專利名稱：用于光盤的物鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于光盤驅動器器的物鏡，其能夠從具有不同覆蓋層厚度和/或不同記錄密度的兩種類型光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
背景技術：
通常，用于光盤驅動器的光學拾取具有激光光源例如激光二極管；物鏡，其將由激光光源發(fā)射的激光束會聚在光盤的記錄表面上以在記錄表面上形成光束斑；和接收從記錄表面反射并透過物鏡的激光束的信號檢測系統(tǒng)。信號檢測系統(tǒng)基于接收到的激光束產(chǎn)生各種信號。
有各種類型的具有不同覆蓋層厚度和/或不同記錄密度的光盤。例如，DVD(數(shù)字通用盤)具有比CD(壓縮盤)或CD-R(CD可記錄)更高的記錄密度，并具有比CD或CD-R更薄的覆蓋層。DVD-R，DVD-RW和DVD+RW歸類于DVD標準，因為DVD-R，DVD-RW和DVD+RW基本上具有與DVD相同的覆蓋層厚度和所需的數(shù)值孔徑。同樣，CD-R和CD-RW歸類于CD標準，因為CD-R和CD-RW基本上具有與CD相同的覆蓋層厚度和所需的數(shù)值孔徑。
光盤驅動器需要校正由各種類型的光盤的覆蓋層厚度之間的差引起的象差。各個日本專利臨時公開No.HEI9-54973(在下文中稱為文獻1)，2000-81566(在下文中稱為文獻2)和2001-249273(在下文中稱為文獻3)公開了用于校正由光盤的覆蓋層厚度之間的差引起的象差的光盤驅動器的光學系統(tǒng)。
根據(jù)這些公開，光學系統(tǒng)具有在物鏡附近的光學元件上形成的或在物鏡上形成的專用結構(稱為相移表面，衍射表面，或全息表面)的光學表面，以便利用根據(jù)光束波長改變具有專用結構的光學表面中球差狀況的現(xiàn)象來校正(消除)光盤覆蓋層厚度變化引起的球差。
各個相移表面，衍射表面和全息表面表示在光學元件的基本形狀上形成多個細小的臺階構成的表面結構。即，相移表面，衍射表面和全息表面具有在每級臺階上給定相移(光程差)的功能，這樣透過位于每級臺階兩側附近區(qū)域的光束彼此干涉，由此不同于折射的光學效果作用于光束上。
更具體地說，在文獻1中公開的光學系統(tǒng)設置成具有在位于物鏡附近的光學元件上形成的全息表面。在文獻1中還公開了通過蝕刻形成全息表面。為了簡化全息表面的制造工藝并提高制造工藝的精度，全息表面設計成具有多級臺階狀的結構，每個全息表面大約有四級臺階。但是，如果物鏡由樹脂制成，光學系統(tǒng)不能校正由于環(huán)境溫度變化引起的球差變化。
在文獻2中，形成具有這種表面的物鏡，在該表面上衍射結構具有相移透過其的光束的功能。與文獻1的光學系統(tǒng)相反，即使物鏡由樹脂制成，文獻2的物鏡可以校正由于環(huán)境溫度變化引起的球差。文獻2的物鏡設置成根據(jù)透過衍射結構光束的波長，通過利用衍射結構改變球差狀況的事實來校正所使用光盤覆蓋層引起的球差。
但是，文獻2的光學系統(tǒng)具有這樣的缺陷，由于環(huán)境溫度引起的球差變化被由物鏡引起的球差變化過度校正。
如上所述，文獻2的光學系統(tǒng)通過使用在物鏡中球差變化的波長關系式來校正球差。出于這個原因，文獻2的光學系統(tǒng)要求使用具有相當小個體差異(即，波長的變化)性能的光源。
文獻3的光學系統(tǒng)包括具有在其上形成衍射結構表面的物鏡，用于相移透過其的光束。文獻3的物鏡具有用于對各個相對低記錄密度光盤(例如CD)的光束和相對高記錄密度光盤(例如DVD)的光束形成光束斑的低NA(數(shù)值孔徑)區(qū)，并具有用于僅對相對高密度光盤(例如DVD)的光束形成光束斑的高NA區(qū)。
在低NA區(qū)形成的衍射結構基本上具有與文獻2中所示的衍射結構相同的結構。形成高NA區(qū)，使得既使環(huán)境溫度變化相當大的量，球差的變化降到低水平，以便降低由于溫度變化造成的整個光學系統(tǒng)的球差變化。
通常需要增加NA(數(shù)值孔徑)來進一步提高具有相對低記錄密度光盤的記錄效率。因此，為了增加具有相對低記錄密度光盤的NA，需要擴大低NA區(qū)，但是，如果擴大物鏡的低NA區(qū)，就會增加物鏡的缺陷(即，過量校正球差)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供設計成充分地抑制在寬范圍環(huán)境溫度內球差的變化的物鏡，并且既使物鏡由樹脂制成，對光源波長的各個變化具有足夠的公差。
根據(jù)本發(fā)明法的一個方面，提供一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡。第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度。第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤。第二光束具有長于第一光束的波長。該物鏡具有至少一個包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶的表面。臺階具有相移通過多個環(huán)形帶的光的波陣面(wavefront)的功能，使得在通過臺階相移的波陣面的平均波陣面的會聚點形成的光束斑用于第一和第二光盤的記錄和/或再現(xiàn)。
