物镜、光学头设备、光学信息设备和光盘系统的制作方法

1.本发明涉及光学头设备和光学信息设备，用于在诸如光盘的光学信息介质上记录信息/从诸如光盘的光学信息介质上再现信息，或者擦除诸如光盘的光学信息介质上记录的信息；涉及这种光学信息设备中的记录/再现方法；涉及应用了上述设备和方法的光盘系统；并且涉及用在这种光学头设备中的物镜。


背景技术：

2.使用带有凹坑形图案的光盘作为高密度/大容量的存储介质的光学存储技术已付诸实践，同时它们的用途扩展到数字音频盘、视频盘和文档文件盘，此外还扩展到数据文件。通常，使用变窄以具有非常小的直径的光束相继地对光盘执行信息记录和从光盘执行信息再现的功能通常分为：形成与衍射极限相对应的小光斑的聚焦功能、光学系统的聚焦控制(聚焦伺服)和跟踪控制、以及对坑信号(信息信号)的检测。
3.近年来，随着光学系统设计技术的发展和作为光源的半导体激光器的波长缩短，发展了存储容量比常规的光盘大(密度更高)的光盘。作为增加密度的一种方法，目前正在研究增大聚焦光学系统的光盘侧数值孔径(在下文中，被简称为“na”)，该聚焦光学系统用于使光束变窄从而在光盘上形成小光斑。
4.可以说作为第一代光盘的紧凑盘(cd)具有1.2mm厚的盘基材，该cd使用了红外光(波长λ3：780nm至820nm)和na为0.45的物镜。作为第二代光盘的dvd具有0.6mm厚的盘基材，该dvd使用了红色光(波长λ2：630nm至680nm)和na为0.6的物镜。第三代光盘具有0.1mm厚的盘基材，第三代光盘使用了蓝色光(波长λ1：390nm至415nm)和na为0.85的物镜。在本说明书中，术语“基板厚度(或者，基材厚度)”是指从光盘(或者，信息介质)的光束入射面到其信息记录面的厚度。
5.随着因特网的普及，全世界所产生的数据量持续增加。光盘作为用于以低功耗长期安全地存储此类数据的介质变得越来越重要。因此，有必要增加光盘的容量，从而有可能在光盘中存储更多的信息。为此，期望使物镜的na更大。提出了利用单个透镜配置来实现具有较大na值的物镜的示例(例如，参考专利文献1和2)。
6.引文列表
7.专利文献
8.专利文献1：jp
‑
a
‑
2003
‑
279851
9.专利文献2：jp
‑
a
‑
2008
‑
293633
10.专利文献3：jp
‑
a
‑
2013
‑
206496


技术实现要素：

11.技术问题
12.然而，分别在专利文献1和2中，作为具体示例公开的设计例仅具有0.85的na，并且没有关于实现具有更大的na值的物镜要解决的问题的描述。由于没有公开具有超过0.85的
较大na值的物镜的具体设计例，因此没有示出要解决的问题，并且甚至还不清楚适当的折射率。
13.尽管专利文献3示出了具有超过0.85的na的设计例，但是仅示出了具有超过0.9的na的一个设计例，其中折射率等于1.59959。尽管在具有小于或等于0.9的na的设计例中公开了其他示例折射率值，但是在具有如此大的na值的物镜中，na的差异对设计、像差特性和制造难度具有很大的影响。因此，难以从其na小于或等于0.9的透镜的设计例中获得其na大于0.9的透镜的设计指南。也就是说，专利文献3没有意识到对于获得超过0.9的na(na≥0.91)所需的适当折射率范围的问题，并且自然地，无法进行适当折射率范围的估计。
14.问题的解决方案
15.为了解决上述问题，在本发明中，配置了下述的物镜、光学头设备、光学信息设备和光盘系统：
16.(1)一种物镜，其是数值孔径na和折射率n满足na≥0.91且1.61≤n＜1.72的单个透镜。
17.(2)根据项(1)所述的物镜，其中，物镜是双凸镜，其每一面的凹陷(sag)量从光轴到双凸镜的透镜外周始终在相同方向上变化。
18.(3)根据项(1)或(2)所述的物镜，其中，物镜的焦距f落在1mm至1.3mm的范围内。
19.(4)根据项(1)至(3)中任一项所述的物镜，其中，物镜的工作距离wd落在0.2mm至0.3mm的范围内。
20.(5)根据项(1)至(4)中任一项的物镜，其中，满足na≤0.94。
21.(6)一种光学头设备，其特征在于，包括：激光光源，被配置为发射光束；根据(1)至(5)中任一项所述的物镜，被配置为接收从激光光源发射出的光束并将该光束聚焦到光盘的记录面上的小光斑；以及由光检测单元形成的光学检测器，被配置为接收从光盘的记录面反射的光束并根据接收到的光束的光量输出电信号。
22.(7)一种光学信息设备，包括，根据项(6)所述的光学头设备；电机，被配置为旋转光盘；以及电路，被配置为接收由光学头设备产生的信号并控制和驱动电机、物镜和激光光源。
23.(8)一种光学信息设备，包括：光学头设备；电机，被配置为旋转光盘；以及电路，被配置为接收由光学头设备产生的信号并控制和驱动电机及光学头设备的物镜和激光光源，其中，光学头设备包括被配置为发射具有波长λ1的蓝色光束的第一光源；根据项(1)至(5)中的任一项所述的物镜，被配置为接收从第一光源发射出的光束并通过具有基材厚度t1的基材层将该光束聚焦到光盘的记录面上的小光斑；由光检测单元形成的光学检测器，被配置为接收从光盘的记录面反射的光束并根据接收到的光束的光量输出电信号；以及致动器，被配置为通过在物镜的光轴方向上驱动物镜，从而执行聚焦以在光盘的记录面上形成小光斑；其中，光学头设备被配置为从光学检测器中检测用于检测聚焦误差信号的电信号；以及光学头设备被配置为通过利用致动器在物镜的光轴方向上驱动物镜，从而执行聚焦以在光盘的记录面上形成小光斑。
24.(9)一种光盘系统，包括：根据项(7)或(8)所述的光学信息设备；输入设备或输入端子，被配置为输入信息；计算设备，被配置为基于从输入设备接收的信息或从光学信息设备再现的信息来执行计算；以及输出装置或输出端子，被配置为显示或输出从输入设备接
收的信息、从光学信息设备再现的信息、或者计算设备所计算出的结果。
25.(10)一种光盘系统，包括：根据项(7)或(8)所述的光学信息设备；以及信息到图像解码器，被配置为将从光学信息设备获取的信息信号转换成图像。
26.(11)一种光盘系统，包括：根据项(7)或(8)所述的光学信息设备；以及图像到信息编码器，被配置为将图像信息转换成要由光学信息设备记录的信息。
27.(12)一种光盘系统，包括：根据项(7)或(8)所述的光学信息设备；以及输入/输出端子，用于与外部交换信息。
28.发明的有益效果
29.根据本发明实施例的物镜实现了高密度光盘上的记录和再现。
附图说明
30.图1是示出了根据本发明第一实施例的物镜的配置的示图。
31.图2是示出了示例1的波前像差的示图。
32.图3是示出了示例1的轴外特性的示图。
33.图4是示出了示例1的物镜的透镜倾斜特性的示图。
34.图5是示出了示例2的物镜的第二面的凹陷形状的示图。
35.图6是示出了参考例1的物镜的第二面的凹陷形状的示图。
36.图7是示出了示例3的物镜的第一面的凹陷形状的示图。
37.图8是示出了示例4的波前像差的示图。
38.图9是示出示例4的轴外特性的示图。
39.图10是示出了示例4的物镜的透镜倾斜特性的示图。
40.图11是示出了示例5的物镜的第二面的凹陷形状的示图。
41.图12是示出了参考例4的物镜的第二面的凹陷形状的示图。
42.图13是示出了根据本发明第二实施例的光学头设备1300的配置的示图。
43.图14是示出了根据本发明第三实施例的光学信息设备的配置的示图。
44.图15是示出了根据本发明第四实施例的光盘系统的配置的示图。
45.图16是示出了根据本发明第五实施例的光盘系统的配置的示图。
具体实施方式
46.在下文中，将在必要时通过参考附图详细地描述实施例。然而，可以避免不必要的详细描述。例如，可以省略对公知事项的详细描述以及对已经描述的基本相同的构成要素的重复描述。这是为了防止以下描述变得不必要且冗余，从而促进本领域技术人员的理解。
47.提供以下描述和附图以使本领域技术人员充分理解本公开，并且无意于限制权利要求中所阐述的主题。
48.(实施例1)
49.为了增加物镜的na，需要增加远离光轴的外周部分的光折射角。为此，期望使物镜的透镜材料(诸如玻璃或树脂)的折射率n增大。然而，通过实际设计na超过0.9的单个物镜，我们发现了折射率n应尽可能大是不正确的，也就是说，折射率n具有适当范围。
50.图1是示出了根据本发明第一实施例的物镜100的配置的示图。如图1中所示，物镜
