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)頭裝置。
背景技術(shù)：
最近，作為短波長紅色激光器的實(shí)際應(yīng)用，具有與CD(致密盤)幾乎相同的尺寸但具有更大容量的高密度光信息記錄媒體(也稱為光盤)DVD投入生產(chǎn)。在DVD記錄/再現(xiàn)裝置中，使用650nm的半導(dǎo)體激光器時物鏡的光盤一側(cè)上的數(shù)值孔徑NA為0.6-0.65。DVD具有0.74μm的光道間距和0.4μm的最小信號坑長度，并且處于致密化狀態(tài)，其中尺寸比具有1.6μm的光道間距和0.83μm的最小信號坑長度的CD的一半還低。另外，在DVD中，為了把光盤相對光軸傾斜時產(chǎn)生的彗差降低到很小，透明襯底的厚度為0.6mm，是CD的透明襯底的厚度的一半。
另外，除上述CD或DVD之外，光源波長或透明襯底厚度不同的各種標(biāo)準(zhǔn)的光盤如CD-R、RW(附錄型致密盤)、VD(視頻盤)、MD(小型盤)、MO(光電磁盤)等也進(jìn)入市場并廣為傳播。另外，半導(dǎo)體激光器的波長被進(jìn)一步縮短，具有大約400nm的發(fā)出波長的短波長藍(lán)色激光器正被投入實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)波長被縮短時，即使使用與DVD相同的數(shù)值孔徑，光信息記錄媒體的容量也會被進(jìn)一步提高。
此外，在與上述傳統(tǒng)光信息記錄媒體CD相同的尺寸中，多種光信息記錄媒體的開發(fā)在推進(jìn)，如可執(zhí)行記錄和再現(xiàn)的CD-R、記錄面的透明襯底厚度不同或者用于記錄和再現(xiàn)的激光的波長不同的記錄密度被提高的DVD的開發(fā)，因此，要求能對這些光信息記錄媒體由同一光學(xué)頭執(zhí)行記錄和再現(xiàn)。從而，建議了各種光學(xué)頭，其具有相應(yīng)于使用波長的多個激光源，通過這些激光源經(jīng)必要的數(shù)值孔徑由同一物鏡把激光會聚到記錄面上(例如，日本特開平8-55363和10-92010等)。
在上面的說明中，在日本特開平9-54973中，公開了使用全息光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)，其中應(yīng)用635nm的透射光(零階衍射光線)和785nm的負(fù)一階衍射光線；和使用全息光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中應(yīng)用635nm的正一階衍射光線和785nm的透射光(零階衍射光線)。另外，日本特開平10-283668中，公開了一種波長為650nm、全息環(huán)形透鏡以100％透射并且780nm的光被全息環(huán)形透鏡一階衍射的光學(xué)系統(tǒng)。
但是，在這些全息元件和全息型環(huán)形透鏡中，當(dāng)對于一側(cè)的波長而言，零階光的衍射效率為100％時，對于另一側(cè)的波長，正一階衍射光線或負(fù)一階衍射光線的衍射效率必定受到限制，從而不能獲得所需的高衍射效率，引起光量的損失，使用光量的效率變壞而出現(xiàn)問題。當(dāng)引起光量的損失時，需要大功率的激光器，尤其是在信息記錄時。
另外，在全息元件和全息型環(huán)形透鏡中，當(dāng)對于一側(cè)的波長零階光的衍射效率為100％，并且對于另一側(cè)的波長，通過盡可能防止零階光被透射而使正一階衍射光線或負(fù)一階衍射光線的衍射效率變大時，全息圖已經(jīng)被作成3.8-5.18μm那么深。因此，當(dāng)全息光學(xué)元件或全息型環(huán)形透鏡的功能特別是集成在物鏡中時，處理金屬模具和模塑變得困難，這已經(jīng)成為一個問題。
另外，本發(fā)明人原來建議了一種物鏡(日本特愿平9-286954)，其中構(gòu)造了一種由多個被分割為同心圓的分割表面構(gòu)成的光學(xué)頭，各個分割表面進(jìn)行象差校正而達(dá)到具有不同波長的多個光源和/或具有記錄面的不同厚度的透明襯底的衍射極限，并且結(jié)構(gòu)簡單。這種物鏡具有一種功能，通過它可自動獲得相應(yīng)于使用波長和/或透明襯底的厚度的必要的孔徑。但是，當(dāng)使用其中激光源和光檢測器被集成起來的激光器/檢測器集成單元時，有由于彌散光進(jìn)入光檢測器而致使檢測不能正確進(jìn)行的情況發(fā)生，從而出現(xiàn)問題。尤其在通過利用全息技術(shù)偏斜光通量并將之引入光檢測器的類型的激光器/檢測器集成單元中這個問題顯著。此外，當(dāng)在DVD系統(tǒng)(DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R等)的可記錄盤或CD系統(tǒng)(CD-R、CD-RW等)的可記錄盤中執(zhí)行高速記錄時，由于局部光束彌散，與使用專用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)相比，該光量的使用效率很差，因此必須提高激光源的功率。
對于使用的波長和透明襯底厚度彼此不同的DVD和CD，提出了各種可互換的光學(xué)系統(tǒng)，其中一個物鏡被用于記錄和/或再現(xiàn)信息而不產(chǎn)生大的球差或色差。但是，實(shí)際應(yīng)用中的光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造為來自光源的發(fā)散光的光通量的發(fā)散程度通過耦合物鏡被弱化，或者使得發(fā)散光的光通量成為平行光通量或成為弱發(fā)散光的光通量，并且光通量經(jīng)物鏡和光信息記錄媒體的透明襯底被會聚到信息記錄面上，因此需要耦合透鏡和物鏡兩個透鏡。因此，難以把光學(xué)頭裝置的大小減小到很小很薄，并且還有成本提高的問題。
另一方面，如上所述，廣為使用除CD和DVD之外的各種光盤，因此，對于這些光盤而言可互換的并且結(jié)構(gòu)簡單的光學(xué)系統(tǒng)和帶有這種光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)頭裝置是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)頭裝置、一種記錄和再現(xiàn)裝置、一種光學(xué)元件以及記錄和再現(xiàn)方法，其中一種光學(xué)頭裝置可對使用至少兩種不同波長的光線的不同類型光信息記錄媒體執(zhí)行記錄和/或再現(xiàn)。
另一個目的是對于各個不同光信息記錄媒體可使信息記錄和/或信息再現(xiàn)由一個光學(xué)頭裝置來執(zhí)行而且甚至在使用具有至少兩種不同波長的光并應(yīng)用于不同類型的光信息記錄媒體的情況下都不產(chǎn)生嚴(yán)重的球差和色差。此外，另一個目的是提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)的光學(xué)頭裝置。尤其，當(dāng)使用不同類型的各自具有不同厚度的透明襯底的光信息記錄媒體時，球差問題變得很嚴(yán)重。另一個目的是用一個光學(xué)頭裝置可對不同類型的光信息記錄媒體進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)而不產(chǎn)生嚴(yán)重的球差和色差，甚至是在前述的情況中也不產(chǎn)生。
另外，還有一個目的是通過光檢測器的光檢測可滿意地進(jìn)行并且檢測中的S狀彎曲特性可做到令人滿意，甚至是在光學(xué)頭裝置使用由多個激光器和多個檢測器組成的集成單元的情況下也不會產(chǎn)生對光檢測器的檢測有負(fù)面影響的彌散光的輻射。而且，提供光量損失更小并且光量使用效率良好的光學(xué)頭裝置、記錄和再現(xiàn)裝置、光學(xué)元件以及記錄和再現(xiàn)方法也是本發(fā)明的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或用于把信息記錄到光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置，包括用于發(fā)出具有第一波長的第一光通量的第一光源，用于對具有厚度為t1的透明基底的第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)；用于發(fā)出具有第二波長的第二光通量的第二光源，第二波長大于第一波長，用于對具有厚度為t1的透明基底的第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)；用于發(fā)出具有第三波長的第三光通量的第三光源，第三波長大于第二波長，用于對具有厚度為t2的透明基底的第三光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)，t2大于t1；物鏡，當(dāng)對第二光信息記錄媒體進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)時將從第一光源發(fā)出的第一光通量會聚到第二光信息記錄媒體的信息記錄面上，當(dāng)對第一光信息記錄媒體進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)時將從第二光源發(fā)出的第二光通量會聚到第一光信息記錄媒體的信息記錄面上，當(dāng)對第三光信息記錄媒體進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)時將從第三光源發(fā)出的第三光通量會聚到第三光信息記錄媒體的信息記錄面上；以及光檢測器。
上述目的還可通過下面的結(jié)構(gòu)和方法來實(shí)現(xiàn)。
(1)一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或者用于把信息記錄到光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置，包括用于發(fā)出具有第一波長的第一光通量的第一光源；用于發(fā)出具有第二波長的第二光通量的第二光源，第一波長不同于第二波長；具有光軸和衍射部分的會聚光學(xué)系統(tǒng)；光檢測器；其特征在于在第一光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第一光通量的n階衍射光線的光量大于第一光通量的任何其它階衍射光線的光量，在第二光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第二光通量的n階衍射光線的量大于第二光通量的任何其它階衍射光線的量，其中n代表非零整數(shù)。
(2)一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或把信息記錄在光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置的光學(xué)元件，包括光軸；衍射部分；其特征在于在第一光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第一光通量的n階衍射光線的量大于第一光通量的任何其它階衍射光線的量，并且在其波長不同于第一光通量的波長的第二光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第二光通量的n階衍射光線的量大于第二光通量的任何其它階衍射光線的量，其中第一光通量與第二光通量的波長差是80-400nm并且n代表非零整數(shù)。
(3)一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或把信息記錄在光信息記錄媒體上的裝置，包括光學(xué)頭裝置，包括用于發(fā)出具有第一波長的第一光通量的第一光源；用于發(fā)出具有第二波長的第二光通量的第二光源，第一波長不同于第二波長；具有光軸和衍射部分的會聚光學(xué)系統(tǒng)；光檢測器；其特征在于在第一光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第一光通量的n階衍射光線的量大于第一光通量的任何其它階衍射光線的量，并且在第二光通量通過衍射部分產(chǎn)生至少一個衍射光線的情況下，第二光通量的n階衍射光線的量大于第二光通量的任何其它階衍射光線的量，其中n代表非零整數(shù)。
(4)一種由包括第一光源、第二光源、光檢測器和具有光軸和衍射部分的會聚光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)頭裝置再現(xiàn)來自至少兩種光信息記錄媒體的信息或把信息記錄在其上的方法，該方法包括從第一光源發(fā)出第一光通量或從第二光源發(fā)出第二光通量，其中第二光通量的波長不同于第一光通量的波長；使第一或第二光通量通過衍射部分產(chǎn)生第一光通量的至少一個衍射光線或第二光通量的至少一個衍射光線，其中當(dāng)?shù)谝还馔康闹辽僖粋€衍射光線中n階衍射光線的量大于第一光通量的任何其它階衍射光線的量時，第二光通量的至少一個衍射光線中n階衍射光線的量大于第二光通量的任何其它階衍射光線的量，為使光學(xué)頭裝置把信息記錄到第一信息記錄面或第二信息記錄面或者從第一信息記錄面或第二信息記錄面再現(xiàn)信息，由會聚光學(xué)系統(tǒng)把第一光通量的n階衍射光線會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面或把第二光通量的n階衍射光線會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面，由光檢測器檢測來自第一信息記錄面的會聚的n階衍射光線的第一反射光通量或來自第二信息記錄面的會聚的n階衍射光線的第二反射光通量，其中n代表非零整數(shù)。


