專利名稱：光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)、光拾取裝置和物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)、光拾取裝置和物鏡，特別是涉及能實(shí)現(xiàn)高密度光信息記錄或再現(xiàn)的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)、光拾取裝置和物鏡。
背景技術(shù)：
目前光盤如以CD或DVD所公知地被廣泛使用于音樂信息、圖象信息的存儲(chǔ)或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的保存等數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的保存。隨著近年來信息化社會(huì)的到來、有更強(qiáng)烈要求這些光盤大容量化的實(shí)情。
在此、光盤提高每單位面積的記錄容量(記錄密度)能通過縮小從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)得到的聚光點(diǎn)的點(diǎn)徑來實(shí)現(xiàn)。如所公知、該點(diǎn)徑與λ/NA(λ是光源的波長(zhǎng)，NA是物鏡像方數(shù)值孔徑)成比例，所以為了縮小點(diǎn)徑、把光拾取裝置中使用的光源短波長(zhǎng)化和把與光盤相對(duì)配置的物鏡高數(shù)值孔徑化是有效的。
其中關(guān)于光源的短波長(zhǎng)化、發(fā)生波長(zhǎng)400nm左右激光的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光的研究有進(jìn)展，可以說已接近實(shí)用化了。在此，光拾取裝置中，通常信息記錄時(shí)的激光功率比再現(xiàn)時(shí)的激光功率大，所以有時(shí)產(chǎn)生從再現(xiàn)向記錄切換時(shí)由輸出變化引起的中心波長(zhǎng)瞬時(shí)跳躍數(shù)nm的所謂方式跳躍現(xiàn)象。由這種方式跳躍現(xiàn)象起因發(fā)生的散焦誤差能通過物鏡的聚光動(dòng)作除去，但若物鏡的色差未被校正、則使物鏡進(jìn)行聚光動(dòng)作前的數(shù)nsec間就產(chǎn)生由散焦誤差引起的記錄不良等缺陷。物鏡的軸上色差是通過它的光束光源波長(zhǎng)越短就越大，所以有光源波長(zhǎng)越短、由方式跳躍現(xiàn)象起因的波陣面象差惡化就越大的傾向。根據(jù)以上理由，特別是在以藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光作為光源使用的光拾取裝置中可以說必須校正物鏡的軸上色差。
作為用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)校正物鏡軸上色差的元件、利用衍射作用的衍射元件是公知的。在以藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光作為光源使用的光拾取裝置中，具備校正物鏡的軸上色差用衍射元件的光拾取裝置和光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)在下面的專利文獻(xiàn)1到3內(nèi)被公開。
特開2001-256672號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2001-108894號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2002-082280號(hào)公報(bào)上述專利文獻(xiàn)1中所述的光拾取裝置是通過配置在藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光光源與物鏡間平行光束中的衍射元件來校正物鏡的軸上色差，專利文獻(xiàn)2中所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)是把來自藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光光源的發(fā)散光束變換成平行光束、在向物鏡引導(dǎo)用的準(zhǔn)直透鏡的光學(xué)面上形成衍射結(jié)構(gòu)、利用該作用來校正物鏡的軸上色差，專利文獻(xiàn)3中所述的光拾取裝置是在藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光光源與物鏡間平行光束中配置的擴(kuò)展鏡的光學(xué)面上形成衍射結(jié)構(gòu)、利用該作用來校正物鏡的軸上色差。
所述光拾取裝置和光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中從色差校正元件射出朝向物鏡的光束，在通過衍射結(jié)構(gòu)作用半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)向長(zhǎng)于光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的方向變化時(shí)，就成為收斂光束，在半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)向短于光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的方向變化時(shí)就成為發(fā)散光束，所以通過利用該特性能校正物鏡的軸上色差。可是這樣利用半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化而使朝向物鏡的光束發(fā)散度變化時(shí)、由于物鏡倍率產(chǎn)生了變化而會(huì)發(fā)生球差。
光拾取裝置中作為光源使用的半導(dǎo)體激光器由制造誤差在個(gè)體之間有±10nm左右的波長(zhǎng)差。所述光拾取裝置和光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，為了除去在使用如上所述波長(zhǎng)偏離光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光時(shí)隨著物鏡倍率變化而發(fā)生的球差，就必須對(duì)準(zhǔn)直透鏡位置和半導(dǎo)體激光器位置進(jìn)行初期調(diào)整，增大了光拾取裝置的制造成本。
特別是上述問題會(huì)因高數(shù)值孔徑的物鏡的單透鏡化而更加明顯化，通常上述物鏡的單透鏡化是用于謀求降低光拾取裝置的成本和微型化的方法之一。單透鏡中球面色差與數(shù)值孔徑4次方成比例增大。因此就需要由準(zhǔn)直透鏡位置的調(diào)整和半導(dǎo)體激光器位置的初期調(diào)整、校正所述隨著物鏡倍率變化而發(fā)生的球差、并校正物鏡自身上殘留的球面色差。而且為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)值孔徑的物鏡的單透鏡化、為了確保對(duì)光學(xué)面之間的光軸偏移的容限最好使用高折射率材料。
但一般高折射率材料是低分散，所以有用色差校正元件應(yīng)校正的軸上色差量變大的傾向。因此為了校正由該高折射率材料構(gòu)成的物鏡的軸上色差，就需要把從色差校正元件朝向物鏡的光束的隨半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)變化的發(fā)散度變化設(shè)定得大，其結(jié)果是在使用波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的半導(dǎo)體激光時(shí)、物鏡的倍率變化大。因此隨物鏡倍率變化發(fā)生的球差大、準(zhǔn)直透鏡位置的初期調(diào)整量和半導(dǎo)體激光位置的初期調(diào)整量增大。
針對(duì)上述問題通過把色差校正元件設(shè)計(jì)成在半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化時(shí)其球差(以后把射入光波長(zhǎng)變化了時(shí)的球差叫做球面色差)變化，能把所述隨物鏡倍率變化發(fā)生的球差消除。
但若在色差校正元件上殘存球面色差時(shí)，則在使用由制造誤差而使波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)、通過物鏡的跟蹤驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生光軸錯(cuò)移，發(fā)生不能忽略不計(jì)的慧差，有可能得不到良好跟蹤特性，產(chǎn)生記錄或再現(xiàn)的不良。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)的，目的在于提供一種光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，安裝在使用波長(zhǎng)短的藍(lán)紫色光源的光拾取裝置上，該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)在射入光的波長(zhǎng)變化時(shí)球差的發(fā)生足夠小，且在射入光的波長(zhǎng)變化時(shí)即使物鏡對(duì)色差校正元件向光軸的垂直方向偏心時(shí)、發(fā)生的慧差也足夠小。另一目的在于提供一種能適用于該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的物鏡。而且提供一種安裝了該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)和物鏡的光拾取裝置也是本發(fā)明的目的。
所述目的通過下面的結(jié)構(gòu)能達(dá)到。
本發(fā)明第一方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中所述色差校正元件由用微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且在與所述物鏡具有相同設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同材料、相同焦距、相同像方數(shù)值孔徑、相同倍率、相同透鏡厚度和相同后聚焦但不具有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的折射透鏡中，將射入比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光時(shí)的邊緣光線球差對(duì)射入所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光時(shí)的邊緣光線球差的變化量作設(shè)為ΔSAR，將在所述物鏡中，射入比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光時(shí)的邊緣光線球差對(duì)射入所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光時(shí)的邊緣光線球差的變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，則滿足下式。
ΔSAR＞ΔSAD (1)
圖1(a)是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的剖面圖，圖1(b)是色差校正元件光學(xué)面的放大圖，圖1(c)是物鏡光學(xué)面的放大圖；圖2是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的概略剖面圖和球差圖；圖3是為說明本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)球差校正用的圖；圖4是表示本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)元件的圖，圖4(a)是正面圖，圖4(b)是剖面圖；圖5是表示本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)元件的圖，圖5(a)是正面圖，圖5(b)是剖面圖，圖5(c)是剖面的局部放大圖；圖6是表示本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖6(a)是正面圖，圖6(b)是剖面圖，圖6(c)是剖面的局部放大圖；圖7(a)是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的剖面圖，圖7(b)是色差校正元件耦合透鏡光學(xué)面的放大圖，圖7(c)是物鏡光學(xué)面的放大圖；圖8(a)是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的剖面圖，圖8(b)是色差校正元件擴(kuò)展鏡光學(xué)面的放大圖，圖8(c)是物鏡光學(xué)面的放大圖；圖9(a)是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的剖面圖，圖9(b)是色差校正元件光學(xué)面的放大圖，圖9(c)是物鏡光學(xué)面的放大圖；圖10是概略表示本實(shí)施例光拾取裝置結(jié)構(gòu)的圖；圖11(a)是實(shí)施例1中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)物鏡的球差圖，(b)是實(shí)施例1中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)整體的球差圖；圖12(a)是實(shí)施例2中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)物鏡的球差圖，(b)是實(shí)施例2中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)整體的球差圖；圖13(a)是實(shí)施例3中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)物鏡的球差圖，(b)是實(shí)施例3中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)整體的球差圖；圖14(a)是實(shí)施例4中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)物鏡的球差圖，(b)是實(shí)施例4中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)整體的球差圖；圖15(a)是實(shí)施例5中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)物鏡的球差圖，(b)是實(shí)施例5中光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)整體的球差圖；圖16(a)、(b)分別是波陣面像差圖；圖17(a)、(b)分別是波陣面像差圖。
具體實(shí)施例方式
首先說明本發(fā)明的原理。圖1(a)是本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的剖面圖，圖1(b)是色差校正元件光學(xué)面的放大圖，圖1(c)是物鏡光學(xué)面的放大圖。如圖1所示，本發(fā)明的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS包括色差校正元件CA，配置在從未圖示的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光光源射出、用未圖示的準(zhǔn)直透鏡照準(zhǔn)的平行光束中；物鏡OBJ，把通過該色差校正元件CA的光束通過光盤OD的保護(hù)層DP在信息記錄面DR上聚光。
