專利名稱：光學(xué)頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)信息的記錄/再現(xiàn)方法，其中光源發(fā)出的光束會(huì)聚在信息記錄平面上，并將擬再現(xiàn)的光學(xué)信息記錄在光學(xué)信息記錄載體上，或者再現(xiàn)信息記錄平面上的信息，本發(fā)明還涉及一種光學(xué)頭裝置，一種它所采用的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)和物鏡，以及一種該物鏡的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著短波長紅色半導(dǎo)體激光器的實(shí)際應(yīng)用，促進(jìn)了DVD(數(shù)字視盤或者也稱數(shù)字多用盤)的發(fā)展，其尺寸與作為傳統(tǒng)的光學(xué)信息記錄載體(也稱光盤)的CD相當(dāng)，但具有更大的容量，是一種高密度光學(xué)信息記錄載體。在此DVD中，在采用635nm的短波長半導(dǎo)體激光器的情況下，其物鏡在光盤側(cè)的數(shù)值孔徑NA設(shè)定為0.6。而且，DVD的軌道間距為0.74μm，最小坑長為0.4μm，其密度與CD相比高達(dá)兩倍以上，而CD的軌道間距為1.6μm，最小坑長為0.83μm。另外，除上述CD和DVD之外，還有不同標(biāo)準(zhǔn)的光盤例如CD-R(一種直接讀寫，即時(shí)寫入的致密盤)、LD、MD(微型盤)以及MO(磁光盤)等已經(jīng)商業(yè)化并進(jìn)入日常使用。表1給出了各種光盤的透明基片厚度和所需數(shù)值孔徑。
表1


另外，對于CD-R，其光源波長必需為λ＝780(nm)，但是對于其它光盤，可以采用具有與表1中所列波長不同波長的光源；在此情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)所用光源的波長λ調(diào)整所需的數(shù)值孔徑NA。例如，對于CD，其所需數(shù)值孔徑近似為NA＝λ(μm)/1.73，而對于DVD，其所需數(shù)值孔徑近似為NA＝λ(μm)/1.06。
另外，本說明書所稱數(shù)值孔徑(例如下文所稱NA1，NA2，NAL，NAH，NA3，NA4等等)指從透明基片一側(cè)看該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。NA1為對第一光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)信息或記錄信息所需的數(shù)值孔徑，而NA2為對第二光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)信息或記錄信息所需的數(shù)值孔徑。
如上所述，現(xiàn)今市場上已有尺寸、透明基片厚度、記錄密度、所用波長等等各不相同的多種光盤銷售，并且研制出能夠用于各種光盤的光學(xué)頭裝置。
研制出的光學(xué)頭裝置其中之一種設(shè)有分別對應(yīng)于不同光盤的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，其會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)所需再現(xiàn)的光盤加以切換。然而，在該種光學(xué)頭裝置中，需要多個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，這不僅導(dǎo)致高的成本而且需要切換該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。相應(yīng)地，該裝置由于其復(fù)雜性及切換精度而不能滿足需要。
因此，需要多種光學(xué)頭裝置，它能夠采用單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)再現(xiàn)多種光盤。
順便指出，為簡便起見，本說明書中的短語“再現(xiàn)光盤”、“記錄光盤”等用以指“再現(xiàn)光盤中的信息”、“記錄信息至光盤中”等。
其中之一如日本專利公開平7-302437中，描述了一種光學(xué)頭裝置，其中物鏡的折射表面被分為多個(gè)環(huán)形區(qū)域，各個(gè)分表面區(qū)域使得光束會(huì)聚在不同厚度光盤之一上以再現(xiàn)信息。
另外，在日本專利公開平7-57271中，描述了一種光學(xué)頭裝置，其中在透明基片厚度為t1的第一光盤情況下，采用的物鏡設(shè)計(jì)成使得其會(huì)聚光束中所含波前象差不大于0.07λ，而在透明基片厚度為t2的第二光盤情況下，形成的會(huì)聚束斑具有很小的散焦。
然而，在日本專利公開平7-302437所述的光學(xué)頭裝置中，因?yàn)槠淙肷涔馐灰粋€(gè)物鏡同時(shí)分成兩個(gè)焦點(diǎn)，所以必須使其激光器具有大的輸出，這會(huì)導(dǎo)致高的成本。而且，在日本專利公開平7-57271所述的光學(xué)頭裝置中，在對第二光盤進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)，會(huì)發(fā)生由于側(cè)瓣導(dǎo)致的抖動(dòng)增加。特別地，因?yàn)榈诙獗P是由對第一光盤波前象差不大于0.07λ的物鏡強(qiáng)制再現(xiàn)的，所以限制了能夠再現(xiàn)第二光盤的數(shù)值孔徑。
另外，已經(jīng)研制出設(shè)有對應(yīng)于所用波長的多個(gè)激光源的多種光學(xué)頭，其中激光束由同一物鏡以所需數(shù)值孔徑會(huì)聚在記錄平面上(例如日本專利公開平8-55363、平10-92010等)。然而，由于此原因，其光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而帶來了例如部件數(shù)量增加或者性能降低等問題。
本發(fā)明人已研制出一種特別的物鏡，由多個(gè)環(huán)形區(qū)構(gòu)成，這些環(huán)形區(qū)通過將整個(gè)表面分成同心圓而形成，其中通過積極地利用由于波長不同的多個(gè)光源和/或記錄表面的透明基片厚度不同而產(chǎn)生的球差，對于各相應(yīng)光學(xué)信息記錄載體校正了各環(huán)形區(qū)衍射界限內(nèi)的象差，并且已研制出一種采用該物鏡的具有簡單結(jié)構(gòu)的光學(xué)頭(日本專利公開平9-286954)。
該物鏡具有可以根據(jù)所用波長和/或透明基片厚度自動(dòng)獲得其所需數(shù)值孔徑的功能。但是，它存在如下問題，來自對應(yīng)于不同光學(xué)信息記錄載體的環(huán)形區(qū)的光束，其光斑強(qiáng)度由于相移而降低，不能用于記錄和再現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
上述問題可以通過如下結(jié)構(gòu)加以解決。
本發(fā)明提供一種光學(xué)頭裝置，用于從各具有不同厚度透明基片的多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，或者向所述多種光學(xué)信息記錄載體之一上記錄信息，包括第一光源，用于發(fā)出波長為λ1的第一光束；第二光源，用于發(fā)出波長為λ2的第二光束，其中λ2大于λ1；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，具有光軸、第一部分、第二部分和第三部分，第二部分比第一部分更遠(yuǎn)離光軸且第三部分比第二部分更遠(yuǎn)離光軸，和圖像傳感器，
其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在具有厚度為t1的第一透明基片的第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使得記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上，其中第一部分和第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t2的第二透明基片的第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使得記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上，其中t2大于t1，其中圖像傳感器可以接收從第一信息記錄平面或第二信息記錄平面反射的光束，并且其中波前象差或者在第一部分與第二部分之間的邊界處或者在第二部分與第三部分之間的邊界處具有一個(gè)臺(tái)階部分，滿足下列條件W1-W2＝mλ1-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ1W3-W4＝mλ2-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ2其中W1為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W2為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ1為第一光束的波長，W3為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W4為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ2為第二光束的波長。
本發(fā)明提供一種光學(xué)頭裝置，用于從各具有不同厚度透明基片的多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，或者向所述多種光學(xué)信息記錄載體之一上記錄信息，包括第一光源，用于發(fā)出波長為λ1的第一光束；第二光源，用于發(fā)出波長為λ2的第二光束，其中λ2大于λ1；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，包括一個(gè)具有光軸、第一非球面表面和第二表面的物鏡，和圖像傳感器，其中所述第一非球面表面具有第一分表面、第二分表面、和第三分表面，第二分表面比第一分表面更遠(yuǎn)離光軸且第三分表面比第二分表面更遠(yuǎn)離光軸，其中第一分表面和第三分表面可以將第一光束會(huì)聚在具有厚度為t1的第一透明基片的第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)，或者將信息記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上，其中第一分表面和第二分表面可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t2的第二透明基片的第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)，或者將信息記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上，其中t2大于t1，其中圖像傳感器可以接收從第一信息記錄平面或第二信息記錄平面反射的光束，第二表面與根據(jù)非球面公式從第二分表面延伸的直線和光軸的交點(diǎn)之間在光軸上的距離以如下方式確定，使會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上的第一光束的峰值強(qiáng)度比不小于0.9，并且會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上的第二光束的峰值強(qiáng)度比不小于0.8。
本發(fā)明光學(xué)頭的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)不同波長的激光源，一個(gè)含有一個(gè)用于會(huì)聚來自光源激光束的物鏡的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，和一個(gè)用于探測從記錄平面所反射光束的感光元件，是一種用以記錄和再現(xiàn)至少兩種透明基片厚度不同的光學(xué)信息記錄載體之光學(xué)頭的光學(xué)系統(tǒng)。
所述光學(xué)系統(tǒng)還包括用于在從光軸附近至較遠(yuǎn)位置的環(huán)形區(qū)中將該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)光束分成三個(gè)光束的裝置，所述光束從光軸附近至較遠(yuǎn)位置依次為第一、第二、和第三光束，其中第一光束用于透明基片厚度不同的所有記錄載體，第二光束主要用于較厚透明基片的記錄載體，第三光束主要用于較薄透明基片的記錄載體。
