专利名称：光学信息记录/再现设备及其物镜的制作方法
技术领域：
发明涉及一种物镜，它安装于一种使用多种不同波长光束的设备，例如向记录数据密度不同的多种光盘记录数据和/或自记录数据密度不同的多种光盘上再现数据的光学信息记录/再现设备。
背景技术：
现存的多种光盘标准(如CD，DVD等)在数据密度、保护层厚度等方面均有所不同。同时，新标准的光盘(HD DVD(高解析DVD)，BD(蓝光光盘)等)具备比DVD更高的数据密度，它们也将在近期完成实际应用阶段，从而实现更高的信息存储容量。这种新标准的光盘的保护层厚度与DVD标准相比基本相同或者略小。由于用户要面对多种标准的光盘，基于对用户使用方便性的考虑，近期的光学信息记录/再现设备(更确切的说是设备上使用的物镜)需要对于以上三种光盘具有兼容性。附带说明，在此说明书中，“光学信息记录/再现设备”包括可同时再现信息和记录信息的设备，仅再现信息设备和仅记录信息的设备。上述“兼容性”指光学信息记录/再现设备确保在再现信息和/或记录信息时，即便切换所使用光盘也无需更换组件。
为了提供一种对多种标准的光盘具备兼容性的光学信息记录/再现设备，设备必须能够产生合适的光斑，通过调整用于再现/寄存信息的光束的NA(数值孔径)使其适合具有特定数据密度的新光盘(从一种光盘切换到不同标准的新光盘)，同时校准由不同的保护层厚度所带来的球面像差。由于光斑直径通常会随着光束波长的减小而变小，因此光学信息记录/再现设备根据光盘的不同的数据密度，有选择的使用具有不同波长的多束激光光束。比如，对DVD使用波长大约为660nm(比CD使用的波长约为790nm的激光波长更短)的激光束。对于前面提到过的新标准光盘，使用比DVD使用的波长更短的激光束(比如，所谓的“蓝激光”，波长约为408nm)，以便于处理超高的数据密度。
为了向多种光盘中的每一种上的记录面会聚光束，提出了一种将物镜配置成在其某一表面上具有环形区域结构并包括环状微型阶梯(step)的技术。按照该技术，具有不同波长的光束可以合适的分别会聚到多种光盘的记录面上。
在日本专利临时公开No.2004-247025(以下称作JP2004-247025A)中已经揭示了一种具有三种光盘兼容性的物镜，例如兼容CD、DVD和HD DVD。
在JP2004-247025A揭示的光拾取器中，由于使用三种具有不同波长的准直光束，物镜对三种不同数据密度的光盘具有兼容性并且具有校正球面像差的功能。
然而，JP2004-247025A中所揭示的光拾取器有一个不足，产生的非期望衍射级的光实际上与用于信息记录和信息再现的正常衍射级数的光具备相同的量。由于此原因，需要一种在保持向多种光盘精确地记录信息和/或从多种光盘再现信息的功能的同时，能够使光学信息记录/再现设备可以精确地执行信息记录和信息再现的物镜。
发明内容
本发明优点在于，能够提供一种用于光学信息记录/再现设备(它通过选择使用具有不同波长的多种光束，在三种不同标准的光盘上执行信息记录或再现)的物镜，它能够在每种光盘的记录面上形成所需的光斑，不依赖于使用三种光盘中的某种而减小各种像差(比如球面像差)，能够不依赖于使用三种光盘中的某种，而实现高精确率的信息记录/再现，同时保证高的衍射效率。
按照本发明的一个方面，提供一种用于光学信息记录/再现设备中的物镜，通过选择使用包括第一、第二和第三光束的三种类型光束中的一种，向包括具有最高记录密度的第一光盘、具有次高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘的三种类型光盘记录信息和/或再现信息。在此配置中，当第一到第三光束的波长分别表示为λ1(nm)、λ2(nm)和λ3(nm)时，满足λ1＜λ2＜λ3。当需要使用第一光束的第一光盘保护层厚度为表示为t1(mm)，需要使用第二光束的第二光盘保护层厚度为表示为t2(mm)，需要使用第三光束的第三光盘保护层厚度为表示为t3(mm)时，满足t1≤t2＜t3。当向第一光盘记录信息或自第一光盘再现信息所必需的数值孔径表示为NA1，向第二光盘记录信息或自第二光盘再现信息所必需的数值孔径表示为NA2，向第三光盘记录信息或自第三光盘再现信息所必需的数值孔径表示为NA3时，满足关系NA1＞NA3并且NA2＞NA3。
进一步说，物镜包括由不同材料制成并且在胶合面胶合在一起的第一光学部件和第二光学部件。胶合面上包括第一相移结构，其具备多个与物镜光轴同心的折射面区域。该第一相移结构满足条件(1)和(2)0.85＜Φ2/Φ1＜1.15 .....(1)0.10＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50 .....(2)其中，Φ1＝m(λ1)×(λ1/(n2(λ1)-n1(λ1)))，Φ2＝m(λ2)×(λ2/(n2(λ2)-n1(λ2)))，Φ3＝m(λ3)×(λ3/(n2(λ3)-n1(λ3)))，m(λ1)，m(λ2)，和m(λ3)是分别使第一到第三光束衍射效率最大化的衍射级数，n1(λ1)，n1(λ2)和n1(λ3)分别是第一光学部件的折射率，n2(λ1)，n2(λ2)，和n2(λ3)分别是第二光学部件的折射率。
即使第一到第三光束作为充分准直的光束分别入射到物镜上，通过设置物镜使其满足上述条件(1)和(2)，可以对三种类型光盘中的每一种合适的校正球面像差。
在至少一个方面，第一相移结构进一步满足条件(3)和(4)1.00≤Φ2/Φ1＜1.15.....(3)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50.....(4)。
在至少一个方面，相移结构进一步满足条件(5)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.40.....(5)。
在至少一个方面，第一相移结构进一步满足条件(6)和(7)0.85＜Φ2/Φ1＜1.00.....(6)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.35.....(7)。
在至少一个方面，物镜包括除却胶合面外的两个面，并且两个面中的一个包括第二相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。这样，在相邻的多个折射面区域之间，可以设置第二相移结构以带给第一光束完全等于2λ1的附加光程长度。
在至少一个方面，物镜包括除却胶合面外的两个面，并且两个面中的一个包括第二相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。这样，在相邻的多个折射面区域之间，可以设置第二相移结构以带给第一光束完全等于10λ1的附加光程长度。
在至少一个方面，在胶合面上的包括光轴的第一区域形成第一相移结构。这样，将第一区域设置为至少将第三光束会聚到第三光盘的记录面上。
在至少一个方面，胶合面在第一区域之外有第二区域。这样，将第二区域制成具有将第一和第二光束分别会聚到第一和第二光盘的记录面，而不对第三光束的会聚起作用的功能的折射面。
在至少一个方面，胶合面在第一区域之外有第二区域。这样，第二区域被制成将第一和第二光束分别会聚到第一和第二光盘的记录面，而不对第三光束的会聚起作用。这样，第二区域可以包括第三相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。
在至少一个方面，在物镜的两个面中的一个面上的第三区域形成第二相移结构。这样，第三区域被制成至少将第三光束的会聚到第三光盘的记录面上。
在至少一个方面，除胶合面以外的两个面中的一个包括在第三区域范围以外的第四区域，第四区域包括具备多个与光轴同心的折射面区域的第四相移结构。这样，在相邻的多个折射面区域之间，可以设置第四相移结构以带给第一光束完全等于3λ1的附加光程长度。
在至少一个方面，除胶合面以外的两个面中的一个包括第三区域以外的第四区域，第四区域包括第四相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。这样，在相邻的多个折射面区域之间，可以设置第四相移结构以带给第一光束完全等于5λ1的附加光程长度。