如放大圖(圖1(b))所示，色差校正元件CA的光束射入面被分割成多個(gè)環(huán)帶，為了使相互鄰接的環(huán)帶中通過外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)。該環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)通過的規(guī)定射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)，色差校正元件CA具有當(dāng)射入光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)時(shí)近軸功率向變大方向變化的近軸功率波長(zhǎng)依存性。因此當(dāng)射入光的波長(zhǎng)從設(shè)計(jì)波長(zhǎng)λo僅增長(zhǎng)Δλ時(shí)，從色差校正元件CA射出的光束就成為收斂光束，相反、當(dāng)射入光的波長(zhǎng)從設(shè)計(jì)波長(zhǎng)λo縮短Δλ時(shí)，從色差校正元件CA射出的光束就成為發(fā)散光束，所以能把物鏡的軸上色差通過該色差校正元件CA進(jìn)行校正(參照光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的剖面2(a)和其像差2(d))如上所述，當(dāng)由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化而使朝向物鏡的光束發(fā)散度變化時(shí)，由于物鏡倍率的變化而發(fā)生球差。例如如光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的剖面2(b)所示，在使用比光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)λo長(zhǎng)Δλ波長(zhǎng)的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)，從色差校正元件CA射出的光束是收斂光束，所以物鏡的倍率向增大的方向變化。因此物鏡的球差向過校正方向變化(參照?qǐng)D2(e))。
另一方面如光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的剖面2(c)所示，在使用比光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)λo短Δλ波長(zhǎng)的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)，從色差校正元件CA射出的光束是發(fā)散光束，所以物鏡的倍率向減小的方向變化。因此物鏡的球差向欠校正方向變化(參照?qǐng)D2(f))。
對(duì)該問題通過在色差校正元件CA的環(huán)帶結(jié)構(gòu)中具有半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化時(shí)其球差變化這種波長(zhǎng)依存性，能消除隨物鏡倍率變化發(fā)生的球差。
可是若在色差校正元件CA上殘存球面色差時(shí)，則在使用由制造誤差而波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)、通過物鏡的跟蹤驅(qū)動(dòng)而發(fā)生慧差，有可能得不到良好的跟蹤特性。
如本發(fā)明第一方面所述，本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的物鏡OBJ由被以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)以使相鄰的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差，在具有相同設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同材料、相同焦距、相同像方數(shù)值孔徑、相同倍率、相同厚度和相同背聚焦但不具有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的折射透鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量作為ΔSAR，在所述物鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量作為ΔSAD時(shí)，具有滿足上式(1)那樣的球差波長(zhǎng)依存性。本說明書中所用的「設(shè)計(jì)波長(zhǎng)」是指對(duì)光學(xué)元件在倍率、溫度、射入光束徑等完全相同的條件下射入各種波長(zhǎng)的光時(shí)像差最小的波長(zhǎng)或光學(xué)元件具有衍射結(jié)構(gòu)時(shí)、衍射效率最大的波長(zhǎng)。
把所述折射透鏡球差的波長(zhǎng)特性和形成上述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的物鏡OBJ的球差的波長(zhǎng)特性用圖表示時(shí)則成為圖3所示的球差圖。如圖3所示，在此、比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量是指把設(shè)計(jì)波長(zhǎng)λonm的球差曲線平行移動(dòng)以使其下端與波長(zhǎng)λo+10nm的球差曲線的下端一致時(shí)，球差曲線的上端與波長(zhǎng)λo+10nm的球差曲線的上端間的寬度。其符號(hào)定為球差向過校正一邊變化時(shí)是正、向欠校正一邊變化時(shí)是負(fù)?！盖虿钋€的上端」由物鏡OBJ(或折射透鏡)的像方數(shù)值孔徑?jīng)Q定。
如圖3(a)所示，若在殘留有球面色差的物鏡上把色差校正元件CA組合使用時(shí)則如圖2(e)和(f)所示，由伴隨從色差校正元件CA朝向物鏡OBJ的光束的發(fā)散度變化而發(fā)生的球差、物鏡與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差比單個(gè)物鏡的球面色差(圖3(a))更大。
對(duì)此通過用環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用使物鏡OBJ具有如圖3(b)到(d)所示的球差波長(zhǎng)依存性、能把物鏡OBJ與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差抑制得比較小。
特別是如圖3(d)所示，通過波長(zhǎng)λo+10nm邊緣光線的球差具有向欠校正方向變化的波長(zhǎng)依存性、即通過滿足下式(2)能由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA朝向物鏡OBJ的光束的發(fā)散度變化而發(fā)生的球差。
ΔSAD＜0(6)把消除伴隨從色差校正元件CA朝向物鏡OBJ的光束的發(fā)散度變化而發(fā)生的球差的作用在物鏡OBJ的環(huán)帶結(jié)構(gòu)上獨(dú)有，這樣就能把殘存在色差校正元件CA上的球面色差設(shè)定得小，所以即使在使用由制造誤差而使波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)、也能把由物鏡跟蹤驅(qū)動(dòng)發(fā)生的慧差抑制得很小，能得到良好的跟蹤特性。
本發(fā)明第二方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中之間所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)，所述物鏡射出通過折射作用和衍射作用形成的聚光波陣面。
本發(fā)明第三方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成、從而對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)，所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面。即上述的環(huán)帶結(jié)構(gòu)不限于衍射結(jié)構(gòu)，只要是附加光程差結(jié)構(gòu)便可，這樣可提供在避免由衍射結(jié)構(gòu)的衍射效率引起的光透過率的降低的同時(shí)也能得到同樣效果的物鏡。
作為物鏡OBJ下述物鏡是恰當(dāng)?shù)模湟皇侨绫景l(fā)明第二方面所述，把作為通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少形成在一個(gè)光學(xué)面上、射出通過折射作用和衍射作用形成的聚光波陣面。其二是如本發(fā)明第三方面所述，把作為通過使鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成而對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少形成在一個(gè)光學(xué)面上、射出通過折射作用形成的聚光波陣面。
特別是如圖4所示，本發(fā)明第三方面所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的情況下，至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶RB1，通過的光束的光路長(zhǎng)度為了比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶RB2，通過的光束的光路長(zhǎng)度為了比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且第一環(huán)帶最好形成在比第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，這樣就能具有滿足所述(1)式的球差波長(zhǎng)依存性。
因此，在本發(fā)明第四方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，其通過的光束的光路長(zhǎng)度為了比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶，其通過的光束的光路長(zhǎng)度為了比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且上述第一環(huán)帶形成在比上述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊。
本發(fā)明第五方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述色差校正元件由微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有鄰接的環(huán)帶之間形成對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且通過所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)附加在透過所述物鏡的波陣面上的光程差作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用由Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+……(2)(其中b2、b4、b6……分別是2次、4次、6次的光程差函數(shù)系數(shù)，b4、b6……中至少有一個(gè)包括b4的光程差函數(shù)系數(shù)具有不是零的值)定義的光程差函數(shù)Φb來表示。
為了滿足所述(1)式、在環(huán)帶結(jié)構(gòu)作為通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)形成在物鏡OBJ的光學(xué)面上時(shí)，當(dāng)把上述的技術(shù)思想用另外的表現(xiàn)表示時(shí)就成為本發(fā)明第五方面所述的那樣。
即可以說通過在物鏡OBJ的光學(xué)面上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)而附加在透過物鏡OBJ的波陣面上的光程差、作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)最好用所述(2)式表示。
若使用光程差函數(shù)4次以上的光程差函數(shù)系數(shù)就能控制衍射結(jié)構(gòu)的球差的波長(zhǎng)依存性。這時(shí)向衍射結(jié)構(gòu)射入的光的波長(zhǎng)向變長(zhǎng)方向變化時(shí)，通過把物鏡OBJ的光學(xué)面制成這種結(jié)構(gòu)能把物鏡OBJ的球差波長(zhǎng)特性變成圖3(b)到(d)所示，所以能把物鏡OBJ與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差抑制得比較小，能由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差。
在本發(fā)明第六方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中用PD＝-2·b2(3′)定義的所述物鏡上形成的所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足下式。
-0.02＜PD＜0.02 (3)上述(3)式表示在物鏡OBJ的光學(xué)面上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)幾乎不具有校正物鏡軸上色差的功能而使色差校正元件CA專門具有該功能。這樣物鏡OBJ的光學(xué)面上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的相鄰環(huán)帶間隔就不會(huì)過小，可將微細(xì)形狀環(huán)帶結(jié)構(gòu)的遮蔽引起的透過率降低抑制的很小，并且能容易地制作環(huán)帶結(jié)構(gòu)。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上作用，最好物鏡OBJ光學(xué)面上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD為零、不使物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)具有校正物鏡軸上色差的功能。
把滿足所述(2)、(3′)、(3)式的衍射結(jié)構(gòu)在物鏡OBJ的光學(xué)面上形成時(shí)，若把上述的技術(shù)思想用其他的表現(xiàn)表示則成為如下。
即如圖5所示，形成有作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的物鏡OBJ的光學(xué)面，被區(qū)分成包括光軸的中央?yún)^(qū)域IN和包圍該中央?yún)^(qū)域IN周圍的周邊區(qū)域OUT，中央?yún)^(qū)域IN作為沒有臺(tái)階的連續(xù)面形成，在周邊區(qū)域OUT形成作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第七方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。
所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有鄰接的環(huán)帶之間形成對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面被區(qū)分成包括光軸、并形成沒有所述臺(tái)階的連續(xù)面的中央?yún)^(qū)域和包圍該中央?yún)^(qū)域的周圍、形成有所述臺(tái)階的周邊區(qū)域。
如上所述，為了控制衍射結(jié)構(gòu)的球差的波長(zhǎng)依存性就需要使用光程差函數(shù)的4次以上的光程差函數(shù)。因此附加在透過物鏡OBJ的波陣面上的光程差當(dāng)距光軸的高度變大時(shí)就急劇地增大。從而把對(duì)透過波陣面附加有該光程差的衍射結(jié)構(gòu)形成在物鏡OBJ的光學(xué)面上時(shí)，在距光軸的高度大的區(qū)域(周邊區(qū)域OUT)就形成多個(gè)環(huán)帶臺(tái)階。通過把物鏡OBJ的光學(xué)面制成這種結(jié)構(gòu)能把物鏡OBJ的球差波長(zhǎng)特性變成圖3(b)到(d)所示，所以能把物鏡OBJ與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差抑制得比較小，能由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差。
本發(fā)明第八方面所述的光拾取裝置當(dāng)把所述中央?yún)^(qū)域的直徑設(shè)為D1(mm)、把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D2(mm)時(shí)，滿足下式。
D1/D2＞0.2 (4)即圖5中在把中央?yún)^(qū)域IN的直徑設(shè)為D1(mm)、把形成有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D2(mm)時(shí)，滿足上述(4)式，構(gòu)成物鏡OBJ的光學(xué)面，這樣就能更有效地由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上的效果、最好還滿足下式(4′)。
D1/D2＞0.3 (4′)更理想的是滿足下式(4″)。
D1/D2＞0.4 (4″)本發(fā)明第九方面所述的光拾取裝置在具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。
