发明名称 光学拾取用对物透镜、光学拾取装置及光碟装置
摘要 本发明提供一种对具有0.8以上之数值孔径,以420nm以下为基准之数nm以内之波长范围的光,进行光轴上像点之色差校正的光学拾取用对物透镜(15)。该对物透镜自光源侧起,依序包含:包含折射面S2r与绕射面S2d之复合面S2的第一透镜群GR1,及包含正折射力之第二透镜群GR2;并藉由在具有负折射力之非球面的折射面上附加具有正折射力之绕射面来构成第一透镜群的复合面;又,构成第二透镜群之透镜系以包含至少一个非球面的单透镜构成。该对物透镜体积小,可有效执行色差之校正,在绕射范围内可会聚雷射光。
申请公布号 TW571116 申请公布日期 2004.01.11
申请号 TW091103886 申请日期 2002.02.27
申请人 新力股份有限公司 发明人 高桥豊和;日根野哲
分类号 G02B13/00;G11B7/09;G11B7/00 主分类号 G02B13/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种光学拾取装置用对物透镜,其系由依物体侧 而始之含绕射型透镜之第一透镜群、包含折射型 透镜之第二透镜群所构成,具有0.8以上之数値孔径 ,对以420nm以下为基准之数nm以内波长范围的光,进 行光轴上像点的色差校正;其特征为: 上述第一透镜群之复合面系藉由在具有负折射力 之非球面的折射面上附加具有正折射力的绕射面 构成; 第一透镜群之具有负折射力之非球面的弛垂度,系 以非球面系数之圆锥系数(k)为-1,对半径之偶数次 的多项式表示; 第一透镜群之绕射面的弛垂度,系以对半径之偶数 次多项式表示; 非球面之多项式与绕射面之多项式的次数一致; 非球面与绕射面之弛垂度的多项式之间,构成满足 下述关系公式,使相同次数之各系数恒等操作; 构成上述第二群透镜之透镜以至少包含一个非球 面的单透镜构成; [关系公式] k=-1 C1=(N-1)c/2 C2=(N-1)A C3=(N-1)B C4=(N-1)C C5=(N-1)D 式中,C1.C2.C3.C4.C5为上述非球面之多项式之各次数 的系数,c/2为上述绕射面之多项式的2次系数,A,B,C,D 为上述绕射面之多项式之各次数的系数。2.如申 请专利范围第1项之光学拾取装置用对物透镜,其 中上述第一透镜群之绕射面的剖面形状采用具有 赋予设计波长整数倍之相位差之阶差的阶梯形状 。3.如申请专利范围第1项之光学拾取装置用对物 透镜,其中自透镜最后之面至像点之作动距离在0.5 mm以上。4.如申请专利范围第1项之光学拾取装置 用之对物透镜,其中构成上述第一透镜群及上述第 二透镜群之各透镜配置在共通之透镜镜筒内。5. 如申请专利范围第1项之光学拾取装置用对物透镜 ,其中上述第一透镜群中最靠近光源侧之面系设作 为平面,同时使对设计波长之折射力设为零。6.如 申请专利范围第5项之光学拾取装置用对物透镜, 其中于上述第一透镜群与上述第二透镜群之间设 有孔径。7.如申请专利范围第6项之光学拾取装置 用对物透镜,其中设于上述第一透镜群与上述第二 透镜群之间的孔径,系藉由设于构成上述第二透镜 群之折射型透镜之光源侧之面上的金属等薄膜构 成。8.如申请专利范围第1项之光学拾取装置用对 物透镜,其中构成上述第一透镜群之透镜系由合成 树脂所形成。9.如申请专利范围第1项之光学拾取 装置用对物透镜,其中在上述第二透镜群与像面之 间配置具有0.3mm以下厚度之护盖,并校正因上述护 盖造成的球面像差。10.如申请专利范围第1项之光 学拾取装置用对物透镜,其中构成上述第一透镜群 之透镜与透镜镜筒系以树脂一体形成。11.如申请 专利范围第8项之光学拾取装置用对物透镜,其中 在与构成上述第一透镜群之透镜一体形成之透镜 镜筒内配置有构成上述第二透镜群的透镜。12.如 申请专利范围第1项之光学拾取装置用对物透镜, 其中在上述第一透镜群之复合面的表面形成有具 备周期为基准波长之1/2左右之振幅且为基准波长 之1/4左右的周期构造,同时较上述绕射面之凹凸形 状微细之同心圆状的凹凸形状。13.