在至少一个方面，物镜满足条件(8)f1×NA1＞f2×NA2.....(8)其中，f1表示当使用第一光盘时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘时确定的焦距。在此情况下，胶合面包括在第二区域之外的第五区域，该区域被设置成仅将第一光束会聚到第一光盘的记录面上，并对第二和第三光束的会聚不起作用。
在至少一个方面，物镜满足条件(9)f1×NA1＜f2×NA2.....(9)其中，胶合面包括在第二区域之外的第五区域，该区域被设置成仅将第二光束会聚到第二光盘的记录面上，并对第一和第三光束的会聚不起作用。
在至少一个方面，第五区域包括第五相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。这样，第五相移结构设置成使得相邻的多个折射面区域之间带给第一光束的光程长度差的绝对值与第二区域带给第一光束的光程长度差的绝对值不同。
在至少一个方面，第五区域包括第五相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。这样，第五相移结构设置成使得相邻的多个折射面区域之间带给第二光束的光程长度差的绝对值与第二区域带给第二光束的光程长度差的绝对值不同。
在至少一个方面，物镜满足条件(8)f1×NA1＞f2×NA2.....(8)在此情况下，除胶合面以外的两个面中的一个面包括在第四区域范围以外的第六区域，该区域设置成仅将第一光束会聚到第一光盘的记录面上，并对第二和第三光束的会聚不起作用。第六区域包括第六相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域的。进一步，第六相移结构设置成使得相邻的多个折射面区域之间带给第一光束的光程长度差的绝对值与第四区域带给第一光束的光程长度差的绝对值不同。
在至少一个方面，物镜满足条件(9)f1×NA1＜f2×NA2.....(9)在此情况下，除胶合面以外的两个面中的一个面包括在第四区域范围以外的第六区域，该区域设置成仅将第二光束会聚到第二光盘的记录面上，并对第一和第三光束的会聚不起作用。第六区域包括第六相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。进一步，第六相移结构设置成使得相邻的多个折射面区域之间带给第二光束的光程长度差的绝对值与第四区域带给第二光束的光程长度差的绝对值不同。
在至少一个方面，将物镜设置成满足条件(10)0.01＜d1/d2＜0.20.....(10)其中d1表示第一光学部件的中心厚度(单位mm)，并且d2表示第二光学部件的中心厚度(单位mm)。
按照本发明的另外一个方面，提供一种用于光学信息记录/再现设备中的物镜，通过选择使用包括第一、第二和第三光束的三种类型光束中的一种，向包括具有最高记录密度的第一光盘、具有次高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘的三种类型光盘记录信息和/或再现信息。光学信息记录/再现设备包括分别发射具备不同波长的第一、第二和第三光束的光源；和上述提到的物镜。
在至少一个方面，t1大约为0.6mm，t2大约为0.6mm，t3大约为1.2mm。
图1是显示光学信息记录/再现设备的完整结构的原理图，此设备装备了按照本发明实施例的一个物镜。
图2A-2C表示在分别使用从第一到第三光盘D1-D3的情况下，物镜、光盘和激光束光路(第一激光束，第二激光束，第三激光束)之间关系的原理图。
图3是物镜配置示例的截面图。
图4是另一个物镜配置示例的截面图。
图5A到5C分别显示了当使用第一到第三激光束时，由按照第一示例的物镜带来的球面像差。
图6A到6C分别显示了当使用第一到第三激光束时，由按照第二示例的物镜带来的球面像差。
图7A到7C分别显示了当使用第一到第三激光束时，由按照第三示例的物镜带来的球面像差。
图8A到8C分别显示了当使用第一到第三激光束时，由按照第四示例的物镜带来的球面像差。
图9A到9C分别显示了当使用第一到第三激光束时，由按照第五示例的物镜带来的球面像差。
具体实施例方式现在参照附图，详细描述按照本发明的优选实施例的细节。
下面将描述一个按照本发明的实施例的物镜。这个实施例的物镜具有对三种不同标准(保护层厚度，数据密度等)光盘的兼容性，它安装在光学信息记录/再现设备上。
在下面的解释中，为表述方便，一种(三种之一)具有最高数据密度(比如新标准光盘，如HD DVD，DVD或BD)的光盘将被称为“第一光盘D1”，相对第一光盘D1具有较低数据密度的光盘(DVD，DVD-R等)被称为“第二光盘D2”，而具有最低数据密度的光盘(CD，CD-R等)将被称为“第三光盘D3”。
如果第一到第三光盘的保护层厚度分别设为t1、t2、t3，则保护层厚度满足如下关系t1≤t2＜t3 为了实现在第一光盘D1到第三光盘D3的每个上的信息再现/记录，信息再现/记录所需的NA(数值孔径)需要适当变化，从而可以形成适于每种光盘的特定数据密度的光斑。当对三种光盘D1，D2和D3的信息再现/记录的最优化设计的数值孔径分别定义为NA1，NA2和NA3时，数值孔径(NA1，NA2，NA3)满足如下关系(NA1＞NA3)且(NA2＞NA3) 明确的说，对第一或第二光盘D1，D2(具有较高数据密度)的信息记录/再现，因为需要形成比较小的光斑，所以需要相对较大的数值孔径。另一方面，对第三光盘D3(具有最低数据密度)信息记录/再现需要的数值孔径较小。附带提及，每一种光盘在实现信息记录/再现时都装在转盘(未画出)上并且高速旋转。
在以上对三种光盘D1-D3(具有不同数据密度)的使用中，光学信息记录/再现设备通过选择地使用具有不同波长的多束激光光束，可以在正在使用光盘的记录面上形成适合每一种数据密度的光斑。明确的说，对第一光盘D1的信息记录/再现时，从光源发出具有最短波长(第一波长)的“第一激光束”在第一光盘D1的记录面上形成最小的光斑。另一方面，对第三光盘D3的信息记录/再现时，从光源发出的具有最长波长(第三波长)的“第三激光束”在第三光盘D3的记录面上形成最大的光斑。对第二光盘D2的信息记录/再现时，从光源发出“第二激光束”从而在第二光盘D2的记录面上形成相对小的光斑，第二激光束具有比第一激光束的波长长而比第三激光束的波长短的波长(第二波长)。
图1是光学信息记录/再现设备100完整结构的原理图，此设备装备了按照本实施例的物镜10。光学信息记录/再现设备100包括发出第一激光束的光源1A，发出第二激光束的光源1B，发出第三激光束的光源1C，耦合镜2A，2B和2C，分束器41和42，半透半反镜5A，5B和5C，和感光器单元6A，6B和6C。附带提及，由于光学信息记录/再现设备100要支持对不同光盘的信息记录/再现所需要的不同的数值孔径，因此在第三激光束光路中光源1C和物镜10之间也可以放置一个孔径限制元件(虽然没有在图1中表示)，来限制第三激光束的光束直径。
如图1所示，由光源1A，1B和1C发出的激光光束(第一激光束，第二激光束，第三激光束)通过耦合镜2A，2B和2C分别会聚成准直光束。因而，在这个实施例中，每一个耦合镜(2A，2B，2C)的功能都是准直镜。每一个经过耦合镜(2A，2B，2C)的激光束通过分束器41和42导入公共光路从而进入物镜10。每一束经过物镜10的激光束以信息再现/记录为目标，会聚在光盘(D1，D2，D3)记录面附近一点。在记录面反射后，激光束分别通过半透半反镜5A，5B和5C，然后激光束分别被感光器单元6A，6B和6C探测到。
如上文提到，通过使每一个耦合镜2A-2C将每一束激光束(入射到物镜10上)会聚成准直光束，可以抑制在物镜10的追踪期间产生的离轴像差(比如慧差)。