而且至少一個表面的多個環(huán)形帶包括至少一個環(huán)形帶結構。至少一個環(huán)形帶結構包括第一和第二環(huán)形帶組，每組具有用于沿第一方向相移波陣面的至少三級臺階，和第一返回臺階，第一返回臺階是在第一和第二環(huán)形帶組之間的邊界形成的臺階。第一返回臺階沿與第一方向相反的第二方向相移波陣面。由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|滿足條件6π＜|Δψ1|＜14π ...(1)由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|小于由第一環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值和由第二環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值中較大的一個。
由于形成第一返回臺階，有可能避免由于溫度變化對球差變化的校正的影響變得非常大的現(xiàn)象。即，既使物鏡由樹脂制成，也有可能分別將第一和第二光束合適地會聚到第一和第二光盤上。
而且，通過滿足條件(1)，基于可以充分地抑制物鏡性能變化的波長，由此可以提高單個波長變化的公差。而且，有可能有效地防止出現(xiàn)由于溫度變化對球差變化校正不足的現(xiàn)象。
優(yōu)選地，至少一個表面可以包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)。在這種情況下，在內區(qū)之內形成第一返回臺階。
還優(yōu)選地，由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|可滿足條件9.4π＜|Δψ1|＜10.6π ...(2)其中第一光盤適應DVD標準，第二光盤適應CD標準。
還優(yōu)選地，至少一個表面可以包括第二返回臺階，第二返回臺階是在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的臺階，第二返回臺階沿與第一方向相反的第二方向相移波陣面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡。第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度。第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤。第二光束具有長于第一光束的波長。該物鏡具有至少一個包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶的表面。臺階具有對通過多個環(huán)形帶的光給定光程差的功能，使得由通過至少一個表面的光形成的光束斑用于第一和第二光盤的記錄和/或再現(xiàn)。
而且，至少一個表面的多個環(huán)形帶包括至少一個環(huán)形帶結構。至少一個環(huán)形帶結構包括第一和第二環(huán)形帶組，每組各具有用于沿第一方向給定光程差的至少三級臺階；和第一返回臺階，第一返回臺階是在第一和第二環(huán)形帶組之間的邊界形成的臺階。第一返回臺階沿與第一方向相反的第二方向給定光程差。由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|滿足條件3<|ΔOPDλ1|<7---(3)]]>其中λ1表示第一光束的波長。由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|小于由第一環(huán)形帶組給定的總光程差絕對值和由第二環(huán)形帶組給定的總光程差絕對值中較大的一個。
通過形成第一返回臺階，有可能避免由于溫度變化對球差變化的校正的影響變得非常大的現(xiàn)象。即，既使物鏡由樹脂制成，有可能分別將第一和第二光束適當?shù)貢鄣降谝缓偷诙獗P上。
而且，通過滿足條件(3)，基于可以充分地抑制物鏡性能變化的波長，由此可以提高單個波長變化的公差。而且，有可能有效地防止出現(xiàn)由于溫度變化對球差變化校正不足的現(xiàn)象。
優(yōu)選地，至少一個表面可以包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)。在這種情況下，在內區(qū)之內形成第一返回臺階。
優(yōu)選地，由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|滿足條件4.7<|ΔOPDλ1|<5.3---(4)]]>其中第一光盤適應DVD標準，第二光盤適應CD標準。
