專利名稱：衍射光學元件、物鏡模塊、光拾取器及光信息記錄再現(xiàn)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對對應波長不同的光盤記錄再現(xiàn)信息的光信息記錄再現(xiàn)裝置中的光拾取器的光學系統(tǒng)，特別涉及能夠兼容使用不同波長的激光源的多種光記錄媒體的光信息記錄再現(xiàn)裝置、光拾取器、物鏡模塊、衍射光學元件。
背景技術：
在光信息記錄再現(xiàn)裝置中，有能夠從光記錄媒體——例如DigitalVersatile Disc(數(shù)字多用盤)(以下稱為DVD)、Compact Disc(緊致盤)(以下稱為CD)等光盤上讀取記錄信息的光盤裝置。
已知有能夠從DVD和CD上讀取記錄信息的兼容光盤裝置。DVD的基板厚度是0.6mm，對應波長是635nm～655nm，物鏡的數(shù)值孔徑(NA)是0.6左右。CD的基板厚度是1.2mm，對應波長是760nm～800nm，物鏡的數(shù)值孔徑是0.45左右。該兼容光盤裝置有時搭載DVD用的波長為660nm附近的激光源和發(fā)出CD用的波長為780nm附近的λDVD的激光的激光源。
例如，提出了一種技術，它提供能夠對DVD/CD的基板厚度不同的信息記錄媒體記錄再現(xiàn)信息的光拾取器裝置及其所用的物鏡以及光學元件(參照(日本)特開2001-235676號公報)。提出了一種光拾取器裝置，通過將設有衍射環(huán)帶的物鏡用于光拾取器裝置，而在使用數(shù)值孔徑小的一側的狀態(tài)下將規(guī)定數(shù)值孔徑的外側的光束作為光斑(フレア)，對厚度不同的多種信息記錄媒體記錄再現(xiàn)信息。這種設有衍射環(huán)帶的物鏡的特征在于，具有帶衍射環(huán)帶的衍射面，在將衍射面的光路差函數(shù)設為Ф(h)時(h為離光軸的距離)，它是在規(guī)定距離h處dФ(h)/dh不連續(xù)或基本上不連續(xù)的函數(shù)。
另一方面，Blu-ray Disc(藍光光盤)(以下稱為BD)的透射保護層的厚度(相當于DVD等的透明基板厚度)是0.1mm，對應波長是408nm，物鏡的數(shù)值孔徑是0.85左右。因此，在BD、DVD、CD的兼容光盤裝置上，除了上述兼容光盤裝置的結構以外，還需要搭載發(fā)出波長為408nm附近的λBD的激光的激光源及其光學系統(tǒng)。此外，BD、DVD、CD的光盤厚度都不同，所以需要具有校正3種不同的球差的手段。再者，數(shù)值孔徑也都不同，所以需要也具有與其對應的手段。然而在上述引用文獻中，沒有與這些手段有關的具體記載。即，難以用現(xiàn)有的單一物鏡來兼容BD/DVD/CD這3種以上的不同光源波長、數(shù)值孔徑(有效直徑)、光盤厚度(透射保護層的厚度)的記錄媒體。
因此，作為兼容裝置用的光拾取器的實現(xiàn)方法，有使用BD專用物鏡和DVD/CD兼容物鏡、按波長來切換的方法，但是需要2枚物鏡，所以需要復雜的透鏡切換機構，成本增大，致動器變大，所以不利于小型化。此外，作為另一種方法，有組合物鏡和準直透鏡的方法，但是準直透鏡相對于物鏡是固定的，所以產生難以維持移動物鏡時的性能等問題。
總之，如果為了確保BD、DVD及CD的兼容性，而使用多個光源，構成專用的棱鏡、透鏡等光學系統(tǒng)，則整個光拾取器傾向于變得復雜，變得大型。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明想要解決的課題的一例是，提供一種能夠對對應波長不同的光盤或記錄面進行記錄再現(xiàn)的適合小型化的光信息記錄再現(xiàn)裝置、光拾取器、衍射光學元件。
本發(fā)明的物鏡模塊由下述部分組成聚光透鏡，被與第1波長的第1激光的光路同軸配置；和透射型衍射光學元件，被同軸配置，將第1激光的衍射光入射到上述聚光透鏡；其特征在于，具有入射面及射出面；和第1、第2及第3區(qū)域，被設在上述入射面及射出面中的至少一方的光軸周圍，而且由根據離光軸依次不同的半徑距離劃定的不同衍射角的衍射光柵組成；上述第1區(qū)域將上述第1激光的奇數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述第2區(qū)域將第1激光的偶數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述第3區(qū)域將第1激光的偶數(shù)級數(shù)或零級的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述聚光透鏡以規(guī)定數(shù)值孔徑來會聚來自上述第1、第2及第3區(qū)域的衍射光。
本發(fā)明的衍射光學元件為了使與第1激光的波長不同的多種激光及與該多種激光分別對應的多種記錄媒體共享用于將上述第1激光聚光到第1記錄媒體上的物鏡，而被設在上述第1激光及上述多種激光的光路上，其特征在于，上述多種激光包含與第2記錄媒體對應的第2激光和與第3記錄媒體對應的第3激光；具備第1衍射透鏡構造，被設在上述光軸周圍，而且校正根據上述第1激光和上述第2及第3激光之間的波長的差異而產生的像差；和第2衍射透鏡構造，被設在上述第1衍射透鏡構造周圍，而且校正根據上述第1激光和上述第2激光之間的波長的差異而產生的像差。
在本發(fā)明的衍射光學元件上，上述第1記錄媒體具有經第1厚度的透射保護層來受光的記錄層，上述第2記錄媒體具有經第1厚度以上的第2厚度的透射保護層來受光的記錄層，上述第3記錄媒體具有經比上述第2厚度大的第2厚度的透射保護層來受光的記錄層。
在本發(fā)明的衍射光學元件上，上述第1衍射透鏡構造校正除了根據上述第1激光和上述第2及第3激光之間的波長的差異以外、還根據上述透射保護層的第1厚度和透射保護層的第2及第3厚度之間的差分而產生的像差，并且上述第2衍射透鏡構造校正除了根據上述第1激光和上述第2激光之間的波長的差異以外、還根據上述透射保護層的第1厚度和上述透射保護層的第2厚度之間的差分而產生的像差。
再者，在本發(fā)明的衍射光學元件上，具備第3衍射透鏡構造，被設在上述衍射光學元件的入射或射出面上，而且校正由于第1激光的微小的波長變動而產生的色差。
本發(fā)明的光拾取器的特征在于，具備上述物鏡模塊或衍射光學元件。此外，本發(fā)明的光信息記錄再現(xiàn)裝置的特征在于，具備上述光拾取器。
在使用如上所述物鏡模塊或衍射光學元件的光拾取器的結構中，通過對衍射光學元件的精心設計，BD、DVD、CD都是按無限遠系統(tǒng)設計的，所以能夠簡化光拾取器的光路，所以最好。
通過在上述兼容BD/DVD/CD的球差校正用衍射光學元件上附加色差校正用衍射透鏡構造，能夠校正不連續(xù)的色差。
通過將球差校正用衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡構造一體化，消除了組裝調整誤差或跟蹤造成的透鏡移動妨礙校正不連續(xù)的色差這一問題。