附带提及，由于如光源1A-1C的个体差异和安装位置等各种因素，以及光学信息记录/再现设备100的环境变量，也有可能使得经过耦合镜(2A，2B，2C)发出的每一条激光束，都不是严格意义上的准直光束。无论如何，由于以上因素产生的光束发散角都非常小，由此在追踪移动中产生的像差同样小到可以忽略，所以在实际应用中它完全不会带来问题。
图2A-2C是一个原理图，它显示了在分别使用光盘D1到D3时物镜10，光盘(D1-D3)以及激光光束(第一激光束，第二激光束，第三激光束)的光路之间的关系。在2A-2C的每幅图中，光学信息记录/再现设备100的光学系统的参考轴AX由虚线表示。顺便提及，在图2A-2C的显示中，当物镜10的光轴与光学系统的参考轴重合时，由于追踪操作导致物镜的光轴自参考轴AX移开。
如图2A-2C所示，每种光盘D1-D3都具有保护层21和记录面22。附带提及，记录面22被夹在实际光盘D1-D3中的保护层21与标记层(未画出)之间。
图3是物镜10的截面图。如图3所示，物镜10由在胶合面13处胶合在一起的两个光学部件10A和10B(由不同材料制成)构成。胶合而成的物镜10有第一表面11(在光源一端)和第二表面12。物镜10是由塑料制成的双凸胶合透镜，它的第一表面、第二表面和胶合面11、12和13都是非球面的。每一个非球面表面可以由如下表达式表示X(h)=Ch21+1-(K+1)C2h2+Σi=2A2ih2i]]>其中X(h)表示非球面上坐标点的SAG量(SAG量从接触光轴上的非球面的切面测量的距离)，从光轴到非球面的高度(距离)为h，“C”表示光轴上非球面的曲率(1/r)，“K”表示圆锥常数，每一个“A2i”(i比1大的整数)都表示第2i阶(表达式中的总和包括四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶等等的非球面系数A4，A6，A8，A10，A12，...)的非球面系数。
在这个实施例的光学信息记录/再现设备100中，在对不同种光盘D1-D3使用不同波长的多激光束的情况下，由于物镜10的折射率以及保护层21的厚度(随使用光盘的种类的变化而变化)的变化而产生球面像差。
因此，为了校正球面像差(在使用3种光盘D1-D3时以不同的方式产生)，并且得到对光盘D1-D3的兼容性，至少在这个实施例的物镜10的胶合面13上有相移结构，它对三种激光束都有衍射效果。在胶合面13上形成的相移结构包括多个环绕光轴AX的同心折射面(环形区域)，且包括多个在相邻折射面间形成的微型阶梯。
这个实施例的物镜10具有会聚功能，它将第一到第三激光束分别会聚到相对应光盘(D1，D2，D3)的记录面上，同时它通过胶合面13的衍射和折射效应，以及第一和第二表面11和12的折射效应，将球面像差校正到大约为0。
本实施例的物镜10的相移结构的设置将由光程差函数详细说明，下面将解释光程差函数。按照到光轴上的高度为h的光程长度之和，光程差函数表示了物镜10作为衍射透镜的函数。光程差函数φ(h)如下表示φ(h)=mλΣi=1P2ih2i]]> 在上面的光程差函数φ(h)中，每一个“P2i”(i正整数)表示第2i阶的系数(表达式总共包括2阶、4阶、6阶等等的系数P2，P4，P6，...)，“m”表示使所使用的激光光束的衍射效率最大化的衍射级数，“λ”表示所用激光器的设计波长。
为了提高函数的效率以校正球面像差，将相移结构设置在按照本实施例的物镜10的胶合面13中，并满足下列条件(1)和(2)0.85＜Φ2/Φ1＜1.15.....(1)0.10＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50.....(2)其中Φ1＝m(λ1)×(λ1/(n2(λ1)-n1(λ1)))，Φ2＝m(λ2)×(λ2/(n2(λ2)-n1(λ2)))，Φ3＝m(λ3)×(λ3/(n2(λ3)-n1(λ3)))，m(λ1)，m(λ2)，和m(λ3)分别是第一到第三激光束衍射效率最大化的衍射级数，n1(λ1)，n1(λ2)，和n1(λ3)分别是光学部件10A的折射率，并且n2(λ1)，n2(λ2)，和n2(λ3)分别是光学部件10B的折射率。
Φ1，Φ2和Φ3分别对应通过相移结构中的每一个阶梯，给予第一到第三激光束的附加光程长度。即条件(1)涉及通过胶合面13的阶梯给予第一和第二激光束的附加光程长度之间的比率。条件(2)涉及通过胶合面13的阶梯给予第一到第三激光束的附加光程长度之间的比率。
关于条件(1)，当Φ2/Φ1大于条件(1)的上限时，球面像差校正过度，特别是对于使用第二光盘D2时。此外，当Φ2/Φ1小于条件(1)的下限时，球面像差校正不足，特别是对于使用第二光盘D2时。
关于条件(2)，当|(Φ3-Φ2)/Φ1|大于条件(2)的上限时，球面像差校正过度，特别是对于使用第三光盘D3时。此外，当|(Φ3-Φ2)/Φ1|小于条件(2)的下限时，球面像差校正不足，特别是对于使用第三光盘D3时。
当Φ2/Φ1满足如下条件(3)(也就是，胶合面13的每一阶梯带给第二激光束的附加光程长度大于胶合面13的每一阶梯带给第一激光束的附加光程长度)，设置物镜10满足如下条件(4)。
1.00≤Φ2/Φ1＜1.15.....(3)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50.....(4) 对通过满足下列条件(5)，胶合面13(其满足条件(3))能够合适的抑制对最佳设计波长有微小频移的每一束激光(例如，用于第一光盘D1的第一激光束)的波长所带来的球面像差。
0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.40.....(5) 当Φ2/Φ1满足如下条件(6)(也就是，胶合面13的每一阶梯带给第一激光束的附加光程长度大于胶合面13的每一阶梯带给第二激光束的附加光程长度)，设置物镜10满足如下条件(7)。
0.85＜Φ2/Φ1＜1.00.....(6)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.35.....(7)。
条件(6)和(7)的上限和下限与条件(3)和(4)的上限和下限的意义相同。如上文描述，通过在胶合面13上形成相移结构，相比在透镜和空气之间的界面形成相移结构的情况，可以更有效率的利用物镜10的两光学部件10A和10B的折射率之差来得到上面提到的实施例的优点。
如上文所述，以物镜10在图3中的设置为例，在胶合面13上形成单独的相移结构。然而，胶合面13可以分成对透射过的激光束具有不同效果的多个区域，这样可以更精确的实现再现或记录。图4显示了按照本实施例的物镜10的另一个示例。
如图4的物镜10的示例所示，胶合面13具有包括光轴AX的第一区域13a和位于第一区域13a之外的第二区域13b。当入射到物镜10的第一表面11的第一激光束的直径，与入射到物镜10的第一表面11的第二激光束的直径不相同时，在第二区域13b之外有第五区域13c。在第一区域13a形成相移结构，它对第一到第三光盘D1到D3的再现或记录时分别使用的第一到第三激光束的会聚起作用。在第一区域13a形成的相移结构满足上述条件(1)到(7)。以后，在第一区域13a形成的相移结构称为“第一相移结构”。
将第二区域13b设置成适合校正第一和第二激光束的球面像差，从而第一和第二激光束分别合适的会聚到第一和第二光盘的记录面上。如前文提到，物镜10由具有不同折射率的两光学部件10A和10B组成。这样，通过形成材料具有校正第一和第二激光束的球面像差的特性(即，折射率)的光学部件10A和10B，可以在抑制球面像差的情况下提高第一和第二激光束的每一光束的利用效率。
第二区域13b可以提供对第一和第二激光束分别会聚到第一和第二光盘的记录面上起作用，但是对第三激光束的会聚不起作用的相移结构(第三相移结构)。
当以下条件成立时形成第五区域13cf1×NA1＞f2×NA2.....(8)其中，f1表示当使用第一光盘D1时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘D2时确定的焦距。换句话说，当入射到物镜10入射面的第一激光束的直径大于入射到物镜10的入射面的第二激光束的直径时，形成第五区域13c。第五区域13c的功能是适当的校正涉及第一激光束的球面像差，从而，第一到第三激光束都可以合适的会聚到相关光盘的记录面。