圖1是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡的光路視圖。
圖2是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的球差的視圖。
圖3是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780nm的NA＝0.45以內(nèi)的球差的視圖。
圖4是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780nm的直到NA＝0.60的球差的視圖。
圖5是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的波前象差的視圖。
圖6是本發(fā)明例1的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780nm的產(chǎn)生的波前象差的視圖。
圖7是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的光路視圖。
圖8是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的光路視圖。
圖9是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的產(chǎn)生的球差的視圖。
圖10是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的球差的視圖。
圖11是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的波前象差的視圖。
圖12是本發(fā)明例2的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的波前象差的視圖。
圖13是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的光路視圖。
圖14是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的光路視圖。
圖15是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的球差的視圖。
圖16是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的球差的視圖。
圖17是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝405nm的波前象差的視圖。
圖18是本發(fā)明例3的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm的波前象差的視圖。
圖19是本發(fā)明例4的衍射光學(xué)透鏡的光路視圖。
圖20是本發(fā)明例4的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm、650nm和780nm的球差的視圖。
圖21是本發(fā)明例5的衍射光學(xué)透鏡的光路視圖。
圖22是本發(fā)明例5的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝635nm、650nm和780nm的球差的視圖。
圖23是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝650nm的光路視圖。
圖24是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780nm(NA＝0.5)的球差的視圖。
圖25是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝650±10nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖26是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780±10nm的直到數(shù)值孔徑0.50的球差的視圖。
圖27是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝780nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖28是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝650nm的波前象差rms的視圖。
圖29是本發(fā)明例6的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝7800nm的波前象差rms的視圖。
圖30是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對波長λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖31是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm(NA＝0.5)的波長的光路視圖。
圖32是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝650±10nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖33是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780±10nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.50的球差的視圖。
圖34是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖35是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝650nm的波長的波前象差rms的視圖。
圖36是本發(fā)明例7的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm的波長的波前象差rms的視圖。
圖37是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖38是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm(NA＝0.5)的波長的光路視圖。
圖39是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝650±10nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖40是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780±10nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.50的球差的視圖。
圖41是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.60的球差的視圖。
圖42是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝650nm的波長的波前象差rms的視圖。
圖43是本發(fā)明例8的衍射光學(xué)透鏡對λ＝780nm的波長的波前象差rms的視圖。
圖44是表示衍射環(huán)帶數(shù)目與距本發(fā)明例6中的衍射光學(xué)透鏡的光軸的高度之間的關(guān)系曲線。
圖45是表示衍射環(huán)帶數(shù)目與距本發(fā)明例7中衍射光學(xué)透鏡的光軸的高度之間的關(guān)系曲線。
圖46是表示衍射環(huán)帶數(shù)目與距本發(fā)明例8中衍射光學(xué)透鏡的光軸的高度之間的關(guān)系曲線。
圖47a-47d是典型地表示衍射透鏡功率與根據(jù)本發(fā)明的示例的衍射光學(xué)透鏡的透鏡形狀之間的關(guān)系的視圖。
圖48是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)的光路圖。
圖49是表示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)的光路圖。
圖50是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖51是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝780nm的波長的光路視圖。
圖52是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝650nm的波長的球差的視圖。
圖53是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝780nm的波長的直到NA＝0.45的球差的視圖。
圖54是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝780nm的波長的直到NA＝0.60的球差的視圖。
圖55是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝650nm的波長的波前象差視圖。
圖56是本發(fā)明例9的物鏡對λ＝780nm的波長的波前象差視圖。
圖57是本發(fā)明例10的物鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖58是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝400nm的波長的光路的視圖。
圖59是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝780nm的波長的光路的視圖。
圖60是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝650nm的波長的球差的視圖。
圖61是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝400nm的波長的球差的視圖。
圖62是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝780的波長的直到NA＝0.45的球差視圖。
圖63是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝780的波長的直到NA＝0.65的球差視圖。
圖64是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝650nm的波長的波前象差視圖。
圖65是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝400nm的波長的波前象差視圖。
圖66是本發(fā)明的例10的物鏡對λ＝780nm的波長的波前象差視圖。
圖67是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖68是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖69是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝400nm的波長的光路視圖。
圖70是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝780nm的波長的光路視圖。
圖71是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝650nm的波長的球差的視圖。
圖72是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝400nm的波長的球差的視圖。
圖73是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.45的球差的視圖。
圖74是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.65的球差的視圖。
圖75是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝650nm的波長的波前象差視圖。
圖76是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝400nm的波長的波前象差視圖。
圖77是本發(fā)明的例11的物鏡對λ＝780nm的波長的波前象差視圖。
圖78是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖79是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝400nm的波長的光路視圖。
圖80是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝780nm的波長的光路視圖。
圖81是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝650nm的波長的球差的視圖。
圖82是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝400nm的波長的球差的視圖。
圖83是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.45的球差的視圖。
圖84是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.65的球差的視圖。
圖85是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝650nm的波長的波前象差視圖。
圖86是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝400nm的波長的波前象差視圖。
圖87是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝780nm的波長的波前象差視圖。
圖88是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝650nm的波長的光路的視圖。
圖89是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝400nm的波長的光路視圖。
圖90是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝780nm的波長的光路視圖。
圖91是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝650nm的波長的球差的視圖。
圖92是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝400nm的波長的球差的視圖。
圖93是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.45的球差視圖。
圖94是本發(fā)明的例12的物鏡對λ＝780nm的波長的直到數(shù)值孔徑0.65的球差視圖。
圖95是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝650nm的波長的波前象差視圖。
圖96是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝400nm的波長的波前象差視圖。
圖97是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝780nm的波長的波前象差視圖。
圖98是本發(fā)明的例13的物鏡對λ＝400nm的波長的光路圖。
圖99是本發(fā)明的例13的物鏡對波長λ＝400nm±10nm的球差視圖。
圖100是本發(fā)明的例13的物鏡對波長λ＝650nm±10nm的球差視圖。
圖101是本發(fā)明的例13的物鏡對波長λ＝780nm±10nm的球差視圖。
圖102是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第一結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖103是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第二結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖104是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第三結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖105是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第四結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖106是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第五結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖107是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第六結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖108是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的光學(xué)頭裝置第七結(jié)構(gòu)的光路視圖。
圖109是Super RENS系統(tǒng)的光盤結(jié)構(gòu)的典型視圖。
圖110是表示成像放大率m2與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的例15的物鏡的波前象差之間關(guān)系的曲線。
圖111是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的例15的截面圖。
圖112a-112b是例15的球差視圖。
圖113a-113b是衍射圖案作用的示圖。
圖114是表示色差對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的物鏡的球差的影響的典型視圖。
圖115a-115b是表示正一階衍射對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的物鏡的球差的影響的典型視圖。
圖116a-116b是表示負(fù)一階衍射對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的物鏡的球差的影響的典型視圖。
圖117是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)的光路圖。
圖118是作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的例15的物鏡的衍射光學(xué)透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。
圖119是圖118中的衍射光學(xué)透鏡對于波長(λ)＝640、650、660nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖120是在例15中在光信息媒體的透明襯底厚度大于圖118中的時衍射光學(xué)透鏡的光路圖。
圖121是圖120中的衍射光學(xué)透鏡對于波長λ＝770、780、790nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖122作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的例16的物鏡的衍射光學(xué)透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。
圖123是圖122中的衍射光學(xué)透鏡對于波長(λ)＝640、650、660nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖124是在例16中在光信息媒體的透明襯底厚度大于圖122中的時衍射光學(xué)透鏡的光路圖。
圖125是圖124中的衍射光學(xué)透鏡對于波長λ＝770、780、790nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖126作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的例17的物鏡的衍射光學(xué)透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。
圖127是圖126中的衍射光學(xué)透鏡對于波長(λ)＝640、650、660nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖128是在例17中在光信息媒體的透明襯底厚度大于圖126中的時衍射光學(xué)透鏡的光路圖。
圖129是圖128中的衍射光學(xué)透鏡對于波長(λ)＝770、780、790nm的直到數(shù)值孔徑0.60的球差視圖。
圖130是作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的例18的物鏡的衍射光學(xué)透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。
圖131是圖130中的衍射光學(xué)透鏡對于波長(λ)＝390、400、410nm的直到數(shù)值孔徑0.70的球差視圖。
圖132是在例18中在光信息媒體的透明襯底厚度大于圖130中的時衍射光學(xué)透鏡的光路圖。
圖133是圖132中的衍射光學(xué)透鏡對于波長λ＝640、650、660nm的直到數(shù)值孔徑0.70的球差視圖。
圖134是衍射環(huán)帶的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或把信息記錄在光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置具有用于發(fā)出具有第一波長的第一光通量的第一光源；用于發(fā)出具有第二波長的第二光通量的第二光源，第一波長不同于第二波長；具有光軸和衍射部分的會聚光學(xué)系統(tǒng)以及光檢測器。另外，衍射部分在通過衍射部分的第一光通量中產(chǎn)生比其它階衍射光線更加多的n階衍射光線，并且在也通過衍射部分的第二光通量中產(chǎn)生比其它階衍射光線更加多的n階衍射光線，n代表非零整數(shù)。本發(fā)明的光學(xué)元件是一種具有能夠?qū)崿F(xiàn)前述實(shí)施例的衍射部分的元件。用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或把信息記錄在光信息記錄媒體上的裝置具有上述的光學(xué)頭裝置。
順便提出，“n階衍射光線的量大于任何其它階衍射光線的量”意味著對于n階衍射光線的衍射效率高于n階衍射光線之外的其它階衍射光線。另外，n階中的n還包括符號，當(dāng)已經(jīng)通過衍射部分的第一光通量中產(chǎn)生的正一階衍射光線多于其它階衍射光線時，意思是產(chǎn)生的正一階衍射光線多于其它階衍射光線，即使是在通過衍射部分的第二光通量中，它不包括已經(jīng)通過衍射部分的第二光通量中產(chǎn)生的負(fù)一階衍射光線多于其它階衍射光線的含義。
本發(fā)明的光學(xué)頭裝置是一種其中一個光學(xué)頭裝置可對使用至少兩個彼此不相同的波長的不同類型的光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)的裝置。即，本發(fā)明的光學(xué)頭裝置是一種用來記錄/再現(xiàn)不同信息記錄媒體如第一光信息記錄媒體和第二光信息記錄媒體的裝置。光學(xué)頭裝置的第一光源發(fā)出第一光通量來從第一光信息記錄媒體再現(xiàn)信息或把信息記錄在第一光信息記錄媒體上，而光學(xué)頭裝置的第二光源發(fā)出第二光通量來從第二光信息記錄媒體再現(xiàn)信息或把信息記錄在第二光信息記錄媒體上。通常，光信息記錄媒體在信息記錄面上具有透明襯底。
當(dāng)以另一種方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能時，會聚光學(xué)系統(tǒng)能夠通過第一透明襯底把到達(dá)衍射部分的第一光通量在衍射部分產(chǎn)生的“第一光通量的n階衍射光線”會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上來再現(xiàn)記錄在第一光信息記錄媒體中的信息或者把信息記錄在第一光信息記錄媒體上，而且會聚光學(xué)系統(tǒng)能夠通過第二透明襯底把到達(dá)衍射部分的第二光通量在衍射部分產(chǎn)生的“第二光通量的n階衍射光線”會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上來再現(xiàn)記錄在第二光信息記錄媒體中的信息或者把信息記錄在第二光信息記錄媒體上，而且光檢測器能夠接收從第一信息記錄面或第二信息記錄面反射的光通量。
下面將表示優(yōu)選的實(shí)施例，其中會聚光學(xué)系統(tǒng)能夠在物鏡像側(cè)上的第一光通量中第一光信息記錄媒體的指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)，波前象差不大于0.07λrms的狀態(tài)下(換言之，在指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)于最佳像點(diǎn)(最佳聚焦)光通量取衍射極限值或少些的情況下)，把第一光通量中的n階衍射光線會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上，并且，會聚光學(xué)系統(tǒng)能夠在物鏡像側(cè)上的第二光通量中第二光信息記錄媒體的指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)波前象差不大于0.07λrms的狀態(tài)下(換言之，在指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)于最佳像點(diǎn)(最佳聚焦)光通量取衍射極限值或少些的情況下)，把第二光通量中的n階衍射光線會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上。
另外，優(yōu)選地在物鏡像側(cè)上的指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)，波前象差不大于0.07λrms的狀態(tài)下，把n階衍射光線會聚到各個信息記錄面上，即使是在第一光源或第二光源中有由溫度波動和電流波動引起的大約±10nm的波長漂移的情況下。特別優(yōu)選地是n階衍射光線在物鏡像側(cè)上的指定數(shù)值孔徑范圍內(nèi)的0.07λrms或更小的波前象差的狀態(tài)下被會聚，即使是在第一光通量或第二光通量是一個具有600nm或更小(例如350-480nm)的波長并且產(chǎn)生大約±10nm的波長漂移的時候。
順便提出，當(dāng)n階衍射光線是正一階衍射光線或負(fù)一階衍射光線時，光量的損失小于使用比±1階更高階的衍射光線的情況，這是優(yōu)選的。
另外，當(dāng)衍射部分中第一光通量的n階衍射光線的衍射效率以A％代表，并且其它的某階衍射光線的衍射效率以B％代表時(優(yōu)選地，最大衍射效率的階數(shù)處于除n之外的數(shù)值中)，優(yōu)選地滿足A-B≥10，而當(dāng)衍射部分中的第二光通量的n階衍射光線的衍射效率以A′％代表，并且其它的某階衍射光線的衍射效率以B′％代表時，優(yōu)選地滿足A′-B′≥10。A-B≥30和A′-B′≥30是更優(yōu)選的，A-B≥50和A′-B′≥50是更優(yōu)選的，A-B≥70和A′-B′≥70進(jìn)一步優(yōu)選。
當(dāng)?shù)谝还馔亢偷诙馔烤挥糜谙蚬庑畔⒂涗浢襟w記錄信息時，優(yōu)選地衍射部分中的n階衍射光線的衍射效率在第一光通量的波長和第二光通量的波長之間的波長處為最大值。
當(dāng)?shù)谝还馔亢偷诙馔恐槐挥糜谙蚬庑畔⒂涗浢襟w記錄信息并且另一光通量僅用于再現(xiàn)時，優(yōu)選地衍射部分中的n階衍射光線的衍射效率在第一光通量的波長和第二光通量的波長之間的波長處為最小值。更優(yōu)選地衍射部分中的n階衍射光線的衍射效率在用于信息記錄的第一光通量的波長和第二光通量的波長處為最大值。
作為提供有衍射部分的光學(xué)元件，給出了在會聚光學(xué)系統(tǒng)上設(shè)有折射面和平面型元件的透鏡，但這里沒有特定的限制。
當(dāng)具有折射面的透鏡作為提供有衍射部分的光學(xué)元件時，作為具體的光學(xué)元件的示例給出的是物鏡、準(zhǔn)直透鏡和耦合透鏡。在各個透鏡上的折射面上，設(shè)有衍射部分。僅僅是意在提供衍射部分的平面狀或透鏡狀光學(xué)元件也可被增加到會聚光學(xué)系統(tǒng)。
順便提出，當(dāng)在物鏡的折射面上提供衍射部分時，優(yōu)選地物鏡的外徑(如果有凸緣則外徑包括凸緣)比光圈直徑大0.4mm-2mm。
衍射部分可提供在光源側(cè)的光學(xué)元件的光學(xué)表面上或者在像側(cè)上(光信息記錄媒體側(cè))，或者在兩側(cè)上。另外，衍射部分可提供在凹面和凸面上。
當(dāng)衍射部分提供在物鏡上時，就更好，因?yàn)椴考?shù)目減少了，制造時組裝光學(xué)頭裝置的誤差減少了。在那種情況下，優(yōu)選地物鏡是單元件型，但是它也可以是雙元件型。優(yōu)選為塑料透鏡，但是玻璃透鏡也可接受。也可以把上面形成有衍射部分的樹脂層設(shè)置在玻璃透鏡的表面上。優(yōu)選地其上設(shè)有衍射部分的物鏡在其外部周邊上設(shè)有具有沿垂直于光軸方向延伸的表面的凸緣部分。這使得它能容易地準(zhǔn)確安裝在光學(xué)頭裝置上，并且使得即使在周圍環(huán)境溫度波動時也可能獲得穩(wěn)定的性能。更加優(yōu)選地是物鏡的折射面是非球表面并且衍射部分提供在非球表面上。衍射部分當(dāng)然可提供在物鏡的任何一側(cè)上或在其兩側(cè)上。
另外，優(yōu)選地其上設(shè)有衍射部分的光學(xué)元件由Abbe數(shù)vd不小于50且不大于100的材料制成。它也可由塑料或玻璃制成。順便提到，在塑料透鏡的情況中，優(yōu)選地材料的折射率在1.4-1.75的范圍內(nèi)，并且1.48-1.6是更優(yōu)選的，最好是1.5-1.56。
當(dāng)衍射部分設(shè)在透鏡上時(優(yōu)選在塑料透鏡上)，優(yōu)選地滿足下面的條件表達(dá)式，以獲得對溫度波動穩(wěn)定的光學(xué)頭裝置和光學(xué)元件。
-0.0002/℃＜Δn/ΔT＜-0.00005/℃其中，ΔT是溫度波動Δn是透鏡的折射率變化量。
優(yōu)選滿足下面的條件表達(dá)式。
0.05nm/℃＜Δλ1/ΔT＜0.5nm/℃其中，Δλ1(nm)是第一光源的波長對于溫度波動ΔT的變化量。
從光的使用效率方面看衍射部分優(yōu)選是相位類型的，盡管它也可以是振幅類型。優(yōu)選的衍射部分的衍射圖案構(gòu)形為相對于光軸對稱旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的從光軸方向看衍射部分具有多個環(huán)形帶，并且這些多個環(huán)形帶大部分形成在其中心在光軸上或在光軸附近的同心圓上。圓形是優(yōu)選的，但也可是橢圓。有臺階的火焰型環(huán)帶衍射面尤其優(yōu)選。還可以是形成有階梯的環(huán)帶衍射面。還可以是形成有階梯作為隨透鏡遠(yuǎn)離光軸位置透鏡厚度變大的方向上不連續(xù)移動的環(huán)形帶的環(huán)帶衍射面。順便提到，優(yōu)選地衍射部分是環(huán)帶狀，但也可是一維衍射柵。
當(dāng)衍射部分表示環(huán)帶狀形式的同心圓時，衍射環(huán)狀帶的間距通過應(yīng)用相位差函數(shù)或光路差函數(shù)來定義。在這種情況下，優(yōu)選地在以表示多個環(huán)形帶的位置的冪級數(shù)表示的相位差函數(shù)中除平方項(xiàng)之外的至少一項(xiàng)有一個非零系數(shù)。由于這種結(jié)構(gòu)，可能校正由各自具有不同波長的光所引起的色差的球差。
當(dāng)在以表示衍射部分的多個環(huán)形帶的位置的冪級數(shù)表示的相位差函數(shù)中平方項(xiàng)有一個非零系數(shù)時，可校正修軸色差，這種情況是優(yōu)選的。但是，重要的是當(dāng)不把衍射環(huán)狀帶的間距作得很小時，也可能使以表示衍射部分的多個環(huán)形帶的位置的冪級數(shù)表示的相位差函數(shù)中不包括平方項(xiàng)。
順便提到，優(yōu)選地衍射部分的衍射環(huán)形帶的臺階數(shù)在2到45范圍內(nèi)。更優(yōu)選地是不超過40。進(jìn)一步優(yōu)選地是不大于15。順便提到，臺階數(shù)的計(jì)數(shù)通過計(jì)算環(huán)狀帶的臺階部分的數(shù)目而得到。
另外，優(yōu)選地光軸方向上衍射部分的衍射環(huán)形帶的臺階部分的深度不大于2μm。由于這種結(jié)構(gòu)，光學(xué)元件可簡單制造，并且n階衍射光線可容易地成為正一階衍射光線或負(fù)一階衍射光線。
另外，當(dāng)在光源側(cè)光學(xué)元件的表面上設(shè)置衍射部分時，優(yōu)選地臺階部分的深度隨臺階部分離光軸越來越遠(yuǎn)而變得更大。
關(guān)于衍射部分對光通量偏斜的效果，在本說明書中，光通量被偏斜向光軸方向的情況稱為正效果，另一方面，光通量被偏斜而離開光軸方向的情況稱為負(fù)效果。
關(guān)于環(huán)帶狀衍射表面上的間距，這里也提供一種間距，其中提供的間距反比于其離開光軸的高度。也可能提供一種具有非球面特性的間距，其中提供間距的方式與離開光軸的高度不成反比。
尤其當(dāng)提供具有非球面特性的間距時，即當(dāng)所提供的間距不反比與離開光軸的高度時，優(yōu)選地在光路差的函數(shù)中沒有拐點(diǎn)，盡管也可能有拐點(diǎn)。
另外，增加到衍射部分中的衍射效果在衍射部分的整個表面上或者是正的或者是負(fù)的。也可能設(shè)置成使得增加到衍射部分中的衍射效果的加號或減號在垂直于光軸方向上更加遠(yuǎn)離光軸的方向上應(yīng)至少被切換一階。例如，給出一種類型，其中在垂直于光軸的方向上遠(yuǎn)離光軸的方向上符號從減號變?yōu)榧犹?，如圖47(c)所示。換言之，可以說衍射部分上刻制的多個環(huán)狀帶并且在靠近光軸的衍射環(huán)狀帶上，臺階部分被定位在遠(yuǎn)離光軸，而在遠(yuǎn)離光軸的衍射環(huán)狀帶上，臺階部分被定位在靠近光軸。還給出一種類型，其中在垂直于光軸的方向上遠(yuǎn)離光軸的方向上符號從加號變?yōu)闇p號，如圖47(d)所示。換言之，可以說衍射部分上刻制的多個環(huán)狀帶，并且在靠近光軸的前述衍射環(huán)狀帶上，臺階部分被定位在靠近光軸，而在遠(yuǎn)離光軸的衍射環(huán)狀帶上，臺階部分被定位在遠(yuǎn)離光軸。
順便提到，衍射環(huán)狀帶的間距(區(qū)段距離)意味著圖134中在垂直于光軸的方向上環(huán)狀帶臺階與相鄰的環(huán)狀帶臺階之間的距離p，而臺階深度的意思是圖134中的光方向上的臺階的長度d。
順便提到，當(dāng)間距小時，上述部分上的會聚效果和發(fā)散效果變強(qiáng)，并且當(dāng)間距變大時，上述部分上的會聚效果和發(fā)散效果變?nèi)酢?br> 另外，衍射部分也可設(shè)在具有衍射部分的光學(xué)元件中的光通量所通過的整個表面部分上。換言之，也可以說也可以設(shè)置成使得物鏡像側(cè)最大數(shù)值孔徑內(nèi)的所有光通量可通過衍射部分。衍射部分也可簡單設(shè)在光學(xué)元件的一個光表面的整個部分上或者使光學(xué)元件的一個光表面的不小于70％(優(yōu)選為不小于80％，更好為不小于90％)的部分成為衍射部分。
另外，衍射部分可僅提供在光通量所通過的光學(xué)元件的一部分表面上，使另一區(qū)域成為光學(xué)元件中的折射表面或透射表面。當(dāng)衍射部分僅提供在光通量所通過的表面的一部分上時，衍射部分可僅被提供在光軸附近包括光軸的部分上，或者衍射部分可僅設(shè)為環(huán)形形狀而不設(shè)在光軸附近。例如，衍射部分可提供在光學(xué)元件的光表面中的10％或更多且在90％以下的表面上?；蛘呤?0％或更多并且小于50％的表面成為衍射部分。
順便提到，當(dāng)僅在光通量所通過的光學(xué)元件的一部分表面上提供衍射部分時，在NA1＞NA2的情況下NA1＞NAH1、NAH1＞NA2、NA2≥NAL1≥0是優(yōu)選的。在NA2＞NA1的情況下NA2＞NAH2、NAH2＞NA1、NA1≥NAL2≥0是優(yōu)選的。順便提出，當(dāng)分別使用第一光通量和第二光通量時，NA1和NA2分別是物鏡像側(cè)的指定數(shù)值孔徑。NAH1和NAH2的每一個是對于通過衍射部分最外側(cè)的第一光通量和第二光通量的每一個的像側(cè)上物鏡的數(shù)值孔徑。NAL1和NAL2的每一個是對于通過衍射部分最內(nèi)側(cè)的第一光通量和第二光通量的每一個的像側(cè)上物鏡的數(shù)值孔徑。
當(dāng)衍射部分僅提供在光通量所經(jīng)過的光學(xué)元件的一部分表面上時，在NA1＞NA2的情況下，優(yōu)選地第一光通量中在NA1或更小時通過衍射部分的光通量及在NA1或更小時通過除衍射部分之外的折射面的光被會聚在幾乎相同的位置。在NA2＞NA1的情況下，優(yōu)選地第二光通量中在NA2或更小時通過衍射部分的光通量及在NA2或更小時通過除衍射部分之外的折射面的光被會聚在幾乎相同的位置。
有一個其中衍射部分具有第一衍射圖案和第二衍射圖案的實(shí)施例，第二衍射圖案比第一衍射圖案離開光軸更遠(yuǎn)的距離?？梢园蜒苌洳糠峙c在同一面上具有非衍射部分的折射表面組合起來。
當(dāng)使用兩種類型的衍射圖案時，也可設(shè)置成使得在通過衍射部分的第一衍射圖案的第一光通量中，產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的n階衍射光線，并能夠?qū)⑵鋾墼诘谝恍畔⒂涗浢嫔希⑶以谕ㄟ^衍射部分的第一衍射圖案的第二光通量中，也產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的n階衍射光線，并能夠?qū)⑵鋾墼诘诙畔⒂涗浢嫔?，在通過衍射部分的第二衍射圖案的第一光通量中，產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的n階衍射光線并能夠?qū)⑵鋾墼诘谝恍畔⒂涗浢嫔希谕ㄟ^衍射部分的第二衍射圖案的第二光通量中也產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的代表透射光的零階光。這種情況的n階優(yōu)選是一階。
另外，在另一實(shí)施例中，在通過衍射部分的第一衍射圖案的第一光通量中產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的n階衍射光線并能夠?qū)⑵鋾墼诘谝恍畔⒂涗浢嫔?，并且在通過衍射部分的第一衍射圖案的第二光通量中也產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的n階衍射光線并能夠?qū)⑵鋾墼诘诙畔⒂涗浢嫔?，在通過衍射部分的第二衍射圖案的第一光通量中產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的零階衍射光線并能夠?qū)⑵鋾墼诘谝恍畔⒂涗浢嫔?，而在通過衍射部分的第二衍射圖案的第二光通量中也產(chǎn)生比其它階衍射光線更多的不是n階的負(fù)數(shù)階的衍射光線。這種情況的n階優(yōu)選是正一階并且負(fù)數(shù)階優(yōu)選是負(fù)一階。
在用在各自具有不同厚度透明襯底的多個光信息記錄媒體中的光學(xué)頭裝置或光學(xué)元件的情況下，尤其優(yōu)選的是衍射部分的環(huán)形帶的間距滿足下面的條件表達(dá)式
0.4＜＝|(Ph/Pf)-2|＜＝25更優(yōu)選的是0.8≤|(Ph/Pf)-2|≤6，并且最好是1.2≤|(Ph/Pf)-2|≤2。
相應(yīng)于像側(cè)上物鏡的最大數(shù)值孔徑的衍射部分的環(huán)形帶的間距以Pf代表，并且相應(yīng)于最大數(shù)值孔徑1/2的衍射部分的環(huán)形帶的間距以Ph代表。順便提出，關(guān)于最大數(shù)值孔徑，在光學(xué)頭裝置中進(jìn)行信息讀出/記錄的一些類型的光信息記錄媒體的指定數(shù)值孔徑中最大的一個被認(rèn)為是最大數(shù)值孔徑。順便提出，指定數(shù)值孔徑意思是在其光學(xué)頭裝置中能使具有可能的指定波長的光通量向光信息記錄媒體進(jìn)行信息的讀出/記錄的一個數(shù)值孔徑，但是也可以是某光信息記錄媒體的標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的數(shù)值孔徑。另外，“相應(yīng)于像側(cè)上物鏡的最大數(shù)值孔徑的衍射部分的環(huán)形帶的間距”意味著在最大數(shù)值孔徑的情況下位于通過衍射部分的光通量的最外側(cè)部分的環(huán)形帶間距。“相應(yīng)于最大數(shù)值孔徑1/2的衍射部分的環(huán)形帶的間距”意味著在數(shù)值孔徑為最大數(shù)值孔徑一半的情況下位于通過衍射部分的光通量的最外側(cè)部分的環(huán)形帶間距。
順便提出，也可接受一種光學(xué)頭裝置，其中對于分別來自兩個光源的兩個光通量中的一個光通量，使其在所指定的數(shù)值孔徑內(nèi)沒有象差，并且對于指定的數(shù)值孔徑之外的部分，使象差變成彌散斑。
換言之，可有如下的說法。在使用第一光通量的情況下像側(cè)上物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第一光信息記錄媒體的第一光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上，并且使得在使用第一光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第一光通量設(shè)成在第一信息記錄面上大于0.07λrms，并把在使用第一光通量和通過前述數(shù)值孔徑之外的第二光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑的第二光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下會聚到第二信息記錄面上。在這種情況下，NA1小于NA2，并且，在記錄和再現(xiàn)第一光信息記錄媒體時使NA1與NA2之間的光通量彌散。
或者，在使用第二光通量的情況下像側(cè)上物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第二光信息記錄媒體的第二光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上，并且使得在使用第二光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第二光通量在第二信息記錄面上變成大于0.07λrms，并把在使用第二光通量和通過前述數(shù)值孔徑之外的第一光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑的第一光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下會聚到第一信息記錄面上。在這種情況下，NA1大于NA2，并且，在記錄和再現(xiàn)第二光信息記錄媒體時使NA2與NA1之間的光通量彌散。
這些實(shí)施例可通過衍射部分的設(shè)計(jì)自動建立。例如，可以在光學(xué)元件的整個表面上提供衍射部分從而通過設(shè)計(jì)衍射部分在指定數(shù)值孔徑或更多處產(chǎn)生彌散光，或者可在光學(xué)元件的一部分表面上提供衍射部分而使其它部分成為折射面從而由折射面和衍射面產(chǎn)生彌散光。
在上述產(chǎn)生彌散光的實(shí)施例中，優(yōu)選地在使用第一光通量的情況下不用提供阻擋或衍射位于像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第一光通量并把第二光通量透射過去的孔徑調(diào)整裝置，并且不用提供在使用第二光通量的情況下阻擋或衍射位于像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第二光通量并把第一光通量透射過去的孔徑調(diào)整裝置。即，優(yōu)選地僅提供普通光圈而不用提供分色濾光器或全息濾光器。如果僅設(shè)計(jì)衍射部分來滿足前述功能，那么僅提供普通的光圈就足夠了，因其機(jī)構(gòu)簡單而成為優(yōu)選。
但是，也可以使用濾光器如全息濾光器來產(chǎn)生彌散光。順便說明，當(dāng)提供諸如全息濾光器的濾光器時，可在光學(xué)會聚系統(tǒng)中提供分離的濾光器，或在物鏡上提供濾光器。
可能在位于指定數(shù)值孔徑更小處的光通量被會聚時，對于取得最小光斑的位置把彌散光提供在該下面，或者把彌散光提供在上面。優(yōu)選是提供在上面。
當(dāng)產(chǎn)生如上所述的彌散光時，可能在球差圖上連續(xù)產(chǎn)生彌散光或不連續(xù)地產(chǎn)生彌散光。
另外，有另一個實(shí)施例，給出的是不產(chǎn)生彌散光的光學(xué)頭裝置。如下說明。
換言之，可能如下來表達(dá)。在使用第一光通量的情況下像側(cè)上物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第一光信息記錄媒體的第一光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上，并且使得在使用第一光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第一光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第一信息記錄面上，或者其被阻擋并且不到達(dá)第一信息記錄面。在使用第一光通量的情況下已經(jīng)通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第二光通量，和已經(jīng)通過指定數(shù)值孔徑之外的第二光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上。在這種情況下，NA1小于NA2，并且，在記錄和再現(xiàn)第一光信息記錄媒體時使NA1與NA2之間的光通量也被會聚或阻擋。
或者，在使用第二光通量的情況下像側(cè)上物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第二光信息記錄媒體的第二光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上，并且使得在使用第二光通量的情況下通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第二光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下被會聚到第二信息記錄面上，或者其被阻擋并且不到達(dá)第二信息記錄面。在使用第二光通量的情況下已經(jīng)通過像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑內(nèi)的第一光通量，和已經(jīng)通過指定數(shù)值孔徑之外的第一光通量在0.07λrms或更小的狀態(tài)下會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上。在這種情況下，NA1大于NA2，并且，在記錄和再現(xiàn)第二光信息記錄媒體時使NA2與NA1之間的光通量也被會聚或被阻擋。
這些實(shí)施例可通過衍射部分的設(shè)計(jì)自動建立。
在該實(shí)施例中，彌散光沒有產(chǎn)生，NA1與NA2之間或NA2與NA1之間的光通量被阻擋，優(yōu)選地，使用第一光通量的情況下提供阻擋位于像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第一光通量并透射第二光通量的孔徑調(diào)整裝置，或使用第二光通量的情況下阻擋位于像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑之外的第二光通量并透射第一光通量的孔徑調(diào)整裝置?；蛘撸瑑?yōu)選地提供孔徑調(diào)整裝置，其中各個光通量具有自己的指定數(shù)值孔徑。
即，優(yōu)選地光通量對于第一光通量或第二光通量，在指定數(shù)值孔徑或更大值處被代表孔徑調(diào)整裝置的環(huán)帶狀濾光器如分色濾光器或全息濾光器阻擋。順便說明，當(dāng)提供分色濾光器或全息濾光器時，分離的濾光器設(shè)置在光學(xué)會聚系統(tǒng)中，或把濾光器設(shè)置在物鏡上。
但是，甚至在沒有彌散光產(chǎn)生時，也可能使最大數(shù)值孔徑內(nèi)的所有光通量通過僅提供普通的光圈而不提供分色濾光器或全息濾光器而被會聚到信息記錄面上。換言之，也可以使像側(cè)物鏡的最大數(shù)值孔徑內(nèi)的第一光通量和第二光通量在0.07λrms的狀態(tài)下被會聚到信息記錄面上。優(yōu)選地在NA1＝NA2時上述實(shí)施例不產(chǎn)生彌散光。
順便說明，均代表不同信息記錄媒體的第一光信息記錄媒體和第二光信息記錄媒體意指各自具有用于各個記錄/再現(xiàn)的光波長的信息記錄媒體。透明襯底的厚度和折射率或相同或不同。指定的數(shù)值孔徑或相同或不同。指定的數(shù)值孔徑或相同或不同，并且信息記錄密度也可相同或不同。
用于各個不同信息記錄媒體的記錄/再現(xiàn)的光波長的不同引起的近軸色差和球差由本發(fā)明的衍射部分校正。順便說明，最好是近軸色差和球差均被校正，并且其中僅球差被校正而近軸色差未被校正的實(shí)施例是優(yōu)選的下一個實(shí)施例，而其中僅近軸色差被校正而球差未被校正的實(shí)施例也是可接受的。順便說明，作為光信息記錄媒體的具體實(shí)施例，列出了CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-RAM、LD、MD、MO等。但是，并不限于此。另外，應(yīng)用藍(lán)色激光器的光信息記錄媒體也可應(yīng)用。
甚至在透明襯底的厚度在不同信息記錄媒體中是不相同并且球差是基于透明襯底的厚度而引起時，球差可由本發(fā)明的衍射部分校正。順便說明，在透明襯底的厚度在第一光信息記錄媒體和第二光信息記錄媒體中是不相同時，所帶來的球差較高，并且因此，本發(fā)明的效果更明顯，是優(yōu)選的。
順便說明，優(yōu)選地，第一光通量的波長與第二光通量的波長之差在80nm-400nm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地是，在100nm-200nm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地是在120nm-200nm的范圍內(nèi)。作為第一光源和第二光源，可能從例如發(fā)射波長為760-820nm、630-670nm、350-480nm的這些中選擇兩種類型的光源來組合起來應(yīng)用。當(dāng)然可使用3個或4個光源。當(dāng)提供發(fā)射第三光通量的第三光源和發(fā)射第四光通量的第四光源時，優(yōu)選地甚至在通過衍射部分的第三光通量和第四光通量中產(chǎn)生的n階衍射光線多于其它階衍射光線。
當(dāng)?shù)诙馔康牟ㄩL長于第一光通量的波長時，優(yōu)選地第二光通量和第一光通量中的近軸色差滿足下面的條件表達(dá)式-λ2/(2NA22)≤Z≤λ2/(2NA22)λ2第二光通量的波長NA2第二光信息記錄媒體的對于第二光通量像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑當(dāng)使用具有不同透明襯底厚度的記錄媒體時，優(yōu)選地在t2＞t1和λ2＞λ1的情況下滿足下面的表達(dá)式0.2×10-6/℃＜ΔWSA3·λ1/{f·(NA1)4·ΔT}＜2.2×10-6/℃NA1第一光信息記錄媒體的對于使用第一光通量的像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑
λ1第一光通量的波長f1對于第一光通量的物鏡的焦長ΔT環(huán)境溫度波動ΔWSA(λ1rms)通過使用第一光通量而再現(xiàn)或記錄光信息記錄媒體的情況下會聚在光信息記錄面上的光通量的球差的三階球差分量的波動量也可設(shè)置成使得在使用第一光通量的情況下代表未準(zhǔn)直的光通量如發(fā)散光或會聚光的第一光通量進(jìn)入物鏡，并且在使用第二光通量的情況下使代表未校準(zhǔn)的光通量如發(fā)散光或會聚光的第二光通量進(jìn)入物鏡。
或者，在使用第一光通量的情況下使代表校準(zhǔn)的光通量的第一光通量進(jìn)入物鏡，并且在使用第二光通量的情況下也使代表未校準(zhǔn)的光通量如發(fā)散光或會聚光的第二光通量進(jìn)入物鏡?；蛘?，也可設(shè)置成使得在使用第一光通量的情況下代表未校準(zhǔn)的光通量如發(fā)散光或會聚光的第一光通量進(jìn)入物鏡，并且在使用第二光通量的情況下使代表校準(zhǔn)的光的第二光通量進(jìn)入物鏡。
在第一光通量和第二光通量之一中或在兩個光通量中均使用未校準(zhǔn)的光通量時，優(yōu)選地使用第一光通量的物鏡的放大率m1與使用第二光通量的物鏡的放大率m2之間差的絕對值在0-1/15的范圍內(nèi)。優(yōu)選的范圍是0-1/18。在λ2＞λ1且t2＞t1時，優(yōu)選地m1較大。尤其在分別對CD和DVD使用第二光通量和第一光通量時，前述的范圍是優(yōu)選的。順便說明，第一光源的波長以λ1代表，第二光源的波長以λ2代表，第一透明襯底的厚度以t1代表，第二透明襯底的厚度以t2代表。
或者，也可設(shè)置成使得代表校準(zhǔn)的光通量的第一光通量和代表校準(zhǔn)的光通量的第二光通量進(jìn)入物鏡。在這種情況下，優(yōu)選地衍射部分處于圖47(a)和47(b)所示的形式，盡管也可處于圖47(a)和47(c)所示的形式。
另外，也可能在光學(xué)頭裝置上提供發(fā)散度變化裝置，其改變進(jìn)入物鏡的光通量的發(fā)散度，并且從而改變第一光通量和第二光通量中進(jìn)入物鏡的光通量的發(fā)散度。
順便說明，在發(fā)散光進(jìn)入物鏡時，優(yōu)選地，物鏡是玻璃透鏡。
順便說明，在僅僅對第一信息記錄媒體和第二信息記錄媒體之一進(jìn)行再現(xiàn)和記錄，而僅僅對另外一個進(jìn)行再現(xiàn)時，優(yōu)選地在光學(xué)頭裝置中對第一光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率不同于對第二光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率。在這種情況下，對第一光通量物鏡的成像放大率等于或者不同于對第二光通量的物鏡的成像放大率。
另外，當(dāng)在λ1＜λ2且t1＜t2的情況下，僅僅對第一信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)和記錄，而僅僅對第二信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)時，優(yōu)選地對第一光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率小于對第二光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率。另外，當(dāng)前面滿足條件0.61＜NA1＜0.66時，優(yōu)選地將改變放大率的耦合透鏡設(shè)在第一光源與光學(xué)會聚系統(tǒng)中的準(zhǔn)直透鏡之間，用于第一光通量的準(zhǔn)直透鏡和用于第二光通量的準(zhǔn)直透鏡分別設(shè)在光學(xué)會聚系統(tǒng)中。順便說明，優(yōu)選地對第一光通量物鏡的成像放大率和對第二光通量的物鏡的成像放大率都為零。順便說明，第一光源的波長以λ1代表，第二光源的波長以λ2代表，第一透明襯底的厚度以t1代表，第二透明襯底的厚度以t2代表，并且對像側(cè)第一光信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)必須的物鏡的指定數(shù)值孔徑以NA1代表。
另外，當(dāng)在λ1＜λ2且t1＜t2的情況下，僅僅對第二信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)和記錄，而僅僅對第一信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)時，優(yōu)選地對第一光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率大于對第二光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率。順便說明，優(yōu)選地對第一光通量物鏡的成像放大率和對第二光通量的物鏡的成像放大率都為零。
順便說明，當(dāng)對第一信息記錄媒體和第二信息記錄媒體進(jìn)行再現(xiàn)和記錄時，或僅僅對它們進(jìn)行再現(xiàn)時，優(yōu)選地在光學(xué)頭裝置中對第一光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率與對第二光通量的總的光學(xué)頭裝置的成像放大率幾乎相同。在這種情況下，對第一光通量物鏡的成像放大率等于或不同于對第二光通量的物鏡的成像放大率。
另外，可對第一光通量和第二光通量共用光檢測器?；蛘咭部商峁┑诙鈾z測器使得光檢測器用于第一光通量，第二光檢測器用于第二光通量。
光檢測器和第一光源或第二光檢測器和第二光源可組合起來?；蛘吖鈾z測器和第一光源及第二光源組合起來?；蛘吖鈾z測器、第二光檢測器、第一光源和第二光源全部組合起來。另外也可僅僅組合第一光源和第二光源。
尤其，當(dāng)?shù)谝还庠春偷诙庠捶謩e組合起來并被并排安置在同一面上時，在NA1＞NA2的情況下優(yōu)選地在物鏡光軸上提供第一光源，在NA1＜NA2的情況下優(yōu)選地在物鏡光軸上提供第二光源。順便說明，對像側(cè)第一光信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)必須的物鏡的指定數(shù)值孔徑以NA1代表，對像側(cè)第二光信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)必須的物鏡的指定數(shù)值孔徑以NA2代表。
順便說明，當(dāng)WD1代表記錄和再現(xiàn)第一光信息記錄媒體時的工作距離并且WD2代表記錄和再現(xiàn)第二光信息記錄媒體時的工作距離時，優(yōu)選地|WD1-WD2|≤0.29mm。在這種情況下，對第一光信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)的放大率與對第二光信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)的放大率相同。優(yōu)選地放大率為零。另外在t1＜t2且λ1＜λ2的情況下，WD1＞W(wǎng)D2是優(yōu)選的。關(guān)于工作距離的這些條件在第一光信息記錄媒體為DVD而第二光信息記錄媒體為CD時尤其是優(yōu)選的。順便說明，當(dāng)滿足前面的工作距離時，圖47(b)和47(c)所示的衍射部分的形式比圖47(a)和47(d)所示的衍射部分的形式更優(yōu)選。
另外，會聚光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)元件如物鏡形成光斑從而光通量可被會聚在光信息記錄媒體的信息記錄面上記錄和再現(xiàn)信息。尤其，當(dāng)NA1大于NA2并且λ1小于λ2時，使NA2之外的光通量在第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上彌散光(使像形成面上的波前像差大于0.07λ2rms)，考慮第二光通量，優(yōu)選的光斑滿足下面的條件。
0.66λ2/NA2≤w≤1.15λ2/NA2w＞0.83λ2/NA1λ1第一光通量的波長λ2第二光通量的波長NA1第一光信息記錄媒體的對于第一光通量的指定數(shù)值孔徑NA2第二光信息記錄媒體的對于第二光通量的指定數(shù)值孔徑w像形成面上第二光通量的13.5％的強(qiáng)度的光束直徑順便說明，光斑為不完全圓形時，優(yōu)選的在光束直徑收縮最大的方向上光束直徑為前面所述光束直徑(w)。
更優(yōu)選的滿足下面的條件0.74λ2/NA2≤w≤0.98λ2/NA2關(guān)于光斑的形式，可以是位于中心的用于記錄和再現(xiàn)的高強(qiáng)度光斑，而強(qiáng)度降低到不足以對檢測產(chǎn)生負(fù)面影響的一定程度的彌散光圍繞光斑連續(xù)分布，也可以是用于記錄和再現(xiàn)的高強(qiáng)度光斑位于中心而彌散光圍繞光斑以環(huán)狀分布。
另外為更好地檢測信息，優(yōu)選的是S型特性良好。具體說，優(yōu)選的是過攝量是0％-20％。
如果第一光源的波長以λ1代表，第二光源的波長以λ2代表，第一透明襯底的厚度以t1代表，第二透明襯底的厚度以t2代表，由第一光通量進(jìn)行第一光信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)必需的像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑以NA1代表，由第二光通量進(jìn)行第二光信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)必需的像側(cè)物鏡的指定數(shù)值孔徑以NA2代表，則作為優(yōu)選實(shí)施例給出下面的條件表達(dá)式。在這種情況下，優(yōu)選的n階衍射光線是正一階衍射光線。優(yōu)選實(shí)施例當(dāng)然不被下面的條件表達(dá)式限制。
λ1＞λ2t1＜t2NA1＞NA2(優(yōu)選的NA1＞NA2＞0.5×NA1)在滿足上述條件公式的情況下，會聚光學(xué)系統(tǒng)的物鏡包括衍射部分，在會聚光學(xué)系統(tǒng)把通過衍射部分的第二光通量中的n階衍射光線會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上時，球差可包括在圖112中所示的至少一個位置中的不連續(xù)部分。
在包括不連續(xù)部分的情況下，在靠近NA2的位置處，優(yōu)選的是球差可包括不連續(xù)部分。例如，下面列出的情況。在NA＝0.45的位置處，球差包括不連續(xù)部分，并且NA＝0.5的位置處，球差包括不連續(xù)部分。
在包括不連續(xù)部分的情況下，會聚光學(xué)系統(tǒng)把具有小于通過衍射部分的第一光通量中的NA1的數(shù)值孔徑的n階衍射光線會聚到第一光信息記錄媒體的第一信息記錄面上，從而在最佳像點(diǎn)的波前相差是0.07λrms，會聚光學(xué)系統(tǒng)把具有小于通過衍射部分的第二光通量中的不連續(xù)部分的數(shù)值孔徑的數(shù)值孔徑的n階衍射光線會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上，從而在最佳像點(diǎn)的波前相差是0.07λrms。
另外，在滿足上述條件公式的情況下，可以是轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，物鏡有衍射部分，在會聚光學(xué)系統(tǒng)把通過衍射部分的第二光通量的n階衍射光線會聚到第二光信息記錄媒體的第二信息記錄面上以對第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄或再現(xiàn)的情況下，球差沒有圖27所示的不連續(xù)部分而是連續(xù)的。
在球差沒有不連續(xù)部分而是連續(xù)的情況下，優(yōu)選的是在NA1時球差不小于20μm并且在NA2時球差不大于10μm。更優(yōu)選的是在NA1時球差不小于50μm，并且在NA2時球差不大于2μm。
給出下面的實(shí)施例作為具體和優(yōu)選的例子，其中在前述狀態(tài)中一種類型的DVD被用作第一光信息記錄媒體并且一種類型的CD被用作第二光信息記錄媒體，本發(fā)明并不局限于此。
0.55mm＜t1＜0.65mm1.1mm＜t2＜1.3mm630mm＜λ1＜670nm760nm＜λ2＜820nm0.55＜NA1＜0.680.40＜NA2＜0.55當(dāng)在前述范圍情況下衍射部分為環(huán)帶狀衍射時，優(yōu)選地相應(yīng)于NA2或更小的衍射部分不超過19個環(huán)帶或不少于21個環(huán)帶。也優(yōu)選整個衍射部分不少于35個環(huán)帶或不超過33個環(huán)帶。
另外，在上述范圍滿足的情況下，優(yōu)選地光斑的直徑滿足下面的實(shí)施例，轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，物鏡具有衍射部分，λ1＝650nm，t1＝0.6mm，NA1＝0.6，并且其中在由平行光構(gòu)成的并具有均勻強(qiáng)度分布的第一光通量被引入物鏡并且經(jīng)第一透明襯底被會聚到第一信息記錄面上的情況下，在最佳聚焦?fàn)顟B(tài)下會聚光斑的直徑是0.88μm到0.91μm。
另外，優(yōu)選地λ1＝650nm，t1＝0.6mm，NA1＝0.65，并且其中在由平行光構(gòu)成的并具有均勻強(qiáng)度分布的第一光通量被引入物鏡并且經(jīng)第一透明襯底被會聚到第一信息記錄面上的情況下，在最佳聚焦?fàn)顟B(tài)下會聚光斑的直徑是0.81μm到0.84μm。
另外，在上述范圍滿足并且衍射部分被設(shè)在物鏡上的情況下，在NA＝0.4時，衍射部分的間距為10μm到70μm。更優(yōu)選地間距為20μm到50μm。
另外，給出下面的實(shí)施例作為前述條件下的具體和優(yōu)選的例子，其中本發(fā)明并不局限于此。在對作為第二光信息記錄媒體的CD也進(jìn)行記錄時，尤其，優(yōu)選地NA2是0.5。另外，當(dāng)對作為第一光信息記錄媒體的DVD也進(jìn)行記錄時，NA1是0.65為優(yōu)選。
t1＝0.6mmt2＝1.2mmλ1＝650nmλ2＝780nmNA1＝0.6NA2＝0.45下列實(shí)施例也可以被接受，在下面的實(shí)施例中，優(yōu)選的是n階衍射光線是負(fù)一階光。
λ1＜λ2t1＞t2作為用來從光信息記錄媒體再現(xiàn)信息或把信息記錄在光信息記錄媒體上的、具有本發(fā)明的光學(xué)頭裝置的光信息記錄媒體再現(xiàn)或記錄裝置的具體例子，這里給出DVD/CD再現(xiàn)裝置、DVD/CD/CD-R記錄和再現(xiàn)裝置、DVD-RAM/DVD/CD-R/CD記錄和再現(xiàn)裝置、DVD/CD/CD-RW記錄和再現(xiàn)裝置、DVD/LD記錄和再現(xiàn)裝置、DVD/使用藍(lán)色激光器的光信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)裝置、CD/和使用藍(lán)色激光器的光信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)裝置，但發(fā)明并不局限于此。這些光信息記錄媒體再現(xiàn)或記錄裝置除具有光學(xué)頭裝置之外還具有電源和主軸馬達(dá)。
接著將說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，項(xiàng)1的光學(xué)系統(tǒng)包括1個以上的光學(xué)元件，并且在用于信息從記錄媒體再現(xiàn)和向記錄媒體記錄至少之一的光學(xué)系統(tǒng)中，至少一個光學(xué)元件具有衍射面，其選擇地對至少兩個互不相同的波長的光產(chǎn)生同階衍射光線。
根據(jù)項(xiàng)1，因?yàn)楣鈱W(xué)元件具有衍射面，對至少兩個互不相同的波長的光可校正球差并且軸色差也可被校正。即，通過一種其中許多光學(xué)元件如物鏡或類似的透鏡被共同使用的簡單的結(jié)構(gòu)，球差和軸色差可被校正，從而光學(xué)系統(tǒng)的尺寸和重量被減少，成本也被降低。另外，因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)具有可選擇地對至少兩個互不相同的波長的光產(chǎn)生同階衍射光線的衍射面，光量的損失減少了。并且甚至在必要的數(shù)值孔徑不同的時候，例如，通過使用公共物鏡，可獲得充足的光量。
另外，在項(xiàng)2的光學(xué)系統(tǒng)中，其包括一個以上的光學(xué)元件，并且被用于信息從記錄媒體再現(xiàn)和向記錄媒體記錄的至少一種情況，選擇地對具有至少兩個互不相同的波長的光分別產(chǎn)生特定階衍射光線的衍射面形成在上述光學(xué)元件的至少一個光學(xué)元件的至少一個光表面的幾乎整個表面上。
根據(jù)項(xiàng)2，因?yàn)檠苌涿嫘纬稍诠鈱W(xué)元件上，以與項(xiàng)1同樣的方式，對具有至少兩個互不相同的波長的光可校正球差和軸色差。另外，因?yàn)檠苌涿嫘纬稍诠鈱W(xué)元件的至少一個光表面的幾乎整個表面上，可更有效地進(jìn)行校正。
順便說明，各個術(shù)語如下定義。首先，光學(xué)元件指代應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)以向信息記錄媒體記錄信息和/或再現(xiàn)信息記錄媒體上的信息的所有光學(xué)元件的每一個，并且通常列出了耦合透鏡、物鏡、偏振束分離器、1/4波長片或從兩個以上的光源合成光的束分離器等，但是光學(xué)元件并不局限于此。另外，可使用僅提供有本發(fā)明的衍射部分而沒有其它功能的光學(xué)元件。
另外，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)是1個以上的光學(xué)元件的組合以把信息記錄到例如CD和DVD上或再現(xiàn)那里的信息，并且意味著不僅整個光學(xué)系統(tǒng)而且光學(xué)系統(tǒng)的一部分都能把信息記錄到信息記錄媒體上和/或再現(xiàn)信息記錄媒體上的信息，并且光學(xué)系統(tǒng)包括如上所述的至少1個光學(xué)元件。
作為本發(fā)明的信息記錄媒體，盤狀信息記錄媒體，列出了例如各種CD如CD、CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM等，或各種DVD如DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等，或MD、LD、MO等。通常，透明襯底存在于信息記錄媒體的信息記錄面上。不用說，信息記錄媒體并不局限于上述。用于本發(fā)明的信息記錄媒體包括光信息記錄媒體如目前市場中可得到的藍(lán)色激光器。
在本發(fā)明中，信息向信息記錄媒體的記錄或者信息記錄媒體上信息的再現(xiàn)指的是把信息記錄到信息記錄媒體的信息記錄面上及再現(xiàn)記錄在信息記錄面上的信息。本發(fā)明的光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)可以是僅用于記錄或僅用于再現(xiàn)的光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)，也可以是用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)。另外，光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)可用于向一個信息記錄媒體記錄并從另一信息記錄媒體再現(xiàn)，或從一個信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)并從另一信息記錄媒體記錄和再現(xiàn)。順便說明，用于這里的再現(xiàn)僅包括信息的讀出。
另外，用于信息記錄媒體的記錄或再現(xiàn)至少之一的光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)然，是用于上述目的，并且也有實(shí)際用于或意在用于這種目的光學(xué)頭裝置和光學(xué)系統(tǒng)。
在本發(fā)明中，具有至少兩個彼此不同的波長的光可以具有兩個不同波長，如用于CD的具有780nm的波長和用于DVD的635nm或650nm的波長的光。并且可以是具有3種彼此不同的波長的光，其還包括例如具有400nm波長的用于記錄和/或再現(xiàn)大容量的致密記錄的信息記錄媒體的光。當(dāng)然，具有4個以上不同波長的光也可是允許的。另外，甚至在實(shí)際上3個以上的不同波長被使用的光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)然或者是意在使用3個以上的不同波長的光學(xué)系統(tǒng)中，它指的是其中具有至少兩個不同波長的光。當(dāng)然事實(shí)上，400nm和780nm的組合或400nm和650nm的組合也可使用。
在本發(fā)明中，具有不同波長的光指的是具有多個彼此之間有足夠差別的波長的波長的光，其被用于相應(yīng)種類的信息記錄媒體，如上所述，即記錄密度有差別的媒體，但是，它并非指具有由溫度變化或輸出1波長的光的1光源的輸出變化而引起的在大約±10nm之內(nèi)的暫時變動而產(chǎn)生不同的波長的光。另外，作為具有不同波長的光被應(yīng)用的因素，列出了例如，信息記錄媒體的透明襯底的厚度差別或記錄與再現(xiàn)之間的差別，除了上述信息記錄媒體的種類或記錄密度差別。
另外，衍射面指的是其中在光學(xué)元件的表面上提供凹凸的表面，例如在透鏡表面上，并且其具有通過衍射把光通量會聚或發(fā)散的功能，當(dāng)有衍射發(fā)生的區(qū)域存在并且在同一光學(xué)表面上有衍射不發(fā)生的區(qū)域存在時，它指的是衍射發(fā)生。作為凹凸的形狀，例如同心的圓環(huán)帶圍繞光軸在光學(xué)元件的表面上形成，并且當(dāng)在包括光軸的面上看橫截面時，知道各個圓環(huán)帶具有鋸齒狀形狀(此后圓環(huán)帶稱為環(huán)形帶)，并且衍射面包括這種形狀。
通常，從衍射面，可產(chǎn)生無限階衍射光線如零階光、±1階衍射光線、±2階衍射光線等，并且在其中子午橫截面部分具有上述的鋸齒狀凹凸的情況下，起伏的形狀可被設(shè)置來使得特定階的衍射效率高于其它階，或者在特定環(huán)境中，特定的一個階(例如正一階)的衍射效率幾乎達(dá)100％。在本發(fā)明中，特定階的衍射光線可選擇地產(chǎn)生，指的是對于具有預(yù)定波長的光，特定階的衍射光線的衍射效率高于除特定階之外的其它階的各個衍射光線的衍射效率，并且對于具有彼此不同的兩個波長的各個光，分別可選擇地產(chǎn)生的特定階衍射光線的特定階是相同的，意味著可選擇地產(chǎn)生同階的衍射波。這里衍射波的階是相同的，意味著衍射波的階包括符號都是相同的。
另外，衍射效率是這樣得到的，根據(jù)衍射面的形狀(起伏的形狀)獲得各階衍射光線的光量對于所有衍射光線的比率并通過要被發(fā)出的波長被設(shè)置為預(yù)定波長的模擬計(jì)算得到。作為預(yù)定波長，列出780nm或650nm作為波長示例。
另外，衍射面形成在光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面的幾乎整個表面上，意思是衍射結(jié)構(gòu)(起伏)提供在光學(xué)表面上光通量通過的至少幾乎所有的范圍上，而不是其中在光學(xué)表面的一部分上提供衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，例如衍射結(jié)構(gòu)僅被提供在例如圓周部分。在這種情況下，來自光源的光通量通過到信息記錄媒體側(cè)的范圍由用于光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)頭裝置的光圈光闌確定。衍射面形成的范圍在被看作提供有衍射面的光學(xué)元件單體時涉及光學(xué)表面的幾乎所有表面，但是，通常，衍射面也形成在光通量不通過的圓周部分上，留有一定程度的邊，從而在該部分被認(rèn)作包含在光學(xué)表面中作為光學(xué)表面的可用區(qū)域時，優(yōu)選地光學(xué)表面中衍射面的區(qū)域比率至少超過光學(xué)元件單體的一半以上，優(yōu)選是幾乎100％。
另外，項(xiàng)3中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于可選擇地分別產(chǎn)生的兩個特定階衍射光線與具有彼此不同的兩個波長的各個光是相同的階。
根據(jù)項(xiàng)3，由于對具有兩個波長的各個光，衍射面使同階衍射光線的衍射效率為最大值，光量的損失比衍射面使同階衍射光線的衍射效率為最大值的情況下小。
另外，項(xiàng)4中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于同階衍射光線是一階衍射光線。一階衍射光線可以是正一階衍射光線或負(fù)一階衍射光線。
根據(jù)項(xiàng)4，由于同階衍射光線是一階衍射光線，光量的損失比同階衍射光線是比一階更高階的情況下小。
另外，項(xiàng)5中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于具有衍射面的光學(xué)元件的至少1個光學(xué)元件是具有折射率的透鏡。項(xiàng)5中的光學(xué)系統(tǒng)可以是其中用于衍射的精細(xì)結(jié)構(gòu)(起伏)還形成在具有折射率的透鏡表面上的光學(xué)系統(tǒng)。在這種情況下，用于衍射的精細(xì)結(jié)構(gòu)的包圍表面是透鏡的衍射面形狀。例如，所謂的火焰型(blaze)衍射面提供在非球面單一透鏡物鏡的至少一個表面上，并且它可以是一個透鏡，在其整個表面上提供有子午橫截面是鋸齒狀的環(huán)狀帶。
根據(jù)項(xiàng)5，由于具有衍射面的光學(xué)元件是具有折射率的透鏡，球差和色差可被校正，并且部件數(shù)目被減少。
另外，項(xiàng)6中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于透鏡的衍射面的形狀是非球面的。
另外項(xiàng)7中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于透鏡使對于具有某1波長的衍射光線的衍射效率大于對于具有最大波長和最小波長的光的衍射光線的衍射效率，其中某1波長是處于至少兩個彼此不同的波長的最大波長與最小波長之間的波長。
另外，項(xiàng)8中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于透鏡使對于具有至少兩個彼此不同的波長的最大波長與最小波長的光的衍射光線的衍射效率大于對于具有波長在至少兩個波長彼此不同的最大波長和最小波長之間的光的衍射光線的衍射效率。
另外，項(xiàng)9中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于透鏡的衍射面增加的衍射效果的正負(fù)符號在與垂直于光軸的光軸相分開的方向上被至少切換一階。
根據(jù)項(xiàng)9，由于透鏡的衍射面增加的衍射效果的正負(fù)符號在與垂直于光軸的光軸相分開的方向上被至少切換一階，從而球差的波長變化可被抑制。
另外，項(xiàng)10中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于透鏡的衍射面增加的衍射效果在與垂直于光軸的光軸相分開的方向上從負(fù)號向正號被切換一階。
根據(jù)項(xiàng)10，由于透鏡的衍射面增加的衍射光焦度在與垂直于光軸的光軸相分開的方向上從負(fù)號向正號被切換一階，從而當(dāng)例如平行光進(jìn)入CD系統(tǒng)和DVD系統(tǒng)中的物鏡時，由于信息記錄媒體的透明襯底的厚度差所引起的球差的波動可被有效地校正而不會使衍射面的環(huán)狀帶間距太小。
關(guān)于衍射光焦度，在提供有具有折射作用和衍射作用的光學(xué)表面的光學(xué)元件的情況下，換言之，在衍射面提供在具有折射作用的光學(xué)表面的光學(xué)元件的情況下，通過衍射面的作用，會聚或發(fā)散光通量的作用被增加到作為基礎(chǔ)的折射面的衍射作用上。在這種情況下，當(dāng)會聚作用被增加到處于實(shí)際有限的高度的光時，不限于近軸光，在本發(fā)明中，也限定了下面的折射面的預(yù)定位置具有正衍射光焦度，并且當(dāng)增加會聚作用時，具有負(fù)衍射光焦度。
項(xiàng)11中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于從光軸看去衍射面由多個環(huán)狀帶構(gòu)成，并且多個環(huán)狀帶被構(gòu)成為圍繞光軸或靠近光軸的點(diǎn)的幾乎同心的圓環(huán)狀。即，項(xiàng)11的衍射面是例如在日本特開平6-242373公開的那種階梯式的環(huán)狀帶，其在透鏡厚度隨著離開光軸而增加的方向上不連續(xù)地變動。
項(xiàng)12中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于以表示多個環(huán)狀帶的各個位置的冪級數(shù)表達(dá)的相位差函數(shù)在除2階冪項(xiàng)之外的至少1項(xiàng)中具有非零系數(shù)。
根據(jù)項(xiàng)12，球差可被控制在兩個不同波長之間。這里，“可被控制”是指球差的不同在兩個波長之間可被作得非常小，并且可提供對于光學(xué)規(guī)格必要的不同。
另外，項(xiàng)13中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于以表示多個環(huán)狀帶的各個位置的冪級數(shù)表達(dá)的相位差函數(shù)在2階冪項(xiàng)具有非零系數(shù)。
根據(jù)項(xiàng)14，近軸區(qū)域中色差的校正可有效進(jìn)行。
另外項(xiàng)13中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于以表示多個環(huán)狀帶的各個位置的冪級數(shù)表達(dá)的相位差函數(shù)不包括2階冪項(xiàng)。
根據(jù)項(xiàng)14，由于相位差函數(shù)不包括2階冪項(xiàng)，衍射面的近軸率為零，并且僅使用超過4階以上的項(xiàng)，從而，衍射環(huán)狀帶的間距不太小，球差可被控制。
項(xiàng)15中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡被包括在一個以上的光學(xué)元件中，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光(波長λ)，像信息表面上的波前象差在物鏡像測預(yù)定數(shù)值孔徑中不超過0.07λrms。
根據(jù)項(xiàng)15，由于在物鏡像測預(yù)定數(shù)值孔徑中波前象差不超過Mareshall的允許值0.07λrms，從而可獲得球差很小的良好光學(xué)特性。
項(xiàng)16中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于如果至少兩個彼此不同的波長的一個波長λ1在±10nm范圍內(nèi)變化，像信息表面上的波前象差在物鏡像測預(yù)定數(shù)值孔徑中不超過0.07λ1rms。
根據(jù)項(xiàng)16，即使波長λ1在±10nm范圍內(nèi)變化，也能獲得球差很小的良好光學(xué)特性。
另外項(xiàng)17中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于具有至少兩個彼此不同的波長的一個波長λ2的光，并且對于具有其中物鏡的像側(cè)數(shù)值孔徑大于具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑的另一個波長的光，具有波長λ2的光的像形成面上的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.07λ2rms。
根據(jù)項(xiàng)17，由于具有波長λ2的光的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑(其不小于具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑)中的0.07λ2rms，對于具有波長λ2的光可獲得適當(dāng)?shù)墓獍咧睆?。即，對于?shí)際應(yīng)用中的數(shù)字，使象差幾乎為零，并且對于其外部的部分，象差成為彌散光，從而可獲得預(yù)定效果。
另外，項(xiàng)18中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于在像形成面上具有波長λ2的光的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.10λ2rms。
根據(jù)項(xiàng)18，由于具有波長λ2的光的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑(其大于對于具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑)中的0.10λ2rms，對于具有波長λ2的光可獲得更適當(dāng)?shù)墓獍咧睆健?br> 項(xiàng)19中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于當(dāng)具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑是NA1并且具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑為NA2，光學(xué)系統(tǒng)滿足NA1＞NA2＞0.5NA1。
另外，項(xiàng)20中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于對于具有至少兩個彼此不相同的波長的至少一個波長的光的平行光通量進(jìn)入物鏡，并且對于具有另一個波長的光的非平行光通量進(jìn)入物鏡。
根據(jù)項(xiàng)20，由于對于具有至少兩個彼此不相同的波長的至少一個波長的光的平行光通量進(jìn)入物鏡，并且對于具有另一個波長的光的非平行光通量進(jìn)入物鏡，從而對于具有至少兩個波長的各個光的波長的大約10nm的變動，球差的變動可被抑制到很小的值。
另外，項(xiàng)21中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于對于具有至少兩個彼此不相同的波長的至少兩個波長的光的平行光通量進(jìn)入物鏡。
另外，項(xiàng)22中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于對于具有至少兩個彼此不相同的波長的至少兩個波長的光的非平行光通量進(jìn)入物鏡。
另外，項(xiàng)23中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，當(dāng)至少兩個彼此不相同的波長的任何兩個波長中較長的波長被定義為λ3，并且對于具有波長λ3的光物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑被定義為NA時，波長λ3和較短波長之間的軸色差不小于-λ3/(2NA2)并不大于+λ3/(2NA2)。
根據(jù)項(xiàng)23，當(dāng)波長切換時，由于聚焦很難改變，聚焦伺服是不必要的，并且通過聚焦伺服移動的范圍變窄。
另外，項(xiàng)24中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于具有至少兩個彼此不相同的波長的光被分別用于其透明襯底厚度不同的信息記錄媒體。
另外，項(xiàng)25中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于至少兩個彼此不相同的波長是彼此不同的3個波長。
另外，項(xiàng)26中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，當(dāng)彼此不相同的三個波長被分別定義為λ1、λ2、λ3(λ1＜λ2＜λ3)，并且對于彼此不相同的三個波長的每一個物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑被分別定義為NA1、NA2和NA3，滿足下面的表達(dá)式0.60≤NA1、0.60≤NA2、0.40≤NA3≤0.50。
另外，項(xiàng)27中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于提供了能遮蔽在預(yù)定數(shù)值孔徑的最小預(yù)定數(shù)值孔徑外側(cè)進(jìn)入物鏡的至少一部分光的濾光器。
另外，項(xiàng)28和29中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于具有衍射面的光學(xué)元件是物鏡。
另外，項(xiàng)30中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡包括一個透鏡。
另外，項(xiàng)31中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡衍射面提供在物鏡的兩個表面上。
另外，項(xiàng)32中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡材料的Abbe數(shù)vd不小于50。
根據(jù)項(xiàng)32，當(dāng)對于具有兩個不同波長的光源校正軸色差時，二階光譜可減少。
另外，項(xiàng)33中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡是由塑料制成。根據(jù)項(xiàng)33，可獲得低成本重量輕的光學(xué)系統(tǒng)。另外，項(xiàng)34中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡由玻璃制成。根據(jù)項(xiàng)33和34，得到可承受溫度強(qiáng)烈變化的系統(tǒng)。
另外，項(xiàng)35中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于物鏡在其玻璃透鏡面上有衍射面形成其上的樹脂層。根據(jù)項(xiàng)35，由于在玻璃透鏡上提供衍射面容易形成其上的樹脂層，從而可獲得對溫度變化承受力強(qiáng)并且成本方面有利的光學(xué)系統(tǒng)。
另外，項(xiàng)36中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于至少兩個彼此不同的波長之間的波長差不小于80nm。
另外，項(xiàng)37中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于至少兩個彼此不同的波長之間的波長差不大于400nm。
另外，項(xiàng)38中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于至少兩個彼此不同的波長之間的波長差不小于100nm且不大于200nm。
另外，項(xiàng)39中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光，可選擇地產(chǎn)生的特定階衍射光線的衍射效率比除特定階之外的階的各個衍射光線的衍射效率高10％。
另外，項(xiàng)40中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光，可選擇地分別產(chǎn)生的特定階衍射光線的衍射效率比除特定階之外的階的各個衍射光線的衍射效率高30％以上。
另外，項(xiàng)41中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光，可選擇地分別產(chǎn)生的特定階衍射光線的衍射效率比除特定階之外的階的各個衍射光線的衍射效率高50％以上。
另外，項(xiàng)42中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光，可選擇地分別產(chǎn)生的特定階衍射光線的衍射效率比除特定階之外的階的各個衍射光線的衍射效率高70％以上。
另外，項(xiàng)43中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，當(dāng)可選擇地產(chǎn)生的具有至少兩個彼此不同的波長的特定階衍射光線聚焦時，由于提供衍射面，與沒有衍射面的情況相比，球差得到改善。
另外，項(xiàng)44中的光學(xué)系統(tǒng)特征在于，對于具有至少兩個彼此不同的波長的各個光(波長λ)，可選擇地分別產(chǎn)生的特定階衍射光線的像形成面上波前色差不超過0.07λrms。
另外，項(xiàng)45是一種光學(xué)頭裝置，其特征在于具有上述的各個光學(xué)系統(tǒng)。
另外，項(xiàng)46中的光學(xué)頭裝置包括至少兩個輸出具有彼此不同的波長的光的光源；包括一個以上的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)，通過該元件光源被會聚到信息記錄媒體上；及檢測來自信息記錄媒體的透射光或來自信息記錄媒體的反射光的光檢測器，其特征在于光學(xué)元件的至少一個光學(xué)元件具有可選擇地產(chǎn)生同階衍射光線作為具有兩個從至少兩個光源輸出的不同波長的光的衍射面。
另外，項(xiàng)47中的光學(xué)頭裝置包括至少兩個輸出具有彼此不同的波長的光的光源；包括一個以上的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)，通過該元件來自光源的光被會聚到信息記錄媒體上；及檢測來自信息記錄媒體的透射光或來自信息記錄媒體的反射光的光檢測器，其特征在于對具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的各個光可選擇地分別產(chǎn)生特定階衍射光線的衍射面形成在光學(xué)元件的至少一個光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面的幾乎整個表面上。
另外，項(xiàng)48中的光學(xué)頭裝置特征在于具有項(xiàng)46和47中所述的衍射面的光學(xué)元件的至少一個光學(xué)元件是具有衍射光焦度的透鏡。
另外，項(xiàng)49中的光學(xué)頭裝置特征在于透鏡使得對于具有處于從至少兩個光源輸出的最大波長和最小波長之間的某波長的光衍射光線的衍射效率大于對于具有最大波長和最小波長的光的衍射光線的衍射效率。
另外，項(xiàng)50中的光學(xué)頭裝置特征在于透鏡使得對于具有從至少兩個光源輸出的最大波長或最小波長的光衍射光線的衍射效率大于對于具有處于至少兩個彼此不同的不同波長的最大波長和最小波長之間的波長的光的衍射光線的衍射效率。
另外，項(xiàng)51中的光學(xué)頭裝置特征在于透鏡在外部周邊具有凸緣。另外項(xiàng)52中的光學(xué)頭裝置特征在于凸緣部分具有在幾乎垂直于透鏡光軸的方向上延伸的表面。通過這個凸緣部分，透鏡可容易地附接于光學(xué)頭裝置，并且當(dāng)提供有在幾乎垂直于透鏡光軸的方向上延伸的表面時，可容易地執(zhí)行更準(zhǔn)確地附接。
另外，項(xiàng)53中的光學(xué)頭裝置特征在于物鏡被包括在至少一個以上的光學(xué)元件中，并且對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的各個光(波長λ)，像形成面上的波前象差不大于物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.07λrms。
另外，項(xiàng)54中的光學(xué)頭裝置特征在于物鏡被包括在至少一個以上的光學(xué)元件中，并且對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的各個光(波長λ)，像形成面上的波前象差不大于物鏡的像側(cè)上最大數(shù)值孔徑中的0.07λrms。
另外，項(xiàng)55中的光學(xué)頭裝置特征在于即使在從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的一個波長λ1在±10nm的范圍內(nèi)變化時，像形成面上的波前象差不大于物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.07λ1rms。
另外，項(xiàng)56中的光學(xué)頭裝置特征在于，對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的一個波長λ2的光，及對于具有其中物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑大于具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑的另一波長的光，具有波長λ2的光的像形成面上的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.07λ2rms。
另外，項(xiàng)57中的像拾取裝置特征在于具有波長λ2的光的像形成面上的波前象差不小于具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑中的0.10λ2rms。
另外，項(xiàng)58中的像拾取裝置特征在于，當(dāng)具有另一波長的光的預(yù)定數(shù)值孔徑被定義為NA1，并且具有波長λ2的光的預(yù)定數(shù)值孔徑被定義為NA2，滿足下面的表達(dá)式NA1＞NA2＞0.5×NA1。
另外，項(xiàng)59中的像拾取裝置特征在于對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長中的至少一個波長的光的平行光通量進(jìn)入物鏡，并且對于具有至少另一個波長的光的非平行光通量進(jìn)入物鏡。
另外，項(xiàng)60中的像拾取裝置特征在于對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的光的平行光通量進(jìn)入物鏡。
另外，項(xiàng)61中的像拾取裝置特征在于對于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的光的非平行光通量進(jìn)入物鏡。
另外，項(xiàng)62中的像拾取裝置特征在于，當(dāng)從至少兩個光源輸出的兩個不同波長中較長的波長被定義為λ3，并且對于具有波長λ3的光的物鏡像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑被定義為NA時，波長λ3和較短波長之間的軸色差不小于-λ3/(2NA2)并不大于+λ3/(2NA2)。
另外，項(xiàng)63中的像拾取裝置特征在于具有從至少兩個光源輸出的兩個不同波長的光被分別用于透明襯底厚度不同的信息記錄媒體。
另外，項(xiàng)64中的像拾取裝置特征在于從光軸方向看去衍射面由多個環(huán)狀帶構(gòu)成，并且多個環(huán)狀帶被構(gòu)成為圍繞光軸或靠近光軸的點(diǎn)的幾乎同心的圓環(huán)狀。并且，相應(yīng)于物鏡像側(cè)上最大數(shù)值孔徑的環(huán)形帶的間距Pf與相應(yīng)于1/2的最大數(shù)值孔徑環(huán)形帶的間距Ph之間建立下面的關(guān)系式0.4≤|(Ph/Pf)-2|≤25。
根據(jù)項(xiàng)64，在上述關(guān)系中大于下限的情況下，校正高階球差的衍射作用不被減弱并且因此，由透明襯底的厚度差產(chǎn)生的兩個波長之間的球差差值可被衍射作用校正。另外，在小于上限的情況下，衍射環(huán)狀帶的間距太小的部分幾乎不被產(chǎn)生，從而可產(chǎn)生衍射效率高的透鏡。另外，上述關(guān)系表達(dá)式優(yōu)選是0.8≤|(Ph/Pf)-2|≤6.0，更優(yōu)選1.2≤|(Ph/Pf)-2|≤2.0。
另外，項(xiàng)65中的像拾取裝置特征在于至少兩個光源是三個光源。
另外，項(xiàng)66中的像拾取裝置特征在于，當(dāng)具有從三個光源輸出的三個波長的光被分別定義為λ1、λ2、λ3(λ1＜λ2＜λ3)，并且對于這三個不同的波長的每一個物鏡的像側(cè)上預(yù)定數(shù)值孔徑被定義為NA1、NA2和NA3，滿足下面的表達(dá)式0.60≤NA1、0.60≤NA2、0.40≤NA3≤0.50。
另外，項(xiàng)67中的像拾取裝置在于提供了能遮蔽在預(yù)定數(shù)值孔徑的最小預(yù)定數(shù)值孔徑外側(cè)進(jìn)入物鏡的至少一部分光的濾光器。
另外，項(xiàng)68內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于提供了一種孔徑限定裝置，使得對具有2種不同波長的每一種光都能得到預(yù)定的數(shù)值孔徑。
另外，項(xiàng)69中的光學(xué)頭裝置的特征在于沒有對具有2種不同波長的每一種光都能得到的預(yù)定的數(shù)值孔徑的孔徑限定。例如，具體來說，最大的數(shù)值孔徑具有孔徑限定，孔徑限定不是為較小的預(yù)定的數(shù)值孔徑而設(shè)定的。因此，例如象具有波長選擇性的濾波器這樣的孔徑限定裝置就不是必需的，因此，費(fèi)用可以降低，且尺寸也可以減小。
另外，項(xiàng)70中的光學(xué)頭裝置的特征在于物鏡被包括在多于一個的光學(xué)元件中，且當(dāng)具有彼此不同的波長的光分別會聚于信息記錄媒體上時，該物鏡是共用的。
另外，項(xiàng)71中的光學(xué)頭裝置的特征在于至少集中了至少兩個光源和物體的單元至少與信息記錄媒體的主表面平行地被驅(qū)動。
另外，項(xiàng)72中的光學(xué)頭裝置的特征在于該單元與信息記錄媒體的主表面垂直地被驅(qū)動。
另外，項(xiàng)73是一個記錄及再現(xiàn)裝置，其特征在于安裝有光學(xué)頭裝置，可以記錄或再現(xiàn)音頻或像中的至少一種。
另外，項(xiàng)74中的透鏡的特征在于在用于對信息記錄媒體執(zhí)行信息的記錄或再現(xiàn)中的至少一種的透鏡中，所添加的來自衍射表面的正和負(fù)符號至少在垂直光軸方向上離開所述光軸的方向中發(fā)生一階翻轉(zhuǎn)，其中上述透鏡具有折射率，并在至少一個光表面上具有衍射表面。
另外，項(xiàng)75中的透鏡的特征在于在項(xiàng)74中的透鏡中，衍射表面具有多個刻制的衍射環(huán)帶，且其臺階部分位于遠(yuǎn)離靠近光軸一側(cè)的衍射環(huán)帶內(nèi)的光軸的一側(cè)，且在遠(yuǎn)離所述光軸的一側(cè)上的衍射環(huán)帶內(nèi)，其階梯部分位于靠近光軸一側(cè)。另外，項(xiàng)76中的透鏡的特征在于衍射面具有多個刻制的衍射環(huán)帶，其臺階部分位于靠近衍射環(huán)帶內(nèi)的光軸的一側(cè)，而所述衍射環(huán)帶又在靠近所述光軸的一側(cè)，在遠(yuǎn)離光軸的一側(cè)上的衍射環(huán)帶中，其臺階部分位于遠(yuǎn)離所述光軸的一側(cè)。
另外，項(xiàng)77是一能應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件，這種光學(xué)系統(tǒng)用于向信息記錄媒體中記錄信息，或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息，所述光學(xué)元件的特征在于當(dāng)將該器件用在用于向信息記錄媒體中記錄信息以及/或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息的光學(xué)系統(tǒng)中，而在這種光學(xué)系統(tǒng)中的光使用了至少兩種彼此不同的波長時，該光學(xué)元件具有衍射面，以對具有至少兩種彼此不同的波長的光選擇產(chǎn)生同階的衍射光線。
另外，項(xiàng)78是一透鏡，它可被當(dāng)作光學(xué)系統(tǒng)中的一個物鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)是用于向信息記錄媒體記錄信息，或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息，該透鏡的特征在于當(dāng)將其用作用于向信息記錄媒體記錄信息或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息的光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡，而在所述光學(xué)系統(tǒng)中使用了具有至少兩種彼此不同的波長的光時，其具有衍射面，以對具有兩種彼此不同的波長的光選擇產(chǎn)生同階的衍射光線的衍射光焦度。
