專利名稱：光學信息記錄/再現(xiàn)裝置和用于該裝置的物鏡光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于適合于向基于不同標準的多種類型的光盤記錄信息和/或 從基于不同標準的多種類型的光盤再現(xiàn)信息的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 還涉及一種安裝有該物鏡光學系統(tǒng)的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前存在不同標準的光盤，例如DVD (數(shù)字通用光盤)和BD (藍光光盤)，它們在記 錄密度、保護層厚度等方面有所不同。因此，安裝在光學信息記錄/再現(xiàn)裝置上的物鏡光學 系統(tǒng)需要對多種類型的光盤具有兼容性。這里所說的“兼容性”意為無需更換部件即可以 確保實現(xiàn)信息記錄和信息再現(xiàn)，即使當改變所使用的光盤時也是如此。為了實現(xiàn)對基于不同標準的多種類型的光盤的兼容性，必須校正由多種類型的光 盤之間的保護層厚度差異所引起的相對球面像差，并且通過改變用于信息記錄或信息再現(xiàn) 的物鏡光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑NA，根據(jù)多種類型的光盤之間的記錄密度差異形成用于多種類 型的光盤中的每一個的合適的束斑。光學信息記錄/再現(xiàn)裝置被配置為選擇性地使用具有 分別與多種類型的光盤的記錄密度相對應的不同波長的激光束的其中之一。也就是說，光 學信息記錄/再現(xiàn)裝置根據(jù)正在使用的光盤的記錄密度選擇性地使用激光束的其中之一。 例如，光學信息記錄/再現(xiàn)裝置對于CD的信息記錄或再現(xiàn)使用具有大約790nm波長的光 (即近紅外激光)，對于DVD的信息記錄或再現(xiàn)使用具有大約660nm波長的光(即紅色激 光)，對于BD的信息記錄或再現(xiàn)使用具有大約405nm波長的光(即藍色激光)。日本專利臨時公開No. 2006-164498A(下文將其稱為JP2006-164498A)和國際公 開No. WO 2008/007552均公開了對三種類型的光盤具有兼容性的光學信息記錄/再現(xiàn)裝 置。JP2006-164498A中公開的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置具有設置有衍射結(jié)構(gòu)的物鏡 光學系統(tǒng)，該衍射結(jié)構(gòu)被配置為對藍色激光的衍射效率最大的衍射級是偶數(shù)級，從而可以 提高近紅外激光的衍射效率。為了在使用近紅外激光時校正球面像差，必須使近紅外激光 作為發(fā)散光束入射到物鏡光學系統(tǒng)上。在這種情況下，當物鏡光學系統(tǒng)為了循軌操作在與 物鏡光學系統(tǒng)的光軸垂直的方向上少量偏移時，不可以避免地會出現(xiàn)離軸像差，例如彗形 像差。WO 2008/007552中公開的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置被配置為使藍色激光和紅色 激光中的每一個都作為準直光束入射到物鏡光學系統(tǒng)上，并且使近紅外激光作為準直光束 或發(fā)散光束入射到物鏡光學系統(tǒng)上。在WO 2008/007552中，物鏡光學系統(tǒng)被設計成通過 適當?shù)脑O置物鏡光學元件的中心區(qū)域中所引起的兩種類型的衍射級光的會聚點，試圖抑 制由于閃爍光導致的信號惡化。但是，由于兩種類型級的衍射光的會聚位置彼此接近，WO 2008/007552中所公開的配置在抑制閃爍光的措施方面是不夠的。此外，由于作為藍色激光 的專用區(qū)域的物鏡光學元件的外周區(qū)域是折射面，因此無法控制例如由激光的波長變化或 者溫度變化所引起的球面像差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點在于，其提供了至少一種適合于對諸如BD、DVD和⑶之類的基于不 同標準的多種類型的光盤執(zhí)行信息記錄或信息再現(xiàn)的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光 學系統(tǒng)以及裝有這種物鏡光學系統(tǒng)的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系 統(tǒng)，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置通過選擇性地使用包括分別具有第一波長、第二波長和第 三波長的第一光束、第二光束和第三光束的三種類型的準直的光束向包括記錄密度不同的 第一光盤、第二光盤和第三光盤的三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信息。 當λ 1 (單位nm)表示第一波長，λ 2 (單位mm)表示第二波長，λ 3 (單位mm)表示第三波 長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件λ 1 < λ2< λ3。當tl (單位mm)表示 使用第一光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第一光盤的保護層厚度，t2(單位mm)表示使用 第二光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第二光盤的保護層厚度，t3(單位mm)表示使用第三 光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第三光盤的保護層厚度時，tl、t2和t3滿足條件tl < t2 <13;以及〖341彡1.0。當NA 1表示第一光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑， NA2表示第二光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA 3表示第三光盤的信息記錄 或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑時，NAU NA2和NA3滿足條件NA1 > NA2 > NA3。在該配置中，物鏡光學系統(tǒng)的光學表面的至少其中之一包括具有由光程差函數(shù)限 定的衍射結(jié)構(gòu)的衍射表面φ ik (h) = (Pik2 X h2+Pik4 X h4+Pik6X h6+Pik8 X h8+Pikl0 X h10+Pikl2 X h12) mik λ其中h表示距離光軸的高度，Pik2，Pik4，Pik6……(i，k 自然數(shù))表示第k區(qū)域中的 第i級光程差函數(shù)的第2階、第4階、第6階，……的光程差系數(shù)，mik表示對于第k區(qū)域 的第i級光程差函數(shù)而言入射光束的衍射效率最大處的衍射級，λ表示入射光束的使用波 長。衍射表面包括有助于使第一光束、第二光束和第三光束分別會聚到第一光盤、第二光盤 和第三光盤的記錄表面上的第一區(qū)域。第一區(qū)域包括由第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)以 及由第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)。第一區(qū)域中的由第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)被 配置成分別對第一光束、第二光束和第三光束的衍射效率最大的衍射級為第1級。當fl (單 位mm)表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的焦距，《^表示第一區(qū)域中由第一光程差函數(shù)限 定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距(單位mm)時，第一區(qū)域滿足條件-0. 15 < fl/fDn < -0. 03.....(1)，其中fDn =-lA2XP112XmnX λ )。此外，第一區(qū)域中的由第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)被配置成分別對第一光 束、第二光束和第三光束的衍射效率最大的衍射級分別為第2級、第1級和第1級。衍射表 面包括位于第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域有助于使第一光束和第二光束分別會 聚到第一光盤和第二光盤的記錄表面上，并且對第三光束的會聚沒有幫助。第二區(qū)域具有 由至少一種光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)。第二區(qū)域中的衍射結(jié)構(gòu)被配置成分別對第一光束 和第二光束的衍射效率最大的衍射級為第1級。衍射表面包括位于第二區(qū)域外側(cè)的第三區(qū) 域，所述第三區(qū)域有助于使第一光束會聚到第一光盤的記錄表面上，并且對第二光束和第 三光束中的每一個的會聚沒有幫助。第三區(qū)域具有由至少一種類型的光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)。第三區(qū)域中的衍射結(jié)構(gòu)被配置成對第一光束的衍射效率最大的衍射級為奇數(shù)級。 當h2(單位mm)表示第二區(qū)域的最大有效半徑，h3(單位mm)表示第三區(qū)域的最大有效半 徑時，衍射表面滿足條件-0. 05< ( Φ 13 (h3) - Φ 13(h2))/(Iii13Xfl) <-0.005 .....(2)。通過滿足條件(1)，可以適當?shù)匦Ｕ谝还獗P使用過程中的球面像差，同時確保第 三光盤使用過程中的足夠的工作距離。當條件(1)的中間項大于條件(1)的上限時，作為 用于確保第三光盤的足夠的工作距離的補償，使用第一光盤時所引起的色差變得過大。當 條件⑴的中間項小于條件⑴的下限時，使用第一光盤時所引起的色差量可以得到抑制。 但是在這種情況下，作為用于抑制使用第一光盤時所引起的色差量的補償，難以在使用第 三光盤時確保足夠的工作距離，在通過第一區(qū)域之后引起的第三激光束的非期望的衍射級 光可能會會聚到第三光盤的記錄表面附近，從而使束斑的特性變差。通過滿足條件O)，可以避免通過第三區(qū)域的第二光束和第三光束中的每一個的 非期望的衍射級光會聚到通過第一區(qū)域的第二光束和第三光束的成像點中的相應的一個 成像點附近，同時在使用第一光盤時適當?shù)匦Ｕ捎诃h(huán)境條件的變化所引起的球面像差。 作為結(jié)果，可以防止光斑特性出現(xiàn)惡化。當條件⑵的中間項小于條件⑵的下限時，由溫 度變化所引起的球面像差變成校正過度狀態(tài)，在這種情況下由于臺階數(shù)目的增加，衍射表 面的制造變得困難。當條件O)的中間項大于條件O)的上限時，通過第三區(qū)域的第二激 光束和第三激光束中的每一個的非期望的衍射級光會聚到用于第二光盤和第三光盤的第 二光束和第三光束的成像點中的相應的一個成像點附近。作為結(jié)果，光斑特性大大惡化。在至少一個方面中，當fD21 (單位mm)表示第一區(qū)域中的由第二光程差函數(shù)限定 的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，衍射表面可以滿足條件0 ^ fl/fD21 < 0. 15.....(3)其中 fD21 =-1Λ2ΧΡ212Χι 21Χ λ )。當條件(3)的中間項大于條件(3)的上限時，對于全部的第一光盤至第三光盤，色 差變成校正不足狀態(tài)。當條件(3)的中間項小于條件(3)的下限時，對于全部的第一光盤 至第三光盤，色差變成校正過度狀態(tài)。在至少一個方面中，衍射表面可以滿足條件-0. 10 < fl/fDn < -0. 05.....(4)。通過滿足條件4，可以更適當?shù)匦Ｕ睿貏e是當使用第一光盤時的色差，同時 確保第三光盤的足夠的工作距離。在至少一個方面中，衍射表面可以滿足條件0 彡 fl/fD21 < 0. 01.....(5)。