圖1是本發(fā)明的實施方式的光拾取器內部的概略結構圖。
圖2是本發(fā)明的另一實施方式的光拾取器內部的概略結構圖。
圖3是本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的從光軸上看到的主視圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的斷面圖。
圖5是說明包含本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的物鏡模塊對CD的縱向球差的曲線圖的線圖。
圖6是說明包含本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的物鏡模塊對CD的波像差的曲線圖的線圖。
圖7是用于說明由本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的動作的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖8是由本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖9是本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖10是本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件上的衍射透鏡構造的合成的線圖。
圖12是本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖13是具有本發(fā)明的另一實施方式的衍射光學元件構造的復合物鏡的概略斷面圖。
圖14是用于說明本發(fā)明的衍射光學元件的制造方法中包含的光學設計所用的相位函數(shù)法的線圖。
圖15是由本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖16是本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖17是本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖18是本發(fā)明的實施例1中所用的物鏡對DVD及CD的球差的曲線圖。
圖19是用于說明構成本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造1的相位臺階和通過它的波陣面的光程差的線圖。
圖20是說明用相位函數(shù)法來計算組合了本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和BD用物鏡時對CD的縱向球差的結果的曲線圖的線圖。
圖21是說明用相位函數(shù)法來計算組合了本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和BD用物鏡時對CD的波像差的結果的曲線圖的線圖。
圖22是說明用相位函數(shù)法來計算組合了本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和BD用物鏡時對DVD的波像差形狀的結果的曲線圖。
圖23是說明用相位函數(shù)法來計算組合了本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和BD用物鏡時對CD的波像差形狀的結果的曲線圖。
圖24是本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上的衍射透鏡構造1的關于離光軸的高度的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖25是本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上的衍射透鏡構造1的從光軸上看到的主視圖。
圖26是將本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上的衍射透鏡構造1制造得使得BD用激光的衍射效率為100％所得的衍射透鏡構造的斷面圖。
圖27是考慮本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上的衍射透鏡構造1的BD用激光和CD用激光的衍射效率的均衡而制造出的另一實施例的衍射透鏡構造的斷面圖。
圖28是用于說明構成本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上的衍射透鏡構造2的相位臺階和通過它的波陣面的光程差的線圖。
圖29是用相位函數(shù)法來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖30是用暫定形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖31是用暫定形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖32是用暫定形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖33是用暫定形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖34是用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的區(qū)域的邊界的相位臺階量來調整相位偏移的情況下的衍射透鏡構造的斷面圖。
圖35是用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的區(qū)域的邊界的相位臺階量來調整相位偏移的情況下的物鏡模塊的BD的波像差的曲線圖。
圖36是用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡函數(shù)的常數(shù)項d0的值來調整相位偏移的情況下的關于離光軸的高度的衍射透鏡構造1的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖37是用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造1的衍射透鏡函數(shù)的常數(shù)項d0的值來調整相位偏移的情況下的物鏡模塊的BD的波像差的曲線圖。
圖38是由本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖39是用于說明本發(fā)明的衍射光學元件的制造方法中包含的光學設計中所用的非球面形狀的線圖。
圖40是用于說明表示本發(fā)明的衍射光學元件的設計結果時的臺階及環(huán)帶面號的線圖。
圖41是用于說明表示本發(fā)明的衍射光學元件的設計結果時的臺階量的臺階符號的線圖。
圖42是本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的示意性曲線圖。
圖43是說明本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的下垂(サグ)量的曲線圖。
圖44是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖45是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖46是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖47是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點形狀的曲線圖。
圖48是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖49是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖50是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖51是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖52是根據本發(fā)明的實施例1的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖53是表示光點形狀的值——半值寬度和旁瓣強度的曲線圖。
圖54是使用本發(fā)明的實施例1的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖55是使用本發(fā)明的實施例1的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖56是使用本發(fā)明的實施例1的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖57是使用本發(fā)明的實施例1的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖58是由本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖59是本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖60是本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的示意性曲線圖。
圖61是本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件上的衍射透鏡構造的關于離光軸的高度的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖62是本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件上的衍射透鏡構造1的從光軸上看到的主視圖。
圖63是將本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的BD用激光的衍射效率制造為100％的衍射透鏡構造的斷面圖。
圖64是本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造B的斷面的示意性曲線圖。
圖65是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖66是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖67是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖68是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點形狀的曲線圖。
圖69是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖70是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖71是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖72是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖73是根據本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖74是使用本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖75是使用本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖76是使用本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖77是使用本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖78是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊造成的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖79是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊造成的光源的波長變動到403nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖80是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊造成的光源的波長變動到413nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖81是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的BD的波長403nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖82是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的BD的波長413nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖83是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的BD的波長403nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖84是本發(fā)明的實施例2的物鏡模塊的BD的波長413nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖85是使用本發(fā)明的實施例2的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的最佳像面(聚光點)的移動量的曲線圖。
圖86是本發(fā)明的實施例2的變形例的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖87是由本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖88是衍射光學元件的臺階的制造誤差的部分斷面圖。
圖89是本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造B的斷面的示意性曲線圖。
圖90是本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造A的斷面的示意性曲線圖。
圖91是本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件上形成的合成了衍射透鏡構造A及衍射透鏡構造B的情況下的斷面的示意性曲線圖。
圖92是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖93是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖94是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖95是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點形狀的曲線圖。
圖96是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖97是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖98是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖99是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖100是根據本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖101是使用本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖102是使用本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖103是使用本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖104是使用本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖105是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊造成的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖106是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊造成的光源的波長變動到403nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖107是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊造成的光源的波長變動到413nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖108是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的BD的波長403nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖109是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的BD的波長413nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖110是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的BD的波長403nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖111是本發(fā)明的實施例3的物鏡模塊的BD的波長413nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖112是使用本發(fā)明的實施例3的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的最佳像面(聚光點)的移動量的曲線圖。
圖113是本發(fā)明的實施例4的衍射透鏡構造A1的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖114是本發(fā)明的實施例4的衍射透鏡構造A2的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖115是本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造B的斷面的示意性曲線圖。
圖116是本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造A的斷面的示意性曲線圖。
圖117是本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件上形成的合成了衍射透鏡構造A及衍射透鏡構造B的情況下的斷面的示意性曲線圖。
圖118是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖119是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖120是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖121是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點形狀的曲線圖。
圖122是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖123是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖124是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖125是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖126是根據本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖127是使用本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖128是使用本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖129是使用本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖130是使用本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖131是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊造成的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖132是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊造成的光源的波長變動到403nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖133是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊造成的光源的波長變動到413nm的情況下的最佳像面上的BD的波像差形狀的曲線圖。
圖134是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的BD的波長403nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖135是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的BD的波長413nm上的整個光點形狀的曲線圖。
圖136是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的BD的波長403nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖137是本發(fā)明的實施例4的物鏡模塊的BD的波長413nm上的光點的旁瓣的曲線圖。
圖138是使用本發(fā)明的實施例4的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的的最佳像面(聚光點)的移動量的曲線圖。
圖139是由本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖140是本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖141是說明用相位函數(shù)法來計算組合了本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件和BD用物鏡時對DVD的縱向球差的結果的曲線圖的線圖。
圖142是本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件上的衍射透鏡構造2的關于離光軸的高度的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖143是本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件上的衍射透鏡構造3的關于離光軸的高度的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。
圖144是本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的示意性曲線圖。
圖145是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的物鏡模塊的BD的波像差的結果的曲線圖。
圖146是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖147是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖148是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點形狀的曲線圖。
圖149是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖150是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖151是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的BD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖152是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖153是根據本發(fā)明的實施例5的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖154是使用本發(fā)明的實施例5的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖155是使用本發(fā)明的實施例5的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖156是使用本發(fā)明的實施例5的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖157是使用本發(fā)明的實施例5的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖158是本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的斷面圖。
圖159是用于說明由本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的動作的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖160是本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的斷面圖。
圖161是用于說明由本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的動作的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖162是本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件的斷面圖。
圖163是用于說明由本發(fā)明的實施方式的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的動作的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖164是由本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖165是本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖166是本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的示意性曲線圖。
圖167是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的物鏡模塊的HD-DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖168是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖169是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖170是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖171是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖172是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖173是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖174是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖175是根據本發(fā)明的實施例6的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖176是使用本發(fā)明的實施例6的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖177是使用本發(fā)明的實施例6的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖178是使用本發(fā)明的實施例6的物鏡模塊的情況下的DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖179是使用本發(fā)明的實施例6的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖180是由本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件和物鏡組成的物鏡模塊的概略斷面圖。
圖181是本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的概略斷面圖。
圖182是本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面的示意性曲線圖。
圖183是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的物鏡模塊的HD-DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖184是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的物鏡模塊的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖185是用實際形狀的數(shù)據來計算使用本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的物鏡模塊的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖186是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖187是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖188是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖189是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖190是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖191是根據本發(fā)明的實施例7的衍射光學元件的衍射透鏡構造的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖192是本發(fā)明的實施例7的使用物鏡模塊的情況下的HD-DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖193是使用本發(fā)明的實施例7的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖194是使用本發(fā)明的實施例7的物鏡模塊的情況下的HD-DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖195是使用本發(fā)明的實施例7的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖196是施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的概略斷面圖。
圖197是施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的概略斷面圖。
圖198是用實際形狀的數(shù)據來計算施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的HD-DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖199是用實際形狀的數(shù)據來計算施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的DVD的波像差的結果的曲線圖。
圖200是用實際形狀的數(shù)據來計算施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的CD的波像差的結果的曲線圖。
圖201是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖202是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點形狀的曲線圖。
圖203是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點形狀的曲線圖。
圖204是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的HD-DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖205是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的DVD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖206是根據施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡的實際面形狀數(shù)據來計算物鏡模塊的波像差、用該波像差計算出的CD上的光點旁瓣形狀的曲線圖。
圖207是使用施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡模塊的情況下的HD-DVD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖208是使用施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點半值寬度值和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖209是使用施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡模塊的情況下的HD-DVD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
圖210是使用施以本發(fā)明的實施例8的衍射透鏡構造的物鏡模塊的情況下的CD的傾斜時的光點旁瓣強度和盤傾斜角度之間的關系的曲線圖。
具體實施例方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
(光拾取器)圖1示出實施方式的光拾取器的概略。光拾取器包括BD用半導體激光器LD1，射出第1波長為400nm～410nm例如408nm附近的短波長的λBD；DVD用半導體激光器LD2，射出比第1波長長的第2波長即630nm～670nm例如660nm附近的DVD用的長波長的λDVD；以及CD用半導體激光器LD3，射出比第2波長長的第3波長760nm～800nm例如780nm附近的CD用的更長波長的λCD。半導體激光器LD1、LD2及LD3被擇一地切換點亮作為BD用、DVD用及CD用。
再者，光拾取器包括使這些第1、第2及第3激光λBD、λDVD及λCD共用光路的光軸耦合元件——光軸耦合棱鏡(合色棱鏡)10。該光學系統(tǒng)的光軸耦合棱鏡10如圖1所示，被設計得將半導體激光器LD1、LD2及LD3的發(fā)散激光變?yōu)楣餐墓饴?，具有?個光束的光軸大致一致的功能。光軸耦合棱鏡10中的各個分色鏡由多層介質薄膜形成，具有透射或反射期望波長的激光的特性，而且具有入射角依賴性。此外，合成光軸的光軸耦合元件不限于光軸耦合棱鏡，可以取代分色鏡，將使用衍射角的波長差的衍射光柵、液晶膽甾醇型層等用于光軸耦合元件。
此外，光拾取器在光軸耦合棱鏡10的光軸的下流包括分束器13、準直透鏡14、及物鏡模塊16。通過以上光照射光學系統(tǒng)，來自第1半導體激光器LD1及第2半導體激光器LD2中的至少一方的激光經光軸耦合棱鏡10及分束器13，由準直透鏡14變?yōu)槠叫屑す猓高^，由物鏡模塊16聚光到放置在其焦點附近的光盤5上，在光盤5的信息記錄面的凹坑串上形成光點。
除了以上光照射光學系統(tǒng)以外，光拾取器還有檢測透鏡17等光檢測光學系統(tǒng)，物鏡模塊16及分束器13也被用于光檢測光學系統(tǒng)。來自CD、BD或DVD的光盤5的反射光由物鏡模塊16集中，經準直透鏡14由分束器13引向檢測用聚光透鏡17。由檢測透鏡17聚光的會聚光例如通過柱面透鏡、多透鏡等像散產生元件(未圖示)，例如在具有由正交的2個線段四分而成的4個受光面的四分光檢測器的受光面20中心附近形成光點。
此外，光檢測器的受光面20被連接在解調電路30及誤差檢測電路31上。誤差檢測電路31被連接在驅動電路33上，該驅動電路33驅動包含物鏡模塊的跟蹤控制及聚焦控制用的致動器26的機構。
四分光檢測器將與其受光面20中心附近成像的光點像相應的電信號供給到解調電路30及誤差檢測電路31。解調電路30根據該電信號來生成記錄信號。誤差檢測電路31根據該電信號來生成聚焦誤差信號、跟蹤誤差信號、和其他伺服信號，經致動器的驅動電路33將各驅動信號供給到各致動器，它們按照各驅動信號來伺服控制驅動物鏡模塊16等。
(物鏡模塊)如圖1所示，來自BD用、DVD用及CD用的激光源LD2的激光通過光軸耦合棱鏡10來共用1條光路，由物鏡模塊16聚光到BD、DVD或CD的光盤記錄面上。
該物鏡模塊16是組合了下述部分所得的復合物鏡的組裝體聚光透鏡(基準透鏡)16a，將激光聚光到記錄面上；和衍射光學元件16b(DOEdiffractive optical element)，在透光性的平板上具有由多個相位臺階組成的衍射環(huán)帶(以光軸為中心的旋轉對稱體)即衍射光柵。聚光透鏡16a及衍射光學元件16b由支架16c與光軸同軸配置，具有衍射光柵的衍射光學元件16b位于從光源側即光軸耦合棱鏡10到聚光透鏡16a的光路中。
聚光透鏡16a使用具有對λBD的波長范圍400nm～410nm、透射保護層的厚度0.1mm校正了像差的數(shù)值孔徑0.85的非球面透鏡(BD用物鏡)。
圖2示出另一實施方式的光拾取器的概略。通過使用發(fā)第1、第2及第3波長的三波長激光器LD123來取代上述半導體激光器LD1、LD2及LD3作為光源，能夠省略光軸耦合棱鏡等，光拾取器的光路被進一步簡化，所以最好。
(衍射光學元件)本實施方式的衍射光學元件16b能夠與BD用物鏡組合來記錄再現(xiàn)DVD和CD。
衍射光學元件16b如圖3所示，由玻璃、塑料等組成的基板的入射側或射出側中的至少一方的表面上形成的衍射光柵即衍射環(huán)帶16e組成。衍射環(huán)帶16e是以光軸為中心被切削或通過光刻層疊成多個同心圓的環(huán)狀槽或凸的環(huán)帶。其中，除了上述物理臺階構造以外，具有同心圓狀不連續(xù)的折射率分布的構造也能得到同樣的效果。即，衍射環(huán)帶只要通過物理臺階構造、或同心圓狀的不連續(xù)的折射率分布，或者通過其他某種手段，使透過它的光的波陣面的相位產生臺階即可。將這樣使光的波陣面的相位產生臺階的構造統(tǒng)稱為相位臺階、或相位臺階構造。此外，對于相位臺階量的表記方法，可以用物理臺階構造的尺寸來表記，或者用折射率不連續(xù)的點上的折射率差來表記，或者用那里產生的光程差或相位差量等來表記。一般，各衍射環(huán)帶16e的斷面形狀多被做成閃耀(ブレ一ズ)形狀即鋸齒狀、或臺階形狀。例如，鋸齒狀斷面的衍射光柵的衍射效率比其他高，所以有利。作為衍射光柵斷面形狀的制作方法，有應用光刻技術的方法、和用金剛石車刀(ダイヤモンドバイト)等進行精密切削的方法，通過它們，能夠做出模擬地形成了閃耀的多級閃耀或閃耀形狀的衍射光柵，哪一種方法都可以?；蛘?，預先在金屬型上形成這種多級閃耀或閃耀形狀的雛形，用注塑成形或所謂的2P法用透明材料來復制多個衍射光學元件。
衍射光學元件的衍射環(huán)帶16e構成衍射透鏡構造。衍射透鏡是在非球面透鏡的面上形成了衍射面的透鏡，衍射透鏡構造例如由宏觀非球面形狀上形成的同心圓狀的相位臺階構成。衍射透鏡構造如圖4a所示，至少被設在基板的單面上，由按照物鏡的與記錄媒體對應的有效直徑在不同半徑位置上劃定的多個區(qū)域來劃分。衍射透鏡構造被形成得能校正透射保護層的厚度的差異或波長的差異造成的球差。衍射透鏡構造的具體構造如下所述。
在最內周的區(qū)域1上，形成了第1衍射透鏡構造(第1像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對第1激光(BD用激光，波長408nm)沒有球差校正效果、而對第2激光(DVD用激光，波長660nm)及第3激光(CD用激光，波長780nm)有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合{例如(BD1級光、DVD1級光、CD1級光)、(BD3級光、DVD2級光、CD2級光)、(BD7級光、DVD4級光、CD3級光)、(BD9級光、DVD5級光、CD4級光)}。其中，(BD5級光、DVD3級光、CD2或3級光)的組由于在BD用激光及DVD用激光時構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的相位差一致，所以也可以除外。因此，設計得使得第1激光通過第1衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為除5的倍數(shù)外的奇數(shù)。衍射透鏡構造產生的衍射光的衍射效率可以用構成它的同心圓狀的相位臺階的臺階量來調節(jié)。特別是在區(qū)域1上如果決定相位臺階量，使得BD用激光的衍射效率最大，則不能在CD用激光的期望的衍射級數(shù)上得到足夠的衍射效率，同時產生無用的衍射光，所以最好考慮BD用激光的衍射效率和CD用激光的衍射效率的均衡來設計。其中，在這樣考慮衍射效率的均衡來設計的情況下，隨著相位臺階產生的光程差偏離波長的整數(shù)倍，鋸齒狀的波陣面像差部分地產生，但是幾乎沒有由此造成的光點形狀的惡化，所以沒有問題。通過設計構成衍射透鏡構造的多個相位臺階的深度，使得產生的光程差在所有臺階上相同，但是將最外周的相位臺階產生的光程設計得與其他相位臺階不同，能夠與通過其他區(qū)域的波陣面的相位更精確地一致，得到更好的聚光性能，所以最好。
在區(qū)域1外側的中周部的區(qū)域2上，形成了第2衍射透鏡構造(第2像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對BD用激光及CD用激光沒有球差校正效果、而只對DVD用激光有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合{例如(BD2級光、DVD1級光、CD1級光)、(BD4級光、DVD2級光、CD2級光)、(BD6級光、DVD4級光、CD3級光)、(BD8級光、DVD5級光、CD4級光)}。對BD在10級衍射光的情況下，對支持記錄及再現(xiàn)所有媒體的激光構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的相位差大致一致，只對DVD用激光選擇性地不施加像差校正結果，所以設計得使得BD用激光通過第2衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為除10的倍數(shù)外的偶數(shù)。對于構成衍射透鏡構造的相位臺階的深度，可以按照要求規(guī)格設定得產生BD用激光的衍射效率最大的光程差，也可以考慮取BD用激光的衍射效率和DVD用激光的衍射效率之間的均衡。此外，在產生鋸齒狀的波像差的情況下，如果與區(qū)域1的情況同樣，設計得只有最外周的相位臺階產生的光程差不同，則能得到更好的聚光性能，所以最好。
在區(qū)域2外側的外周部的區(qū)域3上，形成了第3衍射透鏡構造(第3像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對所有波長沒有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合(例如BD10級光、DVD6級光、CD5級光)。此外，區(qū)域3不形成衍射透鏡構造也可以(只透射零級光)。因此，實現(xiàn)了規(guī)定的BD用數(shù)值孔徑0.85。
在圖4a所示的例子中，第1衍射透鏡構造、第2衍射透鏡構造及第3衍射透鏡構造都被形成在同一個面上。通過這樣將所有衍射透鏡構造形成在一個面上，無需多個具有用于相位臺階的成形的微細構造的金屬型，所以制造容易，同時在成本方面也最好。此外，通過適當設定各個衍射透鏡構造上的BD用激光的衍射級數(shù)或DVD及CD的像面位置，能夠如圖4a所示使所有相位臺階的方向相同。這里，所謂相位臺階的方向，用以臺階的內周側的面為基準的外周側的面的移動方向來表示。通過這樣使相位臺階的方向都為同一方向，面形狀成為沒有微小的環(huán)帶狀的凹陷或突起的、單純的階梯形狀，所以金屬型制作容易，最好，而且抑制了起模性的惡化，從而能夠延長金屬型的壽命，并且降低成形次品率，所以最好。
這樣，本實施方式的衍射光學元件校正由于BD/DVD/CD的透射保護層的厚度差異而產生的球差，所以在其至少單面上形成了由微細的同心圓狀的相位臺階組成的衍射透鏡構造。由此，能夠將BD、DVD、CD都作為無限遠系統(tǒng)來校正球差，同時對記錄再現(xiàn)各個光盤所需的數(shù)值孔徑進行孔徑限制。
接著，詳細說明通過選擇衍射級數(shù)來限制因DVD/CD而異的數(shù)值孔徑(有效直徑)的衍射透鏡構造的作用。
衍射透鏡構造在光學材料的表面上由多個微小的相位臺階形成。如果波長為λ的激光通過折射率為N的光學材料上形成的深度為d的相位臺階，則在臺階的部分上波陣面產生{(N-1)d/λ}×λ的光程差。在構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的光程差是{(N-1)d/λ}×λ的情況下，對波長為λ的光，在衍射透鏡構造上，round[(N-1)d/λ]級光的衍射效率最大。其中，round[]是對[]內的數(shù)值進行四舍五入而得到的整數(shù)。此外，能夠用構成衍射透鏡構造的一個相位臺階校正的像差量是[round[(N-1)d/λ]-{(N-1)d/λ}]λ。即，在(N-1)d/λ是整數(shù)的情況下，即，在相位臺階產生的光程差是波長的整數(shù)倍的情況下，能夠用相位臺階校正的像差量為零，但是衍射效率大致為100％。相反，(N-1)d/λ越偏離整數(shù)，即相位臺階產生的光程差越偏離波長的整數(shù)倍，則能夠用一個相位臺階校正的像差量越大，但是衍射效率越低。
光學材料的折射率N一般因波長而異，波長越短，則折射率越高。BD用激光的波長λBD是408nm左右，CD用激光的波長λCD是780nm左右，如上所述折射率因波長而異，所以比較這些激光通過同一相位臺階的情況下的(N-1)d/λ的值，則大致為2∶1。
由此，對BD用激光產生2mλBD(m為整數(shù))的光程差的相位臺階，對CD用激光產生的光程差大約為mλCD。因此，在設計衍射透鏡構造、使得BD用激光的2m級光的衍射效率最大、對其不具有球差校正效果的情況下，在CD用激光時，m級光的衍射效率最大，衍射透鏡構造對其也幾乎不具有球差校正效果，所以不能對CD校正球差。
另一方面，如果設定衍射透鏡構造的相位臺階量，使得對BD用激光產生(2m+1)λBD的光程差，則在衍射透鏡構造上，(2m+1)級的奇數(shù)級衍射光的衍射效率最大。在此情況下，在CD用激光時，相位臺階產生的光程差大致為(m+1/2)λCD。即，在BD用激光和CD用激光時，相位臺階產生的光程差偏離波長的整數(shù)倍的量不同，所以能夠實現(xiàn)對BD用激光不具有像差校正效果、而對CD用激光具有像差校正效果的衍射透鏡構造。
進而，利用這種現(xiàn)象，如圖4b所示，對于與CD有效直徑對應的第3衍射有效直徑的區(qū)域1，通過做成在BD用激光時利用奇數(shù)級的衍射光的第1衍射透鏡構造，能夠用設計得在BD時不產生球差、而校正DVD的球差的第1衍射透鏡構造在某種程度上校正CD的像差。此外，對于第3衍射有效直徑外的區(qū)域2，通過做成利用BD用激光的偶數(shù)級的衍射光的第2衍射透鏡構造，能夠用設計得在BD時不產生球差、而校正DVD的球差的第2衍射透鏡構造不校正CD的像差而使其殘留。
其中，在設計得使得構成這些衍射透鏡的相位臺階產生的光程差為5λBD的情況下，在DVD用激光時，相位臺階產生的光程差大約為3λDVD，所以不能在BD時不產生球差而在DVD時校正球差。即，將第1衍射透鏡構造做成利用BD用激光的除5的倍數(shù)外的奇數(shù)級的衍射光的衍射透鏡構造，將第2衍射透鏡構造做成利用BD用激光的除10的倍數(shù)外的偶數(shù)級的衍射光的衍射透鏡構造即可。
對于與DVD有效直徑對應的第2衍射有效直徑外的區(qū)域3，如果對DVD及CD兩者不校正球差，則能夠對BD不產生像差、而對DVD及CD兩者使光作為光斑來擴散。再者，在第2衍射有效直徑內且第3有效直徑外的區(qū)域2上，只對CD存在球差，所以能夠只對CD使光作為光斑來擴散。
通過這樣使入射了使用的多個光源波長中的最短波長的激光的情況下產生的衍射光中的、衍射效率最大的衍射級數(shù)在區(qū)域1上形成的衍射透鏡構造上為奇數(shù)(除5的倍數(shù)外)、在最外周和最內周的區(qū)域之間的區(qū)域2上形成的衍射透鏡構造上為偶數(shù)(除10的倍數(shù)外)，只對與3個不同的數(shù)值孔徑對應的有效直徑內的光校正球差，而有效直徑外的光則不校正球差，從而能夠使其作為光斑來擴散。
因此，用以光軸為中心的2個圓分割為3個區(qū)域，在它們中的至少2個區(qū)域上由同心圓狀的微細的相位臺階構成的衍射透鏡構造能夠對數(shù)值孔徑不同的BD/DVD/CD各自的光賦予最佳的數(shù)值孔徑。
其中，作為不利用這種結構而對BD/DVD/CD各自的光賦予最佳的數(shù)值孔徑的方法，也有施以同心圓狀具有波長選擇性的透射率特性的膜的方法，但是在此情況下，難以部分地施以膜，制造工序復雜化，所以不好。
接著，詳述校正因DVD/CD而異的量的球差的手段。
DVD的透射保護層(基板)厚度是0.6mm，CD的透射保護層(基板)厚度是1.2mm，所以應校正的球差量不同。即，為兼容BD/DVD而設計的衍射透鏡構造不能對CD完全校正球差。同樣，為兼容BD/CD而設計的衍射透鏡構造不能對DVD完全校正球差。這是因為，不能使得用構成衍射透鏡構造的一個相位臺階能夠校正的像差量[round[(N-1)×d/λ]-{(N-1)×d/λ}]λ的值的比率成為與DVD和CD的應校正的球差量的比率相同的值。在這種情況下，通過使DVD或CD中的某一個的入射光成為發(fā)散光或會聚光，能夠校正用衍射透鏡構造未校正完的球差。然而，例如在將BD/DVD設為平行光入射、只將CD設為發(fā)散光或會聚光的情況下，有光拾取器的結構變得復雜的問題，從這種觀點來看，最好BD/DVD/CD都是平行光入射。
作為實現(xiàn)它的方法，有以下所示的3種方法。
作為第1方法，有下述方法在圖4b所示的結構中的DVD/CD共享的區(qū)域1上形成的第1衍射透鏡構造的設計中，設計得校正DVD時應校正的球差量和CD時應校正的球差量的中間的量的球差，取DVD和CD時殘留的球差量的均衡。用這種方法，能夠得到在DVD和CD兩者時像差為0.07λrms以下的設計。
作為第2方法，有下述方法如圖4c所示在區(qū)域1上混合第1衍射透鏡構造和對BD用激光產生除10外的偶數(shù)級的衍射光的第4衍射透鏡構造。在該方法中，首先將第1衍射透鏡構造設計為兼容BD/CD。第1衍射透鏡構造對DVD用激光也具有球差校正效果，但是其校正量與應校正的球差量不同，所以殘留與它們的差分相當?shù)那虿睢榱诵Ｕ揇VD時的殘留球差，添加與第2衍射透鏡構造同樣對BD用激光產生偶數(shù)級的衍射光的第4衍射透鏡構造來校正殘留像差。第4衍射透鏡構造被設計得對BD用激光不具有像差校正效果，而且產生偶數(shù)級的衍射光，所以對CD用激光也不具有像差校正效果。即，通過添加第4衍射透鏡構造，對CD的波陣面沒有不良影響。用該方法，能夠得到在DVD/CD兩者時將區(qū)域1上的像差抑制到足夠小的值的設計。其中，對有些設計結果，構成第1衍射透鏡構造的相位臺階和構成第4衍射透鏡構造的相位臺階的間隔非常小，但是在此情況下通過合成這2個相位臺階而作為1個相位臺階，能夠減少相位臺階的總數(shù)。即，將2個相鄰的相位臺階的臺階量相加所得的臺階量的臺階配置在這些相位臺階本來所在的某一個位置或其間的某處即可。在這樣合成相位臺階的情況下，各個相位臺階略微偏離本來的設計值，所以產生少許的性能惡化，但是在要合成的2個相位臺階接近的情況下，該偏離很小，所以性能惡化不成問題。通過這樣合成2個相位臺階，能夠將本需2個的相位臺階的數(shù)目減少到一個，所以金屬型制造容易，最好，成形時的起模性提高，所以金屬型壽命延長，而且成形次品率也降低了，所以最好。
作為第3方法，發(fā)明人通過與上述2種方法不同的設計手法找到了使BD/DVD/CD都為平行光入射的設計。以下示出其細節(jié)。
球差與透鏡的數(shù)值孔徑的4次方成正比。因此，通過如圖4d所示使DVD/CD的共享設計區(qū)域——區(qū)域1比與CD的有效直徑對應的第3衍射有效直徑小，減小數(shù)值孔徑，能夠減少未校正完而殘留的球差量。例如，在使DVD/CD共享設計區(qū)域變?yōu)?0％左右的情況下，殘留的球差量被降低到41％左右。然而，如果單單減少共享設計區(qū)域，則對CD的數(shù)值孔徑減小，所以妨礙CD的記錄及再現(xiàn)。因此，發(fā)明人著眼于通過區(qū)域1的CD用激光的聚光位置。圖5是對CD的縱向球差的圖，縱軸表示以光軸為基準的與光軸垂直的方向的距離、即離光軸的高度，橫軸表示光軸方向的位置。在這里示出的例子中，區(qū)域1的衍射透鏡構造被設計得對CD校正像差。如圖5所示，提出了下述方案通過在校正前的縱向球差在區(qū)域2內且CD有效直徑內側的某一點上為零的位置上，設定CD用激光的期望的衍射光的聚光位置，將區(qū)域1限制得比CD有效直徑窄，來降低DVD時區(qū)域1上殘留的球差。即，如圖4d所示，通過考慮區(qū)域2內且與CD的有效直徑相當?shù)牡?衍射有效直徑中的區(qū)域4，而將區(qū)域1限制得比CD有效直徑窄。此外，圖6是對CD的波像差的圖，橫軸表示離光軸的高度，縱軸表示像差量。如這里所示，在縱向球差為零的離光軸的高度h上波陣面的傾斜率為零，在其周邊，波陣面的傾斜也比較緩，所以如果只取出該區(qū)域來考慮，則像差不那么大。即，h近旁的區(qū)域4的波陣面由于與通過區(qū)域1的波陣面的相位一致，所以盡管未校正球差，也能夠用于再現(xiàn)CD。如上所述，在設計第1衍射透鏡構造時，通過設定CD時在第4區(qū)域的某處縱向球差為零的像面位置，能夠使區(qū)域1狹小化。在使用這樣設計出的衍射光學元件的情況下，在DVD時在區(qū)域1上殘留少許的像差，但是其像差量很小，基本上不成問題。此外，在該設計方法中，在區(qū)域1上不混合構成多個衍射透鏡構造的相位臺階，所以能夠進行不伴隨相位臺階數(shù)的增加的設計，所以最好。再者，如前所述，特別是在區(qū)域1上需要考慮與CD用激光的衍射效率的均衡，但是區(qū)域1的面積被狹小化，所以即使考慮CD用激光的衍射效率而降低了BD的衍射效率，也能夠將其影響抑制得比不狹小化的情況小，所以最好。
如上所述，如果考慮BD/DVD/CD的衍射效率最大的衍射級數(shù)和球差校正及孔徑限制效果，則可以如表1所示來歸納各區(qū)域上利用的BD用激光的衍射級數(shù)的組合。
表1