所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且通過鄰接的環(huán)帶之間在其分界處形成相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而至少在一個(gè)光學(xué)面上具有作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且所述第一環(huán)帶形成在比所述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，在把位于最靠近光軸一邊的環(huán)帶的直徑設(shè)為D3(mm)，把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D4(mm)時(shí)，滿足下式。
D3/D4＞0.2 (5)通過鄰接的環(huán)帶之間在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成滿足所述(1)式的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)在物鏡OBJ的光學(xué)面上形成時(shí)，若把上述的技術(shù)思想用其他的表現(xiàn)表示則如下。
即如圖4所示，物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且第一環(huán)帶形成在比第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，在把位于最靠近光軸一邊的環(huán)帶的直徑設(shè)為D3(mm)，把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D4(mm)時(shí)，滿足上述(5)式。
通過把物鏡OBJ的光學(xué)面制成這種結(jié)構(gòu)能把物鏡OBJ的球差波長(zhǎng)特性變成圖3(b)到(d)所示，所以能把物鏡OBJ與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差抑制得比較小，能由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上的效果、最好更滿足下式(5′)。
D3/D4＞0.25 (5′)本發(fā)明第十方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)所述物鏡是單透鏡時(shí)，則能使所述本發(fā)明的作用效果更加有效。
本發(fā)明第十一方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)所述物鏡的像方數(shù)值孔徑(也單叫做數(shù)值孔徑)在0.7以上時(shí)，則能使本發(fā)明的作用效果更加有效。
本發(fā)明第十二方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是500nm以下時(shí)，則能使本發(fā)明的作用效果更加有效。
例如即使是使用0.7以上高數(shù)值孔徑物鏡的光拾取裝置也最好象現(xiàn)在這樣把物鏡采用單透鏡。單透鏡中，球面色差與數(shù)值孔徑的4次方成比例增大，因此物鏡上殘留的球面色差大。而且為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)值孔徑的物鏡的單透鏡化、為了確保對(duì)光學(xué)面之間光軸錯(cuò)移的邊界最好使用高折射率材料，但一般高折射率材料是低分散，所以要用色差校正元件校正的軸上色差量大。因此為了校正由該高折射率材料構(gòu)成的物鏡的軸上色差，就需要把從色差校正元件朝向物鏡的光束的隨半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)變化的發(fā)散度變化設(shè)定得大。這樣在使用波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的半導(dǎo)體激光時(shí)、物鏡的倍率變化大，因此隨之發(fā)生的球差大。
然而本發(fā)明光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的物鏡OBJ采用本發(fā)明第一、五、七和九所述的結(jié)構(gòu)，所以即使物鏡OBJ采用高數(shù)值孔徑的單透鏡、并且設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是500nm以下時(shí)，也能由半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)變化、消除伴隨從色差校正元件CA向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差，并且能把色差校正元件CA上殘存的球面色差設(shè)定得很小，所以即使使用了因制造誤差而使波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光時(shí)也能把由物鏡跟蹤驅(qū)動(dòng)而發(fā)生的慧差抑制得很小，能得到良好的跟蹤特性。
本發(fā)明第十三方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，在把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光向所述物鏡射入時(shí)，邊緣光線的球差變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，滿足下式。
ΔSAD＜0 (6)在本發(fā)明第十四方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，在將把比其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光通過所述色差校正元件向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差對(duì)把其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光通過所述色差校正元件向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差的變化量作為ΔWFE1時(shí)，滿足下式。
|ΔWFE1|＜0.03λrms (7)在上述那樣結(jié)構(gòu)的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS中，在將把比其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光通過色差校正元件CA向物鏡OBJ射入時(shí)的波陣面像差對(duì)把其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光通過色差校正元件CA向物鏡OBJ射入時(shí)的波陣面像差的變化量ΔWFE1、最好滿足上述(7)式。
這樣即使使用了波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的半導(dǎo)體激光時(shí)也能減小準(zhǔn)直透鏡位置的初期調(diào)整量和半導(dǎo)體激光位置的初期調(diào)整量。特別是當(dāng)|ΔWFE1|的值大致是零時(shí)、能不要該準(zhǔn)直透鏡位置的初期調(diào)整和半導(dǎo)體激光位置的初期調(diào)整，所以能大幅度降低光拾取裝置的制造工時(shí)和制造成本。
在上述那樣結(jié)構(gòu)的物鏡OBJ中，通過環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用故意使球面色差變化，但若把球面色差的變化量設(shè)定得過大時(shí)則單個(gè)物鏡OBJ的操作就困難。于是將把比其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光向物鏡OBJ射入時(shí)的波陣面像差對(duì)把其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光向物鏡OBJ射入時(shí)的波陣面像差的變化量作為ΔWFE2時(shí)、最好滿足下面的(7′)式。
|ΔWFE2|＜0.03λrms (7′)對(duì)單個(gè)物鏡OBJ的球面色差通過使其滿足(7′)式規(guī)定的關(guān)系、并且把物鏡OBJ與色差校正元件CA合成系統(tǒng)的球面色差校正到實(shí)際使用上容許的范圍內(nèi)就能容易地處理單個(gè)物鏡OBJ和合成系統(tǒng)這兩者。
本發(fā)明第十五方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，在所述色差校正元件上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的衍射結(jié)構(gòu)，所述色差校正元件射出通過折射作用和衍射作用形成的波陣面。
本發(fā)明第十六方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，把附加在透過所述色差校正元件的波陣面上的光程差Φb作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用由Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+……(8)定義的光程差函數(shù)Φb來表示時(shí)(其中，b2、b4、b6……分別是2次、4次、6次的光程差函數(shù)系數(shù))，用PD＝-2·b2(9)定義的所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足下面的條件。
PD＞0 (10)在本發(fā)明第十七方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，在所述色差校正元件上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)通過使鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，是對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)，所述色差校正元件射出通過折射作用形成的波陣面。
作為色差校正元件CA，除了如上所述把通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)作為環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少形成在一個(gè)光學(xué)面上并射出通過折射作用和衍射作用形成的波陣面以外，通過如本發(fā)明第十七方面所示，使鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，將作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少形成在一個(gè)光學(xué)面上并射出通過折射作用形成的波陣面也適合。這樣可提供在避免由衍射結(jié)構(gòu)的衍射效率引起的光透過率降低的同時(shí)還能得到同樣效果的色差校正元件CA。
在此是前者時(shí)，把附加在透過色差校正元件CA的波陣面上的光程差Φb作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用通過所述(8)式定義的光程差函數(shù)Φb表示時(shí)，通過使在用所述(9)式定義的色差校正元件CA上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足所述(10)式，能在色差校正元件CA上使色差校正元件CA具有射入的光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)時(shí)近軸功率向變大的方向變化這種近軸功率的波長(zhǎng)依存性，所以能良好地校正物鏡OBJ的軸上色差。
且色差校正元件CA最好在二個(gè)以上的光學(xué)面上具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)。這樣能把物鏡OBJ的軸上色差校正量分擔(dān)在二個(gè)以上光學(xué)面的環(huán)帶結(jié)構(gòu)上，所以能擴(kuò)展相鄰的環(huán)帶之間的間隔。其結(jié)果是減小了由環(huán)帶結(jié)構(gòu)形狀誤差引起的色差校正元件CA透過率的降低，所以能提高色差校正元件CA的透過率。
本發(fā)明第十八方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述色差校正元件是變換射入的發(fā)散光束發(fā)散角的耦合透鏡。
本發(fā)明第十九方面所述的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)中，所述色差校正元件是變換射入的光束的直徑的擴(kuò)展鏡。
作為在光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS中能適用的色差校正元件CA，也可以使用如圖7所示、變換從未圖示的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光光源射出的發(fā)散光束的發(fā)散角并向物鏡OBJ引導(dǎo)的耦合透鏡CUL和如圖8所示、變換用未圖示的準(zhǔn)直透鏡照準(zhǔn)的平行光束的直徑并向物鏡OBJ引導(dǎo)的擴(kuò)展鏡EXP。
圖1的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是在平面上形成色差校正元件CA的衍射結(jié)構(gòu)，但也可在凹面或凸面上形成。特別是如圖9所示把該衍射結(jié)構(gòu)在凹面上形成時(shí)，把用上述(9)式表示的衍射結(jié)構(gòu)的近軸功率與作為凹面折射面的折射功率的絕對(duì)值制成大致相同、其符號(hào)相反時(shí)，就能使向色差校正元件CA射入的光束徑與從色差校正元件CA射出的光束徑大致相同。這時(shí)從包含光軸的剖面看該衍射結(jié)構(gòu)時(shí)則如圖9的放大圖所示、各環(huán)帶結(jié)構(gòu)成臺(tái)階狀。
以上的說明中是把物鏡OBJ制成單透鏡，但作為能適用于光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的物鏡、也可以使用如圖6所示把物鏡OBJ的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的功能和作為聚光透鏡的功能分離在各不同透鏡(E1和E2)上而通過各透鏡凸緣部的結(jié)合部嵌裝·粘接成為一體化的物鏡。這時(shí)最好使具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)功能的透鏡E1的近軸功率大致為零并把其光學(xué)面的曲率半徑設(shè)定得較大，使聚光透鏡E2專門具有作為物鏡的聚光作用。這樣能把由微細(xì)形狀環(huán)帶結(jié)構(gòu)的遮蔽引起的透過率降低抑制得很小，并且能容易地制作該環(huán)帶結(jié)構(gòu)。圖6中是把透鏡E1和透鏡E2通過凸緣部的結(jié)合部嵌裝·粘接成為一體，但也可以通過鏡體等其他構(gòu)件把透鏡E1和透鏡E2一體化。
物鏡OBJ采用塑料透鏡時(shí)能用射出成形高精度形成微細(xì)結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所以理想。在物鏡OBJ采用玻璃透鏡時(shí)最好采用玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg是400℃以下的玻璃透鏡、用使用模具的成形法制作。這樣能用比通常成形用的玻璃透鏡(Tg是530℃左右)低的溫度成形，所以在縮短成形時(shí)間和模具長(zhǎng)壽命化等上有利，結(jié)果是能實(shí)現(xiàn)物鏡的低成本化。作為這種玻璃透鏡有住田光學(xué)玻璃公司制的PG375(商品名)和PG325(商品名)等。
本發(fā)明第二十方面所述的光拾取裝置包括光源；光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其把從所述光源射出的光束在光信息記錄媒體的信息記錄面上聚光來進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，該光拾取裝置中，所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且在與所述物鏡具有相同設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同材料、相同焦距、相同像方數(shù)值孔徑、相同倍率、相同透鏡厚度和相同背聚焦但不具有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的折射透鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量設(shè)為ΔSAR，在所述物鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，滿足下式。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第一方面所述發(fā)明的作用效果相同。
