雷射頭裝置及物鏡的製作方法
2023-05-01 15:37:51
專利名稱：雷射頭裝置及物鏡的製作方法
技術領域：
本發明有關利用不同波光的雷射再生、記錄基板厚度不同的CD、DVD等光記錄裝置的雷射頭裝置。塗布涉及適合用於雷射頭裝置的物鏡。
背景技術：
眾所周知，作為光記錄媒體，CD、DVD等保護記錄面的透明基板的厚度和記錄密度是不同的。例如，CD保護記錄面的透明基板厚度為1.2mm，而DVD透明基板的厚度比CD薄為0.6mm，其記錄密度比CD高。
對於這些光記錄媒體，記錄、再生信息的雷射頭裝置為了其小型及緊湊化，建議採用單一的物鏡，使雷射匯聚於CD、DVD記錄面上的結構。
作為這樣的物鏡，例如有特開平09-179020號公報揭示的。該物鏡在具有單一的折射力的透鏡面上形成細微的衍射光柵，由該衍射光柵使入射光束髮生衍射，做成依靠各次的衍射光在光軸的不同位置上結成多少個焦點。又，在靠各次的衍射光所形成的焦點中提高兩個焦點位置上的聚光功率之同時，該衍射光柵的衍射特性被設定成；在這兩個焦點中，衍射次數多的一側的衍射光在焦點距離短的位置上聚焦。
在利用這種構成的物鏡的雷射頭裝置上，例如將波長650nm的雷射通過衍射成兩個衍射光，假設衍射成1次衍射光和2次衍射光，從而能使1次衍射光匯聚於CD記錄面上的第一焦點位置，衍射次數多的2次衍射光匯聚於焦點距離短的DVD記錄面上的第二焦點位置。
但是這種物鏡因為以使單一波長的雷射匯聚於兩個焦點為前提，故對於使用不同波長雷射的2波長光源型雷射頭裝置，例如具有用於CD-R再生記錄的波長780nm的雷射及DVD再生用的波長650nm雷射光源的雷射頭裝置就不適合。
這裡，在2波長光源型雷射頭裝置中，例如，能使用特開2000-028917號公報所揭示的物鏡。該物鏡其鏡面被分成三部分，從光軸側面四周呈同心圓狀地形成圓形的第一分割面、環狀的第二分割面、以及環狀的第三分割面。在這些分割面中，第二分割面上又形成衍射光柵。
這種物鏡設定成將通過波長780nm雷射的第一分割面的光束及通過第二分割面衍射光柵的0次光作為CD-R再生記錄用，匯聚於第一焦點位置，通過波長650nm雷射的第一、第三分割面的光束及在第二分割面衍射的一次衍射光匯聚於DVD再生用第二焦點位置。由此，從第一分割面至第二分割面用作CD-R用的孔徑、第一分割面至第三分割面用作DVD用的孔徑。
但是，這種構成的物鏡不管作為該物鏡對象的媒體是兩種不同厚度的基板，依然將成為該物鏡的母材的鏡面分成三個部分，大大增加衍射光柵設計負擔，又招致光利用率降低。
因此，本發明的課題在於提出一種結構簡單的雷射裝置用物鏡、以及具有該物鏡的雷射頭裝置的方案。上述物鏡能在第一光記錄媒體的記錄面上形成第一雷射光束的光點，並能在第二光記錄媒體的記錄面上形成不同波長的第二雷射光束的光點。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的特徵在於；在這種雷射頭裝置中，對著第一光記錄媒體及第二光記錄媒體的記錄面，通過一個聚光光學系統分別使不同波長的第一及第二雷射光束聚光，將信息記錄、再生在該記錄面上；將構成前述聚光光學系統的物鏡的折射面分割成以其光軸為中心的中心側折射面區域和圍著該中心側折射面區域的外層的外圍側折射面區域兩部分。衍射光柵在前述中心側折面區域的實質上整個區域上形成，利用前述第一雷射光束進行前述第一光記錄媒體的記錄、再生之際，由通過前述中心側折射面區域所得的衍射光束形成光點，在利用前述第二雷射束進行前述第二光記錄媒體的記錄、再生之際，由通過前述外圍側折射區域的光束和通過前述中心側折射面區域所得的衍射光束形成光點。
在本發明中，這一物鏡的衍射面分割成兩部分構成，可以設定成一方的折射面區域使第一雷射束的光點形成於第一記錄媒體的記錄面上，另一方的折射面區域使第二雷射光束的光點形成於第二光記錄媒體的記錄面上。因而，折射面的設計就變得容易。
又因衍射光柵可以設定成朝著光點形成位置最適於衍射第二雷射光束，故該衍射光柵設計也變得容易。
再加上為了形成光點，使變得相當重要的第一及第二雷射束內規定部分不會衍射地通過物鏡，所以能提高雷射利用效率。
還有，在前述外圍側折射面區域的整個區域上可形成第二衍射光柵，該光柵的衍射使前述第一雷射束不聚在前述光點形成位置上。這樣做，則能不用孔徑光闌排除第一雷射光束外圍側部分不要的光束成分。
