專利名稱：：物鏡及光拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用來(lái)通過(guò)從光源發(fā)射的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置，以及用于該光拾取裝置的物鏡。
背景技術(shù)：
：近來(lái)，光拾取裝置的記錄密度已經(jīng)變得越來(lái)越高，于是諸如物鏡的光學(xué)元件的數(shù)值孔徑已經(jīng)變得更大，激光的波長(zhǎng)變得更短。更大的數(shù)值孔徑引起物鏡的曲率更大，這導(dǎo)致激光束在物鏡的外圍部分的入射角更大。例如，使用405nm波長(zhǎng)的激光的光拾取裝置具有的物鏡的數(shù)值孔徑的大小可達(dá)0.6到0.9，該激光到物鏡的最大入射角為50到70度。由于更大的入射角引起激光在物鏡的外圍部分的更大的反射，外圍部分處透射光的量就減少了，由此信號(hào)再現(xiàn)過(guò)程中的信噪比(S/N比)就減小了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，近來(lái)的物鏡被提供有抗反射涂層來(lái)擴(kuò)大低反射帶，以便降低物鏡外圍部分的透射的減小量(例如參見(jiàn)曰本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No.H10-160906)。但是，為了獲得更有效的低反射帶擴(kuò)展的多層抗反射涂層會(huì)導(dǎo)致更高的制造成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有改善的整體透射率的物鏡，同時(shí)保持制造成本較低，以及提供一種帶有該物鏡的光拾取裝置。為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于通過(guò)從光源發(fā)射的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置的物鏡包括基底；抗反射涂層，該抗反射涂層包括至少一個(gè)層，在光源的一側(cè)形成在該基底的表面上，其中有效光束的外緣所透射的外圍部分處的該抗反射涂層的折射率小于光軸上光束所透射的中央部分的抗反射涂層的折射率。通過(guò)以上特征，就有可能抑止具有大曲率的物鏡的外圍部分的反射同時(shí)抗反射涂層的層數(shù)和所導(dǎo)致的制造成本與以前一樣低。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，用于利用從光源發(fā)射的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置的物鏡包括基底；以及包括至少一層的抗反射涂層，該抗反射涂層在該光源的一側(cè)形成在該基底的表面上，其中有效光束的外緣所透射的外圍部分處的該抗反射涂層的填充密度(packingdensity)小于光軸上光束所透射的中央部分的抗反射涂層的填充密度。優(yōu)選地，從該光源發(fā)射的光束的波長(zhǎng)X的范圍為350麵^450腿。優(yōu)選地，該物鏡的數(shù)值孔徑的范圍為0.6到0.9,包括0.6和0.9。優(yōu)選地，該物鏡的數(shù)值孔徑的范圍為0.8到0.9,包括0.8和0.9。優(yōu)選地，外圍部分的表面的法線和光軸之間的夾角的范圍為48到72度，包括48度和72度。優(yōu)選地，外圍部分的表面的法線和光軸之間的夾角的范圍為60到72度，包括60度和72度。優(yōu)選地，該抗反射涂層由一到三層構(gòu)成。優(yōu)選地，該抗反射涂層的至少一層是由具有對(duì)于波長(zhǎng)500nm的光來(lái)說(shuō)折射率n為1.3Sn￡l.5的低折射率材料構(gòu)成。優(yōu)選地，該低折射率材料是基于二氧化硅的材料。優(yōu)選地，外圍部分的折射率是中央部分的折射率的0.8到0.98倍，包括0.8和0.98倍。優(yōu)選地，外圍部分的折射率是中央部分的折射率的0.85到0.92倍，包括0.85和0.92倍。優(yōu)選地，外圍部分的填充密度是中央部分的填充密度的0.38到0.94倍，包括0.38和0.94倍。優(yōu)選地，外圍部分的填充密度是中央部分的填充密度的0.53到0.75倍，包括0.53和0.75倍。優(yōu)選地，該基底由塑料材料形成。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，光拾取裝置包括上述第一或第二方面的物鏡。