光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102959627 A (43)申请公布日 2013.03.06 CN 102959627 A *CN102959627A* (21)申请号 201280001403.7 (22)申请日 2012.04.03 2011-136289 2011.06.20 JP G11B 7/1353(2012.01) G11B 7/1374(2012.01) (71)申请人 松下电器产业株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 西胁青儿 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 汪惠民 (54) 发明名称 光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置 (57)。

2、 摘要 在实施方式中， 光拾波器具备 ： 至少 1 个光 源， 其选择性地出射分别具有蓝、 红和红外的波长 的 3 个光束 ； 和物镜， 其按照使所述 3 个光束分别 入射的方式配置。物镜具备第一光栅和在与第一 光栅同一面内所形成的第二光栅。第一和第二光 栅分别在 3 个光束全部通过的区域， 具有在透镜 中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差， 各自 的相位段差位置互不相同。第一光栅将具有蓝、 红、 红外的波长的光束分别以二次、 一次、 一次的 级次衍射。另一方面， 第二光栅将具有蓝、 红、 红 外的波长的光束分别以一次、 一次、 一次的级次衍 射。 其结果是， 将透过第一光栅和第二光栅的具有 。

3、蓝、 红、 红外的波长的光束， 分别以三次、 二次、 二 次的级次衍射。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.11.22 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2012/002317 2012.04.03 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/176361 JA 2012.12.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 13 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 13 页 1/1 页 2 1. 一种光拾波器， 其中， 具备 ： 至少 1 个光源， 其选择性地出。

4、射分别具有蓝、 红和红外的波长的 3 个光束 ； 和 物镜， 其按照使所述 3 个光束分别入射的方式配置， 所述物镜具有闪耀光栅构造， 所述闪耀光栅构造包含 ： 第一光栅， 其在所述 3 个光束全部通过的区域， 具有在透镜中心轴的周围同心圆状地 配置的相位段差， 并且将具有蓝、 红、 红外的波长的光束分别以二次、 一次、 一次的级次衍 射， 第二光栅， 其在与所述第一光栅相同的面内形成， 并且在所述 3 个光束全部通过的区 域， 具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、 且在与所述第一光栅的相位段差的位置不 同的位置所配置的相位段差， 并且将具有蓝、 红、 红外的波长的光束分别以一次、 一次、 。

5、一次 的级次衍射， 所述物镜将具有蓝、 红、 红外的波长的光束分别以三次、 二次、 二次的级次衍射。 2. 根据权利要求 1 所述的光拾波器， 其中， 使 n 为 1 以上的整数， 所述第一光栅的、 从所述透镜中心轴计数第 n 个相位段差的位 置， 处于比所述第二光栅的、 从所述透镜中心轴计数第 n 个相位段差的位置更靠外周侧。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的光拾波器， 其中， 所述第一光栅的相位段差比所述第二光栅的相位段差更深， 所述光栅构造包含 ： 具有不同深度的 2 种相位段差在所述透镜的半径方向交替排列的 区域。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的光拾波器， 其中，。

6、 所述闪耀光栅构造， 由使规定所述第一光栅的相位函数和规定所述第二光栅的相位函 数相加后的相位函数规定。 5. 一种光盘装置， 其中， 具备 ： 使光盘旋转的驱动部 ； 权利要求 1 至 4 中任一项所述的光拾波器 ； 按照将在所述光盘上所记录的数据由所述光拾波器读取的方式， 对于所述光拾波器和 所述驱动部进行控制的控制部。 权 利 要 求 书 CN 102959627 A 2 1/9 页 3 光拾波器和具备该光拾波器的光盘装置 技术领域 0001 本发明公开涉及用于读取在光盘上所记录的数据的光拾波器、 和具备该光拾波器 的光盘装置。 背景技术 0002 就在光盘上所记录的数据而言， 通过将比。

7、较弱的一定的光量的光束照射到旋转的 光盘上、 且检测出由光盘调制的反射光， 而得以再生。在再生专用的光盘中， 在光盘的制造 阶段， 由凹坑形成的信息被预先以螺旋状记录。相对于此， 在可重写光盘中， 在螺旋状的形 成了具有槽间平坦区及凹槽的轨道的基材表面， 光学性地可使数据记录 / 再生的记录材料 膜被蒸镀等的方法得以沉积。在可重写光盘上记录数据时， 将根据要记录的数据而调制了 光量的光束照射到光盘上， 由此使记录材料膜的特性局部性地发生变化， 从而进行数据的 写入。 0003 还有， 凹坑的深度、 轨道的深度和记录材料膜的厚度， 比光盘基材的厚度小。 因此， 在光盘中记录有数据的部分， 构成二。