又，在前述外圍側折射面區域的整個區域上形成外圍側衍射光柵，利用前述第二雷射光源之際，也能由通過前述中心側折射面區域所得的一次衍射光束和通過前述外圍側折射面區域所得到的一次衍射光束形成光點。
此外，形成前述外圍側折射面區域，其折射力適於前述第二雷射光束在前述第二光記錄媒體的記錄面上形成光點，若在前述外圍側折射面區域的整個區域上形成外圍側光柵，則利用前述第二雷射光源之際，由通過前述中心側折射面區域得到的一次衍射光束和通過外圍側折射面區域得到的0次衍射光束也能形成光點。
又能做成在中心側折射面區域形成的中心側衍射光柵上，利用波長的差異，通過第一及第二雷射中同一次數的衍射光柵，即一次衍射光分別在第一及第二光記錄媒體的記錄面上形成光點。這時候，通過將衍射光柵設定成一次衍射光的衍射效率最大，從而提高雷射使用效率。
再有，在形成外圍側衍射光柵時，若將第一雷射光束中外圍側部分不需要的光的成分衍射使其不聚在第一光記錄媒體的記錄面上的光點形成位置上，這樣，則不用孔徑光闌就能排除這類不需要的光。
另外，本發明將構成前述聚光光學系統的物鏡的折射面分割成以其光軸為中心的中心側折射面區域、以及保衛該中心側折射面區域外側的外圍側折射面區域二部分，在前述外圍側折射面區域的實質上整個區域上形成衍射光柵，形成前述中心側折射面區域，其折射力適於前述第一雷射束在前束第一光記錄媒體的記錄面上形成光點，形成前述外圍側折射區域，其折射力較適宜前述第二雷射束在前述第二光記錄每一個的記錄面上形成光點，也能將前述衍射的衍射特性設定成通過前述外圍側折射面區域的前述第一雷射術的光束成分不聚在前述第一光記錄媒體的記錄面的光點形成位置上。
另外，本發明中，構成前述聚光光學系統的物鏡的透鏡折射面設為具有折射力適於將前述第二雷射束的光點在第二光記錄媒體的記錄面上形成，在該透鏡的折射面對於第一光記錄媒體，在與設定好的孔徑數對應的中心側區域的整個區域上形成衍射光柵，也能將該衍射光柵的衍射特性設定成；在前述第一光記錄媒體的記錄面上形成通過前述中心側區域得到的前述第一雷射光束的衍射光束成分中，由規定次數的衍射光束成分產生的光點。
這時候，第一雷射光束一射入物鏡，就在第一光記錄媒體的記錄上形成由該透鏡折射面的中心側區域形成的衍射光柵衍射的第一雷射光束成分產生的光點，第二雷射光束一射入物鏡，就由通過該透鏡折射面上形成衍射光柵的中心側區域得到的第二雷射光束的0次衍射光束成分和通過中心區域以外的透鏡折射面的第二雷射光束的光束成分，在第二光記錄面上形成光點。
在這一物鏡中，對於具透鏡折射面，具有較適宜基板厚度薄的第二光記錄媒體的折射力，所以能提高用於該第二光記錄媒體再生等第二雷射的利用效率。又因在第一光記錄媒體的再生等所用的透鏡折射面中心側區域形成衍射光柵，所以能抑制第一光記錄媒體的記錄面上形成的光點的象差。
這裡也可以僅在該中心側區域的外圍側部分形成環狀的前述光柵，以代替在前述中心側區域的整個區域上形成前述衍射光柵。即設定成適合第二記錄媒體的透鏡折射面的匠軸區域對於第一光記錄媒體即使原樣地使用因在實用上沒有妨礙，所以僅在透鏡折射面中心側區域的外圍側區域形成衍射光柵，也可以做成抑制象差，不會對第一光記錄媒體的再生等帶來妨礙。
採用上述方法，不利用衍射，也能提高第一雷射的利用效率。又，因透鏡折射面的結構更加簡單，模具製作更加容易，另外成形時的複製性也更佳。
另外，本發明的特徵為構成聚光光學系統的物鏡折射面由以其光軸為中心形成同心圓的多個環狀折射面的邊緣上朝著前述光軸方向形成臺階高差，將這些多個環狀折射面的各個面形成為其折射力於在前述第二光記錄媒體的記錄面上形成前述第二雷射光束的光點，將在前述物鏡折射面對於前述第一光記錄媒體在與規定的孔徑數對應的中心側區域上形成的前述環狀折射面的臺階高差設定成能在前述第一光記錄媒體的記錄面上形成前述第一雷射光束的光點，在前述環狀折射面上形成衍射光柵，該環狀折射面形成於圍著物鏡折射面的前述中心側區域的外圍側的遠圓側區域，該衍射光柵的衍射特性設定成通過前述外圍側區域的前述第一雷射光束的光束成分不聚在前述第一光記錄媒體的記錄面上的光點位置。
