專利名稱：光學元件、光學識取器,以及信息記錄/重放裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學元件、光學識取器，以及信息記錄/重放裝置，其中物鏡可以在通過例如使用激光對其進行寫入和讀取的多種類型記錄介質之間所共享。
背景技術：
為了在彼此之間具有諸如襯底表面和記錄層之間距離等不同的光學特性和記錄密度的多種類型記錄介質之間共享物鏡和光學識取器等類，將這種光學元件放置在對應于多種類型記錄介質的每一個的激光的光學路徑上。作為光學元件的一個例子，提出了一種能夠通過使用衍射來在多種類型記錄介質之間實現(xiàn)物鏡兼容性的光學元件(例如，參考專利文獻1)。
在光學識取器中提供了衍射環(huán)狀區(qū)，并且在數(shù)值孔徑較小的一端上的使用條件下，光通量在預定數(shù)值孔徑的外側較大。因此，可以認為光束直徑沒有變窄很多，并且可以使用相互之間具有不同厚度的多種類型記錄介質來記錄和重放信息。
專利文獻1日本專利申請公開第2001-235676號。

發(fā)明內容
發(fā)明目的 不過，現(xiàn)有光學元件具有如下例子所述問題。
也就是說，記錄介質的種類呈現(xiàn)越來越多的趨勢，而且對包括光學元件等類在內的光學識取器呈現(xiàn)微型化的驚人需求。在這種情況下，在現(xiàn)有光學元件中，衍射環(huán)狀區(qū)的結構對于三種或更多種記錄介質就不會有效，因此對于三種或更多種記錄介質來說，實際上不可能保持好的記錄特性。而且，隨著記錄密度的增加，物鏡的數(shù)值孔徑也趨于增加，并且容易受色像差的影響。因此，為了保持好的記錄特性，需要在光學路徑上獨立地提供用于色像差校正的透鏡。
為了解決上述現(xiàn)有問題，因此本發(fā)明的目標是提出一種光學元件、光學識取器，以及信息記錄/重放裝置，其中物鏡可以在三或多種記錄介質之間共享。
解決手段 本發(fā)明的上述目標可以通過在第一激光和與第一激光具有不同波長的多個激光的光學路徑上的具有第一激光的入射面和出射面的第一光學元件以及多個激光來實現(xiàn)，以便共享用于將光聚焦在具有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光。在多個激光中，以及在對應于多個激光的每一個的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質。當?shù)谝患す?、第二激光和第三激光進入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)。該光學元件包括第一像差校正器件，用于校正由透射保護層的厚度D1和透射保護層的厚度D2之差所引起的像差，以及由第一激光和第二激光的波長之差所引起的像差，并且用于有選擇地將第二激光和第三激光進入物鏡的光通量的有效直徑減少到對應于有效直徑R2的值；第二像差校正器件，用于校正當?shù)谝患す?、第二激光或第三激光的波長發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差；以及第三像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入第三像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
本發(fā)明的上述目標還可以通過在第一激光和與第一激光具有不同波長的多個激光的光學路徑上的具有第一激光的入射面和出射面的第二光學元件以及多個激光來實現(xiàn)，以便共享用于將光聚焦在具有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光。在多個激光中，以及在對應于多個激光的每一個的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質。當?shù)谝患す?、第二激光和第三激光進入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)。該光學元件包括第四像差校正器件，用于校正當?shù)谝患す?、第二激光或第三激光的波長發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差；第五像差校正器件，其與有效直徑R1和有效直徑R2相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷谌す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)诙す膺M入第五像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第二激光；以及第六像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入第六像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
本發(fā)明的上述目標還可以通過具有本發(fā)明的上述第一或第二光學元件的光學識取器來實現(xiàn)。
本發(fā)明的上述目標還可以通過具有本發(fā)明的上述第一或第二光學識取器的光學信息記錄/重放裝置來實現(xiàn)。


[圖1]圖1示出了本發(fā)明的第一個例子中的光學識取器100的結構例子；[圖2]圖2為解釋性示圖，示出了本發(fā)明的第一個例子中的記錄介質200；[圖3]圖3為截面圖，示出了本發(fā)明的第一個例子中的光學元件10；[圖4]圖4為平面圖，示出了在光學元件10中用于色像差校正的全息圖15；[圖5]圖5示出了在光學元件10中每一個激光的聚焦狀態(tài)；[圖6]圖6示出了本發(fā)明的第二個例子中的光學識取器300的結構例子；[圖7]圖7為截面圖，示出了本發(fā)明的第二個例子中的光學元件20；[圖8]圖8為平面圖，示出了在光學元件20中用于色像差校正的全息圖23；[圖9]圖9示出了在光學元件20中每一個激光的聚焦狀態(tài)。
標號說明 10光學元件11入射面12出射面
13基材料14球面像差校正全息圖15色像差校正全息圖20光學元件21入射面22出射面23色像差校正全息圖100 光學識取器200 記錄介質300 光學識取器
具體實施例方式<光學元件的第一實施例>
光學元件的第一實施例為在第一激光和其波長與第一激光不同的多個激光的光學路徑上具有第一激光和多個激光的入射面和出射面的光學元件，以便共享用于將光聚焦在具有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光。在多個激光以及在對應于各個多個激光的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質，當?shù)谝患す狻⒌诙す夂偷谌す膺M入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)。該光學元件包括第一像差校正器件，用于校正由透射保護層的厚度D1和透射保護層的厚度D2之差所引起的像差，以及由第一激光和第二激光的波長之差所引起的像差，并且用于有選擇地將第二激光和第三激光進入物鏡的光通量的有效直徑減少到一個對應于有效直徑R2的值；第二像差校正器件，用于校正當?shù)谝患す?、第二激光或第三激光的波長發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差；以及第三像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入第三像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
