專(zhuān)利名稱(chēng)：：光學(xué)拾取透鏡裝置和使用其的信息記錄和再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)拾取透鏡裝置，并特別涉及諸如使用波長(zhǎng)390nm—420nm的一束光線(xiàn)的DVD(數(shù)字通用光盤(pán))裝置之類(lèi)的可用于高密度可記錄光學(xué)信息記錄裝置和用于計(jì)算機(jī)的光記錄裝置。另外，本發(fā)明涉及具有上述光學(xué)拾取透鏡裝置的信息記錄和再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)地，光學(xué)拾取透鏡裝置在光源的波長(zhǎng)為650nm或650nm以上且物鏡元件的數(shù)值孔徑在NA=0.6量級(jí)的情況下使用；因此由軸向色差或放大率色差引起的點(diǎn)位移量不大可能引發(fā)問(wèn)題。然而，近年來(lái)，隨著信息記錄媒體的容量的增加，在縮短光源的波長(zhǎng)方面得到了發(fā)展且光學(xué)信息記錄裝置中的NA(數(shù)值孔徑)增加了。在該短波長(zhǎng)區(qū)域中，因?yàn)橹T如透鏡元件之類(lèi)的光學(xué)材料的散色很大，一束光線(xiàn)的微小波長(zhǎng)變化顯著地改變光學(xué)材料的折射率。因此，在近來(lái)的光學(xué)拾取透鏡裝置中，有必要考慮色差校正。特別是，在現(xiàn)在廣泛用于DVD數(shù)字光盤(pán)放象機(jī)等的DVD±RW等的光學(xué)信息記錄裝置中，因?yàn)槭褂妹襟w中的相變來(lái)進(jìn)行信息的記錄和擦除，當(dāng)寫(xiě)入或擦除時(shí)使用的光功率與讀取已寫(xiě)入的信息時(shí)使用的光功率不同。因此，在使用相變媒體的光學(xué)信息記錄裝置中，原則上不可能避免從光源發(fā)出的一束光的波長(zhǎng)在記錄或擦除和再現(xiàn)時(shí)顯著地變化。因此，出于以下原因，在使用相變媒體的光學(xué)信息記錄裝置中，光學(xué)拾取透鏡裝置中的色差校正是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。在使用相變媒體的光學(xué)信息記錄裝置中，如果透鏡裝置中的色差不校正，由光源發(fā)出的波長(zhǎng)的變化會(huì)引起聚焦位置的陡變，結(jié)果就不能進(jìn)行聚焦控制。傳統(tǒng)地，為了抑制該色差，如日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)64-19316、7-294707及11-337818，提出了諸如允許物鏡具有色差校正功能的技術(shù)、允許校準(zhǔn)設(shè)置在光源和具有的物鏡元件之間的準(zhǔn)直透鏡色差校正功能的技術(shù)、將色差校正元件附加地插入光程以過(guò)度校正色差從而抵消物鏡元件中的色差的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容然而，實(shí)現(xiàn)色差校正的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足使用其中點(diǎn)直徑非常小而軌道寬度很窄的高密度可記錄信息記錄媒體的光學(xué)拾取透鏡裝置的要求。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種在具有大色差校正功能情況下能進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤同時(shí)具有大像差校正功能的光學(xué)拾取透鏡裝置，及使用該光學(xué)拾取透鏡裝置的信息記錄和再現(xiàn)裝置。上述目的之一通過(guò)下列光學(xué)拾取透鏡裝置實(shí)現(xiàn)。用來(lái)將從光源發(fā)出的從390nm到420nm的波長(zhǎng)的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作的光學(xué)拾取裝置中所使用的光學(xué)拾取透鏡裝置從光源的一方開(kāi)始依次包括準(zhǔn)直裝置，用于將光束會(huì)聚成平行光線(xiàn)或預(yù)定的會(huì)聚或發(fā)散光線(xiàn)，該準(zhǔn)直裝置可以保持沿光源發(fā)出的光束的光軸方向移動(dòng)；像差校正元件，用于允許準(zhǔn)直裝置發(fā)出的光束通過(guò)；和具有0.8或0.8以上數(shù)值孔徑的物鏡元件，并將來(lái)自像差校正元件的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)，其中像差校正元件和物鏡元件整體地保持在與光軸正交的方向上以在信息記錄媒體上執(zhí)行跟蹤，且光學(xué)拾取透鏡裝置滿(mǎn)足下列條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中CAt:在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差(nm/nm)，CAf:在準(zhǔn)直裝置中的軸向色差Omi/nm)，CAm:在像差校正元件中的軸向色差Oun/nm)，0f:從準(zhǔn)直裝置輸出的光束的角度每單位波長(zhǎng)的變化量(min/nm)，和em:從像差校正元件輸出的光束的角度的每單位波長(zhǎng)變化量(min/nm)，像差校正元件最好是具有通過(guò)衍射使光束偏轉(zhuǎn)的光功率的衍射透鏡。另選地，像差校正元件最好具有一個(gè)包含以光軸為中心的由同心圓限定的多個(gè)環(huán)帶區(qū)的相位階躍表面；且各相位階躍在區(qū)間的邊界部分形成。上述目的之一由下列光學(xué)拾取裝置實(shí)現(xiàn)。通過(guò)將光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作的光學(xué)拾取裝置包括..用于發(fā)出390nm到420nm的波長(zhǎng)的光束的光源；準(zhǔn)直裝置，用于將光束會(huì)聚成平行光線(xiàn)或預(yù)定的會(huì)聚或發(fā)散光線(xiàn)，該準(zhǔn)直裝置可以保持在沿光源發(fā)出的光束的光軸方向上移動(dòng)；像差校正元件，用于允許從準(zhǔn)直裝置發(fā)出的光束通過(guò)；和具有0.8或0.8以上數(shù)值孔徑的物鏡元件，并將來(lái)自像差校正元件的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)，其中像差校正元件和物鏡元件整體地保持在與光軸正交的方向上以在信息記錄媒體上進(jìn)行跟蹤，且光學(xué)拾取透鏡裝置滿(mǎn)足下列條件-O.lSCAtS0.1…(1);-20SCAf^20...(2)-20SCAmS0…(3〉；-0.25SSf^0.25...(4);和-0.75SemS0.75…(5),其中CAt:在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差(iam/nm)，CAf:在準(zhǔn)直裝置中的軸向色差(jam/nm)，CAm:在像差校正元件中的軸向色差(nm/nm)，0f:從準(zhǔn)直裝置輸出的光束的角度每單位波長(zhǎng)的變化量(min/nm)，和9m:從像差校正元件輸出的光束的角度的每單位波長(zhǎng)變化量(min/nm)，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能執(zhí)行穩(wěn)定的跟蹤同時(shí)具有大像差校正功能的光學(xué)拾取透鏡裝置和使用該光學(xué)拾取透鏡裝置的信息記錄和再現(xiàn)裝置。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例中的光學(xué)拾取裝置的基本示意結(jié)構(gòu)圖。圖2為示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一個(gè)例子的準(zhǔn)直透鏡中的像差的圖。圖3為示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一個(gè)例子的衍射透鏡中的像差的圖。圖4為示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的對(duì)比例子的準(zhǔn)直透鏡中的像差的圖。