激光头装置及物镜的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  1

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专利名称:激光头装置及物镜的制作方法
技术领域
本发明有关利用不同波光的激光再生、记录基板厚度不同的CD、DVD等光记录装置的激光头装置。涂布涉及适合用于激光头装置的物镜。
背景技术
众所周知,作为光记录媒体,CD、DVD等保护记录面的透明基板的厚度和记录密度是不同的。例如,CD保护记录面的透明基板厚度为1.2mm,而DVD透明基板的厚度比CD薄为0.6mm,其记录密度比CD高。
对于这些光记录媒体,记录、再生信息的激光头装置为了其小型及紧凑化,建议采用单一的物镜,使激光汇聚于CD、DVD记录面上的结构。
作为这样的物镜,例如有特开平09-179020号公报揭示的。该物镜在具有单一的折射力的透镜面上形成细微的衍射光栅,由该衍射光栅使入射光束发生衍射,做成依靠各次的衍射光在光轴的不同位置上结成多少个焦点。又,在靠各次的衍射光所形成的焦点中提高两个焦点位置上的聚光功率之同时,该衍射光栅的衍射特性被设定成;在这两个焦点中,衍射次数多的一侧的衍射光在焦点距离短的位置上聚焦。
在利用这种构成的物镜的激光头装置上,例如将波长650nm的激光通过衍射成两个衍射光,假设衍射成1次衍射光和2次衍射光,从而能使1次衍射光汇聚于CD记录面上的第一焦点位置,衍射次数多的2次衍射光汇聚于焦点距离短的DVD记录面上的第二焦点位置。
但是这种物镜因为以使单一波长的激光汇聚于两个焦点为前提,故对于使用不同波长激光的2波长光源型激光头装置,例如具有用于CD-R再生记录的波长780nm的激光及DVD再生用的波长650nm激光光源的激光头装置就不适合。
这里,在2波长光源型激光头装置中,例如,能使用特开2000-028917号公报所揭示的物镜。该物镜其镜面被分成三部分,从光轴侧面四周呈同心圆状地形成圆形的第一分割面、环状的第二分割面、以及环状的第三分割面。在这些分割面中,第二分割面上又形成衍射光栅。
这种物镜设定成将通过波长780nm激光的第一分割面的光束及通过第二分割面衍射光栅的0次光作为CD-R再生记录用,汇聚于第一焦点位置,通过波长650nm激光的第一、第三分割面的光束及在第二分割面衍射的一次衍射光汇聚于DVD再生用第二焦点位置。由此,从第一分割面至第二分割面用作CD-R用的孔径、第一分割面至第三分割面用作DVD用的孔径。
但是,这种构成的物镜不管作为该物镜对象的媒体是两种不同厚度的基板,依然将成为该物镜的母材的镜面分成三个部分,大大增加衍射光栅设计负担,又招致光利用率降低。
因此,本发明的课题在于提出一种结构简单的激光装置用物镜、以及具有该物镜的激光头装置的方案。上述物镜能在第一光记录媒体的记录面上形成第一激光光束的光点,并能在第二光记录媒体的记录面上形成不同波长的第二激光光束的光点。

发明内容
为了解决上述问题,本发明的特征在于;在这种激光头装置中,对着第一光记录媒体及第二光记录媒体的记录面,通过一个聚光光学系统分别使不同波长的第一及第二激光光束聚光,将信息记录、再生在该记录面上;将构成前述聚光光学系统的物镜的折射面分割成以其光轴为中心的中心侧折射面区域和围着该中心侧折射面区域的外层的外围侧折射面区域两部分。衍射光栅在前述中心侧折面区域的实质上整个区域上形成,利用前述第一激光光束进行前述第一光记录媒体的记录、再生之际,由通过前述中心侧折射面区域所得的衍射光束形成光点,在利用前述第二激光束进行前述第二光记录媒体的记录、再生之际,由通过前述外围侧折射区域的光束和通过前述中心侧折射面区域所得的衍射光束形成光点。
在本发明中,这一物镜的衍射面分割成两部分构成,可以设定成一方的折射面区域使第一激光束的光点形成于第一记录媒体的记录面上,另一方的折射面区域使第二激光光束的光点形成于第二光记录媒体的记录面上。因而,折射面的设计就变得容易。
又因衍射光栅可以设定成朝着光点形成位置最适于衍射第二激光光束,故该衍射光栅设计也变得容易。
再加上为了形成光点,使变得相当重要的第一及第二激光束内规定部分不会衍射地通过物镜,所以能提高激光利用效率。
还有,在前述外围侧折射面区域的整个区域上可形成第二衍射光栅,该光栅的衍射使前述第一激光束不聚在前述光点形成位置上。这样做,则能不用孔径光阑排除第一激光光束外围侧部分不要的光束成分。
又,在前述外围侧折射面区域的整个区域上形成外围侧衍射光栅,利用前述第二激光光源之际,也能由通过前述中心侧折射面区域所得的一次衍射光束和通过前述外围侧折射面区域所得到的一次衍射光束形成光点。
此外,形成前述外围侧折射面区域,其折射力适于前述第二激光光束在前述第二光记录媒体的记录面上形成光点,若在前述外围侧折射面区域的整个区域上形成外围侧光栅,则利用前述第二激光光源之际,由通过前述中心侧折射面区域得到的一次衍射光束和通过外围侧折射面区域得到的0次衍射光束也能形成光点。
