2024年6月6日发(作者：北子昂)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.2

(22)申请日 2007.08.21

(71)申请人 松下电器产业株式会社

地址 日本国大阪府门真市大字门真1006番地

(72)发明人 林克彦 村田淳 田中康弘 山形道弘

(74)专利代理机构 上海市华诚律师事务所

代理人 孙敬国

(51)

G02B13/00

G11B7/135

(10)申请公布号 CN 101131463 A

(43)申请公布日 2008.02.27

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

复合光学元件及光学拾取装置

(57)摘要

本发明公开了一种复合光学元件及

光学拾取装置。该复合光学元件是将由互

不相同的材料构成的第一光学部和第二光

学部接合起来而成的。第二光学部接合在

第一光学部的光学功能表面上，凹凸面部

形成在第一光学部与第二光学部之间的接

合面的中央区域。因此，能够提供能让激

光在设置于信息记录媒体中的多个信息记

录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的

复合光学元件及光学拾取装置。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种复合光学元件，将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二光学部接合起

来而成，其特征在于：

所述第二光学部，接合在所述第一光学部的光学功能表面上；

在所述第一光学部与所述第二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有第一衍射

面。

2.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

在所述第二光学部的光学功能表面中的、在光轴方向上与所述第一衍射面不重叠的

区域的至少一部分，形成有第二衍射面。

3.根据权利要求2所述的复合光学元件，其特征在于：

所述第一衍射面，形成在所述接合面的中央部分；

所述第二衍射面，形成在所述第二光学部的光学功能表面的周边部分。

4.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

所述第一光学部的光学功能表面，分别设置在该第一光学部的两面上；

在所述第一光学部的位于与接合面相反的那一侧的光学功能表面中的、在光轴方向

上与所述第一衍射面不重叠的区域的至少一部分，形成有第二衍射面。

5.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

用于让激光在下述信息记录媒体的各个信息记录面上聚焦的光学拾取装置，所述信

息记录媒体是保护基板厚度为t1并且对应于波长为λ1的光的第一信息记录媒体、

保护基板厚度为t2并且对应于波长为λ2的光的第二信息记录媒体、以及保护基板

厚度为t3并且对应于波长为λ3的光的第三信息记录媒体，t1≤t2，λ1＜λ2，t2＜t3，

λ2＜λ3。

6.一种光学拾取装置，让激光在具有相互平行的多个信息记录面的信息记录媒体的

所述多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦，其特征在于：

包括：光源，出射激光，

物镜，用来让所述激光在所述各个信息记录面上聚焦，以及

像差校正元件，位于所述光源与所述物镜之间的基准位置，构成为能在光轴上从该

基准位置变位，在所述光轴上从所述基准位置变位来改变入射到所述物镜中的激光

的形状，来使所述激光在所述多个信息记录面中的要让该激光聚焦的信息记录面上

聚焦；

所述物镜，由复合光学元件构成，该复合光学元件是将由互不相同的材料构成的第

一光学部和第二光学部接合起来而成的；

所述第二光学部接合在所述第一光学部的光学功能表面上，在该第一光学部与该第

二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有衍射面。

说 明 书

技术领域

本发明涉及复合光学元件及光学拾取装置。

背景技术

近年来，具有多个信息记录面的信息记录媒体(例如，BD(Blu-rayDisc(注册商标)：

蓝光盘)等光盘等)的研发工作正在被进行。然而，在设置有多个信息记录面的情况

下，因为从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面为止的距离互不相同，

所以在要用一枚物镜让激光在多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦的情况下，

一般由于从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面为止的距离相差而产生

球面像差。因此，很难让激光在所有信息记录面上适当地聚焦。

鉴于所述问题，例如在日本公开专利公报特开2006-31901号公报等中，有人公开

了下述技术，即：通过在光轴方向上驱动光束扩展透镜或准直透镜改变入射到物镜

中的光束的发散角，来校正由于从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面

为止的距离的相差而产生的球面像差。

然而，若只在光轴方向上驱动准直透镜等，就有不能充分地校正像差之虞。特别是

在具有三个以上的信息记录面，例如有四个信息记录面的情况下，难以为各个信息

记录面充分地校正像差。

发明内容

本发明，正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于：提供一种能让激光

在设置于信息记录媒体中的多个信息记录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复

合光学元件及光学拾取装置。

就是说，本发明的复合光学元件，是将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二

光学部接合起来而成的；第二光学部接合在第一光学部的光学功能表面上；在第一

光学部与第二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有第一衍射面。

本发明的光学拾取装置，让激光在具有相互平行的多个信息记录面的信息记录媒体

的多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦；该光学拾取装置包括出射激光的光

源、用来让激光在各个信息记录面上聚焦的物镜以及像差校正元件，该像差校正元

件位于光源与物镜之间的基准位置，构成为能在光轴上从基准位置变位，在光轴上

从基准位置变位来改变入射到物镜中的激光的形状，来使激光在多个信息记录面中

的要让激光聚焦的信息记录面上聚焦；物镜，由复合光学元件构成，该复合光学元

件是将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二光学部接合起来而成的；第二光

学部接合在第一光学部的光学功能表面上，在第一光学部与第二光学部之间的接合

面的一部分区域形成有衍射面。

如上所述，根据本发明，能够提供能让激光在设置于信息记录媒体中的多个信息记

录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复合光学元件及光学拾取装置。

附图说明

图1，是表示本发明的实施例所涉及的光学拾取装置的主要部分的结构的图。

图2，是放大而表示接物(objective)光学系统周边的结构的剖面图。

图3，是表示本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件的结构的剖面图。

图4，是表示复合光学元件的其他结构的剖面图。

图5，是表示复合光学元件的其他结构的剖面图。

图6，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的物镜周边的、对应于BD时

的光路的图。

图7，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的球面像差的图。

图8，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的正弦条件的图。

图9，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对应

于DVD时的光路的图。

图10，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的球面像差的图。

图11，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的正弦条件的图。

图12，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对

应于CD时的光路的图。

图13，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的球面像差的图。

图14，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的正弦条件的图。

图15，是表示第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的物镜周边的、对应于BD

时的光路的图。

图16，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的球面像差的图。

图17，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的正弦条件的图。

图18，是表示第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对

应于DVD时的光路的图。

图19，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的球面像差的图。

图20，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的正弦条件的图。

图21，是表示在第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、

对应于CD时的光路的图。

图22，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的球面像差的图。

图23，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的正弦条件的图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的实施例。对适当的实施例进行的以下说明，基本

上只不过是例子，完全没有对本发明、采用本发明的对象及其用途加以限制的意图。

(第一实施例)