ΔSAR＞ΔSAD (1)本發(fā)明第二十一方面所述的光拾取裝置，其所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的衍射結(jié)構(gòu)，所述物鏡射出通過折射作用和衍射作用形成的聚光波陣面。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第二方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十二方面所述的光拾取裝置，其所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)使鄰接的環(huán)帶之間在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成、是對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)，所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第三方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十三方面所述的光拾取裝置，其所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，其為了使把通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，且所述第一環(huán)帶形成在比所述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第四方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十四方面所述的光拾取裝置包括光源；光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，把從所述光源射出的光束在光信息記錄媒體的信息記錄面上聚光來進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，該光拾取裝置中，所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有形成為鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且通過所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)附加在透過所述物鏡的波陣面上的光程差作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用由Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+……(2)(其中，b2、b4、b6……分別是2次、4次、6次的光程差函數(shù)系數(shù)，b4、b6……中至少有一個(gè)包括b4的光程差函數(shù)系數(shù)具有不是零的值)定義的光程差函數(shù)Φb來表示。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第五方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十五方面所述的光拾取裝置，其用PD＝-2·b2定義的所述物鏡上形成的所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足下式。
-0.02＜PD＜0.02(3)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第六方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十六方面所述的光拾取裝置包括光源；光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，把從所述光源射出的光束在光信息記錄媒體的信息記錄面上聚光來進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，該光拾取裝置中，所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有形成為鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面被區(qū)分成包括光軸、形成沒有所述臺(tái)階的連續(xù)面的中央?yún)^(qū)域和包圍該中央?yún)^(qū)域的周圍、形成有所述臺(tái)階的周邊區(qū)域。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第七方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十七方面所述的光拾取裝置，其當(dāng)把所述中央?yún)^(qū)域的直徑設(shè)為D1(mm)、把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D2(mm)時(shí)，滿足下式。
D1/D2＞0.2 (4)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第八方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十八方面所述的光拾取裝置包括光源；光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，把從所述光源射出的光束在光信息記錄媒體的信息記錄面上聚光來進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)，該光拾取裝置中，所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)具備色差校正元件和把來自所述色差校正元件的光束聚光的物鏡，所述色差校正元件由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有為了使通過相互鄰接的環(huán)帶中外側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)于通過內(nèi)側(cè)環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且通過使鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短，在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且所述第一環(huán)帶形成在比所述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，把位于最靠近光軸一邊的環(huán)帶的直徑設(shè)為D3(mm)，把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D4(mm)時(shí)，滿足下式。
D3/D4＞0.2 (5)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第九方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第二十九方面所述的光拾取裝置中，所述物鏡是單透鏡。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十方面所述的光拾取裝置，其所述物鏡的像方數(shù)值孔徑在0.7以上。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十一所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十一方面所述的光拾取裝置中，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是500nm以下。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十二方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十二方面所述的光拾取裝置，其向所述物鏡將把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線的球差對(duì)把所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線的球差的變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，滿足下式。
ΔSAD＜0(6)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十三方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十三方面所述的光拾取裝置，其在將把比其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光通過所述色差校正元件向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差對(duì)把其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光通過所述色差校正元件向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差的變化量設(shè)為ΔWFE1時(shí)，滿足下式。
|ΔWFE1|＜0.03λrms (7)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十四方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十四方面所述的光拾取裝置，其在所述色差校正元件上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是通過衍射作用使相互鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的衍射結(jié)構(gòu)，所述色差校正元件射出通過折射作用和衍射作用形成的波陣面。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十五方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十五方面所述的光拾取裝置，其把附加在透過所述色差校正元件的波陣面上的光程差Φb作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用由Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+……(8)定義的光程差函數(shù)Φb來表示時(shí)(其中，b2、b4、b6……分別是2次、4次、6次的光程差函數(shù)系數(shù))，用PD＝-2·b2(9)定義的所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足下面的條件。
PD＞0 (10)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十六方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十六方面所述的光拾取裝置，其在所述色差校正元件上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)通過使鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，是對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)，所述色差校正元件射出通過折射作用形成的波陣面。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十七方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十七方面所述的光拾取裝置中，所述色差校正元件是變換射入的發(fā)散光束發(fā)散角的耦合透鏡。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十八方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第三十八方面所述的光拾取裝置中，所述色差校正元件是變換射入的光束徑的擴(kuò)展鏡。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十九方面所述發(fā)明的作用效果相同。
在本發(fā)明第三十九方面所述的光拾取裝置中，所述色差校正元件固定配置在所述光源與所述物鏡間的光路中，對(duì)所述光信息記錄媒體至少進(jìn)行信息的記錄和再現(xiàn)的一種時(shí)、通過執(zhí)行元件僅把所述物鏡向與光軸的垂直方向變位，把來自所述光源的光束聚光在規(guī)定的軌道上。這時(shí)能更加發(fā)揮所述本發(fā)明的作用效果。
本發(fā)明第四十方面所述的物鏡是像方數(shù)值孔徑是0.7以上的光拾取裝置用物鏡，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有形成為鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面被區(qū)分成包括光軸、形成沒有所述臺(tái)階的連續(xù)面的中央?yún)^(qū)域和包圍該中央?yún)^(qū)域的周圍、形成有所述臺(tái)階的周邊區(qū)域。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十一方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十一方面所述的物鏡是在設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是500nm以下的光拾取裝置用物鏡中，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且至少在一個(gè)光學(xué)面上具有形成為鄰接的環(huán)帶之間對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)衍射光的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面被區(qū)分成包括光軸、形成沒有所述臺(tái)階的連續(xù)面的中央?yún)^(qū)域和包圍該中央?yún)^(qū)域的周圍、形成有所述臺(tái)階的周邊區(qū)域。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十二方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十二方面所述的物鏡在把所述中央?yún)^(qū)域的直徑設(shè)為D1(mm)、把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡的光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D2(mm)時(shí)，滿足下式。
D1/D2＞0.2(11)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第八方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十三方面所述的物鏡還滿足下式。
D1/D2＞0.3(12)本發(fā)明第四十四方面所述的物鏡，其把附加在透過所述物鏡的波陣面上的光程差Φb作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)、用由Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+……(13)定義的光程差函數(shù)Φb來表示時(shí)(其中，b2、b4、b6……分別是2次、4次、6次光程差函數(shù)的系數(shù))，用PD＝-2·b2(14)