又能做成在中心侧折射面区域形成的中心侧衍射光栅上,利用波长的差异,通过第一及第二激光中同一次数的衍射光栅,即一次衍射光分别在第一及第二光记录媒体的记录面上形成光点。这时候,通过将衍射光栅设定成一次衍射光的衍射效率最大,从而提高激光使用效率。
再有,在形成外围侧衍射光栅时,若将第一激光光束中外围侧部分不需要的光的成分衍射使其不聚在第一光记录媒体的记录面上的光点形成位置上,这样,则不用孔径光阑就能排除这类不需要的光。
另外,本发明将构成前述聚光光学系统的物镜的折射面分割成以其光轴为中心的中心侧折射面区域、以及保卫该中心侧折射面区域外侧的外围侧折射面区域二部分,在前述外围侧折射面区域的实质上整个区域上形成衍射光栅,形成前述中心侧折射面区域,其折射力适于前述第一激光束在前束第一光记录媒体的记录面上形成光点,形成前述外围侧折射区域,其折射力较适宜前述第二激光束在前述第二光记录每一个的记录面上形成光点,也能将前述衍射的衍射特性设定成通过前述外围侧折射面区域的前述第一激光术的光束成分不聚在前述第一光记录媒体的记录面的光点形成位置上。
另外,本发明中,构成前述聚光光学系统的物镜的透镜折射面设为具有折射力适于将前述第二激光束的光点在第二光记录媒体的记录面上形成,在该透镜的折射面对于第一光记录媒体,在与设定好的孔径数对应的中心侧区域的整个区域上形成衍射光栅,也能将该衍射光栅的衍射特性设定成;在前述第一光记录媒体的记录面上形成通过前述中心侧区域得到的前述第一激光光束的衍射光束成分中,由规定次数的衍射光束成分产生的光点。
这时候,第一激光光束一射入物镜,就在第一光记录媒体的记录上形成由该透镜折射面的中心侧区域形成的衍射光栅衍射的第一激光光束成分产生的光点,第二激光光束一射入物镜,就由通过该透镜折射面上形成衍射光栅的中心侧区域得到的第二激光光束的0次衍射光束成分和通过中心区域以外的透镜折射面的第二激光光束的光束成分,在第二光记录面上形成光点。
在这一物镜中,对于具透镜折射面,具有较适宜基板厚度薄的第二光记录媒体的折射力,所以能提高用于该第二光记录媒体再生等第二激光的利用效率。又因在第一光记录媒体的再生等所用的透镜折射面中心侧区域形成衍射光栅,所以能抑制第一光记录媒体的记录面上形成的光点的象差。
这里也可以仅在该中心侧区域的外围侧部分形成环状的前述光栅,以代替在前述中心侧区域的整个区域上形成前述衍射光栅。即设定成适合第二记录媒体的透镜折射面的匠轴区域对于第一光记录媒体即使原样地使用因在实用上没有妨碍,所以仅在透镜折射面中心侧区域的外围侧区域形成衍射光栅,也可以做成抑制象差,不会对第一光记录媒体的再生等带来妨碍。
采用上述方法,不利用衍射,也能提高第一激光的利用效率。又,因透镜折射面的结构更加简单,模具制作更加容易,另外成形时的复制性也更佳。
另外,本发明的特征为构成聚光光学系统的物镜折射面由以其光轴为中心形成同心圆的多个环状折射面的边缘上朝着前述光轴方向形成台阶高差,将这些多个环状折射面的各个面形成为其折射力于在前述第二光记录媒体的记录面上形成前述第二激光光束的光点,将在前述物镜折射面对于前述第一光记录媒体在与规定的孔径数对应的中心侧区域上形成的前述环状折射面的台阶高差设定成能在前述第一光记录媒体的记录面上形成前述第一激光光束的光点,在前述环状折射面上形成衍射光栅,该环状折射面形成于围着物镜折射面的前述中心侧区域的外围侧的远圆侧区域,该衍射光栅的衍射特性设定成通过前述外围侧区域的前述第一激光光束的光束成分不聚在前述第一光记录媒体的记录面上的光点位置。
这里,对于前述第二激光光束的波长λ2,若取前述台阶高差实质上为Aλ2/(n-1)的关系(A正整数,n前述环状折射面的折射率),则对第二激光光束台阶高差不产生影响,对于第一光记录媒体就能在记录上形成第一激光光束的光点。这里,将A的值设为1,前述台阶高差设为λ2/(n-1),则能抑制因台阶高差产生的不需要的光。
该物镜中不一并使用衍射,靠折射在各光记录媒体的记录面上形成第一及第二激光光束的光点。因此,能提高第一激光对第一光记录媒体的光利用效率及第二激光对第二光记录媒体的光利用效率。
另外,折射面的外围侧区域可以设定成使通过该区域的第二激光光束实质上过而不入,设定成通过该区域的第一激光光束不聚在光点形成位置,所以外围侧区域的光学设计就有自由的余地,模具制作也变得容易。
接着,本发明涉及前述各激光头装置用物镜,其特征为具有上述构成的透镜折射面。


图1表示以应用本发明的激光装置的光学系统为中心的概略构成图。
图2(a)、(b)和(c)分别表示图1的物镜第一种构成的平面图、剖视图、以及局部放大剖视图。
图3表示图2的物镜产生的第一及第二激光的汇聚状态的说明图。
图4表示本发明的物镜第一种构成变更例示意图,(a)为其平面图、(b)为其剖视图、(c)及(d)分别为其局部放大剖视图。
图5(a)、(b)、以及(c)分别表示图1的物镜第二种构成的平面图、剖视图、以及局部放大剖视图。
图6表示图5的物镜产生的第一及第二激光的汇聚状态的说明图。
