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CN103443857B - 物镜及光拾取装置 - Google Patents

物镜及光拾取装置 Download PDF

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CN103443857B
CN103443857B CN201280008900.XA CN201280008900A CN103443857B CN 103443857 B CN103443857 B CN 103443857B CN 201280008900 A CN201280008900 A CN 201280008900A CN 103443857 B CN103443857 B CN 103443857B
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optical
optical axis
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Abstract

本发明提供一种即使为高NA物镜,也能够良好地测定安装在光拾取装置时的倾斜度且能够高精度地装配光拾取装置的高NA物镜及具备该高NA物镜的光拾取装置。该物镜具有:形成于光源侧的第一光学面、以面向第一光学面且曲率半径大于第一光学面的方式形成的第二光学面、从光轴方向观察位于第二光学面外侧且与光轴大致垂直的平面即端面,像侧数值孔径(NA)为0.7以上、0.9以下,作为从光轴方向观察通过光轴及端面的直线,将端面范围内的直线的距离设为A(mm),从光轴至端面最外周部的直线的距离设为B(mm)时,满足以下式(1)即0.12<A/B<0.5 (1)。

Description

物镜及光拾取装置
技术领域
本发明涉及一种物镜及光拾取装置,特别涉及一种在光拾取装置上装配物镜时,能够更为适合地调整倾斜度的物镜及光拾取装置。
背景技术
近年来,在光拾取装置中,作为用于再生光盘上所记录的信息及向光盘记录信息的光源所使用的激光光源的短波长化得到发展,例如,蓝紫色半导体激光等波长390~420nm的激光光源越来越实用化。使用这些蓝紫色激光光源时,在使用数值孔径(NA)与DVD(数字通用光盘)相同的物镜的情况下,可以在直径为12cm的光盘上记录15~20GB的信息,在将物镜的NA提高至0.85的情况下,可以在直径为12cm的光盘上记录23~25GB的信息。
作为如上所述那样使用NA为0.85的物镜的光盘的例子,可以举出,BD(蓝光光盘)。在NA值较大的情况下,由于光盘的倾斜度(歪斜)而产生的彗形象差快速增大,因此在BD中,将保护基板设计得薄于DVD(DVD为0.6mm时,BD为0.1mm),降低由歪斜引起的彗形象差量。
另外,在光拾取装置的装配工序中,为了对准物镜和光盘的位置而调整用于驱动物镜的驱动器的倾斜度,从而调节物镜的倾斜度。
专利文献1记载了:为了如上述那样对物镜的倾斜度进行调整,测定将物镜安装在光拾取装置时的倾斜度所需的要点及用于测定的方法。
图1为表示现有对物镜的倾斜度进行调整时的具体测定方法的图。
在图1中,在物镜1的与光盘对置的面即第二光学面16侧的周边设有作为与光轴O垂直的平坦面而形成的端面13,一般认为,由自动准直仪12向端面13垂直射出平行光束14时,理想情况下,反射光回到射出位置。通过利用此进行安装调整,可以将物镜的倾斜度调整到正确位置。
物镜具有用于安装在光拾取装置上的凸缘部,一直以来,如果在该凸缘大小的范围内设置端面,则可以得到充分的反射光量,在对物镜的倾斜度进行测定时未发生过特别的问题。
但是,本发明人设计并尝试制造了近年来逐渐成为主流的高NA(像侧数值孔径为0.7以上、0.9以下)的物镜,结果,产生了无法顺利地对光拾取装置上物镜的倾斜度进行测定这样的问题点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2006/118221号
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决上述技术问题,其目的在于提供一种即使为高NA物镜,也能够良好地测定安装在光拾取装置时的倾斜度且能够高精度地装配光拾取装置的高NA物镜及具备该高NA物镜的光拾取装置。
用于解决技术问题的方案
第一方面提供一种物镜,其用于光拾取装置,该光拾取装置至少具有射出第一波长λ1(390nm<λ1<420nm)的第一光束的第一光源及物镜,通过上述物镜将从上述第一光源射出的上述第一波长λ1的第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上,进行信息的记录和/或再生,其特征在于,该物镜具有形成于上述第一光源侧的第一光学面、与上述第一光学面对置而形成且曲率半径大于上述第一光学面的第二光学面、从光轴方向观察时位于上述第二光学面的外侧且与光轴大致垂直的平面即端面,像侧数值孔径(NA)为0.7以上、0.9以下,就从光轴方向观察时通过光轴和上述端面的直线而言,将上述端面范围内的上述直线的距离设为A(mm),从光轴到上述端面最外周部的上述直线的距离设为B(mm)时,满足下式。
0.12<A/B<0.5(1)
一直以来普遍认为,即使在像侧数值孔径(NA)为0.7以上、0.9以下的高NA物镜中,只要适当设置规定大小的平坦端面,即可以得到充分的反射光量,并能够测定倾斜度。但就高NA物镜而言,可知即使根据一直以来的观点设计并制造透镜,也无法顺利地测定物镜安装在光拾取装置时的倾斜度。
因此,本发明人进行潜心研究,结果发现,在测定倾斜度时,产生了除来自端面的反射光以外的光即多余光,该多余光阻碍测定。该多余光的问题是在现有的DVD及CD的透镜中没有产生过的课题。
在此,本发明人探讨了产生多余光的原因,结果可知如下内容。
如图1所示,对现有的物镜1进行倾斜度调整时,在从自动准直仪12射出的光束14中,入射至第二光学面16的光束14′的大部分直接透射第一光学面15穿过物镜。
图2为表示对高NA物镜的透镜倾斜度进行调整时的图。
如图2所示,可知在高NA物镜2的情况下,第一光学面25周边部(图示中用符号25′表示)的视场角(見込角度)大于图1所示的现有物镜1。由此,在从自动准直仪12射出的光束中,入射至第二光学面26的光束24′到达第一光学面25的周边部25′之后,在现有物镜中本该透射的光束24′被第一光学面25的周边部25′反射到达第一光学面25的周边部25″,进一步被第一光学面25的周边部25″反射最终返回入射面侧。可知该返回光成为除来自端面的反射光以外的多余光,阻碍测定。
就为何多余光会阻碍测定而言,本来仅将自端面的反射光作为自动准直仪的检测对象,由此可以根据反射光的位置及光量等来判别倾斜度。但是,本发明人发现,由于在自动准直仪的检测范围内包含多余光,因此,产生无法判别本来应该检测的来自端面的反射光,而是对除该反射光以外的多余光进行了测定这样的现象,结果产生不能测定正确的倾斜度这样的结果。
在此,多余光及来自端面的反射光的光量相同时,自动准直仪尤其难以进行判别,因此认为在测定倾斜度时优选增大这些光的光量差异以易于检测来自端面的反射光。即,本发明人发现了与现有的物镜相比,仅高NA物镜存在的课题,该课题为“相对于多余光的光量,需要增大来自端面的反射光的光量”。
而且发现,相对于增大来自端面的反射光的光量这一上述课题,通过提高斯特列尔比可以实现,要提高斯特列尔比,不是通过扩大端面面积,而是如下判断:就通过光轴及端面的直线而言,将端面范围内的该直线的距离(换而言之,形成于第二光学面外侧的端面的宽的长度)设为A(mm),将从光轴到端面最外周部的该直线的距离(换而言之,第二光学面的半径及端面的宽的长度之和)设为B(mm)(参照图2),以A和B之比A/B(下面,也称为端面宽度比)的值进行判断。
图9为表示A/B(端面宽度比)与反射光斯特列尔比的关系的图。
在此,如图9所示,观察斯特列尔比随A/B值变化的变化,可知,随着A/B值增大,斯特列尔比值也增大,通过增大A/B值可以增大来自端面的反射光的光量。由此,为了相对增大来自端面的反射光的光量,本发明人发现了下述解决方法,即“只需规定端面的宽的长度与光学面的半径及端面的宽的长度之和的比例即可”的。
另外,斯特列尔比是图8中由虚线表示的各端面宽度比下的艾里斑最大强度除以由实线表示的消球差时(端面宽度比:1)的艾里斑最大强度而得到的。另外,艾里斑是指向透镜入射平行光并进行聚光时聚光点的圆盘大小。
本申请发明人经过潜心研究,结果发现,如上所述,多余光虽然为由高NA透镜形状引起的高NA透镜特有的现象,但只要是实用形状的高NA透镜,多余光的斯特列尔比值最大为0.05左右。在此,为了如上所述那样切实地测定倾斜度,与多余光的斯特列尔比值相比,需要增大来自端面的反射光的斯特列尔值。由此,发明人发现,即使端面的反射光的斯特列尔比确实大于多余光的斯特列尔比值,只要端面宽度比A/B的值为0.12以上,则可以良好地测定倾斜度(参考图9)。
但是,在此,端面宽度比A/B的值为0.5以上时,斯特列尔比虽然良好,但端面部变得过大,作为透镜,其大小不宜实用。因此,为了具有透镜实用性的同时增加反射光的光量,优选上述范围。
通过采用上述范围,可以得到即使高NA物镜也能够良好地测定倾斜度的物镜及具备该物镜的光拾取装置。需要说明的是,本申请中所说的“与光轴大致垂直的平面”是指光轴与平面形成的角度在89°~91°的范围,进一步优选在89.9°~90.1°的范围。
第二方面的物镜在第一方面的基础上,其特征在于,将从垂直于光轴的方向观察时从光轴到上述第一光学面最外周部的最短距离设为X时,满足下式。
0.8<B/X<1.7(2)
为了更可靠地测定倾斜度,进一步明确多余光的光量与来自端面的反射光的光量之间的差异是很有效的。因此,为了不仅增大反射光的光量,同时也多少降低多余光的光量,考虑下面的方法。如上所述,多余光是自第二光学面入射并被第一光学面周边部的面反射而产生的,因此,与实质用于检查的光束的半径大致相当的值即B和第一光学面的半径即X(参考图2)这两个值存在关系。在此,如图10所示,可知,随着X值的增大,多余光的斯特列尔比逐渐增大。由此,结果导致,X值过度增大即B/X过度减小时,与第一光学面的半径相比,端面的宽的长度变得过小,被第一光学面的侧面反射的多余光的斯特列尔比也增大。相反,B/X值变大时,存在与第一光学面的半径即X相比,B增大的关系。在此是指,在X为一定程度常识性值的状态下,逐渐增加B/X的值时,B值增大。这样,B的值实质上等于第二光学面的半径与端面宽度的合计值,因此通过增大B,透镜外形也变大,其大小变得不宜作为透镜实用。
由此,为了防止多余光的光量增大,发明人发现了,通过“与实质用于检查的光束的半径大致相等的值和第一光学面的半径值之比可以防止多余光的光量增大”这样的解决方法。而且发现,通过使B/X的值在0.8~1.7的范围内,透镜大小适宜作为透镜实用,且能够防止多余光的斯特列尔比值极端增大。
第三方面的物镜在第一或第二方面的基础上,其特征在于,满足下式。
0.2<A/B<0.5(3)
在制造高NA物镜时,由于批量生产时的制造误差等,不一定能够按照设计进行制造,有时端面精度变差,反射光的光量降低。在此,A/B值采用0.2左右时,只要为通常的产品精度,则斯特列尔比可达到大于0.1的程度。因此,通过将A/B的下限值设为0.2,即使由于制造误差而造成斯特列尔比降低,也能够确保发射光的光量水平不会影响测定。
即,为了得到即使高NA型物镜也能够更可靠地测定良好的倾斜度的物镜及具备该物镜的光拾取装置,从制造误差的观点考虑,更优选A/B在式(3)所示范围。
第四方面的物镜在第一~第三方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述A(mm)满足下式。
0.1<A<0.3(4)
