專利名稱：光學(xué)拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)拾取裝置，一種記錄/再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的設(shè)備和擴束器，尤其涉及一種光學(xué)拾取裝置、物鏡和擴束器，通過它們能在高密度光信息記錄介質(zhì)上有效地矯正球面像差的變化。
近來，根據(jù)短波長紅色半導(dǎo)體激光的實際應(yīng)用，開發(fā)出高密度光盤DVD(數(shù)字多用盤)，其尺寸幾乎與傳統(tǒng)光盤相同，即光信息記錄介質(zhì)CD(致密盤)，其容量被顯著增大，在不遠的將來，預(yù)示在市場上還會出現(xiàn)更高密度的下一代光盤。在用這種光盤作為媒體的光信息記錄和再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)中，為了得到記錄信號的高致密或者為了再現(xiàn)高密度記錄信號，要球減小通過物鏡將光會聚到記錄媒體上的光斑直徑。為了滿足這種要求，實際狀況是考慮減小作為光源的激光的波長或增大物鏡的NA。
在這種關(guān)系中，當(dāng)減小激光波長或增大物鏡的NA得以實現(xiàn)時，即使在由將相當(dāng)長波長激光和低NA的物鏡組合構(gòu)成的光學(xué)拾取裝置中的幾乎微不足道的問題也進一步出現(xiàn)了，其中通過所述光學(xué)拾取裝置在傳統(tǒng)光盤例如CD或DVD上進行信息的記錄和再現(xiàn)。
在同時縮短激光波長和增大物鏡的NA時出現(xiàn)的問題是由于溫度和濕度改變使光學(xué)系統(tǒng)的球面像差變化。即，與玻璃透鏡相比，通常在光學(xué)拾取裝置使用的塑料透鏡由于溫度和濕度變化容易變形，從而折射率改變。即使由于折射率的改變而使球面像差變化在用于傳統(tǒng)拾取設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)中不是問題，其量在減小激光波長和增大物鏡NA的組合中也是不可忽略的，并且產(chǎn)生了光斑直徑增大的問題。因此，在采用塑料透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，球面像差變成了重要的問題。
另外，在縮短激光波長和增大物鏡的NA的組合中的另一個問題是出現(xiàn)在物鏡上的球面像差由于光源波長的輕微偏差而偏差。在用半導(dǎo)體激光器作為光學(xué)拾取裝置中的光源時，在半導(dǎo)體激光器的實際產(chǎn)品之間存在±10nm的偏差。所以，如果用波長偏離參考波長的半導(dǎo)體激光器作為光源，由于數(shù)值孔徑變大，出現(xiàn)在物鏡上的球面像差也變大。因此，如果確定用具有偏離參考波長的波長的半導(dǎo)體激光器作為光源，就需要對要用作光源的半導(dǎo)體激光器進行選擇。結(jié)果，增加了半導(dǎo)體激光器的成本。
另外，在縮短激光波長和增大物鏡NA的組合中的另一個問題是光學(xué)系統(tǒng)的球面像差由于光盤保護層(透明基板)的厚度誤差而出現(xiàn)偏差。由于保護層厚度誤差引起的球面像差與物鏡的數(shù)值孔徑的四次方成正比出現(xiàn)，因此保護層厚度誤差的影響隨著物鏡數(shù)值孔徑變大而變大，這會導(dǎo)致不能穩(wěn)定地進行記錄或再現(xiàn)信息。
在這種關(guān)系中，為了信息的記錄或再現(xiàn)，在要求減小激光波長和增大物鏡的NA的下一代光盤和傳統(tǒng)光盤之間，光源的波長和物鏡的NA如上面所描述的那樣彼此非常不同。而且，為了抑制在下一代光盤中預(yù)示的由于盤面從垂直于光軸的表面傾斜而產(chǎn)生的彗差，減小透明基板的厚度是有效的，但是，根據(jù)那樣，透明基板厚度與傳統(tǒng)光盤例如CD顯著不同。例如，提出在下一代中使用的光盤包括厚度為0.1mm的透明基板，這個厚度與CD或DVD的透明基板的厚度顯著不同。所以，如果CD或DVD的信息通過在下一代中使用的物鏡再現(xiàn)，可以產(chǎn)生大球面像差。因此，至少通過利用普通物鏡，不顯著增加成本，以及通過致密光學(xué)拾取設(shè)備，如何通過抑制包括下一代光盤的不同光學(xué)信息記錄媒體的球面像差記錄或再現(xiàn)信息是一個問題。
此外，另一個問題是由于激光光源波長的微小變化在物鏡中引起軸向色差。由于使用短波長，則因一般光學(xué)透鏡材料對波長的微小變化而引起的反射率變化更大。因此，由于波長的微小變化導(dǎo)致的焦點的散焦量變大。但是事實上可見，物鏡的焦深由k·λ/NA2(k是比例常數(shù)，λ是波長，NA是物鏡象方的數(shù)值孔徑)表達，故使用的光源的波長越短，焦深越小，甚至不允許少量的散焦量。因此，在用短波長光源例如藍紫半導(dǎo)體激光器(約400nm波長)和具有高象方數(shù)值孔徑的物鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，為了防止由于半導(dǎo)體激光的模式跳變現(xiàn)象引起波長變化，或者由于高頻疊加引起波陣面像差變壞，軸向色差的矯正變得非常重要。
本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種聚光光學(xué)系統(tǒng)和一種以簡單結(jié)構(gòu)能有效矯正光學(xué)拾取裝置中每個光學(xué)表面由于激光光源波長變化、溫度和濕度變化以及光信息記錄介質(zhì)上的透明基板(基板)的厚度誤差而產(chǎn)生的球面像差中的偏差的光學(xué)拾取裝置，尤其能將塑料透鏡用于聚光光學(xué)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種光學(xué)拾取裝置及其物鏡和擴束器，通過該光學(xué)拾取裝置能有效地矯正由于半導(dǎo)體激光器模式跳變和HFCS(高頻疊加)引起的軸向色差。
另外，本發(fā)明的再一個目的是提供一種光學(xué)拾取裝置，該光學(xué)拾取裝置配有短波長激光器和高NA物鏡，而且它能記錄或再現(xiàn)不同光信息記錄介質(zhì)的信息。下文中，將舉例說明解決上述問題的本發(fā)明裝置。
(A)一種用于進行記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置，包括一光源；一聚光光學(xué)系統(tǒng)，其將光源發(fā)射的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便再現(xiàn)和/或記錄光信息記錄介質(zhì)上的信息，該聚光光學(xué)系統(tǒng)具有物鏡；以及一光電檢測器，其從信息記錄面接收反射的光通量；其中，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個塑料透鏡和一個球面像差偏差矯正元件以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差，該物鏡象方的數(shù)值孔徑是0.65或更大。
(B)一種光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)裝置，用于記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上的信息，包括一光學(xué)拾取裝置，其包括一光源；一聚光光學(xué)系統(tǒng)，以將光源發(fā)射的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便再現(xiàn)和/或記錄光信息記錄介質(zhì)上的信息，該聚光光學(xué)系統(tǒng)具有物鏡；以及一光電檢測器，以接收從信息記錄面反射的光通量；其中，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個塑料透鏡和一個球面像差偏差矯正元件以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差，而且象方物鏡的數(shù)值孔徑是0.65或更大。
(C)一種在光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)裝置中使用的球面像差偏差矯正元件，包括具有至少一個正透鏡的正透鏡組；以及具有至少一個負透鏡的負透鏡組，
其中象方物鏡的數(shù)值孔徑是0.65或更大，正透鏡組和負透鏡組中至少之一可沿光軸方向移動，并且通過沿光軸方向至少移動正透鏡組和負透鏡組其中之一矯正光學(xué)拾取裝置的球面像差的偏差，以及其中該球面像差偏差矯正元件包括至少一個塑料透鏡。
(D)一種在記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置中使用的球面像差偏差矯正元件，包括一具有至少一個正透鏡的正透鏡組；以及一具有至少一個負透鏡的負透鏡組，其中正透鏡組和負透鏡組中至少之一可沿光軸方向移動，且此可移動元件通過沿光軸方向移動可改變射出光通量的邊緣光線的傾斜角，其中球面像差偏差矯正元件的每個正透鏡所具有的阿貝系數(shù)為70或更小，或者球面像差偏差矯正元件的每個負透鏡所具有的阿貝系數(shù)為40或更大，而且球面像差偏差矯正元件包括至少一個具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。
(E)一種在光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)設(shè)備中使用的球面像差偏差矯正元件單元，包括一球面像差偏差矯正元件，其包括一具有至少一個正透鏡的正透鏡組；以及一具有至少一個負透鏡的負透鏡組，其中正透鏡組和負透鏡組中至少之一可沿光軸方向移動，且通過沿光軸方向至少移動正透鏡組和負透鏡組其中之一矯正光學(xué)拾取裝置的球面像差的偏差，以及其中每個正透鏡所具有的阿貝系數(shù)為70或更小，或者每個負透鏡所具有的阿貝系數(shù)為40或更大，而且球面像差偏差矯正元件包括至少一個具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面；以及沿光軸方向通向(to)至少正透鏡和負透鏡其中之一的移動裝置。
此外，列舉實現(xiàn)上述目的的另一些優(yōu)選裝置。
(1)一種光學(xué)拾取裝置，包括一聚光光學(xué)系統(tǒng)，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一光源、一通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面(表面)上的物鏡、和一從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光電檢測器，其中該物鏡包括一至少由一個塑料透鏡組成的透鏡，且對于溫在-30℃至+85℃之間、濕度在5％至90％之間的環(huán)境變化來說，由于為了矯正由物鏡形狀和折射率中至少其中一個因素變化和由光源(振動)波長變化引起的球面像差的變化而在光源和物鏡之間設(shè)置一個裝置，故即使當(dāng)物鏡中折射率發(fā)生變化時或者即使當(dāng)光源波長發(fā)生變化時，相應(yīng)于使用光學(xué)拾取裝置的環(huán)境的溫度或濕度變化，因此能有效抑制由它們造成的物鏡的球面像差的變化。
在這種關(guān)系中，將物鏡限定為包括‘在光源和物鏡之間’，因此，在本發(fā)明中，甚至設(shè)在物鏡表面上的衍射面也能變成一個矯正球面像差變化的裝置。
(2)一種光學(xué)拾取裝置，包括波長為λ的光源，聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡、和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器，其中在光源和物鏡之間設(shè)置一矯正球面像差變化的裝置，并且因為用于矯正球面像差變化的該裝置能將球面像差矯正到例如0.2λrms至小于0.07λrms，故能有效地抑制由于在使用光學(xué)拾取裝置的環(huán)境中由溫度和濕度變化和/或光源波長的微小變化引起的物鏡球面像差變化。
(3)當(dāng)矯正球面像差變化的裝置能將球面像差矯正到0.5λrms至不超過0.07λrms時，(2)中描述的光學(xué)拾取裝置是優(yōu)選的。
(4)一種光學(xué)拾取裝置，包括光源，聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡、和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器，其中因為在光源和物鏡之間設(shè)置一個用于矯正物鏡中產(chǎn)生的球面像差變化的裝置，例如能有效地抑制由于使用光學(xué)拾取裝置的環(huán)境中的溫度或濕度變化和光源波長的微小變化引起的物鏡球面像差的變化。
(5)因為在半導(dǎo)體激光器波長方面各個體之間存在約±10rnm的偏差，故在使用具有短波長的光源和高象方數(shù)值孔徑的物鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)使用偏離參考波長的半導(dǎo)體激光時，它變成該裝置性能退化的一個參數(shù)，并且是選擇半導(dǎo)體激光器所必需的。(5)中描述的光學(xué)拾取裝置是一種光學(xué)拾取裝置，它包括光源、聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡、和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器，其中因為在光源和物鏡之間設(shè)置一個矯正由光源波長的微小變化造成在物鏡中產(chǎn)生球面像差變化的裝置，故能有效地抑制使用偏離參考波長的半導(dǎo)體激光器時造成的物鏡球面像差的變化，因此不需選擇半導(dǎo)體激光器。
(6)一種光學(xué)拾取裝置，包括光源、聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡、和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器，其中因為在光源和物鏡之間設(shè)置一個矯正由溫度或濕度變化造成在聚光光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生球面像差變化的裝置，因此，例如能有效地抑制在使用光學(xué)拾取裝置的環(huán)境中的溫度或濕度變化引起的物鏡球面像差的變化。
(7)一種光學(xué)拾取裝置，包括光源、聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡、和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器，其中因為在光源和物鏡之間設(shè)置一個矯正由光源的振動波長的微小變化和溫度或濕度變化造成在聚光光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生球面像差變化的裝置，因此，例如能有效地抑制在使用光學(xué)拾取裝置的環(huán)境中的溫度或濕度變化引起的和用偏離參考波長的半導(dǎo)體激光器作為光源時引起的物鏡球面像差的變化。
(8)如(1)至(7)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于一種矯正球面像差變化的裝置，包括至少一個正透鏡和至少一個負透鏡，且兩者中至少其中之一是能沿光軸方向移動的可移動元件。
(9)此外，如(1)至(7)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于一種矯正球面像差變化的裝置，其具有正透鏡組和負透鏡組，且前者具有正折射光焦度并至少包括一個正透鏡，后者具有負折射光焦度并至少包括一個負透鏡，而且兩組中至少一個透鏡組是能沿光軸方向移動的可移動元件。
在使用短波長光源的光學(xué)拾取裝置中，如上所述，由于光源的波長變化引起的球面像差的變化或由于溫度和濕度變化引起的球面像差的變化是大的。特別是當(dāng)使用高象方數(shù)值孔徑(高NA)的物鏡或塑料材料組成的物鏡時，此變化增大。因此，在使用短波長光源的光學(xué)拾取裝置中，尤其有必要提供一種矯正這些球面像差變化的裝置。當(dāng)物鏡的球面像差由于波長的微小變化或溫度或濕度變化而改變時，通過將矯正球面像差變化的裝置的移動元件移動適當(dāng)?shù)囊粋€量，并改變?nèi)肷涞轿镧R上的光通量的邊緣光線的傾斜角，使得信息記錄面上形成的波陣面的球面像差最小，能矯正球面像差的變化。
(10)(11)分別如(8)和(9)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差的變化的裝置滿足以下表達式。
νdP＞νdN(1)其中，νdP是包括該正透鏡的所有正透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值，νdN是包括該負透鏡的所有負透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值。
上述表達式(1)涉及軸向色差的矯正。由于光源波長的微小變化或者溫度或濕度變化，在物鏡的球面像差改變的情況下，當(dāng)例如用于矯正的裝置包括可沿光軸方向移動的光學(xué)元件時，通過將該光學(xué)元件移動適當(dāng)?shù)囊粋€量，可以改變?nèi)肷涞轿镧R上的光通量的邊緣光線的傾斜角，從而使物鏡的球面像差最小。對于在使用短波長光源時成為問題的物鏡的軸向色差來說，當(dāng)矯正球面像差變化的裝置由以下結(jié)構(gòu)組成時可以對其進行矯正。
當(dāng)選擇矯正球面像差變化的裝置中的正透鏡和負透鏡的材料以便滿足以上表達式(1)時，能產(chǎn)生對物鏡中產(chǎn)生的軸向色差具有相反符號的軸向色差。因此，由于軸向色差彼此抵消，當(dāng)波陣面聚焦在光信息記錄介質(zhì)上、穿過矯正球面像差變化的裝置和物鏡時，它處于軸向色差被抑制到很小的狀態(tài)。當(dāng)為物鏡和/或矯正球面像差變化的裝置提供衍射面時，因為衍射面的后焦距隨波長增加而減小，因此能更出色地矯正像差。在這種情況下，因為可以將矯正軸向色差的任務(wù)分配給矯正球面像差變化的裝置和衍射面，當(dāng)矯正球面像差變化的裝置例如包括可沿光軸方向移動的光學(xué)元件時，這種光學(xué)元件的行程(stroke)可以很小。
此外，當(dāng)軸向色差的矯正任務(wù)被分配給矯正球面像差變化的裝置和衍射面時，衍射面的衍射光焦度可減至很小，從而，衍射面的環(huán)狀帶的間隔增大，于是可提高衍射面的衍射效率。因此，無須分別提供矯正球面像差變化的裝置和矯正軸向色差變化的裝置，甚至在波長或溫度或濕度發(fā)生變化時，可獲得緊湊的光學(xué)拾取裝置，其也能出色地矯正整個光學(xué)系統(tǒng)的球面像差和軸向色差。
(12)、(13)分別如(10)和(11)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于vdP和νdN滿足以下表達式。
νdP＞55(2)νdN＜35(3)當(dāng)增大正透鏡和負透鏡之間的阿貝系數(shù)差時，因為通過球面像差偏差(變化)矯正元件能大量產(chǎn)生與物鏡的軸向色差相反符號的軸向色差，故能進一步出色地矯正光學(xué)拾取裝置的軸向色差。
(14)如(8)、(10)或(12)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)矯正球面像差變化的裝置由包括正透鏡的正透鏡組和包括負透鏡的負透鏡組組成時，體現(xiàn)以下表達式，且如第15方面描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，對于矯正球面像差變化的裝置來說，體現(xiàn)以下表達式。
Δd|fP/fN|/Δνd≤0.05(4)其中，Δd當(dāng)信息被記錄到信息可被記錄或再現(xiàn)的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面上或從信息可被記錄或再現(xiàn)的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面再現(xiàn)時，可移動元件的移動量(mm)；fP正透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；fN負透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；Δνd在正透鏡組和負透鏡組中，正透鏡的阿貝系數(shù)的最大值和負透鏡的阿貝系數(shù)的最小值之差。
上面表達式(4)涉及矯正球面像差變化的裝置的傍軸光焦度和矯正球面像差變化的裝置的可移動元件的移動量的平衡。本文中，即使Δνd很小，當(dāng)|fP/fN|的值作得很大時，可精確矯正物鏡的軸向色差，且當(dāng)由于波長的變化或溫度或濕度改變矯正物鏡的球面像差變化的裝置由沿光軸方向可移動的光學(xué)元件構(gòu)造時，可以將這種光學(xué)元件的行程抑制到很小，但是，存在正透鏡組的有效直徑太大或負透鏡組的有效直徑太小的可能性。相反，當(dāng)Δνd值很大時，即使當(dāng)|fp/fN|值很小時，盡管可精確矯正物鏡的軸向色差，矯正球面像差所必需的矯正球面像差變化的裝置的可移動元件的移動量變大，因此，有可能光學(xué)系統(tǒng)的尺寸變大。因此，當(dāng)Δd|fP/fN|/Δνd的值作成滿足以上表達式(4)時，也可實現(xiàn)它們的平衡。即，能很好地矯正軸向色差并進一步獲得緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
(16)、(17)分別如((8),(10)或(12)和((9),(11)或(13))中描述的光學(xué)拾取裝置，能記錄和/或再現(xiàn)至少2種光信息記錄介質(zhì)上的信息，因為矯正球面像差變化的裝置能改變?nèi)肷涞接糜谥辽?種光信息記錄介質(zhì)的物鏡的光通量的邊緣光線的傾斜角，所述記錄媒體的透明基板厚度彼此不同，對應(yīng)于每個透明基板厚度，矯正由于透明基板厚度的差別引起的球面像差的不同，因為當(dāng)在每個光信息記錄介質(zhì)上進行記錄或再現(xiàn)時產(chǎn)生的球面像差變化能得到精細的矯正，因此精細的波陣面總能形成在信息記錄面上。
(18)、(19)分別如((8),(10)或(10))和((9),(11)或(13)到(15))中描述的光學(xué)拾取裝置能記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上的信息，在記錄介質(zhì)中，從光信息記錄介質(zhì)的前表面?zhèn)劝错樞驅(qū)盈B多個透明基板和信息記錄面，當(dāng)矯正球面像差變化的裝置分別將光會聚在每個信息記錄面上時，因為它改變對應(yīng)于該信息記錄面的物鏡的入射光通量的邊緣光線的傾斜角，則由于厚度不同造成的球面像差不同得到矯正，而且由于在每個信息記錄面上進行記錄或再現(xiàn)時產(chǎn)生的球面像差變化被精細地矯正，故對于每個信息記錄面來說，能在信息記錄面上分別形成精細的波陣面。如上所述，也能在具有2層或多層信息記錄面的光信息記錄介質(zhì)上精細地進行信息的記錄或再現(xiàn)。例如，當(dāng)沿光軸方向移動物鏡時，能對期望的一個信息記錄面進行聚焦，在這種情況下，因為由于達到信息記錄面的厚度差別而變化的球面像差主要是3級球面像差，故當(dāng)沿光軸方向移動矯正球面像差變化的裝置的可移動元件時，能精細矯正球面像差的變化。因此，能在光信息記錄介質(zhì)的單側(cè)表面上進行2次或多次信息的記錄或再現(xiàn)。
(20)(21)分別如(16)和(17)描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，在光信息記錄介質(zhì)的兩種透明基板厚度分別是a和b(a＜b)的情況下，當(dāng)在透明基板厚度a的光信息記錄介質(zhì)上記錄或再現(xiàn)信息時，負透鏡和正透鏡之間的間隔被增大，超過在透明基板厚度b的光信息記錄介質(zhì)上記錄或再現(xiàn)信息的情況。
(22)如(16)、(18)或(20)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)矯正球面像差變化的裝置由包括正透鏡的正透鏡組和包括負透鏡的負透鏡組組成時，滿足以下表達式。
(23)如(17)、(19)或(21)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于滿足以下表達式。
|fP/fN|≥1.3(5)其中，fP正透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；fN負透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在負透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；
以上表達式(5)涉及矯正球面像差變化的裝置的傍軸光焦度的關(guān)系。在矯正物鏡使得在具有特定厚度的透明基板合并的狀況下像差最小的情況下，當(dāng)透明基板的厚度改變時，通過移動矯正球面像差變化的裝置內(nèi)的可移動元件，有必要改變?nèi)肷涔馔康倪吘壒饩€的傾斜角，使得物鏡的球面像差對厚度最小。因此，當(dāng)選擇矯正球面像差變化的裝置的傍軸光焦度以便滿足以上表達式(5)時，可移動元件的行程被減小，從而得到完全緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
(24)如(8)至(23)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置具有傳送裝置，對應(yīng)于球面像差的變化沿光軸傳送可移動元件。
(25)如(8)至(24)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于可移動元件由不大于2.0的特定比重的材料形成。因此，能減輕可移動裝置的負擔(dān)。
(26)如(8)至(25)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于正透鏡和負透鏡中至少之一由塑料材料形成。特別是當(dāng)球面像差矯正裝置的可移動元件由塑料材料制成時，能減輕加到傳送裝置上的負擔(dān)，由此能實現(xiàn)高速跟蹤。此外，當(dāng)上面設(shè)有衍射面或非球面的組件由塑料材料形成時，能容易地增加衍射面或非球面。
(27)如(8)至(25)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于可移動元件由塑料材料形成。從而，能減輕光學(xué)系統(tǒng)的重量，由此減輕可移動裝置的負擔(dān)。此外，能容易地增加衍射結(jié)構(gòu)。
(28)如(8)至(27)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于正透鏡和負透鏡至少其中之一在至少一個表面上具有非球面，如第29方面中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于它在可移動元件的至少一個表面上具有非球面。通過提供非球面，矯正球面像差變化的裝置能通過非球面的像差矯正作用得到良好性能的光學(xué)系統(tǒng)。特別是當(dāng)在可移動元件上設(shè)置非球面時，能在可移動元件偏心時防止波陣面像差變壞。
(30)如(8)至(29)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。
(31)如(8)至(30)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置由3mm厚度處對于光源的振動波長的光的內(nèi)透射比不小于85％的材料形成。
(32)如(8)至(31)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置由一個正透鏡和一個負透鏡組成。
(33)如(8)至(32)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置中，因為矯正球面像差變化的裝置包括提供具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件，所以能用這種衍射面有效地矯正軸向色差，所以，不需要重新提供用于軸向色差衍射矯正的光學(xué)元件，從而能降低成本、節(jié)省空間。在這種關(guān)系中，配有衍射面的光學(xué)元件包括透鏡組中的一個透鏡，因此，它包括正透鏡組或負透鏡組在一側(cè)。此外，它還包括除那些透鏡外單獨設(shè)置的光學(xué)元件。
(34)如(1)至(7)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置具有折射率分布可以改變的元件，關(guān)于這種元件，有例如使用液晶的元件SE的元件，這將在以下參考圖24進行描述，但該元件不限于此。
(35)一種光拾取元件，包括光源；聚光光學(xué)系統(tǒng)，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)包括通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將光源發(fā)射的光通量會聚到信息記錄面上的物鏡；和從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器。其中，因為在光源和物鏡中間設(shè)置一矯正物鏡中產(chǎn)生的球面像差和物鏡中產(chǎn)生的軸向色差變化的裝置，故能有效地抑制當(dāng)作為光源的半導(dǎo)體激光器波長微小變化時產(chǎn)生的物鏡的球面像差變化。此外，即使當(dāng)對應(yīng)于環(huán)境溫度或濕度變化在物鏡中產(chǎn)生折射率變化時，也能有效地抑制由此產(chǎn)生的物鏡球面像差的變化。此外，因為能有效地矯正在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差，即使當(dāng)產(chǎn)生球面像差矯正裝置或物鏡聚焦不能跟隨的振動波長的瞬時模式跳變時，也總能在信息記錄面上形成精細的波陣面。
(36)如(35)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化和軸向色差的裝置至少包括一個正透鏡和一個負透鏡，兩者至少其一是能沿光軸方向被傳送的可移動元件。