图7表示本发明的物镜第二种构成的变更例的示意图,(a)为其平面图、(b)为其剖视图、(c)及(d)分别为其局部放大剖视图。
图8(a)、(b)和(c)分别表示图1物镜的第三种构成的平面图、剖视图、以及局部放大图。
图9表示图8的物镜产生的第一及第二激光的汇聚状态的说明图。
图10(a)、(b)和(c)分别表示图1的物镜第四种构成的平面图、剖视图、以及局部放大图。
图11表示图10的物镜产生的第一及第二激光汇聚状态的说明图。
图12表示本发明的物镜第四种构成变更例示意图,(a)为其平面图、(b)为其剖视图、(c)和(d)分别为其局部放大剖视图。
图13(a)、(b)和(c)分别表示图1物镜的第五种构成的平面图、剖视图、以及局部放大图。
图14表示图13的物镜产生的第一及第二激光汇聚状态的说明图。
具体实施形态以下参照附图,说明具有应用本发明物镜的激光头装置的示例。
(整体构成)图1为以本例的激光头装置的光学系统为中心的概略构成图。本例的激光头装置1为对CD、CD-R、DVD等基板厚度、记录密度不同的多种光记录媒体4进行信息的再生、记录的装置。所以,具有射出用于CD-R的再生等中心波长为780nm的第一激光光束L1的第一激光光源和射出用于DVD的再生等波长为650nm的第二激光光束L2的第二激光光源12。各激光光束通过共同的聚光光学系统L0被导致光记录媒体4之同时,在该光记录媒体4上反射的各激光光源的返光被导致共用的感光元件25。
聚光光学系统L0中包括使第一激光光束L1笔直前进,第二激光光束L2反射,使双方的光都与系统光轴L(物镜的光轴)一致用的第一分光束镜21、让沿着系统光轴L进行的激光光束L1、L2通过的第二分光束镜22、使通过该第二分光束镜22的激光光束L1、L2成为平行光的平行光镜23、以及将从平行光镜23射出的激光光束L1、L2的光点形成在光记录媒体4的记录面上的用的物镜3。对于光记录媒体4即DVD42的记录面42a和CD或CD-R41的记录面41a,由物镜3形成第一激光光束L1的光点于CD-R41的记录面41a上,形成第二激光光束L2的光点于DVD42的记录面42a上。
另外,聚光光学系统L0还包括将在光学记录媒体4上被反射后,继而在第二分光束镜22上再被反射后的第一及第二激光光束的返光引至共用感光元件25用的光栅24。
在这种构成的激光头装置1中,作为光记录媒体4在记录、再生CD-R41之际,从第一激光光源11射出波长780nm的第一激光光束L1。该第一激光光源被导致光学系统L0,通过其物镜3,在CD-R41的记录面41a上形成光点B(41)。CD-R41的记录面41a上反射的第一激光光束L1的返光通过第二分光束镜22聚光在共用感光元件25上,由共用感光元件25检测出的信号能进行CD-R41的信息的再生等。
对此,作为光记录媒体4在进行DVD42的信息再生等时候,从第二激光光源12射出波长650nm的第二激光光源L2。该第二激光光源L2也被导致光学系统L0,通过物镜3在DVD42的记录面42a上形成成光点B(42)。DVD42记录面42a处反射的第二激光光束L2的返光,通过第二分光束镜22聚光在共用感光元件25上。由共用感光元件25检测出的信号进行DVD42的信息的再生等。
(物镜的第一种构成)以下,参照图2及图3,详细说明本发明的物镜3的构成。图2(a)、(b)和(c)分别表示物镜3的平面图、剖视图、以及局部放大剖视图。图3表示物镜3的各种波长激光的汇聚状态说明图。
本例的物镜3为具有有着从第一激光光源11及第二激光光源12射出的激光光束L1、L2射入的放大倍数为正的入射侧折射面31和向光记录媒体4射出激光光束的射出折射面32的凸透镜。入射侧折射面31分割成以光轴为中心呈同心圆状地包括光轴L在内的圆形中心侧折射面区域33和呈环状地包围该中心侧折射面区域33的外围侧的外围侧折射面区域34两部分。另外,在中心侧折射面区域33的整个区域上形成衍射光栅25。
物镜3的中心侧折射面区域33在图3中如虚线所示具有在CD-R41的记录面41a上形成第一激光光源11射出的第一激光光束L1的光点B(41)的折射力。该中心侧折射面区域33形成的第一衍射光栅35具有在DVD42的记录面42a上形成由通过该区域的第二激光光束L2的一次衍射光束产生的光点B(42)的衍射特性。对此,外围侧折射面区域34具有在DVD42的记录面42a上形成第二激光光束L2中通过中心侧折射面区域33的外侧的光束部分的光点B(42)的折射力。
在具有这种构成的物镜3的激光头装置1中,再生CD-R41的信息时,驱动第一激光光源11、射出第一激光光束L1。从该第一激光光束L1内通过物镜3中心侧折射面区域33的光束成分中,在CD-R41的记录面41a上形成不受在那里形成的衍射光栅作用影响的0次衍射光束成分的光点B(41),通过物镜3的外围侧折射面34的第一激光光束L1的光束部分因是再生不需要的不要光故不能利用。