這裡，對於前述第二雷射光束的波長λ2，若取前述臺階高差實質上為Aλ2/(n-1)的關係(A正整數，n前述環狀折射面的折射率)，則對第二雷射光束臺階高差不產生影響，對於第一光記錄媒體就能在記錄上形成第一雷射光束的光點。這裡，將A的值設為1，前述臺階高差設為λ2/(n-1)，則能抑制因臺階高差產生的不需要的光。
該物鏡中不一併使用衍射，靠折射在各光記錄媒體的記錄面上形成第一及第二雷射光束的光點。因此，能提高第一雷射對第一光記錄媒體的光利用效率及第二雷射對第二光記錄媒體的光利用效率。
另外，折射面的外圍側區域可以設定成使通過該區域的第二雷射光束實質上過而不入，設定成通過該區域的第一雷射光束不聚在光點形成位置，所以外圍側區域的光學設計就有自由的餘地，模具製作也變得容易。
接著，本發明涉及前述各雷射頭裝置用物鏡，其特徵為具有上述構成的透鏡折射面。
圖1表示以應用本發明的雷射裝置的光學系統為中心的概略構成圖。
圖2(a)、(b)和(c)分別表示圖1的物鏡第一種構成的平面圖、剖視圖、以及局部放大剖視圖。
圖3表示圖2的物鏡產生的第一及第二雷射的匯聚狀態的說明圖。
圖4表示本發明的物鏡第一種構成變更例示意圖，(a)為其平面圖、(b)為其剖視圖、(c)及(d)分別為其局部放大剖視圖。
圖5(a)、(b)、以及(c)分別表示圖1的物鏡第二種構成的平面圖、剖視圖、以及局部放大剖視圖。
圖6表示圖5的物鏡產生的第一及第二雷射的匯聚狀態的說明圖。
圖7表示本發明的物鏡第二種構成的變更例的示意圖，(a)為其平面圖、(b)為其剖視圖、(c)及(d)分別為其局部放大剖視圖。
圖8(a)、(b)和(c)分別表示圖1物鏡的第三種構成的平面圖、剖視圖、以及局部放大圖。
圖9表示圖8的物鏡產生的第一及第二雷射的匯聚狀態的說明圖。
圖10(a)、(b)和(c)分別表示圖1的物鏡第四種構成的平面圖、剖視圖、以及局部放大圖。
圖11表示圖10的物鏡產生的第一及第二雷射匯聚狀態的說明圖。
圖12表示本發明的物鏡第四種構成變更例示意圖，(a)為其平面圖、(b)為其剖視圖、(c)和(d)分別為其局部放大剖視圖。
圖13(a)、(b)和(c)分別表示圖1物鏡的第五種構成的平面圖、剖視圖、以及局部放大圖。
圖14表示圖13的物鏡產生的第一及第二雷射匯聚狀態的說明圖。
具體實施形態以下參照附圖，說明具有應用本發明物鏡的雷射頭裝置的示例。
(整體構成)圖1為以本例的雷射頭裝置的光學系統為中心的概略構成圖。本例的雷射頭裝置1為對CD、CD-R、DVD等基板厚度、記錄密度不同的多種光記錄媒體4進行信息的再生、記錄的裝置。所以，具有射出用於CD-R的再生等中心波長為780nm的第一雷射光束L1的第一雷射光源和射出用於DVD的再生等波長為650nm的第二雷射光束L2的第二雷射光源12。各雷射光束通過共同的聚光光學系統L0被導致光記錄媒體4之同時，在該光記錄媒體4上反射的各雷射光源的返光被導致共用的感光元件25。
聚光光學系統L0中包括使第一雷射光束L1筆直前進，第二雷射光束L2反射，使雙方的光都與系統光軸L(物鏡的光軸)一致用的第一分光束鏡21、讓沿著系統光軸L進行的雷射光束L1、L2通過的第二分光束鏡22、使通過該第二分光束鏡22的雷射光束L1、L2成為平行光的平行光鏡23、以及將從平行光鏡23射出的雷射光束L1、L2的光點形成在光記錄媒體4的記錄面上的用的物鏡3。對於光記錄媒體4即DVD42的記錄面42a和CD或CD-R41的記錄面41a，由物鏡3形成第一雷射光束L1的光點於CD-R41的記錄面41a上，形成第二雷射光束L2的光點於DVD42的記錄面42a上。
另外，聚光光學系統L0還包括將在光學記錄媒體4上被反射後，繼而在第二分光束鏡22上再被反射後的第一及第二雷射光束的返光引至共用感光元件25用的光柵24。
在這種構成的雷射頭裝置1中，作為光記錄媒體4在記錄、再生CD-R41之際，從第一雷射光源11射出波長780nm的第一雷射光束L1。該第一雷射光源被導致光學系統L0，通過其物鏡3，在CD-R41的記錄面41a上形成光點B(41)。CD-R41的記錄面41a上反射的第一雷射光束L1的返光通過第二分光束鏡22聚光在共用感光元件25上，由共用感光元件25檢測出的信號能進行CD-R41的信息的再生等。