另外，項(xiàng)79是一光學(xué)元件，可將其用在用于向信息記錄媒體記錄信息或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息的光學(xué)系統(tǒng)中，所述光學(xué)元件的特征在于當(dāng)將其用在用于向信息記錄媒體記錄信息以及/或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息的光學(xué)系統(tǒng)中，而在該光學(xué)系統(tǒng)中使用了具有至少兩種彼此不同的波長的光時，至少一個光學(xué)表面的幾乎整個表面上就形成了一個衍射面，以對具有至少兩種彼此不同的波長的光選擇產(chǎn)生指定的衍射光線。
另外，項(xiàng)80是一可被當(dāng)作用在光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡的透鏡，其中該光學(xué)系統(tǒng)用于向信息記錄媒體記錄信息或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息，所述透鏡的特征在于當(dāng)將其用作用于向信息記錄媒體記錄信息以及/或用于再現(xiàn)來自信息記錄媒體的信息的光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡，而在該光學(xué)系統(tǒng)中使用了具有至少兩種彼此不同的波長的光時，在至少一個光學(xué)表面的幾乎整個表面上形成了衍射面，以便對具有至少兩種彼此不同的波長的光選擇產(chǎn)生指定階的衍射光線。
另外，用于項(xiàng)81中的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在具有不同波長的兩個光源且記錄和再現(xiàn)都使用同一光學(xué)系統(tǒng)的記錄和再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)表面，在該光學(xué)表面上，衍射環(huán)帶透鏡位于折射面上，因此消除了由折射面上的波長的不同而產(chǎn)生的象差，并消除了由衍射環(huán)帶透鏡所產(chǎn)生的象差，用于消除作用的衍射光線對2種光源的波長是同階衍射光線。
如上所述，這種衍射光系統(tǒng)的特征在于它包括光學(xué)表面，在該光表面上，衍射環(huán)帶透鏡位于折射面上，對具有兩種不同波長的光源中的每一種，都消除了由衍射面而引起的某1種同階衍射光線以及球面像差，因此，這些光線被校正為沒有象差，這種情況幾乎等于衍射極限。同階衍射光線最好是一階衍射光線。
作為本發(fā)明的使同階衍射光能響應(yīng)2種光源的每個波長的一種方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于與使不同階的衍射光線做響應(yīng)的情況相比，光量的總體損耗較小。例如，在使用了780nm和635nm的兩個波長的情況下，當(dāng)一階衍射光線被用于這兩種波長時，光量的總體損耗要比將一階衍射光線用于一個波長而將零階衍射光線用于另一個波長的情況要小。另外，在將同階衍射光線用于兩種不同波長的光的情況下，當(dāng)使用一階衍射光時，光量的損耗小于使用高階衍射光線的情況。
另外，用于項(xiàng)82的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于被消除的象差是球面像差以及/或色差。
另外，用于項(xiàng)83的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于同階的衍射光線是一階衍射光線。
另外，用于項(xiàng)84的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于2種不同波長的光源相應(yīng)于其透明體襯底厚度相互不同的光盤。
另外，用于項(xiàng)85的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在彼此不同的兩種波長中的較短波長的光源的波長不大于700nm。
另外，用于項(xiàng)86的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在彼此不同的兩種波長中的較長波長的光源的波長不短于600nm。
另外，用于項(xiàng)87的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在衍射環(huán)帶透鏡中，表示環(huán)帶位置的相位函數(shù)包括除冪級數(shù)的二階方以外的項(xiàng)系數(shù)。
另外，用于項(xiàng)88的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于光衍射面是非球面的。
另外，用于項(xiàng)89的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于對彼此不同的2種波長的光源來說，衍射光線的衍射效率在幾乎為居中的波長時最大。
另外，用于項(xiàng)90的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于對彼此不同的2種波長的光源來說，衍射光線的衍射效率在所述波長中的一個波長上為最大。
另外，用于項(xiàng)91的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在光學(xué)表面上的衍射環(huán)帶透鏡內(nèi)，球面像差被修正到較低值，在光學(xué)表面的非球面內(nèi)，球面像差被修正到較高值。
另外，在用于項(xiàng)91的光盤的衍射光系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)物鏡被用于例如是CD系統(tǒng)(例如，其波長為780nm，襯底厚度為1.2mm)和DVD系統(tǒng)(例如波長為650nm，襯底厚度為0.6mm)的平行光入射時，在CD系統(tǒng)中，由于襯底的厚度厚，因此球面像差與DVD系統(tǒng)相比具有較高的值，但由于這一球面像差已經(jīng)用衍射透鏡的波長差進(jìn)行了校正，所以該衍射透鏡的球面像差被降低。順便說一句，在這種情況下，在CD系統(tǒng)的長波長內(nèi)，衍射透鏡的球面像差被大大降低，因此由于襯底厚度而受到的影響得到修正。在非球面內(nèi)，因襯底厚度的不同而受到的影響未被修正，在CD系統(tǒng)和DVD系統(tǒng)內(nèi)，球面像差被過修正到幾乎相同的臺階別。在上述說明中，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用了衍射的高階項(xiàng)時，可以大大地控制球面像差的波運(yùn)動。
另外，在用于項(xiàng)92的光盤的衍射光系統(tǒng)內(nèi)，在具有2種不同波長的光源內(nèi)，波長的差不小于80nm。
另外，用于項(xiàng)93的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在光盤的物鏡光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)衍射環(huán)帶透鏡位于光學(xué)表面時，對具有2種不同波長的光源中的每一種，其某一種同階衍射光線的軸向色差都得到校正。
另外，用于項(xiàng)94的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于具有兩種不同波長的光源的波長差不小于80nm，且衍射光系統(tǒng)具有單個的物鏡，它能滿足以下關(guān)系vd＞50，其中vd是物鏡的玻璃材料的阿貝數(shù)。
另外，用于項(xiàng)95的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在對兩種不同波長的透鏡性能中，任何一個都不會具有大到實(shí)際使用的孔徑的象差，在其外部，其象差變成彌散光。
另外，用于項(xiàng)96內(nèi)的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于在對兩種不同波長的透鏡性能中，當(dāng)在開放孔徑內(nèi)沒有象差的波長的數(shù)值被定義為NA1，在實(shí)際使用中的其它波長的數(shù)值孔徑被定義為NA2，則以下的關(guān)系滿足NA1＞NA2＞0.5×NA1。
另外，用于項(xiàng)97內(nèi)的光盤的衍射光系統(tǒng)的特征在于對2種不同波長的光盤的厚度是不同的。
另外，項(xiàng)98內(nèi)的光學(xué)頭裝置是一種用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)頭裝置，所述光學(xué)系統(tǒng)具有至少多于具有不同波長的2個光源，在這種光學(xué)系統(tǒng)中，使用同一物鏡經(jīng)由透明襯底，利用來自每個光源的發(fā)散的光通量向光信息記錄媒體的信息記錄表面記錄信息以及/或再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息記錄表面的信息，項(xiàng)98內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于物鏡包括光學(xué)表面，在表面內(nèi)，類環(huán)帶衍射表面位于折射面上，且對至少一個光源，通過物鏡和透明襯底透射的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限性能。
這里，衍射極限性能意味著波前象差得到測量，且全部光通量的波前象差的均方根值(rms值)不大于Mareshal允差波長的0.07倍。另外，實(shí)際使用中的孔徑意味著可得到由光信息記錄媒體的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值孔徑，且其與具有用于記錄或再現(xiàn)相應(yīng)的光信息記錄媒體的信息所必需的光斑直徑的衍射極限性能的物鏡的數(shù)值孔徑相應(yīng)。
如上所述，由于實(shí)際使用中的數(shù)值孔徑是隨光信息記錄媒體而定的，因此穿過拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際光通量的光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑可以大于實(shí)際使用的數(shù)值孔徑。
另外，在本發(fā)明中，最好是，最大數(shù)值孔徑最好意味著實(shí)際使用中的數(shù)值孔徑的最大的一個。這即是，在可互換地用于多個光信息記錄媒體的拾取裝置的情況下，確定了實(shí)際所用的多個數(shù)值孔徑，且更好的做法可以是，在這些數(shù)值孔徑中的最大一個被定義為最大數(shù)值孔徑。另外，預(yù)定的數(shù)值孔徑和必需的數(shù)值孔徑與實(shí)際使用中的數(shù)值孔徑具有相同的意義。
順便說一句，在將信息記錄到光信息記錄媒體上或再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息的情況下，當(dāng)在實(shí)際的光學(xué)頭裝置中所用的光源具有與由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的光源不同的波長時，設(shè)定實(shí)際所用的數(shù)值孔徑，使所規(guī)定的波長與所規(guī)定的數(shù)值孔徑之比，以及實(shí)際所用的波長與實(shí)際所用的數(shù)值孔徑之比為常數(shù)。舉個例子，在CD中，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的780nm波長的光源時，數(shù)值孔徑為0.45，但是，當(dāng)使用具有650nm波長的光源時，數(shù)值孔徑為0.38。
另外，項(xiàng)99中的光學(xué)頭裝置是用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的一種光學(xué)頭裝置，這種光學(xué)系統(tǒng)具有至少2個以上的光源，這2個光源具有不同的波長，在這種光學(xué)系統(tǒng)中，來自每個光源的散射光通量被用來通過同一物鏡經(jīng)由透明襯底向光信息記錄媒體的信息記錄表面記錄信息以及/或再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息記錄表面的信息，項(xiàng)99內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于物鏡包括光學(xué)表面，在該表面中，類環(huán)帶衍射表面位于折射表面上，并且對至少一個光源，經(jīng)由物鏡和透明襯底而透射的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限特性，并且對至少一個光源，在通過物鏡和透明襯底而透射的光通量中，一直到實(shí)際使用中的孔徑的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限特性，并且提供有類環(huán)帶衍射表面，以便其外部變成彌散光。
另外，項(xiàng)100內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于上述裝置具有至少3個光源，它們具有不同的波長。
另外，項(xiàng)101內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于上述裝置包括光表面，在該光表面上，至少提供有多于2個的類環(huán)帶衍射表面。
另外，項(xiàng)102內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于上述裝置包括類環(huán)帶濾波器，以便屏蔽進(jìn)入物鏡的光通量內(nèi)的實(shí)際使用的孔徑外的光通量的一部分。
另外，項(xiàng)103內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在上述裝置中，所述單元包括光源和物鏡，該單元至少與光信息記錄媒體平行地被驅(qū)動。
另外，項(xiàng)104內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在上述裝置中，所述單元包括光源和物鏡，該單元進(jìn)一步與光信息記錄媒體垂直地被驅(qū)動。
另外，依據(jù)項(xiàng)105的發(fā)明是一種音頻以及/或像記錄以及/或一種音頻以及/或像再現(xiàn)裝置，其特征在于安裝有上述光學(xué)頭裝置。
另外，項(xiàng)106內(nèi)的物鏡是一種用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的物鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)具有至少多于2個光源，所述2個光源具有不同的波長，在這種光學(xué)系統(tǒng)中，來自每個光源的發(fā)散的光通量被用來通過同一物鏡經(jīng)由透明襯底向光信息記錄媒體的信息記錄表面上記錄信息以及/或再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息記錄表面的信息，物鏡的特征在于它包括光學(xué)表面，在該光學(xué)表面上，類環(huán)帶衍射表面位于折射表面上，對于至少一個光源，通過物鏡和透明襯底而透射的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限特性。
另外，項(xiàng)107內(nèi)的物鏡是用于記錄和再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的一種物鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)具有至少多于2個的光源，所述光源具有不同的波長，在所述光學(xué)系統(tǒng)中，來自每個光源的發(fā)散的光通量被通過同一物鏡經(jīng)由透明襯底用于向光信息記錄媒體記錄信息以及/或從中再現(xiàn)出信息，物鏡的特征在于它包括光學(xué)表面，在該表面上，類環(huán)帶衍射表面位于折射表面上，對于至少一種光源，通過物鏡和透明襯底而傳送的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限特性，對于至少一種光源，在通過物鏡和透明襯底而透射的光通量中，一直到實(shí)際所用的孔徑的光通量在最佳像點(diǎn)具有衍射極限特性，提供有類環(huán)帶衍射表面，這樣其外部變?yōu)閺浬⒐狻?br> 另外，在項(xiàng)108中的光學(xué)頭裝置中，從光源發(fā)射出的光通量被包括物鏡的光會聚光學(xué)系統(tǒng)通過光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄表面上，且該光學(xué)頭裝置具有第一光源、第二光源和第三光源，并用來記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述光學(xué)頭裝置的特征在于在所述物鏡的至少一面上，形成了一個衍射面，該衍射面用于通過對每一個光信息記錄媒體的某種同階衍射光線將球面像差校正到與衍射極限相同或更小的程度。
另外，在項(xiàng)109內(nèi)的光學(xué)頭裝置中，從光源發(fā)射出的光通量被包括物鏡的光會聚光學(xué)系統(tǒng)通過光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄表面上，且該光學(xué)頭裝置具有第一光源、第二光源和第三光源，并用來記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述光學(xué)頭裝置的特征在于在物鏡的至少一面上，對每一個光信息記錄媒體使用某種同階的衍射光線，對至少一種光信息記錄媒體，一直到實(shí)際所使用的孔徑的象差被制作為幾乎與衍射極限處于同一等級或比它還要小，且使得孔徑外部的一部分象差變成彌散光。
在用于記錄以及/或再現(xiàn)光信息記錄媒體的項(xiàng)109內(nèi)的光學(xué)頭裝置中，對于每一種光信息記錄媒體，由物鏡形成的衍射面使用了某種同階衍射光線，對于至少一種光信息記錄媒體，一直可到實(shí)際所用的孔徑的象差被制作為幾乎與衍射極限處于相同的臺階別或比它更小，并使得該孔徑外的部分的象差變成彌散光。
另外，正如將要在下面的項(xiàng)中所描述的那樣，最好是，在物鏡的兩個面上都形成衍射面，且衍射光線是一階衍射光線。以下的特征在于衍射面形成圍繞物鏡光軸的類環(huán)帶形，用來表示環(huán)帶位置的相位函數(shù)包括除冪級數(shù)的2階方項(xiàng)以外的項(xiàng)系數(shù)，但是，相位函數(shù)也可以包括冪級數(shù)的二階方項(xiàng)，也可以不包括它。另外，最好是，在衍射面內(nèi)，對第一光源、第二光源和第三光源中的每一個，衍射光線的衍射效率在兩端的波長或在中間區(qū)域的波長為最大。另外，物鏡具有為非球面的至少一面，且衍射面上的球面像差被校正而降低，而非球面上的球面像差被校正而提高，因此可以提供上述功能。
另外，項(xiàng)110中的光學(xué)頭裝置的特征在于衍射面形成于物鏡的兩面上。
另外，項(xiàng)111中的光學(xué)頭裝置的特征在于同階衍射光線為一階衍射光線。
另外，項(xiàng)112中的光學(xué)頭裝置的特征在于衍射面形成圍繞物鏡光軸的類環(huán)帶狀，且表示環(huán)帶位置的相位函數(shù)包括除冪級數(shù)的二階方項(xiàng)之外的項(xiàng)的系數(shù)。
另外，項(xiàng)113中的光學(xué)頭裝置的特征在于衍射面形成圍繞物鏡光軸的類環(huán)帶狀，且表示環(huán)帶位置的相位函數(shù)包括冪級數(shù)的二階方項(xiàng)系數(shù)。
另外，項(xiàng)114中的光學(xué)頭裝置的特征在于衍射形成面圍繞物鏡光軸的類環(huán)帶狀，且表示環(huán)帶位置的相位函數(shù)不包括除冪級數(shù)的二階方項(xiàng)系數(shù)。
另外，項(xiàng)115中的光學(xué)頭裝置的特征在于對于第一光源、第二光源以及第三光源中的每一個，衍射光線的衍射效率在兩端或在中間區(qū)域的波長處最大。
另外，項(xiàng)116中的光學(xué)頭裝置的特征在于物鏡中的至少一面為非球面，在衍射面上的球面像差被修正變小，而非球面上的球面像差被修正變大。
另外，項(xiàng)117中的發(fā)明是一個音頻以及/或像寫入以及/或一個音頻以及/或像再現(xiàn)裝置，這些裝置的特征在于安裝有在項(xiàng)108-116中任一項(xiàng)所描述的具有第一光源、第二光源以及第三光源的光學(xué)頭裝置。
另外，項(xiàng)118中的物鏡被用于光學(xué)頭裝置，在這種裝置中，從光源發(fā)射出的光通量通過光會聚光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄面上，在光學(xué)頭裝置中，具有第一光源、第二光源和第三光源，并記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述物鏡的特征在于在物鏡的至少一面上，形成有衍射面，在該衍射面中，對每一種光信息記錄媒體，都使用同階衍射光線來校正球面像差，以將其校正成與衍射極限處于同一等級，或比它還要小。
另外，項(xiàng)119中的物鏡被用于光學(xué)頭裝置，在這種裝置中，從光源發(fā)射出的光通量通過光會聚光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄面上，在光學(xué)頭裝置中，具有第一光源、第二光源和第三光源，并記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述物鏡的特征在于在物鏡的至少一面上，對每一個光信息記錄媒體，都使用某種同階衍射光線，且對至少一個光信息記錄媒體，以及對于球面像差被校正而直到實(shí)際所用的孔徑達(dá)到幾乎與衍射極限處于同一臺階別或比它要小，且對于該孔徑外的部分，象差變成彌散光。
另外，在項(xiàng)120中的光學(xué)頭裝置中，從光源發(fā)射出的光通量通過光會聚光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄面上，在光學(xué)頭裝置中，具有第一光源、第二光源和第三光源，并記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述光學(xué)頭的特征在于在光會聚系統(tǒng)的至少一面上形成有衍射面，在該衍射面中，對每一種光信息記錄媒體，都使用某種同階衍射光線來校正球面像差，以將其校正到與衍射極限處于同一等級，或比它還要小。
另外，在項(xiàng)121中的光學(xué)頭裝置中，從光源發(fā)射出的光通量通過光會聚光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由光信息記錄媒體的透明襯底而會聚到信息記錄面上，在光學(xué)頭裝置中，具有第一光源、第二光源和第三光源，并記錄和播放光信息記錄媒體；第一光源具有波長λ1，以記錄/再現(xiàn)第一光信息記錄媒體；第二光源具有波長λ2，以記錄/再現(xiàn)第二光信息記錄媒體；第三光源具有λ3，以記錄/再現(xiàn)第三光信息記錄媒體；這些光源的波長彼此不同；所述光學(xué)頭的特征在于在光會聚光學(xué)系統(tǒng)的至少一面上提供有衍射面，該衍射面中，對每一種光信息記錄媒體都使用某種同階衍射光線，對至少一種光信息記錄媒體，直到實(shí)際所用的孔徑，象差被校正到幾乎與衍射極限處于同一臺階別或比它還小，而對在孔徑外的部分，象差變成彌散光。
另外，項(xiàng)122內(nèi)的光學(xué)頭裝置還具有具有波長λ1的第一光源、波長為λ2的第二光源(λ2≠λ1)；在至少一面上具有衍射圖案的物鏡，它將來自各個光源的光通量經(jīng)由透明襯底會聚到光信息記錄媒體的信息記錄面上；光檢測器，接收來自光信息記錄媒體的第一光源和第二光源的發(fā)射光通量的反射光，當(dāng)使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少m階衍射光線(m是一個非零整數(shù))時，其透明襯底的厚度為t1的第一光信息記錄媒體被記錄以及/或被播放，當(dāng)使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少n階衍射光線(n＝m)時，其厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體被記錄以及/或被播放。
另外，項(xiàng)123內(nèi)的光學(xué)頭裝置是用于有這樣一種關(guān)系的光學(xué)頭裝置，即第一和第二光源的波長λ1和λ2的關(guān)系是λ1＜λ2，透明襯底t1和t2的厚度是t1＜t2，該光學(xué)頭裝置的特征在于所述m階和n階衍射光都是+1階衍射光。
另外，項(xiàng)124內(nèi)的光學(xué)頭裝置是用于有這樣一種關(guān)系的光學(xué)頭裝置，即第一和第二光源的波長λ1和λ2的關(guān)系是λ1＜λ2，透明襯底t1和t2的厚度是t1＞t2，該光學(xué)頭裝置的特征在于所述m階和n階衍射光都是-1階衍射光。
另外，項(xiàng)125內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122內(nèi)的裝置中，當(dāng)用波長為λ1的第一光源對透明襯底的厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或執(zhí)行再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA1，當(dāng)用波長為λ2(λ2＞λ1)的第二光源對透明襯底的厚度為t2(t2＞t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA2(NA2＜NA1)，在物鏡的至少一面上的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第一光源的光通量的+1階衍射光線被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH1，從與物鏡的衍射圖案的光軸一側(cè)最近的環(huán)境中來自第一光源的光通量的+1階衍射光線被會聚為光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAL1，以下關(guān)系滿足NAH1＜NA1，0≤NAL1≤NA2。
另外，項(xiàng)126中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122內(nèi)的裝置中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底的厚度為t1的第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在所需物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA1，當(dāng)由波長為λ2的第二光源(λ2＞λ1)對其透明襯底的厚度為t2(t2＞t1)的第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在所述的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA2(NA2＞NA1)，物鏡的至少一面上所提供的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第一光源的光通量的+1階衍射光線被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH1，從與物鏡的衍射圖案的光軸一側(cè)最近的環(huán)境中來自第一光源的光通量的+1階衍射光線被會聚為光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAL1，以下關(guān)系滿足NAH1＜NA2，0≤NAL1≤NA1。
另外，項(xiàng)127中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122內(nèi)的裝置中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底的厚度為t1的第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA1，當(dāng)由波長為λ2的第二光源(λ2＞λ1)對透明襯底的厚度為t2(t2＜t1)的第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在所述的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA2(NA2＜NA1)，物鏡的至少一面上所提供的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第一光源的光通量的-1階衍射光線被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH1，從與物鏡的衍射圖案的光軸一側(cè)最近的環(huán)境中來自第一光源的光通量的-1階衍射光線被會聚為光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAL1，以下關(guān)系滿足NAH1＜NA1，0≤NAL1≤NA2。
另外，項(xiàng)128中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122內(nèi)的裝置中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底的厚度為t1的第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA1，當(dāng)由波長為λ2的第二光源(λ2＞λ1)對其透明襯底的厚度為t2(t2＜t1)的第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在所述物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)上的必要的數(shù)值孔徑被定義為NA2(NA2＞NA1)，物鏡的至少一面上所提供的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第一光源的光通量的-1階衍射光線被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH1，從與物鏡的衍射圖案的光軸一側(cè)最近的環(huán)境中來自第一光源的光通量的-1階衍射光線被會聚為光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAL1，以下關(guān)系滿足NAH1＜NA2，0≤NAL1≤NA1。
另外，項(xiàng)129中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)125內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量內(nèi)，不通過衍射圖案的光通量的光會聚位置與穿過衍射圖案的光通量的光會聚位置幾乎相同，不穿過衍射圖案的光通量的數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA1。
另外，項(xiàng)130中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)126內(nèi)的裝置中，在來自第二光源的光通量內(nèi)，不通過衍射圖案的光通量的光會聚位置與穿過衍射圖案的光通量的光會聚位置幾乎相同，不穿過衍射圖案的光通量的數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA2。
另外，項(xiàng)131中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)127內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量內(nèi)，不通過衍射圖案的光通量的光會聚位置與穿過衍射圖案的光通量的光會聚位置幾乎相同，不穿過衍射圖案的光通量的數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA1。
另外，項(xiàng)132中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)128內(nèi)的裝置中，在來自第二光源的光通量內(nèi)，不通過衍射圖案的光通量的光會聚位置與穿過衍射圖案的光通量的光會聚位置幾乎相同，不穿過衍射圖案的光通量的數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA2。
另外，項(xiàng)133中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)129內(nèi)的裝置中，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第二光源的光通量的+1階衍射光被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH2，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中來自第二光源的光通量的+1階衍射光被會聚為一個光通量，其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL2，如此設(shè)置穿過物鏡的光通量的球面像差，使得在來自第一光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA1的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第一光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)，在來自第二光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NAH2的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第二光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)。
另外，項(xiàng)134中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)130內(nèi)的裝置中，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第二光源的光通量的+1階衍射光被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH2，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中來自第二光源的光通量的+1階衍射光被會聚為一個光通量，其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL2，如此設(shè)置穿過物鏡的光通量的球面像差，使得在來自第一光源的光通量中，使用數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NAH1的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第一光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)，在來自第二光源的光通量中，使用數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA2的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第二光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)。
另外，項(xiàng)135中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)131內(nèi)的裝置中，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第二光源的光通量的-1階衍射光被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH2，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中來自第二光源的光通量的-1階衍射光被會聚為一個光通量，其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL2，如此設(shè)置穿過物鏡的光通量的球面像差，使得在來自第一光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA1的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第一光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)，在來自第二光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NAH2的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第二光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)。
另外，項(xiàng)136中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)132內(nèi)的裝置中，從與物鏡的衍射圖案的光軸分開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中來自第二光源的光通量的-1階衍射光被會聚為一個光通量，其在光信息記錄媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑為NAH2，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中來自第二光源的光通量的-1階衍射光被會聚為一個光通量，其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL2，如此設(shè)置穿過物鏡的光通量的球面像差，使得在來自第一光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NAH1的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第一光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)，在來自第二光源的光通量中，使用其數(shù)值孔徑在該光通量穿過物鏡時不大于NA2的光通量，且光斑被會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上，這樣可以實(shí)施對第二光信息記錄媒體的記錄以及/或再現(xiàn)。
另外，項(xiàng)137中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)133內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量中，在穿過第一光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NA1的光通量的波前像差不大于0.07λrms，在來自第二光源的光通量中，在穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NAH2的光通量的波前像差不大于0.07λrms。
另外，項(xiàng)138中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)134內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量中，在穿過第一光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NAH1的光通量的波前像差不大于0.07λrms，在來自第二光源的光通量中，在穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NA2的光通量的波前像差不大于0.07λrms。
另外，項(xiàng)139中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)135內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量中，在穿過第一光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NA1的光通量的波前像差不大于0.07λrms，在來自第二光源的光通量中，在穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NAH2的光通量的波前像差不大于0.07λms。
另外，項(xiàng)140中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)136內(nèi)的裝置中，在來自第一光源的光通量中，在穿過第一光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NAH1的光通量的波前像差不大于0.07λrms，在來自第二光源的光通量中，在穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底的最佳像點(diǎn)處，其數(shù)值孔徑在光通量穿過物鏡時不大于NA2的光通量的波前像差不大于0.07λrms。
另外，項(xiàng)141中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-140中的任何一項(xiàng)的裝置中，在第一光源和物鏡之間、在第二光源和物鏡之間至少包含有一個準(zhǔn)直儀，進(jìn)入物鏡的來自第一光源的光通量以及進(jìn)入物鏡的來自第二光源的光通量分別是平行光。
另外，項(xiàng)142中的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)141內(nèi)的裝置中，用于來自第一光源的光通量的近軸焦點(diǎn)位置以及用于來自第二光源的光通量的近軸焦點(diǎn)位置幾乎是一致的。
另外，項(xiàng)143內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)129、133和137內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于所述衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得對于來自第一光源的光通量，第二衍射圖案的+1階衍射光被會聚到光會聚位置上，來自第二光源的光通量沒有被第二衍射圖案衍射。
另外，項(xiàng)144內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)130、134和138內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得來自第一光源的光通量在第二衍射圖案中主要是+1階衍射光，來自第二光源的光通量通過第二衍射圖案透射出去，并被會聚到光會聚位置上。
另外，項(xiàng)145內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)131、135和139內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得第二衍射圖案中的-1階衍射光被會聚到對來自第一光源的光通量的光會聚位置上，第二衍射圖案不對來自第二光源的光通量進(jìn)行衍射。
另外，項(xiàng)146內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)132、136和140內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得來自第一光源的光通量在第二衍射圖案中主要是-1階衍射光，來自第二光源的光通量通過第二衍射圖案透射出去，并被會聚到光會聚位置上。
另外，項(xiàng)147內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)129、133和137內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得對于來自第一光源的光通量第二衍射圖案的透射光被會聚到所述光會聚位置上，來自第二光源的光通量為第二衍射圖案內(nèi)的-1階衍射光的主要部分。
另外，項(xiàng)148內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)130、134和138內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得來自第一光源的光通量穿過第二衍射圖案，來自第二衍射圖案的光通主要量成為第二衍射圖案中-1階衍射光，并被會聚到會聚位置上。
另外，項(xiàng)149內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)131、135和139內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得對于來自第一光源的光通量，第二衍射圖案透射的光被會聚到光會聚位置上，來自第二光源的光通量主要變?yōu)榈诙苌鋱D案內(nèi)+1階衍射光。
另外，項(xiàng)150內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)132、136和140內(nèi)的裝置中，所提供的第二衍射圖案位于衍射圖案的外部，如此設(shè)置第二衍射圖案，使得來自第一光源的光通量穿過第二衍射圖案，來自第二衍射圖案的光通量主要成為第二衍射圖案中+1階衍射光，并被會聚到光會聚位置上。
另外，項(xiàng)151內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)129、131、133、135、137或139內(nèi)的裝置中，裝置包括一個光合成裝置以及一個開度限制裝置，利用前者可以形成由第一光源所發(fā)射的光通量以及由第二光源所發(fā)射的光通量，而后者可以傳送來自第一光源的光通量，并且在來自第二光源的光通量中，開度限制裝置不傳送穿過與光合成裝置和光信息記錄媒體之間的衍射圖案的光軸相對一側(cè)區(qū)域的光通量。
另外，項(xiàng)151內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)129、131、133、135、137或139內(nèi)的裝置中，裝置包括一個光合成裝置以及一個開度限制裝置，利用前者可以形成由第一光源所發(fā)射的光通量，以及形成由第二光源所發(fā)射的光通量，而后者可以傳送來自第二光源的光通量，而且在來自第一光源的光通量中，開度限制裝置不傳送穿過與光合成裝置和光信息記錄媒體之間的衍射圖案的光軸相對一側(cè)區(qū)域的光通量。
另外，項(xiàng)153內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)151內(nèi)的裝置中，開度限制裝置是一個環(huán)帶濾波器，該環(huán)帶濾波器傳送來自第一光源的光通量，而在來自第二光源的光通量內(nèi)，該環(huán)帶濾波器反射或吸收穿過與衍射圖案的光軸相反一側(cè)區(qū)域的光通量。
另外，在項(xiàng)154內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)152內(nèi)的裝置中，開度限制裝置是一個環(huán)帶濾波器，該環(huán)帶濾波器傳送來自第二光源的光通量，而在來自第一光源的光通量內(nèi)，該環(huán)帶濾波器反射或吸收穿過與衍射圖案的光軸相反一側(cè)區(qū)域的光通量。
另外，在項(xiàng)155內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)151內(nèi)的裝置中，開度限制裝置是一個環(huán)帶濾波器，該環(huán)帶濾波器傳送來自第一光源的光通量，而在來自第二光源的光通量內(nèi)，該環(huán)帶濾波器對穿過與衍射圖案的光軸相反一側(cè)區(qū)域的光通量進(jìn)行衍射。
另外，在項(xiàng)156內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)152內(nèi)的裝置中，開度限制裝置是一個環(huán)帶濾波器，該環(huán)帶濾波器傳送來自第二光源的光通量，而在來自第一光源的光通量內(nèi)，該環(huán)帶濾波器對穿過與衍射圖案的光軸相反一側(cè)區(qū)域的光通量進(jìn)行衍射。
另外，在項(xiàng)157內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-156的任何一項(xiàng)的裝置中，光檢測器對第一光源和第二光源是公用的。
另外，在項(xiàng)158內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-156的任何一項(xiàng)的裝置中，光檢測器分別有用于第一光源的第一光檢測器和第二光源的第二光檢測器，這兩個光檢測器在空間上處于分離開的位置。
另外，在項(xiàng)159內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)158內(nèi)的裝置中，第一光源和第一光檢測器或第二光源和第二光檢測器中的至少一對形成一個單元。
另外，在項(xiàng)160內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)157內(nèi)的裝置中，第一光源、第二光源和公用的光檢測器(單獨(dú)一只光檢測器)構(gòu)成一個單元。
另外，在項(xiàng)161內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)158內(nèi)的裝置中，在光檢測器中，第一光源的第一光檢測器和第二光源的第二光檢測器是分別提供的，第一光源、第二光源、第一光檢測器和第二光檢測器構(gòu)成一個單元。
另外，在項(xiàng)162內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-161的任一項(xiàng)內(nèi)的裝置中，還提供了用于檢測來自光盤的光的光檢測器。
另外，在項(xiàng)163內(nèi)的光學(xué)頭裝置具有波長為λ1的第一光源，波長為λ2(λ1≠λ2)的第二光源；波構(gòu)成裝置，可用于構(gòu)成所發(fā)射的來自第一光源的光通量和所發(fā)射的來自第二光源的光通量；衍射光元件，在至少一面上具有衍射圖案；物鏡，分別將來自相應(yīng)光源的光通量通過透明襯底而會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上；光檢測器，它接收從光信息記錄媒體反射回來的來自第一光源和第二光源的反射光通量的光，所述光學(xué)頭裝置的特征在于至少使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的m階衍射光線(其中，m是一個非零的整數(shù))，因此，對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或播放，至少使用來自第二光源的光通量的物鏡的衍射圖案的n階衍射光(其中n＝m)，因此，對其透明襯底厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或播放。
另外，項(xiàng)164內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)163內(nèi)的裝置中，在以下關(guān)系中使用光學(xué)頭裝置，即第一光源和第二光源的波長λ1和λ2的關(guān)系為λ1＜λ2，透明襯底的厚度t1和t2的關(guān)系為t1＜t2，m階和n階衍射光都是+1階衍射光。
另外，項(xiàng)165內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)163內(nèi)的裝置中，在以下關(guān)系中使用光學(xué)頭裝置，即第一光源和第二光源的波長λ1和λ2的關(guān)系為λ1＜λ2，透明襯底的厚度t1和t2的關(guān)系為t1＞t2，m階和n階衍射光都是-1階衍射光。
另外，項(xiàng)166內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)163、164和165內(nèi)的裝置中，衍射光元件和物鏡是被整體驅(qū)動的。
另外，項(xiàng)167內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-166內(nèi)的裝置中，第一衍射圖案的光軸方向的深度不大于2μm。
另外，用于項(xiàng)168內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在其至少一面上具有衍射圖案，當(dāng)有波長為λ1的光通量入射時，來自衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))被會聚到第一光會聚位置，當(dāng)有波長為λ2的光通量入射時，來自衍射圖案的至少n階衍射光(其中，n＝m)被會聚到第二光會聚位置上，該第二會聚位置與第一會聚位置不同。
另外，用于項(xiàng)169內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于當(dāng)波長λ1、λ2為λ1＜λ2時，第一光會聚位置為對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體的光會聚位置，第二光會聚位置為對其透明襯底厚度為t2的第二光信息記錄媒體的光會聚位置，透明襯底的厚度t1、t2為t1＜t2，m階和n階衍射光都是+1階衍射光。
另外，用于項(xiàng)170內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于當(dāng)波長λ1、λ2為λ1＜λ2時，第一光會聚位置為對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體的光會聚位置，第二光會聚位置為對其透明襯底厚度為t2的第二光信息記錄媒體的光會聚位置，透明襯底的厚度t1、t2為t1＞t2，m階和n階衍射光都是-1階衍射光。
另外，用于項(xiàng)171內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在其至少一面上具有衍射圖案，當(dāng)有波長為λ1的光通量入射時，來自衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))具有這樣的光會聚位置，該位置用于對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)，當(dāng)有波長為λ2(其中λ2≠λ1)的光通量入射時，來自衍射圖案的至少n階衍射光(其中，n＝m)具有這樣的光會聚位置，該位置用于對其透明襯底的厚度為t2(這里，t2≠t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)。
另外，用于項(xiàng)172內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)171內(nèi)的物鏡中，當(dāng)波長λ1、λ2為λ1＜λ2，且透明襯底的厚度t1、t2為t1＜t2時，m階和n階衍射光都是+1階衍射光。
另外，用于項(xiàng)173內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)171內(nèi)的物鏡中，當(dāng)波長λ1、λ2為λ1＜λ2，且透明襯底的厚度t1、t2為t1＞t2時，m階和n階衍射光都是-1階衍射光。
另外，用于項(xiàng)174內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)172內(nèi)的物鏡中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA1，當(dāng)由波長為λ2(λ2＞λ1)的第二光源對其透明襯底厚度為t2(t2＞t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA2(NA2＜NA1)，在物鏡至少一面上的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸離開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中自第一光源的光通量的+1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAH1的光通量，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中自第一光源的光通量的+1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL1的一個光通量，且以下條件滿足NAH1＜NA1，0≤NAL1≤NA2。
另外，用于項(xiàng)175內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)172內(nèi)的物鏡中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA1，當(dāng)由波長為λ2(λ2＞λ1)的第二光源對其透明襯底厚度為t2(t2＞t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA2(NA2＞NA1)，在物鏡至少一面上的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸離開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中自第一光源的光通量的+1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAH1的光通量，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中自第一光源的光通量的+1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL1的一個光通量，且以下條件滿足NAH1＜NA2，0≤NAL1≤NA1。
另外，用于項(xiàng)176內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)173內(nèi)的物鏡中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA1，當(dāng)由波長為λ2(λ2＞λ1)的第二光源對其透明襯底厚度為t2(t2＞t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA2(NA2＜NA1)，在物鏡至少一面上的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸離開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中自第一光源的光通量的-1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAH1的光通量，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中自第一光源的光通量的-1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL1的一個光通量，且以下條件滿足NAH1＜NA1，0≤NAL1≤NA2。
另外，用于項(xiàng)177內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)173內(nèi)的物鏡中，當(dāng)由波長為λ1的第一光源對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA1，當(dāng)由波長為λ2(λ2＞λ1)的第二光源對其透明襯底厚度為t2(t2＜t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)時，所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA2(NA2＞NA1)，在物鏡至少一面上的衍射圖案對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，從與物鏡的衍射圖案的光軸離開得最遠(yuǎn)的環(huán)境中自第一光源的光通量的-1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAH1的光通量，從與物鏡的衍射圖案的光軸最近的環(huán)境中自第一光源的光通量的-1階衍射光被會聚為其數(shù)值孔徑在光信息記錄媒體一側(cè)為NAL1的一個光通量，且以下條件滿足NAH1＜NA2，0≤NAL1≤NA1。
另外，用于項(xiàng)178內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-177內(nèi)的任一項(xiàng)的物鏡中，光表面包括衍射圖案部分以及折射部分，衍射部分和折射部分之間的邊界包括不小于5μm的高度差。
另外，用于項(xiàng)179內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-177內(nèi)的任一項(xiàng)中，與光軸一側(cè)最近的衍射部分的衍射圖案的平均深度不大于2μm。
另外，用于項(xiàng)180內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)179中的物鏡，與光軸一側(cè)最近的衍射部分的衍射圖案的平均深度不大于2μm，與光軸一側(cè)最遠(yuǎn)的衍射部分的衍射圖案的平均深度不小于2μm。
另外，用于項(xiàng)181內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-180的任一項(xiàng)內(nèi)的物鏡中，光表面的衍射圖案包括光軸部分。
另外，用于項(xiàng)182內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-180的任一項(xiàng)內(nèi)的物鏡中，光表面的光軸部分不具有衍射圖案，它是一個折射表面。
另外，用于項(xiàng)183內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168、169、171、172或174內(nèi)的物鏡中，當(dāng)在650nm的光源的波長下，以預(yù)定的成像放大率通過厚度為0.6mm的透明襯底在信息記錄表面上形成像時，它具有可達(dá)到至少0.6的數(shù)值孔徑的衍射極限特性，當(dāng)在780nm的光源的波長下，以預(yù)定的成像放大率通過厚度為1.2mm的透明襯底在信息記錄表面上形成像時，它具有可達(dá)到至少0.45的衍射極限特性。
另外，用于項(xiàng)184內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)183內(nèi)的物鏡中，衍射圖案的臺階數(shù)目不大于15。
另外，用于項(xiàng)185內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-184的任一項(xiàng)內(nèi)的物鏡中，提供有衍射圖案的光表面是一個凸面。
另外，用于項(xiàng)186內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)185內(nèi)的物鏡中，提供有衍射圖案的光表面的折射部分是非球面。
另外，用于項(xiàng)187內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)186內(nèi)的物鏡中，衍射圖案包括至少一個非球面折射部分。
另外，用于項(xiàng)188內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)168-187的任一項(xiàng)內(nèi)的物鏡中，物鏡是單獨(dú)的一只透鏡。
另外，用于項(xiàng)189內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)188內(nèi)的物鏡中，僅僅在單獨(dú)一只透鏡的一個光表面上提供有衍射圖案。
另外，用于項(xiàng)185內(nèi)的光學(xué)頭裝置的物鏡的特征在于在項(xiàng)188內(nèi)的物鏡中，僅僅在單獨(dú)一只透鏡的一個光表面上提供有衍射圖案，另一光表面是非球面的。
來自第一光源的無象差平行光被射入這樣的物鏡，通過使用設(shè)計(jì)成使平行光穿過第一光信息記錄媒體的透明襯底(其厚度為t1)而被無象差地會聚的一只專用物鏡，如下考慮來自第二光源的無象差平行光入射到這只物鏡，并穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底(厚度t2，t2＞t1)的情況。
對所射入的平行光，當(dāng)沒有襯底且波長為λ1時，后焦點(diǎn)為fB 1，當(dāng)波長為λ2(λ2＞λ1)時，后焦點(diǎn)為fB2。
在這種情況下，軸向色差ΔfB定義為ΔfB＝fB2-fB1......(1)當(dāng)物鏡為折射型非球面單透鏡時，ΔfB＞0。
另外，當(dāng)波長為λ2，且光被會聚而穿過第二光信息記錄媒體的透明襯底時，在將軸焦點(diǎn)位置當(dāng)作參照物的情況下，球面像差由于以下原因而不為零(1)由于波長而引起的球面像差與物鏡的折射率相關(guān)，折射率會隨波長λ1到λ2的改變而改變。
(2)由于第一光信息記錄媒體的透明襯底的厚度t1與第二光信息記錄媒體的透明襯底的厚度t2之間的差而產(chǎn)生的球面像差。
(3)由于第一光信息記錄媒體的透明襯底的折射率nd1(λ1)與第二光信息記錄媒體的透明襯底的折射率nd2(λ2)之間的差而引起的球面像差。
當(dāng)物鏡是折射型非球面單透鏡時，由于因素(1)而產(chǎn)生的球面像差提高。由于因素(2)而產(chǎn)生的球面像差也提高。另外，在nd2＜nd1時，由于因素(3)而產(chǎn)生的球面像差也提高。
在由于因素(1)-(3)而產(chǎn)生的過高球面像差中，由于因素(2)而產(chǎn)生的球面像差幾乎占了全部份額，其階是由于因素(1)而引起的球面像差。由于因素(3)而引起的球面像差幾乎可被忽略。
上述假想與這樣一種情況相應(yīng)，這種情況例如是第一光信息記錄媒體是DVD，第一光源的波長λ1為650nm，第二光信息記錄媒體是CD，第二光源的波長λ2為780nm，在DVD(厚度t1＝0.6mm)和CD(厚度t2＝1.2mm)中，透明襯底的材料是相同的，但厚度不同。
接下來，如圖113(a)所示，觀察對光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的衍射圖案的+1階衍射光時，當(dāng)波長較長時，+1階光的衍射角較大，+1階光更多地朝光軸一側(cè)衍射，更向下面一側(cè)彎曲。即，與射入來自波長為λ1的第一光源的無象差的平行光通量的情況相比，當(dāng)射入來自波長為λ2的第二光源的無象差的平行光通量時，+1階光具有這樣一種性能，它能降低軸色差和球面像差。通過使用這一性能，可以降低當(dāng)波長為λ2的光穿過第二光信息記錄媒體時的球面像差與當(dāng)波長為λ1的光穿過第一光信息記錄媒體時的球面像差之間的差異，這是通過引入旋轉(zhuǎn)對稱的衍射圖案，以及使用+1階衍射光來實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)?shù)谝还庑畔⒂涗浢襟w的襯底厚度t1大于第二光信息記錄媒體的襯底厚度t2時，由于因素(2)而產(chǎn)生的球面像差降低，如圖12(b)所示，通過使用具有可以提高要產(chǎn)生的軸色差和球差的特性的-1階衍射光，能夠降低像差。
在本發(fā)明中，在使用+1階衍射光的情況下，當(dāng)物鏡材料的折射率在波長λ1時為n(λ1)，物鏡材料的折射率在波長λ2時為n(λ2)，衍射圖案的深度為λ1/{n(λ1)-1}或λ2/{n(λ2)-1}，甚至是使用了具有相對較小折射率的塑料材料，深度也不會大于2μm，因此，對有集成了衍射圖案的物鏡的生產(chǎn)要比對傳統(tǒng)全息光元件的或?qū)θ㈩愋偷沫h(huán)形透鏡的要容易。
另外，項(xiàng)191內(nèi)的光學(xué)頭裝置，它具有具有波長λ1的第一光源；具有波長λ2的第二光源(λ1≠λ2)；物鏡在其至少一面上具有衍射圖案，它能將來自相應(yīng)光源的光通量穿過透明襯底會聚到光信息記錄媒體的信息記錄面上；光檢測器接收由第一光源和第二光源發(fā)射出的從光信息記錄媒體上反射回來的反射光，光學(xué)頭裝置的特征在于通過使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))，光學(xué)頭裝置能對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)的至少一種，通過使用來自第二光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少n階衍射光(其中n＝m)，光學(xué)頭裝置對其透明襯底厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)中的至少一種，該物鏡是由塑料材料制成的，塑料材料滿足以下關(guān)系當(dāng)溫度改變ΔT(℃)時，折射率的改變量被定義為Δn，則-0.0002/℃＜Δn/ΔT＜-0.00005/℃，第一光源滿足以下關(guān)系當(dāng)溫度改變ΔT(℃)時，發(fā)射波長的改變量被定義為Δλ1(nm)，則0.05nm/℃＜Δλ1/ΔT＜0.5nm/℃。
依據(jù)項(xiàng)191，因?yàn)樗芰衔镧R內(nèi)的折射率由于溫度變化而引起的光學(xué)頭裝置的特性改變以及因?yàn)楣庠床ㄩL由于溫度變化而引起的光學(xué)頭裝置的特性改變具有彼此趨于相互抵消的作用，可獲得補(bǔ)償效果，從而可得到對溫度變化有很強(qiáng)適應(yīng)性的光學(xué)頭裝置。
另外，項(xiàng)192內(nèi)的光學(xué)頭具有具有波長λ1的第一光源；具有波長λ2(λ1≠λ2)；物鏡，至少在其一個面上具有衍射圖案，它將來自相應(yīng)光源的光通量穿過透明襯底會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上；光檢測器，接收從第一光源和第二光源發(fā)射出的從光信息記錄媒體上反射回的反射光，光學(xué)頭裝置的特征在于通過使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))，光學(xué)頭裝置可以對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)中的至少一種，通過使用來自第二光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少n階衍射光(其中n＝m)，光學(xué)頭裝置可以對其透明襯底厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)中的至少一種，波長λ1、λ2，透明襯底t1和t2的厚度具有如下關(guān)系λ2＞λ1，t2＞t1，在由第一光源對第一光信息記錄媒體執(zhí)行記錄以及/或再現(xiàn)所需的物鏡的光信息記錄媒體一側(cè)的必要的數(shù)值孔徑為NA1，物鏡在波長λ1(mm)時的焦距為f1(mm)，環(huán)境溫度變化為ΔT(℃)的情況下，當(dāng)會聚到第一信息記錄媒體的信息記錄表面上的光通量的波前像差的三階球面像差分量的變化量為ΔWSA3(λ1rms)時，以下關(guān)系滿足0.2×10-6/℃＜ΔWSA3·λ1/{f·(NA1)4·ΔT}＜2.2×10-6/℃依據(jù)項(xiàng)192，當(dāng)目標(biāo)項(xiàng)的值不大于上限時，甚至在環(huán)境溫度變化時，也可很容易地維護(hù)拾取裝置的特征，當(dāng)目標(biāo)項(xiàng)的值不小于下限時，即便只有溫度發(fā)生改變，也可很容易地維護(hù)拾取目標(biāo)裝置的特性。
另外，項(xiàng)193內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)191或192中，在第一光源和物鏡之間、在第二光源和物鏡之間至少包括一個準(zhǔn)直儀，來自第一光源入射到物鏡的光通量和來自第二光源入射到物鏡的光通量均幾乎是平行光。
另外，項(xiàng)194內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)191、192或193中，t1為0.55mm-0.65mm，t2為1.1mm-1.3mm，λ1為630nm-670nm，λ2為760nm-820nm。
另外，項(xiàng)192內(nèi)的光學(xué)頭裝置提供有具有波長λ1的第一光源；具有波長λ2的第二光源(λ1≠λ2)；物鏡，在其至少一面上具有衍射圖案，它使來自相應(yīng)光源的光通量穿過透明襯底會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上；光檢測器，接收從第一光源和第二光源發(fā)射出的從光信息記錄媒體上反射回的反射光，光學(xué)頭裝置的特征在于，通過使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))，光學(xué)頭對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)的至少一種，通過使用來自第二光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少n階衍射光(其中n＝m)，光學(xué)頭對其透明襯底厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)的至少一種，該光學(xué)頭還具有一個校正裝置，用于補(bǔ)償入射到所述物鏡的來自第一和第二光源中至少一個光源的光通量的發(fā)散程度。
依據(jù)項(xiàng)195，通過補(bǔ)償入射到物鏡的光通量的發(fā)散程度，包含物鏡的整個光系統(tǒng)的三階球面像差可依據(jù)設(shè)計(jì)值而得到修正。
另外，項(xiàng)196內(nèi)的光學(xué)頭裝置，在項(xiàng)195內(nèi)，該裝置包括在第一光源和物鏡之間的、第二光源和物鏡之間的至少一個準(zhǔn)直儀，項(xiàng)197內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于通過改變第一以及/或第二光源和至少一個準(zhǔn)直儀之間的距離，從而用校正裝置實(shí)現(xiàn)了對發(fā)散程度的校正。由校正裝置對發(fā)散程度進(jìn)行校正的特征在于這是通過改變第一和/或第二光源和至少一個準(zhǔn)直儀之間的距離而實(shí)現(xiàn)的。通過改變光源和準(zhǔn)直儀之間的距離，可以校正入射到物鏡的來自一個光源的光通量的發(fā)散程度。
另外，項(xiàng)192內(nèi)的光學(xué)頭裝置具有具有波長λ1的第一光源；具有波長λ2(λ1≠λ2)的第二光源；物鏡，在其至少一面上具有衍射圖案，該物鏡將來自相應(yīng)光源的光通量穿過透明襯底會聚到光信息記錄媒體的信息記錄表面上；光檢測器，它接收從第一光源和第二光源發(fā)射出的而從光信息記錄媒體反射回的反射光，光學(xué)頭裝置的特征在于通過使用來自第一光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少m階衍射光(其中m是一個非零整數(shù))，光學(xué)頭裝置對其透明襯底厚度為t1的第一光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)中的至少一種，通過使用來自第二光源的光通量的物鏡的衍射圖案的至少n階衍射光(其中n＝m)，光學(xué)頭裝置對其透明襯底厚度為t2(t2≠t1)的第二光信息記錄媒體執(zhí)行信息記錄或再現(xiàn)中的至少一種，對于第一和第二光源輸出的具有兩種不同波長(λ)的光的每一種，像形成表面上的波前像差在物鏡的像側(cè)上的最大數(shù)值孔徑內(nèi)不大于0.07λrms。
依據(jù)項(xiàng)198，在對第一和第二信息記錄媒體進(jìn)行記錄以及/或再現(xiàn)時，在每一個信息記錄表面和光檢測器中沒有彌散光，因此，光學(xué)頭裝置的性能變得更出色。
另外，項(xiàng)199內(nèi)的光學(xué)頭裝置的特征在于在項(xiàng)122-156、198的任何一項(xiàng)中，第一光源和第二光源構(gòu)成一個單元，光檢測器對第一光源和第二光源是公用的。
以下，將參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明的第一實(shí)施例的光系統(tǒng)基本上是一個2面非球面單透鏡，且在一個非球面上有衍射環(huán)帶(環(huán)形區(qū)域衍射表面)。一般來說，在非球面折射表面內(nèi)，當(dāng)對某種主波長的光校正球面像差，對于波長短于主波長光的波長光，球面像差降低(校正不足)。相反，在作為具有衍射表面的透鏡的衍射透鏡中，當(dāng)球面像差受到主波長光的校正時，球面像差在短于主波長的波長上被提高(校正過度)。因此，當(dāng)正確選擇對折射的非球面透鏡的非球面系數(shù)、折射透鏡的相位差函數(shù)的系數(shù)，并合并折射光焦度和衍射光焦度時，球面像差能被2種不同波長的光進(jìn)行精確校正。
另外，一般來說，衍射環(huán)帶的間距是使用像差函數(shù)或光程差函數(shù)定義的，這將在后面的例子中進(jìn)行詳細(xì)說明。具體來說，在以下[等式1]中表示了相位差函數(shù)ФB，其單位為弧度，在以下[等式2]中表示了光程差函數(shù)Фb，其單位為mm。
ΦB=Σi=1∞B2ih2i]]>[等式2]Φb=Σi=1∞b2ih2i]]>這2種表達(dá)方法雖然彼此的單位不同，但是它們在表示衍射環(huán)帶的間距的意義上是彼此等價的。即對主波長λ(單位mm)。當(dāng)相位差函數(shù)的系數(shù)B乘以λ/2π時，它可被轉(zhuǎn)換為光程差函數(shù)的系數(shù)b，或相反，當(dāng)光程差函數(shù)的系數(shù)b乘以2π/λ時，可將它轉(zhuǎn)換為相位差函數(shù)的系數(shù)B。
在此，為簡單說明起見，將說明使用1階衍射光的衍射透鏡。在光程差函數(shù)的情況下，當(dāng)每階函數(shù)值超過主波長λ的整數(shù)倍時，就刻出環(huán)帶，在相位差函數(shù)的情況下，當(dāng)每階函數(shù)值超過2π的整數(shù)倍時，就刻出環(huán)帶。
例如，考慮在對2面圓柱形材料的無折射光焦度的一面上刻有衍射環(huán)帶的透鏡，當(dāng)主波長為0.5μm＝0.0005mm時，光程差函數(shù)的二階冪項(xiàng)系數(shù)(二階冪項(xiàng))為-0.05(當(dāng)被轉(zhuǎn)換為相位差函數(shù)的二階冪項(xiàng)系數(shù)時，它是-628.3)，其它階冪項(xiàng)系數(shù)全部為零，第一環(huán)帶的直徑為h＝0.1mm，第二環(huán)帶的直徑為h＝0.141mm。另外，關(guān)于這一衍射透鏡的焦距f，光程差函數(shù)的二階冪項(xiàng)系數(shù)b2，b2＝-0.05時，我們知道f＝-1/(2·b2)＝10mm。
這里，在使用上述定義為基礎(chǔ)的情況下，當(dāng)相位差或光程差的二階冪項(xiàng)系數(shù)是一個非零值時，可校正靠近光軸即所謂近軸區(qū)域內(nèi)的色差。另外，當(dāng)不是相位差函數(shù)或光程差函數(shù)的二階冪項(xiàng)系數(shù)的系數(shù)例如是四階冪項(xiàng)系數(shù)、六階冪項(xiàng)系數(shù)、八階冪項(xiàng)系數(shù)、十階冪項(xiàng)系數(shù)等是一個非零值，可控制2個波長之間的球面像差。順便提一句，在此，“控制”意味著可使2個波長之間的球面像差的差變得非常小，同時還可提供用于光學(xué)要求所必需的差。
作為上述說明的具體應(yīng)用，當(dāng)來自具有不同波長的2種光源的準(zhǔn)直光(平行光)同時入射到物鏡時，為在光盤上形成像，最好是，一開始用相位差函數(shù)或光程差函數(shù)的二階冪項(xiàng)系數(shù)來校正近軸色差，然后進(jìn)一步減小2個波長的球面像差之間的差，這樣，通過利用相位差函數(shù)或光程差函數(shù)的四階冪項(xiàng)或后面的階冪項(xiàng)系數(shù)，使旁軸色差在允許值內(nèi)。
另外，作為另一個例子，下面考慮說明其中一個物鏡用于具有不同波長的2個光源的光的情況，對于一個波長的光，像差被校正，以用于具有厚度(透明襯底的厚度)為t1的盤，對于另一個波長的光，像差被校正，以用于具有厚度(透明襯底的厚度)為t2的盤。在這種情況下，當(dāng)主要使用相位差函數(shù)或光程差函數(shù)的四階冪項(xiàng)之后的系數(shù)時，提供有2個波長之間的球面像差的差，且使用對于相應(yīng)厚度的相應(yīng)的波長來校正該球面像差。另外，在兩種情況下，對于折射面，非球面要比球面更容易進(jìn)行2個波長之間的像差校正。
上述非球面折射面對不同波長具有相應(yīng)的不同的折射光焦度，并具有不同的光會聚點(diǎn)，因此，相應(yīng)的光會聚點(diǎn)與具有相應(yīng)襯底厚度的光盤相對應(yīng)。在這種情況下，光源中較短的波長不大于700nm，光源中較長的波長不小于600nm，最好是，其波長差不小于80nm。另外，最好是，波長差不大于400nm，進(jìn)一步來說，更好的是，波長差不小于100nm，而不大于200nm?？扇〉氖?，對于具有2個不同波長的光來說，衍射面在其中間波長處具有最大衍射效率，但衍射面也可在任何一個波長處具有最大衍射效率。
通過使用與對球面像差的校正相同的行為，可為光面上提供衍射環(huán)帶透鏡，對于具有2個不同波長的光源中的每一個，可通過某種同階衍射光來校正軸差。即，可將用于具有2個不同波長的光源的光的軸色差校正到±λ/(2NA2)的范圍內(nèi)。其中，λ是2個波長中較長的一個波長，NA是與較長波長相應(yīng)的像一側(cè)的數(shù)值孔徑。
另外，當(dāng)具有2個不同波長的光源的波長差不小于80nm時，物鏡的玻璃材料的阿貝數(shù)為vd，希望能滿足以下條件的表達(dá)式vd＞50......(1)條件表達(dá)式(1)是在對有2個不同波長的光源校正軸色差時，減小二階譜的一個條件。
接下來，當(dāng)衍射面位于很薄的單透鏡的一面上時，整個單透鏡就被看作是折射透鏡和衍射面的合成，折射透鏡作為生成衍射凸凹的基礎(chǔ)，以下，將考慮這種合成透鏡的色差。由某種波長λx和波長λy(λx＜λy)構(gòu)成的無色差條件如下fR·vR+fD·vD＝0，其中fR、fD相應(yīng)的折射透鏡與衍射面的焦距，vR、vD相應(yīng)的折射透鏡與衍射面的阿貝數(shù)，并由以下表達(dá)式所確定vR＝(n0-1)/(nx-ny)vD＝λ0/(λx-λy)其中，n0在基準(zhǔn)波長處的折射率，λ0基準(zhǔn)波長。
在這種情況下，對某個波長λz的色差δf用以下等式表示δf＝f(θR-θD)/(vR-vD)......(2)其中，θR、θD折射透鏡和衍射面的相應(yīng)的局部變化比，它們由以下等式確定。
θR＝(nx-nz)/(nx-ny)θD＝(λx-λz)/(λx-λy)其中，nz在波長λz處的折射率。
舉個例子，將λO＝λx＝635nm，λy＝780nm，λz＝650nm，作為基礎(chǔ)的折射透鏡的玻璃材料為由Hoya公司制造的BSC7(vd＝64.2)，這樣，得到vR＝134.5，vD＝-4.38，θR＝0.128，θD＝0.103，這樣可得到δf＝0.18×10-3f。
另外，當(dāng)作為基礎(chǔ)的折射透鏡的玻璃材料變?yōu)橛蒆oya公司制造的E-FD1(vd＝29.5)時，則可得到vR＝70.5，θR＝0.136，這樣可得到δf＝0.44×10-3f。
如上所述，在等式(2)中，在右側(cè)分母(γR-γD)中，由于|vD|遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于|vR|，則折射透鏡的阿貝數(shù)vR的變化決定著由于替換折射透鏡的玻璃材料而引起色差δf的變化。另一方面，θR和θD僅僅是由波長確定的，右側(cè)分子(θR-θD)的變化所作的貢獻(xiàn)要小于右側(cè)分母(vR-vD)。
依據(jù)上述說明，在具有衍射面的透鏡中，為抑制二階譜δf，使其變小，應(yīng)該能理解，選擇具有較大阿貝數(shù)vR的材料用于折射透鏡的材料是一種有效方法。條件等式(1)顯示了有效的限制，以抑制二階譜，這樣能應(yīng)付光源波長的變化。
另外，在下述情況下，即消色差處理時沒有使用衍射面，而是將兩種材料的折射透鏡粘在一起，當(dāng)對每一種材料，有θR＝a+b·vR+ΔθR(a、b為常數(shù))，如果ΔθR很小，且沒有異常色散性，則第二譜δf不依賴于2個折射透鏡的阿貝數(shù)vR。因此，應(yīng)當(dāng)理解，表達(dá)式(1)對衍射光系統(tǒng)是一種特定條件。
為很容易地生產(chǎn)本發(fā)明中的衍射透鏡，物鏡最好是由塑料材料構(gòu)成的。作為滿足條件表達(dá)式(1)的塑料材料，可使用丙烯酸系列、聚烯烴系列塑料材料，但從抗?jié)裥院涂篃嵝詠砜紤]，最好使用聚烯烴系列。
接下來，將具體說明本發(fā)明第二實(shí)施例的物鏡以及具有該物鏡的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)。
在圖48中，顯示了本發(fā)明的光學(xué)頭裝置的原理結(jié)構(gòu)圖。作為通過光學(xué)頭裝置可以向其記錄信息以及/或從中再現(xiàn)信息的光信息記錄媒體的光盤20是三種類型的盤，第一種光盤(例如DVD)的透明襯底的厚度為t1，第二種光盤(例如，使用第二代高密度光盤的藍(lán)色激光)和第三種光盤(例如CD)，其透明襯底的厚度為t2，與t1不同，以下，這些盤將被稱作光盤20。這里，透明襯底的厚度t1＝0.6mm，t2＝1.2mm。
附圖中所示的光學(xué)頭裝置具有作為光源有，作為第一光源的第一半導(dǎo)體激光器11(波長λ1＝610nm-670nm)，作為第二光源的藍(lán)色激光器12(波長λ2＝400nm-440nm)，作為第三光源的第二半導(dǎo)體激光器13(波長λ3＝740nm-870nm)，且該光學(xué)頭裝置具有作為該光系統(tǒng)一部分的物鏡1。對第一光源、第二光源和第三光源的選擇使用分別與光盤相對應(yīng)，以便記錄以及/或再現(xiàn)信息。
從第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12和第二半導(dǎo)體激光器13發(fā)射出的發(fā)散光通量穿過分束器13和光闌3，再穿過光盤20的透明襯底21，通過物鏡1，光被會聚到相應(yīng)的信息記錄面22上，并形成光斑。
通過信息記錄面22上的信息信號坑，使來自每一個激光器的入射光變?yōu)榻?jīng)調(diào)制的反射光，并穿過分束器18和復(fù)曲面透鏡29進(jìn)入公用光檢測器30，通過利用其輸出信號，可得到記錄在光盤20上的信息的讀出信號、聚焦檢測信號和循道檢測信號。
另外，對光通路中的光闌3，在這個例子中，光闌具有固定的數(shù)值孔徑(NA0.65)，且不需要多余的裝置，因此，可以實(shí)現(xiàn)成本的降低。順便提一句，當(dāng)記錄以及/或播放第三種盤時，光闌3的數(shù)值孔徑是可改變的，這樣可消除不必要的(大于NA0.45的)光。
當(dāng)將帶狀濾波器集成在物鏡1的光面上，使得實(shí)際使用的孔徑之外的部分的光通量被屏蔽，也可很容易地使用低成本的結(jié)構(gòu)來消除實(shí)際使用的孔徑之外的彌散光。
當(dāng)象本發(fā)明那樣使用確定的共軛型光系統(tǒng)時，必須使光源和光會聚光學(xué)系統(tǒng)之間的關(guān)系保持恒定，以維護(hù)光會聚性能，可取的做法是隨著聚焦和循道的移動，光源11、12和13，以及物鏡1作為一個單元來移動。
接下來，將具體說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的物鏡以及包括該物鏡的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)。
在圖49中，顯示了本發(fā)明的光學(xué)頭裝置的原理結(jié)構(gòu)圖。圖49中所示的光學(xué)頭裝置是這樣一個例子，其中使用了一個激光器/檢測器綜合單元40，在該單元40中，激光器、光檢測器以及全息件構(gòu)成了一個單元，與圖48中相同的器件用與其相同的數(shù)字代碼來表示。在該光學(xué)頭裝置中，第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12、第一光檢測器裝置31、第二光檢測器裝置32以及全息分束器23被安裝在一個單元內(nèi)，作為激光器/檢測器綜合單元40。
當(dāng)播放第一種光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器11發(fā)出的光通量穿過全息分束器23，被光闌3縮小光圈，穿過第一種光盤20的透明襯底21被物鏡1會聚在信息記錄面22上。之后，光通量受到信息信號坑的調(diào)制，并在信息記錄面22上被反射，并穿過物鏡1和光闌3，在全息分束器23的盤一側(cè)的表面上再階被衍射，并進(jìn)入到與第一半導(dǎo)體激光器11相對應(yīng)的第一光檢測器31。接著，通過使用第一光檢測器31的輸出信號，可得到記錄在第一種光盤20上的信息的讀出信號、聚焦檢測信號以及循道檢測信號。
當(dāng)播放第二種光盤時，從藍(lán)色激光器12發(fā)射出的光通量被全息分束器23的激光器一側(cè)的面所衍射，并沿著與來自第一半導(dǎo)體激光器11的光通量相同的光路前進(jìn)。即，全息分束器23的半導(dǎo)體激光器一側(cè)的面的功能是光合成裝置。另外，通過光闌3、物鏡1以及第二光盤20的透明襯底21，該光通量被會聚到信息記錄面22上。之后，該光通量受到信息信號坑的調(diào)制，并在信息記錄面22上被反射，之后，穿過透鏡1和光闌3，被全息分束器23的盤一側(cè)的面所衍射，并進(jìn)入到與所述藍(lán)色激光器12相應(yīng)的第二光檢測器32。之后，通過利用第二光檢測器32的輸出信號，可得到記錄在第二種光盤20上的信息的讀出信號、聚焦檢測信號以及循道檢測信號。
另外，當(dāng)播放第三種光盤時，使用由第二半導(dǎo)體激光器13、第三光檢測裝置33以及全息分束器24構(gòu)成的激光器/檢測器綜合單元14。從第二半導(dǎo)體激光器13發(fā)射出的光通量穿過全息分束器24，被構(gòu)成發(fā)射光構(gòu)成裝置的分束器19所反射，被光闌3縮小光圈，穿過光盤20的透明襯底由透鏡1會聚信息記錄面22上。之后，該光通量被信息信號坑所調(diào)制，并被信息記錄面22所反射，之后通過物鏡1、光闌3和分束器19，并由全息分束器24再階對其進(jìn)行衍射并進(jìn)入光檢測器33。這樣，通過利用第三光檢測器33的輸出信號，可得到記錄在第三光盤20上的信息的讀出信號、聚焦檢測信號以及循道檢測信號。
在第二和第三實(shí)施例內(nèi)的光學(xué)頭裝置中，與光軸4同心的帶狀衍射面被安裝在物鏡1的非球面折射面上。一般來說，在物鏡僅僅是由非球面折射面構(gòu)成的情況下，當(dāng)對某個波長λa校正球面像差時，對于波長短于λa的波長λb的球面像差降低。另一方面，在使用衍射面的情況下，當(dāng)對于某個波長λa校正球面像差時，對短于λa的波長λb的球面像差增大。因此，當(dāng)利用折射面進(jìn)行非球面光學(xué)設(shè)計(jì)時，要適當(dāng)選擇衍射面的相位差函數(shù)的系數(shù)，使得可以組合折射光焦度和衍射光焦度，從而校正不同波長之間的球面像差。另外，在非球面折射面上，當(dāng)波長不同時，衍射光焦度也改變了，光會聚位置也不同。因此，當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)非球面折射面后，具有不同波長的光也可被會聚到每個透明襯底21的信息記錄面22上。
另外，在第二和第三實(shí)施例的物鏡1中，當(dāng)適當(dāng)設(shè)計(jì)了非球面折射面和環(huán)帶衍射面的相位差函數(shù)后，對于由第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12或第二半導(dǎo)體激光器13所發(fā)射的每一個光通量，就可校正由于光盤20的透明襯底厚度21的不同而產(chǎn)生的球面像差。另外，在環(huán)帶衍射面上，當(dāng)使用冪級數(shù)的四階方以及后續(xù)項(xiàng)的系數(shù)作為表示環(huán)帶位置的相位差函數(shù)時，可校正球面像差的色差。順便說一句，對于第三種光盤(CD)，實(shí)際使用的孔徑為NA0.45，在第三種光盤上，球面像差被校正到NA0.45之內(nèi)，而位于NA0.45之外的球面像差變成彌散光。通過這些校正，對于每一種光盤20，在像記錄面22上的光會聚點(diǎn)的象差變?yōu)閹缀跖c衍射極限處于同一臺階別(0.07λrms)或比它還低。
第二和第三實(shí)施例中的上述光學(xué)頭裝置可被安裝在用于音頻以及/或像的記錄裝置內(nèi)，或被安裝在用于可兼容播放器或驅(qū)動器的音頻以及/像的再現(xiàn)裝置內(nèi)，或可安裝在可安裝這些設(shè)備的AV設(shè)備上、個人計(jì)算機(jī)或其它信息終端，用于任意2種或多種即多個種光信息記錄媒體，例如象CD、CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、MD等。
接下來，將具體說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的物鏡以及包括該物鏡的光學(xué)頭裝置。
圖67是本發(fā)明的光學(xué)頭裝置10的原理結(jié)構(gòu)圖。在圖67中，與第二和第三實(shí)施例中共同的部件被用相同的數(shù)字代碼所表示。在圖67中，光學(xué)頭裝置10對作為光信息記錄媒體的多個類型的光盤20執(zhí)行記錄/播放。以下，多個類型的光盤20被稱作其透明襯底厚度為t1的第一種光盤(DVD)、第二種光盤(藍(lán)色激光器用第二代高密度光盤)，以及其透明襯底的厚度為t2的第三光盤(CD)，t2與t1不同。這里，透明襯底的厚度t1＝0.6mm，t2＝1.2mm。
光學(xué)頭裝置10具有作為光源有，作為第一光源的第一半導(dǎo)體激光器11(波長λ1＝610nm-670nm)，作為第二光源的藍(lán)色激光器12(波長λ2＝400nm-440nm)，以及作為第三光源的第二半導(dǎo)體激光器13(波長λ3＝740nm-870nm)。這些第一光源、第二光源以及第三光源專用于對應(yīng)的所要記錄/播放的光盤。
光會聚光學(xué)系統(tǒng)5是這樣一種裝置，它用于使從第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12以及第二半導(dǎo)體激光器13所發(fā)射的光通量穿過光盤20的透明襯底21而會聚到信息記錄面22上，并形成光斑。在本例中，光會聚光學(xué)系統(tǒng)5具有一個準(zhǔn)直透鏡2，以便將從光源發(fā)射出的光通量轉(zhuǎn)換為平行光(也可是幾乎平行的)，還具有一個物鏡1，以便對由準(zhǔn)直透鏡2轉(zhuǎn)換成平行光的光通量執(zhí)行會聚。
在物鏡1的兩面，形成有與光軸4同心的環(huán)帶衍射面。一般來說，在光會聚光學(xué)系統(tǒng)5僅僅是由非球面折射面形成的情況下，當(dāng)對于某個波長λa球面像差被校正時，對于比λa短的波長λb的球面像差減小了。另一方面，在使用折射面的情況下，當(dāng)對于某個波長λa球面像差被校正時，對于比λa短的波長λb的球面像差增大了。因此，在用折射面進(jìn)行非球面光學(xué)設(shè)計(jì)，且適當(dāng)選擇了衍射面的相位差函數(shù)的系數(shù)，且組合了折射光焦度與衍射光焦度時，可以校正不同波長之間的球面像差。另外，在非球面折射面上，當(dāng)波長不同時，折射光焦度也改變了，光會聚位置也不同。因此，當(dāng)適當(dāng)設(shè)計(jì)非球面折射面之后，具有不同波長的光也可會聚到每一個透明襯底21的信息記錄面22上。
在上述環(huán)帶衍射面上，對于從第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12或第二半導(dǎo)體激光器13中的每一個光通量，利用1階衍射光來校正象差。當(dāng)同階衍射光與所述光通量相對應(yīng)時，光量的損耗要小于不同階的衍射光與光通量相對應(yīng)的情況，進(jìn)一步來說，當(dāng)使用1階衍射光時，光量的損耗要比更高階衍射光與光通量相應(yīng)的情況小。因此，本實(shí)施例的物鏡1在光學(xué)頭裝置內(nèi)能有效地向例如是DVD-RAM的光盤記錄信息，這類光盤可以記錄高密度信息。另外，衍射面的可取之處在于對于具有3種不同波長的光，其衍射光焦度在中間波長時為最大，但也可以在這些波長的兩端具有最大衍射光焦度。
當(dāng)適當(dāng)設(shè)計(jì)非球面折射面和環(huán)帶衍射面的相位差函數(shù)后對于從第一半導(dǎo)體激光器11、藍(lán)色激光器12和第二半導(dǎo)體激光器13發(fā)射出的每一個光通量，由光盤20的透明襯底21的厚度的不同而產(chǎn)生的球面像差被校正。另外，在體現(xiàn)形成于物鏡1上的環(huán)帶位置的相位差函數(shù)中，當(dāng)使用冪級數(shù)內(nèi)的四階方項(xiàng)以及后續(xù)項(xiàng)的系數(shù)時，可以校正球面像差的色差。順便提一句，對于第三種光盤(CD)，實(shí)際所用的孔徑為NA0.45，球面像差被校正到NA0.45以內(nèi)，且位于NA0.45以外的球面像差變成彌散光。穿過NA0.45內(nèi)的區(qū)域的光通量在信息記錄面上形成光斑，穿過NA0.45之外的彌散光通過與信息記錄面上光斑相距很遠(yuǎn)的區(qū)域，這樣它不會有壞影響。依據(jù)這些校正，對于每一種光盤20，在信息記錄面上的光會聚點(diǎn)的象差幾乎與衍射極限(0.07λrms)處于同一臺階別或比它更低。
在本實(shí)施例中，光路中的光闌3是一個具有固定數(shù)值孔徑(NA0.65)的光闌，且不需要多余裝置，因而可實(shí)現(xiàn)成本的降低。順便提一句，當(dāng)對第三種盤進(jìn)行記錄以及/或播放時，光闌3的數(shù)值孔徑可以是可變的，這樣，可消除不必要的(大于NA0.45的)光。另外，分束器67用于調(diào)整每個激光器的光的光軸。眾所周知，光檢測器(未示出)可分別用于每一個光源，或一個光檢測器可接收與3種光源11、12和13相對應(yīng)的反射光。
接下來，將說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。
在本實(shí)施例中，在環(huán)帶衍射面上，僅有表示環(huán)帶位置的相位差函數(shù)使用冪級數(shù)內(nèi)的二階方項(xiàng)的系數(shù)這一點(diǎn)與上述第四實(shí)施例中的物鏡不同，因此，軸色差也可被校正。另外，依據(jù)本實(shí)施例的物鏡，對每一種光盤20，可使用與第四實(shí)施例相同的方式，在信息記錄面22上的光會聚點(diǎn)的象差可變得幾乎與衍射極限(0.07λrms)處于同一臺階別或比它還小。
接下來，將說明本發(fā)明的第六實(shí)施例。
在本實(shí)施例的光學(xué)頭裝置內(nèi)，對于第一種光盤(例如是DVD)和第二種光盤(例如藍(lán)色激光用第二代高密度光盤)，從光源發(fā)射出的光通量被耦合透鏡轉(zhuǎn)換為平行光，對于第三種光盤(如CD)，從光源發(fā)射出的光通量被耦合透鏡轉(zhuǎn)換為發(fā)散光。這些都分別由物鏡會聚。第一和第二光盤的透明襯底21的厚度為0.6mm，第三光盤的透明襯底21的厚度為1.2mm。
在當(dāng)前實(shí)施例中，第一種光盤和第二種光盤的球面像差都受衍射面的作用而被校正到衍射極限內(nèi)，對于第三種光盤，由于盤的厚度大于第一和第二光盤的厚度而產(chǎn)生的球面像差主要是被由射入物鏡的發(fā)散光而產(chǎn)生的球面像差來抵消的，在低于對第三種光盤進(jìn)行記錄/再現(xiàn)所必需的數(shù)值孔徑例如NA0.5或NA0.45的數(shù)值孔徑處，球面像差校正到衍射極限內(nèi)。
因此，當(dāng)對與λ1、λ2、λ3(λ1＜λ2＜λ3)中每一個波長相應(yīng)的光信息記錄媒體，對它們執(zhí)行記錄/再現(xiàn)所需的預(yù)定的數(shù)值孔徑為NA1、NA2和NA3時，對于各個波長，波前像差的RMS可被校正到這樣一個值在NA1的范圍內(nèi)低于0.07λ1，在NA2的范圍內(nèi)低于0.07λ2，在NA3的范圍內(nèi)低于0.07λ3。
另外，對于第三種光盤，利用大于預(yù)定數(shù)值孔徑NA的數(shù)值孔徑NA的光通量，使光斑的直徑變得非常小是不太好的。因此，最好是，使用與第四實(shí)施例相同的方法，在大于必要數(shù)值孔徑的數(shù)值孔徑中，球面像差變成彌散光。
在第四至第六實(shí)施例中，具有不同波長的3種光源的上述光學(xué)頭裝置可被安裝在用于音頻以及/或像的記錄裝置中，或安裝在可兼容播放器或驅(qū)動器的用于音頻以及/像的再現(xiàn)裝置中，或安裝在能安裝上述設(shè)備的AV設(shè)備中，安裝在個人計(jì)算機(jī)、或其它信息終端上，用于任意不同的2種或更多種即多個光信息記錄媒體上，這種光信息記錄媒體例如可以是CD、CD-R、CD-RW、CD-Video、CD-ROM、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、MD等。
例子以下將說明本發(fā)明的物鏡的例子。
例子1-8中的物鏡是依據(jù)第一實(shí)施例的物鏡的具體實(shí)例，在折射面上具有由[等式3]所表示的非球面形狀。
z=h2/R01+1-(1+k)(h/R0)2+Σi=2∞A2ih2i]]>其中，z是光軸方向的一個軸，h是與光軸垂直方向的一個軸(從光軸算起的高度沿著光的前進(jìn)方向?yàn)檎?，R0是曲率的近軸半徑，k是圓錐系數(shù)，A是非球面系數(shù)，2i是非球面的指數(shù)。另外，在例子1-3、6-8中，衍射面由[等式1]表示為相位差函數(shù)ФB，單位為弧度，以相同的方式，在例子4和5中，衍射面中[等式2]表示為光程差函數(shù)Фb，單位為mm。
ΦB=Σi=1∞B2ih2i]]>[等式2]Φb=Σi=1∞b2ih2i]]>例1在圖1中顯示了作為例1中的物鏡的衍射光透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路的視圖。在圖2中顯示了用于例1中的衍射光透鏡的λ＝635nm的波長的一直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差的視圖。另外，圖3和圖4中分別顯示了用于例1的衍射光透鏡的λ＝780nm的波長的一直到數(shù)值孔徑0.45和0.60的球面像差的視圖。順便提一句，雖然圖1所示的衍射透鏡在其整個透鏡面上具有刻出的同軸環(huán)帶，但該圖中省略了衍射部分的起伏形狀。同樣，在以下附圖中，也省略了衍射部分的起形狀。
依據(jù)例1中的衍射光透鏡，如圖2所示，在一直到NA0.60的所有孔徑上，對波長λ＝635nm，幾乎沒有象差。另外，如圖3所示，對波長λ＝780nm，對于一直到NA0.45的實(shí)際所使用的范圍，幾乎沒有象差。如圖4所示，在其外部即NA0.45-0.60的部分，球面像差被大大降低，并被變成彌散光。依據(jù)這一點(diǎn)，可得到合適的光斑直徑。
在圖5和圖6中分別顯示了例1中的對波長λ＝635nm和λ＝780nm的衍射透鏡的波前像差。正如可從這些圖中看到的那樣，依據(jù)例1中的衍射光透鏡，對任何一個波長，在光軸上都沒有像差，甚至是在像高為0.03的情況下，在實(shí)際使用中的象差的水平都幾乎為沒有象差。
以下，將顯示例1的透鏡數(shù)據(jù)。在[表1]中，R是曲率半徑，d是面之間的間距，n是在主波長處的折射率，v是阿貝常數(shù)。
例1當(dāng)光源的波長λ1＝635nm時，焦距f1＝3.34，數(shù)值孔徑NA1＝0.60，為無限型。
當(dāng)光源的波長λ2＝780nm時，焦距f2＝3.36，數(shù)值孔徑NA2＝0.45，無限型。
在這一實(shí)施例中，在λ1的光通量內(nèi)，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要比任何其它階衍射光要大。同樣，在λ2的光通量內(nèi)，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要比任何其它階衍射光要大。假定對λ1的光通量的+1階衍射光的衍射效率為100％，對λ2的光通量的衍射效率為84％。另外，假定對λ2的光通量的+1階衍射光的衍射效率為100％，對λ1的光通量的衍射效率為89％。
表1