圖5為示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的對(duì)比例子的衍射透鏡中的像差的圖。圖6為本發(fā)明的第一實(shí)施例的中的光學(xué)拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖7為根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖8為示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置中所使用的透鏡裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖9為示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置中所使用的透鏡裝置的像差校正元件的相位階躍表面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10為示出第二數(shù)字例的透鏡裝置中波長(zhǎng)為410nm±10nm時(shí)的球面像差的圖。具體實(shí)施方式(第一實(shí)施例)圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例中的光學(xué)拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)拾取透鏡裝置包括光源l、準(zhǔn)直透鏡3(準(zhǔn)直裝置)、衍射透鏡4(像差校正元件)、物鏡5和調(diào)節(jié)器7。光源1由半導(dǎo)體激光器組成并發(fā)出一束波長(zhǎng)為390nm一420nm的光束2。在圖1中，來(lái)自由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源1的光束2通過(guò)準(zhǔn)直透鏡3變成基本平行的光線(xiàn)。然后，光線(xiàn)通過(guò)衍射透鏡4后由物鏡5會(huì)聚到信息記錄媒體6上。這里，衍射透鏡4和物鏡5—起安裝在調(diào)節(jié)器7上，它們的光軸實(shí)際上是重合的，從而衍射透鏡4和物鏡5可以在垂直于光軸方向的方向上移動(dòng)，如箭頭A和一A所示。因此，即使當(dāng)波長(zhǎng)改變且光束會(huì)聚或發(fā)散，點(diǎn)在徑跡方向上發(fā)生位移時(shí)也可以作出補(bǔ)償，即，跟蹤。準(zhǔn)直透鏡3由粘合的消色差透鏡構(gòu)成并可以在光軸方向上移動(dòng)，如箭頭B所示，從而可以校正在光學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)的球面像差。籍此，可以改變進(jìn)入物鏡5的光束的角度，從而可以抵消由信息記錄媒體6的厚度差或由構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的各光學(xué)元件引起的球面像差。根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)拾取透鏡裝置滿(mǎn)足下列條件-O.lSCAtS0.1...(1);<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，CAt:在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差(ium/nm)，CAf:在準(zhǔn)直裝置中的軸向色差Oim/nm)，CAm:在像差校正元件中的軸向色差Oim/nm)，6f:從準(zhǔn)直裝置輸出的光束的角度每單位波長(zhǎng)的變化量(min/nm)，和9m:從像差校正元件輸出的光束的角度的每單位波長(zhǎng)變化量(min/nm)，如果CAt(整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差)小于一0.1(nm/nm)或大于0.1()Lim/nm)，因?yàn)橛刹ㄩL(zhǎng)變化引起的點(diǎn)在光軸方向上的移動(dòng)量相當(dāng)大，很難作出穩(wěn)定的記錄或再現(xiàn)，因此是不希望的。如果準(zhǔn)直裝置中的軸向色差CAf小于一200im/nm)，當(dāng)像差校正元件中的軸向色差CAm為O時(shí)，點(diǎn)的位移量超過(guò)10nm，因此是不希望的。如果在準(zhǔn)直裝置中的軸向像差CAf大于200im/nm)，用像差校正元件很難滿(mǎn)足上述條件(1)，因此是不希望的。如果像差校正元件中的軸向色差CAm小于一200im/nm)，即使準(zhǔn)直裝置處于色差校正不足的條件下，也不能滿(mǎn)足上述表達(dá)式(l)，因此是不希望的。如果色差校正元件中的軸向色差CAm大于O，則不能校正物鏡元件中的色差，因此是不希望的。如果每單位波長(zhǎng)從像差校正元件輸出的光束的角度變化量0m小于一0.75(min/nm)或大于0.75(min/nm)，則光學(xué)系統(tǒng)的大小與物鏡元件的數(shù)值孔徑NA大不相同，因此在光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)方面它是不理想的。圖6為應(yīng)用了本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)拾取透鏡的光學(xué)拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。在圖6中，與圖1中相同的部件由相同的標(biāo)號(hào)指出。在圖6中，來(lái)自由半導(dǎo)體激光器組成的光源1的光束通過(guò)分束器8，然后通過(guò)由準(zhǔn)直透鏡組成的本準(zhǔn)直裝置3變成基本平行的光線(xiàn)。然后光線(xiàn)通過(guò)由衍射透鏡組成的像差校正元件4后由物鏡5會(huì)聚到信息記錄媒體6的信息記錄表面6a上。會(huì)聚點(diǎn)(光束在該點(diǎn)處會(huì)聚到信息記錄表面6a上)由在信息記錄表面6a上形成的陷斑反射并具有不同的反射率，且反射的激光通過(guò)物鏡5、像差校正元件4和準(zhǔn)直裝置3，由分束器8反射并在檢測(cè)透鏡9處折射，然后會(huì)聚到光接受元件10上。利用來(lái)自光接受元件10的電信號(hào)，檢測(cè)在信息記錄表面6a上受到調(diào)制的光量的變化，并讀取記錄在信息記錄媒體6上的數(shù)據(jù)。這里，像差校正元件4和物鏡5都安裝在調(diào)節(jié)器7上并可以在箭頭A和一A的方向，即，與光軸方向正交的方向，上移動(dòng)，且準(zhǔn)直裝置3可以在由箭頭B所示的光軸方向上移動(dòng)。注意，在第一實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡由粘合透鏡組成，但也可以由具有顏色校正功能的衍射透鏡組或沒(méi)有顏色校正功能的單個(gè)透鏡組成。另外，像差校正元件由衍射透鏡組成，但也可以由具有像差校正功能的粘合透鏡組成。然而，因?yàn)檠苌渫哥R可以由樹(shù)脂形成，因此重量輕，所以將衍射透鏡與物鏡一起安裝在調(diào)節(jié)器上并允許它們移動(dòng)是有利的。還要注意像差校正元件，即衍射透鏡，和物鏡是分開(kāi)配置的，但也可以作為一個(gè)整體來(lái)配置，這樣該物鏡的至少一個(gè)表面具有衍射結(jié)構(gòu)。(第一數(shù)字例)現(xiàn)在，結(jié)合對(duì)比例子來(lái)說(shuō)明具體示出根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)拾取透鏡裝置的數(shù)字例。第一個(gè)例子和對(duì)比例子的不同之處僅在于準(zhǔn)直透鏡3和衍射透鏡4的設(shè)計(jì)值。在第一例子和對(duì)比例子中，雖然兩個(gè)例子在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中都具有相同的軸向像差0.09pm/nm，準(zhǔn)直透鏡3的軸向色差和輸出的角度變化量與衍射透鏡4的不相同，因此各例子的點(diǎn)的位移量顯著不同。表1中示出第一個(gè)例子的準(zhǔn)直透鏡3、衍射透鏡4和物鏡5的特定數(shù)值結(jié)構(gòu)，而表2相似地示出對(duì)比例子的數(shù)值結(jié)構(gòu)。