專利名稱：物鏡、光學(xué)拾取器和光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物鏡、光學(xué)拾取器、光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備，例如優(yōu)選地應(yīng)用到 光盤裝置中的那些物鏡、光學(xué)拾取器和光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備，在所述光盤裝置中， 信息被記錄在作為信息記錄介質(zhì)的光盤上，并且信息被從光盤再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
光盤裝置現(xiàn)已被廣泛使用。這些裝置中的任一種都被設(shè)計(jì)來在光盤上記錄信息 并從其讀出信息，所述光盤例如緊致盤(CD)或數(shù)字多用盤(DVD)。近年來，除了這些 光盤以外，藍(lán)光盤(注冊(cè)商標(biāo)，下文中也稱為“BD”)作為顯著提高了信息記錄密度的 光盤，正變得越來越常用。光盤裝置使用物鏡來將光束聚焦在軌道上并遵循光束的焦點(diǎn)，所述軌道以螺旋 方式或同心方式形成于光盤的記錄層上。例如，為了適應(yīng)DVD系統(tǒng)，物鏡被設(shè)計(jì)成具有約0.6或更大的數(shù)值孔徑(NA)， 以將波長約為660nm的光束會(huì)聚在光盤中的記錄層上，所述記錄層位于厚度約為0.6mm 的覆蓋層下方。相比之下，為了適應(yīng)BD系統(tǒng)，使光束的非常小的斑點(diǎn)處于光盤的信息 記錄表面上。這樣，希望提供具有約0.8或更大的數(shù)值孔徑(NA)的物鏡來將波長約為 405nm的光束會(huì)聚在光盤的記錄層上。這樣的記錄層在光盤中被形成于厚度約為0.1mm 的覆蓋層下方。滿足數(shù)值孔徑為0.8或更大的物鏡系統(tǒng)功能的單一物鏡對(duì)于生產(chǎn)公差的敏感程度 是對(duì)于CD和DVD通常所用的任意其他物鏡的幾乎10倍，因?yàn)榍罢叩腘A比后者更大。因此，即使這種物鏡具有微米量級(jí)的生產(chǎn)公差，也可能由于被作為不滿足光學(xué) 鏡頭所需光學(xué)特性的缺陷產(chǎn)品而提供，而造成產(chǎn)品成品率下降。這里，單一物鏡例如是通過在某種制造裝置中將所謂的玻璃材料(例如由玻璃 或樹脂制成的材料)填充到一對(duì)模子中而形成的。此時(shí)，在該制造裝置中，形成物鏡相反兩側(cè)的模子(或模制部件)之間可能由于 精度等問題而發(fā)生位置偏移。位置偏移的程度對(duì)應(yīng)于被定義為物鏡生產(chǎn)公差的水平。主 要有兩種生產(chǎn)公差，即偏心誤差和厚度誤差。 例如，在將用于模制多個(gè)零件的模子結(jié)構(gòu)用在玻璃材料的注模中以提高生產(chǎn)率 的時(shí)候，各個(gè)零件的加工精度等會(huì)累積。因此，用于在確保物鏡成品率的同時(shí)生產(chǎn)物鏡 的臨界值包括大約士 2.5 μ m的偏心公差(代表偏心誤差的容許范圍)和大約士 Ι.Ομιη的 厚度公差(代表厚度誤差的容許范圍)。為了確保這樣的臨界值，物鏡實(shí)際上是用以高精度搭建的模子來制造的，并且 這些臨界值是根據(jù)物鏡的像差反過來計(jì)算的。因而獲得了大約士2.5 μ m的估計(jì)偏心公差 和大約士 1.0 μ m的估計(jì)厚度公差。各個(gè)臨界值的這些變動(dòng)并不限于對(duì)玻璃材料執(zhí)行注模的任何注模裝置。在注 入-壓制模制機(jī)、壓制模制機(jī)等中，也希望估計(jì)到同樣水平的這種變動(dòng)。