接着,在DVD42的信息再生时,驱动第二激光光源12射出第二激光光源L2。该激光光束L2内通过物镜3中心侧折射面区域33的光束成分中,由在那里形成的衍射光栅35衍射产生的一次衍射光束成分和通过物镜3外围侧折射面区域34的光束成分在DVD42的记录面42a上形成光点B(42)。
(第一种构成示例的效果)该例中的物镜3因折射面做成分割为两部分的结构,故与以往的分割成三部分结构的物镜相比折射面的实际、制造就方便。另外,由于衍射光栅可设定成最适于第二激光光束衍射,所以该衍射光栅的设计也变得容易。
再加上为了形成光点,变得重要的第二及第二激光光束中至少使一部分不衍射地通过物镜,故能提高激光的利用效率。
(物镜的第一种构成的变更例)本例中,在CD-R的记录或再生时,通过外围侧折射面区域34的第一激光光束成分为信息再生不需要的不要光。为切实排除该不要光,外围侧折射面区域34的表面也形成衍射光栅,由该衍射光栅将通过外围侧折射面区域的第一激光光束的光束成分可在与光点形成位置不同的方向上衍射。
图4(a)表示也在外围侧折射面区域形成衍射光栅的物镜示例的平面图,图4(b)为其剖视图,图4(c)及(d)分别为其局部放大剖视图。如上述诸图所示,本例的物镜3A为具有入射侧折射面31A和向光记录媒体射出激光的射出侧折射面32A的凸透镜,前述入射侧折射面31A为具有从地铁激光光源11及第二激光光源12射出的激光L1、L2射入的、放大倍数为正的折射面。
入射侧折射面31A分成包括光轴的圆形中心侧折射面区域33A和呈同心状围着中心侧折射面33A的环状的外围侧折射面区域34A。另外,中心侧折射面区域33A又是用于在CD-R的记录面上形成第一激光光束L1的光点的折射面,在该区域的整个区域上形成第一衍射光栅35A。另外,外围侧折射面区域34A为在DVD记录面上形成第二激光光束的光点用的折射面,所以,能在该区域的整个区域上形成第二衍射光栅36。
因此,在CD-R记录或再生时射出的第一激光光束L1中,通过中心侧折射面区域33A的光束成分的光点在CD-R记录面上形成,即该光束成分中,由中心侧折射面区域折射,不受在那里形成的第一衍射光栅35A衍射作用的影响,靠原样地通过的0次光束成分在CD-R记录面上形成光点。
这里,该第一激光光束L1中,通过外围侧折射面区域34A的光束成分为对记录或再生不起作用的不要光成分,受到形成于该外围侧折射面区域34A的第二衍射光栅36的衍射作用就衍射,不在光点形成位置上聚光。
然后,对于在DVD再生时射出的第二激光光束L2,通过物镜3A的光束成分中,因受到中心侧折射面区域33A上形成的第一衍射光栅35A的衍射作用而生成的一次衍射光束的光点就在DVD记录面上形成。因此,由该一次衍射光束和第二激光光束L2通过外围侧折射面区域34A的光束成分中,虽受到该折射面区域的折射作用,但不受该区域上形成的第二衍射光栅36的衍射作用影响的0次光束成分,在DVD的记录面上形成光点。
(物镜的第二种构成)以下,参照图5及图6,对于本发明的物镜3的第二种构成进行说明,图5所示的物镜 3中,物镜3的中心侧折射面区域133为具有与外围侧折射面区域134不同的折射力的折射面区域。形成于该中心侧折射面区域133的中心侧衍射光栅135具有将通过该区域的第一激光光束L1的一次衍射光束的光点形成在CD-R41记录面上的衍射特性。在这基础上,还具有将通过该区域的第二激光光束的一次衍射光束的光点形成在DVD42的记录面上的衍射特性。
对此,物镜3的外围侧折射面区域134具有将第二激光光束L2内通过该区域的光束部分的光点形成在DVD42记录面上的折射力。
在具有这一构成的物镜3的激光头装置1上,在再生CD-R41的信息时,一驱动第一激光光源11,第一激光光束成分中,由那里形成的中心侧衍射光栅135的光束成分中,由在那里形成的中心侧衍射光栅135的衍射,一次衍射光束成分的光点B(41),如图6的虚线所示,就形成于CD-R41记录面上。通过物镜3外围侧衍射面区域134的第一激光光束L1的光束成分因是再生不需要的不要光所以不能利用。
接着,在DVD42的信息再生时,驱动第二激光光源12,射出第二激光光束L2。如图6的实线所示该激光光束L2内通过物镜3中心侧折射面区域133的光束成分中,由靠中心侧衍射光栅135衍射产生的一次衍射光成分和通过物镜3外围侧折射面区域134的光束成分在DVD42记录面上形成光点B(42)。
(第二种构成例的效果)该例的物镜3因为做成折射面分割成两部分的构成,所以与以往的分割成三部分的构成相比,折射面的设计、制造就变得方便。另外,利用波长之差异,由中心侧衍射光栅135衍射的第一及第二激光光束L1、L2的一次衍射光束成分产生的光点分别在CD-R41及DVD42的记录面上形成。因此,通过设计中心侧衍射光栅135使一次衍射光的衍射效率成最大,从而提高激光利用效率。
(物镜的第二种构成的变更例)
上述物镜3通过设定外围侧折射面区域134的折射力,从而在DVD42记录面上形成通过该区域的第二激光光束的光束成分产生的光点。然而也能做成,在其外围侧折射面区域134上也形成衍射光栅,在DVD42记录面上形成由该衍射光栅产生的第二激光光束的衍射光束成分的光点。