(物鏡模塊的動作)圖7示出物鏡模塊的動作。
如圖7(A)所示，在λBD的第1激光作為大致平行光入射到衍射光學元件16b時，通過所有區(qū)域的光仍舊作為大致平行光被導向物鏡16a。由物鏡16a聚光的光通過BD用保護層，聚光到信號記錄面上。
此外，如圖7(B)所示，在λDVD的第2激光作為大致平行光入射時，通過衍射光學元件的與DVD的有效直徑對應的第2衍射有效直徑內的區(qū)域1、區(qū)域2的光由物鏡16a聚光，通過DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過衍射光學元件的第2衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過DVD用保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
再者，如圖7(C)所示，在λCD的第3激光作為大致平行光入射時，通過與CD的有效直徑相當?shù)牡?衍射有效直徑內的區(qū)域1及區(qū)域4的光由物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過第3衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
(色差校正)在使衍射光學元件具有色差校正功能的情況下，能夠校正由于添加了球差校正用衍射透鏡構造而變得不連續(xù)的色差，在激光的波長變動時也實現(xiàn)穩(wěn)定的動作。
在BD時，對應的物鏡的數(shù)值孔徑為0.85，非常大，而且使用的光源的波長短，所以焦深淺。因此，最好校正色差。通常，為了校正色差，組合使用折射率不同的玻璃的透鏡，使它們的色差抵銷來進行校正，或者另外用衍射光學元件與由其產生的色差抵銷來進行校正。
在本實施方式的情況下，為了同時進行DVD和CD的球差校正和孔徑限制，采用了由部分地不同的特性的衍射透鏡構造組成的衍射光學元件，所以色差的特性因區(qū)域而異。在這種情況下，用組合了使用波長色散不同的材料的2枚球面透鏡的一般的透鏡組來校正像差很麻煩。發(fā)明人為了校正這種不連續(xù)的色差，用衍射透鏡構造來進行校正，即，設計上述球差校正用衍射透鏡構造，使得區(qū)域1及區(qū)域2上的色差不要不連續(xù)，對此，進而在區(qū)域3上形成色差校正用的衍射透鏡構造，使得區(qū)域3的色差也不要不連續(xù)。
在本實施方式中，用已經說明過的用于兼容BD、DVD、CD的衍射透鏡構造校正了球差，所以對BD、DVD、CD都不能產生色差校正以外的多余的像差。本實施方式的第3衍射透鏡構造作為色差校正用衍射透鏡構造，可以以對它們都不產生色差校正以外的多余的像差的、例如BD10級光、DVD6級光、CD5級光的衍射級數(shù)的組合來利用。在此情況下，設計得使得第1激光通過第3衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為10的倍數(shù)。
在校正區(qū)域1及區(qū)域2上形成的第1及第2衍射透鏡構造(球差校正用)造成的不連續(xù)的色差、并且校正物鏡自身具有的色差的情況下，需要在整個BD有效直徑(包含DVD、CD有效直徑)上形成第3衍射透鏡構造(色差校正用部件)。在此情況下，不希望在球差校正用衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡構造上產生光軸偏移，所以球差校正用衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡最好在1個衍射光學元件上構成。如圖8所示，通過在與球差校正用的第1及第2衍射透鏡構造不同的面上形成并在一個衍射光學元件上構成色差校正用的第3衍射透鏡構造，與以往那樣另外使用色差校正用光學元件的情況相比，零件個數(shù)減少，所以給光拾取器的小型化和成本降低帶來很大的效果。
此外，第1衍射透鏡構造也可以被形成在與第2衍射透鏡構造及第3衍射透鏡構造不同的面上。此外，第2衍射透鏡構造也可以被形成在與第1衍射透鏡構造及第3衍射透鏡構造不同的面上。最好第1衍射透鏡構造、第2衍射透鏡構造及第3衍射透鏡構造被形成在某一個面上，各個面上形成的相位臺階的方向(深度方向)都相同。
在一個衍射光學元件上構成這些衍射透鏡構造的情況下，如圖9所示，通過將衍射透鏡構造分為兩面，在各個面上使衍射透鏡構造的相位臺階的方向一致，衍射透鏡構造的斷面形狀成為單純的階梯形狀，所以金屬型加工容易，并且降低成形不良，金屬型壽命延長，所以給維持衍射光學元件的高品質及成本降低帶來很大的效果。
其中，最好構成第3衍射透鏡構造的相位臺階和構成第1及第2衍射透鏡構造中的任一個的相位臺階的臺階產生的光程差不同。此外，為了使構成第3衍射透鏡構造的相位臺階中的、區(qū)域間的相位一致，有時最好進行設定，使得在第1、第2及第4衍射有效直徑近旁的相位臺階中的某一個或它們全部上產生與其他相位臺階不同的光程差。
再者，在具有多個衍射透鏡構造的衍射光學元件上，如圖10所示，通過將這些衍射透鏡構造都集中在單面上，無需雙面制造具有難以制造的微細臺階的金屬型，所以給衍射光學元件的成本降低帶來很大的效果。即，也可以在衍射光學元件的入射或射出面上的第3衍射有效直徑內的區(qū)域上，混合構成第1衍射透鏡構造的所有相位臺階、構成第2衍射透鏡構造的相位臺階的一部分以及構成第3衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。再者，也可以在衍射光學元件的入射或射出面上的第4衍射有效直徑至第2衍射有效直徑之間的區(qū)域上，混合第2衍射透鏡構造的一部分和第3衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。
在為了將衍射透鏡構造集中在單面上、而在同一面同一區(qū)域上形成多個衍射透鏡構造時、相鄰的2個相位臺階接近的情況下，通過將這2個相位臺階合成為一個相位臺階，減少臺階數(shù)，而使金屬型的制造變得容易，并且起模性提高，從而能夠削減成形不良。這也給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。此外，臺階的邊緣的圓鈍或臺階壁面的塌邊等制造誤差造成的光量損耗按照臺階的數(shù)目來增加，所以減少臺階數(shù)對減少光量損耗更好。
通過在要合成的相位臺階上，如圖11所示，組合方向不同的相位臺階，能夠減少深臺階的數(shù)目。在此情況下，特別是臺階不垂直的壁面的塌邊那樣的制造誤差的光量損耗降低，所以最好。再者，如圖所示沒有微細的突起形狀或凹陷(虛線)，所以金屬型加工容易，成形時的起模性提高，從而能夠削減成形不良，能夠防止由于材料殘留在金屬型的微細的凹陷中而使金屬型的壽命縮短，所以給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。在此情況下，在衍射光學元件的第4衍射有效直徑內至少存在一個以上的構成第1衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量和構成第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。此外，在衍射光學元件的第4衍射有效直徑至第2衍射有效直徑之間的區(qū)域上，至少存在一個以上的構成第2衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量和構成第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。
通過適當選擇要合成的多個衍射透鏡構造上利用的衍射級數(shù)，如圖12所示，能夠在單面?zhèn)仁顾邢辔慌_階為同一方向。由此，金屬型形狀變得單純，所以加工容易，成形時的起模性提高，從而能夠削減成形不良，能夠防止由于材料殘留在金屬型的微細的凹陷中而使金屬型的壽命縮短。因此給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。
此外，在上述說明中假設具有衍射透鏡構造的衍射光學元件和物鏡為相互分離的光學元件進行了說明，但是也可以如圖13所示，在物鏡上直接形成衍射透鏡構造，在此情況下，零件個數(shù)可進一步減少，最好。
如上所述，如表2所示，可以具體歸納各區(qū)域上利用的衍射級數(shù)的組合。
表2示出與BD時利用的衍射透鏡構造的衍射級數(shù)相對的DVD及CD的衍射級數(shù)、一個相位臺階的像差校正量(從利用的衍射級數(shù)中減去臺階產生的光程差所得的值)及衍射效率。其中，表2所示的衍射效率是將衍射透鏡構造閃耀化、使得對BD用光源的衍射效率為1的情況下的一例，在實際設計中，通過改變相位臺階量，能夠考慮BD、DVD及CD時的衍射效率的均衡來進行設計。因此，實際衍射透鏡構造上的BD、DVD及CD的衍射效率的組合A～D并不限于表2的數(shù)值。
表2

*A能夠對CD和DVD兩者校正球差(區(qū)域1上利用)。
B能夠只對DVD校正球差(區(qū)域2上利用)。
C只能夠校正色差(區(qū)域3上利用)。
D能夠只對CD校正球差。
一般，折射率N的材料上形成的臺階產生的光程差Δ為Δ＝(N-1)d。其中，d是臺階即相鄰臺階面間的距離。因此，對BD、DVD及CD用激光的波長λBD、λDVD及λCD的折射率分別是NBD、NDVD及NCD的材料上形成的衍射透鏡構造的臺階d產生的光程差ΔBD、ΔDVD及ΔCD分別為ΔBD＝(NBD-1)d (1)ΔDVD＝(NDVD-1)d (2)ΔCD＝(NCD-1)d (3)。
在(1)式、(2)式及(3)式中，d是構成衍射透鏡構造的相位臺階的物理尺寸，是共同的值，所以從(1)式及(2)式導出d＝ΔBD/(NBD-1)＝ΔDVD/(NDVD-1)的關系，將該式進一步變形，則光程差ΔDVD為ΔDVD＝(NDVD-1)/(NBD-1)×ΔBD(4)。
這里，在構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的光程差對BD用激光是FBD×λBD(FBD是整數(shù)，是BD用激光的衍射光的衍射級數(shù))的情況下，即，在ΔBD＝FBD×λBD(5)
的情況下，對BD用激光，F(xiàn)BD級光的衍射效率在理論上為100％。此時，相位臺階對DVD用光源產生的光程差ΔDVD從(4)式及(5)式可得ΔDVD＝(NDVD-1)/(NBD-1)×FBD×λBD，將其變形，則為ΔDVD＝{λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD}×λDVD(6)。
因此，這種衍射透鏡構造產生的DVD用激光的衍射光中的、衍射效率最高的衍射級數(shù)FDVD是FDVD＝ROUND[λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD] (7)。
其中，ROUND[]是對[]內的值在小數(shù)點以下進行四舍五入來得到整數(shù)的、用于所謂的舍入的函數(shù)。因此，在設計衍射透鏡構造時，在利用BD用激光的FBD級光的情況下，最好利用滿足上式的DVD用激光的FDVD級光。因此，為了記錄再現(xiàn)DVD，利用FDVD級光比較妥當。
另一方面，對CD用光源，從(1)式及(3)式導出d＝ΔBD/(NBD-1)＝ΔCD/(NCD-1)的關系，光程差ΔCD為ΔCD＝(NCD-1)/(NBD-1)×ΔBD(8)。
向其中代入上述(5)式，則相位臺階對CD用光源產生的光程差為ΔCD＝(NCD-1)/(NBD-1)×FBD×λBD即，ΔCD＝{λBD/(NBD-1)×(NCD-1)/λCD×FBD}×λCD(9)。
BD用光源的波長及CD用光源的波長分別是408nm、780nm，波長越短，則光學材料的折射率一般越大，所以在一般使用的光學材料中，以下所示的關系成立。
ΔCD1/2×FBD×λCD(10)即，BD用光源和CD用光源的、相位臺階產生的光程差之比大致為2∶1。因此，在BD的衍射級數(shù)FBD為偶數(shù)的情況下，對CD用光源產生的光程差也大致為整數(shù)，所以能夠設計對CD用光源不具有像差校正效果的衍射透鏡構造。在此情況下，CD的衍射級數(shù)FCD由下式FCD＝ROUND[λBD/(NBD-1)×(NCD-1)/λCD×FBD]＝FBD/2(11)來決定。
在BD的衍射級數(shù)FBD為奇數(shù)的情況下，對CD用光源產生的光程差不是整數(shù)，所以能夠設計對CD也具有像差校正效果的衍射透鏡構造。DVD和CD都比BD的激光透射層厚，所以應對BD用物鏡校正的球差的符號相同。因此，在想要使衍射透鏡構造對DVD和CD兩者具有像差校正效果的情況下，需要使相位臺階具有的球差校正效果為相同符號。即，在按上述條件求出的DVD時利用的衍射級數(shù)FDVD是FDVD＞λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD(12)的情況下，F(xiàn)DVD＝ROUND[λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD]＝CEIL[λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD] (13)，對DVD用激光，相位臺階的像差校正量為正，所以為了使得對CD用激光，相位臺階的像差校正量為正，利用由FCD＝CEIL[λBD/(NBD-1)×(NCD-1)/λCD×FBD](14)求出的FCD級光。其中，CEIL[]是對[]內的值的小數(shù)點以下進行上舍入來得到整數(shù)的函數(shù)。
此外，在FDVD＜λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD(15)的情況下，F(xiàn)DVD＝ROUND[λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD]＝FLOOR[λBD/(NBD-1)×(NDVD-1)/λDVD×FBD](16)，相位臺階對DVD用激光的像差校正量為負，所以為了使得對CD用激光，相位臺階的像差校正量也為負，利用由FCD＝FLOOR[λBD/(NBD-1)×(NCD-1)/λCD×FBD] (17)
求出的FCD級光。其中，F(xiàn)LOOR[]是對[]內的值的小數(shù)點以下進行下舍入來得到整數(shù)的函數(shù)。在此情況下，也有時FCD＝ROUND[λBD/(NBD-1)×(NCD-1)/λCD×FBD](18)的關系不成立。即，在FBD為奇數(shù)的情況下，CD用激光的FCD級光在有與DVD的情況同符號的球差校正效果的衍射光中，衍射效率最高，但是在產生的所有衍射光中，衍射效率不一定最高。
這樣，能夠得到表2所示的BD、DVD及CD用的衍射級數(shù)的組合。對于BD的11級以上的衍射級數(shù)，重復該表2的組合。
其中，為了能夠直觀地理解最佳的衍射級數(shù)的組合和一個相位臺階的像差校正量，表2是針對對BD用激光在理論上具有100％的衍射效率這一特定的設計條件描述的，但是實際衍射透鏡構造上的像差校正量只由構成衍射透鏡構造的多個相位臺階的分布和宏觀非球面形狀來決定，所以實際上即使在將相位臺階量設計得使得BD用激光的衍射效率不為100％的情況下，如果是設計得對BD不具有像差校正效果的衍射透鏡構造，則構成它的相位臺階對DVD用激光及CD用激光也具有表2所示的像差校正量。即，在只改變相位臺階量的情況下表2中變化的值只有BD/DVD/CD的衍射效率。此外，表2中記載的像差校正量和衍射效率充其量只是作為決定要利用的衍射級數(shù)時參考的例子而舉出的概略值。構成實際衍射透鏡構造的相位臺階的分布、即各個相位臺階離光軸的高度利用相位函數(shù)法等設計手法來設計。此外，BD/DVD/CD的衍射效率也因使用的材料的折射率和波長的關系而微妙地不同，所以為了預計精確的衍射效率，需要考慮實際使用的材料的折射率特性。
(實施例1)通常，光盤所用的衍射透鏡構造由同心圓上的多個微細的相位臺階構成，利用該相位臺階對光的衍射來控制光的波陣面。作為設計這種衍射透鏡構造的手法之一，使用相位函數(shù)法。在相位函數(shù)法中，在形成衍射透鏡構造的面上設想無限薄的相位物體，對通過離光軸的距離(高度)h的光線，附加由下式所示的相位函數(shù)Ψ(h)給出的相位來計算像差。其中，dor是衍射級數(shù)，λ0是設計波長。
Ψ(h)=dor2πλ0Σidi·hi]]>這里，使相位函數(shù)Ψ(h)如下式所示，設Δ(h)為衍射透鏡函數(shù)。
Ψ(h)=dor·2π·Δ(h)]]>Δ(h)=1λ0Σidi·hi]]>構成衍射透鏡構造的多個相位臺階離光軸的高度可通過求衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的h來得到。
第1實施例如圖15所示，組合能夠兼容記錄再現(xiàn)第1光信息記錄媒體——BD、第2光信息記錄媒體——DVD、第3光信息記錄媒體——CD的衍射光學元件和BD用雙面非球面透鏡來構成。透鏡系統(tǒng)的結構及對BD、DVD、CD的設計條件如表3所示。
表3

實施例1的衍射光學元件如圖16所示在一面上形成了衍射透鏡構造，另一面為平面。實施例1的衍射透鏡構造由具有不同特性的多個衍射透鏡構造呈同心圓狀構成，從內周部起由衍射透鏡構造1(區(qū)域1)、衍射透鏡構造2(區(qū)域2)及作為平面的外周面(區(qū)域3)構成。
衍射光學元件產生的像差是形成了衍射透鏡構造的宏觀非球面形狀產生的像差、和其上形成的相位臺階產生的像差相加而成的。在本實施例中，組合了衍射光學元件和BD用物鏡，所以進行使宏觀非球面形狀造成的像差和相位臺階造成的像差抵銷的設計，使得對BD用激光，衍射光學元件上不產生像差。
將構成衍射透鏡構造1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的相位臺階中的、各個最外周的相位臺階的直徑作為衍射透鏡構造的有效直徑，如圖17所示分別為φ(1)及φ(2)(第4衍射有效直徑及第2衍射有效直徑)。衍射透鏡構造1的有效直徑φ(1)(第4衍射有效直徑)比衍射光學元件的CD有效直徑φ(CD)(第3衍射有效直徑)小，衍射透鏡構造2的有效直徑φ(2)(第2衍射有效直徑)是與衍射光學元件的DVD有效直徑φ(DVD)相同的值。BD有效直徑φ(BD)(第1衍射有效直徑)最大。具體數(shù)值(mm)示于表4。其中，φ(DOE1)表示φ(1)，φ(DOE2)表示φ(2)。
表4

衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2在BD時利用的衍射級數(shù)不同。衍射透鏡構造1對DVD和CD兩者具有球差校正效果，衍射透鏡構造2只對DVD具有球差校正效果，而對CD不具有球差校正效果。
以下，詳細說明各衍射透鏡構造。
(關于衍射透鏡構造1(區(qū)域1))衍射透鏡構造1(區(qū)域1)對DVD和CD兩者進行球差校正。在想要用實施例1中所用的物鏡來再現(xiàn)DVD及CD時產生的球差的比率在直徑相同的情況下，如圖18的對DVD及CD的球差的曲線圖所示，在設CD的像差為1的情況下，DVD的像差是0.63。即，如果DVD和CD的用衍射透鏡構造校正的球差量的比率是0.63∶13∶5，則能夠實現(xiàn)在兩者時球差為零的衍射透鏡構造。但是，實際上不能實現(xiàn)具有這種球差校正量的比率的衍射透鏡構造。在這種情況下，例如可以通過變更CD的倍率、設為有限遠系統(tǒng)來校正球差。然而，通過設為CD有限遠系統(tǒng)，難以在BD、DVD、CD間共享接受包含來自光盤的信號的光的受光元件，光拾取器的結構復雜化，所以不好。
表5示出與BD時利用的衍射透鏡構造的衍射級數(shù)相對的DVD及CD的衍射級數(shù)、相位臺階造成的像差校正量及衍射效率。
表5

其中，表5所示的衍射效率是將衍射透鏡閃耀化、使得對BD用光源的衍射效率為1的情況下的一例。在實際設計中，如后所述，通過改變相位臺階量，能夠考慮BD、DVD及CD間的衍射效率的均衡來進行設計，所以衍射透鏡構造的衍射效率并不限于表5的數(shù)值。
在使BD的衍射效率為100％來閃耀化的情況下，DVD的衍射級數(shù)選擇對DVD用激光的衍射效率最高的級數(shù)。
CD的衍射級數(shù)選擇有與DVD的情況同符號的球差校正效果、其中衍射效率最高的衍射級數(shù)。使DVD的像差校正量和CD的像差校正量的符號一致的理由是因為在使用BD物鏡的情況下應校正的球差的符號相同。
像差校正量是將構成衍射透鏡構造的相位臺階劃分出的相鄰的環(huán)帶狀的面之間產生的相位差置換為光程差而得到的。對于BD的11級以上的衍射級數(shù)，重復該表5的組合。
從該表5也可知，不存在DVD和CD的像差校正效果為3∶5的組合，所以利用接近它的球差校正量的組合，而且考慮DVD的衍射效率的高低，利用了表5的構造1所示的欄的組合BD的3級衍射光、DVD和CD的2級衍射光。
以下，說明衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的像差校正的情況。
衍射透鏡構造1被設計得利用BD的3級衍射光、DVD和CD的2級衍射光，對BD的波像差幾乎沒有影響，而對CD的球差大致為零。
如圖19所示，為了對BD用激光提高3級衍射光的衍射效率，設定相位臺階量，使得向通過由相位臺階劃分的相鄰的環(huán)帶狀的面的波陣面施加3λ的光程差。
在這樣設定的衍射透鏡構造上使用DVD用激光的情況下，如圖19所示，光的波長長，并且材料的折射率低，所以相鄰的環(huán)帶狀的面之間產生的光程差約為1.8λ。由于光的波動性，光只沿相鄰的面之間的光程差為波長的整數(shù)倍的方向前進，所以產生進而附加了+0.2λ的光程差的2級衍射光和進而附加了-0.8λ的光程差的1級衍射光。在本實施例中，在DVD時使用2級衍射光，而在此情況下，一個相位臺階產生與+0.2λ的光程差相當?shù)南癫睢?br> 在使用CD用激光的情況下，如圖19所示，光的波長更長，并且材料的折射率更低，所以相鄰的環(huán)帶狀的面之間產生的光程差約為1.5λ。在此情況下，產生進而附加了+0.5λ的光程差的+2級衍射光和進而附加了-0.5λ的光程差的1級衍射光。在本實施例中，在CD時使用2級衍射光，所以一個相位臺階產生與+0.5λ的光程差相當?shù)南癫睢?br> 這樣，衍射透鏡構造的相鄰的環(huán)帶間產生的光程差因波長而異，能夠利用隨之附加的光程差的差異來校正球差。
本實施例的衍射透鏡構造1(區(qū)域1)設計成BD和CD的球差為零，所以對于DVD殘留少許的像差。然而，由于透射保護層(基板)的厚度的差異而產生的球差量與數(shù)值孔徑的4次方成正比來增大。考慮這種事實，如果能夠減小應校正的有效直徑，減小數(shù)值孔徑，則能夠減小DVD時殘留的球差。然而，在單單減小有效直徑的情況下，對CD的數(shù)值孔徑不足，所以帶來妨礙，所以通常需要對整個應校正的有效直徑施以這種衍射透鏡構造1。然而，在本實施例中，通過按以下所示的條件來決定設計衍射透鏡構造1時的CD用激光的像面位置，實現(xiàn)了無需對整個CD有效直徑施以衍射透鏡構造1的結構。
圖20是組合了本實施例的衍射光學元件和BD用物鏡時的對CD的縱向球差圖。作為比較對象，用淡細線描述了用衍射透鏡構造進行校正前的縱向球差圖。從圖中也可知，入射光的通過離光軸的高度φ(1)/2以下的區(qū)域的光線由衍射透鏡構造1(區(qū)域1)校正了球差，所以聚光到像面。此外，通過離光軸的高度φ(1)/2至φ(CD)/2的光線未被校正球差，所以球差仍舊殘留著，而設計衍射透鏡構造1時的像面位置被設定為通過該區(qū)域的一點h的光線聚光的位置，所以對于通過該區(qū)域的光線，雖然具有少許的像差，但是聚光到像面上。通過比離光軸的高度φ(CD)/2高的位置的光線不聚光到像面位置上，作為光斑而被擴散。
圖21是呈現(xiàn)圖20所示的縱向球差特性的透鏡的波像差圖。離光軸的高度φ(1)/2以下的區(qū)域的波陣面由衍射透鏡構造1(區(qū)域1)校正了球差，所以是平坦、良好的波陣面形狀。另一方面，通過離光軸的高度φ(1)/2至φ(CD)/2的波陣面雖然通過衍射透鏡構造2(區(qū)域2)，但是該衍射透鏡構造2對CD用激光不具有球差校正效果，所以球差仍舊殘留。然而，在縱向球差為零的位置上，波陣面取極大值，其周邊的傾斜緩慢，所以對聚光有貢獻。另一方面，通過與CD有效直徑相當?shù)碾x光軸的高度φ(CD)/2外側的波陣面傾斜嚴重，所以對聚光沒有貢獻。
通過用以上所示的結構來設計衍射透鏡構造1(區(qū)域1)，能夠將衍射透鏡構造1的有效直徑限制在最小限度，在使用對BD和CD優(yōu)化了的衍射透鏡構造1的情況下降低DVD時殘留的球差。實際上衍射透鏡構造1的有效直徑φ(1)是CD有效直徑φ(CD)的79％左右，所以殘留的球差量與對整個有效直徑施以衍射透鏡構造1的情況相比，能夠降低到39％左右。
圖22及圖23是用相位函數(shù)法來計算組合了實施例1的衍射光學元件和BD用物鏡時的DVD及CD的波像差形狀的結果。對于圖22的DVD的像差，衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的有效直徑φ(1)內殘留的球差本身很小，而且衍射透鏡構造1占DVD有效直徑的比例也很小，再者周邊部的像差由衍射透鏡構造2(區(qū)域2)充分校正了，所以整體的波像差被抑制到0.021λrms。另一方面，圖23的CD的殘留像差為0.052λrms，像差值被抑制到Marechal極限以下，但是略微顯大。然而，在這樣波陣面局部彎曲的高級像差的情況下，與同量的低級像差相比，其影響很小。
其中，如果用作為實施例而呈示的相位函數(shù)系數(shù)來計算像差，則在高度φ(1)/2內周的波陣面和高度φ(1)/2外周的波陣面間相位產生偏移，但是在根據衍射透鏡函數(shù)來求實際形狀時，通過微調相位函數(shù)的常數(shù)項d0的值或邊界部近旁的臺階量來修正相位的偏移，所以沒有問題?？紤]到能夠進行這種校正，在像差的計算中，將相位函數(shù)的常數(shù)項在DVD的情況下暫定為d0＝1.4563050E-05，在CD的情況下暫定為d0＝-8.715200e-04，在使各區(qū)域的相位一致的狀態(tài)下進行計算。在求實際衍射透鏡構造的形狀時，不使用這些d0的值。在以后的實施例中，也在用相位函數(shù)法計算像差時，適當?shù)貙0設定暫定值來進行，使得各區(qū)域間沒有相位的偏移。
接著，說明根據衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的衍射透鏡函數(shù)來求實際衍射透鏡構造1的形狀的過程。
圖24是衍射透鏡構造1的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。在衍射透鏡構造1的有效直徑內側，從圖24可知，衍射透鏡函數(shù)單調增加。構成衍射透鏡構造1的多個相位臺階離光軸的高度如圖24和圖25所示，可以作為這種衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度h1～h8來求。其中，離光軸的高度h8為衍射透鏡構造1的最外周的相位臺階，所以離光軸的高度h8為與有效直徑相當?shù)碾x光軸的高度φ(1)/2。
接著，說明衍射透鏡構造的微觀形狀的設計。
衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的衍射透鏡函數(shù)單調增加，所以隨著從衍射透鏡構造的內周部到外周部沿比宏觀非球面形狀厚的方向而閃耀化，在衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度h1～h8上，沿透鏡變薄的方向形成臺階。
對BD用激光，設計得使得衍射透鏡構造的宏觀非球面形狀造成的像差和相位臺階造成的像差相互抵銷。因此，將h1～h8上形成的臺階如圖26所示設定得產生BD用激光的波長的3個波長長的光程差。相位臺階量(深度)d是d＝3λBD/(NBD-1)(λBD表示BD用激光的波長，NBD表示臺階數(shù))。在此情況下，由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面都為與光軸垂直的平面。此外，在這樣做的情況下，對BD用激光的3級衍射光的衍射效率在理論上為100％。
然而，在這樣做的情況下，對CD用激光的2級衍射光的衍射效率只能得到40％左右，而且產生40％左右的作為雜散光的1級衍射光，所以不好。
然而，衍射透鏡構造的像差校正特性只由衍射透鏡構造的宏觀非球面形狀和形成相位臺階的離光軸的高度來決定。此外，通過不改變它們、而只改變相位臺階量，能夠不改變作為透鏡的特性來調整衍射效率。在另一實施例中，一邊提高CD的衍射效率一邊降低雜散光，所以使相位臺階d的值比圖26的式子給出的深度深。圖27示出另一實施例的構造的斷面圖。由此，對CD用激光的2級衍射光的衍射效率提高，但是BD用激光的3級衍射光的衍射效率降低，所以在實施例1中考慮使得兩者的衍射效率均衡來決定臺階量。在這樣改變臺階量的情況下，由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面不是與光軸垂直的平面，而是不改變宏觀非球面形狀和相位臺階的半徑、而只有臺階量變化的傾斜的圓錐面或非球面。在本實施例中，將這些環(huán)帶狀的面稱為非球面。
為了降低DVD時殘留的球差，衍射透鏡構造1的有效直徑φ(1)被設計得比CD有效直徑φ(CD)還小，這如上所述；而在如上所述用衍射透鏡構造1來降低BD時的衍射效率的情況下，由于衍射透鏡構造1所占的比例小了，所以將整體的效率降低抑制得很小。即，通過減小衍射透鏡構造1的有效直徑φ(1)，能夠得到下述副效果由于實現(xiàn)了衍射效率的均衡，而抑制了BD的光利用效率的降低。
(關于衍射透鏡構造2(區(qū)域2))在衍射透鏡構造2(區(qū)域2)上，通過利用下述表6的構造2所示的欄的組合BD的2級衍射光、DVD和CD的1級衍射光，對BD和CD的波像差幾乎沒有影響而實現(xiàn)了對DVD的球差大致為零的設計。
表6

