于3.8mm的外周區(qū)域內(nèi)，用二向色膜環(huán)狀地成膜形成有第二激光用孔徑限制部30b2，該第二激光用孔徑限制部30b2將對于第二激光L2的物鏡31的數(shù)值孔徑限制為相當(dāng)于0.6。
此時，在像差校正元件30的下表面30b形成的第二激光用孔徑限制部30b2，具有如下的特性通過具有波長選擇性的二向色膜使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm±8nm的第一激光L1透過，并擋住從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm±10nm的第二激光L2。
此外，作為在像差校正元件30的下表面30b上形成的第二激光用孔徑限制部30b2，也可以不成膜形成二向色膜，代之在外周區(qū)域環(huán)狀地形成具有與上述二向色膜同樣的性能、且其凹凸尺寸與凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1不同的凹凸?fàn)钛苌涔鈻拧?br> 而且，在像差校正元件30的上表面30a和下表面30b上，通過成膜形成反射率不高于0.5％的反射防止膜(未圖示)，使透光率不低于98％。
因此，像差校正元件30中，在第一、第二激光光源22、23側(cè)的下表面30b，從中心部向外周部依次形成圓形狀的透光性平坦部30b1和環(huán)狀的第二激光用孔徑限制部30b2；并且，在物鏡31側(cè)的上表面30a的內(nèi)周區(qū)域形成衍射光柵圖形部30a1，同時使該衍射光柵圖形部30a1的外側(cè)平坦地形成。
此時，當(dāng)像差校正元件30的玻璃材料使用BK7(硼硅酸無鉛玻璃)的情況下，對于從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N1為1.5302，對于從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N2為1.5142。
此外，如圖5(c)中放大所示，在像差校正元件30的上表面30a的內(nèi)周區(qū)域中，級差數(shù)為1級的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1根據(jù)下面的公式1求出，使得對從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光不產(chǎn)生衍射作用，則使第一激光L1的0次光完全不產(chǎn)生衍射而直接透過。即，當(dāng)凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部的深度d1為相位差2π(與相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1相等的光路差)的整數(shù)倍時，0次衍射效率為100％。
公式1d1=(λ1)(N1)-1×(k1)]]>其中，d1是與第一激光L1的0次光對應(yīng)的凹凸?fàn)钛苌鋱D形部30a1中的凹部深度；λ1是第一激光L1的波長；N1是對于第一激光L1的像差校正元件30的折射率；k1是與第一激光L1的0次光相對應(yīng)的周期系數(shù)(自然數(shù))。
在上述的公式1中，若將k1設(shè)為與第一激光L1的0次光對應(yīng)的周期系數(shù)(自然數(shù))，則在后述的圖9中的Q線上，與第一激光L1的0次光對應(yīng)的周期系數(shù)k1成為k1＝1，并且，當(dāng)將對波長λ1＝405nm的第一激光L1的像差校正元件30的折射率N1設(shè)為N1＝1.5302時，與第一激光L1的0次光對應(yīng)的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1根據(jù)上述公式1成為d1＝0.405/(1.5302-1)μm＝0.763μm。
由此，凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm成為能得到與第一激光L1的波長λ1大致相等的光路差的值，因此，凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1被設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1大致相等的光路差。
另一方面，與第二激光L2的1次光對應(yīng)的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1′根據(jù)下面的公式2求出，對此在后詳述。
公式2d1′=12×(λ2)(N2)-1×(k2)]]>其中，d1′是與第二激光L2的1次光對應(yīng)的凹凸?fàn)钛苌鋱D形部30a1中的凹部深度；λ2是第二激光L2的波長；N2是對于第二激光L2的像差校正元件30的折射率；k2是與第二激光L2的1次光對應(yīng)的周期系數(shù)(自然數(shù))。
在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，當(dāng)如后述地使從紅半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2的平行光衍射而得的1次光、經(jīng)過物鏡31(圖1)而照射到DVD2(圖1)的信號面2b上的時候，在該信號面2b上的第二激光L2的光點相當(dāng)于數(shù)值孔徑(NA)＝0.6，利用下面的公式3中所示的相位差函數(shù)Φ(x)，求得距凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中心“O”的半徑方向距離為x處的相位差，以使第二激光L2的1次光的球差成為最小，并通過將該相位差進行二進制化，確定半徑方向的2級凹凸形狀。
公式3Φ(x)=2πm(λ2)×(A2x2+A4x4+A6x6+A8x8)]]>其中，Φ(x)為相位差函數(shù)；m為衍射次數(shù)；A2～A8為2次到8次的相位差函數(shù)系數(shù)；x為距凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1的中心“O”的半徑方向距離；λ2為第二激光L2的波長。
在上述的公式3中，對于凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1的相位差函數(shù)Φ(x)中的相位差函數(shù)系數(shù)的A2～A8的一例如下述的表1所示。
表1

如圖6所示，作為實施例1的主要部分的物鏡31被設(shè)計成超高密度光盤用，作為玻璃材料例如使用NBF1(HOYA公司制造的光學(xué)玻璃)，將與像差校正元件30相對的第一面31a側(cè)形成為非球面，并將與超高密度光盤1或DVD2相對的第二面31b2側(cè)也形成為非球面。
此時，物鏡31的第二面31b和超高密度光盤1的激光束入射面1a之間的工作距離WD1為0.5mm左右，并且，物鏡31的第二面31b和DVD2的激光束入射面2a之間的動作距離WD2為0.35mm左右。
此外，物鏡31的玻璃材料使用(HOYA公司制造的光學(xué)玻璃)的情況下，對于從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N3為1.768985，并且，對于從紅色半導(dǎo)體激光23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N4為1.738532。
在此，下面的表2中示出了以無限共軛方式最優(yōu)化設(shè)計的物鏡31的規(guī)格，以便用波長λ1＝405nm的第一激光L1對超高密度光盤1進行記錄或再現(xiàn)。
表2

根據(jù)該表2，將從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的第一激光L1的設(shè)計波長λ1例如設(shè)定為405nm，并且，物鏡31使用數(shù)值孔徑(NA)為0.85的。
當(dāng)將物鏡31的第一面31a及第二面31b形成為非球面時，用下面的公式4的多項式表示非球面。
公式4z=Ch21+1-(1+K)C2h2+B4h4+B6h6+B8h8+B10h10+B12h12]]>其中，Z是距物鏡31的第一面31a或第二面31b的距離；C是第一面31a或第二面31b的曲率(曲率半徑的倒數(shù))；h是從物鏡31的光軸開始的高度；K為圓錐曲線(comic)常數(shù)；B4～B12是4次到12次的非球面系數(shù)。
下面的表3示出在使用上述公式4的多項式時，用于將物鏡31的第1面31a形成為非球面的非球面系數(shù)B4～B12的一例。
表3

此外，下面的表4示出在使用上述公式4的多項式時，用于將物鏡31的第2面31b形成為非球面的非球面系數(shù)B4～B10的一例。
表4

再有，下面的表5中示出在將圖5所示的像差校正元件30和圖6所示的物鏡31收容在透鏡保持架29內(nèi)時、對應(yīng)于超高密度光盤1、DVD2的各光學(xué)面形成構(gòu)件。
表5

在該表5中，像差校正元件30的厚度為0.925mm，像差校正元件30和物鏡31之間的空間為4.0mm。此外，物鏡31的第1面31a的頂點處曲率半徑為1.812171mm，第2面31b的頂點處曲率半徑為-6.507584mm，物鏡31的第1、第2面31a、31b之間的透鏡厚度為3.104mm，物鏡31對超高密度光盤1的工作距離為0.5mm，物鏡31對DVD2的工作距離為0.35mm。
下面利用圖7、圖8，依次說明在將圖5中所示的像差校正元件30、圖6中所示的物鏡31收容于透鏡保持架29內(nèi)的狀態(tài)下、超高密度光盤1、DVD2進行記錄或再現(xiàn)的情況。
首先，如圖7中所示，在利用收容于透鏡保持架29內(nèi)的像差校正元件30和物鏡31對超高密度光盤1進行記錄或再現(xiàn)的情況下，在物鏡31的第2面31b和超高密度光盤1的激光束入射面1a之間工作距離WD1被設(shè)定為0.5mm左右的狀態(tài)下，使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1在準直透鏡24(圖1)變成平行光，使該平行光從像差校正元件30的下表面30側(cè)入射時，使第一激光L1的平行光直接透過在下表面30的內(nèi)周區(qū)域形成為圓形狀的透光性平坦部30b1、和在該透光性平坦部30b1的外側(cè)利用二向色膜環(huán)狀地成膜形成的第二激光用孔徑限制部30b2之后，進一步使第一激光L1的平行光不在形成于像差校正元件30的上表面30a的內(nèi)周區(qū)域上的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1進行衍射，而使其0次光直接透過，并以平行光入射物鏡31的第1面31a。
之后，使在物鏡31的第1、第2面31a、31b聚光的第1激光束，從超高密度光盤1的激光束入射面1a入射，聚光于盤基板厚度為0.1mm的信號面1b上。
在該情況下，對于波長λ1＝405nm的第一激光L1，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1不產(chǎn)生衍射，因此，除了在像差校正元件30的反射和吸收以外不存在光量損失，在如上所述地凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1形成為0.763μm的情況下，0次光的衍射效率為100％。此刻，波長λ1＝405nm的藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)的功率較低，因此，在實施例1的光拾波裝置20A的各光學(xué)部件中的光量損失必需要少。