這里所述的“透射保護層”主要是指襯底。
這里所述的“像差”主要是球面像差和色像差。
這里所述的“有效直徑”概念是指有助于通過物鏡進行聚焦的光通量的直徑。
根據(jù)該光學元件，通過第一像差校正器件來校正由第一記錄介質的透射保護層和第二記錄介質的透射保護層之間的厚度之差所引起的像差以及由第一激光和第二激光的波長之差所引起的像差，并且減小第二激光和第三激光的有效直徑。而且，由于在有限系統(tǒng)中使用了第三激光，因此還要校正由第一記錄介質的透射保護層和第三記錄介質的透射保護層之間的厚度之差所引起的像差。而且，如果在多個激光中改變了波長，則通過第二像差校正器件還要校正在物鏡中所產生的像差。而且，通過第三像差校正器件有選擇地散射第三激光。因此，可以在三個或更多記錄介質之間共享結構簡單的物鏡。
在該光學元件的第一實施例的一個方面中，第二和第三像差校正器件中至少一個為衍射圖案，其中與第一激光、第二激光和第三激光的每一個波長相關的形成多個相位臺階(或相差臺階)。
這里所述的“衍射圖案”概念是指可以衍射入射光的東西，例如凹凸或光暗交叉帶、衍射光柵以及在其上形成這些現(xiàn)象的元件。
根據(jù)這一方面，第二和第三像差校正器件中至少一個形成為衍射圖案，以便可以容易地建構這些器件。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，形成的衍射圖案呈同心圓狀和帶狀。
根據(jù)這一方面，形成的衍射圖案呈同心圓狀和帶狀，以便可以有效地提供每一個激光的校正效應。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第一區(qū)域、其外徑與有效直徑R2相關的第二區(qū)域，以及其外徑與有效直徑R3相關的第三區(qū)域，第一區(qū)域和第三區(qū)域具有第二像差校正器件，并且第二區(qū)域具有第三像差校正器件。
根據(jù)這一方面，第一、第二和第三區(qū)域的形成呈帶狀，以便每一個區(qū)域都具有與各個激光的有效直徑相關的外徑。因此，可以通過每一個校正器件來有效地提供校正效應。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，第一激光、第二激光和第三激光的波長范圍分別為400～410nm、635～670nm和780～810nm。
根據(jù)這一方面，第一、第二和第三激光的波長范圍分別與用于BD(藍光盤)、DVD和CD(壓縮盤)的信息記錄/重放的波長相對應。因此，可以在這些記錄介質之間共享物鏡。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，形成衍射圖案以使第一區(qū)域和第三區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第二區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
根據(jù)這一方面，在穿過第二區(qū)域的激光中，可以容易地散射第三激光。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，第一像差校正器件形成于入射面和出射面的任一個上，并且，第二像差校正器件和第三像差校正器件形成于入射面和出射面中的沒有形成第一像差校正器件的另一平面上。
根據(jù)這一方面，第一像差校正器件形成于光學元件的一側上，并且第二和第三像差校正器件形成于另一側上。因此，可以高效地獲取每一個像差校正器件的效果。
在該光學元件的第一實施例的另一方面中，第一像差校正器件、第二像差校正器件和第三像差校正器件形成于入射面和出射面的任一個上。
根據(jù)這一方面，第一像差校正器件、第二像差校正器件和第三像差校正器件形成于光學元件的一側上，以便生產成本是有效的。
<光學元件的第二實施例>
光學元件的第二實施例為在第一激光和其波長與第一激光不同的多個激光的光學路徑上具有第一激光和多個激光的入射面和出射面的光學元件，以便共享用于將光聚焦在具有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光。在多個激光以及在對應于各個多個激光的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質，當?shù)谝患す?、第二激光和第三激光進入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)。該光學元件包括第四像差校正器件，用于校正當?shù)谝患す?、第二激光或第三激光的波長發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差；第五像差校正器件，其與有效直徑R1和有效直徑R2相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷谌す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)诙す膺M入第五像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第二激光；以及第六像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入第六像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
根據(jù)該光學元件，如果每一個激光中的波長發(fā)生改變，則通過第四像差校正器件來校正在物鏡中所產生的像差。而且，通過第五像差校正器件來有選擇地散射第二激光，并且通過第六像差校正器件來有選擇地散射第三激光。因此，可以在三個或更多記錄介質之間共享結構簡單的物鏡。
在該光學元件的第二實施例的一個方面中，第一激光、第二激光和第三激光的波長范圍分別為400～410nm、635～670nm和780～810nm，并且形成的第四像差校正器件、第五像差校正器件和第六像差校正器件的每一個呈同心圓狀和帶狀，并且它們?yōu)榫哂信c第一激光、第二激光和第三激光的各個波長相關的多個相位臺階的衍射圖案。
根據(jù)該光學元件，每一個校正器件為帶狀形成的衍射圖案，并且第一、第二和第三激光的波長分別與BD、DVD和CD相對應。因此，可以在三個或更多記錄介質之間共享結構簡單的物鏡。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第四區(qū)域、其外徑與R1和R2相關的第五區(qū)域、其外徑與R2相關的第六區(qū)域、其外徑與R2和R3相關的第七區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第八區(qū)域。第四區(qū)域、第六區(qū)域和第八區(qū)域具有第四像差校正器件，第五區(qū)域具有第五像差校正器件，并且第七區(qū)域具有第六像差校正器件。
根據(jù)該光學元件，形成了作為第四、第五、第六、第七和第八區(qū)域而形成的帶狀衍射圖案，以便每一個區(qū)域具有與各個激光的有效直徑相關的外徑。因此，可以通過每一個校正器件來高效提供校正效果。