對此，作為光記錄媒體4在進行DVD42的信息再生等時候，從第二雷射光源12射出波長650nm的第二雷射光源L2。該第二雷射光源L2也被導致光學系統L0，通過物鏡3在DVD42的記錄面42a上形成成光點B(42)。DVD42記錄面42a處反射的第二雷射光束L2的返光，通過第二分光束鏡22聚光在共用感光元件25上。由共用感光元件25檢測出的信號進行DVD42的信息的再生等。
(物鏡的第一種構成)以下，參照圖2及圖3，詳細說明本發明的物鏡3的構成。圖2(a)、(b)和(c)分別表示物鏡3的平面圖、剖視圖、以及局部放大剖視圖。圖3表示物鏡3的各種波長雷射的匯聚狀態說明圖。
本例的物鏡3為具有有著從第一雷射光源11及第二雷射光源12射出的雷射光束L1、L2射入的放大倍數為正的入射側折射面31和向光記錄媒體4射出雷射光束的射出折射面32的凸透鏡。入射側折射面31分割成以光軸為中心呈同心圓狀地包括光軸L在內的圓形中心側折射面區域33和呈環狀地包圍該中心側折射面區域33的外圍側的外圍側折射面區域34兩部分。另外，在中心側折射面區域33的整個區域上形成衍射光柵25。
物鏡3的中心側折射面區域33在圖3中如虛線所示具有在CD-R41的記錄面41a上形成第一雷射光源11射出的第一雷射光束L1的光點B(41)的折射力。該中心側折射面區域33形成的第一衍射光柵35具有在DVD42的記錄面42a上形成由通過該區域的第二雷射光束L2的一次衍射光束產生的光點B(42)的衍射特性。對此，外圍側折射面區域34具有在DVD42的記錄面42a上形成第二雷射光束L2中通過中心側折射面區域33的外側的光束部分的光點B(42)的折射力。
在具有這種構成的物鏡3的雷射頭裝置1中，再生CD-R41的信息時，驅動第一雷射光源11、射出第一雷射光束L1。從該第一雷射光束L1內通過物鏡3中心側折射面區域33的光束成分中，在CD-R41的記錄面41a上形成不受在那裡形成的衍射光柵作用影響的0次衍射光束成分的光點B(41)，通過物鏡3的外圍側折射面34的第一雷射光束L1的光束部分因是再生不需要的不要光故不能利用。
接著，在DVD42的信息再生時，驅動第二雷射光源12射出第二雷射光源L2。該雷射光束L2內通過物鏡3中心側折射面區域33的光束成分中，由在那裡形成的衍射光柵35衍射產生的一次衍射光束成分和通過物鏡3外圍側折射面區域34的光束成分在DVD42的記錄面42a上形成光點B(42)。
(第一種構成示例的效果)該例中的物鏡3因折射面做成分割為兩部分的結構，故與以往的分割成三部分結構的物鏡相比折射面的實際、製造就方便。另外，由於衍射光柵可設定成最適於第二雷射光束衍射，所以該衍射光柵的設計也變得容易。
再加上為了形成光點，變得重要的第二及第二雷射光束中至少使一部分不衍射地通過物鏡，故能提高雷射的利用效率。
(物鏡的第一種構成的變更例)本例中，在CD-R的記錄或再生時，通過外圍側折射面區域34的第一雷射光束成分為信息再生不需要的不要光。為切實排除該不要光，外圍側折射面區域34的表面也形成衍射光柵，由該衍射光柵將通過外圍側折射面區域的第一雷射光束的光束成分可在與光點形成位置不同的方向上衍射。
圖4(a)表示也在外圍側折射面區域形成衍射光柵的物鏡示例的平面圖，圖4(b)為其剖視圖，圖4(c)及(d)分別為其局部放大剖視圖。如上述諸圖所示，本例的物鏡3A為具有入射側折射面31A和向光記錄媒體射出雷射的射出側折射面32A的凸透鏡，前述入射側折射面31A為具有從地鐵雷射光源11及第二雷射光源12射出的雷射L1、L2射入的、放大倍數為正的折射面。
入射側折射面31A分成包括光軸的圓形中心側折射面區域33A和呈同心狀圍著中心側折射面33A的環狀的外圍側折射面區域34A。另外，中心側折射面區域33A又是用於在CD-R的記錄面上形成第一雷射光束L1的光點的折射面，在該區域的整個區域上形成第一衍射光柵35A。另外，外圍側折射面區域34A為在DVD記錄面上形成第二雷射光束的光點用的折射面，所以，能在該區域的整個區域上形成第二衍射光柵36。
因此，在CD-R記錄或再生時射出的第一雷射光束L1中，通過中心側折射面區域33A的光束成分的光點在CD-R記錄面上形成，即該光束成分中，由中心側折射面區域折射，不受在那裡形成的第一衍射光柵35A衍射作用的影響，靠原樣地通過的0次光束成分在CD-R記錄面上形成光點。