100具有接收入射光束107的第一面102和与第一面102相对且设置在更靠近光盘101的一侧上的第二面103。光盘101具有基板104、基材层105和信息记录面106，信息记录面106为基板104与基材层105之间的界面。光束107照射在物镜100的第一面102上，通过第二面103，并且聚焦在光盘101的信息记录面106上。在此，光束107聚焦在信息记录面106上的状态下的第二面103与光盘101的基材层105之间的距离称为工作距离(在下文中，用wd进行表示)。光盘101的第一面102与第二面103在光轴上的间隔用d进行表示。
51.[示例]
[0052]
将使用示例更详细地描述本发明的具体实施例。这些示例共同采用下面的符号。实验中所使用的光盘为平行平板，设计波长λ为405nm，光盘厚度为约0.08mm，以及主折射率为1.623918。
[0053]
f：物镜的焦距；
[0054]
na：物镜的na；
[0055]
r1：物镜的第一面的曲率半径；
[0056]
r2：物镜的第二面的曲率半径；
[0057]
d：物镜的透镜厚度；
[0058]
n：物镜的折射率；以及
[0059]
wd：从物镜的第二面到光盘的距离。
[0060]
na和折射率无单位，而其他参数的单位为mm。
[0061]
非球面形状的形状由以下公式1给出：
[0062]
[公式1]
[0063][0064]
各个符号的含义如下：
[0065]
x：距光轴的高度为h的非球面上的点到非球面顶点的切平面的距离；
[0066]
h：距光轴的高度；
[0067]
c
j
：物镜的第j非球面的顶点的曲率；
[0068]
k
j
：物镜的第j面的圆锥常数；以及
[0069]
a
j，n
：物镜的第j面的n阶非球面系数，
[0070]
其中j＝1，2。
[0071]
(示例1)
[0072]
示例1的物镜的具体数值如下。示例1是这样的一个示例，其中设计了具有焦距f＝1.309、数值孔径na＝0.92、以及工作距离wd＝0.2603的单个透镜，透镜材料的折射率n等于1.6239179286。
[0073]
f＝1.309
[0074]
na＝0.92
[0075]
r1＝0.9478402
[0076]
r2＝
‑
1.396387
[0077]
d＝1.88232
[0078]
n＝1.6239179286
[0079]
wd＝0.2603
[0080]
k1＝
‑
0.6129
[0081]
a
1，4
＝0.032330925
[0082]
a
1，6
＝
‑
0.055965387
[0083]
a
1，8
＝0.2934815
[0084]
a
1，10
＝
‑
0.57827049
[0085]
a
1，12
＝0.3927477
[0086]
a
1，14
＝0.47990334
[0087]
a
1，16
＝
‑
0.94535234
[0088]
a
1，18
＝0.39255542
[0089]
a
1，20
＝
‑
0.034679428
[0090]
a
1，22
＝0.35663912
[0091]
a
1，24
＝
‑
0.31441135
[0092]
a
1，26
＝
‑
0.14052526
[0093]
a
1，28
＝0.24739738
[0094]
a
1，30
＝
‑
0.083565112
[0095]
a
1，32
＝0.0049397773
[0096]
a
1，34
＝
‑
0.00015933301
[0097]
a
1，36
＝
‑
0.0002234926
[0098]
a
1，38
＝
‑
5.0255976e
‑
05，
[0099]
其中e
‑
05表示10的
‑
5次幂。
[0100]
a
1，40
＝0.00016990175
[0101]
k2＝
‑
32.65169
[0102]
a
2，4
＝1.5718168
[0103]
a
2，6
＝
‑
9.1516081
[0104]
a
2，8
＝32.322227
[0105]
a
2，10
＝
‑
71.479196
[0106]
a
2，12
＝77.554531
[0107]
a
2，14
＝26.928859
[0108]
a
2，16
＝
‑
196.41859
[0109]
a
2，18
＝233.56162
[0110]
a
2，20
＝
‑
94.329769
[0111]
a
2，22
＝
‑
4.5393102
[0112]
a
2，24
＝
‑
15.335899
[0113]
a
2，26
＝16.596486
[0114]
a
2，28
＝3.3163821
[0115]
a
2，30
＝6.263965
[0116]
a
2，32
＝
‑
2.0316557
[0117]
a
2，34
＝0.034825839
[0118]
a
2，36
＝
‑
4.9330315
[0119]
a
2，38
＝
‑
9.5297525
[0120]
a
2，40
＝9.7816725
[0121]
图2是示出了该示例的波前像差的示图。以pv值计，像差落在9mλ(λ：波长)之内，而以总像差的rms值计，像差落在2.1mλ之内，这是非常好的像差特性。
[0122]
图3是示出了该示例的轴外特性的示图。在0.6
°
的视角，总像差在30mλrms之内，这不会引起任何实际问题。
[0123]
图4是示出了当仅物镜倾斜时波前像差如何变化(即，物镜的透镜倾斜特性)的示图。如果由光盘的倾斜造成的彗形像差小于约60mλ，则通过使物镜倾斜而抵消了彗形像差时发生的像散在10mλ之内。
[0124]
在如下的假设下执行像差计算：从光盘表面到记录面的基材厚度为0.078mm；基材的折射率为1.6173566451；以及为了使无倾斜状态下的三阶球面像差最小化，入射在物镜上的光是稍微会聚的光。
[0125]
在示例1中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。示例1也适用于通过使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。第一面的最陡峭部分的倾斜角度为64.7
°
，可以认为落在能够通过加工来生产模具以在工业上执行玻璃成形的范围内。
[0126]
在许多情况下，用于光盘的物镜采用了孔，以使用所设计的数值孔径na值。例如，通过例如在物镜100的近似平行光束的入射侧(图1中的底侧)上设置孔(附图中未示出)，通过将入射在物镜100上的光束107的光束直径设置为期望值来实现正确的数值孔径na。这样做时，因为在孔与物镜100之间的位置关系中发生了设计误差，所以需要设置公差。将公差设置为20μm就足够了。为了针对焦距约1mm的物镜设置图1中的左右方向和前后方向上的20μm的公差，由于因此期望执行设计，使得至少轴上像差在其上限具有约0.02的裕度的数值孔径范围内变小。在该示例中，预期执行设计，使得可以在上限为0.92 0.02＝0.94的na范围内抑制轴上像差，并且在将物镜安装到光学拾取器中时，通过孔将na限制为0.9至0.92。
[0127]
(示例2)
[0128]
示例2的物镜的具体数值如下。示例2是其中透镜材料的折射率n被设置为比示例1中的透镜材料的折射率更大的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.710000。如示例1中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.2603的单个透镜。同样，焦距f＝1.299大致相同。
[0129]
f＝1.299
[0130]
na＝0.92
[0131]
r1＝1.018122
[0132]
r2＝
‑
2.342684
[0133]
d＝1.866571
[0134]
n＝1.710000
[0135]
wd＝0.2603
[0136]
k1＝
‑
0.5907896
[0137]
a1，4＝0.029373894
[0138]
a1，6＝
‑
0.05957560
[0139]
a1，8＝0.29429474
[0140]
a1，10＝
‑
0.58184186
[0141]
a1，12＝0.39011067
[0142]
a1，14＝0.48115837
[0143]
a1，16＝
‑
0.94380807
[0144]
a1，18＝0.39156078
[0145]
a1，20＝
‑
0.035160214
[0146]
a1，22＝0.35700693
[0147]
a1，24＝
‑
0.31507323
[0148]
a1，26＝
‑
0.14056908
[0149]
a1，28＝0.24748702
[0150]
a1，30＝
‑