在該光學元件的第二實施例的另一方面中，形成衍射圖案以使第四區(qū)域、第六區(qū)域和第八區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第五區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第七區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
根據(jù)該光學元件，可以容易地散射第五區(qū)域中的第二激光和第七區(qū)域中的第三激光。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第九區(qū)域、其外徑與R2相關的第十區(qū)域、其外徑與R2和R3相關的第十一區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十二區(qū)域。第十區(qū)域和第十二區(qū)域具有第四像差校正器件，第九區(qū)域具有第五像差校正器件，并且第十一區(qū)域具有第六像差校正器件。
根據(jù)該光學元件，形成了作為第九、第十、第十一和第十二區(qū)域而形成的帶狀衍射圖案，以便每一個區(qū)域具有與各個激光的有效直徑相關的外徑。因此，可以通過每一個校正器件來高效提供校正效果。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，形成衍射圖案以使第十區(qū)域和第十二區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第九區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十一區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
根據(jù)該光學元件，可以容易地散射第九區(qū)域中的第二激光和第十一區(qū)域中的第三激光。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第十三區(qū)域、其外徑與R1和R2相關的第十四區(qū)域，其外徑與R2相關的第十五區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十六區(qū)域。第十三區(qū)域和第十六區(qū)域具有第四像差校正器件，第十四區(qū)域具有第五像差校正器件，并且第十五區(qū)域具有第六像差校正器件。
根據(jù)該光學元件，形成了形成為第十三、第十四、第十五和第十六區(qū)域的帶狀衍射圖案，以便每一個區(qū)域具有與各個激光的有效直徑相關的外徑。因此，可以通過每一個校正器件來高效提供校正效果。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，形成衍射圖案以使第十三區(qū)域和第十六區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第十四區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十五區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
根據(jù)該光學元件，可以容易地散射第十四區(qū)域中的第二激光和第十五區(qū)域中的第三激光。

在該光學元件的第二實施例的另一方面中，衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第十七區(qū)域、其外徑與R2相關的第十八區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十九區(qū)域。第十七區(qū)域具有第五像差校正器件，第十八區(qū)域具有第六像差校正器件，并且第十九區(qū)域具有第四像差校正器件。
根據(jù)該光學元件，形成了作為第十七、第十八和第十九區(qū)域而形成的帶狀衍射圖案，以便每一個區(qū)域具有與各個激光的有效直徑相關的外徑。因此，可以通過每一個校正器件來高效提供校正效果。
在該光學元件的第二實施例的另一方面中，形成衍射圖案以使第十九區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第十七區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十八區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
根據(jù)該光學元件，可以容易地散射第十七區(qū)域中的第二激光和第十八區(qū)域中的第三激光。
<光學識取器的實施例>
光學識取器的實施例具有本發(fā)明的光學元件的上述第一或第二實施例。
根據(jù)光學識取器，可以使用三個或更多記錄介質。
<光學信息記錄/重放設備的實施例>
光學信息記錄/重放設備的實施例具有本發(fā)明的上述光學識取器。
根據(jù)光學信息記錄/重放設備，可以使用三個或更多記錄介質。
如上所述，光學元件的第一實施例具有第一像差校正器件；第二像差校正器件；以及第三像差校正器件。因此，可以在三個或更多記錄介質之間共享結構簡單的物鏡。光學元件的第二實施例具有第四像差校正器件；第五像差校正器件；以及第六像差校正器件。因此，可以在三個或更多記錄介質之間共享結構簡單的物鏡。根據(jù)光學識取器的本實施例，具有本發(fā)明的光學元件的第一或第二實施例。因此，可以使用三個或更多記錄介質。。光學信息記錄/重放設備的實施例具有本發(fā)明的光學識取器的實施例。因此，可以使用三個或更多記錄介質。
通過以下例子，本發(fā)明的這些效果和其他優(yōu)勢將更加清楚。
例子 下面參照附圖來討論本發(fā)明的例子。
<第一例子>
<光學識取器的結構和操作>
首先，參照圖1來講解本發(fā)明的一個例子中的光學識取器的結構和操作，它包括本發(fā)明的第一例子中的光學元件。圖1示出了光學識取器100的結構例子。
在圖1中，光學識取器100為用于使用BD、DVD和CD這三種類型的記錄介質來記錄和讀取信息的設備。
光學識取器100具有用于BD的光源101；光束成型透鏡102；分色鏡103；PBS(偏振光分光器)104；用于DVD的光源105；耦合透鏡106；用于BD/DVD的傳感透鏡107；用于BD/DVD的檢測器108；準直透鏡109；用于CD的光源110；半鏡111；用于CD的傳感透鏡112；用于CD的檢測器113；耦合透鏡114；分色鏡115；1/4波長板116；光學元件10；以及物鏡120。穿過物鏡120的光通量聚焦在記錄介質200的記錄層上。
用于BD的光源101為用于發(fā)射作為本發(fā)明“第一激光”的例子的波長為405nm的激光的光源。而且，用于DVD的光源105為用于發(fā)射作為本發(fā)明“第二激光”的例子的波長為650nm的激光的光源。用于CD的光源110為用于發(fā)射作為本發(fā)明“第三激光”的例子的波長為780nm的激光的光源。順便提一下，在以下講解中，如果沒有特定指明，從用于BD的光源101發(fā)射出的波長為405nm的激光被稱為“第一激光”；從用于DVD的光源105發(fā)射出的波長為650nm的激光被稱為“第二激光”；并且從用于CD的光源110發(fā)射出的波長為780nm的激光被稱為“第三激光”。
光束成型透鏡102為用于將第一激光定形為環(huán)形截面并且用于將定形后的第一激光供應到分色鏡103的透鏡。而且，耦合透鏡106為用于將從用于DVD的光源105發(fā)射出的第二激光供應到分色鏡103的透鏡。