所述光學(xué)系統(tǒng)的特征在于所述三個(gè)分光束至少其一的相位相對于其它光束具有偏移，使得對于波長和厚度不同的兩種記錄載體其光斑亮度得以提高。
本發(fā)明提供一種光學(xué)頭裝置，用于從各具有不同厚度透明基片的多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，或者向所述多種光學(xué)信息記錄載體之一上記錄信息，包括第一光源，用于發(fā)出波長為λ1的第一光束；第二光源，用于發(fā)出波長為λ2的第二光束，其中λ2大于λ1；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，具有光軸、第一部分、第二部分和第三部分，第二部分比第一部分更遠(yuǎn)離光軸且第三部分比第二部分更遠(yuǎn)離光軸，和圖像傳感器，其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在具有厚度為t1的第一透明基片的第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使得記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上，其中第一部分和第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t2的第二透明基片的第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使得記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上，其中t2大于t1，其中圖像傳感器可以接收從第一信息記錄平面或第二信息記錄平面反射的光束，并且其中波前象差或者在第一部分與第二部分之間的邊界處或者在第二部分與第三部分之間的邊界處具有一個(gè)臺(tái)階部分，滿足下列條件W1-W2＝mλ1-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ1W3-W4＝mλ2-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ2其中W1為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W2為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ1為第一光束的波長，W3為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W4為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ2為第二光束的波長。
優(yōu)選，滿足下列條件0＜δ＜0.34λ10＜δ＜0.34λ2優(yōu)選，滿足下列條件0≤δ＜0.25λ10≤δ＜0.25λ2優(yōu)選，所述第一光學(xué)信息記錄載體和所述第二光學(xué)信息記錄載體為光盤。
優(yōu)選，其中t1為0.6mm，t2為1.2mm。
優(yōu)選，其中第一透明基片的折射率為1.58，第二透明基片的折射率為1.58。
優(yōu)選，其中λ1為610nm至670nm，λ2為740nm至870nm。
優(yōu)選，其中第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t3的第三透明基片的第三光學(xué)信息記錄載體的第三信息記錄平面上，使得第三信息記錄平面上的波前象差不大于0.07λrms，其中t3大于t1且小于t2。
優(yōu)選，其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使得第一信息記錄平面上的波前象差不大于0.07λrms。
優(yōu)選，其中第一部分可以將第二光束會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使得第二信息記錄平面上的最優(yōu)化波前象差不大于0.07λrms。
優(yōu)選，其中當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷谌糠謱⒐馐鴷?huì)聚在第一成象位置時(shí)，第二部分將光束會(huì)聚在第二成象位置，第二成象位置不同于第一成象位置，并且比第一成象位置更靠近會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)。
優(yōu)選，其中第二部分為以光軸為圓心的環(huán)形。
優(yōu)選，其中該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)具有所述光軸、所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的物鏡。
優(yōu)選，其中該光學(xué)頭裝置還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件，用于沿光軸的方向驅(qū)動(dòng)所述物鏡，使得第一部分和第三部分將光束會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，并且第一部分和第二部分將光束會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上。
優(yōu)選，其中所述物鏡在第一部分與第二部分之間的邊界處或者在第二部分與第三部分的邊界處具有一個(gè)臺(tái)階。
優(yōu)選，其中所述物鏡在其兩個(gè)表面都有臺(tái)階。


圖1為表示本發(fā)明光學(xué)頭結(jié)構(gòu)輪廓的示意圖。
圖2(a)表示物鏡的示意截面圖。
圖2(b)表示從光源看物鏡的前視圖。
圖3表示物鏡的示意截面圖。
圖4(a)至4(f)表示透鏡的特性圖。
圖5(a)和5(b)表示波前象差的曲線圖。
圖6(a)表示物鏡的示意截面圖。
圖6(b)表示從光源看物鏡的前視圖。
圖7(a)和7(b)表示峰值強(qiáng)度比與相位之間的關(guān)系圖。
圖8(a)和8(b)表示波前象差的曲線圖。
圖9(a)和9(b)表示透鏡的特性圖。
圖10(a)和10(b)表示峰值強(qiáng)度比與相位之間的關(guān)系圖。
圖11(a)和11(b)表示波前象差的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
可以通過如下的特殊物鏡有效防止上述相移的產(chǎn)生，此物鏡設(shè)有多個(gè)以同心圓形式形成的環(huán)形區(qū)，其中對于各個(gè)環(huán)形區(qū)，考慮到具有不同波長的多個(gè)光源以及不同厚度的基片，第一和第三環(huán)形區(qū)針對短波長和薄基片校正衍射限內(nèi)的象差，而第二環(huán)形區(qū)針對長波長和厚基片或厚度在厚基片與薄基片之間的基本校正衍射限內(nèi)的象差。
更具體地說，在本發(fā)明的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)中，物鏡可以作成在其朝向光源一側(cè)具有由多個(gè)同心圓形成的環(huán)形區(qū)的折射表面，各個(gè)所述環(huán)形區(qū)其衍射限內(nèi)的象差校正針對具有不同波長的多個(gè)光源，例如對于DVD為λ1，對于CD為λ2(λ1＜λ2)，和/或針對不同厚度的記錄載體t1、t2(t1＜t2)及t1-t2的透明基片?？紤]上述t1＜t2，當(dāng)假定第二環(huán)形區(qū)所針對校正衍射限內(nèi)象差的基片厚度為t3時(shí)，可以確立下述不等式(t1+t2)×0.4≤t3≤t2，或者更好是(t1+t2)×0.45≤t3≤t2。
通過調(diào)整相應(yīng)環(huán)形區(qū)在光軸上的折射表面位置，可以產(chǎn)生所需的相移。
上述環(huán)形區(qū)也可以設(shè)在物鏡朝向光學(xué)信息記錄載體的表面上，并且也可以實(shí)現(xiàn)將環(huán)形折射表面區(qū)設(shè)在物鏡的兩個(gè)表面上。
另外，也可以通過將相移部分設(shè)在不同于物鏡的光學(xué)元件比如準(zhǔn)直透鏡上來實(shí)施本發(fā)明。
“實(shí)施例”下面，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
參照圖1加以說明，圖1為表示本發(fā)明光學(xué)頭的結(jié)構(gòu)輪廓圖。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，光學(xué)頭裝置具有第一半導(dǎo)體激光器(波長λ1＝610nm-680nm)，為用于再現(xiàn)第一光盤的第一光源，和第二半導(dǎo)體激光器(波長λ2＝740nm-870nm，最好是740nm-810nm)，為用于再現(xiàn)第二光盤的第二光源。另外，組合裝置11能夠?qū)⒌谝话雽?dǎo)體激光器發(fā)出的光束與第二半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束匯合在一起，并且使這兩束光束沿相同的光路傳播，以便通過一個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)將其會(huì)聚在光盤20上。
首先，在再現(xiàn)透明基片厚度為t1的第一光盤情況下，第一半導(dǎo)體激光器發(fā)出光束，所發(fā)出的光束透過組合裝置11、偏振分束器12、準(zhǔn)直透鏡13、和1/4波片14，變成圓偏振的平行光束。該光束受到光闌17限制，由物鏡16透過第一光盤20的透明基片21會(huì)聚在信息記錄平面22上。也就是說，在信息記錄平面22上，形成了其強(qiáng)度能夠記錄或再現(xiàn)信息的束斑。接著，由信息記錄載體22上信息坑調(diào)制和反射的光束，再次通過物鏡16、1/4波片14、和準(zhǔn)直透鏡13，入射至偏振分束器12，并在此反射，由柱透鏡18產(chǎn)生象散，入射在光電探測器30上；從而可以利用光電探測器30的輸出信號獲得記錄在第一光盤20中信息的讀出(再現(xiàn))信號。另外，通過根據(jù)光電探測器30上光斑形狀的變化探測其光強(qiáng)分布的變化，可以對聚焦和軌道進(jìn)行探測。根據(jù)上述探測，二維驅(qū)動(dòng)器15驅(qū)動(dòng)物鏡16使得來自半導(dǎo)體激光器的光束會(huì)聚在第一光盤20的信息記錄平面22上，同時(shí)驅(qū)動(dòng)物鏡16使得來自半導(dǎo)體激光器的光束會(huì)聚在既定軌道上。
另一方面，在再現(xiàn)透明基片厚度為t2(t1＜t2)的第二光盤情況下，第二半導(dǎo)體激光器發(fā)出光束，所發(fā)出的光束由組合裝置11改變光路，然后透過偏振分束器12、準(zhǔn)直透鏡13、和1/4波片14、光闌17、以及物鏡，會(huì)聚在第二光盤上。接著，由信息記錄載體22上信息坑調(diào)制和反射的光束，再次通過物鏡16、1/4波片14、準(zhǔn)直透鏡13、偏振分束器12、以及柱透鏡18，入射在光電探測器30上；從而可以利用光電探測器30的輸出信號獲得記錄在第二光盤20中信息的讀出(再現(xiàn))信號。另外，通過根據(jù)光電探測器30上光斑形狀的變化探測其光強(qiáng)分布的變化，可以對聚焦和軌道進(jìn)行探測。根據(jù)上述探測，二維驅(qū)動(dòng)器15驅(qū)動(dòng)物鏡使得來自半導(dǎo)體激光器的光束以散焦?fàn)顟B(tài)會(huì)聚在第二光盤20的信息記錄平面22上，同時(shí)驅(qū)動(dòng)物鏡16使得來自半導(dǎo)體激光器的光束會(huì)聚在既定軌道上。在對第一光盤或者對第二光盤記錄信息時(shí)大致進(jìn)行同樣的操作。
在上述光學(xué)頭裝置10中，當(dāng)再現(xiàn)透明基片厚度為t1的第一光盤如DVD(t1＝0.6mm)時(shí)，二維驅(qū)動(dòng)器15以如下方式驅(qū)動(dòng)物鏡16，使得形成最小的彌散圓(最佳聚焦)。當(dāng)采用此物鏡16再現(xiàn)透明基片厚度為t2的第二光盤時(shí)，其中t2不同于t1(t2＞t1)，其記錄密度低于第一光盤的記錄密度，例如CD(t2＝1.2mm)，由于透明基片厚度的差別(較大厚度)會(huì)產(chǎn)生球差；相應(yīng)地，在束斑具有最小彌散圓的位置(比近軸成象位置遠(yuǎn)的后方位置)，其光斑尺寸沒有小得足以讀出(再現(xiàn))第二光盤的凹坑(信息)。然而，在比該最小彌散圓位置更靠近物鏡16的前方位置(聚焦不足)，束斑尺寸作為整體大于最小彌散圓，但是其光斑含有一個(gè)核心，在其中心位置處光束是聚集的，而其核心周圍的暈光部分，是不需要的光束。透過采用該核心來再現(xiàn)(讀取)第二光盤的凹坑(信息)，在再現(xiàn)第二光盤時(shí)，驅(qū)動(dòng)二維驅(qū)動(dòng)器15使得物鏡16處于散焦?fàn)顟B(tài)(聚焦不足)。