8、维的面， 有称为 “记录面” 或 “信息面” 的情况。在本说 明书中， 考虑到这样的面在深度方向上也有物理性的大小， 而使用 “信息层” 一词来代替 “记 录面 ( 信息面 )” 一词。光盘至少具有一个这样的信息层。还有， 就一个信息层而言， 在现 实中， 包含相变材料层和反射层等多层也可。 0004 为了从光盘读取数据和 / 或在所述光盘上写入数据， 使用具备光拾波器的光盘装 置。光拾波器具备如下 ： 出射光束的光源 ； 将从光源出射的光束会聚到光盘上的物镜 ； 测量 在以光束照射光盘时从光盘所反射的光的强度的光检测器。 0005 近年来， 作为光盘， BD、 DVD 和 CD 普及。BD、。

9、 DVD 和 CD 总体的厚度和直径相等， 但各 自具有不同的物理性的构造， 从光盘的光入射侧表面(光盘表面)至信息层的距离也不同。 另外， BD、 DVD 和 CD 的数据再生或记录， 分别由具有蓝、 红和红外的波长的光束进行。为了 1 个光盘装置也支持 BD、 DVD 和 CD 的某一种， 光拾波器就要具备选择性地出射具有蓝、 红和 红外的波长的光束的至少 1 个光源。 0006 如上述， 在 BD、 DVD 和 CD 中， 因为各自从光盘表面至信息层的距离不同， 所以在通 常的物镜中， 会发生不同的球面像差。在本说明书中， 将光盘表面至信息层的距离称为 “透 光层厚度” 。 0007 图。

10、 7A、 图 7B 和图 7C 分别是模式化地表示 ： 具有厚度不同的透光层 5 的 3 种光盘 200、 和由物镜 100 会聚的光束的图。图 7A、 图 7B 和图 7C 的光盘 200 分别相当于 BD、 DVD 和 CD。透光层 5 的厚度， 是从光盘 200 的光入射侧表面至信息层 50 的距离。由这些图可知， 透过物镜 100 的光束， 透过各光盘 200 的透光层 5 而聚焦到信息层 50。 0008 以下， 参照图 8 至图 9， 说明现有的光拾波器的构成例和该光拾波器具备的物镜 100 的构成。 0009 首先， 参照图 8， 说明公知的光拾波器的构成例。在图 8 中， 为了。

11、简便， 只记述去路 侧 ( 从光源朝向盘面一侧 ) 的构成， 省略回路侧 ( 从光盘朝向光检测器一侧 ) 的构成。在 说 明 书 CN 102959627 A 3 2/9 页 4 图 8 所示的例子中， 首先， 考虑的是将 BD 装填在光盘装置上的情况。这种情况下， 蓝色的光 ( 波长 0.405m) 从蓝色发光半导体激光器等的光源 6a 出射。从光源 6a 出射的蓝色的光 束， 由分色棱镜 7 反射， 经过准直透镜 8 而转换成平面波 4a。该分色棱镜 7 其构成为， 反射 具有蓝色波长的光， 透过具有红色和红外波长的光。该例的光学系统， 因为使平面波 4a 入 射物镜 100， 所以是 “。

12、无限系统” 。蓝色的光束经过物镜 100， 透过厚度 0.1mm 的透光层 5， 聚 光到信息层 50 上。就 BD 而言， 如图 7A 所示， 具有厚度 1.1mm 的光盘基材 200 和厚度 0.1mm 的透光层 5， 信息层 50 位于盘基材与透光层 5 之间。BD 的透光层由厚度 0.1mm 的保护层构 成。还有， 就 DVD 而言， 具有使厚 0.6mm 的一对盘基材粘合的构造， 信息层 50 位于一对盘基 材之间。因此， DVD 的透光层 5， 相当于厚度 0.6mm 的 1 个盘基材， 透光层厚度为 0.6mm。另 一方面， 就 CD 而言， 具备厚度 1.2mm 的盘基材， 信。

13、息层 50 位于盘基材的背面侧。因此， CD 的 透光层 5 相当于厚度约 1.2mm 的盘基材， 透光层厚度为 1.2mm。 0010 光盘装置中装填有 DVD 或 CD 时， 从光源 6b 出射具有红色的波长的光束或具有红 外的波长的光束。此光源 6b 中， 使红色半导体激光器和红外半导体激光器配置在 1 个封装 内。独立发出红色和红外色两个波长的半导体激光器的光源 6b 所出射的红色或红外的光 ( 波长 0.660m 或 0.785m)， 透过分色棱镜 7， 经过准直透镜 8 而被转换成平面波 4a。其 后， 红色或红外的光束经过物镜 100， 分别透过厚 0.6、 1.2mm 的透光层。