一种光学拾取 装置,包含:射出雷射光之雷射发光元件;使雷射光 聚光在光记录媒体之记录层上之对物透镜,其系由 依物体侧而始之含绕射型透镜之第一透镜群、包 含折射型透镜之第二透镜群所构成;接受雷射光之 受光元件;及使自上述雷射发光元件射出之雷射光 射入对物透镜,并由光记录媒体之记录层反射,使 穿透上述对物透镜之雷射光射入受光元件之光学 元件;其特征为: 上述对物透镜之上述第一透镜群之复合面系藉由 在具有负折射力之非球面的折射面上附加具有正 折射力的绕射面构成; 第一透镜群之具有负折射力之非球面的弛垂度,系 以非球面系数之圆锥系数(k)为-1,对半径之偶数次 的多项式表示; 第一透镜群之绕射面的弛垂度,系以对半径之偶数 次多项式表示; 非球面之多项式与绕射面之多项式的次数一致; 非球面与绕射面之弛垂度的多项式之间,构成满足 下述关系公式,使相同次数之各系数恒等操作; 构成上述第二群透镜之透镜以至少包含一个非球 面的单透镜构成; [关系公式]k=-1 C1=(N-1)c/2 C2=(N-1)A C3=(N-1)B C4=(N-1)C C5=(N-1)D 式中,C1.C2.C3.C4.C5为上述非球面之多项式之各次数 的系数,c/2为上述绕射面之多项式的2次系数,A,B,C,D 为上述绕射面之多项式之各次数的系数。14.如申 请专利范围第13项之光学拾取装置,其中上述第一 透镜群之绕射面的剖面形状采用具有赋予设计波 长整数倍之相位差之阶差的阶梯形状。15.如申请 专利范围第13项之光学拾取装置,其中自透镜最后 之面至像点之作动距离在0.5mm以上。16.如申请专 利范围第13项之光学拾取装置,其中构成上述第一 透镜群及上述第二透镜群之各透镜配置在共通之 透镜镜筒内。17.如申请专利范围第16项之光学拾 取装置,其中于上述第一透镜群与上述第二透镜群 之间设有孔径。18.如申请专利范围第13项之光学 拾取装置,其中上述第一透镜群中最靠近光源侧之 面系设为平面,同时使对设计波长之折射力设为零 。19.如申请专利范围第18项之光学拾取装置,其中 设于上述第一透镜群与上述第二透镜群之间的孔 径,系藉由设于构成上述第二透镜群之折射型透镜 之光源侧之面上的金属等薄膜构成。20.如申请专 利范围第13项之光学拾取装置,其中构成上述第一 透镜群之透镜系由合成树脂所形成。21.如申请专 利范围第13项之光学拾取装置,其中在上述第二透 镜群与像面之间配置具有0.3mm以下厚度之护盖,并 校正因上述护盖造成的球面像差。22.如申请专利 范围第13项之光学拾取装置,其中构成上述第一透 镜群之透镜与透镜镜筒系以树脂一体形成。23.如 申请专利范围第20项之光学拾取装置,其中在与构 成上述第一透镜群之透镜一体形成之透镜镜筒内 配置有构成上述第二透镜群的透镜。24.一种光碟 装置,其系藉由对旋转之碟状光记录媒体,以在该 碟状光记录媒体之半径方向自由移动之光学拾取 装置记录及重现资讯,其特征为: 上述光学拾取装置包含:射出420nm以下波长雷射光 之雷射发光元件;使雷射光聚光在光记录媒体之记 录层上之对物透镜,其系由依物体侧而始之含绕射 型透镜之第一透镜群、包含折射型透镜之第二透 镜群所构成;接受雷射光之受光元件;及使自上述 雷射发光元件射出之雷射光射入对物透镜,并被碟 状光记录媒体之记录层反射,使穿透上述对物透镜 之雷射光射入受光元件之光学元件; 上述对物透镜之上述第一透镜群之复合面系藉由 在具有负折射力之非球面的折射面上附加具有正 折射力的绕射面构成; 第一透镜群之具有负折射力之非球面的弛垂度,系 以非球面系数之圆锥系数(k)为-1,对半径之偶数次 的多项式表示; 第一透镜群之绕射面的弛垂度,系以对半径之偶数 次多项式表示; 非球面之多项式与绕射面之多项式的次数一致; 非球面与绕射面之弛垂度的多项式之间,构成满足 下述关系公式,使相同次数之各系数恒等操作; 构成上述第二群透镜之透镜以至少包含一个非球 面的单透镜构成; [关系公式] k=-1 C1:(N-1)c/2 C2=(N-1)A C3=(N-1)B C4=(N-1)C C5=(N-1)D 式中,C1.C2.C3.C4.C5为上述非球面之多项式之各次数 的系数,c/2为上述绕射面之多项式的2次系数,A,B,C,D 为上述绕射面之多项式之各次数的系数。