在各例中，中心設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為410nm。另外，在第一個(gè)例子和對(duì)比例子中，假定平行光束進(jìn)入衍射透鏡4，并將在輸出一側(cè)的平行光束的直徑設(shè)定成2.21mra。表面元1-4表示準(zhǔn)直透鏡3，表面號(hào)5-8表示衍射透鏡4，表面9和10表示物鏡5而表面11和12表示身為媒體的信息記錄媒體6的保護(hù)層。注意，r表示各透鏡表面的曲率半徑(信息記錄媒體則是保護(hù)層表面)，d表示透鏡厚度，ru表示在波長(zhǎng)Anm處的各透鏡的折射率，而v表示各透鏡的阿貝常數(shù)。在衍射表面上形成的相光柵由超高折射率方法表示(超高折射率方法參見(jiàn)WilliamC.Sweatt:Describingholographicopticalelementsaslenses:JournalofOpticalSocietyofAmerica,Vol.67,No.6,June1997)。各符號(hào)的意義如下X:距離光軸的高度為h的非球面表面上的一個(gè)點(diǎn)與該非球面表面的頂點(diǎn)相切的平面的距離。h:距離光軸的高度，Cj:在非球面表面的頂點(diǎn)處的物鏡的第j個(gè)表面的曲率(Cj二l/Rj)，Kj:該物鏡的第j個(gè)表面的二次曲線(xiàn)常數(shù)，和Aj，n:該物鏡的第j個(gè)表面的第n次的非球面系數(shù)，其中，j=13，14。該非球面形狀由下列等式l(Eq.l)給出:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>圖2中示出第一個(gè)例子的準(zhǔn)直透鏡3中的像差。圖2(a)示出球面像差SA而圖2(b)示出對(duì)于正弦條件SC的偏離量。另外，圖3示出第一個(gè)例子的作為像差校正元件的衍射透鏡中的像差。圖3(a)示出球面像差SA而圖3(b)示出對(duì)于正弦條件SC的偏離量。如圖2(a)中所示，準(zhǔn)直透鏡3中的球面像差SA基本上被順利地校正。另外，如圖2(b)中所示，正弦條件SC也基本上被校正。圖4示出對(duì)比例子的準(zhǔn)直透鏡3中的像差。如圖4(a)中所示，準(zhǔn)直透鏡3中的球面像差SA基本上被順利地校正。類(lèi)似地，如圖4(b)中所示，正弦條件SC也基本上被順利地校正。圖5示出對(duì)比的例子的衍射透鏡4的像差。如圖5(a)中所示，衍射透鏡4中的球面像差SA基本上被順利地校正；類(lèi)似地，如圖5(b)中所示，正弦條件SC也基本上被順利地校正。表3示出了第一例子和對(duì)比例子的準(zhǔn)直透鏡3、衍射透鏡4及物鏡5各自的焦距、有效孔徑和軸向色差以及整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4示出了第一例及對(duì)比例子準(zhǔn)直透鏡3和衍射透鏡4各自的光源每單位波長(zhǎng)的輸出角度的變化量。e1表示當(dāng)?shù)谝粋€(gè)例的物鏡5和衍射透鏡4在光盤(pán)路徑方向上整體位移15(Him時(shí)準(zhǔn)直透鏡3和衍射透鏡4各自在光源波長(zhǎng)每變化lnm時(shí)光束的輸出角度的變化量。62類(lèi)似地表示對(duì)比例子的光束的輸出角度的變化量。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>另外，表5示出了第一例和對(duì)比例每源光單位波長(zhǎng)變化在光聚焦路徑方向上的點(diǎn)的位移量。Dl表示當(dāng)?shù)谝粋€(gè)例子的物鏡5和衍射透鏡4在盤(pán)路徑方向上整體位移150pm時(shí)光源波長(zhǎng)每變化lnm在焦點(diǎn)處的路徑方向上的信息記錄媒體6的點(diǎn)的位移量。D2類(lèi)似地表示對(duì)比例的點(diǎn)的位移量。表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在第一個(gè)例子中，充分校正了準(zhǔn)直透鏡3中的色差，且衍射透鏡4的色差校正量大，因此存在色差過(guò)校正狀態(tài)。另一方面，在對(duì)比例子中，準(zhǔn)直透鏡3大，因此色差過(guò)校正狀態(tài)存在，且衍射透鏡4的像差校正量小于第一例。因此，可以看出如圖4中所示，來(lái)自準(zhǔn)直透鏡3及衍射透鏡4的一束輸出光束的會(huì)聚/發(fā)散度與像差隨色差成比例地增加。如圖5中所示，即使在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)拾取裝置具有相同的像差，由于色差校正量的分布中的差別，在光盤(pán)路徑方向上的點(diǎn)的位移量大不相同。在第一例子中，點(diǎn)的位移量為每lnm0.0nm;艮P，基本上不發(fā)生點(diǎn)位移。因此，可以進(jìn)行穩(wěn)定的記錄和再現(xiàn)。在對(duì)比例中，該點(diǎn)每lnm波長(zhǎng)陡然移動(dòng)n.5nm，因此很容易引起偏離軌道錯(cuò)誤。希望充分地校正上述準(zhǔn)直透鏡3的顏色；如果沒(méi)有充分完成顏色校正，由于波長(zhǎng)變化，來(lái)自準(zhǔn)直透鏡3的基本平行的光線(xiàn)會(huì)引起發(fā)散或會(huì)聚。如果物鏡5被移位，此角度變化量影響點(diǎn)的位移量。在本環(huán)境下，當(dāng)物鏡5的移位量為150um時(shí)，如果波長(zhǎng)變化lnm，認(rèn)為點(diǎn)在可以進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤的在光盤(pán)路徑方向上的點(diǎn)的位移量應(yīng)小于10nm。如果顏色過(guò)校正狀態(tài)或顏色欠校正狀態(tài)存在，來(lái)自光源的光束波長(zhǎng)每變化一單位輸出光束的角度的變化量變大。g卩，當(dāng)光源的波長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，輸出光束的發(fā)散和會(huì)聚角度變大，且即使作為像差校正元件的衍射透鏡4和物鏡5—直以同軸狀態(tài)移位，因?yàn)楣鈴妮S外點(diǎn)進(jìn)入衍射透鏡4和物鏡5的移動(dòng)部分，在焦點(diǎn)處路徑方向上的點(diǎn)的移動(dòng)量變大。根據(jù)第一個(gè)例子，有可能校正由短波長(zhǎng)區(qū)的光源的波長(zhǎng)陡變引起的大軸向色差。另外，即使當(dāng)光軸由于物鏡進(jìn)行跟蹤在信息記錄媒體的方向上移位時(shí)上述波長(zhǎng)發(fā)生變化，也可能抑制信息記錄媒體的路徑方向上的焦點(diǎn)處的點(diǎn)的移動(dòng)量。即，第一個(gè)例子具有大的軸向色差校正量和大的放大率色差校正量。另一方面，雖然對(duì)比例子具有與第一個(gè)例子等量的軸向色差校正量，放大率色差校正量小。如上所述，根據(jù)第一個(gè)例子的光學(xué)拾取透鏡裝置，通過(guò)合適地為準(zhǔn)直裝置和像差校正元件分配色差校正量，即使當(dāng)物鏡由于跟蹤從光軸移位時(shí)光源的波長(zhǎng)迅速改變，也可能將點(diǎn)在軸向和在光盤(pán)路徑方向上的位移抑制到最小。因此，根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置能抑制引起偏離軌道的危險(xiǎn)。即，根據(jù)第一實(shí)施例在校正物鏡中由于短波長(zhǎng)區(qū)所出現(xiàn)大軸向色差的同時(shí)的光學(xué)拾取透鏡能抑制點(diǎn)的位移量(放大色差)。(第二實(shí)施例)下面將說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置。作為校正光學(xué)拾取裝置的透鏡裝置中的色差的常規(guī)技術(shù)，日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707和11-337818提出了一種用具有多個(gè)同心環(huán)帶的衍射透鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行色差校正的物鏡。日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707和11-337818為了高度精確和低成本地形成物鏡中的衍射透鏡結(jié)構(gòu)，提出了一種使用樹(shù)脂材料通過(guò)注入成型法生產(chǎn)物鏡的方法。