通過滿足條件(5)，可以對全部第一光盤至第三光盤更適當?shù)匦Ｕ?。在至少一個方面中，當fD13(單位mm)表示第三區(qū)域中的由第一光程差函數(shù)限定 的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，衍射表面可以滿足條件-0. 150 < fl/fD13 < —0. 015.....(6)其中 fD21 =-1Λ2ΧΡ132Χι 13Χ λ )。通過滿足條件(6)，可以防止通過第三區(qū)域的第二光束和第三光束中的每一個會 聚到第二光盤和第三光盤的記錄表面中的相應的一個記錄表面附近。當不滿足條件(6)時，通過第三區(qū)域的第二光束和第三光束中的每一個的非期望的衍射級光(具有相對較高 的衍射效率)會聚到通過第一區(qū)域的第二光束和第三光束的成像點中的相應的一個成像 點附近，從而使第二光盤和第三光盤的每一個上的光斑特性惡化。在至少一個方面中，衍射表面可以滿足條件-0. 03 < (Φ130ι3)-Φ13(h2))/(m13Xfl) <-0. 01.....(7)。通過滿足條件(7)，可以更適當?shù)乜刂朴捎跍囟茸兓璉起的球面像差的變化，并 且防止由于第二光束和第三光束中的每一個的非期望的衍射級光所引起的光斑特性惡化。在至少一個方面中，衍射表面被配置成在第三區(qū)域中，對第一光束衍射效率最大 的衍射級為第1級。在至少一個方面中，衍射表面可以被配置成在第二區(qū)域中，衍射表面具有由用于 第二區(qū)域的第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)和用于第二區(qū)域的第二光程差函數(shù)限定的衍 射結(jié)構(gòu)。在這種情況下，當hi (單位mm)表示第一區(qū)域的最大有效半徑時，衍射表面滿足 條件-0. 05 < (Φ22 (h2) -φ22 (hi) )/fl < -0. 03.....(8)。在至少一個方面中，衍射表面可以被配置為在第二區(qū)域中，衍射表面具有由用于 第二區(qū)域的第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)以及由用于第二區(qū)域的第二光程差函數(shù)限定 的衍射結(jié)構(gòu)。在這種情況下，當hi (單位mm)表示第一區(qū)域的最大有效半徑，fD22 (單位 mm)表示第二區(qū)域中的由第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，衍射表面滿足條件-0. 03 < (Φ22 (h2)-Φ22 (hi) )/fl < 0.....(9)；以及0 彡 fl/fD22 < 0. 08.....(10)，其中 =-1Λ2ΧΡ。2Χπι22Χ λ )。當條件⑶的中間項大于條件⑶的上限時，通過第二區(qū)域的第三光束的強的非 期望衍射級光會聚到通過第一區(qū)域的第三光束的成像點附近，從而使第三光盤的記錄表面 上的光斑特性惡化。當條件⑶的中間項小于條件⑶的下限時，由于溫度變化所引起的球 面像差變成校正過度狀態(tài)，特別是在第二光盤的使用過程中更是如此。通過滿足條件(8)， 可以避免這種非期望的衍射級光使光斑特性惡化，并且可以在第二光盤的使用過程中適當 地校正與溫度變化有關的球面像差。當條件(9)的中間項大于條件(9)的上限時，由于溫度變化所引起的球面像差變 成校正不足狀態(tài)，特別是在第二光盤的使用過程中更是如此。當條件(9)的中間項小于條 件(9)的下限時，通過第二區(qū)域的第三光束的強的非期望衍射級光會聚到通過第一區(qū)域的 第三光束的成像點附近，從而使第三光盤的記錄表面上的光斑特性惡化。當不滿足條件(10)時，通過第二區(qū)域的第三光束的強的非期望衍射級光會聚到 通過第一區(qū)域的第三光束的成像點附近，從而使第三光盤的記錄表面上的光斑特性惡化。 在同時滿足條件(9)和條件(10)的情況下，通過第二區(qū)域的第三光束的強的衍射級光會聚 到遠離通過第一區(qū)域的第三光束的成像點的位置。作為結(jié)果，可以避免光斑特性的惡化。在至少一個方面中，物鏡光學系統(tǒng)可以包括物鏡；以及具有至少一個被形成為衍 射表面的表面的光學元件。在至少一個方面中，物鏡光學系統(tǒng)可以包括物鏡，所述物鏡的至少一個表面被形 成為衍射表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學 系統(tǒng)，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置通過選擇性地使用包括分別具有第一波長、第二波長和 第三波長的第一光束、第二光束和第三光束的三種類型的準直的光束向包括記錄密度不同 的第一光盤、第二光盤和第三光盤的三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信 息。當λ 1 (單位nm)表示第一波長，λ 2 (單位nm)表示第二波長，λ 3 (單位mm)表示 第三波長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件λ 1< λ2< λ3。當tl (單位mm) 表示使用第一光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第一光盤的保護層厚度，t2(單位mm)表示 使用第二光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第二光盤的保護層厚度，t3(單位mm)表示使用 第三光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第三光盤的保護層厚度時，tl、t2和t3滿足條件tl < t2 < t3 ；以及t3-tl彡1. 0。當NA 1表示第一光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值 孔徑，NA 2表示第二光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA 3表示第三光盤的信 息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑時，NAU NA2和NA3滿足條件NA1 > NA2 > NA3。在該配置中，物鏡光學系統(tǒng)中的光學表面中的至少一個光學表面包括具有由多個 同心劃分的折射面區(qū)域形成的相位移動結(jié)構(gòu)的相位移動表面。相位移動表面包括有助于使 第一光束、第二光束和第三光束分別會聚到第一光盤、第二光盤和第三光盤上的第一區(qū)域。 第一區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光束光 程差的第一臺階的相位移動結(jié)構(gòu)以及在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界 處具有賦予入射光束光程差的第二臺階的相位移動結(jié)構(gòu)，所述第一臺階和所述第二臺階賦 予的光程差彼此不同。當AOPDik(單位mm)表示第k區(qū)域中的第i臺階所賦予的光程差， Nik表示第k區(qū)域中的第i臺階的臺階數(shù)目，f 1 (單位mm)表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束 的焦距時，第一區(qū)域中的第一臺階滿足條件ΙΝΤ| (Δ0Ρ η/λ 1)+0. 5| = 1......(11);以及0. 60 XlO2 < N11Xfl < 2. 50 X IO2......(12)，第一區(qū)域中的第二臺階滿足條件ΙΝΤ| (Δ0Ρ 21/λ 1)+0. 5| = 2......(13)。此外，相位移動表面包括第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域被配置為有助 于使第一光束和第二光束分別會聚到第一光盤和第二光盤的記錄表面上，并且對第三光束 的會聚沒有幫助。第二區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有 賦予入射光束至少一種類型的光程差的臺階的相位移動結(jié)構(gòu)。第二區(qū)域滿足條件INT| (AOPD12A 1)+0. 5| = 1......(14)此外，相位移動表面包括第二區(qū)域外側(cè)的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域被配置為有助 于使第一光束會聚到第一光盤的記錄表面上，并且對第二光束和第三光束中的每一個的會 聚沒有幫助。第三區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予 入射光束至少一種類型的光程差的臺階的相位移動結(jié)構(gòu)。第三區(qū)域滿足條件ΙΝΤ| (Δ OPD13/λ D+0. 5 = 2L+1.....(15)；以及0. 80 XlO2 < N13Xfl < 3. 50 X IO2.....(16)其中L為整數(shù)。在滿足條件(11)和(1 的第一區(qū)域中，通過將第一區(qū)域中的第一臺階配置為滿 足條件(12)，可以對于全部的使用波長得到高衍射效率，并且在第一光盤的使用過程中適
14當?shù)匦Ｕ?，同時確保第三光盤使用過程中的足夠的工作距離。當條件(12)的中間項 (大于)條件(12)的上限時，特別是當使用第一光盤時，作為用于保證第三光盤的足夠的工 作距離的補償，色差變大。當條件(12)的中間項小于條件(12)的下限時，難以確保第三光 盤的足夠的工作距離，通過第一區(qū)域的第三光束的非期望的衍射級光會聚到第三光盤的記 錄表面附近，從而使光斑特性惡化，盡管在這種情況下，特別是當使用第一光盤的時候，色 差量可以得到抑制。當條件(16)的中間項大于條件(16)的上限時，在第一光盤的使用過程中由環(huán)境 條件的變化所引起的球面像差變成校正過度的狀態(tài)。當條件(16)的中間項小于條件(16) 的下限時，在第一光盤的使用過程中由環(huán)境條件的變化所引起的球面像差變成校正不足的 狀態(tài)，通過第三區(qū)域的第二光束和第三光束中的每一個會聚到通過第一區(qū)域的第二光束和 第三光束中的相應光束的成像點附近，從而對第二光盤和第三光盤中的相應光盤的記錄表 面上的光斑形狀造成不利的影響。在至少一個方面中，相位移動表面可以滿足條件0. 04X 102 ^ N21Xfl < 1. 50X 102.....(17)。當條件(17)的中間項大于條件(17)的上限時，對于全部的第一光盤至第三光盤， 色差變成校正過度的狀態(tài)。當條件(17)的中間項小于條件(17)的下限時，對于第一光盤
至第三光盤，色差變成校正不足的狀態(tài)。在至少一個方面中，相位移動表面可以滿足條件1. 20 XlO2 < N11Xfl < 2. 20 X IO2.....(18)。通過滿足條件(18)，在第一光盤使用過程中可以更適當?shù)男Ｕ?，同時確保第 三光盤的足夠的工作距離。在至少一個方面中，相位移動表面可以滿足條件0. 04X IO2 彡 N21Xfl < 1. OOXlO2.....(19)。通過滿足條件(19)，對于全部的第一光盤至第三光盤，可以更適當?shù)匦Ｕ?。在至少一個方面中，相位移動表面可以滿足條件1. 50 XlO2 < N13Xfl < 3. OOXlO2.....00)。通過滿足條件(20)，可以更適當?shù)乜刂频谌齾^(qū)域中由于溫度變化所引起的球面像 差的變化，并且可以避免由于第二光束和第三光束中的每一個的非期望的衍射級光所引起 的光斑特性的惡化。在至少一個方面中，相位移動表面可以滿足條件INT| (AOPD13A 1)+0. 5| = 1.....01)。通過滿足條件(21)，在第三區(qū)域中，可以將由波長的變化所引起的衍射效率的變 化抑制到低水平。在至少一個方面中，第二區(qū)域中的相位移動表面可以包括在多個折射面區(qū)域中的 相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光束光程差的第一臺階的相位移動結(jié)構(gòu)以及 在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光束光程差的第二臺 階的相位移動結(jié)構(gòu)，所述第一臺階和所述第二臺階賦予的光程差彼此不同。在這種情況下， 第二區(qū)域中的相位移動表面滿足條件0. 25 X IO2 < N22 X INT | ( Δ OPD22/ λ 1) +0. 5| Xfl < 1. OOXlO2......(22)。