定義的所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD(mm-1)滿足下面條件的是本發(fā)明第四十到第四十三方面任一項(xiàng)中所述的物鏡。
-0.02＜PD＜0.02(15)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第六方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十五所述物鏡中，所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率PD是零。
本發(fā)明第四十六方面所述的物鏡是像方數(shù)值孔徑是0.7以上的光拾取裝置用物鏡，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且通過鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)而形成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且所述第一環(huán)帶形成在比所述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，把位于最靠近光軸一邊的環(huán)帶的直徑設(shè)為D3(mm)，把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D4(mm)時(shí)，滿足下式。
D3/D4＞0.2 (16)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第九、第十一方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十七方面所述的物鏡是使用波長(zhǎng)為500nm以下的光拾取裝置用物鏡，所述物鏡由以微小臺(tái)階分割的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成，且通過鄰接的環(huán)帶在其分界處相互向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，至少在一個(gè)光學(xué)面上具有作為對(duì)規(guī)定的射入光產(chǎn)生規(guī)定光程差的附加光程差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且所述物鏡射出通過折射作用形成的聚光波陣面，所述物鏡上形成的環(huán)帶結(jié)構(gòu)至少各具有一個(gè)第一環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度短而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成；和第二環(huán)帶，為了使通過的光束的光路長(zhǎng)度比通過鄰接于內(nèi)側(cè)的環(huán)帶的光束的光路長(zhǎng)度長(zhǎng)而在其分界處向光軸方向偏轉(zhuǎn)形成，且所述第一環(huán)帶形成在比所述第二環(huán)帶靠近光軸的一邊，把位于最靠近光軸一邊的環(huán)帶的直徑設(shè)為D3(mm)，把形成有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的所述物鏡光學(xué)面最大有效徑的直徑設(shè)為D4(mm)時(shí)，滿足下式。
D3/D4＞0.2(17)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第九、第十二方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十八方面所述的物鏡，其在與所述物鏡具有相同設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同材料、相同焦距、相同像方數(shù)值孔徑、相同倍率、相同透鏡厚度和相同背聚焦但不具有所述環(huán)帶結(jié)構(gòu)的折射透鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量設(shè)為ΔSAR，在所述物鏡中，把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差對(duì)所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線球差的變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，滿足下式。
ΔSAR＞ΔSAD(18)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第一方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第四十九方面所述的物鏡是單透鏡。本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本發(fā)明第五十方面所述的物鏡，在把比其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差對(duì)把其設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光向所述物鏡射入時(shí)的波陣面像差的變化量設(shè)為ΔWFE2時(shí)，滿足下式。
|ΔWFE2|＜0.03λrms (19)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十四方面所述發(fā)明有關(guān)并上述。
本發(fā)明第五十一方面所述的物鏡，在將向所述物鏡把比所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線的球差對(duì)把所述設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光射入時(shí)邊緣光線的球差的變化量設(shè)為ΔSAD時(shí)，滿足下式。
ΔSAD＜0 (20)本發(fā)明的作用效果與本發(fā)明第十三方面所述發(fā)明的作用效果相同。
本說明書中形成有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)面是指光學(xué)元件的表面，例如在透鏡的表面上設(shè)置突起而具有衍射射入光束作用的面，在同一光學(xué)面上有產(chǎn)生衍射作用的區(qū)域和不產(chǎn)生衍射作用的區(qū)域時(shí)叫做產(chǎn)生衍射作用的區(qū)域。衍射結(jié)構(gòu)是指該產(chǎn)生衍射作用的區(qū)域。作為突起的形狀例如在光學(xué)元件的表面以光軸為中心形成大致同心圓狀的環(huán)帶、在包含光軸的平面上看其剖面的話各環(huán)帶是鋸齒狀或臺(tái)階狀形狀的是公知的，包括這種形狀。
一般從形成有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)面產(chǎn)生0次衍射光、±1次衍射光、±2次衍射光、……和無數(shù)次的衍射光，但例如在具有如上述的子午剖面是鋸齒狀突起的衍射面時(shí)、為了把特定次數(shù)的衍射效率比其他次數(shù)的衍射效率提高或根據(jù)情況把特定一個(gè)次數(shù)(例如±1次衍射光)的衍射效率形成大致100％，可設(shè)定該突起形狀。
本說明書中所說的物鏡，狹義上是指在光拾取裝置中裝填了光信息記錄媒體(光盤)的狀態(tài)下最靠光信息記錄媒體的位置、與之相對(duì)配置的具有聚光作用的透鏡，廣義上是指與其透鏡一起至少通過執(zhí)行元件在其光軸方向上被驅(qū)動(dòng)的透鏡。因此本說明書中所說的物鏡的數(shù)值孔徑和像方數(shù)值孔徑是指光信息記錄媒體一邊的數(shù)值孔徑，是指各光信息記錄媒體的規(guī)格規(guī)定的數(shù)值孔徑，或相對(duì)各光信息記錄媒體根據(jù)使用光源的波長(zhǎng)能得到為進(jìn)行信息的記錄/再現(xiàn)而需要的點(diǎn)徑的、具有衍射界限性能的數(shù)值孔徑。
本說明書中所說的信息的記錄是指在上述光信息記錄媒體的信息記錄面上記錄信息。本說明書中所說的信息的再現(xiàn)是指把記錄在上述光信息記錄媒體的信息記錄面上的信息再現(xiàn)。本發(fā)明的物鏡可以是僅進(jìn)行記錄或僅進(jìn)行再現(xiàn)的物鏡，也可以是用于進(jìn)行記錄和再現(xiàn)這兩者的物鏡。而且即可以是用于對(duì)某個(gè)光信息記錄媒體進(jìn)行記錄并對(duì)其他光信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)的物鏡，也可以是用于對(duì)某個(gè)光信息記錄媒體進(jìn)行記錄或再現(xiàn)、而對(duì)其他光信息記錄媒體進(jìn)行記錄及再現(xiàn)的物鏡。在此所說的再現(xiàn)包括只讀取信息。
下面參照
本發(fā)明光拾取裝置用物鏡的實(shí)施形態(tài)。圖10是包括本實(shí)施形態(tài)光拾取光學(xué)系統(tǒng)(具備物鏡)的光拾取裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。安裝了本發(fā)明光拾取光學(xué)系統(tǒng)OS的光拾取裝置PU如圖10所示具備作為光源的半導(dǎo)體激光器LD。半導(dǎo)體激光器LD是射出波長(zhǎng)400nm左右光束的GaN系藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器、或SHG系藍(lán)紫色激光器。從該半導(dǎo)體激光器LD射出的發(fā)散光束透過偏光光束分離器BS、經(jīng)過1/4波長(zhǎng)板WP而成為圓偏光的光束后，由耦合透鏡CUL形成平行光束。該平行光束射入色差校正元件CA。經(jīng)過色差校正元件AC的光束經(jīng)過光圈ST后由物鏡OBJ通過光盤OD的保護(hù)層DP在信息記錄面DR上作為聚光點(diǎn)而形成。物鏡OBJ通過在其周邊配置的2軸執(zhí)行元件AC被向聚焦方向和跟蹤方向驅(qū)動(dòng)。物鏡OBJ其光盤OD一邊的數(shù)值孔徑是0.7以上，能通過凸緣部FL高精度安裝在光拾取裝置PU上。
信息記錄面DR上通過信息位調(diào)制的反射光束再次透過物鏡OBJ、光圈ST、色差校正元件CA后，通過耦合透鏡CUL成為收斂光束。該收斂光束通過1/4波長(zhǎng)板WP而成為直線偏光后由偏光光束分離器BS反射，經(jīng)過圓柱形透鏡CY、凹透鏡NL，這樣被給予了像散，收斂在光檢測(cè)器PD的受光面上。然后使用根據(jù)光檢測(cè)器PD的輸出信號(hào)生成的聚光誤差信號(hào)和跟蹤誤差信號(hào)對(duì)光盤OD進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)。
本發(fā)明光信息記錄再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)具有上述的光拾取裝置PU；光信息記錄媒體支承裝置，未圖示、支承光盤OD使其通過該光拾取裝置能進(jìn)行信息的記錄/再現(xiàn)。光信息記錄媒體支承裝置由旋轉(zhuǎn)操作裝置構(gòu)成，保持光盤OD的中心部分并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
上述結(jié)構(gòu)的光拾取裝置PU以及上述光信息記錄再現(xiàn)裝置的光拾取裝置PU中，在色差校正元件CA和物鏡OBJ的至少一個(gè)光學(xué)面上形成有本發(fā)明第一、五、七和九方面所述的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，所以即使使用由制造誤差而導(dǎo)致波長(zhǎng)從光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)偏離的半導(dǎo)體激光器LD時(shí)、發(fā)生的球差也足夠小，而且能把由物鏡OBJ跟蹤驅(qū)動(dòng)而發(fā)生的慧差抑制得很小，所以能得到良好的跟蹤特性。
(實(shí)施例)下面作為所述光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS提出5個(gè)恰當(dāng)?shù)膶?shí)施例。無論哪個(gè)實(shí)施例中都是設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是407.5nm，物鏡OBJ的焦距是1.41mm，物鏡OBJ的像方數(shù)值孔徑是0.85，物鏡OBJ的射入瞳孔徑是2.4mm。
各實(shí)施例的非球面中，把自與該面的頂點(diǎn)相切的平面的變形量設(shè)為X(mm)、垂直于光軸方向的高度設(shè)為h(mm)、曲率半徑設(shè)為r(mm)時(shí)，用下面的公式1表示。其中，k為圓錐系數(shù)，A2i為非球面系數(shù)。
X=h2/r1+1-(1+k)h2/r2+Σi=210A2ih2i]]>各實(shí)施例中作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)用通過該環(huán)帶結(jié)構(gòu)附加在透過波陣面上的光程差表示。該光程差在設(shè)垂直于光軸方向的高度為h(mm)、b2j為衍射面系數(shù)(也叫做光程差函數(shù)系數(shù))時(shí)，用以下面的公式2定義的光程差函數(shù)Φb(mm)表示。
Φb=Σj=15b2jh2j]]>在根據(jù)該光程差函數(shù)Φb(mm)的值形成衍射結(jié)構(gòu)時(shí)，以光程差函數(shù)Φb(mm)的值每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的n倍(n是自然數(shù))形成環(huán)帶。
各實(shí)施例的透鏡數(shù)據(jù)表中r(mm)是曲率半徑，d(mm)是面間隔，Nd是d線的折射率，Nλ是設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的折射率，νd表示d線的阿貝數(shù)。這以后(包括表的透鏡數(shù)據(jù))把10的冪乘數(shù)(例如2.5×10-3)用E(例如2.5×E-3)來表示。
(實(shí)施例1)實(shí)施例1的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表1。本實(shí)施例作為圖1所示的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是適合的，由物鏡OBJ和配置在該物鏡OBJ與光源的平行光束中的色差校正元件CA構(gòu)成。物鏡OBJ和色差校正元件CA都是塑料透鏡。色差校正元件CA設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表1中的第二面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖11(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(表1中的第三面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍球面色差大致完全被校正。這樣如圖11(b)所示、就可把在與色差校正元件CA組合系統(tǒng)發(fā)生的球面色差抑制得比較小。物鏡OBJ對(duì)波長(zhǎng)417.5nm的波陣面像差是0.006λrms，色差校正元件CA與物鏡OBJ合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)417.5nm的波陣面像差是0.051λrms。
由圖11(a)和(b)可知物鏡OBJ的背聚焦對(duì)波長(zhǎng)417.5nm約長(zhǎng)了2.5μm，但通過與色差校正元件CA的組合、背聚焦對(duì)波長(zhǎng)變化的變化大致完全被校正。
在色差校正元件CA上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.003λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與色差校正元件CA的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例項(xiàng)目中所述的值如下。