設(shè)想將日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707中所述的物鏡用于波長(zhǎng)為780nm的光束。設(shè)想將日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)11-337818中所述的物鏡用于基準(zhǔn)波長(zhǎng)為650nm的光束。如果將日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707和11-337818中所述的物鏡用于具有短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的波長(zhǎng)的光束，例如基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或更短的光束，為了獲得足夠相關(guān)校正效果所需的環(huán)帶數(shù)增加了而環(huán)帶的寬度減小。這是因?yàn)?，如上所述，隨著由短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)透鏡材料的折射率對(duì)波長(zhǎng)的依賴(lài)性增大，要校正的色差量增加了。在曰本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707和11-337818中所述的物鏡中，如果環(huán)帶數(shù)增加而環(huán)帶的寬度減小，則物鏡的制造變得很難。首先，如果環(huán)帶數(shù)增加而環(huán)帶的寬度減小，很難制造符合該精細(xì)圖形的用于注入成型的鑄模。即使可以形成該鑄模，由于樹(shù)脂的粘性等原因，也很難充分地轉(zhuǎn)移精細(xì)的鑄模圖形。因此，如果將日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)7-294707和11-337818中所述的物鏡用于具有短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的波長(zhǎng)的光束，例如基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或更短的光束，很難根據(jù)設(shè)計(jì)值制造物鏡，因此最終只提供了由于圖形偏差導(dǎo)致光量的極大損耗的物鏡。鑒于以上問(wèn)題，第二實(shí)施例的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)拾取透鏡裝置，它在即使用于具有短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的波長(zhǎng)的光束(例如基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或更短的光束)時(shí)也提供容易的制造方法和高性能和用于該透鏡裝置的像差校正元件。第二實(shí)施例的另一目的是提供一種具有上述透鏡裝置的光拾取裝置。上述目的之一由下述像差校正元件實(shí)現(xiàn)。它讓一束要傳送的入射光通過(guò)它，它還具有一個(gè)具有利用衍射使光束偏轉(zhuǎn)本領(lǐng)的衍射表面；以及設(shè)在與衍射表面不同位置并包括多個(gè)由以光束的光軸為中心的同心圓限定的環(huán)帶的相位階躍表面，而且在區(qū)之間的邊界部分形成各相位階躍。在通過(guò)不同區(qū)的光束之間，相位階躍各產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2n弧度的整數(shù)倍的相差。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的像差校正元件具有上述結(jié)構(gòu)，可以提供一個(gè)元件，該元件對(duì)于具有基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光束不引起球面像差但對(duì)于具有從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏移的波長(zhǎng)的光束則引起球面像差。利用此球面像差和衍射表面中的球面像差協(xié)同工作，可以不需要在衍射表面形成多個(gè)環(huán)帶并且不減小環(huán)帶的寬度而產(chǎn)生希望的大球面像差。最好，在通過(guò)不同區(qū)的光束之間，相位階躍各產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2^弧度的相差。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的像差校正元件具有上述結(jié)構(gòu)，不引起高級(jí)像差，只能校正特定的第3級(jí)球面像差。最好，各區(qū)在與光軸正交的方向上的寬度隨離光軸的距離的增加而減小。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的像差校正元件具有上述結(jié)構(gòu)，可能校正數(shù)量隨離光軸的距離的增加(該增加特別是由高NA物鏡引起的)而快速增加的球面像差。最好，該相位階躍表面是一非球面，其中各區(qū)的光學(xué)表面由不同的非球面表面限定方程式限定的。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的像差校正元件(其中不同區(qū)具有不同最佳非球面表面)具有上述結(jié)構(gòu)，不同的區(qū)可具有不同的最佳非球面表面，因此可以單獨(dú)利用像差校正元件來(lái)校正在基準(zhǔn)波長(zhǎng)處的球面像差。最好，像差校正元件包括具有衍射表面的透鏡元件；和具有相位階躍表面的透鏡元件。例如，像差校正元件可由一個(gè)單個(gè)透鏡構(gòu)成其上在一個(gè)表面上形成衍射表面而在另一表面上形成相位階躍表面。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的像差校正元件具有上述結(jié)構(gòu)，這便于在制造時(shí)成型、組裝和調(diào)節(jié)，并防止發(fā)生在邊界表面的界際反射。上述目的之一是由下述透鏡裝置實(shí)現(xiàn)的。將從光源發(fā)出光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作的透鏡裝置包括(以從光源的一方到光學(xué)信息記錄媒體一方的級(jí))像差校正元件，用于允許從準(zhǔn)直裝置發(fā)出的光束通過(guò)；和物鏡系統(tǒng)，用于將來(lái)自像差校正元件的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)，該像差校正元件的衍射表面具有通過(guò)衍射使光束偏離的光功能并在不同于衍射表面的地方安置一個(gè)階躍表面它包括多個(gè)由以光束的光軸為中心的同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍在環(huán)帶區(qū)之間的邊界部分形成。在通過(guò)不同區(qū)的光束之間，相位階躍各產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2n弧度的整數(shù)倍的相差。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的透鏡裝置具有上述結(jié)構(gòu)，即使振蕩波長(zhǎng)由于在用作光源的半導(dǎo)體激光器中的大的個(gè)體變異或由于溫度變化引起的振蕩波長(zhǎng)的變化而從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏離，也可能順利地通過(guò)將光束會(huì)聚到光學(xué)信息記錄媒體上來(lái)形成一個(gè)點(diǎn)。最好，將透鏡裝置用于基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nra或420nm以下的光束。另選地，最好將透鏡裝置用于波長(zhǎng)在基準(zhǔn)波長(zhǎng)的幾個(gè)納米范圍內(nèi)的光束。