0.083460424
[0151]
a1，32＝0.0055100959
[0152]
a1，34＝
‑
0.00039080295
[0153]
a1，36＝
‑
0.00037894571
[0154]
a1，38＝
‑
0.00019212844
[0155]
a1，40＝0.00030159435
[0156]
k2＝
‑
81.35706
[0157]
a2，4＝1.4407636
[0158]
a2，6＝
‑
9.0852959
[0159]
a2，8＝32.349655
[0160]
a2，10＝
‑
71.42993
[0161]
a2，12＝77.671948
[0162]
a2，14＝26.954773
[0163]
a2，16＝
‑
196.4673
[0164]
a2，18＝233.06062
[0165]
a2，20＝
‑
96.538054
[0166]
a2，22＝
‑
2.4015789
[0167]
a2，24＝
‑
12.305189
[0168]
a2，26＝17.460283
[0169]
a2，28＝3.0227737
[0170]
a2，30＝2.9785866
[0171]
a2，32＝
‑
6.1157086
[0172]
a2，34＝
‑
4.0736054
[0173]
a2，36＝
‑
2.5063237
[0174]
a2，38＝1.1701339
[0175]
a2，40＝7.1032384
[0176]
同样在示例2中，以pv值计，波前像差落在11mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值计，像差落在2.4mλ内，这是非常好的像差特性。示例2的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0177]
图5是示出了物镜的第二面的凹陷形状的示图。在图5中，底侧部分对应于诸如玻璃的透镜构成材料，而顶侧部分对应于空气。在用在示例2中的物镜的第二面中，凹陷量以随位置从光轴到外周侧而始终减少的方式变化。换言之，凹陷量相对于径向位置(即，距光轴的高度h)的微分系数始终为负，即距第一面的距离始终随径向位置而减小。尽管前文未提及这一点，但是示例1具有相同的特性。示例1和示例2的物镜是双凸镜。图5中的凹陷具有与公式1中的x相同的含义，即x的原点偏移到位于与透镜有效直径相对应的最外周的一侧上的非球面上的点。
[0178]
从上面的描述可以看出，在示例2的物镜中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。示例2的物镜还适用于仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。
[0179]
当通过利用模具使透镜材料变形(成形)来制造单个透镜时，可以具有高生产率和高精度。可以通过在目标块绕光轴旋转的同时用金刚石切削工具对其进行切削来获得模具的期望形状。金刚石切削工具通过将其从光轴朝外周侧或从外周侧朝光轴在径向上移动，同时在与光轴平行的方向上移动，来产生非球面形状。期望在不使移动方向分别在径向和与光轴平行的方向上中途反转的情况下移动切削工具。这是因为，如果使移动方向反转，则由于所谓的齿隙而引起进给误差(即，彼此配合从而进行运动的机械零件(诸如，进给螺杆和齿轮)之间的运动方向上的间隙；如果没有间隙，则齿轮会相互干扰从而导致无法旋转，但是旋转方向从某个方向反向时，间隙可能会导致尺寸偏差或冲击)。因此，如示例1和示例2中那样，随着位置从光轴到透镜外周(透镜外缘)凹陷量始终在相同的方向上变化的特征提供了可以实现高精度形状而不会产生误差的显著优点。
[0180]
(参考例1)
[0181]
参考例1的物镜的具体数值如下。这是其中透镜材料的折射率n被设置为比示例2中的透镜材料的折射率更大的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.720000。如示例中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.2603的单个透镜。同样，焦距f＝1.300大致相同。
[0182]
f＝1.300
[0183]
na＝0.92
[0184]
r1＝1.024459
[0185]
r2＝
‑
2.579919
[0186]
d＝1.863167
[0187]
n＝1.720000
[0188]
wd＝0.2603
[0189]
k1＝
‑
0.585802
[0190]
a1，4＝0.028877709
[0191]
a1，6＝
‑
0.05899921
[0192]
a1，8＝0.29117644
[0193]
a1，10＝
‑
0.5766808
[0194]
a1，12＝0.38681897
[0195]
a1，14＝0.48122367
[0196]
a1，16＝
‑
0.94440282
[0197]
a1，18＝0.3926264
[0198]
a1，20＝
‑
0.034697825
[0199]
a1，22＝0.3565036
[0200]
a1，24＝
‑
0.31484578
[0201]
a1，26＝
‑
0.1407322
[0202]
a1，28＝0.24733906
[0203]
a1，30＝
‑
0.083343932
[0204]
a1，32＝0.0054445552
[0205]
a1，34＝
‑
0.00035259087
[0206]
a1，36＝
‑
0.00037446607
[0207]
a1，38＝
‑
0.00015222256
[0208]
a1，40＝0.00027476454
[0209]
k2＝
‑
95.00379
[0210]
a2，4＝1.4442607
[0211]
a2，6＝
‑
9.0856317
[0212]
a2，8＝32.335139
[0213]
a2，10＝
‑
71.472763
[0214]
a2，12＝77.810621
[0215]
a2，14＝26.855803
[0216]
a2，16＝
‑
196.36443
[0217]
a2，18＝232.95167
[0218]
a2，20＝
‑
96.985826
[0219]
a2，22＝
‑
1.5722635
[0220]
a2，24＝
‑
12.445859
[0221]
a2，26＝17.498444
[0222]
a2，28＝2.3337752
[0223]
a2，30＝2.9579413
[0224]
a2，32＝
‑
6.6579158
[0225]
a2，34＝
‑
1.8786513
[0226]
a2，36＝
‑
1.6977991
[0227]
a2，38＝
‑
2.6994291
[0228]
a2，40＝9.0711995
[0229]
同样在参考例1中，以pv值计，波前像差落在11mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值
计，像差落在2.4mλ内，这是非常好的像差特性。参考例1的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0230]
在参考例1中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。参考例1也适用于通过仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。
[0231]
图6是示出了物镜的第二面的凹陷形状的示图。在图6中，底侧对应于诸如玻璃的透镜构成材料，而顶侧对应于空气。在参考例1的物镜的第二面中，凹陷量以如下方式变化：随位置从光轴到透镜外周侧而减少，并在距中心0.4mm的位置附近改变为增大的趋势。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数的符号在部分径向位置范围内反转。为了获得这样的形状，在模具生产的加工期间需要使移动方向中途反转。这就产生了一个问题，即齿隙引起了进给误差，因此很难进行高精度加工。如果na约等于0.85，则如该参考例中那样，即使预期形状部分凹入或具有较大曲率变化，也可以根据模具形状对玻璃进行成形。然而，因为例如由于表面的较大倾斜而导致更高的成形难度，所以难以对na大至0.91或更大的物镜进行成形。也就是说，将透镜材料的折射率设置为大于或等于1.72对实现给定的高精度非球面形状且像差较小的、具有较大na值的物镜是不利的。期望n小于1.72。