ΔSAD0.3μmΔSAR1.5μmPD(OBJ)0PD(CA)0.048D1/D20.51(其中，用公式2表示的光程差函數(shù)Φb每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的一倍而形成環(huán)帶時(shí))|ΔWFE1|0.051λrms(其中λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.006λrms(其中λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))(實(shí)施例2)實(shí)施例2光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表2。本實(shí)施例作為圖1所示的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是適合的，由物鏡OBJ和配置在該物鏡OBJ與光源的平行光束中的色差校正元件CA構(gòu)成。物鏡OBJ和色差校正元件CA都是塑料透鏡。色差校正元件CA設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表2中的第二面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖12(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(表2中的第三面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的球差欠校正。這樣在與色差校正元件CA組合的系統(tǒng)中就由半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)變化將伴隨從色差校正元件CA向物鏡0BJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差如圖12(b)所示良好地消除。物鏡OBJ對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.063λrms，色差校正元件CA與物鏡OBJ合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.008λrms。
由圖12(a)和(b)可知，物鏡OBJ的背聚焦對(duì)波長(zhǎng)417.5nm約長(zhǎng)了2.5μm，但通過與色差校正元件CA的組合、背聚焦相對(duì)波長(zhǎng)變化的變化大致完全被校正。
在色差校正元件CA上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.003λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與色差校正元件CA的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例中所述的值如下。
ΔSAD-1.2μmΔSAR1.4μmPD(OBJ)0PD(CA)0.048D1/D20.49(其中，用公式2表示的光程差函數(shù)Φb每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的一倍而形成環(huán)帶時(shí))|ΔWFE1|0.008λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.063λrms(其中λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))(實(shí)施例3)實(shí)施例3的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表3。本實(shí)施例作為圖1所示的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是適合的，由物鏡OBJ和配置在該物鏡OBJ與光源的平行光束中的色差校正元件CA構(gòu)成。物鏡OBJ是玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg是285℃的玻璃透鏡(住田光學(xué)玻璃公司制、PG325)，色差校正元件CA是塑料透鏡。色差校正元件CA設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表3中的第二面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖13(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(表3中的第三面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用、在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍球面色差大致完全被校正。這樣如圖13(b)所示、就把在與色差校正元件CA組合系統(tǒng)發(fā)生的球面色差抑制得比較小。物鏡OBJ對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.003λrms，色差校正元件CA與物鏡OBJ合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.041λrms。
由圖13(a)和(b)可知，物鏡OBJ的背聚焦對(duì)波長(zhǎng)417.5nm約長(zhǎng)了2.0μm，但通過與色差校正元件CA的組合、背聚焦對(duì)波長(zhǎng)變化的變化大致完全被校正。
在色差校正元件CA上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.002λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與色差校正元件CA的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例中所述的值如下。
ΔSAD0.0μmΔSAR1.4μmPD(OBJ)0PD(CA)0.038D1/D20.55(其中，用公式2表示的光程差函數(shù)Φb每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的一倍而形成環(huán)帶時(shí))|ΔWFE1|0.041λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.003λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))(實(shí)施例4)實(shí)施例4光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表4。本實(shí)施例作為圖7所示的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是適合的，由物鏡OBJ和把從光源射出的發(fā)散光束變換成平行光束的耦合透鏡CUL構(gòu)成。物鏡OBJ和耦合透鏡CUL都是塑料透鏡。耦合透鏡CUL設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表4中的第二面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖14(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(表4中的第三面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的球差欠校正。這樣在與耦合透鏡CUL組合的系統(tǒng)中就由半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)變化將伴隨從耦合透鏡CUL向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差如圖14(b)所示良好地消除。物鏡OBJ對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.063λrms，耦合透鏡CUL與物鏡OBJ合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.012λrms。
由圖14(a)和(b)可知，物鏡OBJ的背聚焦對(duì)波長(zhǎng)417.5nm約長(zhǎng)了2.5μm，但通過與耦合透鏡CUL的組合、背聚焦對(duì)波長(zhǎng)變化的變化大致完全被校正。
在耦合透鏡CUL上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.001λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與耦合透鏡CUL的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例中所述的值如下。
ΔSAD-1.2μmΔSAR1.4μmPD(OBJ)0PD(CA)0.055D1/D20.49(其中，用公式2表示的光程差函數(shù)Φb每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的一倍而形成環(huán)帶時(shí))|ΔWFE1|0.012λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.063λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))(實(shí)施例5)本實(shí)施例光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表5。本實(shí)施例作為圖8所示的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS是適合的，由物鏡OBJ和配置在該物鏡OBJ與光源的平行光束中、變換平行光束的徑并向物鏡OBJ引導(dǎo)的擴(kuò)展鏡EXP構(gòu)成。物鏡OBJ和擴(kuò)展鏡EXP都是塑料透鏡。擴(kuò)展鏡EXP設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表5中的第四面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖15(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(表5中的第五面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的球差欠校正。這樣在與擴(kuò)展鏡EXP組合的系統(tǒng)中就由半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)變化將伴隨從擴(kuò)展鏡EXP向物鏡OBJ的光束發(fā)散度變化而發(fā)生的球差如圖15(b)所示良好地消除。物鏡OBJ對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.063λrms，擴(kuò)展鏡EXP與物鏡OBJ的合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)407.5+10nm的波陣面像差是0.011λrms。
由圖15(a)和(b)可知，物鏡OBJ的背聚焦對(duì)波長(zhǎng)417.5nm約長(zhǎng)了2.5μm，但通過與擴(kuò)展鏡EXP的組合、背聚焦對(duì)波長(zhǎng)變化的變化大致完全被校正。
在擴(kuò)展鏡EXP上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.002λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與擴(kuò)展鏡EXP的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例中所述的值如下。
ΔSAD-1.2μmΔSAR1.4μmPD(OBJ)0PD(CA)0.050D1/D20.49(其中，用公式2表示的光程差函數(shù)Φb每變化設(shè)計(jì)波長(zhǎng)407.5nm的一倍而形成環(huán)帶時(shí))|ΔWFE1|0.011λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.063λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))如本實(shí)施例、其光程差函數(shù)用公式2表示的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)在具有二個(gè)以上色差校正元件的光學(xué)面上形成時(shí)，本說明書環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸功率是用(9)式計(jì)算的各個(gè)光學(xué)面上環(huán)帶結(jié)構(gòu)近軸功率PD(mm-1)的和。
(實(shí)施例6)實(shí)施例6光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表6。本實(shí)施例是取代圖1所示光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS的物鏡OBJ而使用如圖4所示形成有附帶光程差結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS。光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)OS由物鏡OBJ和配置在該物鏡OBJ與光源的平行光束中的色差校正元件CA構(gòu)成。物鏡OBJ和色差校正元件CA設(shè)計(jì)成在其光束射出面(表6中的第二面)的直徑3.4mm內(nèi)無像差。
第三面各環(huán)帶的近軸曲率半徑和軸上厚度以及非球面系數(shù)
第三面各環(huán)帶的內(nèi)周·外周半徑
非球面系數(shù)
衍射面系數(shù)
如圖16(a)所示、物鏡OBJ通過在光束射入面上(6-1中的第三面)形成的作為給予相位差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，在波長(zhǎng)417.5nm處球面色差向校正欠校正方向發(fā)生，這時(shí)的波陣面像差是0.054λrms。而在其上組合色差校正元件CA時(shí)，通過在色差校正元件CA的光束射入面上(表6-1中的第一面)形成的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，射出光成為收斂光、在物鏡OJB上球面色差向校正過校正方向發(fā)生，但與物鏡OJB上作為給予相位差結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)作用引起的球面色差向校正欠校正方向發(fā)生相抵消，如圖16(b)所示能把發(fā)生的球面色差抑制得很小。色差校正元件CA與物鏡OBJ合成系統(tǒng)對(duì)波長(zhǎng)417.5nm的波陣面像差是0.014λrms。
圖17(a)表示把波長(zhǎng)417.5nm的光束對(duì)物鏡OBJ射入時(shí)含有散焦成分的波陣面像差，圖17(b)表示把波長(zhǎng)417.5nm的光束對(duì)色差校正元件CA與物鏡OBJ合成系統(tǒng)射入時(shí)含有散焦成分的波陣面像差。由圖17(a)、(b)可知，通過色差校正元件CA的作為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的作用，由射入光束的波長(zhǎng)變化引起的物鏡OBJ的散焦成分被良好校正。
在色差校正元件CA上殘存的球面色差在407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍是0.002λrms以下。因此對(duì)407.5±10nm的波長(zhǎng)范圍、由±0.5mm的物鏡OBJ與色差校正元件CA的光軸錯(cuò)移而發(fā)生的慧差大致是零，能得到良好的跟蹤特性。本實(shí)施例中所述的值如下。
PD(CA)0.048D3/D40.4|ΔWFE1|0.014λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))|ΔWFE2|0.054λrms(其中，λ(＝417.5nm)是向光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)射入的光的波長(zhǎng))根據(jù)本發(fā)明，能提供一種光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)、是安裝在使用短波長(zhǎng)藍(lán)紫色光源的光拾取裝置上的光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，在射入的光的波長(zhǎng)變化時(shí)發(fā)生的球差足夠小，而且在射入光的波長(zhǎng)變化時(shí)物鏡對(duì)色差校正元件在垂直于光軸的方向上偏心時(shí)發(fā)生的慧差也足夠小。能提供能應(yīng)用于該光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)的物鏡和安裝了這些光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)和物鏡的光拾取裝置。