如圖8所示，在利用收容于透鏡保持架29內(nèi)的像差校正元件30和物鏡31對DVD2進行記錄或再現(xiàn)的情況下，在物鏡31的第2面31b和DVD2的激光束入射面2a之間工作距離WD2被設(shè)定為0.35mm左右的狀態(tài)下，使從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2在準直透鏡39(圖1)變成平行光，該平行光從像差校正元件30的下表面30b側(cè)入射時，，利用在下表面30b的外周區(qū)域用二向色膜環(huán)狀地成膜形成的第二激光用孔徑限制部30b2擋住第一激光L1的平行光，進行孔徑限制，使得物鏡31的數(shù)值孔徑(NA)被限制成相當(dāng)于0.6，并在透過在像差校正元件30的下表面30b的內(nèi)周區(qū)域形成為圓形狀的透光性平坦部30b1之后，進一步使第一激光L1的平行光在形成于像差校正元件30的上表面30a的內(nèi)周區(qū)域上的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1進行衍射，利用該衍射的1次光校正球差之后，使經(jīng)衍射得到的1次光的漫射光入射物鏡31的第1面31a。
之后，使在物鏡31的第1、第2面31a、31b聚焦的第2激光束，從DVD2的激光束入射面2a入射，聚光于盤基板厚度為0.6mm的信號面2b上。
此時，物鏡31是被設(shè)計成超高密度光盤用，因此，僅對從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2，其球差較大，通過由像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1對第二激光L2進行波面補償，來校正球差，因此，不會對在DVD2上進行記錄或再現(xiàn)帶來障礙。
根據(jù)上述，在實施例1的光拾波裝置20A中，由于使超高密度光盤用第一激光L1和DVD用第二激光L2在平行光的狀態(tài)下入射到像差校正元件30，因此，即使在第一、第二激光L1、L2的光軸相對于物鏡31的光軸稍微偏離的情況下，球差的惡化也較少，并且，在組裝光拾波裝置20A時的光軸調(diào)節(jié)也變簡單。
在此，在利用收容于透鏡保持架29內(nèi)的像差校正元件30和物鏡31對超高密度光盤1或DVD2選擇性地進行記錄或再現(xiàn)的情況下，如圖5(c)所示，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹凸周期T比波長大很多，在視為較薄的元件時，透過凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1之后的m次衍射效率ηm利用純量(scalar)原理用下面的式5表示。
公式5ηm=|1T∫0Texp{jΦ(x)}exp(-j2πmxT)dx|2]]>其中，ηm為m次衍射效率；T為凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹凸的周期；Φ(x)為相位差函數(shù)；m為衍射次數(shù)。
此時，公式5中的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹凸周期T，為便于計算以固定的值進行計算，如前所述，凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹凸周期T從內(nèi)周向外周逐步變窄。
圖9中示出在使作為超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1和作為DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2，入射到形成在像差校正元件30的上表面30a上的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1時，利用上述公式5算出第一激光L1的0次光的衍射效率和第二激光L2的1次光的衍射效率的結(jié)果。
在此，如前所述，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm，是對應(yīng)于作為超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光而設(shè)計的值。如使用前述的公式1所說明的那樣，該凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm被設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1大致相等的光路差。因此，在凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1等于與第一激光L1的波長λ1相當(dāng)?shù)墓饴凡畹那闆r下，第一激光L1的0次光的衍射效率在圖9中的Q線上為100％。
另一方面，當(dāng)對于第一激光L1的0次光、凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1為0.763μm時，對于作為DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率為37.1％。
若針對上述，求出對于作為DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率最大的條件，則在圖9中的P線上凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1′為0.642μm，此時對于第二激光L2的1次光的最大衍射效率為40.5％。
另一方面，在對于第二激光L2的1次光、凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1′為0.642μm時，作為超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光的衍射效率成為77.2％。
從上述可知，為了組成對超高密度光盤1和DVD2的雙方進行記錄或再現(xiàn)的系統(tǒng)，最好能夠在像差校正元件30上，對λ1＝405nm的第一激光L1和波長λ2＝660nm的第二激光L2均獲得較高的衍射效率。此時，作為DVD用的波長λ2為660nm左右的紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)，能夠批量生產(chǎn)高功率的半導(dǎo)體激光器，但還是希望衍射效率更高一些的激光器。另一方面，作為超高密度光盤用的波長λ1為405nm左右的藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)雖然是低功率的，但并不一定需要100％的衍射效率，容許衍射效率的少許降低。例如，要求設(shè)計成超高密度光盤1中的衍射效率確保不低于70％，做出一些犧牲，在DVD2中接近最大衍射效率，確保較高的衍射效率，來獲取平衡。
考慮到上述條件，像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，若設(shè)定為對第一激光L1可獲得大致最大衍射效率的深度和對第二激光L2可獲得大致最大衍射效率的深度之間(圖9中的P線和Q線之間夾著的區(qū)間)，則對波長λ1＝405nm的第一激光L1獲得不小于77％的衍射效率，并且對波長λ2＝660nm的第二激光L2獲得不小于37％的衍射效率。即，最好在圖9中的P線和Q線之間夾著的區(qū)間，將凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部的深度d1、(d1′)設(shè)定為與第一激光L1的波長λ1大致相等的光路差。
此外，在制造上述的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1的時候，即使在產(chǎn)生10nm左右的深度誤差的情況下，只要處于圖9中的P線和Q線之間夾著的區(qū)間(相對于波長λ1，相位差為1.68π到2π之間的范圍)，則可確保高的衍射效率。
而且，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，其臺階結(jié)構(gòu)的級數(shù)為2級、級數(shù)差為1級的凹凸結(jié)構(gòu)，因此，與第二激光L2的1次光對稱地產(chǎn)生-1次光或高次光，但第二激光L2的1次光以外的衍射光不會在DVD2的信號面2b上成像，因此幾乎不產(chǎn)生影響。
此外，在圖9中，在對于波長λ1的第一激光L1的0次光的、凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1的衍射效率成為最大時的凹部深度d1q位于Q線上，因此，若在前面說明的公式1中向第一激光L1的0次光的周期系數(shù)k1代入k＝1，則可用下面的公式6表示。
公式6d1q=(λ1)(N1)-1]]>
另一方面，對于波長λ2的第二激光L2的1次光，使凹凸?fàn)钛苌涔鉁o散圖形部30a1的衍射效率最大時的凹部深度d1′p位于P線上，因此，若在前面說明的公式2中向第二激光L2的1次光的周期系數(shù)k2代入k2＝1，則可用下面的公式7表示。
公式7d1′p=12×(λ2)(N2)-1]]>在此，當(dāng)將第一激光L1的波長λ1的范圍設(shè)為不小于403nm且不大于415nm，并將第二激光L2的波長λ2的范圍設(shè)為不小于640nm且不大于660nm，此時對第一、第二激光L1、L2的像差補正元件30的玻璃材料的各折射率N1、N2如下述表6的情況下，可分別獲得最大衍射效率的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1q、d1′p如下面的表6所示。
表6

在該表6中，例如，像差校正元件30的玻璃材料的折射率對第一激光L1為N1＝1.4、對第二激光L2為N2＝1.39時，若凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1′p不小于0.821μm、d1q不大于1.038μm，則可獲得第一激光L1和第二激光L2的衍射效率的平衡。從圖9可知，在d1q、d1′p附近，各衍射效率的變化是緩慢的。
此外，當(dāng)?shù)谝患す釲1的波長λ1在403nm～415nm、且第二激光L2的波長λ2在640nm～660nm、且此時對第一、第二激光L1、L2的像差校正元件30的玻璃材料的各衍射率N1、N2如下述表7的情況下，將d1′p和d1q的深度取最大值，此時的衍射效率如表7所示。
表7

根據(jù)該表7可知，通過在上述波長范圍時，d1′p和d1q之間(對波長λ1的相位差從2π到比2π稍小的范圍內(nèi))設(shè)定像差校正元件30的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，使在超高密度光盤1、DVD2的最大衍射效率附近的變化都緩慢，因此，像差校正元件30對第一、第二激光L1、L2，均能夠獲得高效率且平衡性良好的衍射效率。即，像差校正元件30的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，只要設(shè)定成使通過凸部圖形的光和通過凹部圖形的光之間的相位差為2π或比2π稍小即可。
接著，利用在前說明的圖1和新的圖10～圖12，說明將實施例1的光拾波裝置20A中的在像差校正元件30的下表面30b的外周區(qū)域形成的第二激光用孔徑限制部30b2除去、并使用簡化一部分的變形例的像差校正元件30′的情況。