(37)此外，如(35)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差偏差和軸向色差的裝置包括包含一個正透鏡的具有正衍射光焦度的正透鏡組和包含一個負透鏡的具有負衍射光焦度的負透鏡組，兩者至少其中一個透鏡組是能沿光軸方向被傳送的可移動元件。
在用于短波長光源的光學(xué)拾取裝置中，如上所述，由于溫度或濕度改變引起的光源波長的變化或球面像差的變化很大。特別是當(dāng)使用高象方數(shù)值孔徑(高NA)的物鏡或塑料材料形成的物鏡時，變化增大。因此，在使用短波長的光源的拾取設(shè)備中，特別需要提供矯正球面像差變化的裝置。當(dāng)物鏡的球面像差由于光源波長的微小變化或溫度或濕度改變而變化時，通過將用于球面像差和軸向色差變化的矯正裝置的可移動元件移動合適的一個量，當(dāng)改變?nèi)肷涞轿镧R的光通量的發(fā)散角(入射光通量的邊緣光線的傾斜角)使得形成在信息記錄媒體上的波陣面的波陣面像差最小時，能矯正球面像差的變化。
(38)、(39)分別如(36)和(37)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差和軸向色差變化的裝置滿足以上表達式(1)。
以上表達式(1)涉及軸向色差的矯正。在物鏡的球面像差由于微小變化或溫度或濕度改變而變化時，當(dāng)用例如可沿光軸方向傳送的光學(xué)元件構(gòu)成矯正這種變化的裝置時，將光學(xué)元件移動適當(dāng)?shù)囊粋€量，能改變?nèi)肷涞轿镧R上的光通量的邊緣光線的傾斜角，使得物鏡的球面像差最小。當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置具有下列結(jié)構(gòu)時，使用短波長的光源時成為問題的物鏡的軸向色差能得到矯正。
在選擇矯正球面像差和軸向色差變化的裝置中的正透鏡和負透鏡的材料以便滿足表達式(1)時，能產(chǎn)生與物鏡中產(chǎn)生的軸向色差相反符號的軸向色差。因此，因為像差相互抵消，當(dāng)波陣面通過矯正球面像差和軸向色差變化的裝置以及物鏡聚焦到光信息記錄介質(zhì)上的時候，它處于軸向色差被抑制到很小的狀態(tài)下。當(dāng)為物鏡和/或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置提供衍射面時，因為衍射面的后焦距度隨波長增大而減小，能更精細地矯正像差。在這種情況下，因為能將軸向色差矯正的任務(wù)分配給矯正球面像差和軸向色差變化的裝置以及衍射面，所以例如當(dāng)利用可沿光軸方向傳送的光學(xué)元件構(gòu)成矯正球面像差和軸向色差變化的裝置時，這種光學(xué)元件的行程足夠短。
此外，當(dāng)可以將矯正軸向色差的任務(wù)分配給矯正球面像差和軸向色差變化的裝置以及衍射面時，能減小衍射面的光焦度，從而增大衍射面的環(huán)形帶的間隔，使得衍射面的衍射效率得以提高。因此，不需要分別設(shè)置矯正球面像差變化的裝置和矯正軸向色差的裝置，即使當(dāng)產(chǎn)生波長變化或溫度或濕度變化時，也能得到精細矯正整個光學(xué)系統(tǒng)的球面像差和軸向色差的緊湊光學(xué)拾取裝置。
(40)(41)分別如(38)和(39)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于νdP和νdN滿足以上表達式(2)和(3)。
當(dāng)正透鏡和負透鏡的阿貝系數(shù)之差增大時，因為與物鏡的軸向色差具有相反符號的軸向色差能主要通過球面像差偏差矯正元件產(chǎn)生，故能進一步精細矯正光拾取光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差。
(42)如(36)、(38)或(40)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由包括正透鏡的正透鏡組和包括負透鏡的負透鏡組構(gòu)成時，實現(xiàn)以上表達式(4)。
(43)如(37)、(39)或(41)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差和軸向色差變化的裝置滿足以上表達式(4)。
以上表達式(4)涉及物鏡的軸向色差的矯正量、矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的傍軸光焦度，以及矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的可移動元件的移動量的平衡。本文中，即使當(dāng)Δνd很小時，當(dāng)|fP/fN｜的值增大時，物鏡的軸向色差也能得到精細的矯正，當(dāng)能矯正由于波長變化或溫度或濕度改變引起的物鏡的球面像差變化的矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由沿光軸方向可移動的光學(xué)元件組成時，能將這種光學(xué)元件的行程抑制到很小，但是，正透鏡組的有效直徑可能變大，或者負透鏡組的有效直徑變小。相反，當(dāng)Δνd增大時，即使|fP/fN|的值很小，物鏡的軸向色差也能得到精細的矯正，但是，增加了矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的可移動元件的移動量，所以，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸可能變大。因此，當(dāng)Δd|fP/fN|/Δνd作成滿足以上表達式(5)時，能實現(xiàn)它們的平衡。即，能很好矯正軸向色差，進一步得到緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
(44)如(36)、(38)或(40)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由包括正透鏡的正透鏡組和包括負透鏡的負透鏡組構(gòu)成時，實現(xiàn)下一個表達式。
(45)如(37)、(39)或(41)至(43)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差和軸向色差變化的裝置滿足下一個表達式。
Δd|fP/fN|/≤0.50(6)其中，Δd當(dāng)信息被記錄或再現(xiàn)到信息可被記錄的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面上或從信息可被記錄或再現(xiàn)的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面再現(xiàn)時，可移動元件的移動量(mm)；fP正透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；fN負透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；Δνd在正透鏡組和負透鏡組中，正透鏡的阿貝系數(shù)的最大值和負透鏡的阿貝系數(shù)的最小值之差。
順便提及，Δd被如下定義是最佳的Δd是溫度升高到超過參考溫度+30℃(最好15-35℃)時出現(xiàn)球面像差偏差處矯正低于λrms的球面像差所必需的移動距離。
以上表達式(6)涉及物鏡的軸向色差的矯正量、矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的傍軸光焦度，以及矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的可移動元件的移動量的平衡。當(dāng)作為矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的折射透鏡的折射光焦度與加到矯正球面像差和軸向色差變化的裝置上的衍射面的衍射光焦度被適當(dāng)合并時，能矯正物鏡的軸向色差。此時，在能矯正由于光源的振動波長變化和溫度和濕度變化引起的物鏡球面像差變化的矯正球面像差和軸向色差變化的裝置用可沿光軸方向被傳送的光學(xué)元件構(gòu)成時，當(dāng)這種光學(xué)元件的行程太大時，就產(chǎn)生不能精確矯正球面像差的問題。因此，在以上表達式(6)中，當(dāng)Δd·|fP/fN|作成不大于0.50時，能精確維持物鏡的軸向色差矯正和球面像差矯正的平衡。
(46)、(47)分別如((36)、(38)或(40))和((37)、(39)或(41)至(45))中描述的光學(xué)拾取裝置中，能在兩種光信息記錄介質(zhì)上記錄和/或再現(xiàn)信息，因為矯正球面像差和軸向色差變化的裝置對至少兩種透明基板厚度彼此不同的光信息記錄介質(zhì)改變?nèi)肷涞轿镧R上的光通量的邊緣光線的傾斜角，故對應(yīng)于各自的透明基板厚度，由于透明基板厚度不同引起的球面像差的不同得到矯正，此外，因為在各個光信息記錄介質(zhì)上記錄或再現(xiàn)時產(chǎn)生的球面像差變化得到精細矯正，因此總能在信息記錄面上形成精細的波陣面。
(48)、(49)分別如((36)、(38)或(40))和((37)、(39)或(41)至(45))中描述的光學(xué)拾取裝置中，能在光信息記錄介質(zhì)上記錄和/或再現(xiàn)信息，在所述記錄介質(zhì)中，多個透明基板和信息記錄層從光信息記錄介質(zhì)的前表面?zhèn)软樞驅(qū)盈B，當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置分別將光會聚到相應(yīng)的信息記錄面上時，對應(yīng)于信息記錄層，因為入射到物鏡上的光通量的邊緣光線的傾斜角被改變，由于到達信息記錄面的厚度的不同而引起的球面像差的差別得到矯正，進一步，因為在相應(yīng)的光信息記錄介質(zhì)上記錄或再現(xiàn)時產(chǎn)生的球面像差的變化得到精細矯正，因此對于每個相應(yīng)的信息記錄面來說，總能分別在信息記錄面上形成精細的波陣面。如上所述，即使對于在其單側(cè)表面上設(shè)有2層或多層信息記錄面的光信息記錄介質(zhì)來說，也能精細地進行信息的記錄或再現(xiàn)。例如，當(dāng)沿光軸方向移動物鏡時，能在一個信息記錄面上實現(xiàn)聚焦，在這種情況下，因為因到達信息記錄面的厚度差別而變化的球面像差主要是第三級球面像差，故當(dāng)沿光軸方向傳送矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的可移動元件時，能精細地矯正球面像差的變化。因此，可以在信息記錄介質(zhì)的單側(cè)表面上記錄或再現(xiàn)2次或多次信息。
(50)(51)分別如(46)和(47)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)兩種光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度分別是a和b(a＜b)時，在透明基板厚度a的光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上記錄或再現(xiàn)信息的情況下，負透鏡和正透鏡之間的間隔被增大，超過在透明基板厚度b的光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上記錄或再現(xiàn)信息的情況。
(52)分別如(46)、(48)或(50)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由包括正透鏡的正透鏡組和包括負透鏡的負透鏡組構(gòu)成時，滿足以上表達式(5)。
(53)分別如(47)、(49)或(51)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于滿足以上表達式(5)。
以上表達式(5)涉及矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的傍軸光焦度的關(guān)系。在矯正物鏡使得在具有特定厚度的透明基板合并的狀況下像差最小的情況下，當(dāng)透明基板的厚度改變時，通過移動矯正球面像差變化的裝置內(nèi)的可移動元件，有必要改變?nèi)肷涔馔康倪吘壒饩€的傾斜角，使得物鏡的球面像差對厚度最小。因此，當(dāng)選擇矯正球面像差變化的裝置的傍軸光焦度以便滿足以上表達式(5)時，可移動元件的行程被減小，從而得到完全緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
(54)如(36)至(53)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置具有傳送裝置，對應(yīng)于球面像差的變化沿光軸傳送可移動元件。
(55)如(36)至(54)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，可移動元件由比重不大于2.0的材料形成。從而，能減輕到傳送裝置上的可移動元件的負擔(dān)。
(56)如(36)至(55)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，正透鏡和負透鏡中至少其中之一由塑料材料形成。特別是當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的可移動元件由塑料材料制成時，能減輕到傳送裝置上的負擔(dān)，高速跟蹤成為可能。此外，當(dāng)上面設(shè)有衍射面或非球面的組件由塑料材料形成時，能容易地在非球面上增加衍射面。
(57)如(36)至(55)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，可移動元件由塑料材料形成。從而，能減輕光學(xué)系統(tǒng)的重量，由此減輕可移動裝置的負擔(dān)。此外，能容易地增加衍射結(jié)構(gòu)。
(58)如(36)至(57)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，正透鏡和負透鏡至少其中之一在至少一個表面上具有非球面，如第59方面中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于它在可移動元件的至少一個表面上具有非球面。通過提供非球面，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置能通過非球面的像差矯正作用得到良好性能的光學(xué)系統(tǒng)。特別是當(dāng)在可移動元件上設(shè)置非球面時，能在可移動元件偏心時防止波陣面像差變壞。
(60)如(36)至(59)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。
(61)如(36)至(60)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由3mm厚度處對于光源的振動波長的光的內(nèi)透射比不小于85％的材料形成。
(62)如(36)至(61)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置由一個正透鏡和一個負透鏡組成。
(63)如(36)至(62)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，因為，當(dāng)矯正球面像差和軸向色差變化的裝置包括配備具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件時，能用這種衍射面有效矯正軸向色差，所以，不需要重新提供用于軸向色差衍射矯正的光學(xué)元件，從而能降低成本、節(jié)省空間。在這種關(guān)系中，配有衍射面的光學(xué)元件包括透鏡組中的一個透鏡。因此，它包括具有正透鏡組或負透鏡組的一側(cè)。此外，它還包括除那些透鏡外單獨設(shè)置的光學(xué)元件。
(64)如(35)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置具有其折射率分布能改變的元件。
(65)如(64)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，矯正球面像差和軸向色差變化的裝置具有一設(shè)有矯正物鏡軸向色差功能的耦合透鏡。
(66)如(1)至(65)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，它具有配備具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件。
(67)如(66)描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，該物鏡是光學(xué)元件(配備具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件)。
(68)如(67)描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，物鏡的至少一個表面是非球面單物鏡，并且滿足以下表達式。
5.0≤fD/f≤40.0(7)其中，fD當(dāng)物鏡的衍射結(jié)構(gòu)由Φb2h2+b4h4+b6h6+…定義的光程差函數(shù)表達時[本文中，h是距離光軸的高度(mm),b2,b4,b6…是二級、四級、六級…的光程差函數(shù)系數(shù)]，僅通過物鏡的衍射結(jié)構(gòu)在光源的波長上由fD=1/(-2·b2)定義的焦距；以及f在整個物鏡的光源的振動波長上的焦距，其中物鏡的折射光焦度與衍射光焦度合并在一起。
(68)一種光學(xué)拾取裝置，涉及矯正用于該光學(xué)拾取裝置的物鏡的軸向色差，能通過該光學(xué)拾取裝置精細矯正球面像差的變化。當(dāng)使用約400nm波長的短波長激光光源和具有約NA0.85的高象方數(shù)值孔徑的物鏡時，在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差的矯正能變成很重要的問題。這個問題通過在物鏡上提供具有滿足以上表達式(7)的焦距的衍射結(jié)構(gòu)來解決。因為這種衍射結(jié)構(gòu)具有在后焦點變短方向上變化的波長特性，當(dāng)適當(dāng)選擇作為折射透鏡的折射光焦度和作為衍射透鏡的衍射光焦度以便滿足以上表達式(7)時，能矯正在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差?？梢詫崿F(xiàn)fD/f的值不小于以上表達式(7)的下限且物鏡的軸向色差不被過量矯正，而且fD/f的值不大于以上表達式(7)的上限且物鏡的軸向色差不被矯正得太不充分。此外，當(dāng)物鏡的軸向色差處于過量矯正的狀況時，在包括在聚光光學(xué)系統(tǒng)中的每個光學(xué)元件中產(chǎn)生的軸向色差正好被物鏡抵消，這是優(yōu)選的。
(69)如(33)、(63)其中之一，(66)一(68)其中之一中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，該衍射結(jié)構(gòu)構(gòu)造成產(chǎn)生n-級衍射光(此處，n是非-1,0和+1的整數(shù))，其衍射光量大于在由衍射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的衍射光中任何其他級衍射光的光量，對于光信息記錄介質(zhì)的信息的記錄和/或再現(xiàn)，能將n-級衍射光會聚到信息記錄媒體的信息記錄面上。
如(69)中描述的光學(xué)拾取裝置，尤其涉及在該光學(xué)拾取裝置中使用的光學(xué)系統(tǒng)，在所述光學(xué)拾取裝置中，利用在衍射結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的高于2級的更高級衍射光在光信息記錄介質(zhì)上記錄或再現(xiàn)信息。當(dāng)用n-級衍射光時，與使用+1級或-級衍射光的情況相比，因為衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶間隔(環(huán)帶間距)能增大大約n倍，且環(huán)帶數(shù)可作成約為1/n，能容易地生產(chǎn)增加衍射結(jié)構(gòu)的透鏡壓制件，縮短壓制件的加工時間，并防止由于加工生產(chǎn)誤差引起衍射效率下降。
(70)如(8)-(33)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，在具有配備具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件的裝置中，為了矯正球面像差的變化，包括此正透鏡的所有正透鏡的相應(yīng)阿貝系數(shù)不大于70.0，或者包括此負透鏡的所有負透鏡的相應(yīng)阿貝系數(shù)不小于40.0。
(71)如(36)-(63)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其的特征在于，在具有配備具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件的裝置中，為了矯正球面像差和軸向色差的變化，包括該正透鏡的所有正透鏡的相應(yīng)阿貝系數(shù)不大于70.0，或者包括該負透鏡的所有負透鏡的相應(yīng)阿貝系數(shù)不小于40.0。
如(70)中描述的光學(xué)拾取裝置，涉及矯正球面像差變化的裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，通過該裝置能矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差；如(71)中描述的光學(xué)拾取裝置，涉及矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，通過該裝置能矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差。當(dāng)構(gòu)成矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的正透鏡的阿貝系數(shù)不大于70.0，或者構(gòu)成該裝置的負透鏡的阿貝系數(shù)不小于40.0時，在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差易于被不充分矯正。在這種情況下，當(dāng)在矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置的組件的至少一個表面上設(shè)置具有波長特性的有衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，以便在光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時物鏡的后焦點變短時，能精細地矯正物鏡的軸向色差。此外，在該衍射面上，當(dāng)提供球面像差特性時，在這種特性下，物鏡的球面像差在光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時變成不充分矯正，當(dāng)光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時產(chǎn)生的球面像差也能被矯正。此外，當(dāng)正透鏡的阿貝系數(shù)不大于70.0時，強度出色，生產(chǎn)容易，抗環(huán)境性也好。另一方面，當(dāng)負透鏡的阿貝系數(shù)不小于40.0時，短波長光的穿透力出色。對于正透鏡和負透鏡來說，最好其阿貝系數(shù)不小于40.0且不大于70.0。
(72)如(70)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差變化的裝置；而且進一步，(73)如(71)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于矯正球面像差和軸向色差變化的裝置，當(dāng)光源的振動波長中傍軸光焦度為P1時，比振動波長短10nm的波長中的傍軸光焦度為P2，比振動波長長10nm的波長中的傍軸光焦度為P3，滿足以下表達式。
P2＜P1＜P3(8)根據(jù)這個表達式，矯正在光學(xué)元件例如物鏡或耦合透鏡中產(chǎn)生的軸向色差的任務(wù)被分配給矯正球面像差變化的裝置或者矯正球面像差和軸向色差變化的裝置。即，在通過衍射結(jié)構(gòu)矯正球面像差變化的裝置本身內(nèi)或在矯正球面像差和軸向色差變化的裝置本身內(nèi)，軸向色差被過置矯正，并且通過產(chǎn)生與例如物鏡或耦合透鏡這樣的光學(xué)元件中產(chǎn)生的軸向色差極性相反的軸向色差，能矯正光學(xué)元件例如物鏡或耦合透鏡中產(chǎn)生的軸向色差。
(74)如(33)、(63)或(66)-(73)其中之一苗述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于衍射面相對于光源的振動波長的微小變化具有抑制物鏡中產(chǎn)生的軸向色差的功能。
(75)如(33)、(63)或(66)-(74)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時，衍射面具有波長特性使得物鏡的后焦點變短。這樣，能精細矯正軸向色差。特別是當(dāng)在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差通過在耦合透鏡和/或物鏡上提供衍射面得到矯正時，即使當(dāng)瞬時波長改變，例如產(chǎn)生球面像差偏差矯正裝置或物鏡聚焦不能跟隨的模式跳變時，也不增大光斑直徑，能進行穩(wěn)定的信息記錄或再現(xiàn)。
(76)如(33)、(63)或(66)-(75)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時，衍射面具有球面像差特性，在這種特性下，物鏡的球面像差被改變到不充分矯正的方向。從而，能精細矯正光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時產(chǎn)生的球面像差。
(77)如(1)-(65)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該光源具有至少2個光源振動波長為λ1的光源和振動波長為λ2的光源(λ1＜λ2)，在記錄或再現(xiàn)信息所需的物鏡象方上的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ1rpm的條件下，聚光光學(xué)系統(tǒng)能將來自振動波長為λ1的光源的第一光通量會聚到透明基板厚度為t1的第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，在記錄或再現(xiàn)信息所需的物鏡象方上的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ2rpm的條件下，聚光光學(xué)系統(tǒng)能將從振動波長為λ2的光源發(fā)射的第二光通量會聚到透明基板厚度為t2(t1≤t2)的第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
例如，在利用短波長光源例如藍紫半導(dǎo)體激光器將信息記錄或再現(xiàn)到不同透明基板厚度的光信息記錄介質(zhì)上的情況下，當(dāng)進行設(shè)計工作使得物鏡的球面像差矯正在一側(cè)光信息記錄介質(zhì)上變得最優(yōu)時，記錄或再現(xiàn)信息時在另一個光信息記錄介質(zhì)上主要產(chǎn)生球面像差。具體地說，在物鏡和組合的情況下，矯正透明基板厚度為t1的光信息記錄介質(zhì)使得球面像差對于無限遠平行光通量的入射光最小，當(dāng)記錄或再現(xiàn)具有透明基板厚度為t2(＞t1)的光信息記錄介質(zhì)時，在物鏡中產(chǎn)生過量矯正的球面像差。相反，當(dāng)記錄或再現(xiàn)具有透明基板厚度為t2(＜t1)的光信息記錄介質(zhì)時，在物鏡中產(chǎn)生不充分矯正的球面像差。
與此相對照，例如，當(dāng)為物鏡增加衍射面時，形成具有波長相關(guān)性的衍射透鏡，其中不同波長的光通量分別將精細波陣面形成到透明基板厚度不同的光信息記錄介質(zhì)上，可以精細地矯正透明基板厚度不同時產(chǎn)生的球面像差。如在第77方面的光學(xué)拾取裝置中描述的，當(dāng)短波長的衍射光將精細波陣面形成到具有小透明基板厚度的光信息記錄介質(zhì)上時是精細的，長波長的衍射光將精細波陣面形成到具有大透明基板厚度的光信息記錄介質(zhì)上。
具體地說，最好是當(dāng)光源的波長被微小改變到長波長側(cè)時，衍射面具有球面像差特性，在這種特性下，物鏡的球面像差不能得到充分矯正此外，設(shè)置改變光通量的發(fā)散角的發(fā)散角改變裝置，當(dāng)入射到物鏡上的光通量的發(fā)散角變化到對應(yīng)于球面像差變成最小的物距的發(fā)散角時，可進一步精細地矯正物鏡的球面像差。特別是當(dāng)球面像差最小時到達具有透明基板厚度為t2的光信息記錄介質(zhì)的光通量為發(fā)散光時，能容易地固定工作距離。因為當(dāng)透明基板厚度不同時矯正球面像差偏差的任務(wù)可分配給發(fā)散角改變裝置和衍射面，故發(fā)散角改變裝置的可移動部分的移動量可以很小。此外，當(dāng)球面像差的矯正任務(wù)可分配給發(fā)散角改變裝置和衍射面時，能減小衍射面的光焦度，增大衍射環(huán)帶的間隔，容易地生產(chǎn)具有高衍射效率的衍射透鏡。在這種關(guān)系下，在以上描述中，與透明基板厚度t1結(jié)合，矯正物鏡使得球面像差對于無限遠光通量變?yōu)樽钚?，但是，其中任一個物鏡也是允許的，對于來自有限距離的發(fā)散光通量變?yōu)樽钚』蛳蛳蠓轿矬w會聚光通量，將球面像差矯正成最小，當(dāng)然，通過與上述同樣的方式，能矯正透明基板厚度不同時的球面像差。
(78)如(77)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，它具有設(shè)置具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件。