當不滿足條件0 時，通過第二區(qū)域的第三光束的強的非期望的衍射級光會聚 到通過第一區(qū)域的第三光束的成像點附近，從而使第三光盤的記錄表面上的光斑特性惡 化。在至少一個方面中，物鏡光學系統(tǒng)可以包括物鏡，以及被配置為在光學元件的至 少一個表面上形成相位移動表面的光學元件。在至少一個方面中，物鏡光學系統(tǒng)可以包括被配置為在物鏡的至少一個表面上形 成相位移動結(jié)構(gòu)的物鏡。在至少一個方面中，物鏡光學系統(tǒng)可以包括物鏡。在這種情況下，當Vd表示物鏡 在d線處的阿貝數(shù)時，Vd滿足條件35 彡 vd 彡 80.....(23)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光學信息記錄/再現(xiàn)裝置，該光學信息記錄/ 再現(xiàn)裝置用于向包括記錄密度不同的第一光盤、第二光盤和第三光盤的三種類型的光盤記 錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信息。該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置包括光源，其分別發(fā)射 具有第一波長的第一光束、具有第二波長的第二光束以及具有第三波長的第三光束；耦合 透鏡，其將光源所發(fā)射的第一光束、第二光束和第三光束分別轉(zhuǎn)換成準直的光束；以及上文 所述的物鏡光學系統(tǒng)的其中之一。在該配置中，tl、t2和t3滿足條件0. 05 < tl < 0. 12 ； t2 0. 6 ；以及t3 1. 2。當f 1 (單位mm)和Ml分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的 焦距和放大倍率，f2(單位mm)和M2分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第二光束的焦距和放大倍 率，f3 (單位mm)和M3分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第三光束的焦距和放大倍率時，物鏡光 學系統(tǒng)滿足條件-0. 02 < flXMl < 0. 02.....(24)；-0. 02 < f2XM2 < 0. 02.....(25)；以及-0. 02 < f3XM3 < 0. 02.....06)。物鏡光學系統(tǒng)包括物鏡。當nl表示物鏡關于第一光束的折射率，n3表示物鏡關 于第三光束的折射率時，物鏡滿足條件0. 4 < ( λ 1/(n3-l))/( λ 3/(nl_l)) < 0. 6.....(27)。通過該配置，對于全部的第一光盤至第三光盤，可以適當?shù)匦Ｕ蛎嫦癫?，并且?以避免由于非期望的衍射級光所引起的光斑特性的惡化，同時確保足夠的工作距離。


圖1是總體顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的配置的方塊 圖。圖2A是根據(jù)該實施例的物鏡的前視圖，圖2B是物鏡的側(cè)剖面。圖3A、圖;3B和圖3C分別顯示了使用光盤Dl、D2和D3時物鏡的側(cè)剖面。圖4A、圖4B和圖4C分別顯示了在第一示例中的各個數(shù)值孔徑NA的情況下光盤 Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖5A、圖5B和圖5C分別顯示了在第一示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤Dl至 D3的記錄表面上的球面像差。圖6A、圖6B和圖6C分別顯示了在對比示例中的各個數(shù)值孔徑NA的情況下在光盤Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖7A、圖7B和圖7C分別顯示了在對比示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤Dl至 D3的記錄表面上的球面像差。圖8A、圖8B和圖8C分別顯示了當在第二示例中使用光盤Dl、D2和D3時物鏡的 側(cè)剖面。圖9A、圖9B和圖9C分別顯示了光盤Dl至D3的記錄表面上關于第二示例中的各 個數(shù)值孔徑NA的球面像差。圖10A、圖IOB和圖IOC分別顯示了在第二示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤 Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖11A、圖IlB和圖IlC分別顯示了當在第三示例中使用光盤D1、D2和D3時物鏡 的側(cè)剖面。圖12A、圖12B和圖12C分別顯示了在第三示例中的各個數(shù)值孔徑NA的情況下光 盤Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖13A、圖13B和圖13C分別顯示了在第三示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤 Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖14是顯示根據(jù)第四示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的總體配置的方塊圖。圖15A、圖15B和圖15C分別顯示了當在根據(jù)第四示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置 中使用光盤D1、D2和D3時的展開光路。圖16A、圖16B和圖16C分別顯示了在第四示例中的各個數(shù)值孔徑NA的情況下光 盤Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖17A、圖17B和圖17C分別顯示了在第四示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤 Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖18是顯示根據(jù)第五示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的總體配置的方塊圖。圖19A、圖19B和圖19C分別顯示了當在根據(jù)第五示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置 中使用光盤D1、D2和D3時的展開光路。圖20A、圖20B和圖20C分別顯示了在第五示例中的各個數(shù)值孔徑NA的情況下光 盤Dl至D3的記錄表面上的球面像差。圖21A、圖21B和圖21C分別顯示了在第五示例中的數(shù)值孔徑NAl的情況下光盤 Dl至D3的記錄表面上的球面像差。
具體實施例方式在下文中將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置。根據(jù)該實施例 的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置被配置為向基于不同標準的三種類型的光盤記錄信息和/或從 基于不同標準的三種類型的光盤再現(xiàn)信息，所述不同標準例如可以是保護層厚度和記錄密 度。也就是說，根據(jù)該實施例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置對三種類型的光盤具有兼容性。 在下文中，在三種類型的光盤中，高記錄密度光盤(例如BD)被稱為光盤D1，記錄密度低于 BD的光盤(例如DVD)被稱為光盤D2，記錄密度低于DVD的光盤(例如⑶)被稱為光盤D3。 附帶說明，在本說明書中，“光學信息記錄/再現(xiàn)裝置”包括兼用于信息再現(xiàn)和信息記錄的裝 置，專用于信息再現(xiàn)的裝置以及專用于信息記錄的裝置。
當光盤Dl至D3的保護層厚度分別被定義為11 (單位mm)、t2 (單位mm)和t3 (單 位mm)時，存在下面的關系。tl < t2 < t3t3_tl 彡 1.00. 05 < tl < 0. 12t2 ^ 0. 6t3 ^ 1. 2為了對光盤Dl至D3中的每一個進行信息記錄或信息再現(xiàn)，必須改變所需的數(shù)值 孔徑(NA)，從而可以根據(jù)光盤Dl至D3之間的記錄密度的差異獲得合適的束斑。當光盤Dl 至D3的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的最優(yōu)設計數(shù)值孔徑分別被定義為NA1、NA2和NA3時，存 在下面的關系。NAl > NA2 > NA3也就是說，當使用具有最高記錄密度的光盤Dl時，所需的NA最高，因為在這種情 況下需要的束斑小于光盤D2和D3所需的束斑。另一方面，當使用光盤D3時，所需的NA最 低，因為在這種情況下需要的束斑大于光盤Dl和D2所需的束斑。在光學信息記錄/再現(xiàn)裝置中，選擇性地使用具有不同波長的激光束的其中之 一，從而可以根據(jù)所使用的光盤的記錄密度獲得合適的束斑。具體而言，當使用光盤Dl時， 從光源發(fā)射出具有波長λ 1(單位nm)的激光束，以在光盤Dl的記錄表面上形成具有最小 直徑的束斑。當使用光盤D2時，從光源發(fā)射出具有比波長λ 1長的波長λ2(單位nm)的 激光束，以在光盤D2的記錄表面上形成直徑比用于光盤Dl的束斑大的束斑。當使用光盤 D3時，從光源發(fā)射出具有比波長λ 2長的波長λ 3(單位mm)的激光束，以在光盤D3的記 錄表面上形成直徑比用于光盤D2的束斑大的束斑。也就是說，波長λ 1、λ 2和λ 3具有下 面的關系。λ 1 < λ 2 < λ 3圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的總體配置的方 塊圖。如圖1所示，光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100包括發(fā)射具有波長λ 1的激光束的光源 1Α、發(fā)射具有波長λ 2的激光束的光源1Β、發(fā)射具有波長λ 3的激光束的光源1C、衍射光柵 2Α、2Β和2C、耦合透鏡3Α、;3Β和3C、分束器41和42、半透半反鏡5Α、5Β和5C、感光器6Α、6Β 和6C、以及物鏡10。在圖1中，點劃線表示光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的基準軸ΑΧ。在 圖1中，用實線表示具有波長λ 1的激光束、用虛線表示具有波長λ 2的激光束，用點線表 示具有波長λ 2的激光束。在正常狀態(tài)下，物鏡10的光軸與基準軸AX重合。但是，也存在 通過循軌機構(gòu)(未顯示)使物鏡10的光軸在光盤的徑向上偏離基準軸AX的情況。如上所述，在光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100中，光盤Dl至D3分別需要不同的ΝΑ。 關于這一點，光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100可以設置分別用于限制具有波長λ 1、λ 2和λ 3 的激光束的光束直徑的孔徑光闌(未顯示)。在使用光盤Dl、D2和D3的時候，分別從光源1Α、1Β和IC發(fā)出具有波長λ 1、λ 2 和λ 3的激光束。具有波長λ 1、λ 2和λ 3的激光束分別通過衍射光柵2Α、2Β和2C，然后 具有波長λ 、λ2和λ 3的激光束的光路被半透半反鏡5Α、5Β和5C折疊，從而激光束分 別入射到耦合透鏡3AJB和3C上。耦合透鏡3AJB和3C中的每一個將入射激光束轉(zhuǎn)換成