利用將光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作的光學(xué)拾取裝置包括光源，用于發(fā)出光束；光會(huì)聚部分，用于會(huì)聚從光源發(fā)出的光束以在光信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)；分離部分，用于將受光學(xué)信息記錄媒體反射的光束與從光源到光會(huì)聚部分的光束的光程分離；和光接受部分，用于接受由分離部分分離開(kāi)的光束。光會(huì)聚部分包括透鏡裝置，具有一個(gè)用于允許從光源發(fā)出的光束通過(guò)的像差校正元件；和物鏡元件，用于將來(lái)自像差校正元件的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上以形成一個(gè)點(diǎn)。像差校正元件具有一個(gè)衍射表面，該表面具有利用衍射使光束偏離的光功能；和設(shè)在與衍射表面不同位置并包括多個(gè)由以光束的光軸為中心的同心圓限定的環(huán)帶區(qū)的相位階躍表面，且各相位階躍在區(qū)間的邊界部分形成。在通過(guò)不同區(qū)的光束之間，相位階躍各產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2"弧度的整數(shù)倍的相差。因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置具有上述結(jié)構(gòu)，即使振蕩波長(zhǎng)由于在用作光源的半導(dǎo)體激光器中的大的個(gè)體變異或由于溫度變化引起的振蕩波長(zhǎng)的變化而從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏離，也可能不引起跟蹤錯(cuò)誤而順利地將信息記錄在光學(xué)信息記錄媒體上，從光學(xué)信息記錄媒體擦除信息或從光學(xué)信息記錄媒體讀取信息。根據(jù)第二實(shí)施例，即使在用于具有短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的波長(zhǎng)的光束(例如基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或更短的光束)時(shí)也可能提供容易制造和高性能光學(xué)拾取透鏡裝置和用于該透鏡裝置中的像差校正元件。另外，根據(jù)第二實(shí)施例，可能提供一種具有上述透鏡裝置的光學(xué)拾取裝置。下面將參照附圖描述第二實(shí)施例。圖7為根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置30包括光源部分LS、光會(huì)聚部分CO、分離部分SP、和光接受部分RE。光源部分LS由半導(dǎo)體激光器26組成。半導(dǎo)體激光器26發(fā)出基準(zhǔn)波長(zhǎng)為410nm的激光。光會(huì)聚部分CO由準(zhǔn)直透鏡24和透鏡設(shè)備21組成。準(zhǔn)直透鏡24是由兩個(gè)透鏡粘合在一起形成的粘合透鏡。透鏡裝置21包括像差校正元件22和物鏡23。透鏡裝置21的結(jié)構(gòu)以后再描述。分離部分SP由分束器25組成。分束器25是由兩個(gè)底面為直角等腰三角形的三棱鏡粘合成，并在粘合表面上具有光學(xué)薄膜，它具有允許一束光的一部分通過(guò)并反射光束其余部分的功能。光接受部分RE包括檢測(cè)透鏡27和光接受元件28。光接受元件28是根據(jù)光強(qiáng)度將一束入射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電二極管。設(shè)置在不與像差校正元件22相鄰的物鏡23的一側(cè)的板狀元件指示光學(xué)拾取裝置30進(jìn)行信息信息記錄、再現(xiàn)或擦除所在信息記錄媒體29的一部分。信息記錄媒體29露出信息記錄表面29a，光束就是會(huì)聚到它上面的，可是保護(hù)層在光源一側(cè)比信息記錄表面29a顯露出更多，它對(duì)于來(lái)自光源的光束是透明的。這里省略了說(shuō)明與基片相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在圖7中，來(lái)自半導(dǎo)體激光器26的光束通過(guò)分束器25，通過(guò)由粘合透鏡構(gòu)成的準(zhǔn)直透鏡24變成基本平行的光線(xiàn)后出來(lái)。變成基本平行的光線(xiàn)通過(guò)像差校正元件22后通過(guò)物鏡23在信息記錄媒體29的信息記錄表面29a會(huì)聚成一點(diǎn)。會(huì)聚成一點(diǎn)的光束受在信息記錄表面29a上形成的具有不同反射率的陷斑反射。由在信息記錄表面29a上形成陷斑反射的光束依次通過(guò)物鏡23、像差校正元件22和準(zhǔn)直透鏡24后到達(dá)分束器5。光束由分束器25反射后通過(guò)檢測(cè)透鏡27。另外，光束在位于由檢測(cè)透鏡27調(diào)節(jié)的光接受元件的光接受表面上光會(huì)聚位置處形成一個(gè)點(diǎn)。光接受元件28將受信息記錄表面29a調(diào)制的光束量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光學(xué)拾取裝置用從光接受元件28輸出的電信號(hào)讀取光學(xué)信息記錄媒體上所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。圖8為示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置中所使用的透鏡裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。像差校正元件22是由樹(shù)脂制成的透鏡，它從光源一方開(kāi)始依次包括衍射表面Sl和相位階躍表面S3。物鏡23具有在光源一方的折射表面S4和在光學(xué)信息記錄媒體一方的折射表面S5。衍射表面Sl的功能是能把進(jìn)入表面的入射光線(xiàn)產(chǎn)生衍射光線(xiàn)然后會(huì)聚衍射光線(xiàn)的具有正功能的光學(xué)表面。設(shè)定衍射表面S1具有衍射效率，能使+第一級(jí)衍射光線(xiàn)量成為最大。相位階躍表面S3用作具有對(duì)于衍射光線(xiàn)為負(fù)功能的光學(xué)表面并具有與衍射表面S1的正功能的絕對(duì)值相等。結(jié)果，像差校正元件22與具有基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光束相比功能為零，且如果一束平行光線(xiàn)進(jìn)入像差校正元件22，則像差校正元件22允許該束平行光線(xiàn)作為一束平行光線(xiàn)射出。圖9示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置中所使用的透鏡裝置的像差校正元件的相位階躍表面的示意圖。相位階躍表面S3包括多個(gè)由以光束的光軸為中心的同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍在各區(qū)之間的邊界部分形成。在圖9中，包括光軸的中心稱(chēng)為1區(qū)，而1區(qū)的半徑稱(chēng)作H1。接下來(lái)，從光軸向外圍形成的環(huán)帶區(qū)從光軸方開(kāi)始依次稱(chēng)為2區(qū)、3區(qū)、...和n區(qū)。2區(qū)的外部直徑稱(chēng)為H2，3區(qū)的外部直徑稱(chēng)為H3而n區(qū)的外部直徑稱(chēng)為Hn。1區(qū)和2區(qū)之間沿光軸方向的階躍大小為A2，而n-l區(qū)和n區(qū)之間沿光軸方向的階躍大小稱(chēng)為An。根據(jù)第二實(shí)施例的透鏡裝置所用的像差校正元件22具有5個(gè)環(huán)帶區(qū)。將區(qū)之間的邊界部分配置成使沿光軸方向邊界部分的大小增加入。/(n。-1)(在本實(shí)施例中為q)的整數(shù)倍，其中入。是進(jìn)入透鏡裝置的半導(dǎo)體激光器26的基準(zhǔn)波長(zhǎng)，而n。為像差校正元件22的樹(shù)脂材料對(duì)波長(zhǎng)為入。的光的折射率。q的值等于半導(dǎo)體激光器26的基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2ji弧度的相位。結(jié)果，通過(guò)相位階躍表面S3的兩條光線(xiàn)的相差變成2:i的整數(shù)倍，因此相位階躍表面S3不改變通過(guò)相位階躍表面S3的光束的球面像差。