图1，是表示第一实施例所涉及的光学拾取装置1的主要部分的结构的图。图2，

是放大而表示接物光学系统14周边的结构的剖面图。

本实施例即第一实施例所涉及的光学拾取装置1，是用来让激光在信息记录媒体D

的信息记录面21上聚焦的。详细地说，信息记录媒体D，包括以相互平行且相互

间留有间隔的方式设置的多个信息记录面21。光学拾取装置1，是用来让激光在所

述多个信息记录面21中的各个信息记录面21上聚焦的。

具体而言，在信息记录媒体D中，从光源10一侧依次设置有对应于波长为λ1的

光的第一信息记录面21a、对应于波长为λ2(λ1＜λ2)的光的第二信息记录面21b以

及对应于波长为λ3(λ2＜λ3)的光的第三信息记录面21c这三个信息记录面21。在

第一信息记录面21a的光源10一侧，设置有保护基板厚度为t1的第一保护层22a。

在第一信息记录面21a与第二信息记录面21b之间，设置有保护基板厚度为

t2(t1≤t2)的第二保护层22b。在第二信息记录面21b与第三信息记录面21c之间，

设置有保护基板厚度为t3(t2＜t3)的第三保护层22c。第一保护层22a、第二保护层

22b及第三保护层22c的厚度，也可以相互大致相同，也可以互不相同。

补充说明一下，在此举例说明的是，如上所述具有三个信息记录面21的情况。不

过，本发明并不限于该情况。本发明所涉及的光学拾取装置，例如也可以是让激光

在具有两个或三个信息记录面、或者具有五个以上的信息记录面的信息记录媒体的

各个信息记录面上聚焦的装置。

在此，信息记录媒体D的种类并不受限制。信息记录媒体D也可以是下述光盘(以

下举例的英语简称都是注册商标)：CD(Compact Disc：压缩光盘)、CD-

R(Compact Disk Recordable：可写光盘)、CD-RW(Compact Disk ReWritable：可重

写光盘)、CD-ROM(Compact DiskRead Only Memory：只读光盘)、

DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)、DVD-

R(Digital Versatile Disc Recordable：可写数字通用光盘)、DVD-

RW(Digital Versatile Disc ReWritable：可重写数字通用光盘)、DVD-

ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory：只读数字通用光盘)、DVD-

RAM(Digital Versatile Disk Random AccessMemory：数字通用光盘随机存取存储器)、

EVD(Enhanced VersatileDisc：增强型多功能光盘)、EVD-

R(Enhanced Versatile DiscRecordable：可写式增强型多功能光盘)、EVD-

RW(Enhanced VersatileDisc ReWritable：可重写式增强型多功能光盘)、EVD-

ROM(EnhancedVersatile Disc Read Only Memory：只读式增强型多功能光盘)、

EVD-RAM(Enhanced Versatile Disk Random Access Memory：增强型多功能光盘随

机存取存储器)、BD(Blu-ray Disc：蓝光盘)、BD-R(Blu-ray Disc Recordable：可写

蓝光盘)、BD-RW(Blu-ray DiscReWritable：可重写蓝光盘)、BD-ROM(Blu-

ray Disc Read OnlyMemory：只读蓝光盘)、BD-RAM(Blu-

ray Disc Random AccessMemory：蓝光盘随机存取存储器)、HD-

DVD(High Definition DigitalVersatile Disc：高清晰数字通用光盘)、HD-DVD-

R(High DefinitionDigital Versatile Disc Recordable：高清晰可写数字通用光盘)、HD-

DVD-RW(High Definition Digital Versatile Disc ReWritable：高清晰可重写数字通用

光盘)、HD-DVD-ROM(High Definition DigitalVersatile Disc Read Only Memory：高

清晰只读数字通用光盘)或HD-DVD-

RAM(High Definition Digital Versatile Disc RandomAccess Memory：高清晰数字通

用光盘随机存取存储器)等等。

光学拾取装置1，包括：三个光源10、20及30，光束成形透镜11，分别对应于三

个光源10、20及30的分束镜12、23、32，准直透镜13，接物光学系统14，以及

检测系统16。

光源10，能够设为在信息记录媒体D为BD(注册商标)的情况下，出射其波长在

378nm到438nm(也可以小于420nm)的激光(发散光)。

光源20，能够设为在信息记录媒体D为DVD(注册商标)的情况下，出射其波长在

630nm到690nm的激光。

光源30，能够设为在信息记录媒体D为CD(注册商标)的情况下，出射其波长在

750nm到810nm的激光。

在光源10的前边，设置有光束成形透镜11。光源10所出射的激光由该光束成形

透镜11成形而成为所希望的形状。由光束成形透镜11成形后的激光，在分束镜

12的反射面12a上向信息记录媒体D的方向反射。

在光源20的前边，设置有分束镜23。光源20所出射的激光，在分束镜23的反射

面23a上向信息记录媒体D的方向反射。

在光源30的前边，设置有分束镜32。光源30所出射的激光，在分束镜32的反射

面32a上向信息记录媒体D的方向反射。

在分束镜12、23、32与信息记录媒体D之间，设置有准直透镜(该准直透镜也可以

是由单一的透镜构成的，也可以是由多枚透镜构成的。)13、和用以让激光在信息

记录媒体D的各个信息记录面21上聚焦的接物光学系统14。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中，接物光学系统14仅由复合光学元件