這裡，該第一雷射光束L1中，通過外圍側折射面區域34A的光束成分為對記錄或再生不起作用的不要光成分，受到形成於該外圍側折射面區域34A的第二衍射光柵36的衍射作用就衍射，不在光點形成位置上聚光。
然後，對於在DVD再生時射出的第二雷射光束L2，通過物鏡3A的光束成分中，因受到中心側折射面區域33A上形成的第一衍射光柵35A的衍射作用而生成的一次衍射光束的光點就在DVD記錄面上形成。因此，由該一次衍射光束和第二雷射光束L2通過外圍側折射面區域34A的光束成分中，雖受到該折射面區域的折射作用，但不受該區域上形成的第二衍射光柵36的衍射作用影響的0次光束成分，在DVD的記錄面上形成光點。
(物鏡的第二種構成)以下，參照圖5及圖6，對於本發明的物鏡3的第二種構成進行說明，圖5所示的物鏡3中，物鏡3的中心側折射面區域133為具有與外圍側折射面區域134不同的折射力的折射面區域。形成於該中心側折射面區域133的中心側衍射光柵135具有將通過該區域的第一雷射光束L1的一次衍射光束的光點形成在CD-R41記錄面上的衍射特性。在這基礎上，還具有將通過該區域的第二雷射光束的一次衍射光束的光點形成在DVD42的記錄面上的衍射特性。
對此，物鏡3的外圍側折射面區域134具有將第二雷射光束L2內通過該區域的光束部分的光點形成在DVD42記錄面上的折射力。
在具有這一構成的物鏡3的雷射頭裝置1上，在再生CD-R41的信息時，一驅動第一雷射光源11，第一雷射光束成分中，由那裡形成的中心側衍射光柵135的光束成分中，由在那裡形成的中心側衍射光柵135的衍射，一次衍射光束成分的光點B(41)，如圖6的虛線所示，就形成於CD-R41記錄面上。通過物鏡3外圍側衍射面區域134的第一雷射光束L1的光束成分因是再生不需要的不要光所以不能利用。
接著，在DVD42的信息再生時，驅動第二雷射光源12，射出第二雷射光束L2。如圖6的實線所示該雷射光束L2內通過物鏡3中心側折射面區域133的光束成分中，由靠中心側衍射光柵135衍射產生的一次衍射光成分和通過物鏡3外圍側折射面區域134的光束成分在DVD42記錄面上形成光點B(42)。
(第二種構成例的效果)該例的物鏡3因為做成折射面分割成兩部分的構成，所以與以往的分割成三部分的構成相比，折射面的設計、製造就變得方便。另外，利用波長之差異，由中心側衍射光柵135衍射的第一及第二雷射光束L1、L2的一次衍射光束成分產生的光點分別在CD-R41及DVD42的記錄面上形成。因此，通過設計中心側衍射光柵135使一次衍射光的衍射效率成最大，從而提高雷射利用效率。
(物鏡的第二種構成的變更例)上述物鏡3通過設定外圍側折射面區域134的折射力，從而在DVD42記錄面上形成通過該區域的第二雷射光束的光束成分產生的光點。然而也能做成，在其外圍側折射面區域134上也形成衍射光柵，在DVD42記錄面上形成由該衍射光柵產生的第二雷射光束的衍射光束成分的光點。
圖7(a)表示在外圍側拆折射面區域也能形成衍射光柵的物鏡3的例子的平面圖，圖7(b)是其剖視圖，圖7(c)及(d)分別是其局部放大剖視圖。如上諸圖所示本例的物鏡3為具有有著雷射光束L1、L2射入的、放大倍數為正的折射面即射入側折射面131A、以及向光記錄媒體射出雷射光束的射出側折射面132A的凸透鏡。
射入側折射面區域131A分成包括光軸L的圓形的中心的側折射面區域133A和同心圓狀圍著該中心側折射面133A的環形的外圍側折射面區域134A。另外，在中心側折射面區域133A上，在該區域的整個區域形成中心側衍射光柵135A，另外，在外圍側折射面區域134A的整個區域上也形成了外圍側衍射光柵136。
本例的物鏡3由在CD-R41記錄或再生時射出的第一雷射光束L1中通過中心側折射面區域133A的光束成分在CD-R41記錄面上形成光點。詳細為，該光束成分中，由受到在中心側折射面區域133A形成的中心側衍射光柵135A的衍射作用的影響用所生成的一次衍射光束成分，在CD-R41的記錄面上形成光點B(41)。
可是，第一雷射光束L1中，通過外圍側折射面區域134A的光束成分為對記錄或再生不起作用的不要的光，在本例中，受到形成於該外圍側折射面區域134A的外圍側衍射光柵136的衍射作用，所以衍射成雷射不聚在CD-R41記錄面的光點形成位置上。