18準直光束。具有波長λ 1和λ 2的激光束通過分束器41和42入射到物鏡10上，具有波長 λ 3的激光束通過分束器42入射到物鏡10上。物鏡10將具有波長λ 1、λ 2和λ 3的激光 束中的每一個會聚到光盤D1、D2和D3中的相應光盤的記錄表面附近。被物鏡10會聚的每 個激光束在光盤D1、D2和D3中的相應光盤的記錄表面上形成束斑。被光盤D1、D2和D3中 的相應光盤的記錄表面反射的每個激光束沿著激光束向光盤前進時所沿的同一光路返回， 以便通過半透半反鏡5A-5C中的相應的半透半反鏡被感光器6A至6C中的相應的感光器探 測。感光器6A-6C中的每一個向信號處理電路(未顯示)輸出探測信號。信號處理電路基 于感光器6A至6C的輸出來檢測聚焦誤差信號、循軌誤差信號以及與光盤上記錄的信息相 對應的再現(xiàn)信號。 如上文所述，從耦合透鏡3A至3C出射的激光束中的每一個都是準直光束。具體 而言，當Ml表示由物鏡10和耦合透鏡3A構(gòu)成的光學系統(tǒng)關于波長λ 1的放大倍率，Μ2表 示由物鏡10和耦合透鏡:3Β構(gòu)成的光學系統(tǒng)關于波長λ 2的放大倍率，Μ3表示由物鏡10 和耦合透鏡3C構(gòu)成的光學系統(tǒng)關于波長λ 3的放大倍率，Π (單位mm)、f2 (單位mm)和 f3(單位mm)表示分別關于波長λ 1、λ 2和λ 3限定的物鏡10的焦距時，滿足下面的條件
(24)至 26。-0. 02 < flXMl < 0. 02.....(24)-0. 02 < f2XM2 < 0. 02.....(25)-0. 02 < f3XM3 < 0. 02.....(26)換言之，在該實施例中，每個耦合透鏡3A至3C用作準直透鏡。如上文所述，通過 應用難直光束入射到物鏡10上的配置，可以防止諸如彗形像差之類的離軸像差的出現(xiàn)，即 使當物鏡10為了循軌操作而在與光軸垂直的方向上偏移時也是如此。附帶說明，當對光盤Dl至D3分別使用具有不同波長的激光束時，取決于物鏡10 的折射率的差異或者保護層厚度的差異，在光盤Dl至D3之間所引起相對球面像差。為了 使光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100能夠?qū)θN類型的光盤Dl至D3具有兼容性，必須校正上 述相對球面像差，同時防止(主要由非期望的衍射級光導致的)閃爍光對束斑產(chǎn)生不利的 影響。另外，當使用具有相對較厚的保護層的光盤D3時，必須保證足夠的工作距離。考慮 到這些情形，在該實施例中，如下文所述來配置物鏡10。圖2A是物鏡10的前視圖，圖2B顯示了物鏡10的側(cè)剖面。圖3A、!3B和3C分別顯 示了當使用光盤D1、D2和D3時物鏡10的側(cè)剖面。如上文所述，物鏡10應用在對多種類型 的光盤D1、D2和D3具有兼容性的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的光學頭中，并且具有使從 每個光源(即半導體激光器)IA至IC發(fā)射出的激光束會聚到光盤D1、D2和D3的相應光盤 的記錄表面上的功能。物鏡10是由樹脂制成的雙凸單元件透鏡并且具有面向分束器42的第一表面IOa 和面向光盤的第二表面10b。物鏡10的第一表面IOa和第二表面IOb均為非球面。非球面 的形狀用下式表示SAG = ι r =T + A4h4+A6h6+Ashs+-
1 + 1-(1 +J^
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其中，SAG (凹陷量，sag amount)是非球面上距光軸的高度為h (單位mm)的點與 非球面在光軸處的切面之間的距離，r是非球面在光軸處的曲率半徑(即，Ι/r表示非球面 在光軸上的曲率)(單位mm)，κ是圓錐系數(shù)，以及A4, A6,…表示大于或等于第四階的非 球面系數(shù)。如圖2A所示，物鏡10的第一表面IOa具有中心位于光軸上的圓形第一區(qū)域R1，位 于第一區(qū)域Rl外側(cè)的環(huán)形第二區(qū)域R2、以及位于第二區(qū)域R2外側(cè)的環(huán)形第三區(qū)域R3。在 第一表面IOa上，在包括第一區(qū)域Rl、第二區(qū)域R2和第三區(qū)域R3的整個區(qū)域中形成環(huán)形區(qū) 域結(jié)構(gòu)。如圖2A以及圖2B中的放大圖(圓圖)所示，環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)具有圍繞物鏡10的光 軸同心形成的多個環(huán)形區(qū)域(折射面區(qū)域)。在多個環(huán)形區(qū)域中的相鄰區(qū)域之間形成微小 臺階，每個微小臺階被形成為平行于光軸延伸。雖然在該實施例中，環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)是形成在 物鏡10的第一表面IOa上，但是也可以只在物鏡10的第二表面IOb上形成環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)， 或者也可以在物鏡10的第一表面IOa和第二表面IOb上都形成環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)。應注意的 是，通過在具有較大的有效直徑的第一表面IOa上形成環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)，可以將環(huán)形區(qū)域結(jié) 構(gòu)設計成具有大的最小環(huán)形寬度，從而獲得可以抑制環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的每個臺階的一部分上 的光量損失的優(yōu)點。此外還具有當用清潔碟刷洗物鏡10時不會磨損環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的每個臺階被設計為在通過相鄰的環(huán)形區(qū)域之間的邊界內(nèi)的光束 與通過邊界外的光束之間產(chǎn)生預定的光程差。通常，這種結(jié)構(gòu)可以被表示成衍射結(jié)構(gòu)。環(huán) 形區(qū)域結(jié)構(gòu)被設計為預定的光程差等于特定波長α的η倍值(η:整數(shù))，可以被表示為具 有閃耀波長α的第η級衍射結(jié)構(gòu)。當具有特定波長β的光束通過衍射結(jié)構(gòu)時衍射效率最 大的衍射光的衍射級是與賦予具有波長β的光束的光程差除以波長β所得的值最接近的 整數(shù)m。另外，在通過環(huán)形區(qū)域(折射面區(qū)域)中的相鄰的環(huán)形區(qū)域之間的邊界內(nèi)的光束 和通過邊界外的光束之間產(chǎn)生光程差這一事實可以被認為是光束的相位在環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu) 的每個臺階的作用下相互偏移的現(xiàn)象。因此，環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被表示為用于改變?nèi)肷涔?束的相位的結(jié)構(gòu)(即相位移動結(jié)構(gòu))。可以通過第k區(qū)域中的第i級光程差函數(shù)(tik(h)來表示環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)。在這種 情況下，k和i均為自然數(shù)。光程差函數(shù)ctik(h)是以距物鏡10的光軸的高度h處的附加 光程的形式表示物鏡10(衍射透鏡)的功能能力的函數(shù)，并且限定環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的每個臺 階的位置。光程差函數(shù)6ik(h)可以用下式表示(Mk(h) = (Pik2Xh2+Pik4Xh4+Pik6Xh6+Pik8Xh8+Pikl0Xh10+Pikl2Xh12)mikX其中Pik2，Pik4, Pik6……(i 自然數(shù))表示第k區(qū)域中的第i級光程差函數(shù)的第2 階、第4階、第6階，……的系數(shù)，h (單位mm)表示距光軸的高度，mik表示對于第k區(qū)域中 的第i級光程差函數(shù)而言入射光束的衍射效率最大處的衍射級，λ (單位nm)表示正在使 用的激光束的設計波長。除了通過單一類型的光程差函數(shù)來限定環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的形狀之外，還可以通過聯(lián) 合多種類型的光程差函數(shù)來限定環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的形狀。在該實施例中，通過聯(lián)合兩種類型 的光程差函數(shù)(第一光程差函數(shù)和第二光程差函數(shù))來限定每個區(qū)域Rl和R2中的環(huán)形區(qū) 域結(jié)構(gòu)，從而每個區(qū)域Rl和R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)具有兩種類型的臺階，其賦予入射光束互 不相同的光程差。通過這種該配置，賦予入射光束兩種類型的光學作用。在下文中，對于第一區(qū)域Rl和第二區(qū)域R2中的每一個，通過兩種類型的光程差函數(shù)中的第一光程差函數(shù)限 定的臺階被稱為“第一臺階”，通過兩種類型的光程差函數(shù)中的第二光程差函數(shù)限定的臺階 被稱為“第二臺階”。應注意的是，可以通過聯(lián)合三種或更多類型的光程差函數(shù)來配置環(huán)形 區(qū)域結(jié)構(gòu)。在這種情況下，可以賦予環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)更復雜的光學功能。區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)有助于具有波長λ 1、λ 2和λ 3的激光束中的每一個 的會聚。也就是說，區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置為使具有波長λ 1的激光束會聚到光 盤Dl的記錄表面上、使具有波長λ 2的激光束會聚到光盤D2的記錄表面上、以及使具有波 長λ 3的激光束會聚到光盤D3的記錄表面上。由于具有波長λ 1、λ 2和λ 3的激光束中 的每一個作為基本準直的光束入射到物鏡10上，因此區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被形成為 具有由兩種類型的光程差函數(shù)限定的臺階的衍射結(jié)構(gòu)，其中兩種類型的光程差函數(shù)具有不 同類型的衍射級的組合，從而可以校正由光盤Dl至D3之間的保護層厚度的差異引起的球 面像差。在下文中，對具有波長入1、入2和λ 3的激光束的衍射效率最大的衍射級分別被 稱為“BD用衍射級”、“DVD用衍射級”和“⑶用衍射級”。當將BD用衍射級設定成偶數(shù)級(例如第二級)時，CD用衍射級變成奇數(shù)級(例 如第一級)。在這種情況下，環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)對具有波長λ 1的激光束的會聚度(power)等于 環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)對具有約為波長λ 1的兩倍的波長λ 3的激光束的會聚度。因此，在這種情 況下，難以校正在光盤Dl和D3之間所引起的相對球面像差。這是因為環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的會 聚度與波長和衍射級成正比。因此，在區(qū)域Rl中，必須將第一臺階和第二臺階中的至少一 個的BD用衍射級設定成奇數(shù)級。對與第一臺階和第二臺階中的另一個，優(yōu)選將BD用衍射 級設定成偶數(shù)級，從而具有波長λ 1、λ 2和λ 3的激光束中的每一個可以獲得高衍射效率。 也就是說，通過聯(lián)合第一光程差函數(shù)和第二光程差函數(shù)來設計區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)， 從而對于BD用衍射級、DVD用衍射級和CD用衍射級全部可以實現(xiàn)高衍射效率。應注意的 是，當衍射級減小時，與波長變化有關的衍射效率變化變得較小。因此，在第一區(qū)域Rl中， 第一臺階被設計成BD用衍射級、DVD用衍射級和CD用衍射級全部為第一衍射級，第二臺階 被設計成BD用衍射級、DVD用衍射級和CD用衍射級分別為第二衍射級、第一衍射級和第一 衍射級。為了適當?shù)匦Ｕ獗PDl的使用過程中的色差，同時保證光盤D3的使用過程中具 有足夠的工作距離，當fDn表示在區(qū)域Rl中具有第一臺階的衍射結(jié)構(gòu)的焦距(單位mm) 時，在區(qū)域Rl中具有第一臺階的衍射結(jié)構(gòu)滿足下面的條件(1)-0. 15 < fl/fDn < -0. 03.....(1)其中fDn =-lA2XP112XmnX λ )。應注意的是，通過保證使用具有相對較大的保護層厚度的光盤D3時具有足夠的 工作距離，也可以保證保護層厚度小于光盤D3的光盤Dl和D2具有足夠的工作距離。此外， 在全部光盤Dl至D3中，光盤Dl使用過程中引起的色差變化最大，通過適當?shù)匦Ｕ獗PDl 使用過程中的色差，也可以適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PD2和光盤D3中的每一個時所引起的色差。當條件⑴的中間項大于條件⑴的上限時，作為用于在光盤D3使用過程中保證 足夠的工作距離的補償，光盤Dl的使用過程中所引起的色差變得過大。當條件(1)的中間 項小于條件(1)的下限時，作為用于抑制光盤Dl的使用過程中所引起的色差量的補償，難 以在光盤D3的使用過程中保證足夠的工作距離。此外，在這種情況下，在通過區(qū)域Rl之后