本發(fā)明的以上及其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面僅以舉例方式給出的詳細(xì)說(shuō)明和附圖中更全面地理解，這些說(shuō)明和附圖不用于限定本發(fā)明的范圍。其中圖l是顯示本發(fā)明的光拾取裝置的示意性結(jié)構(gòu)的概念圖2是顯示本發(fā)明的物鏡的側(cè)視圖3是顯示真空蒸汽沉積裝置的示意性結(jié)構(gòu)的概念圖4顯示了在真空蒸汽沉積裝置中固定物鏡基底的方法；圖5顯示了相關(guān)技術(shù)的反射率特征；及圖6顯示了本發(fā)明實(shí)施例的反射率特征。具體實(shí)施例方式下面將參照本發(fā)明的實(shí)施例。圖l是顯示本發(fā)明的光拾取裝置l的示意性結(jié)構(gòu)的概念圖。如圖所示，該光拾取裝置1包括激光二極管11，并用來(lái)記錄信息到信息記錄介質(zhì)R的信息記錄表面A上，并讀取和再現(xiàn)記錄在信息記錄表面A上的信息。作為信息記錄介質(zhì)R，可以是BD(藍(lán)光盤)、HD-DVD或類似物。在本實(shí)施例中，信息記錄介質(zhì)R是BD。此外，信息記錄介質(zhì)R具有O.lmm厚度的保護(hù)層。激光二極管11是本實(shí)施例的激光源，在利用信息記錄介質(zhì)R記錄/再現(xiàn)信息時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)為U(350nm^a^450nm)的激光。在本實(shí)施例中，波長(zhǎng)kl是405nm。準(zhǔn)直透鏡12、偏振分光鏡13、四分之一波長(zhǎng)片(quarterwavelengthplate)14、物鏡15在圖1中從下到上的方向排列，該方向即從激光二極管ll發(fā)射的激光束的光軸L。為物鏡15提供一個(gè)二維的致動(dòng)器(actuator)(未示出)，以在圖1的垂直方向移位物鏡15。信息記錄介質(zhì)R待安裝在與物鏡15相對(duì)的位置。伴隨偏振分光器13,在圖1的右側(cè)對(duì)準(zhǔn)安裝凸透鏡16和光檢測(cè)器17。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明光拾取裝置1的操作和動(dòng)作。當(dāng)將信息記錄到信息記錄介質(zhì)R上和再現(xiàn)信息記錄介質(zhì)R上的信息時(shí)，激光二極管ll發(fā)射波長(zhǎng)為XI的激光。該激光首先由準(zhǔn)直透鏡12轉(zhuǎn)換成平行光，之后偏振分光器13僅使得該光的P偏振分量透射以便將該光轉(zhuǎn)換成線性偏振光(P偏振光)。然后，此P偏振激光由四分之一波長(zhǎng)片14轉(zhuǎn)換成右手循環(huán)偏振光，之后由物鏡15聚焦，以各種入射角度進(jìn)入到信息記錄介質(zhì)R的信息記錄表面A上，形成一個(gè)聚焦點(diǎn)。物鏡15還通過(guò)放置在物鏡周圍的二維的致動(dòng)器執(zhí)行聚焦和跟蹤。然后，作為被循環(huán)偏振的光并形成聚焦點(diǎn)的該激光被反射到信息記錄介質(zhì)R的信息記錄表面A上由此轉(zhuǎn)換成左手循環(huán)的偏振光。所反射的激光然后再次經(jīng)過(guò)該物鏡15，并轉(zhuǎn)換成僅由S偏振分量(S偏振光)構(gòu)成的線性偏振光。接下來(lái)，此S偏振激光被偏振分光器13全部反射，并由凸透鏡16聚焦到光檢測(cè)器17。信息記錄介質(zhì)R中的信息利用光檢測(cè)器17的輸出信號(hào)來(lái)再現(xiàn)。接下來(lái)將說(shuō)明物鏡15的結(jié)構(gòu)。物鏡15是本發(fā)明的光學(xué)元件，如圖2所示，在本實(shí)施例中，它是具有一個(gè)基底150的單個(gè)物鏡。物鏡15具有大曲率并且也具有大數(shù)值孔徑(NA)。在本實(shí)施例中，NA是0.55^NA^0.9。本實(shí)施例的基底150的兩個(gè)光學(xué)表面都是非球面的。光學(xué)表面可以具有本領(lǐng)域公知的衍射結(jié)構(gòu)?；?50由具有對(duì)短波長(zhǎng)藍(lán)紫色激光的優(yōu)越的耐光性并具有優(yōu)越的耐熱性的塑料材料形成。對(duì)于這樣的塑料材料，可以使用包括a烯烴和環(huán)狀烯烴和光阻穩(wěn)定劑的共聚物樹(shù)脂的樹(shù)脂合成物或類似物。在光源的一側(cè)，即圖2中的入射側(cè)，抗反射涂層提供在基底150的表面上來(lái)形成光學(xué)功能的表面?？狗瓷渫繉拥膶訑?shù)是不限定的，但最好是一到三層。形成抗反射涂層151使得比值Ri^no/nc滿足Rn<1.0，其中nD是有效光束的外緣所透射的外圍部分D處的折射率，nc是光軸上的光束所透射的中央部分C處的折射率。