14、 5， 聚光到信息层 50 上。该例的光学系统， 因为也是使平面波 4a 入射物镜 100， 所以也是 “无限系统” 。 0011 物镜100以透明介质(玻璃、 塑料等)为材料而被构成、 且其中心轴与光轴L一致。 在物镜 100 的表面， 形成有呈锯齿状的截面的光栅 1a。光栅 1a 的相位段差部按照以光轴 L 为中心轴的同心圆状的方式排列。该光栅 1a 按照由其进行的衍射级次对于蓝色波长为三 次而对于红色、 红外波长为二次的方式设定。 0012 图 9A 表示现有例的光栅的截面形状的一部分。通过深度 d1 的光栅 1a， 入射 光 4a 发生衍射， 成为衍射光 4b。图 9B 表示在形成物镜。

15、 100 的透镜基材 1 的透明介质为 Zeonex350( 折射率 nd 1.50620， 阿贝数 d 56.3877)、 光栅 1a 的深度 d1为 2.58m 时 的波长所对应的衍射效率的关系。波长 0.405m 时， 三次衍射光的效率为 69.5， 对于波 长 0.660、 0.785m， 二次衍射光的效率分别为 99.7， 65.2。 0013 其次， 从像差方面考察这些现有例的物镜 100。假设透光层厚度 x 的光盘， 按照消 除在此透光层厚度下发生的球面像差 ( 基础像差 ) 的方式设计物镜。通过在该透镜上附加 光栅， 成为基础像差量和透光层厚度的球面像差量均得以吸收的情况。这种。

16、情况下可以认 为， 通过衍射， 在蓝色波长 1的光中加上透光层厚度 (0.1-x) 份的球面像差， 在红色波长 2的光中加上透光层厚度 (0.6-x) 份的球面像差， 在红外波长 3的光中加入透光层厚度 (1.2-x) 份的球面像差。实际上， 透镜材料和盘基材的色散影响存在， 波长越短， 盘和透镜 的折射率越大， 与之联动， 球面像差的差异也越大。 若将该球面像差的增大换算成透光层厚 度差， 设蓝色波长 1、 红色波长 2、 红外波长 3下的像差变化量为 t1、 t2、 t3( 其中以红外 波长为色散的标准， t3 0)， 则波长越短， 像差越作用于透光层厚度差的正侧， 因此 t1 t2 t3。

17、 0。因此， 通过衍射， 在蓝色波长 1的光中加上透光层厚度 (0.1-x+t1) 份的球面像 差， 在红色波长 2的光中加上透光层厚度 (0.6-x+t2) 份的球面像差， 红外波长 3的光中 加上透光层厚度 (1.2-x+t3) 份的球面像差。 0014 另一方面， 因衍射而发生的相位变化 ( 像差 ) 与衍射级次 波长成正比， 因此若 说 明 书 CN 102959627 A 4 3/9 页 5 设光栅中的衍射级次在蓝色波长1下为p次， 在红色波长2下为q次， 在红外波长3下 为 r 次， 则下式成立。 0015 ( 式 1)(0.1-x+t1):(0.6-x+t2):(1.2-x+t3。

18、) p1:q2:r3 0016 假如 q r 以及 1 0.405m， 2 0.660m， 3 0.785m， 因为在红色 以上的波长时色散小， 所以近似为 t2 t3 0， 则由 ( 式 1) 可知 x -2.57mm， 下式成立。 0017 ( 式 2)p/q 660(0.1-x+t1)/405(0.6-x) 1.37+0.51*t1 0018 t1为正值， 利用透镜材料的色散值， 能够从低于 0.1 调节至 0.2 左右。例如使用低 色散的材料时，但使用高色散的材料则增大， 能够达到最接近 ( 式 2) 的条件， 级次最少的组合为 p 3， q r 2。换言之， 正是 p 3， q r 。

19、2 的关系， 是 能够使因透光层厚度差而发生的像差极小化的条件。 0019 如此， 现有例的光盘装置， 即使是对物镜 100 入射平行的光 4a 的结构， 也能够使 3 个不同的盘透光层厚度下发生的像差极小化， 另外对于 3 个不同的波长， 也能够维持一定 程度的光利用效率 ( 衍射效率 )。另外， 由于能够使入射物镜 100 的光 4a 为平面波， 所以也 容易进行物镜 100 和入射光线 4a 的位置调整， 因为能够抑制由于物镜 100 的循迹移动而发 生的像差， 所以能够提供更小型、 廉价的光学系统。 0020 【先行技术文献】 0021 【专利文献】 0022 【专利文献 1】 国际公。