權(quán)利要求
1.一種光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，包括色差校正元件，在該色差校正元件的至少一個(gè)光學(xué)表面上具有包括多個(gè)環(huán)形區(qū)域的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，其中，相鄰的環(huán)形區(qū)域以如下方式由一臺(tái)階部分分開，即相鄰環(huán)形區(qū)域中遠(yuǎn)離光軸的那個(gè)環(huán)形區(qū)域具有比靠近光軸的另一個(gè)環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光路；以及物鏡，該物鏡將來自色差校正元件的光束會(huì)聚到光盤的信息記錄面上，并在其至少一個(gè)光學(xué)表面上具有包括多個(gè)環(huán)形區(qū)域的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，其中相鄰的環(huán)形區(qū)域由一在光軸方向上成形的臺(tái)階部分以如下方式分開，即該臺(tái)階部分在已經(jīng)穿過相鄰的環(huán)形區(qū)域的光束之間形成光程差；其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的波長(zhǎng)變動(dòng)而由物鏡造成的焦點(diǎn)偏移；并且物鏡的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的波長(zhǎng)變動(dòng)而由物鏡造成的球差。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，物鏡的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正以下球差中的至少一種，即，由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束波長(zhǎng)變動(dòng)引起的物鏡放大率變動(dòng)而造成的球差和由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束波長(zhǎng)變動(dòng)引起的物鏡波長(zhǎng)色散所造成的球差。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在物鏡環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸定位而周期性變化，并且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是一種其中每個(gè)臺(tái)階部分在相同方向上成形的衍射結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)由環(huán)帶結(jié)構(gòu)為穿過物鏡的波陣面提供的光程差通過光程差函數(shù)Φb來表示時(shí)，在四階或更高階的高階光程差函數(shù)系數(shù)中的包括四階光程差函數(shù)系統(tǒng)在內(nèi)的至少一個(gè)光程差函數(shù)系統(tǒng)具有非零值，其中光程差函數(shù)Φb由作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)的方程(Φb-b2·h2+b4·h4+b6·h6+…)(其中，b2、b4、b6分別是二階、四階和六階光程差函數(shù)系數(shù))限定。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下的方程-0.02＜PD＜0.02PD＝-2·b2其中PD是形成在物鏡上的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸光焦度(mm-1)。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，PD＝0。
7.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，物鏡中的其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面包括中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域，中央?yún)^(qū)域包括光軸并為沒有臺(tái)階部分的連續(xù)表面，而周邊區(qū)域環(huán)繞中央?yún)^(qū)域的周邊并具有臺(tái)階部分。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下方程D1/D2＞0.2其中D1是中央?yún)^(qū)域的直徑，而D2是其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面的最大有效直徑。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在物鏡環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著遠(yuǎn)離光軸定位而非周期性變化，并且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是一種其中臺(tái)階部分的成形方向在物鏡的有效直徑內(nèi)反轉(zhuǎn)的提供光程差的結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在環(huán)帶結(jié)構(gòu)中，與包括光軸的環(huán)形區(qū)域的外側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比包括光軸的環(huán)形區(qū)域更短的光程長(zhǎng)度，位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光程長(zhǎng)度，并且位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)相鄰的每個(gè)環(huán)形區(qū)域都短的光路長(zhǎng)度。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下方程D3/D4＞0.2在此，D3是包括光軸的環(huán)形區(qū)域的直徑(mm)，而D4是物鏡光學(xué)表面的最大有效直徑(mm)。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下方程ΔSAR＞ΔSAD在此，當(dāng)限定為折射透鏡不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，而具有與物鏡相同的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同的材料、相同的焦距、相同的像方數(shù)值孔徑、相同的放大率、相同的透鏡厚度以及相同的后焦點(diǎn)時(shí)，ΔSAR是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量，而ΔSAD是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下方程ΔSAD＜0在此，ΔSAD是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差的變化量。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，滿足以下方程|ΔWFE1|＜0.03λrms在此，ΔWFE1是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束通過色差校正元件進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束通過色差校正元件進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差的變化量。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，物鏡是一個(gè)單透鏡。
16.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，物鏡由衍射元件和會(huì)聚元件構(gòu)成，衍射元件具有其上形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，而會(huì)聚元件用以會(huì)聚已經(jīng)穿過衍射元件的光束，并且滿足以下方程|P2/P1|＜0.2在此，在此，P1是衍射元件的近軸光焦度(mm-1)，而P2是會(huì)聚元件的近軸光焦度(mm-1)。
17.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，物鏡的像方數(shù)值孔徑為0.7或更大。
18.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為500nm或更小。
19.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是其中環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸而周期性減小的衍射結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)為穿過色差校正元件的波陣面提供的光程差Φb由光程差函數(shù)Φb表示時(shí)，滿足以下方程，其中光程差函數(shù)由作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)的方程(Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+…)(其中，b2、b4、b6分別是二階、四階和六階光程差函數(shù)系數(shù))限定PD＞0在此，PD是環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸光焦度(mm-1)。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在光程差函數(shù)Φb中不低于四階的所有高階光程差函數(shù)系統(tǒng)為零。
22.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)為其中環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸而非周期性變化的提供光程差的結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，色差校正元件是將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R。
24.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，光拾取裝置包括將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R，而色差校正元件是設(shè)置在耦合透鏡和物鏡之間的光路上的兩個(gè)透鏡組的擴(kuò)展鏡。
25.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，光拾取裝置包括將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R，而色差校正元件是設(shè)置在耦合透鏡和物鏡之間的光路上一個(gè)透鏡組的光學(xué)元件。
26.一種光拾取裝置，包括光源；以及光學(xué)系統(tǒng)，用于將來自光源的光束會(huì)聚到光學(xué)信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，從而進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)信息；光學(xué)系統(tǒng)包括色差校正元件，在該色差校正元件的至少一個(gè)光學(xué)表面上具有包括多個(gè)環(huán)形區(qū)域的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，其中，相鄰的環(huán)形區(qū)域以如下方式由一臺(tái)階部分分開，即相鄰環(huán)形區(qū)域中遠(yuǎn)離光軸的那個(gè)環(huán)形區(qū)域具有比靠近光軸的另一個(gè)環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光路；以及物鏡，該物鏡將來自色差校正元件的光束會(huì)聚到光盤的信息記錄面上，并在其至少一個(gè)光學(xué)表面上具有包括多個(gè)環(huán)形區(qū)域的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，其中相鄰的環(huán)形區(qū)域由一在光軸方向上成形的臺(tái)階部分以如下方式分開，即該臺(tái)階部分在已經(jīng)穿過相鄰的環(huán)形區(qū)域的光束之間形成光程差；其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的波長(zhǎng)變動(dòng)而由物鏡造成的焦點(diǎn)偏移；并且物鏡的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的波長(zhǎng)變動(dòng)而由物鏡造成的球差。
27.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，物鏡的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正以下球差中的至少一種，即，由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束波長(zhǎng)變動(dòng)引起的物鏡放大率變動(dòng)而造成的球差與由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束波長(zhǎng)變動(dòng)引起的物鏡波長(zhǎng)色散所造成的球差。
28.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，在物鏡環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸定位而周期性變化，并且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是一種其中每個(gè)臺(tái)階部分在相同方向上成形的衍射結(jié)構(gòu)。
29.如權(quán)利要求28所述的光拾取裝置，其中，當(dāng)由環(huán)帶結(jié)構(gòu)為穿過物鏡的波陣面提供的光程差通過光程差函數(shù)Φb來表示時(shí)，在四階或更高階的高階光程差函數(shù)系數(shù)中的包括四階光程差函數(shù)系統(tǒng)在內(nèi)的至少一個(gè)光程差函數(shù)系統(tǒng)具有非零值，其中光程差函數(shù)Φb由作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)的方程(Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+…)(其中，b2、b4、b6分別是二階、四階和六階光程差函數(shù)系數(shù))限定。
30.如權(quán)利要求29所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程-0.02＜PD＜0.02PD＝-2·b2其中PD是形成在物鏡上的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸光焦度(mm-1)。
31.如權(quán)利要求30所述的光拾取裝置，其中，PD＝0。
32.如權(quán)利要求28所述的光拾取裝置，其中，物鏡中的其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面包括中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域，中央?yún)^(qū)域包括光軸并為沒有臺(tái)階部分的連續(xù)表面，而周邊區(qū)域環(huán)繞中央?yún)^(qū)域的周邊并具有臺(tái)階部分。
33.如權(quán)利要求32所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程D1/D2＞0.2其中D1是中央?yún)^(qū)域的直徑，而D2是其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面的最大有效直徑。