在以下的敘述中將說明實(shí)施例，其中本發(fā)明被用于作為光學(xué)頭裝置10的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)光學(xué)元件的物鏡16，以便通過單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)再現(xiàn)具有不同厚度基片的第一和第二光盤。圖2表示物鏡的示意截面圖(a)，以及從光源一側(cè)看的前視圖(b)。另外，單點(diǎn)劃線表示光軸。在此實(shí)施例中，第一光盤透明基片的厚度t1薄于第二光盤透明基片的厚度t2，并且第一光盤中信息的記錄密度高于第二光盤中的記錄密度。
在本發(fā)明的此實(shí)施例中，物鏡16為凸透鏡，具有朝向光源的折射表面S1和朝向光盤的折射表面S2，它們都具有非球面形狀和正的折射本領(lǐng)。另外，物鏡16朝向光源的折射表面S1由多個(gè)(此實(shí)施例中為三個(gè))同心的分表面構(gòu)成，也即第一分表面Sd1至第三分表面Sd3。在分表面Sd1-Sd3的各個(gè)邊界處，都設(shè)有臺(tái)階以形成相應(yīng)的分表面Sd1-Sd3。該物鏡的結(jié)構(gòu)使得通過含有光軸的第一分表面Sd1的光束(第一光束)用于再現(xiàn)第一光盤和第二光盤中記錄的信息，通過比第一分表面Sd1距光軸較遠(yuǎn)的第二分表面Sd2的光束(第二光束)主要用于再現(xiàn)第二光盤中記錄的信息，通過比第二分表面Sd2距光軸較遠(yuǎn)的第三分表面Sd3的光束(第三光束)主要用于再現(xiàn)第一光盤中記錄的信息。
在上述說明中，詞語“主要”是指，在光束通過第二分表面Sd2的情況下，在通過第三分表面Sd3的光束被遮斷的條件下束斑的中心強(qiáng)度為最大的位置處其核心部分的能量，與在通過第三分表面Sd3的光束沒有被遮斷的條件下束斑的中心強(qiáng)度為最大的位置處其核心部分的能量之比率(“遮光狀態(tài)下的核心能量”/“無遮光狀態(tài)下的核心能量”)，處于60％至100％的范圍。另外，在光束通過第三分表面Sd3的情況下，它是指，在遮光狀態(tài)下的核心能量與無遮光狀態(tài)下的核心能量之比(“遮光狀態(tài)下的核心能量”/“無遮光狀態(tài)下的核心能量”)，處于60％至100％的范圍。另外，為了簡單地測得該能量比，在各種情況下，由于光束形狀近似不變，可以相當(dāng)簡單地測量其中心強(qiáng)度最大位置處的束斑峰值強(qiáng)度Ip和光束直徑Dp(定義為光強(qiáng)變成中心強(qiáng)度的e-2的位置)，以獲得乘積Ip×Dp，并且比較該結(jié)果。
如上所述，通過利用會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)光軸附近的第一光束來再現(xiàn)第一光盤和第二光盤，比第一光束離光軸更遠(yuǎn)的第二光束主要用于再現(xiàn)第二光盤，比第二光束離光軸更遠(yuǎn)的第三光束主要用于再現(xiàn)第一光盤，這就有可能通過單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)多種(此實(shí)施例中為兩種)光盤，同時(shí)降低了來自光源的光強(qiáng)損耗。此外，本例中大部分第三光束在再現(xiàn)第二光盤時(shí)是不需要的，并且在再現(xiàn)第二光盤時(shí)沒有利用這種不需要的光束；因此，可以只通過將光闌17設(shè)為再現(xiàn)第一光盤所需的數(shù)值孔徑來進(jìn)行再現(xiàn)，而無需改變光闌17數(shù)值孔徑的裝置。
更詳細(xì)地說，此實(shí)施例中的物鏡16將分別通過第一分表面Sd1和第三分表面Sd3的第一光束和第三光束(以斜線表示的光束)會(huì)聚在彼此一致或近似一致的位置處，所述各位置之一為第一成象位置，并且其波前象差(將通過第二分表面Sd2的第二光束除外的波前象差)不大于0.07λ1rms。最好不大于0.05λ1rms。此處，λ1為光源波長。
另外，此時(shí)通過第二分表面Sd2的第二光束(以虛線表示的光束)會(huì)聚在不同于第一成象位置的第二成象位置處，假定第一成象位置在零點(diǎn)，其物鏡一側(cè)為負(fù)，其相反側(cè)為正，則該第二成象位置應(yīng)當(dāng)位于距第一成象位置-40μm至-4μm，或者最好是-27μm至-4μm的距離處(第二成象位置比第一成象位置更靠近物鏡)。由于此原因，第一光盤的再現(xiàn)主要由第一光束和第三光束實(shí)現(xiàn)。另外，如果所述距離超出此下限(-40μm)，則球差被過分校正，再現(xiàn)第一光盤時(shí)的光斑形狀變壞；如果所述距離超出此上限(-4μm)，則再現(xiàn)第二光盤時(shí)的光斑直徑和側(cè)瓣變大。此外，在此實(shí)施例中，因?yàn)閠1＜t2且NA1＞NA2，所以第二成象位置設(shè)置在距第一成象位置-40μm至-4μm，或者最好是-27μm至-4μm的距離處；然而，在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，第二成象位置位于距第一成象位置4μm至40μm，或者最好是4μm至27μm的距離處。也就是說，第一成象位置與第二成象位置之間距離的絕對值應(yīng)當(dāng)在4μm至40μm，或者最好是4μm至27μm的范圍內(nèi)。
另外，當(dāng)采用上述物鏡16再現(xiàn)具有既定厚度(t2＝1.2mm)透明基片的第二光盤時(shí)，如圖3所示，在既定光束(平行光束)入射在物鏡16的情況下，第二光束(以從左上至右下的斜線表示)與光軸相交(成象)的位置位于第一光束(以從左下至右上的斜線表示)中通過光軸附近的光束與光軸相交的位置和通過第一分表面Sd1的邊緣部分(與第二分表面Sd2的邊界)的光束與光軸相交的位置之間。因此，第一光束和第二光束會(huì)聚在第二光盤的信息記錄平面的鄰近，從而實(shí)現(xiàn)對第二光盤的再現(xiàn)。此時(shí)，第三光束(一半以虛線表示)產(chǎn)生暈光，但是仍可以通過由第一光束和第二光束構(gòu)成的核心再現(xiàn)第二光盤。
換句話說，在本發(fā)明中，通過光軸附近的小數(shù)值孔徑的第一光束被用以再現(xiàn)所有可再現(xiàn)的光盤，通過比第一分表面距光軸更遠(yuǎn)的區(qū)域的光束被以與擬再現(xiàn)之各光盤相對應(yīng)的方式加以分割，分割形成的相應(yīng)光束被用以再現(xiàn)相應(yīng)的光盤(此實(shí)施例中的第一和第二光盤)。此時(shí)，對于需要較大數(shù)值孔徑來再現(xiàn)記錄其上的信息的光盤(此實(shí)施例中的第一光盤)，用以再現(xiàn)該光盤的光束應(yīng)當(dāng)為通過分割所形成光束中遠(yuǎn)離第一光束的光束(此實(shí)施例中的第三光束)。
通過采用此種會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)(此實(shí)施例中的物鏡16)，就有可能以單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)透明基片厚度不同的多種光盤；另外，因?yàn)橛涗浧矫婵梢匀我庠O(shè)定，所以可使再現(xiàn)第二光盤所需的數(shù)值孔徑NA2變大。而且，通過利用近軸光束(第一光束)來再現(xiàn)多種光盤，可以降低來自光源光束的光通量損耗。此外，在再現(xiàn)第二光盤時(shí)，其束斑的側(cè)瓣減小，形成高亮度的核心；從而可以獲得精確的信息。另外，可以通過單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)多種光盤，而無需改變光闌17數(shù)值孔徑的專門裝置。
另外，在此實(shí)施例中，對于第二分表面Sd2垂直于光軸方向的中心位置(參見圖2(a))，第二分表面Sd2法線與光軸之間的夾角應(yīng)當(dāng)大于第一分表面Sd1和第三分表面Sd3的插入表面(利用方程(1)表示的非球面方程通過最小二乘法擬合獲得的非球面表面，后面將加以說明)的法線與光軸之間的夾角，其中第一分表面Sd1為從光軸至數(shù)值孔徑NAL的表面，第二分表面Sd2為從數(shù)值孔徑NAL至數(shù)值孔徑NAH的表面，第三分表面Sd3為從數(shù)值孔徑NAH至數(shù)值孔徑NA1的表面。因此，對于第一光盤和第二光盤都可以進(jìn)行滿意的再現(xiàn)。另外，在此實(shí)施例中，因?yàn)閠2＞t1且NA1＞NA2，所以第二分表面Sd2法線與光軸的夾角應(yīng)當(dāng)大于第一分表面Sd1和第三分表面Sd3的插入表面的法線與光軸之間的夾角，但是，在t2＜t1且NA1＞NA2的情況下，應(yīng)當(dāng)使其更小。
此外，在本發(fā)明的此實(shí)施例中，最好以如下方式確定第一分表面Sd1至第三分表面Sd3，使得對于第二分表面Sd2垂直于光軸方向的近似中心位置(參見圖2(a))，第二分表面Sd2法線與光軸間的夾角與第一分表面Sd1和第三分表面Sd3的插入表面(利用方程(1)表示的非球面方程通過最小二乘法擬合獲得的非球面表面，后面將加以說明)的法線與光軸間的夾角之間的差別處于0.02°至1.0°的范圍。如果該差別超過此下限，則再現(xiàn)第二光盤時(shí)的光斑形狀會(huì)變壞，并且其側(cè)瓣的束斑直徑會(huì)變大；如果該差別超過此上限，則球差的校正過量，再現(xiàn)第一光盤時(shí)的光斑形狀會(huì)變壞。
再有，為了從另一方面理解本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，在具有由相對于光軸的同心圓分割其至少一個(gè)表面形成的多個(gè)分表面(此實(shí)施例中為三個(gè)分表面)的物鏡16中，如果使通過比第二分表面Sd2更靠近光軸的第一分表面Sd1的光束與通過位于第二分表面Sd2相對光軸的相反側(cè)的第三分表面Sd3的光束具有近似相同的相位，通過既定厚度的透明基片(第一光盤)，并且令通過第一分表面Sd1和透明基片的光束與通過第二分表面Sd2沿垂直于光軸方向近似中心位置的光軸一側(cè)部分(參見圖2(a))的光束之間的相位差為(Δ1L)π(rad)，令通過第三分表面Sd3和透明基片的光束與通過第二分表面Sd2上述中心位置的與光軸相反一側(cè)部分和透明基片的光束之間的相位差為(Δ1H)π(rad)，則建立如下不等式(Δ1H)＞(Δ1L)。在此情況下，令對于光束前進(jìn)方向(光盤方向)相位差符號為正，并使通過第二分表面Sd2和透明基片的光束與通過第一分表面Sd1或第三分表面Sd3并通過透明基片的光束的相位差比較。另外，在本實(shí)施例中，因?yàn)閠1＜t2且NA1＞NA2，所以應(yīng)當(dāng)建立不等式(Δ1H)＞(Δ1L)，但在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，應(yīng)當(dāng)建立不等式(Δ1H)＜(Δ1L)；因此(Δ1H)≠(Δ1L)。
為了從另一角度對此進(jìn)行說明，第三分表面Sd3在其與第二分表面Sd2邊界處的表面梯度的差別大于第一分表面Sd1在其與第二分表面Sd2邊界處的表面梯度的差別(沿邊界處折射表面之折射率從小到大變化的方向令表面梯度差別的符號為正。并且以后按同樣方式確定表面梯度差別的符號)。根據(jù)有如上述同樣的方式，依然是在此例中，在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，上述關(guān)系相反，也即第二分表面Sd2與第三分表面Sd3的表面梯度差別小于第二分表面Sd2與第一分表面Sd1的表面梯度差別。另外，最好使沿光軸任意位置選取的第一分表面和第三分表面插入表面位置與第二分表面Sd2位置的差別關(guān)于第二分表面Sd2的近似中心位置非對稱變化。另外，在此例中，該差別最好隨著離開光軸的距離而變大。
此外，在本發(fā)明的此實(shí)施例中，分表面Sd1-Sd3設(shè)在物鏡朝向光源S1的折射表面S1上，但是也可以將其設(shè)在朝向光盤20的折射表面上，或者也可以使所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的任一光學(xué)元件(比如準(zhǔn)直透鏡13)有這種功能；另外，也可以在光路上設(shè)置一個(gè)具有該功能的新光學(xué)元件。此外，還可以將各個(gè)分表面Sd1-Sd3的功能單獨(dú)設(shè)在不同的光學(xué)元件中。