21引起的具有波長λ 3的激光束的非期望的衍射級光可能會會聚到光盤D3的記錄表面附近， 從而使束斑的特性變差。 區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)具有包括由兩種類型的光程差函數(shù)限定的臺階的衍射 結(jié)構(gòu)，并且僅有助于具有波長λ 和λ 2的激光束中的每一個的會聚。也就是說，區(qū)域R2 中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置為使具有波長λ 1的激光束會聚到光盤Dl的記錄表面上、使具有 波長λ 2的激光束會聚到光盤D2的記錄表面上，而具有波長λ 3的激光束不會聚到光盤Dl 至D3的任何記錄表面上。應注意的是，通過將區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)配置成具有由至 少一種類型的光程差函數(shù)限定的臺階，可以獲得足夠的光學性能。也就是說，第二區(qū)域R2 不必具有由兩種類型的光程差函數(shù)限定的臺階。 在區(qū)域R2中，當將BD用衍射級設定成偶數(shù)級時，CD用衍射級的衍射效率變高。在 這種情況下，出現(xiàn)這樣的問題當通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束會聚到光盤D3的記 錄表面附近時，無法形成理想的束斑。因此，優(yōu)選的是，將區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的第一 臺階配置成將BD用衍射級設置為奇數(shù)級，從而BD用衍射級和DVD用衍射級的衍射效率均 可以被設定得較高，同時降低CD用衍射級的衍射效率。當BD用衍射級是如上文所述的奇數(shù) 級時，對于具有波長λ 3的激光束，產(chǎn)生均具有約40%的衍射效率的兩種類型的衍射級光， 兩種類型的非期望的衍射級光分別會聚到偏離光盤D3的記錄表面的位置上。作為結(jié)果，可 以防止出現(xiàn)兩種類型的非期望的衍射級光的每一個使光盤D3的記錄表面上形成的束斑形 狀變差的問題。由于衍射級減小的情況下波長變化引起的衍射效率的變化變的更小，在這 個實施例中，第二區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被設計為BD用衍射級和DVD用衍射級都是一 級。區(qū)域R3中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置為具有包括由一種類型的光程差函數(shù)限定的臺 階的衍射結(jié)構(gòu)，并且僅有助于具有波長λ 1的激光束的會聚。也就是說，區(qū)域R3中的環(huán)形 區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置為使具有波長λ 1的激光束會聚到光盤Dl的記錄表面上、而不將具有波長 λ 2激光束和具有波長λ 3的激光束會聚到光盤Dl至D3的任何記錄表面上為了適當?shù)乜刂朴捎诶鐪囟茸兓鸬那蛎嫦癫畹淖兓?，以及通過在通過區(qū) 域Rl的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個會聚的位置附近會聚，防止通過區(qū)域R3 的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個的非期望的衍射級光使光斑特性變差，區(qū)域R3 中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被如下配置。區(qū)域R3中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置成使BD用衍射級為奇數(shù) 級，區(qū)域R3中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被配置為滿足條件-0. 05< ( Φ 13 (h3) - Φ 13(h2))/(Iii13Xfl) <-0.005 .....(2)其中h2(單位mm)表示區(qū)域R2的最大有效半徑，h3 (單位mm)表示區(qū)域R3的最 大有效半徑。當衍射級減小時，與波長變化有關的衍射效率變化變得較小。因此，優(yōu)選的是 在區(qū)域R3中將BD用衍射級設定為第一級。當條件⑵的中間項大于條件(2)的上限時，由波長變化所引起的球面像差成為 校正不足的狀態(tài)，在這種情況下，過度狀態(tài)中的球面像差仍存在。當條件O)的中間項小于 條件O)的下限時，由波長變化所引起的球面像差成為校正過度的狀態(tài)，在這種情況下，不 是狀態(tài)中出現(xiàn)球面像差。因此，當不滿足條件( 時，無法適當?shù)貓?zhí)行光盤的信息記錄或信 息再現(xiàn)。從不同的觀點進一步解釋條件O)。對于通過區(qū)域R3的具有波長λ2和λ3的
22激光束的強的衍射級光而言，當條件O)的中間項減小時，光盤D3的記錄表面上的球面像 差變大。因此，可以防止出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個的衍射 級光作為非期望的閃爍光出現(xiàn)，從而使光斑特性變差。因此，考慮優(yōu)選將條件( 的中間項 設定成較小的值。但是，當條件O)的中間項的值減小時，區(qū)域R3中設置的臺階數(shù)目變大。 也就是說，當條件O)的中間項小于條件O)的下限時，物鏡的制造變得困難，因為在這種 情況下臺階的數(shù)目增加。也就是說，物鏡10變得不適合于批量生產(chǎn)。另一方面，對于通過區(qū)域R3的具有波長λ 2和λ 3的激光束而言，當條件O)的 中間項增大時，光盤D3的記錄表面上的球面像差變小。因此，通過區(qū)域R3的具有波長入2 和λ 3的激光束中的強的非期望衍射級光分別會聚到接近通過區(qū)域Rl的具有波長λ 2和 λ 3的激光束的成像點的位置，從而使光盤D2和D3的記錄表面上的光斑特性惡化。當條件 (2)的中間項大于條件O)的上限時，由非期望的衍射級光造成的光斑特性惡化程度變大， 因此無法適當?shù)貓?zhí)行光盤D2和D3的信息記錄或信息再現(xiàn)。為了適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl至D3中的每一個時的色差，當fD21 (單位mm)表示 區(qū)域Rl中具有第二臺階的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，區(qū)域Rl中具有第二臺階的衍射結(jié)構(gòu)可以被 配置為滿足條件0 ≤fl/fD21 < 0. 15.....(3)其中fD21 =-1Λ2ΧΡ212Χι 21Χ λ )。當條件(3)的中間項大于條件(3)的上限時，使用光盤Dl至D3中的每一個時所 引起的色差變成校正不足的狀態(tài)，因此無法適當?shù)貓?zhí)行光盤Dl至D3中的每一個的信息記 錄或信息再現(xiàn)。當條件(3)的中間項小于條件(3)的下限時，使用光盤Dl至D3中的每一 個時所引起的色差變成校正過度的狀態(tài)，因此無法適當?shù)貓?zhí)行光盤Dl至D3中的每一個的
信息記錄或信息再現(xiàn)。為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl時所引起的色差，同時在光盤D3的使用過程中保 證足夠的工作距離，區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足條件-0. 10 < fl/fDn < -0. 05.....(4)。為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl至D3中的每一個時所引起的色差，區(qū)域Rl中的環(huán) 形區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足條件0 ^ fl/fD21 < 0. 01.....(5)。為了防止通過區(qū)域R3的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個的非期望的衍 射級光會聚到通過區(qū)域Rl的具有波長λ 2和λ 3的激光束的成像點中的相應成像點附近， 當fD13(單位mm)表示區(qū)域R3中具有第一臺階的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，區(qū)域R3中具有第一 臺階的衍射結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足條件-0. 150 < fl/fD13 < —0. 015.....(6)其中 fD21 =-1Λ2ΧΡ132Χι 13Χ λ )。讓我們考慮引起波長λ 1處的第一級衍射光的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)。當條件(6)的中間 項大于條件(6)的上限時，通過區(qū)域R3的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個的第0 級衍射光會聚到通過區(qū)域Rl的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的成像點中的相應成像點 附近。在這種情況下，光盤D2和D3的每個記錄表面上的光斑特性惡化。當條件(6)的中 間項小于條件(6)的下限時，通過區(qū)域R3的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的每一個的第一級衍射光會聚到通過區(qū)域Rl的具有波長λ 2和λ 3的激光束中的成像點中的相應成像 點附近，從而使光盤D2和D3的記錄表面中的相應記錄表面上的光斑特性惡化。為了更適當?shù)乜刂朴捎诶鐪囟茸兓鸬那蛎嫦癫畹淖兓?，并且防止由?用衍射級和DVD用衍射級的非期望的衍射級光所引起的光斑特性的惡化，區(qū)域R3中的環(huán)形 區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足條件(7)。-0. 03< ( Φ 13 (h3) - Φ 13(h2))/(Iii13Xfl) <-0.01.....(7)。為了更適當?shù)乜刂乒獗PDl和D2每一個的使用過程中由于例如溫度變化所引起的 球面像差的變化，區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被配置為環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)進一步具有由不 同于上文所述的限定第一臺階(其中BD用衍射級和DVD用衍射級中均為第一級)的(第 一)光程差函數(shù)的第二光程差函數(shù)限定的第二臺階，以及對于第二臺階，BD用衍射級為奇 數(shù)級(例如第七級)。