15构成。不过也可以是这样的，根据需要，用复合光学元件15、以及相位校正元

件或光束扩展透镜等其他一个或多个光学元件构成接物光学系统14。

复合光学元件15的NA(开口数)并不受限制，不过特别是在光学拾取装置1是让激

光在BD(注册商标)等上聚焦的装置的情况下，开口数最好是例如0.8以上。

通过接物光学系统14在信息记录媒体D的信息记录面21上聚焦了的激光，在信

息记录面21上反射。所述光学拾取装置1，构成为：该信息记录面21上的反射光，

在再次透过接物光学系统14、准直透镜13(像差校正元件)及分束镜12后入射到检

测系统16中。

检测系统16，由检测器18和用以让所述反射光在检测器18上聚焦的检测透镜17

构成。该检测系统16，构成为：检测器18检测出通过检测透镜17聚焦了的反射

光。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中说明的是，仅设置了一个检测器18的

实施例。也可以设置对应于各种波长的三个专用检测器。

在本实施例即第一实施例中，准直透镜13，具有作为像差校正元件的功能，位于

分束镜12与复合光学元件15(接物光学系统14)之间的基准位置上，构成为能在光

轴AX上从该基准位置变位。该准直透镜13，构成为：为了让激光在多个信息记

录面21中的、要让激光聚焦的信息记录面21上聚焦，该准直透镜13在光轴AX

上从基准位置变位，来让激光通过复合光学元件15(接物光学系统14)在信息记录

面21上适当地聚焦。换句话说，该准直透镜13，构成为：作为像差校正元件的准

直透镜13在光轴AX上的位置，根据要让激光聚焦的信息记录面21在光轴AX上

的位置被调整，使得激光在各个信息记录面21上适当地聚焦。

具体而言，例如在光学上将复合光学元件15设计为让激光当准直透镜13位于基准

位置时通过接物光学系统14在第一信息记录面21a上适当地聚焦的情况下，当要

让激光在第一信息记录面21a以外的信息记录面21、例如第二信息记录面21b上

聚焦时，对准直透镜13的在光轴AX上的位置进行调整，来对激光的形状(发散角

等)进行调整，使激光通过接物光学系统14在第二信息记录面21b上适当地聚焦。

因此，在本实施例即第一实施例所涉及的光学拾取装置1中，能让激光在具有多个

信息记录面21的信息记录媒体D中的各个信息记录面21上适当地聚焦。

在本实施例即第一实施例中，构成接物光学系统14的复合光学元件15包括第一光

学部25和第二光学部35。第一光学部25由双凸透镜构成，具有分别呈凸形非球

面状的光学功能表面(透镜面)26及光学功能表面(透镜面)27。

所述光学功能表面26，包括：设置在该光学功能表面26的中央部分的凹凸面部

26a(第一衍射面)、和以与凹凸面部26a相邻的方式设置的平滑面部26b。具体而言，

在本实施例即第一实施例中，凹凸面部26a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

补充说明一下，在本说明书中，“平滑面”是指没有台阶和棱线的、很平滑的面。与

此相对，“凹凸面”是指周期性或非周期性地设置了多个凹部或凸部的面。补充说明

一下，在凹凸面上，凹部与凸部之间的境界也可以不呈棱线，也可以呈已倒角的形

状等弧形。

所述第二光学部35，由在光学功能表面26上接合在第一光学部25上的凹凸透镜

构成。第二光学部35中的第一光学部25一侧的光学功能表面37，呈对应于光学

功能表面26的形状。具体而言，该光学功能表面37由位于该光学功能表面37的

中央部分的衍射面和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。

与光学功能表面26相对的光学功能表面36，包括平滑面部36a和凹凸面部36b，

该平滑面部36a设置在该光学功能表面36的中央部分；该凹凸面部36b，设置在

与平滑面部36a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部26a不重叠的区域的至少一部分

即周边部分。具体而言，凹凸面部36b由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

如上所述，本实施例即第一实施例所涉及的复合光学元件15，具有第一表面到第

三表面这三个面。从光源10一侧的面依次具体地说明一下，第一表面(入射面)由

两个区域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域是非球面，从开口数为0.6的

部位到开口数为0.85的部位为止的区域具有衍射结构；第二表面(接合面)由两个区

域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域具有衍射结构，从开口数为0.6的部

位到开口数为0.85的部位为止的区域是非球面；第三表面(出射面)由一个区域构成，

是非球面。

如上所述，在本实施例即第一实施例中，因为第一光学部25的光学功能表面26由

凹凸面部26a和平滑面部26b构成，所以能设光学功能表面26中的设置有凹凸面

部26a的中央区域的光功率、和光学功能表面26中的设置有平滑面部26b的周边

区域的光功率为不同的值。

而且，因为第二光学部35的光学功能表面36由平滑面部36a和凹凸面部36b构成，

所以能设光学功能表面36中的设置有平滑面部36a的中央区域的光功率、和光学

功能表面36中的设置有凹凸面部36b的周边区域的光功率为不同的值。

因此，例如能够利用中央区域对具有某种波长的光进行聚光，并利用周边区域对具

有不同波长的光进行聚光。

具体而言，通过使用上述复合光学元件15，例如能够做到下述事情，即：通过复

合光学元件15的中央区域将波长约为655nm的光聚在DVD的信息记录面上，并

通过中央区域及周边区域将波长约为405nm的光聚在BD的信息记录面上。其结

果是，能够实现对多种信息记录媒体(例如是光盘)具有互换性的光学拾取装置。补

充说明一下，也可以是这样的，凹凸面部26a由光功率互不相同的多个衍射面构成，

中央区域由光功率互不相同的多个区域构成。

补充说明一下，在此举例说明的是，具有仅能让激光在一种信息记录媒体上聚焦的

结构的光学拾取装置。不过，光学拾取装置也可以具有能让激光在多种信息记录媒

体中的各种信息记录媒体上聚焦的结构。在该情况下，也可以是这样的，用复合光

学元件15、以及对入射到复合光学元件15中的光的相位进行校正的相位校正元件

或光束扩展透镜等构成接物光学系统14。

在此举例说明的是，用准直透镜13作为像差校正元件的情况。不过，也可以是这

样的，用设置在准直透镜与复合光学元件之间的单一的光束扩展透镜、或者光束扩

展透镜及准直透镜构成像差校正元件。此外，也可以用液晶透镜或液体透镜等作为

像差校正元件。

在本实施例即第一实施例中，透镜等光学元件也可以是仅由基本上只起到折射作用

的折射面构成的元件，此外例如也可以是具有衍射面或相位台阶面等其他光学功能

面的元件。透镜等光学元件的材料并不受限制，例如也可以是由玻璃制成的，也可

以是由树脂制成的。

光学拾取装置1，也可以在光源10、20及30与信息记录媒体D之间还包括基本上

对透射波面像差不产生影响的元件。

在本实施例即第一实施例中，设为：在光学拾取装置1内设置三个光源即光源10、

20及30，让激光在CD、DVD及BD这三种光盘上聚焦。不过，本发明并不限于

此，也可以设为：仅设置有一个光源，让该光源选择性地出射其波长对应于对光学

拾取装置1设置的光盘的种类的光。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中进行说明的是，平滑面部由非球面构成、

凹凸面部由剖面呈锯齿状的衍射面构成的例子。不过，在本发明中，平滑面部例如

也可以是平面、球面、圆筒面、椭球面或复曲面等等。凹凸面部，例如也可以是剖

面呈矩形状或剖面呈正弦波状的衍射面、由多个凸状或凹状透镜面构成的透镜陈列

面、相位台阶面、或者形成有光反射防止结构(例如，由以要抑制反射的光的波长

以下的间距排列的多个锥体状突起部或多个锥体状凹部构成的结构)的光反射防止

面。

(第二实施例)

图3是剖面图，表示在本实施例即第二实施例所涉及的光学拾取装置中使用的复合

光学元件的结构。补充说明一下，本实施例即第二实施例与所述第一实施例的不同

之处在于：在第一光学部的表面上设置加工性优良的树脂材料等所形成的覆盖层，

在该覆盖层形成衍射面，并将该衍射面作为光学功能表面。下面，对与第一实施例

相同的部分附上相同的符号，仅对不同之处进行说明。

如图3所示，本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，具有第一光学部

25和第二光学部35。第一光学部25，具有由玻璃材料构成的基体透镜25a和接合

在基体透镜25a的表面上的覆盖层25b。

所述基体透镜25a由双凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功

能表面(透镜面)及光学功能表面(透镜面)27。覆盖层25b，由树脂材料构成，接合

在基体透镜25a的光学功能表面上。

所述光学功能表面26，包括：设置在该光学功能表面26的中央部分的凹凸面部

26a、和以与凹凸面部26a相邻的方式设置的平滑面部26b。具体而言，在本实施

例即第二实施例中，凹凸面部26a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述第二光学部35，由在光学功能表面26上接合在第一光学部25上的凹凸透镜

构成。第二光学部35中的第一光学部25一侧的光学功能表面37，呈对应于光学

功能表面26的形状。具体而言，该光学功能表面37由位于该光学功能表面37的

中央部分的衍射面、和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。

与光学功能表面26相对的光学功能表面36，包括平滑面部36a和凹凸面部36b，

该平滑面部36a设置在该光学功能表面36的中央部分；该凹凸面部36b，设置在

与平滑面部36a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部26a不重叠的区域的至少一部分

即周边部分。具体而言，凹凸面部36b由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

如上所述，本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，具有第一表面到第

四表面这四个面。从光源10一侧的面依次具体地说明一下，第一表面(入射面)由

两个区域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域是非球面，从开口数为0.6的

部位到开口数为0.85的部位为止的区域具有衍射结构；第二表面(接合面)由两个区

域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域具有衍射结构，从开口数为0.6的部

位到开口数为0.85的部位为止的区域是非球面；第三表面(接合面)由两个区域构成，

从中心开始的开口数小于0.6的区域具有非球面，从开口数为0.6的部位到开口数

为0.85的部位为止的区域是与开口数小于0.6的区域不同的非球面；第四表面(出

射面)由一个区域构成，是非球面。

如上所述，根据本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，因为在构成第

一光学部25的基体透镜25a的表面上设置了由树脂材料构成的覆盖层25b，所以

能用折射率高的材料作为基体透镜25a，能在使用开口数大的透镜的情况下设透镜

面的倾斜角为较小的值，在制造方面很有利。而且，因为覆盖层25b由树脂材料构

成，所以能以形状精度高的方式在光学功能表面26上容易地形成衍射面。

补充说明一下，在本实施例即第二实施例中，作为第一光学部25说明了将玻璃材

料和树脂材料接合起来而构成的部件。不过，透镜等光学元件的材料并不受限制，

也可以仅用玻璃材料构成光学元件，也可以仅用树脂材料构成光学元件。

(其他实施例)