另外，此實(shí)施例中采用了帶有準(zhǔn)直透鏡13的稱作無限系統(tǒng)透鏡的物鏡，然而，也可以采用如下物鏡，即來自光源的發(fā)散光束無需準(zhǔn)直透鏡13直接入射其上，或者通過透鏡降低了該發(fā)散光束的發(fā)散程度的物鏡，或者利用使來自光源的光束轉(zhuǎn)換成會(huì)聚光束的耦合透鏡于其上形成會(huì)聚光束的物鏡。
另外，在此實(shí)施例中，在第一分表面Sd1至第三分表面Sd3的各個(gè)邊界處設(shè)有臺(tái)階，即表面梯度有差別；但是也可以無臺(tái)階地連續(xù)形成至少一個(gè)邊界來形成分割表面。在另一例中，可以通過例如既定曲率半徑的表面連接分表面之間的邊界而不彎曲邊界表面。該曲率可以是刻意地或者非刻意地設(shè)置的。一個(gè)非刻意設(shè)置曲率的例子是通過處理用于以塑料等形成物鏡16的金屬模來形成邊界曲率。
此外，在此實(shí)施例中，折射表面S1由三個(gè)分表面Sd1-Sd3構(gòu)成，但是也可以由三個(gè)以上或更多的分表面構(gòu)成，即分表面的數(shù)目不限于三個(gè)。在此例中，最好是將用以再現(xiàn)第一光盤和第二光盤的第一分表面設(shè)在光軸鄰近，至于位于第一分表面外部(更遠(yuǎn)離光軸的方向)的分表面，主要用以再現(xiàn)第二光盤的分表面和主要用以再現(xiàn)第一光盤的分表面可以交替設(shè)置。另外，在這種情況下，最好應(yīng)把主要用于再現(xiàn)第二光盤的分表面設(shè)在物鏡16光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑NA3和數(shù)值孔徑NA4之間，數(shù)值孔徑NA3和NA4滿足條件0.60(NA2)＜NA3＜1.3(NA2)且0.01＜NA4-NA3＜0.12。因此，對于第二光盤，可以再現(xiàn)需要較大數(shù)值孔徑的光盤，而不會(huì)降低會(huì)聚在第一光盤上的光斑亮度。另外，在實(shí)際應(yīng)用中NA3的上限最好滿足不等式NA3＜1.1(NA2)，且NA3的下限最好滿足不等式0.80(NA2)＜NA3，進(jìn)一步在實(shí)際應(yīng)用中，更滿足不等式0.85(NA2)＜NA3。此外，NA4-NA3的上限最好滿足不等式NA4-NA3＜0.1。
再有，在此實(shí)施例中，在物鏡16朝向光源的折射表面上，將第二分表面Sd2設(shè)置成由關(guān)于光軸的同心圓形成的圓環(huán)狀；然而，其形狀并不限于圓環(huán)，也可以是開環(huán)。另外，第二分表面Sd2可以由全息或菲涅爾透鏡制成。而且，在以全息圖制成第二分表面Sd2的情況下，通過將原始光束分成零級光束和一級光束所形成的光束之一被用于再現(xiàn)第一光盤，而另一光束被用于再現(xiàn)第二光盤。此時(shí)，用于再現(xiàn)第二光盤的光束之光通量最好大于用于再現(xiàn)第一光盤的光束之光通量。
另外，在此實(shí)施例中，通過滿足如下全部兩個(gè)條件達(dá)到獲得滿意的來自第二光盤的再現(xiàn)信號，當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時(shí)(即當(dāng)光束通過厚度為t1的透明基片時(shí))，通過第一分表面Sd1和通過第三分表面Sd3的光束的最佳波前象差為0.07λ1rms或者優(yōu)選為0.05λ1rms(其中λ1(nm)為再現(xiàn)第一光盤時(shí)所用光源的波長)；當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時(shí)(即當(dāng)光束通過厚度為t2的透明基片時(shí))，通過第一分表面Sd1的光束的最佳波前象差為0.07λ2rms或者優(yōu)選為0.05λ2rms(其中λ2(nm)為再現(xiàn)第二光盤時(shí)所用光源的波長)。
下面，將參照圖4從另一角度加以說明，圖4表示物鏡16的球差。在圖4中的(a)為再現(xiàn)第一光盤時(shí)，即當(dāng)通過厚度為t1的透明基片進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)的球差圖，(b)為再現(xiàn)第二光盤時(shí)，即當(dāng)通過厚度為t2(此例中t2＞t1)的透明基片進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)的球差圖。下面，令再現(xiàn)第一光盤信息所需的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑為NA1，而再現(xiàn)第二光盤信息所需的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑為NA2(其中NA2＞NA1)，通過物鏡16的分表面Sd1和Sd2之間邊界的光束在光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAL，通過物鏡16的分表面Sd2和Sd3之間邊界的光束在光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH。
考慮物鏡16，首先，將第一折射表面S1的第一非球面表面和第二折射表面S2(共同折射表面)設(shè)計(jì)成使會(huì)聚在基片厚度為t1之第一光盤上的光束的波前象差等于或者小于0.07λ1rms，或者優(yōu)選0.05λ1rms。圖4(c)為根據(jù)此設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的球差圖。另外，將第一折射表面S1的第二非球面表面與第二折射表面S2(共同折射表面)設(shè)計(jì)成使其球差小于當(dāng)光束通過具有第一非球面表面的透鏡會(huì)聚在基片厚度為t2(t2≠t1)的第二光盤上時(shí)所產(chǎn)生的球差(圖4(e)，此例中t2＞t1)。此時(shí)，最好使第二非球面表面的傍軸曲率半徑與第一非球面表面的傍軸曲率半徑相等，以便對需要在散焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行再現(xiàn)的第二光盤獲得良好的再現(xiàn)。由這種設(shè)計(jì)所得透鏡在光束會(huì)聚于第二光盤時(shí)的球差圖表示在圖4(f)中，而此透鏡在光束會(huì)聚于第一光盤時(shí)的象差圖表示在圖4(d)中。接著，使第二非球面表面按接近第二光盤所需第一非球面表面的數(shù)值孔徑NA2的方式被組合。在上述過程中，組合第二非球面表面所需的接近數(shù)值孔徑NA2最好位于物鏡16光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑NA3和NA4之間，這不僅滿足了條件0.60(NA2)＜1.3(NA2)(此下限0.60(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選為0.80(NA2)或者更優(yōu)選為0.85(NA2)，此上限1.3(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選為1.1(NA2)，而且也滿足了條件0.01＜NA4-NA3＜0.12(優(yōu)選0.1)。在該組合的第二非球面表面(第二分表面)中，使其靠近光軸的一邊數(shù)值孔徑為NAL，使其遠(yuǎn)離光軸的一邊數(shù)值孔徑為NAH(即NAL＜NAH)。
相應(yīng)地，至于物鏡16折射表面S1的表面形狀，含有光軸的第一分表面Sd1與比第一分表面Sd1遠(yuǎn)離光軸的第三分表面Sd3具有相同的非球面形狀(第一非球面表面)，而位于第一分表面Sd1和第三分表面Sd3之間(在再現(xiàn)第二光盤所需數(shù)值孔徑NA2的附近，即從NAL至NAH)的第二分表面Sd2具有與第一分表面Sd1和第三分表面Sd3不同的非球面形狀(第二非球面表面)。所得透鏡為本發(fā)明這一實(shí)施例的物鏡16；采用此物鏡16時(shí)，當(dāng)光束會(huì)聚在第一光盤上時(shí)的球差圖表示在圖4(a)中，采用此物鏡16時(shí)當(dāng)光束會(huì)聚在第二光盤上時(shí)的球差圖表示在圖4(b)中。
另外，通過利用將第一分表面和第二分表面組合時(shí)使第二分表面Sd2沿光軸方向少量偏移所產(chǎn)生的相位差，可以使再現(xiàn)第一光盤時(shí)會(huì)聚光束的光通量較大。
在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，非球面表面方程是根據(jù)下式得出的X=H2/r1+1-(1+k)(H/r)2+ΣjAjHPj]]>
其中X為沿光軸方向的軸，H為沿垂直于光軸方向的軸，光束前進(jìn)方向?yàn)檎?，r為光軸附近的曲率半徑，K為圓錐系數(shù)，Aj為非球面系數(shù)，Pj為非球面表面的冪數(shù)(這里Pj≥3)。另外，在本發(fā)明中，可以采用不同于上述方程的球面方程。為了從非球面形狀獲得球面方程，可以在上述方程中以自然數(shù)3≤Pj≤1替代Pj，以K＝0替代K。
如上所述，按此實(shí)施例所得物鏡16的結(jié)構(gòu)為，其球差在數(shù)值孔徑NA2附近的至少兩個(gè)數(shù)值孔徑位置(NAL和NAH)不連續(xù)變化，以便可以通過一個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)基片厚度不同的多種光盤。因?yàn)樵撏哥R的結(jié)構(gòu)被作成使其球差如上所述為不連續(xù)變化的，所以可以任意補(bǔ)償通過各個(gè)數(shù)值孔徑范圍(在此實(shí)施例中，從光軸至NAL的第一分表面，從NAL至NAH的第二分表面，以及從NAH至NA1的第三分表面)的光束(在此實(shí)施例中，第一光束至第三光束)；因此，可以采用第一光束再現(xiàn)所有需再現(xiàn)的光盤，分別采用第二光束和第三光束再現(xiàn)所述多種光盤之外的特定光盤，并且可以通過一個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)(此實(shí)施例中的物鏡16)來再現(xiàn)多種光盤；從而能以較低的成本來實(shí)現(xiàn)該光學(xué)頭而無需復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，另外，它可以處理需要高數(shù)值孔徑的光盤。此外，光闌17設(shè)置成僅對應(yīng)于最高的數(shù)值孔徑NA1，即使再現(xiàn)光盤所需的數(shù)值孔徑(NA1或NA2)發(fā)生變化仍需要改變光闌17的任何裝置。另外，本發(fā)明中語句“球差不連續(xù)變化”是指從其球差圖來看可以觀察到突變。
此外，關(guān)于球差不連續(xù)變化的方向，當(dāng)從較小數(shù)值孔徑到較大數(shù)值孔徑觀察時(shí)，其球差在數(shù)值孔徑NAL處沿負(fù)方向變化，而在數(shù)值孔徑NAH處沿正方向變化。因此，可以獲得對具有厚度t1的較薄透明基片的光盤滿意的再現(xiàn)，并且同時(shí)可以對具有厚度t2的較厚透明基片的光盤進(jìn)行滿意的再現(xiàn)。另外，因?yàn)榇藢?shí)施例中t2＞t1且NA1＞NA2，所以有如上述，其球差在數(shù)值孔徑NAL處沿負(fù)方向不連續(xù)變化，而在數(shù)值孔徑NAH處沿正方向不連續(xù)變化，但是在t2＜t1并且NA1＞NA2的情況下，其球差在數(shù)值孔徑NAL處沿正方向不連續(xù)變化，而在數(shù)值孔徑NAH處沿負(fù)方向不連續(xù)變化。
再有，在再現(xiàn)透明基片厚度為t2的第二光盤時(shí)，通過使從數(shù)值孔徑NAL至數(shù)值孔徑NAH的球差(通過第二分表面Sd2的光束的球差)為正，可以改善光學(xué)頭裝置10的S圖特性。另外，因?yàn)楸緦?shí)施例中t2＞t1且NA1＞NA2，所以使其從數(shù)值孔徑NAL至數(shù)值孔徑NAH的球差為正，但是在t2＜t1且NA1＞NA2的情況下，應(yīng)當(dāng)使該球差為負(fù)。
另外，在通過厚度為t1的透明基片進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)(參見圖4(a))，將透過NAL至NAH表面的光束排除出數(shù)值孔徑NA1的光束之外的光束，也即透過光軸至NAL的表面以及NAH至NA1的表面的光束，通過使其波前象差小于0.07λ1rms或者優(yōu)選0.05λ1rms(其中λ1為光源波長)，可以獲得對基片厚度為t1的第一光盤滿意的再現(xiàn)。