与第二区域13b对比，当条件(8)成立时形成的第五区域13c对第二激光束的会聚并不起作用。即为，当条件(8)成立时形成的第五区域13c相对于第二和第三激光束具有孔径光阑的作用。例如，如果第五区域13c提供相移结构(第五相移结构)，则第五相移结构设计成由相邻折射面区域间的每个阶梯带给第一激光束的光程长度差与第二区域13c带给第一激光束的光程长度差不同。更确切的说，第五相移结构被照耀导致第一激光束的衍射效率最大化。
作为选择的，当下列条件(9)成立时，形成第五区域13c。
f1×NA1＜f2×NA2.....(9)换句话说，当第二激光束入射到物镜10的入射面的直径大于第一激光束入射到物镜10的入射面的直径时，形成第五区域13c。第五区域13c具备适当的校正涉及第二激光束的球面像差的功能，从而第一到第三激光束中的每一束都能合适的会聚到相关光盘的记录面。
与第二区域13b对比，当条件(9)成立时形成的第五区域13c对第一激光束的会聚并无贡献。即为，当条件(9)成立时形成的第五区域13c相对于第一和第三激光束具有孔径光阑的作用。例如，如果第五区域13c提供相移结构(第五相移结构)，则第五相移结构设计成由相邻折射面区域间的每个阶梯带给第二激光束的光程长度差与第二区域13b带给第二激光束的光程长度差不同。更确切的说，第五相移结构被照耀导致第二激光束的衍射效率最大化。
为抑制由于波长的变化带来的像差，或者为赋予物镜10作为第三激光束的孔径光阑的功能，物镜10可以这样设置，其第一表面11或第二表面12(即，透镜与空气之间的界面)被分成多个区域，分别拥有不同的相移结构。
然而，由于在聚焦过程中，物镜10有可能位于安置在转台上的光盘附近，所以相移结构最好安排在第一表面11上。如图4所示，通过使边界到光轴的高度分别与定义胶合面13上的第一、第二和第五区域13a、13b和13c的边界到光轴的高度相同，将第一表面11分成11a，11b和11c(第三，第四和第六区域)三个区域。即第三区域11a与第一区域13a对应，第四区域11b与第二区域13b相对应，第六区域11c与第五区域13c相对应。这样，如果将物镜10如下设置，在胶合面13的整个区域形成单一的相移结构(也就是，如图3所示的如果胶合面仅仅由第一区域13a组成)，则在透镜与空气之间的界面(例如，第一表面11)仅有第三区域11a。
在第三区域11a上提供相移结构(第二相移结构)，其具有带给第一激光束完全等于2λ1(其中λ1表示第一激光束的波长)的附加光程长度的功能。因此，分别使第一、第二和第三激光束的衍射效率最大化的衍射级间比率的值对第一到第三激光束按顺序为2∶1∶1。这样，可以分别对第一到第三激光束得到高衍射效率。关于对第一到第三光盘D1到D3的信息记录或再现，在保持高的光利用效率的情况下，它对光源发出的激光束的波长偏离设计波长所带来的球面像差也有校正功能。
在第四区域11b上形成相移结构(第四相移结构)，它具备将第一和第二激光束分别合适的会聚到第一和第二光盘D1和D2的记录面的功能，同时它对第三激光束的会聚不起作用。对第三激光束，此结构实现物镜10的孔径光阑的功能。这样，通过形成第四相移结构，可以排除对孔径光阑的需要。
更确切的说，如上述设置的第四相移结构具有阶梯结构，对第一激光束带来充分等于3λ1或5λ1的附加光程长度。通过这种结构，可以提高第一和第二激光束的衍射效率，同时可以校正在光源1A、1B和1C的每一个发出的激光束相对设计波长有频移时导致的球面像差。
当下列条件(8)成立时，形成第六区域11cf1×NA1＞f2×NA2.....(8)其中，f1表示当使用第一光盘D1时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘D2时确定的焦距。换句话说，当入射到物镜10入射面的第一激光束的直径大于入射到物镜10的入射面的第二激光束直径时，形成第六区域11c。
对比第四区域11b，当条件(8)成立时形成的第六区域11c具有对第二激光束的会聚不起作用的相移结构(第六相移结构)。即，当条件(8)成立时形成的第六区域11c对第二和第三激光束具备孔径光阑的功能。更确切的说，第六相移结构设计成由相邻折射面区域间的每个阶梯带给第一激光束的光程长度差与第四区域11b带给第一激光束的光程长度差不同。第六相移结构被照耀导致第一激光束的衍射效率最大化。
作为选择的，当下列条件(9)成立时，形成第六区域11c。
f1×NA1＜f2×NA2.....(9)换句话说，当第二激光束入射到物镜10的入射面的直径大于第一激光束入射到物镜10的入射面的直径时，形成第六区域11c。
对比第四区域11b，当条件(9)成立时形成的第六区域11c具有对第一激光束的会聚不起作用的相移结构(第六相移结构)。即，当条件(9)成立时形成的第六区域11c对第一和第三激光束具备孔径光阑的功能。更确切的说，第六相移结构设计成由相邻折射面区域间的每个阶梯带给第二激光束的光程长度差与第四区域11b带给第二激光束的光程长度差不同。第六相移结构被照耀导致第二激光束的衍射效率最大化。
如上文所述，按照实施例可以在第一到第六区域的任一区域提供相移结构。但是，只要第一区域13a拥有第一相移结构，其它区域就不需要相移结构。换句话说，对于第二到第六区域，例如根据物镜10设计的难易程度或物镜10所需的光学性能等不同的要求决定是否在区域形成相移结构。
为了更容易的制造物镜10，物镜10可以设置成满足如下条件(10)0.01＜d1/d2＜0.20.....(10)其中d1表示第一光学部件10A的中心厚度(单位mm)，d2表示第二光学部件10B的中心厚度(单位mm)。
此后，将描述按照上提到的实施例的五个独立的示例(第一到第五示例)。图3显示了按照第一和第二示例配置的物镜10，图4显示了按照第三到第五示例配置的物镜10。在下面示例中，光盘D1具有最高的数据密度，保护层厚度为0.6mm，光盘D2具有次高的数据密度，保护层厚度为0.6mm，光盘D3具有最低数据密度，保护层厚度1.2mm。
第一示例 下列表1显示按照第一示例的物镜10的具体参数。
表1
通过表1中的“放大率M”可知，对于第一到第三光盘D1到D3都是准直的激光束入射到物镜10上。当安装了具有表1所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100使用第一光盘D1时，下列表2显示此时确定的详细数值配置。当安装了具有表1所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100使用第二光盘D2时，下列表3显示此时确定的详细数值配置。当安装了具有表1所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100使用第三光盘D3时，下列表4显示此时确定的详细数值配置。
表2
表3
表4
在表4-6中，“r”表示每一个光学表面的曲率半径(mm)，“d”表示在信息再现/记录中从一个光学表面到下一个光学表面的距离(mm)，“n(X nm)”表示从一个光学平面到下一个光学平面间的介质对波长为X nm的光的折射率(下列相似表格意义同上)。
如在表2-4中的“注释”所述(以及在下列相似表格中)，编号0表面代表光源(1A-1C)，编号1表面代表物镜10的第一表面11，编号2表面代表物镜10的胶合面13，编号3表面代表物镜10的第二表面12，编号4表面代表光盘(D1-D3)的保护层21的表面，编号5表面代表光盘(D1-D3)的记录面22。附带说明，为了解释的方便，在表2-4中，省略了在每一个光源(1A-1C)到物镜10之间的光学部件(元件)的数值配置。