(79)如(78)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于它具有波長特性，在該特性中，在記錄或再現(xiàn)信息所需的物鏡象方的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ1rpm的條件下，光學(xué)元件的衍射面能將來自振動波長為λ1的光源發(fā)出的第一光通量會聚到透明基板厚度為t1的第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，在記錄或再現(xiàn)信息所需的物鏡象方的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ2rpm的條件下，能將從振動波長為λ2(λ1＜λ2)的光源發(fā)射的第二光通量會聚到透明基板厚度為t2(t1≤t2)的第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上具體地說，利用兩個光源的振動波長的差矯正透明基板厚度差產(chǎn)生的球面像差，兩個光源用于記錄和/或再現(xiàn)相應(yīng)光信息記錄介質(zhì)的信息和設(shè)在衍射面上的衍射結(jié)構(gòu)的作用。
(80)如(79)中描述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，對于第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面，當(dāng)通過從振動波長為λ1的光源發(fā)射的第一光通量記錄或再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方的預(yù)定數(shù)值孔徑為NA1時，對于第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面，通過從振動波長為λ2的光源發(fā)射的第二光通量記錄或再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方的預(yù)定數(shù)值孔徑為NA2(NA1＞NA2)，在不小于波陣面像差0.07λ2rms的條件下，在NA1內(nèi)，光學(xué)元件的衍射面將從振動波長為λ2的光源發(fā)射的第二光通量光聚光到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
特別是如(80)所述，最好球面像差處于被精細矯正的狀態(tài)，對于振動波長λ1、透明基板厚度t1和象方數(shù)值孔徑NA1的組合，球面像差達到振動波長λ2、透明基板厚度t2和象方數(shù)值孔徑NA2的組合所需的象方數(shù)值孔徑NA2的范圍通過衍射結(jié)構(gòu)的作用進行矯正，范圍從象方數(shù)值孔徑NA2至NA1的球面像差被增大(主要作為閃爍成分產(chǎn)生)。從而，當(dāng)振動波長λ2的第二光通量入射到其通過振動波長λ1和物鏡的象方數(shù)值孔徑NA1所決定的整個光闌內(nèi)部時，多于象方數(shù)值孔徑NA2的光通量不用于光斑的圖象聚焦，因為在信息記錄面上光斑直徑?jīng)]有小到不能到達透明基板厚度為t1的第一光信息記錄介質(zhì)，能防止在光學(xué)拾取裝置的光接收裝置中錯誤信號的產(chǎn)生或不必要信號的檢測，而且，因為對應(yīng)于各個光源的振動波長和相應(yīng)的象方數(shù)值孔徑的組合，不需要提供轉(zhuǎn)換光闌的裝置，因此能得到簡單的光學(xué)拾取裝置。特別更可取的是，在NA1內(nèi)不小于球面像差0.2λ2rms的條件下，振動波長λ2的光源發(fā)射的第二光通量會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
(81)如(78)-(80)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該物鏡是光學(xué)元件(配有帶環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面的光學(xué)元件)。如第82方面中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，該物鏡的至少一個表面是非球面單透鏡物鏡，且滿足以下表達式。
5.0≤(f1/νd)·fD1≤10.0(9)其中，f1在整個物鏡的振動波長λ1上的焦距(mm)，其中物鏡的折射光焦度和衍射光焦度通過物鏡的衍射結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起；νd物鏡的d線的阿貝系數(shù)；fD1當(dāng)物鏡的衍射結(jié)構(gòu)由Φb=b2h2+b4h4+b6h6+…定義的光程差函數(shù)表達時[本文中，h是距離光軸的高度(mm),b2,b4,b6…是二級、四級、六級…的光程差函數(shù)系數(shù)]，僅通過物鏡的衍射結(jié)構(gòu)在光源的波長上由fD=1/(-2·b2)定義的焦距(mm)。
(83)如(81)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于物鏡的至少一個表面是非球面單物鏡，且滿足下列表達式。
-25.0≤(b2/λ1)≤0.0(10)其中，b2二級的光程差函數(shù)系數(shù)，當(dāng)物鏡的衍射結(jié)構(gòu)由Φb=b2h2+b4h4+b6h6+…定義的光程差函數(shù)表達時[本文中，h是距離光軸的高度(mm),b2,b4,b6…是二級、四級、六級…的光程差函數(shù)系數(shù)]；λ1振動波長λ1(mm)。
(82)(83)一種光學(xué)拾取裝置，涉及能精確矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差和聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差變化的光學(xué)拾取裝置，涉及透明基板厚度不同的多個光信息記錄介質(zhì)，尤其涉及在使用與波長彼此不同的多個光源的光通量同級的衍射光的光學(xué)拾取裝置的情況下在物鏡上設(shè)置衍射結(jié)構(gòu)，通過衍射結(jié)構(gòu)的作用，同級際射光的軸向色差分別得到矯正。
當(dāng)使用短波長光源(不大于約500nm的振動波長)和具有高于傳統(tǒng)象方數(shù)值孔徑(例如用于CD的約NA0.45，用于DVD的約NA0.6)的象方數(shù)值孔徑的物鏡時，目的是抑制彗差產(chǎn)生，特別有效的是光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度減小到不大于0.2mm，但是，通過滿足以上表達式(9),對短波長光源和傳統(tǒng)長波長光源的光通量的軸向色差不被過量矯正或不被充分矯正,且能正好平衡矯正，當(dāng)在物鏡上設(shè)置具有波長特性的衍射結(jié)構(gòu)時，通過該波長特性，對于多個透明基板厚度不同的光信息媒體，精細光斑分別形成在相應(yīng)的信息記錄面上，同樣適用于透明基板厚度(例如對于CD來說為1.2mm，對于DVD來說為0.6mm)大的傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)，通過單個光學(xué)拾取裝置(至少，通常適用物鏡及其驅(qū)動機構(gòu)的光學(xué)拾取裝置)，能進行信息的記錄或再現(xiàn)。在以上表達式(9)中，一旦超過左側(cè)下限，對600nm-800nm的長波長光源的光通量不過量矯正軸向色差，一旦低于右側(cè)的上限，對于不大于500nm的短波長光源的光通量充分矯正軸向色差，這是可取的。
此外，通過滿足以上表達式(10)，通過設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)的像差矯正的負擔(dān)被減輕，即，通過滿足以上表達式(10)，因為有可能在聚光光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生的軸向色差的矯正任務(wù)被分配給設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)，衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶間隔可以很大，環(huán)帶的數(shù)量可以很小，故能得到具有高衍射效率的物鏡。本文中，當(dāng)b2=0時，它相當(dāng)于不通過設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)矯正軸向色差的情況，當(dāng)-25.0≤(b2/λ1)＜0.0時，它相當(dāng)于將短波長光源(不大于約500nm)的光通量的軸向色差矯正到長波長光源(約600nm到800nm)的光通量的軸向色差不被過量矯正的程度。以這種方式，能在布置在物鏡和光源之間的球面像差變化的裝置由第10、11、33、38、39、63和65方面所描述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成時矯正未充分矯正的軸向色差。此外，在通過衍射結(jié)構(gòu)的作用矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差的情況下，當(dāng)物鏡材料的阿貝系數(shù)為νd時，最好滿足νd＞55.0，從而，可以將二級光譜抑制為很小。
(84)如(78)-(83)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，對于光源的振動波長的微小變化，衍射面具有矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差的功能。
(85)如(78)-(84)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置中，因為衍射面具有波長特，在該特性中，當(dāng)光源的振動波長微小改變到長波長側(cè)時，物鏡的后焦點變短，能精細矯正適用短波長光源時成為問題的軸向色差。
(86)如(78)-(85)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，當(dāng)光源的振動波長微小改變到長波長側(cè)時，衍射面具有球面像差特性，在該特性中，物鏡的球面像差被改變到未充分矯正的方向。因此，因為可以將球面像差矯正的任務(wù)分配給矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置以及衍射面，當(dāng)利用可沿光軸方向移動的光學(xué)元件構(gòu)造矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置時，光學(xué)元件的行程量足夠小。此外，如上所述，當(dāng)將球面像差矯正的任務(wù)分配給矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置和衍射面時，能抑制衍射面的光焦度，因為衍射環(huán)帶的間隔可以很大，能容易地生產(chǎn)具有高衍射效率的光學(xué)元件。
(87)(88)分別如(1)-(65)和(77)中其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，物鏡在至少一個表面上至少具有第一部分、第二部分和第三部分，通過它們將光源發(fā)射的光通量經(jīng)折射作用從光軸側(cè)到其外周邊按順序分成多個光通量，其中第一部分和第三部分能會聚來自光源的光通量，使得能對透明基板厚度t1的第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面進行信息的記錄或再現(xiàn)，第一部分和第二部分能會聚來自光源的光通量，使得能對透明基板厚度t2(t1＜t2)的第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面進行信息的記錄或再現(xiàn)。
(89)如(77)中描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，在物鏡的至少一個表面上，形成一個環(huán)帶形臺階部分將入射光通量分成k(k≥4)個環(huán)帶形光通量(本文中，以從光軸側(cè)到外部的順序定義第一，第二，…，第k光通量)，當(dāng)在第一光信息記錄介質(zhì)上進行信息的記錄和/或再現(xiàn)時，在通過第一和第k光通量形成的最佳象面位置上的第一和第k光通量的波陣面的球面像差成分不大于0.05λ1rms(光源波長λ1)，在第二到第(k-1)光通量中，至少2個光通量在從第一和第k光通量形成的最佳象面位置的不同位置上分別形成最佳象面位置，在由第一和第k光通量形成的最佳象面位置上，在通過必要的數(shù)值孔徑到達第一光信息記錄介質(zhì)的第一到第k光通量的各光通量中的光線的波陣面像差幾乎為miλ1(mi是整數(shù)，i=1,2,…,k)。
根據(jù)(89)所描述的光學(xué)拾取裝置，因為在第一光信息記錄介質(zhì)(第一光盤)的透明基板厚度和第二光信息記錄介質(zhì)(第二光盤)的透明基板厚度之間的基板厚度差方面剩余誤差減小，因此能適當(dāng)?shù)卦诙喾N光盤上進行信息的記錄和/或再現(xiàn)。對于這種物鏡，參見圖26，描述見下文。
(90)如(77)-(86)、(88)或(89)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于第一光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度t1不大于0.6mm，第二光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度t2不小于0.6mm，振動波長λ2在不小于600nm且不大于800nm的范圍內(nèi)。
(91)如(1)-(90)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，在物鏡的球面像差中，當(dāng)?shù)谌壡蛎嫦癫畛煞譃镾A1時，第五、第七和第九球面像差成分的和是SA2時，滿足下面的表達式。
|SA1/SA2|＞1.0(11)
其中，SA1當(dāng)像差函數(shù)展開成為Zernike多項式時的第三級球面像差成分；SA2當(dāng)像差函數(shù)展開成為Zernike多項式時的第五球面像差成分、第七球面像差成分和第九球面像差成分的平方和的根。
在(91)中描述的光學(xué)拾取裝置，涉及在物鏡中產(chǎn)生的球面像差的實際級球面像差成分中的平衡。特別是在具有高象方孔徑的的單透鏡物鏡中，因為存在一種傾向，在這種傾向中，通過中央厚度(軸向厚度)的些微差別增大球面像差的量，物鏡所要求的可允許的中央厚度范圍變得非常窄，此外，當(dāng)通過模壓生產(chǎn)透鏡時，也難以通過滿足以上表達式(11)在不大于幾μm的中央厚度的偏差下得到多個透鏡，因為第三級球面像差成分能通過矯正球面像差變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置比較容易地得到矯正，能延伸中央厚度(特別是與設(shè)計值的誤差)的可允許范圍。
(92)如(1)-(91)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，確定物鏡的數(shù)值孔徑的光闌位于從物鏡的最大光源側(cè)表面的表面頂部布置光信息記錄介質(zhì)的那一側(cè)。于是，當(dāng)發(fā)散光入射到物鏡上時，因為最大光源側(cè)表面上的光線的經(jīng)過高度可以抑制到很小，這對減小物鏡尺寸或物鏡的像差矯正是可取的。
(93)如(1)-(92)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，因為物鏡是在至少一個表面上具有非球面的單透鏡物鏡，因此能有效地矯正球面像差或彗差，能提供尺寸小重量輕的緊湊的光學(xué)拾取裝置。特別是當(dāng)兩個表面都是非球面時，因為能有效地矯正球面像差和彗差，因此更為可取。
(94)如(1)-(93)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，因為光源具有至少不大于500nm的振動波長，所以高密度信息的記錄或高密度記錄信號的再現(xiàn)變成可能。此外，使用具有不大于500nm的振動波長的短波長光源時成為問題的軸向色差可以通過第10、11、33、38、39、63或65方面所描述的結(jié)構(gòu)得到矯正。
(95)如(1)-(94)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，物鏡的象方數(shù)值孔徑NA至少不小于0.65。當(dāng)物鏡的象方孔徑不小于0.65(更可取的是不小于0.75)時，它大于傳統(tǒng)孔徑，能較大提高光信息記錄介質(zhì)的密度和容量。給出特定的數(shù)值，本發(fā)明下面將作描述。因為會聚到光信息記錄介質(zhì)上的光斑直徑可以由kλ/NA表達(k比例常數(shù)，λ光源的振動波長，NA物鏡的象方數(shù)值孔徑)，在使用振動波長400nm的藍紫半導(dǎo)體激光和象方數(shù)值孔徑為0.85的物鏡的高密度光拾取光學(xué)系統(tǒng)中，與使用振動波長為650nm的紅色半導(dǎo)體激光和象方數(shù)值孔徑為0.65的物鏡的低密度光拾取光學(xué)系統(tǒng)相比，光斑直徑約為1/2。本文中，因為記錄到光信息記錄介質(zhì)上的記錄密度與光斑直徑的比率的倒數(shù)的平方成正比，所以高密度光拾取光學(xué)系統(tǒng)的記錄密度約為低密度光拾取光學(xué)系統(tǒng)的記錄密度的4倍。
(96)如(1)-(95)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該物鏡滿足以下表達式。
1.1≤d1/f≤3.0(12)其中，d1軸向透鏡厚度(mm)f在光源振動波長下的焦距(mm)(在這種關(guān)系中，當(dāng)光源具有多個具有不同振動波長的光源時，焦距在波長最短的振動波長下，當(dāng)在物鏡上設(shè)置衍射面時，在整個焦距內(nèi)合并有折射光焦度和衍射光焦度)。
以上表達式(12)設(shè)計獲得良好象高特性的條件。在希望大于0.65的大象方數(shù)值孔徑的情況下，當(dāng)值d1/f不低于下限時，能保證良好的象高特性，降低偏移靈敏度。此外，因為在物鏡的有效直徑的最大位置處非球面的接觸表面和垂直于光軸的表面之間形成的角度可以被減小，故模壓透鏡時壓制件的處理過程變?nèi)菀琢恕Ａ硪环矫?，?dāng)值d1/f不小于上限時，因為中央厚度(軸向厚度)不太大，可以保證工作距離大。此外，因為能將產(chǎn)生象散抑制到很小，故能保證良好的象高特性。根據(jù)以上方案，值d1/f滿足以下表達式更可取。
1.2≤d1/f≤2.3(12′)此外，滿足以下表達式尤其可取。
1.4≤d1/f≤1.8(12″)(97)如(1)-(96)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該物鏡由塑料材料形成。當(dāng)物鏡由塑料形成時，能減輕重量，并減小加到聚焦機構(gòu)上的負擔(dān)。此外，生產(chǎn)的物鏡有可靠的精確度，量大，成本低。此外，當(dāng)在物鏡上設(shè)置非球面或衍射面時，可以容易地形成這些表面。特別是通過注模法(包括注射壓模)進行生產(chǎn)是可取的。
(98)如(1)-(97)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該物鏡由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。于是，因為由濕度吸收引起的物鏡的折射光焦度變化變小，因此是可取的。
(99)如(1)-(98)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該物鏡由對于光源的振動波長的光在厚度3mm時內(nèi)部透射比不小于85％的材料形成。于是，因為具有高光強的光源是不必要的，因此能節(jié)省能源。
(100)如(1)-(99)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于它能應(yīng)用到第1至第99方面其中之一所描述的光學(xué)拾取裝置中。
(101)如(1)-(99)其中之一描述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于它是用于第1至第99方面其中之一所描述的光學(xué)拾取裝置的物鏡。
(102)一種物鏡，其特征在于，在用于能對至少2種光信息記錄介質(zhì)進行信息記錄和/或再現(xiàn)的光學(xué)拾取裝置的物鏡中，所述光學(xué)拾取裝置具有振動波長與λ1(λ1＜λ2)不同的振動波長λ2的光源，聚光光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，用于通過透明基板厚度為t1的透明基板將振動波長λ1的光源發(fā)出的第一光通量聚光到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，通過透明基板厚度為t2(t1＜=t2)的透明基板將振動波長λ2的光源發(fā)出的第二光通量聚光到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以及光檢測器，用于接收從第一和第二光信息記錄介質(zhì)反射的光，而且滿足以下表達式。
1.1≤d1/f≤3.0(13)其中，d1軸向透鏡厚度(mm)f振動波長λ1下的焦距(mm)(在這種關(guān)系中，當(dāng)在物鏡上設(shè)置衍射面時，在整個焦距內(nèi)合并有折射光焦度和衍射光焦度)。
(103)如(102)中描述的物鏡，其特征在于象方數(shù)值孔徑NA不小于0.75。
(104)如(102)或(103)中描述的物鏡，其特征在于它設(shè)有具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。
(105)如(104)中描述的物鏡，其特征在于衍射面具有這樣的波長特性在記錄和再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方一預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ1的條件下，能將振動波長λ1rpm的光源發(fā)出的第一光通量會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，在記錄和再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方一預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)不大于波陣面像差0.07λ2rpm的條件下，能將振動波長λ2的光源發(fā)出的第二光通量會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
(106)如(104)或(105)中描述的物鏡，其特征在于，對于第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面，當(dāng)通過從振動波長λ1的光源發(fā)出的第一光通量記錄或再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方一預(yù)定數(shù)值孔徑為NA1時，對于第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面，當(dāng)通過從振動波長λ2的光源發(fā)出的第二光通量記錄或再現(xiàn)信息所必需的物鏡的象方一預(yù)定數(shù)值孔徑為NA2(NA1＞NA2)時，在不小于波陣面像差0.07λ2rms的條件下，在NA1內(nèi)，衍射面將從振動波長λ2的光源發(fā)出的第二光通量聚光到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
(107)如(104)-(106)其中之一描述的物鏡，其特征在于，該衍射面具有對于光源的振動波長的微小變化能抑制軸向色差的功能。
(108)如(104)-(107)其中之一描述的物鏡，其特征在于，該衍射面具有光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時縮短物鏡的后焦點的波長特性。
(109)如(104)-(108)其中之一描述的物鏡，其特征在于，該衍射面具有光源的振動波長被微小改變到長波長側(cè)時改變到物鏡的球面像差變成未充分矯正的方向上的球面像差的特性。
(110)如(102)-(109)其中之一描述的物鏡，其特征在于它是至少一個表面是非球面的單透鏡，且滿足以下表達式。
0.5≤(f1/νd)·fD1≤10.0(14)其中，f1在振動波長λ1下物鏡的焦距(mm)，其中合并有物鏡的折射光焦度和由物鏡的衍射結(jié)構(gòu)帶來的衍射光焦度；νd透鏡材料的d線的阿貝系數(shù)；fD1當(dāng)物鏡的衍射結(jié)構(gòu)由Φb=b2h2+b4h4+b6h6+…定義的光程差函數(shù)表達時[本文中，h是距離光軸的高度(mm),b2,b4,b6…是二級、四級、六級…的光程差函數(shù)系數(shù)]，僅通過衍射結(jié)構(gòu)在振動波長λ1下由fD=1/(-2·b2)定義的焦距(mm)。
通過滿足以上表達式(14)，對短波長光源的光通量和傳統(tǒng)長波長光源的軸向色差都不被過量矯正或未充分矯正，并能很好平衡地矯正。在以上表達式(14)中，在超過左側(cè)的下限內(nèi)，不對600nm-800nm的長波長光源的光通量過量矯正軸向色差，在低于右側(cè)的上限內(nèi)，對不大于500nm的短波長光源的光通量充分矯正軸向色差，這是可取的。當(dāng)在物鏡上設(shè)置具有波長特性的衍射結(jié)構(gòu)時，通過該特性，分別對透明基板厚度不同的多個光信息記錄介質(zhì)在各自的信息記錄面上形成精細光斑，也適用于透明基板厚度(例如1.2mm的CD,0.6mm的DVD)大的傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)，也適用于透明基板厚度小(例如透明基板厚度不大于0.2mm)的光信息記錄介質(zhì)，對此，短波長光源和高象方數(shù)值孔徑是必要的，能得到通常能用于信息的記錄或再現(xiàn)的物鏡。
(111)如(102)-(109)其中之一描述的物鏡，其特征在于它是至少一個表面是非球面的單透鏡，且滿足以下表達式。
-25.0≤(b2/λ1)≤0.0(15)其中，b2二級的光程差函數(shù)系數(shù)，當(dāng)物鏡的衍射結(jié)構(gòu)由Φb=b2h2+b4h4+b6h6+…定義的光程差函數(shù)表達時[本文中，h是距離光軸的高度(mm),b2,b4,b6…是二級、四級、六級…的光程差函數(shù)系數(shù)]；λ1振動波長λ1(mm)。
此外，通過滿足以上表達式(15)，能減輕由設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)帶來的像差矯正的負擔(dān)，即，通過滿足以上表達式(15)，因為可能在聚光光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生的軸向色差的矯正任務(wù)幾乎不分配給設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)，衍射結(jié)構(gòu)的環(huán)帶間隔可以很大，環(huán)帶數(shù)量可以很小，故能獲得具有高衍射效率的物鏡。本文中，當(dāng)b2=0時，它相當(dāng)于不通過設(shè)在物鏡上的衍射結(jié)構(gòu)矯正軸向色差的情況，當(dāng)-25.0≤(b2/λ1)＜0.0時，它相當(dāng)于將短波長光源(不大于約500nm)的光通量的軸向色差矯正到長波長光源(約600nm到800nm)的光通量的軸向色差不被過量矯正的程度。以這種方式，能在布置在物鏡和光源之間的球面像差變化的裝置由第(10)、(11)、(33)、(38)、(39)、(63)和(65)所描述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成時矯正未充分矯正的軸向色差。此外，在通過衍射結(jié)構(gòu)的作用矯正物鏡中產(chǎn)生的軸向色差的情況下，當(dāng)物鏡材料的阿貝系數(shù)為νd時，最好滿足νd＞55.0，從而，可以將二級光譜抑制為很小。
(112)如(102)-(111)其中之一描述的物鏡，其特征在于，在物鏡的球面像差中，當(dāng)?shù)谌壡蛎嫦癫畛煞譃镾A1時，第五、第七和第九球面像差成分的和是SA2時，滿足下面的表達式。
|SA1/SA2|＞1.0(16)其中，SA1當(dāng)像差函數(shù)展開為Zernike多項式時的第三級球面像差成分；SA2當(dāng)像差函數(shù)展開為Zernike多項式時的第五球面像差成分、第七球面像差成分和第九球面像差成分的平方和的根。
這涉及在物鏡中產(chǎn)生的球面像差的實際級球面像差成分中的平衡。特別是在具有高象方孔徑的的單透鏡物鏡中，因為存在一種傾向，在這種傾向中，通過中央厚度(軸向厚度)的些微差別增大球面像差的量，物鏡所要求的可允許的中央厚度范圍變得非常窄，此外，當(dāng)通過模壓生產(chǎn)透鏡時，也難以通過滿足以上表達式(11)在不大于幾μm的中央厚度的偏差下得到多個透鏡，在物鏡中產(chǎn)生的實際級的球面像差成分中的平衡可以作得很精細，能延伸物鏡所要求的中央厚度(特別是與設(shè)計值的誤差)的可允許范圍。
(113)如(102)或(103)中描述的物鏡，其特征在于，在至少一個表面上至少具有第一部分、第二部分和第三部分，通過它們將光源發(fā)射的光通量經(jīng)折射作用從光軸側(cè)到其外周邊按順序分成多個光通量，其中第一部分和第三部分能會聚來自振動波長λ1的光源的光通量，使得能對第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面進行信息的記錄或再現(xiàn)，第一部分和第二部分能會聚來自振動波長λ2的光源的光通量，使得能對第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面進行信息的記錄或再現(xiàn)。