图7(a)表示在外围侧拆折射面区域也能形成衍射光栅的物镜3的例子的平面图,图7(b)是其剖视图,图7(c)及(d)分别是其局部放大剖视图。如上诸图所示本例的物镜3为具有有着激光光束L1、L2射入的、放大倍数为正的折射面即射入侧折射面131A、以及向光记录媒体射出激光光束的射出侧折射面132A的凸透镜。
射入侧折射面区域131A分成包括光轴L的圆形的中心的侧折射面区域133A和同心圆状围着该中心侧折射面133A的环形的外围侧折射面区域134A。另外,在中心侧折射面区域133A上,在该区域的整个区域形成中心侧衍射光栅135A,另外,在外围侧折射面区域134A的整个区域上也形成了外围侧衍射光栅136。
本例的物镜3由在CD-R41记录或再生时射出的第一激光光束L1中通过中心侧折射面区域133A的光束成分在CD-R41记录面上形成光点。详细为,该光束成分中,由受到在中心侧折射面区域133A形成的中心侧衍射光栅135A的衍射作用的影响用所生成的一次衍射光束成分,在CD-R41的记录面上形成光点B(41)。
可是,第一激光光束L1中,通过外围侧折射面区域134A的光束成分为对记录或再生不起作用的不要的光,在本例中,受到形成于该外围侧折射面区域134A的外围侧衍射光栅136的衍射作用,所以衍射成激光不聚在CD-R41记录面的光点形成位置上。
另外,本例的物镜3在DVD42记录面42a上形成DVD42再生时射出的第二激光光束L2的光点。即通过中心侧折射面区域133A的第二激光光束的光束成分中,由受到在中心侧折射面区域133A形成的中心侧衍射作用生成的一次衍射光成分,在DVD42记录面上形成光点。与此同时,在该第二激光光束L2内通过外围侧折射面区域134A的光束成分中,由受到在该区域形成的外围侧衍射光栅136的衍射作用生成的一次光束成分,在DVD42记录面的同一位置上也形成光点。
用这种构成的物镜3也能得到同上的效果。在这基础上,本例的物镜3中,其外围侧折射面区域134A上也形成外围侧衍射光栅136,有该外围侧衍射光栅136进行衍射,使地第一激光光束L1中外围侧部分不要的光成分不在CD-R41记录面的光点形成位置上级光,因而,不使用孔径光阑等能切实排除不要的光。
(物镜的第三种构成)接着,参照图8及图9,说明本发明中物镜3的第三种构成。本例的物镜3为具有有着放大倍数为正的入射侧折射面231、以及射出侧折射面232的凸透镜,由这些入射侧折射面231及射出侧折射区232组成的透镜折射面分成以光轴为中心同心圆状包括光轴L在圆形的中心侧折射面区域233、以及环状包围该中心侧折射面区域233的外围侧的外围侧折射面区域234的两部分。另外,经入射侧折射面231的外围侧折射面区域234的整个区域形成衍射光栅235。
物镜3的中心侧折射面区域233具有折射力,能在CD-R41的记录面上形成由第一激光光束L1内通过该区域的光束成分产生的光点B(41)。
外围侧折射面区域234具有折射力,能在DVD42的记录面上形成由第二激光光束内通过该区域234的光束部分的光点B(42)。另外,该外围侧折射面区域234形成的衍射光栅235的衍射特性设定成不让第一激光光束L1在CD-R41记录面的光点位置上聚光。
在具有种构成的物镜3的激光头装置1上,再生CD-R41的信息时,第一激光光束L1中入图9中虚线所示通过物镜3中心侧折射面区域233的光束部分由于该折射面区域233的折射力在CD-R41记录面上形成光点B(41)。
本例中,通过物镜3外围侧折射面区域234的第一激光光束L1的光束部分受到该外围侧折射面区域234上形成的衍射光栅235的衍射作用,在光点B(41)的形成位置上不聚光。
然后,在DVD42的信息再生时,第二激光光束L2内通过外围侧折射面区域234光束部分中,不受衍射光栅235的衍射作用的0次光束成分,靠该区域的折射力,另外通过中心侧折射面区域233的光束部分靠该折射面区域的折射力在DVD42的记录面上形成光点B(42)。
这样,用本例的物镜3凭借不让第一及第二激光光束衍射使通过物镜,从而在各光记录媒体的记录面上形成光点,所以能提高各激光光束的利用(物镜的第四种构成)以下参照图10及图11,说明本例物镜3的第四种构成。本例的物镜3作为透镜折射面具有入射侧折射面331和射出侧折射面332。由这些射入侧折射面331及射出侧折射面332组成的透镜折射面设定成具有的折射力较适合在DVD42记录面42a上形成波长短的第二激光光束L2产生的光点B(42)。
另外,对于透明基板厚度的CD-R41,在与规定的孔径数(例如,孔径数NA=0.5)对应的入射侧折射面331的中心侧区域333上,在其整个区域上形成衍射光栅335,该衍射光栅335用于使第一激光光束L1衍射在CD-R41就面41a上形成光点B(41)。本例衍射光栅335的衍射特性设定成在CD-R41的记录面41a上形成由第一激光光束L1的一次衍射光束成分产生的光点B(41)。