另外，本例的物鏡3在DVD42記錄面42a上形成DVD42再生時射出的第二雷射光束L2的光點。即通過中心側折射面區域133A的第二雷射光束的光束成分中，由受到在中心側折射面區域133A形成的中心側衍射作用生成的一次衍射光成分，在DVD42記錄面上形成光點。與此同時，在該第二雷射光束L2內通過外圍側折射面區域134A的光束成分中，由受到在該區域形成的外圍側衍射光柵136的衍射作用生成的一次光束成分，在DVD42記錄面的同一位置上也形成光點。
用這種構成的物鏡3也能得到同上的效果。在這基礎上，本例的物鏡3中，其外圍側折射面區域134A上也形成外圍側衍射光柵136，有該外圍側衍射光柵136進行衍射，使地第一雷射光束L1中外圍側部分不要的光成分不在CD-R41記錄面的光點形成位置上級光，因而，不使用孔徑光闌等能切實排除不要的光。
(物鏡的第三種構成)接著，參照圖8及圖9，說明本發明中物鏡3的第三種構成。本例的物鏡3為具有有著放大倍數為正的入射側折射面231、以及射出側折射面232的凸透鏡，由這些入射側折射面231及射出側折射區232組成的透鏡折射面分成以光軸為中心同心圓狀包括光軸L在圓形的中心側折射面區域233、以及環狀包圍該中心側折射面區域233的外圍側的外圍側折射面區域234的兩部分。另外，經入射側折射面231的外圍側折射面區域234的整個區域形成衍射光柵235。
物鏡3的中心側折射面區域233具有折射力，能在CD-R41的記錄面上形成由第一雷射光束L1內通過該區域的光束成分產生的光點B(41)。
外圍側折射面區域234具有折射力，能在DVD42的記錄面上形成由第二雷射光束內通過該區域234的光束部分的光點B(42)。另外，該外圍側折射面區域234形成的衍射光柵235的衍射特性設定成不讓第一雷射光束L1在CD-R41記錄面的光點位置上聚光。
在具有種構成的物鏡3的雷射頭裝置1上，再生CD-R41的信息時，第一雷射光束L1中入圖9中虛線所示通過物鏡3中心側折射面區域233的光束部分由於該折射面區域233的折射力在CD-R41記錄面上形成光點B(41)。
本例中，通過物鏡3外圍側折射面區域234的第一雷射光束L1的光束部分受到該外圍側折射面區域234上形成的衍射光柵235的衍射作用，在光點B(41)的形成位置上不聚光。
然後，在DVD42的信息再生時，第二雷射光束L2內通過外圍側折射面區域234光束部分中，不受衍射光柵235的衍射作用的0次光束成分，靠該區域的折射力，另外通過中心側折射面區域233的光束部分靠該折射面區域的折射力在DVD42的記錄面上形成光點B(42)。
這樣，用本例的物鏡3憑藉不讓第一及第二雷射光束衍射使通過物鏡，從而在各光記錄媒體的記錄面上形成光點，所以能提高各雷射光束的利用
(物鏡的第四種構成)以下參照圖10及圖11，說明本例物鏡3的第四種構成。本例的物鏡3作為透鏡折射面具有入射側折射面331和射出側折射面332。由這些射入側折射面331及射出側折射面332組成的透鏡折射面設定成具有的折射力較適合在DVD42記錄面42a上形成波長短的第二雷射光束L2產生的光點B(42)。
另外，對於透明基板厚度的CD-R41，在與規定的孔徑數(例如，孔徑數NA＝0.5)對應的入射側折射面331的中心側區域333上，在其整個區域上形成衍射光柵335，該衍射光柵335用於使第一雷射光束L1衍射在CD-R41就面41a上形成光點B(41)。本例衍射光柵335的衍射特性設定成在CD-R41的記錄面41a上形成由第一雷射光束L1的一次衍射光束成分產生的光點B(41)。
在具有這種構成的物鏡3的雷射頭裝置1上，在CD-R41的信息再生時，第一雷射光束L1中，如圖11虛線所示，射入物鏡3中心側折射面區域333的光束成分靠該區域形成的衍射光柵335衍射。衍射生成的一次衍射光束成分在CD-R41的記錄面41a上形成光點B(41)。
以後，在DVD42的信息再生時，射出第二雷射光束L2，如圖11實線所示，靠不受中心側區域333形成的衍射光柵335的衍射作用通過的第二雷射光束的0次衍射光束成分和在第二雷射光束L2內通過外圍側區域334的光束成分，在DVD42的記錄面42a上形成光點B(42)。