優(yōu)選地，至少一個表面包括第二返回臺階，其是在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的臺階，第二返回臺階沿與第一方向相反的第二方向給定光程差。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡。第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度。第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤。第二光束具有長于第一光束的波長。該物鏡具有至少一個包括衍射結構的表面。衍射結構包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶，以至于具有將第一和第二光束分別適當?shù)貢鄣降谝缓偷诙獗P的記錄表面上的功能。衍射結構包括至少第一和第二環(huán)形帶組，第一環(huán)形帶組和第二環(huán)形帶組按照從物鏡光軸的順序定位。
而且，衍射結構設置成滿足條件(5)至(7)或滿足條件(5)，(8)和(9)4＜|φi+1(hi)-φi(hi)|＜8 ...(5)|φi(hi)-φi(hi-1)|＞|φi+1(hi)-φi(hi)| ...(6){фi(hi)-фi(hi-1)}/{фi+1(hi)-фi(hi)}＜0 ...(7)|φi+1(hi+1)-φi+1(hi)|＞|φi+1(hi)-φi(hi)|...(8){фi+1(hi+1)-фi+1(hi)}/{фi+1(hi)-фi(hi)}＜0 ...(9)其中фi(h)表示在第i個環(huán)形帶組中由衍射結構給定的附加光程差，hi表示在第i個環(huán)形帶組和第i+1個環(huán)形帶組之間邊界位置的高度。фi(h)用下面的方程表示фi(h)＝(P0i+P2ih2+P4ih4+P6ih6+...)×m其中，P0i、P2i、P4i和P6i是關于第i個環(huán)形帶組附加光程差的第零級，第二級，第四級和第六級的系數(shù)，h表示從光軸的高度，m表示用于記錄/再現(xiàn)操作的衍射級，并且如果i為0，則hi-1為0。
由于這種結構，有可能避免由于溫度變化對球差變化的校正的影響變得非常大的現(xiàn)象。即，既使物鏡由樹脂制成，有可能分別將第一和第二光束適當?shù)貢鄣降谝缓偷诙獗P上。
基于可以充分地抑制物鏡性能變化的波長，由此可以提高單個波長變化的公差。而且，有可能有效地防止出現(xiàn)由于溫度變化對球差變化校正不足的現(xiàn)象。
優(yōu)選地，至少一個表面包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)。在這種情況下，在內區(qū)之內形成邊界位置。
優(yōu)選地，物鏡滿足條件5.7＜|φi+1(hi)-φi(hi)|＜6.3 ...(10)其中第一光盤適應DVD標準，第二光盤適應CD標準。
優(yōu)選地，至少一個表面具有在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的第一臺階，第一臺階給定光程差的方向等于由第i環(huán)形帶組和第i+1環(huán)形帶組之間的邊界位置給定的光程差的方向。
關于本發(fā)明上述三個方面，在第一光盤的記錄表面附近，通過內區(qū)的第一光束波陣面象差低于或等于±0.1λ。
優(yōu)選地，物鏡是單片透鏡。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例包括物鏡的光學系統(tǒng)的光學框圖；和圖2是包括光軸的物鏡橫截面圖，詳細給出了在物鏡表面上形成的環(huán)形帶結構。
具體實施例方式
在下文中，參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括物鏡10的光學系統(tǒng)100的光學框圖。光學系統(tǒng)100用于從兩種類型的光盤D1和D2記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)。光盤D1(例如DVD)具有高于光盤D2(例如CD)的記錄密度，并具有薄于光盤D2的覆蓋層。在圖1中，光盤D1用實線表示，光盤D2用虛線表示。
如圖1所示，光學系統(tǒng)100包括第一和第二光源21和22、分束器23、耦合透鏡24和物鏡10。在圖1中，光學系統(tǒng)100的參考軸用點劃線表示。各個光盤D1和D2設置在旋轉臺(未示出)上并用于記錄/再現(xiàn)操作旋轉。
對于具有相對高記錄密度的光盤D1的記錄/再現(xiàn)操作，發(fā)射短于光源22發(fā)射的激光束L2波長的激光束L1的光源21用于在光盤D1的記錄表面上形成相對小的光束斑。對于具有相對低記錄密度的光盤D2的記錄/再現(xiàn)操作，發(fā)射相對長波長激光束L2的光源22用于形成直徑大于光源21的激光束L1形成的直徑的光束斑。在圖1中，激光束L1用實線表示，激光束L2用虛線表示。
由光源21(22)發(fā)射的激光束L1(L2)通過分束器23入射到耦合透鏡24上。因為各個光源21和22位于耦合透鏡24的焦點處，激光束L1(L2)通過耦合透鏡24準直。即，耦合透鏡24在本實施例中起到準直透鏡的作用。然后，通過耦合透鏡24準直的激光束L1(L2)入射到物鏡10上。