當hi (單位mm)表示區(qū)域Rl的最大有效半徑時，具有第二臺階的區(qū)域R2的環(huán)形 區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足限定區(qū)域R2中的臺階數(shù)目的條件(8)。-0. 05 < (Φ22 (h2) -φ22 (hi) )/fl < -0. 03.....(8)。讓我們考慮具有引起波長λ 1處的第七級衍射光的第二臺階的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)。當 條件(8)的中間項大于條件(8)的上限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的第四級 衍射光會聚到光盤D3的記錄表面附近，從而使光盤D3的記錄表面上的光斑特性惡化。當條 件(8)的中間項小于條件(8)的下限時，光盤D2使用過程中與溫度變化有關的球面像差變 成校正過度的狀態(tài)，雖然在這種情況下，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的非期望的 衍射級光(第三級衍射光或第四級衍射光)的球面像差變大。這是非期望發(fā)生的。相反， 當滿足條件(8)時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的強的非期望衍射級光不會聚到 通過區(qū)域Rl的具有波長λ 3的成像點附近，因此可以避免光斑特性的惡化。此外，當滿足 條件( 時，可以適當校正光盤D2使用過程中與溫度變化有關的球面像差。代替滿足條件(8)，當fD22 (單位mm)表示區(qū)域R2中具有第二臺階的衍射結(jié)構(gòu)的 焦距時，區(qū)域R2中具有第二臺階的衍射結(jié)構(gòu)可以被配置為同時滿足下列條件(9)和(10)-0. 03 < (Φ22 (h2)-φ22 (hi) /fl < 0.....(9)；以及0 ^ f l/fD22 < 0. 08.....(10)，其中 =-1Λ2ΧΡ。2ΧΠΙ22Χ λ )?？紤]具有引起波長λ 1處的第七級衍射光的第二臺階的環(huán)形區(qū)域。當條件(9)的 中間項大于條件(9)的上限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的第三級衍射光會聚 到光盤D3的記錄表面附近，并且使光盤D3的記錄表面附近的光斑特性惡化。此外，在這種 情況下，光盤D2的使用過程中與溫度變化有關的球面像差變成校正不足的狀態(tài)，這是非期 望發(fā)生的。當條件(9)的中間項小于條件(9)的下限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激 光束的第四級衍射光會聚到光盤D3的記錄表面附近，從而使光盤D3的記錄表面上的光斑 特性惡化。考慮具有在波長λ 1處引起第七級衍射光的第二臺階的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)。當條件 (10)的中間項大于條件(10)的上限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的第三級衍 射光會聚在光盤D3的記錄表面附近，從而使光盤D3的記錄表面上的光斑特性惡化。當條 件(10)的中間項小于條件(10)的下限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的第四級衍射光會聚在光盤D3的記錄表面附近，從而使光盤D3的記錄表面上的光斑特性惡化。相反，當同時滿足條件(9)和條件(10)時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束 的強的非期望衍射級光(第三級衍射光和第四級衍射光)不會聚到光盤D3的記錄表面附 近。因此，可以避免光斑特性的惡化?？梢钥紤]將區(qū)域Rl至R3中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)作為相位移動結(jié)構(gòu)。接下來通過考慮 將環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)作為相位移動結(jié)構(gòu)這種不同的方式來解釋物鏡10。區(qū)域Rl中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被定義為在相鄰的折射面區(qū)域(環(huán)形區(qū)域)之間的邊 界處具有賦予入射光束不同的光程差的第一臺階和第二臺階的相位移動結(jié)構(gòu)。關于第一臺 階，當Δ OPDik(單位nm)表示在第k區(qū)域中通過第i臺階賦予的光程差時，Nik表示第k區(qū) 域中的第i臺階的臺階數(shù)目時，滿足下列條件(11)和條件(12)。ΙΝΤ| (Δ0Ρ η/λ 1)+0. 5| = 1.....(11)0. 60 XlO2 < N11Xfl < 2. 50 X IO2.....(12)第二臺階被配置為滿足下面的條件(13)。INT| (AOPD21/λ 1)+0. 5 | = 2.....(13)當滿足條件(11)和條件(13)時，通過配置區(qū)域Rl中的相位移動結(jié)構(gòu)使其滿足條 件(1 ，可以適當?shù)匦Ｕ獗PDl的使用過程中的色差，同時保證光盤D3使用過程中的足夠 的工作距離。當條件(12)的中間項大于條件(12)的上限時，在光盤Dl的使用過程中色差變大 作為保證光盤D3使用過程中的足夠的工作距離的補償。當條件(12)的中間項小于條件 (12)的下限時，難以在光盤D3的使用過程中保證足夠的工作距離，通過區(qū)域Rl的具有波長 λ 3的激光束的非期望的衍射級光會聚到光盤d3的記錄表面附近，從而使光斑特性惡化， 雖然在這種情況下，可以抑制使用光盤Dl時所引起的色差量。區(qū)域R2中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)被定義為在相鄰的折射面區(qū)域(環(huán)形區(qū)域)之間的邊 界處具有賦予入射激光束不同的光程差的第一臺階和第二臺階的相位移動結(jié)構(gòu)。為了提高 BD和DVD使用過程中的效率，同時降低CD使用過程中的效率，區(qū)域R2中的相位移動結(jié)構(gòu)的 第一臺階被配置為滿足條件INT| (AOPD12/λ 1)+0. 5 | = 1.....(14)。區(qū)域R3中的環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)可以被定義為在相鄰的折射面區(qū)域(環(huán)形區(qū)域)之間 的邊界處具有賦予入射光束一種類型的光程差的臺階的相位移動結(jié)構(gòu)。為了適當?shù)乜刂朴?于例如溫度變化引起的球面像差的變化，并且通過降低CD和DVD中的每一個的使用過程中 的效率來避免由于閃爍光引起的光斑特性的惡化，區(qū)域R3中的臺階被配置為滿足下列條
件(15)和條件(16)ΙΝΤ| (Δ0Ρ 13/λ 1)+0. 5| = 2L+1.....(15)0. 80 XlO2 < N13Xfl < 3. 50 X IO2.....(16)其中L為整數(shù)。 當條件(16)的中間項大于條件(16)的上限時，由光盤Dl的使用過程中的環(huán)境條 件的改變所引起的球面像差變成校正過度狀態(tài)，這是非期望發(fā)生的。當條件(16)的中間項 小于條件(16)的下限時，由光盤Dl的使用過程中的環(huán)境條件的改變所引起的球面像差變 成校正不足狀態(tài)，通過區(qū)域Rl的具有波長λ2和λ 3的激光束中的每一個會聚到光盤D2
25和D3的相應的記錄表面附近。在這種情況下，在光盤D2和D3的每個記錄表面上形成的束 斑形狀受到不利的影響，這是非期望出現(xiàn)的。為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl至D3中的每一個時所引起的色差，區(qū)域Rl中的相 位移動結(jié)構(gòu)的第二臺階可以被配置為滿足下面的條件(17)。0. 04X IO2 彡 N21Xfl < 1. 50X IO2.....(17)當條件(17)的中間項大于條件(17)的上限時，使用光盤Dl至D3中的每一個時 所引起的色差變成校正過度的狀態(tài)，因此無法適當?shù)貓?zhí)行光盤Dl至D3的信息記錄或信息 再現(xiàn)。當條件(17)的中間項小于條件(17)的下限時，使用光盤Dl至D3中的每一個時所 引起的色差變成校正不足的狀態(tài)，因此無法適當?shù)貓?zhí)行光盤Dl至D3的信息記錄或信息再 現(xiàn)。為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl時所引起的色差，同時保證光盤D3使用過程中的 足夠的工作距離，區(qū)域Rl中設置的相位移動結(jié)構(gòu)的第一臺階可以被配置為滿足下面的條 件(18)。1. 20 XlO2 < N11Xfl < 2. 20 X IO2.....(18)為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl至D3中的每一個時所引起的色差，區(qū)域Rl中的相 位移動結(jié)構(gòu)的第三臺階可以被配置為滿足下面的條件(19)。0. 04X IO2 彡 N21Xfl < 1. OOXlO2.....(19)為了更適當?shù)乜刂朴捎诶鐪囟茸兓鸬那蛎嫦癫畹淖兓?，并且避免由于?用CD和DVD中的每一個時所導致的閃爍光而引起的光斑特性的惡化，區(qū)域R3中的相位移 動結(jié)構(gòu)可以被配置為滿足下面限定區(qū)域R3中的臺階數(shù)目的條件00)。1. 50 XlO2 < N13Xfl < 3. OOXlO2.....(20)為了將波長變化所引起的效率變化抑制到低水平，區(qū)域R3中的相位移動結(jié)構(gòu)可 以被配置為滿足下面限定區(qū)域R3中的臺階數(shù)目的條件01)。ΙΝΤ| ( Δ OPD13/λ D+0. 5 | = 1.....(21)為了通過降低CD使用過程中的效率來避免由于閃爍光所引起的光斑特性的惡 化，區(qū)域R2中的第二臺階可以被配置為滿足下面的條件02)。0. 25 X IO2 < N22 X INT | ( Δ OPD22/ λ 1) +0. 5 | X f 1 < 1. 00 X IO2.....(22)讓我們考慮滿足INT I ( Δ OPD22/ λ 1) +0. 5 | = 7的相位移動結(jié)構(gòu)。當條件(22)的中 間項大于條件0 的上限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3的激光束的第三級衍射光會聚 到通過區(qū)域Rl的具有波長λ 3的激光束的成像點附近，從而使光盤D3的記錄表面上的光 斑特性惡化。當條件02)的中間項小于條件02)的下限時，通過區(qū)域R2的具有波長λ 3 的激光束的第四級衍射光會聚到通過區(qū)域Rl的具有波長λ 3的激光束的成像點附近。第 四級衍射光作為非預期的閃爍光出現(xiàn)在光盤D3的記錄表面上，使光盤D3的記錄表面上的 光斑特性惡化。為了更適當?shù)匦Ｕ褂霉獗PDl時所引起的色差，同時確保光盤D3的使用過程中 的適當?shù)墓ぷ骶嚯x，物鏡10可以被配置為滿足下面的條件35 彡 vd 彡 80.....(23)其中vd表示在d線處限定的物鏡10的阿貝數(shù)。為了使BD用衍射級、DVD用衍射級和CD用衍射級全部獲得更高的衍射效率，物鏡10可以被配置為滿足條件0. 4< (λ 1/(η3-1))/(λ 3/(nl-l)) <0.6.....(27)其中nl和n3分別表示物鏡10在波長λ 1和λ 3處的折射率。下面解釋裝有上文所述的物鏡10的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的五個具體示 例(第一示例至第五示例)。根據(jù)第一示例至第三示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置中的每 一個具有圖1所示的一般配置。第一示例至第三示例的光學系統(tǒng)之間的差異很小，在圖1 的縮放程度下顯示不出來，因此圖1用于解釋根據(jù)第一至第三示例的光學信息記錄/再現(xiàn) 裝置100的一般配置。第一示例根據(jù)第一示例的安裝在光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100上的物鏡10具有如圖2Α和 圖2Β所示或者如圖3Α至圖3C所示的一般配置。表1中顯示了根據(jù)第一示例的物鏡10的 規(guī)格，包括使用波長、焦距、NA和放大倍率Μ。應注意的是，第一示例中與表和圖有關的定義 同樣適用于下文將要解釋的下列示例和對比例中的表和圖。在表1中(以及在下面的類似 表中)，“第一(第1)激光束”表示具有波長λ 1的激光束，“第二(第幻激光束”表示具 有波長λ 2的激光束，“第三(第幻激光束”表示具有波長λ 3的激光束。表 1