一般认为,所形成的端面形状满足第一方面所示的端面宽的长度与光学面的半径及端面宽的长度之和的比例的透镜,理想情况下,其端面面积越大,反射光的绝对光量越增加。而且,用于光拾取装置的物镜由于其用途,整体大小具有限度,因此增大端面宽度对增大面积有效。因此一般也认为,规定程度地增加端面宽度有助于提高光量。
但是,在实际产品中,由于通过注塑成形或其它方法进行制造,端面很少成为理想形状,有时由于面的倾斜度及弯曲产生像差。这样一来,反而由上述倾斜度或弯曲引起的像差量与端面宽度成比例地变大,因此进行倾斜度调整时产生光量降低这样的现象。
即,实际上,通过使端面宽度小于上限即0.3mm,可以进一步提高光量。下限值过小时,根本无法得到光量,因此需要一定以上的大小。
即,为了得到即使高NA型物镜也能够测定良好的倾斜度的物镜及具备该物镜的光拾取装置,更优选A值在式(4)所示范围。
第五方面的物镜在第一~第四方面中任一方面的基础上,其特征在于,将上述物镜的轴上厚度设为d(mm)时,满足下式。
1.3<d<3.0(5)
第六方面的物镜在第一~第五方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜的最外径为4mm以下。
为了得到适宜实用的高NA物镜,需要具有一定大小的透镜面,因此通过将外形大小及厚度设为一定以下可以抑制端面面积及宽度。由此,为了得到即使物镜的NA很高但仍能够测定良好的倾斜度的物镜及具备该物镜的光拾取装置,轴上厚度d优选满足式(5),另外,最外径优选为4mm以下。
第七方面的物镜在第一、第二、第四、第五或第六方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜由玻璃材料成形。
与树脂等材料相比,在收缩等观点上,玻璃材料优异,因此端面形状也变得良好,即使是高NA型物镜也能够良好地进行倾斜度测定,故优选。
第八方面的物镜在第一、第二、第四、第五、第六或第七方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜满足下式。
0.35<A/B<0.5(6)
第九方面的物镜在第一~第三方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述第一光学面及上述第二光学面中的至少一个具有环带状的光程差赋予结构。
在物镜的情况下,由于为了应对温度特性及对基板厚度不同的多种光盘进行记录再生等原因,有时在透镜面上设置环带状的光程差赋予结构。在此,在高NA物镜的情况下,如上所述,有时不透过光学面的周边部,而是进行反射,设置环带状的光程差赋予结构时,光学面的周边部的结构变复杂,上述现象可能变得更为显著。因此,对于光学面上具有环带状的光程差赋予结构的高NA物镜,本申请发明具有特别显著的效果。
第十方面的物镜在第九方面的基础上,其特征在于,上述A(mm)满足下式。
0.1<A<0.3(4)
第十一方面的物镜在第九或第十方面的基础上,其特征在于,将上述物镜的轴上厚度设为d(mm)时,满足下式。
1.3<d<3.0(5)
第十二方面的物镜在第九~第十一方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜的最外径为4mm以下。
第十三方面的物镜在第九方面的基础上,其特征在于,上述第一光学面上形成光程差赋予结构,上述第一光学面至少具有中央区域、上述中央区域周围的中间区域及上述中间区域周围的周边区域,就上述光程差赋予结构而言,第一光程差赋予结构至少设置于上述中央区域,第二光程差赋予结构设置于上述中间区域。
第十四方面的物镜在第十三方面的基础上,其特征在于,上述光拾取装置除具有射出上述第一波长λ1的上述第一光束的上述第一光源之外,还具有:射出第二波长λ2(λ2>λ1)的第二光束的第二光源及射出第三波长λ3(λ3>λ2)的第三光束的第三光源,除使用上述第一光束对具有厚度为t1的保护基板的上述第一光盘进行信息的记录和/或再生之外,使用上述第二光束对具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板的第二光盘进行信息的记录和/或再生,使用上述第三光束对具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板的第三光盘进行信息的记录和/或再生,
上述物镜,
将通过所述中央区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;将通过所述中央区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;将通过所述中央区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
将通过所述中间区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;将通过所述中间区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;不将通过所述中间区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而不在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
将通过所述周边区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;不将通过所述周边区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而不在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;不将通过所述周边区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而不在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生。
如上所述,用于三兼容(互換用)的物镜的光程差赋予结构被划分为三个区域,每个区域具有不同功能,如聚光的信息记录面不同等。与例如用于在一个区域内对温度特性进行修正的光程差赋予结构等相比,如上构成的光程差赋予结构,其结构具有复杂的构成。因此,如上所述的未透射光学面周边部而进行反射的现象变得更加显著。由此,相对于具有光程差赋予结构的用于三兼容的高NA物镜,本申请发明具有特别显著的效果。
第十五方面的物镜在第十三或第十四方面的基础上,其特征在于,上述A(mm)满足下式。
0.1<A<0.3(4)
第十六方面的物镜在第十三~第十五方面中任一方面的基础上,其特征在于,将上述物镜的轴上厚度设为d(mm)时,满足下式。
1.3<d<3.0(5)
第十七方面的物镜在第十三~第十六方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜的最外径为4mm以下。
为了搭载于笔记本电脑或车载用等的光拾取装置上,近年来对于物镜小径化的期待增强。但是我们知道,想要使物镜小径化,焦点距离将会变短,因此物镜位于光盘一侧的面的顶点与光盘在光轴方向上的距离即工作距离(下面,记作WD)成为问题。
在此,在想要实现用于对CD、DVD、BD等多种信息记录介质进行记录再生的三波长的三兼容物镜小径化的情况下,为了解决WD的问题点,需要较通常大小的三兼容物镜更多地设置光程差赋予结构的环带数。这是因为需要提高衍射功率,形成即使在短焦点距离下仍然能够聚光的结构。但是,即使仅进行小径化,在不仅环带的间距(与光轴垂直方向的宽度)变窄,而且增加环带数的情况下,环带间距自然大大窄于通常的三兼容物镜,从而光程差赋予结构变复杂。在这样复杂结构的情况下,就高NA物镜而言,不透过透镜侧面而进行反射这样的现象更为显著。由此,在光学面上具有环带状的光程差赋予结构的小径高NA三兼容物镜中,本发明具有特别显著的效果。
第十八方面的物镜在第一~第三方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述端面与上述第二光学面邻接地形成。
第十九方面的物镜在第一、第二、第三或第十八方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜于上述端面的外周部具有凸缘部。
第二十方面的物镜在第十九方面的基础上,其特征在于,上述物镜由树脂材料形成,从光轴方向观察时设于上述端面外周的上述凸缘部的面以从垂直于光轴的方向观察时与上述端面高度基本相同的方式形成。
图3为表示本发明的高NA物镜2的一例的剖面图。
如图3所示,通过使端面31和凸缘部32高度相同,由闸口部36射出的树脂的流动性变得良好,其结果,端面形状的转印性也变得良好,反射光的光量也得到提高,故更优选。
第二十一方面的物镜在第十九方面的基础上,其特征在于,上述物镜由树脂材料形成,从光轴方向观察时设于上述端面外周的上述凸缘部的面从垂直于光轴的方向观察时设置于与上述端面相比更靠近光盘侧。
图4为表示本发明的高NA物镜2的其它例子的剖面图。
如图4所示,通过将凸缘部32的面设于光盘侧,且高于端面13的面,可以使凸缘部32的面作为用于避免光学面与光盘碰撞的保护装置发挥作用。
第二十二方面的物镜在第十九~第二十一方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜由树脂材料形成,从垂直于光轴的方向观察,上述第一光学面与上述凸缘部的第一光学面侧的面之间具有连接面,上述连接面形成于与上述凸缘部的第一光学面侧的面相比更靠近上述第二光学面侧。
如图4所示,形成从垂直于光轴的方向观察时形成于上述第一光学面侧的连接面33并以该连接面分割模具时,即使模具的接缝处产生毛刺,也可以使其不会从凸缘部32的第一光学面侧的面突出,因此在安装调整透镜时,能够稳定地设置透镜,从而能够正确地对透镜进行安装及调整。
第二十三方面的物镜在第二十二方面的基础上,其特征在于,从垂直于光轴的方向观察,上述连接面形成为不与光轴垂直的面。
由此,在从自动准直仪射出的平行光束中,透过端面13的面的光束即使被连接面33反射也会成为汇聚光或发散光,因此在自动准直仪中成为模糊像,容易判别多余光。
第二十四方面的物镜在第二十二或第二十三方面的基础上,其特征在于,上述端面和上述连接面为镜面。
通过使端面13为镜面,可以进行更为良好的反射,能够增加返回自动准直仪的反射光量。另外,通过使连接面33为镜面,在将连接面33用于安装的情况下(若图3所示形状的情况下),可以正确地进行安装。
第二十五方面的物镜在第十九~第二十四方面中任一方面的基础上,其特征在于,从光轴方向观察,上述凸缘部的外周的一部分具有直线部。
第二十六方面的物镜在第二十五方面的基础上,其特征在于,上述直线部设置于与上述端面相比更靠近外周侧。
图5为从光轴方向对本发明的高NA物镜进行观察而得到的图。
如图5所示,在树脂制造的物镜中,其制造工序中具有切断树脂流入的闸口部36的工序。此时,可以将凸缘部32切割为直线状,或以具有直线部的方式成型凸缘部32。在该情况下,该直线部35陷入端面13时,损失反射光的光量及无法正确测定的可能性增加。特别是在小径物镜中,该问题变得显著。因此,关于闸口部的切割,为了不会受到端面面积变小或者平面度歪斜等不良影响,优选将直线部35设于端面13外。
第二十七方面的物镜在第二十六方面的基础上,其特征在于,上述直线部具有闸口部,将从光轴至上述直线部之间的与上述直线部垂直的直线长度设为C时,满足下式。
1.05<C/B<1.60(7)
第二十八方面的物镜在第二十五~第二十七方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述直线部具有闸口部,从垂直于光轴的方向观察,上述凸缘部的第二光学面侧的面与上述端面部在光轴方向上的差h满足下式。
0.02<h<0.1(8)