分色鏡103為用于反射帶有特定波長的激光的鏡子，并且這里它反射第二激光。因此，進入分色鏡103的第一激光和第二激光繼續(xù)在相同方向上行進并且進入PBS 104。
PBS 104透射分別從用于BD的光源101和用于DVD的光源105進入的第一激光和第二激光并且將它們供應給準直透鏡109。準直透鏡109為用于將來自光源的入射光轉化成平行光的透鏡。通過準直透鏡被轉化成平行光的第一激光和第二激光進入分色鏡115。
而且，對于來自記錄介質200的反射光，PBS 104將其傳播方向轉化成用于BD/DVD的傳感透鏡107的方向。換句話說，PBS 104等價于其中分色鏡形成于準直透鏡109的一側上的設備。用于BD/DVD的傳感透鏡107將從PBS 104進入的第一激光和第二激光聚焦在用于BD/DVD的檢測器108上。用于BD/DVD的檢測器108檢測經過聚焦的激光。用于BD/DVD的檢測器108在BD和DVD之間是共享的。
另一方面，從用于CD的光源110發(fā)射出的第三激光進入半鏡111。半鏡111在一側上有鏡子。與在PBS 104中一樣，在用于CD的傳感透鏡112的方向上，半鏡111透射來自光源側的激光，并且反射來自記錄介質側的激光。用于CD的傳感透鏡112將入射的第三激光聚焦在用于CD的檢測器113上。用于CD的檢測器113檢測經過聚焦的激光。穿過半鏡111的第三激光進入耦合透鏡114。耦合透鏡114為用于將入射的第三激光供應給分色鏡115的透鏡。
順便提一下，第三激光為沒有通過準直透鏡109進入分色鏡115的發(fā)散光。因此，光學識取器100為只用于CD的有限系統(tǒng)。
分色鏡115為用于只反射第一激光和第二激光的鏡子，并且可以在不造成任何影響的情況下透射第三激光。因此，最后第一激光、第二激光和第三激光都在同一方向上傳播。每一個激光都穿過1/4波長板116，并且然后進入光學元件10。下面來講述光學元件10的詳細結構。
穿過光學元件10的每一個激光都進入物鏡120。物鏡120為本發(fā)明的“物鏡”的一個例子，并且是用于將入射光聚焦在記錄介質200的記錄層上的透鏡。
光學識取器100具有上述結構。順便提一下，光學識取器100基本上是用于BD的光學系統(tǒng)，并且是本發(fā)明的“光學識取器”的一個例子，其中DVD和CD的兼容性可以通過光學元件10的操作來實現(xiàn)。
現(xiàn)在，參照圖2來講述記錄介質200。圖2為記錄介質200的示意性截面圖。
記錄介質200包括作為BD的記錄介質200a；作為DVD的記錄介質200b；作為CD的記錄介質200c。記錄介質200具有記錄層210a、210b和210c，它們是作為本發(fā)明的“記錄層”的一個例子，分別與記錄介質200a、200b和200c相關。在記錄層210a、210b和210c中，通過分別將第一激光、第二激光和第三激光聚焦于其上可以寫入和讀取各種信息。
而且，在每一個記錄層和物鏡120之間，還有透射保護層220a、220b和220c，它們是作為本發(fā)明的“透射保護層”的一個例子，分別與記錄介質200a、200b和200c相關。透射保護層220a、220b和220c的厚度分別為0.1mm(也就是本發(fā)明的“厚度D1”的一個例子)、0.6mm(也就是本發(fā)明的“厚度D2”的一個例子)和1.2mm(也就是本發(fā)明的“厚度D3”的一個例子)。也就是說，透射保護層220a、220b和220c一般被稱為襯底。在光學識取器100中，根據(jù)情況需要來選擇并且使用記錄介質200a、200b和200c。
<光學元件10的結構>
接下來，參照圖3來講解光學元件10的詳細結構。圖3為截面圖，示出了光學元件10。
光學元件10為光學透明組件，其中多個全息圖作為本發(fā)明“衍射圖案”的一個例子，形成于具有適度非球面形的入射面11和出射面12的板狀基材料上。入射面11為本發(fā)明的“入射面”的一個例子，并且其放置的方向朝向光學識取器100中物鏡120的相反側。而且，出射面12為本發(fā)明的“出射面”的一個例子，并且其放置的方向朝向光學識取器100中的物鏡120?；牧鲜怯伤芰虾筒ＡУ戎瞥傻摹?br> 在光學元件10的入射面11上形成有用于球面像差校正的全息圖14。用于球面像差校正的全息圖14為用于校正由透射保護層220a和220b的層厚度之差引起的球面像差以及由第一激光和第二激光的波長之差引起的球面像差的全息圖。全息圖14為本發(fā)明的“第一像差校正器件”的一個例子。如上所述，透射保護層220a和220b之間的層厚度之差為0.5mm。因此，形成用于球面像差校正的全息圖14，以校正與厚度之差“0.5mm”相對應的球面像差，以及由第一激光和第二激光的波長之差引起的球面像差也就是由物鏡相對于第一激光和第二激光的折射系數(shù)之差引起的球面像差。
順便提一下，用于球面像差校正的全息圖14的結構并不限于上述方面。全息圖14如果可以形成于光學元件10之上并且可以校正由透射保護層220a和220b的層厚度之差引起的球面像差以及由物鏡相對于第一激光和第二激光的折射系數(shù)之差引起的球面像差，則可以具有任意形狀。而且，在其中形成了用于球面像差校正的全息圖14的區(qū)域的外側上，可以不形成全息圖或形成另一全息圖。如果形成了另一全息圖，則優(yōu)選情況下其結構使得多余的光通量通過衍射不會聚焦在記錄介質上。
另一方面，如果沒有采用用于校正球面像差的器件，則進入光學元件10的入射面11的第二激光由于較大的球面像差很難聚焦在記錄介質的記錄層上。因此，其中形成了用于球面像差校正的全息圖14的區(qū)域與第二激光的有效直徑關系緊密。
如上所述，本發(fā)明的“有效直徑”概念是指有助于通過物鏡進行聚焦的光通量的直徑。因此，沒有必要在物鏡上進行確定。有效直徑可以根據(jù)進入光學元件或者從光學元件發(fā)射出的光通量進行確定。換句話說，只要在同等條件下針對第一激光、第二激光和第三激光進行確定，“有效直徑”概念泛指最后聚焦在由用于每一個記錄介質的物鏡所確定的聚光(聚焦)范圍內的光通量的直徑。
“有效直徑”在針對每一個記錄介質確定的NA(數(shù)字孔徑)上具有較大的效應。在同一焦距上，隨著進入物鏡120的光通量的直徑的增大，NA增大。而且，隨著NA增大，聚光直徑減小，并且隨著聚焦直徑減小，則能夠以較高的密度來記錄信息。用于每一個記錄介質的NA值事先被設定。因此，自然確定了每一個記錄介質所需的有效直徑。在BD中NA值被確定為0.85，在DVD中被確定為0.6，在CD中被確定為0.45。因此，按照記錄介質200a、200b和200c的順序所需的有效直徑是增大的。
順便提一下，“NA”可以定義在材料側(光源側)或圖像點側(焦點側)的任一個上。上述每一個記錄介質的NA為圖像點側上的NA。
在例子中，激光所需的有效直徑定義在光學元件10的出射面上，并且對于第一激光、第二激光和第三激光分別為“R1”、“R2”和“R3”。這些與本發(fā)明中“所需光通量的有效直徑”是相對應的。
用于球面像差校正的全息圖14具有所謂的“孔徑限制”功能，用于使第二激光的有效直徑變窄，以便使被導入出射面的第二激光的有效直徑為“R2”?？讖较拗茷楸景l(fā)明中“將...減小到與有效直徑R2相對應的值”的一個例子。
另一方面，對于第三激光，透射保護層220a和220c之間的層厚度為1.1mm。因此，如果第三激光通過其方式與第一激光和第二激光相同的平行光進入光學元件10，則難以校正由層厚度之差引起的球面像差。因此，如上所述，在有限系統(tǒng)中使用第三激光，以便發(fā)散光進入入射面11。