物镜10的第一表面11，胶合面13和第二表面12(表面编号1、2和3)是非球面。下列表5详细说明确定每一个非球面(11，12，13)形状的圆锥常数和非球面系数。附带说明，表5(以及在下列相似表格中)中的符号“E”表示10的次方，具体指数为E右边的数(举例说明，“E-04”表示“×10-4”)。
表5
按照第一示例的物镜10在整个胶合面13上具有相移结构(对应于第一相移结构)。下列表6显示了光程差函数的系数P2i(i正整数)，它详细说明按照第一示例的物镜10的相移结构。表7显示了使第一到第三激光束得到最大化衍射效率的衍射级数。
表6
表7
从上述表中可以得到，Φ1＝0.043，Φ2＝0.044，且Φ3＝0.054，且Φ2/Φ1＝1.023，且|(Φ3-Φ2)/Φ1|＝0.233。这样，满足条件(1)到(5)。在具有按照第一示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时，表8显示了分别得到的衍射效率。作为比较性的使用传统单原件物镜的示例(表8中的“比较性示例1”)，表8同样显示了当分别使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时定义的衍射效率。
表8
如表8所示，对于第二和第三光盘D2和D3，第一示例得到的衍射效率高于比较性示例1。这样，对第一到第三激光束(即第一到第三光盘D1到D3)第一示例得到高的光利用效率。
图5A是球面像差图，显示在具有按照第一示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一激光束带来的球面像差。图5B是球面像差图，显示在具有按照第一示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二激光束带来的球面像差。图5C是球面像差图，显示在具有按照第一示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三激光束带来的球面像差。在图5A到图5C中(以及在下列相似图中)，实线表示当具有表1中的波长的激光束入射到物镜10上引起的球面像差，虚线表示当激光波长相对表1中的波长频移为5nm时引起的球面像差。
如图5A到5C的实线所示，对光盘D1到D3中的任一种，都可以合适的校正球面相差。即通过采用与第一示例一致的物镜10，可以将第一到第三激光束分别合适的会聚到第一到第三光盘D1到D3的记录面上。
从图5A到5C的虚线可以看出，同样也可以抑制由于光源1A到1C的每个发出的激光束的微小波长频移带来的球面像差。即通过使用与第一示例一致的物镜10，对第一到第三激光束即使在激光束波长有微小频移时也可以保持合适的会聚状态。应该注意的是，在图5A到5C中的虚线(代表球面像差)在横向的移动对于聚焦操作不会有任何问题，因为这样的球面像差在横向的移动可以通过调整物镜10或者光盘在光轴方向的位置来校正。
如表2到4所示，第一光学部件10A的中心厚度d1是0.10，第二光学部件10B的中心厚度d2是2.20。这样，d1/d2是0.045。因此按照第一示例的物镜10满足条件(10)。
第二示例 下列表9显示按照第二示例的物镜10的具体参数。
表9
通过表9中的“放大率M”可知，对于第一到第三光盘D1到D3都是准直的激光束入射到物镜10上。当在安装了具有表9所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一光盘D1时，下列表10显示此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表9所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二光盘D2时，下列表11显示此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表9所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三光盘D3时，下列表12显示此时确定的详细数值配置。
表10
表11
表12
物镜10的第一表面11，胶合面13和第二表面12(表面编号1、2和3)是非球面。下列表13详细说明确定每一个非球面(11，12，13)形状的圆锥常数和非球面系数。
表13
按照第二示例的物镜10在整个胶合面13上具有相移结构(对应于第一相移结构)。下列表14显示了光程差函数的系数P2i(i正整数)，它详细说明按照第二示例的物镜10的相移结构。表15显示了使第一到第三激光束得到最大化衍射效率的衍射级数。
表14
表15
从上述表中可以得到，Φ1＝0.072，Φ2＝0.067，且Φ3＝0.081，且Φ2/Φ1＝0.931，且|(Φ3-Φ2)/Φ1|=0.194。这样，满足条件(1)，(2)(4)到(7)。在具有按照第二示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时，表16显示了分别得到的衍射效率。作为比较性的使用传统单原件物镜的示例(表16中的“比较性示例2”)，表16同样显示当分别使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时定义的衍射效率。
表16
在表16中可以看出，当在第二示例中使用第二激光束(即第二光盘D2)时定义的衍射效率，比起在比较性示例2中使用第二激光束(即第二光盘D2)定义的衍射效率略低。然而，第二示例使用第三激光束得到的衍射效率是比较性示例2使用第三激光束得到衍射效率的两倍。这样，按照第二示例，在得到三种光盘的兼容性的同时可以保持对所有光盘D1到D3的高的光利用效率。
图6A是球面像差图，显示在具有按照第二示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一激光束带来的球面像差。图6B是球面像差图，显示在具有按照第二示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二激光束带来的球面像差。图6C是球面像差图，显示在具有按照第二示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三激光束带来的球面像差。
如图6A到6C的实线所示，对光盘D1到D3中的任一种，都可以合适的校正球面相差。即通过采用与第二示例一致满足条件(1)，(2)和(4)到(7)的物镜10，可以将第一到第三激光束(分别具有不同的设计波长)分别合适的会聚到第一到第三光盘D1到D3的记录面上。
从图6A到6C的虚线可以看出，同样也可以抑制由于光源1A到1C的每个发出的激光束的微小波长频移带来的球面像差。即通过使用与第二示例一致的物镜10，对第一到第三激光束即使在激光束波长有微小频移时也可以保持合适的会聚状态。
如表10到12所示，第一光学部件10A的中心厚度d1是0.10，第二光学部件10B的中心厚度d2是2.50。这样，d1/d2是0.040。因此符合第一示例的物镜10满足条件(8)。
第三示例 与第三示例一致的物镜10是按照第二示例的物镜10修正的。如下文所述，为改善光学性能，与第三示例一致的物镜10在第一表面11上具有衍射结构(即第二相移结构)。下列表17显示了按照第三示例的物镜10的具体参数。
表17
当在安装了具有表17所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一光盘D1时，下列表18显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表17所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二光盘D2时，下列表19显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表17所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三光盘D3时，下列表20显示了此时确定的详细数值配置。