如图5所示,在从垂直于光轴的方向观察的情况下,当凸缘部32的外周的一部分上具有直线部时,由直线部至端面的凸缘宽度32b较通常的凸缘宽度32a变短。
图6为图4所示物镜的凸缘部周边的扩大剖面图。
如图6所示,凸缘部32的第二光学面26侧的面与端面13相比更位于第二光学面26侧,因此如增大这两个面的差h,由闸口部36射出熔融树脂时,如箭头所示,在端面13与凸缘部32的边界面即凸缘内侧面部34上,熔融树脂发生碰撞,流动性变差,对端面13产生不良影响。
此时,如果从闸口部36到相当于凸缘内侧面部34的模具之间的距离过近,则进行注塑成形时,射出压力高,对端面13的成形产生不良影响,端面不能保持良好的平滑面,不能得到良好的反射光。因此,通过使B/C值大于下限值,可以抑制射出压力的影响。
进而,通过使B/C值小于上限值,不会导致从闸口部36到相当于凸缘内侧面部34的模具之间的距离过长,作为产品形状,可以保持准确的形状。另外,通过不使B/C值超过上限值,在外周具有直线部的D形状透镜情况下,可以保持闸口切割容易等优点。由此,通过在上述条件式范围内进行形状设计,具有直线部且反射光的光量充分,能够进行良好的测定。
第二十九方面的物镜在第一~第二十八方面中任一方面的基础上,其特征在于,由上述物镜的光轴方向观察,在除上述端面以外的位置具有标示。
通过在除端面以外的位置设置标示,不会对端面上的反射产生不良影响,能够进行识别等。
第三十方面的物镜在第十八~第二十九方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述A(mm)满足下式。
0.1<A<0.3(4)
第三十一方面的物镜在第十八~第三十方面中任一方面的基础上,其特征在于,将上述物镜的轴上厚度设为d(mm)时,满足下式。
1.3<d<3.0(5)
第三十二方面的物镜在第十八~第三十一方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述物镜的最外径为4mm以下。
第三十三方面的物镜在第一~第三十二方面中任一方面的基础上,其特征在于,从垂直于上述物镜光轴的方向观察时上述端面最薄部的厚度t(mm)满足下式。
0.35<t<1.0(9)
可知,当图6中所示端面13的厚度t变得过薄时,由于成形时注射产生的过量保压(保圧),接近闸口部36的端面13的形状精度变差或连接面33上的反射光与端面13上的反射光汇合等,无法进行正确的测定。另外,由于树脂流动性也变差,因此也会产生包含光学面在内的透镜整体的转印性变差等问题。
由于这些问题,端面13的厚度t优选大于上述条件式的下限值,进一步使其小于上限值,由此可以防止透镜外形变得过大,能够制成大小适当的物镜。
第三十四方面的物镜在第三十三方面的基础上,其特征在于,上述t(mm)满足下式。
0.5<t<0.8(10)
为了大量且稳定地生产产品,更优选上述条件式(10)的范围。
第三十五方面的物镜在第一~第三十四方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述端面上的表面粗糙度Ry满足下式。
0.3<Ry<7.0(11)
为了使供测定的反射光的光量在规定值以上,优选端面的正反射率高。但是,也存在为了进行高精度精加工,过度消耗加工成本的问题,因此优选将其控制在上述条件式(11)的范围内。
第三十六方面的物镜在第一~第三十五方面中任一方面的基础上,其特征在于,上述端面部从光轴方向观察为圆环状。
由于端面为圆环状,因此能够最大限度地提高反射面面积,可以有助于增大反射光量。
第三十七方面的物镜在第一~第三十六方面中任一方面的基础上,其特征在于,满足下式。
0.9≤d/f≤1.8(12)
其中,d(mm)表示物镜轴上厚度,f(mm)表示上述第一光束上的焦点距离。
在处理如BD那样高NA且短波长规格的光盘的情况下,产生如下课题:在物镜上容易产生非点像差,也容易产生偏心彗形象差,但通过满足上述条件式(12),可以抑制非点像差及偏心彗形象差的产生。另一方面,满足上述条件式(12)的物镜为镜片较厚的物镜,如使用图2所述的课题变大,即在物镜的光学面周边部进行反射,艾里强度降低,本发明能够解决这样的课题。
第三十八方面提供一种光拾取装置,其特征在于,其具有第一~第三十七方面中任意方面的物镜。
本发明的光拾取装置至少具有射出第一波长λ1(390nm<λ1<420nm)的第一光束的第一光源及用于将第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上的聚光光学系。另外,本发明的光拾取装置具有接收第一光盘的反射光束的光接收元件。
另外,本发明的光拾取装置可以为具有多个光源的光拾取装置,其可以具有第一光源及第二光源这两个光源或者第一光源、第二光源及第三光源这三个光源。其中,除第一光源之外,还具有第二光源、第三光源情况下的本发明的光拾取装置具有聚光光学系,该聚光光学系用于将第一光束聚光在第一光盘的信息记录面上,将第二光束聚光在第二光盘的信息记录面上,将第三光束聚光在第三光盘的信息记录面上。另外,在该情况下,本发明的光拾取装置具有接收来自第一光盘、第二光盘或第三光盘的信息记录面的反射光束的光接收元件。
第一光盘具有厚度为t1的保护基板及信息记录面。第二光盘具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板及信息记录面。第三光盘具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板及信息记录面。优选第一光盘为BD、第二光盘为DVD、第三光盘为CD,但不限定于此。另外,第一光盘、第二光盘或第三光盘也可以为具有多个信息记录面的多层光盘。
在本说明书中,BD为通过波长为390~420nm左右的光束及NA为0.7~0.9左右的物镜进行信息记录/再生且保护基板的厚度为0.05~0.125mm左右的BD系列光盘的总称,包含仅具有单一信息记录层的BD及具有两层或两层以上信息记录层的BD等。进而,在本说明书中,DVD是指通过NA为0.60~0.67左右的物镜进行信息记录/再生且保护基板的厚度为0.6mm左右的DVD系列光盘的总称,包含DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R及DVD+RW等。另外,在本说明书中,CD为通过NA为0.45~0.51左右的物镜进行信息记录/再生且保护基板的厚度为1.2mm左右的CD系列光盘的总称,包含CD-ROM、CD-Audio、CD-Video、CD-R及CD-RW等。需要说明的是,就记录密度而言,BD的记录密度最高,其次依次为DVD及CD。
另外,保护基板的厚度t1、t2、t3优选满足以下条件式(13)~(15),但不限定于此。
0.050mm≤t1≤0.125mm(13)
0.5mm≤t2≤0.7mm(14)
1.0mm≤t3≤1.3mm(15)
另外,在此所说的保护基板的厚度为设于光盘表面的保护基板的厚度。即,是指从光盘表面到最接近表面的信息记录面之间的保护基板的厚度。
在本说明书中,第一光源、第二光源、第三光源优选为激光光源。
作为激光光源,可以优选使用半导体激光、硅激光等。优选由第一光源射出的第一光束的第一波长λ1、由第二光源射出的第二光束的第二波长λ2(λ2>λ1)及由第三光源射出的第三光束的第三波长λ3(λ3>λ2)满足以下条件式(16)、(17)
1.5·λ1<λ2<1.7·λ1(16)
1.8·λ1<λ3<2.0·λ1(17)。
另外,在分别使用BD、DVD及CD作为第一光盘、第二光盘及第三光盘的情况下,第一光源的第一波长λ1优选为350nm以上、440nm以下,更优选为390nm以上、420nm以下,第二光源的第二波长λ2优选为570nm以上、680nm以下,更优选为630nm以上、670nm以下,第三光源的第三波长λ3优选为750nm以上、880nm以下,更优选为760nm以上、820nm以下。
另外,在多种光源的情况下,例如可以对第一光源、第二光源及第三光源中的至少两种光源进行单元化。单元化是指将例如第一光源和第二光源固定收容在一个包装内。另外,除光源以外,也可以对后述光接收元件进行包装一体化。
作为光接收元件,优选使用光电二极管等光检测器。在光盘的信息记录面上反射后的光入射至光接收元件,使用其输出信号,可以得到各光盘上所记录信息的读取信号。而且,检测由光接收元件上的光点的形状变化及位置变化所引起的光量变化,进行合焦检测或跟踪检测,可以根据该检测移动物镜以合焦、跟踪。光接收元件可以由多种光检测器构成。光接收元件可以具有主光检测器及子光检测器。例如,在对用于信息的记录再生的主光进行接收的光检测器的两侧设置两个子光检测器,可以采用通过该两个子光检测器对用于跟踪调整的子光进行接收的光接收元件。另外,光接收元件也可以具有与各光源对应的多个光接收元件。
聚光光学系具有物镜。聚光光学系优选除物镜之外还具有准直仪等耦合透镜。耦合透镜是指配置于物镜和光源之间,改变光束发散角的单透镜或透镜组。准直仪为耦合透镜的一种,为将入射至准直仪的光形成平行光并射出的透镜。
在本说明书中,物镜是指在光拾取装置中配置于与光盘相对的位置且具有将从光源射出的光束聚光到光盘的信息记录面上的功能的光学系。物镜可以由两个以上的多个透镜和/或光学元件构成,也可以仅由单片透镜构成,优选为由单片的双面凸透镜构成的物镜。另外,物镜可以为玻璃透镜,也可以为塑料透镜,或者也可以为使用光固化性树脂、UV固化性树脂或热固化性树脂等在玻璃透镜上设置光程差赋予结构而成的混合透镜。在物镜具有多个透镜的情况下,也可以混合使用玻璃透镜与塑料透镜。在物镜具有多个透镜的情况下,其也可以为具有光程差赋予结构的平板光学元件和非球面透镜(具有光程差赋予结构与否均可)的组合。另外,物镜优选折射面为非球面。另外,物镜优选设有光程差赋予结构的基面为非球面。
另外,物镜具有第一光学面及曲率半径大于第一光学面且与第一光学面对置形成的第二光学面。曲率半径为使光学面的光轴附近的局部弯曲状况近似于圆而成的圆的半径。
另外,本发明的物镜具有端面。端面为如图2中那样从光轴方向观察时位于第二光学面的外侧且与光轴大致垂直的平面。端面优选邻接第二光学面而形成。在该情况下,第二光学面与端面之间没有多余的空间,因此可以减小物镜整体,能够制作小型拾取透镜。另外,通过在更为靠近光轴侧形成端面,可以与闸口部拉开距离,能够将由闸口部的射出压力引起的变形的影响抑制到最小限度。在此,闸口部是通过注塑成形形成物镜的情况下,产品的树脂流入口,大多从与光轴垂直的方向流入。另外,闸口部多设于凸缘部的一部分,在该情况下,相对于光学面存在距离,因此可以将由射出压力引起的光学面变形抑制在最小限度。而且,从光轴方向观察,端面部也可以为圆环状。在端面为圆环状的情况下,可以最大限度增大反射面,从而可以有助于反射光量的增大。另外,端面为除光学面以外的面,优选照射从与该面垂直或大致垂直的位置射出的光线之后,光线在该面进行反射返回照射位置。
端面优选为镜面,端面的表面粗糙度Ry优选满足下式(11)
0.3<Ry<7.0(11)。
此外,表面粗糙度Ry为自该面的微小凹凸中的最低谷底至最高峰的高度。
另外,优选从光轴方向观察,在端面的外侧具有凸缘部。优选凸缘部为非镜面。如图3所示,从垂直于光轴的方向观察,凸缘部的高度可以与端面基本相同,如图4所示,从垂直于光轴的方向观察,凸缘部可以设置于与端面相比更靠近光盘侧(也可以说,凸缘部与端面之间具有高度差,凸缘部高于端面)。在此,凸缘部为设于例如光学面的外周部,且在将物镜组装在拾取装置时作为安装位置的部分。
另外,如图3所示的物镜那样,从垂直于光轴的方向观察,以其高度与端面基本相同的方式形成凸缘部时,即通过注塑成形等形成透镜的情况下,树脂沿着模具面流动,因此能够消除妨碍树脂流动的结构。由此,具有如下效果:自闸口部射出后,树脂的流动性提高,端面精度也随之提高。在此所说的树脂流动性是指熔融树脂流入模具内并固化之前的流动容易性。