確定發(fā)散光的發(fā)散程度，以抵消由層厚度之差引起的球面像差。不過，與約0.5mm相對應的球面像差是通過用于球面像差校正的全息圖14進行校正的，以便需要通過使用發(fā)散光進行校正的球面像差就是與約0.6mm相對應的量。
在圖3中，用于色像差校正的全息圖15形成于出射面12上。
第一激光、第二激光和第三激光實際上都存在一些波長變化。例如，當激光的輸出發(fā)生變化時，這種類型的波長改變很容易發(fā)生。如果發(fā)生波長改變，則當激光通過物鏡120進行透射和聚焦時，焦點位置根據(jù)變化量進行后退和前移。換句話說，會發(fā)生色像差。用于色像差校正的全息圖15是用于校正如上所述當發(fā)生波長改變時所產生的色像差的全息圖。如圖3中的放大圖所示，多個相位臺階以階梯模式形成。相位臺階的深度與每一個激光的波長相關。下面來講述相位臺階的深度。
下面參照圖4來講述用于色像差校正的全息圖15的細節(jié)。圖4為出射面12的俯視圖。
如圖4所示，在用于色像差校正的全息圖15中，圍繞入射光的光軸(即為光通量的中軸并且在本例子中對于所有激光都是相同的)以同心圓方式形成帶狀區(qū)域A、B和C。
用于色像差校正的全息圖15的形狀使得與每一個激光的波長相關的多個相位臺階形成為如上所述的階梯模式。相位臺階的形成使得通過每一個相位臺階透射的激光中的光學路徑長度差正好是第一激光中波長的整數(shù)倍。在本例子中，相位臺階的形成使得光學路徑長度差為區(qū)域A和C中第一激光波長的10倍，并且光學路徑長度差為區(qū)域B中第一激光波長的5倍。
這里，10倍第一激光波長的光學路徑長度差與6倍第二激光波長的光學路徑長度差相對應，并且與5倍第三激光波長的光學路徑長度差相對應。當然，由于第一激光的波長為405nm，第二激光的波長為650nm，并且第三激光的波長為780nm，因此嚴格地說，這種關系從波長比率轉換看并不穩(wěn)定。不過，例如在可以作為光學元件10的材料的塑料和玻璃中，隨著波長變短，折射系數(shù)會增大。因此，在本應用所使用的材料中這種關系基本是適用的。
換句話說，在本發(fā)明中所述的“與每一個波長相關的相位臺階”概念并不只是指其光學路徑長度差嚴格為波長整數(shù)倍的相位臺階，而且還包括其光學路徑長度差實際表現(xiàn)為波長整數(shù)倍的相位臺階。而且，相位臺階的方面并不限于處于這里所述模式中的臺階。例如，相位臺階可以通過折射系數(shù)分布來實現(xiàn)。進而，這種類型的“關聯(lián)”方面在其中可以確保本發(fā)明效果的范圍中是任意的。
如果在用于色像差校正的全息圖15中形成的相位臺階中所產生的光學路徑長度差為波長的整數(shù)倍，則所發(fā)射的激光不具有相差，以便在波前上根本不會有任何改變；也就是說，根本不存在任何波前校正。因此，對于穿過區(qū)域A和C的激光來說，在第一激光、第二激光和第三激光中的所有波前上不會出現(xiàn)任何影響，并且用于色像差校正的全息圖15表現(xiàn)為好象僅僅是平行板。
而且，在用于色像差校正的全息圖15中，所透射的光通量的波長與衍射順序相關。換句話說，如果所設計的相位臺階具有10倍第一激光波長的光學路徑長度差，則第10階衍射光的衍射效率是最大的。在這種情況下，在第二激光中第6階衍射光的衍射效率是最大的，并且在第三激光中第5階衍射光的衍射效率是最大的。
如果激光的波長由于用于色像差校正的全息圖15的結構等一些原因發(fā)生改變，例如如果第一激光的波長變化1nm，則衍射角度的變化與這1nm相關。通過抵消衍射角度的變化量和在物鏡120中產生的色像差量，用于色像差校正的全息圖15對物鏡120的色像差進行校正。換句話說，形成了用于色像差校正的全息圖15，以進行抵消。順便提一下，顯然物鏡120的色像差完全被校正是最好的；不過沒有必要完全被校正。因此，可以將用于色像差校正的全息圖15設計成完全校正物鏡120的色像差，或者將色像差校正到操作不會出現(xiàn)問題的程度。而且，在一些情況下色像差還會在除了物鏡120之外的準直透鏡和耦合透鏡等中產生，因此可以將用于色像差校正的全息圖15設計成執(zhí)行包括有上述色像差的校正。
另一方面，如上所述，所需的NA在各記錄介質中是變化的，因此所需的有效直徑在各激光中也是變化的。在第一激光中，由于光學識取器100是針對BD構建的，因此不需要執(zhí)行任何校正；不過，在第二激光和第三激光中，有必要執(zhí)行一些孔徑限制。其中，在第二激光中，通過用于球面像差校正的全息圖14來執(zhí)行孔徑限制，并且已經確保了用于實現(xiàn)記錄介質200b所需NA的有效直徑R2。不過，用于記錄介質200c所需的NA要比這個小得多，因此如果在第三激光中將球面像差一直校正到與第二激光相對應的有效直徑，則被過校正了。
提供用于色像差校正的全息圖15的區(qū)域B，以對第三激光執(zhí)行孔徑限制。如上所述，所形成的區(qū)域B中的相位臺階具有的光學路徑長度差為第一激光波長的5倍。因此，在區(qū)域B中，光學路徑長度差為第二激光中波長的3倍，并且為第三激光中波長的2.5倍。
對于穿過區(qū)域B的第一激光和第二激光，在波前上不存在任何影響，并且它們與穿過區(qū)域A和C的光通量的表現(xiàn)類似。不過，在第三激光中，同時產生了第2階衍射光和第3階衍射光。而且，與在相位臺階中產生的光學路徑長度差有多少是從波長的整數(shù)倍偏移相對應的相差作為像差通過用于色像差校正的全息圖15被添加到這些衍射光中。因此，穿過該區(qū)域的第三激光會發(fā)生散射并且不會聚焦在記錄層210c上。
在該例子中，區(qū)域B的內徑也就是區(qū)域C的外徑形成為第三激光所需的有效直徑R3。因此，最后聚焦在記錄介質200c的記錄層210c上的光通量只處于第三激光所需的有效直徑的范圍中，因此可以對第三激光執(zhí)行有效孔徑限制。
用于色像差校正的全息圖15的形成使得區(qū)域A的外徑為R1，區(qū)域B的外徑為R2，并且區(qū)域C的外徑為R3；也就是說，每一個區(qū)域都具有本發(fā)明的“與有效半徑相關的外徑”。因此，全息圖15可以校正色像差并且執(zhí)行與第三記錄介質200c相對應的孔徑限制。換句話說，用于色像差校正的全息圖15起到本發(fā)明的“第二像差校正器件”的一個例子和“第三像差校正器件”的一個例子的作用。
<光學元件10的操作>
下面參照圖5來講述具有上述結構的光學元件10的操作。圖5示出了第一、第二和第三激光的聚焦狀態(tài)。順便提一下，圖5示出了與實際軌跡稍有不同的焦點軌跡，以便可以很容易地理解用于色像差校正的全息圖15的效果。
圖5(a)示出了第一激光的聚焦狀態(tài)。對于第一激光，在用于球面像差校正的全息圖14或用于色像差校正的全息圖15中都不進行任何孔徑限制或任何波前校正。因此，進入物鏡120的整個光通量都聚焦在記錄介質200a的記錄層210a上。
圖5(b)示出了第二激光的聚焦狀態(tài)。對于第二激光，穿過其中沒有形成用于球面像差校正的全息圖14的未形成區(qū)域的光通量通過由透射保護層220a和220b之間的層厚度之差所引起的球面像差和由第一激光和第二激光之間的波長之差引起的球面像差進行了散射，因此無助于聚焦。不過，穿過用于球面像差校正的全息圖14的光通量當穿過用于色像差校正的全息圖15時沒有接受任何波前校正效應，因此它聚焦在記錄介質200b的記錄層210b上。