物鏡23對(duì)基準(zhǔn)波長(zhǎng)進(jìn)行像差校正；因此，當(dāng)具有基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡23時(shí)，物鏡23在信息記錄媒體29的信息記錄表面29a上形成一個(gè)有利的點(diǎn)。現(xiàn)在，考慮的情況中半導(dǎo)體激光器26振蕩的波長(zhǎng)由于元件之間的個(gè)體差異、溫度變化等從基準(zhǔn)波長(zhǎng)改變了幾個(gè)納米。這里，從基準(zhǔn)波長(zhǎng)位移的半導(dǎo)體激光器26的振蕩波長(zhǎng)由入，表示，而樹(shù)脂材料對(duì)入，的折射率由n,表示。在這些條件下，通過(guò)相位階躍表面S3的兩條不同光線(xiàn)之間的相位差可以表達(dá)成2:rqA。(n,-l)/((n。-l)A,)。因?yàn)樵撝祵?duì)于由從基準(zhǔn)波長(zhǎng)改變了幾個(gè)納米的波長(zhǎng)偏離2Ji的整數(shù)倍，通過(guò)相位階躍表面S3的光束產(chǎn)生了球面像差。相位階躍表面S3中出現(xiàn)的球面像差可以通過(guò)如何相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的有效孔徑設(shè)定在相位階躍表面S3上形成的各區(qū)的半徑及各區(qū)的表面采用的形狀來(lái)調(diào)節(jié)。因此，如果半導(dǎo)體激光器26振蕩的光束的波長(zhǎng)從基準(zhǔn)波長(zhǎng)位移幾個(gè)納米，則將出現(xiàn)在衍射表面Sl的球面像差及出現(xiàn)在相位階躍表面S3的球面像差的趨向設(shè)計(jì)成與由物鏡23產(chǎn)生的球面像差的方向同向或反向。通過(guò)此設(shè)計(jì)，可以?xún)H通過(guò)像差校正元件22而不在衍射表面Sl的外圍部分上形成多個(gè)環(huán)帶且不減小環(huán)帶的寬度來(lái)產(chǎn)生大像差，如僅通過(guò)衍射表面Sl產(chǎn)生球面像差的情況。通過(guò)抵消像差校正元件22和物鏡23之間的球面像差，可以校正在光軸上的真實(shí)象點(diǎn)的位置，從而可以校正軸向色差。通過(guò)使像差校正元件22的兩個(gè)表面都成為衍射表面，也可能不在衍射表面上形成多個(gè)環(huán)帶且不減小環(huán)帶的寬度來(lái)產(chǎn)生大球面像差。然而，如果使兩個(gè)表面都成為衍射表面，則在通過(guò)像差校正元件的光束中，用于在光學(xué)信息記錄表面上形成一個(gè)點(diǎn)的光量的損耗增加，因此是不希望的。因此，如根據(jù)該實(shí)施例的透鏡裝置，最好使像差校正元件22的一個(gè)表面成為衍射表面而使另一表面成為相位階躍表面。注意雖然沿光軸的方向在相位階躍表面S3上形成的區(qū)之間的階躍的大小被設(shè)定成使具有基準(zhǔn)波長(zhǎng)的通過(guò)不同區(qū)的光束之間出現(xiàn)的2ji弧度的整數(shù)倍的相差，可以根據(jù)希望的特性適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該整數(shù)的值。例如，如果將該值設(shè)定成提供與2n弧度相對(duì)應(yīng)的相差，則在從基準(zhǔn)波長(zhǎng)位移幾個(gè)納米時(shí)發(fā)生的從相差的23t位移的量減少。因此，為了進(jìn)行大量像差校正需要加深階躍以增加相差。相反，如果相位階躍的深度增加，則不必要的高級(jí)非球面像差增加，降低了整個(gè)像差；因此，如果僅需校正第三級(jí)球面像差，則最好將相位階躍的深度設(shè)定成與所需最小的2^的相差相對(duì)應(yīng)的值。注意，雖然第二實(shí)施例中所述的像差校正元件22為一個(gè)其中整體形成衍射表面Sl和相位階躍表面S3的透鏡元件，但像差校正元件22不限于此。例如，像差校正元件22可以是一個(gè)僅具有衍射表面的透鏡元件及一個(gè)僅具有相位階躍表面的透鏡元件的組合。然而，考慮到在制造時(shí)的成型、組裝和調(diào)節(jié)及在邊界表面發(fā)生的界際反射，該像差校正元件22最好由一個(gè)整體形成的單個(gè)透鏡元件組成。另外，像差校正元件22和物鏡23最好整體地保持在一起并可以由調(diào)節(jié)器整體地移動(dòng)。像差校正元件22最好具有在與光軸正交的方向上的寬度隨著離光軸的距離增加而減小的區(qū)。在物鏡由單個(gè)透鏡元件組成并在諸如0.8的NA的高NA的情況下使用，物鏡具有在從基準(zhǔn)波長(zhǎng)位移幾個(gè)納米時(shí)發(fā)生的球面像差量隨著在與光軸正交的方向上離光軸的距離的增加而急劇增加的特性。為了糾正這一屬性，還需要向外圍增加在像差校正元件22中的球面像差量。因此，因?yàn)檫€需要向外圍增加相位階躍個(gè)數(shù)，在與光軸正交的方向上的區(qū)的寬度向外圍減小。在由相位階躍互連各區(qū)的光學(xué)表面的情況下，相位階躍表面可以是由單個(gè)或不同的非球面限定方程式限定的非球面表面。注意，然而由于以下原因，該相位階躍表面最好是由不同非球面表面限定方程式限定的一個(gè)非球面表面。與具有由單個(gè)非球面表面限定方程式限定的區(qū)的像差校正元件相比，具有由用于區(qū)的不同最佳非球面表面的像差校正元件能僅僅靠自己校正在基準(zhǔn)波長(zhǎng)處的球面像差。具體來(lái)說(shuō)，在具有由單個(gè)非球面表面限定方程式限定的區(qū)的像差校正元件中，因?yàn)楦鲄^(qū)在光軸方向上的厚度不同，即使在基準(zhǔn)波長(zhǎng)也產(chǎn)生球面像差或光功率成分。另一方面，在不同的區(qū)具有不同的最佳個(gè)非球面表面的像差校正元件中，因?yàn)榭梢詫⒏鲄^(qū)各自設(shè)計(jì)成防止球面像差或能防止產(chǎn)生光功率成分，所以可以進(jìn)一步改進(jìn)透鏡裝置的特性。像差校正元件22在半導(dǎo)體激光器26的基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或420nm以下時(shí)最有效。通常，在波長(zhǎng)為420nm或420nm以下的短波區(qū)內(nèi)，因?yàn)橹T如玻璃之類(lèi)的光學(xué)材料的色散非常大，有可能光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差也變得非常大。因此，如果半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)即使稍微改變，也會(huì)發(fā)生大軸向色差。如果發(fā)生大軸向色差，不可能進(jìn)行跟蹤，因此，不能進(jìn)行穩(wěn)定的記錄、擦除和再現(xiàn)。如果將像差校正元件22提供給用于該波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的透鏡裝置，即使半導(dǎo)體激光器26的基準(zhǔn)波長(zhǎng)改變，因?yàn)樾Ｕ溯S向色差，也可以進(jìn)行穩(wěn)定的跟蹤。在像差校正元件22中，通過(guò)合適地設(shè)計(jì)衍射表面S1或相位階躍表面S3，可以調(diào)節(jié)地發(fā)生在像差校正元件中的球面像差并校正由可用于物鏡以外的光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡裝置(例如準(zhǔn)直透鏡24、設(shè)置在信息記錄表面29上的保護(hù)層等)引起的軸向色差。雖然在像差校正元件22中，要設(shè)計(jì)的衍射的、級(jí)為+第一級(jí)，通常可以使用任何第im(m:整數(shù))級(jí)。雖然在實(shí)施例的透鏡裝置中所述的物鏡2由單個(gè)透鏡組成，但它也可以由多個(gè)組合透鏡組成。雖然，在第二實(shí)施例的透鏡裝置中，進(jìn)入像差校正元件22的是一束平行光線(xiàn)，一束非平行光線(xiàn)也可以進(jìn)入像差校正元件22。另外，雖然在第二實(shí)施例的透鏡裝置中一束平行光線(xiàn)呈現(xiàn)在像差校正元件22和物鏡23之間，但也可以呈現(xiàn)一束非平行光線(xiàn)。雖然像差校正元件22具有一個(gè)設(shè)置于光源一方的衍射表面和一個(gè)設(shè)置于光學(xué)信息記錄媒體一方的相位階躍表面，也可以從相反的方向設(shè)置它們，使相位階躍表面在光源一方而衍射表面在光學(xué)信息記錄媒體一方。