另外,如图4所示物镜那样,凸缘部设置于与端面相比更靠近外周侧并且从垂直于光轴的方向观察时设置于光盘侧且比端面更高,这种情况下,也可以使凸缘部的面作为用于避免光学面与光盘碰撞的保护装置起作用。
另外,如图4所示物镜那样,也可以具有连接面33。连接面为第一光学面侧与凸缘部之间存在的面。就连接面33而言,该面可以是与光轴垂直的方向的面,也可以不是与光轴垂直的面。例如,相对于与光轴垂直的方向,可以具有1~20°左右的微小角度,在该情况下,可以对来自自动准直仪的光中呗连接面33反射的光在会聚方向或者发散方向上赋予角度,能够使由来自连接面33的反射光在自动准直仪内所产生的图像变得模糊,因此,容易判别来自端面13的反射光与来自连接面33的反射光。
连接面可以为镜面,在该情况下,可以高精度地形成面,因此能够更为正确地进行安装。另外,连接面也可以较凸缘部的第一光学面侧的面形成于第二光学面侧。此时,通过将第一光学面侧的模具接缝形成为连接面,可以使接缝处产生的毛刺不会自凸缘部的第一光学面侧的面突出,因此安装调整透镜时,可以稳定地设置透镜,能够正确地对透镜进行安装调整。
在此,使用图3与图4对凸缘部及端面进行具体说明。例如,在为图3所示形状时,在第二光学面26的外侧,与光轴大致垂直的平面持续至透镜端部。此时,与光轴大致垂直的平面为整面镜面,在该整面上照射光线的情况下,被该面的整面所反射的光线返回照射位置时,可以将与光轴大致垂直的整个平面作为端面13。另一方面,在与光轴大致垂直的平面中,接近光轴的区域为镜面,远离光轴的区域不是镜面,而是凸缘部32,在对大致垂直于光轴的平面照射光线的情况下,被镜面反射的光线返回照射位置,但在其外侧的非镜面凸缘部32进行漫反射,光线未返回照射位置的情况下,可以将接近光轴的镜面区域作为端面13。进而,作为另外的例子,在为图4所示形状时,可以将大致垂直于光轴的平面中、与阶梯相比更为接近光轴的一侧的平面作为端面13,与阶梯相比更靠外侧的面成为凸缘部32。
另外,也可以在端面13上形成涂层(反射强化涂层),该涂层用于进一步增强进行倾斜度调整时光线的反射。就该涂层而言,优选与无涂层状态相比,其将从自动准直仪射出的光束,例如波长为600~700nm的光的反射提高30%以上,更优选60%以上。例如,在图3的例子中,上述用于增强反射光的涂层可以仅形成于图3的端面13,也可以在凸缘部32一起形成涂层。由此,端面13的范围被可靠地涂布,因此反射光更为增强。在图4的透镜中,可以仅于端面13形成涂层,也可以在凸缘部32同时形成涂层。
另外,如图5所示的物镜那样,从光轴方向观察,凸缘部的一部分也可以具有直线部35。另外,优选直线部35与端面13相比形成于更外周侧。
在具有如图5所示的直线部35的情况下,具有如下方法:自最初在模具上设置直线部35并在圆周内仅对闸口部36进行切断的方法、不在模具上设置直线部,而是在成形之后包含凸缘部等的一部分地将闸口部36整体切割为直线状的方法。为了使毛刺等不会飞出至圆周外周上,与沿着圆周状进行精加工等的闸口切割法相比,这些方法容易进行闸口切割,因此适宜大量生产。但是,在这样进行闸口切割的情况下,闸口切割处位于非常接近直线部附近的端面部的位置,因此进行闸口切割时,可能对端面造成不良影响,从而导致面精度变差,通过将直线部较端面设于外周侧,即使这样的切割方法,也能够充分确保安装中测定倾斜度时的光量。
在此,在凸缘部外周的一部分上,从光轴方向观察,直线部35设置于与端面相比更靠近外周侧,在该直线部具有闸口部的情况下,将从光轴到直线部之间且与直线部垂直的直线长度设为C时,满足下式(7)
1.05<C/B<1.60(7)。
使用图5进行详细说明,从设于凸缘部32的直线部35垂直地面向光轴引出一条线时,光轴与直线部35间的长度为C。在此,从垂直于光轴的方向观察的情况下,就形成有直线部的凸缘部的宽度而言,与通常的凸缘宽度32a相比,从最外周到端面之间的凸缘宽度32b变短。
在此,如图6所示,凸缘部32的第二光学面26侧的面与端面13相比更靠近光盘侧,因此增加这两个面的差h时,注塑熔融树脂之后,树脂撞在上述端面13与凸缘内侧面部34上,对端面成形产生不良影响。此时,如果从闸口部36到相当于凸缘内侧面部34的模具之间的距离过近,则进行注塑成形时,射出压力高,对端面13的成形造成不良影响,端面不能保持良好的平滑面,不能得到良好的反射光。
因此,通过使B/C值大于下限值,可以抑制射出压力的影响。这一点在成形时最初设置直线部并在圆周内对闸口部进行切割的方法中也相同,因为在该情况下,凸缘部切割会对端面精度产生影响。而且,通过使B/C值小于上限值,从闸口部36到相当于凸缘内侧面部34的模具之间的距离不会过渡增长,能够保持适当的形状作为产品形状。另外,通过使B/C值不超过上限值,在如图5所示的外形为D形状的物镜的情况下,能够保持闸口切割的容易度等优点。
另外,从垂直于光轴的方向观察,将凸缘部的第二光学面侧的面与端面部的面在光轴方向上的高度差设为h时,优选满足下式(8)
0.02<h<0.1(8)。
使用图6进行说明,从垂直于光轴的方向观察时,凸缘部32与端面13的差异(光轴方向的距离)为h。在此,由于与端面13相比,凸缘部32的面更靠近第二光学面侧,因此,增大这两个面的差h时,在射出注塑熔融树脂后,树脂撞在端面13与凸缘内侧面部34上,对端面产生不良影响,端面不能保持良好的平滑面,不能得到良好的反射光。特别是,如图4所示,从垂直于光轴的方向观察到的剖面为自凸缘部32挤压一次后的形状的透镜的情况下,树脂能够流动的幅度狭窄,因此树脂在凸缘内侧面部34撞击的可能性进一步变高。因此,通过使h小于条件式(8)所示h的上限值,能够将对端面13的影响抑制在最小限度。另外,通过使h大于下限值,放置透镜时,毛刺不会突出。
另外,从光轴方向观察,在除端面以外的位置也可以具有标示。在此,标示为用于识别透镜的记号、用于识别制造透镜的模具的记号或组装透镜时用于调整的记号。标示自身可以通过如下方法进行标示:通过在模具上设置微细凹部将其转印到透镜的方法、或通过喷墨等直接印刷到透镜上的方法等。通过将这些标示设于除端面以外位置,不会对端面上的反射造成不良影响,可以进行识别等。
另外,将从垂直于光轴方向的方向观察时端面的最薄部厚度设为t(mm)时,满足下式(9)
0.35<t<1.0(9)。
另外,进一步优选满足式(10)
0.5<t<0.8(10)。
为了稳定且大量地生产产品,更优选式(10)的范围。
使用图6进行说明,从垂直于光轴的方向观察,端面13与连接面33之间的厚度为t。在此,通过使t值大于下限值,可以防止由于成形时注塑引起的过剩保压导致接近闸口部36的端面13的形状精度变差,另外,也可以防止连接面33上的反射光与端面上的反射光汇合,能够进行更为正确的测定。另外,也可以提高树脂的流动性,包含光学面在内的整个透镜可以保持良好的转印性。而且,通过使t值超过上限值,可以防止透镜外形变得过大,可以制成大小适当的物镜。
另外,d(mm)表示物镜的轴上厚度,f(mm)表示第一光束中的焦点距离时,满足下式(12)
0.9≤d/f≤1.8(12)。
在处理如BD那样高NA且短波长规格的光盘的情况下,产生下述问题:在物镜中容易产生非点像差,也容易产生偏心彗形象差,但通过满足上述范围,能够抑制非点像差及偏心彗形象差的产生。
另外,如图2所示,在本发明的物镜中,就从光轴方向观察时至少通过光轴和端面的直线而言,将端面范围内的该直线的距离(换而言之,形成于第二光学面外侧的端面的宽的长度)设为A(mm),将从光轴到端面最外周部之间的该直线的距离(换而言之,第二光学面的半径及端面的宽的长度之和)设为B(mm)。在此,可以通过增大斯特列尔比而增大反射光的光量,为了提高斯特列尔比,不是通过扩大端面面积,而是通过上述A与B之比即A/B(端面宽度比)进行判断。可以通过进一步增大A/B值来增大反射光的光量。
具体而言,如图9所示,A/B值为0.12以下时,斯特列尔比为约0.05以下,用于进行透镜调整的端面的反射光变弱,调整变得困难。另外,A/B值为0.5以上时,虽然斯特列尔比良好,但端面部变得过大,大小不适宜作为透镜实用。由此,通过使A/B值在以下条件式(1)的范围内,可以在保持透镜实用性的同时增大反射光量。
0.12<A/B<0.5(1)
另外,斯特列尔比是如图8所示那样用各端面宽度比下的艾里斑的最大强度除以消球差时(端面宽度比:1)的艾里斑的最大强度而得到的。另外,艾里斑是指向透镜入射平行光并聚光时的聚光点的圆盘大小。
另外,在制造NA为0.7以上、0.9以下这样的高NA物镜时,不一定能够按照设计制造。在此,A/B值采用0.2左右时,如为通常的产品精度则斯特列尔比为0.1左右。因此,通过使下限值为0.2,即使由于制造误差导致斯特列尔比降低,也能够确保光量水平不会影响测定。由此,从制造误差的观点考虑,为了能够进行即使高NA型物镜也可以更为可靠地进行良好的测定的光拾取装置的装配工序,更优选满足以下条件式(3)
0.2<A/B<0.5(3)。
另外,在使用玻璃材料制作物镜的情况下,与树脂等材料相比,从收缩等观点考虑很优异,因此端面形状也容易变得良好。由此,为了能够进行即使高NA型物镜也能够进行良好测定的光学读取的装配工序,更优选满足上述条件式(6)
0.35<A/B<0.5(6)。
另外,就物镜而言,将从垂直于光轴的方向观察时从光轴到第一光学面最外周部之间的最短距离设为X(mm)时,更优选满足以下条件式(2)
0.8<B/X<1.7(2)。
为了更可靠地测定倾斜度,使多余光的光量与来自端面的反射光的光量差异更为明确化是很有效的。因此,不仅增大反射光的光量,同时多少减少多余光的光量,为此可以考虑下面的方法。如上所述,多余光是由第二光学面入射并被第一光学面的周边区域的面反射而产生的,因此与实质用于检查的光束的半径基本相同的值即B、从光轴到第一光学面最外周部之间的最短距离(换而言之,第一光学面的半径)即X这两个值存在关系。
图10为表示以X=1.95的透镜的多余光强度为基准的多余光的斯特列尔比的图。
观察图10可知,随着X值的增大,多余光的斯特列尔比逐渐变大。因此,X值过大,即B/X过小时,结果,与第一光学面的半径相比,端面的宽的长度变得过小,被第一光学面的侧面所反射的多余光的斯特列尔比也增大。相反,B/X值变大时,存在B相对于第一光学面的半径即X变大的关系。在此是指,在X为一定程度常识性值的状态下,增加B/X的值时,B值增大。这样一来,实质上B的值等于第二光学面的半径与端面宽度的合计值,因此,通过增大B,透镜外形也变大,其大小变得不宜作为透镜实用。
由此,为了防止多余光的光量增大,发明人发现了,通过“大致等于实质用于检查的光束的半径的值与第一光学面的半径值之比可以防止多余光的光量增大”这样的解决方法。而且发现,通过使B/X的值在0.8~1.7的范围内,透镜大小适宜作为透镜实用,且能够防止多余光的斯特列尔比值极端增大。
在此,一般认为,满足端面值与光学面半径值之比且形成有理想端面形状的透镜,在理想情况下,端面面积越大,绝对光量越增加。而且,用于光拾取装置的物镜由于其用途使得整体大小具有限度,因此,要增大面积,增大端面宽度是有效的。因此,一般也认为,使端面宽度大于规定值有助于提高光量。
但是,在实际产品中,由于通过注塑成形或其它方法进行制造,端面很少成为理想形状,有时由于面的倾斜度及弯曲产生像差。这样一来,相反地,由上述倾斜度或弯曲引起的像差量与端面宽度成比例地变大,因此进行倾斜度调整时产生光量降低这样的现象。
由此,通过实际上使端面宽度小于0.3mm,可以进一步提高光量。下限值过小时,根本无法得到光量,因此需要一定以上的大小。由此,通过以满足以下条件式(4)的方式制作物镜可以提高光量。
0.1<A<0.3(4)
另外,将物镜的光轴厚度设为d(mm)时,优选满足1.3<d<2.0的范围。另外,优选物镜的最外径为4mm以下。