(114)如(102)或(103)中描述的物鏡，其特征在于，在物鏡的至少一個表面上，形成一個環(huán)帶形臺階部分將入射光通量分成k(k≥4)個環(huán)帶形光通量(本文中，以從光軸側(cè)到外部的順序定義第一，第二，…，第k光通量)，當(dāng)在第一光信息記錄介質(zhì)上進行信息的記錄和/或再現(xiàn)時，在通過第一和第k光通量形成的最佳表現(xiàn)象面位置上的第一和第k光通量的波陣面的球面像差成分不大于0.05λ1rms(光源波長λ1)，在第二到第(k-1)光通量中，至少2個光通量在從第一和第k光通量形成的最佳表現(xiàn)圖象位置的不同位置上分別形成最佳象面位置，在由第一和第k光通量形成的最佳表現(xiàn)圖象位置上，在通過必要的數(shù)值孔徑到達第一光信息記錄介質(zhì)的第一到第k光通量的各光通量中的光線的波陣面像差幾乎為miλ1(mi是整數(shù)，I=1,2,…,k)。
(115)如(102)-(104)其中之一描述的物鏡，其特征在于它由塑料材料形成。
(116)如(102)-(115)其中之一描述的物鏡，其特征在于它由由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。
(117)如(102)至(116)其中之一描述的物鏡，其特征在于它由3mm厚度下對于光源的振動波長內(nèi)透射比不小于85％的材料形成。
(118)如(102)至(117)其中之一描述的物鏡，其特征在于它是至少一個表面是非球面的單透鏡。
(119)如(102)至(118)其中之一描述的物鏡，其特征在于它適用于(1)-(99)中任一項描述的光學(xué)拾取裝置。
(120)一種擴束器，其特征在于，它包括至少一個正透鏡和至少一個負透鏡，兩者中至少其一是能沿光軸方向傳送的可移動元件，包括該正透鏡的所有正透鏡的相應(yīng)阿貝系數(shù)不大于70.0或者包括該負透鏡的所有負透鏡的的相應(yīng)阿貝系數(shù)不小于40.0，它在至少一個表面上有具有環(huán)帶形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。
當(dāng)組成擴束器的正透鏡的阿貝系數(shù)不小于70.0或負透鏡的阿貝系數(shù)不小于40.0時，在另一個光學(xué)元件中產(chǎn)生的軸向色差(特別優(yōu)選地，當(dāng)適用于光學(xué)拾取裝置時的物鏡)易于處于未充分矯正的狀態(tài)，但是，當(dāng)設(shè)置衍射面時，能精細矯正軸向色差。特別是當(dāng)在至少一個表面上設(shè)置具有入射光源的振動波長被微小變化到長波長側(cè)時后焦點變短的波長特性的衍射面時，能精細地矯正物鏡的軸向色差。此外，當(dāng)正透鏡的阿貝系數(shù)不大于70.0時，強度出色，生產(chǎn)容易，也適于抵抗環(huán)境，是好的。另一方面，當(dāng)負透鏡的其阿貝系數(shù)不小于40.0時，短波長光的透射比出色。對于正透鏡和負透鏡，阿貝系數(shù)不小于40.0和不大于70.0是可取的。
(121)如(120)中描述的擴束器，其特征在于，當(dāng)在輸出待入射光通量的光源的振動波長中傍軸光焦度為P1時，比振動波長短10nm的波長中的傍軸光焦度為P2，比振動波長長10nm的波長中的傍軸光焦度為P3，滿足以下表達式。
P2＜P1＜P3(17)根據(jù)這個表達式，矯正在光學(xué)元件例如物鏡或耦合透鏡中產(chǎn)生的軸向色差的任務(wù)被分配給擴束器。即在擴束器本身內(nèi)，軸向色差被衍射結(jié)構(gòu)過量矯正，并且通過產(chǎn)生與例如物鏡或耦合透鏡這樣的光學(xué)元件中產(chǎn)生的軸向色差極性相反的軸向色差，能矯正光學(xué)元件例如物鏡或耦合透鏡中產(chǎn)生的軸向色差。
(122)如(121)或(120)中描述的擴束器，其特征在于，相對于輸出待入射光通量的光源的振動波長的微小變化，衍射面具有抑制設(shè)置在發(fā)光側(cè)的聚光透鏡中產(chǎn)生的軸向色差的功能。
(123)如(120)-(122)其中之一描述的擴束器，其特征在于，當(dāng)輸出待入射光通量的光源的振動波長被微小變化到長波長側(cè)時，衍射面具有波長特性使得布置在發(fā)光側(cè)上的聚光透鏡的后焦點變短，據(jù)此，能精細矯正光學(xué)元件例如物鏡的軸向色差。
(124)如(120)-(123)其中之一描述的擴束器，其特征在于，當(dāng)輸出待入射光通量的光源的振動波長被微小變化到長波長側(cè)時，衍射面具有球面像差特性，在該特性中，將布置在發(fā)光側(cè)的聚光透鏡的球面像差改變到未充分矯正的方向上。從而，輸出待入射光通量的光源的振動波長被微小變化到長波長側(cè)時產(chǎn)生的球面像差能得到精細矯正。
(125)如(120)-(124)其中之一描述的擴束器，其特征在于，可移動元件由特定比重不大于2.0的材料形成。據(jù)此，能減輕加到傳動設(shè)備上的可移動元件的負擔(dān)。
(126)如(120)-(125)其中之一描述的擴束器，其特征在于，可移動元件由塑料材料形成。據(jù)此，能減輕加到傳送裝置上的可移動元件的負擔(dān)，能沿光軸方向高速傳送可移動元件。此外，當(dāng)上面設(shè)有衍射面或非球面的結(jié)構(gòu)元件由塑料材料形成時，這些可以很容易地被增加上去。
(127)如(120)-(126)其中之一描述的擴束器，其特征在于它在可移動元件的至少一個表面上具有非球面。
(128)如(120)-(127)其中之一描述的擴束器，其特征在于可移動元件由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。
(129)如(120)-(128)其中之一描述的擴束器，其特征在于可移動元件由3mm厚度下對于將要入射的光源的振動波長的光的內(nèi)透射比不小于85％的材料形成。
(130)如(120)-(124)其中之一描述的擴束器，其特征在于它由塑料材料形成。
(131)如(120)-(124)或(130)其中之一描述的擴束器，其特征在于它在至少一個表面上有非球面。
(132)如(120)-(124)、(130)或(131)其中之一描述的擴束器，其特征在于它由飽和吸水不大于0.5％的材料形成。
(133)如(120)-(124)、(130)-(132)其中之一描述的擴束器，其特征在于它由3mm厚度下對于將要入射的光源的振動波長的光的內(nèi)透射比不小于85％的材料形成。
(134)如(120)-(133)其中之一描述的擴束器，其特征在于它適用于(8)-(33)和(36)-(63)中任一項中描述的光學(xué)拾取裝置。
(135)一種聚光光學(xué)系統(tǒng)，是在記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)的光學(xué)拾取裝置上的一種聚光光學(xué)系統(tǒng)，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括耦合透鏡和物鏡，耦合透鏡改變從光源發(fā)射的發(fā)散光的發(fā)散角，物鏡將通過耦合透鏡的光通量通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板會聚在圖象記錄表面上，環(huán)形帶狀衍射結(jié)構(gòu)形成在組成聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面上，耦合透鏡是2-組結(jié)構(gòu)，通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上引起的球面像差偏差，這是特殊特征。
(135)的聚光光學(xué)系統(tǒng)，涉及用于光學(xué)拾取裝置的聚光光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)拾取裝置用于對密度比DVD高容量比DVD大的高級光信息記錄介質(zhì)進行記錄和再現(xiàn)。在組成聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面上，通過提供具有波長特性的衍射結(jié)構(gòu)，在該特性中，光源波長朝長波長側(cè)輕微波動時物鏡的后焦點被縮短，能有效矯正在物鏡上造成的軸向色差，軸向色差在使用短波長光源例如紫色半導(dǎo)體激光時是個問題。盡管上面提到的衍射結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置在與物鏡相比更靠近光源的獨立布置的耦合透鏡以外的光學(xué)元件上，但將其設(shè)在物鏡和/或耦合透鏡上是可取的，因為聚光光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元件的數(shù)量可以更少，由此將光學(xué)拾取裝置的尺寸作得更小。當(dāng)耦合透鏡的光學(xué)表面上設(shè)置衍射結(jié)構(gòu)時，可以將設(shè)在一個光學(xué)表面上的衍射結(jié)構(gòu)的最小環(huán)形帶距離作得很大，因為能使兩個或多個光學(xué)表面分擔(dān)衍射光焦度，由此增強衍射效率。
此外，當(dāng)將組成耦合透鏡的兩個透鏡組中的至少一組作成能沿光軸方向移動時，能矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)中每個光學(xué)表面特別是物鏡的光學(xué)表面上引起的球面像差的偏差。由于能實時矯正由光源的發(fā)射波長的微小偏差、溫度和濕度和/或光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度誤差在物鏡上造成的球面像差，因此總能在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上形成適當(dāng)光斑，而這些偏差在使用具有以比傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)更高的密度記錄和/或再現(xiàn)以高密度記錄的信息所必需的高數(shù)值孔徑的物鏡時會帶來問題。
通過沿光軸方向移動耦合透鏡的可移動透鏡組，能矯正形成組成聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的誤差引起的球面像差。通常，當(dāng)通過采用金屬鑄模的形成方法制造光學(xué)元件時，在加工金屬模和形成光學(xué)元件時會產(chǎn)生誤差。誤差的例子包括中央部分的厚度誤差和光學(xué)表面的形狀誤差。如果由這些誤差造成的像差成分是第三級球面像差，在本發(fā)明的聚光光學(xué)系統(tǒng)中能通過沿光軸方向移動耦合透鏡的可移動透鏡組來矯正它。所以，可以將形成聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的制造公差作得很大，從而提高生產(chǎn)率。
(136)如(135)中描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)，上述光源發(fā)射不大于600nm的波長的光，在聚光光學(xué)系統(tǒng)中每個折射面的折射作用產(chǎn)生的軸向色差和衍射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的軸向色差相互抵消。
盡管對于光信息記錄介質(zhì)來說，記錄密度能高于在傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)和/或再現(xiàn)以較高密度記錄的信息，提供采用具有不大于600nm的振動波長的光源發(fā)光，如圖(136)所示，如上所述，在聚光光學(xué)系統(tǒng)尤其是物鏡上產(chǎn)生軸向色差是一個問題。當(dāng)在上述衍射結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生極性與聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個折射面上產(chǎn)生的軸向色差的極性相反的軸向色差時，在通過聚光光學(xué)系統(tǒng)在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上形成光斑情況下的波陣面處于軸向色差被抵消的狀態(tài)，從而，能建立一個系統(tǒng)，在系統(tǒng)中軸向色差被令人滿意地矯正到作為整個聚光光學(xué)系統(tǒng)的光源的波長偏差范圍內(nèi)。
順便提及，本發(fā)明的聚光光學(xué)系統(tǒng)最好由對具有光源的振動波長的光在3mm厚度下內(nèi)部透射系數(shù)為85％或更高的光學(xué)材料制成。當(dāng)用振動波長不大于600nm特別是約400nm的短波長的光源時，由于光學(xué)材料吸光造成的透射系數(shù)下降是個問題。但是，通過制造具有上述內(nèi)部透射系數(shù)的材料的聚光光學(xué)系統(tǒng)，能形成具有高光量的光斑而不增加記錄時光源的輸出，在再現(xiàn)時提高讀信號的S/N比。
更可取的是，本發(fā)明的聚光光學(xué)系統(tǒng)由吸水飽和系數(shù)不大于0.5％的光學(xué)材料制成。如果觀察到這個條件，在組成聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)元件吸收空氣中水分期間幾乎不產(chǎn)生由吸收系數(shù)差別引起的折射率分布，從而能抑制所產(chǎn)生的像差和相位變化造成的衍射效率下降。當(dāng)物鏡的數(shù)值孔徑很大，特別會產(chǎn)生更多像差和衍射效率的下降。但是，可以通過前述方式將它們充分抑制到較低水平。
(137)在(136)描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，由耦合透鏡、其上具有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件和物鏡組成的復(fù)合系統(tǒng)的軸向色差滿足以下表達式；|ΔfB·NA2|≤0.25μm(17)其中，NA表示記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)所必需的物方；指定物鏡的數(shù)值孔徑，ΔfB表示對應(yīng)于光源波長中+1nm變化的復(fù)合系統(tǒng)焦點位置的變化(μm)。
當(dāng)利用衍射結(jié)構(gòu)的作用矯正在聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個折射面上產(chǎn)生的軸向色差時，最好聚光光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差即由耦合透鏡、上面有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件和物鏡組成的復(fù)合系統(tǒng)的軸向色差滿足(137)的條件表達式(17)。
(138)在(135)-(137)所描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，在記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)所必需的物方；指定物鏡的數(shù)值孔徑最好是0.65或更大，光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度不大于0.6mm。
由于通過將記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)所必需的物方；指定物鏡的數(shù)值孔徑增強到0.65或更大(傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)例如CD為0.45,DVD為0.60)來減小會聚在信息記錄面上的光斑尺寸，如(138)所示，對于光信息記錄介質(zhì)來說，能使記錄密度比傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)高和/或再現(xiàn)以更高密度記錄的信息。但是，增強物鏡的數(shù)值孔徑帶來一個問題，即從垂直于光軸的表面傾斜的光信息記錄介質(zhì)或其變歪引起的彗差更顯著。通過使光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度作得更小，能抑制彗差的出現(xiàn)。當(dāng)物鏡的數(shù)值孔徑增大到0.65或更大時，最好使光信息記錄介質(zhì)的透明基板得厚度(t)作成0.6或更小(對于傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)例如CD為1.2mm，對于DVD為0.6mm)。具體地說，在0.65≤NA≤0.70的情況下，0.3≤t≤0.6最好，而在0.70≤NA≤0.85的情況下，0.0≤t≤0.3最好。
(139)在(135)-(138)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，能在組成耦合透鏡的那些透鏡之間沿光軸方向移動的透鏡組具有正折射光焦度，滿足以下表達式；4≤fCP/fOBJ≤17(18)其中fCP表示能沿光軸方向移動且具有正折射光焦度的透鏡組的焦距(mm)，F(xiàn)OBJ表示物鏡的焦距。
當(dāng)在組成耦合透鏡的那些透鏡中具有正折射光焦度的透鏡組被作成能如(139)所示沿光軸方向移動時，最好滿足表達式(18)。當(dāng)不超過表達式(18)中的上限時，矯正在聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的偏差的移動量可以很小，這使整個聚光光學(xué)系統(tǒng)緊湊。當(dāng)不超過表達式(2)中的下限時，能將可移動透鏡組的折射光焦度壓制到很小，從而抑制可移動透鏡組上像差的出現(xiàn)。當(dāng)組成耦合透鏡的兩個透鏡組被作成具有正折射光焦度時，能通過滿足表達式(18)將折射光焦度均衡分布給兩個透鏡組，每個透鏡組作成易于制造的形狀。
(140)在(135)-(138)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，能在組成耦合透鏡的那些透鏡之間沿光軸方向移動的透鏡組具有負折射光焦度，滿足以下表達式；-20≤fCN/fOBJ≤-3(19)其中fCN表示能沿光軸方向移動且具有負折射光焦度的透鏡組的焦距(mm)，fOBJ表示物鏡的焦距。
當(dāng)在組成耦合透鏡的那些透鏡中具有負折射光焦度的透鏡組被作成能如(140)所示沿光軸方向移動時，最好滿足表達式(19)。當(dāng)不超過表達式(19)中的下限時，矯正在聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的偏差的移動量可以很小，這使整個聚光光學(xué)系統(tǒng)緊湊。當(dāng)不超過表達式(19)中的上限時，能將可移動透鏡組的折射光焦度壓制到很小，從而抑制可移動透鏡組上像差的出現(xiàn)。進一步能將組成耦合透鏡的兩個透鏡組之間具有正折射光焦度的透鏡組的折射光焦度壓制到很小，從而能抑制具有正折射光焦度的透鏡組上的像差的出現(xiàn)，從而易于制造。
(141)在(135)-(140)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，物鏡具有1-組和1-元件的結(jié)構(gòu)，至少一個表面是非球面的。
通過使物鏡具有1-組和1-元件的結(jié)構(gòu)，其中如(141)所示至少一個表面是非球面的，能得到適于光拾取的物鏡，其中在簡單的1-組和1-元件的結(jié)構(gòu)中很好地矯正球面像差和彗差，并且對于光信息記錄介質(zhì)來說，能以高于傳統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)的密度記錄和/或再現(xiàn)以更高密度記錄的信息。此外，兩個表面都是非球面的更可取，從而能更準(zhǔn)確地矯正像差。此外，通過使物鏡具有1-組和1-元件的結(jié)構(gòu)，即使數(shù)值孔徑大時也能保證工作距離長，從而防止由光信息記錄介質(zhì)變歪或傾斜造成的物鏡和光信息記錄介質(zhì)之間的接觸。
(142)在(135)-(140)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，物鏡具有2-組和2-元件的結(jié)構(gòu)，在第一表面至第三表面中至少兩個表面是非球面的。
通過使物鏡具有(142)所示的2-組和2-元件的結(jié)構(gòu)，能將對光線的折射光焦度分布給四個表面，由此，即使數(shù)值孔徑作得很大時，每個表面的折射光焦度也可以很小。結(jié)果，在作金屬模和形成透鏡時，透鏡表面之間的偏心公差可以很大，導(dǎo)致透鏡容易制造。通過將對光線的折射光焦度分布給四個表面，在對設(shè)置在第一表面到第三表面中至少兩個表面上的非球面進行的矯正操作產(chǎn)生了空間，這使得能更準(zhǔn)確地矯正球面像差和彗差。在這種情況下，最好將包括第一和第三表面的至少兩個表面作成非球面。更好的是，第二表面也作成非球面，因為能將第一透鏡和第二透鏡之間光軸偏差造成的像差控制到很小。
(143)在(135)到(142)之一所述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，其上具有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件由塑料利料構(gòu)成。因此，容易提供衍射元件，使得它能夠以低成本大批量通過注射模壓方法適用金屬模制造。
(144)在(135)-(143)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，最好在組成耦合透鏡的透鏡組中可沿光軸方向移動的透鏡組由特定比重為2.0或更小的材料制成，在運動過程中可以將慣性力保持為很小，由此能快速運動。此外，用于驅(qū)動表示使可移動透鏡組移動的驅(qū)動裝置驅(qū)動器的電能可以很小，且能使用小型驅(qū)動器。
(145)在(135)-(144)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，最好第n級衍射光的光量(n表示非0和±1的整數(shù))大于其他級的衍射光的光量，上述聚光光學(xué)系統(tǒng)能將在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄和/或再現(xiàn)過程中在衍射結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的第n級衍射光會聚在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上因為當(dāng)衍射結(jié)構(gòu)由多個區(qū)形成時，可以將環(huán)形帶距離作得很大，這樣容易制造。
(146)在(135)-(145)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，如果通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正光源的振動波長偏差造成的聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的偏差，能在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上形成出色的光斑，從而不需要選擇光源，這是可取的。
(147)在(135)-(146)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，即使能用由于溫度改變和濕度改變引起成象效率下降的塑料透鏡作為物鏡，對于光學(xué)拾取裝置來說，能得到高數(shù)值孔徑和大量降低成本，如果物鏡包括用至少一個塑料材料片形成的透鏡，則通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正溫度和濕度變化引起的聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的偏差。
(148)在(135)-(146)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，如果通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正信息記錄媒體的透明基板厚度變化造成的球面像差的偏差，能使光信息記錄介質(zhì)的制造公差很大，從而提高生產(chǎn)率。
(149)在(135)-(146)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正由至少兩個光源振動波長偏差、溫度濕度變化和信息記錄媒體的透明基板厚度變化組合引起的聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差的偏差。
在本發(fā)明的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，如(147)所指出的，由溫度濕度變化或信息記錄媒體的透明基板厚度誤差或光源的振動波長從標(biāo)準(zhǔn)波長漂移組合造成的球面像差的偏差能得到矯正，因此，能得到聚光特性總是很出色的聚光光學(xué)系統(tǒng)。
(150)在(135)-(149)其中之一描述的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，光信息記錄介質(zhì)具有多個透明基板和多個信息記錄層以從光信息記錄介質(zhì)表面開始的這種順序交替層疊，沿光軸方向移動物鏡用于聚焦以對每個信息記錄面進行信息記錄和/或再現(xiàn)，通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正每個信息記錄層上透明基板的厚度差造成的球面像差的偏差。
聚光光學(xué)系統(tǒng)(150)涉及一種能對具有以下結(jié)構(gòu)的光信息記錄介質(zhì)記錄和/或再現(xiàn)信息的光學(xué)拾取裝置，所述結(jié)構(gòu)是多個透明基板和多個信息記錄層以從光信息記錄介質(zhì)表面開始的這種順序交替層疊。在該聚光光學(xué)系統(tǒng)中，能通過沿光軸方向移動耦合透鏡的可移動光學(xué)元件來矯正到信息記錄層存在于表面內(nèi)的透明基板厚度差造成的球面像差，并且能通過沿光軸方向移動物鏡來聚焦所指的信息記錄層，由此，能在每個信息記錄面上形成出色的波陣面。因此，能在光信息記錄介質(zhì)的一側(cè)表面上記錄雙次或多次信息和/或?qū)⑦@些信息再現(xiàn)。
(151)一種其中有聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)拾取裝置，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)有光源；改變從光源發(fā)出的發(fā)散光的發(fā)散角的2-組結(jié)構(gòu)的耦合透鏡和通過光信息記錄介質(zhì)的透明基板將經(jīng)過耦合透鏡的光通量會聚在信息記錄面上的物鏡；檢測反射到信息記錄面上的光的光檢測器；第一驅(qū)動裝置，沿光軸方向和垂直于光軸的方向上移動物鏡，用于將光通量會聚在信息記錄面上；以及第二驅(qū)動裝置，沿光軸方向移動耦合透鏡的至少一個光學(xué)元件；所述光學(xué)拾取裝置對光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面進行信息記錄和/或再現(xiàn)，其中在組成聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面上形成環(huán)形帶狀折射結(jié)構(gòu)，第二驅(qū)動裝置沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組，以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差的偏差。
一種(151)的光學(xué)拾取裝置涉及一種對密度比DVD高容量比DVD大的高級光信息記錄介質(zhì)進行記錄和/或再現(xiàn)的裝置。在組成光學(xué)拾取裝置的聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的至少一個光學(xué)表面上，通過提供具有波長特性的衍射結(jié)構(gòu)，在該特性中，光源波長朝長波長側(cè)輕微波動時物鏡的后焦點被縮短，能有效矯正在物鏡上造成的軸向色差，軸向色差在使用短波長光源例如紫色半導(dǎo)體激光時是個問題。還能通過使組成耦合透鏡的兩個透鏡組中至少其中一組能沿光軸方向移動來令人滿意地矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差的偏差。第二驅(qū)動裝置沿光軸方向移動組成耦合透鏡的兩個透鏡組中的至少其中一組，在這種情況下，移動光學(xué)元件使得能適當(dāng)矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差，同時監(jiān)視來自檢測會聚在信息記錄面上的光通量的聚光狀態(tài)的傳感器的信號。能用音圈型驅(qū)動器和壓電驅(qū)動器作為第二驅(qū)動裝置。而且，呈現(xiàn)的效果與(135)相同。
(152)在(151)描述的光學(xué)拾取裝置中，光源發(fā)射波長為600nm或更短的光，聚光光學(xué)系統(tǒng)中每個折射界面的折射作用造成的軸向色差和衍射結(jié)構(gòu)造成的軸向色差彼此抵消，因此呈現(xiàn)出與結(jié)構(gòu)2中描述的本發(fā)明所述的同樣的效果。
(153)在(152)描述的光學(xué)拾取裝置中，耦合透鏡產(chǎn)生軸向色差，在衍射結(jié)構(gòu)上設(shè)置光學(xué)元件，通過物鏡滿足以下表達式，從而呈現(xiàn)出與結(jié)構(gòu)3中描述的本發(fā)明所述的同樣的效果。
|ΔfB·NA2|≤0.25μm(20)其中，NA表示記錄和/或在線光信息記錄介質(zhì)必需的物方；上指定物鏡的數(shù)值孔徑，ΔfB表示對應(yīng)于光源波長+1nm變化的復(fù)合系統(tǒng)的焦點位置的變化(μm)。