20、开第 2006/077915 号 发明内容 0023 要求对 3 个波长的光进一步抑制色像差和球面像差。根据本发明的实施方式， 可 以进一步抑制色像差、 球面像差。 0024 在本发明的实施方式中， 光拾波器具备如下 ： 选择性地出射分别具有蓝、 红和红外 的波长的 3 个光束的至少 1 个光源 ； 按照使所述 3 个光束分别入射的方式配置的物镜， 所 述物镜具有闪耀光栅构造， 所述闪耀光栅构造包含 ： 第一光栅， 其在所述 3 个光束全部通过 的区域， 具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差， 并且将具有蓝、 红、 红外的 波长的光束分别以二次、 一次、 一次的级次衍射 ； 第二光栅。

21、， 其在与所述第一光栅相同的面 内形成， 并且在所述 3 个光束全部通过的区域， 具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、 且在与所述第一光栅的相位段差的位置不同的位置上所配置的相位段差， 并且， 将具有蓝、 红、 红外的波长的光束分别以一次、 一次、 一次的级次衍射， 所述物镜将具有蓝、 红、 红外的 波长的光束分别以三次、 二次、 二次的级次衍射。 0025 在本发明的实施方式中， 光盘装置具备 ： 使光盘旋转的驱动部 ； 上述任意一项所 述的光拾波器 ； 按照将在所述光盘上所记录的数据由所述光拾波器读取的方式， 对于所述 光拾波器和所述驱动部进行控制的控制部。 0026 根据本发明的实施方。

22、式， 既能够作为单一的透镜， 又能够在蓝、 红、 红外这 3 个波 长下确保高的衍射效率。另外， 既能够使用低色散的光学材料， 又能够降低因 3 个不同的透 光层厚度而发生的像差和色像差。 另外， 因为对透镜的光入射能够成为无限系统， 所以可以 抑制像差的发生， 并且可以使光学构成简略化。 说 明 书 CN 102959627 A 5 4/9 页 6 附图说明 0027 图 1 是表示本发明的实施方式的光盘装置的构成例的方块图 0028 图 2 是第一实施方式的光拾波器的剖面结构图 0029 图 3A 是第一实施方式的光栅面 1A 的剖面结构图 0030 图3B是表示第一实施方式的光栅面1A的。

23、相对于波长的衍射效率的关系的曲线图 0031 图 4A 是第一实施方式的光栅 1a 的剖面形状图 0032 图 4B 是第一实施方式的光栅 1a 的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图 0033 图 5A 是第一实施方式的光栅 1b 的剖面形状图 0034 图 5B 是表示第一实施方式的光栅 1b 的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图 0035 图 6A 是第一实施方式的蓝色光的光线追踪结果 0036 图 6B 是第一实施方式的红色光的光线追踪结果 0037 图 6C 是第一实施方式的红外光的光线追踪结果 0038 图 7A 是模式化地表示 BD 的剖面结构的图 0039 图 7B 是模式化地表。

24、示 DVD 的剖面结构的图 0040 图 7C 是模式化地表示 CD 的剖面结构的图 0041 图 8 是现有例的光盘装置的剖面结构图 0042 图 9A 是现有例的光栅的剖面形状图 0043 图 9B 是表示现有例的光栅的相对于波长的衍射效率的关系的曲线图 0044 图 10(a) 是表示规定第一光栅 1a 的相位函数 A(r) 的图， (b) 是表示规定第二光 栅 1b 的相位函数 B(r) 的图 具体实施方式 0045 本发明者发现， 在现有的光盘装置中存在以下的问题。 0046 即， p 3、 q r 2 的组合， 虽然最接近 ( 式 2)， 但是存在偏离 ( 即像差 )。若 基于(式。

25、1)、 (式2)的方针进行实际设计， 则在NA0.5， 透镜材料Zeonex350(nd1.50620， d 56.3877) 的条件下， 虽然能够将 DVD、 CD 的像差降低到 14 和 6m 左右， 但在 BD 侧仍 残留有 79m 的像差 ( 设计方案 A)。若为了使该像差降低， 而将透镜基材 1 的材料变成高 色散的 ( 例如钟纺 O-PET 等 )， 则像差虽然能够降低， 但在 BD 侧的色像差 ( 伴随 1nm 的波长 变动而来的 m 单位的焦点位置的变化 ) 变大， 不能维持目标值 0.3m/nm 以下。 0047 在本发明的实施方式中， 光拾波器具备如下 ： 选择性地出射分别。