物鏡10由樹脂制成并且具有是球面的耦合透鏡側面10a和光盤側面10b。物鏡10通過驅動機構(未示出)沿其光軸方向(即，聚焦方向)移動。在圖1中，用于光盤D1的記錄/再現(xiàn)操作的物鏡10的位置用實線表示，用于光盤D2的記錄/再現(xiàn)操作的物鏡10的位置用虛線表示。
通過物鏡10會聚激光束L1以在光盤D1的記錄表面上形成(即，在光盤D1的記錄表面附近形成光束斑)光束斑。通過物鏡10會聚激光束L2以在光盤D2的記錄表面上形成(即，在光盤D2的記錄表面附近形成光束斑)光束斑。如上所述，光盤D1和D2覆蓋層的厚度彼此不同。因此，球差的狀況根據(jù)所用的光盤變化。
在本實施例中，物鏡10的至少一個表面具有由圍繞物鏡10的光軸同心形成的臺階劃分的多個環(huán)形帶(在下文中，這種結構稱為環(huán)形帶結構)。具有這種結構，物鏡10充分抑制激光束L1的球差以在光盤D1的記錄表面上形成適于光盤D1的記錄/再現(xiàn)操作的光束斑，并且充分抑制激光束L2的球差以在光盤D2的記錄表面上形成適于光盤D2的記錄/再現(xiàn)操作的光束斑。
圖2是包括物鏡10的光軸AX的物鏡10的橫截面圖，詳細給出了在表面10a上形成的環(huán)形帶結構。在圖2中，三個方向X1，X2和h限定如下。平行于光軸AX并且從表面10b朝向表面10a的方向限定為方向X1，平行于光軸AX并且從表面10a朝向表面10b的方向限定為方向X2。垂直于光軸AX并朝向圖2的上側的方向限定為方向h(物鏡10的高度增加的方向)。
如圖2所示，表面10a分成內區(qū)11和外區(qū)12。在內區(qū)11和外區(qū)12中形成環(huán)形帶結構。在內區(qū)11中構成環(huán)形帶結構，使得激光束L1和L2分別會聚到光盤D1和D2的記錄表面上。
在外區(qū)12中構成環(huán)形帶結構，使得激光束L1合適地會聚到光盤D1的記錄表面上。即，外區(qū)12不是用于形成激光束L2的光束斑。外區(qū)12起激光束L2的孔徑光闌作用。
而且，內區(qū)11分成第一環(huán)形帶組111和第二環(huán)形帶組112。各個第一和第二環(huán)形帶組111和112具有至少三級臺階，每級臺階用于沿方向X1相移激光束的波陣面。
在第一環(huán)形帶組111和第二環(huán)形帶組112之間形成返回臺階BS1，以沿方向X2相移激光束的波陣面。通過在內區(qū)11中形成返回臺階BS1，就有可能避免由于溫度變化對球差變化的校正的影響變得非常大的現(xiàn)象。為了增加由返回臺階BS1提供的這種優(yōu)點的效果，返回臺階BS1設計成滿足條件(1)6π＜|Δψ1|＜14π ...(1)其中|Δψ1|表示由返回臺階BS1給定的激光束L1的相移量的絕對值。
通過滿足條件(1)，基于可以充分地抑制物鏡10性能變化的波長，由此可以提高單個波長變化的公差。如果|Δψ1|低于條件(1)的下限，就不可能避免由于溫度變化對球差變化的校正的影響變得非常大的現(xiàn)象。如果|Δψ1|高于條件(1)的上限，各個臺階的尺寸變大，由此物鏡的制造工藝變得太困難。而且，在這種情況下，相對波長輕微變化，象差的變化變大。
如果光盤D1和D2分別是CD和DVD，使用波長大約為660nm的激光束L1和波長大約為780nm的激光束L2。應該注意激光束L1的波長與激光束L2的波長比率大約是5∶6。如果物鏡10使用這種條件，物鏡10設計成相移量|Δψ1|大約是10π。為了更精確，物鏡10設計成滿足條件(2)。
9.4π＜|Δψ1|＜10.6π ...(2)通過滿足條件(2)，通過返回臺階BS1的激光束L2的相位彼此相同。因此，設計成滿足條件(2)的通過返回臺階BS1的兩束激光束L1和L2被分別合適地會聚到光盤D1和D2的記錄表面上。
物鏡10可以設計成這樣，相移量|Δψ1|小于由環(huán)形帶組111和112給予激光束L1的兩個相移量的較大一個。通過這種結構，就有可能有效地防止出現(xiàn)由于溫度變化對球差變化校正不足的現(xiàn)象。
對于如上所述通過環(huán)形帶組111和112以及返回臺階BS1獲得的功能，有可能考慮環(huán)形帶組111和112以及返回臺階BS1將光程差給予通過它們的激光束。因此，條件(1)和(2)可以分別用下列的條件(3)和(4)表示。
3<|ΔOPDλ1|<7---(3)]]>
4.7<|ΔOPDλ1|<5.3---(4)]]>在上述條件(3)和(4)中，ΔOPD表示由返回臺階BS1給予激光束L1的光程差，λ1表示激光束L1的波長。
考慮到是衍射結構的環(huán)形帶結構，下面解釋關于返回臺階BS1和環(huán)形帶組111和112的結構。
由第i個環(huán)形帶組給定的附加光程用下面的方程表示фi(h)＝(P0i+P2ih2+P4ih4+P6ih6+...)×m其中，P0i、P2i、P4i和P6i是對于第i個環(huán)形帶組的第零級，第二級，第四級和第六級的系數(shù)，h表示從光軸的高度，m表示用于記錄/再現(xiàn)操作的衍射級。
如果在第i個環(huán)形帶組和第i+1個環(huán)形帶組之間的邊界位置高度用hi表示，下面解釋衍射結構的構成。即，衍射結構設計成滿足條件(5)至(7)或滿足條件(5)，(8)和(9)。