为了得到适合实用的高NA物镜,需要该透镜具有一定大小的透镜面,因此,通过使外形大小及厚度在某规定值以下,可以抑制端面面积及宽度。通过在上述范围内设计及制作,即使容易变大的BD用物镜,在具有充分反射光量的状态下也可以减小透镜形状。由此能够达成透镜轻量化及小型化的目的。
另外,在物镜采用玻璃透镜的情况下,优选使用玻璃化转变温度Tg为500℃以下、进一步优选为400℃以下的玻璃材料。通过使用玻璃化转变温度Tg为500℃以下的玻璃材料,可以在较低温度下成形,因此能够延长模具寿命。作为这样的低玻璃化转变温度Tg玻璃材料,具有,例如(株)住田光学玻璃制造的K-PG325及K-PG375(均为产品名)。
但是,由于玻璃透镜的比重一般大于树脂透镜,因此物镜采用玻璃透镜时,质量变大,对驱动物镜的驱动器造成负担。因此,在物镜采用玻璃透镜的情况下,优选比重小的玻璃材料。具体而言,优选比重为4.0以下,进一步优选比重为3.0以下。
而且,线膨胀系数a是成形并制作玻璃透镜时重要的物性值之一。即使选择Tg为400℃以下的材料,与塑料材料相比,与室温的温度差依然较大。在使用线膨胀系数a大的玻璃材料成形透镜的情况下,降温时容易产生开裂。玻璃材料的线膨胀系数a优选为200(×10-7/K)以下,更优选为120(×10-7/K)以下。
另外,在物镜采用塑料透镜的情况下,优选使用环状烯烃系树脂材料等脂环式烃系聚合物材料。另外,就该树脂材料而言,其对于405nm波长在25℃温度下的折射率为1.54~1.60的范围内,更优选使用随着-5℃~70℃温度范围内的温度变化对于405nm波长的折射率变化率dN/dT(℃-1)在-20×10-5~-5×10-5(更优选-10×10-5~-8×10-5)范围内的树脂材料。另外,在物镜采用塑料透镜的情况下,耦合透镜也优选塑料透镜。
下面,显示数种脂环式烃系聚合物的优选例子。
第一优选例子为由下述嵌段共聚物构成的树脂组合物,所述嵌段共聚物具有包含下述式(I)表示的重复单元[1]的聚合物嵌段[A]、包含下述式(1)表示的重复单元[1]以及下述式(II)表示的重复单元[2]和/或下述式(III)表示的重复单元[3]的聚合物嵌段[B],且上述嵌段[A]中的重复单元[1]的摩尔分率a(摩尔%)与上述嵌段[B]中的重复单元[1]的摩尔分率b(摩尔%)的关系为a>b的。
[化学式1]
式中,R1表示氢原子或碳原子数1~20的烷基,R2-R12分别独立地为氢原子、碳原子数1~20的烷基、羟基、碳原子数1~20的烷氧基或卤素基。
[化学式2]
式中,R13表示氢原子或碳原子数1~20的烷基。
[化学式3]
式中,R14及R15分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的烷基。
接着,第二优选例为至少包含聚合物(A)及聚合物(B)的树脂组合物,聚合物(A)通过碳原子数为2~20的α-烯烃与由下述通式(IV)表示的环状烯烃构成的单体组合物进行加成聚合而得到,聚合物(B)通过碳原子数2~20的α-烯烃与由下述通式(V)表示的环状烯烃构成的单体组合物进行加成聚合而得到。
[化学式4]
式中,n为0或1,m为0或1以上的整数,q为0或1,R1~R18、Ra及Rb分别独立地为氢原子、卤素原子或烃基,R15~R18可以相互键合形成单环或多环,括号内的单环或多环可以具有双键,另外,也可以由R15和R16形成亚烷基或由R17和R18形成亚烷基。
[化学式5]
式中,R19~R26分别独立地为氢原子、卤素原子或烃基。
为了对树脂材料赋予更多性能,也可以添加如下添加剂。
(稳定剂)
优选添加选自酚类稳定剂、受阻胺类稳定剂、磷类稳定剂及硫磺类稳定剂中的至少一种稳定剂。通过适当添加这些稳定剂,例如,能够更高度地抑制在连续照射405nm这样的短波长光时的白浊及折射率变动等光学特性变动。
作为优选的酚类稳定剂,可以使用现有公知的物质,例如,可以举出,2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二叔戊基-6-(1-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)乙基)苯基丙烯酸酯等日本特开昭63-179953号公报及日本特开平1-168643号公报中记载的丙烯酸酯类化合物;3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)正十八烷基酯、2,2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、四(亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基丙酸酯))甲烷[即,季戊四醇甲基-四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯))]、三乙二醇双(3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯)等烷基取代酚系化合物;6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-2,4-双辛硫基-1,3,5-三嗪、4-双辛硫基-1,3,5-三嗪、2-辛硫基-4,6-双-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯胺基)-1,3,5-三嗪等含三嗪基酚系化合物等。
另外,作为优选的受阻胺类稳定剂,双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-苄基氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(N-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸酯、双(1-丙烯酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸烷二酸二甲酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲基丙烯酸酯、4-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]-1-[2-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基)乙基]-2,2,6,6-四甲基哌啶基、2-甲基-2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丙酰胺、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酸酯等。
另外,作为优选的磷类稳定剂,只要为通常用于树脂工业的一般的稳定剂则没有特别限定,例如,可以举出,三苯基亚磷酸酯、二苯基异癸基亚磷酸酯、苯基二异癸基亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(二壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、10-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物等单亚磷酸酯系化合物;4,4′-亚丁基-双(3-甲基-6-叔丁基苯基-二(十三烷基)亚磷酸酯)、4,4’异亚丙基-双(苯基-二烷基(C12~C15)亚磷酸酯)等二亚磷酸酯系化合物等。其中,优选单亚磷酸酯系化合物,特别优选三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(二壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯等。
另外,作为优选的硫磺类稳定剂,例如,可以举出,二月桂基3,3-硫代双丙酸酯、二肉豆蔻基3,3′-硫代双丙酸酯、二硬脂酸基3,3-硫代双丙酸酯、月桂基硬脂基3,3-硫代双丙酸酯、季戊四醇-四(β-月桂基-硫代)丙酸酯、3,9-双(2-十二烷基硫代乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷等。
这些稳定剂的配合量在不损害本发明目的的范围内适当选择,相对于脂环式烃系共聚物100质量份,通常为0.01~2质量份,优选为0.01~1质量份。
(表面活性剂)
表面活性剂为在同一个分子中具有亲水基及疏水基的化合物。表面活性剂可以通过调节水分附着在树脂表面及水分从上述表面蒸发的速度,防止树脂组合物白浊。
作为表面活性剂的亲水基,具体可以举出,羟基、碳原子数为1以上的羟基烷基、羟基、羰基、酯基、氨基、酰胺基、铵盐、硫醇基、磺酸盐、磷酸盐、聚亚烷基二醇基等。在此,氨基可以为伯、仲、叔中的任意之一。作为表面活性剂的疏水基,具体可以举出,碳原子数为6以上的烷基、具有碳原子数为6以上的烷基的甲硅烷基、碳原子数为6以上的氟烷基等。在此,碳原子数为6以上的烷基可以具有芳香环作为取代基。作为烷基,具体可以举出,己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一碳烯基、十二烷基、十三烷基、四癸基、肉豆蔻基、硬脂基、月桂基、棕榈基、环己基等。作为芳香环,可以举出苯基等。该表面活性剂如上述那样可以在一个相同分子中分别具有亲水基和疏水基各一个,也可以具有两个以上各基团。
作为这样的表面活性剂,更具体而言,例如,可以举出,肉豆蔻基二乙醇胺、2-羟基乙基-2-羟基十二烷基胺、2-羟基乙基-2-羟基十三烷基胺、2-羟基乙基-2-羟基四癸基胺、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二硬脂酸酯、季戊四醇三硬脂酸酯、二2-羟基乙基-2-羟基十二烷基胺、烷基(碳原子数8~18)苄基二甲基氯化铵、亚乙基双烷基(碳原子数8~18)酰胺、硬脂基二乙醇酰胺、月桂基二乙醇酰胺、肉豆蔻基二乙醇酰胺、棕榈基二乙醇酰胺等。其中,优选使用具有羟基烷基的胺化合物或酰胺化合物。在本发明中,也可以组合这些化合物中两种以上使用。
就表面活性剂而言,从有效抑制随着温度及湿度变动而产生的成形物白浊,较高地保持成形物光透射率的观点考虑,优选相对于脂环式烃系聚合物100质量份添加0.01~10质量份。表面活性剂的添加量更优选相对于脂环式烃系聚合物100质量份采用0.05~5质量份,进一步优选采用0.3~3质量份。
(增塑剂)
为了调节共聚物的熔体流动指数,根据需要添加增塑剂。
作为增塑剂,可以应用,己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸双(2-丁氧基乙基)酯、壬二酸双(2-乙基己基)酯、二丙二醇二苯甲酸酯、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三正丁基乙酰酯、环氧化大豆油、2-乙基己基环氧化妥尔油、氯化链烷烃、磷酸三2-乙基己酯、磷酸三甲苯酯、磷酸-叔丁基苯酯、磷酸三2-乙基己基二苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异己酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸双十一烷酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二(十三烷酯)、邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、癸二酸二(2-乙基己酯)、偏苯三酸三(2-乙基己酯)、Santicizer278、ParaplexG40、Drapex334F、Plastolein9720、Mesamoll、DNODP-610、HB-40等公知的物质。在不损害共聚物的透射性、对环境变化的耐性的条件下适当选择增塑剂及决定添加量。