26、具有蓝、 红和红外 的波长的 3 个光束的至少 1 个光源 ； 使所述 3 个光束分别入射而配置的物镜， 所述物镜具 有闪耀光栅构造， 所述闪耀光栅构造包括如下 ： 第一光栅， 其在所述 3 个光束全部通过的区 域， 具有在透镜中心轴的周围同心圆状地配置的相位段差， 并且使具有蓝、 红、 红外的波长 的光束分别以二次、 一次、 一次的级次衍射 ； 第二光栅， 其形成于与所述第一光栅相同的面 内， 并且在所述 3 个光束全部通过的区域， 具有在所述透镜中心轴的周围以同心圆状、 且在 与所述第一光栅的相位段差的位置不同的位置上所配置的相位段差， 并且使具有蓝、 红、 红 外的波长的光束分别以一次、。

27、 一次、 一次的级次衍射， 再有， 所述物镜将具有蓝、 红、 红外的 波长的光束分别在实效上以三次、 二次、 二次的级次衍射。 0048 在有的实施方式中， 将 n 作为 1 以上的整数， 所述第一光栅的、 从所述透镜中心轴 说 明 书 CN 102959627 A 6 5/9 页 7 计数第n个相位段差的位置， 处于比所述第二光栅的、 从所述透镜中心轴计数第n个相位段 差的位置更靠外周侧。 0049 在有的实施方式中， 所述第一光栅的相位段差， 比所述第二光栅的相位段差深， 所 述光栅构造包含 ： 具有不同的深度的 2 种相位段差在所述透镜的半径方向交替排列的区 域。 0050 在有的实施方。

28、式中， 所述闪耀光栅构造， 由规定所述第一光栅的相位函数和规定 所述第二光栅的相位函数相加后的相位函数规定。 0051 本实施方式的光盘装置具备如下 ： 使光盘旋转的驱动部 ； 上述任一项所述的光拾 波器 ； 通过所述光拾波器读出在所述光盘上所记录的数据， 如此控制所述光拾波器和所述 驱动部的控制部。 0052 以下， 更详细地说明本发明的实施方式。 0053 首先， 说明本实施方式的光拾波器。 该光拾波器具备如下 ： 选择性地出射分别具有 蓝、 红和红外的波长的 3 个光束的至少 1 个光源 ； 使所述 3 个光束分别入射而配置的物镜。 0054 上述物镜具有闪耀光栅构造。该闪耀光栅构造具备。

29、第一光栅、 和形成于与第一光 栅同一面内的第二光栅。第一和第二光栅各自在 3 个光束全部通过的区域， 具有在透镜中 心轴的周围同心圆状地配置的相位段差， 各自的相位段差位置互不相同。第一光栅将具有 蓝、 红、 红外的波长的光束分别以二次、 一次、 一次的级次衍射。另一方面， 第二光栅将具有 蓝、 红、 红外的波长的光束分别以一次、 一次、 一次的级次衍射。其结果是， 透过第一光栅和 第二光栅的具有蓝、 红、 红外的波长的光束， 分别以三次、 二次、 二次的级次被衍射。 0055 在本发明的实施方式中， 因为第一光栅和第二光栅在同一面内分离， 所以各自分 别发挥衍射作用， 总体上能够起到使 2 。

30、个光栅的衍射级次叠加后级次的衍射作用。 0056 另外， 所谓 “第一光栅和第二光栅形成于同一面内” ， 换言之， 就是第一光栅和第二 光栅， 在物镜具有的 2 个面即激光入射侧的面和激光出射侧的面之中的、 一方的面内被形 成。 0057 还有， 第一光栅和第二光栅， 也可以形成于激光入射侧和激光出射侧的任意一面。 0058 还有， 设n为整数时， 在本说明书中所谓 “光栅以n次的级次衍射光束” ， 意思是 “由 光栅的衍射而产生的多级次的衍射光之中， n 次的衍射光的衍射效率最高” 。另外， 所谓 “将 具有蓝色的波长的光束以n次的级次衍射” ， 意思是n次的衍射光的衍射效率最高的波长在 蓝。

31、色波段至少存在一个。关于具有红色和红外的波长的光束的衍射也一样。 0059 ( 第一实施方式 ) 0060 首先， 一边参照图 1， 一边说明具备上述光拾波器的本实施方式的光盘装置的构成 例。图 1 所示的光盘装置 500， 能够适用于个人电脑、 光盘播放器、 光盘刻录机等的光学驱 动器。 还有， 后述其他的实施方式中， 物镜以外的构成也具有与本实施方式的构成相同的结 构。因此， 在其他的实施方式中， 对于光盘装置的构成省略说明。 0061 图 1 是表示光盘装置 500 的构成例的方块图。光盘装置 500 具备 ： 光拾波器 501 ； 使光盘200旋转的主轴电动机(驱动部)503 ； 控制。