以下說明衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的像差校正的樣子。
如圖28所示，為了對BD用激光提高2級衍射光的衍射效率，設定相位臺階量，使得向通過由相位臺階劃分的、相鄰的環(huán)帶狀的面的波陣面施加2λ的光程差。
在這樣設定的衍射透鏡構造上使用DVD用激光的情況下，光的波長長，并且材料的折射率低，所以如圖28所示，相鄰的環(huán)帶狀的面之間產生的光程差約為1.2λ。由于光的波動性，光只沿相鄰的面之間的光程差為波長的整數(shù)倍的方向前進，所以產生進而附加了+0.8λ的光程差的2級衍射光和進而附加了-0.2λ的光程差的1級衍射光。在本實施例中，在DVD時使用1級衍射光，而在此情況下，一個相位臺階產生與+0.2λ的光程差相當?shù)南癫睢?br> 如圖28所示，在使用CD用激光的情況下，光的波長更長，并且材料的折射率更低，所以相鄰的環(huán)帶狀的面之間產生的光程差約為1λ。在此情況下，相鄰的環(huán)帶間產生的光程差為波長的整數(shù)倍，所以不會進而附加光程差而產生1級衍射光。
這樣，在衍射透鏡構造2(區(qū)域2)上，只對DVD用激光添加光程差，而對BD用激光和CD用激光不新附加光程差。即，在衍射透鏡構造2上，能夠只對DVD用激光具有像差校正效果。
將設計衍射透鏡構造2(區(qū)域2)時的DVD用激光的最佳像面位置設定為通過衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的有效直徑內側的光的最佳像面位置。
根據以上所示的條件設計衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的情況下的DVD的波像差示于圖29。通過離光軸的高度φ(1)/2內周部的波陣面通過衍射透鏡構造1(區(qū)域1)，所以殘存少許量的球差，在高度φ(1)/2～φ(2)/2上，由衍射透鏡構造2(區(qū)域2)完全校正了球差，所以是平坦、良好的波陣面形狀。其中，如果用作為實施例而呈示的相位函數(shù)系數(shù)來計算像差，則在高度φ(1)/2內周的波陣面和高度φ(1)/2外周的波陣面間產生相位偏移，但是在根據衍射透鏡函數(shù)來求實際形狀時，通過微調相位函數(shù)的常數(shù)項的值或邊界部周邊的臺階量來進行修正，所以沒有問題?？紤]到能夠進行這種校正，在圖29的像差計算時，將衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的相位函數(shù)的常數(shù)項暫定為d0＝1.4563050E-05來進行計算。在求實際衍射透鏡構造的形狀時，不使用這些d0的值。
接著，說明根據衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的相位函數(shù)系數(shù)來求實際衍射透鏡構造2的形狀的過程。
衍射透鏡構造2的形狀也能用與衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的情況同樣的求法來得到，但是需要一邊進行修正，使得與透過衍射透鏡構造1的波陣面的相位一致，一邊設計形狀。首先，用作為實施例而呈示的宏觀非球面形狀和相位函數(shù)系數(shù)來求衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的暫定形狀。如果這樣來求形狀、計算BD、DVD、CD的波像差，則分別如圖30、圖31、圖32所示。其中，圖30、圖31、圖32的波像差是計算實際形狀的波像差，減去光學上可忽略的波長的整數(shù)倍的位移量來描述的。
在BD及CD的波像差中，在衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的有效直徑φ(1)內存在著鋸齒狀的波像差。這是應為，由于考慮了BD和CD的衍射效率的均衡，所以相位臺階產生的光程差略微偏離各個波長的整數(shù)倍，其偏移量表現(xiàn)為波像差的臺階。同樣，在DVD的波像差中，在通過施以衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的來自光軸的高度φ(1)/2至φ(2)/2之間的波陣面上存在著鋸齒狀的波像差，但是相位臺階產生的光程差在DVD用激光時為1.2λ，比1λ略多，所以其偏移量表現(xiàn)為波像差的臺階。
實際上，即使存在著這種鋸齒狀的波像差，對光點形狀也幾乎沒有不良影響，只是產生略微的無用衍射光，所以沒有問題。但是，從使各區(qū)域的相位一致的觀點來看，需要注意。即，為了與鋸齒狀的波陣面的相位一致，需要與波陣面的平均值的相位一致。
如圖33所示，觀察BD的波像差可知，在內周部的鋸齒狀的波陣面的平均值和外周部的波陣面上產生了相位的偏移。
這種相位的偏移可以通過調節(jié)邊界近旁的相位臺階量而使相位一致。衍射透鏡函數(shù)的常數(shù)項d0的值仍舊為零，如圖34所示，通過將從構造的內周起第8個相位臺階量從0.002515mm變更為0.003875mm(虛線)來進行修正，如圖35所示，使外周部的波陣面向負方向位移了(虛線)。
其中，相位的偏移如圖36所示，也可以調整衍射透鏡函數(shù)的常數(shù)項d0的值(虛線)來如圖37所示使整個相位臺階向內周側或外周側位移(虛線)而使相位一致。
表7是實施例1的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表7

其中，面號如圖38所示，按光入射的順序來定義。面號的定義方法在以后的實施例中也同樣進行。將有衍射透鏡構造的衍射光學元件的入射面及射出面分別設為第1面及第2面，將BD用物鏡的入射面及射出面分別設為第3面及第4面，將BD、DVD、CD的透射保護層的表面及記錄層分別設為第5面及第6面。
表8是實施例1的設計結果中的、表示衍射透鏡構造的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀的非球面系數(shù)。
表8

其中，非球面形狀如圖39所示來定義。其中，R是近軸的曲率半徑，h表示離光軸的高度，z表示以該非球面與光軸所交的點為基準而測定出的離光軸的高度h上的光軸方向的下垂量，以光軸方向為正。
表9及表10是衍射透鏡構造的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表9

表10

相位函數(shù)由下式來表示。
Ψ(h)=dor2πλ0Σidi·hi]]>其中，h是離光軸的高度，Ψ(h)是向通過施以衍射透鏡構造的面的離光軸的高度h的光線施加的相位量，dor是利用的衍射級數(shù)，λ0是設計波長，λ0＝408nm。
表11是根據衍射透鏡構造1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的宏觀非球面數(shù)據和衍射透鏡函數(shù)求出的表示實施例1的衍射透鏡構造的具體形狀的衍射透鏡構造形狀數(shù)據。
表11

實施例1的衍射透鏡構造由34級相位臺階和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面34合計33個環(huán)帶面、及外周面(區(qū)域3)構成。
圖40及圖41示出臺階及環(huán)帶面號以及臺階符號的定義。如圖40所示，相位臺階的號碼從光軸起按順序來數(shù)，由相位臺階分割出的環(huán)帶面的號碼分別從光軸起向外周部按順序來數(shù)。環(huán)帶寬度表示環(huán)帶的內周及外周上的相位臺階的臺階半徑的差分。臺階量如圖41所示從內周側的面對外周側的面進行測定，以光軸方向為正。
構成實施例1的衍射透鏡構造的相位臺階1～相位臺階7考慮BD時的衍射效率和CD時的衍射效率的均衡來決定深度，將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面8的非球面形狀做成表12所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表12所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面8是表12所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表12

相位臺階8被設計得比相位臺階1～相位臺階7略深，使得通過各個區(qū)域的波陣面的相位一致。相位臺階8外周部的環(huán)帶面9至環(huán)帶面34及外周面(區(qū)域3)都是與光軸垂直的面。
圖42是實施例1的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面圖的示意圖，是表示與離光軸的高度對應的面的下垂量的曲線圖。下垂量如圖43所示是離光軸的高度h上的面的光軸方向的彎曲量，以面的光軸上的點為基準、以光軸方向為正來測定。從這些圖也可知，衍射透鏡構造1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的宏觀非球面形狀為凸面。由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面在衍射透鏡構造1上都呈非球面形狀，在衍射透鏡構造2上都為與光軸垂直的平面。BD時利用的衍射級數(shù)因衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2而異，所以相位臺階量也隨之而異。此外，衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的邊界線上的相位臺階8為了在BD、DVD、CD時都使通過兩個衍射透鏡構造的波陣面的相位一致而被施以深相位臺階。
圖44、圖45及圖46是使用實施例1的衍射光學元件的物鏡模塊上的BD、DVD、CD的波像差，可知，在BD、DVD、CD時，在各自的有效直徑內通過各衍射透鏡構造的波陣面的相位大致一致。此外，如前所述，CD的波像差在離光軸的高度φ(1)/2至φ(2)/2上未校正像差，所以用相位函數(shù)法計算出的像差值為0.052λrms，略大，但是觀察根據實際形狀求出的波像差，則離光軸的高度φ(1)/2至φ(2)/2的波陣面形狀為與內周部的鋸齒狀的波陣面大致同等的振幅的波陣面，可看作與內側的鋸齒狀的波陣面相同，所以可認為實質上的像差大致是零。
實際上，在根據該波像差來計算光盤盤面上的波動光學光點形狀的情況下，可得到與普通的無像差的透鏡上形成的光點大致同等的良好的光點形狀。
圖47、圖48、圖49、圖50、圖51及圖52是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖47、圖48、圖49分別示出BD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖50、圖51及圖52分別示出BD、DVD及CD時的光點的旁瓣。BD的聚光點的主光點比用普通透鏡聚光的情況略小，旁瓣略大。這是因為在衍射透鏡構造1(區(qū)域1)上使內周部的衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法(アポデイゼ一シヨン)效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以像實施例1這樣降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光而用有效直徑φ(BD)來計算光點形狀。即，光點形狀為不使用特別的孔徑限制元件而聚光的光點形狀，但是可知，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與普通DVD用物鏡或CD用物鏡大致相同的光點形狀。
此外，在DVD及CD有效直徑外側的光對聚光有影響的情況下，例如如果由于盤傾斜而產生彗差，則旁瓣的變化比通常的情況更顯著，不能得到穩(wěn)定的再現(xiàn)性能。因此，計算使用本實施例的透鏡的情況下盤傾斜時的光點形狀的變化，與普通透鏡進行了比較。在光點形狀變化的計算中，也考慮有效直徑外側的光的影響，所以對DVD及CD也用有效直徑φ(BD)進行了計算。作為表示光點形狀的值，計算出圖53所示的光點的半值寬度和旁瓣強度。所謂半值寬度，表示在設光點的最大強度為1的情況下強度為一半的位置的光點的寬度，旁瓣強度表示在設光點的最大強度為1的情況下的旁瓣強度。
圖54、圖55、圖56及圖57是該計算結果的曲線圖。圖54及圖55分別示出了DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖56及圖57分別示出了DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍?，由于對DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
(實施例2)第2實施例也與第1實施例同樣是能夠兼容記錄再現(xiàn)第1光信息記錄媒體——BD、第2光信息記錄媒體——DVD、第3光信息記錄媒體——CD的衍射光學元件，與BD用雙面非球面透鏡組合來構成。再者，在本實施例中，考慮光源的略微的波長變動對色差的影響來進行設計。
通常，光盤所用的半導體激光器等光源的波長有時根據溫度變化或記錄再現(xiàn)時的功率的變動來變動。由此，物鏡的焦距變動，或者產生球差。透鏡的數(shù)值孔徑越大，則這種伴隨波長變動的色差的波像差量越大。在光拾取器中，特別是在由于動作從記錄變化到再現(xiàn)、或者從再現(xiàn)變化到記錄而使波長急劇變動的情況下，在聚焦伺服機構跟蹤上以前的時間內，光點為散焦狀態(tài)，動作不穩(wěn)定。此外，在聚焦伺服機構跟蹤上后，也殘留球差，所以伴隨波長變動的像差越小越好。
通常，為了校正色差，使用組合了伴隨波長變動的折射率變化不同的2種以上的材料的透鏡組，或者用衍射透鏡構造來進行校正。
在使用像實施例1那樣因區(qū)域而異的特性的衍射透鏡構造的情況下，色差因區(qū)域而異，所以有時整個波陣面不連續(xù)，在想要用透鏡組來校正它的情況下，需要使透鏡組的面形狀不連續(xù)。在此情況下，用玻璃難以加工，所以需要使用樹脂材料，但是可用作光盤用光學零件的樹脂材料比玻璃的種類少，所以不能得到伴隨波長變化的折射率變化差別很大的2種組合。
因此，為了校正包含實施例1的衍射光學元件的物鏡的色差，最好使用衍射光學元件。其中，包含實施例1的衍射光學元件的物鏡的色差不連續(xù)，所以用于校正它的衍射光學元件也為不連續(xù)的特性。
在這樣將色差不連續(xù)的2個光學元件嵌入到光學系統(tǒng)中的情況下，如果在兩者之間產生光軸偏移，則不連續(xù)的像差特性不能很好地組合，妨礙像差校正。因此，需要極力使這些衍射光學元件的光軸偏移小。此外，在實施例1的球差校正用衍射光學元件和BD用物鏡間產生光軸偏移的情況下，對DVD及CD會產生大量的彗差，所以也需要極力減小球差校正用衍射光學元件和BD用物鏡間的光軸偏移。即，球差校正用衍射光學元件、色差校正用衍射光學元件及物鏡這3個零件需要配置得能充分抑制光軸偏移。光盤用的物鏡為了跟蹤光盤的偏心而由致動器沿與光軸垂直的方向跟蹤偏移，所以需要將上述衍射光學元件也搭載在致動器上而使其與物鏡一起進行跟蹤偏倚。
考慮以上事實，在實施例2中將DVD或CD的球差校正用的衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡構造形成在同一光學元件上。通過將這樣構成的衍射光學元件和物鏡一體化而搭載在致動器上，能夠實現(xiàn)即使物鏡進行跟蹤偏倚、也不產生光軸偏移的結構。此外，通過將球差校正用的衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡構造一體化，能夠削減零件個數(shù)，所以能夠簡化光學系統(tǒng)及降低成本，所以最好。
實施例2如圖58所示組合能夠兼容記錄再現(xiàn)第1光信息記錄媒體——BD、第2光信息記錄媒體——DVD、第3光信息記錄媒體——CD的包括衍射透鏡構造A及B的衍射光學元件和BD用雙面非球面透鏡來構成。對透鏡系統(tǒng)的結構及BD、DVD、CD的設計條件如表13所示。
表13

衍射光學元件在圖58的左側的面(第1面)上形成了設計得校正BD、DVD、CD間產生的球差和進行孔徑限制的衍射透鏡構造A，在圖58的右側的面(第2面)上形成了色差校正用的衍射透鏡構造B。衍射透鏡構造A與實施例1的衍射透鏡構造1(區(qū)域1)同樣，在內周部由衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)構成，在中周部由衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)構成，在外周部未施以衍射透鏡構造。衍射透鏡構造B在內周部由衍射透鏡構造B1構成，被設計得校正組合了衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)和物鏡的情況下的色差；在中周部由衍射透鏡構造B2構成，被設計得校正組合了衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)和物鏡的情況下的色差；在外周部由衍射透鏡構造B3構成，被設計得校正物鏡的色差。其中，在本實施例及以后的實施例中，衍射透鏡構造A指以校正BD、DVD、CD間產生的球差的差異為主要目的的衍射透鏡構造，衍射透鏡構造B指以減小BD時的色差為主要目的的衍射透鏡構造。衍射透鏡構造A及衍射透鏡構造B由具有多個不同特性的衍射透鏡構成，像衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)在詞尾附加號碼來表記這些部分的衍射透鏡構造。
圖59是實施例2的衍射光學元件的示意斷面圖。衍射透鏡構造A由內周部的衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)、中周部的衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)及平坦的外周面(區(qū)域3)構成。衍射透鏡構造B從內周部起依次由衍射透鏡構造B1(區(qū)域1)、衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)、衍射透鏡構造B3(區(qū)域3)構成。衍射透鏡構造的有效直徑如圖59所示。球差校正用衍射透鏡構造A1及衍射透鏡構造A2的有效直徑φ(A1)、φ(A2)用與實施例1同樣的方法來決定。
色差校正用的衍射透鏡構造B1(區(qū)域1)、衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)及衍射透鏡構造B3(區(qū)域3)的有效直徑φ(B1)、φ(B2)、φ(B3)對應于透過了施以球差校正用衍射透鏡構造的面的衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)的波陣面、透過了衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)的波陣面、及通過了未施以衍射透鏡構造的外周部的波陣面的直徑來決定。
衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)上利用的衍射級數(shù)的組合與實施例1的情況同樣來決定。即，利用表14的構造A1以及A2所示的欄的組合BD的2級衍射光、DVD和CD的1級衍射光以及BD的3級衍射光、DVD和CD的2級衍射光。
表14

對于衍射透鏡構造A的設計，基本上遵循與實施例1同樣的過程，但是在用相位函數(shù)進行設計時，由于組合了衍射透鏡構造B而使像差的現(xiàn)象有所不同，所以需要組合它們來整體進行設計。
色差校正用的衍射透鏡構造B只校正色差，所以在BD、DVD及CD時，都需要設計得使得宏觀非球面形狀造成的像差和相位臺階造成的像差相互抵銷。因此，衍射透鏡構造B1(區(qū)域1)、衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)、衍射透鏡構造B3(區(qū)域3)上利用的衍射級數(shù)的組合利用表14的構造B所示的欄的組合BD的10級衍射光，DVD的6級衍射光，CD的5級衍射光。如果利用這種衍射級數(shù)的組合，則能夠實現(xiàn)在校正BD時的色差的同時、在BD、DVD及CD時都沒有像差校正效果的衍射透鏡構造。此外，色差越小越好，但是由此需要很多級相位臺階，制造困難。由于這種事實，在本實施例中，未完全校正色差。在本實施例中所用的BD用物鏡單體中使用的情況下，如果波長從408nm變化到403nm，則最佳像面位置移動約5μm，產生0.07λrms的球差。對此，通過添加實施例2的衍射光學元件，波長從408nm變化到403nm的情況下的最佳像面的移動量被抑制到1.6μm，此時的殘留球差被抑制到0.01λrms以下。即，通過添加實施例2的衍射光學元件，能夠記錄再現(xiàn)DVD和CD，并且能夠更穩(wěn)定地實現(xiàn)記錄再現(xiàn)BD的性能。
在這些衍射透鏡構造的設計中，與實施例1同樣用相位函數(shù)法來進行設計，利用由此求出的衍射透鏡函數(shù)來設計實際面形狀。
表15是實施例2的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表15