圖10是用于說明將實施例1中的像差校正元件局部簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)為俯視圖，(b)為主視圖，(c)為凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的放大圖。圖11是模式地示出利用圖10所示的變形例的像差校正元件和圖6所示的物鏡對超高密度光盤進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。圖12是模式地示出利用圖10所示的變形例的像差校正元件和圖6所示的物鏡對DVD進行記錄或再現(xiàn)的情況的圖。
在實施例1的光拾波裝置20A中，代替在前說明的像差校正元件30的簡化一部分的變形例的像差校正元件30′，如圖1所示，收容在透鏡保持架29內(nèi)的下方部位，在該像差校正元件30得上方部位收容有物鏡31。
即，如圖10(a)、(b)所示，謀求簡化一部分的變形例的像差校正元件30′，與在前面用圖5(a)、(b)說明的像差校正元件30同樣，使用透光性的具有0.925mm厚度的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，外形形狀為邊長為5mm的正方形，并且，在與物鏡31(圖1)相對的上表面30a側(cè)，以中心“O”為中心的直徑φ2.43mm的內(nèi)周區(qū)域內(nèi)形成有衍射光柵圖形部30a1，并且，接近該凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1外周的外周區(qū)域成為沒有形成凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部的平坦的上表面30a。
此外，如在圖10(c)中放大所示，在像差校正元件30′的上表面30a上凹凸?fàn)畹匦纬傻耐範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，其凹凸的重復(fù)周期T從內(nèi)周部向外周部逐步變窄地形成為多個環(huán)狀，并且，級差數(shù)為1級的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1，若設(shè)定成根據(jù)上述公式1求出的值，以使對從藍色半導(dǎo)體]激光器11(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光不產(chǎn)生衍射作用，則完全不產(chǎn)生衍射，使第一激光L1的0次光直接透過。即，當(dāng)凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中凹部的深度d1為相位差2π的整數(shù)倍時，0次衍射效率成為100％，在使對上述公式1中的第一激光L1的0次光的周期系數(shù)k1設(shè)為k1＝1的情況下，在像差校正元件30′的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1成為0.763μm。
另一方面，對與在前說明的像差校正元件30不同的點進行說明，只是簡化一部分的變形例的像差校正元件30′的下表面30b平坦地形成，沒有成膜形成用于限制物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑的第二激光用孔徑限制部，因此，能夠廉價地制造簡化一部分的變形例的像差校正元件30′。
在此，如圖11所示，在使用收容在透鏡保持架29內(nèi)的變形例的像差校正元件30′和物鏡31對超高密度光盤1進行記錄或再現(xiàn)的情況下，在物鏡31的第2面31b和超高密度光盤1的激光束入射面1a之間，設(shè)定工作距離WD1為0.5mm左右的狀態(tài)下，使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖1)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1在準直透鏡24(圖1)變成平行光，使該平行光從像差校正元件30′的下表面30側(cè)入射，使第一激光L1的平行光在形成于下表面30內(nèi)周區(qū)域的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1不產(chǎn)生衍射，而使0次光直接透過，依然以平行光直接入射到物鏡31的第一面31a。
之后，使在物鏡31的第1、第2面31a、31b聚焦的第1激光束，從超高密度光盤1的激光束入射面1a入射，聚光于盤基板厚度為0.1mm的信號面1b上。
在該情況下，對于波長λ1＝405nm的第一激光L1，在像差校正元件30′的上表面30上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1不產(chǎn)生衍射，因此，在像差校正元件30a1除反射和吸收以外不產(chǎn)生光量損失，在如前所述地凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1為0.763μm的情況下，0次光的衍射效率為100％。
接著，如圖12所示，在利用收容于透鏡保持架29內(nèi)的像差校正元件30和物鏡31對DVD2進行記錄或再現(xiàn)的情況下，在物鏡31的第2面31b和DVD2的激光束入射面2a之間設(shè)定工作距離WD2為0.35mm左右的狀態(tài)下，使從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2在準直透鏡39(圖1)變成平行光，并使該平行光從像差校正元件30′的下表面30b側(cè)入射。
在此，入射到像差校正元件30′的下表面30b側(cè)的平行光中，利用僅使在上表面30a的內(nèi)周區(qū)域上形成的臺階狀衍射光柵圖形部30a1更外側(cè)的φ不小于2.43mm的外周區(qū)域的平行光，在未形成臺階狀衍射光柵圖形部的平坦的上表面30a的外周區(qū)域直接透過，因此，像差校正元件30′上的周邊部像差較大，內(nèi)周和外周的波面非連續(xù)地變化，并保證波面的連續(xù)性，外周光不對DVD2的信號面2b上的光點的形成作貢獻。換言之，如前所述，在像差校正元件30′的上表面30a的內(nèi)周區(qū)域形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，對DVD2的物鏡31的數(shù)值孔徑形成為相當(dāng)于0.6，因此，第二激光L2中外周的平行光不通過凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，因此，在限制對DVD2的物鏡31的數(shù)值孔徑的狀態(tài)下，不對光點的形成作貢獻。
另一方面，僅使入射到像差校正元件30′的下表面30b側(cè)的平行光中的、更靠近在上表面30a的內(nèi)周區(qū)域形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1內(nèi)側(cè)且直徑φ不大于2.43mm的內(nèi)周區(qū)域的平行光，在凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1衍射，利用衍射引起的1次光對球差進行校正，使衍射得到的1次光的漫射光入射到物鏡31的第一面31a。
之后，使在物鏡31的第1、第2面31a、31b聚焦的第2激光束，從DVD2的激光束入射面2a入射，聚光于盤基板厚度為0.6mm的信號面2b上。
此時，物鏡31被設(shè)計成超高密度光盤用，因此，對于從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖1)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2的球差變大，通過在像差校正元件30′的上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1對第二激光L2進行波面校正，來校正球差，因此，不會對在DVD2上進行記錄或再現(xiàn)帶來障礙。
并且，即使在使用局部部分的像差校正元件30′的情況下，也使超高密度光盤用的第一激光L1和DVD用的第二激光L2以平行光的狀態(tài)入射到像差校正元件30′，因此，與在前說明的像差校正元件30同樣，即使在第一、第二激光L1、L2的光軸相對于物鏡31的光軸稍微偏離的情況下，球差的惡化也較少，并且，在組裝光拾波裝置20A時的光軸調(diào)節(jié)也變簡單。
而且，在一部分簡化的變形例的像差校正元件30′中，使在上表面30a上形成的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，與在前用圖9說明的同樣地設(shè)定為對于波長λ1為405nm的第一激光L1可獲得大致最大衍射效率的深度和對于波長λ2為660nm的第二激光L1可獲得大致最大衍射效率的深度之間，可對超高密度光盤1、DVD2良好地進行記錄或再現(xiàn)。
實施例2圖13是示出本發(fā)明實施例2的光拾波裝置及光激勵媒體驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)的圖。圖14(a)、(b)是放大示出圖13所示的相位片的側(cè)視圖、主視圖。圖15是用于說明圖13所示的實施例2中像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖16是用于說明謀求簡化實施例2中像差校正元件的一部分的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖17是示出在4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射圖形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和臺階狀衍射光柵圖形部中臺階狀凹部整體深度之間關(guān)系的圖。
圖13所示的本發(fā)明實施例2的光拾波裝置20B和使用該光拾波器的光記錄媒體驅(qū)動裝置(下面記為光盤驅(qū)動裝置)10B，首先在前面利用圖1說明的本發(fā)明實施例1的光拾波裝置20A和使用該光拾波器的光記錄媒體驅(qū)動裝置10A中，除去第一激光用相位板26和第二激光用相位板40，并代之在提升用的平面反射鏡28上方設(shè)置第一、第二激光共用的相位板41；并且代替實施例1中的像差校正元件30(或像差校正元件30′)的凹凸?fàn)钛苌涔鈻艌D形部30a1，在像差校正元件42(或像差校正元件42′)的內(nèi)周區(qū)域以4級結(jié)構(gòu)臺階狀地凹下去且以中心“O”為中心環(huán)狀地形成的臺階狀衍射光柵圖形部42a1，在此，對于與實施例1相同的結(jié)構(gòu)部件標(biāo)注同一標(biāo)記表示于圖13，并且，對實施例1的不同的結(jié)構(gòu)部件標(biāo)注新的標(biāo)記，以不同點為中心展開說明。
此外，本發(fā)明實施例2的光拾波裝置20B和使用該光拾波器的光盤驅(qū)動裝置10B，也與實施例1同樣，是開發(fā)成可有選擇地使用超高密度光盤1和記錄密度比超高密度光盤低的DVD2、以及將兩光盤1、2的信號面1b、2b組合并一體疊層的組合型光記錄媒體的結(jié)構(gòu)。此時，設(shè)計成超高密度光盤用的物鏡31的規(guī)格與實施例1相同，因此省略說明。