表18
表19
表20
物镜10的第一表面11，胶合面13和第二表面12(表面编号1、2和3)是非球面。下列表21详细说明确定每一个非球面(11，12，13)形状的圆锥常数和非球面系数。
表21
按照第三示例的物镜10在整个胶合面13上具有相移结构(对应于上述第一相移结构)并且在整个第一表面11上具有相移结构(对应于上述第二相移结构。下列表22显示了光程差函数的系数P2i(i正整数)，它详细说明按照第三示例的物镜10的相移结构。表23显示了使第一到第三激光束得到最大化衍射效率的衍射级数。
表22
表23
从上述表中可以得到，Φ1＝0.072，Φ2＝0.067，且Φ3＝0.081，且Φ2/Φ1＝0.931，且|(Φ3-Φ2)/Φ1|＝0.194。这样，满足条件(1)，(2)(4)到(7)。在具有按照第三示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时，表24显示了分别得到的衍射效率。作为比较性的使用传统单原件物镜的示例(表24中的“比较性示例2”)，表24同样显示当分别使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时定义的衍射效率。
表24
在表24中可以看出，虽然在第三示例中使用第二光盘D2时定义的衍射效率，比起在比较性示例2中使用第二光盘D2时定义的衍射效率略低，但是第三示例使用第三光盘D3得到的衍射效率大约是在比较性示例2使用第三光盘D3时得到的衍射效率的两倍。这样，按照第三示例，在得到对三种光盘的每种的兼容性的同时可以保持对所有光盘D1到D3的高的光利用效率。
图7A是球面像差图，显示在安装了按照第三示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一激光束带来的球面像差。图7B是球面像差图，显示在安装了按照第三示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二激光束带来的球面像差。图7C是球面像差图，显示在安装了按照第三示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三激光束带来的球面像差。
如图7A到7C的实线所示，对光盘D1到D3中的任一种，都可以合适的校正球面相差。即通过采用与第三示例一致的物镜10，可以将第一到第三激光束(分别具有不同的设计波长)分别合适的会聚到第一到第三光盘D1到D3的记录面上。
从图7A到7C的虚线可以看出，同样也可以抑制由于光源1A到1C的每个发出的激光束的微小波长频移带来的球面像差。即，通过使用与第三示例一致的物镜10，对第一到第三激光束即使在激光束波长有微小频移时也可以保持合适的会聚状态。
如表18到20所示，第一光学部件10A的中心厚度d1是0.30，第二光学部件10B的中心厚度d2是2.30。这样，d1/d2是0.130。因此符合第三示例的物镜10满足条件(10)。
第四示例 与第四示例一致的物镜10是在按照上述第二和第三示例的物镜10的配置的基础上设计的。更确切的说，在按照第四示例的物镜10的第一表面11上，设置具有第二相移结构的第三区域，并在第三区域以外设置具有第四相移结构的第四区域。下列表25显示了按照第四示例的物镜10的具体参数。
表25
当在安装了具有表25所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一光盘D1时，下列表26显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表25所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二光盘D2时，下列表27显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表25所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三光盘D3时，下列表28显示了此时确定的详细数值配置。
表26
表27
表28
在表26到28中，编号0表面表示光源(1A，1B，1C)，编号1表面表示物镜10的第一表面11，编号2表面表示物镜10的胶合面13，编号3表面表示物镜10的第二表面12，编号4和5表面表示光盘的保护层21和记录面22。在表26到28中的每一个表中，为编号1表面的第三区域和第四区域分配独立的两行。
物镜10的第一表面11，胶合面13和第二表面12(表面编号1、2和3)是非球面。下列表29显示了具体说明每一个非球面(11，12，13)形状的圆锥常数和非球面系数。
表29
按照第四示例的物镜10在整个胶合面13上具有相移结构(对应于上述第一相移结构)。另外，在物镜10的第一表面11上在包括光轴的第三区域形成第二相移结构，而且在第三区域以外的第四区域形成第四相移结构。下列表30显示了光程差函数的系数P2i(i正整数)，它详细说明按照第四示例的物镜10的每个相移结构。表31显示了使第一到第三激光束得到最大化衍射效率的衍射级数，以及区域与表面的有效半径(单位mm)。
表30
表31
从上述表中可以得到，Φ1＝0.072，Φ2＝0.067，且Φ3＝0.081，且Φ2/Φ1＝0.931，且|(Φ3-Φ2)/Φ1|＝0.194。这样，满足条件(1)，(2)(4)到(7)。在具有按照第四示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时，表32显示了分别得到的衍射效率。作为比较性的使用传统单原件物镜的示例(表32中的“比较性示例2”)，表32同样显示了当分别使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时的衍射效率。
表32
在表32中可以看出，对于光盘D2和D3的每一个，第四示例得到了相对比较性示例2的更高的衍射效率。这样，与第四示例一致的物镜10对第一到第三激光束的每一个都可以得到高的光利用效率。
图8A是球面像差图，显示在安装了按照第四示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一激光束带来的球面像差。图8B是球面像差图，显示在安装了按照第四示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二激光束带来的球面像差。图8C是球面像差图，显示在安装了按照第四示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三激光束带来的球面像差。
如图8A到8C的实线所示，对光盘D1到D3中的任一种，都可以合适的校正球面相差。即通过采用与第四示例一致的物镜10，可以将第一到第三激光束(分别具有不同的设计波长)分别合适的会聚到第一到第三光盘D1到D3的记录面上。
从图8A到8C的虚线可以看出，同样也可以将由于光源1A到1C的每个发出的激光束的微小波长频移带来的球面像差抑制在较低的水平。即，通过使用与第四示例一致的物镜10，对第一到第三激光束即使在激光束波长有微小频移时也可以保持合适的会聚状态。
如上文所述，配置在按照第四示例的物镜10的第一表面11上形成的第四区域，使得第一激光束的衍射效率被最大化的衍射级为5级。这样，穿过第四区域的第三激光束不会对第三激光束的会聚产生影响。即，按照第四示例的物镜10对第三激光束有孔径光阑的功能。
如表26到28所示，第一光学部件10A的中心厚度d1是0.10，第二光学部件10B的中心厚度d2是2.50。这样，d1/d2是0.040。因此符合第四示例的物镜10满足条件(10)。
第五示例 与第五示例一致的物镜10是在按照上述第四示例的物镜10的配置的基础上设计的。更确切的说，在按照第五示例的物镜10的第一表面11上设置具有第六相移结构的第六区域。下列表33显示了按照第五示例的物镜10的具体参数。
表33