(下標(biāo)1是在λ1＝635nm處，下標(biāo)2是在λ2＝780nm處，vd和nd分別表示d線的值)非球面系數(shù)非球面1 非球面2к＝-0.10721 к＝-11.653A4＝-0.0032315A4＝0.0038456A6＝-0.00058160 A6＝-0.020800A8＝-4.6316×10-5A8＝0.0078684A10＝-3.79858×10-5A10＝-0.0019431A12＝-6.0308×10-6A12＝0.00024343衍射面系數(shù)B2＝-96.766B4＝-2.9950B6＝2.1306B8＝-0.12614B10＝-0.095285例2，例3接下來，將說明例2和例3。圖7和圖8分別顯示了對于λ＝405nm和635nm，作為例2內(nèi)的物鏡的衍射光透鏡的光路的視圖。另外，在圖9和10中，分別顯示了用于例2中的衍射光透鏡的、對于λ＝405nm和635nm的、一直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差視圖。另外，在圖11和圖12中，分別顯示了用于例2中的衍射光透鏡的對波長λ＝405nm和635nm的波前像差視圖。
另外，在圖13和圖14內(nèi)，分別顯示了對于λ＝405nm和635nm的作為例3內(nèi)物鏡的衍射光透鏡的光路的視圖。另外，圖15和圖16中，分別顯示了用于例3中的衍射光透鏡的、對于λ＝405nm和635nm的、一直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差視圖。另外，在圖17和圖18中，分別顯示了用于例3中的衍射光透鏡的對波長λ＝405nm和635nm的波前像差視圖。
在例2和例3中，對波長λ＝405nm和波長λ＝635nm的襯底的厚度都為0.6mm，NA為0.6，波前像差在光軸上幾乎為無象差，甚至是在像高為0.03mm的情況下，其處于實(shí)際上幾乎沒有象差的級別。
以下將要顯示例2和3的透鏡數(shù)據(jù)。
例2當(dāng)光源的波長λ1＝405nm時，則焦距f1＝3.23，數(shù)值孔徑NA1＝0.60，為無限型。
當(dāng)光源的波長λ2＝635nm時，焦距f1＝3.34，數(shù)值孔徑NA2＝0.60，為無限型。
在這一實(shí)施例中，在λ1的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。同樣，在λ2的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。
表2