图4是剖面图，表示在光学拾取装置中使用的复合光学元件的其他结构。如图4所

示，复合光学元件40包括第一光学部41和第二光学部45。第一光学部41，由双

凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功能表面(透镜面)42及光

学功能表面(透镜面)43。

所述光学功能表面42，包括：设置在该光学功能表面42的中央部分的凹凸面部

42a、和以与该凹凸面部42a相邻的方式设置的平滑面部42b。具体而言，凹凸面

部42a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述第二光学部45，由以覆盖形成有凹凸面部42a的区域的方式在光学功能表面

42上接合在第一光学部41上的凹凸透镜构成。

所述第二光学部45中的第一光学部41一侧的光学功能表面47，呈对应于光学功

能表面42的形状。具体而言，该光学功能表面47由位于所述光学功能表面42的

中央部分上的衍射面构成。与光学功能表面42相对的光学功能表面46，形成为凸

状非球面形状。

图5是剖面图，表示在光学拾取装置中使用的复合光学元件的其他结构。如图5所

示，复合光学元件50包括第一光学部51和第二光学部55。第一光学部51，由双

凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功能表面(透镜面)52及光

学功能表面(透镜面)53。

所述光学功能表面52，包括：设置在该光学功能表面52的中央部分的凹凸面部

52a(第一衍射面)、和以与该凹凸面部52a相邻的方式设置的平滑面部52b。具体而

言，凹凸面部52a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述光学功能表面53，包括：设置在该光学功能表面53的中央部分的平滑面部

53a、和设置在与平滑面部53a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部52a不重叠的区

域的至少一部分即周边部分的凹凸面部53b。具体而言，凹凸面部53b由剖面呈锯

齿状的衍射面构成。

所述第二光学部55，由在光学功能表面52上接合在第一光学部51上的凹凸透镜

构成。第二光学部55中的第一光学部51一侧的光学功能表面57，呈对应于光学

功能表面52的形状。具体而言，该光学功能表面57由位于该光学功能表面57的

中央部分的衍射面、和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。与光学功能表

面52相对的光学功能表面56，形成为凸状非球面形状。

(数值实施例)

下面，举出结构数据、像差图表等，对实施了本发明的光学拾取装置1进行更为具

体的说明。补充说明一下，在各个数值实施例中，具有非球面系数的面，是呈非球

面形状的折射光学面、或起到与非球面等效的折射作用的面(例如为衍射面等)；所

述具有非球面系数的面是以表示非球面的面形状的下述条件式(＊)下定义的。

(算式1)

ac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>j</mi></

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<mo></mo></mrow></mrow>

其中，

X：由从光轴算起的高度为h的、非球面上的点到非球面顶点的切面为止的距离；

h：从光轴算起的高度；

C_j：透镜第j面的非球面顶点的曲率

mi>C</mi><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><

mfrac><mn>1</mn><msub><mi>R</mi><mi>j&l

t;/mi></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo&g

t;;</mo></mrow>

k_j：透镜第j面的圆锥常数；

A_j，n：透镜第j面的n次非球面常数。

(第一数值实施例)

在以下图表1到图表4中表示使用了本实施例即第一实施例所涉及的复合光学元件

15时的、第一数值实施例中的结构数据。

(图表1)

(图表2)

(图表3)

>

(图表4)

在以下图表5到图表11中，从复合光学元件15的光源10一侧的面依次表示非球

面系数。

(图表5)

(图表6)

(图表7)

(图表8)

(图表9)

(图表10)

(图表11)

图6，是表示在本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件15周边的、对应于BD时的光路的图。在图6中，在BD的情况下，波长

为405nm；保护基板厚度为0.0875mm；焦点距离为2.3mm；有效直径为3.9mm；

开口数为0.85。

图7，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件15

中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的球面像差的

图。

图8，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件15

中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的正弦条件的

图。

由图7和图8可见，总像差为2.0mλ，能够得到良好的性能。

图9，是表示本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光学

元件15周边的、对应于DVD时的光路的图。在图9中，在DVD的情况下，波长

为658nm；保护基板厚度为0.6mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.8mm；开

口数为0.6。

图10，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的球面像

差的图。

图11，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的正弦条

件的图。

由图10和图11可见，总像差为1.5mλ，能够得到良好的性能。

图12，是表示在本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合

光学元件15周边的、对应于CD时的光路的图。在图12中，在CD的情况下，波

长为785nm；保护基板厚度为1.2mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.2mm；

开口数为0.47。

图13，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的球面像差

的图。

图14，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的正弦条件

的图。

由图13和图14可见，总像差为5.3mλ，能够得到良好的性能。

(第二数值实施例)

在以下图表12到图表15中表示使用了本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元

件24时的、第二数值实施例中的结构数据。

(图表12)

(图表13)

(图表14)

e>

(图表15)

在以下图表16到图表23中，从复合光学元件24的光源10一侧的面依次表示非球

面系数。

(图表16)

(图表17)

(图表18)

(图表19)

(图表20)

(图表21)

(图表22)

(图表23)

图15，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于BD时的光路的图。在图15中，在BD的情况下，波长

为405nm；保护基板厚度为0.0875mm；焦点距离为2.3mm；有效直径为3.9mm；

开口数为0.85。

图16，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的球面像差

的图。

图17，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的正弦条件

的图。

由图16和图17可见，总像差为26.7mλ，能够得到良好的性能。

图18，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于DVD时的光路的图。在图18中，在DVD的情况下，

波长为658nm；保护基板厚度为0.6mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.8mm；

开口数为0.6。

图19，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的球面像

差的图。

图20，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的正弦条

件的图。

由图19和图20可见，总像差为16.5mλ，能够得到良好的性能。

图21，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于CD时的光路的图。在图21中，在CD的情况下，波长

为785nm；保护基板厚度为1.2mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.2mm；开

口数为0.47。

图22，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的球面像差

的图。

图23，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的正弦条件

的图。

由图22和图23可见，总像差为3.6mλ，能够得到良好的性能。

综上所述，本发明能够得到实用性很强的效果，即能够提供能让激光在设置于信息

记录媒体中的多个信息记录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复合光学元件及

光学拾取装置。因此，本发明很有用，在工业上利用本发明的可能性很大。

2024年6月6日发(作者：北子昂)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.2

(22)申请日 2007.08.21

(71)申请人 松下电器产业株式会社

地址 日本国大阪府门真市大字门真1006番地

(72)发明人 林克彦 村田淳 田中康弘 山形道弘

(74)专利代理机构 上海市华诚律师事务所

代理人 孙敬国

(51)

G02B13/00

G11B7/135

(10)申请公布号 CN 101131463 A

(43)申请公布日 2008.02.27

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

复合光学元件及光学拾取装置

(57)摘要

本发明公开了一种复合光学元件及

光学拾取装置。该复合光学元件是将由互

不相同的材料构成的第一光学部和第二光

学部接合起来而成的。第二光学部接合在

第一光学部的光学功能表面上，凹凸面部

形成在第一光学部与第二光学部之间的接

合面的中央区域。因此，能够提供能让激

光在设置于信息记录媒体中的多个信息记

录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的

复合光学元件及光学拾取装置。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种复合光学元件，将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二光学部接合起