32、光拾波器501的位置的移送马达502 ； 对 其操作进行控制的控制部 505 ； 非易失性存储器 506。作为光盘 200， BD、 DVD 或 CD 能够装 填到光盘装置 500 中。 0062 从装填在光盘装置 500 中的光盘 200 中所光学性地读取的数据， 由光拾波器 501 说 明 书 CN 102959627 A 7 6/9 页 8 的光接收元件 ( 未图示 ) 转换成电信号， 被输入控制部 505。光拾波器 501 具备如下公知的 构成要素等 ： 放射光束的光源(半导体激光器) ； 用于聚光光束而使光点在光盘200上形成 的物镜 100 ； 驱动物镜 100 的致动器。 006。

33、3 就控制部505而言， 基于从光拾波器501得到的电信号， 进行包括聚焦误差信号和 循迹误差信号在内的伺服信号的生成， 以及再生信号的波形等价， 二值化切片、 同步数据等 的模拟信号处理。控制部 505 包含系统控制器等， 通过软件和硬件的组合适宜实现。 0064 控制部 505 根据所生成的伺服信号， 使光拾波器 501 在光盘 200 上形成的光点追 踪旋转的光盘200的目标轨道。 控制部505以数字伺服实现 ： 光拾波器501具备的物镜100 的聚焦控制和循迹控制、 光拾波器 501 的移送控制、 主轴电动机控制等一系列的控制。即， 在控制部 505 的作用下， 除了物镜 100 的致。

34、动器 ( 未图示 ) 的驱动以外， 还适当进行使光拾 波器 501 向光盘 200 的内周和外周移动的移送马达 502 的驱动、 和使光盘 200 旋转的主轴 电动机 503 的驱动。还有， 控制部 505 可以由半导体 IC 实现。在非易失性存储器 506 中， 存储有由控制部 505 实行的软件和各种参数等。 0065 以下， 一边参照图2至图6C， 一边说明本实施方式的光盘装置具备的光拾波器501 的构成例。图 2 表示第一实施方式的光拾波器 501 的剖面结构。为了简单， 在图 2 中， 只记 述去路侧 ( 从光源朝向盘面一侧 ) 的构成， 省略回路侧 ( 从光盘朝向光检测器一侧 ) 。

35、的构 成。 0066 如图 2 所示， 蓝色发光半导体激光器等的光源 6a 出射的蓝色的光 ( 波长 0.405m)， 由分色棱镜 7 反射， 经准直透镜 8 转换成平面波 4a。分色棱镜 7 其构成为， 反射 具有蓝色的波长的光， 透过具有红色和红外的波长的光。 该例中的光学系统， 因为使平面波 4a 入射物镜 100， 所以是 “无限系统” 。 0067 由分色棱镜 7 反射的蓝色的光束， 经物镜 100 透过厚度 0.1mm 的透光层 5， 聚光到 信息层 50 上。 0068 在光盘装置中装填 DVD 或 CD 时， 从光源 6b 出射具有红色的波长的光束或具有红 外的波长的光束。该光。

36、源 6b 使红色半导体激光器和红外半导体激光器配置在 1 个封装 内。独立发出红色和红外色的 2 个波长的半导体激光器的光源 6b 出射的红色的光 ( 波长 0.660m)、 或红外的光 ( 波长 0.785m)， 透过分色棱镜 7， 经过准直透镜 8 而被转换成平 面波 4a。其后， 经过物镜， 聚光到各自所对应的光盘的信息层 50 上。更具体地说， DVD 被装 填到光盘装置中时， 红色的光束透过厚度0.6mm的透光层而聚光到信息层50上。 另一方面， CD被装填到光盘装置中时， 红外的光束透过厚度1.2mm的透光层而聚光到信息层50上。 该 例中的光学系统， 因为也是使平面波 4a 入射。

37、物镜 100， 所以也是 “无限系统” 。 0069 本实施方式的物镜 100， 由具有透镜形状的透镜基材 1 构成。在有的实施方式中， 透镜基材 1 能够使用耐紫外线树脂的 Zeonex350( 折射率 1.50662， 阿贝数 56.388)。在透 镜基材 1 的表面 1A， 形成有呈锯齿状的截面的光栅 1a、 1b， 光栅 1a、 1b 的方位沿着以光轴 L 为中心轴的圆周。 0070 图 3A 表示第一实施方式的透镜基材 1 的表面 1A 的部分 A( 参照图 2) 的光栅的剖 面结构的例子。 0071 本实施方式的物镜 100， 具有使第一光栅 1a 和第二光栅 1b 复合的闪耀光栅。