当在安装了具有表33所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一光盘D1时，下列表34显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表33所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二光盘D2时，下列表35显示了此时确定的详细数值配置。当在安装了具有表33所示参数的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三光盘D3时，下列表36显示了此时确定的详细数值配置。
表34
表35
表36
在表34到36中，编号0表面表示光源(1A，1B，1C)，编号1表面表示物镜10的第一表面11，编号2表面表示物镜10的胶合面13，编号3表面表示物镜10的第二表面12，编号4和5表面表示光盘的保护层21和记录面22。在表34到36中的每一个表中，为编号1表面的第三区域，第四区域和第六区域分配独立的三行。
物镜10的第一表面11，胶合面1 3和第二表面12(表面编号1、2和3)是非球面。下列表37显示了具体说明每一个非球面(11，12，13)形状的圆锥常数和非球面系数。
表37
按照第五示例的物镜10在整个胶合面13上具有相移结构(对应于上述第一相移结构)。另外，在物镜10的第一表面11上在包括光轴的第三区域形成第二相移结构，在第三区域以外的第四区域形成第四相移结构，以及在第四区域以外的第六区域形成第六相移结构。下列表38显示了光程差函数的系数P2i(i正整数)，它详细说明按照第四示例的物镜10的每个相移结构。表39显示了使第一到第三激光束得到最大化衍射效率的衍射级数，以及区域与表面的有效半径(单位mm)。
表38
表39
从上述表中可以得到，Φ1＝0.072，Φ2＝0.067，且Φ3＝0.081，且Φ2/Φ1＝0.931，且|(Φ3-Φ2)/Φ1|＝0.194。这样，满足条件(1)，(2)(4)到(7)。在具有按照第五示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时，表40显示了分别得到的衍射效率。作为比较性的使用传统单原件物镜的示例(表40中的“比较性示例2”)，表40同样显示当分别使用第一到第三激光束(光盘D1到D3)时定义的衍射效率。
表40
在表40中可以看出，对于光盘D2和D3的每一个，第五示例得到了相对比较性示例2的更高的衍射效率。这样，与第四示例一致的物镜10对第一到第三激光束都可以得到高的光利用效率。
图9A是球面像差图，显示在具有按照第五示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第一激光束带来的球面像差。图9B是球面像差图，显示在具有按照第五示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第二激光束带来的球面像差。图9C是球面像差图，显示在具有按照第五示例的物镜10的光学信息记录/再现设备100中使用第三激光束带来的球面像差。
如图9A到9C的实线所示，对光盘D1到D3中的任一种，都可以合适的校正球面相差。即通过采用与第五示例一致的物镜10，可以将第一到第三激光束(分别具有不同的设计波长)分别合适的会聚到第一到第三光盘D1到D3的记录面上。
从图9A到9C的虚线可以看出，同样也可以将由于光源1A到1C的每个发出的激光束的微小波长频移带来的球面像差抑制在较低水平。即，通过使用与第五示例一致的物镜10，对第一到第三激光束即使在激光束波长有微小频移时也可以保持合适的会聚状态。
如上文所述，按照第五示例的物镜10具有第四和第六区域。配置在按照第五示例的物镜10的第一表面11上形成的第四区域，使得第一激光束的衍射效率被最大化的衍射级为5级。这样，第四区域不会对第三激光束的会聚产生影响。
进一步说，按照第五示例的物镜10满足条件(9)，配置第六区域，使得第二激光束的衍射效率被最大化的衍射级数为1级。通过这种结构，第六区域对第一激光束的会聚不起作用。这样，按照第五示例的物镜10有孔径光阑的功能。
如表34到36所示，第一光学部件10A的中心厚度d1是0.10，第二光学部件10B的中心厚度d2是2.50。这样，d1/d2是0.040。因此符合第五示例的物镜10满足条件(10)。
虽然本发明描述了相当多的细节设计其特定的优选实施例，其它的实施例也有可能。
例如，上述胶合面可以分成具有不同相移结构(例如，第一和第三相移结构)的两个区域(例如，第一区域和第二区域)，从而实现对第三激光束的相移结构。
权利要求
1.一种用于光学信息记录/再现设备的物镜，通过有选择地使用包括第一、第二和第三光束的三种光束中的一种，来对包括具有最高记录密度的第一光盘、具有次高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘在内的三种光盘进行记录信息和/或再现信息，当第一到第三光束的波长分别表示为λ1(nm)，λ2(nm)和λ3(nm)时，满足λ1＜λ2＜λ3，当需要使用第一光束的第一光盘的保护层厚度表示为t1(mm)，需要使用第二光束的第二光盘的保护层厚度表示为t2(mm)，需要使用第三光束的第三光盘的保护层厚度表示为t3(mm)时，满足t1≤t2＜t3，当对第一光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA1，对第二光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA2，对第三光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA3时，满足NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中物镜包括第一光学部件和第二光学部件，它们材料不同且通过胶合面胶合在一起；胶合面包括具备多个与物镜光轴同心的折射面区域的第一相移结构；该第一相移结构满足条件(1)和(2)0.85＜Φ2/Φ1＜1.15.....(1)0.10＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50.....(2)其中，Φ1＝m(λ1)×(λ1/(n2(λ1)-n1(λ1)))，Φ2＝m(λ2)×(λ2/(n2(λ2)-n1(λ2)))，Φ3＝m(λ3)×(λ3/(n2(λ3)-n1(λ3)))，m(λ1)，m(λ2)，和m(λ3)是分别使第一到第三光束的衍射效率最大化的衍射级数，n1(λ1)，n1(λ2)和n1(λ3)分别是第一光学部件的折射率，n2(λ1)，n2(λ2)，和n2(λ3)分别是第二光学部件的折射率。
2.如权利要求1所述的物镜，其第一相移结构进一步满足条件(3)和(4)1.00≤Φ2/Φ1＜1.15.....(3)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50.....(4)。
3.如权利要求1所述的物镜，其中第一相移结构进一步满足条件(5)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.40.....(5)。
4.如权利要求1所述的物镜，其中第一相移结构进一步满足条件(6)和(7)0.85＜Φ2/Φ1＜1.00.....(6)0.20＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.35 .....(7)。
5.如权利要求1所述的物镜，其中物镜除胶合面以外包括两个表面；两个表面中的一个面包括第二相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域；并且在相邻的多个折射面区域之间，设置第二相移结构以带给第一光束等于2λ1的附加光程长度。