(下標(biāo)1是在λ1＝405nm處，下標(biāo)2是在λ2＝635nm處，vd和nd分別表示d線的值)非球面系數(shù)非球面1 非球面2к＝-0.15079 к＝-3.8288A4＝-0.0021230A4＝0.0036962A6＝-0.00076528 A6＝-0.020858A8＝-8.84957×10-5A8＝0.0079732A10＝-3.49803×10-5A10＝-0.0018713A12＝-2.38916×10-6A12＝0.00022504衍射面系數(shù)B2＝0.0B4＝-6.7169B6＝2.0791B8＝-0.31970B10＝0.00016708例3當(dāng)光源的波長λ1＝405nm時，焦距f1＝3.31，數(shù)值孔徑NA1＝0.60，為無限型。
當(dāng)光源的波長λ2＝635nm時，焦距f1＝3.34，數(shù)值孔徑NA2＝0.60，為無限型。
在這一實(shí)施例中，在λ1的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。同樣，在λ2的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。
表3

(下標(biāo)1是在λ1＝405nm處，下標(biāo)2是在λ2＝635nm處，vd和nd分別表示d線的值)非球面系數(shù)非球面1非球面2к＝-0.19029 к＝6.4430A4＝0.00030538 A4＝0.037045A6＝-0.0010619 A6＝-0.021474A8＝-7.5747×10-5A8＝0.0078175A10＝-6.7599×10-5A10＝-0.0016064A12＝-3.3788×10-6A12＝0.00014332衍射面系數(shù)B2＝-96.766B4＝-2.9950B6＝-0.25560B8＝-0.08789B10＝0.014562例4，例5接下來，將說明例4和例5，其中使用了色差校正。圖19中顯示了作為例4內(nèi)的物鏡的衍射光透鏡的光路的視圖。另外，在圖20中，分別顯示了用于例4中的衍射光透鏡的、對于λ＝635nm、650nm和780nm的、一直到數(shù)值孔徑0.50的球面像差視圖。另外，在圖21中，顯示了作為例5內(nèi)的物鏡的衍射光透鏡的光路的視圖。另外，在圖22中，分別顯示了用于例5中的衍射光透鏡的對波長λ＝635nm、650nm和780nm一直到數(shù)值孔徑0.50的波前像差視圖。
正如可從圖20和圖22中看到的那樣，依據(jù)例4和5中的衍射光透鏡，對于波長λ＝635nm以及波長λ＝780nm，由于顏色而引起的漂移幾乎得到了最好的校正，對波長λ＝650nm，它也被校正到在實(shí)際中沒有問題的程度。
以下將顯示例4和5中的透鏡數(shù)據(jù)。
例4當(dāng)光源的波長λ1＝635nm時，焦距f1＝3.40，數(shù)值孔徑NA1＝0.50，為無限型。
當(dāng)光源的波長λ2＝780nm時，焦距f2＝3.41，數(shù)值孔徑NA2＝0.50，為無限型。
在這一實(shí)施例中，在λ1的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。同樣，在λ2的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光的量要大于任何其它階的衍射光。
表4