(154)在(151)-(153)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，對光信息記錄介質(zhì)進行記錄和/或再現(xiàn)所必需的象方的物鏡的數(shù)值孔徑為0.65或更大，光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度為0.6mm或更小，因此，呈現(xiàn)與(138)中描述的發(fā)明同樣的效果。
(155)在(151)-(154)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，在組成耦合透鏡的透鏡組中能在耦合透鏡的方向上移動的透鏡組具有正折射光焦度并滿足以下表達式，因此，呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)5中發(fā)明相同的效果；4≤fCP/fOBJ≤17(21)其中fCP表示能沿光軸方向移動且具有正折射光焦度的透鏡組的焦距(mm)，fOBJ表示物鏡的焦距。
(156)在(151)-(154)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，在組成耦合透鏡的透鏡組中能在耦合透鏡的方向上移動的透鏡組具有負折射光焦度并滿足以下表達式，因此呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)6中發(fā)明相同的效果；-20≤fCN/fOBJ≤-3(22)其中fCN表示能沿光軸方向移動且具有負折射光焦度的透鏡組的焦距(mm)，fOBJ表示物鏡的焦距。
(157)在(151)-(156)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，物鏡為1-組和1-元件結(jié)構(gòu)，其至少一個表面是非球面，因此呈現(xiàn)與(141)所述發(fā)明同樣的效果。
(158)在(151)-(156)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，物鏡為2-組和2-元件結(jié)構(gòu)，在第一至第三表面中至少兩個表面是非球面的，因此，呈現(xiàn)與(142)所述發(fā)明同樣的效果。
(159)在光學(xué)拾取裝置中，在衍射結(jié)構(gòu)上設(shè)置塑料材料制成的光學(xué)元件，因此呈現(xiàn)與(143)所述發(fā)明同樣的效果。
(160)在(151)-(159)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，在組成耦合透鏡的透鏡組中能在耦合透鏡的方向上移動的透鏡組由比重不大于2的材料制成，所以呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)10所述發(fā)明同樣的效果。
(161)在(151)-(160)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，第n級衍射光的光量(n表示非0和±1的整數(shù))大于任何其他級的衍射光的光量，上述聚光光學(xué)系統(tǒng)能將在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄和/或再現(xiàn)過程中在衍射結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的第n級衍射光會聚在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)11所述發(fā)明同樣的效果。
(162)在(151)-(161)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，由于光源的振動波長偏差在聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正，所以呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)12所述發(fā)明同樣的效果。
(163)在(151)-(161)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，物鏡包括用至少一個塑料材料片制成的透鏡。由溫度和濕度改變在聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正，因此呈現(xiàn)與(147)所述發(fā)明同樣的效果。
(164)在(151)-(161)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，通過移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度偏差造成的球面像差偏差，因此呈現(xiàn)與(148)所述發(fā)明同樣的效果。
(165)在(151)-(161)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正光源的振動波長偏差、溫度和濕度改變以及光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度變化中至少兩個因素組合引起的在聚光光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差，呈現(xiàn)與結(jié)構(gòu)15所述發(fā)明同樣的效果。
(166)在(151)-(165)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置中，光信息記錄介質(zhì)具有這樣的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，多個透明基板和多個信息記錄層以從光信息記錄介質(zhì)表面開始這樣的順序交替層疊，沿光軸方向移動物鏡，用于對每個信息記錄面的信息記錄和/或再現(xiàn)進行聚焦，通過沿光軸方向移動組成耦合透鏡的至少一個透鏡組來矯正每個信息記錄層上的透明基板厚度差造成的球面像差偏差，從而呈現(xiàn)與(150)所述發(fā)明同樣的效果。
(167)一種配有(151)-(166)其中之一所述的光學(xué)拾取裝置的再現(xiàn)設(shè)備，用于記錄聲音和/或圖象，和/或再現(xiàn)聲音和/或圖象。
(167)的再現(xiàn)裝置能對在密度和容量方面大于DVD的高級光信息記錄介質(zhì)令人滿意地進行聲音和圖象的記錄或再現(xiàn)，原因是聲音和圖象的記錄設(shè)備和再現(xiàn)設(shè)備配有上述光學(xué)拾取裝置。
(168)一種光學(xué)拾取裝置，其中具有光源；耦合透鏡，改變光源發(fā)出的發(fā)散光的發(fā)散角；以及物鏡，將通過耦合透鏡的光通量會聚在光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，并通過檢測來自光信息記錄介質(zhì)的光對光信息記錄介質(zhì)進行信息的記錄和/或再現(xiàn)，其中耦合透鏡具有矯正物鏡的像差的功能，同時物鏡在其至少一個表面上具有非球面并滿足以下表達式從而獲得出色的象高特性；1.1≤d1/f≤3其中，d1表示軸向透鏡厚度，f表示焦距。
(169)在(168)所述的物鏡中，滿足以下表達式；f/νd≤0.060其中νd表示阿貝系數(shù)。
(170)在(168)或(169)所述的物鏡中，滿足以下表達式；1.40≤n其中，n表示所用波長下的折射率。
(171)在(170)所述的物鏡中，滿足以下表達式。
1.40≤n≤1.85(172)在(168)或(171)所述的物鏡中，滿足以下表達式；0.40≤r1/(n+f)≤0.70其中，r1表示光源側(cè)的傍軸曲率半徑。
(173)在(168)所述的物鏡中，最好復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)的放大率m滿足以下表達式；
0.05≤|m|≤0.5(m＜0)最好，0.1≤|m|≤0.5(m＜0)其中，m表示物鏡和耦合透鏡的復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
當(dāng)放大率不小于以上條件表達式的下限時，復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)在尺寸上可以是緊湊的，當(dāng)不大于上限時，耦合透鏡的像差原來是更好的。
(174)在(168)-(173)其中之一所述的物鏡中，最好通過沿光軸方向移動耦合透鏡來矯正光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差。根據(jù)光學(xué)拾取裝置的聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的矯正，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差波動到”過”側(cè)或”欠”側(cè)時，通過沿光軸方向?qū)Ⅰ詈贤哥R移動一個適當(dāng)?shù)牧縼砀淖冞M入物鏡的光通量的發(fā)散角。依靠這個，能消除光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差偏差。
(175)在(174)描述的物鏡中，最好通過沿光軸方向移動耦合透鏡來矯正光源振動波長的輕微變化在光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差。根據(jù)在光學(xué)拾取裝置的聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的矯正，當(dāng)光源的半導(dǎo)體激光器振動波長波動時，當(dāng)振動波長從標(biāo)準(zhǔn)波長平移時在光學(xué)系統(tǒng)上造成”過”或”欠”球面像差。通過沿光軸方向?qū)Ⅰ詈贤哥R移動一個適當(dāng)?shù)牧縼砀淖冞M入物鏡的光通量的發(fā)散角。依靠這個，能消除光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差偏差。
(176)在(174)所述的物鏡中，最好通過沿光軸方向移動耦合透鏡來矯正溫度和濕度變化在光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差。根據(jù)溫度或濕度改變時在光學(xué)拾取裝置的聚光光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的矯正，當(dāng)由于溫度和濕度變化在光學(xué)系統(tǒng)上造成”過”或”欠”球面像差時，通過沿光軸方向?qū)Ⅰ詈贤哥R移動一個合適的量來改變進入物鏡的光通量的發(fā)散角。依靠這個，能消除光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差偏差。
(177)在(174)所述的物鏡中，最好通過沿光軸方向移動耦合物鏡來矯正光信息記錄介質(zhì)的保護層厚度的輕微變化在光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差。根據(jù)光信息記錄介質(zhì)的保護層厚度誤差在光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差的矯正，此時存在保護層變得更厚的誤差，當(dāng)在光學(xué)系統(tǒng)中存在”過”球面像差變得更薄的誤差時造成”欠”球面像差。在這種情況下，通過將耦合透鏡移動一個合適的量來改變進入物鏡的光通量的發(fā)散角。依靠這個，能消除光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差偏差。
(178)在(174)所述的物鏡中，最好通過沿光軸方向移動耦合透鏡來矯正光源的振動波長的輕微變化、溫度和濕度變化以及光信息記錄介質(zhì)的保護層厚度的輕微偏差中至少兩個或兩個以上因素組合在光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差。根據(jù)激光振動波長的輕微偏差、溫度和濕度變化以及光信息記錄介質(zhì)的保護層厚度的輕微偏差中至少兩個或兩個以上因素組合在光學(xué)系統(tǒng)上產(chǎn)生的球面像差的矯正，通過沿光軸方向?qū)Ⅰ詈贤哥R移動一個合適的量來改變進入物鏡的光通量的發(fā)散角。依靠這個，能消除光學(xué)系統(tǒng)上造成的球面像差偏差。
此外，最好通過沿光軸方向移動耦合透鏡來矯正在光學(xué)系統(tǒng)的每個光學(xué)表面上造成的球面像差偏差，使得在光學(xué)系統(tǒng)的球面像差波動到”過”側(cè)時可以增大耦合透鏡和物鏡之間的距離，通過沿光軸方向移動耦合透鏡使得在光學(xué)系統(tǒng)的球面像差波動到”欠”側(cè)時可以減小耦合透鏡和物鏡之間的距離。如果沿光軸方向移動耦合透鏡使得物鏡和耦合透鏡之間的距離被增大，與耦合透鏡移動之前的情況相比，更多的發(fā)散光進入物鏡。這使得能在物鏡上產(chǎn)生欠球面像差。所以，當(dāng)由于上述原因在光學(xué)系統(tǒng)上造成過球面像差時，如果通過將耦合透鏡移動一個適當(dāng)?shù)牧縼碓龃笪镧R和耦合透鏡之間的距離，則能剛好消除所產(chǎn)生的過球面像差。相反，如果沿光軸方向移動耦合透鏡使得耦合透鏡和物鏡之間的距離被減小，與耦合透鏡移動之前的情況相比，更多會聚光進入物鏡，這使得能在物鏡上產(chǎn)生過球面像差。所以，當(dāng)由于上述原因產(chǎn)生欠球面像差時，如果通過將耦合透鏡移動一個適當(dāng)?shù)牧縼頊p小物鏡和耦合透鏡之間的距離，則剛好能消除所產(chǎn)生的欠球面像差。
最好包括沿光軸方向移動耦合透鏡的移動裝置。在實際的光學(xué)拾取裝置上，移動耦合透鏡使得在光學(xué)系統(tǒng)上產(chǎn)生的球面像差可以得到合適的矯正，同時監(jiān)視再現(xiàn)信號的RF信號。作為耦合透鏡的移動裝置，可以使用音圈型驅(qū)動器和壓電驅(qū)動器。
在本說明書中使用的衍射面意味著一種結(jié)構(gòu)(或表面)，其中在光學(xué)元件的表面例如透鏡表面上提供浮雕，向它施加作用從而通過衍射改變光線的角度，當(dāng)在一個光學(xué)表面內(nèi)存在產(chǎn)生衍射的區(qū)域或不產(chǎn)生衍射的區(qū)域時，它意味著產(chǎn)生衍射的區(qū)域。對于浮雕的形狀，例如在光學(xué)元件的表面上形成一種幾乎圍繞光軸的同心環(huán)帶的形狀，已知每個環(huán)帶形成鋸齒型，并包括這種形狀。特別是這種鋸齒形環(huán)帶結(jié)構(gòu)最好。
在本說明書中，狹義上，假定物鏡意味著布置成最靠近光信息記錄介質(zhì)以面對它并在載有光信息記錄介質(zhì)的光學(xué)拾取裝置中具有聚光功能的透鏡，廣義上，意味著能至少在其光軸方向上與前述透鏡一起被驅(qū)動器驅(qū)動的透鏡組。在這種情況下，透鏡組意味著至少一個或多個透鏡。所以，在本說明書中，光信息記錄介質(zhì)側(cè)(象方)上的物鏡的數(shù)值孔徑NA是從位于最靠近物鏡上光信息記錄介質(zhì)的透鏡表面顯射出來到達光信息記錄介質(zhì)側(cè)的光通量的數(shù)值孔徑NA。此外，在本說明書中在光信息記錄介質(zhì)上記錄和/或再現(xiàn)信息所必需的指定數(shù)值孔徑是由每個光信息記錄介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值孔徑，或者具有能根據(jù)用于每個光信息記錄介質(zhì)的光源波長獲得記錄或再現(xiàn)信息所必需的光斑直徑的衍射極限功能的物鏡的數(shù)值孔徑。
在本說明書中，定義聚光光學(xué)系統(tǒng)意味著至少包括物鏡的耦合透鏡布置在光源和物鏡之間，將入射光通量形成幾乎平行的光通量，(包括將入射發(fā)散光形成平行光通量的準(zhǔn)直儀)。但是，在本文聚光光學(xué)系統(tǒng)中不包括下面將描述的至少整體起作用的光學(xué)元件例如擴束器的集合，以及其中組成集合的部分光學(xué)元件能沿光軸方向傳送的集合，和集合的部分光學(xué)元件。在這種關(guān)系中，耦合透鏡可以由多個透鏡組成，在其結(jié)構(gòu)中，那些透鏡是分離的，其他光學(xué)元件插在它們之間，這也是允許的。
在本說明書中，定義擴束器意味著光學(xué)元件例如能沿光軸方向傳送至少光學(xué)元件例如一個透鏡的透鏡(一組光學(xué)元件例如透鏡組)的集合，從而，能改變發(fā)射出的光通量的發(fā)散角(包括發(fā)散作用和會聚作用)，這樣，當(dāng)入射幾乎平行的光通量時，能發(fā)出幾乎平行的光通量。最好，將多個光學(xué)元件例如那些透鏡整合，當(dāng)構(gòu)造成光學(xué)元件例如至少一個透鏡能沿光軸傳送時，實際執(zhí)行傳送的驅(qū)動裝置例如傳送裝置可以不包括在擴束器中。
在本說明書的擴束器中，假設(shè)幾乎平行的入射光通量的直徑為“a”，幾乎平行射出的光通量的直徑為“b”，當(dāng)然包括a＜b(擴束系統(tǒng))和a＞b(光束壓縮系統(tǒng))兩種情況。當(dāng)然，包括a=b的情況。
在本說明書中，矯正球面像差變化和軸向色差的裝置意味著一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，矯正球面像差變化的裝置和矯正軸向色差的裝置用一個裝置例如一個光學(xué)元件或其集合(例如擴束器)實現(xiàn)2個矯正功能。例如列出由指定阿貝系數(shù)的正透鏡和負透鏡構(gòu)造的擴束器或者配備具有衍射結(jié)構(gòu)的表面的擴束器。此外，在本說明書中，在涉及光學(xué)拾取裝置的發(fā)明中，只要不作特別控制，定義焦距表示對發(fā)射所用光源中最短振動波長的光的光源的振動波長的焦距。
在本說明書中，定義光源振動波長的微小變化表示在±10nm到光源振動波長范圍內(nèi)的波長變化。此外，在本說明書中，為了(精確)矯正每種像差，在得到球面像差時，最好不大于0.07λrms，這是所說的衍射極限性能(本文中，λ是所用光源的振動波長)，此外，考慮機器的準(zhǔn)確度，最好不大于0.05λrms.據(jù)此，能分別得到適于不同光信息記錄介質(zhì)的光斑尺寸。
在本說明書中，作為光信息記錄介質(zhì)(光盤)，盤形光信息記錄介質(zhì)和下一代的光信息記錄介質(zhì)也包括在內(nèi)，所述記錄介質(zhì)例如CD-R、CD-RW、CD-Video和CD-ROM這樣的CD，DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW和DVD-Video或M這樣的DVD。在這種關(guān)系下，在本說明書中使用的透明基板也包括厚度為0即透明基板不存在的情況。
在本說明書中，信息的記錄和再現(xiàn)意味著將信息記錄到上述光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，將記錄的信息再現(xiàn)到信息記錄面上。本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置可以是僅用于記錄或僅用于再現(xiàn)的設(shè)備，或者可以是既用于記錄又用于再現(xiàn)的設(shè)備。此外，可以是用于對一些光信息記錄介質(zhì)進行記錄、對另一些光信息記錄介質(zhì)進行再現(xiàn)的設(shè)備，可以是對一些光信息記錄介質(zhì)進行記錄或再現(xiàn)、對另一些光信息記錄介質(zhì)進行記錄和再現(xiàn)的設(shè)備。在這種關(guān)系下，本文所用的再現(xiàn)也僅包括信息的讀取。
本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置安裝在聲音和/或圖象的記錄和/或再現(xiàn)裝置中，例如播放器或驅(qū)動器、或者將這些組合起來的AV裝置、個人計算機或其他信息終端設(shè)備。


圖1是本發(fā)明所述光學(xué)拾取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是根據(jù)例1的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是例1所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖4是例2所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖5是例2所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖6是例3所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖7是例3所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖8是例4所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖9是例4所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖10是例4所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖11是例4所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖12是例5所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖13是例5所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖14是例5所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖15是例5所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖16是例6所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖17是例6所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖18是例7所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖19是例7所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖20是例8所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖21是例8所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖22是例9所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖23是例9所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖24是例10所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖25是例10所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖26是例10所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖27是例11所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖28是例11所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖29是例12所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖30是例12所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖31是例12所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖32是例12所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖33是例13所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖34是例13所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖35是例14所述的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖36是例14所述光學(xué)系統(tǒng)的物鏡3的球面像差圖。
圖37為表示光學(xué)系統(tǒng)另一個實施例的視圖。
圖38為表示本實施例的修改例所述的光學(xué)系統(tǒng)圖。
圖39(a)是一個典型截面圖，示出了能用于本實施例的光學(xué)拾取裝置的物鏡3′，圖39(b)是從光源一側(cè)看的前視圖。
圖42是例15所述的光學(xué)拾取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖41是例15所述的聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖42是例15所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖43是例16所述的聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖44是例16所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖45是例16所述的光學(xué)拾取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖46是例17所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖47是例17所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖48是例18所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖49是例18所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖50是例19所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖51是例19所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖52是例20所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖53是例20所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差圖。
圖54是例17所述的光學(xué)拾取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖55是例18所述的光學(xué)拾取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖56是例21所述的耦合透鏡和物鏡的截面圖。
圖57是例21所述的耦合透鏡和物鏡的球面像差圖。
圖58是例22所述的耦合透鏡和物鏡的截面圖。
圖59是例22所述的耦合透鏡和物鏡的球面像差圖。
圖60是例23所述的耦合透鏡和物鏡的截面圖。
圖61是例23所述的耦合透鏡和物鏡的球面像差圖。
圖62是表示采用本發(fā)明物鏡的光學(xué)拾取裝置的另一個實施例的視圖。
圖63是根據(jù)本發(fā)明采用折射率分布改變元件的一個實施例的截面圖。
圖64是根據(jù)本發(fā)明采用折射率分布改變元件的另一個實施例的截面圖。
本發(fā)明的記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)信息的光學(xué)拾取裝置具有光源；聚光光學(xué)系統(tǒng)，具有將光源發(fā)射的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上以便再現(xiàn)和/或記錄光信息記錄介質(zhì)的信息的物鏡；以及光電檢測器，從信息記錄面接收反射的光通量。聚光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個塑料透鏡和一個球面像差偏差(變化)矯正元件(裝置)以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差(變化)。物鏡象方的數(shù)值孔徑不小于0.65(最好不小于0.75)。
光源最好是波長不大于500nm以應(yīng)用于高密度光信息記錄介質(zhì)的半導(dǎo)體激光二極管。當(dāng)波長是這種短波長時，最好因為本發(fā)明的效果而變得顯著。
聚光光學(xué)系統(tǒng)最好具有耦合透鏡例如準(zhǔn)直透鏡。耦合透鏡可以由一個透鏡或一個透鏡組組成，或者包含多個透鏡或多個透鏡組。此外，在波陣面像差不大于0.07λrms的條件下，聚光光學(xué)系統(tǒng)最好能在光信息記錄介質(zhì)的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)將從光源發(fā)出的波長λ的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。更可取的是，聚光光學(xué)系統(tǒng)能在不大于0.05λrms的條件下會聚光通量。
物鏡可以由一個透鏡或一個透鏡組組成，或者包含多個透鏡或多個透鏡組。從成本和安裝準(zhǔn)確度角度來看，物鏡最好由一個透鏡組成。此外，物鏡最好至少有一個非球面。
本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置適用于檢測來自信息記錄面的反射光并再現(xiàn)和/或記錄信息的拾取裝置。
光電檢測器是檢測反射光的檢測器，最好使用將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的元件，例如PDIC。