在此，說明與實施例1的不同點。上述相位板41設(shè)置于在平面反射鏡28將光線方向偏轉(zhuǎn)90°之后的位置，由此，可共用于從從藍色半導(dǎo)體激光器22射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1和從紅色半導(dǎo)體激光23射出的波長λ2＝660nm的第一激光L2，由此，無需考慮二向色棱鏡27和平面反射鏡28的偏振光特性的紊亂，并且比實施例1減少了相位板的個數(shù)。但是，由于將相位板41置于平面反射鏡28之后，因此，必須保持與第一、第二激光L1、L2的兩波長對應(yīng)的相位特性。
此時，如圖14(a)、(b)所示，相位板41的外形形狀為邊長為5mm的單板，并且賦予相位差的有效直徑φ為4.5mm，厚度為0.583mm，光軸方位為45°。此外，相位板41的玻璃材料使用水晶，波長λ1的正常光的折射率為no1＝1.557067、異常光的折射率ne1＝1.566615，波長λ2的正常光的折射率為no2＝1.541 772、異常光的折射率ne2＝1.550784。并且，在上述厚度下切上述折射率時，相位板41對波長λ1＝405nm的第一激光L1賦予0.25λ1的相位差，另一方面，對波長λ2＝660nm的第二激光L2賦予0.26λ2的相位差。
因此，相位板41對波長λ1＝405nm的第一激光L1和波長λ2＝660nm的第二激光L2，成為大致1/4波長的相位板。即，對于相位板41，在直線偏振光以波長λ1入射時射出圓偏振光、在直線偏振光以波長λ2入射時射出大致圓偏振光。利用這樣的相位板41，可實現(xiàn)沒有偏光特性的紊亂且用一個相位板41可共用于超高密度光盤1和DVD2的光盤驅(qū)動裝置10B(圖13)。此外，由于相位板41是單板，因此可抑制成本。
如圖15(a)～(c)所示，作為實施例2的主要部分的像差校正元件42使用具有透光性的厚度為0.925mm的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，形成的外形形狀是邊長為5mm的正方形，在這一點上與在前面結(jié)合圖5(a)～(c)說明的實施例1的像差校正元件30相同。此外，在與物鏡31(圖13)相對的上表面42a側(cè)，在以中心“O”為中心的直徑φ2.43mm的內(nèi)周區(qū)域內(nèi)，臺階狀衍射光柵圖形部42a1以4級的臺階數(shù)，在上表面42a上臺階凹凸?fàn)畹匕歼M且形成環(huán)狀(輪帶狀)，并且，與該臺階狀衍射光柵圖形部42a1的外周接近的外周區(qū)域，成為沒有形成臺階狀衍射光柵圖形部的平坦的上表面42a。
上述的像差校正元件42的臺階狀衍射光柵圖形部42a1，在微觀上看形成為臺階結(jié)構(gòu)的臺階數(shù)n為4級，因此級差數(shù)n-1為3級；另一方面，在宏觀上來看，臺階狀凹部的重復(fù)周期T從內(nèi)周向外周逐步變窄且環(huán)狀地形成多個，由此，構(gòu)成了多級鋸齒狀的衍射光柵。
此時，在求出4級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為3級的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體的深度時，若根據(jù)臺階狀衍射光柵圖形部42a1的臺階數(shù)n進行n值化來一般性地表現(xiàn)，則可用下面的公式8、9來表示。
即，在臺階結(jié)構(gòu)的臺階數(shù)為n級且級差數(shù)為n-1的臺階狀衍射光柵圖形部中，對于第一激光L1的0次光的臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體的深度d(n-1)可用下面的公式8來求出。
公式8d(n-1)=(n-1)×(λ1)(N1)-1×(k1)]]>其中，n為臺階狀衍射光柵圖形部的臺階數(shù)；d(n-1)為對第一激光L1的0次光的臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體的深度；λ1為第一激光L1的波長；N1為對第一激光L1的n級結(jié)構(gòu)的像差校正元件的折射率；k1為對第一激光L1的0次光的周期系數(shù)(自然數(shù))。
另一方面，對于第二激光L2的1次光的臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體的深度的(n-1)′，可通過下式9來求出。
公式9d(n-1)′=(n-1)n×(λ2)(N2)′-1×(k2)]]>其中，n為臺階狀衍射光柵圖形部的級數(shù)；d(n-1)′為對第二激光L2的1次光的臺階狀衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部整體的深度；λ2為第二激光L2的波長；N2為對第二激光L2的n級結(jié)構(gòu)的像差校正元件的折射率；k2為對第二激光L2的0次光的周期系數(shù)(自然數(shù))。
此外，當(dāng)將4級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為3級的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部針體的深度d(4-1)、d(4-1)′分別表示為d3、d3′時，每一級臺階狀凹部的深度為(d3)/3、(d3)′/3，這些每一級臺階狀凹部的深度(d3)/3、(d3)′/3如后述被設(shè)定成為與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?大概為相位差2π的2倍的整數(shù)倍)。再有，每一級臺階狀凹部的深度為每一級的臺階差的尺寸。
此外，在像差校正元件42的下表面42b上圓形狀地形成有透光性平坦部42b1，該透過光性平坦部42b1與上述臺階狀衍射光柵圖形部42a1相對，并形成在以中心“O”為中心的直徑φ不大于2.43mm以內(nèi)的內(nèi)周區(qū)域，并且，在接近透光性平坦部42b1的外周、直徑φ不小于2.43mm且φ不大于3.8mm的外周區(qū)域內(nèi)，利用二向色膜環(huán)狀地成膜形成第二激光用孔徑限制部42b2，該第二激光用孔徑限制部42b2將物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑限制成相當(dāng)于0.6。
此時，在像差校正元件42的下表面42b上形成的第二激光用孔徑限制部42b2，通過具有波長選擇性的二向色膜，而具有使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖13)射出的波長λ1＝405nm±8nm的第一激光L1透過、遮蔽從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖13)射出的波長λ2＝660nm±10nm的第二激光L2的特性。
此外，作為在像差校正元件42的下邊面42b上形成的第二激光用孔徑限制部42b2，不成膜形成二向色膜，而代之在外周區(qū)域環(huán)狀地形成具有同樣的性能、且與臺階狀衍射光柵圖形部42a1不同的凹凸?fàn)畹难苌涔鈻拧?br> 再者，在像差校正元件42的上表面42a和下表面42b上，通過成膜形成反射率不高于0.5％的反射防止膜(未圖示)，使透光率成為98％以上。
因此，像差校正元件42在第一、第二激光光遠22、23側(cè)的下表面42b上、從中心部向外周部依次形成圓形狀的透光性平坦部42b1和環(huán)狀的第二激光用孔徑限制部42b2，并且，在物鏡31側(cè)的上表面42a的內(nèi)周區(qū)域形成4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1，同時平坦地形成該臺階狀衍射光柵圖形部42a1的外側(cè)。
此時，像差校正元件42′的制造方法是，通過多次重復(fù)在前面說明的圖2(a)～(c)、或圖3(a)～(f)、或者圖4(a)～(e)的工序來制造的。例如，在使用圖2或圖3的制造方法制造4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1的情況下，通過重復(fù)最少2次工序來制造。
此外，4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1的臺階狀凹部的形狀，可將前面說明的公式3中的x變更為從臺階狀衍射光柵圖形部42a1的中心“O”起的半徑方向的距離來適用，并且，運用公式8、公式9以及表1來計算即可。
此外，在作為像差校正元件42的玻璃材料使用與實施例1相同的BK(硼硅酸無鉛玻璃)的情況下，對于從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖13)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N1為1.5302，對于從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖13)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N2為1.5142。
此外，在利用上述像差校正元件42來對超高密度光盤1進行記錄或再現(xiàn)的情況下，與在實施例1中結(jié)合圖7說明的大致相同，使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖13)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1在準直透鏡24(圖13)變成平行光，并使該平行光從下表面42b側(cè)入射，此時，使第一激光L1的平行光直接透過在下表面42b的內(nèi)周區(qū)域及外周區(qū)域形成的圓形狀透光性平坦部42b1及環(huán)狀第二激光用孔徑限制部42b2，之后，進一步使第一激光L1的平行光形成于上表面42a的內(nèi)周區(qū)域中的臺階狀衍射光柵圖形部42a1不產(chǎn)生衍射，使0次光直接透過，以平行光直接入射物鏡31的第一面31a。
另一方面，在利用上述像差校正元件42來對DVD2進行記錄或再現(xiàn)的情況下，與在實施例1中結(jié)合圖8說明的大致相同，使從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖13)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2在準直透鏡39(圖13)變成平行光，并使該平行光從下表面42b側(cè)入射，此時，使第二激光L2的平行光被在下表面42b的外周區(qū)域及外周區(qū)域形成的環(huán)狀第二激光用孔徑限制部42b2遮擋，使物鏡31的數(shù)值孔徑(NA)被孔徑限制成相當(dāng)于0.6，之后，使其透過在下表面42b的內(nèi)周區(qū)域形成的圓形狀的透光性平坦部42b1之后，進一步利用使第二激光L2的平行光在上表面42a的內(nèi)周區(qū)域形成的臺階狀衍射光柵圖形部42a1產(chǎn)生衍射而生成的1次光來校正球差，使衍射得到的1次光的漫射光入射到物鏡31的第一面31a。
再有，在實施例2中，對上述像差校正元件42進行部分簡化，可以使用圖16(a)～(c)中所示的像差校正元件42′。該像差校正元件42′/在上表面42a上形成有4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1，此外在下表面42b上未經(jīng)成膜平坦地形成有用于限制物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑的第二激光用孔徑限制部。
因此，在利用上述變形例的像差校正元件42′來對超高密度光盤1進行記錄或再現(xiàn)的情況下，與在實施例1中結(jié)合圖11說明的大致相同，使從藍色半導(dǎo)體激光器22(圖13)射出的波長λ1＝405nm的第一激光L1在準直透鏡24(圖13)變成平行光，并使該平行光從下表面42b側(cè)入射，并在形成于上表面42a的內(nèi)周區(qū)域中的臺階狀衍射光柵圖形部42a1不產(chǎn)生衍射，使0次光直接透過，以平行光直接入射物鏡31的第一面31a。