在具有这种构成的物镜3的激光头装置1上,在CD-R41的信息再生时,第一激光光束L1中,如图11虚线所示,射入物镜3中心侧折射面区域333的光束成分靠该区域形成的衍射光栅335衍射。衍射生成的一次衍射光束成分在CD-R41的记录面41a上形成光点B(41)。
以后,在DVD42的信息再生时,射出第二激光光束L2,如图11实线所示,靠不受中心侧区域333形成的衍射光栅335的衍射作用通过的第二激光光束的0次衍射光束成分和在第二激光光束L2内通过外围侧区域334的光束成分,在DVD42的记录面42a上形成光点B(42)。
(第四种构成例的效果)这样,用本例的激光头装置1的物镜3因为能对其透镜折射面给予适于基板厚度薄的DVD42的折射力,所以能提高用于该DVD42的再生等第二激光光束L2的利用效率。又因为在用于基板厚度厚的CD-R41的记录、再生等透镜折射面的中心侧区域333上形成衍射光栅335,所以能抑制CD-R41记录面41a上形成的光点的象差。
(物镜的第四种构成的变更例)本例中,在上述物镜3,其入射侧折射面331的中心侧区域333的整体区域上形成光栅335。也可如图12所示,取而代之的为只在中心侧区域333的外围侧部分形成环状衍射光栅。即设定成适合DVD42的透镜折射面的匠轴区域对CD-R41即使原样地使用也不妨碍实用,所以仅在透镜折射面的中心侧区域的外围侧部分形成衍射光栅,可抑制象差对CD-R41的记录、再生等不带来妨碍。
图12(a)表示仅在中心侧区域的外围侧部分形成衍射光栅的物镜示例平面图,图12(b)为其平面图,图12(c)为其局部放大剖视图。如上述诸图所示本例的物镜3也能作为其透镜折射面,具有入射侧折射面331A和射出侧折射面332A。透镜折射面设定成具有折射力,适于在DVD42的记录面42a上形成由波长短的第二激光光束L2产生的光点B(42)。
另外,在对于CD-R41与规定的孔径数(例如孔径数NA=0.5)对应的入射侧折射面331A的中心侧区域333A上,其外围侧部分形成环状的衍射光栅335A。该衍射光栅335A为将第一激光光束L1衍射后在CD-R41的记录面41a上形成光点作用。该衍射光栅335A的衍射特性设定成第一激光光束L1的衍射光束成分中一次衍射光束成分的光点能在CD-R41的记录面41a上形成。
采用这种构成的物镜3也能得到同上的效果。在这基础上,不利用衍射的部分,能提高第一激光光束的利用效率。又因能进一步简化透镜折射面的结构,所以模具制作更加方便,另外,成形时的复制性也变得更佳。
(物镜的第五种构成)以下,参照图13及14图,说明物镜3的第五构成例。本例的物镜3作为透镜折射面,具有入射侧折射面431和射出侧折射面432。
入射侧折射面431由以透镜光轴L为中心,多条同心圆形成的环状折射面构成。本例中,由包括光轴在内的第一环状折射面431a、围着该第一环状折射面431a外侧的第二环状折射面431b、围着该第二环状折射面431b外侧的第三环状折射面431c、以及围着该第三环状折射面431c外侧的第四环状折射面431d构成。环状折射面的数量在本例中也不限定。
在第一环状折射面431a和第二环状折射面431b之间朝透镜光轴方向L有台阶高差d1。同样在第二环状折射面431b和第三环状折射面431c之间朝透镜光轴方向L有台阶高差d2,在第三环状折射面431c和第四环状折射面431d之间朝透镜方向L有台阶高差d3。因此,这些第一、第二、第三、第四的环状折射面431a、431b、431c、41d朝光轴L的方向形成台阶状。
另外,这些第一、第二、第三、第四环状折射面431a、431b、431c、431d的每一个都具有折射力,适于在DVD42的记录面42a上形成第二激光光束的光点。
本例中,对于利用第一激光光束L1的CD-R41规定的孔径数一般为0.5成为图14中以NA1示出的部分。另外,对于利用第二激光光束L2的DVD42规定的孔经数一般为0.6,成为图14中以NA2示出的部分。在与对CD-R41规定的孔径数范围NA1对应的物镜3中心侧区域433上形成第一、第二、第三环状折射面431a、 431b、431c,这些折射面有台阶高差d1、d2、d3,适于在CD-R41的记录面41a上形成第一激光光束L1的光点。
另外,在围着中心侧区域433外围侧的外围侧区域434形成的第四环状折射面431d上形成衍射光栅435。该衍射光栅435的衍射特性设定成使通过该区域的第一激光光束L1的光束部分不聚在CD-R41的记录面41a的光点形成位置上。
在这种构成的激光头装置1上,CD-R41信息再生时,驱动第一激光光源11射出第一激光光束L1。该第一激光光束L1中如图13虚线所示,在物镜3的入射侧折射面431内通过中心侧区域433的光束部分在CD-R41的记录面41a上形成光点B(41)。
通过物镜3入射侧折射面431外围侧区域434的第一激光光束L1的光束部分为与基板厚度的CD-R41规定孔径数对应的区域以外的不要的光,受形成于该外围侧区域434上的衍射光栅435衍射作用,而产生衍射不聚在光点B(41)的形成位置上。