作为这些树脂,优选使用环烯烃树脂,具体而言,作为优选例子,可以举出,日本ZEON公司制造的ZEONEX及三井化学公司制造的APEL、TOPASADVANCEDPOLYMERS公司制造的TOPAS、JSR公司制造的ARTON等。
另外,构成物镜的材料的阿贝数优选为50以上。
另外,物镜可以具有光程差赋予结构。本说明书中所说的光程差赋予结构为对入射光束附加光程差的结构的总称。光程差赋予结构中也包括赋予相位差的相位差赋予结构。另外,相位差赋予结构中包括衍射结构。本发明的光程差赋予结构优选为衍射结构。光程差赋予结构具有阶梯,优选具有多个阶梯。通过该阶梯对入射光束附加光程差和/或相位差。通过光程差赋予结构所附加的光程差可以为入射光束波长的整数倍,也可以为入射光束波长的非整数倍。阶梯可以以周期性间隔地配置在与光轴垂直的方向上,也可以以非周期性间隔地配置在与光轴垂直的方向上。另外,在设有光程差赋予结构的物镜为单片非球面透镜的情况下,由于距光轴的高度不同,光束向物镜的入射角不同,因此各个环带的光程差赋予结构的阶梯量多少存在差异。例如,在物镜为单片非球面凸透镜的情况下,即使赋予相同光程差的光程差赋予结构,一般具有阶梯量按照距离光轴的程度增大的倾向。
另外,本说明书中所说的衍射结构为具有阶梯且具有通过衍射会聚或者发散光束作用的结构的总称。例如,包含如下结构,该结构由多个单元形状以光轴为中心排列而成,向各单元形状入射光束,透射光的波面在各相邻环带上产生位移,其结果,形成新的波面,由此使光会聚或者发散。衍射结构优选具有多个阶梯,阶梯可以周期性间隔地配置在与光轴垂直的方向上,也可以非周期性间隔地配置在与光轴垂直的方向上。另外,在设有衍射结构的物镜为单片非球面透镜的情况下,由于距光轴的高度不同,光束向物镜的入射角不同,因此衍射结构的阶梯量在各环带多少存在差异。例如,在物镜为单片非球面的凸透镜的情况下,即使是产生相同衍射次数的衍射光的衍射结构,一般具有阶梯量根据距离光轴的程度增大的倾向。
但是,光程差赋予结构优选具有以光轴为中心的同心圆状的多个环带。另外,光程差赋予结构一般可以采用各种剖面形状(包含光轴面的剖面形状),包含光轴的剖面形状大致分为沟槽型结构及台阶型结构。
如图7(a)、(b)所示,沟槽型结构是指具有光程差赋予结构的光学元件的包含光轴的剖面形状为锯齿状形状。需要说明的是,在图7的例子中,上方为光源侧,下方为光盘侧,在作为母非球面的平面上形成有光程差赋予结构。在沟槽型结构中,将一个沟槽单元在与光轴垂直的方向上的长度称为间距P(参考图7(a)、(b))。另外,将沟槽在与光轴平行方向上的阶梯长度称为阶梯量B(图7(a))。
另外,如图7(c)、(d)所示,台阶型结构是指具有光程差赋予结构的光学元件的包含光轴的剖面形状具有多个小台阶状物(称为台阶单元)。需要说明的是,在本说明书中,“V级”是指,在台阶型结构的一个台阶单元上,对应(面向)于光轴垂直的方向的环带状面(下面,有时也称为凸面)被阶梯分割且每V个环带面被分割,特别是,3级以上的台阶型结构具有小阶梯和大阶梯。
例如,将图7(c)所示光程差赋予结构称为5级台阶型结构,将图7(d)所示光程差赋予结构称为2级台阶型结构(也称为二进制结构)。下面,对2级台阶型结构进行说明。包含以光轴为中心的同心圆状的多个环带且包含物镜光轴的多个环带的剖面形状由在光轴上平行扩展的多个阶梯面Pa、Pb、连接邻接阶梯面Pa与Pb的光源侧端的光源侧凸面Pc及连接邻接阶梯面Pa与Pb的光盘侧端的光盘侧凸面Pd形成,光源侧凸面Pc与光盘侧凸面Pd沿着与光轴交差的方向交替配置。
另外,在台阶型结构中,将一个台阶单元在与光轴垂直的方向上的长度称为间距P(参考图7(c)、(d))。另外,将台阶在与光轴平行方向上的阶梯长度称为阶梯量B1、B2。3级以上的台阶型结构存在大阶梯量B1与小阶梯量B2(参考图7(c))。
另外,光程差赋予结构优选为某个单元形状周期性重复的结构。在此所说的“单元形状周期性重复”自然包含相同形状以相同周期进行重复而成的形状。而且,作为周期的一个单元的单元形状具有规则性,周期逐渐变长或变短的形状也包含在“单元形状周期性重复”之内。
在光程差赋予结构具有沟槽型结构的情况下,其为作为单元形状的锯齿状形状重复而成的形状。可以如图7(a)所示那样重复相同锯齿状形状,也可以为如图7(b)所示那样随着向远离光轴的方向靠近,锯齿状形状的间距逐渐变大的形状或间距逐渐变小的形状。而且,在某个区域中,沟槽型结构的阶梯采用背向光轴(中心)侧的形状,在其它区域中,沟槽型结构的阶梯采用面向光轴(中心)侧的形状,也可以采用在其间设置有切换沟槽型结构的阶梯方向所需要的过渡区域的形状。另外,在采用如上那样中途切换沟槽型结构的阶梯方向的结构的情况下,可以扩大环带间距,能够抑制由于光程差赋予结构的制造误差而引起透射率降低。
在光程差赋予结构具有台阶型结构的情况下,如图7(c)所示那样的5水平台阶单元可以具有重复形状等。而且,也可以为,随着向远离光轴的方向靠近,台阶单元的间距逐渐变大的形状或台阶单元的间距逐渐变短的形状。
在高NA物镜的情况下,如上所述那样,有时由第二光学面入射的检查光不透过第一光学面的周边区域的面而进行反射,设有环带状光程差赋予结构时,在透镜侧面,结构变复杂,上述现象可能变得更加显著。由此,相对于光学面具有环带状光程差赋予结构的高NA物镜,本申请发明具有特别显著的效果。
下面,将物镜具有光程差赋予结构的情况下分成几种分别进行说明。
1)第一光盘专用物镜具有光程差赋予结构的情况
在物镜仅相对第一光盘使用且具有光程差赋予结构的情况下,该光程差赋予结构优选为对温度变化时产生的球面像差进行修正的温度特性修正用光程差赋予结构、对波长变化时产生的球面像差进行修正的波长特性修正用光程差赋予结构或对波长变化时的焦点转移或轴上色像差进行修正的色像差修正用光程差赋予结构。温度特性修正用光程差赋予结构在物镜为塑料制时具有特别的效果。
具有光程差赋予结构的物镜,优选A(mm)满足下式(4)
0.1<A<0.3(4)。
具有光程差赋予结构的物镜,将轴上厚度设为d(mm)时,优选满足下式(5)
1.3<d<3.0(5)。
具有光程差赋予结构的物镜,优选最外径为4mm以下。
下面,对物镜用于兼容第一光盘、第二光盘及第三光盘且其上设有光程差赋予结构的情况进行说明。
2)用于兼容第一光盘、第二光盘、第三光盘的物镜具有光程差赋予结构的情况
在用于兼容第一、第二及第三光盘的物镜中,优选物镜的至少一个光学面至少具有中央区域、中央区域周围的中间区域、中间区域周围的周边区域。优选中央区域为包含物镜光轴的区域,但也可以将包含光轴的微小区域作为未使用区域或特殊用途区域,将其周围作为中央区域。优选中央区域、中间区域及周边区域设于同一光学面上。如图23所示,优选中央区域CN、中间区域MD及周边区域OT在同一光学面上设置为以光轴为中心的同心圆状。另外,优选在物镜的中央区域设置第一光程差赋予结构,在中间区域设置第二光程差赋予结构。周边区域可以为折射面,也可以在周边区域上设置第三光程差赋予结构。优选中央区域、中间区域及周边区域分别邻接,其间可以具有些许间隙。
物镜的中央区域可以称为用于第一光盘、第二光盘及第三光盘的记录/再生的第一、第二及第三光盘共用区域。
即,物镜将通过中央区域的第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在第一光盘的信息记录面上进行信息记录/再生,将通过中央区域的第二光束聚光到第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在第二光盘的信息记录面上进行信息记录/再生,将通过中央区域的第三光束聚光到上述第三光盘的信息记录面上,从而使得能够在第三光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。
另外,对于通过第一光程差赋予结构的第一光束及第二光束而言,优选设于中央区域的第一光程差赋予结构对由于第一光盘的保护基板的厚度t1与第二光盘的保护基板的厚度t2的差异而产生的球面像差/由于第一光束和第二光束的波长差异而产生的球面像差进行修正。进一步优选,对于通过第一光程差赋予结构的第一光束及第三光束而言,第一光程差赋予结构对由于第一光盘的保护基板的厚度t1与第三光盘的保护基板的厚度t3的差异产生的球面像差/由于第一光束和第三光束的波长差异产生的球面像差进行修正。
物镜的中间区域可以称为用于第一光盘、第二光盘的记录/再生,而未用于第三光盘的记录/再生的第一、第二光盘共用区域。
即,物镜将通过中间区域的第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在第一光盘的信息记录面上进行信息记录/再生,将通过中间区域的第二光束聚光到第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在第二光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。另一方面,不将通过中间区域的第三光束聚光到第三光盘的信息记录面上,从而不在第三光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。优选通过物镜中间区域的第三光束在第三光盘的信息记录面上形成耀斑。
物镜的周边区域可以称为用于第一光盘的记录/再生,而未用于第二光盘及第三光盘的记录/再生的第一光盘专用区域。即,物镜将通过周边区域的第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在第一光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。另一方面,不将通过周边区域的第二光束聚光到第二光盘的信息记录面上,从而不在第二光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。而且,不将通过周边区域的第三光束聚光到第三光盘的信息记录面上,从而不在第三光盘的信息记录面上进行信息记录/再生。优选通过物镜周边区域的第二光束及第三光束在第二光盘及第三光盘的信息记录面上形成耀斑。
在用于兼容第一光盘、第二光盘及第三光盘的物镜具有光程差赋予结构的情况下,优选A(mm)满足下式(4)
0.1<A<0.3(4)。
在用于兼容第一光盘、第二光盘及第三光盘的物镜具有光程差赋予结构的情况下,将物镜的轴上厚度设为d(mm)时,优选满足下式(5)
1.3<d<3.0(5)。
在用于兼容第一光盘、第二光盘及第三光盘的物镜具有光程差赋予结构的情况下,优选物镜的最外径为4mm以下。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种虽然物镜的NA很高,但仍能够良好地测定安装在光拾取装置上时的倾斜度且能够高精度地装配光拾取装置的高NA物镜及具备该高NA物镜的光拾取装置。
附图说明
图1为表示对现有物镜的倾斜度进行调整时的具体测定方法的图。
图2为表示高NA物镜的透镜倾斜度调整状况的图。
图3为表示本发明的高NA物镜的一例的剖面图。
图4为表示本发明的高NA物镜的其它例子的剖面图。
图5为从光轴方向观察到的本发明的高NA物镜的图。
图6为图4所示物镜的凸缘部周边的扩大剖面图。
图7为光程差赋予结构的扩大图,(a)、(b)表示沟槽型结构的例子,(c)、(d)表示台阶型结构的例子。
图8为斯特列尔比的说明图。
图9为表示A/B(端面宽度比)与反射光斯特列尔比的关系的图。
图10为表示以X=1.95的透镜的多余光强度为基准的多余光斯特列尔比的图。
图11为实施例1的物镜的剖面图。
图12为实施例2的物镜的剖面图。
图13为实施例3的物镜的剖面图。
图14为实施例4的物镜的剖面图。
图15为实施例5的物镜的剖面图。
图16为实施例6的物镜的剖面图。
图17为实施例7的物镜的剖面图。
图18为实施例8的物镜的剖面图。
图19为实施例9的物镜的剖面图。