另一方面，在利用上述的變形例的像差校正元件42′來對DVD2進行記錄或再現(xiàn)的情況下，與在實施例1中結(jié)合圖12說明的大致相同，使從紅色半導(dǎo)體激光器23(圖13)射出的波長λ2＝660nm的第二激光L2在準直透鏡39(圖13)變成平行光，并使該平行光從下表面42b側(cè)入射。
在此，在入射到像差校正元件42′的下表面42b側(cè)的平行光中，位于在上表面42a的內(nèi)周區(qū)域上形成的臺階狀衍射光柵圖形部42a1的外側(cè)的直徑φ不小于2.43mm的外周區(qū)域的平行光，直接透過未形成臺階狀衍射光柵圖形部的平坦的上表面42a的外周區(qū)域，因此，像差校正元件42′上周邊部的像差較大，內(nèi)周和外周的波面非連續(xù)地變化，不能保證波面的連續(xù)性，外周光不對DVD2的信號面2b上的光點的形成作貢獻。
另一方面，在入射到像差校正元件42′的下表面42b側(cè)的平行光中，僅使在上表面42a的內(nèi)周區(qū)域形成的臺階狀衍射光柵圖形部42a1的內(nèi)側(cè)的φ2.43mm以內(nèi)的內(nèi)周區(qū)域的平行光，在臺階狀衍射光柵圖形部42a1衍射，利用衍射而得的1次光校正球差，使經(jīng)衍射得到的1次光的漫射光入射到物鏡31的第一面31a。
再有，可將實施例2中的像差校正元件42或變形例的像差校正元件42′用于在前說明的實施例1的光拾波裝置20A(圖1)及光盤驅(qū)動裝置10A(圖1)中。
在此，圖17示出了將在前說明的公式5中的T變更為臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部的周期，來算出向?qū)嵤├?中的像差校正元件42或變形例的像差校正元件42′射入超高密度光盤用波長λ1＝405nm的第一激光L1時的宏觀結(jié)構(gòu)的0次光的衍射效率、和射入DVD用波長λ2＝660nm的第二激光L2時的1次光的衍射效率的結(jié)果。
上述4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件42、42′，當(dāng)如前述在宏觀上看時，臺階狀衍射光柵圖形部42a1由多級鋸齒狀衍射光柵構(gòu)成。此時，在討論衍射結(jié)構(gòu)的情況下，若不明確對應(yīng)于那種結(jié)構(gòu)，則產(chǎn)生混亂。以下，討論宏觀結(jié)構(gòu)的衍射次數(shù)和衍射效率。
再有，4級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為3級的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中，當(dāng)每一級的臺階狀凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的2倍的光路差時，波長λ1的2次衍射光的波面連接成為平面波，在考慮宏觀結(jié)構(gòu)時，射出波面成平行。在以后的說明中，每一級臺階狀凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的2倍時，考慮到宏觀結(jié)構(gòu)，將該2次衍射光作為0次衍射光來表現(xiàn)。
因此，根據(jù)圖17，4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體的深度d3最小，并且，在對波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光獲得100％的衍射效率時，上述的臺階狀凹部整體深度d3在圖17中的U線上為2.289μm，隨此，每一級的深度(d3)/3成為0.763μm，因此，與相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的光路差相等。但是，此時，對波長λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率為5.6％而極低，臺階狀凹部整體深度d3為2.289μm左右的尺寸，第二激光的1次光的衍射效率低，都無法再現(xiàn)DVD2。
因此，對于波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光獲得100％的衍射效率、且4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體的深度d3為的其次深的深度，在圖17中V線上為4.578μm。此時，波長λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率為67.8％。與實施例1相比，波長λ2的第二激光L2的1次光的衍射效率提高明顯，但是當(dāng)將在前說明的公式5中的T變更為臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部的周期時，對于波長λ2的第二激光L2的1次光的最大衍射效率為81.8％，因此還有進一步提高的余地。
并且，當(dāng)對于第一激光L1的0次光、4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部針體深度d3為4.578μm時，一級臺階狀凹部的平均深度(d3)/3為1.526μm，因此，此時是與相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的2倍的光路差相等的時刻。此時，在微觀結(jié)構(gòu)上為相當(dāng)于第一激光L1奪得波長λ1的2倍的相位差，因此，2次衍射光形成平面波，宏觀結(jié)構(gòu)的0次衍射效率成100％。
對于上述內(nèi)容，當(dāng)求出對于DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2的、1次光的衍射效率成為大致最大的條件時，在圖17中的W線上4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部針體深度d3′成為4.776μm，并且，對于第二激光L2的1次光的最大衍射效率為80.7％。另一方面，在上述深度d3′為4.776μm時，對超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光的衍射效率成為70％。
因此，當(dāng)將4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體深度d3、(d3′)設(shè)計成比4.776μm稍微淺一些時，波長λ1的第一激光L1的0次光的衍射效率和波長λ2的第二激光L2的1次光的衍射效率的平衡良好。與此相伴，4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體的深度d3、(d3′)，可設(shè)定在對于第一激光L1獲得大致最大的衍射效率的深度和對于第二激光L2獲得大致最大的衍射效率的深度之間、且對于波長λ1＝405nm的第一激光的衍射效率不低于80％、對于波長λ2＝660nm的第二激光的衍射效率不低于67％。相當(dāng)于上述的區(qū)間試圖17中的V線和W線之間夾著的區(qū)間。
根據(jù)上述，4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光上圖形部42a1在微觀上看時，其以與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡钭鳛槊恳患壍纳疃?d3)/3，在微觀上看時形成為接近多級鋸齒狀，以便在第二激光L2的波長λ2獲得高效率。
此時，像差校正元件42、42′的臺階狀衍射光柵圖形部42a1是4級結(jié)構(gòu)，因此如實施例1的2級結(jié)構(gòu)，第二激光L2的1次光和-1次光不對稱，-1次光的效率低，高次衍射光的效率更低，無用光更少?？傊?，第二激光L2的1次光之外的衍射光不會在DVD2的信號面2B上成像，因此不產(chǎn)生影響。
再有，在像差校正元件42、42′中，將4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的臺階狀凹部整體深度d3、(d3′)加深，來獲得超高密度光記錄媒體1和DVD2的平衡良好的衍射效率，這在理論上是可行的，但由于使用圖2或圖3或圖4中的像差校正元件的制作方法，因此，最好使上述臺階狀凹部整體的深度d3、(d3′)小于6μm。
此外，圖17示出了將衍射光柵圖形部42a1的臺階的級數(shù)n進行4值化時的衍射效率的一例，但是，如果將在前說明的公式8中的級數(shù)n設(shè)為n＝4、且對第一激光L1的0次光的周期系數(shù)k1在V線上成為k1＝2，若將這些代入公式8，則在4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1中的V線上的臺階狀凹部整體的深度d3v(λ1時的0次衍射效率為最大的深度)，可用下式10來表示。
公式10d3v=3×(λ1)(N1)-1×2]]>另一方面，4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a中，由于將在前說明的公式9中的級數(shù)n設(shè)為n＝4、且對應(yīng)于第二激光L2的1次光的周期系數(shù)k2在W線上成為k2＝5，如將這些代入公式9則，則W線上的臺階狀凹部整體的厚度d3′w如下面的公式11所示。
公式11
d3′w=3×(λ2)4×{(N2)-1}×5]]>此時，第一激光L1的波長λ1的范圍在不小于403nm且不大于415nm，并且，第二激光L2的波長λ2的范圍在不小于640nm且不大于660nm，此時，對于第一、第二激光L1、L2，像差校正元件42的玻璃材料的各折射率N1、N2為如下表8所示的情況下，得到各自的最大衍射效率的V線、W線上的臺階狀凹部整體的深度d3v、d3′w如表8所示。
表8

在表8中，例如當(dāng)像差校正元件42、42′的玻璃材料的折射率對于第一激光L1為N1＝1.5、對于第二激光L2為N2＝1.49時，臺階狀衍射光柵圖形部42a1的臺階狀凹部整體的深度d3v不小于4.836μm、d3′w不大于5.051μm，則能夠得到衍射效率的平衡。從圖17可看出，在d3v、d3′w附近，各衍射效率的變化緩慢。
此外，當(dāng)以表8中的各折射率N1、N2、第一激光L1的波長λ1為403nm～415nm、且第二激光L2的波長λ2為640nm～660nm、此時對于第一、第二激光L1、L2的像差校正元件42、42′的玻璃材料的各折射率N1、N2為下述的表9的情況下，將d3v和d3′w的深度取為最大值，則此時的衍射效率如下述的表9所示。
表9

從該表9可看出，在上述波長范圍中，在上述d3v和d3′w之間設(shè)定4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部42a1的臺階狀凹部整體的深度d3、(d3′)，由此，使用對于超高密度光盤1和DVD2的最大衍射效率附近的變化較緩的部分，能夠高效率地獲得平衡良好的衍射效率。特別是，通過使用折射率較高的玻璃材料作為使用像差校正元件42、42′，對于超高密度光盤1和DVD2都可獲得高效率。
實施例3圖18是用于說明實施例3中像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖19是用于說明謀求簡化實施例3中像差校正元件的一部分的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖20是在5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部入射波長為λ1、λ2的第一、第二激光時的各衍射效率和臺階狀衍射光柵圖形部中臺階狀凹部整體深度之間關(guān)系的圖。