来而成，其特征在于：

所述第二光学部，接合在所述第一光学部的光学功能表面上；

在所述第一光学部与所述第二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有第一衍射

面。

2.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

在所述第二光学部的光学功能表面中的、在光轴方向上与所述第一衍射面不重叠的

区域的至少一部分，形成有第二衍射面。

3.根据权利要求2所述的复合光学元件，其特征在于：

所述第一衍射面，形成在所述接合面的中央部分；

所述第二衍射面，形成在所述第二光学部的光学功能表面的周边部分。

4.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

所述第一光学部的光学功能表面，分别设置在该第一光学部的两面上；

在所述第一光学部的位于与接合面相反的那一侧的光学功能表面中的、在光轴方向

上与所述第一衍射面不重叠的区域的至少一部分，形成有第二衍射面。

5.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

用于让激光在下述信息记录媒体的各个信息记录面上聚焦的光学拾取装置，所述信

息记录媒体是保护基板厚度为t1并且对应于波长为λ1的光的第一信息记录媒体、

保护基板厚度为t2并且对应于波长为λ2的光的第二信息记录媒体、以及保护基板

厚度为t3并且对应于波长为λ3的光的第三信息记录媒体，t1≤t2，λ1＜λ2，t2＜t3，

λ2＜λ3。

6.一种光学拾取装置，让激光在具有相互平行的多个信息记录面的信息记录媒体的

所述多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦，其特征在于：

包括：光源，出射激光，

物镜，用来让所述激光在所述各个信息记录面上聚焦，以及

像差校正元件，位于所述光源与所述物镜之间的基准位置，构成为能在光轴上从该

基准位置变位，在所述光轴上从所述基准位置变位来改变入射到所述物镜中的激光

的形状，来使所述激光在所述多个信息记录面中的要让该激光聚焦的信息记录面上

聚焦；

所述物镜，由复合光学元件构成，该复合光学元件是将由互不相同的材料构成的第

一光学部和第二光学部接合起来而成的；

所述第二光学部接合在所述第一光学部的光学功能表面上，在该第一光学部与该第

二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有衍射面。

说 明 书

技术领域

本发明涉及复合光学元件及光学拾取装置。

背景技术

近年来，具有多个信息记录面的信息记录媒体(例如，BD(Blu-rayDisc(注册商标)：

蓝光盘)等光盘等)的研发工作正在被进行。然而，在设置有多个信息记录面的情况

下，因为从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面为止的距离互不相同，

所以在要用一枚物镜让激光在多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦的情况下，

一般由于从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面为止的距离相差而产生

球面像差。因此，很难让激光在所有信息记录面上适当地聚焦。

鉴于所述问题，例如在日本公开专利公报特开2006-31901号公报等中，有人公开

了下述技术，即：通过在光轴方向上驱动光束扩展透镜或准直透镜改变入射到物镜

中的光束的发散角，来校正由于从信息记录媒体的光源一侧表面到各个信息记录面

为止的距离的相差而产生的球面像差。

然而，若只在光轴方向上驱动准直透镜等，就有不能充分地校正像差之虞。特别是

在具有三个以上的信息记录面，例如有四个信息记录面的情况下，难以为各个信息

记录面充分地校正像差。

发明内容

本发明，正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于：提供一种能让激光

在设置于信息记录媒体中的多个信息记录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复

合光学元件及光学拾取装置。

就是说，本发明的复合光学元件，是将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二

光学部接合起来而成的；第二光学部接合在第一光学部的光学功能表面上；在第一

光学部与第二光学部之间的接合面的一部分区域，形成有第一衍射面。

本发明的光学拾取装置，让激光在具有相互平行的多个信息记录面的信息记录媒体

的多个信息记录面中的各个信息记录面上聚焦；该光学拾取装置包括出射激光的光

源、用来让激光在各个信息记录面上聚焦的物镜以及像差校正元件，该像差校正元

件位于光源与物镜之间的基准位置，构成为能在光轴上从基准位置变位，在光轴上

从基准位置变位来改变入射到物镜中的激光的形状，来使激光在多个信息记录面中

的要让激光聚焦的信息记录面上聚焦；物镜，由复合光学元件构成，该复合光学元

件是将由互不相同的材料构成的第一光学部和第二光学部接合起来而成的；第二光

学部接合在第一光学部的光学功能表面上，在第一光学部与第二光学部之间的接合

面的一部分区域形成有衍射面。

如上所述，根据本发明，能够提供能让激光在设置于信息记录媒体中的多个信息记

录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复合光学元件及光学拾取装置。

附图说明

图1，是表示本发明的实施例所涉及的光学拾取装置的主要部分的结构的图。

图2，是放大而表示接物(objective)光学系统周边的结构的剖面图。

图3，是表示本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件的结构的剖面图。

图4，是表示复合光学元件的其他结构的剖面图。

图5，是表示复合光学元件的其他结构的剖面图。

图6，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的物镜周边的、对应于BD时

的光路的图。

图7，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的球面像差的图。

图8，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的正弦条件的图。

图9，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对应

于DVD时的光路的图。

图10，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的球面像差的图。

图11，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的正弦条件的图。

图12，是表示第一数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对

应于CD时的光路的图。

图13，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的球面像差的图。

图14，是表示在第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的正弦条件的图。

图15，是表示第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的物镜周边的、对应于BD

时的光路的图。

图16，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的球面像差的图。

图17，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到物镜中的情况下的、对应于BD

时的正弦条件的图。

图18，是表示第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、对

应于DVD时的光路的图。

图19，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的球面像差的图。

图20，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于DVD时的正弦条件的图。

图21，是表示在第二数值实施例所涉及的光学拾取装置的复合光学元件周边的、

对应于CD时的光路的图。

图22，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的球面像差的图。

图23，是表示在第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件中的情况下的、

对应于CD时的正弦条件的图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的实施例。对适当的实施例进行的以下说明，基本

上只不过是例子，完全没有对本发明、采用本发明的对象及其用途加以限制的意图。

(第一实施例)