圖5(c)示出了第三激光的聚焦狀態(tài)。對于第三激光，由于由透射保護層220a和220c之間的層厚度之差所引起的球面像差和由第一激光和第三激光之間的波長之差引起的球面像差不能完全通過有限系統(tǒng)中的像差校正效應進行校正，因此穿過其中沒有形成用于球面像差校正的全息圖14的未形成區(qū)域的光通量發(fā)生散射，從而無助于聚焦。而且，在穿過用于球面像差校正的全息圖14的光通量中，穿過用于色像差校正的全息圖15的區(qū)域B的光通量通過衍射進行散射，因此無助于聚焦。因此，最后，只有穿過用于色像差校正的全息圖15的區(qū)域C的光通量聚焦在記錄介質200c的記錄層210c上。
如上所述，在本例子的光學元件10中，通過使用帶有不同波長的三種類型激光，用于讀取和寫入信息的三種類型記錄介質可以共享物鏡120。因此，即使在裝有光學元件10的光學識取器100中，也可以共享物鏡120。而且，即使在帶有光學識取器100的光學信息記錄/重放設備中也可以確保這種效應。作為光學信息記錄/重放設備的一個例子，列出了可以執(zhí)行BD、DVD和CD等的重放的合成驅動單元。
而且，通過采用本例子中所公開的概念，也可以容易地實現(xiàn)在更多數(shù)目個記錄介質中共享物鏡。
順便提一下，在本例子中，用于球面像差校正的全息圖14和用于色像差校正的全息圖15分開形成于光學元件10中的入射面11和出射面12上。不過，全息圖可以進行組合以具有這兩種效果并且可以形成于一個面上。
而且，作為當如上所述全息圖被組合在一面上時的優(yōu)選例子，如果全息圖的組合導致相位臺階之間極窄的間隔，則相位臺階可以進行平均并且形成為事先進行了組合的相位臺階。

順便提一下，本例子中的全息圖可以直接形成于物鏡中。其中這樣形成了全息圖的物鏡也在本發(fā)明的“光學元件”的范圍中。
<第二例子>
在第一例子的上述光學元件10中，通過用于球面像差校正的全息圖14來校正球面像差。如果通過使第二激光處于有限系統(tǒng)中發(fā)散光的形式可以來校正球面像差，則與第三激光中的一樣，用于球面像差校正的全息圖是多余的，并且可以用簡單的結構來制造光學元件。這里來講解具有這種類型結構的本發(fā)明的第二例子。
首先，參照圖6來講述本發(fā)明的一個例子中光學識取器的結構，它包括本發(fā)明的第二例子中的光學元件。圖6示出了光學識取器300的結構例子。順便提一下，與圖1相同的地方用相同的標號來表示，因此省略了對它們的講述。
光學識取器300與光學識取器100的不同之處是在有限系統(tǒng)中使用了第二激光。與所使用的第二激光處于發(fā)散光的形式一樣，只有第一激光進入PBS 104。用于BD/DVD的傳感透鏡107和用于BD/DVD的檢測器108分別變?yōu)橛糜贐D的傳感透鏡301和用于BD的檢測器302。
而且，從用于DVD的光源105發(fā)射出的第二激光通過PBS 303和耦合傳感器304進入分色鏡103。分色鏡103被放置在與光學識取器100的情況中不同的位置上；不過，其操作是相同的。而且，從PBS 303看，第二激光進入新提供的用于DVD的傳感透鏡305和用于DVD的檢測器306。
另一方面，與第一實施例中一樣，從用于CD的光源110發(fā)射出的第三激光穿過半鏡111；不過，分色鏡103位于半鏡111的下一級中，并且第三激光與第二激光在那里接合，并且進入分色鏡307。分色鏡307為用于有選擇地只反射第一激光的鏡子。
本例子中的光學元件20被放置在朝向物鏡120的位置上。這里，參照圖7和圖8來講述光學元件20。圖7為截面圖，示出了光學元件20。圖8為俯視圖，示出了用于球面像差校正的全息圖23。
在圖7(a)中，光學元件20具有入射面21和出射面22，并且出射面朝向物鏡120。與第一例子相反，出射面22為其上沒有形成任何全息圖的板狀面。另一方面，在入射面21的非球面空心部分中，形成了用于球面像差校正的全息圖23。與用于色像差校正的全息圖15一樣，用于球面像差校正的全息圖23基本上是其中以階梯模式形成了相位臺階的全息圖。區(qū)域的劃分方面和每一個區(qū)域中相位臺階的深度都與第一實施例中的不同。
在圖8(a)中，用于球面像差校正的全息圖23具有與第一例子中一樣呈同心圓狀形成的區(qū)域D、E、F、G和H。而且，區(qū)域D為本發(fā)明“第四區(qū)域”的一個例子，其中其外徑與第一激光所需的有效直徑也就是“R1”相對應。區(qū)域E為本發(fā)明“第五區(qū)域”的一個例子，其中其外徑具有“R1”和第二激光所需的有效直徑“R2”中間的尺寸。而且，區(qū)域F為本發(fā)明“第六區(qū)域”的一個例子，其中其外徑與“R2”相對應。區(qū)域G為本發(fā)明“第七區(qū)域”的一個例子，其中其外徑比“R2”略小。區(qū)域H為本發(fā)明“第八區(qū)域”的一個例子，其中其外徑與第三激光所需的有效直徑“R3”相對應。
在用于球面像差校正的全息圖23的區(qū)域D、F和H中，相位臺階的形成導致了10倍第一激光波長的光學路徑長度差。同樣，相位臺階的形成在區(qū)域E中導致了2倍波長的光學路徑長度差，并且在區(qū)域G中導致了5倍波長的光學路徑長度差。在區(qū)域D、F和H中，全息圖與第一例子中區(qū)域A和C中的一樣，因此對于所有第一激光、第二激光和第三激光，在穿過這些區(qū)域的激光中都不執(zhí)行任何波前校正。換句話說，在這些區(qū)域中形成的全息圖起到本發(fā)明“第四像差校正器件”的一個例子的作用。
形成的用于球面像差校正的整個全息圖23具有的光學路徑長度差為第一激光波長的整數(shù)倍，以便如果第一激光進入該全息圖，則不執(zhí)行任何波前校正。
另一方面，如果第二激光進入用于球面像差校正的全息圖23，則在區(qū)域D、F和H的相位臺階中會產生6倍波長的光學路徑長度差，并且在區(qū)域G的相位臺階中產生3倍波長的光學路徑長度差。不過，在這兩種情況下，光學路徑長度差基本為波長的整數(shù)倍，以便不影響波前。與之相反，在區(qū)域E的相位臺階中產生的光學路徑長度差與1.2倍波長相對應。因此，在這一區(qū)域中，第二激光被分成第1階衍射光和第2階衍射光，并且由于與在相位臺階中產生的光學路徑長度差有多少是從波長的整數(shù)倍偏移相對應的相差被作為像差添加到每一個衍射光的波前而發(fā)生散射。因此，穿過區(qū)域E的第二激光不會聚焦在記錄層210b上。在該例子中，在不使用任何校正設備的情況下僅通過使第二激光處于發(fā)散光的形式來校正由透射保護層210a和210b之間的層厚度之差所引起的球面像差和由第一激光和第三激光之間的波長之差引起的球面像差。因此，有必要在用于球面像差校正的全息圖23中實現(xiàn)在第一例子中由用于球面像差校正的全息圖14實現(xiàn)的用于第二激光的孔徑限制功能。這是為什么提供區(qū)域E的原因，并且區(qū)域E為本發(fā)明“第五像差校正器件”的一個例子，其中通過有選擇地只散射第二激光可以執(zhí)行孔徑限制。
順便提一下，在其中通過作為發(fā)散光的第二激光來校正像差的情況下，即使在有效直徑R2的外側上，根據(jù)物鏡的具體規(guī)格也有一定量的球面像差在一些情況下被校正。例如，對于第二激光，一定量球面像差在一些情況下被校正到有效直徑R1。在這種情況下，如圖7(b)和8(b)以及圖7(d)和圖8(d)中，優(yōu)選情況下區(qū)域E的外徑被設定為R1，以便不存在區(qū)域D。這里，在圖7(b)和8(b)中，區(qū)域E、F、G和H分別為本發(fā)明“第九區(qū)域”、“第十區(qū)域”、“第十一區(qū)域”和“第十二區(qū)域”的一個例子。而且，在圖7(d)和8(d)中，區(qū)域E、G和H分別為本發(fā)明“第十七區(qū)域”、“第十八區(qū)域”和“第十九區(qū)域”的一個例子。