(第四種構成例的效果)這樣，用本例的雷射頭裝置1的物鏡3因為能對其透鏡折射面給予適於基板厚度薄的DVD42的折射力，所以能提高用於該DVD42的再生等第二雷射光束L2的利用效率。又因為在用於基板厚度厚的CD-R41的記錄、再生等透鏡折射面的中心側區域333上形成衍射光柵335，所以能抑制CD-R41記錄面41a上形成的光點的象差。
(物鏡的第四種構成的變更例)本例中，在上述物鏡3，其入射側折射面331的中心側區域333的整體區域上形成光柵335。也可如圖12所示，取而代之的為只在中心側區域333的外圍側部分形成環狀衍射光柵。即設定成適合DVD42的透鏡折射面的匠軸區域對CD-R41即使原樣地使用也不妨礙實用，所以僅在透鏡折射面的中心側區域的外圍側部分形成衍射光柵，可抑制象差對CD-R41的記錄、再生等不帶來妨礙。
圖12(a)表示僅在中心側區域的外圍側部分形成衍射光柵的物鏡示例平面圖，圖12(b)為其平面圖，圖12(c)為其局部放大剖視圖。如上述諸圖所示本例的物鏡3也能作為其透鏡折射面，具有入射側折射面331A和射出側折射面332A。透鏡折射面設定成具有折射力，適於在DVD42的記錄面42a上形成由波長短的第二雷射光束L2產生的光點B(42)。
另外，在對於CD-R41與規定的孔徑數(例如孔徑數NA＝0.5)對應的入射側折射面331A的中心側區域333A上，其外圍側部分形成環狀的衍射光柵335A。該衍射光柵335A為將第一雷射光束L1衍射後在CD-R41的記錄面41a上形成光點作用。該衍射光柵335A的衍射特性設定成第一雷射光束L1的衍射光束成分中一次衍射光束成分的光點能在CD-R41的記錄面41a上形成。
採用這種構成的物鏡3也能得到同上的效果。在這基礎上，不利用衍射的部分，能提高第一雷射光束的利用效率。又因能進一步簡化透鏡折射面的結構，所以模具製作更加方便，另外，成形時的複製性也變得更佳。
(物鏡的第五種構成)以下，參照圖13及14圖，說明物鏡3的第五構成例。本例的物鏡3作為透鏡折射面，具有入射側折射面431和射出側折射面432。
入射側折射面431由以透鏡光軸L為中心，多條同心圓形成的環狀折射面構成。本例中，由包括光軸在內的第一環狀折射面431a、圍著該第一環狀折射面431a外側的第二環狀折射面431b、圍著該第二環狀折射面431b外側的第三環狀折射面431c、以及圍著該第三環狀折射面431c外側的第四環狀折射面431d構成。環狀折射面的數量在本例中也不限定。
在第一環狀折射面431a和第二環狀折射面431b之間朝透鏡光軸方向L有臺階高差d1。同樣在第二環狀折射面431b和第三環狀折射面431c之間朝透鏡光軸方向L有臺階高差d2，在第三環狀折射面431c和第四環狀折射面431d之間朝透鏡方向L有臺階高差d3。因此，這些第一、第二、第三、第四的環狀折射面431a、431b、431c、431d朝光軸L的方向形成臺階狀。
另外，這些第一、第二、第三、第四環狀折射面431a、431b、431c、431d的每一個都具有折射力，適於在DVD42的記錄面42a上形成第二雷射光束的光點。
本例中，對於利用第一雷射光束L1的CD-R41規定的孔徑數一般為0.5成為圖14中以NA1示出的部分。另外，對於利用第二雷射光束L2的DVD42規定的孔經數一般為0.6，成為圖14中以NA2示出的部分。在與對CD-R41規定的孔徑數範圍NA1對應的物鏡3中心側區域433上形成第一、第二、第三環狀折射面431a、431b、431c，這些折射面有臺階高差d1、d2、d3，適於在CD-R41的記錄面41a上形成第一雷射光束L1的光點。
另外，在圍著中心側區域433外圍側的外圍側區域434形成的第四環狀折射面431d上形成衍射光柵435。該衍射光柵435的衍射特性設定成使通過該區域的第一雷射光束L1的光束部分不聚在CD-R41的記錄面41a的光點形成位置上。
在這種構成的雷射頭裝置1上，CD-R41信息再生時，驅動第一雷射光源11射出第一雷射光束L1。該第一雷射光束L1中如圖13虛線所示，在物鏡3的入射側折射面431內通過中心側區域433的光束部分在CD-R41的記錄面41a上形成光點B(41)。