接着,在再生DVD的信息时,只驱动第二激光光源12射出第二激光光束L2。如图1 4实线所示,该第二激光光束L2内通过中心侧区域433的光束成分的光点B(42)在DVD42的记录面42a上形成。另外通过形成衍射光栅435的外围侧区域435的光束部分中,不受该区域形成的衍射光栅435衍射作用的0次光束成分也形成光点B(42)。
这样,用本例的物镜3不一并使用衍射靠折射在CD-R41的记录面41a上形成第一激光光束L1的光点B(41),在DVD42的记录面42a上形成第二激光光束L2的光点B(42)。因此,能提高第一激光光束L1对CD-R41的利用效率和第二激光光束L2对DVD42的利用效率。
如上所述,本发明中,将激光头装置用物镜折射面分成中心侧折射面区域和外围侧折射面区域两部分,通过利用这些中心侧折射面区域和外围侧折射面区域的折射特性或衍射特性,从而使第一激光光束的光点在第一光记录媒体的记录面上形成,第二激光光束的光点在第二光记录媒体的记录面上形成,所以,与将物镜折射面分成三部分形成物镜的场合比,在简化折射面构成之同时,各折射面区域的设计也变得方便。另外光利用效率也提高。
又,本发明中采取将物镜的折射面在多条形成同心的环状折射面边缘上设置台阶高差的构成,不一并使用衍射靠折射在第一光记录媒体的记录面上形成第一激光光束的光点,在第二光记录媒体的记录面上形成第二激光光束的光点。即可以分别设定成第一及第二激光光束不衍射而汇聚在焦点上,使配置在物镜折射面的中心侧区域及外围侧区域的多条环状折射面分别适合第二光记录媒体的折射特性、调整配置在中心侧区域的环状折射面的台阶高差成为适合第一光记录媒体的折射特性,所以能提高第一及第二激光光束的利用效率。
权利要求
1.一种激光头装置,对着第一光记录媒体及第二光记录媒体的记录面,通过一个聚光光学系统使波长各异的第一及第二激光光束聚光,将信息记录或再生在该记录面上,其特征在于,将构成所述聚光光学系统的物镜的折射面分成以其光轴为中心的中心侧折射面区域、以及围着该中心侧折射面区域的外侧的外围侧折射面区域两部分,在所述中心侧折射面区域的实质上整个区域上形成衍射光栅,在利用所述第一激光光束记录或再生时,由通过所述中心侧折射面区域的所述衍射光栅得到的0次衍射光束或1次衍射光束中的任一光束,形成对于所述第一光记录媒体的光点,在利用所述第二激光光束进行所述第二光记录媒体的记录或再生时,由通过所述外围侧折射面区域的光束、以及通过所述中心侧折射面区域的所述衍射光栅得到的1次衍射光束形成光点。
2.如权利要求1所述的激光头装置,其特征在于,对着所述第一光记录媒体,利用所述第一激光光束由通过所述中心侧折射面区域的所述衍射光栅得到的0次衍射光束形成光点。
3.如权利要求2所述的激光头装置,其特征在于,形成所述中心侧折射面区域,使折射力适于所述第一激光光束在所述第一光记录媒体的记录面上形成光点,形成所述外围侧折射面区域,使折射力适于所述第二激光光束在所述第二光记录媒体的记录面上形成光点。
4.如权利要求2所述的激光头装置,其特征在于,在所述外围侧折射面区域的整个区域上,形成第二衍射光栅,其产生的衍射使所述第一激光光束不聚光在所述光点形成位置上,利用所述第二激光光束进行所述第二光记录媒体记录或再生时,由通过所述中心侧折射区区域得到的1次衍射光束、以及通过所述外围侧折射面区域得到的0次衍射光束形成光点。
5.如权利要求1所述的激光头装置,其特征在于,对所述第一光记录媒体,利用所述第一激光光束,由通过所述侧折射面区域的所述衍射光栅得到的1次衍射光束形成光点。
6.如权利要求5所述的激光头装置,其特征在于,形成所述外围侧折射面区域,使折射力适于所述第二激光光束在第二光记录媒体的记录面上形成光点。
7.如权利要求6所述的激光头装置,其特征在于,在所述外围侧折射面区域形成的整个区域上形成外围侧衍射光栅,利用所述第二激光光源进行第二光记录媒体记录或再生时,由通过所述中心侧折射面区域得到的1次衍射光束、以及通过所述外围侧折射面区域得到的0次衍射光栅形成光点。
8.如权利要求5所述的激光头装置,其特征在于,在前束外围侧折射面区域形成的整个区域上形成外围侧衍射光栅,利用所述第二激光光束进行所述第二光记录媒体记录或再生时,由通过所述中心侧折射面区域得到的1次衍射光束、以及通过所述外围侧折射面区域得到的1次衍射光束形成光点。
9.一种激光头装置,对着第一光记录媒体及第二光记录媒体的记录面,通过一个聚光光学系统使波长各异的第一及第二激光光束聚光,将信息记录或再生在该记录面上,其特征在于,将构成所述聚光光学系统的物镜的折射面分成以其光轴为中心的中心侧折射面区域,及围着该中心侧折射面区域的外侧的外围侧折射面区域两部分,在所述外围侧折射面区域的实质上整个区域上形成衍射光栅,形成所述中心侧折射面区域,使其折射力适于所述第一激光光束在所述第一光记录媒体上形成光点,形成所述外围侧折射面区域,使其折射力适于所述第二激光光束在所述第二光记录媒体上形成光点,将所述衍射光栅的衍射特性设定成通过所述外围侧折射面区域的所述第一激光光束的光束成分,不在所述第一记录媒体的记录面的光点形成位置上聚光。