實施例3中，圖18(a)～(c)所示的像差校正元件50或圖19(a)～(c)所示的變形例的像差校正元件50′以外的光拾波裝置的結(jié)構(gòu)及光記錄媒體驅(qū)動裝置，與實施例1或?qū)嵤├?相同，因此，省略詳細說明。這些像差校正元件50、50′也可以適用于實施例1的光拾波裝置20A及光盤驅(qū)動裝置10A或?qū)嵤├?的光拾波裝置20B及光盤驅(qū)動裝置10B。
如圖18(a)～(c)所示，作為實施例3的主要部分的像差校正元件50，使用具有透光性的厚度為0.925mm的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，形成外形形狀是邊長為5mm的正方形，在這一點上與在前面結(jié)合圖5(a)～(c)、圖15(a)～(c)說明的實施例1、2的像差校正元件30、42相同。此外，與實施例1、2的像差校正元件30、42不同點是在與物鏡31(圖1、圖13)相對的上表面50a側(cè)，在以中心“O”為中心的直徑φ2.43mm的內(nèi)周區(qū)域內(nèi)，臺階狀衍射光柵圖形部50a1以5級的臺階數(shù)、在上表面50a上臺階凹凸?fàn)畹匕歼M且環(huán)狀(輪帶狀)地形成，并且，與該臺階狀衍射光柵圖形部50a1的外周接近的外周區(qū)域，成為沒有形成臺階狀衍射光柵圖形部的平坦的上表面50a。
上述的像差校正元件50的臺階狀衍射光柵圖形部50a1在微觀上看，形成為臺階結(jié)構(gòu)的臺階數(shù)n為5級，因此級差數(shù)n-1為4級；另一方面，在宏觀上來看，臺階狀凹部的重復(fù)周期T從內(nèi)周向外周逐步變窄且環(huán)狀地形成多個，由此，構(gòu)成了多級鋸齒狀的衍射光柵。
此時，在求出5級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為4級的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度時，通過在前說明的公式8和公式9，能夠求出對應(yīng)于第一激光L1的0次光的、臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度d4，和對應(yīng)于第二激光L2的1次光的、臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度d4′。
此外，當(dāng)設(shè)5級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為4級的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度為d4、d4′時，每一級的臺階狀凹部的深度成為(d4)/4、(d4′)/4，該每一級的臺階狀凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4被設(shè)定為與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 此外，在像差校正元件50的下表面50b上形成有透光性平坦部51b1，該透光性平坦部51b1與上述的臺階狀衍射光柵圖形部50a1相對，且以中心“O”為中心在直徑φ2.43mm內(nèi)的內(nèi)周區(qū)域形成為圓形，并且，在與光透過性平坦部50b1的外周接近的直徑φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周區(qū)域內(nèi)，使用二向色膜環(huán)狀地成膜形成第二激光用孔徑限制部50b2，該第二激光用孔徑限制部50b2將物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑限制成相當(dāng)于0.6。
再有，在該實施例3中，對上述像差校正元件50進行部分簡化，可以使用圖19(a)～(c)所示的像差校正元件50′。該像差校正元件50′，僅在上表面50a上形成有5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1，而在下表面50b上未經(jīng)成膜形成用于限制物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑的第二激光用孔徑限制部，下表面50b平坦地形成。
此時，像差校正元件50、50′的制造方法是通過多次重復(fù)在前面說明的圖2(a)～(c)、或圖3(a)～(f)，或者圖4(a)～(e)的工序來制造的。例如，在使用圖2或圖3的制造方法來制造5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1的情況下，通過最少重復(fù)3次工序來制造。
此外，可將前面說明的公式3中的x變更為從臺階狀衍射光柵圖形部50a1的中心“O”起的半徑方向距離來使用，并且，只要運用公式8、公式9以及表1來計算5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1的臺階狀凹部的形狀即可。
此外，上述像差校正元件50、50′的動作與前面在實施例2中說明的像差校正元件42、42′的動作相同，因此，在此省略說明。
在此，圖20中示出了如下的計算結(jié)果在前面說明的公式5中將T變更為臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部的周期，而計算出向?qū)嵤├?中的像差校正元件50或變形例的像差校正元件50′入射作為超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1時微觀結(jié)構(gòu)的0次光衍射效率、和入射作為DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2時的1次光衍射效率。
上述的5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件50或變形例的像差校正元件50′，如前述地在宏觀上看時由多級鋸齒狀衍射光柵構(gòu)成。在以下的說明中，討論宏觀結(jié)構(gòu)的衍射次數(shù)和衍射效率。因此，與實施例2的4級結(jié)構(gòu)的情況同樣，在5級結(jié)構(gòu)且級差數(shù)為4級的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中，在每一級的臺階狀凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4是與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡畹那闆r下，將波長λ1的2次衍射光的波面連續(xù)成為平面波，但是，以宏觀結(jié)構(gòu)考慮時，射出波面相互平行。在以后的說明中，在每一級的臺階狀凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4是與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡畹那闆r下，以宏觀結(jié)構(gòu)考慮，將該2次衍射光作為0次衍射光來表現(xiàn)。
在此，根據(jù)圖20，5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度d4最小，并且，在對于波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光獲得100％的衍射效率時、上述的臺階狀凹部整體的深度d4在圖20中的Y線上為3.06μm，隨此，每一級的深度(d4)/4成為0.765μm，因此是與相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的光路差相等的情況。但是，這時，對于波長λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率成為0％而極低，在臺階狀凹部整體的深度d4為3.06μm左右的尺寸時，第二激光的1次光的衍射效率低，都不能進行DVD2的再現(xiàn)。
在此，對于波長λ1＝405nm的第一激光L1的0次光獲得100％的衍射效率、且5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度d4為其次深的深度，在圖20中的Z線上臺階狀凹部整體的深度d4z＝6.12μm。此時，波長λ2＝660nm的第二激光L2的一次光的衍射效率為87.1％。與在前面說明的實施例2的情況相比，則第二激光L2的1次光衍射效率提高，在將在前面說明的公式5中的T變更為臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部的周期時，對于波長λ2的第二激光L2的1次光的最大衍射效率為87.5％。因此，只要位于上述的深度d4z＝6.12μm的附近(Z線附近)，則能夠獲得大致最大的波長λ2的1次光的衍射效率。
此外，在對于第一激光L1的0次光、5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度d4(＝d4z)為6.12μm時，每一級的臺階狀凹部的深度(d4)/4為1.53，因此，是與相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的2倍的光路差大致相等的時刻。此時，在微觀結(jié)構(gòu)上是與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)南辔徊?，因此?次衍射光形成平面波，宏觀結(jié)構(gòu)的0次衍射效率成為100％。
圖20示出了將臺階狀衍射光柵圖形部50a1的臺階級數(shù)n進行5值化時的衍射效率的一例，在5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中，將前面說明的公式8中的級數(shù)n設(shè)為n＝5、且對于第一激光L1的0次光的周期系數(shù)k1在Z線上成為k1＝2，因此，若將這些代入公式8，則在Z線上的臺階狀凹部整體的深度d4z可如下式表示。
公式12d4e=4×(λ1)(N1)-1×2]]>根據(jù)上述，5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部50a1，在微觀上看時將與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡钭鳛槊恳患壍纳疃?d4)/4，在宏觀上看時具有近似于多級鋸齒狀的結(jié)構(gòu)，以便在第二激光L2的波長λ2處具有高效率。此時，在5級結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)每一級的深度(d4)/4為與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡顣r，第二激光L2的波長λ2的1次光的衍射效率也大致成為最大，因此，如實施例1、實施例2那樣，不必考慮波長λ1的0次光和波長λ2的1次光之間的平衡。
進一步，像差校正元件50、50′為5級結(jié)構(gòu)，因此，不像實施例1的兩級結(jié)構(gòu)那樣第二激光L2的1次光和-1次光對稱，其-1次光的效率低，高次衍射光的效率也低，無用光更少。當(dāng)然，第二激光L2的1次光以外的衍射光不會在DVD2的信號面2b上成像，因此沒有影響。