考慮到生產(chǎn)公差，只要物鏡被設(shè)計(jì)成發(fā)揮了所需的光學(xué)特性，則即使其偏心誤差和厚度誤差在生產(chǎn)中處于它們的容許范圍內(nèi)，則該物鏡就是可接受的。換言之，如 果以這種方式設(shè)計(jì)物鏡，則能夠防止生產(chǎn)任何不合格的物鏡，從而能夠改善產(chǎn)品的成品率。這里，術(shù)語“偏心敏感度”指的是當(dāng)物鏡的光側(cè)透鏡表面與盤側(cè)透鏡表面之間 的波前像差為一微米時(shí)的波前像差水平。術(shù)語“厚度敏感度”指的是存在+Iym的厚度 誤差(即物鏡在光軸上的透鏡厚度比預(yù)定厚度高出+1 μ m)時(shí)產(chǎn)生的波前像差水平。當(dāng)偏 心誤差為1 μ m時(shí)產(chǎn)生的k階彗差(k為三或更大的奇數(shù))稱為k階偏心敏感度(DCmk)。 另外，當(dāng)厚度誤差為1 μ m時(shí)產(chǎn)生的k階球差水平(k為三或更大的奇數(shù))稱為k階厚度敏 感度(TSAk)。這樣，偏心敏感度可以由各階偏心敏感度的平方和的平方根來表示，厚度 敏感度可以由各階厚度敏感度的平方和的平方根來表示。不過，向會(huì)聚球面波發(fā)展的波 前像差是正的。作為專注于因生產(chǎn)精度變動(dòng)而產(chǎn)生像差的技術(shù)，已經(jīng)提出了一種用于減小偏心 敏感度的技術(shù)。該技術(shù)注意了由于物鏡的偏心造成的像差劣化，并給透鏡各個(gè)表面形 狀的微分值和二階微分值設(shè)定了限制，從而使透鏡的表面形狀不太彎曲(例如參見專利 No.4130938(尤其是其附圖4))。

發(fā)明內(nèi)容
另外，如果物鏡有大體為零的偏心敏感度和大體為零的厚度敏感度，則該物鏡 不受生產(chǎn)精度變動(dòng)的影響。因此能夠提高物鏡的產(chǎn)品成品率。但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)知道， 幾乎不可能獲得能夠?qū)⑵拿舾卸群秃穸让舾卸榷紲p小到大體為零的設(shè)計(jì)方案。例如，在

圖1所示的典型物鏡81的情況下，由表1中的具體數(shù)據(jù)可見，三階厚 度敏感度TSA3(這是厚度敏感度的主要因素)被減小到零。因此，如果偏心誤差為零， 則即使厚度誤差范圍被減小到1 μ m，也只產(chǎn)生五階或更高階球差。因此，波前像差水平 被維持在不高于0.01 λ rmS的較小范圍內(nèi)。表權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)拾取器的物鏡，具有0.8或更大的數(shù)值孔徑，并將450nm或更短波長 (入)的光束聚焦在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上，其中，作為像差劣化的累積值，波前像差劣化水平TOR滿足下式(1)TOR = V2.52(DCm32 +DCm52)+(TSA32 +TSA52) < 0.07Rrms]…(1)其中，Τ3Α3[λπη8/μιη]指三階厚度敏感度水平，是當(dāng)相對(duì)于預(yù)定厚度的厚度誤差 為+1 μ m時(shí)產(chǎn)生的三階球差水平，Τ3Α5[λπη8/μιη]指五階厚度敏感度水平，是當(dāng)相對(duì)于預(yù)定厚度的厚度誤差為 +Iym時(shí)產(chǎn)生的五階球差水平，DCm3指三階偏心敏感度水平，是當(dāng)各個(gè)透鏡表面的偏心誤差為1 μ m時(shí)產(chǎn)生的三階 彗差水平，并且DCm5指五階偏心敏感度水平，是當(dāng)各個(gè)透鏡表面的偏心誤差為1 μ m時(shí)產(chǎn)生的五階 彗差水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其中，所述波前像差劣化水平TOR滿足下式TOR = p.52 -^DCmk2 +^TSAk2 < 0.07[Irms]…(2)其中，TSAkprms/^m]指k階厚度敏感度水平，是當(dāng)所述厚度誤差為+1 μ m時(shí)造 成的k階球差水平，其中k為3或更大的奇數(shù)；并且DCmk[ λ rms/ μ m]指k階偏心敏感度水平，是當(dāng)所述偏心誤差為+Iym時(shí)造成的k 階彗差水平，其中k為3或更大的奇數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其中，當(dāng)所述物鏡的結(jié)構(gòu)材料的折射率η為1.5邊《1.7，并且焦距f為0.90《fe2.2時(shí)，所述三 