如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例的像差校正元件可對(duì)于具有從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏移的波長(zhǎng)的光束產(chǎn)生球面像差，而對(duì)于具有基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光束不產(chǎn)生球面像差。通過(guò)允許此球面像差和衍射表面中的球面像差協(xié)同工作，即使不在衍射表面形成多個(gè)環(huán)帶并且不減小環(huán)帶的寬度仍可產(chǎn)生所希望的大球面像差。另外，根據(jù)本實(shí)施例的像差校正元件可以用便于制造的樹(shù)脂制造。通過(guò)將此像差校正元件用于透鏡裝置，即使振蕩波長(zhǎng)由于在用作光源的半導(dǎo)體激光器中的巨大的個(gè)體變異或由于溫度變化引起的振蕩波長(zhǎng)的變化而從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏移，也可能順利地通過(guò)將光束會(huì)聚到光學(xué)信息記錄媒體上來(lái)形成一個(gè)點(diǎn)。另外，通過(guò)將此透鏡裝置用于光拾取裝置，即使振蕩波長(zhǎng)由于在用作光源的半導(dǎo)體激光器中的巨大的個(gè)體變異而從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏離或由于溫度變化引起的振蕩波長(zhǎng)的變化，也可以將信息順利地記錄在光學(xué)信息記錄媒體上，從光學(xué)信息記錄媒體擦除信息或從光學(xué)信息記錄媒體讀取信息，而不造成跟蹤錯(cuò)誤。(第二數(shù)字例)下面將描述一個(gè)有關(guān)根據(jù)第二實(shí)施例的透鏡裝置的特定數(shù)字例。像差校正元件22被設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)波長(zhǎng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為410rnn。另外，對(duì)于一束光線(xiàn)，假設(shè)一束平行光線(xiàn)進(jìn)入像差校正元件22，至物鏡23的入射表面，將在輸出端的平行光束的直徑設(shè)定成2.21mm。在衍射表面上形成的相光柵由超高折射率法表示(有關(guān)超高折射率方法請(qǐng)見(jiàn)WilliamC.Sweatt:Describingholographicopticalelementsaslenses:JournalofOpticalSocietyofAmerica,Vol.67,No.6,June1997)。該非球面形狀由等式l(Eq.2)給出各符號(hào)的意義如下X:距離光軸的高度為h的非球面表面上的一個(gè)點(diǎn)至與該非球面表面的頂點(diǎn)相切的平面的距離。h:距離光軸的高度，Cj:在非球面表面的頂點(diǎn)處的物鏡的第j個(gè)表面的曲率(Cj=l/Rj:Rj為第j個(gè)表面的曲率半徑)，Kj:該物鏡的第j個(gè)表面的二次曲線(xiàn)常數(shù)，和Aj，n:該透鏡的第j個(gè)表面的第n次非球面系數(shù)(j=3,4，5)。表6提供有關(guān)第二數(shù)字例的透鏡裝置和光學(xué)信息記錄媒體的數(shù)值數(shù)據(jù)。在表6中，rj表示第j個(gè)表面的曲率半徑，dj表示表面之間的第j個(gè)軸向距離，n.,1Q表示該媒體對(duì)410mn波長(zhǎng)的折射率，而v表示阿貝常數(shù)。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>在第二數(shù)字例中，使像差校正元件22在光源一方的表面成為衍射表面SI并使像差校正元件22在輸出一方(即，在物鏡23—方)的表面成為相位階躍表面S3，并物鏡23中的軸向像差。另外，在第二數(shù)字例中，使得像差校正元件22在光源一方的衍射表面S1的衍射功率的絕對(duì)值及像差校正元件22在物鏡一方的相位階躍表面S3的折射本領(lǐng)為負(fù)，并使它們的絕對(duì)值相同，從而使像差校正元件22的總光本領(lǐng)為0。另外，在第二數(shù)字例中，透鏡裝置設(shè)計(jì)成使第一級(jí)衍射光線(xiàn)具有最大量的衍射光線(xiàn)。表7示出的數(shù)值指出第二數(shù)字例的第三表面S3、第四表面S4和第五表面S5的非球面系數(shù)(見(jiàn)表6)。注意當(dāng)用相位階躍互連表面時(shí)，第三表面S3是由單個(gè)非球面表面限定方程式限定的。表8示出在像差校正元件22上形成的相位階躍表面S3的數(shù)值。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>表8<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>如表8中所示，相位階躍表面S3在從光軸P向外的區(qū)l一5中光軸方向上具有相同的大小，從而在區(qū)1和2之間，區(qū)2和3之間，區(qū)3和4之間，及區(qū)4和5之間的所有階躍(厚度之差)提供一個(gè)對(duì)于410nm波長(zhǎng)的2n的相差。圖10為示出波長(zhǎng)為410nm±10nm的第二數(shù)字例的透鏡裝置中的球面像差的圖。在該圖中，水平軸表示光軸方向上的長(zhǎng)度，并將當(dāng)基準(zhǔn)波長(zhǎng)為410iim時(shí)的軸向象點(diǎn)作為原點(diǎn)。另外，在該圖中，垂直軸表示進(jìn)入像差校正元件22的平行光束的半徑并通過(guò)有效孔徑歸一化。在圖10中，軸向色差與諸波長(zhǎng)的曲線(xiàn)之間在水平軸上的距離相對(duì)應(yīng)。如可從圖10證明的，在第二數(shù)字例的透鏡裝置中，不管波長(zhǎng)如何'在光軸方向上的焦點(diǎn)位置的位移幾乎沒(méi)有顯示移動(dòng)。將第二數(shù)字例的透鏡裝置與除了沒(méi)有相位階躍之外具有與第二數(shù)字例的透鏡裝置相同的條件的透鏡裝置(對(duì)比例)相比；在第二數(shù)字例的透鏡裝置的物鏡的焦點(diǎn)處出現(xiàn)的散焦量在410nm附近波長(zhǎng)每改變lnm減小了約4m人，而由波長(zhǎng)變化引起的光軸方向上的焦點(diǎn)的位移量波長(zhǎng)每改變lnro減小了0.013ym。在第二數(shù)字例中，可以通過(guò)增加相位階躍結(jié)構(gòu)中的區(qū)的個(gè)數(shù)或通過(guò)增加階躍深度來(lái)進(jìn)一步增加散焦量和軸向色差的減少量，從而相差量為2的2、3、...倍。即，在具有衍射結(jié)構(gòu)的元件中像差校正量相同，通過(guò)提供相位階躍，可以增加色差校正量。(第三數(shù)字例)除了相位躍之外第三數(shù)字例采用與第二數(shù)字例相同的結(jié)構(gòu)；如表9中所示，設(shè)定階躍深度以提供對(duì)于410nm波長(zhǎng)的2"的整數(shù)倍的像差。因此，在第三數(shù)字例中，階躍不具有相同的深度。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>在單個(gè)物鏡3中，NA為0.8或0.8以上，且當(dāng)從基準(zhǔn)波長(zhǎng)偏移幾個(gè)納米時(shí)發(fā)生的球面像差量快速向外圍增加。因此，還需要向外圍增加球面像差量(用于校正軸向色差)。將第三數(shù)字例的使用像差校正元件6的透鏡裝置與除了沒(méi)有相位階躍之外具有與第三數(shù)字例的透鏡裝置相同條件的透鏡裝置(對(duì)比例)相比；在第三數(shù)字例的裝置的物鏡的焦點(diǎn)處出現(xiàn)的散焦量在410mn附近波長(zhǎng)每改變lnrn減小約27na，而由波長(zhǎng)變化引起的光軸方向上的焦點(diǎn)的位移量每變化lnm減小約0.078um。第三數(shù)字例說(shuō)明可以利用提供相位階躍有利地校正軸向色差；然而，因?yàn)楦呒?jí)球面像差也因相位階躍而增加，總像差減少到只有其原值的一半。為了減少整個(gè)像差，可以增加區(qū)的個(gè)數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，為了減少第三級(jí)球面像差的變化，可以增加像差校正元件22中出現(xiàn)的相差。