34.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，在物鏡環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著遠(yuǎn)離光軸定位而非周期性變化，并且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是一種其中臺(tái)階部分的成形方向在物鏡的有效直徑內(nèi)反轉(zhuǎn)的提供光程差的結(jié)構(gòu)。
35.如權(quán)利要求34所述的光拾取裝置，其中，在環(huán)帶結(jié)構(gòu)中，與包括光軸的環(huán)形區(qū)域的外側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比包括光軸的環(huán)形區(qū)域更短的光路長(zhǎng)度，位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光路長(zhǎng)度，并且位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)相鄰的每個(gè)環(huán)形區(qū)域都短的光路長(zhǎng)度。
36.如權(quán)利要求34所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程D3/D4＞0.2在此，D3是包括光軸的環(huán)形區(qū)域的直徑(mm)，而D4是物鏡光學(xué)表面的最大有效直徑(mm)。
37.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程ΔSAR＞ΔSAD其中，當(dāng)限定為折射透鏡不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，而具有與物鏡相同的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同的材料、相同的焦距、相同的像方數(shù)值孔徑、相同的放大率、相同的透鏡厚度以及相同的后焦點(diǎn)時(shí)，ΔSAR是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量，而ΔSAD是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量。
38.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程ΔSAD＜0在此，ΔSAD是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差的變化量。
39.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，滿足以下方程|ΔWFE1|＜0.03λrms在此，ΔWFE1是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束通過色差校正元件進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束通過色差校正元件進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差的變化量。
40.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，物鏡是一單透鏡。
41.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，物鏡由衍射元件和會(huì)聚元件構(gòu)成，衍射元件具有其上形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，而會(huì)聚元件用以會(huì)聚已經(jīng)穿過衍射元件的光束，并且滿足以下方程|P2/P1|＜0.2在此，P1是衍射元件的近軸光焦度(mm-1)，而P2是會(huì)聚元件的近軸光焦度(mm-1)。
42.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，物鏡的像方數(shù)值孔徑為0.7或更大。
43.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是500nm或更小。
44.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)是其中環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸而周期性減小的衍射結(jié)構(gòu)。
45.如權(quán)利要求44所述的光拾取裝置，其中，當(dāng)為穿過色差校正元件的波陣面提供的光程差Φb由光程差函數(shù)Φb表示時(shí)，滿足以下方程，其中光程差函數(shù)由作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)的方程(Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+…)(其中，b2、b4、b6分別是二階、四階和六階光程差函數(shù)系數(shù))限定PD＞0在此，PD是環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸光焦度(mm-1)。
46.如權(quán)利要求45所述的光拾取裝置，其中，在光程差函數(shù)Φb中不低于四階的所有高階光程差函數(shù)系統(tǒng)為零。
47.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)為其中環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸而非周期性變化的提供光程差的結(jié)構(gòu)。
48.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，色差校正元件是將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R。
49.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，光拾取裝置包括將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R，而色差校正元件是設(shè)置在耦合透鏡和物鏡之間的光路上的兩個(gè)透鏡組的擴(kuò)展鏡。
50.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，光拾取裝置包括將從光源發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散角轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跗叫泄馐鸟詈贤哥R，而色差校正元件是設(shè)置在耦合透鏡和物鏡之間的光路上一個(gè)透鏡組的光學(xué)元件。
51.如權(quán)利要求26所述的光拾取裝置，其中，在對(duì)光學(xué)信息記錄介質(zhì)進(jìn)行讀取和再現(xiàn)信息中的至少一項(xiàng)時(shí)，跟蹤是通過用致動(dòng)器僅在垂至于光軸的方向上移動(dòng)色差校正元件和物鏡中的物鏡來進(jìn)行的。
52.一種物鏡，用在物鏡中，包括在其至少一個(gè)光學(xué)表面上的包括多個(gè)環(huán)形區(qū)域的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，其中，相鄰的環(huán)形區(qū)域由一在光軸方向上成形的臺(tái)階部分以如下方式分開，即臺(tái)階部分在已經(jīng)穿過相鄰環(huán)形區(qū)域的光束之間形成光程差；其中，滿足以下方程SA1＞SA2在此，當(dāng)限定為折射透鏡沒有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并與物鏡具有相同的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同的材料、相同的焦距、相同的像方數(shù)值孔徑、相同的放大率、相同的透鏡厚度以及相同的后焦點(diǎn)時(shí)，SA1是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入放大率比上述放大率大預(yù)定值的折射透鏡時(shí)的波陣面像差(λrms)，而SA2是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入放大率比上述放大率大預(yù)定值的物鏡時(shí)的波陣面像差(λrms)。
53.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，物鏡具有0.7或更大的像方數(shù)值孔徑。
54.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為500nm或更小。
55.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，物鏡是一單透鏡。
56.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，物鏡由衍射元件和會(huì)聚元件構(gòu)成，衍射元件具有其上形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，而會(huì)聚元件用以會(huì)聚已經(jīng)穿過衍射元件的光束，并且滿足以下方程|P2/P1|＜0.2在此，P1是衍射元件的近軸光焦度(mm-1)，而P2是會(huì)聚元件的近軸光焦度(mm-1)。
57.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸而周期性變化，且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是其中每個(gè)臺(tái)階部分在相同方向上成形的衍射結(jié)構(gòu)。
58.如權(quán)利要求57所述的物鏡，其中，當(dāng)由環(huán)帶結(jié)構(gòu)為穿過物鏡的波陣面提供的光程差由光程差函數(shù)Φb表示時(shí)，在四階或更高階的高階光程差函數(shù)系數(shù)中的包括四階光程差函數(shù)系統(tǒng)在內(nèi)的至少一個(gè)光程差函數(shù)系統(tǒng)具有非零值，其中光程差函數(shù)Φb由作為距光軸的高度h(mm)的函數(shù)的方程(Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+…)(其中，b2、b4、b6分別是二階、四階和六階光程差函數(shù)系數(shù))限定。
59.如權(quán)利要求58所述的物鏡，其中，滿足以下方程-0.02＜PD＜0.02PD＝-2·b2其中PD是形成在物鏡上的環(huán)帶結(jié)構(gòu)的近軸光焦度(mm-1)。
60.如權(quán)利要求59所述的物鏡，其中，PD＝0。
61.如權(quán)利要求57所述的物鏡，其中，物鏡中的其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面包括中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域，中央?yún)^(qū)域包括光軸并為沒有臺(tái)階部分的連續(xù)表面，而周邊區(qū)域環(huán)繞中央?yún)^(qū)域的周邊并具有臺(tái)階部分。
62.如權(quán)利要求61所述的物鏡，其中，滿足以下方程D1/D2＞0.2其中D1是中央?yún)^(qū)域的直徑，而D2是其上形成環(huán)帶結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面的最大有效直徑。
63.如權(quán)利要求62所述的物鏡，其中，滿足以下方程D1/D2＞0.3。
64.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，在物鏡環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的環(huán)形區(qū)域的寬度隨著環(huán)形區(qū)域遠(yuǎn)離光軸定位而非周期性變化，并且環(huán)帶結(jié)構(gòu)是一種其中臺(tái)階部分的成形方向在物鏡的有效直徑內(nèi)反轉(zhuǎn)的提供光程差的結(jié)構(gòu)。
65.如權(quán)利要求64所述的物鏡，其中，在環(huán)帶結(jié)構(gòu)中，與包括光軸的環(huán)形區(qū)域的外側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比包括光軸的環(huán)形區(qū)域更短的光路長(zhǎng)度，位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)相鄰的環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光路長(zhǎng)度，并且位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域在光軸方向上移位，以便具有比與位于最大有效直徑75％的點(diǎn)處的環(huán)形區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)相鄰的每個(gè)環(huán)形區(qū)域都短的光路長(zhǎng)度。
66.如權(quán)利要求64所述的物鏡，其中，滿足以下方程D3/D4＞0.2在此，D3是包括光軸的環(huán)形區(qū)域的直徑(mm)，而D4是物鏡光學(xué)表面的最大有效直徑(mm)。
67.如權(quán)利要求64所述的物鏡，其中，滿足以下方程ΔSAR＞ΔSAD其中，當(dāng)限定為折射透鏡不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，而具有與物鏡相同的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)、相同的材料、相同的焦距、相同的像方數(shù)值孔徑、相同的放大率、相同的透鏡厚度以及相同的后焦點(diǎn)時(shí)，ΔSAR是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入折射透鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量，而ΔSAD是在波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)邊緣光線的球差的變化量。
68.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，滿足以下方程|ΔWFE1|＜0.03λrms在此，ΔWFE1是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的波陣面像差的變化量。
69.如權(quán)利要求52所述的物鏡，其中，滿足以下方程ΔSAD＜0在此，ΔSAD是波長(zhǎng)比設(shè)計(jì)波長(zhǎng)長(zhǎng)10nm的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的光束進(jìn)入物鏡時(shí)的邊緣光線的球差的變化量。
全文摘要
一種光拾取裝置用光學(xué)系統(tǒng)，包括色差校正元件，在該色差校正元件具有多個(gè)由一臺(tái)階部分以如下方式分開的環(huán)形區(qū)域，即相鄰環(huán)形區(qū)域中遠(yuǎn)離光軸的那個(gè)環(huán)形區(qū)域具有比靠近光軸的另一個(gè)環(huán)形區(qū)域更長(zhǎng)的光路；以及物鏡，該物鏡具有多個(gè)由在光軸方向上成形的臺(tái)階部分以如下方式分開的環(huán)形區(qū)域，即該臺(tái)階部分在已經(jīng)穿過相鄰的環(huán)形區(qū)域的光束之間形成光程差。色差校正元件的環(huán)帶結(jié)構(gòu)校正由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束的波長(zhǎng)變動(dòng)而由物鏡造成的焦點(diǎn)偏移。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1503247SQ200310116598
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者木村徹, 野口一能, 能 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社