(下標(biāo)1是表示在λ1＝635nm時，下標(biāo)2是表示在λ2＝780nm時，vd和nd分別均為d線的值。)非球面系數(shù)非球面表面1 非球面表面2k＝-0.53245 k＝7.3988A4＝0.24033×10-2A4＝0.90408×10-2A6＝-0.91472×10-3A6＝-0.18704×10-2A8＝0.15590×10-4A8＝-047368×10-3
A10＝-0.11131×10-3A10＝0.16891×10-3衍射面系數(shù)b2＝-0.36764×10-2b4＝-0.91727×10-4b6＝-0.34903×10-4b8＝0.77485×10-5b10＝-0.15750×10-5例5當(dāng)光源的波長λ1＝635nm時，焦距f1＝3.40，數(shù)值孔徑NA1＝0.50，為無限型。
當(dāng)光源的波長λ2＝780nm時，焦距f2＝3.40，數(shù)值孔徑NA2＝0.50，為無限型。
在這個實(shí)施例中，在λ1的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光線的量要比任何一個其它階衍射光線的量大。同樣，在λ2的光通量中，所產(chǎn)生的+1階衍射光線的量要比任何一個其它階衍射光線的量大。
表5

(下標(biāo)1是表示在λ1＝635nm時，下標(biāo)2是表示在λ2＝780nm時，vd和nd分別為d線的值。)非球面系數(shù)非球面表面1 非球面表面2k＝-0.17006 k＝-40.782A4＝-0.30563×10-2A4＝0.73447×10-2A6＝-0.45119×10-3A6＝0.85177×10-3A8＝0.58811×10-5A8＝-0.82795×10-3
A10＝-0.13002×10-4A10＝0.23029×10-3衍射面系數(shù)b2＝-0.74461×10-2b4＝-0.11193×10-2b6＝-0.85257×10-3b8＝0.50517×10-3b10＝-0.11242×10-3例6-8下面，將描述實(shí)例6-8。在圖23、圖30以及圖37中分別顯示了在λ＝650nm條件下在例6-8中作為物鏡的衍射光透鏡的光路圖。另外，在圖24、圖31以及圖38中，分別顯示了在λ＝780nm(NA＝0.5)條件下例6-8中的衍射光透鏡的光路圖。此外，在圖25、圖32以及圖39中，分別顯示了例6-8中的對于衍射光透鏡在λ＝650±10nm條件下，數(shù)值孔徑一直到0.60的球面像差圖。另外，在圖26、33以及圖40中，分別顯示了例6-8中對于衍射光透鏡在λ＝780±10nm條件下，數(shù)值孔徑一直到0.50的球面像差圖。此外，在圖27、圖34以及圖41中，分別顯示了實(shí)例6-8中對于衍射光透鏡在λ＝780nm條件下，數(shù)值孔徑一直到0.60的球面像差圖。
另外，在圖28、圖35和圖42中，分別顯示了例子6-8中對于λ＝650nm的衍射光透鏡的波前像差rms的圖形。此外，在圖29、圖36和圖43中，分別顯示了例子6-8中對于λ＝780nm的衍射光透鏡的波前像差rms的圖形。另外，在圖44、圖45和圖46中分別顯示了對于例子6-8中的衍射光透鏡的衍射環(huán)形帶的量與從光軸算起的高度之間的關(guān)系曲線。這里，衍射環(huán)形量被定義為這樣一個值其中相位差函數(shù)被除以2π。
在例子6-8中，如球面像差圖中所示，對于波長λ＝650nm，直到NA0.60所有的孔徑，幾乎沒有像差。另外，對于波長λ＝780nm，直到作為實(shí)際使用范圍的NA0.50，幾乎沒有像差，但是，在此范圍之外的部分NA0.50-0.60，該球面像差就很大，并且變成彌散光。據(jù)此，對于波長λ＝780nm，可以獲得一個合適的光斑直徑。
其階，將顯示例子6-8中的透鏡數(shù)據(jù)。在[表6]-[表8]中，STO表示光闌，IMA表示像面并且以包括該光闌的形式來表示。
例6
當(dāng)光源波長λ＝650nm時，焦距f＝3.33，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.60，為無限型。
當(dāng)光源波長λ＝780nm時，焦距f＝3.37，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.50(NA＝0.60)，為無限型。當(dāng)位于像形成面上的780nm光通量的13.5％強(qiáng)度處的光束直徑是w時，w＝1.20μm。
在這個實(shí)施例中，如圖44所示，在其中心部分，即從光軸算起的高度幾乎小于λ1的光通量和λ2的光通量的有效半徑的一半處，產(chǎn)生許多-1階衍射光線從而使之大于任何一個其它階的衍射光線量，并且在外圍部分，即從光軸算起的高度幾乎大于有效半徑的一半處，產(chǎn)生許多+1階衍射光線，從而使之大于任何一個其它階的衍射光線量。但是，在本實(shí)施例中，通過將環(huán)形帶的間距乘以一個整數(shù)來取代-或+1階衍射光線，有可能產(chǎn)生高階的相同階的衍射光線。
另外，在本實(shí)施例中，如圖27所示，在第二光信息媒體中，在NA1＝0.6時的球面像差是+29μm，而在NA2＝0.5時的球面像差是+1μm。此外，在本實(shí)施例中，在NA＝0.4時的衍射部分的間距是14μm。
表6


非球面系數(shù)非球面1 非球面2k＝-1.7952 k＝-3.452929
A4＝0.51919725×10-2A4＝0.15591292×10-1A6＝0.10988861×10-2A6＝-0.44528738×10-2A8＝-0.44386519×10-3A8＝0.65423404×10-3A10＝5.4053137×10-5A10＝-4.7679992×10-5衍射面系數(shù)B2＝29.443104B4＝-14.403683B6＝3.9425951B8＝-2.1471955B10＝0.31859248例子7當(dāng)光源波長λ＝650nm時，焦距f＝3.33，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.60，為無限型。
當(dāng)光源波長λ＝780nm時，焦距f＝3.37，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.50(NA＝0.60)，為無限型。
在這個實(shí)施例中，如圖45所示，在其整個部分，產(chǎn)生許多+1階衍射光線，從而使其量大于λ1的光通量和λ2的光通量中的任何一個其它階的衍射光線的量。但是，在本實(shí)施例中，通過環(huán)形帶的間距乘以一個整數(shù)來取代+1階衍射光束，有可能產(chǎn)生高階的同階衍射光線。
表7



非球面系數(shù)非球面1 非球面2k＝-1.801329 k＝-8.871647A4＝0.1615422×10-1A4＝0.1492511×10-1A6＝-0.4937969×10-3A6＝-0.4447445×10-2A8＝0.11038322×10-3A8＝0.60067143×10-3A10＝-2.1823306×10-5A10＝-3.4684206×10-5衍射面系數(shù)B2＝-17.150237B4＝-4.1227045B6＝1.1902249B8＝-0.26202222B10＝0.018845315例8當(dāng)光源波長λ＝650nm時，焦距f＝3.33，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.60，無限型。
對于光源波長λ＝780nm時，焦距f＝3.35，像側(cè)數(shù)值孔徑NA＝0.50(NA＝0.60)，無限型。
(在成像平面上具有780nm波長的光通量的13.5％強(qiáng)度的光束直徑)w＝1.27μm。
在這個實(shí)施例中，如圖46所示，在λ1的光通量和λ2的光通量中，僅在非常外圍部分中，產(chǎn)生許多-1階衍射光線，其量大于任何一個其它階的衍射光線的量，而在其它部分中，產(chǎn)生許多+1階衍射光束，其量大于任何一個其它階的衍射光線的量。但是，在本實(shí)施例中，通過將環(huán)形帶的間距乘以一個整數(shù)來取代-或+1階衍射光束有可能產(chǎn)生高階的同階衍射光線。
另外，在本實(shí)施例中，如圖41所示，在第二光信息記錄介質(zhì)中，在NA1＝0.6時的球面像差是+68μm，而在NA2＝0.5時的球面像差是+9μm。
此外，在NA＝0.4時的衍射部分的間距是61μm。
表8


非球面系數(shù)非球面1k＝-1.2532A4＝0.1007×10-1A6＝-0.85849×10-3A8＝-0.15773×10-5A10＝3.2855×10-5非球面2k＝-9.151362A4＝0.133327×10-1A6＝-0.378682×10-2A8＝0.3001×10-3A10＝4.02221×106衍射面系數(shù)B2＝3.4251×10-21B4＝0.0763977B6＝-5.5386B8＝0.05938B10＝0.2224
現(xiàn)在，將基于例子6-8來考慮導(dǎo)致進(jìn)入一個透鏡的半導(dǎo)體激光束的波長波動的原因?？紤]到半導(dǎo)體激光器波長的單獨(dú)分散是±2-±3nm，多模式振蕩的寬度是大約±2nm，并且用于寫入的模式跳躍是大約2nm。這里將會解釋由于半導(dǎo)體激光器的波長波動而導(dǎo)致的透鏡球面像差波動的情況，而該波長波動也是由于上述原因所導(dǎo)致的。
當(dāng)光盤的透明襯底的厚度分別對于具有不同波長的兩個光源而言不同時，從與例6有關(guān)的數(shù)據(jù)中可以理解到，被修正使其對于從具有不同波長的兩個光源發(fā)射出的無限光(平行光通量)而言沒有像差的透鏡具有相對大的球面像差，這是與一個光源的大約10nm的波長波動相比較而言的。在例6中，盡管在650nm的波長中波前像差是0.001λrms，但是在640nm和660nm的波長中它還被降到大約0.035λrms。對于具有激光波長被很好控制的光學(xué)系統(tǒng)，自然可以將例6充分地用于實(shí)際中。相反，在下述情況的透鏡中即對于來自任何一個光源的無限光而言幾乎沒有像差并且被修正使其對于來自其它波長光源的有限光(非平行光通量)來說幾乎沒有像差，如同例7中的透鏡那樣，對于一個光源的大約10nm的波長波動，可以將球面像差波動控制到非常小。
其階，將解釋本發(fā)明的衍射光學(xué)系統(tǒng)(具有衍射光透鏡的光學(xué)系統(tǒng))的溫度導(dǎo)致的容量波動。首先，當(dāng)溫度上升30℃時，半導(dǎo)體激光器的波長具有延伸6nm的趨勢。另一方面，當(dāng)衍射光系統(tǒng)是由塑性透鏡組成時，當(dāng)溫度上升30℃時，折射率具有被降低大約0.003-0.004的趨勢。在被修正使其對于類似于例6中的兩個波長中的任何一個無限光而言沒有像差的透鏡的這種情況中，由溫度改變而導(dǎo)致的半導(dǎo)體激光波長改變的因數(shù)以及由于溫度改變而導(dǎo)致的塑性透鏡的折射率改變的因數(shù)顯示了相互補(bǔ)償?shù)挠行?，并且使其有可能產(chǎn)生一種對溫度改變非常有抵抗力的光學(xué)系統(tǒng)。另外，在例6中，甚至當(dāng)原料是玻璃時，還是有可能產(chǎn)生具有一個允許溫度變化的范圍的光學(xué)系統(tǒng)，此外，即使在例7的情況中，對于30℃溫度改變，波前像差的降到大約為0.035λrms，這對于實(shí)際使用中的溫度補(bǔ)償是足夠的，但比例6稍差。
下面，將進(jìn)一步解釋上述的溫度改變的補(bǔ)償效果。當(dāng)用波長不同的兩個光源在透明襯底厚度不同的兩種類型的光信息記錄介質(zhì)上進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)時，可以獲得與專用物鏡一樣的成像特性，這是因?yàn)橥ㄟ^使用具有衍射圖案的一個物鏡，可以使波前像差的rms值是每個波長的0.07或者更小，甚至在每個光盤的信息記錄表面中所需的數(shù)值孔徑的情況中或者在數(shù)值孔徑等于或大于前述孔徑值的情況中。為了使光學(xué)頭裝置便宜以及小型化，通常將半導(dǎo)體激光器用做光源，并且通常將一個塑性物鏡用做物鏡。
被用做物鏡的塑料材料有各種類型，但是由溫度導(dǎo)致的它們折射率的改變以及線性膨脹系數(shù)都比玻璃的大。尤其是，由于溫度導(dǎo)致的折射率的改變對于透鏡的各種特性都有影響。在將塑料材料用做光學(xué)光學(xué)頭的光學(xué)材料的情況中，由25℃附近的溫度變化而導(dǎo)致的折射率變化是-0.0002/℃--0.00005/℃。另外，對于大多數(shù)具有低雙折射的材料而言是-0.0001/℃。用做透鏡的熱固性材料的折射率由于溫度改變而導(dǎo)致的變化更大，并且其中一些超過了上述范圍。
即使在半導(dǎo)體激光的情況中，振蕩波長依賴于溫度，就通過當(dāng)前技術(shù)生產(chǎn)出的半導(dǎo)體激光器而言，由25℃附近的溫度變化而導(dǎo)致的振蕩波長變化是0.05nm/℃-0.5nm/℃。
當(dāng)用于再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息或用于將信息記錄到光信息記錄介質(zhì)上的光通量的波前像差由于溫度而改變從而導(dǎo)致rms值變?yōu)?.07或更大時，很難維持作為光學(xué)頭裝置的特性。在高密度的光信息介質(zhì)情況中，尤其是，有必要關(guān)注由于溫度導(dǎo)致的波前像差的改變。在由于溫度改變而導(dǎo)致的塑性透鏡的波前像差改變的情況中，由于這個波前像差改變而導(dǎo)致了焦點(diǎn)的位移和球面像差的改變，但是后者更重要，這是由于對于前者是在光學(xué)頭裝置中進(jìn)行聚焦控制的。在這種情況中，當(dāng)塑料材料滿足下列關(guān)系-0.0002/℃＜Δn/ΔT＜-0.00005/℃當(dāng)Δn表示對于溫度改變ΔT(℃)而使導(dǎo)致的折射率的變化量，并且當(dāng)半導(dǎo)體激光滿足下列關(guān)系0.05nm/℃＜Δλ1/ΔT＜0.5nm/℃當(dāng)Δλ1表示對于溫度改變ΔT而導(dǎo)致的振蕩波長的改變量時，由于溫度改變而導(dǎo)致塑料物鏡的折射率的改變從而導(dǎo)致的波前像差的波動以及由于溫度改變而導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器波長的改變從而導(dǎo)致的波前像差的波動相互抵觸，因此，可以獲得補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 當(dāng)對于ΔT(℃)的環(huán)境溫度改變而導(dǎo)致波前像差的立方球面像差分量的變化量由ΔWSA3(λrms)來表示時，則對于經(jīng)過物鏡的光能量該變化量與位于光信息介質(zhì)一側(cè)的物鏡的數(shù)值孔徑4階冪成正比以及與可塑性透鏡的焦距f(mm)成正比，并且由于以波長為單位計(jì)算波前像差所以與光源波長λ(mm)成反比。所以，下式成立，ΔWSA3＝k·(NA)4·f·ΔT/λ (a1)其中k表示依賴于物鏡類型的量。附帶地，在焦距是3.36mm、光信息介質(zhì)一側(cè)的數(shù)值孔徑是0.6、并且入射光是一準(zhǔn)直光的情況下，塑料雙非球面物鏡是最佳的，這在MOC/GRIN′97技術(shù)雜志第5卷p40-p43的“TheTemperature characteristics of a new optical system with quasi-finite conjugateplastic objective for high density optical disk use”中進(jìn)行了描述。它估計(jì)波長是650nm，由于在該文獻(xiàn)的曲線顯示對于30℃的溫度變化，WSA3變化了0.045λrms，因此，可以考慮將該物鏡用于DVD。當(dāng)將上述數(shù)據(jù)代入表達(dá)式(a1)中時，則可得到k＝2.2×10-6。雖然沒有說明由于溫度改變而導(dǎo)致的波長變化的影響，但是當(dāng)振蕩波長的改變小時，就使用沒有衍射的物鏡而言，由于溫度改變而導(dǎo)致的波長變化的影響是很大的。
對于用于記錄和/或再現(xiàn)相關(guān)DVD的光學(xué)頭裝置，k不大于上述值是有必要的。當(dāng)對于具有不同厚度的襯底的兩種類型光信息記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)時，在具有衍射圖案的物鏡中，不能忽略由于溫度改變而導(dǎo)致的波長改變。對于k，特別地，k的值依賴于下述而改變焦距，由于溫度改變而導(dǎo)致的塑料材料的折射率的改變，透明襯底之間的厚度差以及兩個光源之間的振蕩波長差。并且在例6中，由溫度改變導(dǎo)致的半導(dǎo)體激光器波長改變的主要原因以及由溫度改變導(dǎo)致的塑料透鏡的折射率變化的主要原因都使補(bǔ)償有效，并且甚至當(dāng)物鏡是塑料透鏡時，由溫度改變導(dǎo)致的波前像差變化也很小，在模擬中其結(jié)果是k＝2.2×10-6/℃以及k＝0.4×10-6/℃。
對于k來說可以取0.3＜k＜2.2這個范圍。所以，從表達(dá)式(a1)中可以使下式成立k＝ΔWSA3·λ/{f·(NA1)4·ΔT(NA)} (a2)所以，下式成立0.3×10-6/℃＜ΔWSA3·λ/{f·(NA1)4·ΔT}＜2.2×10-6/℃ (a3)在表達(dá)式(a3)中，當(dāng)k值超過上限時，由于溫度改變很難保持光學(xué)頭裝置的特性，而當(dāng)超過下限時，它會在僅改變波長的情況下很難保持光學(xué)頭裝置的特性，盡管各種溫度改變都很小。
在例8中，與例6相比，在允許范圍內(nèi)，一方面通過稍稍降低，即780nm波長的效率，在另一方面，即在650nm波長附近±10nm使球差變化很小。雖然在例6中在640nm波長或660nm波長處的波前像差是大約0.035λrms，但是在例8中還是可以將在640nm波長或660nm波長處的波前像差提高到大約0.020λrms。在權(quán)衡關(guān)系中存在這兩個因素，并且重要的是具有一個平衡，并且當(dāng)超過0.07λrms時，透鏡性能就變壞并且難于作為光盤上的光學(xué)系統(tǒng)。
現(xiàn)在，將描述衍射光焦度和透鏡形狀之間的關(guān)系。在圖47中，說明性地示出了衍射光焦度和透鏡形狀之間的關(guān)系。圖47(a)是顯示在所有部分中衍射光焦度是正的透鏡形狀圖，而圖47(b)是顯示在所有部分中衍射光焦度是負(fù)的透鏡形狀圖。如圖47(c)所示，設(shè)計(jì)圖6中的透鏡以便在光軸附近衍射光焦度是負(fù)的并且在路徑一半時變?yōu)檎?。由于這種情況，可以防止衍射環(huán)帶的間距太細(xì)。另外，通過設(shè)計(jì)透鏡以便如圖8所示在透鏡的外圍附近將衍射光焦度從正度變?yōu)樨?fù)度，從而可以在兩個波長之間獲得滿意的像差?？梢赃@樣安排以便于衍射光焦度在光軸附近是正的并且在路程的一半處變?yōu)樨?fù)度，如圖47(d)中所示的。
在圖47(c)中，衍射面具有多個刻出的衍射環(huán)形帶，并且將靠近光軸的衍射環(huán)形帶的臺階部分設(shè)置為遠(yuǎn)離光軸，而將遠(yuǎn)離光軸的衍射環(huán)形帶的臺階部分設(shè)置為靠近光軸。在圖47(d)中，衍射面具有多個刻出的衍射環(huán)形帶，并且將靠近光軸的衍射環(huán)形帶的臺階部分設(shè)置為靠近光軸，而將遠(yuǎn)離光軸的衍射環(huán)形帶的臺階部分設(shè)置為遠(yuǎn)離光軸。
例9和10例9和10中的物鏡，在其折射面上有一個由表達(dá)式(a3)所示的非球面形狀，并且例9是依據(jù)兩個光源的有限共扼類型，而例10是與第二實(shí)施例有關(guān)的物鏡的具體例子并且是一個依據(jù)三個光源的有限共扼類型。在例9和10中，由作為相差函數(shù)ФB的表達(dá)式(a1)表示衍射面，其中單位是弧度。
圖50和51示出了對于λ＝650nm和λ＝780nm時例9中物鏡的光路。圖52示出了對于λ＝650nm時覆蓋到例9中物鏡的數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。圖53和54示出了對于λ＝780nm時覆蓋到例9中物鏡的數(shù)值孔徑0.45和0.60的球面像差圖。圖55和56示出了對于波長為λ＝650nm和λ＝780nm時例9中物鏡的波前像差圖。
圖57-59示出了對于λ＝650nm、λ＝400nm和λ＝780nm時例10中物鏡的光路。圖60和61示出了對于λ＝650nm和λ＝400nm時覆蓋到例10中物鏡的數(shù)值孔徑0.65的球面像差圖。圖62和63示出了對于λ＝780nm時覆蓋到例10中物鏡的數(shù)值孔徑0.45和0.65的球面像差圖。圖64-66示出了對于λ＝650nm、λ＝400nm和λ＝780nm時例10中物鏡的波前像差圖。
根據(jù)例9和10中的每個物鏡，在任何一例子中，在實(shí)際使用中超過NA0.45的光通量對于具有780nm波長的光而言會導(dǎo)致大的球面像差，而且作為彌散光，它不能用于信息的記錄和/或再現(xiàn)。
下面將顯示例9和10的透鏡數(shù)據(jù)。在表9和10中，r表示透鏡的曲率半徑，d表示各表面之間的距離，n表示在每個波長處的折射率，而γ表示Abbe數(shù)。作為參考，將描述d線(λ＝587.6nm)的折射率和γd(Abbe數(shù))。所示的表面號數(shù)包括一個孔徑，并且在本例子中，為了方便起見，將空間分為對應(yīng)光盤透明襯底的部分的前面和后面位置。
例9f＝3.33像側(cè)NA0.60放大率-0.194(對于波長為λ＝650nm)f＝3.35像側(cè)NA0.45(NA0.60)放大率-0.195(對于波長為λ＝780nm)表9


非球面1k＝-0.1295292
A4＝-0.045445253A8＝-0.00011777995A10＝-5.3843777×10-5A12＝-9.0807729×10-6衍射面1B2＝0B4＝-7.6489594B6＝0.9933123B8＝-0.28305522B10＝0.011289605非球面2A4＝0.019003845A6＝-0.010002187A8＝0.004087239A10＝-0.00085994626A12＝7.5491556×10-5例10f＝3.31像側(cè)NA 0.65放大率-0.203(對于波長為λ＝650nm)f＝3.14像側(cè)NA 0.65放大率-0.190(對于波長為λ＝400nm)f＝3.34像側(cè)NA 0.65放大率-0.205(對于波長為λ＝780nm)表10



非球面1k＝-0.08796008A4＝-0.010351744A6＝0.0015514472A8＝-0.00043894535A10＝5.481801×10-5A12＝-4.2588508×10-6衍射面1B2＝0B4＝-61.351934B6＝5.9668445B8＝-1.2923244B10＝0.041773541非球面2k＝-302.6352A4＝0.002A6＝-0.0014A8＝0.0042A10＝-0.0022A12＝0.0004衍射面2B2＝0B4＝341.19136B6＝-124.16233B3＝49.877242B10＝-5.9599182附帶地，可以將例10中的物鏡的具體例子等效地用于第三實(shí)施例。
例11-14例11-14中的物鏡在其折射面上有一個由表達(dá)式(a3)所表示的非球面形狀。在例11-13中，由作為相差函數(shù)ФB的表達(dá)式(a1)表示衍射面，其中單位是弧度。在例14中，由作為光路差函數(shù)Фb的表達(dá)式(a2)表示衍射面，其中單位是mm。
當(dāng)獲得例11-14每個中的物鏡特性時，將第一光盤(DVD)的光源波長設(shè)置為650nm，將第二光盤(使用藍(lán)色激光的先進(jìn)的高密度光盤)的光源波長設(shè)置為400nm，并且第一和第二光盤的透明襯底厚度t1為0.6mm。將具有透明襯底厚度t2的第三光盤(CD)的光源波長設(shè)置為780nm，透明襯底厚度t2不同于t1，是1.2mm。分別對應(yīng)于光源波長400nm、650nm以及780nm的數(shù)值孔徑NA被假設(shè)為0.65、0.65和0.5。
例11例11是與第四實(shí)施例有關(guān)物鏡的一個具體例子，其結(jié)構(gòu)中，準(zhǔn)直光進(jìn)入該物鏡。在這個例子中，平方項(xiàng)沒有被包括在相差函數(shù)的系數(shù)中，而僅使用除平方項(xiàng)之外的各項(xiàng)系數(shù)。
圖68-70示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm以及λ＝780nm的例11中物鏡光路圖。圖71和圖72示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm和λ＝400nm的直到數(shù)值孔徑0.65的例11中物鏡的球面像差圖。圖73和圖74示出了對應(yīng)于波長λ＝780nm的直到數(shù)值孔徑0.45和數(shù)值孔徑0.65的例11中物鏡的球面像差圖。圖75-77示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm和λ＝780nm的例11中物鏡的球面像差圖。
下面將顯示例11的透鏡數(shù)據(jù)。在表11中，r表示透鏡的曲率半徑，d表示表面之間的距離，n表示在每個波長處的折射率。所示的表面號數(shù)包括一個孔徑。
例11f＝3.33像側(cè)NA 0.65(對于波長為λ＝650nm)f＝3.15像側(cè)NA 0.65(對于波長為λ＝400nm)f＝3.37像側(cè)NA 0.45(對于波長為λ＝780nm)(NA0.65)表11


非球面1 k＝-0.1847301A4＝-0.0090859227A6＝0.0016821871A8＝-0.0071180761A10＝0.00012406905A12＝-1.4004589×10-5衍射面1B2＝0B4＝-69.824562B6＝0.35641549B8＝0.6877372B10＝-0.18333885非球面2k＝-186.4056A4＝0.002A6＝-0.0014A8＝0.0042A10＝-0.0022A12＝0.0004衍射面2B2＝0B4＝745.72117B6＝-334.75078B8＝81.232224B10＝-5.3410176在具有如同例11(以及將隨后描述的例12)中的物鏡以及三個光源的光學(xué)頭裝置中，可以通過設(shè)計(jì)非球面系數(shù)以及相差函數(shù)的系數(shù)來修正由透明襯底厚度的不同而導(dǎo)致的球面像差以及由用于每個盤的波長不同所導(dǎo)致的球面像差的色差。如同圖74所表明的，在實(shí)際應(yīng)用中，在第三光盤上數(shù)值孔徑NA0.45的外部變成彌散光。
例12
例12中物鏡的結(jié)構(gòu)是，來自有限距離的發(fā)散光可以進(jìn)入該物鏡。在這個例子中，平方項(xiàng)沒有被包括在像差函數(shù)的系數(shù)中，而僅使用除平方項(xiàng)之外的各項(xiàng)系數(shù)。
圖78-80示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm以及λ＝780nm的例12中物鏡光路圖。圖81和圖82示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm和λ＝400nm的直到數(shù)值孔徑0.65的例12中物鏡的球面像差圖。圖83和圖84示出了對應(yīng)于波長λ＝780nm的直到數(shù)值孔徑0.45和數(shù)值孔徑0.65的例12中物鏡的球面像差圖。圖85-87示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm和λ＝780nm的例12中物鏡的球面像差圖。
下面將顯示例12的透鏡數(shù)據(jù)。
例12f＝3.31像側(cè)NA 0.65放大率-0.203(對于波長為λ＝650nm)f＝3.14像側(cè)NA 0.65放大率-0.190(對于波長為λ＝400nm)f＝3.34像側(cè)NA 0.65放大率-0.205(對于波長為λ＝780nm)(NA0.65)表12