4＜|φi+1(hi)-φi(hi)|＜8 ...(5)|φi(hi)-φi(hi-1)|＞|φi+1(hi)-φi(hi)|...(6){фi(hi)-фi(hi-1)}/{фi+1(hi)-фi(hi)}＜0 ...(7)|φi+1(hi+1)-φi+1(hi)|＞|φi+1(hi)-φi(hi) ...(8){фi+1(hi+1)-фi+1(hi)}/{фi+1(hi)-фi(hi)}＜0 ...(9)在上述條件(5)至(9)中，如果i為0，則hi-1為0。
對于返回臺階BS1和環(huán)形帶組111和112的結構，i＝1賦予條件(5)至(9)。對于條件(5)至(9)，|φi+1(hi)-φi(hi)|表示返回臺階BS1的長度Δ1，|φi(hi)-|φi(hi-1)|表示沿光軸AX的平行線、從在環(huán)形帶組111中最外的折射面的端部111e到在環(huán)形帶組111中最內折射面的沿長線E1(在圖2中用點劃線表示)測量的長度Δ2，|φi+1(hi+1)-φi+1(hi)|表示沿光軸AX的平行線、從環(huán)形帶組112中的最外折射面的端部112e到環(huán)形帶組112中的最內折射面的延長線E2(在圖2中用雙點劃線表示)測量的長度Δ3。
應該注意，在這個實施例中盡管考慮每個臺階給定的光程差(相移量)與光軸方向每個臺階的尺寸成比例，實際上每個臺階給定的光程差根據(jù)折射表面的法線相對光軸的傾斜和/或在入射光線和光軸之間形成的角度來變化。
而且條件(4)可以變?yōu)橄旅娴臈l件(10)。
5.7＜|φi+1(hi)-φi(hi)＜6.3 ...(10)如圖2所示，在內區(qū)11和外區(qū)12之間形成返回臺階BS2。返回臺階BS2基本上具有與返回臺階BS1相同的功能。通過對返回臺階BS1另外又形成返回臺階BS2，就有可能適當?shù)乇苊庥捎跍囟茸兓?和/或無意的波長移動)對球差變化的校正的影響變得相當大的現(xiàn)象。
此后，解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的一個具體的示例(第一實施例)。在第一示例中，光盤D1是具有覆蓋層厚度為0.6mm的DVD，光盤D2是具有覆蓋層厚度為1.2mm的CD。
第一示例下面參照圖1來解釋根據(jù)本實施例的第一示例的光學系統(tǒng)。圖1也示出根據(jù)第一實施例的光學系統(tǒng)100。在第一實例中，物鏡10是單片物鏡，并且表面10a包括具有多個臺階的細微臺階結構。物鏡10的表面10b是旋轉對稱球面。表1示出物鏡10的光學性能。表2示出根據(jù)第一示例的光學系統(tǒng)100的數(shù)值構成。
表1


在表1中，M和f分別表示物鏡10的放大率和焦距。設計波長意指適于對各個光盤記錄/再現(xiàn)的光波長。在這個示例中，盤D1(DVD)的設計波長是660nm，盤D2(CD)的設計波長是785nm。設計NA意指在適于對各個光盤記錄/再現(xiàn)操作的圖像側的數(shù)值孔徑。
物鏡10用作限定的光學系統(tǒng)(即，準直光束入射在物鏡上)。
表2

在表2中，r表示各個透鏡表面的曲率半徑(mm)，“d(DVD)”表示在使用DVD時透鏡的厚度或透鏡之間的間隔(即，d表示從一個透鏡表面到下一個透鏡表面的距離)，“d(CD)”表示在使用CD時透鏡的厚度或透鏡之間的間隔(即，d表示從一個透鏡表面到下一個透鏡表面的距離)，n表示d射線(588nm)的折射率，v表示d射線的阿貝數(shù)，h表示從光軸的高度。
在表2中，表面號#1-#4表示在光學系統(tǒng)100中光學元件的光學表面。表面#1和#2分別表示物鏡10的表面10a和表面10b。表面#3表示光盤的覆蓋層，表面#4表示光盤的記錄表面。
如表2所示，物鏡10的表面10a包括在從光軸的高度小于或等于1.600mm的區(qū)域內形成的內區(qū)11，在從光軸的高度大于或等于1.600mm的區(qū)域內形成的外區(qū)12。
構成內區(qū)11，使得激光束L1和L2分別合適地會聚到光盤D1和D2的記錄表面。更具體地說，構成內區(qū)11，使得通過它的各個激光束L1和L2的波陣面象差減小到小于或等于0.1λ的值。
構成外區(qū)12，使得通過它的激光束L1合適地會聚到光盤D1的記錄表面上。更具體地說，構成外區(qū)12，使得通過它的激光束L1的波陣面象差減小到基本上為零，并且對通過它的激光束L2產(chǎn)生大量的波陣面象差。用這種結構，外區(qū)12對激光束L2起孔徑光闌的作用。外區(qū)12具有不同于內區(qū)11的結構。
表面10a和10b是由列方程表示的非球面X(h)=Ch21+1-(1+k)C2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>其中X(h)表示SAG量，其是在從光軸高度為h的非球面表面上的點和在光軸處與非球面表面正切的平面之間的距離，k表示圓錐系數(shù)，A4，A6，A8，A10和A12分別是第四級，第六級，第八級，第十級和第十二級的非球面系數(shù)。C是在它的光軸上的非球面的曲率。