此外，如果t1＝0.6mm，t2＝1.2mm，610nm＜λ1＜680nm，740nm＜λ2＜870nm，最好740nm＜λ2＜810nm，以及0.40＜NA2＜0.51，則最好滿足條件0.60(NA2)＜NAL＜1.3(NA2)(此下限0.60(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中最好為0.80(NA2)，為0.85(NA2)尤好)，此上限優(yōu)選為1.1(NA2))。如果NAL超過此下限，則其側(cè)瓣變得太大，以致不能進(jìn)行精確的信息再現(xiàn)，如果NAL超過此上限，則光束被限制過多，以致不能產(chǎn)生在波長λ2和數(shù)值孔徑NA2時(shí)估算的衍射限的束斑直徑。另外，上面所述NAL指采用第二光源時(shí)在第二分表面Sd2上的NAL。
另外，最好滿足條件0.01＜NAH-NAL＜0.12(實(shí)際應(yīng)用中此上限優(yōu)選為0.1)。如果超出此下限，則再現(xiàn)第二光盤時(shí)的光斑形狀變壞，其側(cè)瓣的光斑直徑變大；如果超出此上限，則再現(xiàn)第一光盤時(shí)的光斑形狀會(huì)混亂，從而引起光強(qiáng)的降低。另外，上面所述NAL和NAH指采用第二光源時(shí)在第二分表面上的NAL和NAH。
另外，在再現(xiàn)第二光盤時(shí)(在通過厚度為t2的透明基片進(jìn)行再現(xiàn)時(shí))，最好滿足如下條件，從數(shù)值孔徑NAL至數(shù)值孔徑NAH范圍的球差在-2(λ2)/(NA2)2至5(λ2)/(NA2)2范圍內(nèi)。而且，在再現(xiàn)時(shí)該條件最好使所述球差等于或者小于3(λ2)/(NA2)2，再考慮到記錄(當(dāng)然也可以進(jìn)行再制作)，所述象差最好大于零。如果球差超出此下限，則過分校正了球差，使得再現(xiàn)第一光盤時(shí)的光斑形狀變壞，如果超出此上限，則再現(xiàn)第二光盤時(shí)的光斑形狀變壞，并且其側(cè)瓣的光斑直徑變大。特別地，該條件更為優(yōu)選的是使所述象差處于0至2(λ2)/(NA2)2的范圍，如果滿足此條件，則可以獲得滿意的聚焦誤差信號。
再從另一方面看，上述NAL和NAH設(shè)置(也即設(shè)有主要用于再現(xiàn)第二光盤的分表面)在物鏡16光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑NA3和數(shù)值孔徑NA4之間，這不僅滿足條件0.60(NA2)＜NA3＜1.3(NA2)(此下限0.60(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選為0.80(NA2)或者為0.85(NA2)更好，此上限1.3(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選為1.1(NA2))，而且也滿足條件0.01＜NA4-NA3＜0.12(優(yōu)選0.1)。因此，對于第二光盤，可以再現(xiàn)需要較大數(shù)值孔徑的光盤，而不會(huì)降低會(huì)聚在第一光盤上的光斑強(qiáng)度。
另外，物鏡16的折射表面S1的法線與光軸形成的夾角最好在所述折射表面S1與數(shù)值孔徑NA2附近的兩個(gè)孔徑位置(NAL和NAH)相對應(yīng)的圓周位置改變0.05°至0.5°的量。如果其差別超出此下限，則再現(xiàn)第二光盤時(shí)的光斑形狀變壞，并且其側(cè)瓣的光斑直徑變大；如果超出此上限，則過分校正了球差，使得再現(xiàn)第一光盤時(shí)的光斑形狀變壞。
特別是在t2＞t1且NA1＞NA2的情況下，沿從光軸至圓周的方向看，在數(shù)值孔徑NAL處，折射表面法線與光軸的交點(diǎn)以不連續(xù)的方式向更靠近朝向光源的折射表面的方向移動(dòng)，而在數(shù)值孔徑NAH處，折射表面法線與光軸的交點(diǎn)以不連續(xù)的方式向更遠(yuǎn)離朝向光源的折射表面的方向移動(dòng)。因此，對透明基片厚度為t1的光盤可以進(jìn)行滿意的再現(xiàn)，并且也可以對透明基片厚度為t2的光盤進(jìn)行滿意的再現(xiàn)。
另外，此實(shí)施例中物鏡16的波前象差表示在圖5中。圖5表示波前象差曲線，其縱坐標(biāo)為波前象差(λ)而橫坐標(biāo)為數(shù)值孔徑；(a)表示第一光盤的透明基片(厚度為t1)處于光路中時(shí)的波前象差，(b)表示第二光盤的透明基片(厚度為t2)處于光路中時(shí)的波前象差，分別以實(shí)線表示。另外，通過采用干涉儀等，在各透明基片處于光路中時(shí)在波前象差最佳的情況下測量其波前象差獲得該波前象差曲線。
從圖中可以看出，對于此實(shí)施例的物鏡16，從其波前象差曲線看，其波前象差在數(shù)值孔徑NA2附近的兩個(gè)點(diǎn)(即，在NAL和NAH處)是不連續(xù)的。另外，在曲線不連續(xù)點(diǎn)處產(chǎn)生的波前象差的突變最大值，如果以長度單位(mm)表示，最好等于或小于0.05(NA2)2(mm)，或者如果以相位差單位(rad)表示，最好等于或小于2π(0.05(NA2)2)/λ(rad)(其中λ為所用波長，以mm為單位)。如果大于此值，波前象差隨波長波動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng)會(huì)太大，以致不能吸收半導(dǎo)體激光器的波長彌散。另外，該不連續(xù)部分(NAL與NAH之間)波前象差曲線的斜率不同于連續(xù)曲線不連續(xù)部分兩側(cè)端點(diǎn)(NAL的最近端點(diǎn)和NAH的最近端點(diǎn))的直線的斜率。
此外，本發(fā)明不應(yīng)限制于本實(shí)施例所述的內(nèi)容，也即分表面Sd1-Sd3設(shè)在物鏡16的折射表面S1上，采用了無限系統(tǒng)的物鏡，在分表面上設(shè)有臺(tái)階，分表面的數(shù)量，第二分表面的形狀等內(nèi)容。
另外，在此實(shí)施例中，第一光源和第二光源由組合裝置11組合在一起；然而，本發(fā)明不限于此，在圖1所示的光學(xué)頭裝置中，也可以使光源(指任一光源)在第一光源與第二光源之間切換。
再有，對于此實(shí)施例中的物鏡16，當(dāng)本申請人由于失誤而將其用在前述實(shí)施例中所示的光學(xué)頭裝置中時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上可以通過具有相同波長的光源進(jìn)行對于CD作為第二光盤的再現(xiàn)，以及對于DVD作為第一光盤的再現(xiàn)。也就是說，此實(shí)施例的物鏡16可以采用波長為λ1的光源將光束會(huì)聚在透明基片厚度為t1的第一光學(xué)信息記錄載體上和透明基片厚度為t2(其中t2≠t1)的第二光學(xué)信息記錄載體上，并且即使在采用波長為λ2(其中λ2≠λ1)的光源情況下，它也可以將光束會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的信息記錄平面上。因此，在光學(xué)頭裝置中用不同波長的兩個(gè)光源(采用波長610nm-670nm的光源處理DVD，波長780nm的光源對于CD-R是必需的)來再現(xiàn)DVD和CD-R的物鏡與在光學(xué)頭裝置中用單一光源(采用波長610nm-670nm的光源)來再現(xiàn)DVD和CD的物鏡，可以由一個(gè)通用物鏡替代；因此，可以實(shí)現(xiàn)成本降低的大批量生產(chǎn)。另外，為使該透鏡通用，在光源波長從λ1到λ2切換的情況下也必須滿足此實(shí)施例中所述對于NAL和NAH的條件。
另外，在此實(shí)施例中，因?yàn)榈谝还庠春偷诙庠匆越葡嗤姆糯舐使ぷ?，所以可以采用單個(gè)光電探測器30，使結(jié)構(gòu)簡化；然而，也可以設(shè)置兩個(gè)光電探測器對應(yīng)于相應(yīng)的光源和，并且其放大率也可以各不相同。
“另一實(shí)施例”下面，將參照圖6說明另一實(shí)施例，圖6簡略表示了物鏡16。圖6(a)為物鏡16的截面圖，圖6(b)為從光源一側(cè)看的前視圖。此實(shí)施例是前述實(shí)施例中所述光學(xué)頭裝置中所用物鏡16的改進(jìn)例，并且此實(shí)施例的物鏡16的朝向光源的表面被分成五個(gè)折射表面，而上述實(shí)施例中的所述物鏡16其朝向光源的表面被分成三個(gè)分折射表面。另外，此實(shí)施例具有五個(gè)分折射表面，其它方面與前述實(shí)施例中的透鏡相同；因此，有時(shí)會(huì)省略其說明。
在此實(shí)施例中，物鏡16為凸透鏡，其中朝向光源的折射表面S1和朝向光盤的折射表面都具有非球面形狀及正的折射本領(lǐng)。另外，物鏡16朝向光源的折射表面S1由同心圓形成的五個(gè)分表面構(gòu)成，即第一分表面Sd1至第五分表面Sd5，更一般地表述為，按遠(yuǎn)離光軸的方向?yàn)樾?，它包括含有光軸的第一分表面Sd1(光軸鄰近)，第二分表面，......第(2n+1)分表面Sd(2n+1)(其中n為自然數(shù)，此實(shí)施例中n＝2)。通過在分表面Sd1-Sd5的各個(gè)邊界處設(shè)置一個(gè)臺(tái)階，即表面梯度的差別，形成相應(yīng)的分表面Sd1-Sd5。該物鏡16的結(jié)構(gòu)使得通過含有光軸的第一分表面Sd1的光束(第一光束)用于再現(xiàn)第一光盤中記錄的信息以及用于再現(xiàn)第二光盤中記錄的信息，通過第2n分表面Sd2n(此實(shí)施例中第二分表面Sd2和第四分表面Sd4)的光束主要用于再現(xiàn)第二光盤中記錄的信息，通過第(2n+1)分表面Sd(2n+1)的光束(此實(shí)施例中第三分表面Sd3和第五分表面Sd5)主要用于再現(xiàn)第一光盤中記錄的信息。
如上所述，在此實(shí)施例中，通過增加分表面的數(shù)目，可以使第2n分表面位于較高NA值的位置；因此，不僅可以對需要高NA的第一光盤進(jìn)行再現(xiàn)，也可以對作為第二光盤的與前述實(shí)施例中相比需要更高NA的光盤進(jìn)行再現(xiàn)。此外，第(2n+1)分表面(不考慮第一分表面)可以補(bǔ)償再現(xiàn)第一光盤時(shí)由第2n分表面位于高NA位置所導(dǎo)致的光通量降低；因而不僅可以滿意地再現(xiàn)第一光盤，也可以滿意地再現(xiàn)第二光盤。
具體地說，考慮物鏡16，首先，將其第一折射表面S1的第一非球面表面和第二折射表面S2(共同折射表面)設(shè)計(jì)成使會(huì)聚在基片厚度為t1的第一光盤上的光束的最佳波前象差等于或者小于0.05λ1rms。另外，將其第一折射表面S1的第二非球面表面與第二折射表面S2(共同折射表面)設(shè)計(jì)成使其球差小于當(dāng)光束通過具有第一非球面表面的透鏡會(huì)聚在基片厚度為t2(t2≠t1)的第二光盤上時(shí)所產(chǎn)生的球差。此時(shí)，最好使第二非球面表面的傍軸曲率半徑與第一非球面表面的傍軸曲率半徑相等，以便對需要在散焦?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行再現(xiàn)的第二光盤獲得良好的再現(xiàn)。將第二非球面表面組合在位于再現(xiàn)第二光盤所需數(shù)值孔徑NA2附近的兩個(gè)位置NAL-NAH之間。以此方式獲得的透鏡即為此實(shí)施例的物鏡16。
另外，通過將第一分表面和第二分表面組合，并且使第二分表面Sd2和第四分表面Sd4在組合時(shí)沿光軸方向少量偏移，利用由此所產(chǎn)生的相位差，可以使再現(xiàn)第一光盤時(shí)會(huì)聚光束的光通量增大。而且，第二分表面Sd2和第四分表面Sd4設(shè)計(jì)成具有相同的非球面表面；然而，也可以采用彼此不同的非球面表面，它們偏差的量可以互不相同。
在上述過程中，組合第二非球面表面的所需的接近數(shù)值孔徑NA2的孔徑最好位于物鏡16光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑NA3和NA4之間，這不僅滿足了條件0.60(NA2)＜1.3(NA2)(此下限0.60(NA2)在實(shí)際應(yīng)用中最好為0.80(NA2)或者更優(yōu)選為0.85(NA2)，此上限1.3(NA2)在記錄或再現(xiàn)第二光盤信息記錄載體時(shí)光源波長為740nm-870nm的情況下應(yīng)當(dāng)為1.1)，而且也滿足了條件0.01＜NA4-NA3＜0.12(此上限0.12在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選為0.1)。
在上述的該實(shí)施例中，如同在前述的實(shí)施例中一樣，當(dāng)再現(xiàn)作為第一光盤的透明基片厚度t1為0.6mm的DVD時(shí)，分別通過第一分表面Sd1、第三分表面Sd3、和第五分表面Sd5的光束會(huì)聚在近似相同的位置處，其中之一為第一成象位置，并且其波前象差(將通過第二分表面Sd2和第四分表面Sd4的光束除外的波前象差)等于或小于0.05λ1rms，其中λ1為光源波長。