非球面1k＝-0.08796008A4＝-0.010351744A6＝0.0015514472
A8＝-0.00043894535A10＝5.481801×10-5A12＝-4.2588508×10-6衍射面1B2＝0B4＝-61.351934B6＝5.9668445B8＝-1.2923244B10＝0.041773541非球面2k＝-302.6352A4＝0.002A6＝-0.0014A8＝0.0042A10＝-0.0022A12＝0.0004衍射面2B2＝0B4＝341.19136B6＝-124.16233B8＝49.877242B10＝-5.9599182在具有如同例12中的物鏡以及三個光源的光學(xué)頭裝置中，可以通過設(shè)計(jì)非球面系數(shù)以及相差函數(shù)的系數(shù)來修正由透明襯底厚度的不同而導(dǎo)致的球面像差以及由用于每個盤的波長不同所導(dǎo)致的球面像差的色差。如同圖84所表明的，在實(shí)際應(yīng)用中，在第三光盤上數(shù)值孔徑NA0.45的外部變?yōu)閺浬⒐狻?br> 例13例13的物鏡是另一個與第四實(shí)施例有關(guān)的物鏡的具體例子，其結(jié)構(gòu)中來自無限距離的準(zhǔn)直光可以進(jìn)入該物鏡。在這個實(shí)施例中，將平方項(xiàng)以及除平方項(xiàng)之外的各項(xiàng)用做衍射面相差函數(shù)的系數(shù)。
圖88-90示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm以及λ＝780nm的例13中物鏡光路圖。圖91和圖92示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm和λ＝400nm的直到數(shù)值孔徑0.60的例13中物鏡的球面像差圖。圖93和圖94示出了對應(yīng)于波長λ＝780nm的直到數(shù)值孔徑0.45和數(shù)值孔徑0.60的例13中物鏡的球面像差圖。圖95-97示出了分別對應(yīng)于λ＝650nm、λ＝400nm和λ＝780nm的例13中物鏡的球面像差圖。
下面將示出例13的透鏡數(shù)據(jù)。
例13f＝3.31像側(cè)NA 0.60(對于波長為λ＝650nm)f＝3.14像側(cè)NA 0.60(對于波長為λ＝400nm)f＝3.34像側(cè)NA 0.45(對于波長為λ＝780nm)(NA0.60)表13


非球面1k＝-0.3363369A4＝-0.0025421455A6＝-0.0010660122A8＝4.7189743×10-5A10＝1.5406396×10-6A12＝-7.0004876×10-6衍射面1B2＝-177.66083B4＝-46.296284B6＝-6.8014831
B8＝1.6606499B10＝-0.39075825非球面2k＝43.44262A4＝0.002A6＝-0.0014A8＝0.0042A10＝-0.0022A12＝0.0004衍射面2B2＝241.52445B4＝402.41974B6＝-191.87213B8＝64.779696B10＝-8.6741764在當(dāng)前例子中，可以修正由透明襯底厚度的不同而導(dǎo)致的球面像差以及可以修正由用于每個盤的波長不同所導(dǎo)致的球面像差的色差以及沿軸的色差，這是因?yàn)閷⑵椒巾?xiàng)和除平方項(xiàng)之外的各項(xiàng)用做衍射面相差函數(shù)的系數(shù)。如同圖94所表明的，在實(shí)際應(yīng)用中，在第三光盤上數(shù)值孔徑NA0.45的外部變?yōu)閺浬⒐狻?br> 例14例14的物鏡是一個與第六實(shí)施例有關(guān)的物鏡的具體例子，其結(jié)構(gòu)中，來自無限距離的波長400nm和650nm的準(zhǔn)直光以及波長780nm的發(fā)散光可以進(jìn)入該物鏡。在這個實(shí)施例中，將平方項(xiàng)以及除平方項(xiàng)之外的各項(xiàng)用做衍射面相差函數(shù)的系數(shù)。
圖98示出了對應(yīng)于λ＝400nm的例14中物鏡光路圖。圖99-101示出了分別對應(yīng)于λ＝400±10nm、λ＝650nm±10nm以及λ＝780nm±10nm的直到數(shù)值孔徑0.65的例14中物鏡的球面像差圖。
下面將示出例13的透鏡數(shù)據(jù)。
例14f＝3.44像側(cè)NA 0.65(對于波長為λ＝650nm)f＝3.33像側(cè)NA 0.65(對于波長為λ＝400nm)f＝3.46像側(cè)NA 0.45(對于波長為λ＝780nm)
(NA0.65)表14


非球面1k＝-2.0080A4＝0.18168×10-1A6＝-0.91791×10-3A8＝0.16455×10-3A10＝-0.11115×10-4衍射面b2＝-0.51589×10-3b4＝-0.24502×10-3b6＝0.49557×10-4b8＝-0.14497×10-4非球面2k＝3.1831A4＝0.14442×10-1A6＝-0.17506×10-2A8＝0.21593×10-4A10＝0.12534×10-4隨便提到，本發(fā)明不限于上面所解釋的例子。雖然在每個物鏡的兩側(cè)上構(gòu)成衍射面，但是也可以在光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)頭裝置中的一個光元件的某個面上提供這種衍射面。另外，雖然是在透鏡整個面上形成環(huán)形帶狀衍射面，但是也可以部分地形成。此外，雖然在假設(shè)光源波長是400nm并且透明襯底的厚度是0.6mm目標(biāo)為采用藍(lán)色激光器的先進(jìn)的高密度光盤的情況下已經(jīng)提高了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是也可以將本發(fā)明用于除上述技術(shù)規(guī)格之外的其它技術(shù)規(guī)格的光盤。
其階，下面將描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。
圖117示出了一個物鏡以及包括當(dāng)前實(shí)施例中的該物鏡的光學(xué)頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖117所示，第一半導(dǎo)體激光器111和第二半導(dǎo)體激光器112作成一個單元作為光源。在準(zhǔn)直透鏡13和物鏡16之間，安排有分束器120，大部分由準(zhǔn)直透鏡13準(zhǔn)直的光束經(jīng)過該分束器而向物鏡16傳播。此外，用做光路改變裝置的分束器120改變在信息記錄面22上反射回的光通量的光路，以便于該光通量可以到達(dá)光檢測器30。物鏡16在其外圍部分有凸緣部分16a，這樣可以容易地將物鏡16安裝在光學(xué)頭裝置上。另外，由于凸緣部分16a的表面在與物鏡16的光軸幾乎垂直方向上延伸，因此可以更準(zhǔn)確地安裝該物鏡。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)射出的光通量穿過準(zhǔn)直透鏡13變成進(jìn)一步穿過分束器120從而由孔徑17將其縮小光圈的準(zhǔn)直光通量，并且通過物鏡16經(jīng)第一光盤20的透明襯底21會聚到信息記錄面22上。然后，由信息位調(diào)制并且在信息記錄面22上反射的光通量經(jīng)孔徑17被反射在分束器120上，然后通過柱面鏡180散光，并經(jīng)凹透鏡50進(jìn)入光檢測器30。因此，使用從光檢測器30輸出的信號來獲得記錄在第一光盤20上的信息的讀信號。
此外，檢測由于光檢測器30上光點(diǎn)形狀和位置的改變而引起的光量的變化，以檢測聚焦點(diǎn)和光道?；谶@個檢測，移動物鏡16以便于可以通過二維調(diào)節(jié)器150使來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量在第一光盤20的信息記錄面22上構(gòu)成一個像，而且移動物鏡16以便于來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在指定光道上形成像。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)射出的光通量穿過準(zhǔn)直透鏡13變成進(jìn)一步穿過分束器120從而由孔徑17將其縮小光圈的準(zhǔn)直光通量，并且通過物鏡16經(jīng)第二光盤20的透明襯底21會聚到信息記錄面22上。然后，由信息位調(diào)制并且在信息記錄面22上反射的光通量經(jīng)孔徑17被反射在分束器120上，然后通過柱面鏡180散光，并經(jīng)凹透鏡50進(jìn)入光檢測器30。因此，使用從光檢測器30輸出的信號來獲得記錄在第一光盤20上的信息的讀信號。此外，檢測由于光檢測器30上光點(diǎn)形狀和位置的改變而引起的光量的變化，以檢測聚焦點(diǎn)和光道?；谶@個檢測，移動物鏡16以便于可以通過二維調(diào)節(jié)器150使來自第二半導(dǎo)體激光器112的光通量在第二光盤20的信息記錄面22上構(gòu)成一個像，而且移動物鏡16以便于來自第二半導(dǎo)體激光器112的光通量可以在指定光道上形成像。
設(shè)計(jì)物鏡(衍射透鏡)16以便于對于來自每個半導(dǎo)體激光器的入射光的每個波長(λ)而言，其波前像差可以是0.07λrms或更小，直到達(dá)數(shù)值孔徑(最大數(shù)值孔徑比用于第一和第二光盤的記錄和/或再現(xiàn)所需的要大)。所以，在每個光通量的像形成面上的波前像差是0.07λrms或更小。因此，當(dāng)記錄和/或再現(xiàn)任一光盤時，在像形成面和檢測器30上沒有產(chǎn)生彌散光，其結(jié)果對于聚焦誤差檢測以及光道誤差檢測而言產(chǎn)生了更好的特性。
附帶地，這里假設(shè)這樣一種情況其中第一光盤是DVD(光源波長是650nm)而第二光盤是CD(光源波長是780nm)，以及這種情況第一光盤是先進(jìn)的高密度盤(光源波長是400nm)而第二光盤是DVD(光源波長是650nm)。特別地，當(dāng)如上述兩種情況中的兩個光盤的必需數(shù)值孔徑之間存在很大差別時，與所必需的光點(diǎn)直徑相比，有時光點(diǎn)太小了。在這種情況中，可以引入在本文件其它地方解釋過的孔徑調(diào)節(jié)裝置來獲得所需的光點(diǎn)直徑。
下面將解釋有關(guān)球面像差修正透鏡的例15、16、17以及18，來作為與第七實(shí)施例有關(guān)的物鏡的一個具體例子。在每個例子中，對于最大數(shù)值孔徑，將波前像差修正為0.07λrms或更小。附帶地，在下文的解釋中提及的像側(cè)是指光信息記錄介質(zhì)一側(cè)。
例15圖118示出了代表例15中物鏡的衍射光透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。圖119示出了與例15的衍射光透鏡有關(guān)的在波長(λ)＝640、650以及660nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。圖120示出了例15的衍射光透鏡的光路圖，其中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底厚度比圖118中的大。
圖121示出了與圖120中的衍射光透鏡有關(guān)的在波長λ＝770、780以及790nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。
根據(jù)例15的衍射光透鏡，如圖119所示，對于波長λ＝650nm，直到NA0.60的孔徑幾乎都沒有像差。如圖120和121所示，其中的透明襯底都是厚的，對于波長λ＝780nm，直到NA0.60的孔徑幾乎都沒有像差。附帶地，對于λ＝780nm，指定的數(shù)值孔徑是0.45。
如上所述，在例15中，可以將在波長為780nm的情況中的球面像差修正到與其中透明襯底要薄些以及波長為650nm情況中一樣的數(shù)值孔徑(NA0.60)，在波長為780nm的情況中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底比例1、6和8中的厚。
下面將示出例15中的透鏡數(shù)據(jù)。
對于波長λ＝650nm的情況，焦距f＝3.33像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型(入射準(zhǔn)直后的光通量)對于波長λ＝780nm的情況，焦距f＝3.38像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型表15


非球面系數(shù)非球面1k＝-1.0358A4＝4.8632×10-3A6＝5.3832×10-4A8＝-1.5773×10-4
A10＝3.8683×10-7非球面2k＝-9.256352A4＝1.5887×10-2A6＝-5.97422×10-3A8＝1.11613×10-3A10＝-9.39682×10-5衍射面系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)波長650nm)b2＝6.000×10-3b4＝-1.317×10-3b6＝1.5274×10-4b8＝-6.5757×10-5b10＝6.2211×10-6例16圖122示出了代表例16中物鏡的衍射光透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。圖123示出了與例16的衍射光透鏡有關(guān)的在波長(λ)＝640、650以及660nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。圖124示出了例16的衍射光透鏡的光路圖，其中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底厚度比圖122中的大。圖125示出了與圖124中的衍射光透鏡有關(guān)的在波長λ＝770、780以及790nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。
根據(jù)例16的衍射光透鏡，如圖123所示，對于波長λ＝650nm，直到NA0.60的孔徑幾乎都沒有像差。如圖124和125所示，其中的透明襯底都是厚的，對于波長λ＝780nm，直到NA0.60的孔徑幾乎都沒有像差。附帶地，對于λ＝780nm，指定的數(shù)值孔徑是0.45。
如上所述，在例16中，可以將在波長為780nm的情況中的球面像差修正到與其中透明襯底要薄些以及波長為650nm情況中一樣的數(shù)值孔徑(NA0.60)，在波長為780nm的情況中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底比例1、6和8中的厚。順便提一下，在例15和16中，對于一直到NA0.6，修正由透明襯底的厚度差而引起的球面像差，需要由衍射產(chǎn)生的對球面像差強(qiáng)有力的修正。由于這個原因，降低了環(huán)形區(qū)域間距，但是該間距的減小是通過使衍射的近軸光焦度變?yōu)樨?fù)的來減少的。
下面將示出例16中的透鏡數(shù)據(jù)。
對于波長λ＝650nm的情況，焦距f＝3.33像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型(入射準(zhǔn)直后的光通量)對于波長λ＝780nm的情況，焦距f＝3.36像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型表16


非球面系數(shù)非球面1k＝-1.1331A4＝4.5375×10-3A6＝1.2964×10-3A8＝-3.6164×10-4A10＝2.0765×10-5非球面2k＝-4.356298A4＝1.57427×10-2A6＝-4.91198×10-3A8＝7.72605×10-4A10＝-5.75456×10-5衍射面系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)波長650nm)b2＝2.1665×10-3b4＝-2.0272×10-3b6＝5.5178×10-4
b8＝-1.8391×10-4b10＝1.8148×10-5例17圖126示出了代表例17中物鏡的衍射光透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。圖127示出了與例17的衍射光透鏡有關(guān)的在波長(λ)＝640、650以及660nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。圖128示出了例17的衍射光透鏡的光路圖，其中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底厚度比圖126中的大。圖129示出了與圖128中的衍射光透鏡有關(guān)的在波長λ＝770、780以及790nm情況下直到數(shù)值孔徑0.60的球面像差圖。
根據(jù)例17的衍射光透鏡，如圖127所示，對于波長λ＝650nm，所有一直到0.60的孔徑幾乎都沒有像差。如圖128和129所示，其中的透明襯底都是厚的，對于波長λ＝780nm，所有一直到NA0.60的孔徑幾乎都沒有像差。附帶地，對于λ＝780nm，指定的數(shù)值孔徑是0.45。在例15-17的每一個例子中軸向色差都彼此不同，并且環(huán)形區(qū)域的間距也彼此不同。
如上所述，在例17中，可以將在波長為780nm的情況中的球面像差修正到與其中透明襯底經(jīng)薄些以及波長為650nm情況中一樣的數(shù)值孔徑(NA0.60)，在波長為780nm的情況中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底比例1、6和8中的厚。
下面將示出例17中的透鏡數(shù)據(jù)。
對于波長λ＝650nm的情況，焦距f＝3.33像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型對于波長λ＝780nm的情況，焦距f＝3.34像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.60無限型表17


非球面系數(shù)非球面1 k＝-1.0751A4＝5.0732×10-3A6＝4.3722×10-4A8＝-1.4774×10-4A10＝9.6694×10-7非球面2 k＝-10.41411A4＝1.59463×10-2A6＝-6.02963×10-3A8＝1.11268×10-3A10＝-9.3151×10-5衍射面系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)波長650nm)b2＝-2.000×10-3b4＝-1.4462×10-3b6＝1.1331×10-4b8＝-6.6211×10-5b10＝6.8220×10-6例18圖130示出了代表例18中物鏡的衍射光透鏡(具有衍射面的物鏡)的光路圖。圖131示出了與例18的衍射光透鏡有關(guān)的在波長(λ)＝390、400以及410nm情況下一直到數(shù)值孔徑0.70的球面像差圖。圖132示出了例18的衍射光透鏡的光路圖，其中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底厚度比圖130中的大。圖133示出了與圖132中的衍射光透鏡有關(guān)的在波長λ＝640、650以及660nm情況下一直到數(shù)值孔徑0.70的球面像差圖。
根據(jù)例18的衍射光透鏡，如圖131所示，對于波長λ＝400nm，所有一直到NA0.70的孔徑幾乎都沒有像差。如圖132和133所示，其中的透明襯底都是厚的，對于波長λ＝650nm，所有一直到NA0.70的孔徑幾乎都沒有像差。
如上所述，在例17中，可以將在波長為650nm的情況中的球面像差修正到與其中透明襯底要薄些以及波長為400nm情況中一樣的數(shù)值孔徑(NA0.70)，在波長為650nm的情況中光信息記錄介質(zhì)的透明襯底比例1、6和8中的厚。
下面將示出例18中的透鏡數(shù)據(jù)。
對于波長λ＝400nm的情況，焦距f＝3.33像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.70無限型對于波長λ＝650nm的情況，焦距f＝3.34像側(cè)的數(shù)值孔徑NA＝0.70無限型表18


非球面系數(shù)非球面1 K＝0.0A4＝-7.9616×10-4A6＝-5.7265×10-4A8＝8.3209×10-5A10＝-4.1599×10-5非球面2 K＝0.0A4＝3.11131×10-2A6＝-1.18548×10-2A8＝1.63937×10-3
A10＝-6.60514×10-5衍射面系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)波長400nm)b2＝-1.4046×10-3b4＝-8.6959×10-4b6＝2.3488×10-4b8＝-5.2455×10-5b10＝3.6385×10-6其階，將解釋例1-3以及例14-18的每一個中的衍射光透鏡的多個環(huán)形帶的間距。構(gòu)造這些環(huán)形帶中的每一個以使其成為其中心是光軸的同心圓的形式，并且環(huán)形帶的間距Pf(mm)值對應(yīng)于像側(cè)透鏡的最大數(shù)值孔徑，在表19中示出了對應(yīng)于表示最大數(shù)值孔徑一半的數(shù)值孔徑的環(huán)形帶間距Pf(mm)和((Ph/Pf)-2)。
表19