[0232]
(示例3)
[0233]
示例3的物镜的具体数值如下。示例3是其中透镜材料的折射率n被设置为比示例1中的透镜材料的折射率更小的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.610000。如示例1和2中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.2603的单个透镜。同样，焦距f＝1.305大致相同。
[0234]
f＝1.305
[0235]
na＝0.92
[0236]
r1＝0.9370816
[0237]
r2＝
‑
1.25738
[0238]
d＝1.885516
[0239]
n＝1.610000
[0240]
wd＝0.2603
[0241]
k1＝
‑
0.6115083
[0242]
a1，4＝0.03238076
[0243]
a1，6＝
‑
0.05645141
[0244]
a1，8＝0.29574459
[0245]
a1，10＝
‑
0.57944289
[0246]
a1，12＝0.39044441
[0247]
a1，14＝0.48349108
[0248]
a1，16＝
‑
0.94483544
[0249]
a1，18＝0.39086313
[0250]
a1，20＝
‑
0.035512351
[0251]
a1，22＝0.35738559
[0252]
a1，24＝
‑
0.3143863
[0253]
a1，26＝
‑
0.14031996
[0254]
a1，28＝0.24745013
[0255]
a1，30＝
‑
0.083717561
[0256]
a1，32＝0.0049186126
[0257]
a1，34＝
‑
0.00017253649
[0258]
a1，36＝
‑
0.00019351854
[0259]
a1，38＝
‑
6.8308307e
‑
05
[0260]
a1，40＝0.00017672193
[0261]
k2＝
‑
30.57304
[0262]
a2，4＝1.573592
[0263]
a2，6＝
‑
9.176123
[0264]
a2，8＝32.357336
[0265]
a2，10＝
‑
71.415156
[0266]
a2，12＝77.538725
[0267]
a2，14＝26.809091
[0268]
a2，16＝
‑
196.65894
[0269]
a2，18＝233.61675
[0270]
a2，20＝
‑
93.949162
[0271]
a2，22＝
‑
3.9052453
[0272]
a2，24＝
‑
15.495289
[0273]
a2，26＝16.060141
[0274]
a2，28＝2.6291159
[0275]
a2，30＝5.6093585
[0276]
a2，32＝
‑
1.8042748
[0277]
a2，34＝0.65037455
[0278]
a2，36＝
‑
3.2017711
[0279]
a2，38＝
‑
8.7330391
[0280]
a2，40＝7.5649305
[0281]
同样在示例3中，以pv值计，波前像差落在9mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值计，像差落在2.2mλ内，这是非常好的像差特性。该示例的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0282]
图7是示出了示例3的物镜的第一面的凹陷形状的示图。在图7中，顶侧对应于诸如玻璃的透镜构成材料，而底侧对应于空气。在第一面中，凹陷量以随位置从光轴到透镜外周侧而始终减少的方式变化。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数始终为正，即距第二面的距离始终随径向位置而减小。尽管前面没有提及这一点，但上面的示例具有相同的特性。相对于水平方向的倾斜角度在外边缘附近最陡峭。该角度取决于透镜材料的折射率。在此示例中，最陡峭部分的倾斜度为65
°
。
[0283]
在示例3中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。示例3也适用于通过使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。由于
折射率被设置得较小，因此第一面的最陡峭部分的倾斜角度为65
°
。倾斜角度范围为65
°
，落入了能够通过加工来生产模具以在工业上执行玻璃成形的范围。
[0284]
(参考例2)
[0285]
参考例2的物镜的具体数值如下。参考例2是其中透镜材料的折射率被设置为比示例3中的透镜材料的折射率更小的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.550000。如示例1至3中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.2603的单个透镜。同样，焦距f＝1.279大致相同。
[0286]
f＝1.279
[0287]
na＝0.92
[0288]
r1＝0.8871618
[0289]
r2＝
‑
0.8238803
[0290]
d＝1.894517
[0291]
n＝1.55000
[0292]
wd＝0.2603
[0293]
k1＝
‑
0.5997363
[0294]
a1，4＝0.034157734
[0295]
a1，6＝
‑
0.051896354
[0296]
a1，8＝0.2906967
[0297]
a1，10＝
‑
0.57513123
[0298]
a1，12＝0.39356189
[0299]
a1，14＝0.48504407
[0300]
a1，16＝
‑
0.94741151
[0301]
a1，18＝0.39007096
[0302]
a1，20＝
‑
0.035683909
[0303]
a1，22＝0.35805103
[0304]
a1，24＝
‑
0.31388298
[0305]
a1，26＝
‑
0.14003114
[0306]
a1，28＝0.24768306
[0307]
a1，30＝
‑
0.084160737
[0308]
a1，32＝0.0045407282
[0309]
a1，34＝
‑
3.253798e
‑
05
[0310]
a1，36＝
‑
6.6231839e
‑
05
[0311]
a1，38＝
‑
1.2134881e
‑
05
[0312]
a1，40＝0.0001139315
[0313]
k2＝
‑
26.23391
[0314]
a2，4＝1.5285423
[0315]
a2，6＝
‑
9.0146929
[0316]
a2，8＝32.379133
[0317]
a2，10＝
‑
71.535564
[0318]
a2，12＝77.430565
[0319]
a2，14＝26.80827
[0320]
a2，16＝
‑
196.58835
[0321]
a2，18＝233.73766
[0322]
a2，20＝
‑
94.008362
[0323]
a2，22＝
‑
3.74137
[0324]
a2，24＝
‑
15.454934
[0325]
a2，26＝15.918963
[0326]
a2，28＝2.398242
[0327]
a2，30＝5.4239064
[0328]
a2，32＝
‑
1.9325894
[0329]
a2，34＝0.97340243
[0330]
a2，36＝
‑
2.7019492
[0331]
a2，38＝
‑
8.5654022
[0332]
a2，40＝7.0259232
[0333]
同样在参考例2中，以pv值计，波前像差落在10mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值计，像差落在2.6mλ内，这是非常好的像差特性。该示例的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与上面的示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0334]