25.如申 请专利范围第24项之光碟装置,其中自透镜最后之 面至像点之作动距离在0.5mm以上。26.如申请专利 范围第24项之光碟装置,其中构成上述第一透镜群 及上述第二透镜群之各透镜配置在共通之透镜镜 筒内。27.如申请专利范围第26项之光碟装置,其中 于上述第一透镜群与上述第二透镜群之间设有孔 径。28.如申请专利范围第24项之光碟装置,其中构 成上述第一透镜群之透镜系由合成树脂所形成。 29.如申请专利范围第24项之光碟装置,其中在上述 第二透镜群与像面之间配置具有0.3mm以下厚度之 护盖,并校正因上述护盖造成的球面像差。30.如申 请专利范围第24项之光碟装置,其中构成上述第一 透镜群之透镜与透镜镜筒系以树脂一体形成。31. 如申请专利范围第30项之光碟装置,其中在与构成 上述第一透镜群之透镜一体形成之上述透镜镜筒 内配置有构成上述第二透镜群的透镜。图式简单 说明: 图1系表示先前之光学拾取装置上采用之对物透镜 的侧面图。 图2A系表示图1所示之对物透镜之球面像差的特性 图,图2B系表示像散像差的特性图,图2C系表示畸变 像差的特性图。 图3系概略表示应用本发明之光碟装置外观的斜视 图, 图4系表示光碟装置之内部构造的分解斜视图。 图5系表示应用本发明之光学拾取装置的侧面图。 图6系表示本发明之光学拾取装置用对物透镜之绕 射面与绕射面及折射面之各个透镜之半径方向与 弛垂度的关系图, 图7系表示组合绕射面与折射面之复合面之透镜半 径方向与弛垂度的关系图。 图8系说明以使用钻石刀具之转印模具之机械切削 加工制成闪耀型绕射面的概略斜视图。 图9系说明以使用钻石刀具之转印模具之机械切削 加工制成阶梯型绕射面的概略斜视图。 图10系表示以使用钻石刀具之转印模具之机械切 削加工制成闪耀型绕射面时研磨残余部分之宽度 与绕射效率的关系图。 图11系表示无法忽略钻石刀具顶端部分宽度时之 闪耀型绕射面形状的概略纵向剖面图。 图12系表示以使用钻石刀具之转印模具之机械切 削加工制成闪耀型绕射面时拉孔高度与穿透率的 关系图。 图13系表示以使用钻石刀具之转印模具之机械切 削加工制成闪耀型绕射面时之拉孔形状的概略纵 向剖面图。 图14系表示包含拉孔构造之面之入射光及反射光 的状态图。 图15系表示红色雷射光使用之绕射面之凹凸构造 之振幅与穿透率的关系图。 图16系表示蓝色雷射光使用之绕射面之凹凸构造 之振幅与穿透率的关系图。 图17系表示其他应用本发明之光学拾取装置的侧 面图。 图18系表示本发明之光学拾取装置用之其他对物 透镜的纵向剖面图。 图19系表示本发明之光学拾取装置用之另外对物 透镜的纵向剖面图。 图20系表示本发明之光学拾取装置用对物透镜之 第一种实施例的透镜构造图。 图21A系表示第一种实施例之对物透镜之球面像差 的特性图,图21B系表示像散像差的特性图,图21C系 表示畸变像差的特性图。 图22系表示本发明之光学拾取装置用之对物透镜 之第二种实施例的透镜构造图。 图23A系表示第二种实施例之对物透镜之球面像差 的特性图,图23B系表示像散像差的特性图,图23C系 表示畸变像差的特性图。 图24系表示本发明之光学拾取装置用之对物透镜 之第三种实施例的透镜构造图。 图25A系表示第三种实施例之对物透镜之球面像差 的特性图,图25B系表示像散像差的特性图,图25C系 表示畸变像差的特性图。 图26系表示本发明之光学拾取装置用之对物透镜 之第四种实施例的透镜构造图。 图27A系表示第四种实施例之对物透镜之球面像差 的特性图,图27B系表示像散像差的特性图,图27C系 表示畸变像差的特性图。 图28系表示本发明之光学拾取装置用之对物透镜 之第五种实施例的透镜构造图。 图29A系表示第五种实施例之对物透镜之球面像差 的特性图,图29B系表示像散像差的特性图,图29C系 表示畸变像差的特性图。
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