表3示出物鏡10的表面#1和#2的非球面系數(shù)和圓錐系數(shù)。
表3

表4示出在物鏡10的表面10a的內區(qū)11和外區(qū)12中形成的微型臺階結構的詳細結構。在表4中，微型臺階結構包括由圍繞光軸同心形成的臺階分成的多個環(huán)形帶。在表4中，各個環(huán)形帶的高度范圍用hmin和hmax表示(即，在hmin到hmax的高度范圍內形成各個環(huán)形帶)，對于各個環(huán)形帶，還表示由各個環(huán)形帶對通過它們的激光束給定的附加光程。
表4

業(yè)務客戶端20使用相應的TCP或者UDP協(xié)議連接呈現(xiàn)業(yè)務服務器10的服務端口，經(jīng)過必要的鑒權后與呈現(xiàn)業(yè)務服務器10建立連接。連接建立以后，呈現(xiàn)業(yè)務服務器10就可以通過相應連接向呈現(xiàn)業(yè)務客戶端20發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。此類基于IP協(xié)議的通訊接口具體實現(xiàn)方法，為計算機網(wǎng)絡通信領域的公知技術，此處不贅敘。
在呈現(xiàn)業(yè)務服務器10上，用戶電話狀態(tài)信息和信息訂閱關系可以采用關系型數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)，通過安裝關系型數(shù)據(jù)庫軟件，在數(shù)據(jù)庫中建立存儲以下內容的數(shù)據(jù)表電話狀態(tài)信息表

用戶電話號碼信息管理程序可以為所采用的關系型數(shù)據(jù)庫廠商提供的應用程序接口(Application Programming Interface，API)。一般在關系型數(shù)據(jù)庫中，采用結構化查詢語言(Structured Query Language，SQL)作為管理數(shù)據(jù)庫內容的接口程序。這些用戶電話號碼信息的設置和修改，可以是呈現(xiàn)業(yè)務管理員在服務器上進行設置和修改，也可以是業(yè)務用戶通過呈現(xiàn)業(yè)務客戶端進行設置和修改。
用戶之間相互信息訂閱關系表

所述的信息訂閱關系管理程序，可以為所采用的關系型數(shù)據(jù)庫廠商提供的說，光程差Ф(h)表示被衍射透鏡結構衍射的各個光線的附加光程。在各個區(qū)形成的臺階(即，附加光程)設計成尺寸等于閃耀波長(blazedwavelength)的一個波長。
表5示出應用于在物鏡10的表面10a上形成的衍射結構的光程差函數(shù)Ф(h)的系數(shù)值。如表5所示，以720nm的波長傳播環(huán)形帶組111，以660nm的波長傳播環(huán)形帶阻112，以660nm的波長傳播外區(qū)12。
表5

對于上述條件，光學系統(tǒng)(物鏡10)用于提供下列值。
Δψ1＝9.90πΔOPDλ1=4.95]]>фi+1(hi)-фi(hi)＝ф2(1.416)-ф1(1.416)＝6.0фi(hi)-фi(hi-1)＝ф1(1.416)-ф1(0)＝-13.5фi+1(hi+1)-фi+1(hi)＝ф2(1.600)-ф1(1.416)＝-9.8從上述列出的關于條件(1)至(10)的值應該理解，根據(jù)第一示例的物鏡10滿足所有的條件(1)至(10)。通過滿足條件(1)至(10)(即，通過在物鏡10上形成滿足條件(1)至(10)的返回臺階BS1)，根據(jù)第一示例的物鏡10適于將激光束L1和L2分別會聚到光盤D1和D2的記錄表面上，同時抑制由溫度變化引起的球差變化。應該注意既使物鏡10由樹脂制成，也可以獲得物鏡10的這種優(yōu)點。
表6和表7示出當使用DVD時，通過根據(jù)該示例的物鏡10和根據(jù)相當示例的物鏡在DVD的記錄表面上形成的光束斑形狀的模擬結果。根據(jù)相當示例的物鏡基本上與第一示例有相同的結構，但沒有構成返回臺階BS1和BS2。
表6示出當光源發(fā)射的激光束波長比設計波長變化10nm時光束斑的模擬結果。表7示出當環(huán)境溫度變化比設計溫度變化50℃時光束斑的模擬結果。環(huán)境溫度50℃的變化一般認為是對應大約10nm的波長移動。
表6

表7

從表6和表7中可以看出，對于根據(jù)第一示例的物鏡10，設計值的光束斑尺寸與溫度變化后或波長變化后的光束斑尺寸之間的差可以忽略不計。即，表6和7中的模擬結果表示既使環(huán)境溫度或波長變化，根據(jù)第一示例的物鏡10能夠形成合適的光束斑。
相反，由根據(jù)相當示例的物鏡形成的斑尺寸隨溫度變化和波長變化而變化。即，根據(jù)相當示例的物鏡不能獲得根據(jù)該第一示例的物鏡10具有的優(yōu)點。
雖然參照本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例相當詳細地描述本發(fā)明，但還可以有其它實施例。
在上述實施例中，內區(qū)11包括具有兩個環(huán)形帶組(111和112)和在兩個環(huán)形帶組之間的返回臺階(BS1)的一個環(huán)形帶結構。但是，物鏡可以具有多個環(huán)形帶結構，各個環(huán)形帶結構具有兩個環(huán)形帶組和在兩個環(huán)形帶組之間形成的返回臺階。