尽管第一面的凹陷形状大致等同于上述示例等中的每一个的第一面的凹陷形状，但是因为折射率1.55较小，所以相对于水平方向的倾斜角度比示例3中的相对于水平方向的倾斜角度陡峭。外边缘附近的最陡峭部分的倾斜角度为69.5
°
。
[0335]
在参考例2中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。参考例2也适用于通过仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。由于折射率被设置得更小，所以第一面的最陡峭部分的倾斜角度为69.5
°
。尽管可以通过加工生产模具来执行玻璃成形，但是模具的加工生产、成形和用于测试的测量的难度将很高。尽管参考例2在可能进行工业制造的范围内，但是与具有最大倾斜角度65
°
的示例3在制造难度上的差异非常大，因此应说参考例2不是优选的选择。因此可以说n≥1.61是理想的。
[0336]
(参考例3)
[0337]
参考例3的物镜的具体数值如下。参考例3是其中透镜材料的折射率被设置为比参考例2中的透镜材料的折射率更小的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.530000。如示例1至3及参考例2中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.2603的单个透镜。同样，焦距f＝1.267大致相同。
[0338]
f＝1.267
[0339]
na＝0.92
[0340]
r1＝0.8701568
[0341]
r2＝
‑
0.7201186
[0342]
d＝1.897722
[0343]
n＝1.53000
[0344]
wd＝0.2603
[0345]
k1＝
‑
0.6025831
[0346]
a1，4＝0.037880108
[0347]
a1，6＝
‑
0.053375389
[0348]
a1，8＝0.29304522
[0349]
a1，10＝
‑
0.57380243
[0350]
a1，12＝0.39372847
[0351]
a1，14＝0.48480237
[0352]
a1，16＝
‑
0.94747382
[0353]
a1，18＝0.39007241
[0354]
a1，20＝
‑
0.035536206
[0355]
a1，22＝0.35821444
[0356]
a1，24＝
‑
0.31377187
[0357]
a1，26＝
‑
0.13999922
[0358]
a1，28＝0.24767419
[0359]
a1，30＝
‑
0.084189393
[0360]
a1，32＝0.0044520017
[0361]
a1，34＝
‑
3.9907993e
‑
05
[0362]
a1，36＝
‑
5.0456806e
‑
05
[0363]
a1，38＝
‑
1.6054911e
‑
06
[0364]
a1，40＝0.00012099685
[0365]
k2＝
‑
23.93713
[0366]
a2，4＝1.5254234
[0367]
a2，6＝
‑
8.9955371
[0368]
a2，8＝32.397843
[0369]
a2，10＝
‑
71.521522
[0370]
a2，12＝77.426845
[0371]
a2，14＝26.793815
[0372]
a2，16＝
‑
196.61374
[0373]
a2，18＝233.72653
[0374]
a2，20＝
‑
94.008202
[0375]
a2，22＝
‑
3.7437718
[0376]
a2，24＝
‑
15.438
[0377]
a2，26＝15.943162
[0378]
a2，28＝2.4384296
[0379]
a2，30＝5.4282742
[0380]
a2，32＝
‑
1.93986
[0381]
a2，34＝0.95015203
[0382]
a2，36＝
‑
2.7734284
[0383]
a2，38＝
‑
8.6145005
[0384]
a2，40＝7.1179099
[0385]
同样在参考例3中，以pv值计，波前像差落在10mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值计，像差落在2.8mλ内，这是非常好的像差特性。该参考例的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0386]
由于折射率小至1.53，因此参考例3的物镜的第一面的凹陷形状使得相对于水平方向的倾斜角度比参考例2中更陡峭。外边缘附近的最陡峭部分的倾斜角度为71.6
°
。
[0387]
在参考例3中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。参考例3也适用于通过仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。然而，由于折射率被设置得更小，因此第一面的最陡峭部分的倾斜角度为71.6
°
，即大于70
°
。模具的加工生产、玻璃成形和用于测试的测量将是困难的。基于示例3及参考例2和3，期望玻璃材料的折射率n大于或等于1.61。
[0388]
(示例4)
[0389]
示例4的物镜的具体数值如下。示例4是这样的一个示例，其中设计了具有焦距f＝1.095、数值孔径na＝0.92、以及工作距离wd＝0.227的单个透镜，透镜材料的折射率n等于1.6239179286。
[0390]
f＝1.095
[0391]
na＝0.92
[0392]
r1＝0.7976014
[0393]
r2＝
‑
1.159809
[0394]
d＝1.571839
[0395]
n＝1.6239179286
[0396]
wd＝0.227
[0397]
k1＝
‑
0.5995013
[0398]
a1，4＝0.048732638
[0399]
a1，6＝
‑
0.083099251
[0400]
a1，8＝0.60556523
[0401]
a1，10＝
‑
1.5012196
[0402]
a1，12＝1.3269474
[0403]
a1，14＝2.008697
[0404]
a1，16＝
‑
5.1298791
[0405]
a1，18＝2.7142693
[0406]
a1，20＝
‑
0.22337017
[0407]
a1，22＝3.8248011
[0408]
a1，24＝
‑
4.2754736
[0409]
a1，26＝
‑
2.4272268
[0410]
a1，28＝5.1478273
[0411]
a1，30＝
‑
2.1882933
[0412]
a1，32＝0.21845392
[0413]
a1，34＝0.056599416
[0414]
a1，36＝0.0094328176
[0415]
a1，38＝
‑
0.011086886
[0416]
a1，40＝
‑
0.053664515
[0417]
k2＝
‑
36.76408
[0418]
a2，4＝2.2045114
[0419]
a2，6＝
‑
16.260526
[0420]
a2，8＝71.238827
[0421]
a2，10＝
‑
197.2256
[0422]
a2，12＝269.57208
[0423]
a2，14＝116.16759
[0424]
a2，16＝
‑
1071.1173
[0425]
a2，18＝1590.1162
[0426]
a2，20＝
‑
804.11863
[0427]
a2，22＝
‑
39.868862
[0428]
a2，24＝
‑
185.88804
[0429]
a2，26＝280.31798
[0430]
a2，28＝13.182275
[0431]
a2，30＝37.295733
[0432]
a2，32＝60.707292
[0433]
a2，34＝259.19454
[0434]
a2，36＝
‑
230.43116
[0435]
a2，38＝
‑
1245.5184
[0436]
a2，40＝1179.7888
[0437]
图8是示出了示例4的波前像差的示图。以pv值计，像差落在9mλ(λ：波长)之内，而以总像差的rms值计，像差落在2.1mλ之内，这是非常好的像差特性。
[0438]
图9是示出了示例4的轴外特性的示图。在0.6
°
的视角，总像差在30mλrms之内，这不会引起任何实际问题。
[0439]