外圍部分D位于對(duì)應(yīng)于定義NA的光束和光軸的打開(kāi)角(openangle)的位置。形成抗反射涂側(cè)151使得比值Rp-Po/Pc滿足RP<1.0，其中PD是外圍部分D處的填充密度，Pc是中央部分C處的填充密度。填充密度是涂層的實(shí)質(zhì)體積除以涂層的實(shí)質(zhì)體積與孔隙體積的和，例如通過(guò)利用在波長(zhǎng)2.97jnm下蒸汽的吸收從下面公式計(jì)算，如LiZhangzhong所著的"光學(xué)涂層和涂層技術(shù)，，(UlvacInc.翻譯并由AgneGijutsuCo.Ltd.發(fā)行)中記載的，此文結(jié)合在此作參考。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，P是填充密度；T。是蒸汽在真空中被完全被吸收時(shí)的透射率；T是蒸汽在空氣中被完全吸收時(shí)的透射率；aw是水的吸收系數(shù)(-1.27xlO-4cnT1);df是涂層的厚度(cm)。抗反射涂層151的至少一層是由具有對(duì)于波長(zhǎng)為500nm的光來(lái)說(shuō)折射率n為1.35nSl.55的低折射率材料形成。特別優(yōu)選的是該低折射率材料是基于Si02的材料。這樣的抗反射涂層151可以通過(guò)蒸汽沉積、噴濺、CVD涂敷或類似方法形成。在本實(shí)施例中，使用了真空蒸汽沉積法。將概述所使用的蒸汽沉積法。本發(fā)明的物鏡15不限于下述方法所制造的物鏡。圖3顯示了真空蒸汽沉積裝置的示意性結(jié)構(gòu)。圖中真空蒸汽沉積裝置2包括真空室21、可旋轉(zhuǎn)地置于真空室頂壁上的旋轉(zhuǎn)軸22、安裝在旋轉(zhuǎn)軸22上的旋轉(zhuǎn)片23、置于旋轉(zhuǎn)片23下面的略微從真空室21的中心向側(cè)壁偏移的坩堝24。多個(gè)基底150待經(jīng)保持部件25(見(jiàn)圖4)置于旋轉(zhuǎn)片23的背面上。圖4顯示了連接到保持部件25上的基底150的示意圖(圖3中的部分E的放大圖)。保持部件25包括片狀部件25A和25B，基底150通過(guò)片狀部件25A和25B在軸方向上在外圍突緣部分的整個(gè)圓周上被固定。片狀部件25A和25B可拆卸地安裝到旋轉(zhuǎn)片23上，以便基底150連接到旋轉(zhuǎn)片23上。在蒸汽沉積時(shí)，多個(gè)基底150以要被沉積的表面朝下的方式被連接到旋轉(zhuǎn)片23上。當(dāng)基底150由旋轉(zhuǎn)軸22經(jīng)旋轉(zhuǎn)片23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蒸汽沉積材料從坩堝24被蒸發(fā)出來(lái)沉積到基底150的沉積面上。根據(jù)上述的真空蒸汽沉積裝置2，要形成的抗反射涂層151的外圍部分D處的折射率n可以通過(guò)改變基底150的外圍部分G和片狀部件25A的頂點(diǎn)F之間的線相對(duì)于平行光的光軸的角度ei來(lái)可控地改變，該外圍部分G對(duì)應(yīng)于抗反射涂層151的外圍部分D(見(jiàn)圖4)。取代ei,抗反射涂層151的外圍部分D處的折射率n可以通過(guò)改變基底150的外圍部分G和片狀部件25A之間的距離t或者片狀部件25A的厚度h被類似地改變。表1顯示了SK)2單層情況下相對(duì)于三個(gè)ei值中每一個(gè)的在中央部分C處和外圍部分D處的折射率n和外圍部分D與中央部分C之間的比率。根據(jù)該表，外圍部分D處的折射率n可以通過(guò)增加61的值來(lái)加大，同時(shí)保持中央部分C處的折射率n不變。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本領(lǐng)域公知的下涂層(undercoatlayer)可以?shī)A在基底150和抗反射涂層151之間，來(lái)改善抗反射涂層151到基底150的黏著度。此外，可以在其表面?zhèn)葹榭狗瓷渫繉?51提供防污層、防水層和抗靜電層，來(lái)防止由于靜電引起的灰塵等的黏著。(例1)下面將通過(guò)舉例和對(duì)比性范例來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。<物鏡結(jié)構(gòu)>對(duì)于本發(fā)明的物鏡15的例子，準(zhǔn)備了5種類型的透鏡基底150，每個(gè)基底都具有如下表2所示的不同的NA，并且由表3所示的三層構(gòu)成的抗反射涂層151形成在每個(gè)基底的入射表面上。對(duì)于基底150的形狀，使用該