38、构造。 在图 3A 的例子中， 光栅 1a、 1b 的段差侧面的法线朝向外周侧。更详细地说， 光栅 1a、 1b 的 说 明 书 CN 102959627 A 8 7/9 页 9 段差侧面的从高折射率侧向低折射率侧延长的法线的方向 ( 锯齿的方向 )， 朝向远离透镜 中心的方向。锯齿的方向也有根据设计而朝向内侧的情况， 另外也有根据位置而所朝方向 交替的情况， 但光栅 1a 和光栅 1b 的方向同步大体朝向相同的方向。 0072 还有， 从中心开始计数相位段差位置时， 将 n 作为 1 以上的整数， 光栅 1a 的第 n 个 相位段差位置， 处于比光栅 1b 的第 n 个相位段差位置更靠外周侧。

39、。因此， 光栅 1a 和光栅 1b 的相位段差位置互不相同。作为一例， 将各个光栅的半径 r 所对应的相位函数设为 常数 a 设为 1.0 邻域的值， 光栅 1a 的相位函数能够由定义， 光栅 1b 的相位函数能够由 定义。另外， 各个光栅的相位函数加上不同的常数， 也能够使相位段差位置互不相同。 0073 图10(a)是模式化地表示规定光栅1a的相位函数的一例的图， 图10(b)是 模式化地表示规定光栅 1b 的相位函数的一例的图。纵轴是相位， 横轴是距透镜中 心轴的距离 ( 半径方向位置 )r。虚线的间隔相当于各个衍射级次所对应的相位差 2。图 10(a) 和图 10(b) 中， 分别示出。

40、在相位为 0 2 的范围内使相位函数和的 曲线的一部分得以集聚后的锯齿状的凹凸。这些凹凸分别表示独立提取光栅 1a 和光栅 1b 时的截面形状。现实中在透镜所设置的闪耀光栅构造， 具有使光栅 1a 和光栅 1b 复合后的 截面形状。 0074 由图可知， 光栅 1a 的相位段差和光栅 1b 的相位段差， 半径方向位置不同。例如， 光栅 1a 的从透镜中心轴到第 n 3 个相位段差的位置， 处于比光栅 1b 的从透镜中心轴到 第 n 3 个相位段差的位置更靠外侧。这样的位置关系不限于 n 3 的情况。 0075 本实施方式的闪耀光栅构造， 由规定。该闪耀光栅构造， 其相 位段差位置与图 10(a。

41、) 和图 10(b) 所示的相位段差的位置重叠， 相位段差的深度与对应的 位置上的图 10(a) 和图 10(b) 所示的相位段差的深度相等。即， 段差的深度不同的 2 种光 栅 1a 和光栅 1b 层叠， 并且， 两者的透镜中心轴方向距离也能够视为零的关系 (2 个光栅配 置在同一面内 )。 0076 在该闪耀光栅构造中， 光栅 1a 的相位段差比第二光栅 1b 的相位段差深。而且， 具 有不同深度的 2 种相位段差在透镜的半径方向交替排列的区域存在。 0077 就光栅 1a、 1b 而言， 一边使光栅矢量的方向对齐， 一边在同一面内分离。换言之， 对应的相位段差的半径方向位置不同。 因此衍。

42、射分别独立地发生， 并且， 在整体上以各自的 衍射级次相加后的级次发生衍射。因此， 若将光栅 1a 的衍射级次相对于蓝色波长设定为 二次， 相对于红、 红外波长设定为一次， 将光栅 1b 的衍射级次相对于蓝、 红、 红外波长设定 为一次， 则入射光 4a 由光栅 1a 和 1b 衍射而成为衍射光 4b， 其衍射级次相对于蓝、 红、 红外 波长成为三次、 二次、 二次。图 3B 表示使光栅 1a 的深度 d1为 1.55m， 使光栅 1b 的深度 d2为 1.03m 时， 相对于波长的衍射效率的关系。波长 0.405m 时， 三次衍射光的效率为 69.2， 相对于波长 0.660、 0.785m。

43、， 二次衍射光的效率分别为 76.8、 66.9。 0078 还有， 图3B所示的衍射效率能够以如下方式说明。 图4A表示光栅1a的截面形状。 在深度 d1的光栅 1a 作用下， 入射光 4a 发生衍射， 成为衍射光 4b 。图 4B 表示在使光栅的 深度 d1为 1.55m 时的、 相对于波长的衍射效率的关系。波长 0.405m 时， 二次衍射光的 效率为 100， 相对于波长 0.660、 0.785m， 一次衍射光的效率分别为 89.3、 100。图 5A 表示光栅 1b 的截面形状。在深度 d2的光栅 1b 作用下， 入射光 4a 发生衍射， 成为衍射光 说 明 书 CN 102959。