图10是示出了当仅物镜倾斜时波前像差如何变化(即，物镜的透镜倾斜特性)的示图。如果由光盘的倾斜引起的彗形像差小于约60mλ，则通过使物镜倾斜而抵消了彗形像差时产生的像散在10mλ以内。
[0440]
在如下的假设下执行像差计算：从光盘表面到记录面的基材厚度为0.0805mm；基材的折射率为1.6173566451；以及为了使无倾斜状态下的三阶球面像差最小化，入射在物镜上的光是稍微会聚的光。
[0441]
针对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。示例4也适用于通过使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。
[0442]
(示例5)
[0443]
示例5的物镜的具体数值如下。示例5是将透镜材料的折射率设置为比示例4中的透镜材料的折射率大的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.710000。如示例4中那样，设
计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.227的单个透镜。同样，焦距f＝1.087与示例4中的大致相同。
[0444]
f＝1.087
[0445]
na＝0.92
[0446]
r1＝0.8513452
[0447]
r2＝
‑
2.119132
[0448]
d＝1.524259
[0449]
n＝1.710000
[0450]
wd＝0.227
[0451]
k1＝
‑
0.5701376
[0452]
a1，4＝0.042260149
[0453]
a1，6＝
‑
0.07932301
[0454]
a1，8＝0.57083044
[0455]
a1，10＝
‑
1.4704232
[0456]
a1，12＝1.3326274
[0457]
a1，14＝1.9444891
[0458]
a1，16＝
‑
5.1332246
[0459]
a1，18＝2.7557259
[0460]
a1，20＝
‑
0.19163368
[0461]
a1，22＝3.8093947
[0462]
a1，24＝
‑
4.3164684
[0463]
a1，26＝
‑
2.4641984
[0464]
a1，28＝5.1464247
[0465]
a1，30＝
‑
2.1407528
[0466]
a1，32＝0.32417317
[0467]
a1，34＝0.0095500902
[0468]
a1，36＝
‑
0.07359415
[0469]
a1，38＝
‑
0.046286902
[0470]
a1，40＝0.018501072
[0471]
k2＝
‑
100.6944
[0472]
a2，4＝1.9970787
[0473]
a2，6＝
‑
15.951707
[0474]
a2，8＝71.306374
[0475]
a2，10＝
‑
197.64632
[0476]
a2，12＝269.06685
[0477]
a2，14＝117.2912
[0478]
a2，16＝
‑
1068.257
[0479]
a2，18＝1589.7713
[0480]
a2，20＝
‑
810.36217
[0481]
a2，22＝77.377546
[0482]
a2，24＝
‑
155.59292
[0483]
a2，26＝322.96653
[0484]
a2，28＝213.94157
[0485]
a2，30＝3.5083828
[0486]
a2，32＝
‑
580.64201
[0487]
a2，34＝
‑
128.08005
[0488]
a2，36＝306.25724
[0489]
a2，38＝724.43336
[0490]
a2，40＝
‑
495.05964
[0491]
同样在示例5中，以pv值计，波前像差落在7mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值计，像差落在2mλ内，这是非常好的像差特性。示例5的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0492]
图11是示出了物镜的第二面的凹陷形状的示图。在图11中，底侧对应于诸如玻璃的透镜构成材料，而顶侧对应于空气。在用在示例5中的物镜的第二面中，凹陷量以随位置从光轴到外周侧而始终减少的方式变化。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数始终为负，即距第一面的距离始终随径向位置而减小。尽管前面未提及这一点，但是上述示例4具有相同的特性。
[0493]
在示例5中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。示例5也适用于通过仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。
[0494]
在示例5中的物镜的第二面中，凹陷量以随位置从光轴到外周侧而始终减少的方式变化。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数始终为负，即距第一面的距离始终随径向位置而减小。尽管前面未提及这一点，但是示例4具有相同的特性。如上面在示例2中所描述的，如示例4和5中这样，凹陷量随着位置从光轴到透镜外周侧始终在相同方向上变化的特征提供了显著的优点，即可以实现高精度形状而不会产生误差。
[0495]
(参考例4)
[0496]
参考例4的物镜的具体数值如下。参考例4是其中透镜材料的折射率被设置为比示例5中的透镜材料的折射率更大的设计例。执行设计，将折射率n设置为1.720000。如示例4和5中那样，设计了数值孔径na＝0.92且工作距离wd＝0.236的单个透镜。同样，焦距f＝1.084与示例4和5中的大致相同。
[0497]
f＝1.084
[0498]
na＝0.92
[0499]
r1＝0.8533957
[0500]
r2＝
‑
2.431396
[0501]
d＝1.497296
[0502]
n＝1.720000
[0503]
wd＝0.236
[0504]
k1＝
‑
0.5623167
[0505]
a1，4＝0.041873955
[0506]
a1，6＝
‑
0.078487103
[0507]
a1，8＝0.57035292
[0508]
a1，10＝
‑
1.469524
[0509]
a1，12＝1.3311124
[0510]
a1，14＝1.9451143
[0511]
a1，16＝
‑
5.1357862
[0512]
a1，18＝2.7591604
[0513]
a1，20＝
‑
0.1913136
[0514]
a1，22＝3.8033139
[0515]
a1，24＝
‑
4.3107475
[0516]
a1，26＝
‑
2.4651919
[0517]
a1，28＝5.1461636
[0518]
a1，30＝
‑
2.1422117
[0519]
a1，32＝0.327606
[0520]
a1，34＝0.0083325205
[0521]
a1，36＝
‑
0.074993046
[0522]
a1，38＝
‑
0.04497432
[0523]
a1，40＝0.01756398
[0524]
k2＝
‑
124.7254
[0525]
a2，4＝2.006511
[0526]
a2，6＝
‑
15.920383
[0527]
a2，8＝71.268236
[0528]
a2，10＝
‑
197.74098
[0529]
a2，12＝268.96006
[0530]
a2，14＝117.30896
[0531]
a2，16＝
‑
1067.7616
[0532]
a2，18＝1590.8539
[0533]
a2，20＝
‑
806.40392
[0534]
a2，22＝
‑
88.892721
[0535]
a2，24＝
‑
156.0547
[0536]
a2，26＝320.82989
[0537]
a2，28＝212.15027
[0538]
a2，30＝8.8926951
[0539]
a2，32＝
‑
535.69858
[0540]
a2，34＝
‑
57.395299
[0541]
a2，36＝273.49988
[0542]
a2，38＝491.48637
[0543]
a2，40＝
‑
412.33933
[0544]