0.4≤|(Ph/Pf)-2|≤25 (b1)根據(jù)本發(fā)明發(fā)明人的進(jìn)一步研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前述表達(dá)式(b1)成立時，即，當(dāng)|(Ph/Pf)-2|的值不小于該表達(dá)式的下限值時，就不衰減對高階球面像差進(jìn)行修正的衍射行為，并且因此，可以通過這個衍射行為來修正由透明襯底的厚度差所導(dǎo)致的兩上述波長之間的球面像差之差，并且當(dāng)上述值不大于上限值時，幾乎不產(chǎn)生衍射環(huán)形帶間距太小的部分，因此能夠產(chǎn)生具有高衍射效率的透鏡。
關(guān)于上述相關(guān)表達(dá)式，下列表達(dá)式(b2)較好，而表達(dá)式(b3)則更好。
0.8≤|(Ph/Pf)-2|≤0.6 (b2)
1.2≤|(Ph/Pf)-2|≤2.0 (b3)下面，將解釋本發(fā)明的第八個實(shí)施例。
通過使用波長為650nm的光源來記錄和再現(xiàn)DVD時位于光信息記錄介質(zhì)一側(cè)物鏡的必需的數(shù)值孔徑NA1大約是0.6，而通過使用波長為780nm的光源來再現(xiàn)CD時位于光信息記錄介質(zhì)一側(cè)物鏡的需要的數(shù)值孔徑NA2大約是0.45(記錄時為0.5)。因此，用于上述修正一直到數(shù)值孔徑NA1的像差的衍射圖案不是必不可少的。
另外，因?yàn)榻股詈艽蟛⑶仪蛎嫦癫盍亢苄?，所以在光軸附近該衍射圖案不是必不可少的。
通過在必需以及最少的部分上形成衍射圖案并且通過使剩余部分成為折射面，可以防止在金屬模制過程中工具的損壞，從而提高釋放特性，并且可以防止容量的惡化，容量的惡壞是這樣引起的當(dāng)存在由光會聚點(diǎn)比CD一側(cè)所需的要窄時所導(dǎo)致的各盤厚度差，或者當(dāng)盤傾斜時所導(dǎo)致的。
為了這個目的，物鏡的衍射圖案需要對于光軸而言是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且需要滿足下列條件對于從第一光源發(fā)出的光通量，當(dāng)將來自離光軸最遠(yuǎn)的物鏡上的衍射圖案圓圈外圍的正的主要衍射光束轉(zhuǎn)換為光信息記錄介質(zhì)一側(cè)數(shù)值孔徑為NAH1的光通量，對于從第一光源發(fā)出的光通量，當(dāng)將來自離光軸最近的物鏡上的衍射圖案圓圈外圍的正主要衍射光束轉(zhuǎn)換為光信息記錄介質(zhì)一側(cè)上數(shù)值孔徑為NAL1的光通量時，NAH1＜NA10≤NAL1≤NA2當(dāng)?shù)谝还庑畔⒂涗浗橘|(zhì)是DVD，第一光源的波長λ1是650nm，第二光信息記錄介質(zhì)是CD并且第二光源的波長λ2是780nm時，則最好是NAH1從0.43到0.55，NAL1從0.10到0.40。
對與具有衍射圖案的部分有關(guān)的物鏡進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，使來自第一光源的進(jìn)入該物鏡的光通量的正主要衍射光束可以是一個幾乎沒有像差的光會聚點(diǎn)。另一方面，對與不具有衍射圖案的部分有關(guān)的物鏡進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)時，使來自第一光源的進(jìn)入該物鏡的光通量可以是一個幾乎沒有像差的光會聚點(diǎn)。
對與上述兩種情況中的光會聚位置需要大概一致。另外，重要的是，每個光通量的相位要彼此一致。附帶地，對于相位，當(dāng)k表示一個小的整數(shù)時，盡管有2kπ的偏差，在所設(shè)計(jì)波長的條件下，光會聚特性幾乎不改變，但是當(dāng)|k|的絕對值很大時，由于波長波動很容易地使光會聚特性改變。最好是，|k|在1-10的范圍內(nèi)。
在從第二光源發(fā)出的光通量中，在這種情況中，將來自物鏡上離光軸最遠(yuǎn)的衍射圖案的圓圈外圍的正主要衍射光束轉(zhuǎn)換為在光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的數(shù)值孔徑是NAH2的光通量，與此同時，將來自物鏡上離光軸最近的衍射圖案的圓圈外圍的正主要衍射光束轉(zhuǎn)換為在光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的數(shù)值孔徑是NAL2的光通量。
建立穿過物鏡的光通量的球面像差，從而對于每一個光通量，可以使來自具有衍射圖案那部分的每個光通量以及來自沒有衍射圖案那部分的光通量的光會聚位置和相位差達(dá)到最佳，因此，通過使用從第二光源發(fā)出的光通量中穿過物鏡的數(shù)值孔徑為NAH2或更小的光通量，可以在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上形成可以進(jìn)行第二光信息記錄介質(zhì)的記錄和再現(xiàn)的光點(diǎn)。
實(shí)際中，最好的是，對于從第一光源發(fā)出的光通量中穿過物鏡的數(shù)值孔徑為NA1或更小的光通量而言，經(jīng)第一光信息記錄介質(zhì)的透明襯底在最佳像點(diǎn)處的波前像差是0.07λrms或更小，而對于從第二光源發(fā)出的光通量中穿過物鏡的數(shù)值孔徑為NAH2或更小的光通量而言，經(jīng)第二光信息記錄介質(zhì)的透明襯底在最佳像點(diǎn)處的波前像差是0.07λrms或更小。
附帶地，尤其最好的是，對于從第一光源發(fā)出的光通量中穿過物鏡的數(shù)值孔徑為NA1或更小的光通量而言，經(jīng)第一光信息記錄介質(zhì)的透明襯底在最佳像點(diǎn)處的波前像差的球面像差分量是0.05λrms或更小。
在使光學(xué)頭裝置成為這樣的時候其中在第一光源和第二光源之間并且在第二光源和物鏡之間至少提供一個準(zhǔn)直透鏡，由此，每個從第一光源進(jìn)入該物鏡的光通量以及每個從第二光源進(jìn)入該物鏡的光通量都是準(zhǔn)直光，從而容易調(diào)整光學(xué)頭。
另外，對于分別從第一光源和第二光源發(fā)出的光通量而言，通過使用一個準(zhǔn)直透鏡可以降低光學(xué)頭裝置的成本。
附帶地，當(dāng)?shù)谝还庠春偷诙庠吹拿恳粋€都是單獨(dú)的單元時，對于準(zhǔn)直透鏡，可以設(shè)置每個光源的位置以便于每個光通量可以彼此平行。
當(dāng)?shù)谝还庠春偷诙庠丛谕粏卧袝r，可以通過在光束方向上適當(dāng)設(shè)置兩個光源的位置差使入射到物鏡中的光束彼此平行，或者還可以這樣，當(dāng)不能進(jìn)行調(diào)整時，通過使用準(zhǔn)直透鏡的色差最佳的一個光源來使入射到物鏡中的光束彼此平行。
另外，進(jìn)入物鏡的光通量可以是會聚的光通量也可以是發(fā)散的光通量，通過使從第二光源進(jìn)入物鏡的光通量散度比從第一光源進(jìn)入物鏡的光通量散度要高，從而產(chǎn)生基于散度差別所導(dǎo)致的球面像差，這樣可以減少通過衍射圖案修正的球面像差量。
圖114是示意圖，其中數(shù)值孔徑NAH2與數(shù)值孔徑NAL2相同，并且在圖上示出了對于下列情況下從第二光源發(fā)出的光能量穿過第二光信息記錄介質(zhì)(CD)透明襯底的光通量的球面像差，這些情況是其中沒有修正軸向色差的情況以及其中修正了近軸色差(ΔfB＝0)的情況。
當(dāng)沒有通過衍射圖案修正時，對具有NAH2或更小的用于再現(xiàn)第二光信息記錄介質(zhì)的光通量的會聚位置是在點(diǎn)B處，而在通過衍射圖案修正光能量從而使ΔfB幾乎為0之后，它被會聚在點(diǎn)A處。但是，在NAH2外部，不通過衍射圖案進(jìn)行修正，并且它的像差僅通過折射面來顯示像差曲線S。
從圖中可以明顯看出，在光通量的會聚點(diǎn)與NAH2中的球面像差之間的間隙增大了近軸色差的修正量ΔfB，并從NAH2到NA1的彌散光分量被會聚的位置大大地遠(yuǎn)離對于NAH2或其更小的情況下用于第二光信息記錄介質(zhì)再現(xiàn)的光通量的會聚位置。所以彌散光分量對光檢測器的影響很小。
另外，由于在λ1和λ2處修正近軸色差，所以即使在λ1和λ2附近近軸色差也會很小，并且甚至當(dāng)在光信息記錄介質(zhì)上記錄信息的過程中由于激光功率的波動使振蕩波長改變時，幾乎不會使焦點(diǎn)移動，而且使高速記錄成為可能。
為了使從NAH2到NA1的彌散光分量會聚的位置和對于NAH2或更小的光通量會聚位置彼此遠(yuǎn)離，通過設(shè)計(jì)第二衍射圖案使第二衍射圖案位于上述衍射圖案的外部，從而可以獲得如圖115所示的修正像差狀態(tài)，因此，對于來自第一光源的光通量，第二衍射圖案的正主要衍射光線在上述會聚位置處會聚，而來自第二光源的光線通過第二衍射圖案透射而不會被其衍射。
也就是，圖115(a)示出了對于從第一光源發(fā)出的光通量的修正像差狀態(tài)，其中通過對于NAH1或更多以及NAH1或更少而言的正主要衍射光線的修正效果，使由所建立的衍射面產(chǎn)生的相對大的像差變?yōu)闆]有像差，并且在會聚位置處會聚該光通量。但是，如圖115(b)所示，第二光源發(fā)出的光通量中穿過在NAH2外部的衍射圖案的光通量是沒有受到衍射作用的零階光。所以，在其修正像差狀態(tài)中，沒有被衍射圖案修正的像差以本來面貌出現(xiàn)。因此，在NAH2處的球面像差間隙變大，彌散光分量的會聚位置大大地遠(yuǎn)離用于信息再現(xiàn)的光通量的會聚位置。所以，彌散光分量對光檢測器的影響很小。
還可以這樣設(shè)計(jì)第二衍射圖案，使來自第一光源的光通量可以不被第二衍射圖案衍射，而來自第二光源的光通量可以主要地變成負(fù)主要衍射光線。由于這種情況，當(dāng)放大由衍射引起的范圍從NAH2到NA1的光通量的球面像差時，對于第二光源可以適當(dāng)修正穿過物鏡的數(shù)值孔徑是NAH2或更小的光通量經(jīng)過第二光信息記錄介質(zhì)透明襯底的球面像差，如圖113所示，另一方面，可以使放大的在NAH2外部的光通量的球面像差變得更大。其結(jié)果，如圖116(b)所示，在NAH2處的球面像差間隙變大，并且彌散光分量的會聚位置大大地遠(yuǎn)離用于信息再現(xiàn)的光通量的會聚位置。所以，彌散光分量對光檢測器的影響很小。
以同樣的方式，通過在從光源到物鏡的光路中提供一個孔徑調(diào)節(jié)裝置，該裝置透過來自第一光源的光通量而不透過來自第二光源的光通量中經(jīng)過與第一衍射圖案光軸相反區(qū)域的光通量，并因而，通過減少達(dá)到光檢測器上的彌散光分量，從而可以使彌散光分量的影響變小。
對于這個孔徑調(diào)節(jié)裝置，在用一個光合成裝置組合來自第一光源的輸出光通量和來自第二光源的輸出光通量之后，可以在光路中安排一個環(huán)形帶狀濾光器，它可以傳送來自第一光源的光通量并反射或吸收來自第二光源光通量中經(jīng)過第一衍射圖案上與光軸相對區(qū)域的光通量。
對于這種濾光器，例如，可以使用采用多層的分色濾光器。當(dāng)然可以使物鏡的任一面具有上述的濾光器效果。
孔徑調(diào)節(jié)裝置還可以是一個這樣的環(huán)形帶狀濾光器它可以透射來自第一光源的光通量，而使第二光源光通量中通過衍射圖案的與光軸相對區(qū)域的光通量被衍射。
隨后將參考附圖具體解釋與本發(fā)明第八個實(shí)施例有關(guān)的第一光學(xué)頭裝置-第七光學(xué)頭裝置。
在圖102中所示的第一光學(xué)頭裝置中有一個表示用于第一光盤再現(xiàn)的第一光源的半導(dǎo)體激光器111，以及用于再現(xiàn)第二光盤的半導(dǎo)體激光器112。
首先，當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)出一束光，發(fā)出的光束經(jīng)代表用于從半導(dǎo)體激光器111和112發(fā)出光束的組合裝置的分束器190傳送，然后經(jīng)偏振分束器120、準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送從而變成一個圓形偏振以及準(zhǔn)直光通量。這個光通量被孔徑170縮小范圍，并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量經(jīng)物鏡160、孔徑170、1/4波長板140以及準(zhǔn)直透鏡130被再階傳送進(jìn)入到偏振分束器120中，在偏振分束器120中，光通量被反射并且由柱面透鏡18像散。然后，該光通量進(jìn)入光檢測器300，從該檢測器中輸出的信號被用于獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
檢測出由于光檢測器300上光點(diǎn)的構(gòu)成和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測。基于這個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160，便來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在第一光盤200的記錄面220上形成一個像，而且移動物鏡160使來自半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在指定光道上形成一個像。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)出一束光，發(fā)出的光束在代表光束的組合裝置的分束器190上被反射，并且以與來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量相同的方式，經(jīng)偏振分束器120、準(zhǔn)直透鏡130、1/4波長板140以及物鏡160，并經(jīng)第二光盤200的透明基底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量經(jīng)物鏡160、孔徑170、1/4波長板14、準(zhǔn)直透鏡130、偏振分束器120以及柱面透鏡18再階進(jìn)入到光檢測器300，并且從光檢測器上輸出的信號被用于獲得讀出記錄在第二光盤200上信息的信號。
以與第一光盤情況相同的方式，檢測出由于光檢測器300上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160以便于調(diào)焦和循道。
圖103中的第二拾取裝置具有適合于用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，下面將解釋再現(xiàn)的一種情況。附帶地，在下面的例子中，對于與圖102中的光學(xué)頭裝置相同的部分都給出了相同的標(biāo)記。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)出一束光，發(fā)出的光束被偏振分束器121反射并且經(jīng)準(zhǔn)直透鏡131以及1/4波長板141變成圓形偏振準(zhǔn)直光。它進(jìn)一步經(jīng)表示光合成裝置的分束器190傳送，然后被孔徑170截止，并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220反射的這個光通量經(jīng)分束器190、1/4波長板141以及準(zhǔn)直透鏡131被再階傳送并經(jīng)物鏡160和孔徑170進(jìn)入到偏振分束器121中，在偏振分束器120中，光通量通過時被像散。然后，該光通量進(jìn)入光檢測器301，在該檢測器中使用從其上被輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
檢測出由于光檢測器301上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測?；谶@個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160使來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在第二光盤200的記錄面220上形成一個像，而且移動物鏡160使來自半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在規(guī)定光道上形成一個像。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)出一束光，發(fā)出的光束偏振分束器122反射并且經(jīng)準(zhǔn)直透鏡132以及1/4波長板142變成圓形偏振準(zhǔn)直光。它進(jìn)一步經(jīng)代表光合成裝置的分束器190傳送，然后被孔徑170和物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220反射的這個光通量經(jīng)物鏡160和孔徑170被再階反射在分束器190上，并且經(jīng)1/4波長板142以及準(zhǔn)直透鏡132傳送并進(jìn)入到偏振分束器122中，在偏振分束器122中，當(dāng)光通量通過時被像散。然后，該光通量進(jìn)入光檢測器302，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
檢測出由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測?；谶@個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160使來自第二半導(dǎo)體激光器112的光通量可以在第二光盤200的記錄面220上形成一個像，而且移動物鏡160使來自半導(dǎo)體激光器112的光通量可以在規(guī)定光道上形成一個像，與前述過程一樣。
圖104中的第三拾取裝置具有適合于用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，下面將解釋再現(xiàn)的一種情況。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)出一束光，發(fā)出的光束經(jīng)使發(fā)散光源的光束散度變小的耦合透鏡60、代表光合成裝置的分束器190以及分束器120傳送，并且進(jìn)一步經(jīng)準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送變成圓形偏振準(zhǔn)直光。然后它被孔徑170截止并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量由1/4波長板140以及準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送并進(jìn)入到偏振分束器120中，在偏振分束器120中，它被反射并被柱面透鏡180像散。然后，該光通量經(jīng)凹透鏡50進(jìn)入光檢測器301，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
檢測出由于光檢測器301上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變，從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測?；谶@個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160，使來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在第二光盤200的記錄面220上形成一個像，而且移動物鏡160，使來自半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在規(guī)定光道上形成一個像。
在用于再現(xiàn)第二光盤的第二半導(dǎo)體激光器112中，使用了激光器/檢測器合成單元400、光檢測器302以及全息件230一體化。“單元”或“一體化”意味著一體化的元件和裝置可以穩(wěn)固地裝在一個光學(xué)頭裝置中，并且該單元可以在設(shè)備裝配時作為一個部件安裝。
從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)出的光通量經(jīng)全息件230傳送，然后被反射在表示光合成裝置的分束器190上，并經(jīng)分束器120、準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送變成準(zhǔn)直光。進(jìn)一步經(jīng)孔徑170、物鏡160并且經(jīng)第二光盤200的透明襯底210將它會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220反射的這個光通量由1/4波長板140以及準(zhǔn)直透鏡130和分束器120經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送，然后在分束器190中被反射并由全息件230衍射，并進(jìn)入到光檢測器302，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而引起的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，從而由用于聚焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
當(dāng)再現(xiàn)位于圖105中的第四光學(xué)頭裝置中的第一光盤時，在圖105中用了激光器/檢測器合成單元410、光檢測器301以及全息件231一體化并成為第一半導(dǎo)體激光器111，從第一半導(dǎo)體激光器111發(fā)出的光通量穿過全息件231，然后經(jīng)表示光合成裝置的光束發(fā)離器190和準(zhǔn)直透鏡130傳送從而變成準(zhǔn)直光通量，它進(jìn)一步由孔徑170縮小光圈，從而由物鏡160經(jīng)第二光盤200的透明襯底210將它會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220上反射的這個光通量由準(zhǔn)直透鏡130和分束器190經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送，然后由全息件230衍射而進(jìn)入到光檢測器301，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，從而由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，在圖105中激光器/檢測器合成單元42、光檢測器302以及全息件232一體化而為第二半導(dǎo)體激光器112，從第二半導(dǎo)體激光器112發(fā)出的光通量穿過全息件232，然后反射在表示光合成裝置的分束器190上并經(jīng)準(zhǔn)直透鏡130傳送變成準(zhǔn)直光通量，進(jìn)一步經(jīng)物鏡160和第二光盤200的透明襯底210將它會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量由準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送并被反射在分束器190上，然后由全息件230衍射從而進(jìn)入到光檢測器302，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并基于這個檢測，由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
在圖106的光學(xué)頭裝置中，將第一半導(dǎo)體激光器111、第二半導(dǎo)體激光器112、光檢測器30以及全息件230一體化為激光器/檢測器合成單元430。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)出的光通量由全息件230和準(zhǔn)直透鏡130傳送，變成準(zhǔn)直光，它被孔徑170縮小光圈，并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量由準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送并由全息件230衍射從而進(jìn)入到光檢測器300，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器300上光點(diǎn)的構(gòu)成和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并由此由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)出的光通量由全息相230和準(zhǔn)直透鏡130傳送多數(shù)變成一個準(zhǔn)直光，它由物鏡160經(jīng)第二光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量由準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送并由全息件230衍射從而進(jìn)入到光檢測器300，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并由此由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
在圖107的光學(xué)頭裝置中，將第一半導(dǎo)體激光器111、第二半導(dǎo)體激光器112、第一光檢測器301、第二光檢測器302以及全息件230一體化為激光器/檢測器合成單元430。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111中發(fā)出的光通量經(jīng)光盤一側(cè)的全息件230和準(zhǔn)直透鏡130傳送變成一個準(zhǔn)直光通量，它進(jìn)一步被孔徑170縮小光圈，并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄在220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220上反射的這個光通量由準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送并由位于光盤一側(cè)的全息件230衍射，從而進(jìn)入到與第一光源相對應(yīng)的光檢測器301，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第二光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器300上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并因此由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
當(dāng)再現(xiàn)第二光盤時，從第二半導(dǎo)體激光器112發(fā)出的光通量被半導(dǎo)體激光器一側(cè)的全息件230的表面衍射，并穿過準(zhǔn)直器130，以成為大部分被準(zhǔn)直的光通量。該半導(dǎo)體激光器一側(cè)上的全息件232的表面具有作為光合成裝置的這樣一種功能。該光通量穿過孔徑170、物鏡160以及第二光盤200的透明襯底而會聚到信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量再階由準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170傳送，然后由全息件230的光盤側(cè)表面衍射從而進(jìn)入到與第二光源相對應(yīng)的光檢測器302，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并基于這個檢測，由用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
在圖108中示出的第七拾取裝置具有適合于用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，下面將解釋再現(xiàn)的一種情況。
當(dāng)再現(xiàn)第一光盤時，從第一半導(dǎo)體激光器111發(fā)出一束光，發(fā)出的光束經(jīng)使發(fā)散光源的光束度散變小的耦合透鏡60、代表光合成裝置的分束器190以及分束器120傳送，并且進(jìn)一步經(jīng)準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送變成圓偏振準(zhǔn)直光。然后它進(jìn)一步被孔徑170縮小光圈并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并由信息記錄面220反射的這個光通量由1/4波長板140以及準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170而進(jìn)入到分束器120中，在分束器120中，它被反射并被柱面透鏡180像散。然后，該光通量經(jīng)凹透鏡50進(jìn)入光檢測器301，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第一光盤200上信息的信號。
檢測出由于光檢測器301上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變從而進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測?；谶@個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160使來自第一半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在第一光盤200的記錄面220上形成一個像，而且移動物鏡160使來自半導(dǎo)體激光器111的光通量可以在規(guī)定光道上形成一個像。
在用于再現(xiàn)第二光盤的第二半導(dǎo)體激光器112中，光檢測器302以及全息件230被一體化在激光器/檢測器合成單元400中。
從第二半導(dǎo)體激光器112中發(fā)出的光通量經(jīng)全息件230傳送，然后在表示光合成裝置的分束器190上反射，并經(jīng)分束器120、準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送變成準(zhǔn)直光。進(jìn)一步經(jīng)孔徑170、物鏡160并且經(jīng)第二光盤200的透明襯底210將它會聚在信息記錄面220上。
由信息位調(diào)制并在信息記錄面220反射的這個光通量由1/4波長板140、準(zhǔn)直透鏡130和分束器120經(jīng)物鏡160和孔徑170再階傳送，然后在分束器190中被反射并由全息件230衍射，從而進(jìn)入到光檢測器302，在該檢測器中使用從其輸出的信號來獲得讀出記錄在第二光盤200上信息的信號。
通過檢測由于光檢測器302上光點(diǎn)的形狀和位置的改變而導(dǎo)致的光量改變來進(jìn)行聚焦檢測和循道檢測，并且通過用于調(diào)焦和循道的二維調(diào)節(jié)器150來移動物鏡160。
這里將解釋用于第三Super RENS系統(tǒng)的光盤的光的記錄和再現(xiàn)的情況，該光盤在透明襯底厚度t1以及位于光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的所述物鏡所需的數(shù)值孔徑NA方面大體上與第一光盤相同，該光信息記錄介質(zhì)需要用具有波長為λ1的第一光源進(jìn)行記錄和再現(xiàn)。
第三Super RENS系統(tǒng)的盤現(xiàn)正被深入細(xì)致地研究，并且在圖109中示出了其結(jié)構(gòu)實(shí)例。它的記錄和再現(xiàn)是基于近場光學(xué)，并且再現(xiàn)信號包括一個用于反射光的系統(tǒng)和一個使用透射光的系統(tǒng)，當(dāng)前實(shí)例的結(jié)構(gòu)顯示了一個通過使用透射光來獲得再現(xiàn)信號的系統(tǒng)。
當(dāng)記錄和再現(xiàn)Super RENS系統(tǒng)的第三盤時，第一半導(dǎo)體激光器111發(fā)出一束光，發(fā)出的光束經(jīng)使發(fā)散光源的光束發(fā)散度變小的耦合透鏡60、代表光合成裝置的分束器190以及分束器120傳送，并且進(jìn)一步經(jīng)準(zhǔn)直透鏡130以及1/4波長板140傳送變成準(zhǔn)直光。然后它進(jìn)一步被孔徑170縮小光圈，并由物鏡160經(jīng)第一光盤200的透明襯底210以及第一保護(hù)薄膜240會聚在非線性光薄膜250上。在非線性光薄膜250上，構(gòu)成有一些小開口，能量經(jīng)第二保護(hù)薄膜260傳送到信息記錄層上的信息記錄面220上。然后，經(jīng)保護(hù)薄膜270傳送由信息位調(diào)制并經(jīng)信息記錄面220傳送的光束，并由位于物鏡相對一側(cè)的會聚透鏡90會聚到達(dá)光檢測器305，在那里通過從光檢測器輸出的信號獲得記錄在第三光盤200上的讀出信號。
另一方面，由非線性光薄膜250反射的光通量再階由1/4波長板140和準(zhǔn)直透鏡130經(jīng)物鏡160和孔徑170傳送進(jìn)入分束器120，在其上光通量被反射并且由柱狀透鏡180進(jìn)行像散，從而經(jīng)凹透鏡50進(jìn)入光檢測器301。通過檢測由光檢測器301上光點(diǎn)的構(gòu)成以及位置變化所導(dǎo)致的光量變化來執(zhí)行聚焦檢測和循道檢測。基于這個檢測，二維調(diào)節(jié)器150移動物鏡160使從第一半導(dǎo)體激光器111發(fā)射的光通量可以在第一光盤的非線性光薄膜250上構(gòu)成一個像，而且可以移動物鏡160使從第一半導(dǎo)體激光器111發(fā)射的光通量可以在規(guī)定軌道上構(gòu)成一個像。
當(dāng)專用物鏡設(shè)計(jì)成使無像差準(zhǔn)直光通量可以從第一光源進(jìn)入并且經(jīng)DVD透明襯底形成無像差的光點(diǎn)，并且作前述光學(xué)頭裝置的物鏡，并且當(dāng)無像差準(zhǔn)直光從第二光源進(jìn)入物鏡并且經(jīng)CD的透明襯底形成一個光點(diǎn)時，產(chǎn)生由下列情況所導(dǎo)致的球面像差(1)依賴于波長的物鏡折射率，(2)信息記錄介質(zhì)的透明襯底之間的厚度差，以及(3)依賴于波長的透明襯底折射率，并且多數(shù)的球面像差是由所述上面項(xiàng)(2)所導(dǎo)致的，這一點(diǎn)上面已經(jīng)談過。
在用于CD記錄和再現(xiàn)所必需的數(shù)值孔徑NA2的條件下，由上述項(xiàng)(2)因素所導(dǎo)致的球面像差與|t1-t2|以及(NA2)4成正比。圖110顯示了當(dāng)具有波長λ1＝650nm的準(zhǔn)直光通量進(jìn)入物鏡時，對于被設(shè)計(jì)為使其經(jīng)DVD透明襯底沒有像差的專門物鏡的成像放大率M2和波前像差之間的關(guān)系，其條件是其透明襯底厚度與CD一樣、使用波長λ2＝780nm，并且從物鏡發(fā)出的光通量的數(shù)值孔徑是0.45。當(dāng)成像放大率M2是0時，準(zhǔn)直的光通量進(jìn)入物鏡，情況與DVD一樣。
在所述M2＝0的情況中，產(chǎn)生大約0.13λrms的球面像差，該球面像差大于作為衍射極限光焦度的Marechal極限的0.07λrms。所以，有必要借助于用于DVD和CD的一些裝置來設(shè)置球面像差以便于使波前像差不大于Marechal限制。
當(dāng)該物鏡的成像放大率為負(fù)時，在該物鏡中產(chǎn)生負(fù)的球面像差，并且在M≈-0.06的情況下在Marechal限制內(nèi)取最小值。如上所述，需要校正的球面像差量根據(jù)成像放大率而變化，并且在所示例子中，在M≈-0.06的情況下不需要用其它裝置來校正球面像差。另外，當(dāng)用于CD-R信息記錄所需的NA是0.5時，需要校正的球面像差變得大些。
下面，將解釋在上述每個光學(xué)頭裝置中的優(yōu)選的準(zhǔn)直器調(diào)節(jié)準(zhǔn)裝置。為了簡化解釋，將考慮使用由一個準(zhǔn)直透鏡和一個物鏡所組成的光會聚光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)頭裝置。對于準(zhǔn)直器和光源之間的距離，當(dāng)該光源被安排在位于其光軸上的準(zhǔn)直器焦點(diǎn)上時，可以從該準(zhǔn)直器中發(fā)出所希望的準(zhǔn)直光。由于準(zhǔn)直透鏡的后焦點(diǎn)的制造離散性，半導(dǎo)體激光器的安裝位置和發(fā)光點(diǎn)以及光學(xué)頭裝置外殼之間的距離保持得比較小，因此有可能獲得具有不影響實(shí)際使用精度的一個準(zhǔn)直光束，即使在不調(diào)整半導(dǎo)體激光器和準(zhǔn)直器之間的距離的情況下。
當(dāng)使用具有不同波長的兩個光源記錄和再現(xiàn)具有不同厚度的透明襯底的兩種類型光信息記錄介質(zhì)，并且，當(dāng)使用具有衍射圖案的物鏡并且對于每個光源使用非零的同階衍射光線時，與傳統(tǒng)的雙非球面物鏡相比，由激光器的振蕩波長的改變所導(dǎo)致的球面像差的波動變大。實(shí)際上，在例6的物鏡情況中，當(dāng)波長變化為±10nm時，在波長為650nm處的0.001λrms的波前像差變差到0.03λrms。在這種情況中所產(chǎn)生的是球面像差。在半導(dǎo)體激光器中，存在振蕩波長的個體差別，當(dāng)在光學(xué)頭裝置中使用具有較大個體差別的半導(dǎo)體激光器時，具有衍射圖案的物鏡的球面像差的標(biāo)準(zhǔn)變得嚴(yán)格。這是一個問題。
在用于光學(xué)頭裝置中的物鏡中，當(dāng)入射的光通量從準(zhǔn)直光改變?yōu)榘l(fā)散光時，則增大負(fù)的3階球面像差，而當(dāng)光束從準(zhǔn)直光變?yōu)闀酃鈺r，則增大正的3階球面像差，因此，可以通過改變到達(dá)物鏡的入射光通量的散度來控制3階球面像差。在例6的物鏡中，由半導(dǎo)體激光器的振蕩波長中的個體差別所導(dǎo)致的球面像差的主分量是3階球面像差，因此，可以通過改變到達(dá)物鏡的入射光通量的散度來將總的光會聚光學(xué)系統(tǒng)的3階球面像差變?yōu)樵O(shè)計(jì)值。
附帶地，當(dāng)在光束會聚光學(xué)系統(tǒng)中存在一個諸如準(zhǔn)直器的耦合透鏡時，可以通過在光軸方向上移動該耦合透鏡來控制物鏡的3階球面像差。另外，當(dāng)存在一個諸如準(zhǔn)直器的耦合透鏡時，可以通過在光軸方向上移動半導(dǎo)體激光器來獲得與上述相同的目的。即使當(dāng)存在諸如準(zhǔn)直器的一個耦合透鏡時，也當(dāng)然可以在光軸方向上移動該半導(dǎo)體激光器。
例19作為與第8實(shí)施例有關(guān)的物鏡的一個具體例子，下面示出了圖111、表20和表21中的修正了球面像差的透鏡的例19。
在表20中，ri表示折射面的曲率半徑，每個di和di’表示各面之間的距離，每個ni和ni’表示在主波長處的折射率。另外，下面示出了用于構(gòu)成面的表達(dá)式。
X=h2/r1+-(1+k)(h/r2)+ΣjAkhPk]]>在該表達(dá)式中，X表示光軸方向上的一個軸，h表示垂直光軸垂直方向上的一個軸，光束前進(jìn)方向是正的，r表示曲率的近軸半徑，κ表示錐形常數(shù)，Aj表示非球面系數(shù)，Pj(Pj≥3)表示非球面功率數(shù)。
在表達(dá)式1中所示的衍射面作為光路徑差的函數(shù)。單位是mm。
表20

di和ni都表示用于第一光信息記錄介質(zhì)的值(t1＝0.6mm)。
di’和ni’都表示用于第二光信息記錄介質(zhì)的值(t2＝1.2mm)。
表21


在圖111中示出了上述例子中的透鏡剖視圖，在圖112中示出了它的球面像差圖。在圖111中，包括第二面S2光軸的部分S2d具有衍射圖案，其外部部分S2r是一個非球面折射面。圖112(a)示出了在波長635nm以及第一光信息介質(zhì)(t1＝0.6nm)時的球面像差圖，該球面像差被充分地修正。圖112(b)示出了在波長780nm以及第二光信息介質(zhì)(t2＝1.2nm)時的球面像差圖，其中通過衍射效果來修正穿過第一分束面S2d的光通量的球面像差，而經(jīng)過第二分束面S2r的光通量變成彌散光并且具有與經(jīng)過孔徑相同的效果。
上述例子中的透鏡是具有NAH2＝0.5以及NAL2＝0的一個物鏡。該物鏡的衍射圖案部分變成環(huán)形帶上的圖案，其中心是光軸，其臺階數(shù)大約為13。其離光軸最遠(yuǎn)的衍射圖案的圓周部分與折射面之間的邊界具有大約21μm的臺階。
在NAH2＝0.45的情況中，衍射圖案的臺階數(shù)大約為9，臺階量大約為13μm。該衍射圖案的臺階數(shù)和臺階量大概與NAH2的四階冪成正比。
如同上述例子，在NAL2＝0的情況中，該衍射圖案的臺階數(shù)的增加與要修正的球面像差成正比。
在本發(fā)明的物鏡中，即使在光軸方向上的衍射圖案深度為2μm或更小的情況下，也可以獲得滿意的效果。但是，當(dāng)衍射圖案的臺階數(shù)較大時，很難處理金屬模以及模制。因此，希望臺階數(shù)盡可能地小。
這可以通過以下方式獲得。
(1)將CD的成像放大率設(shè)置得比用于DVD的稍微小些，并且提前將要修正的球面像差量設(shè)置得小些。最好是，mCD(用于CD的記錄和再現(xiàn)的放大率)-mDVD(用于DVD的記錄和再現(xiàn)的放大率)是在-1/15-0的范圍內(nèi)。
(2)不在其深度很大而數(shù)值孔徑很小的部分提供衍射圖案。
例如，如果DVD的成像放大率被設(shè)置為0，CD的成像放大率被設(shè)置為-0.03，則要修正的球面像差變?yōu)橐话耄词巩?dāng)NAH2被設(shè)置為0.5以便適用于CD-R，臺階數(shù)大約為7并且一個臺階的量大約為11μm。
當(dāng)臺階數(shù)小時，臺階S2s的形式也可以是這樣的從衍射圖案部分S2d平滑地過渡到折射面部分S2r。
當(dāng)用于DVD和CD的成像放大率是0時，如果NAL2被設(shè)置為0.36，則數(shù)值孔徑不超過NAL2的光通量的波前像差的剩余球面像差分量WSA(NAL2)大約為0.053λrms。通過提供最佳的衍射圖案，可以將直到NAH2的波前像差的RMS變得較小，而保持DVD的波前像差為0。
可以通過下列表達(dá)式來近似表示其數(shù)值孔徑不超過NAH2的光通量的波前像差的剩余球面像差分量WSA(NAH2)WSA(NAH@)＝(NAL2/NAH2)2×WSA(NAL2)所以，對于NAH2＝0.45，上述值是0.034λrms，對于NAH2＝0.5，上述值是0.027λrms，該值比Marechal限制值充分地小。
在這種情況下，對于NAL2或更小的孔徑，產(chǎn)生額外的球面像差。所以，從NAL2到NAH2的球面像差沒有變?yōu)?，但是可以將它設(shè)置得與NAL2或更小的光通量的最佳焦點(diǎn)一致。由于這個最佳焦點(diǎn)位置是在超過近軸焦點(diǎn)的位置上，所以通過衍射圖案修正的球面像差可以很小。另外，對于NAL2或更小的光通量，不需要這個衍射圖案。由于這兩種效果，在NAH2＝0.5情況中的衍射圖案的臺階數(shù)可以大約為6，而在NAH2＝0.45情況中的衍射圖案的臺階數(shù)可以大約為4。
當(dāng)然有可能通過將CD的成像放大率設(shè)置得比DVD的小從而將衍射圖案設(shè)置得更小，并且這兩個臺階的最小值可以使DVD和CD的互換再現(xiàn)成為可能。
附帶地，建議使用透明襯底厚度為0.1mm的高密度光信息記錄介質(zhì)。對于這種記錄介質(zhì)的記錄和再現(xiàn)，可以使用藍(lán)色半導(dǎo)體激光器、兩部件物鏡，以及NA1為0.85。另外，CD-RW使用這樣一種光源，使透明襯底的厚度是1.2mm并且波長是780，NA2設(shè)置為0.55。在這種交互式光學(xué)系統(tǒng)中，與DVD和CD-R相比(NAH2＝0.5)，由于NA2很大而且t1-t2也很大，所以球面像差的修正量變大2.7倍。因此，衍射圖案的臺階數(shù)大約為35。
為了進(jìn)一步修正近軸色差，可以增加衍射圖案的臺階數(shù)。為了校正包括直到NA1的近軸色差，需要數(shù)以百計(jì)的臺階。在這種情況中，還可能給多個光表面提供衍射圖案。
在需要的時候，還可以將在NAL2到NAH2范圍內(nèi)的某個部分上設(shè)置一個折射面。
另外，在t1＞t2的情況中，由于所產(chǎn)生的球面像差的符號相反，所以使用-1階光束。
相同地，即使在DVD和CD的情況中，用于CD的物鏡的成像放大率比用于DVD的要小，當(dāng)在保持球面像差的情況下，同樣使用-1階光束。
附帶地，對于表示當(dāng)前主要考慮情況的DVD和CD，示出了一個例子，是通過使用具有不同記錄波長的兩個激光器利用單個物鏡來實(shí)現(xiàn)的。如前所述，當(dāng)假設(shè)λ1表示第一光源的波長而λ2(λ2＞λ1)表示第二光源的波長時，引入第一衍射圖案，其中在t1＜t2的情況中使用+1階衍射光線，而在t1＞t2的情況中使用-1階衍射光線，并且前者適用于DVD(使用第一光源)和CD(使用第二光源)。
目前已經(jīng)使用了具有不同波長的各種光源，諸如藍(lán)色半導(dǎo)體激光器和SHG激光器，據(jù)估計(jì)大量的新光信息記錄介質(zhì)將進(jìn)一步出現(xiàn)在市場上。在這種情況中，盡管從光信息記錄介質(zhì)的記錄密度中可以確定所必需的光點(diǎn)大小，還是要根據(jù)所使用的光源波長來改變記錄或記錄/再現(xiàn)所需的NA。因此，對于兩個光信息記錄介質(zhì)，將每個光信息記錄介質(zhì)的透明襯底厚度以及所需的NA分成下列四種情況。
(1)t1＜t2，NA1＞NA2(2)t1＜t2，NA1＜NA2(3)t1＞t2，NA1＞NA2(4)t1＞t2，NA1＜NA2在上述解釋中，已經(jīng)特別詳細(xì)地描述了各項(xiàng)，諸如對于每個光源，用于上述情況(1)中的第一衍射圖案的衍射階數(shù)；范圍(NAH1、NAL1、NAH2以及NAL2)；類型以及光源NA范圍，其中要求衍射圖案部分和透明部分會聚在相同的位置上；對于每個光源設(shè)定球面像差的NA范圍；其中要求對于每個光源的波前像差為0.07λrms或更小的NA范圍；對于每個光源的第二衍射圖案的衍射階數(shù)以及第一衍射圖案會聚在相同位置的必要性；以及在引入孔徑限制的情況下限制來自光源的光通量的條件。略去對于(2)、(3)以及(4)情況的詳細(xì)解釋，因?yàn)樗鼈兛梢匀菀椎貜膶τ?1)的詳細(xì)描述中實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于透鏡的制造，還可以借助于使用其中刻有衍射圖案的金屬模來整體模制塑料材料或者玻璃材料，或者通過使用UV塑化樹脂在玻璃或塑料的基底材料上形成一個包括本發(fā)明衍射圖案的一個光面。還可以進(jìn)一步經(jīng)鍍層或直接處理進(jìn)行制造。
如上所述，還可以這樣安排，在與物鏡分離的一個光學(xué)元件上提供具有本發(fā)明效果的光學(xué)表面，并且該光學(xué)表面設(shè)在靠近光源的物鏡一側(cè)或在靠近光學(xué)記錄介質(zhì)的一側(cè)上。當(dāng)然還可以將其設(shè)在準(zhǔn)直透鏡或光合成裝置的一個光學(xué)表面上，其中來自第一光源的光通量以及來自第二光源的光通量經(jīng)過該光合成裝置。但是，循道的量是有限制的，這是因?yàn)楫?dāng)移動物鏡循道時，衍射圖案的光軸和物鏡的光軸相對運(yùn)動。
盡管為便于解釋將衍射圖案設(shè)置為與光軸同心的同心圓形式，但是本發(fā)明不局限于此。
盡管作為例子在例1-19中具體顯示的物鏡是由單個物鏡所組成的，但是該物鏡也可以由許多物鏡所組成，并且本發(fā)明還包括這種情況其中許多物鏡的至少一個表面具有本發(fā)明的衍射圖案。
在本發(fā)明中，對于具有預(yù)定波長的光束，有選擇地產(chǎn)生具有特定階數(shù)的衍射光線意味著具有特定階數(shù)的衍射光線的衍射效率高于具有除該特定階數(shù)以外的階數(shù)的每個衍射光線的衍射效率，這已經(jīng)闡述過。最好是，對于具有彼此不同的兩個波長的光線而言，具有特定階數(shù)的衍射光線的衍射效率比其它階數(shù)的每個衍射光線的衍射效率高10％或更多，更好是該效率高30％或更多，特定階數(shù)的衍射光線的50％的衍射效率或更多是比較好的，并且從實(shí)際應(yīng)用的角度看，最好是70％或更多，這樣可以減小光量的損失。
關(guān)于本發(fā)明的衍射面，如同在透鏡具體例子中以及上述實(shí)施例中所顯示的那樣，當(dāng)有選擇地產(chǎn)生的衍射光線至少具有兩個彼此不同波長并分別聚焦時，最好是，該衍射面的存在與沒有衍射面相比改善了球面像差，沒有衍射面即是這種情況假設(shè)覆蓋該衍射面形貌的面。
另外，在本發(fā)明中，從獲得在實(shí)際應(yīng)用中有效的所希望光點(diǎn)的角度看，最好是，對于至少具有兩個彼此不同波長的光線中的每個(波長λ)而言，有選擇地產(chǎn)生具有特定階數(shù)的衍射光線的波前像差是0.07λrms。
如上所述，本發(fā)明利有使用至少一個具有一個衍射面的光學(xué)元件的簡單結(jié)構(gòu)，可以獲得一個光學(xué)系統(tǒng)，其中對于具有至少兩個彼此不同波長的光線而言其球面像差和軸向色差可以修正，該光學(xué)系統(tǒng)還帶有光學(xué)頭裝置、記錄和再現(xiàn)裝置、透鏡、光學(xué)元件、用于光盤的衍射光系統(tǒng)、用于聲音和/或像的記錄和/或再現(xiàn)裝置、以及物鏡。本發(fā)明還可以使光學(xué)系統(tǒng)在尺寸上很小、重量上很輕以及低成本。當(dāng)該光學(xué)元件具有一個衍射面，對于具有至少兩個彼此不同波長的光線而言，該衍射面可以使具有相同階數(shù)的衍射光線的衍射效率達(dá)到最大時，與使具有不同階數(shù)的衍射面的衍射光線的衍射效率成為最大的情況相比，它可以減小光量的損失。
特別地，對于在項(xiàng)72-88中所描述的本發(fā)明，通過在衍射面上提供一個衍射透鏡可以獲得一個衍射光學(xué)系統(tǒng)，其中用于記錄和再現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)使用了具有兩個彼此不同波長的光源的光學(xué)系統(tǒng)，對于每個光源波長的光量損失很小，并且可以將像差修正到幾乎為衍射極限。
特別對于在項(xiàng)89-98中所描述的本發(fā)明，對于帶有一個物鏡的不同光盤，可以執(zhí)行信息的記錄和/或信息的再現(xiàn)，對于每一個都具有不同波長的三個光源，可以使光學(xué)頭裝置做得很薄，并且可以解決高成本的問題，如同上面所描述的。
特別地，對于在項(xiàng)99-112中所描述的本發(fā)明，可以提供一個光學(xué)頭裝置和一個物鏡，其中在具有每個都帶有不同波長的三個光源的光學(xué)頭裝置中，通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)非球面系數(shù)以及相差函數(shù)的系數(shù)，可以修正由透明襯底的厚度差異所導(dǎo)致的球面像差、由波長差所產(chǎn)生的球面像差的色差以及軸向色差。
特別地，對于在項(xiàng)113-181中所描述的本發(fā)明，可以提供一個用于記錄和再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)的球面像差修正物鏡和一個光學(xué)頭裝置，其中可以通過具有不同波長的光通量以及通過單個光會聚光學(xué)系統(tǒng)來進(jìn)行記錄和再現(xiàn)過程，對于具有不同厚度的透明襯底的光信息記錄介質(zhì)，可以通過在物鏡上提供許多分束面并因此通過在第一分束面上安排衍射面來進(jìn)行記錄和再現(xiàn)操作。
此外，用于光學(xué)頭裝置的物鏡是由分開為同心圓形式的多個環(huán)形帶所組成，并且對于每個具有不同波長的多個光源以及對于每個都具有不同厚度的透明襯底而言，對每個環(huán)形帶進(jìn)行像差修正，直到幾乎為衍射極限，因此，減小了進(jìn)入光檢測器的彌散光，從而使物鏡的制造變得容易?！霸诓幻撾x本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以由普通技術(shù)人員對所公開的實(shí)施例進(jìn)行改變。”
權(quán)利要求
1.一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息和/或用于把信息記錄到光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置，包括用于發(fā)出具有第一波長的第一光通量的第一光源，用于對具有透明基底的第二光信息記錄媒體進(jìn)行信息記錄和/或再現(xiàn)；用于發(fā)出具有第二波長的第二光通量的第二光源，第二波長大于第一波長，用于對具有透明基底的第一光信息記錄媒體進(jìn)行信息記錄和/或再現(xiàn)；用于發(fā)出具有第三波長的第三光通量的第三光源，第三波長大于第二波長，用于對具有透明基底的第三光信息記錄媒體進(jìn)行信息記錄和/或再現(xiàn)，第三光信息記錄媒體的透明基底的厚度大于第一光信息記錄媒體的透明基底的厚度和第二光信息記錄媒體的透明基底的厚度；物鏡，將第一、第二和第三光通量分別會聚到第二光信息記錄媒體、第一光信息記錄媒體和第三光信息記錄媒體；其中，滿足以下公式m1≠m2m1≠m3m1表示使用第一光通量的物鏡的放大率，m2表示使用第二光通量的物鏡的放大率，m3表示使用第三光通量的物鏡的放大率。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，滿足以下公式m1＞m2m1＞m3。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，具有第一波長的第一光通量是藍(lán)色激光束。
4.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，第一光信息記錄媒體的透明基底厚度等于第二光信息記錄媒體的透明基底的厚度。
5.如權(quán)利要求4的光學(xué)頭裝置，其特征在于，物鏡用來對第一光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)信息的像側(cè)數(shù)值孔徑是NA2，用來對第二光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)信息的像側(cè)數(shù)值孔徑是NA1，其中，NA1等于NA2。
6.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，用來對第三光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)信息的像側(cè)數(shù)值孔徑是NA3，當(dāng)對第三光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)信息時，通過物鏡上數(shù)值孔徑大于NA3的區(qū)域的第三光通量的球差在第三光信息記錄媒體上會急劇增大。
7.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，物鏡包括一衍射結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7的光學(xué)頭裝置，其特征在于，由于第一、三光信息記錄媒體間透明基底厚度不同所引起的第二、三光通量的球差被所述衍射結(jié)構(gòu)校正。
9.如權(quán)利要求8的光學(xué)頭裝置，其特征在于，由于第二、一、三光信息記錄媒體間透明基底厚度不同所引起的第一、二、三光通量的球差被所述衍射結(jié)構(gòu)校正。
10.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，還包括一耦合透鏡，使得第三光源發(fā)出的第三光通量成為發(fā)散光通量進(jìn)入所述物鏡。
11.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，所述物鏡是單個的透鏡。
12.如權(quán)利要求1的光學(xué)頭裝置，其特征在于，所述物鏡是兩件型透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于再現(xiàn)來自光信息記錄媒體的信息或用于把信息記錄到光信息記錄媒體上的光學(xué)頭裝置。其中，第一、二、三光源分別發(fā)出具有第一、二、三波長的第一、二、三光通量，分別對具有厚度為t1、t1、t2的透明基底的第二、一、三光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或再現(xiàn)。第三波長大于第二波長，第二波長大于第一波長。t2大于t1。當(dāng)對第二或第一或第三光信息記錄媒體進(jìn)行信息的記錄和/或再現(xiàn)時，物鏡將從第一或第二或第三光源發(fā)出的第一、第二或第三光通量會聚到第二、第一或第三光信息記錄媒體的信息記錄面上。
文檔編號G11B7/135GK1805026SQ200510126840
公開日2006年7月19日 申請日期2000年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者荒井則一, 小嶋俊之, 桐木俊彥, 大田耕平, 齊藤真一郎 申請人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會社