44、627 A 9 8/9 页 10 4b” 。图 5B 表示在使光栅的深度 d2为 1.03m 时的、 相对于波长的衍射效率的关系。一次 衍射光的效率在波长 0.405m 时为 69.2， 相对于波长 0.660、 0.785m， 分别为 85.9、 66.9。因此， 在光栅 1a、 1b 一边使光栅矢量的方向对齐、 一边在同一面内错开位置而形成 的图 3A 的情况下， 总体的衍射效率 ( 图 3B) 相当于构成光栅的衍射效率 ( 图 4B、 5B) 的积。 0079 另一方面， 光栅1a、 1b进行的衍射分别发生， 经2个光栅进行衍射而光受到的相位 变化 ( 衍射能力 ) 与各自的衍射级次的和。

45、成正比。即， 就衍射级次的总和而言， 蓝色波长为 三次， 红、 红外波长为二次， 与现有例同样， 满足能够使由于透光层厚度差而发生的像差极 小化的条件。而且在本实施方式中， 光栅 1a 的相位函数变成 1/a 倍， 光栅 1b 的相位函数变 成 a 倍， 换言之， 衍射能力在光栅 1a 一侧变成 1/a 倍， 在光栅 1b 一侧变成 a 倍。因为衍射 级次与衍射能力成正比， 所以设光栅 1a 的蓝、 红、 红外波长下的衍射能力为 p1、 q1、 r1， 下式 成立。 0080 ( 式 3)p1:q1:r1 1b:1/a:1/a 0081 另外， 设光栅 1b 的蓝、 红、 红外波长下的衍射能够。

46、为 p2、 q2、 r2， 下式成立。 0082 ( 式 4)p2:q2:r2 a:a:a 0083 因此， 将其合计， 在2个光栅发生的蓝、 红、 红外波长下的衍射能够p、 q、 r由下式表 示 0084 ( 式 5)p:q:r (p1+p2):(q1+q2):(r1+r2) (1b+a):(1/a+a):(1/a+a) 0085 例如， 若 a 1.15， 则 0086 ( 式 6)p:q:r 2.89:2.02:2.02。 0087 因此， p/q 1.43， 即使不将高色散的材料用于透镜基材， 也能够达到 实际上若 a 1.15， 基于 ( 式 1)、 ( 式 2) 的方针而设计， 则。

47、以 NA0.5 的条件， 使 BD 的色像 差为 0.3m/nm 以下的状态下， 能够使 BD、 DVD、 CD 的像差降低至 28 和 14 和 6m 左右 ( 设 计方案 B)。图 6A、 图 6B、 图 6C 是这时的光线追踪结果。 0088 这样， 本实施的方式在效率这一点上， 与现有例没有显著差别。但是， 既使用低色 散的耐紫外线树脂， 又能够使 3 个不同的盘透光层厚度下发生的像差和色像差极小化这一 点， 与现有例相比则有明显的优点。即， 根据第一实施方式， 既是单一的透镜， 又能够在蓝、 红、 红外的3个波长下， 均确保超过65的高衍射效率。 另外， 既是无限系统的构成， 又能够。

48、 使 3 个不同的盘透光层厚度下发生的像差和色像差极小化。此外， 因为光程长度长的透镜 基材部 1 使用耐紫外线树脂， 所以也能够应对高输出功率的蓝色波长的光， 能够提供廉价 稳定的光盘装置。 0089 还有， 在上述的说明中， 在光栅 1a、 1b 的相位函数上乘以一样的系数值 1/a、 a， 但 也可以独立设定各自的相位函数， 这种情况下， 设计的自由度大幅增加， 因此能够使像差变 小。此外， 由光栅 1a、 1b 形成的透镜表面 1A 与空气接触， 也可以用其他的透明层层叠。另 外， 上述的实施方式， 针对的是物镜的 3 个波长实效上通过的区域 ( 即 NA0.5 或 NA0.45 的 内侧 )。其以外的区域 (NA0.5 或 NA0.45 的外侧 ) 是只有 2 个波长 ( 蓝和红 ) 或单一的波 长(蓝)实效上通过的区域， 效率和像差的问题能够组合现有的技术而轻易解决， 因此未提 及。 0090 还有， 本发明的光盘装置， 不限定为具有图 1 所示的构成的装置， 但只要是具备本 发明公开的实施方式的光拾波器并能够进行工作的光盘装置， 也可以具有其他的构成。 说 明 书 CN 102959627 A 10 9/9 页 11 0091 【产业上的可利用性】 0092 本发明公开的光拾波器的物镜， 既是单一的透镜， 又能够在蓝、 红、 红外 3 。