图20为实施例10的物镜的剖面图。
图21为概略性示出BD专用光拾取装置的构成例的图。
图22为概略性示出三兼容光拾取装置的构成例。
图23为三兼容光拾取透镜的构成图。
附图标记说明
2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j物镜
12自动准直仪
13端面
25第一光学面
26第二光学面
32凸缘部
32凸缘宽度
33连接面
34凸缘内侧面部
35直线部
36闸口部
38标示
O光轴
PU1、PU2光拾取装置
OBJ物镜
AC1二维驱动器
CL准直透镜
QWPλ/4波长板
BS偏振分束器
DP二向色棱镜
SEN传感器镜头
PD光接收元件
LD1第一半导体激光
LD2第二半导体激光
LD3第三半导体激光
LDP激光单元
CN中央区域
MD中间区域
OT周边区域
PL1、PL2、PL3保护基板
RL1、RL2、RL3信息记录面
具体实施方式
下面,参考附图对本发明的实施方式进行说明。另外,本发明不限定于本实施方式。
图21为概略性示出能够对BD恰当地进行信息的记录和/或再生的光拾取装置PU1的构成例的图。该光拾取装置PU1可以搭载于光信息记录再生装置。
光拾取装置PU1具有物镜OBJ、λ/4波长板QWP、可以在光轴方向上移动的准直透镜CL、对偏振分束器BS、BD进行信息的记录和/或再生(下面,也记作记录/再生)时发光并射出波长λ1=405nm的激光光束(第一光束)的第一半导体激光LD1(第一光源)及传感器镜头SEN、作为光检测器的光接收元件PD等。
本实施方式的单片物镜OBJ为塑料透镜。
如实线所示,由第一半导体激光LD1射出的第一光束(λ1=405nm)的发散光束通过偏振分束器BS之后,通过准直透镜CL成为平行光,通过λ/4波长板QWP由直线偏光转换为圆偏光,其光束径被光圈AP约束,入射至物镜OBJ。在此,通过物镜OBJ聚光的光束经由厚度为0.1mm的保护基板PL1,成为形成于BD信息记录面RL1上的光点。
在信息记录面RL1上由信息槽调变后的反射光束再次透射物镜OBJ及光圈AP,然后被λ/4波长板QWP由圆偏光变换为直线偏光,通过准直透镜CL形成汇聚光束,被偏振分束器BS反射,经由传感器镜头SEN会聚在光接收元件PD的光接收面上。而且,通过使用光接收元件PD的输出信号,由二维驱动器AC1使物镜OBJ进行聚焦或跟踪,可以读取BD上记录的信息。
在此,在对具有多层信息记录层的BD进行记录/再生的情况下,利用驱动器AC2使作为倍率变更手段的准直透镜CL在光轴方向变化,从而变更入射至对物光学元件OBJ的光束的发散角或会聚角,由此,可以对温度变化时或由于不同信息记录层而产生的球面像差进行修正。另外,在第一光束产生波长变动的情况下,可以在光轴方向上移动准直透镜CL。
下面,参考附图对本发明的其它实施方式进行说明。图22为概略性示出可以对不同光盘即BD、DVD及CD确切地进行信息的记录和/或再生的光拾取装置PU2的构成例。该光拾取装置PU2为细长型,可以搭载在薄型光信息记录再生装置上。在此,第一光盘采用BD,第二光盘采用DVD,第三光盘采用CD。
光拾取装置PU2具有:物镜OBJ、λ/4波长板QWP、准直透镜CL、偏振分束器BS、在对二向色棱镜DP、BD进行信息记录/再生时发光的射出波长λ1=405nm的激光光束(第一光束)的第一半导体激光LD1(第一光源)、对DVD进行信息记录/再生时发光的射出波长λ2=660nm的激光光束(第二光束)的第二半导体激光LD2(第二光源)及对CD进行信息记录/再生时发光的射出波长λ3=785nm的激光光束(第三光束)的第三半导体激光LD3一体化而成的激光单元LDP、传感器镜头SEN、作为光检测器的光接收元件PD等。
如实线所示,由第一半导体激光LD1射出的第一光束(λ1=405nm)的发散光束通过二向色棱镜DP并通过偏振分束器BS之后,通过准直透镜CL成为平行光,被λ/4波长板QWP从直线偏光变换为圆偏光,其光束径被图中未示出的光圈约束,入射至物镜OBJ。在此,被物镜OBJ的中央区域、中间区域及周边区域聚光的光束经由厚度为0.1mm的保护基板PL1,成为形成于BD信息记录面RL1上的光点。
在信息记录面RL1上被信息槽调变后的反射光束再次透过物镜OBJ、图中未示出的光圈之后,被λ/4波长板QWP由圆偏光变换为直线偏光,通过准直透镜CL成为汇聚光束,被偏振分束器BS反射,经由传感器镜头SEN会聚在光接收元件PD的光接收面上。而且,使用光接收元件PD的输出信号,通过二维驱动器AC1使物镜OBJ进行聚焦或跟踪,由此可以读取BD上记录的信息。
在此,在第一光束产生波长变动的情况下,或在对具有多个信息记录层的BD进行记录/再生的情况下,通过使作为倍率变更手段的准直透镜CL在光轴方向上变化,变更入射至对物光学元件OBJ的光束发散角或会聚角,由此可以对由于波长变动或不同信息记录层而产生的球面像差进行修正。
如虚线所示,由激光单元LDP的第二半导体激光LD2射出的第二光束(λ2=660nm)的发散光束被二向色棱镜DP反射,通过偏振分束器BS、准直透镜CL,被λ/4波长板QWP由直线偏光变化为圆偏光,入射至物镜OBJ。在此,由物镜OBJ的中央区域及中间区域所聚光(通过周边区域的光束被耀斑化,形成光点周边部)的光束经由厚度为0.6mm的保护基板PL2,成为形成于DVD信息记录面RL2上的光点,形成光点中心部。
在信息记录面RL2上被信息槽调变后的反射光束再次透射物镜OBJ之后,被λ/4波长板QWP由圆偏光变换为直线偏光,通过准直透镜CL成为会聚光束,被偏振分束器BS反射,经由传感器镜头SEN会聚在光接收元件PD的光接收面上。而且,可以使用光接收元件PD的输出信号来读取DVD上记录的信息。
如点划线所示,由激光单元LDP的第三半导体激光LD3射出的第三光束(λ3=785nm)的发散光束被二向色棱镜DP反射,通过偏振分束器BS、准直透镜CL,被λ/4波长板QWP由直线偏光变化为圆偏光,入射至物镜OBJ。在此,由物镜OBJ的中央区域聚光的(通过中间区域及周边区域的光束被耀斑化,形成光点周边部)光束经由厚度为1.2mm的保护基板PL3,成为形成于CD信息记录面RL3上的光点。
在信息记录面RL3上被信息槽调变后的反射光束在此透射物镜OL之后,被λ/4波长板QWP由圆偏光变换为直线偏光,通过准直透镜CL形成会聚光束,被偏振分束器BS反射,经由传感器镜头SEN会聚在光接收元件PD的光接收面上。而且,可以使用光接收元件PD的输出信号读取CD上记录的信息。
实施例
下面,对能够用于上述实施方式的实施例进行说明。
首先,将下面所示实施例1~10的物镜的条件及各条件式的值总结示于(表1)、(表2)。
[表2]
※1 ※2 ※3 ※4 ※5 ※6 ※7 ※8 ※9 ※10 ※11
实施例1 ×
实施例2 ×
实施例3 ×
实施例4 ×
实施例5 ×
实施例6 ×
实施例7 ×
实施例8 ×
实施例9 × × ×
实施例10 × × ×
※1:端面与第二光学面邻接
※2:端面外周部具有凸缘部
※3:凸缘部的面的高度与端面大致相同
※4:凸缘部的面设置于与端面相比更靠近第二光学面侧
※5:连接面形成于与凸缘部的第一光学面侧相比更靠近第二光学面侧
※6:连接面为不与光轴垂直的面
※7:连接面为镜面
※8:凸缘部的外周的一部分为直线部
※9:直线部设置于与端面相比更靠近外周侧
※10:在除端面以外具有标示
※11:端面部为圆环状
另外,实施例1~10的物镜的端面均为镜面,端面上的表面粗糙度Ry满足0.3<Ry<7.0。
另外,构成图21中光拾取装置PU1的物镜OBJ相当于后述图11~14及图19、20中所示的BD专用物镜,构成图22中光拾取装置PU2的物镜OBJ相当于后述图15~18中所示的BD、DVD、CD三兼容物镜。
下面,对实施例1~10的物镜进行说明。
(实施例1)
图11为实施例1的物镜2a的剖面图。图11所示实施例1的物镜2a为塑料单片透镜,具有面向光源配置的第一光学面25及曲率大于第一光学面且面向第一光学面的第二光学面26。第二光学面26侧配置有光盘。
虽然无图示,但在第一光学面25上形成有光程差赋予结构。该光程差赋予结构为环带状衍射结构,具有对伴随温度变化而产生的球面像差进行修正的功能。
该物镜2a的数值孔径为0.85,是与波长405nm的激光对应的用于BD的专用物镜。
如表1所示,物镜2a的A/B值为0.26,A值为0.23mm。另外,上述B/X值为0.93。另外,d的值为1.57mm,最外径为3.3mm。
由此,如表1所示,实施例1的物镜2a的斯特列尔比为0.2,因此可以形成与多余光相比光量足够大的端面反射光。因此,即使是用于BD的高NA物镜,也可以相对于拾取装置充分地调整倾斜度。
另外,与图2、4所示的物镜2相同地,就图11的物镜2a的形状而言,端面13与第二光学面26邻接地形成,从与光轴O垂直的方向观察时,在端面13的外周部具有凸缘部32。另外,从光轴O方向观察时设于端面13外周的凸缘部32的面从垂直于光轴的方向观察时设置于与端面13相比更靠近光盘侧。在第一光学面25与凸缘部32的第一光学面25侧的面之间,具有连接面33,连接面33形成于与凸缘部32的第一光学面25的面侧相比更靠近光盘侧。而且,连接面33为镜面,从垂直于光轴的方向观察,其形成为不与光轴垂直的面。
由此,实施例1的物镜2a也可以使凸缘部32的光盘侧的面作为用于防止第二光学面26与光盘碰撞的保护装置起作用,将第一光学面25侧的模具接缝形成为连接面时,可以防止接缝处产生的毛刺从凸缘部的第一光学面25侧的面突出,因此安装调整透镜时,可以稳定地设置透镜,所以能够正确地安装调整透镜。
另外,与图5所示物镜2相同地,图11的实施例1的物镜2a的形状虽然无图示,但从光轴O方向观察,凸缘部32的外周的一部分与较端面相比13跟靠近外周侧具有直线部,C/B的值为1.46。
由此,实施例1的物镜2a,可以对具有直线部且适于大量生产的光拾取的倾斜度进行调整。
另外,从与光轴O垂直的方向观察,就凸缘部32的第二光学面26侧的面与端面13在光轴方向上的差h而言,实施例1的物镜2a为0.06。另外,端面最薄部的厚度t为0.43。
以上,实施例1的物镜2a可以将树脂压力对端面形状的影响抑制到最小,其为可以对大量生产的光拾取的倾斜度进行调整的透镜。
另外,虽然无图示,但实施例1的物镜2a在凸缘部32的一部分上具有标示38。标示设于除端面13以外的位置,因此不会对端面上的反射产生不良影响,可以进行识别和调整倾斜。
另外,在图11的实施例1的物镜2a中,轴上厚度d除以第一光束的焦点距离f(图中未示出)而得到的d/f值为1.34。
下面,对除实施例1以外的各物镜的功能相同的部分赋予相同符号,省略说明,仅对与实施例1相比具有特别差异的部分进行说明,其它构成参考表1、2。
需要说明的是,实施例1~10均如表1所示,由斯特列尔比超过0.05可知,可以形成与多余光相比光量足够大的端面反射光。因此,即使是高NA物镜,也可以相对于拾取装置充分地调整倾斜度。
(实施例2)
图12为实施例2的物镜2b的剖面图。图12所示物镜2b为具有形状与实施例1大致相同的光程差赋予结构的塑料单片透镜,改变了A/B值。
(实施例3)
图13为实施例3的物镜2c的剖面图。图13所示的实施例3的物镜为塑料单片透镜。实施例3的物镜2c的第一光学面25为不具有光程差赋予结构的非球面形状。
(实施例4)
图14为实施例4的物镜2d的剖面图。图14所示实施例4的物镜2d与实施例3的物镜2c相同,第一光学面25为不具有光程差赋予结构的非球面形状。
上述实施例1~4的物镜为BD专用物镜。
(实施例5)
图15为实施例5的物镜2e的剖面图。图15所示实施例5的物镜2e为塑料单片透镜。
在实施例5的物镜2e的第一光学面25上具有光程差赋予结构,第二光学面26为不具有光程差赋予结构的非球面形状。该光程差赋予结构为环带状衍射结构,为不同厚度的盘状。具有可以读取BD、DVD及CD这三种光盘的功能。
实施例5的物镜2e的数值孔径为0.85,其为适应波长405nm的激光且用于三兼容拾取装置的物镜。