6.如权利要求1所述的物镜，其中物镜除胶合面以外包括两个表面；两个表面中的一个面包括第二相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域；并且在相邻的多个折射面区域之间，设置第二相移结构以带给第一光束等于10λ1的附加光程长度。
7.如权利要求1所述的物镜，其中在胶合面上的包括光轴的第一区域形成第一相移结构；并且将第一区域设置成至少将第三光束会聚到第三光盘的记录面上。
8.如权利要求7所述的物镜，其中胶合面具有在第一区域之外的第二区域；并且第二区域被形成为折射面，其具有将第一和第二光束分别会聚到第一和第二光盘的记录面的功能，并且对第三光束的会聚不起作用。
9.如权利要求7所述的物镜，其中胶合面具有第一区域之外的第二区域；可以将第二区域设置成将第一和第二光束分别会聚到第一和第二光盘记录面上，并且对第三光束的会聚不起作用；并且第二区域包括第三相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域。
10.如权利要求5所述的物镜，其中在物镜的两个表面中的一个的第三区域形成第二相移结构；并且将第三区域设置成至少将第三光束会聚到第三光盘的记录面上。
11.如权利要求10所述的物镜，其中除胶合面外的两个面中的一个面包括第三区域以外的第四区域；第四区域包括第四相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域；并且在相邻的多个折射面区域间，设置第四相移结构以带给第一光束等于3λ1的附加光程长度。
12.如权利要求10所述的物镜，其中除胶合面外的两个面中的一个面包括在第三区域以外的第四区域；第四区域包括第四相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域；并且在相邻的多个折射面区域间，设置第四相移结构以带给第一光束等于5λ1的附加光程长度。
13.如权利要求8所述的物镜，其中物镜满足条件(8)f1×NA1＞f2×NA2.....(8)其中，f1表示当使用第一光盘时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘时确定的焦距；并且胶合面包括在第二区域之外的第五区域，该区域被设置成仅将第一光束会聚到第一光盘的记录面上，并对第二和第三光束的会聚不起作用。
14.如权利要求8所述的物镜，其中物镜满足条件(9)f1×NA1＜f2×NA2.....(9)其中，f1表示当使用第一光盘时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘时确定的焦距；并且胶合面包括在第二区域之外的第五区域，该区域被设置成仅将第二光束会聚到第二光盘的记录面上，并对第一和第三光束的会聚不起作用。
15.如权利要求13所述的物镜，其中第五区域包括第五相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域并且将第五相移结构设置成，相邻的多个折射面区域间带给第一光束的光程长度差的绝对值与第二区域带给第一光束的光程长度差的绝对值不同。
16.如权利要求14所述的物镜，其中第五区域包括第五相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域并且将第五相移结构设置成，相邻的多个折射面区域间带给第二光束的光程长度差的绝对值与第二区域带给第二光束的光程长度差的绝对值不同。
17.如权利要求11所述的物镜，其中物镜满足条件(8)f1×NA1＞f2×NA2.....(8)其中，f1表示当使用第一光盘时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘时确定的焦距；并且除胶合面以外的两个面中的一个面包括在第四区域范围以外的第六区域，该区域设置成仅将第一光束会聚到第一光盘的记录面上，并对第二和第三光束的会聚不起作用。第六区域包括第六相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域的；并且将第六相移结构设置成，相邻的多个折射面区域间带给第一光束的光程长度差的绝对值与第四区域带给第一光束的光程长度差的绝对值不同。
18.如权利要求11所述的物镜，其中物镜满足条件(9)f1×NA1＜f2×NA2.....(9)其中，f1表示当使用第一光盘时确定的焦距，f2表示当使用第二光盘时确定的焦距；除胶合面以外的两个面中的一个面包括在第四区域范围以外的第六区域，该区域设置成仅将第二光束会聚到第二光盘的记录面上，并对第一和第三光束的会聚不起作用，第六区域包括第六相移结构，该结构具备多个与光轴同心的折射面区域的；并且将第六相移结构设置成，相邻的多个折射面区域之间带给第二光束的光程长度差的绝对值与第四区域带给第二光束的光程长度差的绝对值不同。
19.如权利要求1所述的物镜，其中将物镜设置成满足条件(10)0.01＜d1/d2＜0.20.....(10)其中d1表示第一光学部件的中心厚度(单位mm)，并且d2表示第二光学部件的中心厚度(单位mm)。
20.一种光学信息记录/再现设备，通过选择地使用包括第一、第二和第三光束的三种光束中的一种，来对包括具有最高记录密度的第一光盘、具有次高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘在内的三种光盘进行记录信息和/或再现信息，该光学信息记录/再现设备包括分别发出具有不同波长的第一、第二和第三光束的光源；和物镜，其中当第一到第三光束的波长分别表示为λ1(nm)，λ2(nm)和λ3(nm)时，满足λ1＜λ2＜λ3，当需要使用第一光束的第一光盘的保护层厚度表示为t1(mm)，需要使用第二光束的第二光盘的保护层厚度表示为t2(mm)，需要使用第三光束的第三光盘的保护层厚度表示为t3(mm)时，满足t1≤t2＜t3，当对第一光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA1，对第二光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA2，对第三光盘记录信息或者再现信息所需要的数值孔径表示为NA3时，满足NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中物镜包括第一光学部件和第二光学部件，它们材料不同且通过胶合面胶合在一起；其中胶合面包括第一相移结构，第一相移结构具备多个与物镜光轴同心的折射面区域；该第一相移结构满足条件(1)和(2)0.85＜Φ2/Φ1＜1.15 .....(1)0.10＜|(Φ3-Φ2)/Φ1|＜0.50 .....(2)其中，Φ1＝m(λ1)×(λ1/(n2(λ1)-n1(λ1)))，Φ2＝m(λ2)×(λ2/(n2(λ2)-n1(λ2)))，Φ3＝m(λ3)×(λ3/(n2(λ3)-n1(λ3)))，m(λ1)，m(λ2)，和m(λ3)是分别使第一到第三光束衍射效率最大化的衍射级数，n1(λ1)，n1(λ2)和n1(λ3)分别是第一光学部件的折射率，n2(λ1)，n2(λ2)，和n2(λ3)分别是第二光学部件的折射率。
21.如权利要求20所述的光学信息记录/再现设备，其中t1约为0.6mm，t2约为0.6mm，t3约为1.2mm。
全文摘要
一种物镜，它包括在胶合面胶合在一起的不同材料的第一光学部件和第二光学部件。在胶合面上的第一相移结构具备多个与物镜光轴同心的折射面区域。第一相移结构满足条件(1)和(2)0.85＜Φ2/Φ1＜1.15……(1)；0.10＜|(Φ3－Φ2)/Φ1|＜0.50……(2)；其中，Φ1＝m(λ
文档编号G11B7/135GK101093690SQ20071011257
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月21日 优先权日2006年6月21日
发明者是枝大辅, 竹内修一 申请人:宾得株式会社