第1激光束第2激光束第3激光束波長( )405660790焦距(mm)2. 202. 332. 38NA0. 850. 600. 47放大倍率M0. 0000. 0000. 000如表1中的放大倍率M所示，在光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100中，第1激光束至第 3激光束中的每一個作為準直光束入射到光盤Dl至D3中的相應的光盤上。因此，即使當循 軌操作使物鏡10偏移時，也不會引起離軸像差。表2顯示了當使用光盤Dl時限定的根據(jù) 第一示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的特定數(shù)值配置，表3顯示了當使用光盤D2時限 定的根據(jù)第一示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的特定數(shù)值配置，表4顯示了當使用光 盤D3時限定的根據(jù)第一示例的光學信息記錄/再現(xiàn)裝置100的特定數(shù)值配置。表2
表面Γdη (405nm)1(第1區(qū)域)1.3631(第2區(qū)域)1.3632.561.56023物鏡101(第3區(qū)域)1.3632-2.9700.763OO0.08751.62231光盤Dl4OO-
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表權(quán)利要求
1. 一種用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置通 過選擇性地使用包括分別具有第一波長、第二波長和第三波長的第一光束、第二光束和第 三光束的三種類型的準直的光束向包括記錄密度不同的第一光盤、第二光盤和第三光盤的 三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信息，當λ 1，單位nm，表示第一波長，λ 2，單位nm，表示第二波長，λ 3，單位nm，表示第三 波長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件 λ 1 < λ 2 < λ 3，當tl，單位mm，表示使用第一光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第一光盤的保護層厚 度，t2，單位mm，表示使用第二光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第二光盤的保護層厚度， t3，單位mm，表示使用第三光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第三光盤的保護層厚度時，tl、 t2和t3滿足條件
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，其中當fD21，單位mm，表示第一區(qū)域中的由第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距 時，衍射表面滿足條件0 ≥ fl/fD21 < 0. 15.....(3)其中 fD21 = -1/(2XP212Xm21 X λ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中衍射表面滿足條件-0. 10 < fl/fDn < -0. 05.....(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中衍射表面滿足條件0 ≥ fl/fD21 < 0. 01.....(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，其中當fD13，單位mm，表示第三區(qū)域中的由第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距 時，衍射表面滿足條件-0. 150 < fl/fD13 < -0. 015.....(6)其中 fD21 = -1/(2XP132XIii13X 入)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中衍射表面滿足條件-0. 03 < ( Φ 13 (h3) - Φ 13(h2))/(m13Xfl) < -0. 01 .....(J)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，其中衍射表面被配置成在第三區(qū)域中，對第一光束衍射效率最大的衍射級為第1級。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，其中衍射表面被配置成在第二區(qū)域中，衍射表面具有由用于第二區(qū)域的第一光程差 函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)和用于第二區(qū)域的第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)， 當hl，單位mm，表示第一區(qū)域的最大有效半徑時，衍射表面滿足條件 -0. 05 < ( Φ22(h2)-Φ22 (hi))/fl < -0. 03 .....(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，其中衍射表面被配置為在第二區(qū)域中，衍射表面具有由用于第二區(qū)域的第一光程差 函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)以及由用于第二區(qū)域的第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)，當hl，單位mm，表示第一區(qū)域的最大有效半徑，fD22，單位mm，表示第二區(qū)域中的由第 二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，衍射表面滿足條件
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，包括 物鏡；以及光學元件，其具有至少一個被形成為衍射表面的表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系 統(tǒng)，包括物鏡，所述物鏡的至少一個表面被形成為衍射表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中物鏡光學系統(tǒng)包括物鏡；當vd表示物鏡在d線處的阿貝數(shù)時，vd滿足條件
13.一種用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置通 過選擇性地使用包括分別具有第一波長、第二波長和第三波長的第一光束、第二光束和第 三光束的三種類型的準直的光束向包括記錄密度不同的第一光盤、第二光盤和第三光盤的 三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信息，當λ 1，單位nm，表示第一波長，λ 2，單位nm，表示第二波長，λ 3，單位nm，表示第三 波長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中相位移動表面滿足條件0.04Χ102 ^ N21Xfl < 1. 50Χ102.....(17)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中相位移動表面滿足條件1.20 XlO2 < N11Xfl < 2. 20 X IO2 .....(1 。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中相位移動表面滿足條件0.04X 102 ^ N21Xfl < 1. OOXlO2.....(19)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中相位移動表面滿足條件1.50 XlO2 < N13Xfl < 3. OOXlO2.....U0)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中相位移動表面滿足條件INT| (AOPD13/λ 1)+0. 5 I = 1.....01)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中第二區(qū)域中的相位移動表面包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界 處具有賦予入射光束光程差的第一臺階的相位移動結(jié)構(gòu)以及在多個折射面區(qū)域中的相鄰 折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光束光程差的第二臺階的相位移動結(jié)構(gòu)，所述第一 臺階和所述第二臺階賦予的光程差彼此不同；以及 第二區(qū)域中的相位移動表面滿足條件·0. 25 X IO2 < N22 X INT | ( Δ OPD22/ λ 1) +0. 5| Xfl < 1. OOXlO2.....(22)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)，包括 物鏡；以及光學元件，其被配置為在光學元件的至少一個表面上形成相位移動表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學 系統(tǒng)，包括被配置為在物鏡的至少一個表面上形成相位移動結(jié)構(gòu)的物鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于光學信息記錄/再現(xiàn)裝置的物鏡光學系統(tǒng)， 其中物鏡光學系統(tǒng)包括物鏡；當vd表示物鏡在d線處的阿貝數(shù)時，vd滿足條件 35 彡 vd 彡 80.....(23)。