應該注意在各個內區(qū)11和外區(qū)12中環(huán)形帶的數(shù)量在上述實施例中通過示例的方式表示。在內區(qū)11或外區(qū)12中的環(huán)形帶數(shù)量不限于如果外區(qū)12正確地設置成將激光束L1會聚到球差被充分地抑制的光盤D1的記錄表面上，則物鏡10可以不設置返回臺階BS2。
在上述實施例中，外區(qū)12設置為激光束L2的孔徑光闌。還可能這樣設置外區(qū)12，外區(qū)12具有提高光束斑質量(例如，減少旁瓣)的功能和作為激光束L2的孔徑光闌的功能。通過設計外區(qū)12適當?shù)乜刂圃谑褂眉す馐鳯2期間在外區(qū)12中造成的波陣面象差量可以獲得外區(qū)12的這些功能。
權利要求
1.一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡，第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度，第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤，第二光束具有長于第一光束的波長，物鏡包括至少一個包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶的表面，臺階具有相移通過多個環(huán)形帶的光的波陣面的功能，使得在通過臺階相移的波陣面的平均波陣面的會聚點形成的光束斑用于第一和第二光盤的記錄和/或再現(xiàn)，至少一個表面的多個環(huán)形帶包括至少一個環(huán)形帶結構，至少一個環(huán)形帶結構包括第一和第二環(huán)形帶組，每組各具有用于沿第一方向相移波陣面的至少三級臺階；和第一返回臺階，其是在第一和第二環(huán)形帶組之間的邊界形成的臺階，第一返回臺階沿與第一方向相反的第二方向相移波陣面，其中由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|滿足條件6π＜|Δψ1|＜14π ...(1)其中由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|小于由第一環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值和由第二環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值中較大的一個。
2.如權利要求1所述的物鏡，其中至少一個表面包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)，以及其中在內區(qū)之內形成第一返回臺階。
3.如權利要求2所述的物鏡，其中第一光盤適應DVD標準，其中第二光盤適應CD標準，以及其中由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|滿足條件9.4π＜|Δψ1|＜10.6π ...(2)。
4.如權利要求2所述的物鏡，其中至少一個表面包括第二返回臺階，其是在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的臺階，第二返回臺階沿與第一方向相反的第二方向相移波陣面。
5.如權利要求2所述的物鏡，其中在第一光盤的記錄表面附近，通過內區(qū)的第一光束的波陣面象差低于或等于±0.1λ。
6.如權利要求1所述的物鏡，其中物鏡是單片透鏡。
7.一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡，第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度，第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤，第二光束具有長于第一光束的波長，物鏡包括至少一個包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶的表面，臺階具有對通過多個環(huán)形帶的光給定光程差的功能，使得由通過至少一個表面的光形成的光束斑用于第一和第二光盤的記錄和/或再現(xiàn)，至少一個表面的多個環(huán)形帶包括至少一個環(huán)形帶結構，至少一個環(huán)形帶結構包括第一和第二環(huán)形帶組，每組各具有用于沿第一方向給定光程差的至少三級臺階；和第一返回臺階，其是在第一和第二環(huán)形帶組之間的邊界形成的臺階，第一返回臺階沿與第一方向相反的第二方向給定光程差，其中由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|滿足條件3<|ΔOPDλ1|<7...(3)]]>其中λ1表示第一光束的波長，其中由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|小于由第一環(huán)形帶組給定的總光程差絕對值和由第二環(huán)形帶組給定的總光程差絕對值中較大的一個。