還在圖7(a)和8(a)中，如果第三激光進入用于球面像差校正的全息圖23，則在區(qū)域D、F和H的每一個的相位臺階中都存在5倍波長的光學路徑長度差，并且在區(qū)域E中的相位臺階中都存在2倍波長的光學路徑長度差。不過，由于在這兩種情況下，光學路徑長度差基本為波長的整數(shù)倍，因此不影響波前。與之相反，在區(qū)域G的相位臺階中產生的光學路徑長度差與2.5倍波長相對應。因此，進入該區(qū)域的第三激光被分成第2階衍射光和第3階衍射光，并且由于與在相位臺階中產生的光學路徑長度差有多少是從波長的整數(shù)倍偏移相對應的相差被作為像差添加到每一個衍射光的波前而發(fā)生散射。因此，穿過區(qū)域G的第三激光不會聚焦在記錄層210c上。順便提一下，在該例子中，僅通過使第三激光處于發(fā)散光的形式來校正由透射保護層210a和210c之間的層厚度之差所引起的球面像差和由第一激光和第三激光之間的波長之差引起的球面像差。因此，第三激光為相對銳角散射光，用于校正約1.1mm的球面像差。因此，區(qū)域G(也就是區(qū)域F、E和D)的外部區(qū)域在沒有任何孔徑限制的情況下會展開。區(qū)域G指的是位于有效直徑R3的外側上并且其中校正了一定量的球面像差的區(qū)域。在該區(qū)域中形成的全息圖起到本發(fā)明“第六像差校正器件”的一個例子的作用。
順便提一下，在其中通過作為發(fā)散光的第三激光來校正像差的情況下，即使在有效直徑R3的外側上，根據(jù)物鏡的具體規(guī)格也有一定量的球面像差在一些情況下被校正。例如，對于第三激光，一定量球面像差在一些情況下在有效直徑R2或更大的范圍內進行校正。在這種情況下，如圖7(c)和8(c)以及圖7(d)和圖8(d)中，優(yōu)選情況下區(qū)域G的外徑被設定為R2，以便不存在區(qū)域F。順便提一下，如果區(qū)域G的外徑顯著大于R2，則對第二激光改變孔徑限制效應的范圍，不過這不是優(yōu)選的。因此，在這種情況下，優(yōu)選情況下區(qū)域G的外徑最多約為R2。這里，在圖7(c)和8(c)中，區(qū)域D、E、G和H分別為本發(fā)明“第十三區(qū)域”、“第十四區(qū)域”、“第十五區(qū)域”和“第十六區(qū)域”的一個例子。
下面參照圖9來講述具有上述結構的光學元件20的操作。圖9示出了第一、第二和第三激光的聚焦狀態(tài)。順便提一下，圖9示出了與實際軌跡稍有不同的焦點軌跡，以便可以很容易地理解用于色像差校正的全息圖23的效果。
圖9(a)示出了第一激光的聚焦狀態(tài)。對于第一激光，沒有通過用于色像差校正的全息圖23來施加任何波前校正。因此，進入物鏡120的整個光通量都聚焦在記錄介質200a的記錄層210a上。
圖9(b)示出了第二激光的聚焦狀態(tài)。對于第二激光，在穿過用于色像差校正的全息圖23的光通量中，只有穿過區(qū)域E的光通量進行了有選擇地散射。而且，對于區(qū)域D，即使通過使第二激光處于散射光的形式也難以完全校正球面像差，因此由于由透射保護層220a和220b之間的層厚度之差所引起的球面像差，穿過該區(qū)域的光通量不會聚焦在記錄層210b上。換句話說，對于第二激光，穿過有效直徑R2的外部區(qū)域的光通量的一部分通過球面像差進行散射，并且剩余部分通過衍射進行散射。只有在有效直徑R2中透射的光通量聚焦在記錄層210b上。
圖9(c)示出了第三激光的聚焦狀態(tài)。對于第三激光，在穿過用于色像差校正的全息圖23的光通量中，只有穿過區(qū)域G的光通量進行了有選擇地散射。而且，在區(qū)域G的外部區(qū)域中，通過球面像差進行散射。換句話說，對于第三激光，穿過有效直徑R3的外部區(qū)域的光通量的一部分通過球面像差進行散射，并且剩余部分通過衍射進行散射。只有在有效直徑R3中透射的光通量聚焦在記錄層210c上。
順便提一下，與第一例子中的一樣，在本例子中第一、第二和第三激光的有效直徑被表示為“R1”、“R2”和“R3”；不過，由于光學系統(tǒng)的結構不同，它們在狹義上是不同的。也就是說，可以大膽使用與第一例子中相同的標號，以簡化講解。如上所述，在目標光學系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)最后記錄介質所需NA的有效直徑就是概念“所需的有效直徑”。

順便提一下，本發(fā)明并不限于上述例子，并且如果需要，可以在不偏離可從權利要求和整個詳細說明中讀到的本發(fā)明的主旨或精神的情況下進行各種改變。所有光學元件、光學識取器以及光學信息記錄/重放設備在本發(fā)明的技術范圍之內也都可以進行這種更改。
產業(yè)應用
根據(jù)本發(fā)明的光學元件、光學識取器以及光學信息記錄/重放設備可以應用到光學元件、光學識取器以及光學信息記錄/重放設備，其中物鏡在例如三個或更多類型的記錄介質中是可以共享的。
權利要求
1.一種光學元件，在第一激光和其波長與第一激光不同的多個激光的光學路徑上具有第一激光和多個激光的入射面和出射面，以便共享用于將光聚焦在包括有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光，在多個激光中以及在對應于多個激光的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質，當?shù)谝患す?、第二激光和第三激光進入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)，所述光學元件包括第一像差校正器件，用于校正由透射保護層的厚度D1和透射保護層的厚度D2之差所引起的像差，以及由第一激光和第二激光的波長之差所引起的像差，并且用于有選擇地將第二激光和第三激光進入物鏡的光通量的有效直徑減少到對應于有效直徑R2的值；第二像差校正器件，用于校正當?shù)谝患す?、第二激光或第三激光的波長發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差；以及第三像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的被放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入所述第三像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
2.如權利要求1所述的光學元件，其中所述第二和第三像差校正器件中至少一個為衍射圖案，其中與第一激光、第二激光和第三激光的每一個波長相關的形成多個相位臺階。
3.如權利要求2所述的光學元件，其中呈同心圓狀和帶狀形成衍射圖案。
4.如權利要求3所述的光學元件，其中衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第一區(qū)域、其外徑與有效直徑R2相關的第二區(qū)域，以及其外徑與有效直徑R3相關的第三區(qū)域，第一區(qū)域和第三區(qū)域包括所述第二像差校正器件，并且第二區(qū)域包括所述第三像差校正器件。
5.如權利要求4所述的光學元件，其中第一激光、第二激光和第三激光的波長范圍分別為400～410nm、635～670nm和780～810nm。
6.如權利要求5所述的光學元件，其中形成衍射圖案以使第一區(qū)域和第三區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第二區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