表16示出表示實施例2的衍射透鏡構造A及衍射透鏡構造B的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀的非球面系數(shù)。
表17及表18是衍射透鏡構造A及衍射透鏡構造B的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表16

表17

表18

衍射透鏡構造的實際形狀與上述實施例同樣用宏觀非球面形狀、相位函數(shù)系數(shù)及衍射級數(shù)來求。球差校正用的衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)和衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)的形狀的求法按與實施例1同樣的過程來進行，所以省略詳細說明。
表19是表示實施例2的衍射透鏡構造A的具體形狀的數(shù)據。
表19

實施例2的衍射透鏡構造A由34級相位臺階、和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面34合計33個環(huán)帶面及外周面(區(qū)域3)構成。
在實施例2的衍射透鏡構造A上，也與實施例1的情況同樣，通過將第8個相位臺階做得深，在BD、DVD、CD時都使通過衍射透鏡構造1(區(qū)域1)的波陣面和通過衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的波陣面的相位一致。
此外，在衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)上，考慮BD時的衍射效率和CD時的衍射效率的均衡，來決定相位臺階的深度，并且將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面8的面形狀做成表20所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表20所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面8是表20所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。相位臺階8外周部的環(huán)帶面9至環(huán)帶面34及外周面(區(qū)域3)都是與光軸垂直的平面。
表20

圖60是實施例2的衍射透鏡構造A的斷面形狀的示意圖。
接著，說明求色差校正用的衍射透鏡構造B的形狀的過程。
圖61是衍射透鏡構造B1的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。構成衍射透鏡構造B1的多個相位臺階離光軸的高度如圖61和圖62所示，可以作為這種衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度hB1～hB7來求。其中，離光軸的高度hB7為衍射透鏡構造B1的最外周的相位臺階，所以離光軸的高度hB7為與有效直徑相當?shù)碾x光軸的高度φ(B1)/2。
接著，說明衍射透鏡構造的微觀形狀的設計。
衍射透鏡構造B1的衍射透鏡函數(shù)單調減少，所以隨著從衍射透鏡構造的內周部到外周部沿比宏觀非球面形狀薄的方向而閃耀化，在衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度hB1～hB7上，沿透鏡變厚的方向形成臺階。
衍射透鏡構造B1被設計得對BD用光源產生10級光，而且被設計得使得由宏觀非球面形狀產生的像差和由相位臺階產生的像差在基準波長上抵銷。在如圖63所示來設定構成衍射透鏡構造B的相位臺階d的情況下，對BD用光源，各個相位臺階產生的光程差為10λBD，10級光的衍射效率在理論上為100％。在此情況下，如圖63所示，由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面都為與光軸垂直的平面。
此外，構成該衍射透鏡構造B1的相位臺階產生的光程差在DVD用激光時產生約6λDVD的光程差，在CD用激光時產生約5λCD的光程差，所以與BD的情況同樣，宏觀非球面造成的像差和相位臺階造成的像差大致抵銷，DVD用激光時的6級衍射光、CD用激光時的5級衍射光的理論上的衍射效率大致為100％。
對于衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)及衍射透鏡構造B3(區(qū)域3)也按同樣的過程來求形狀，但是在產生激光的波長變動時，在通過各衍射透鏡構造的波陣面上有時產生相位差，在此情況下，有調整衍射透鏡函數(shù)的常數(shù)項d0的值而使相位臺階整體向內周或外周移動、或者用產生相位差的邊界近旁的臺階量來進行調整的方法。在實施例2的色差校正用衍射透鏡構造B上，通過將衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)的常數(shù)項設為d0＝0.0002856來進行調整。
表21是表示實施例2的衍射透鏡構造B的具體形狀的數(shù)據。
實施例2的衍射透鏡構造B由37級相位臺階、和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面37合計36個環(huán)帶面及外周面(區(qū)域3)構成。
表21

圖64是實施例2的衍射透鏡構造B的斷面形狀的示意圖。衍射透鏡構造B1、衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)及衍射透鏡構造B3(區(qū)域3)的宏觀非球面形狀都為凹面，由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面都為與光軸垂直的平面。
圖65～圖67是用衍射透鏡構造的實際形狀的數(shù)據計算出的波像差。在BD、DVD及CD時，有效直徑內側的波陣面的相位都一致。與實施例1的情況同樣，在波陣面上存在著鋸齒狀的像差，但是它們對光點形狀沒有不良影響，所以沒有問題。
圖68～圖73是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖68～圖70分別示出BD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖71～圖73分別示出BD、DVD及CD時的光點的旁瓣。BD的聚光點的主光點比普通透鏡略小，旁瓣略大。這是因為在衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)上使衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光來計算光點形狀，能得到與普通物鏡大致相同的光點形狀。
圖74～圖77是計算與盤傾斜對應的光點形狀的變化的結果的曲線圖。圖74及圖75分別示出了DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖76及圖77分別示出了DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度。可知，由于對DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
圖78～圖80是實施例2的物鏡模塊中產生光源的波長變動的情況下的最佳像面上的波像差形狀。其中，衍射光學元件及物鏡的材料隨著波長變動而如圖表22所示來變動。
表22

從這些波像差圖可知，即使產生±5nm的波長變動，也只是產生少許的鋸齒狀的波像差，波陣面形狀幾乎未惡化。如前所述，鋸齒狀的波像差對光點形狀沒有不良影響。
圖81～圖84是波長403nm及413nm上的BD的光點形狀的曲線圖，為了比較，重疊示出了設計波長408nm上的光點形狀?？v軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖81及圖82分別示出波長403nm及413nm上的整個光點形狀，圖83及圖84分別示出波長403nm及413nm上的光點的旁瓣。從圖中可知，根據使用實施例2的衍射光學元件的透鏡，對±5nm的波長變動，光點形狀幾乎不惡化。
圖85是計算使用實施例2的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的最佳像面的移動量的結果的曲線圖?？芍?，在實施例2的透鏡中，與波長變動對應的最佳像面位置的移動量與物鏡單體的情況相比減輕了，與以物鏡單體來使用的情況相比，能得到對波長變動更穩(wěn)定的性能。
如上所述，根據實施例2的透鏡，能夠兼容記錄再現(xiàn)BD、DVD、CD，并且能得到與以BD用物鏡單體來使用的情況相比對波長變動更穩(wěn)定的性能。
其中，在實施例2中，在衍射透鏡構造A上形成了2種球差校正用的衍射透鏡構造，在衍射透鏡構造B上形成了3種色差校正用衍射透鏡構造，但是它們混合在哪個面上都無妨。
圖86示出實施例2的衍射光學元件的變形例的斷面圖，在第1面上施以球差校正用衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)和色差校正用衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)，在第2面上施以球差校正用衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)和色差校正用衍射透鏡構造B1及B3。這樣，球差校正用衍射透鏡構造和色差校正用衍射透鏡構造未必要按各個功能集中在一個面上，通過變更它們的結構，能夠大幅度改變衍射光學元件的形狀，所以能夠適當變形為易于制作的形狀。
其中，在圖86所示的變形例中，第1面及第2面的宏觀面形狀復雜，所以在加工上不好。另一方面，在實施例2的衍射光學元件上，在第1面及第2面各個面內的臺階的方向都一致，所以金屬型的加工容易，而且成形時的起模性也良好，所以最好。
(實施例3)第3實施例也與第2實施例同樣是能夠兼容記錄再現(xiàn)BD、DVD、CD的衍射光學元件，再者，在本實施例中，考慮光源的略微的波長變動對色差的影響來進行設計。
第3實施例的透鏡系統(tǒng)的結構及對BD、DVD、CD的設計條件如表23所示。
表23

在實施例2中，在衍射光學元件的雙面上形成了衍射透鏡構造，但是在此情況下，將衍射透鏡構造形成在元件的雙面上，所以需要2個具有微細的相位臺階的高精度的金屬型，所以成本高。因此，如圖87所示，在實施例3中，通過將衍射透鏡構造都集中在單面上，降低了制造成本。
為了實現(xiàn)這種結構，單純地求球差校正用衍射透鏡構造的實際形狀、和色差校正用衍射透鏡構造的實際形狀，做成將它們幾何相加所得的形狀即可。
然而，在這樣在同一面上疊加多個衍射透鏡構造的情況下，有時相位臺階的數(shù)目增多，或者相位臺階的間隔極端變窄。如果相位臺階的數(shù)目增多，則如下所述，實質上的衍射效率降低，所以不好。即，在制造構成衍射透鏡構造的相位臺階的情況下，必然產生圖88的斷面形狀所示的邊緣圓鈍、或者壁面塌邊等制造誤差，所以由此衍射效率降低。當然相位臺階的數(shù)目越多，則這種制造誤差造成的衍射效率的降低越顯著。因此，在設計衍射透鏡構造時，通過削減相位臺階的數(shù)目，能夠防止實質上的衍射效率的降低。
因此，在實施例3中，通過將球差校正用衍射透鏡構造造成的相位臺階和色差校正用衍射透鏡構造造成的相位臺階中的相鄰的相位臺階合成為一個臺階，來防止制造誤差造成的衍射效率的降低。
實施例3的衍射透鏡構造的設計過程是首先在同一面上設定球差校正用的衍射透鏡構造A的相位函數(shù)和色差校正用的衍射透鏡構造B的相位函數(shù)，優(yōu)化它們的相位函數(shù)系數(shù)。球差校正用的衍射透鏡構造A與實施例1和實施例2同樣在比CD有效直徑還小的有效直徑φ(A1)內設想用于兼容BD、DVD、CD的衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)，在其外周部在DVD有效直徑內側設想只對DVD有球差校正效果的衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)。衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)上利用的衍射級數(shù)的組合與實施例1及實施例2相同。此外，色差校正用衍射透鏡構造B與實施例2同樣，被施以衍射透鏡構造B1，被設計得校正組合了衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)和物鏡的情況下的色差；在中周部施以衍射透鏡構造B2(區(qū)域2)，被設計得校正組合了衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)和物鏡的情況下的色差；在外周部被施以衍射透鏡構造B3，被設計得校正物鏡的色差。
將衍射透鏡構造A和衍射透鏡構造B配置在衍射光學元件的光入射的一側的面上。
表24是實施例3的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表24

其中，在表24所示的近軸數(shù)據中，用第1面至第3面這3個面來表示衍射透鏡構造，但是這充其量是設計上的表記，在求實際面形狀時，合成這3個面的設計結果來求一個面形狀。
表25是表示實施例3的衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀的非球面系數(shù)。
表25

表26及表27是衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表26

表27

在求實際衍射透鏡構造的形狀時，首先，分別個別地求衍射透鏡構造A和衍射透鏡構造B的形狀，來求將這些形狀幾何相加所得的形狀。各個衍射透鏡構造的形狀可以按與實施例2同樣的過程來求，所以省略詳細說明。
圖89及圖90是用宏觀非球面形狀、相位函數(shù)系數(shù)及衍射級數(shù)而個別地求出的衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的斷面的示意圖。
如果合成這些衍射透鏡構造，則能夠得到圖91所示的斷面形狀的衍射透鏡構造。通過利用在第1面上形成了這種衍射透鏡構造的衍射光學元件，能夠兼容記錄再現(xiàn)BD、DVD、CD，并且能夠得到對波長變動更穩(wěn)定的記錄再現(xiàn)性能。
然而，在這樣以疊加的形式來合成2種以上的衍射透鏡構造的情況下，有時構成各個衍射透鏡構造的相位臺階的間隔極端變窄。如果相位臺階的間隔極端變窄，則金屬型的制造變難，成形時的脫模性也惡化，所以不好。此外已知，在相位臺階的間隔在使用的光的波長的10倍以下左右的情況下，衍射效率顯著降低。在實施例3中，使用了408nm、660nm、780nm的光源，所以最好確保相位臺階的間隔在波長最長的780nm的10倍以上，即0.0078mm以上。
表28是表示幾何合成了衍射透鏡構造B和衍射透鏡構造A所得的衍射透鏡構造的形狀的數(shù)據。
表28

數(shù)據中涂以灰色的數(shù)據是構成衍射透鏡構造B的相位臺階，其他數(shù)據表示構成衍射透鏡構造A的相位臺階。
表29表示從上述形狀數(shù)據中抽取的、表示該相位臺階和其緊內側的相位臺階的間隔的環(huán)帶寬度在0.0078mm以下的數(shù)據。這些狹窄的相位臺階間隔使衍射透鏡構造的制造變難，并且成為衍射效率降低的原因，所以不好。
表29

因此，在實施例3中，通過將這樣極端相鄰的2個相位臺階合成為一個相位臺階，確保了環(huán)帶寬度在0.0078mm以上。
其中，作為合成2個相位臺階的方法，可以在要合成的2個相位臺階之間的某處形成將2個相位臺階量相加所得的相位臺階，也可以在某一個相位臺階的位置上形成將2個相位臺階量相加所得的相位臺階，除去另一方的相位臺階。在實施例3中，在構成對相位臺階半徑的誤差要求精度嚴格的衍射透鏡構造A的相位臺階的位置上，合成了構成衍射透鏡構造B的相位臺階。此外，在如上所述極端狹窄的相位臺階以外，也可以通過在不妨礙性能的范圍內合成所有可合成的臺階，將本需70級的相位臺階削減到49級。
表30是按這種設計過程得到的實施例3的衍射透鏡構造的形狀數(shù)據。涂以灰色的數(shù)據表示合成出的相位臺階。
表30

其中，在實施例3的衍射透鏡構造上，也與實施例1及實施例2同樣，在有效直徑φ(A1)內，考慮BD和CD的衍射效率的均衡來決定臺階量，按照它將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面9做成表31所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表31所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面9是表31所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表31

相位臺階9外周部的環(huán)帶面10至環(huán)帶面49及外周面(區(qū)域3)都是與光軸垂直的平面。
通過這樣合成相位臺階，構成實施例3的衍射透鏡構造的相位臺階的間隔最窄也確保了0.009mm，能夠實現(xiàn)在所有波長上沒有大幅度的衍射效率降低的衍射透鏡構造。
此外，通過這樣合成相位臺階，不僅相位臺階的間隔增寬，而且相位臺階的數(shù)目減少，所以將金屬型等的制造誤差造成的實質上的衍射效率的降低抑制到了最小限度。特別是對于壁面的塌邊，臺階越深，則衍射效率越低，但是在實施例3中，衍射透鏡構造A和衍射透鏡構造B的臺階的符號相反，所以能夠使臺階量特別大的衍射透鏡構造B的相位臺階量變淺。其結果是，形狀數(shù)據中涂以灰色的21級相位臺階比合成前的深的一方的相位臺階淺，所以最好。
再者，如果這樣合成相反方向的相位臺階，則在相位臺階上沒有微小的突起或凹陷形狀。在制造用于成形這種微小的突起或凹陷的金屬型時，需要按照其細度使加工機的尖端很細。然而，如果加工機的尖端很細，則由于剛性不足，而難以高精度地加工金屬型。此外，在金屬型為凹陷的形狀的情況下，在成形時材料容易殘留在凹陷中。其結果是，引起衍射透鏡構造的成形不良，并且金屬型的壽命會縮短。相位臺階合成前的衍射透鏡構造有這種缺點，但是通過像本實施例這樣合成深度方向不同的相位臺階來設計衍射透鏡構造，能夠回避這種缺點。即，通過采用實施例3這樣的設計方法，容易高精度地加工金屬型，成形不良減少，金屬型壽命延長，所以給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。
圖92～圖94是用實施例3的形狀的數(shù)據計算出的波像差。在BD、DVD及CD時，各自的有效直徑內側的波陣面的相位都一致。與實施例1和實施例2的情況同樣，在波陣面上存在著鋸齒狀的像差，但是它們對光點形狀沒有不良影響，所以沒有問題。
圖95～圖100是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖95～圖97分別示出BD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖98～圖100分別示出BD、DVD及CD時的光點的旁瓣。BD的聚光點的主光點比普通透鏡略小，旁瓣略大。這是因為在內周部使衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光來計算光點形狀，能得到與普通物鏡大致相同的光點形狀。
圖101～圖104是計算與盤傾斜對應的光點形狀的變化的結果的曲線圖。圖101及圖102分別示出了DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖103及圖104分別示出了DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍?，由于對DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
圖105～圖107是實施例3的透鏡中產生光源的波長變動的情況下的最佳像面上的波像差形狀。其中，衍射光學元件及物鏡的材料隨著波長變動而如圖表22所示來變動。從這些波像差圖可知，即使產生±5nm的波長變動，也只是產生少許的鋸齒狀的波像差，波陣面形狀幾乎未惡化。如前所述，鋸齒狀的波像差對光點形狀沒有不良影響。
圖108～圖111是波長403nm及413nm上的光點形狀與設計波長--408nm上的光點形狀的比較。從圖中可知，根據使用實施例3的衍射光學元件的透鏡，對±5nm的波長變動，光點形狀幾乎不惡化。
圖112是計算使用實施例3的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的最佳像面的移動量的結果?？芍?，在實施例3的透鏡中，與波長變動對應的最佳像面位置的移動量與物鏡單體的情況相比減輕了，與以物鏡單體來使用的情況相比，能得到對波長變動更穩(wěn)定的性能。
(實施例4)第4實施例也與實施例3同樣是能夠兼容記錄再現(xiàn)BD、DVD、CD的衍射光學元件，再者，在本實施例中，考慮光源的略微的波長變動對色差的影響來進行設計。
透鏡系統(tǒng)的結構與實施例3相同，對BD、DVD、CD的設計條件如表32所示。
表32

在實施例4中，如表33所示通過使衍射透鏡構造A上使用的衍射級數(shù)的組合與上述實施例不同，具有與實施例3同樣的效果，并且以更少的相位臺階數(shù)具有更高的色差校正效果，并且實現(xiàn)了量產性好的形狀。在衍射透鏡構造A上利用了表33的構造A1及A2所示的欄的組合BD的7級衍射光、DVD的4級衍射光、CD的3級衍射光以及BD的6級衍射光、DVD的4級衍射光、CD的3級衍射光。在衍射透鏡構造B上利用了表33的構造B所示的欄的組合BD的10級衍射光、DVD的6級衍射光、CD的5級衍射光。設計過程與實施例3相同。
表33

表34是實施例4的具體設計結果的近軸數(shù)據。其中，在表34所示的近軸數(shù)據中，用第1面至第3面這3個面來表示衍射透鏡構造，但是這充其量是設計上的表記，在求實際面形狀時，合成這3個面的設計結果來求一個面形狀。
表34

表35是表示實施例4的衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀的非球面系數(shù)。
表35

表36及表37是衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表36

表37

圖113及圖114是實施例4的衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)的衍射透鏡函數(shù)。
實施例4的衍射透鏡構造A1及A2在分別形成了它們的離光軸的高度的范圍內單調減少。因此，衍射透鏡構造A的實際形狀隨著從內周部到外周部沿透鏡比宏觀非球面形狀薄的方向而閃耀化，在衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度h1～h21上，沿透鏡變厚的方向形成臺階。
對于衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)，與上述實施例同樣考慮BD和CD的衍射效率的均衡來決定相位臺階的深度，并且將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面9的面形狀做成表38所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表38所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面8是表38所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表38

此外，在實施例4的衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)上采用的衍射級數(shù)組合中，如果與上述實施例同樣進行閃耀化而使得對BD的衍射效率為100％，則對DVD的衍射效率會低達57.3％。因此，在實施例4中，在衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)上也與衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)同樣來變更臺階量和面形狀并考慮了對BD的衍射效率和對DVD的衍射效率的均衡。
表39是環(huán)帶面10～環(huán)帶面21的非球面形狀數(shù)據。即，環(huán)帶面10～環(huán)帶面21是表39所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表39

再者，為了使通過衍射透鏡構造A1(區(qū)域1)的波陣面、通過衍射透鏡構造A2(區(qū)域2)的波陣面及通過未施以衍射透鏡構造的區(qū)域的波陣面的所有相位一致，可以調整各個邊界上存在的相位臺階9和相位臺階21的深度，設計衍射透鏡構造A的實際面形狀數(shù)據。
衍射透鏡構造B1的形狀數(shù)據可以按與實施例2及實施例3同樣的過程來設計，所以省略詳細說明。
圖115及圖116是這樣求出的衍射透鏡構造B及衍射透鏡構造A的斷面形狀的示意圖。實施例4的衍射透鏡構造A與上述實施例不同，具有抵銷物鏡單體具有的色差的方向的色差。此外，由于使用著的衍射級數(shù)高，所以其色差的絕對量也多，所以對物鏡的色差校正非常有貢獻。因此，在衍射透鏡構造B上，在施以衍射透鏡構造A的內周部無需那么多的相位臺階。
通過合成這樣求出的衍射透鏡構造B和衍射透鏡構造A的形狀，能夠求出實施例4的衍射透鏡構造的形狀。
表40是表示幾何合成了衍射透鏡構造B和衍射透鏡構造A所得的衍射透鏡構造的形狀的數(shù)據。
表40

涂以灰色的數(shù)據是構成衍射透鏡構造B的相位臺階，其他數(shù)據表示構成衍射透鏡構造A的相位臺階的數(shù)據。與實施例3的情況同樣，通過適當合成構成衍射透鏡構造A的相位臺階和構成衍射透鏡構造B的相位臺階來減少相位臺階數(shù)，能夠防止實質上的衍射效率的降低，并且設計量產性好的形狀的衍射透鏡構造。
表41所示的數(shù)據是按這種過程得到的實施例4的衍射透鏡構造的形狀數(shù)據。涂以灰色的數(shù)據表示合成出的相位臺階。如上所述，通過適當合成臺階來減少相位臺階數(shù)，能夠將本需49級的相位臺階削減到42級。
表41