階厚度敏感度TSA3滿足下式(3):-0.014<TSA3<-0.005…(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物鏡，其中， 所述三階厚度敏感度TSA3滿足下式(4) -0.012<TSA3<-0.007…(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物鏡，其中， 所述結(jié)構(gòu)材料是塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物鏡，其中，所述折射率η為1.5snsl.6，并且所述結(jié)構(gòu)材 料的阿貝數(shù)Vd為50《Vd《60。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其中，所述物鏡滿足由下式( 表示的夫瑯和費(fèi)關(guān)系式fc = ~— , 1.05 < fc < 1.25...(5)η2 -1 f其中，η表示結(jié)構(gòu)材料的折射率，f表示以mm為單位的焦距，并且rl表示以mm為單位的所述光束的光側(cè)透鏡表面中的近軸半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物鏡，其中，所述光束經(jīng)過預(yù)定的準(zhǔn)直器透鏡入射到所述物鏡上，所述準(zhǔn)直器透鏡的運(yùn)動(dòng)使入射到所述物鏡上的所述光束的入射放大率改變，以收集 三階球差，并且所述三階厚度敏感度TSA3滿足下式(6) -0.020<TSA3<-0.004... (6)。
9.一種光學(xué)拾取器，包括光源，其發(fā)射具有450nm或更小波長(X)的光束，以及物鏡，其具有0.8或更大的數(shù)值孔徑，并將所述光束聚焦在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上，其中，作為像差劣化的累積值，所述物鏡表現(xiàn)出的波前像差劣化水平TOR滿足下式(7) TOR = V2.52(DCm32 +DCm52)+(TSA32 +TSA52) < 0.07[Xrms]
10.—種光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備，包括光源，其發(fā)射具有450nm或更小波長(\ )的光束；物鏡，其具有0.8或更大的數(shù)值孔徑，并將所述光束聚焦在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上；以及位置控制單元，其控制所述物鏡的位置，使所述物鏡的焦點(diǎn)位于所述光學(xué)記錄介質(zhì) 上所需的點(diǎn)處，其中，作為像差劣化的累積值，所述物鏡表現(xiàn)出的波前像差劣化水平TOR滿足下式(8)
全文摘要
本發(fā)明涉及物鏡、光學(xué)拾取器和光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備。物鏡具有0.8或更大的數(shù)值孔徑，并將450nm或更小的波長(λ)的光束聚焦在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上。在該物鏡中，作為像差劣化的累積值，波前像差劣化水平TOR滿足式(1)；在式(1)中，TSA3[λrms/μm]和TSA5[λrms/μm]指三階厚度敏感度水平和五階厚度敏感度水平，是當(dāng)相對(duì)于預(yù)定厚度的厚度誤差為+1μm時(shí)產(chǎn)生的；DCm3和DCm5指三階偏心敏感度水平和五階偏心敏感度水平，是當(dāng)每個(gè)透鏡表面的偏心誤差為1μm時(shí)產(chǎn)生的。
文檔編號(hào)G11B7/135GK102024472SQ20101028174
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者安住航平, 相葉基夫 申請(qǐng)人:索尼公司