7.如權利要求1所述的光學元件，其中所述第一像差校正器件形成于入射面和出射面的任一個上，并且，所述第二像差校正器件和所述第三像差校正器件形成于入射面和出射面之中的沒有形成所述第一像差校正器件的另一平面上。
8.如權利要求1所述的光學元件，其中所述第一像差校正器件、所述第二像差校正器件和所述第三像差校正器件形成于入射面和出射面的任一個上。
9.一種光學元件，在第一激光和其波長與第一激光不同的多個激光的光學路徑上具有第一激光和多個激光的入射面和出射面，以便共享用于將光聚焦在包括有記錄層的第一記錄介質上的物鏡，其中記錄層通過厚度為D1的透射保護層來接收第一激光，在多個激光中以及在對應于多個激光的多個記錄介質中，多個激光包括第二激光，對應于具有厚度為D2(D2＞D1)的透射保護層的第二記錄介質，以及第三激光，對應于具有厚度為D3(D3＞D2)的透射保護層并且用在有限系統(tǒng)中的第三記錄介質，當?shù)谝患す?、第二激光和第三激光進入物鏡時所需的光通量的有效直徑分別為R1、R2(R1＞R2)和R3(R2＞R3)，所述光學元件包括第四像差校正器件，用于校正當在第一激光、第二激光和第三激光中的波長發(fā)生改變時由改變量導致的物鏡的像差；第五像差校正器件，其與有效直徑R1和有效直徑R2相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷谌す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)诙す膺M入所述第五像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第二激光；以及第六像差校正器件，其與有效直徑R2和有效直徑R3相關的放置，用于校正當?shù)谝患す夂偷诙す獾牟ㄩL發(fā)生改變時由改變量所引起的物鏡的像差，并且當?shù)谌す膺M入所述第六像差校正器件時用于有選擇地散射入射的第三激光。
10.如權利要求9所述的光學元件，其中第一激光、第二激光和第三激光的波長范圍分別為400～410nm、635～670nm和780～810nm，并且所述第四像差校正器件、所述第五像差校正器件和所述第六像差校正器件中的每一個是呈同心圓狀和帶狀形成的，并且為具有與第一激光、第二激光和第三激光的各個波長相關的多個相位臺階的衍射圖案。
11.如權利要求10所述的光學元件，其中衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第四區(qū)域、其外徑與R1和R2相關的第五區(qū)域、其外徑與R2相關的第六區(qū)域、其外徑與R2和R3相關的第七區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第八區(qū)域，第四區(qū)域、第六區(qū)域和第八區(qū)域包括所述第四像差校正器件，第五區(qū)域包括所述第五像差校正器件，并且第七區(qū)域包括所述第六像差校正器件。
12.如權利要求11所述的光學元件，其中形成衍射圖案以使第四區(qū)域、第六區(qū)域和第八區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第五區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第七區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
13.如權利要求10所述的光學元件，其中衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第九區(qū)域、其外徑與R2相關的第十區(qū)域、其外徑與R2和R3相關的第十一區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十二區(qū)域，第十區(qū)域和第十二區(qū)域包括所述第四像差校正器件，第九區(qū)域包括所述第五像差校正器件，并且第十一區(qū)域包括所述第六像差校正器件。
14.如權利要求13所述的光學元件，其中形成衍射圖案以使第十區(qū)域和第十二區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第九區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十一區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
15.如權利要求10所述的光學元件，其中衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第十三區(qū)域、其外徑與R1和R2相關的第十四區(qū)域、其外徑與R2相關的第十五區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十六區(qū)域，第十三區(qū)域和第十六區(qū)域包括所述第四像差校正器件，第十四區(qū)域包括所述第五像差校正器件，并且第十五區(qū)域包括所述第六像差校正器件。
16.如權利要求15所述的光學元件，其中形成衍射圖案以使第十三區(qū)域和第十六區(qū)域中的第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第十四區(qū)域中的第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十五區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
17.如權利要求10所述的光學元件，其中衍射圖案包括其外徑與有效直徑R1相關的第十七區(qū)域、其外徑與R2相關的第十八區(qū)域，以及其外徑與R3相關的第十九區(qū)域，第十七區(qū)域包括所述第五像差校正器件，第十八區(qū)域包括所述第六像差校正器件，并且第十九區(qū)域包括所述第四像差校正器件。
18.如權利要求17所述的光學元件，其中形成衍射圖案以使第十九區(qū)域中第一激光的第(10×n)階衍射光(n為整數(shù))的衍射效率達到最大，形成衍射圖案以使第十七區(qū)域中第一激光的第(2×n)階(n為除了5的倍數(shù)之外的整數(shù))的衍射效率達到最大，并且形成衍射圖案以使第十八區(qū)域中的第一激光的第(5×(2n-1))階(n為整數(shù))的衍射效率達到最大。
19.一種光學識取器，包括如權利要求1所述的光學元件。
20.一種光學識取器，包括如權利要求9所述的光學元件。
21.一種光學信息記錄/重放設備，包括如權利要求19所述的光學識取器。
22.一種光學信息記錄/重放設備，包括如權利要求20所述的光學識取器。
全文摘要
一種光學元件(10)，包括球面像差校正全息圖(14)和色像差校正全息圖(15)。對于需要最大有效直徑的第一激光，在像差校正全息圖中不向波前給與任何效果。然而，對于需要第二大有效直徑的第二激光，由球面像差校正全息圖(14)縮小有效直徑。對于需要最小有效直徑的第三激光，由散射光和球面像差校正全息圖(14)將有效直徑縮小到一定量，并且由入射到色像差校正全息圖(15)的環(huán)形區(qū)域B的光通量的選擇性衍射及其散射進一步縮小有效直徑。
文檔編號G02B5/18GK1918641SQ20058000438
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權日2004年2月9日
發(fā)明者小池克宏 申請人:日本先鋒公司