設(shè)在聚光光學(xué)系統(tǒng)中的塑料透鏡可以是物鏡或耦合透鏡例如準(zhǔn)直透鏡，或者組成球面像差偏差矯正元件的透鏡，或者組成軸向色差矯正元件的透鏡，或其他透鏡。當(dāng)然，在聚光光學(xué)系統(tǒng)中的所有透鏡可以由塑料制成。
球面像差偏差(變化)矯正元件可以由一個光學(xué)元件組成，或者可以有兩個以上的光學(xué)元件。
此外，作為要通過球面像差偏差(變化)矯正元件矯正的聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差(變化)的例子，列出以下例子。
第一個例子是由于溫度和/或濕度變化而造成的球面像差偏差(變化)。例如，這種偏差是由于溫度-30至+85℃、濕度5％至90％之間的環(huán)境改變，由光學(xué)元件(特別是由塑料形成的光學(xué)元件)的形狀和折射率兩個因素中至少其中一個因素改變而造成的球面像差的變化。第二個例子是由光源的波長偏差(變化)和/或光源波長的制造誤差造成的球面像差偏差(變化)。在這種關(guān)系下，本文中使用的[波長偏差(變化)]意味著光學(xué)拾取裝置的光源的波長由于溫度、濕度或時間的改變而微小改變約-10nm至+10nm，[波長的制造誤差]意味著由于在生產(chǎn)光源時每個光源偏差造成的波長誤差。第三個例子是由于光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度偏差(變化)造成的球面像差的偏差(變化)。透明基板厚度的偏差(變化)包括一個光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度的輕微變化(最好小于100μm)，還包括在至少兩種光信息記錄介質(zhì)之間透明基板的厚度差，最好指前者。第四個例子是由于聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件例如透鏡的制造誤差(例如表面形狀誤差或光軸方向上的厚度誤差)造成的球面像差偏差(變化)，如果球面像差偏差矯正元件能矯正第四例的球面像差偏差，則制造精度不需要太嚴格，可以提高透鏡生產(chǎn)率。
順便提及，當(dāng)溫度升高時，總的來說，在折射透鏡的情況下，在信息記錄面上產(chǎn)生球面像差，而當(dāng)溫度下降時，產(chǎn)生欠矯正的球面像差。(但是，當(dāng)使用有兩個透鏡的物鏡時，當(dāng)溫度升高時有時產(chǎn)生欠矯正的球面像差)。當(dāng)濕度增大時，在折射透鏡的情況下在信息記錄面上產(chǎn)生欠矯正的球面像差，而當(dāng)濕度下降時，產(chǎn)生過矯正的球面像差。當(dāng)光源的波長變長時，在折射透鏡的情況下在信息記錄面上產(chǎn)生過矯正的球面像差，而當(dāng)光源的波長變短時，產(chǎn)生欠矯正的球面像差。此外，當(dāng)光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度增大時，在折射透鏡的情況下在信息記錄面上產(chǎn)生過矯正的球面像差，而當(dāng)透明基板的厚度減小時，產(chǎn)生欠矯正的球面像差。
此外，球面像差偏差矯正元件最好能將0.07λrms至0.2λrms的球面像差矯正到不大于0.07λrms。更可取的是，能將0.07λrms至0.5λrms的球面像差矯正到不大于0.07λrms。
球面像差偏差(變化)矯正元件可以具有沿光軸方向可移動的可移動元件，或者可以僅由一個固定元件組成。此外，球面像差偏差矯正元件可以是可移動元件和固定元件的組合。
下面描述球面像差偏差(變化)矯正元件具有可移動元件的模式。在具有可移動元件的情況下，當(dāng)可移動元件沿光軸方向移動時，可移動元件能通過沿光軸方向移動來改變射出光通量的邊緣光線的傾斜角，矯正球面像差的偏差(變化)。在這種關(guān)系下，可移動元件最好是一個透鏡或一個透鏡組。更可取的是，可移動元件具有塑料透鏡。球面像差偏差矯正元件有固定元件和可移動元件時，固定元件也可以具有塑料透鏡。此外，可移動元件在至少一個表面上有具有非球面的非球面透鏡。它可以是有兩個非球面的透鏡。當(dāng)它有固定元件和可移動元件時，固定元件也可以有非球面透鏡。此外，光學(xué)拾取裝置最好有移動裝置以便沿光軸方向移動可移動元件。例如，能用音圈驅(qū)動器或壓電驅(qū)動器作為移動裝置。
具有可移動元件的第一個例子是聚光光學(xué)系統(tǒng)有耦合透鏡，在組成耦合透鏡的透鏡組中至少一個透鏡是球面像差偏差(變化)矯正元件的可移動元件。耦合透鏡由一個或多個透鏡組組成。一個透鏡組由一個或多個透鏡組成。順便提及，關(guān)于本發(fā)明中的“透鏡組”，沿光軸方向移動透鏡的情況下，將一個透鏡或每個透鏡具有相同運動的一組多重透鏡看作一個透鏡組，在透鏡不沿光軸方向移動的情況下，將與相鄰?fù)哥R接觸的一個透鏡或一組多重透鏡看作一個透鏡組。所以，當(dāng)不沿光軸方向移動的兩個透鏡彼此遠離時，將這些透鏡看作不同的透鏡組。
下面示出第一個例子的一個例子。聚光光學(xué)系統(tǒng)具有耦合透鏡，耦合透鏡有至少兩個透鏡組，在組成耦合透鏡的至少2個透鏡組中至少一個透鏡組是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。順便提及，組成耦合透鏡的所有透鏡組都可以沿光軸方向移動，或者可以將不沿光軸方向移動的一個或多個透鏡組用作固定元件。該例在圖40中示出。
在這種關(guān)系下，在圖40所示的透鏡中，耦合透鏡由2個元件(透鏡)以2組組成。正透鏡是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。當(dāng)然，在例子1-1中，耦合透鏡的一個透鏡組可以由一個透鏡或多個透鏡組成。此外，在一個透鏡組中，多個透鏡可以是膠合的或不膠合的。此外，在例子1-1中，2透鏡組組成的耦合透鏡可以由正透鏡組和負透鏡組組成，或者可以由正透鏡組和正透鏡組組成。在由正透鏡組和負透鏡組組成耦合透鏡的情況下，正透鏡組可以是可移動元件，或者負透鏡組可以是可移動元件。在這種關(guān)系下，耦合透鏡最好有塑料透鏡。特別是可移動元件最好具有塑料透鏡。此外，耦合透鏡最好有非球面透鏡。特別是可移動元件最好有非球面透鏡。
在例子1-1中，當(dāng)耦合透鏡由兩個透鏡組組成時，當(dāng)在信息記錄面上球面像差以過矯正的偏差變化時，最好移動可移動元件以便可以縮短兩組耦合透鏡之間的距離，當(dāng)在信息記錄面上球面像差以欠矯正的偏差變化時，最好移動可移動元件以便可以延伸兩組耦合透鏡之間的距離。
接下來，示出第一個例子的另一個例子(例1-2)。還是在該模式下，耦合透鏡是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。在聚光光學(xué)系統(tǒng)中的耦合透鏡僅由一個透鏡組組成，耦合透鏡的一個透鏡組是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。該例在圖62中示出。
在這種關(guān)系下，在圖62所示的耦合透鏡中，耦合透鏡由一組中一個元件組成，該元件是正透鏡，正透鏡是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。當(dāng)然，在例1-2中，耦合透鏡的一個透鏡組可以由一個透鏡組成。或者由多個透鏡組成。此外，在一個透鏡組中，多個透鏡可以是膠合的或不膠合的。在這種關(guān)系下，耦合透鏡最好有塑料透鏡。此外，耦合透鏡最好有非球面透鏡。
在例1-2中，最好滿足以下的條件表達式。
0.05≤|m|≤0.5(m＜0)其中，m表示物鏡和耦合透鏡的復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
更可取的是滿足以下的條件表達式。
0.1≤|m|≤0.5(m＜0)在例子1-2，當(dāng)球面像差在信息記錄面上沿過矯正方向變化時，最好移動耦合透鏡以便可以延伸耦合透鏡和物鏡之間的距離，而當(dāng)球面像差在信息記錄面上沿欠矯正方向變化時，最好移動耦合透鏡以便可以縮短耦合透鏡和物鏡之間的距離。
下面將描述其中有可移動元件的第一個例子中更可取的一個實施例。光源波長不超過500nm，耦合透鏡中至少一個透鏡有具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，具有衍射面的透鏡是塑料透鏡，可移動元件是塑料透鏡，物鏡是塑料透鏡。
接著，下面描述有可移動元件的第二個例子。第二個例子中，聚光光學(xué)系統(tǒng)具有耦合透鏡，且在耦合透鏡和物鏡之間具有至少有一個正透鏡的正透鏡組和至少有一個負透鏡的負透鏡組，正透鏡組和負透鏡組中至少其中之一是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。此外，在圖1中示出其一個例子。
在第二個例子中，正透鏡組和負透鏡組可以分別由一個透鏡組成，或者由多個透鏡組成。此外，在各自的透鏡組中，多個透鏡可以是膠合的或不膠合的；在這種關(guān)系下，正透鏡組或負透鏡組最好有塑料透鏡。更可取的是可移動透鏡組有塑料透鏡。此外，正透鏡組或負透鏡組最好有非球面透鏡。更可取的是可移動透鏡組具有非球面透鏡。
此外，在第二個例子中，聚光光學(xué)系統(tǒng)可以有擴束器，擴束器也可以有正透鏡組和負透鏡組。當(dāng)然，在這種情況下，正透鏡組和負透鏡組中至少其中之一是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。擴束器最好有移動裝置以便移動可移動元件。例如，可以用音圈驅(qū)動器或壓電驅(qū)動器作為移動裝置。
在這種關(guān)系下，在圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)中，具有正折射光焦度的耦合透鏡由一組中一個元件組成，所述一個元件是正透鏡，擴束器設(shè)在耦合透鏡和物鏡之間，擴束器由一個正透鏡和一個負透鏡組成，負透鏡是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。
在第二個例子中，最好滿足以下條件表達式。
|fP/fN|≥1.1fP正透鏡組的焦距(當(dāng)正透鏡組有衍射面時，fP是折射光焦度和衍射光焦度合并一起的總焦距)fN負透鏡組的焦距(當(dāng)負透鏡組有衍射面時，fP是折射光焦度和衍射光焦度合并一起的總焦距)更可取的是，|fP/fN|≥1.2進一步可取的是，2.0≥|fP/fN|≥1.2進一步更可取的是，2.0≥|fP/fN|≥1.3在例2中，擴束器由包括正透鏡組和負透鏡組的兩個透鏡組組成，當(dāng)球面像差在信息記錄面上以過矯正偏差變化時，最好將可移動元件移動成縮短擴束器的兩個透鏡組之間的距離，而當(dāng)球面像差在信息記錄面上以欠矯正偏差變化時，最好將可移動元件移動成延伸擴束器的兩個透鏡組之間的距離。
順便提及，下面描述其中有可移動元件的第二個例子中的實施例。光源波長不超過500nm，正透鏡組或負透鏡組中至少一個透鏡具有帶環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，具有衍射面的透鏡是塑料透鏡，可移動元件是塑料透鏡，物鏡是塑料透鏡。
接著，描述一個球面像差偏差矯正元件沒有可移動元件而只有不沿光軸方向移動的固定元件的情況。固定元件最好用折射率分布方向與光軸垂直的元件表示。例如，指定一種液晶元件。下面示出折射率分布可變的最佳固定元件的例子。
圖63表示例1。在物鏡和準(zhǔn)直透鏡之間設(shè)置其折射率分布可變的折射率分布可變元件21，如圖63所示。
作為折射率分布可變元件21，可能使用一種元件，在該元件中，電極層a、b和c彼此電連接且是光學(xué)透明的，例如，與電極層a、b和c電絕緣且在折射率分布上根據(jù)外加電壓而改變的折射率分布可變層d和e交替層疊，將透明電極層a、b和c分成多個區(qū)域。
在圖63中，當(dāng)檢測球面像差的偏差時，通過用于折射率分布可變元件21的驅(qū)動裝置22在電極層a、b和c上施加電壓，使得可以根據(jù)位置改變折射率分布可變層d和e的折射率，從折射率分布可變元件21射出的一段光受到控制，使球面像差的偏差可以是零。
圖64示出了另一個折射率分布可變元件的例子。圖64中的折射率分布可變元件23配有液晶元件23a和液晶元件23b，在液晶元件23a上，在與光軸垂直的平面上沿任意X方向順序布置液晶微粒，在液晶元件23b上，在與光軸垂直的平面上沿與X方向垂直的Y方向上順序布置液晶顆粒。液晶元件23a和液晶元件23b交替層疊，每個元件都被玻璃基板23c夾在中間，在內(nèi)部玻璃基板23c之間布置1/2波片23d。
在圖64中，當(dāng)檢測球面像差的偏差時，通過在每個液晶元件23a和液晶元件23b上施加電壓和獨立控制從折射率分布可變元件23射出的光的X方向分量和Y方向分量來矯正球面像差的偏差，每個折射率分布可變元件23具有驅(qū)動裝置22。
圖63和圖64分別示出的折射率分布可變元件21和折射率分布可變元件23使得能組成沒有可移動元件且機械結(jié)構(gòu)簡單的聚光光學(xué)系統(tǒng)。
此外，聚光光學(xué)系統(tǒng)最好具有軸向色差矯正元件以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差。特別是在聚光光學(xué)系統(tǒng)具有塑料透鏡的情況下，特別是物鏡是塑料透鏡的情況下，軸向色差的問題變得顯著了，聚光光學(xué)系統(tǒng)最好有軸向色差矯正元件。此外，在光源波長為500nm或更短的情況下，最好包括軸向色差矯正元件，原因是軸向色差變得更大。在這種關(guān)系下，軸向色差矯正元件和球面像差矯正元件可以由相同的光學(xué)元件或組件組成?；蛘呖梢杂刹煌墓鈱W(xué)元件或組件組成。軸向色差矯正元件和球面像差矯正元件其中之一可以合并到另一個中。此外，球面像差矯正元件的一部分和軸向色差矯正元件的一部分可以是相同的光學(xué)元件。此外，軸向色差矯正元件可以由一個光學(xué)元件組成。或者可以有2個以上的光學(xué)元件。
在軸向色差矯正元件包括有一個正透鏡的至少一個正透鏡組(僅包括一個元件或多個透鏡)和有一個負透鏡的至少一個負透鏡組(僅包括一個元件或多個透鏡)的情況下，滿足以下條件。
νdP＞νdN
νdP聚光光學(xué)系統(tǒng)的所有正透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值νdN聚光光學(xué)系統(tǒng)的所有負透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值。
進一步可取的是滿足以下條件。
νdP＞55νdN＜35另外，在球面像差偏差矯正元件具有可移動元件的上述第二例子的情況下，作為軸向色差矯正元件，優(yōu)選的是滿足下面的條件表達式。
Δd|fP/fN|/Δνd≤0.05(4)其中，Δd當(dāng)信息被記錄到信息可被記錄或再現(xiàn)的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面上或從信息可被記錄或再現(xiàn)的任意一個光信息記錄介質(zhì)的一個信息記錄面再現(xiàn)時，可移動元件的移動量(mm)；fP正透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；fN負透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在負透鏡組上時，折射光焦度和衍射光焦度合并在總焦距內(nèi))；Δνd在正透鏡組和負透鏡組中，正透鏡的阿貝系數(shù)的最大值和負透鏡的阿貝系數(shù)的最小值之差。
順便提及，優(yōu)選Δd如下定義。
Δd為把溫度升高到超過標(biāo)準(zhǔn)溫度+30℃(最好15-35℃)時出現(xiàn)的球面像差偏差矯正到0.05λrms或更小可移動元件所必需的移動量(mm)。
另外，在球面像差偏差矯正元件具有可移動元件，作為軸向色差矯正元件的上述第二例子的情況下，優(yōu)選的是滿足下面的條件表達式。
Δd·|fP/fN|≤0.5另外，優(yōu)選地是使軸向色差矯正元件具有含環(huán)狀衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。它之所以是優(yōu)選的是因為與通過矯正Abbe數(shù)而矯正軸向色差的情況相比可更強烈地進行矯正。在物鏡或耦合透鏡或其它透鏡或除透鏡外的光學(xué)元件上可設(shè)置衍射面。當(dāng)然，衍射面也可設(shè)置在包括在球面像差偏差矯正元件中的光學(xué)元件上。另外，可在透鏡一側(cè)或兩側(cè)上設(shè)置衍射面。帶有衍射面的光學(xué)元件成為軸向色差矯正元件。
此外，當(dāng)軸向色差矯正元件具有含至少一個正透鏡的正透鏡組(具有僅一個透鏡或多個透鏡)、含至少一個負透鏡的負透鏡組(具有僅一個透鏡或多個透鏡)以及至少一個衍射面時，優(yōu)選用于聚光光學(xué)系統(tǒng)的所有正透鏡的每一個的d線的阿貝系數(shù)不大于70，并且用于聚光光學(xué)系統(tǒng)的所有負透鏡的每一個的d線的阿貝系數(shù)不小于40。
當(dāng)提供具有衍射面的軸向色差矯正元件時，優(yōu)選滿足下面的條件表達式，當(dāng)“a”代表光源波長改變(優(yōu)選地變化-10nm到+10nm)時由聚光光學(xué)系統(tǒng)(包括物鏡和其它光學(xué)元件)的反射率色散(reflective index dispersion)引起的軸向色差，“b”代表由聚光光學(xué)系統(tǒng)和衍射面的折射率色散引起的軸向色差的總和時，|a|＞|b|。
另外，優(yōu)選使衍射面抑制當(dāng)光源波長變化時物鏡引起的軸向色差。尤其優(yōu)選地是，當(dāng)波長稍微變化-10nm到+10nm時抑制軸向色差。還有，當(dāng)光源波長變化時，優(yōu)選衍射面引起的軸向色差和聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的軸向色差對于大部分部件(優(yōu)選地最好)彼此偏置。而且，當(dāng)光源波長增大時，優(yōu)選讓衍射面具有使得后焦點被縮短的波長特性。另外，優(yōu)選讓衍射面矯正球面像差來使得當(dāng)光源波長改變時聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的球面像差做成接近標(biāo)準(zhǔn)波長的情況下聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差。具體說來，優(yōu)選當(dāng)光源波長增加時衍射面引起的欠矯正的球面像差矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的過矯正的球面像差。還優(yōu)選地是當(dāng)光源波長改變時衍射面引起的球面像差和聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的軸向色差對于大部分部件(優(yōu)選地最好)彼此偏置。當(dāng)光源波長增大時，優(yōu)選衍射面具有使得球面像差被欠矯正的球面像差特性。另外，優(yōu)選使衍射面產(chǎn)生大于其它級衍射光線的第n級衍射光線量(n代表除0,±1以外的整數(shù))。
此外，優(yōu)選軸向色差矯正元件滿足下面的條件表達式。
P2＜P1＜P3P1光源波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度；P2比光源波長小10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度；P3比光源波長大10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度。
當(dāng)軸向色差矯正元件具有衍射面時，上述傍軸光焦度P1,P2,P3中的每一個是將傍軸折射光焦度與傍軸衍射光焦度組合一起的總的傍軸光焦度。
當(dāng)物鏡由一個透鏡組成時，優(yōu)選滿足下面的條件表達式。
1.1≤d1/f≤3.0其中，d1軸向透鏡厚度f物鏡焦距，尤其優(yōu)選是1.2≤d1/f≤2.3，并且更優(yōu)選是1.4≤d1/f≤1.8。
上述條件尤其適合于僅對于一種光信息記錄介質(zhì)或媒體再現(xiàn)或記錄信息的光學(xué)拾取裝置的其必須的數(shù)值孔徑是0.65或更大的物鏡中。
而且，優(yōu)選物鏡是塑料透鏡。
作為本發(fā)明的光學(xué)元件的材料，下面列出優(yōu)選的材料。而且，優(yōu)選使光學(xué)元件，尤其是由球面像差偏差矯正元件構(gòu)成的可移動元件或物鏡由下面的材料制成。其比重不大于2.0的材料。其飽和吸水不大于0.5％的材料。3mm厚度下對于光源的波長的光的內(nèi)透射比不小于85％的材料。滿足上述條件之一或多個的塑料。
而且，本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置可做成使得它進行僅一種光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)，或還進行2種以上的不同光信息記錄介質(zhì)的信息記錄和/或再現(xiàn)。
例如，當(dāng)光學(xué)拾取裝置進行2種光信息記錄介質(zhì)的信息的記錄和/或再現(xiàn)時，優(yōu)選使光學(xué)拾取裝置具有第一光源，以發(fā)射波長λ1的第一光通量，來進行第一光信息記錄介質(zhì)的再現(xiàn)和/或記錄，具有第二光源，以發(fā)射波長λ2(λ2≠λ1)的第二光通量，來進行第二光信息記錄介質(zhì)的再現(xiàn)和/或記錄。聚光光學(xué)系統(tǒng)把至少一部分第一光通量會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，使得第一光信息記錄介質(zhì)的信息可被記錄和/或再現(xiàn)，并且把至少一部分第二光通量會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，使得第二光信息記錄介質(zhì)的信息可被記錄和/或再現(xiàn)。
就此而論，不同種類的光信息記錄介質(zhì)包括信息記錄密度不同、用于記錄和/或再現(xiàn)的必須數(shù)值孔徑不同、用于記錄和/或再現(xiàn)信息的波長不同、透明基板的厚度不同的情況，或者這些情況的組合。作為優(yōu)選例子，討論下面的組合λ1＜λ2與第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄密度高于第二信息記錄媒體的密度、與第一光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度薄于第二光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度、與第一光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)的必要數(shù)值孔徑大于第二光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)的必要數(shù)值孔徑的組合。
尤其，當(dāng)?shù)谝还庑畔⒂涗浗橘|(zhì)的透明基板的厚度不同于第二光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度時，球面像差偏差矯正元件可矯正第一透明基板的厚度與第二透明基板的厚度差引起的球面像差的變化。
作為通過一個光學(xué)拾取裝置記錄和/或再現(xiàn)2種不同光信息記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用不同模式。
作為第一例子，列出使用具有球面像差偏差矯正元件的可移動元件的球面像差偏差矯正元件的模式。當(dāng)球面像差偏差矯正元件的可移動元件沿光軸方向移動時，改變?nèi)肷涞轿镧R的光通量的邊緣光線的傾斜角，并且矯正2種光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度不同產(chǎn)生的球面像差的偏差，以及把光通量會聚到各個信息記錄面來記錄和/或再現(xiàn)信息。
第二例子是使用衍射面的模式。在聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件上設(shè)置衍射面，通過使用2個光源的波長差帶來的衍射光的焦點的位置差，矯正2種光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度不同產(chǎn)生的球面像差，把光通量會聚到各個信息記錄面來記錄和/或再現(xiàn)信息?？稍隈詈贤哥R或物鏡上設(shè)置衍射面，或者在其它光學(xué)元件上設(shè)置。
第三例子是使用諸如物鏡的具有繞光軸環(huán)形同心形成的至少3分割的表面的光學(xué)元件的模式。當(dāng)最靠近光軸的分割的表面是第一分割表面時，其外側(cè)的分割表面是第二分割表面，再外測的分割表面是第三分割表面，通過第一分割表面和第三分割表面的光通量被會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上以記錄和/或再現(xiàn)信息。另一方面，通過第一分割表面和第二分割表面的光通量被會聚到其必要的預(yù)定數(shù)值孔徑小于第一光信息記錄介質(zhì)的第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上以記錄和/或再現(xiàn)信息。
順便提及，在第三分割表面的外側(cè)，進一步可提供一個或多個分割表面。
第四例子是這樣一個實施例，其中物鏡在其至少一個表面上具有環(huán)狀臺階部分，該臺階部分經(jīng)折射效應(yīng)把入射光通量分割為數(shù)量為k個的環(huán)狀光通量(在這種情況下，從光軸側(cè)到其外側(cè)依次是第1、第2、第k光通量)，第1和第k光通量形成的最佳像面位置中第1和第k光通量的波陣面像差的球面像差分量是0.07λ1rms或更小，第2到第(k-1)通量中的至少2個光通量在不同于第1和第k光通量形成的最佳像面位置的位置處形成表觀最佳像面位置，以及在由第1和第k光通量形成的最佳象面位置上，在通過用于記錄和/或再現(xiàn)第一光信息記錄介質(zhì)的信息所必須的物鏡的象方規(guī)定數(shù)值孔徑的第1到第k光通量的各光通量中的光線的波陣面像差幾乎為miλ1(mi是整數(shù)，i=1,2,…,k)。
另外，可組合上述4個例子中的2個或多個。在所有的上面4個例子中，當(dāng)波長λ1的第一光源的光通量被會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上時，優(yōu)選在用于記錄和/或再現(xiàn)第一光信息記錄介質(zhì)的信息的預(yù)定的數(shù)值孔徑內(nèi)，信息記錄面上的波陣面像差不大于0。07λ1rms，更優(yōu)選是不大于0。05λ1rms。另外，當(dāng)波長λ2的第二光源的光通量被會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上時，優(yōu)選在用于記錄和/或再現(xiàn)第二光信息記錄介質(zhì)的信息的預(yù)定的數(shù)值孔徑內(nèi)，信息記錄面上的波陣面像差不大于0.07λ2rms，更優(yōu)選是不大于0.05λ2rms。
當(dāng)用于記錄和/或再現(xiàn)第一光信息記錄介質(zhì)的信息的預(yù)定的數(shù)值孔NA1大于用于記錄和/或再現(xiàn)第二光信息記錄介質(zhì)的信息的預(yù)定數(shù)值控制NA2時，并且當(dāng)波長λ2的第二光源的光通量被會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的圖像記錄面上時，優(yōu)選NA2內(nèi)的光通量被會聚使得信息記錄面上的波陣面像差是0.07λ2rms或更小，并且NA1內(nèi)的光通量被會聚使得信息記錄面上的波陣面像差大于0.07λ2rms。更優(yōu)選在NA2內(nèi)不大于0.05λ2rms，并且在NA1內(nèi)不小于0.2λ2rms。
順便提及，當(dāng)2種或多種不同光信息記錄介質(zhì)通過一個光學(xué)拾取裝置進行記錄和/或再現(xiàn)并且這些光信息記錄介質(zhì)包括其記錄和/或再現(xiàn)信息的必要的數(shù)值孔徑小于0.65的一個媒體時，以及當(dāng)物鏡由一個透鏡組成時，優(yōu)選滿足下面的條件表達式。
0.7≤d1/f≤2.4其中，d1代表物鏡軸向厚度，f代表λ1波長下物鏡的焦距。
優(yōu)選滿足上述條件表達式的物鏡具有至少一個非球面。
而且，光信息記錄介質(zhì)可在光信息記錄介質(zhì)一側(cè)具有多個信息記錄面。例如，列出的結(jié)構(gòu)中透明基板和信息記錄層從光通量入射側(cè)表面被依次交替堆放在多個堆疊層中。在這種情況下，聚光光學(xué)系統(tǒng)可會聚從光源發(fā)射的光通量到光信息記錄介質(zhì)的各個信息記錄面上，使得光信息記錄介質(zhì)的信息可被記錄和/或再現(xiàn)。
對于記錄和/或再現(xiàn)具有多個信息記錄面的光信息記錄介質(zhì)的信息的結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用各種模式。例如，列出使用具有可移動元件的球面像差偏差矯正元件的模式。當(dāng)球面像差偏差矯正元件的可移動元件沿光軸方向移動時，改變?nèi)肷涞轿镧R的光通量的邊緣光線的傾斜角，并且矯正各個信息記錄面的位置產(chǎn)生的球面像差的偏差，以及把光通量會聚到各個信息記錄面來記錄和/或再現(xiàn)信息。
另外，在上述的說明中，當(dāng)波長λ的光通量被會聚到光信息記錄介質(zhì)的各個信息記錄面上時，優(yōu)選在用于記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)的信息的預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)，信息記錄面上的波陣面像差不大于0.07λrms，并且優(yōu)選不大于0.05λrms。
而且，優(yōu)選使本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置具有檢測聚光光學(xué)系統(tǒng)引起的的球面像差的偏差的球面像差偏差矯正元件.基于這種檢測裝置的檢測結(jié)果，在球面像差偏差矯正元件具有可移動元件時通過移動可移動元件，或在球面像差偏差矯正元件具有其在垂直于光軸方向上的折射率分布可變的裝置時，通過改變折射率來矯正球面像差的偏差，另外，本發(fā)明的為記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光信息記錄介質(zhì)記錄和/或再現(xiàn)裝置，具有本發(fā)明的如上所述的光學(xué)拾取裝置。優(yōu)選它具有主軸電機或電源。