實施例4圖21是用于說明實施例4中像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖22是實施例4中5級結(jié)構(gòu)臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖23是實施例4中4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖24是用于說明謀求實施例4中像差校正元件的局部簡化的變形例的像差校正元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部的放大圖。圖25是示出利用5級結(jié)構(gòu)像差校正元件來校正色差時的外周區(qū)域波相位和波像差之間關(guān)系的圖。圖26是示出利用4級結(jié)構(gòu)像差校正元件來校正色差時的外周區(qū)域波相位和波像差之間關(guān)系的圖。
實施例4中，圖21(a)～(c)及圖22所示的5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60、或圖23所示的4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件61、或者圖24(a)～(c)所示的5級結(jié)構(gòu)的變形例的像差校正元件60′以外的光拾波裝置的結(jié)構(gòu)及光記錄媒體驅(qū)動裝置，均與實施例1或?qū)嵤├?相同，因此，省略詳細說明。這些像差校正元件60、61、60′也可適用于實施例1的光拾波裝置20A及光盤驅(qū)動裝置10A、以及實施例2的光拾波裝置20B及光盤驅(qū)動裝置10B。
如圖21(a)～(c)所示，作為實施例4的主要部分的像差校正元件60，使用具有透光性的厚度為1.0mm的BK7(硼硅酸無鉛玻璃)，形成的外形形狀是邊長為5mm的正方形。
此外，在像差校正元件60與物鏡31(圖13)相對的上表面50a側(cè)，在以中心“O”為中心的直徑φ為2.43mm的內(nèi)軸區(qū)域內(nèi)，臺階狀衍射光柵圖形部50a1在上表面50a上向上方突出，以5級的臺階數(shù)環(huán)狀(輪帶狀)地形成臺階狀凹部，并且，在與該臺階狀衍射光柵圖形部50a1的外周接近的直徑φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周區(qū)域內(nèi)環(huán)狀地形成外周平坦部60a2，該外周平坦部60a2比上表面60a稍微向上方突出，該外周平坦部60a2的外側(cè)成為平坦的上表面60a。
上述的像差校正元件60的臺階狀衍射光柵圖形部60a1，從微觀的角度上看，由于臺階結(jié)構(gòu)的級數(shù)n為5，因此級差數(shù)n-1成為4級；另一方面，若從宏觀的角度來看，則臺階狀凹部的重復(fù)周期T從內(nèi)周向著外周逐步變窄并環(huán)狀地形成多個，由此來構(gòu)成多級鋸齒狀的衍射光柵。
此時，在求出5級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為4級的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的臺階狀凹部整體的深度時，與實施例3同樣，通過使用在前面說明的公式8和公式9，能夠求出對于第一激光L1的0次光的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的臺階狀凹部整體的深度d4、和對于第二激光的1次光的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的臺階狀凹部整體的深度d4′。
此外，若將5級結(jié)構(gòu)且其級差數(shù)為4級的臺階狀衍射光柵圖形部50a1中的臺階狀凹部整體的深度設(shè)為d4、d4′，則一級臺階狀凹部的平均深度成為(d4)/4、(d4′)/4，該一級臺階狀凹部的平均深度(d4)/4、(d4′)/4與實施例3同樣，被設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 此外，上述的像差校正元件60的外周平坦部60a2的一例如圖22(a)中放大所示，與5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1一體形成，并且，5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的、從臺階狀凹部最下級的位置到外周平坦部60a2的表面(上表面)的高度被設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1的4(n-1＝4)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?，像差校正元?0的形成實現(xiàn)對第一激光L1的色差的降低。
此外，上述像差校正元件60的外周平坦部60a2的其他例，如圖22(b)中放大所示，是由不同于5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1的另外的被覆膜來形成，該被覆膜是例如將對可視光的折射率高達2.2左右的ZnS膜60a21較厚地成膜形成的，并且，ZnS膜60a21具有吸濕性，因此在該ZnS膜60a21上較薄地疊層覆蓋對可視光的折射率為1.38左右的MgF2膜60a22。之后，將級數(shù)n設(shè)定成5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部61a1中的、從臺階狀凹部最下級的位置到由ZnS膜61a21和MgF2膜60a22構(gòu)成的外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度，是與第一激光L1的波長λ1的4(n-1＝4)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?。由此，像差校正元?0的形成實現(xiàn)第一激光L1的色差的降低。此外，作為外周平坦部60a2的被覆膜可以是單層也可以是兩層以上的多層。
上述中，說明了像差校正元件60的臺階狀衍射光柵圖形部60a1為n＝5(5值)的情況，但n只要是不小于3的整數(shù)即可。
例如，代替形成了5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形60a1的像差校正元件60，如圖23(a)、(b)中放大所示，使用形成了4級結(jié)構(gòu)且級差數(shù)為3級的臺階狀衍射光柵圖形部61a1和外周平坦部61a2的像差校正元件61的情況下，若根據(jù)前面說明的公式8、公式9，將對于第一激光L1的0次光的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的臺階狀凹部的整個深度設(shè)為d3，將對于第二激光L2的一次光的臺階狀衍射光柵圖形部60a1中的臺階狀凹部的整個深度設(shè)為d3′，則每一級臺階狀凹部的深度成為(d3)/3、(d3′)/3，該每一級的臺階狀凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3被設(shè)定為相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的光路差。
此時，如圖23(a)放大顯示，在將像差校正元件61的臺階狀衍射光柵圖形部61a1和外周平坦部61a2一體形成的情況下，設(shè)定級數(shù)n，使4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部61a1中的、從臺階狀凹部最下級的位置到外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度是與第一激光L1的波長λ1的3(n-1)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?。由此，像差校正元?1的形成降低第一激光L1的色差。
另一方面，如圖23(b)放大顯示，在將像差校正元件61的臺階狀衍射光柵圖形部61a1和外周平坦部61a2分別形成的情況下，設(shè)定級數(shù)n，使4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部61a1中的、從臺階狀凹部最下級的位置到由ZnS膜61a21和MgF2膜60a22構(gòu)成的外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度，是與第一激光L1的波長λ1的3(n-1)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?。由此，像差校正元?1的形成降低第一激光L1的色差。
再次返回圖21(a)～(c)，在像差校正元件60的下表面60b上，在以中心“O”為中心的直徑φ不大于3.8mm的內(nèi)周區(qū)域中圓形地形成有透光性平坦部60b1，該透光性平坦部60b1與上表面60a側(cè)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1相對，并且，與上表面60a側(cè)的外周平坦部60a2相對，在與透光性平坦部60b1的外周鄰的直徑φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周區(qū)域內(nèi)用二向色膜環(huán)狀地成膜形成有第二激光用孔徑限制部60b2，該第二激光用孔徑限制部60b2將對第二激光L2的物鏡31的數(shù)值孔徑限制成相當(dāng)于0.6。此時，不在上表面60a側(cè)形成由在前面結(jié)合圖22(b)說明的ZnS膜60a21和MgF2膜60a22構(gòu)成的外周平坦部60a2，而通過將ZnS膜60a21和MgF2膜60a22追加成膜在下表面60b的第二激光用孔徑限制部60b2上，可兼用作降低第一激光L1的色差的結(jié)構(gòu)。
此外，在該實施例4中，對上述像差校正元件60實施部分簡化，也可以使用圖24(a)～(c)中所示的像差校正元件60′。在該像差校正元件60′的上表面60a側(cè)形成有5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1和外周平坦部60a2，此外，在下表面60a上沒通過成膜形成用于限制物鏡31對第二激光L2的數(shù)值孔徑的第二激光用孔徑限制部，而成平坦?fàn)?。?dāng)然，利用圖23(a)、(b)所示的4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件61，也能形成與上述同樣簡化一部分的變形例的像差校正元件(61′...未圖示)。
此外，將前面說明的公式3中的x變更為從臺階狀衍射光柵圖形部60a1(或61a1)的中心“O”開始的半徑方向距離來使用，并根據(jù)公式8和公式9運用表1來算出5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1或者4級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部61a1的臺階狀凹部的形狀即可。
并且，上述的像差校正元件60、60′、61、(61′...未圖示)的動作，與在前面說明的實施例2的像差校正元件42、42′或者實施例3的像差校正元件50、50′的動作相同，因此，在此省略說明。