图1，是表示第一实施例所涉及的光学拾取装置1的主要部分的结构的图。图2，

是放大而表示接物光学系统14周边的结构的剖面图。

本实施例即第一实施例所涉及的光学拾取装置1，是用来让激光在信息记录媒体D

的信息记录面21上聚焦的。详细地说，信息记录媒体D，包括以相互平行且相互

间留有间隔的方式设置的多个信息记录面21。光学拾取装置1，是用来让激光在所

述多个信息记录面21中的各个信息记录面21上聚焦的。

具体而言，在信息记录媒体D中，从光源10一侧依次设置有对应于波长为λ1的

光的第一信息记录面21a、对应于波长为λ2(λ1＜λ2)的光的第二信息记录面21b以

及对应于波长为λ3(λ2＜λ3)的光的第三信息记录面21c这三个信息记录面21。在

第一信息记录面21a的光源10一侧，设置有保护基板厚度为t1的第一保护层22a。

在第一信息记录面21a与第二信息记录面21b之间，设置有保护基板厚度为

t2(t1≤t2)的第二保护层22b。在第二信息记录面21b与第三信息记录面21c之间，

设置有保护基板厚度为t3(t2＜t3)的第三保护层22c。第一保护层22a、第二保护层

22b及第三保护层22c的厚度，也可以相互大致相同，也可以互不相同。

补充说明一下，在此举例说明的是，如上所述具有三个信息记录面21的情况。不

过，本发明并不限于该情况。本发明所涉及的光学拾取装置，例如也可以是让激光

在具有两个或三个信息记录面、或者具有五个以上的信息记录面的信息记录媒体的

各个信息记录面上聚焦的装置。

在此，信息记录媒体D的种类并不受限制。信息记录媒体D也可以是下述光盘(以

下举例的英语简称都是注册商标)：CD(Compact Disc：压缩光盘)、CD-

R(Compact Disk Recordable：可写光盘)、CD-RW(Compact Disk ReWritable：可重

写光盘)、CD-ROM(Compact DiskRead Only Memory：只读光盘)、

DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)、DVD-

R(Digital Versatile Disc Recordable：可写数字通用光盘)、DVD-

RW(Digital Versatile Disc ReWritable：可重写数字通用光盘)、DVD-

ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory：只读数字通用光盘)、DVD-

RAM(Digital Versatile Disk Random AccessMemory：数字通用光盘随机存取存储器)、

EVD(Enhanced VersatileDisc：增强型多功能光盘)、EVD-

R(Enhanced Versatile DiscRecordable：可写式增强型多功能光盘)、EVD-

RW(Enhanced VersatileDisc ReWritable：可重写式增强型多功能光盘)、EVD-

ROM(EnhancedVersatile Disc Read Only Memory：只读式增强型多功能光盘)、

EVD-RAM(Enhanced Versatile Disk Random Access Memory：增强型多功能光盘随

机存取存储器)、BD(Blu-ray Disc：蓝光盘)、BD-R(Blu-ray Disc Recordable：可写

蓝光盘)、BD-RW(Blu-ray DiscReWritable：可重写蓝光盘)、BD-ROM(Blu-

ray Disc Read OnlyMemory：只读蓝光盘)、BD-RAM(Blu-

ray Disc Random AccessMemory：蓝光盘随机存取存储器)、HD-

DVD(High Definition DigitalVersatile Disc：高清晰数字通用光盘)、HD-DVD-

R(High DefinitionDigital Versatile Disc Recordable：高清晰可写数字通用光盘)、HD-

DVD-RW(High Definition Digital Versatile Disc ReWritable：高清晰可重写数字通用

光盘)、HD-DVD-ROM(High Definition DigitalVersatile Disc Read Only Memory：高

清晰只读数字通用光盘)或HD-DVD-

RAM(High Definition Digital Versatile Disc RandomAccess Memory：高清晰数字通

用光盘随机存取存储器)等等。

光学拾取装置1，包括：三个光源10、20及30，光束成形透镜11，分别对应于三

个光源10、20及30的分束镜12、23、32，准直透镜13，接物光学系统14，以及

检测系统16。

光源10，能够设为在信息记录媒体D为BD(注册商标)的情况下，出射其波长在

378nm到438nm(也可以小于420nm)的激光(发散光)。

光源20，能够设为在信息记录媒体D为DVD(注册商标)的情况下，出射其波长在

630nm到690nm的激光。

光源30，能够设为在信息记录媒体D为CD(注册商标)的情况下，出射其波长在

750nm到810nm的激光。

在光源10的前边，设置有光束成形透镜11。光源10所出射的激光由该光束成形

透镜11成形而成为所希望的形状。由光束成形透镜11成形后的激光，在分束镜

12的反射面12a上向信息记录媒体D的方向反射。

在光源20的前边，设置有分束镜23。光源20所出射的激光，在分束镜23的反射

面23a上向信息记录媒体D的方向反射。

在光源30的前边，设置有分束镜32。光源30所出射的激光，在分束镜32的反射

面32a上向信息记录媒体D的方向反射。

在分束镜12、23、32与信息记录媒体D之间，设置有准直透镜(该准直透镜也可以

是由单一的透镜构成的，也可以是由多枚透镜构成的。)13、和用以让激光在信息

记录媒体D的各个信息记录面21上聚焦的接物光学系统14。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中，接物光学系统14仅由复合光学元件