在本實施例中使用的非球面以下面的[等式1]表達。其中X是沿光軸方向的坐標(biāo)軸，h是垂直于光軸方向的坐標(biāo)軸，光前進方向是正向，r是傍軸曲率半徑，k是圓錐系數(shù)，A21是非球面系數(shù)[等式1]X=h2/r1+1-(1+k)h2/r2+Σi=2∞A2ih2i]]>在本實施例中使用的球面以[等式2]表達，作為光程差函數(shù)。[等式2]φb=Σi=1∞b2ih2i]]>參考附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述如下。圖1是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置的主要結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，提供進行第一光信息記錄介質(zhì)24的記錄和/或再現(xiàn)的第一光源11和進行第二光信息記錄介質(zhì)23的記錄和/或再現(xiàn)的其波長不同于第一光源11的第二光源12，提供轉(zhuǎn)換從各個光源發(fā)射的發(fā)散光通量的發(fā)散角的耦合透鏡21和22、作為使從各個光源發(fā)出的光通量沿幾乎相同方向前進的光路合成裝置的光束分離器62、把來自光束分離器62的光通量會聚到信息記錄媒體的信息記錄面5上的物鏡3以及從光信息記錄介質(zhì)接收反射光的光檢測器41和42。在附圖中，數(shù)字8是光闌、數(shù)字9是柱面透鏡。數(shù)字71和72是1/4波片，數(shù)字15是減小來自光源11的發(fā)散光通量的發(fā)散角的耦合透鏡，數(shù)字16是凹面透鏡，數(shù)字17是把反射的光通量分離開的全息圖。
另外，在本實施例中，作為矯正物鏡3的球面像差的變化的裝置和發(fā)散角改變裝置，提供從光源側(cè)順序設(shè)置的負透鏡5和正透鏡4以及致動器7(后面這些都成為球面像差矯正裝置與發(fā)散角改變裝置)。致動器7用作傳送裝置，以通過沿光軸方向移作用為光學(xué)元件的負透鏡5來改變光通量的邊緣光線的傾斜角。而且，與本實施例相關(guān)的是在表示光學(xué)系統(tǒng)的特定部分的例子1到4中，由可傳送的負透鏡5和正透鏡4構(gòu)成的所謂的擴束器的例子有時表達為球面像差矯正裝置。在這種關(guān)系中，數(shù)字6是沿光軸方向驅(qū)動物鏡3來調(diào)焦的致動器。定義為第一光源11可發(fā)射波長λ1=405nm的激光，第二光源12可發(fā)射波長λ2=655nm的激光。
在下面描述的例子中，在例子1、2、11、12中，在物鏡3上設(shè)置衍射面并矯正軸向色差，在例子3到5中，把特定材料用于負透鏡5和正透鏡4并矯正軸向色差，在例子6到8、13和14中，在負透鏡5和正透鏡4至少之一上設(shè)置衍射面并矯正物鏡3的軸向色差，在例子9和10中，通過負透鏡5和正透鏡4的特定材料以及正透鏡4上設(shè)置的衍射面之間的協(xié)作效應(yīng)矯正物鏡3的軸向色差。另外，例子4,5和12是利用用于不同光信息記錄介質(zhì)的同一光學(xué)系統(tǒng)進行信息的記錄或再現(xiàn)的例子。就此而論，在物鏡3的下面的例子中，通過利用其飽和吸水不大于0.01％并且其對于光源波長400nm的光通量的內(nèi)透射比是90.5％且其對于光源波長700nm的光通量的穿透率是92％的塑料材料形成。而且，在下面的例子中，在僅使用圖1所示的本實施例的第一光源11的例子中，盡管忽略了特定實施例的附圖，通常在圖1的光學(xué)拾取裝置中，可應(yīng)用例如去除第二光源12、耦合透鏡22、光束分離器62、光檢測器42、1/4波片72和全息圖17的模式。各個例子如下所述。與例子1中負透鏡5、正透鏡4和物鏡3構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)在表1中表示。就此而論，在后面所示的數(shù)據(jù)中，10的次冪(例如2.5×10-3)用E(例如2.5×E-3)表示。而且，由旋轉(zhuǎn)對稱多項式表示的衍射面的衍射得到的一級光指是是在衍射后光線的角度在會聚方向上改變的光。
表1例子1λ1 405nmNA 0.85
非球面1K -6.8440E-01A41.7085E-02A62.4417E-03A81.4011E-03A103.9966E-04A12-2.0375E-04A141.8903E-05A162.6231E-05A182.3047E-05A20-1.4976E-05非球面2K -22.173426
A40.345477A6-0.821245A80.890651A10-0.391613A12-0.252257E-03A14-0.109061E-09A16-0.166822E-10A18-0.250470E-11A20-0.370377E-12衍射面1B2 -7.0001E-03圖2是根據(jù)例子1的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例子1中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在本例中，作為用于矯正球面像差的變化的裝置的負透鏡5、正透鏡4的材料分別選擇νdN=23.8、νdP=81.6的材料，并且通過在物鏡3光源側(cè)的表面上提供衍射面，矯正物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差。而且，在本例中，fN=-8.13(mm),fP=9.48(mm),f=1.765(mm),fD=71.483(mm)。
在本例子中，在光源的振動波長有微小變化(后面簡稱為波長變化)或溫度改變時球面像差的變化的矯正可如下進行。在本例的情況下，當(dāng)波長變大時，或溫度升高時，在物鏡3中產(chǎn)生過矯正的球面像差。在這種情況下，當(dāng)負透鏡5沿著光軸由致動器7移動時，負透鏡5和正透鏡4之間的間隔被減小，可產(chǎn)生欠矯正的球面像差。當(dāng)把負透鏡5移動適當(dāng)?shù)牧?，可抵消過矯正的球面像差，并且從表示球面像差結(jié)果的表2明顯看到，整個光學(xué)系統(tǒng)的球面像差變小。
表2例子1
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例子2中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表3中。
表3例子2λ1 405nmNA 0.85
非球面1
K -6.8440E-01A41.7085E-02A62.4417E-03A81.4011E-03A103.9966E-04A12-2.0375E-04A141.8903E-05A162.6231E-05A182.3047E-05A20-1.4976E-05非球面2K -22.173426A40.345477A6-0.821245A80.890651A10-0.391613A12-0.252257E-03A14-0.109061E-09A16-0.166822E-10A18-0.250470E-11A20-0.370377E-12衍射面1B2-7.0001E-03圖4是根據(jù)例2的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖5是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例2中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例2中，作為用于矯正球面像差變化的裝置的負透鏡5、正透鏡4的材料，分別選擇νdN=30.0、νdP=56.5的材料，并且通過在物鏡3的光源側(cè)表面上提供衍射面，矯正物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差。而且，在本例中，fN=-4.75(mm),fP=6.47(mm),f=1.765(mm),fD=71.483(mm)。
由于本例子中波長變化或溫度改變時球面像差變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表示球面像差結(jié)果的表4明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，作為物鏡3和矯正球面像差變化的裝置，當(dāng)把塑料材料用于負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表4例子2
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例子3中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表5中。
表5例子3λ1 405nmNA 0.85
非球面1K -0.699712A40.166009E-01A60.209051E-02A80.157932E-02A100.212509E-03A12-0.344184E-03A140.119417E-04A160.577745E-04A180.409189E-04A20-0.257292E-04非球面2K -20.033672A40.331327A6-0.881378A80.965015
A10-0.412771A12-0.252257E-03A14-0.110756E-09A16-0.168921E-10A18-0.253030E-11A20-0.370376E-12圖6是根據(jù)例3的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖7是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例3中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例3中，作為負透鏡5、正透鏡4的材料，分別選擇νdN=23.8、νdP=81.6的材料，并且矯正軸向色差。而且，在本例中，fN=-9.27(mm),fP=11.08(mm),f=1.765(mm)。
由于本例中波長變化或溫度改變時球面像差的變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表示球面像差結(jié)果的表6明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表6例子3
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例4中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表7中。
表7例子4λ1 405nmλ2 655nmNA1 0.85NA2 0.65
非球面1K -1.82245E+00A41.91843E-03A61.53453E-03A8-3.74714E-03A10-3.98906E-05
A12-4.92552E-13非球面2K -3.59130E-01A4-3.68216E-04A63.35772E-04A8-1.59195E-03A10-7.62648E-04A12-4.15896E-10非球面3K -4.37805E+00A4-7.92779E-04A61.00408E-03A82.25086E-04A10-1.35761E-04A12-5.87062E-08A14-4.46993E-05A16-1.66320E-06A18-9.66153E-07A201.05818E-06非球面4K -1.59857E-01A47.04289 E-05A62.47603E-04A83.22371E-04A106.12332E-05A12-5.31635E-05A14-3.38725E-05A161.91316E-06A18-2.94735E-08A206.23600E-07
非球面5K -7.83080E-01A42.01730E-02A6-1.84080E-03A87.06210E-03A10-6.87170E-04A12-9.64340 E-04A146.64990E-05A162.60470E-04A184.70690E-05A20-4.45290E-05非球面6K -2.03154E+01A42.67833E-01A6-4.80343E-01A83.68667E-01A10-1.19103E-01A124.67297E-03A149.98218E-10A161.22952E-10A181.57221E-11A201.92406E-12衍射面1b2-1.00000E-06b4-2.33560E-03b6-7.29050E-04b89.81200E-04b105.06860E-05b121.88310E-04b14-1.02330E-04
b165.97500E-05b182.65550E-05b20-1.09350E-05圖8和圖9是根據(jù)例4的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖10和11是分別對于不同的光信息記錄介質(zhì)記錄或再現(xiàn)信息時根據(jù)物鏡3的球面像差圖。例4是通過組合波長405nm的第一光源11和其透明基板厚度為0.6mm的光信息記錄介質(zhì)或組合波長為655nm的第二光源12與其透明基板厚度是0.6mm的光信息記錄介質(zhì)并使用該光學(xué)系統(tǒng)而記錄或再現(xiàn)信息的光學(xué)拾取裝置的例子。在例4中，作為負透鏡5、正透鏡4的材料，分別選擇νdN=30.0、νdP=56.5的材料，并且矯正軸向色差。而且，在本例中，fN=-3.82(mm),fP=6.85(mm),f=1.765(mm),fD1=50000000.02(mm)。就此而論，物鏡在振動波長λ2為655nm處的焦距是f2=1.804。
在例4中，由于兩種以上的光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度不同而產(chǎn)生的球面像差的變化通過改變從光源側(cè)依次由一個負透鏡5和一個正透鏡4構(gòu)成的發(fā)散角改變裝置(對應(yīng)于用于矯正本發(fā)明的球面像差的變化的裝置或矯正球面像差和軸向色差變化的裝置)之間的間隔來矯正。而且，通過在物鏡3的光源側(cè)提供衍射面，球面像差被更精細矯正。另外，在光源的波長變化或溫度改變時聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差偏差也通過改變發(fā)散角改變裝置來精細矯正。即從表8明顯看到，通過改變負透鏡5與正透鏡4之間的間隔到適當(dāng)?shù)木嚯x，物鏡3在基板厚度改變或波長變化和溫度改變時的球面像差惡化被精細矯正。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低，并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表8例子4
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例5中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表9中。
表9例子5λ1 405nmλ2 655nmNA1 0.85NA2 0.65
非球面1K -8.49544E-01A42.60023E-04
A6-1.81862E-05A8-5.43678E-05A10-4.51719E-06A12-4.84352E-07非球面2K -1.51200E+00A4-2.95477E-04A8-2.00121E-05A8-9.38876E-07A10-9.20091E-06A12-4.37732E-07非球面3K -1.41587E+00A4-1.44673E-04A6-9.36888E-06A86.82686E-07A101.03613E-07A121.93933E-09A14-5.32563E-09非球面4K -6.16512E-01A41.03046 E-04A62.00275E-06A8-8.66334E-07A101.56881E-07A12-1.06594E-08A141.06582E-09非球面5K -1.77500E-01A44.52960E-03
A6-1.03310E-04A81.54300E-04A10-7.93870E-06A12-2.71240E-06A14-3.51620E-09A169.02610E-08A186.04590E-09A20-1.79290E-09非球面6K -2.31402E+01A45.47424E-02A6-3.25565E-02A88.11386E-03A10-8.45883E-04A126.59378E-05A14-1.21099E-06A16-2.46113E-06A18-1.12315E-06A209.53156E-11衍射面1b2-5.88260E-07b4-2.47940E-04b6-8.68800E-05b81.67950E-05b10-4.00170E-07b12-5.69670E-07b14-9.95240E-08b162.40370E-08b183.46480E-09b20-5.18490E-10
圖12和圖13是根據(jù)例5的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖14和15是分別對于不同的光信息記錄介質(zhì)記錄或再現(xiàn)信息時根據(jù)物鏡3的球面像差圖。例5是通過組合波長405nm的第一光源11和其透明基板厚度為0.6mm的光信息記錄介質(zhì)或組合波長為655nm的第二光源12與其透明基板厚度是0.6mm的光信息記錄介質(zhì)并使用該光學(xué)系統(tǒng)而記錄或再現(xiàn)信息的光學(xué)拾取裝置的例子。在例5中，作為負透鏡5、正透鏡4的材料，分別選擇νdN=30.0、νdP=56.5的材料，并且矯正軸向色差。而且，在本例中，fN=-6.59(mm),fP=9.85(mm),f1=3.011(mm),fD1=849964.33(mm)。就此而論，物鏡在振動波長λ2為655nm處的焦距是f2=3.076。
以與例4相同方式，從表10明顯看到，通過改變負透鏡5與正透鏡4之間的間隔到適當(dāng)?shù)木嚯x，聚光光學(xué)系統(tǒng)在基板厚度改變或波長變化和溫度改變時的球面像差偏差被精細矯正。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表10例子5
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。
就此而論；，即使當(dāng)入射到用于矯正球面像差變化的裝置的負透鏡5的光通量不僅是平行光而且是發(fā)散光或會聚光時，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)也可以同樣方式應(yīng)用。另外，盡管在本例的圖中未示出，改變來自光源的光通量的發(fā)散角的耦合透鏡可被提供在光源與球面像差矯正裝置之間。當(dāng)衍射面被增加到這種耦合透鏡并且衍射面具有后焦點在長波長側(cè)被縮短的特性時，在物鏡中產(chǎn)生的軸向色差可被矯正。
用于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的耦合透鏡不限于上述模式，但是當(dāng)它是日本專利No.2000-060843中描述的那種耦合透鏡時，在物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差可更精細地矯正。
另外，當(dāng)通過其將來自光源的光通量的象散差降低并且?guī)缀鯙閳A形的光通量入射到球面像差矯正裝置的光束整形元件被設(shè)置在耦合透鏡與用于矯正球面像差的變化的裝置(負透鏡5，正透鏡4)之間時，來自耦合透鏡的光通量的發(fā)散角通過因溫度或濕度改變帶來的焦點移動改變，并且通過光束整形元件產(chǎn)生象散。為抑制這一點，當(dāng)使用如上面日本專利No.2000-53858中描述的耦合透鏡時，抑制了光束整形元件產(chǎn)生的象散。
就此而論；，在例4和5中，對于光源波長655nm并且透明基板厚度為0.6mm的光信息記錄介質(zhì)的球面像差的視圖表示到NA等于0.65時。但是，在這種情況下，通過由光源波長405nm、NA 0.85決定的所有光闌的光通量入射到物鏡3上。大于NA 0.65的對圖像形成不起作用的光通量，通過使用設(shè)置在物鏡3上的衍射面的效應(yīng)而成為閃爍(flare)成分，從而光斑直徑不過分擠壓在光信息記錄面上，并且可防止光學(xué)拾取裝置的光接收元件對不需要的信號的檢測。與例6中負透鏡5、正透鏡4和物鏡3構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)在表11中表示。
表11例子6λ1 405nmNA 0.85
非球面1K -5.72580E-02A4-1.45908E-03A66.52770E-03A8-2.53887E-03A10-3.22205E-03非球面2K 4.07593E+00A43.63395E-03A6-2.26920E-03A8-2.83908E-03A10-3.04265E-04非球面3K 5.32508E+00A41.06266E-04
A6-5.48799E-05A81.47470E-04A104.06608E-04A12-1.27769E-04非球面4K 1.13730E+00A4-1.46440E-03A64.40310E-04A82.47800E-04A104.40280E-05A12-1.33270E-05非球面5K -6.99712E-01A41.66009E-02A62.09051E-03A81.57932E-03A102.12509E-04A12-3.44184E-04A141.19417E-05A165.77745E-05A184.09189E-05A20-2.57292E-05非球面6K -2.00337E+01A43.31327E-01A6-8.81378E-01A89.65015E-01A10-4.12771E-01A12-2.52257E-04A14-1.10756E-10
A16-1.68921E-11A18-2.53030E-12A20-3.70376E-13衍射面1b2-1.00000E-02b44.93850E-04b62.43430E-04b81.12150E-04b10-2.73490E-05圖16是根據(jù)例6的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖17是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例6中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例6中，把衍射面增加到物鏡4的光信息記錄介質(zhì)的側(cè)的表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差被矯正。而且在本例中，fN=-0.503(mm),fP=6.81(mm),f1=1.765(mm)。
由于本例中光源波長變化或溫度改變時球面像差的變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表12明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表12例子6
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例7中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表13中。
表13例子7λ1 405nmNA 0.85
非球面1K 6.34005E-01A4-8.04474E-04A63.26482E-03A8-1.10780E-03A10-2.17617E-03非球面2K 5.90931E-01A41.44067E-03A6-3.12725E-03A8-2.20735E-03A10-3.12725E-05
非球面3K 9.31840E-01A41.47940E-04A6-2.30680E-05A83.05100E-04A10-4.13730E-05非球面4K 0.00000E+00A4-1.11870E-03A66.80430E-04A83.66720E-04A10-2.55160E-05非球面5K -6.99712E-01A41.66009E-02A62.09051E-03A81.57932E-03A102.12509E-04A12-3.44184E-04A141.19417E-05A165.77745E-05A184.09189E-05A20-2.57292E-05非球面6K -2.00337E+01A43.31327E-01A6-8.81378E-01A89.65015E-01A10-4.12771E-01A12-2.52257E-04
A14-1.10756E-10A16-1.68921E-11A18-2.53030E-12A20-3.70376E-13衍射面1b2-8.00000E-03b42.66130E-04b67.45750E-05b8-1.58010E-04b104.67190E-05衍射面2b2-2.00000E-03b4-2.59880E-04b63.77670E-04b85.66990E-05b10-4.26270E-05圖18是根據(jù)例7的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖19是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例7中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例7中，把衍射面增加到負透鏡5、正透鏡4的表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差被矯正。而且在本例中，fN=-4.89(mm),fP=5.83(mm),f1=1.765(mm)。
由于本例子中光源波長變化或溫度改變時球面像差的變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表14明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表14例子7
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例8中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表15中。
表15例子8λ1 405nmNA 0.85
非球面1K -5.09350E-02A4-2.56160E-04A62.73940E-03A8-6.04320E-04A10-1.04120E-03A12-8.54300E-04非球面2K 2.61840E+00A41.40260E-03A6-9.46360E-04A8-1.03170E-03A10-7.00650E-04A121.59290E-04非球面3K 1.48200E+01A41.08520E-04A6-2.99390E-05A8-5.09390E-05A10-9.76740E-05A10-5.01720E-01非球面4K 7.68210E-01A4-1.75160E-04A6 2.57520E-04A82.11770E-04A10-2.31350E-05A4-1.82460E-05非球面5K -6.99712E-01
A41.66009E-02A62.09051E-03A81.57932E-03A102.12509E-04A12-3.44184E-04A141.19417E-05A165.77745E-05A184.09189E-05A20-2.57292E-05非球面6K -2.00337E+01A43.31327E-01A6-8.81378E-01A89.65015EE-01A10-4.12771E-01A12-2.52257E-04A14-1.10756E-10A16-1.68921E-11A18-2.53030E-12A20-3.70376E-13衍射面1b2-5.00000E-03b43.72180E-04b6-1.28520E-03b82.68410E-04b101.3279E-05衍射面2b2-5.00000E-03b41.24620E-03b61.57800E-04
b89.32920E-05b10-2.48990E-04衍射面3b2-5.00000E-03b4-8.23030E-05b66.12980E-05b87.98370E 05b10-5.34800E-05衍射面4b2-5.00000E-03b4-5.11460E-04b66.47470E-05b83.77610E-05b10-1.42650E-05圖20是根據(jù)例8的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖21是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例8中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例8中，把衍射面增加到負透鏡5、正透鏡4的表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差被矯正。而且在本例中，fN=-5.54(mm),fP=7.42(mm),f1=1.765(mm)。
由于本例中光源波長變化或溫度改變時球面像差變化的矯正與例子1相同，省略其解釋。從表16明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表16例子8
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例9中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表17中。
表17例子9λ1 405nmNA 0.85