同样在参考例4中，以pv值计，波前像差落在7mλ(λ：波长)内，而以总像差的rms值
计，像差落在1.5mλ内，这是非常好的像差特性。该示例的轴外特性、视角特性和透镜倾斜特性与示例1的这些特性相同，尽管前者未在任何附图中示出。
[0545]
图12是示出了参考例4的物镜的第二面的凹陷形状的示图。在图12中，底侧对应于诸如玻璃的透镜构成材料，而顶侧对应于空气。在该示例的第二面中，凹陷量以如下方式变化：随位置从光轴到透镜外周侧而减少，并在距中心0.4mm的位置附近改变为增大的趋势。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数的符号在部分径向位置范围内反转。
[0546]
在参考例4中，对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。参考例4也适用于通过仅使物镜而不是整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。
[0547]
然而，在参考例4的物镜的第二面中，凹陷量以如下方式变化：随位置从光轴到透镜外周侧而减少，并在距中心0.34mm的位置附近改变为增大的趋势。换言之，凹陷量相对于径向位置的微分系数的符号在部分径向位置范围内反转。为了获得这样的形状，在模具生产的加工期间需要使移动方向中途反转。这就产生了一个问题，即齿隙引起进给误差，因此变得难以执行高精度的加工。也就是说，将透镜材料的折射率设置为大于或等于1.72对实现给定的高精度非球面形状且像差较小的、具有较大na值的物镜是不利的。期望n小于1.72。
[0548]
根据本发明的物镜具有大于或等于0.91的较大数值孔径(na)值，并且尽管根据本发明的物镜是单个透镜，但是可以提供与衍射极限相对应的特性，从而使其自身可以用作光盘的物镜。针对斜光束的像差进行了充分的校正，更不用说轴上像差了。
[0549]
此外，根据本发明的物镜还适用于仅通过使物镜而不是使整个光学头倾斜来校正由光盘的倾斜引起的彗形像差的情况。也就是说，根据本发明的物镜可以通过在轴外部分中添加最优的彗形误差来减小用于校正由光盘的倾斜引起的彗形误差的透镜倾斜，并且可以减小在用于光盘的光学拾取器光学系统中校正彗形像差时的总像差。
[0550]
该实施例中所描述的适当折射率范围是通过将单个透镜的na增加到0.91或更大而变得显而易见的特征。
[0551]
在将物镜搭载到光学拾取器中时，可以在其第一面附近设置用于限制照射在物镜上的光束的直径的孔。该孔使得可以防止入射在物镜的设计区域外的部分上的光产生较大像差而使会聚性能劣化的问题。然而，为了确保用于孔与物镜的中心轴之间的偏差的公差，期望将孔的直径设置为小于物镜的整个有效半径。为了确保在焦距为约1mm的的物镜中轴失准的公差为约10μm，一种适当方法将是设置孔的半径，使得na变为等于0.91。这支持了根据示例的物镜的na应大于或等于0.91的描述。
[0552]
(实施例2)
[0553]
图13是示出了根据第二实施例的光学头设备1300的配置的示图。如图13中所示，光学头设备1300配备有激光光源1301、中继镜1302、分束器1303、准直镜(第一凸透镜)1304、上升反射镜1305、四分之一波片1306、物镜100、驱动器具1307、衍射元件1308、检测镜1309、第一光学检测器1310、聚光镜1311和第二光学检测器1312。光盘101具有约等于0.1mm的基材厚度t1(将考虑到制造误差时小于或等于0.11mm的基材厚度称为“约0.1mm”)或更小，并且使用具有波长λ1的光束对其执行记录或从其执行再现。激光光源1301(第一光源)发射具有波长λ1(390nm至415nm；标准波长为405nm)的蓝色光束107。如图1中所示，为了增
加机械强度，通过将(从光入射面到记录面的)基材层105接合到厚度约为1.1mm的基板104上来形成光盘101，从而获得约1.2mm的外部尺寸。在下面要参考以描述本发明的附图中，出于简化的目的，将省略保护构件。
[0554]
激光光源1301应该优选是半导体激光光源，在这种情况下，可以减小光学头设备和使用该光学头设备的光学信息设备的大小、重量和功耗。
[0555]
当对或从光盘101执行记录或再现时，具有波长λ1的光束107通过中继镜1302，被分束器1303反射，被准直镜1304转变为大致平行光，被上升反射镜1305弯折(光轴弯折)，并且被四分之一波片1306转换成圆偏振光。光被物镜100通过光盘101的基材层(厚度：约0.1mm)聚焦在信息记录面106上。通过中继镜1302，可以使激光光源1301的光利用效率和远场图案更优。然而，如果不需要这种措施，则可以省略中继镜1302。尽管为了便于图示，上升反射镜1305在图中被示出为使光束向上弯折，但实际上采用了其中光束光轴被垂直于图地弯折到观看者侧(或者，图的内侧)的配置。到目前为止描述的光路被称为“前向路径”。
[0556]
光束107在被信息记录面反射之后，在相反方向沿先前的路径(现在为反向路径)的一部分行进。光束107被四分之一波片1306转换成在与原始偏振方向垂直的方向上偏振的线性偏振光，几乎完全通过分束器1303，被检测镜1309增大焦距，然后照射在作为光检测单元的第一光学检测器1310上。通过对第一光学检测器1310的输出电信号执行计算来获得用于聚焦控制和跟踪控制的伺服信号及信息信号。通过将衍射元件1308布置在反向路径中，可以实现高精度和稳定的伺服信号检测。如上所述，分束器1303具有偏振分离膜，该偏振分离膜完全反射具有波长λ1的光束107的在一个方向上偏振的线性偏振分量，并且完全透射垂直于前者偏振的线性偏振分量。取决于光学头设备1300的用途(例如，专用于再现的设备)，分束器1303可以没有偏振依赖性，且可以省略四分之一波片1306。
[0557]
由于物镜100是根据第一实施例的物镜，并且尽管其na大于0.9，但是可以高精度地形成其表面形状，因此光学头设备1300提供了可以实现高分辨率、高密度的信息记录和再现的优点。物镜100使光束107聚焦，从而在光盘101的记录面上形成小光斑。通过利用作为示例致动器的驱动设备1307在光轴方向上驱动物镜100来形成光束107的聚焦束斑。
[0558]
通过在光轴方向(图13中的左右方向)上移动准直镜1304来改变光束的平行度也同样有效。如果存在基材层的厚度误差或由层间厚度引起的基材厚度成分(在双层盘的情况下)，则会发生球面像差。如上所述，可以通过在光轴方向上移动准直镜1304来校正这种球面像差。通过移动准直镜1304，可以校正由于
±
30μm或更大的基材厚度成分而引起的球面像差。
[0559]
此外，分束器1303被形成为使从激光光源1301发射出的线性偏振光的一部分(例如约10％)透射，且透射的光束107被聚光镜107引导到第二光学检测器1312，可以使用从第二光学检测器1312获得的信号来检测光束107的发光量变化，并且可以通过反馈光量变化来执行保持光束107的发光量的控制。
[0560]
(实施例3)
[0561]
图14是示出了根据第三实施例的光学信息设备1400的配置的示图。如图14中所示，光学信息设备1400配备有光学头设备1300、驱动设备1401、电路1402、电机1403、转台1404和夹持器1405。光学头设备1300是第二实施例中所述的光学头设备。
[0562]
光盘101在安装在转台1404上且被夹持器1405固定的状态下被电机1403旋转。光
学头设备1300被驱动设备1401粗略地移动到光盘101的带有所期望信息的轨道。
[0563]
光学头设备1300将取决于其与光盘101的位置关系的聚焦误差信号和跟踪误差信号发送到电路1402。电路1402根据接收到的信号向光学头设备1300发送用于稍微移动物镜100的信号。光学头设备1300基于这些信号对光盘101执行聚焦控制和跟踪控制，并且读取、写入(记录)或擦除信息。
[0564]
使用第二实施例中所描述的光学头设备1300作为光学头设备，根据该实施例的光学信息设备1400提供了能够应对记录密度高的光盘的优点。
[0565]
(实施例4)
[0566]
配备有第三实施例中所描述的光学信息装置1400或采用上述记录/再现方法的计算机、光盘播放器、光盘记录器、服务器、车辆等能够稳定地对或从不同种类的光盘执行记录或再现，提供了可以用于各种用途的优点。由于这些类型的装备提供了使用光学头设备从光盘再现信息的共同特征，因此这些装备全部被统称为“光盘系统”。
[0567]