与图3所示物镜2相同地,实施例5的物镜2e为塑料原料,从光轴O方向观察时设于端面13外周的凸缘部32的面在从与光轴O垂直的方向观察时其高度形成为与端面13基本相同。
与图3所示物镜2相同地,就实施例5的物镜2e而言,通过将端面13与凸缘部32形成相同高度,树脂流动性变得良好,其结果,端面13的形状转印性也变得良好,反射光的光量也提高,能够良好地调整物镜的倾斜度。
(实施例6)
图16为实施例6的物镜2f的剖面图。图16所示实施例6的物镜2f为塑料单片透镜。与实施例5相同地具有环带状光程差赋予结构,为不同厚度的盘状。具有可以读取BD、DVD及CD这三种光盘的功能。与实施例5不同,由与光轴O垂直的方向观察,具有凸缘部32的第二光学面26侧的面与端面13在光轴方向上的差h,h值为0.06。
(实施例7)
图17为实施例7的物镜2g的剖面图。图17所示实施例7的物镜2g为塑料单片透镜,其为形状与可以读取BD、DVD及CD这三种光盘且具有环带状光程差赋予结构的实施例6大致相同的物镜。
(实施例8)
图18为实施例8的物镜2h的剖面图。图18所示实施例8的物镜2h为塑料单片透镜,其为形状与可以读取BD、DVD及CD这三种光盘且具有环带状光程差赋予结构的实施例6大致相同的物镜,A/B值改变。
(实施例9)
图19为实施例9的物镜2i的剖面图。图19所示实施例9的物镜2i为BD专用的玻璃制单片透镜。第一光学面25是不具有光程差赋予结构的非球面形状,实施例9的物镜2i的A/B值为0.43。
(实施例10)
图20为实施例10的物镜2j的剖面图。图20所示实施例10的物镜2j为BD专用的玻璃制单片透镜。第一光学面25是不具有光程差赋予结构的非球面形状,与实施例9的物镜相比,A为0.68mm,在实施例1~10中,其为端面13的宽的长度最大的物镜。
如上所述,如表1中记载那样,实施例1~10的斯特列尔比均超过0.05,由此可知能够形成与多余光相比光量足够大的端面反射光。因此,即使为高NA物镜,也可以对拾取装置充分地调整倾斜度。
本发明不限定于说明书中记载的实施例,由本说明书中记载的实施例或思想,本领域从业人员可以了解到包含其他实施例、变形例。说明书的记载及实施例仅作为例证目的,本发明的范围由后述权利要求所表示。

Claims (33)

1.一种物镜,其是用于光拾取装置的由树脂材料成型得到的单片物镜,所述光拾取装置具有射出第一波长λ1(390nm<λ1<420nm)的第一光束的第一光源、射出第二波长λ2(λ2>λ1)的第二光束的第二光源和物镜,使用所述第一光束对具有厚度为t1的保护基板的所述第一光盘进行信息的记录和/或再生,使用所述第二光束对具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板的第二光盘进行信息的记录和/或再生,
所述树脂材料对于405nm波长在25℃温度下的折射率为1.54~1.60的范围内,
所述物镜具有:
第一光学面,其形成于所述第一光源侧;
第二光学面,其面向所述第一光学面而形成,且曲率半径大于所述第一光学面;
端面,其是从光轴方向观察时位于所述第二光学面外侧且光轴与平面形成的角度在89°~91°,
所述第一光学面至少具有中央区域、位于所述中央区域周围的中间区域,
所述中央区域具有第一光程差赋予结构,
所述中间区域具有第二光程差赋予结构,
所述物镜,
将通过所述中央区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;将通过所述中央区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
将通过所述中间区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;将通过所述中间区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
在进行第一光盘的信息的记录和/或再生时,所述物镜的像侧数值孔径(NA)为0.7以上、0.9以下,
所述端面为镜面,
就从光轴方向观察时通过光轴及所述端面的直线而言,将所述端面范围内的所述直线的距离设为A(mm),将从光轴到所述端面最外周部的所述直线的距离设为B(mm)时,满足下式,
0.12<A/B<0.5(1)。
2.根据权利要求1所述的物镜,其中,
所述光拾取装置进一步具有射出第三波长λ3(λ3>λ2)的第三光束的第三光源,使用所述第三光束对具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板的第三光盘进行信息的记录和/或再生,
所述物镜的所述第一光学面在所述中间区域的周围具有周边区域,
所述物镜,
将通过所述中央区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
不将通过所述中间区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而不在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生,
将通过所述周边区域的所述第一光束聚光到所述第一光盘的信息记录面上,从而使得能够在所述第一光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;不将通过所述周边区域的所述第二光束聚光到所述第二光盘的信息记录面上,从而不在所述第二光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生;不将通过所述周边区域的所述第三光束聚光到所述第三光盘的信息记录面上,从而不在所述第三光盘的信息记录面上进行信息的记录和/或再生。
3.根据权利要求2所述的物镜,其满足下式,
0.12<A/B<0.24。
4.根据权利要求1所述的物镜,其中,将从垂直于光轴的方向观察时从光轴到所述第一光学面最外周部的最短距离设为X时,所述物镜满足下式,
0.8<B/X<1.7(2)。
5.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述端面与所述第二光学面邻接地形成。
6.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述物镜在所述端面的外周部具有凸缘部。
7.根据权利要求6所述的物镜,其中,所述端面是位于所述凸缘部和所述第二光学面之间的一个连续的平面。
8.根据权利要求6所述的物镜,其中,从光轴方向观察时设于所述端面外周的所述凸缘部的面以从垂直于光轴的方向观察时与所述端面的高度相同的方式形成。
9.根据权利要求6所述的物镜,其中,从光轴方向观察时设于所述端面外周的所述凸缘部的面从垂直于光轴的方向观察时设置于与所述端面相比更靠近光盘侧。
10.根据权利要求6所述的物镜,其中,从垂直于光轴的方向观察,在所述第一光学面与所述凸缘部的第一光学面一侧的面之间具有连接面,
所述连接面形成于与所述凸缘部的第一光学面一侧的面相比更靠近所述第二光学面一侧。
11.根据权利要求10所述的物镜,其中,从垂直于光轴的方向观察,所述连接面形成为不与光轴垂直的面。
12.根据权利要求10所述物镜,其中,所述端面和所述连接面为镜面。
13.根据权利要求6所述的物镜,其中,从光轴方向观察,所述凸缘部的外周的一部分具有直线部。
14.根据权利要求13所述的物镜,其中,所述直线部设置于与所述端面相比更靠近外周侧。
15.根据权利要求14所述的物镜,其中,所述直线部设置有闸口切割部,所述闸口切割部通过对所述成型时形成的闸口部进行切割而形成,将从光轴到所述直线部之间的与所述直线部垂直的直线长度设为C时,满足下式,
1.05<C/B<1.60(7)。
16.根据权利要求13所述的物镜,其中,所述直线部设置有闸口切割部,所述闸口切割部通过对所述成型时形成的闸口部进行切割而形成,从垂直于光轴的方向观察,所述凸缘部的第二光学面一侧的面与所述端面部在光轴方向上的差h满足下式,
0.02<h<0.1(8)。
17.根据权利要求1所述的物镜,其中,从所述物镜的光轴方向观察,在除所述端面以外的位置具有标示。
18.根据权利要求1所述的物镜,其中,从垂直于所述物镜的光轴的方向观察,所述端面的最薄部的厚度t(mm)满足下式,
0.35<t<1.0(9)。
19.根据权利要求18所述的物镜,其中,所述t(mm)满足下式,
0.5<t<0.8(10)。
20.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述端面的表面粗糙度Ry满足下式,
0.3<Ry<7.0(11)。
21.根据权利要求7所述的物镜,其中,从光轴方向观察,所述端面部为圆环状。
22.根据权利要求1所述的物镜,其满足下式,
0.9≤d/f≤1.8(12)。
23.根据权利要求1所述的物镜,其满足下式,
0.12<A/B≤0.18。
24.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述A(mm)满足下式,
0.1<A<0.3(4)。
25.根据权利要求24所述的物镜,其中,所述A(mm)满足下式,
0.1<A≤0.18。
26.根据权利要求1所述的物镜,其中,将所述物镜的轴上厚度设为d(mm)时,满足下式,
1.3<d<3.0(5)。
27.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述物镜的最外径为4mm以下。
28.根据权利要求1所述的物镜,其中,所述物镜的最外径为3.5mm以下。
29.一种光拾取装置,其具有权利要求1所述的物镜。
30.一种物镜的制造方法,
其是通过注塑成型来成型物镜的物镜制造方法,所述物镜用于光拾取装置,且像侧数值孔径(NA)为0.7以上、0.9以下,所述光拾取装置至少具有射出第一波长λ1(390nm<λ1<420nm)的第一光束的第一光源及物镜,通过所述物镜将从所述第一光源射出的所述第一波长λ1的所述第一光束聚光到第一光盘的信息记录面上,进行信息的记录和/或再生,
该方法包括:
使树脂材料熔融并通过闸口部流入模具内的工序,所述树脂材料对于405nm波长在25℃温度下的折射率为1.54~1.60的范围内;
对所述物镜的第一光学面、第二光学面以及端面进行转印、固化从而成型的工序,所述第二光学面面向所述第一光学面而形成,且曲率半径大于所述第一光学面,所述端面是从光轴方向观察时位于所述第二光学面外侧且光轴与平面形成的角度在89°~91°,并且为镜面,并满足下式,
0.12<A/B<0.5(1)
其中,A表示从光轴方向观察时通过光轴及所述端面的直线,表示所述端面范围内的所述直线的距离,B表示从光轴到所述端面最外周部的所述直线的距离,以及,
将所述物镜从所述模具取出的工序。
31.根据权利要求30所述的物镜的制造方法,其是用于光拾取装置的单片物镜的制造方法,所述光拾取装置具有射出第二波长λ2(λ2>λ1)的第二光束的第二光源、及射出第三波长λ3(λ3>λ2)的第三光束的第三光源,使用所述第一光束对具有厚度为t1的保护基板的所述第一光盘进行信息的记录和/或再生,使用所述第二光束对具有厚度为t2(t1<t2)的保护基板的第二光盘进行信息的记录和/或再生,使用所述第三光束对具有厚度为t3(t2<t3)的保护基板的第三光盘进行信息的记录和/或再生。
32.根据权利要求30所述的物镜的制造方法,其中,所述进行转印、固化从而成型的工序中,成型满足下式的物镜,
0.12<A/B<0.24。
33.根据权利要求30所述的物镜的制造方法,其中,所述进行转印、固化从而成型的工序中,成型所述端面的表面粗糙度Ry满足下式的物镜,
0.3<Ry<7.0(11)。
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