23.一種光學信息記錄/再現(xiàn)裝置，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置用于向包括記錄密度不 同的第一光盤、第二光盤和第三光盤的三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信 息，包括光源，其分別發(fā)射具有第一波長的第一光束、具有第二波長的第二光束以及具有第三 波長的第三光束；耦合透鏡，其將光源所發(fā)射的第一光束、第二光束和第三光束分別轉(zhuǎn)換成準直的光束；以及物鏡光學系統(tǒng)，當λ 1，單位nm，表示第一波長，λ 2，單位nm，表示第二波長，λ 3，單位nm，表示第三 波長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件 λ 1 < λ 2 < λ 3，當tl，單位mm，表示使用第一光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第一光盤的保護層厚 度，t2，單位mm，表示使用第二光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第二光盤的保護層厚度， t3，單位mm，表示使用第三光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第三光盤的保護層厚度時，tl、 t2和t3滿足條件·0. 05 < tl < 0. 12 ； t2 ^ 0. 6 ；以及 t3 ^ 1. 2，當NAl表示第一光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA2表示第二光盤的信 息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA3表示第三光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑時，NAU NA2和NA3滿足條件 NAl > NA2 > NA3, 其中物鏡光學系統(tǒng)的光學表面的至少其中之一包括具有由光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的 衍射表面Φ ik (h) = (Pik2 X h2+Pik4 X h4+Pik6 X h6+Pik8 X h8+Pikl0 X h10+Pikl2 X h12) mik λ 其中h，單位mm，表示距離光軸的高度，Pik2，Pik4，Pik6……，其中i，k為自然數(shù)，表示第k 區(qū)域中的第i級光程差函數(shù)的第2階、第4階、第6階，……的光程差系數(shù)，mik表示對于第 k區(qū)域的第i級光程差函數(shù)而言入射光束的衍射效率最大處的衍射級，λ，單位nm，表示入 射光束的使用波長；衍射表面包括有助于使第一光束、第二光束和第三光束分別會聚到第一光盤、第二光 盤和第三光盤的記錄表面上的第一區(qū)域；第一區(qū)域包括由第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)以及由第二光程差函數(shù)限定的衍射 結(jié)構(gòu)；第一區(qū)域中的由第一光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)被配置成分別對第一光束、第二光束 和第三光束的衍射效率最大的衍射級為第1級；當Π，單位mm，表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的焦距，《^表示第一區(qū)域中由第一 光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)的焦距時，第一區(qū)域滿足條件-0. 15 < f l/fDn < -0. 03.....(1)，其中 fDn = -l/(2XP112XmnX λ)；第一區(qū)域中的由第二光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)被配置成分別對第一光束、第二光束 和第三光束的衍射效率最大的衍射級分別為第2級、第1級和第1級；衍射表面包括位于第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域有助于使第一光束和第二 光束分別會聚到第一光盤和第二光盤的記錄表面上，并且對第三光束的會聚沒有幫助； 第二區(qū)域具有由至少一種光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)；第二區(qū)域中的衍射結(jié)構(gòu)被配置成分別對第一光束和第二光束的衍射效率最大的衍射 級為第1級；衍射表面包括位于第二區(qū)域外側(cè)的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域有助于使第一光束會聚到 第一光盤的記錄表面上，并且對第二光束和第三光束中的每一個的會聚沒有幫助； 第三區(qū)域具有由至少一種類型的光程差函數(shù)限定的衍射結(jié)構(gòu)； 第三區(qū)域中的衍射結(jié)構(gòu)被配置成對第一光束的衍射效率最大的衍射級為奇數(shù)級；以及 當h2，單位mm，表示第二區(qū)域的最大有效半徑，h3，單位mm，表示第三區(qū)域的最大有 效半徑時，衍射表面滿足條件-0. 05 < ( Φ13 (h3) - Φ 13 (h2)) / (m13 X fl) < _0· 005 .....(2)，其中當Π，單位mm，和Ml分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的焦距和放大倍率，f2，單 位mm，和M2分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第二光束的焦距和放大倍率，f3，單位mm，和M3 分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第三光束的焦距和放大倍率時，物鏡光學系統(tǒng)滿足條件 -0. 02 < fl XMl < 0. 02.....(24)；-0. 02 < f2XM2 < 0. 02.....05);以及-0. 02 < f3XM3 < 0. 02.....(26)；物鏡光學系統(tǒng)包括物鏡；以及當nl表示物鏡關于第一光束的折射率，n3表示物鏡關于第三光束的折射率時，物鏡滿 足條件0. 4 < (λ 1/(n3-l))/( λ 3/ (nl_l)) < 0. 6.....(27)。24. 一種光學信息記錄/再現(xiàn)裝置，該光學信息記錄/再現(xiàn)裝置用于向包括記錄密度不 同的第一光盤、第二光盤和第三光盤的三種類型的光盤記錄信息和/或從所述光盤再現(xiàn)信 息，包括光源，其分別發(fā)射具有第一波長的第一光束、具有第二波長的第二光束以及具有第三 波長的第三光束；耦合透鏡，其將光源所發(fā)射的第一光束、第二光束和第三光束分別轉(zhuǎn)換成準直的光束；以及物鏡光學系統(tǒng)，當λ 1，單位nm，表示第一波長，λ 2，單位nm，表示第二波長，λ 3，單位nm，表示第三 波長時，第一波長、第二波長和第三波長滿足條件 λ 1 < λ 2 < λ 3，當tl，單位mm，表示使用第一光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第一光盤的保護層厚 度，t2，單位mm，表示使用第二光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第二光盤的保護層厚度， t3，單位mm，表示使用第三光束進行信息記錄或信息再現(xiàn)的第三光盤的保護層厚度時，tl、 t2和t3滿足條件0. 05 < tl < 0. 12 ； t2 ^ 0. 6 ；以及 t3 ^ 1. 2，當NAl表示第一光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA2表示第二光盤的信 息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值孔徑，NA3表示第三光盤的信息記錄或信息再現(xiàn)所需的數(shù)值 孔徑時，NAU NA2和NA3滿足條件 NAl > NA2 > NA3, 其中物鏡光學系統(tǒng)中的光學表面中的至少一個光學表面包括具有由多個同心劃分的折射 面區(qū)域形成的相位移動結(jié)構(gòu)的相位移動表面；相位移動表面包括有助于使第一光束、第二光束和第三光束分別會聚到第一光盤、第 二光盤和第三光盤上的記錄表面的第一區(qū)域；第一區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光 束光程差的第一臺階的相位移動結(jié)構(gòu)以及在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的 邊界處具有賦予入射光束光程差的第二臺階的相位移動結(jié)構(gòu)，所述第一臺階和所述第二臺 階賦予的光程差彼此不同，當AOPDik,單位nm，表示第k區(qū)域中的第i臺階所賦予的光程差，Nik表示第k區(qū)域中 的第i臺階的臺階數(shù)目，fl，單位mm，表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的焦距時，第一區(qū)域中的第一臺階滿足條件INTl (Δ0Ρ η/λ 1)+0. 5| = 1.....(11)；以及0. 60 XlO2 < N11Xfl < 2. 50 X IO2.....(12),第一區(qū)域中的第二臺階滿足條件INT| (AOPD21/λ 1)+0. 5 I = 2.....(13)，相位移動表面包括第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域被配置為有助于使第一光 束和第二光束分別會聚到第一光盤和第二光盤的記錄表面上，并且對第三光束的會聚沒有 幫助，第二區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光 束至少一種類型的光程差的臺階的相位移動結(jié)構(gòu)； 第二區(qū)域滿足條件INT| (AOPD12A 1)+0. 5| = 1.....(14)相位移動表面包括第二區(qū)域外側(cè)的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域被配置為有助于使第一 光束會聚到第一光盤的記錄表面上，并且對第二光束和第三光束中的每一個的會聚沒有幫 助；第三區(qū)域包括在多個折射面區(qū)域中的相鄰折射面區(qū)域之間的邊界處具有賦予入射光 束至少一種類型的光程差的臺階的相位移動結(jié)構(gòu)； 第三區(qū)域滿足條件INT I ( Δ OPD13/ λ 1) +0. 5 | = 2L+1.....(15)；以及0. 80Χ102 < N13Xfl < 3. 50Χ102.....(16)其中L為整數(shù)； 其中當Π，單位mm，和Ml分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第一光束的焦距和放大倍率，f2，單 位mm，和M2分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第二光束的焦距和放大倍率，f3，單位mm，和M3 分別表示物鏡光學系統(tǒng)關于第三光束的焦距和放大倍率時，物鏡光學系統(tǒng)滿足條件-0. 02 < fl XMl < 0. 02.....(24)；-0. 02 < f2XM2 < 0. 02.....05)；以及-0. 02 < f3XM3 < 0. 02.....(26)；物鏡光學系統(tǒng)包括物鏡；以及當nl表示物鏡關于第一光束的折射率，n3表示物鏡關于第三光束的折射率時，物鏡滿 足條件0. 4 < (λ 1/(n3-l))/( λ 3/ (nl_l)) < 0. 6.....(27)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學信息記錄/再現(xiàn)裝置和用于該裝置的物鏡光學系統(tǒng)，該裝置選擇性地使用包括分別具有第一、第二和第三波長的第一、第二和第三光束的三種類型的準直的光束對第一、第二和第三光盤記錄/再現(xiàn)信息，其中物鏡光學系統(tǒng)的光學表面的至少其中之一包括具有衍射結(jié)構(gòu)的衍射表面，衍射表面包括由第一和第二光程差函數(shù)限定的第一區(qū)域、由至少一種類型的光程差函數(shù)限定的第二區(qū)域、以及由至少一種類型的光程差函數(shù)限定的第三區(qū)域，第一區(qū)域滿足-0.15＜f1/fD11＜-0.03...(1)，其中fD11＝-1/(2×P112×m11×λ)，以及衍射表面滿足-0.05＜(φ13(h3)-φ13(h2))/(m13×f1)＜-0.005.....(2)。
文檔編號G02B13/00GK102074249SQ20101055633
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者是枝大輔, 竹內(nèi)修一 申請人:Hoya株式會社