此時(shí)，通過第二分表面Sd2和第四分表面Sd4的光束分別會(huì)聚在不同于第一成象位置的第二成象位置處。當(dāng)假定第一成象位置在零點(diǎn)時(shí)，其物鏡一側(cè)為負(fù)，相反側(cè)為正，則該第二成象位置應(yīng)當(dāng)位于距第一成象位置-40μm至-4μm，或者最好是-27μm至-4μm的距離處。另外，在此實(shí)施例中，因?yàn)閠1＜t2且NA1＞NA2，所以第二成象位置應(yīng)當(dāng)在距第一成象位置-40μm至-4μm，或者最好是-27μm至-4μm的距離處；然而，在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，第二成象位置應(yīng)當(dāng)位于距第一成象位置4μm至40μm，或者最好是4μm至27μm的距離處。也就是說，第一光學(xué)位置與第二光學(xué)位置之間距離的絕對值應(yīng)當(dāng)在4μm至40μm，或者最好是4μm至27μm的范圍內(nèi)。
另外，從球差的角度考慮該物鏡16，它的結(jié)構(gòu)使其球差在數(shù)值孔徑NA2附近的四個(gè)數(shù)值孔徑位置不連續(xù)變化，以便可以通過一個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)基片厚度不同的多種光盤。其球差以如下方式不連續(xù)變化(其變化方向與前述實(shí)施例中相同)，如果從波前象差的角度考慮，其波前象差在數(shù)值孔徑NA2附近的四個(gè)位置是不連續(xù)的，并且在各該不連續(xù)部分的波前象差曲線的斜率不同于連接各該不連續(xù)部分兩側(cè)曲線端部的直線的斜率。
考慮上述這個(gè)實(shí)施例的物鏡16，在再現(xiàn)第二光盤時(shí)(在通過厚度為t2的透明基片進(jìn)行再現(xiàn)時(shí))，最好滿足如下條件，從數(shù)值孔徑NAL至數(shù)值孔徑NAH范圍的球差在-2(λ2)/(NA2)2至5(λ2)/(NA2)2范圍內(nèi)(其中λ為再現(xiàn)第二光盤時(shí)所用光源的波長)。另外，在再現(xiàn)時(shí)該條件最好使得所述球差等于或者小于3(λ2)/(NA2)2，并且考慮到記錄(當(dāng)然也可以進(jìn)行再制作)，所述象差最好大于零。
另一方面，在此實(shí)施例中，對于第2n分表面(第二分表面Sd2或第四分表面Sd4)在垂直于光軸方向的中心位置，第2n分表面法線與光軸間的夾角與應(yīng)當(dāng)大于插入在第(2n-1)分表面(第一分表面Sd1或第三分表面Sd3)與第(2n+1)分表面(第三分表面Sd3或第五分表面Sd5)之間表面的法線與光軸間的夾角。由此既可以滿意地再現(xiàn)第一光盤也可以滿意地再現(xiàn)第二光盤。另外，在此實(shí)施例中，因?yàn)閠2＞t1且NA1＞NA2，所以第2n分表面法線與光軸間的夾角與應(yīng)當(dāng)大于插入在第(2n-1)分表面與第(2n+1)分表面之間表面的法線與光軸間的夾角，但是在t2＜t1且NA1＞NA2的情況下，應(yīng)當(dāng)使其更小。
另外，在本發(fā)明的此實(shí)施例中，最好以如下方式確定第一分表面Sd1至第(2n+1)分表面，使得對于第2n分表面，即第二分表面Sd2或第四分表面Sd4垂直于光軸方向的近似中心位置，第2n分表面法線與光軸間的夾角與第(2n-1)分表面和第(2n+1)分表面的插入表面(利用非球面方程(1)通過最小二乘法擬合獲得的非球面表面)的法線與光軸間的夾角之間的差別處于0.02°至1.0°的范圍。
此外，如果從前述實(shí)施例的另一角度理解本發(fā)明的此實(shí)施例，則在具有以相對于光軸的同心圓分割其至少一個(gè)表面形成的多個(gè)分表面(此實(shí)施例中為五個(gè)分表面)的物鏡16中，如果使通過比第2n分表面(其中n為等于或大于1的自然數(shù))更靠近光軸的第(2n-1)分表面Sd1的光束與通過位于第2n分表面相對光軸的相反側(cè)的第(2n+1)分表面Sd3的光束具有近似相同的相位通過既定厚度的透明基片(第一光盤)，并且令通過第(2n-1)分表面和透明基片光束與通過第2n分表面(例如第二分表面Sd2或第四分表面Sd4)沿垂直于光軸方向近似中心位置的光軸一側(cè)部分的光束之間的相位差為(ΔnL)π(例如(Δ1L)π或(Δ2L)π(rad)，令通過第(2n+1)分表面和透明基片的光束與通過第2n分表面上述中心位置的與光軸相反一側(cè)部分和透明基片的光束之間的相位差為(ΔnH)π(例如(Δ1L)π或(Δ2H)π)(rad)，則建立如下不等式(ΔnH)＞(ΔnL)。在此例中，如前述實(shí)施例中一樣，在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，應(yīng)當(dāng)建立不等式(ΔnH)＜(ΔnL)；相應(yīng)地(ΔnH)≠(ΔnL)。
下面從另一角度對此進(jìn)行說明，第2n分表面(例如第二分表面Sd2或第四分表面Sd4)與第(2n+1)分表面(第三分表面Sd3或第五分表面Sd5)表面梯度的差別大于第2n分表面(例如第二分表面Sd2或第四分表面Sd4)與第(2n-1)分表面(例如第一分表面Sd1或第三分表面Sd3)表面梯度的差別。按上述同樣的方式，依然是在此例中，在t1＞t2且NA1＞NA2的情況下，第2n分表面與第(2n+1)分表面表面梯度的差別小于第2n分表面與第(2n-1)分表面Sd1表面梯度的差別。另外，沿光軸任意位置選取的第(2n-1)分表面和第(2n+1)分表面(例如第一分表面Sd1和第三分表面Sd3，或者第三分表面Sd3和第五分表面Sd5)插入表面的位置與第2n分表面位置的差別，最好關(guān)于第2n分表面的近似中心位置非對稱變化。再有，在此例中，該差別最好隨著離開光軸的距離變大。
另外，在此實(shí)施例中，物鏡16的折射表面S1分成了五個(gè)部分，但是本發(fā)明不限于此，也可以將這些分表面設(shè)置在會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的另一光學(xué)元件(例如準(zhǔn)直透鏡)上，或者可以設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的光學(xué)元件。
此外，在此實(shí)施例中，在第一分表面Sd1至第五分表面Sd5的各個(gè)邊界處設(shè)有臺(tái)階部分，即表面梯度差別；但是也可以沒有臺(tái)階的方式連續(xù)形成至少一個(gè)邊界來形成分割表面。在另一例中，可以通過例如既定曲率半徑的表面連接分表面之間的邊界而使邊界表面不彎曲。該曲率可以是刻意地或者非刻意地設(shè)置的。一個(gè)非刻意設(shè)置該曲率的例子是其邊界曲率通過處理用于以塑料等形成物鏡16的金屬模來形成。
另外，在此實(shí)施例中，在物鏡16朝向光源的折射表面上，第二分表面Sd2和第四分表面Sd4都被設(shè)置成由相對光軸的同心圓形成的圓環(huán)狀；然而，其形狀并不限于圓環(huán)，也可以是開環(huán)。另外，第二分表面Sd2和/或第四分表面Sd4可以由全息或菲涅爾透鏡制成。而且，在第二分表面Sd2由全息圖制成的情況下，通過將原始光束分成零級光束和一級光束而形成的光束之一被用于再現(xiàn)第一光盤，而另一光束被用于再現(xiàn)第二光盤。此時(shí)，用于再現(xiàn)第二光盤的光束的光通量最好大于用于再現(xiàn)第一光盤的光束的光通量。
再有，在此實(shí)施例中，通過滿足如下全部兩個(gè)條件達(dá)到獲得滿意的來自第二光盤的再現(xiàn)信號，當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時(shí)(即當(dāng)光束通過厚度為t1的透明基片時(shí))，通過第一分表面Sd1和通過第三分表面Sd3的光束的最佳波前象差為0.07λ1rms或者優(yōu)選為0.05λ1rms(其中λ1(nm)為再現(xiàn)第一光盤時(shí)所用光源的波長)；當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時(shí)(即當(dāng)光束通過厚度為t2的透明基片時(shí))，通過第一分表面Sd1的光束的最佳波前象差為0.07λ2rms或者優(yōu)選為0.05λ2rms(其中λ2(nm)為再現(xiàn)第二光盤時(shí)所用光源的波長)。
在迄今詳細(xì)描述的各實(shí)施例中，將第一分表面設(shè)計(jì)成包含光軸；然而，因?yàn)楣廨S周圍非常窄的區(qū)域不怎么影響光束的會(huì)聚，所以上述不實(shí)際影響光束會(huì)聚的光軸周圍非常窄的區(qū)域可以允許是平面的、凸出的、或者凹進(jìn)的。關(guān)鍵在于用以再現(xiàn)第二光盤的分表面設(shè)置在NA2附近并且使比其(即光軸附近)更靠近光軸的表面區(qū)域作為第一分表面。
另外，在迄今所作的說明中，僅解釋了對光盤中所記錄信息的再現(xiàn)；然而對光盤中信息的記錄在會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)所會(huì)聚光斑的重要性方面與此十分相似，不用說，上述各實(shí)施例可以有效地用于記錄。
此外，根據(jù)上述的各實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)對聚焦誤差信號S形特性的改善。
下面，將參照圖7說明考慮使光束的相位偏移，以便盡可能增強(qiáng)在光學(xué)信息記錄載體的信息記錄平面上所形成光斑的光強(qiáng)。下面的說明同樣適用于上述具有三個(gè)分表面的透鏡的實(shí)施例以及具有五個(gè)分表面的透鏡的實(shí)施例。
圖7(a)表示采用第一光源(波長λ1)對第一光學(xué)信息記錄載體進(jìn)行讀取或記錄時(shí)的曲線圖，其中橫坐標(biāo)表示上述物鏡的第一非球面的第二分表面根據(jù)所述非球面方程延伸至光軸上和光軸的交點(diǎn)與第二表面(與第一非球面表面相對的表面，可以是非球面或球面)之間在光軸上的距離di′，縱坐標(biāo)表示束斑的峰值強(qiáng)度比。另外，圖7(b)表示采用第二光源(波長λ2)對第二光學(xué)信息記錄載體進(jìn)行讀取或記錄時(shí)的曲線圖，其中橫坐標(biāo)表示上述物鏡的第二分表面根據(jù)所述非球面方程延伸至光軸上和光軸的交點(diǎn)與第二表面之間在光軸上的距離di′，縱坐標(biāo)表示束斑的峰值強(qiáng)度比。
第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上會(huì)聚光束，也即第一信息記錄平面上光斑的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.9時(shí)的di′范圍在圖7(a)中以箭頭標(biāo)記表示。另外，第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上會(huì)聚光束，也即第二信息記錄平面上光斑的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.8時(shí)的di′范圍在圖7(b)中以箭頭標(biāo)記表示。
通過將di確定在使得圖7(a)曲線中的峰值強(qiáng)度等于或大于0.9的di′范圍與圖7(b)曲線中的峰值強(qiáng)度等于或大于0.8的di′范圍互相重疊的范圍內(nèi)，也即在圖7(a)和圖7(b)箭頭標(biāo)記重疊的di′范圍內(nèi)，可以既在第一光學(xué)信息記錄平面的情況下也在第二光學(xué)信息記錄平面的情況下在其信息記錄平面上形成高光強(qiáng)光斑。另外，還可以減小光斑的直徑(確定為光強(qiáng)相對于最大中心光強(qiáng)變?yōu)閑-2的位置)。更優(yōu)選將di′確定在使得圖7(a)曲線中的峰值強(qiáng)度大于0.95的di′范圍與圖7(b)曲線中的峰值強(qiáng)度大于0.9的di′范圍互相重疊的范圍內(nèi)。也即，優(yōu)選在第一光學(xué)信息記錄載體時(shí)其峰值強(qiáng)度比大于0.95并且在第二光學(xué)信息記錄載體時(shí)其峰值強(qiáng)度比大于0.9。
另外，為了盡可能提高光學(xué)信息記錄載體的信息記錄平面上所形成光斑的光強(qiáng)，還可以滿足下列等式和不等式(1)-(6)W1-W2＝mλ1-δ (1)，|m|≤10(m為包括零的整數(shù))(2)，0≤δ≤0.34λ1(3)，W3-W4＝mλ2-δ (4)，|m|≤10(m為包括零的整數(shù))(5)，0≤δ≤0.34λ2(6)，其中W1為采用第一光束時(shí)其較大數(shù)值孔徑NA的邊界臺(tái)階部分的波前象差量，W2為采用第一光束時(shí)其較小數(shù)值孔徑NA的邊界臺(tái)階部分的波前象差量，λ1為第一光束的波長，W3為采用第二光束時(shí)其較大數(shù)值孔徑NA的邊界臺(tái)階部分的波前象差量，W4為采用第二光束時(shí)其較大數(shù)值孔徑NA的邊界臺(tái)階部分的波前象差量，λ2為第二光束的波長。