技術(shù)領(lǐng)域：
已知的一種。對(duì)于抗反射涂層151，可以形成具有范圍在0.8到0.98的外圍部分D處的折射率n與中央部分C處的折射率n之比Rn的5種類型的范例，加上本領(lǐng)域已知的Rn=l的對(duì)比范例共6種類型(見(jiàn)表4)。表2中的"平面角"表示圖2中的光的有效光束的外緣透射過(guò)的外圍部分D處的抗反射涂層151的平面的法線與光軸之間的角e。表3中，具有較小層號(hào)的層(較薄厚度)更接近于基底150。也在表3中所示，只使用Zr02作為與低折射率材料的Si02混合的材料。但是具有折射率為1.8SnS2.5的其它高折射率的材料也可以使用，例如氧化鉿、氧化釔、氧化鑭、氧化鉭等等。該涂層通過(guò)真空蒸汽沉積形成。在本例中，由Shincron7>司制造的精密真空薄膜沉積裝置ACE-1350用作真空蒸汽沉積裝置2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2所示的透鏡基底150在其入射表面涂覆有表3中所示的抗反射涂層151，測(cè)量每個(gè)這樣的物鏡15范例的整體透鏡透射率。測(cè)量結(jié)果顯示在表4中的粗實(shí)線框出的區(qū)域。該表中，結(jié)果與外圍部分D處的折射率n與中央部分C處的折射率n之比Rn以及相應(yīng)的填充密度P的比率Rp有關(guān)。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根據(jù)表4所示的測(cè)量結(jié)果，帶有本發(fā)明的涂層的基底(1)到(4)(NA-0.6到0.9)具有大于帶有對(duì)比涂層的基底的透射率。特別地，基底(1)到(3)(NA-0.8到0.9)顯示更大的透射率。NA的這些范圍分別對(duì)應(yīng)于48到72度和60到72度的平面角范圍。此外，基底(1)到(4)(NA-0.6到0.9)在Rn=0.8到0.98的范圍內(nèi)(RP-0.38到0.94)相對(duì)于Rn-1.0的對(duì)比范例來(lái)i兌示出相等或更大的透射率。特別地，具有Rn-0.85到0.92的范例(RP-0.53到0.75)示出大得多的透射率。(例2)<物鏡結(jié)構(gòu)>對(duì)于本發(fā)明的物鏡15的范例，準(zhǔn)備了每個(gè)具有表2所示的不同NA的5種類型的物鏡基底150,并且由表5所示的2層構(gòu)成的抗反射涂層151形成在每個(gè)基底的入射表面上。其它條件與例1中相同。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><透射率估計(jì)>表2所示的透鏡基底150在其入射表面涂覆有表5中所示的抗反射涂層151，測(cè)量每個(gè)這樣的物鏡15范例的整體透鏡透射率。測(cè)量結(jié)果顯示在表6中的粗實(shí)線框出的區(qū)域。該表中，結(jié)果與外圍部分D處的折射率n與中央部分C處的折射率n之比Rn以及相應(yīng)的填充密度P的比率Rp有關(guān)。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據(jù)表6所示的測(cè)量結(jié)果，帶有本發(fā)明的涂層的基底(l)到(4)(NA-0.6到0.9)具有幾乎大于帶有對(duì)比涂層的基底的透射率。特別地，基底(1)到(3)(NA=0.8到0.9)示出大得多的透射率。NA的這些范圍分別對(duì)應(yīng)于48到72度和60到72度的平面角范圍。此夕卜，基底(1)f'』(4)(NA=0.6至'』0.9)在Rn=0.8至'J0.98的幾乎整個(gè)范圍內(nèi)(Rp-0.38到0.94)相對(duì)于Rn-l.O的對(duì)比范例來(lái)說(shuō)示出相等或更大的透射率。特別地，具有Rn=0.85到0.92的范例(RP=0.53到0.75)顯示完全更大的透射率。比較例1與例2的測(cè)量結(jié)果，例1示出其樣本的透射率大于Rn=1.0的對(duì)比范例的更廣的NA、Rn或Rp范圍。此外，例l示出了比Rn-1.0的對(duì)比范例來(lái)說(shuō)更大的折射率差。因此，在更高透射率方面，由三層構(gòu)成的例1的抗反射涂層151比由兩層構(gòu)成的例2的抗反射涂層151更優(yōu)越。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的物鏡15，抗反射涂層的比率Rn，即外圍部分D處的折射率n與中央部分C處的折射率n的比率小于1.0。因此，有可能有效地抑止外圍部分D處光束的反射度的增加，以便改善透射率。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以由下面的原因來(lái)解釋。