图15是示出了根据第四实施例的光盘系统1500的配置的示图。光盘系统1500配备有根据第三实施例的光学信息设备1400和计算设备1501。光盘系统1500配备有连接输入设备1502的输入端子和连接输出装置1503的输出端子。输入设备1502用于输入信息。输入设备1502的示例是键盘、鼠标和触摸面板。计算设备1501基于从输入设备1502接收的信息、从光学信息设备1400读出的信息、以及其他信息来执行计算。计算设备1501的示例是中央处理单元(cpu)。输出装置1503显示诸如由计算设备1501执行的计算的结果的信息。输出装置1503的示例是crt、液晶显示装置和打印机。
[0568]
通过采用根据第三实施例的光学头设备作为光学头设备，根据该实施例的光盘系统提供了可以应对记录密度高的光盘的优点。
[0569]
顺便提及，计算设备1501可以是作为信息到图像解码器的一例的转换装置，用于将从光学信息设备1400获取的信息信号转换成包括静止图像和运动图像的图像。计算设备1501可以是作为图像到信息编码器的一例的转换装置，用于将包括静止图像和运动图像的图像的图像信息转换成要由光学信息设备1400记录的信息。此外，计算设备1501可以是能够将从光学信息设备1400接收的信息信号转换成包括静止图像和运动图像的图像、且能够将包括静止图像和运动图像的图像的图像信息转换成要由光学信息设备1400记录的信息的转换设备。输入设备1502和输出装置1503可以与光盘系统1500进行集成。
[0570]
(实施例5)
[0571]
图16是示出了根据第五实施例的光盘系统1600的配置的示图。以将输入/输出端子1601添加到根据第三实施例的光盘系统1500的方式配置光盘系统1600。输入/输出端子1601是有线或无线通信端子，用于接收要记录在光盘系统1600中的信息或将由光学信息设备1400读出的信息输出到外部网络1602。以这种方式进行配置，光盘系统1600可以与网络(即，诸如计算机、电话和tv调谐器之类的多个装置)交换信息，并且可以被这些装置用作共享信息服务器。第五实施例中所采用的光学信息设备能够稳定地对或从不同类型的光盘执行记录或再现，提供了可以用于多种用途的优点。光盘系统1600可以配备有用于显示信息的输出装置1503，诸如crt、液晶显示装置或打印机。
[0572]
在附加地设置有用于向和从光学信息设备1400输入和输出多个光盘中的一个的更换器的情况下，可以提供能够记录或蓄积更多信息的优点，从而光盘系统1500可以适当
地作为数据中心中的信息存储装置。
[0573]
由于在本实施例中采用的光学信息设备使用上述根据本发明的光学头设备作为光学头设备，因此光盘系统提供了可以应对记录密度高的光盘的优点。
[0574]
尽管第四实施例和第五实施例分别采用图15或图16中所示的输出装置1503，但是不用说的是，设置了输出端子而未设置输出装置1503(单独出售)的产品形式是可能的。相反，分别在第四实施例和第五实施例中，输入设备被单独出售且仅设置了输入端子的产品形式是可能的。
[0575]
本申请基于2018年11月30日递交的日本专利申请no.2018
‑
224311，其公开的内容通过引用援引于此。
[0576]
工业实用性
[0577]
根据本发明的光学头设备可以对基材厚度、兼容波长、记录密度等互不相同的多种光盘执行记录和再现，并且使用该光学头设备的兼容光学信息设备可以处理符合许多标准的光盘，诸如cd、dvd和bd。这样，根据本发明的光学头设备可以广泛地应用于存储信息的所有系统，诸如计算机、光盘播放器、光盘记录器、汽车导航系统、编辑系统、数据服务器、av组件和车辆。
[0578]
符号的说明
[0579]
100：物镜
[0580]
101：光盘
[0581]
102：第一面
[0582]
103：第二面
[0583]
104：基板
[0584]
105：基材层
[0585]
106：信息记录面
[0586]
107：光束
[0587]
1300：光学头设备
[0588]
1301：激光光源
[0589]
1302：中继镜
[0590]
1303：分束器
[0591]
1304：准直镜
[0592]
1305：上升反射镜
[0593]
1306：四分之一波片
[0594]
1307：驱动器具
[0595]
1308：衍射元件
[0596]
1309：检测镜
[0597]
1310：第一光学检测器
[0598]
1311：聚光镜
[0599]
1312：第二光学检测器
[0600]
1400：光学信息设备
[0601]
1401：驱动设备
[0602]
1402：电路
[0603]
1403：电机
[0604]
1404：转台
[0605]
1405：夹持器
[0606]
1500、1600：光盘系统
[0607]
1501：计算设备
[0608]
1502：输入设备
[0609]
1503：输出装置
[0610]
1601：输入/输出端子
[0611]
1602：外部网络。

技术特征：
1.一种物镜，其是数值孔径na和折射率n满足na≥0.91且1.61≤n＜1.72的单个透镜。2.根据权利要求1所述的物镜，其中，所述物镜是双凸镜，其每一面的凹陷量从光轴到所述双凸镜的透镜外周始终在相同方向上变化。3.根据权利要求1或2所述的物镜，其中，所述物镜的焦距f落在1mm至1.3mm的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的物镜，其中，所述物镜的工作距离wd落在0.2mm至0.3mm的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的物镜，其中，满足na≤0.94。6.一种光学头设备，包括：激光光源，被配置为发射光束；根据权利要求1至5中任一项所述的物镜，被配置为接收从所述激光光源发射出的光束，并将所述光束聚焦到光盘的记录面上的小光斑；以及由光检测单元形成的光学检测器，被配置为接收从所述光盘的所述记录面反射的光束，并根据所接收到的光束的光量输出电信号。7.一种光学信息设备，包括：根据权利要求6所述的光学头设备；电机，被配置为旋转光盘；以及电路，被配置为接收由所述光学头设备产生的信号，并控制和驱动所述电机、所述物镜和所述激光光源。8.一种光学信息设备，包括：光学头设备；电机，被配置为旋转光盘；以及电路，被配置为接收由所述光学头设备产生的信号，并控制和驱动所述电机、以及所述光学头设备的物镜和激光光源，其中，所述光学头设备包括：第一光源，被配置为发射波长为λ1的蓝色光束；根据权利要求1至5中任一项所述的物镜，被配置为接收从所述第一光源发射出的光束，并通过具有基材厚度t1的基材层将所述光束聚焦到光盘的记录面上的小光斑；由光检测单元形成的光学检测器，被配置为接收从所述光盘的所述记录面反射的光束，并根据所接收到的光束的光量输出电信号；以及致动器，被配置为通过在所述物镜的光轴方向上驱动所述物镜，从而执行聚焦以在所述光盘的所述记录面上形成所述小光斑；其中，所述光学头设备被配置为从所述光学检测器中检测用于检测聚焦误差信号的电信号；以及其中，所述光学头设备被配置为通过利用所述致动器在所述物镜的所述光轴方向上驱动所述物镜，从而执行聚焦以在所述光盘的所述记录面上形成所述小光斑。9.一种光盘系统，包括：根据权利要求7或8所述的光学信息设备；输入设备或输入端子，被配置为输入信息；计算设备，被配置为基于从所述输入设备接收的信息或从所述光学信息设备再现的信
息来执行计算；以及输出装置或输出端子，被配置为显示或输出从所述输入设备接收的信息、从所述光学信息设备再现的信息、或者所述计算设备所计算出的结果。10.一种光盘系统，包括：根据权利要求7或8所述的光学信息设备；以及信息到图像解码器，被配置为将从所述光学信息设备获取的信息信号转换成图像。11.一种光盘系统，包括：根据权利要求7或8所述的光学信息设备；以及图像到信息编码器，被配置为将图像信息转换成要由所述光学信息设备记录的信息。12.一种光盘系统，包括：根据权利要求7或8所述的光学信息设备；以及输入/输出端子，用于与外部交换信息。
技术总结
提供了一种物镜，所述物镜用来使得更多信息可以蓄积在大容量光盘中，并具有更大的数值孔径NA。所述物镜是具有数值孔径NA和折射率n的单个透镜，且被配置为满足下式：NA≥0.91且1.61≤n＜1.72。1.61≤n＜1.72。1.61≤n＜1.72。


技术研发人员：金马庆明 小林靖史 南和博
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2019.10.23
技术公布日：2021/6/24