更優(yōu)選滿足下列不等式(3)′和(6)′，以替代(3)和(6)0≤δ≤0.25λ1(3)′，0≤δ≤0.25λ2(6)′.
另外，也可以滿足下列不等式(3)″和(6)″以替代(3)′和(6)′0≤δ≤0.34λ1(3)″，0≤δ≤0.34λ2(6)″.
另外，W1、W2、W3、和W4最好是第一分表面與第二分表面之間邊界處所產(chǎn)生的邊界臺(tái)階部分的波前象差值；然而，它們也可以是第二分表面與第三分表面之間邊界處所產(chǎn)生的邊界臺(tái)階部分的波前象差值。圖8(a)和圖8(b)利用波前象差圖表示W(wǎng)1、W2、W3、和W4為第一分表面與第二分表面之間邊界處所產(chǎn)生邊界臺(tái)階部分的波前象差值時(shí)的波前象差曲線。
此外，更為優(yōu)選的是既在W1、W2、W3、和W4為第一分表面與第二分表面之間邊界處所產(chǎn)生邊界臺(tái)階部分的波前象差值的情況下，也在W1、W2、W3、和W4為第二分表面與第三分表面之間邊界處所產(chǎn)生邊界臺(tái)階部分的波前象差值的情況下，同時(shí)滿足上述的等式和不等式。
為了從透鏡角度理解本發(fā)明，可以采用下述透鏡一種具有非球面的物鏡，用于光學(xué)頭裝置中，所述物鏡包括一個(gè)光學(xué)表面，具有第一分表面、第二分表面、和第三分表面，第二分表面比第一分表面更遠(yuǎn)離光軸且第三分表面比第二分表面更遠(yuǎn)離光軸，其中當(dāng)物鏡將通過第一分表面的第一光束以及通過第三分表面的第三光束會(huì)聚在彼此一致或近似一致的位置時(shí)，所述位置之一為第一成象位置，物鏡將通過第二分表面的第二光束會(huì)聚在一個(gè)第二成象位置，第二成象位置離開第一成象位置4μm至40μm的距離并且比第一成象位置更靠近物鏡，并且其中根據(jù)所述非球面方程延伸至光軸的所述第二分表面和光軸的交點(diǎn)與第二表面之間在光軸上的距離被確定為使得會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上的第一光束的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.9，并且會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上的第二光束的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.8。
另外，可以采用下述的透鏡一種具有非球面的物鏡，用于光學(xué)頭裝置中，所述物鏡包括一個(gè)光學(xué)表面，具有第一分表面、第二分表面、和第三分表面，第二分表面比第一分表面更遠(yuǎn)離光軸且第三分表面比第二分表面更遠(yuǎn)離光軸，其中當(dāng)物鏡將通過第一分表面的第一光束以及通過第三分表面的第三光束會(huì)聚在第一成象位置時(shí)，物鏡將通過第二分表面的第二光束會(huì)聚在第二成象位置，第二成象位置比第一成象位置更靠近物鏡，并且其中根據(jù)所述非球面方程延伸至光軸的所述第二分表面和光軸的交點(diǎn)與第二表面之間在光軸上的距離被確定為使得會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上的第一光束的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.9，并且會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上的第二光束的峰值強(qiáng)度比等于或大于0.8。
當(dāng)然，該物鏡最好滿足上述的一般等式和不等式(1)-(8)。另外，該透鏡最好由塑料制成，但是也可以由玻璃材料制成。另外，還可以通過設(shè)置不同于物鏡的光學(xué)元件作為移相裝置來實(shí)現(xiàn)上述條件。
此外，作為其中設(shè)有上述光學(xué)頭裝置的光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)或記錄裝置，可以是DVD/CD播放機(jī)，DVD/CD/CD-R播放機(jī)，DVD/CD/CD-RW播放機(jī)，DVD/LD播放機(jī)，DVD/DVD-RAM/CD/CD-R播放機(jī)等。但是并不限于這些。另外，這些光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)或記錄裝置除光學(xué)頭裝置外還具有電源、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等。再有，權(quán)利要求6中所述“具有厚度為t3的第三透明基片的第三光學(xué)信息記錄載體”為一種假想的光學(xué)信息記錄載體，表示通過第二分表面的光束對于t1與t2之間的厚度校正其衍射限內(nèi)的象差。
“實(shí)際的例子”采用圖1中所示的光學(xué)頭，可以實(shí)現(xiàn)下面的實(shí)例。
在圖2所示的實(shí)施例中，物鏡是一種特別的物鏡，其中折射表面S1由多個(gè)以同心圓分割該表面S1的環(huán)形區(qū)Sd1、Sd2、和Sd3構(gòu)成；另外，針對波長不同的多個(gè)光源和厚度不同的多種透明基片，所述環(huán)形區(qū)中的第一環(huán)形區(qū)和第三環(huán)形區(qū)對于短波長和薄基片校正衍射限內(nèi)的象差，第二環(huán)形區(qū)對于長波長和厚基片或薄基片與厚基片之間的中間基片校正衍射限內(nèi)的象差。
下表表示一個(gè)實(shí)際的例子，由在中心部分的第一環(huán)形區(qū)、比第一環(huán)形區(qū)更遠(yuǎn)離光軸的第二環(huán)形區(qū)、以及離光軸最遠(yuǎn)的第三環(huán)形區(qū)所構(gòu)成，其象差曲線由圖9表示。
波長λ(nm) 635780焦距(mm) 3.36 3.39所需數(shù)值孔徑NA 0.60 0.45表面ri di di′ nini′1 2.114 2.200 1.53831.53372 -7.963 1.757 1.401 1.00 1.003 ∞ 0.660 1.200 1.58 1.584 ∞在上表中，在處理CD的情況下，其數(shù)據(jù)加上(′)。
圖9(a)表示當(dāng)該裝置處理DVD時(shí)是如何校正象差的；除了NA＝0.45附近的第二環(huán)形區(qū)之外，其象差在衍射限內(nèi)得以校正。圖9(b)表示該裝置處理CD時(shí)的象差；第一環(huán)形區(qū)和第二環(huán)形區(qū)在CD記錄平面上都形成有衍射限內(nèi)的光斑，前者緣自焦深，后者緣自產(chǎn)生的球差。各個(gè)環(huán)形區(qū)的非球面數(shù)據(jù)如下非球面數(shù)據(jù)第二表面(折射表面)第一非球面0≤H＜1.279(第一環(huán)形區(qū))1.532≤H (第三環(huán)形區(qū))K＝-0.97700A1＝0.63761×10-3P1＝3.0A2＝0.36688×10-3P1＝4.0A3＝0.83511×10-2P1＝5.0A4＝-0.63761×1-2P1＝6.0A5＝0.63761×10-3P1＝8.0A6＝-0.63761×10-4P1＝10.0第二非球面1.279≤H＜1.532(第二環(huán)形區(qū))d2＝2.1995K＝-0.11481×10A1＝0.70764×10-2P1＝3.0A2＝-0.13388×10-1P1＝4.0A3＝0.24084×10-1P1＝5.0A4＝-0.97636×10-2P1＝6.0A5＝0.93136×10-3P1＝8.0A6＝-0.68008×10-4P1＝10.0第三表面(折射表面)K＝-0.24914×102A1＝0.13775×10-2P1＝3.0A2＝-0.41269×10-2P1＝4.0
A3＝0.21236×10-1P1＝5.0A4＝-0.13895×10-1P1＝6.0A5＝0.16631×10-2P1＝8.0A6＝-0.12138×10-3P1＝10.0物鏡的厚度di′表示根據(jù)所述非球面方程延伸至光軸的第二環(huán)形區(qū)和光軸的交點(diǎn)與第三表面之間的光軸上的距離。
在圖中，第二環(huán)形區(qū)的寬度設(shè)定為從NAL至NAH，其中NAH略大于CD所需的數(shù)值孔徑NA2，即1.279-1.532。
另外，所述非球面表面根據(jù)下式得出X=H2/r1+1-(1+k)(H/r)2+ΣjAjHPj]]>其中X為沿光軸方向的軸，H為沿垂直于光軸方向的軸，光束前進(jìn)方向?yàn)檎?，r為傍軸曲率半徑，K為圓錐系數(shù)，Aj為非球面系數(shù)，Pj為非球面表面的冪數(shù)(Pj≥3)。
對于以此方式校正的物鏡的波前，由于球差以及折射表面之間的位置偏移，產(chǎn)生光程的差別。因此，光斑的光強(qiáng)受到通過各環(huán)形區(qū)光束會(huì)聚點(diǎn)處相位差異的強(qiáng)烈影響。例如，如果其相位差為波長的整數(shù)倍，則通過各區(qū)域的光束彼此加強(qiáng)，但是如果為波長的一半，則彼此減弱。
通過適當(dāng)選擇di′對光程差進(jìn)行調(diào)節(jié)；在圖10中，畫出了波長645nm光束與波長780nm光束的峰值強(qiáng)度比如何隨di′的變化而變化。選擇di′使得兩個(gè)波長都有高的峰值強(qiáng)度，或者選擇di′使該兩個(gè)波長的峰值強(qiáng)度一高一低，可以自由地加以確定。
另外，在該圖中，畫出了di′從2.197至2.201的范圍；然而，根據(jù)該周期性，不用說，在圖中所示范圍之外的范圍也可以選擇上述相同干涉條件的位置。另外，最好滿足下式0≤di-di′≤0.003其中di為第一分表面和光軸交點(diǎn)與第二表面之間在光軸上的距離。di′為第二表面與根據(jù)非球面形狀從第二分表面延伸的直線的交點(diǎn)之間在光軸上的距離。
圖1中所示實(shí)施例的上述數(shù)據(jù)以及波前象差表示在圖11中。圖11(a)表示該裝置處理DVD時(shí)的象差，圖11(b)表示其處理CD時(shí)的象差。
在圖11(b)中，在di′為2.1979的情況下通過第一環(huán)形區(qū)的光束與通過第二環(huán)形區(qū)的光束相比具有大約兩個(gè)波長的相位差，因此這兩個(gè)光束在會(huì)聚點(diǎn)處干涉相長，即使其象差曲線存在不連續(xù)點(diǎn)。其峰值強(qiáng)度比對于DVD大于0.9，對于CD大于0.8。
另外，當(dāng)該裝置處理DVD時(shí)，通過第二環(huán)形區(qū)的光束在該光錐內(nèi)光束之間具有很大的相位差，其相位差為大約三個(gè)波長，因而有助于增強(qiáng)峰值強(qiáng)度，盡管對光斑強(qiáng)度的影響與該裝置處理CD的情況相比較小。
本發(fā)明光學(xué)頭裝置的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)以如上所述的單個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行記錄和再現(xiàn)；因此，不存在諸如光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用部件數(shù)量增加，以及性能降低等問題；從而可以獲得具有高精度低成本的光學(xué)系統(tǒng)。而且，可以獲得高光強(qiáng)的光斑，并且可以減小光斑的尺寸。