常用的抗反射涂層具有圖5所示的反射特性，即隨著NA變得更大，曲線漂移到更低波長(zhǎng)同時(shí)保持其形狀。在傳統(tǒng)的抗反射涂層中，一個(gè)完整的物鏡的透射率已經(jīng)基于此特征通過(guò)調(diào)整獲得最小透射率處的波長(zhǎng)得到了改善。另一方面，如圖6所示，本發(fā)明的抗反射涂層151具有外圍部分D處的折射率n與中央部分C處的折射率n的比率Rn<1.0(圖中顯示的例子中為0.9)的反射特征，以便NA較大的外圍部分D處的折射率被抑止得較低同時(shí)涂層的層數(shù)被保持為與已有技術(shù)同樣多。因此，有可能改善物鏡15的整體透射率而保持其造價(jià)與先前同樣低。圖5和6顯示了用于BD的抗反射涂層151的圖。權(quán)利要求1、一種物鏡，用于利用從光源發(fā)出的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置，該物鏡包括基底；和包括至少一層的抗反射涂層，在該光源的一側(cè)形成在該基底的表面上，其中有效光束的外緣所透射的外圍部分處的該抗反射涂層的折射率小于光軸上的光束所透射的中央部分處的該抗反射涂層的折射率。2、一種物鏡，用于利用從光源發(fā)出的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置，該物鏡包括基底；和包括至少一層的抗反射涂層，在該光源的一側(cè)形成在該基底的表面上，其中有效光束的外緣所透射的外圍部分處的該抗反射涂層的填充密度小于光軸上的光束所透射的中央部分處的該抗反射涂層的填充密度。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中從該光源發(fā)出的該光束的波長(zhǎng)入的范圍為350謂^450腿。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，具有0.6到0.9范圍的數(shù)值孔徑。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，具有0.8到0.9范圍的數(shù)值孔徑。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該外圍部分處的表面的法線與該光軸之間的夾角是48度到72度。7、根據(jù)權(quán)利要求6的物鏡，其中該外圍部分處的表面的該法線與該光軸之間的夾角是60度到72度。8、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該抗反射涂層由一到三層構(gòu)成o9、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該抗反射涂層的至少一層由對(duì)于500nm波長(zhǎng)的光來(lái)說(shuō)折射率n為1.3￡n$1.5的低折射率材料形成。10、根據(jù)權(quán)利要求9的物鏡，其中該低折射率材料是基于Si02的材料。11、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該外圍部分處的折射率是中央部分處的折射率的0.8到0.98倍。12、根據(jù)權(quán)利要求11的物鏡，其中該外圍部分處的折射率是中央部分處的折射率的0.85到0.92倍。13、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該外圍部分處的填充密度是中央部分處的填充密度的0.38到0.94倍。14、根據(jù)權(quán)利要求13的物鏡，其中外圍部分處的填充密度是中央部分處的填充密度的0.53到0.75倍。15、根據(jù)權(quán)利要求1或2的物鏡，其中該基底由塑料材料形成。16、一種包括權(quán)利要求1或2的物鏡的光拾取裝置。全文摘要公開(kāi)了一種物鏡，用于利用從光源發(fā)出的光束記錄和/或再現(xiàn)信息的光拾取裝置，包括基底；及抗反射涂層，包括至少一層，在該光源的一側(cè)形成在該基底的表面上，其中有效光束的外緣所透射的外圍部分處的該抗反射涂層的折射率小于光軸上的光束所透射的中央部分處的該抗反射涂層的折射率。文檔編號(hào)G11B7/135GK101308242SQ200810097109公開(kāi)日2008年11月19日申請(qǐng)日期2008年5月14日優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日發(fā)明者高國(guó)彥申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社