15构成。不过也可以是这样的，根据需要，用复合光学元件15、以及相位校正元

件或光束扩展透镜等其他一个或多个光学元件构成接物光学系统14。

复合光学元件15的NA(开口数)并不受限制，不过特别是在光学拾取装置1是让激

光在BD(注册商标)等上聚焦的装置的情况下，开口数最好是例如0.8以上。

通过接物光学系统14在信息记录媒体D的信息记录面21上聚焦了的激光，在信

息记录面21上反射。所述光学拾取装置1，构成为：该信息记录面21上的反射光，

在再次透过接物光学系统14、准直透镜13(像差校正元件)及分束镜12后入射到检

测系统16中。

检测系统16，由检测器18和用以让所述反射光在检测器18上聚焦的检测透镜17

构成。该检测系统16，构成为：检测器18检测出通过检测透镜17聚焦了的反射

光。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中说明的是，仅设置了一个检测器18的

实施例。也可以设置对应于各种波长的三个专用检测器。

在本实施例即第一实施例中，准直透镜13，具有作为像差校正元件的功能，位于

分束镜12与复合光学元件15(接物光学系统14)之间的基准位置上，构成为能在光

轴AX上从该基准位置变位。该准直透镜13，构成为：为了让激光在多个信息记

录面21中的、要让激光聚焦的信息记录面21上聚焦，该准直透镜13在光轴AX

上从基准位置变位，来让激光通过复合光学元件15(接物光学系统14)在信息记录

面21上适当地聚焦。换句话说，该准直透镜13，构成为：作为像差校正元件的准

直透镜13在光轴AX上的位置，根据要让激光聚焦的信息记录面21在光轴AX上

的位置被调整，使得激光在各个信息记录面21上适当地聚焦。

具体而言，例如在光学上将复合光学元件15设计为让激光当准直透镜13位于基准

位置时通过接物光学系统14在第一信息记录面21a上适当地聚焦的情况下，当要

让激光在第一信息记录面21a以外的信息记录面21、例如第二信息记录面21b上

聚焦时，对准直透镜13的在光轴AX上的位置进行调整，来对激光的形状(发散角

等)进行调整，使激光通过接物光学系统14在第二信息记录面21b上适当地聚焦。

因此，在本实施例即第一实施例所涉及的光学拾取装置1中，能让激光在具有多个

信息记录面21的信息记录媒体D中的各个信息记录面21上适当地聚焦。

在本实施例即第一实施例中，构成接物光学系统14的复合光学元件15包括第一光

学部25和第二光学部35。第一光学部25由双凸透镜构成，具有分别呈凸形非球

面状的光学功能表面(透镜面)26及光学功能表面(透镜面)27。

所述光学功能表面26，包括：设置在该光学功能表面26的中央部分的凹凸面部

26a(第一衍射面)、和以与凹凸面部26a相邻的方式设置的平滑面部26b。具体而言，

在本实施例即第一实施例中，凹凸面部26a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

补充说明一下，在本说明书中，“平滑面”是指没有台阶和棱线的、很平滑的面。与

此相对，“凹凸面”是指周期性或非周期性地设置了多个凹部或凸部的面。补充说明

一下，在凹凸面上，凹部与凸部之间的境界也可以不呈棱线，也可以呈已倒角的形

状等弧形。

所述第二光学部35，由在光学功能表面26上接合在第一光学部25上的凹凸透镜

构成。第二光学部35中的第一光学部25一侧的光学功能表面37，呈对应于光学

功能表面26的形状。具体而言，该光学功能表面37由位于该光学功能表面37的

中央部分的衍射面和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。

与光学功能表面26相对的光学功能表面36，包括平滑面部36a和凹凸面部36b，

该平滑面部36a设置在该光学功能表面36的中央部分；该凹凸面部36b，设置在

与平滑面部36a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部26a不重叠的区域的至少一部分

即周边部分。具体而言，凹凸面部36b由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

如上所述，本实施例即第一实施例所涉及的复合光学元件15，具有第一表面到第

三表面这三个面。从光源10一侧的面依次具体地说明一下，第一表面(入射面)由

两个区域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域是非球面，从开口数为0.6的

部位到开口数为0.85的部位为止的区域具有衍射结构；第二表面(接合面)由两个区

域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域具有衍射结构，从开口数为0.6的部

位到开口数为0.85的部位为止的区域是非球面；第三表面(出射面)由一个区域构成，

是非球面。

如上所述，在本实施例即第一实施例中，因为第一光学部25的光学功能表面26由

凹凸面部26a和平滑面部26b构成，所以能设光学功能表面26中的设置有凹凸面

部26a的中央区域的光功率、和光学功能表面26中的设置有平滑面部26b的周边

区域的光功率为不同的值。

而且，因为第二光学部35的光学功能表面36由平滑面部36a和凹凸面部36b构成，

所以能设光学功能表面36中的设置有平滑面部36a的中央区域的光功率、和光学

功能表面36中的设置有凹凸面部36b的周边区域的光功率为不同的值。

因此，例如能够利用中央区域对具有某种波长的光进行聚光，并利用周边区域对具

有不同波长的光进行聚光。

具体而言，通过使用上述复合光学元件15，例如能够做到下述事情，即：通过复

合光学元件15的中央区域将波长约为655nm的光聚在DVD的信息记录面上，并

通过中央区域及周边区域将波长约为405nm的光聚在BD的信息记录面上。其结

果是，能够实现对多种信息记录媒体(例如是光盘)具有互换性的光学拾取装置。补

充说明一下，也可以是这样的，凹凸面部26a由光功率互不相同的多个衍射面构成，

中央区域由光功率互不相同的多个区域构成。

补充说明一下，在此举例说明的是，具有仅能让激光在一种信息记录媒体上聚焦的

结构的光学拾取装置。不过，光学拾取装置也可以具有能让激光在多种信息记录媒

体中的各种信息记录媒体上聚焦的结构。在该情况下，也可以是这样的，用复合光

学元件15、以及对入射到复合光学元件15中的光的相位进行校正的相位校正元件

或光束扩展透镜等构成接物光学系统14。

在此举例说明的是，用准直透镜13作为像差校正元件的情况。不过，也可以是这

样的，用设置在准直透镜与复合光学元件之间的单一的光束扩展透镜、或者光束扩

展透镜及准直透镜构成像差校正元件。此外，也可以用液晶透镜或液体透镜等作为

像差校正元件。

在本实施例即第一实施例中，透镜等光学元件也可以是仅由基本上只起到折射作用

的折射面构成的元件，此外例如也可以是具有衍射面或相位台阶面等其他光学功能

面的元件。透镜等光学元件的材料并不受限制，例如也可以是由玻璃制成的，也可

以是由树脂制成的。

光学拾取装置1，也可以在光源10、20及30与信息记录媒体D之间还包括基本上

对透射波面像差不产生影响的元件。

在本实施例即第一实施例中，设为：在光学拾取装置1内设置三个光源即光源10、

20及30，让激光在CD、DVD及BD这三种光盘上聚焦。不过，本发明并不限于

此，也可以设为：仅设置有一个光源，让该光源选择性地出射其波长对应于对光学

拾取装置1设置的光盘的种类的光。

补充说明一下，在本实施例即第一实施例中进行说明的是，平滑面部由非球面构成、

凹凸面部由剖面呈锯齿状的衍射面构成的例子。不过，在本发明中，平滑面部例如

也可以是平面、球面、圆筒面、椭球面或复曲面等等。凹凸面部，例如也可以是剖

面呈矩形状或剖面呈正弦波状的衍射面、由多个凸状或凹状透镜面构成的透镜陈列

面、相位台阶面、或者形成有光反射防止结构(例如，由以要抑制反射的光的波长

以下的间距排列的多个锥体状突起部或多个锥体状凹部构成的结构)的光反射防止

面。

(第二实施例)

图3是剖面图，表示在本实施例即第二实施例所涉及的光学拾取装置中使用的复合

光学元件的结构。补充说明一下，本实施例即第二实施例与所述第一实施例的不同

之处在于：在第一光学部的表面上设置加工性优良的树脂材料等所形成的覆盖层，

在该覆盖层形成衍射面，并将该衍射面作为光学功能表面。下面，对与第一实施例

相同的部分附上相同的符号，仅对不同之处进行说明。

如图3所示，本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，具有第一光学部

25和第二光学部35。第一光学部25，具有由玻璃材料构成的基体透镜25a和接合

在基体透镜25a的表面上的覆盖层25b。

所述基体透镜25a由双凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功

能表面(透镜面)及光学功能表面(透镜面)27。覆盖层25b，由树脂材料构成，接合

在基体透镜25a的光学功能表面上。

所述光学功能表面26，包括：设置在该光学功能表面26的中央部分的凹凸面部

26a、和以与凹凸面部26a相邻的方式设置的平滑面部26b。具体而言，在本实施

例即第二实施例中，凹凸面部26a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述第二光学部35，由在光学功能表面26上接合在第一光学部25上的凹凸透镜

构成。第二光学部35中的第一光学部25一侧的光学功能表面37，呈对应于光学

功能表面26的形状。具体而言，该光学功能表面37由位于该光学功能表面37的

中央部分的衍射面、和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。

与光学功能表面26相对的光学功能表面36，包括平滑面部36a和凹凸面部36b，

该平滑面部36a设置在该光学功能表面36的中央部分；该凹凸面部36b，设置在

与平滑面部36a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部26a不重叠的区域的至少一部分

即周边部分。具体而言，凹凸面部36b由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

如上所述，本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，具有第一表面到第

四表面这四个面。从光源10一侧的面依次具体地说明一下，第一表面(入射面)由

两个区域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域是非球面，从开口数为0.6的

部位到开口数为0.85的部位为止的区域具有衍射结构；第二表面(接合面)由两个区

域构成，从中心开始的开口数小于0.6的区域具有衍射结构，从开口数为0.6的部

位到开口数为0.85的部位为止的区域是非球面；第三表面(接合面)由两个区域构成，

从中心开始的开口数小于0.6的区域具有非球面，从开口数为0.6的部位到开口数

为0.85的部位为止的区域是与开口数小于0.6的区域不同的非球面；第四表面(出

射面)由一个区域构成，是非球面。

如上所述，根据本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元件24，因为在构成第

一光学部25的基体透镜25a的表面上设置了由树脂材料构成的覆盖层25b，所以

能用折射率高的材料作为基体透镜25a，能在使用开口数大的透镜的情况下设透镜

面的倾斜角为较小的值，在制造方面很有利。而且，因为覆盖层25b由树脂材料构

成，所以能以形状精度高的方式在光学功能表面26上容易地形成衍射面。

补充说明一下，在本实施例即第二实施例中，作为第一光学部25说明了将玻璃材

料和树脂材料接合起来而构成的部件。不过，透镜等光学元件的材料并不受限制，

也可以仅用玻璃材料构成光学元件，也可以仅用树脂材料构成光学元件。

(其他实施例)