技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明精神的情況下對所公開的實(shí)施例進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)頭裝置，用于從各具有不同厚度透明基片的多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，或者向所述多種光學(xué)信息記錄載體之一上記錄信息，包括第一光源，用于發(fā)出波長為λ1的第一光束；第二光源，用于發(fā)出波長為λ2的第二光束，其中λ2大于λ1；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，具有光軸、第一部分、第二部分和第三部分，第二部分比第一部分更遠(yuǎn)離光軸且第三部分比第二部分更遠(yuǎn)離光軸，和圖像傳感器，其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在具有厚度為t1的第一透明基片的第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使得記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上，其中第一部分和第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t2的第二透明基片的第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使得記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)或者將信息記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上，其中t2大于t1，其中圖像傳感器可以接收從第一信息記錄平面或第二信息記錄平面反射的光束，并且其中波前象差或者在第一部分與第二部分之間的邊界處或者在第二部分與第三部分之間的邊界處具有一個(gè)臺(tái)階部分，滿足下列條件W1-W2＝mλ1-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ1W3-W4＝mλ2-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ＜0.34λ2其中W1為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W2為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ1為第一光束的波長，W3為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W4為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ2為第二光束的波長。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中滿足下列條件0＜δ＜0.34λ10＜δ＜0.34λ2
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中滿足下列條件0≤δ＜0.25λ10≤δ＜0.25λ2
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中所述第一光學(xué)信息記錄載體和所述第二光學(xué)信息記錄載體為光盤。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中t1為0.6mm，t2為1.2mm。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭裝置，其中第一透明基片的折射率為1.58，第二透明基片的折射率為1.58。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中λ1為610nm至670nm，λ2為740nm至870nm。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t3的第三透明基片的第三光學(xué)信息記錄載體的第三信息記錄平面上，使得第三信息記錄平面上的波前象差不大于0.07λrms，其中t3大于t1且小于t2。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使得第一信息記錄平面上的波前象差不大于0.07λrms。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中第一部分可以將第二光束會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使得第二信息記錄平面上的最優(yōu)化波前象差不大于0.07λrms。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷谌糠謱⒐馐鴷?huì)聚在第一成象位置時(shí)，第二部分將光束會(huì)聚在第二成象位置，第二成象位置不同于第一成象位置，并且比第一成象位置更靠近會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中第二部分為以光軸為圓心的環(huán)形。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)具有所述光軸、所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的物鏡。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中該光學(xué)頭裝置還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件，用于沿光軸的方向驅(qū)動(dòng)所述物鏡，使得第一部分和第三部分將光束會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，并且第一部分和第二部分將光束會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上。
15.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中所述物鏡在第一部分與第二部分之間的邊界處或者在第二部分與第三部分的邊界處具有一個(gè)臺(tái)階。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)頭裝置，其中所述物鏡在其兩個(gè)表面都有臺(tái)階。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)頭裝置，其中所述臺(tái)階設(shè)置在更靠近物鏡光源的折射表面上。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)頭裝置，其中所述臺(tái)階設(shè)置在更靠近光學(xué)信息記錄載體的折射表面上。
19.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中物鏡的第二部分相對于物鏡的第一部分凹進(jìn)。
20.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中所述物鏡在第一部分與第二部分之間的邊界處具有第一臺(tái)階，并且在第二部分與第三部分的邊界處具有第二臺(tái)階，第二臺(tái)階的深度大于第一臺(tái)階的深度。
21.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中該物鏡還具有第四部分和第五部分，第四部分比第三部分更遠(yuǎn)離光軸，第五部分比第四部分更遠(yuǎn)離光軸。
22.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中物鏡的第二部分包括全息或菲涅爾透鏡。
23.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中該物鏡由塑料制成。
24.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中準(zhǔn)直光束入射至物鏡。
25.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭裝置，其中發(fā)散光束入射至物鏡。
26.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)具有所述光軸、所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的不包括物鏡的光學(xué)元件。
27.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中NA2表示用于對第二光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)信息或記錄信息所需的數(shù)值孔徑，NAL表示第一分表面與第二分表面之間邊界處的數(shù)值孔徑，滿足下式0.6(NA2)＜NAL＜1.1(NA2)。
28.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中NAH表示第二分表面與第三分表面之間邊界處的數(shù)值孔徑，NAL表示第一分表面與第二分表面之間邊界處的數(shù)值孔徑，滿足下式0.01＜NAH-NAL＜1.2。
29.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中di表示第二表面與第一分表面和光軸交點(diǎn)之間在光軸上的距離，di′表示第二表面與根據(jù)所述非球形表面形狀從第二分表面延伸的直線和光軸的交點(diǎn)之間在光軸上的距離，滿足下式
0≤di-di′＜0.003。
30.一種光學(xué)信息記錄載體再現(xiàn)或記錄裝置，用于從各具有不同厚度透明基片的多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，或者向所述多種光學(xué)信息記錄載體之一上記錄信息，包括光學(xué)頭裝置，包括第一光源，用于發(fā)出波長為λ1的第一光束；第二光源，用于發(fā)出波長為λ2的第二光束，其中λ2大于λ1；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，具有光軸、第一部分、第二部分和第三部分，第二部分比第一部分更遠(yuǎn)離光軸且第三部分比第二部分更遠(yuǎn)離光軸，和圖像傳感器，其中第一部分和第三部分可以將第一光束會(huì)聚在具有厚度為t1的第一透明基片的第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上，使記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)，或者將信息記錄在第一光學(xué)信息記錄載體上，其中第一部分和第二部分可以將第二光束會(huì)聚在具有厚度為t2的第二透明基片的第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上，使記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上的信息得以再現(xiàn)，或者將信息記錄在第二光學(xué)信息記錄載體上，其中t2大于t1，其中圖像傳感器可以接收從第一信息記錄平面或第二信息記錄平面反射的光束，并且其中波前象差在第一部分與第二部分之間的邊界處有一臺(tái)階部分，滿足下列條件W1-W2＝mλ1-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ≤0.34λ1W3-W4＝mλ2-δ|m|≤10(m為包括零的整數(shù))0≤δ≤0.34λ2其中W1為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W2為采用第一光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ1為第一光束的波長，W3為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較大數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，W4為采用第二光束時(shí)在所述臺(tái)階部分邊界處較小數(shù)值孔徑NA一側(cè)的波前象差量，λ2為第二光束的波長。
全文摘要
一種光學(xué)頭裝置，用于從多種光學(xué)信息記錄載體之一再現(xiàn)信息，設(shè)有第一光源；第二光源；和一個(gè)具有第一非球面表面和第二表面的物鏡，第一非球面表面具有第一分表面，其中第二表面與根據(jù)非球面公式從第二分表面延伸的直線和光軸的交點(diǎn)之間在光軸上的距離以如下方式確定，使會(huì)聚在第一光學(xué)信息記錄載體的第一信息記錄平面上的第一光束的峰值強(qiáng)度比不小于0.9，并且會(huì)聚在第二光學(xué)信息記錄載體的第二信息記錄平面上的第二光束的峰值強(qiáng)度比不小于0.8。
文檔編號G11B7/135GK1598946SQ20041005898
公開日2005年3月23日 申請日期1999年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月3日
發(fā)明者山崎敬之 申請人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社