8.如權利要求7所述的物鏡，其中至少一個表面包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)，和其中在內區(qū)之內形成第一返回臺階。
9.如權利要求8所述的物鏡，其中第一光盤適應DVD標準，其中第二光盤適應CD標準，和其中由第一返回臺階給予第一光束的光程差的絕對值|ΔOPD|滿足條件4.7<|ΔOPDλ1|<5.3...(4).]]>
10.如權利要求8所述的物鏡，其中至少一個表面包括第二返回臺階，其是在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的臺階，第二返回臺階沿與第一方向相反的第二方向給定光程差。
11.如權利要求8所述的物鏡，其中在第一光盤的記錄表面附近，通過內區(qū)的第一光束的波陣面象差低于或等于±0.1λ。
12.如權利要求7所述的物鏡，其中物鏡是單片透鏡。
13.一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡，第一光盤具有高于第二光盤的記錄密度，第一光束用于第一光盤，第二光束用于第二光盤，第二光束具有長于第一光束的波長，物鏡包括至少一個包括衍射結構的表面，衍射結構包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶，以至于提供適于將第一和第二光束分別會聚到第一和第二光盤的記錄表面上的功能，衍射結構包括至少第一和第二環(huán)形帶組，第一環(huán)形帶組和第二環(huán)形帶組按照從物鏡光軸的順序定位，其中衍射結構設置成滿足條件(5)至(7)或滿足條件(5)，(8)和(9)4＜|φi+1(hi)-φi(hi)|＜8 ...(5)|φi(hi)-φi(hi-1)|＞|φi+1(hi)-φi(hi)| ...(6){φi(hi)-φi(hi-1)}/{φi+1(hi)-φi(hi)}＜0...(7)|φi+1(hi+1)-φi+1(hi)|＞|φi+1(hi)-φi(hi)| ...(8){φi+1(hi+1)-φi+1(hi)}/{φi+1(hi)-φi(hi)}＜0 ...(9)其中φi(h)表示在第i個環(huán)形帶組中由衍射結構給定的附加光程差，hi表示在第i個環(huán)形帶組和第i+1個環(huán)形帶組之間邊界位置的高度，其中φi(h)用下面的方程表示φi(h)＝(P0i+P2ih2+P4ih4+P6ih6+...)×m其中，P0i、P2i、P4i和P6i是關于第i個環(huán)形帶組的附加光程差的第零級，第二級，第四級和第六級的系數(shù)，h表示從光軸的高度，m表示用于記錄/再現(xiàn)操作的衍射級，并且如果i為0，則hi-1為0。
14.如權利要求13所述的物鏡，其中至少一個表面包括用于會聚第一和第二光束的內區(qū)和僅用于會聚第一光束的外區(qū)，和其中在內區(qū)之內形成邊界位置。
15.如權利要求14所述的物鏡，其中第一光盤適應DVD標準，其中第二光盤適應CD標準，和其中物鏡滿足條件5.7＜|φi+1(hi)-φi(hi)|＜6.3 ...(10)。
16.如權利要求15所述的物鏡，其中至少一個表面具有在內區(qū)和外區(qū)之間的邊界形成的第一臺階，第一臺階給定光程差的方向等于由第i環(huán)形帶組和第i+1環(huán)形帶組之間的邊界位置給定的光程差的方向。
17.如權利要求14所述的物鏡，其中在第一光盤的記錄表面附近，通過內區(qū)的第一光束的波陣面象差低于或等于±0.1λ。
18.如權利要求13所述的物鏡，其中物鏡是單片透鏡。
全文摘要
一種用于從第一和第二光盤記錄數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)數(shù)據(jù)的物鏡。該物鏡包括至少一個包括多個由臺階劃分的環(huán)形帶的表面。臺階具有相移通過多個環(huán)形帶的光的波陣面的功能，使得在通過臺階相移的波陣面的平均波陣面的會聚點形成的光束斑用于第一和第二光盤。至少一個表面的多個環(huán)形帶包括至少一個環(huán)形帶結構，其包括第一和第二環(huán)形帶組，每組各具有用于沿第一方向相移波陣面的至少三級臺階；和第一返回臺階，其是在第一和第二環(huán)形帶組之間的邊界形成的臺階。第一返回臺階沿與第一方向相反的第二方向相移波陣面。由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|滿足條件6π＜|Δψ1|＜ 14π …(1)。由第一返回臺階給定的第一光束的相移量的絕對值|Δψ1|小于由第一環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值和由第二環(huán)形帶組給定的總相移量絕對值中較大的一個。
文檔編號G02B13/00GK1641766SQ20051000203
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月12日 優(yōu)先權日2004年1月13日
發(fā)明者竹內修一, 丸山晃一, 是枝大輔 申請人:賓得株式會社