進一步，向?qū)嵤├?中的5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60或變形例的像差校正元件60′入射作為超高密度光盤用的波長λ1＝405nm的第一激光L1時的微觀結(jié)構(gòu)的0次光的衍射效率，以及入射作為DVD用的波長λ2＝660nm的第二激光L2時的一次光的衍射效率，與在前面的實施例3中結(jié)合圖20說明的情況相同，因此省略說明。
另一方面，4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件61的場合下的衍射效率，也與前面的實施例2中結(jié)合圖17說明的情況相同，因此省略說明。
另外，在上述的5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60、60′中，在上表面60a側(cè)形成的5級結(jié)構(gòu)的臺階狀衍射光柵圖形部60a1的其每一級的臺階狀凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的2倍，因此，通過臺階狀衍射光柵圖形部60a1的第一激光L1，在相位最前處和相位最后處，如果以微觀結(jié)構(gòu)考慮會產(chǎn)生10個波長的相位差。此時，如果是基準波長為405nm的第一激光L1，則其相位差為整數(shù)倍，因此在波面上不產(chǎn)生變化。但是，當(dāng)?shù)谝患す釲1的波長λ1變化大致1％(±4nm)左右的情況下，通過臺階狀衍射光柵圖形部60a1的第一激光L1產(chǎn)生10％的相位差，這意味著波長的變化對色差產(chǎn)生的影響大。當(dāng)然，在4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件61、(61′...未圖示)中，臺階狀衍射光柵圖形部61a1的每一級臺階狀凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相當(dāng)于第一激光L1的波長λ1的4倍，因此，與上述相同。
此外，在上述的5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60、60′的上表面60a側(cè)形成的外周平坦部60a2賦予的相位差，若該相位差是基準波長為405nm的第一激光L1的整數(shù)倍的相位差，則該相位差對0次光的衍射效率不產(chǎn)生影響，因此，如在前面結(jié)合圖22(a)或圖22(b)所述那樣，通過對臺階狀衍射光柵圖形部60a1設(shè)定與第一激光L1的波長λ1的4倍相當(dāng)?shù)南辔徊睿鐖D25所示，可使色差降低。
即，如圖25所示，在使用5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60、60′來校正色差的情況下，當(dāng)在橫軸上表示外周平坦部60a2的相位[λ1]、在縱軸上示出波像差[λ1·rms]時，示出了在第一激光L1的波長1相對于基準波長405nm如用“○”符號表示那樣變化了1％(4nm)時和如用“□”表示那樣變化了2％(8nm)的情況下、對于臺階狀衍射光柵圖形部60a1改變前面結(jié)合圖22(a)或圖22(b)敘述的外周平坦部60a2的相位差而將臺階狀衍射光柵圖形部60a1和外周平坦部60a2合起來的像差校正元件60的波像差。
根據(jù)圖25，由于像差校正元件60、60′的外周平坦部60a2的相位差，像差校正元件60、60′整體的波像差產(chǎn)生變化，但此時若將外周平坦部60a2的相位差設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1的4倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?，則此時可知，能夠使像差校正元件60、60′整體的色差降低最多。
再有，如圖26所示，在代替5級結(jié)構(gòu)的像差校正元件60而使用4級結(jié)構(gòu)的像差校正元件61、(61′...未圖示)來校正色差的情況下，在橫軸上示出外周平坦部61a2的相位[λ1]、在縱軸上示出波像差[λ1·rms]時，與上述同樣地，在前面結(jié)合圖23(a)或圖23(b)敘述的外周平坦部61a2的相位差引起像差校正元件61、(61′)整體的波像差產(chǎn)生變化，但是，此時若將外周平坦部61a2的相位差設(shè)定成與第一激光L1的波長λ1的3倍相當(dāng)?shù)墓饴凡?，則此時可知，能夠使像差校正元件61、(61′)整體的色差降低最多。
權(quán)利要求
1.一種光拾波裝置，對第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體，有選擇地進行記錄或再現(xiàn)，其特征在于，至少具備第一激光光源，對應(yīng)于所述第一光記錄媒體，射出波長不大于450nm的第一激光；第二激光光源，對應(yīng)于所述第二光記錄媒體，射出波長比所述第一激光長的第二激光；物鏡，作為第一光記錄媒體用將數(shù)值孔徑(NA)設(shè)定為不小于0.75，并且，相互相對的第一、第二面中的至少一面形成為非球面，將所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光記錄媒體的各信號面上；像差校正元件，在所述第一、第二激光光源一側(cè)，從中心部向外周部形成圓形狀的透光性平坦部和環(huán)狀的第二激光用孔徑限制部，并且，在所述物鏡側(cè)的內(nèi)周區(qū)域形成衍射光柵圖形部，該衍射光柵圖形部的外側(cè)平坦地形成，所述像差校正元件，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第一激光直接透過所述透光性平坦部及所述第二激光用孔徑限制部之后，在所述衍射光柵圖形部不進行衍射而直接透過，使其0次光入射所述物鏡；此外，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第二激光在所述第二激光用孔徑限制部被遮蔽，以此將對所述物鏡的數(shù)值孔徑限制成規(guī)定數(shù)，并使其透過所述透光性平坦部之后，在所述衍射光柵圖形部衍射，由此，使對所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物鏡。
2.一種光拾波裝置，對第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體，有選擇地進行記錄或再現(xiàn)，其特征在于，至少具備第一激光光源，對應(yīng)于所述第一光記錄媒體，射出波長不大于450nm的第一激光；第二激光光源，對應(yīng)于所述第二光記錄媒體，射出波長比所述第一激光長的第二激光；物鏡，作為第一光記錄媒體用將數(shù)值孔徑(NA)設(shè)定為不小于0.75，并且，相互相對的第一、第二面中的至少一面形成為非球面，將所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光記錄媒體的各信號面上；像差校正元件，所述第一、第二激光光源一側(cè)平坦地形成，并且，在所述物鏡側(cè)的內(nèi)周區(qū)域形成衍射光柵圖形部，該衍射光柵圖形部的外側(cè)平坦地形成，所述像差校正元件，使以平行光的狀態(tài)入射的所述第一激光在所述衍射光柵圖形部不進行衍射而直接透過，使其0次光入射所述物鏡；此外，僅使以平行光的狀態(tài)入射的所述第二激光中的、入射到所述衍射光柵圖形部內(nèi)的所述第二激光進行衍射，由此，使對所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光拾波裝置，其特征在于，所述衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部以環(huán)狀形成多個，其凹凸的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部的深度設(shè)定在對上述第一激光獲得大致最大衍射效率的深度和對上述第二激光獲得大致最大衍射效率的深度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光拾波裝置，其特征在于，所述衍射光柵圖形部中，形成為凹凸?fàn)畹陌纪範(fàn)钛苌涔鈻艌D形部以環(huán)狀形成多個，其凹凸的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，凹部深度被設(shè)定成與所述第一激光的波長大致相等的光路差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光拾波裝置，其特征在于，所述衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部以環(huán)狀形成多個，臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，臺階狀凹部整體的深度被設(shè)定在對所述第一激光可獲得大致最大衍射效率的深度和對所述第二激光可獲得大致最大衍射效率的深度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光拾波裝置，其特征在于，所述衍射光柵圖形部中，形成為n(其中，n為不小于3的自然數(shù))級以上的臺階凹狀的臺階狀衍射光柵圖形部以環(huán)狀形成多個，臺階狀凹部的周期從內(nèi)周部向外周部逐步變窄，并且，每一級的所述臺階狀凹部的深度被設(shè)定成與所述第一激光的波長的2倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的光拾波裝置，其特征在于，在所述臺階狀衍射光柵圖形部的外側(cè)形成外周平坦部，并且，從所述衍射光柵圖形部中的臺階狀凹部最下級的位置到所述外周平坦部的表面的高度，被設(shè)定成與所述第一激光的波長的(n-1)倍相當(dāng)?shù)墓饴凡睢?br> 8.一種光記錄媒體驅(qū)動裝置，在旋轉(zhuǎn)自由的轉(zhuǎn)臺上選擇性地安置第一光記錄媒體、記錄密度比所述第一光記錄媒體低且基板厚度比所述第一光記錄媒體厚的第二光記錄媒體、以及將所述第一、第二光記錄媒體的各信號面組合而一體地層疊的組合型光記錄媒體，用光拾波裝置對所述第一光記錄媒體的信號面或所述第二光記錄媒體的信號面進行記錄或再現(xiàn)，其特征在于，使用權(quán)利要求1～權(quán)利要求7中任一項所述的光拾波裝置，并且，使所述像差校正元件和所述物鏡的光軸一致之后收容于透鏡保持架內(nèi)，所述透鏡保持架被支承為可在所述第一、第二光記錄媒體的聚焦方向和跟蹤方向上搖動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光拾波裝置，能夠?qū)Τ呙芏裙獗P和DVD選擇性地進行記錄或再現(xiàn)，獲得性能良好的像差校正元件。該光拾波裝置(20A)具備藍色半導(dǎo)體激光器(22)，為了對超高密度光盤(1)進行記錄或再現(xiàn)而射出波長不大于450nm的第一激光(L1)；紅色半導(dǎo)體激光器(23)，為了對DVD(2)進行記錄或再現(xiàn)而射出波長大于第一激光的第二激光(L2)；物鏡(31)，作為超高密度光盤用而設(shè)計的，數(shù)值孔徑(NA)不小于0.75；像差校正元件(30)，使第一激光(L1)直接透過之后入射物鏡(31)，另一方面，對第二激光(L2)進行孔徑限制，并且，使第二激光(L2)衍射，以對DVD(2)進行像差校正，之后使其入射物鏡(31)。
文檔編號G11B7/125GK1573985SQ20041004583
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者齊藤涼, 伊藤文彥, 橫地良也, 絲長誠 申請人:日本勝利株式會社