10.如权利要求9所述的激光头装置,其特征在于,形成所述中心折射面区域,使折射力适于所述第二激光光束在所述第二光记录媒体的记录面上形成光点。
11.一种激光头装置,对着第一光记录媒体及第二光记录媒体的记录面,通过一个聚光光学系统使波长各异的第一及第二激光光束聚光,将信息记录或再生在该记录面上,其特征在于,构成所述聚光光学系统的物镜的透镜折射面,包括折射力适于在所述第二光记录媒体的记录面上形成所述第二激光光束的光点,在这种透镜折射面上,与对所述第一光记录媒体设定的孔径数对应的中心侧区域中,至少在外围侧部分形成衍射光栅,该衍射光栅的衍射特性设定成在所述第一光记录媒体的记录面上,形成由所述第一激光光束的衍射光束成分中规定次数的衍射光束成分产生的光点。
12.如权利要求11所述的激光头装置,其特征在于,在所述中心侧折射区的实质上整个区域上,形成所述衍射光栅。
13.如权利要求11所述的激光头装置,其特征在于,仅在所述中心侧区域的外围侧部分,形成环状的所述衍射光栅。
14.如权利要求11所述的激光头装置,其特征在于,将所述衍射光栅的衍射特性设定成由所述第一激光光束一次衍射光束成分产生的光点形成在第一光记录媒体的记录面上。
15.一种激光头装置,对着第一光记录媒体及第二光记录媒体的记录面,通过一个聚光光学系统使波长各异的第一及第二激光光束聚光,将信息记录或再生在该记录面上,其特征在于,构成所述聚光光学系统的物镜折射面,由以其光轴为中心多条同心圆的环状折射面构成,在这些多条环状折射面的边缘朝着所述光轴方向形成台阶高差,将这些多条环状折射面的每一条,做成其折射力适于在所述第二光记录媒体的记录面上形成由所述第二激光光束产生的光点,在所述物镜折射面上,对于所述第一光记录媒体在与规定孔径数相应的中心侧区域形成的所述环状折射面台阶高差,设定成能在所述第一光记录媒体的记录面上形成由所述第一激光光束产生的光点,在所述物镜折射面上,在围着所述中心侧区域的外围侧的外围侧区域形成的所述环状折射面上形成衍射光栅,将这种衍射光栅的衍射特性,设定成通过所述外围侧区域的所述激光光束的光束成分不在所述第一光记录媒体的记录面的光点形成位置上聚光。
16.如权利要求15所述的激光头装置,其特征在于,所述台阶高差为对于所述第二激光光束的波长λ2,实质上具有Aλ2/(n-1)的关系(A正整数,n所述环状折射面的折射率)。
17.如权利要求16所述的激光头装置,其特征在于,所述台阶高差为λ2/(n-1)。
18.一种物镜,其特征在于,是一种用于权利要求1所述激光头装置、使波长各异的第一及第二激光光束聚光的物镜,该物镜将其折射面分成以其光轴为中心的中心侧折射面区域、以及围着该中心侧折射面区域的外侧的外侧折射面区域两部分,在所述中心侧折射面区域的整个区域上形成衍射光栅,起权利要求1所述的作用。
19.一种物镜,其特征在于,是用于权利要求9所述激光头装置、使波长各异的第一及第二激光光束聚光的物镜,该物镜将其折射面分成以其光轴为中心的中心侧折射面区域、以及围着该中心侧折射面区域的外侧的外围侧折射面区域,在所述外围侧折射面区域的实质上整个区域上形成衍射光栅,起如权利要求9所述的作用。
20.一种物镜,其特征在于,是用于权利要求11所述激光头装置、使波长各异的第一及第二激光光束聚光的物镜,所述物镜的透镜折射面具有折射力,适于在所述第二光记录媒体的记录面上形成所述第二激光光束产生的光点,在该透镜折射面上的与对所述第一光记录媒体设定的孔径数对应的中心侧区域至少在其外围侧部分形成衍射光栅,起如权利要求11所述的作用。
21.一种物镜,其特征在于,是用于权利要求15所述的激光头装置、使波长各异的第一及第二激光光束聚光的物镜,所述物镜的折射面由以其光轴为中心、形成多条同心圆的环状折射面构成,在这些多条环折射面的边缘向着光轴方向形成台阶高差,起如权利要求15所述的作用。
全文摘要
本发明揭示一种能在第一光记录媒体面上形成第一激光光束的光点,在基板厚度不同的第二光记录媒体的记录面上形成波长各异的第二激光光束的光点的结构简单的激光头装置用物镜。激光头装置的物镜3的入射侧折射面31分成中心侧折射面区域33和外围侧折射面区域34两部分,在中心侧折射面区域33的整个区域上形成衍射光栅35。CD-R41记录、再生时,由中心侧折射面区域33在CD-R41的记录面41a上形成通过该区域的第一激光光束L1的光束成分的光点B(41)。DVD42再生时,由衍射光栅35及外围侧折射面区域34在DVD42的记录面42a上形成第二激光光束L2的光点B(42)。因而能实现适合2波长光源型激光头装置使用、结构简单的物镜。
文档编号G11B7/135GK1421849SQ02154339
公开日2003年6月4日 申请日期2002年11月27日 优先权日2001年11月27日
发明者藤田雄二, 林賢一, 宫坂美房, 東隆祐, 岡村哲郎 申请人:株式会社三协精机制作所

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