通過物鏡3入射側折射面431外圍側區域434的第一雷射光束L1的光束部分為與基板厚度的CD-R41規定孔徑數對應的區域以外的不要的光，受形成於該外圍側區域434上的衍射光柵435衍射作用，而產生衍射不聚在光點B(41)的形成位置上。
接著，在再生DVD的信息時，只驅動第二雷射光源12射出第二雷射光束L2。如圖14實線所示，該第二雷射光束L2內通過中心側區域433的光束成分的光點B(42)在DVD42的記錄面42a上形成。另外通過形成衍射光柵435的外圍側區域435的光束部分中，不受該區域形成的衍射光柵435衍射作用的0次光束成分也形成光點B(42)。
這樣，用本例的物鏡3不一併使用衍射靠折射在CD-R41的記錄面41a上形成第一雷射光束L1的光點B(41)，在DVD42的記錄面42a上形成第二雷射光束L2的光點B(42)。因此，能提高第一雷射光束L1對CD-R41的利用效率和第二雷射光束L2對DVD42的利用效率。
如上所述，本發明中，將雷射頭裝置用物鏡折射面分成中心側折射面區域和外圍側折射面區域兩部分，通過利用這些中心側折射面區域和外圍側折射面區域的折射特性或衍射特性，從而使第一雷射光束的光點在第一光記錄媒體的記錄面上形成，第二雷射光束的光點在第二光記錄媒體的記錄面上形成，所以，與將物鏡折射面分成三部分形成物鏡的場合比，在簡化折射面構成之同時，各折射面區域的設計也變得方便。另外光利用效率也提高。
又，本發明中採取將物鏡的折射面在多條形成同心的環狀折射面邊緣上設置臺階高差的構成，不一併使用衍射靠折射在第一光記錄媒體的記錄面上形成第一雷射光束的光點，在第二光記錄媒體的記錄面上形成第二雷射光束的光點。即可以分別設定成第一及第二雷射光束不衍射而匯聚在焦點上，使配置在物鏡折射面的中心側區域及外圍側區域的多條環狀折射面分別適合第二光記錄媒體的折射特性、調整配置在中心側區域的環狀折射面的臺階高差成為適合第一光記錄媒體的折射特性，所以能提高第一及第二雷射光束的利用效率。
權利要求
1.一種雷射頭裝置，對著第一光記錄媒體及第二光記錄媒體的記錄面，通過一個聚光光學系統使波長各異的第一及第二雷射光束聚光，將信息記錄或再生在該記錄面上，其特徵在於，將構成所述聚光光學系統的物鏡的折射面分成以其光軸為中心的中心側折射面區域，及圍著該中心側折射面區域的外側的外圍側折射面區域兩部分，在所述外圍側折射面區域的實質上整個區域上形成衍射光柵，形成所述中心側折射面區域，使其折射力適於所述第一雷射光束在所述第一光記錄媒體上形成光點，形成所述外圍側折射面區域，使其折射力適於所述第二雷射光束在所述第二光記錄媒體上形成光點，將所述衍射光柵的衍射特性設定成通過所述外圍側折射面區域的所述第一雷射光束的光束成分，不在所述第一記錄媒體的記錄面的光點形成位置上聚光。
2.如權利要求1所述的雷射頭裝置，其特徵在於，形成所述中心折射面區域，使折射力適於所述第二雷射光束在所述第二光記錄媒體的記錄面上形成光點。
3.一種物鏡，其特徵在於，是用於權利要求1所述雷射頭裝置、使波長各異的第一及第二雷射光束聚光的物鏡，該物鏡將其折射面分成以其光軸為中心的中心側折射面區域、以及圍著該中心側折射面區域的外側的外圍側折射面區域，在所述外圍側折射面區域的實質上整個區域上形成衍射光柵，起如權利要求1所述的作用。
全文摘要
本發明揭示一種能在第一光記錄媒體面上形成第一雷射光束的光點，在基板厚度不同的第二光記錄媒體的記錄面上形成波長各異的第二雷射光束的光點的結構簡單的雷射頭裝置用物鏡。雷射頭裝置的物鏡3的入射側折射面31分成中心側折射面區域33和外圍側折射面區域34兩部分，在中心側折射面區域33的整個區域上形成衍射光柵35。CD－R41記錄、再生時，由中心側折射面區域33在CD－R41的記錄面41a上形成通過該區域的第一雷射光束L1的光束成分的光點B(41)。DVD42再生時，由衍射光柵35及外圍側折射面區域34在DVD42的記錄面42a上形成第二雷射光束L2的光點B(42)。因而能實現適合2波長光源型雷射頭裝置使用、結構簡單的物鏡。
文檔編號G11B7/135GK1609971SQ20041005675
公開日2005年4月27日 申請日期2002年11月27日 優先權日2001年11月27日
發明者藤田雄二, 林賢一, 宮坂美房, 東隆祐, 岡村哲郎 申請人:株式會社三協精機製作所