(另一實(shí)施例)第二實(shí)施例中所述的相位階躍可以在上述第一實(shí)施例的像差校正元件上形成。利用在第一實(shí)施例的像差校正元件上形成的相位階躍，可以提供更高性能的光學(xué)拾取透鏡。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可用于信息記錄和再現(xiàn)裝置等中在信息記錄媒體上進(jìn)行寫(xiě)入、再現(xiàn)或擦除，例如，CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD—RW、DVD+RW、HD-DVD或藍(lán)光盤(pán)(Blu-RayDisk)等。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明適用于在使用420nra或420以下波長(zhǎng)的光束的高密度可記錄信息記錄媒體上進(jìn)行寫(xiě)入、再現(xiàn)或擦除的信息記錄和再現(xiàn)裝置等，例如，HD-DVD或下一代DVD的藍(lán)光盤(pán)。權(quán)利要求1.一種設(shè)置光束的光軸上的像差校正元件，包括具有通過(guò)衍射使光束偏離的光功率的衍射表面；和設(shè)置在光束的光軸上的不同于衍射表面位置的位置上的相位階躍表面，其包括多個(gè)以光束的光軸為中心的由同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍形成在所述環(huán)帶區(qū)之間的邊界部分上，其中各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2π弧度整數(shù)倍的相位差。2.如權(quán)利要求1所述的像差校正元件，其特征在于各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的27l弧度的相位差。3.如權(quán)利要求1所述的像差校正元件，其特征在于在垂直于光軸的方向上，各環(huán)帶區(qū)的寬度隨著離開(kāi)光軸的距離的減小而減小。4.如權(quán)利要求1所述的像差校正元件，其特征在于所述相位階躍表面是一個(gè)非球面表面，在該非球面表面中，所述環(huán)帶區(qū)的光學(xué)表面是由不同的非球面表面定義等式限定的。5.如權(quán)利要求1所述的像差校正元件，其特征在于包括具有衍射表面的透鏡元件；和具有相位階躍表面的透鏡元件。6.如權(quán)利要求1所述的像差校正元件，其特征在于，像差校正元件由一個(gè)表面上形成有衍射表面和另一個(gè)表面上形成有相位階躍表面的單個(gè)透鏡元件組成。7.—種用于光學(xué)拾取裝置的透鏡裝置，所述光學(xué)拾取裝置通過(guò)將從光源發(fā)出的光束會(huì)聚在光學(xué)信息記錄媒體上以形成一個(gè)光點(diǎn)而執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中的至少一個(gè)操作，從所述光源一側(cè)到所述光學(xué)信息記錄媒體一側(cè)依次包括像差校正元件，用于允許從所述光源發(fā)出的光束透射通過(guò)；和物鏡系統(tǒng)，用于來(lái)自所述像差校正元件的光束會(huì)聚在光學(xué)信息記錄媒體上以形成一個(gè)光點(diǎn)，其中所述像差校正元件包括具有通過(guò)衍射使光束偏離的光功率的衍射表面；和設(shè)置在光束的光軸上的不同于衍射表面位置的位置上的相位階躍表面，其包括多個(gè)以光束的光軸為中心的由同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍形成在所述環(huán)帶區(qū)之間的邊界部分上，其中各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2n弧度整數(shù)倍的相位差。8.如權(quán)利要求7所述的透鏡裝置，其特征在于，所述透鏡裝置用于基準(zhǔn)波長(zhǎng)為420nm或更小的光束。9.如權(quán)利要求7所述的透鏡裝置，其特征在于所述透鏡裝置用于波長(zhǎng)在基準(zhǔn)波長(zhǎng)的幾個(gè)納米內(nèi)的范圍的光束。10.—種光學(xué)拾取透鏡裝置，用于通過(guò)將光束會(huì)聚到光學(xué)信息記錄媒體上以形成一個(gè)光點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作，其特征在于，包括用于發(fā)出光束的光源；光會(huì)聚部分，用于將從光源發(fā)出的光束會(huì)聚以在光學(xué)信息記錄媒體上以形成一光點(diǎn)；分離部分，用于將被光信息記錄媒體反射的光束與從光源到光會(huì)聚部分的光束光路相分離；和光接收部分，用于接收被分離部分所分離開(kāi)的光束，其中光會(huì)聚部分包括一透鏡裝置，包括像差校正元件，用于允許從所述光源發(fā)出的光束通過(guò)；和物鏡系統(tǒng)，用于來(lái)自所述像差校正元件的光束會(huì)聚在光學(xué)信息記錄媒體上以形成一個(gè)光點(diǎn)，其中所述像差校正元件包括具有通過(guò)衍射使光束偏離的光功率的衍射表面；和設(shè)置在光束的光軸上的不同于衍射表面位置的位置上的相位階躍表面，其包括多個(gè)以光束的光軸為中心的由同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍形成在所述環(huán)帶區(qū)之間的邊界部分上，其中各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2?；《日麛?shù)倍的相位差。11.一種用在光學(xué)拾取裝置的透鏡裝置，所述光學(xué)拾取裝置用于通過(guò)將從光源發(fā)出的光束會(huì)聚到光學(xué)信息記錄媒體上以形成一個(gè)光點(diǎn)來(lái)執(zhí)行信息的讀取、寫(xiě)入和擦除中至少一個(gè)操作，其特征在于，包括具有通過(guò)衍射使光束偏離的光功率的衍射表面；和設(shè)置在光束的光軸上的不同于衍射表面位置的位置上的相位階躍表面，其包括多個(gè)以光束的光軸為中心的由同心圓限定的環(huán)帶區(qū)，且各相位階躍形成在所述環(huán)帶區(qū)之間的邊界部分上，其中各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2?；《日麛?shù)倍的相位差。12.如權(quán)利要求11所述的透鏡裝置，其特征在于各相位階躍在透射通過(guò)不同環(huán)帶區(qū)的光束之間產(chǎn)生相對(duì)于基準(zhǔn)波長(zhǎng)的2?；《鹊南辔徊?。13.如權(quán)利要求11所述的透鏡裝置，其特征在于在垂直于光軸的方向上，各環(huán)帶區(qū)的寬度隨著離開(kāi)光軸的距離的減小而減小。14.如權(quán)利要求11所述的透鏡裝置，其特征在于所述相位階躍表面是一個(gè)非球面表面，在該非球面表面中，所述環(huán)帶區(qū)的光學(xué)表面是由不同的非球面表面定義等式限定的。全文摘要一種光學(xué)拾取透鏡裝置和使用其的信息記錄和再現(xiàn)裝置，所述光學(xué)拾取透鏡裝置從光源的一方開(kāi)始依次包括準(zhǔn)直裝置，用于將光束會(huì)聚成平行光線(xiàn)或預(yù)定的會(huì)聚或發(fā)散光線(xiàn)，該準(zhǔn)直裝置可以保持在沿光源發(fā)出的光束的光軸方向上移動(dòng)；像差校正元件，用于允許準(zhǔn)直裝置發(fā)出的光束通過(guò)；和具有0.8或0.8以上數(shù)值孔徑的物鏡元件，并將來(lái)自像差校正元件的光束會(huì)聚到信息記錄媒體上形成一個(gè)點(diǎn)，像差校正元件和物鏡元件整體地保持在與光軸正交的方向上以在信息記錄媒體上執(zhí)行跟蹤并滿(mǎn)足預(yù)定條件。文檔編號(hào)G02B27/00GK101216605SQ20071030580公開(kāi)日2008年7月9日申請(qǐng)日期2004年7月9日優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日發(fā)明者山崎文朝,山形道弘,林克彥,田中康弘,金馬慶明申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社