表42是表示實施例4的衍射透鏡構造的中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面10的非球面形狀的數(shù)據。即，光軸上的中心面是表42所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面10是表42所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表42

表43是表示環(huán)帶面11～環(huán)帶面24的非球面形狀的數(shù)據。即，環(huán)帶面11～環(huán)帶面24是表43所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表43

相位臺階24外側的環(huán)帶面25至環(huán)帶面42及外周面(區(qū)域3)都是與光軸垂直的平面。
圖117是實施例4的衍射透鏡構造斷面的示意圖，而構成衍射透鏡構造的相位臺階都是負方向，相同，所以金屬型的制造變得容易，材料難以殘留在金屬型中，所以難以引起成形不良，并且金屬型壽命延長。即，通過采用實施例4這樣的設計方法，容易高精度地加工金屬型，成形不良減少，金屬型壽命延長，所以給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。
圖118～圖120是用實施例3的形狀的數(shù)據計算出的波像差(條件與上述實施例相同)。在BD、DVD及CD時，各自的有效直徑內側的波陣面的相位都一致。在波陣面上存在著鋸齒狀的像差，但是它們對光點形狀沒有不良影響，所以沒有問題。
圖121～圖126是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖(條件與上述實施例相同)。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光來計算光點形狀。在BD、DVD、CD時，都能得到與用普通物鏡來聚光的情況大致相同的光點形狀。
圖127～圖130是計算與盤傾斜對應的光點形狀的變化的結果(條件與上述實施例相同)。對DVD及CD中的任一個，與普通透鏡的特性之差都很略微，在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
圖131～圖133是實施例4的透鏡中產生光源的波長變動的情況下的最佳像面上的波像差形狀(條件與上述實施例相同)。其中，衍射光學元件及物鏡的材料隨著波長變動而如圖表22所示來變動。從這些波像差圖可知，即使產生±5nm的波長變動，也只是產生少許的鋸齒狀的波像差，波陣面形狀幾乎未惡化。如前所述，鋸齒狀的波像差對光點形狀沒有不良影響。
圖134～圖137是波長403nm及413nm上的光點形狀與設計波長--408nm上的光點形狀的曲線圖。從圖中可知，根據使用實施例4的衍射光學元件的透鏡，對±5nm的波長變動，光點形狀幾乎不惡化。
圖138是計算使用實施例4的衍射光學元件的透鏡的與波長變動對應的最佳像面的移動量的結果(條件與上述實施例相同)?？芍趯嵤├?的透鏡中，與波長變動對應的最佳像面位置的移動量與物鏡單體的情況或使用實施例3的透鏡的情況相比大大減輕了，能得到對波長變動非常穩(wěn)定的性能。
(實施例5)第5實施例與第1實施例同樣是能夠兼容記錄再現(xiàn)第1信息記錄媒體--BD、第2信息記錄媒體--DVD、第3信息記錄媒體--CD的衍射光學元件，與BD用雙面非球面透鏡組合來構成。透鏡系統(tǒng)的結構及對BD、DVD、CD的設計條件如表44所示。
表44

實施例5的衍射光學元件如圖139所示，在一面上形成了衍射透鏡構造，另一面為平面。圖140是實施例5的衍射光學元件的示意斷面圖。衍射透鏡構造由具有不同特性的多個衍射透鏡構造呈同心圓狀構成，在內周部的區(qū)域1上合成構成了衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造3，在中周部的區(qū)域2上構成了衍射透鏡構造2，外周部——區(qū)域3是平面。
其中，本實施例5的衍射光學元件與實施例1的情況同樣不具有色差校正用的衍射透鏡構造，只由球差校正用衍射透鏡構造構成。
區(qū)域1如圖140所示是第4有效直徑內的內周部的區(qū)域，區(qū)域2是內徑是第4有效直徑、外徑是第5有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域，區(qū)域3表示內徑是第4有效直徑、外徑是第1有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域。
衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3上利用的衍射級數(shù)的組合如表45的構造1、構造2及構造3所示的欄所示。
表45

實施例5的衍射透鏡構造1對BD用光源不具有像差校正效果，而對DVD用光源和CD用光源具有像差校正效果，所以設計為利用BD的3級衍射光、DVD和CD的2級衍射光，對CD進行像差校正。衍射透鏡構造1對DVD也具有像差校正效果，但是不能完全校正。
實施例5的衍射透鏡構造2對BD用光源和CD用光源不具有像差校正效果，只對DVD用光源具有像差校正效果，所以設計為利用BD的2級衍射光、DVD和CD的1級衍射光，對DVD實現(xiàn)像差校正效果。
實施例5的衍射透鏡構造3對BD用光源和CD用光源不具有像差校正效果，只對DVD用光源具有像差校正效果，所以設計為利用BD的2級衍射光、DVD和CD的1級衍射光，校正用衍射透鏡構造1未完全校正的DVD的像差。
設計衍射透鏡構造1時的CD的像面位置與實施例1的情況同樣來設定，所以其有效直徑——第4衍射有效直徑的大小可以設定得比衍射光學元件的與CD的有效直徑對應的第3衍射有效直徑小。
在實施例5的衍射透鏡構造2的設計中，與以上實施例不同，設法使得能夠將衍射透鏡構造2的有效直徑設為比衍射光學元件的與DVD的有效直徑對應的第2衍射有效直徑小的第5衍射有效直徑。即，如圖141所示，在修正前的縱向球差在區(qū)域3內、而且DVD有效直徑內——區(qū)域5內的某一點上為零的位置上，設定DVD用激光的期望的衍射光的聚光位置，將區(qū)域2限制得使得外徑比DVD有效直徑小。相位臺階的一周的長度越往外周越長，所以越往外周，相位臺階的制造誤差造成的光量損耗越大，不好。從這種觀點來看，在實施例5的衍射透鏡構造上，存在相位臺階的區(qū)域被設定得比DVD的有效直徑小，所以最好。
表46是實施例5的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表46

其中，在表46所示的近軸數(shù)據中，用第1面至第5面這5個面來表示衍射透鏡構造，但是這充其量是設計上的表記，在求實際面形狀時，合成這5個面的設計結果來求一個面形狀。表47表示實施例5的衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀。
表47

表48及表49是衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表48

表49

以下說明求衍射透鏡構造的形狀的過程。
衍射透鏡構造的實際形狀的求法是首先用各自的衍射透鏡函數(shù)、宏觀非球面形狀及使用的衍射級數(shù)來求衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3各自的實際形狀。即，與以上實施例同樣，求衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度，形成適當?shù)姆较蚣吧疃鹊南辔慌_階，使得在宏觀非球面上的該高度上產生規(guī)定的衍射光。接著，通過將這些實際形狀幾何相加，將它們合成在一個面上。
以下說明其具體過程。
對于衍射透鏡構造1的實際形狀的求法，與實施例1的衍射透鏡構造1的設計結果相同，所以實際形狀也同樣來求，省略詳細說明。
接著，說明衍射透鏡構造2的實際形狀的求法。圖142是衍射透鏡構造2的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。衍射透鏡構造2的衍射透鏡函數(shù)在區(qū)域2上單調減少，所以隨著從衍射透鏡構造的內周部到外周部沿比宏觀非球面形狀薄的方向而閃耀化，在衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度h201～h221上，沿透鏡變厚的方向形成臺階。決定相位臺階量，使得在BD時2級光的衍射效率為100％，而在此情況下，由相位臺階劃分出的多個環(huán)帶狀的面都為與光軸垂直的平面。
接著，說明衍射透鏡構造3的實際形狀的求法。圖143是衍射透鏡構造3的衍射透鏡函數(shù)的曲線圖。衍射透鏡構造3的衍射透鏡函數(shù)在區(qū)域1上單調減少，所以隨著從衍射透鏡構造的內周部到外周部沿比宏觀非球面形狀薄的方向而閃耀化，在衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度h301～h324上，沿透鏡變厚的方向形成臺階。決定相位臺階量，使得在BD時2級光的衍射效率為100％，而在此情況下，由相位臺階劃分出的多個環(huán)帶狀的面都為與光軸垂直的平面。
如上所述，分別求出衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3的具體形狀后，將它們合成在一個面上。特別是衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造3被形成在共同的區(qū)域上，所以在合成這2個衍射透鏡構造時，與實施例3和實施例4的情況同樣，可以通過在不妨礙性能的范圍內合成所有可合成的臺階，來實現(xiàn)在所有波長上沒有大幅度的衍射效率的降低的衍射透鏡構造。
此外，通過這樣合成相位臺階，不僅相位臺階的間隔增寬，而且能夠防止金屬型等的制造誤差造成的實質上的衍射效率的降低，所以最好。
表50是表示實施例5的衍射透鏡構造的具體形狀的衍射透鏡構造形狀數(shù)據。表50中涂以灰色的數(shù)據是合成了構成衍射透鏡構造1的相位臺階和構成衍射透鏡構造3的相位臺階所得的臺階。
表50

實施例5的衍射透鏡構造由49級相位臺階和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面49合計48個環(huán)帶面及外周面構成。構成實施例5的衍射透鏡構造1的相位臺階的深度是+0.0025150mm，而為了對BD、DVD及CD都使區(qū)域1和區(qū)域2的相位一致，所以最外周的相位臺階被設定為+0.003875mm，較深。構成衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3的相位臺階的深度都是-0.0014980mm。
在實施例5的衍射透鏡構造1中，與第1區(qū)域的有效直徑對應的半徑是1.007mm，在那里存在臺階1至臺階29。從表50也可知，在區(qū)域1內，存在將構成衍射透鏡構造1的相位臺階、構成衍射透鏡構造3的相位臺階及構成衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造3的相位臺階相加所得的深度的相位臺階。此外，區(qū)域1的最外周的相位臺階——臺階29是合成出的相位臺階，如上所述，被設定得較深，以便對BD、DVD及CD都使區(qū)域1和區(qū)域2的相位一致，所以與其他合成出的相位臺階的相位臺階量不同。即，臺階29為比其他合成出的相位臺階——臺階2、臺階8、臺階19沿正方向更深的臺階。
由此，在區(qū)域1內，存在29級4種不同深度的相位臺階。
此外，在實施例5的衍射光學元件上，被合成的構成衍射透鏡構造1的相位臺階、和構成衍射透鏡構造3的相位臺階的符號相反，所以通過合成它們，合成出的相位臺階變淺。在此情況下，能夠防止壁面的塌邊造成的實質上的衍射效率的降低，所以最好。
即，如果這樣合成相反符號的相位臺階，則沒有微小的突起或凹陷形狀。一般，在制造用于成形微小的突起或凹陷的情況下，需要按照其細度使加工機的尖端很細，但是如果加工機的尖端很細，則由于剛性不足，而難以高精度地加工金屬型。此外，在金屬型為凹陷的形狀的情況下，在成形時材料容易殘留在凹陷中，所以引起衍射透鏡構造的成形不良，并且金屬型的壽命會縮短。相位臺階合成前的衍射透鏡構造有這種缺點，但是通過像本實施例這樣合成深度方向不同的相位臺階來設計衍射透鏡構造，能夠回避這種缺點。即，通過采用實施例5這樣的設計方法，容易高精度地加工金屬型，成形不良減少，金屬型壽命延長，所以給維持衍射光學元件的高品位及成本降低帶來很大的效果。
在區(qū)域1，考慮BD時的衍射效率和CD時的衍射效率的均衡而設定衍射透鏡構造1的相位臺階量，區(qū)域1內存在的中心面及環(huán)帶面2至環(huán)帶面29的面形狀為表51所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表51所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面29是表51所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。
表51

區(qū)域2上存在的環(huán)帶面30至環(huán)帶面49及外周面都是與光軸垂直的平面。
圖144是實施例5的衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造的斷面圖的示意圖，是與離光軸的高度對應的面的下垂量的曲線圖。
圖145、圖146及圖147是使用實施例5的衍射光學元件的物鏡模塊上的BD、DVD、CD的波像差，可知，在BD、DVD及CD時，在各自的有效直徑內通過各衍射透鏡構造的波陣面的相位都大致一致。
圖148、圖149、圖150、圖151、圖152及圖153是用衍射透鏡構造的實際形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖148、圖149及圖150分別示出BD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖151、圖152及圖153分別示出BD、DVD及CD時的光點的旁瓣。BD的聚光點的主光點比用普通透鏡聚光的情況略小，旁瓣略大。這是因為在區(qū)域1上使內周部的衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以像實施例5那樣降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光而用有效直徑φ(BD)來計算光點形狀。即，光點形狀為不使用特別的孔徑限制元件而聚光的光點形狀，但是即使不進行孔徑限制，也能得到與普通DVD用物鏡或CD用物鏡大致相同的光點形狀。
圖154、圖155、圖156及圖157是計算與盤傾斜對應的光點形狀的變化的結果的曲線圖。圖154及圖155分別示出了DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖156及圖157分別示出了DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍捎趯VD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
如上所述，可知根據實施例5的透鏡，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
(應用于HD-DVD用物鏡的例子)作為BD以外的利用藍色光源的下一代光盤系統(tǒng)，提出了透射保護層是0.6mm、對應波長是400～410hm、物鏡的數(shù)值孔徑是0.65的High Density-DVD(高密度DVD)(以下稱為HD-DVD)。HD-DVD的物鏡的數(shù)值孔徑和透射保護層的厚度是與DVD相同的值，所以如果使用為HD-DVD用而設計的物鏡，則似乎也能夠再現(xiàn)DVD。然而，實際上，透鏡材料的折射率因波長而異，所以為HD-DVD用而設計的普通非球面透鏡產生球差，難以再現(xiàn)DVD。在再現(xiàn)CD的情況下，透射保護層的厚度也不同，所以還是直接難以再現(xiàn)。因此，為了用HD-DVD用物鏡來兼容記錄再現(xiàn)DVD或CD，需要與前述BD、DVD、CD兼容物鏡模塊同樣，用衍射透鏡構造來校正像差。
HD-DVD、DVD、CD時的物鏡的數(shù)值孔徑的標準值分別是0.65、0.60、0.45。因此，物鏡的有效直徑在HD-DVD時最大，接著按DVD、CD這一順序減小。即，在DVD或CD時需要分別進行不同大小的孔徑限制。這樣，在HD-DVD/DVD/CD兼容物鏡模塊中，也存在與前述BD/DVD/CD兼容物鏡或其模塊的情況同樣的課題。該課題可以通過使用本實施方式的HD-DVD/DVD/CD兼容物鏡或其模塊或者衍射光學元件來解決。即，衍射光學元件上形成的衍射透鏡構造如圖158a所示，至少被設在基板的單面上，而且由按照物鏡的與記錄媒體對應的有效直徑在不同的半徑位置上劃定的多個區(qū)域來劃分。衍射透鏡構造被形成得能校正透射保護層的厚度的差異或波長的差異造成的球差。
HD-DVD/DVD/CD兼容物鏡模塊的衍射透鏡構造的具體構造如下所述。
在最內周的區(qū)域1上，形成了第1衍射透鏡構造(第1像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對第1激光(HD-DVD用激光，波長408nm)沒有球差校正效果、而對第2激光(DVD用激光，波長660nm)及第3激光(CD用激光，波長780nm)有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合{例如(HD-DVD1級光、DVD1級光、CD1級光)、(HD-DVD3級光、DVD2級光、CD2級光)、(HD-DVD7級光、DVD4級光、CD3級光)、(HD-DVD9級光、DVD5級光、CD4級光)}。其中，在HD-DVD/DVD/CD兼容物鏡模塊中，(HD-DVD5級光、DVD3級光、CD2或3級光)的組由于在HD-DVD用激光及DVD用激光時構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的相位差一致，但是對DVD產生的球差很小，所以該組也可以看作有效的組合。
在區(qū)域1外側的中周部的區(qū)域2上，形成了第2衍射透鏡構造(第2像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對HD-DVD用激光及CD用激光沒有球差校正效果、而只對DVD用激光有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合{例如(HD-DVD2級光、DVD1級光、CD1級光)、(HD-DVD4級光、DVD2級光、CD2級光)、(HD-DVD6級光、DVD4級光、CD3級光)、HD-DVD8級光、DVD5級光、CD4級光}}。對HD-DVD在10級衍射光的情況下，對支持記錄及再現(xiàn)的所有媒體的激光，構成衍射透鏡構造的相位臺階產生的相位差大致一致，不能只對DVD用激光選擇性地施加像差校正結果。因此，衍射透鏡構造被設計得使得HD-DVD用激光通過第2衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為除10的倍數(shù)外的偶數(shù)。對于構成衍射透鏡構造的相位臺階的深度，可以按照要求規(guī)格設定得產生HD-DVD用激光的衍射效率最大的光程差，也可以考慮取HD-DVD用激光的衍射效率和DVD用激光的衍射效率之間的均衡。此外，在產生鋸齒狀的波像差的情況下，如果與區(qū)域1的情況同樣，設計得只有最外周的相位臺階產生的光程差不同，則能得到更好的聚光性能，所以最好。
在區(qū)域2外側的外周部的區(qū)域3上，形成了第3衍射透鏡構造(第3像差校正部件)，使得能夠利用可實現(xiàn)對所有波長沒有球差校正效果的衍射透鏡構造的衍射光的組合(例如HD-DVD10級光、DVD6級光、CD5級光)。此外，區(qū)域3不形成衍射透鏡構造也可以(只透射零級光)。因此，實現(xiàn)了規(guī)定的HD-DVD用數(shù)值孔徑0.65。
接著，說明校正因DVD/CD而異的量的球差的部件。
DVD的透射保護層(基板)厚度是0.6mm，CD的透射保護層(基板)厚度是1.2mm，所以應校正的球差量不同。即，為兼容HD-DVD/DVD而設計的衍射透鏡構造不能對CD完全校正球差。同樣，為兼容HD-DVD/CD而設計的衍射透鏡構造不能對DVD完全校正球差。這是因為，不能使得用構成衍射透鏡構造的一個相位臺階能夠校正的像差量[round[(N-1)×d/λ]-{(N-1)×d/λ}]λ的值的比率成為與DVD和CD的應校正的球差量的比率相同的值。在這種情況下，通過使DVD或CD中的某一個的入射光成為發(fā)散光或會聚光，能夠校正用衍射透鏡構造未校正完的球差。然而，例如在將HD-DVD/DVD設為平行光入射、只將CD設為發(fā)散光或會聚光的情況下，有光拾取器的結構變得復雜的問題，從這種觀點來看，最好HD-DVD/DVD/CD都是平行光入射。
作為實現(xiàn)它的方法，與前述BD/DVD/CD兼容透鏡模塊的情況相同。即，作為第1方法，有下述方法在圖158b所示的結構中的DVD/CD共享的區(qū)域1上形成的第1衍射透鏡構造的設計中，設計得校正DVD時應校正的球差量和CD時應校正的球差量的中間的量的球差，取DVD和CD時殘留的球差量的均衡。此外，作為第2方法，有下述方法如圖158c所示在區(qū)域1上混合第1衍射透鏡構造和對HD-DVD用激光產生除10外的偶數(shù)級的衍射光的第4衍射透鏡構造。在該方法中，首先將第1衍射透鏡構造設計為兼容HD-DVD/CD。第1衍射透鏡構造對DVD用激光也具有球差校正效果，但是其校正量與應校正的球差量不同，所以殘留與它們的差分相當?shù)那虿?。為了校正該DVD時殘留的球差，添加與第2衍射透鏡構造同樣對HD-DVD用激光產生偶數(shù)級的衍射光的第4衍射透鏡構造來校正殘留像差。第4衍射透鏡構造被設計得對HD-DVD用激光不具有像差校正效果，而且產生偶數(shù)級的衍射光，所以對CD用激光也不具有像差校正效果。即，通過添加第4衍射透鏡構造，對CD的波陣面沒有不良影響。用該方法，能夠進行在DVD/CD兩者時將區(qū)域1上的像差抑制到足夠小的值的設計。其中，對有些設計結果，構成第1衍射透鏡構造的相位臺階和構成第4衍射透鏡構造的相位臺階的間隔非常小，但是在此情況下通過合成這2個相位臺階而作為1個相位臺階，能夠減少相位臺階的總數(shù)。即，將2個相鄰的相位臺階的臺階量相加所得的臺階量的臺階配置在這些相位臺階本來所在的某一個位置或其間的某處即可。在這樣合成相位臺階的情況下，各個相位臺階略微偏離本來的設計值，所以產生少許的性能惡化，但是在要合成的2個相位臺階接近的情況下，該偏離很小，所以性能惡化不成問題。通過這樣合成2個相位臺階，能夠將本需2個的相位臺階的數(shù)目減少到一個，所以金屬型制造容易，最好，成形時的起模性提高，所以金屬型壽命延長，而且成形次品率也降低了，所以最好。
作為第3方法，通過如圖158d所示使DVD/CD的共享設計區(qū)域——區(qū)域1比與CD的有效直徑對應的第3衍射有效直徑小，減小數(shù)值孔徑，能夠減少未校正完而殘留的球差量。例如，在使DVD/CD共享設計區(qū)域變?yōu)?0％左右的情況下，殘留的球差量被降低到41％左右。特別是HD-DVD和DVD的透射保護層的厚度相等，所以DVD時產生的球差量不那么大。因此，通過使DVD/CD共享設計區(qū)域變窄，在該區(qū)域上，有時也無需對DVD用光源進行球差校正。其中，如果單單減少共享設計區(qū)域，則對CD的數(shù)值孔徑減小，所以妨礙CD的記錄及再現(xiàn)。然而，通過與前述BD/DVD/CD兼容透鏡模塊的情況同樣來設定CD用激光的聚光位置，能夠對CD也得到規(guī)定的數(shù)值孔徑。即，在設計第1衍射透鏡構造時，通過在CD時的第4區(qū)域的某處設定縱向球差為零的像面位置，能夠使區(qū)域1狹小化。此外，在該設計方法中，在區(qū)域1上不混合構成多個衍射透鏡構造的相位臺階，所以能夠進行不伴隨相位臺階數(shù)增加的設計，所以最好。再者，如前所述，特別是在區(qū)域1上需要考慮與HD-DVD用激光的衍射效率的均衡，但是區(qū)域1的面積被狹小化，所以即使考慮CD用激光的衍射效率而降低了HD-DVD的衍射效率，也能夠將其影響抑制得比不狹小化的情況小，所以最好。
圖159示出物鏡模塊的動作。
如圖159(A)所示，在λHD-DVD的第1激光作為大致平行光入射到衍射光學元件16b時，通過所有區(qū)域的光仍舊作為大致平行光被導向HD-DVD用物鏡16a。由物鏡16a聚光的光通過HD-DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。
此外，如圖159(B)所示，在λDVD的第2激光作為大致平行光入射時，通過衍射光學元件的與DVD的有效直徑對應的第2衍射有效直徑內的區(qū)域1、區(qū)域2的光由HD-DVD用物鏡16a聚光，通過DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過衍射光學元件的第2衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過DVD用保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
再者，如圖159(C)所示，在λCD的第3激光作為大致平行光入射時，通過與CD的有效直徑相當?shù)牡?衍射有效直徑內的區(qū)域1及區(qū)域4的光由HD-DVD物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過第3衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
此外，DVD及CD時要求的物鏡的數(shù)值孔徑在標準中分別被規(guī)定為0.6及0.45，在實際產品中，有時使用比它們略大的數(shù)值孔徑的物鏡能得到良好的性能。特別是在考慮了記錄的情況下，多在DVD時使用數(shù)值孔徑為0.65左右的物鏡，在CD時使用數(shù)值孔徑為0.5左右的物鏡。例如，在設對DVD的數(shù)值孔徑為0.65的情況下，HD-DVD和DVD的數(shù)值孔徑相同，所以有效直徑也似乎相同。然而，實際上，由于光源波長因HD-DVD和DVD而異，所以物鏡的焦距不同，所以物鏡的有效直徑(2×焦距×數(shù)值孔徑)也不同。一般，通過它的光的波長越短，則光玻璃材料的折射率越高，所以越是短波長，則HD-DVD用非球面物鏡的焦距傾向于越短。因此，與光源波長短的HD-DVD相比，在DVD時物鏡的焦距長，其結果是，有效直徑寬。在這種情況下，在物鏡模塊中，DVD的有效直徑最大，其次是HD-DVD的有效直徑大，CD的有效直徑最小。即，物鏡模塊的有效直徑與DVD的有效直徑相等，用衍射透鏡構造對HD-DVD和CD進行不同大小的孔徑限制。
這種功能可以用組合了圖160a、圖160b、及圖160d所示的結構的衍射光學元件和HD-DVD用的物鏡的物鏡模塊來實現(xiàn)。這里，在圖160a、圖160b、及圖160c所示的光學元件的區(qū)域3上，需要設定面形狀，使得只對DVD具有像差校正效果。
此外，在與上述光學元件組合來使用的物鏡16a使用DVD用物鏡的情況下，如下所述來設計各個衍射透鏡構造即可。
即，作為圖160a、圖160b、及圖160c中的第1衍射透鏡構造，構成對DVD沒有像差校正效果、而對HD-DVD和CD具有像差校正效果的衍射透鏡構造。
此外，作為第2衍射透鏡構造，構成對DVD和CD沒有像差校正效果、而對HD-DVD具有像差校正效果的衍射透鏡構造。
此外，作為第3衍射透鏡構造，構成第3衍射透鏡構造，使得能夠利用對HD-DVD/DVD/CD都不具有像差校正效果的衍射光的組合(例如，HD-DVD10級光、DVD6級光、CD5級光)，或者不構成衍射透鏡也可以(只透過零級光)。
此外，作為圖160b中的第4衍射透鏡構造，與第2衍射透鏡構造同樣，構成對DVD和CD沒有像差校正效果、而對HD-DVD具有像差校正效果的衍射透鏡構造。
各個衍射透鏡構造上使用的衍射級數(shù)基本上可以和與HD-DVD用物鏡組合來使用的情況同樣來決定。
例如，對于衍射透鏡構造1，設計得能夠利用{例如，(HD-DVD1級光、DVD1級光、CD1級光)、(HD-DVD3級光、DVD2級光、CD2級光)、(HD-DVD5級光、DVD3級光、CD2或3級光)、(HD-DVD7級光、DVD4級光、CD3級光)、(HD-DVD9級光、DVD5級光、CD4級光)}即可；而對于衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造4，設計得能夠利用{例如，(HD-DVD2級光、DVD1級光、CD1級光)、(HD-DVD4級光、DVD2級光、CD2級光)、(HD-DVD6級光、DVD4級光、CD3級光)}即可；而對于衍射透鏡構造3，設計得能夠利用(例如，(HD-DVD10級光、DVD6級光、CD5級光)即可。即，可以與前述BD/DVD/CD兼容透鏡模塊的情況同樣，將BD替換為HD-DVD并用上述公式(1)～(18)來得到HD-DVD、DVD及CD用的衍射級數(shù)的組合。只要是產生上述衍射級數(shù)的衍射透鏡構造，則能夠設計具有期望的功能的衍射光學元件，但是可以根據以下的表52來求它們中更好的組合。
表52