图4是剖面图，表示在光学拾取装置中使用的复合光学元件的其他结构。如图4所

示，复合光学元件40包括第一光学部41和第二光学部45。第一光学部41，由双

凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功能表面(透镜面)42及光

学功能表面(透镜面)43。

所述光学功能表面42，包括：设置在该光学功能表面42的中央部分的凹凸面部

42a、和以与该凹凸面部42a相邻的方式设置的平滑面部42b。具体而言，凹凸面

部42a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述第二光学部45，由以覆盖形成有凹凸面部42a的区域的方式在光学功能表面

42上接合在第一光学部41上的凹凸透镜构成。

所述第二光学部45中的第一光学部41一侧的光学功能表面47，呈对应于光学功

能表面42的形状。具体而言，该光学功能表面47由位于所述光学功能表面42的

中央部分上的衍射面构成。与光学功能表面42相对的光学功能表面46，形成为凸

状非球面形状。

图5是剖面图，表示在光学拾取装置中使用的复合光学元件的其他结构。如图5所

示，复合光学元件50包括第一光学部51和第二光学部55。第一光学部51，由双

凸透镜构成，该双凸透镜具有分别呈凸形非球面状的光学功能表面(透镜面)52及光

学功能表面(透镜面)53。

所述光学功能表面52，包括：设置在该光学功能表面52的中央部分的凹凸面部

52a(第一衍射面)、和以与该凹凸面部52a相邻的方式设置的平滑面部52b。具体而

言，凹凸面部52a由剖面呈锯齿状的衍射面构成。

所述光学功能表面53，包括：设置在该光学功能表面53的中央部分的平滑面部

53a、和设置在与平滑面部53a相邻并且在光轴方向上与凹凸面部52a不重叠的区

域的至少一部分即周边部分的凹凸面部53b。具体而言，凹凸面部53b由剖面呈锯

齿状的衍射面构成。

所述第二光学部55，由在光学功能表面52上接合在第一光学部51上的凹凸透镜

构成。第二光学部55中的第一光学部51一侧的光学功能表面57，呈对应于光学

功能表面52的形状。具体而言，该光学功能表面57由位于该光学功能表面57的

中央部分的衍射面、和以与该衍射面相邻的方式设置的平滑面构成。与光学功能表

面52相对的光学功能表面56，形成为凸状非球面形状。

(数值实施例)

下面，举出结构数据、像差图表等，对实施了本发明的光学拾取装置1进行更为具

体的说明。补充说明一下，在各个数值实施例中，具有非球面系数的面，是呈非球

面形状的折射光学面、或起到与非球面等效的折射作用的面(例如为衍射面等)；所

述具有非球面系数的面是以表示非球面的面形状的下述条件式(＊)下定义的。

(算式1)

ac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>j</mi></

msub><msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup>

</mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msqr

t><mn>1</mn><mo>-

</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>

+</mo><msub><mi>k</mi><mi>j</mi></msub&g

t;<mo>)</mo></mrow><msubsup><mi>C</mi><

mi>j</mi><mn>2</mn></msubsup><msup><mi>

h</mi><mn>2</mn></msup></msqrt></mrow></

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lt;mi>A</mi><mrow><mi>j</mi><mo>,</mo><

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t;/mo><mrow><mo>(</mo><mo>*</mo></mrow>

;<mrow><mo>)</mo><mo></mo><mo></mo>

<mo></mo></mrow></mrow>

其中，

X：由从光轴算起的高度为h的、非球面上的点到非球面顶点的切面为止的距离；

h：从光轴算起的高度；

C_j：透镜第j面的非球面顶点的曲率

mi>C</mi><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><

mfrac><mn>1</mn><msub><mi>R</mi><mi>j&l

t;/mi></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo&g

t;;</mo></mrow>

k_j：透镜第j面的圆锥常数；

A_j，n：透镜第j面的n次非球面常数。

(第一数值实施例)

在以下图表1到图表4中表示使用了本实施例即第一实施例所涉及的复合光学元件

15时的、第一数值实施例中的结构数据。

(图表1)

(图表2)

(图表3)

>

(图表4)

在以下图表5到图表11中，从复合光学元件15的光源10一侧的面依次表示非球

面系数。

(图表5)

(图表6)

(图表7)

(图表8)

(图表9)

(图表10)

(图表11)

图6，是表示在本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件15周边的、对应于BD时的光路的图。在图6中，在BD的情况下，波长

为405nm；保护基板厚度为0.0875mm；焦点距离为2.3mm；有效直径为3.9mm；

开口数为0.85。

图7，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件15

中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的球面像差的

图。

图8，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件15

中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的正弦条件的

图。

由图7和图8可见，总像差为2.0mλ，能够得到良好的性能。

图9，是表示本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光学

元件15周边的、对应于DVD时的光路的图。在图9中，在DVD的情况下，波长

为658nm；保护基板厚度为0.6mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.8mm；开

口数为0.6。

图10，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的球面像

差的图。

图11，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的正弦条

件的图。

由图10和图11可见，总像差为1.5mλ，能够得到良好的性能。

图12，是表示在本数值实施例即第一数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合

光学元件15周边的、对应于CD时的光路的图。在图12中，在CD的情况下，波

长为785nm；保护基板厚度为1.2mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.2mm；

开口数为0.47。

图13，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的球面像差

的图。

图14，是表示在本数值实施例即第一数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

15中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的正弦条件

的图。

由图13和图14可见，总像差为5.3mλ，能够得到良好的性能。

(第二数值实施例)

在以下图表12到图表15中表示使用了本实施例即第二实施例所涉及的复合光学元

件24时的、第二数值实施例中的结构数据。

(图表12)

(图表13)

(图表14)

e>

(图表15)

在以下图表16到图表23中，从复合光学元件24的光源10一侧的面依次表示非球

面系数。

(图表16)

(图表17)

(图表18)

(图表19)

(图表20)

(图表21)

(图表22)

(图表23)

图15，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于BD时的光路的图。在图15中，在BD的情况下，波长

为405nm；保护基板厚度为0.0875mm；焦点距离为2.3mm；有效直径为3.9mm；

开口数为0.85。

图16，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的球面像差

的图。

图17，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于BD时的正弦条件

的图。

由图16和图17可见，总像差为26.7mλ，能够得到良好的性能。

图18，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于DVD时的光路的图。在图18中，在DVD的情况下，

波长为658nm；保护基板厚度为0.6mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.8mm；

开口数为0.6。

图19，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的球面像

差的图。

图20，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于DVD时的正弦条

件的图。

由图19和图20可见，总像差为16.5mλ，能够得到良好的性能。

图21，是表示本数值实施例即第二数值实施例所涉及的光学拾取装置1的复合光

学元件24周边的、对应于CD时的光路的图。在图21中，在CD的情况下，波长

为785nm；保护基板厚度为1.2mm；焦点距离为2.4mm；有效直径为2.2mm；开

口数为0.47。

图22，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的球面像差

的图。

图23，是表示在本数值实施例即第二数值实施例中，平行光入射到复合光学元件

24中的情况(物点距离为无限大、放大率为无限大)下的、对应于CD时的正弦条件

的图。

由图22和图23可见，总像差为3.6mλ，能够得到良好的性能。

综上所述，本发明能够得到实用性很强的效果，即能够提供能让激光在设置于信息

记录媒体中的多个信息记录面中的各个信息记录面上适当地聚焦的复合光学元件及

光学拾取装置。因此，本发明很有用，在工业上利用本发明的可能性很大。