表52示出與DVD時利用的衍射透鏡構造的衍射級數(shù)相對的HD-DVD及CD的衍射級數(shù)、一個相位臺階的像差校正量(從利用的衍射級數(shù)中減去臺階產生的光程差所得的值)及衍射效率。其中，表52所示的衍射效率是將衍射透鏡構造閃耀化、使得對DVD用光源的衍射效率為1的情況下的一例，在實際設計中，通過改變相位臺階量，能夠考慮HD-DVD、DVD及CD時的衍射效率的均衡來進行設計。因此，實際衍射透鏡構造上的HD-DVD、DVD及CD的衍射效率的組合并不限于表52的數(shù)值。
衍射透鏡構造1在使用DVD用物鏡時，需要具有校正HD-DVD時產生的像差和CD時產生的像差的功能。在此情況下，HD-DVD時產生的球差和CD時產生的球差一般符號相反，所以構成衍射透鏡構造1的相位臺階最好具有對HD-DVD和CD分別符號相反的像差校正量。
衍射透鏡構造2最好對HD-DVD進行像差校正，對CD不具有像差校正效果，或者反而具有使像差更加增大的效果。在此情況下，構成衍射透鏡構造2的相位臺階最好對HD-DVD和CD分別具有符號相同的像差校正量。如果用這種衍射級數(shù)來設計有HD-DVD的像差校正效果的衍射透鏡構造，則能夠對CD使球差更加增大。
衍射透鏡構造3對HD-DVD及CD不具有像差校正效果、或者相反有增大像差的效果即可，所以構成它的相位臺階最好對HD-DVD和CD兩者不具有像差校正效果、或者對HD-DVD和CD分別具有符號相反的像差校正量。通過衍射透鏡構造3的光對HD-DVD和CD兩者來說為無用的光，但是本來與DVD用物鏡組合來使用，所以即使什么都不做也由于球差而變?yōu)楣獍?，所以能得到與進行孔徑限制同樣的效果。再者，通過用衍射透鏡構造3來積極地附加像差，應該能夠降低通過該區(qū)域的光的影響，但是在用衍射透鏡構造來產生像差的情況下，有時產生本來設想的衍射級數(shù)以外的衍射光，在此情況下，恐怕難以將多個衍射光都作為光斑。由于這種事實，最好適用在區(qū)域3上不形成衍射透鏡構造、或者對所有波長沒有像差校正效果、而且衍射效率高的衍射級數(shù)的組合(例如，HD-DVD10級光、DVD6級光、CD5級光)。
圖161示出物鏡模塊的動作。
如圖161(A)所示，在λHD-DVD的第1激光作為大致平行光入射到衍射光學元件16b時，通x過衍射光學元件上的與HD-DVD的有效直徑對應的第1衍射有效直徑內的區(qū)域1、區(qū)域2的光由HD-DVD用物鏡16a聚光，通過HD-DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過衍射光學元件的第1衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過DVD用保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
此外，如圖161(B)所示，在λDVD的第2激光作為大致平行光入射時，通過所有區(qū)域的光仍舊作為大致平行光被導向HD-DVD用物鏡16a。由物鏡16a聚光的光通過DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。
再者，如圖161(C)所示，在λCD的第3激光作為大致平行光入射時，通過與CD的有效直徑相當?shù)牡?衍射有效直徑內的區(qū)域1及區(qū)域4的光由HD-DVD物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過第3衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
此外，也可以有將DVD的數(shù)值孔徑決定成使得HD-DVD的有效直徑和DVD的有效直徑一致的設計例。在此情況下，孔徑限制只對CD進行即可，能夠以從以前例示的衍射透鏡構造中排除了最外周的區(qū)域3的形態(tài)來實現(xiàn)HD-DVD/DVD/CD兼容，所以最好。
在此情況下，衍射透鏡構造為圖162a、圖162b及圖162c所示的形態(tài)。
圖163示出使用將DVD的數(shù)值孔徑決定得使得HD-DVD的有效直徑和DVD的有效直徑一致的衍射光學元件的物鏡模塊的動作。
如圖163(A)所示，在λHD-DVD的第1激光作為大致平行光入射到衍射光學元件16b時，通過所有區(qū)域的光仍舊作為大致平行光被導向HD-DVD用物鏡16a。由物鏡16a聚光的光通過DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。
此外，如圖163(B)所示，在λDVD的第2激光作為大致平行光入射到衍射光學元件16b時，通過所有區(qū)域的光仍舊作為大致平行光被導向HD-DVD用物鏡16a。由物鏡16a聚光的光通過DVD用保護層，聚光到信號記錄面上。
再者，如圖163(C)所示，在λCD的第3激光作為大致平行光入射時，通過與CD的有效直徑相當?shù)牡?衍射有效直徑內的區(qū)域1及區(qū)域4的光由HD-DVD物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，聚光到信號記錄面上。另一方面，通過第3衍射有效直徑外的光由物鏡16a聚光，通過CD用透射保護層，但是不校正球差，而成為光斑，所以對再現(xiàn)沒有貢獻。
(實施例6)第6實施例是能夠兼容記錄再現(xiàn)第1信息記錄媒體——HD-DVD、第2信息記錄媒體——DVD、第3信息記錄媒體——CD的衍射光學元件，與HD-DVD用雙面非球面透鏡組合來構成。透鏡系統(tǒng)的結構及對HD-DVD、DVD、CD的設計條件如表53所示。
表53

實施例6的衍射光學元件如圖164所示，在一面上形成了衍射透鏡構造，另一面為平面。圖165是實施例6的衍射光學元件的示意斷面圖。衍射透鏡構造由具有不同特性的多個衍射透鏡構造呈同心圓狀構成，在內周部的區(qū)域1上構成了衍射透鏡構造1，在中周部的區(qū)域2上構成了衍射透鏡構造2，外周部——區(qū)域3是平面。
區(qū)域1如圖165所示是第4有效直徑內的內周部的區(qū)域，區(qū)域2是內徑是第4有效直徑、外徑是第2有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域，區(qū)域3表示內徑是第2有效直徑、外徑是第1有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域。衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2上利用的衍射級數(shù)的組合如表54的構造1及構造2所示的欄所示。
表54

實施例6的衍射透鏡構造1對HD-DVD用光源和DVD用光源不具有像差校正效果，而對CD用光源具有像差校正效果，所以設計為利用HD-DVD的5級光、DVD的3級光、CD的2級光，對CD進行像差校正。
實施例6的衍射透鏡構造2對HD-DVD用光源和CD用光源不具有像差校正效果，只對DVD具有像差校正效果，所以設計為利用HD-DVD的8級衍射光、DVD的5級光、CD的4級衍射光，對DVD進行像差校正。
設計衍射透鏡構造1時的CD的像面位置與實施例1的情況同樣來設定，所以其有效直徑——第4衍射有效直徑的大小可以設定得比衍射光學元件的與CD的有效直徑對應的第3衍射有效直徑小。通過這樣將衍射透鏡構造1的有效直徑設定得很小，即使該衍射透鏡構造對DVD用光源不具有像差校正效果，在DVD時該區(qū)域產生的像差也被抑制到了足夠小的值。
表55是實施例6的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表55

表56示出實施例6的衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的宏觀非球面形狀及物鏡的非球面形狀。
表56

表57及表58是衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表57

表58

以下說明求衍射透鏡構造的形狀的過程。
衍射透鏡構造的實際形狀的求法是首先用各自的衍射透鏡函數(shù)、宏觀非球面形狀及使用的衍射級數(shù)來求衍射透鏡構造1、衍射透鏡構造2及衍射透鏡構造3各自的實際形狀。即，與以上實施例同樣，求衍射透鏡函數(shù)為整數(shù)的離光軸的高度，形成適當?shù)姆较蚣吧疃鹊南辔慌_階，使得在宏觀非球面上的該高度上產生規(guī)定的衍射光。
表59是表示實施例6的衍射透鏡構造的具體形狀的衍射透鏡構造形狀數(shù)據。
表59

實施例6的衍射透鏡構造由11級相位臺階和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面11合計10個環(huán)帶面及外周面(區(qū)域3)構成。
構成實施例6的衍射透鏡構造的相位臺階1～相位臺階4考慮HD-DVD時的衍射效率和CD時的衍射效率的均衡來決定深度，將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面4的非球面形狀做成表60所示的非球面形狀。即，光軸上的中心面是表60所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面4是表60所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。相位臺階4外周部的環(huán)帶面5至環(huán)帶面11及外周面(區(qū)域3)都是與光軸垂直的面。
表60

此外，為了在HD-DVD、DVD、CD時都使通過衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的波陣面的相位一致，位于衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的邊界上、構成衍射透鏡構造1的多個相位臺階中位于最外周的相位臺階4的臺階量被設定得比相位臺階1～相位臺階3略深。
圖166是實施例6的光學元件上構成的衍射透鏡構造的斷面圖的曲線圖，表示與離光軸的高度對應的面的下垂量。圖中的φ(1)表示衍射透鏡構造1的有效直徑，φ(2)表示衍射透鏡構造2的有效直徑。衍射透鏡構造1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的宏觀非球面形狀為凹面。由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面在衍射透鏡構造1上都呈非球面形狀，在衍射透鏡構造2上為與光軸垂直的平面。HD-DVD時使用的衍射級數(shù)因衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2而異，所以相位臺階量也隨之而異。此外，為了在HD-DVD、DVD及CD時都使通過兩個衍射透鏡構造的波陣面的相位一致，衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的邊界線上的相位臺階4被施以深相位臺階。
圖167、圖168及圖169是使用實施例6的光學元件的物鏡模塊的HD-DVD、DVD、CD的波像差，可知，在HD-DVD、DVD、CD時，在各自的有效直徑內通過各衍射透鏡構造的波陣面的相位大致一致。
圖170、圖171、圖172、圖173、圖174及圖175是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖170、圖171及圖172分別示出HD-DVD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖173、圖174及圖175分別示出HD-DVD、DVD及CD時的光點的旁瓣。HD-DVD的聚光點的主光點比用普通透鏡聚光的情況略小，旁瓣略大。這是因為在衍射透鏡構造1(區(qū)域1)上使內周部的衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以像實施例1那樣降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光而用有效直徑φ(HD-DVD)來計算光點形狀。即，光點形狀為不使用特別的孔徑限制元件而聚光的光點形狀，但是可知，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與普通DVD用物鏡或CD用物鏡大致相同的光點形狀。
此外，在DVD及CD有效直徑外側的光對聚光有影響的情況下，例如如果由于盤傾斜而產生彗差，則旁瓣的變化比通常的情況更顯著，不能得到穩(wěn)定的再現(xiàn)性能。因此，計算使用本實施例的透鏡的情況下盤傾斜時的光點形狀的變化，與普通透鏡進行了比較。
圖176、圖177、圖178及圖179是該計算結果的曲線圖。圖176及圖177分別示出了DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖178及圖179分別示出了DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍?，由于對DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
(實施例7)第7實施例是能夠兼容記錄再現(xiàn)第1信息記錄媒體--HD-DVD、第2信息記錄媒體--DVD、第3信息記錄媒體--CD的衍射光學元件，與HD-DVD用雙面非球面透鏡組合來構成。透鏡系統(tǒng)的結構及對HD-DVD、DVD、CD的設計條件如表61所示。
表61

實施例7的衍射光學元件如圖180所示，在一面上形成了衍射透鏡構造，另一面為平面。圖181是實施例7的衍射光學元件的示意斷面圖。衍射透鏡構造由具有不同特性的多個衍射透鏡構造呈同心圓狀構成，在內周部的區(qū)域1上構成了衍射透鏡構造1，在中周部的區(qū)域2上構成了衍射透鏡構造2，外周部--區(qū)域3是未形成衍射透鏡構造的非球面。
區(qū)域1如圖181所示是第4有效直徑內的區(qū)域，區(qū)域2是內徑是第4有效直徑、外徑是第2有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域，區(qū)域3表示內徑是第2有效直徑、外徑是第1有效直徑的環(huán)帶狀的區(qū)域。衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2上利用的衍射級數(shù)的組合如表62(與表54相同)的構造1及構造2所示的欄所示。
表62

實施例7的衍射透鏡構造1對HD-DVD用光源和DVD用光源不具有像差校正效果，而對CD用光源具有像差校正效果，所以設計為利用HD-DVD的5級光、DVD的3級光、CD的2級光，對CD進行像差校正。
實施例7的衍射透鏡構造2對HD-DVD用光源和CD用光源不具有像差校正效果，只對DVD具有像差校正效果，所以設計為利用HD-DVD的8級衍射光、DVD的5級光、CD時的4級衍射光，對DVD進行像差校正。
最外周的區(qū)域3是進行了像差校正、使得在有效直徑最大的DVD時不產生像差的非球面形狀，在該區(qū)域上不構成衍射透鏡構造。在該區(qū)域3上，對HD-DVD及CD用光源的光殘留像差，所以作為光斑而擴散，對再現(xiàn)沒有貢獻。
設計衍射透鏡構造1時的CD的像面位置與實施例1的情況同樣來設定，所以其有效直徑——第4有效直徑的大小可以設定得比衍射光學元件的與CD的有效直徑對應的第3衍射有效直徑小。通過這樣將衍射透鏡構造1的有效直徑設定得很小，即使該衍射透鏡構造對DVD用光源不具有像差校正效果，在DVD時該區(qū)域產生的像差也被抑制到了足夠小的值。
表63是實施例6的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表63

表64示出實施例7的衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的宏觀非球面形狀、區(qū)域3的非球面形狀、及物鏡的非球面形狀。
表64

表65及表66是衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的相位函數(shù)系數(shù)及利用的衍射級數(shù)(λ0＝408nm)。
表65

表66

以下說明求衍射透鏡構造的形狀的過程。
用衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的宏觀非球面形狀、相位函數(shù)系數(shù)及使用的衍射級數(shù)來求。對于衍射透鏡構造1，由于設計值和有效直徑與實施例6相同，所以形狀也與實施例6相同。對于衍射透鏡構造2，雖然設計值與實施例6相同，但是有效直徑不同，與區(qū)域3的相位一致，所以該部分的實際形狀略微不同。
表67是表示實施例7的衍射透鏡構造的具體形狀的衍射透鏡構造形狀數(shù)據。
表67

實施例7的衍射透鏡構造由13級相位臺階和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面13合計12個環(huán)帶面及外周面(區(qū)域3)構成。
構成實施例7的衍射透鏡構造的相位臺階1～相位臺階4考慮HD-DVD時的衍射效率和CD時的衍射效率的均衡來決定深度，將中心面及環(huán)帶面2～環(huán)帶面4的非球面形狀做成表68所示的非球面形狀。
表68

即，光軸上的中心面是表68所示的非球面形狀本身，環(huán)帶面2～環(huán)帶面4是表68所示的非球面沿光軸方向偏移了與各個臺階量相應的量的環(huán)帶狀的面。相位臺階4外周部的環(huán)帶面5至環(huán)帶面11都是與光軸垂直的平面。區(qū)域3--外周面用于使表69所示的非球面形狀沿光軸方向偏移、使得相位臺階13為規(guī)定量。
表69

為了在HD-DVD、DVD、CD時都使通過衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的波陣面的相位一致，位于衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的邊界上、構成衍射透鏡構造1的多個相位臺階中位于最外周的相位臺階4的臺階量被設定得比相位臺階1～相位臺階3略深。
此外，調節(jié)位于衍射透鏡構造2和區(qū)域3的邊界上、構成衍射透鏡構造2的多個相位臺階中位于最外周的相位臺階13對DVD的臺階量，使得通過外周面的波陣面與通過衍射透鏡構造1及衍射透鏡構造2的波陣面的相位一致，被設定為與臺階5～臺階12不同的臺階量。
圖182是實施例7的光學元件上構成的衍射透鏡構造的斷面圖的曲線圖，表示與離光軸的高度對應的面的下垂量。圖中的φ(1)表示衍射透鏡構造1的有效直徑，φ(2)表示衍射透鏡構造2的有效直徑。衍射透鏡構造1(區(qū)域1)及衍射透鏡構造2(區(qū)域2)的宏觀非球面形狀為凹面。由相位臺階分割出的環(huán)帶狀的面在衍射透鏡構造1上都呈非球面形狀，在衍射透鏡構造2上為與光軸垂直的平面，外周面呈非球面形狀。HD-DVD時使用的衍射級數(shù)因衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2而異，所以相位臺階量也隨之而異。此外，為了在HD-DVD、DVD及CD時都使通過兩個衍射透鏡構造的波陣面的相位一致，衍射透鏡構造1和衍射透鏡構造2的邊界線上的相位臺階4被施以深相位臺階。
圖183、圖184及圖185是使用實施例6的光學元件的物鏡模塊的HD-DVD、DVD、CD的波像差，可知，在HD-DVD、DVD、CD時，在各自的有效直徑內通過各衍射透鏡構造的波陣面的相位大致一致。
圖186、圖187、圖188、圖189、圖190及圖191是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖186、圖187及圖188分別示出HD-DVD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖189、圖190及圖191分別示出HD-DVD、DVD及CD時的光點的旁瓣。HD-DVD的聚光點的主光點比用普通透鏡聚光的情況略小，旁瓣略大。這是因為在衍射透鏡構造1(區(qū)域1)上使內周部的衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以像實施例1這樣降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光而用有效直徑φ(DVD)來計算光點形狀。即，光點形狀為不使用特別的孔徑限制元件而聚光的光點形狀，但是可知，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與普通HD-DVD用物鏡或CD用物鏡大致相同的光點形狀。
此外，在HD-DVD及CD有效直徑外側的光對聚光有影響的情況下，例如如果由于盤傾斜而產生彗差，則旁瓣的變化比通常的情況更顯著，不能得到穩(wěn)定的再現(xiàn)性能。因此，計算使用本實施例的透鏡的情況下盤傾斜時的光點形狀的變化，與普通透鏡進行了比較。
圖192、圖193、圖194及圖195是該計算結果的曲線圖。圖192及圖193分別示出了HD-DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖194及圖195分別示出了HD-DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍捎趯D-DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的HD-DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
(實施例8)第8實施例是能夠兼容記錄再現(xiàn)第1信息記錄媒體--HD-DVD、第2信息記錄媒體--DVD、第3信息記錄媒體--CD的物鏡，是第7實施例的變形例。實施例8的光學元件如圖196所示，在物鏡的第1面上形成了衍射透鏡構造，另一面為非球面。透鏡系統(tǒng)的結構及對HD-DVD、DVD、CD的設計條件如表70所示。其中，在實施例7的情況下衍射透鏡構造位于略微離開物鏡的位置，而在實施例8的情況下，衍射透鏡構造與物鏡一體地直接構成，所以隨之，HD-DVD、DVD、CD的有效直徑略微增大。
表70

圖197是實施例8的物鏡的示意斷面圖。
表72是實施例8的具體設計結果的近軸數(shù)據。
表72

表73示出實施例8的具體設計結果的非球面系數(shù)及各環(huán)帶面和外周面的偏移量。
表73

將構成第1面的衍射透鏡構造的環(huán)帶面2～環(huán)帶面13及外周面延長到光軸上時與光軸相交的點從第1面與光軸相交的點偏移了表73所示的量。即，環(huán)帶面2～環(huán)帶面13的偏移量是圖197所示的o2～o13，外周面的偏移量是o14。偏移量以形成了衍射透鏡構造的面的光軸上的點為基準，來測定環(huán)帶面及外周面的延長面與光軸相交的位置，以光軸方向為正。
表74是表示構成衍射透鏡構造的相位臺階的離光軸的高度、即臺階半徑、環(huán)帶寬度及臺階量的數(shù)據。臺階半徑是圖197所示的h1～h13，環(huán)帶寬度是圖197所示的w2～w13，而臺階量從臺階的內周側的面對外周側的面來測定，以光軸方向為正。
表74

實施例8的衍射透鏡構造由13級相位臺階和由其分割出的中心面、環(huán)帶面2～環(huán)帶面13合計12個環(huán)帶面及外周面(區(qū)域3)構成。相位臺階的離光軸的高度(臺階半徑)基本上是與實施例7相同的值。其中，為了應對數(shù)值孔徑隨衍射透鏡構造的位置的移動的變化，多個相位臺階中的位于最外周、決定HD-DVD的有效直徑的相位臺階13的位置略微被移動到外周側。此外，與以前的實施例1～實施例7不同，在物鏡上直接形成臺階的情況下，在內周部和外周部，光的折射角差別很大，所以產生相同的光程差所需的物理臺階量因離光軸的高度而異。
圖198、圖199及圖200是使用實施例7的光學元件的物鏡模塊的HD-DVD、DVD、CD的波像差，可知，在HD-DVD、DVD、CD時，在各自的有效直徑內通過各衍射透鏡構造的波陣面的相位大致一致。
圖201、圖202、圖203、圖204、圖205及圖206是用衍射透鏡構造的實際面形狀造成的像差計算出的波動光學光點形狀的曲線圖，縱軸表示光強度，橫軸表示半徑距離。圖201、圖202及圖203分別示出HD-DVD、DVD及CD時的整個光點形狀，圖204、圖205及圖106分別示出HD-DVD、DVD及CD時的光點的旁瓣。HD-DVD的聚光點的主光點比用普通透鏡聚光的情況略小，旁瓣略大。這是因為在衍射透鏡構造1(區(qū)域1)上使內周部的衍射效率有所降低，所以產生了衍射控像法效果，但是如果是該程度，則在記錄再現(xiàn)中沒有問題。此外，用作光源的半導體激光器一般隨著從中心到周邊而強度減弱，所以像實施例1這樣降低內周部的效率而產生衍射控像法效果有時毋寧最好。對于HD-DVD和CD，也考慮各自的有效直徑外側的光而用有效直徑φ(DVD)來計算光點形狀。即，光點形狀為不使用特別的孔徑限制元件而聚光的光點形狀，但是可知，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與普通HD-DVD用物鏡或CD用物鏡大致相同的光點形狀。
此外，在HD-DVD及CD有效直徑外側的光對聚光有影響的情況下，例如如果由于盤傾斜而產生彗差，則旁瓣的變化比通常的情況更顯著，不能得到穩(wěn)定的再現(xiàn)性能。因此，計算使用本實施例的透鏡的情況下盤傾斜時的光點形狀的變化，與普通透鏡進行了比較。
圖207、圖208、圖209及圖210是該計算結果的曲線圖。圖207及圖208分別示出了HD-DVD及CD時的光點的半值寬度的變化，縱軸表示半值寬度，橫軸表示盤傾斜角度。圖209及圖210分別示出了HD-DVD及CD時的旁瓣強度的變化，縱軸表示光點的旁瓣強度，橫軸表示盤傾斜角度?？芍捎趯D-DVD及CD都呈現(xiàn)出與普通透鏡大致同等的特性，所以在使用本實施例的物鏡的情況下，即使不特別進行孔徑限制，也能得到與使用現(xiàn)有的HD-DVD用及CD用的物鏡的情況同等的穩(wěn)定的再現(xiàn)特性。
權利要求
1.一種物鏡模塊，由下述部分組成聚光透鏡，被與第1波長的第1激光的光路同軸配置；和透射型衍射光學元件，被同軸配置，將第1激光的衍射光入射到上述聚光透鏡；其特征在于，上述衍射光學元件具有入射面及射出面；和第1、第2及第3區(qū)域，被設在上述入射面及射出面中的至少一方的光軸周圍，而且由根據離光軸依次不同的半徑距離劃定的不同衍射角的衍射光柵組成；上述第1區(qū)域將上述第1激光的奇數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述第2區(qū)域將上述第1激光的偶數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述第3區(qū)域將上述第1激光的偶數(shù)級數(shù)或零級的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述聚光透鏡以規(guī)定數(shù)值孔徑來會聚來自上述第1、第2及第3區(qū)域的衍射光。
2.如權利要求1所述的物鏡模塊，其特征在于，在比上述第1波長長的第2波長的第2激光和比上述第2波長長的第3波長的第3激光沿上述光路分別入射到上述第1、第2及第3區(qū)域的情況下，上述第1區(qū)域將上述第1激光的衍射光的奇數(shù)或偶數(shù)級數(shù)以下的衍射級數(shù)的上述第1及2激光的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述聚光透鏡以比上述規(guī)定數(shù)值孔徑小的第2數(shù)值孔徑來會聚來自上述第1區(qū)域的衍射光。
3.如權利要求2所述的物鏡模塊，其特征在于，即使在上述第2激光和上述第3激光沿上述光路分別入射到上述第1、第2及第3區(qū)域的情況下，上述第2區(qū)域也只將上述第1激光的衍射光的奇數(shù)或偶數(shù)級數(shù)以下的衍射級數(shù)的上述第2激光中的特定的衍射光衍射到上述聚光透鏡，上述聚光透鏡以上述規(guī)定數(shù)值孔徑及上述第2數(shù)值孔徑之間的值的第3數(shù)值孔徑來會聚來自上述第2區(qū)域的衍射光。
4.如權利要求1至3中任一項所述的物鏡模塊，其特征在于，上述第1、第2及第3區(qū)域由產生滿足下式F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]＝CEIL[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]、及F3＝CEIL[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1]的組合、或F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]＝FLOOR[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]、及F3＝FLOOR[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1]的組合、或F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]、及F3＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1](式中，λ1表示上述第1波長，λ2表示上述第2波長，λ3表示上述第3波長，N1表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第1波長的折射率，N2表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第2波長的折射率，N3表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第3波長的折射率，F(xiàn)1表示上述第1激光的衍射光的衍射級數(shù)，F(xiàn)2表示上述第2激光的衍射光的衍射級數(shù)，F(xiàn)3表示上述第3激光的衍射光的衍射級數(shù)，ROUND[]表示對[]內的值在小數(shù)點以下進行四舍五入來得到整數(shù)的函數(shù)，CEIL[]表示對[]內的值的小數(shù)點以下進行上舍入來得到整數(shù)的函數(shù)，F(xiàn)LOOR[]表示對[]內的值的小數(shù)點以下進行下舍入來得到整數(shù)的函數(shù))的組合中的某一種組合的衍射級數(shù)的衍射光的多個相位臺階組成；而且形成上述第1區(qū)域，使得上述第1激光通過上述第1區(qū)域的情況下產生的衍射光的衍射級數(shù)為奇數(shù)。
5.如權利要求4所述的物鏡模塊，其特征在于，形成上述第1區(qū)域，使得上述第1激光通過上述第1區(qū)域的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為除5的倍數(shù)外的奇數(shù)。
6.如權利要求5所述的物鏡模塊，其特征在于，形成上述第2區(qū)域，使得上述第1激光通過上述第2區(qū)域的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)為除10的倍數(shù)外的偶數(shù)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的物鏡模塊，其特征在于，通過上述第1區(qū)域及第2區(qū)域的上述第3激光的像面位置上的彎曲的球差波陣面極大的上述衍射光學元件的半徑距離被設定得存在于上述第2區(qū)域內。
8.如權利要求1至7中任一項所述的物鏡模塊，其特征在于，上述衍射光學元件與上述聚光透鏡一體設置。
9.如權利要求1至8中任一項所述的物鏡模塊，其特征在于，具備色差校正用衍射透鏡構造，被設在上述衍射光學元件的上述入射或射出面上，而且用于校正由于上述第1激光的微小的波長變動而產生的色差。
10.一種衍射光學元件，為了使與第1激光的波長不同的多種激光及與該多種激光分別對應的多種記錄媒體共享用于將上述第1激光會聚到第1記錄媒體上的物鏡，而被設在上述第1激光及上述多種激光的光路上，其特征在于，上述多種激光包含與第2記錄媒體對應的第2激光和與第3記錄媒體對應的第3激光；具備第1衍射透鏡構造，被設在上述光軸周圍，而且校正根據上述第1激光和上述第2及第3激光之間的波長的差異而產生的像差；和第2衍射透鏡構造，被設在上述第1衍射透鏡構造周圍，而且校正根據上述第1激光和上述第2激光之間的波長的差異而產生的像差。
11.如權利要求10所述的衍射光學元件，其特征在于，入射到上述物鏡時與記錄及再現(xiàn)上述第1、第2及第3記錄媒體所需的上述第1、第2及第3激光的有效直徑對應的衍射光學元件的入射或射出面上的衍射面的直徑分別是第1衍射有效直徑、比上述第1衍射有效直徑小的第2衍射有效直徑、及比上述第2衍射有效直徑小的第3衍射有效直徑。
12.如權利要求10所述的衍射光學元件，其特征在于，入射到上述物鏡時與記錄及再現(xiàn)上述第1、第2及第3記錄媒體所需的上述第1、第2及第3激光的有效直徑對應的衍射光學元件的入射或射出面上的衍射面的直徑分別是第1衍射有效直徑、在上述第1衍射有效直徑以上的第2衍射有效直徑、及比上述第1衍射有效直徑小的第3衍射有效直徑。
13.如權利要求10至12中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的入射或射出面上的比上述第3衍射有效直徑還小的第4衍射有效直徑內，上述第2衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的入射或射出面上的上述第2衍射有效直徑內，在上述第4衍射有效直徑上設定了上述第3激光造成的縱向球差為零的像面位置。
14.如權利要求13所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第2衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的入射或射出面上的比上述第2衍射有效直徑還小、而且比上述第3衍射有效直徑大的第5衍射有效直徑內，在上述第5衍射有效直徑上設定了上述第2激光造成的縱向球差為零的像面位置。
15.如權利要求10至14中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1記錄媒體具有經第1厚度的第1透射保護層來受光的記錄層，上述第2記錄媒體具有經上述第1厚度以上的第2厚度的第2透射保護層來受光的記錄層，上述第3記錄媒體具有經比上述第2厚度大的第3厚度的第3透射保護層來受光的記錄層。
16.如權利要求15所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造校正除了根據上述第1激光和上述第2及第3激光之間的波長的差異以外、還根據上述第1透射保護層和上述第2及第3透射保護層之間的差分而產生的像差，并且上述第2衍射透鏡構造校正除了根據上述第1激光和上述第2激光之間的波長的差異以外、還根據上述第1透射保護層和上述第2透射保護層之間的差分而產生的像差。
17.如權利要求10至16中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造及上述第2衍射透鏡構造被形成在上述入射面或射出面中的某一方的同一面上。
18.如權利要求17所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造及上述第2衍射透鏡構造被做進了上述入射或射出面上的不同區(qū)域上，做成同心圓狀且環(huán)形區(qū)域。
19.如權利要求13至18中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述入射或射出面上通過上述第4衍射有效直徑內的區(qū)域的上述第3激光聚光到上述第3記錄媒體上的聚光位置位于通過上述衍射光學元件的上述第4衍射有效直徑外側、離光軸最近的離光軸的高度的該激光與光軸相交的位置和通過上述衍射光學元件的與上述第3記錄媒體所需的上述第3衍射有效直徑相當?shù)碾x光軸的高度的該激光與光軸相交的位置之間。
20.如權利要求10至19中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1及第2衍射透鏡構造是由多個同心圓狀的相位臺階構成的衍射透鏡構造。
21.如權利要求13至20中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造被形成在以上述第4衍射有效直徑為外徑的圓內，上述第2衍射透鏡構造被形成在上述入射面或射出面上以上述第2衍射有效直徑為外徑的圓內。
22.如權利要求21所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第2衍射透鏡構造被做成以上述第4衍射有效直徑為內徑的環(huán)形區(qū)域。
23.如權利要求10至22中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階和構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的臺階產生的光程差在同一波長上不同。
24.如權利要求10至23中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階中的、最外周的相位臺階產生的光程差和其他相位臺階產生的光程差在同一波長上不同。
25.如權利要求10至24中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階中的、最外周的相位臺階產生的光程差和其他相位臺階產生的光程差在同一波長上不同。
26.如權利要求10至25中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述入射或射出面上的上述第3衍射有效直徑內的區(qū)域上，混合著構成上述第1衍射透鏡構造的所有相位臺階、和構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。
27.如權利要求10至26中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述入射或射出面上的上述第3衍射有效直徑內的區(qū)域上，至少存在一個以上的構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量和構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。
28.如權利要求10至27中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階的方向和構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的方向都相同。
29.如權利要求10至28中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造在上述第1激光通過上述第1衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)是奇數(shù)。
30.如權利要求29所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1衍射透鏡構造在上述第1激光通過上述第1衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)是除5的倍數(shù)外的奇數(shù)。
31.如權利要求10至30中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第2衍射透鏡構造在上述第1激光通過上述第2衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)是除10的倍數(shù)外的偶數(shù)。
32.如權利要求10至31中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述衍射透鏡構造在波長是λ1的上述第1激光通過的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)是F1時，產生滿足下式F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]＝CEIL[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]及F3＝CEIL[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1]的組合、或F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]＝FLOOR[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]、及F3＝FLOOR[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1]的組合、或F1≥F2≥F3、F2＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N2-1)/λ2×F1]、及F3＝ROUND[λ1/(N1-1)×(N3-1)/λ3×F1](式中，λ2表示上述第2波長，λ3表示上述第3波長，N1表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第1波長的折射率，N2表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第2波長的折射率，N3表示上述衍射光學元件使用的材料對上述第3波長的折射率，F(xiàn)2表示上述第2激光的衍射光的衍射級數(shù)，F(xiàn)3表示上述第3激光的衍射光的衍射級數(shù)，ROUND[]表示對[]內的值在小數(shù)點以下進行四舍五入來得到整數(shù)的函數(shù)，CEIL[]表示對[]內的值的小數(shù)點以下進行上舍入來得到整數(shù)的函數(shù)，F(xiàn)LOOR[]表示對[]內的值的小數(shù)點以下進行下舍入來得到整數(shù)的函數(shù))的組合中的某一種組合的衍射級數(shù)的衍射光。
33.如權利要求10至32中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，還具備第3衍射透鏡構造，被設在上述衍射光學元件的入射或射出面上的上述第1衍射有效直徑內，而且校正由于上述第1激光的微小的波長變動而產生的色差。
34.如權利要求33所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第3衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面上的、與上述第1衍射透鏡構造及上述第2衍射透鏡構造不同的面上。
35.如權利要求33所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第3衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面上的、與上述第1衍射透鏡構造及上述第2衍射透鏡構造相同的面上。
36.如權利要求33所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第2衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面上的、與上述第1衍射透鏡構造不同的面上。
37.如權利要求36所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第3衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面上的、與上述第1衍射透鏡構造相同的面上。
38.如權利要求36所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第3衍射透鏡構造被形成在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面上的、與上述第2衍射透鏡構造相同的面上。
39.如權利要求33至38中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階產生的光程差在同一波長上不同。
40.如權利要求33至38中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階產生的光程差在同一波長上不同。
41.如權利要求33至38中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階、構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階及構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階產生的光程差在同一波長上互不相同。
42.如權利要求33至41中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階中的、上述第4衍射有效直徑近旁的相位臺階產生的光程差和其他相位臺階產生的光程差在同一波長上不同。
43.如權利要求33至41中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階中的、上述第2衍射有效直徑近旁的相位臺階產生的光程差和其他相位臺階產生的光程差在同一波長上不同。
44.如權利要求33至43中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的入射或射出面上的上述第3衍射有效直徑內的區(qū)域上，混合著構成上述第1衍射透鏡構造的所有相位臺階、構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的一部分以及構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。
45.如權利要求33至44中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的入射或射出面上的上述第4衍射有效直徑內的區(qū)域上，混合著構成上述第1衍射透鏡構造的所有相位臺階、和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。
46.如權利要求33至45中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述第4衍射有效直徑內，至少存在一個以上的構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量和構成第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。
47.如權利要求28至45中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述第3衍射有效直徑內，至少存在一個以上的構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量、構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量以及構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。
48.如權利要求33至47中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，構成上述第1衍射透鏡構造的相位臺階的方向和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的方向不同。
49.如權利要求33至48中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的入射或射出面上的上述第4衍射有效直徑至上述第2衍射有效直徑之間的區(qū)域上，混合著上述第2衍射透鏡構造的一部分或全部和上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的一部分。
50.如權利要求33至49中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述第4衍射有效直徑至上述第2衍射有效直徑之間的區(qū)域上，至少存在一個以上的構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的臺階量相加所得的深度的相位臺階。
51.如權利要求33至50中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述第4衍射有效直徑至上述第2衍射有效直徑之間的區(qū)域上構成上述第2衍射透鏡構造的相位臺階的方向和構成上述第3衍射透鏡構造的相位臺階的方向不同。
52.如權利要求33至50中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，在上述衍射光學元件的上述入射面或射出面中的同一面上形成了上述第1衍射透鏡構造、上述第2衍射透鏡構造及上述第3衍射透鏡構造，上述第1、第2及第3衍射透鏡構造的相位臺階的方向都相同。
53.如權利要求33至52中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第3衍射透鏡構造在上述第1激光通過上述第3衍射透鏡構造的情況下產生的衍射光中的衍射效率最大的衍射級數(shù)是10的倍數(shù)。
54.如權利要求10至53中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，入射到上述衍射光學元件的上述第1、第2及第3激光是大致平行光。
55.如權利要求10至54中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述衍射光學元件與上述物鏡一體設置。
56.如權利要求10至55中任一項所述的衍射光學元件，其特征在于，上述第1、第2及第3激光分別具有第1、第2及第3波長，上述第2波長比上述第1波長長而且上述第3波長比上述第2波長長。
57.一種光拾取器，其特征在于，具備如權利要求1至9中任一項所述的物鏡模塊或如權利要求10至56中任一項所述的衍射光學元件。
58.一種光信息記錄再現(xiàn)裝置，其特征在于，具備如權利要求57所述的光拾取器。
全文摘要
提供一種能夠對對應波長不同的光盤或記錄面進行記錄再現(xiàn)的適合小型化的物鏡模塊。物鏡模塊由下述部分組成聚光透鏡，被與第1波長的第1激光的光路同軸配置；和透射型衍射光學元件，被同軸配置，將第1激光的衍射光入射到聚光透鏡；其中，衍射光學元件具有入射面及射出面；和第1、第2及第3區(qū)域，被設在入射面及射出面中的至少一方的光軸周圍，而且由根據離光軸依次不同的半徑距離劃定的不同衍射角的衍射光柵組成；第1區(qū)域將第1激光的奇數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到聚光透鏡，第2區(qū)域將第1激光的偶數(shù)級數(shù)的衍射光衍射到聚光透鏡，第3區(qū)域將第1激光的偶數(shù)級數(shù)或零級的衍射光衍射到聚光透鏡，聚光透鏡以規(guī)定數(shù)值孔徑來會聚來自第1、第2及第3區(qū)域的衍射光。
文檔編號G02B13/00GK101073114SQ20058004231
公開日2007年11月14日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權日2004年10月8日
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