非球面1K 7.47423E-01A4-1.05216E-03A61.83191E-03A8-7.42838E-04A10-1.8234E-03非球面2K 2.05271E-01A42.17539E-04A6-1.28316E-03A8-8.89776E-04A10-4.69136E-04非球面3K 1.16167E+00A42.41421E-04A6-1.36517E-05A85.39496E-05A103.14626E-05A12-4.79376E-05非球面4K 1.25410E-01A4-1.41630E-04A61.31960E-04A87.62960E-05A10-3.79170E-06A4-2.37460E-05非球面5K -6.99712E-01A41.66009E-02A62.09051E-03
A81.57932E-03A102.12509E-04A12-3.44184E-04A141.19417E-05A165.77745E-05A184.09189E-05A20-2.57292E-05非球面6K -2.00337E+01A43.31327E-01A6-8.81378E-01A89.65015E-01A10-4.12771E-01A12-2.52257E-04A14-1.10756E-10A16-1.68921E-11A18-2.53030E-12A20-3.70376E-13衍射面1b2-1.00000E-02b45.64880E-05b66.33930E-05b86.62150E-05b10-4.80270E-06圖22是根據(jù)例9的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖23是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例9中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例9中，把衍射面增加到正透鏡4的光信息記錄介質(zhì)側(cè)的表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差被矯正。而且作為球面像差矯正裝置的負透鏡5和正透鏡4的材料，分別選擇N=30.0和P=56.5的材料，可更精細矯正物鏡3中的軸向色差。另外，在本例中，fN=-4.15(mm),fP=5.91(mm),f1=1.765(mm)。
由于本例子中光源波長變化或溫度改變時球面像差的變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表18明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。
表18例子9
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例10中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表19中。
表19例子10λ1 405nmNA 0.85
非球面系數(shù)非球面1K -180.985319A40.213341E-02A6-0.309153E-03A8-0.923446E-03A100.434595E-03非球面2K 6.460482A40.303589 E-02A6-0.127523E-02A8-0.661011E-03A100.354629E-03非球面3K 0.683354A40.162029E-01
A60.154908E-02A80.289288E-02A10-0.367711E-03A12-0.358222E-03A140.148419E-03A160.119603E-03A18-0.302302E-04A20-0.110520E-04非球面4K -21.704418A40.308021A6-0.639499A80.585364A10-0.215623A12-0.252265E-03衍射面系數(shù)衍射面1b2-6.7880E-03b4-1.2066E-04衍射面2b2-9.7794E-03b45.1838E-04圖24是根據(jù)例10的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖25是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例10中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例10中，把衍射面增加到正透鏡4的兩個表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差被矯正。在這種情況下，當(dāng)組合負透鏡5、正透鏡4和物鏡3作為球面像差矯正裝置的復(fù)合系統(tǒng)的軸向色差在過矯正狀態(tài)下做成時，如圖25所示，第一光源11的振蕩波長(405nm)的球面像差曲線和在長波長和短波長上的球面像差曲線彼此交叉。從而，當(dāng)發(fā)生光源的模式跳變時，高頻疊加時波陣面像差的惡化非常小，例如，甚至光源的振動波長微小變化時，最佳象面的位置的移動可被抑制到很小。另外，當(dāng)作為球面像差矯正裝置的可移動元件的負透鏡5形成到兩側(cè)非球面透鏡中時，在負透鏡5偏心時波陣面像差惡化或跟蹤誤差被抑制到很小。另外，作為負透鏡5和正透鏡4的材料，分別選擇νdN=24.3和νdP=56.5的材料，可矯正物鏡3中的軸向色差。并且減輕衍射結(jié)構(gòu)加到正透鏡4上的的負擔(dān)。另外，在本例中，fN=-7.78(mm),fP=9.95(mm),f1=1.765(mm)。
在本例子中，由于調(diào)節(jié)光通量的光闌從物鏡3的光源一側(cè)的表面頂部被設(shè)置在光信息記錄介質(zhì)一側(cè)，當(dāng)發(fā)散光通量入射時，物鏡3的光源側(cè)的光束通過表面高度可被抑制到很小。這對于物鏡3的尺寸減小或像差矯正有益的。
由于本例子中光源波長變化或溫度改變時球面像差的變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表20明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。另外，由于使用其內(nèi)透射比對于短波長而言很高的塑料材料，可以低成本制造大量透鏡，并且實現(xiàn)光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)。在這個連接中，可移動機構(gòu)是負透鏡5的傳送裝置和本說明書的例子中的物鏡3的調(diào)焦機構(gòu)。
表20例子10
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。
在這個連接中，在本例子中，盡管圖25中未示出，如圖1的實施例所示，在實際光學(xué)拾取裝置中，諸如準(zhǔn)直鏡的耦合透鏡設(shè)置在光源與球面像差矯正裝置之間。在這種情況下，可通過本例的結(jié)構(gòu)矯正耦合透鏡中產(chǎn)生的軸向色差，并且得到具有小色差的聚光光學(xué)系統(tǒng)。
另外，所謂的2層記錄系統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)已知其中通過對在光信息記錄介質(zhì)一側(cè)的第一信息記錄層和第二信息記錄層提供兩個相變層并且通過在每一個上記錄信息，光信息記錄介質(zhì)的存儲容量被提高到大約2倍，但是，本例中的裝置還可應(yīng)用于記錄或再現(xiàn)這種2層記錄系統(tǒng)光信息記錄介質(zhì)的信息，并且矯正光通量的入射面與各個信息記錄層的信息記錄面的厚度差產(chǎn)生的球面像差。例如，當(dāng)從光信息記錄介質(zhì)的光通量的入射面起依次定義第一信息記錄層和第二信息記錄層時，如圖26所示，通過減小作為球面像差矯正裝置的負透鏡5與正透鏡4之間的間隔，可向第二信息記錄層的信息記錄面記錄或再現(xiàn)信息。與例子中負透鏡5、正透鏡4和物鏡3構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)在表21中表示。
表21例子11λ1 405nmNA 0.85
非球面系數(shù)非球面1K=-47.861166A4=0.401592×10-2A6=0.290627×10-2A8=0.694294×10-3A10=-0.493101×10-2非球面2K=11.392515A4=0.273496×10-2A6=0.238867×10-2A8=-0.86487×10-3A10=-0.324593×10-2非球面3K=-7.0631×10-1A4=1.8891×10-2A6=-1.2594×10-3A8=4.3129×10-3A10=-3.1523×10-4A12=-8.1023×10-4A14=6.1785×10-5A16=1.7038×10-4A18=7.7915×10-6A20=-1.8397×10-5非球面4K=-32.230932A4=0.202088A6=-0.395843A8=0.286204A10=-0.715179×10-1A12=-0.252269×10-3
衍射面系數(shù)衍射面1b2-1.7601×10-2b4-2.3203×10-3b6-2.1692×10-4b8-2.4765×10-5b10-9.4777×10-5圖27是根據(jù)例11的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖28是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例11中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例11中，當(dāng)把衍射面增加到物鏡3的光源側(cè)的表面上并且衍射結(jié)構(gòu)具有在長波長側(cè)后焦點變短的特性時，可矯正物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差。另外，當(dāng)作為球面像差矯正裝置的負透鏡5是雙側(cè)非球面透鏡時，在負透鏡5偏心時的波陣面像差惡化或跟蹤誤差被抑制到很小。另外，在本例中，fN=-8.32(mm),fP=12.30(mm),f1=1.765(mm),fD=28.417(mm)。
由于本例中光源波長變化或溫度改變時球面像差變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表22明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。而且，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。另外，由于使用其內(nèi)透射比對于短波長而言很高的塑料材料，可以低成本制造大量透鏡，并且實現(xiàn)光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)。
表22例子11
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。與例12中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表23中。
例子12λ1 405nm NA1 0.85λ2 655nm NA2 0.65
非球面系數(shù)非球面1K=-303.128595A4=0.708268×10-2A6=-0.189289×10-1A8=0.190213×10-1A10=-0.271581×10-2非球面2K=3.803233A4=0.588950×10-2
A6=-0.167364×10-1A8=0.1136577×10-1A10=0.615860×10-3非球面3K=1.637827A4=-0.395830×10-2A6=0.115426×10-2A8=-0.543755×10-3A10=0.885518×10-4非球面4K=-6.8335×10-1A4=1.6203×10-2A6=1.5491×10-3A8=2.8929×10-3A10=-3.6771×10-4A12=3.5822×10-4A14=1.4842×10-4A16=1.1960×10-4A18=-3.0230×10-5A20=-1.1052×10-5非球面5K=-26.275787A4= 0.291992A6= -0.513328A8= 0.415634A10= -0.137436A12= -0.252265×10-3衍射面系數(shù)衍射面1b2-1.1002×10-2
b4-1.9824×10-3b63.3680×10-4b8-9.6881×10-5b10-4.2391×10-4b122.2319×10-4b14-2.3482×10-5b16 -9.2757×10-6
圖29和30是根據(jù)例12的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖31和32是分別對于不同的光信息記錄介質(zhì)記錄或再現(xiàn)信息時根據(jù)物鏡3的球面像差圖。例12是通過組合波長405nm的第一光源11和其透明基板厚度為0.1mm的光信息記錄介質(zhì)或組合波長為655nm的第二光源11與其透明基板厚度是0.6mm的光信息記錄介質(zhì)記錄或再現(xiàn)信息的光學(xué)拾取裝置的例子。在例12中，把衍射面增加到物鏡3的光源側(cè)的表面上時，透明基板厚度不同產(chǎn)生的球面像差和色球面像差被矯正。尤其，當(dāng)入射到物鏡3上的光通量的邊緣光線的傾斜角對應(yīng)于信息記錄媒體的透明基板厚度而改變時，通過沿光軸方向移作用為球面像差矯正裝置的負透鏡5來矯正物鏡3中產(chǎn)生的軸向色差。而且在本例中，fN=-6.39(mm),fP=10.51(mm),f1=1.765(mm),fD1=45.46(mm)。就此而論；，物鏡在振動波長λ2=655nm下的焦距是f2=1.79。
由于本例中光源的波長變化或溫度改變時球面像差變化的矯正與例1相同，省略其解釋。從表24明顯看到，波長變化或溫度改變時球面像差變小。另外，當(dāng)把塑料材料用于物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。另外，由于使用其內(nèi)透射比對于短波長而言很高的塑料材料，可以低成本制造大量透鏡，并且實現(xiàn)光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)。
表24例子12
(注意)表中的括號內(nèi)的數(shù)字表示球面像差矯正裝置的負透鏡與正透鏡以及發(fā)散角改變裝置之間的間隔。
就此而論；，以與例4和5相同的方式，當(dāng)使用在物鏡3上提供的衍射面的效應(yīng)使得波長為655nm的光源的大于NA 0.65的到達光信息記錄介質(zhì)的光通量成為閃爍成分時，光斑直徑不被過分地擠壓在信息記錄面上，并且防止在光學(xué)拾取裝置的光接收元件上檢測不必要信號。與例13中的耦合透鏡21或?qū)?yīng)于耦合透鏡15和21的準(zhǔn)直透鏡、負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表25中。
表25例子13λ1 405nmNA 0.85
非球面系數(shù)非球面1K 117.804975A40.329240E-02A6-0.186424E-02A80.140707E-02A10-0.640870E-03非球面2K -6.746762A40.111141E-02A60.28280E-02A8-0.449522E-03A10-0.118579E-03
非球面3K -19.770711A4-0.749547E-03A60.187767E-02A80.123312E-03A100.333580E-03非球面4K 105.955239A40.446828E-02A6-0.226237E-02A80.112349E-02A100.112686E-03非球面5K -0.683354A40.162029E-01A60.154908E-02A60.289288E-02A10-0.367711E-03A12-0.358222E-03A140.148419E-03A160.119603E-03A18-0.302302E-04A20-0.11052E-04非球面6K -21.704418A40.308021A6-0.639499A80.585364A10-0.215623A12-0.252265E-03
衍射面1系數(shù)衍射面1b2-1.0609E-02b4-6.4692E-04衍射面2b2-1.6184E-02b45.9162E-04圖33是根據(jù)例13的準(zhǔn)直鏡、負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖34是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例13中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例13中，通過沿著光軸方向移動球面像差矯正裝置中的負透鏡5，改變?nèi)肷涞轿镧R3上的光通量的邊緣光線的傾斜角，并且矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)(準(zhǔn)直鏡和物鏡3)的各個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的變化。另外，在本例中，fN=-10.71(mm),fP=13.18(mm),f1=1.765(mm)。
此外，把衍射面增加到正透鏡4的兩個表面上并且在球面像差矯正裝置自身中產(chǎn)生與聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)表面產(chǎn)生的軸向色差相反符號的軸向色差，從而聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)表面產(chǎn)生的軸向色差可被矯正，并且當(dāng)焦點形成在信息記錄面上時波陣面的軸向色差被做得很小。在本例的聚光光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)準(zhǔn)直鏡與物鏡3產(chǎn)生的軸向色差分別是ΔfB1和ΔfB2時，由于準(zhǔn)直鏡的焦距是12mm、球面像差矯正裝置的放大率是1.23倍、物鏡的焦距是1.765mm而導(dǎo)致其比率大約為ΔfB1/ΔfB2=1/30。即當(dāng)球面像差矯正裝置產(chǎn)生的軸向色差的絕對值作得幾乎與物鏡產(chǎn)生的軸向色差的絕對值相同，當(dāng)在信息記錄面上形成焦點時波陣面的軸向色差做得很小。此時，當(dāng)組合了聚光光學(xué)系統(tǒng)和負透鏡5與正透鏡4作為球面像差矯正裝置的復(fù)合系統(tǒng)的軸向色差在過矯正狀態(tài)下被矯正時，如圖34所示，第一光源11的振動波長(405nm)的球面像差曲線與長短波長側(cè)的球面像差曲線彼此交叉。從而，甚至當(dāng)高頻疊加時光源的模式跳變現(xiàn)象或波陣面像差的惡化非常小時，例如，光源的振動波長微小變化時，最佳象面的位置移動可被抑制到很小。另外，當(dāng)作為球面像差矯正裝置的可移動元件的負透鏡5是雙側(cè)非球面透鏡時，在負透鏡5偏心或跟蹤誤差時波陣面像差惡化被抑制到很小。
從表26明顯看到，由于諸如波長變化或溫度改變時的各種因素使得聚光光學(xué)系統(tǒng)的各個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的變化可被矯正，并且球面像差變小。另外，當(dāng)把塑料材料用于所有構(gòu)成球面像差矯正裝置的準(zhǔn)直鏡和物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低，并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。另外，由于使用其內(nèi)透射比對于短波長而言很高的塑料材料，可以低成本制造大量透鏡，并且實現(xiàn)光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)。
表26例子13
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
在這個連接中，在本例中，球面像差矯正裝置中負透鏡5做成可傳送的，但是正透鏡4可作成可傳送的，而且兩個透鏡以同樣方式都做成可傳送的時候，可矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的變化。另外，在本例中，盡管通過在球面像差矯正裝置中的正透鏡4上設(shè)置的衍射結(jié)構(gòu)可矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)和球面像差矯正裝置的軸向色差，但是衍射結(jié)構(gòu)也可設(shè)置在其他透鏡的表面上，或者可獨立地向其他部分添加具有帶衍射結(jié)構(gòu)的表面的光學(xué)元件。與例14中的耦合透鏡15、負透鏡5、正透鏡4和物鏡3組成的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)表示于表27中。
表27例子14λ1 405nmNA 0.85
非球面系數(shù)非球面1K 18.245912A4-0.281317E-02A60.530301E-02A8-0.297176E-02A100.962649E-03非球面2K -5.052328A4-0.433879E-02A60.267506E-02A80.14128E-02A100.388234E-03
非球面3K -0.683354A40.162029E-01A60.154908E-02A80.289288E-02A10-0.367711E-03A12-0.358222E-03A140.148419E-03A160.119603E-03A18-0.302302E-04A20-0.110520E-04非球面4K -21.704418A40.308021A6-0.639499A80.585364A10-0.215623A12-0.252265E-03衍射面系數(shù)衍射面1b2-1.1850E-02b4-3.7111E-04衍射面2b2-1.5129E-02b43.5690E-04圖35是根據(jù)例14的耦合透鏡15、負透鏡5、正透鏡4和物鏡3的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。耦合透鏡15具有把來自第一光源11的強的發(fā)散光通量轉(zhuǎn)換為微弱的發(fā)散光通量的功能。圖36是根據(jù)物鏡3的球面像差圖。在例14中，通過組合波長405nm的第一光源11和圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.85的物鏡3來記錄或再現(xiàn)信息。在例14中，通過沿著光軸方向移動球面像差矯正裝置中的負透鏡5，改變?nèi)肷涞轿镧R3上的光通量的邊緣光線的傾斜角，并且矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)(耦合透鏡15和物鏡3)的各個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的變化。另外，在本例中，fN=-14.67(mm),fP=11.66(mm),f1=1.765(mm)。
此外，把衍射面增加到正透鏡4的兩個表面上并且通過球面像差矯正裝置自身產(chǎn)生與聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)表面產(chǎn)生的軸向色差相反符號的軸向色差，從而聚光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)表面產(chǎn)生的軸向色差可被矯正，并且當(dāng)焦點形成在信息記錄面上時波陣面的軸向色差被做得很小。此時，當(dāng)組合了聚光光學(xué)系統(tǒng)和負透鏡5與正透鏡4作為球面像差矯正裝置的復(fù)合系統(tǒng)的軸向色差在過矯正狀態(tài)下被矯正時，如圖36所示，第一光源11的振動波長(405nm)的球面像差曲線與長短波長側(cè)的球面像差曲線彼此交叉。從而，甚至當(dāng)高頻疊加時光源的模式跳變現(xiàn)象或波陣面像差的惡化非常小時，例如，光源的振動波長微小變化時，最佳象面的位置移動可被抑制到很小。
從表28明顯看到，由于諸如波長變化或溫度改變時的各種因素使得聚光光學(xué)系統(tǒng)的各個光學(xué)表面上產(chǎn)生的球面像差的變化可被矯正，并且球面像差變小。另外，當(dāng)把塑料材料用于所有構(gòu)成球面像差矯正裝置的耦合透鏡15和物鏡3、負透鏡5和正透鏡4時，光學(xué)系統(tǒng)的重量降低。并且加到可移動機構(gòu)上的負擔(dān)降低。另外，由于使用其內(nèi)透射比對于短波長而言很高的塑料材料，可以低成本制造大量透鏡，并且實現(xiàn)光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)。另外，在本例中，由于入射到球面像差矯正裝置的光線是弱發(fā)散光通量，球面像差矯正裝置中耦合透鏡15和負透鏡5的光焦度可很小，并且由于各個透鏡的偏心帶來的波陣面像差的惡化可被抑制到很小。
表28例子14
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
在這個連接中，在本例中，球面像差矯正裝置中負透鏡5做成可傳送的，但是正透鏡4可作成可傳送的，而且兩個透鏡以同樣方式都做成可傳送的時候，可矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的變化。另外，在本例中，盡管通過在球面像差矯正裝置中的正透鏡4上設(shè)置的衍射結(jié)構(gòu)可矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)和球面像差矯正裝置的軸向色差，但是衍射結(jié)構(gòu)也可設(shè)置在其他透鏡的表面上，或者可獨立地向其他部分添加具有帶衍射結(jié)構(gòu)的表面的光學(xué)元件。
在上述各個例子中，作為球面像差矯正裝置，使用擴束器，并且作為擴束器，盡管在表示出的例子中是由可傳送的單負透鏡和單正透鏡構(gòu)成。當(dāng)然，擴束器可不限于此，只要它不背離本發(fā)明的精神，它可以是有2個透鏡組或多個透鏡組構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可進行各種修改。
圖37是表示根據(jù)不同實施例的光學(xué)系統(tǒng)的視圖。插入用于矯正球面像差變化的元件SE。這種光學(xué)系統(tǒng)可通過替代圖1中的負透鏡5、正透鏡4和物鏡3來使用。
元件SE的結(jié)構(gòu)為使得X方向的液晶元件SE1、1/2波片和Y方向的液晶元件SE3分別被夾在從耦合透鏡CL側(cè)開始的4個玻璃板SE4之間。通過電驅(qū)動液晶元件SE1和SE2，可矯正球面像差的變化。另外，當(dāng)環(huán)狀衍射結(jié)構(gòu)(未示出)設(shè)置在耦合透鏡CL中的物鏡的表面上時，可產(chǎn)生與物鏡OL中產(chǎn)生的軸向色差相反相位的色差，即短波長側(cè)上過分矯正(過)的軸向色差，以及長波側(cè)上未充分矯正(欠)的軸向色差。結(jié)果，由于抵消軸向色差，焦點經(jīng)矯正球面像差的變化的元件SE和物鏡OL形成于光信息記錄介質(zhì)(未示出)上的波陣面成為軸向色差被抑制到很小的條件。
圖38是表示根據(jù)本發(fā)明的修改例的光學(xué)系統(tǒng)的視圖。在圖38中，由于物鏡OL和矯正球面像差變化的元件SE與圖37所示的實施例中相同，解釋從略。在圖38中，耦合透鏡CL具有負透鏡CL1和正透鏡CL2膠合一起的組成。并且負透鏡CL1的阿貝系數(shù)νdN和正透鏡CL2的阿貝系數(shù)νdP具有關(guān)系νdN＜νdP。
如上所述，當(dāng)負透鏡CL1和正透鏡CL2的阿貝系數(shù)適當(dāng)選擇時，耦合透鏡CL產(chǎn)生具有與物鏡OL產(chǎn)生的軸向色差相反符號的軸向色差，即隨著波長減小可產(chǎn)生過矯正的軸向色差，隨著波長增大可產(chǎn)生欠矯正的軸向色差。
結(jié)果，由于抵消軸向色差，焦點經(jīng)耦合透鏡CL1和矯正球面像差的變化的元件SE以及物鏡OL形成在光信息記錄介質(zhì)(未示出)上的波陣面成為軸向色差被抑制到很小的條件。
圖39中(a)是通常表示適合于本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置的物鏡3’的截面圖，(b)是從光源側(cè)看去的正視圖(虛線表示光軸)。
該物鏡3’可進行由于不同光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度不同引起的球面像差偏差的矯正。在圖36中，光源側(cè)的折射表面S1和光盤側(cè)的折射表面S2都是凸面透鏡，具有正折射光焦度，為非球面形狀。另外，物鏡的光源側(cè)的折射表面S1由與光軸共軸的4個分割的表面b1到b4構(gòu)成。分割表面的邊界設(shè)置臺階，并且形成各個分割的表面。據(jù)此，物鏡的球面像差和波陣面像差在對應(yīng)于邊界部分的部分處產(chǎn)生臺階。
在一般物鏡中，由于不同光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度不同引起的球面像差的產(chǎn)生不可避免。但是，用在本實施例中的物鏡3’不能完美地矯正球面像差，然而，如下面所述，設(shè)計成這種像差被軟化(softed)。
開始，當(dāng)對于第一光信息記錄介質(zhì)再現(xiàn)和/或記錄信息時，各個折射面S1和折射面S2被設(shè)計成波陣面像差的球面像差成分在最佳象面位置處在0.05λ1rms內(nèi)。據(jù)此設(shè)計的折射面S1被應(yīng)用于第一分割的表面b1和第四分割的表面b4。之后，新的折射面S1’不使用折射面S2作為變量來設(shè)計，使得波陣面像差的球面像差成分在透明基板厚度t3(t1≤t3≤t2)中的最佳象面位置處在0.05λ2rms內(nèi)。
使得這個折射面S1’作為第二分割的表面b2和第三分割的表面b3，并且由于透明基板厚度在使用第一光盤10時由透明基板厚度t3優(yōu)化，最佳象面位置顯然形成于不同于第一分割的表面b1和第四分割的表面b4形成的最佳象面位置。但是，波陣面像差是分割表面中波陣面像差的傾斜例如在第一光信息記錄介質(zhì)(例如下一代比DVD更高密度和容量光盤)中被改變的像差，波陣面像差是向右下方的，并且相反，在第二光信息記錄介質(zhì)(例如DVD)中，它稍微向右上方。當(dāng)2個以上的這種分割的表面被部分提供在折射表面S1上時，在不同光信息記錄介質(zhì)中波陣面像差的兼容性變得容易。
當(dāng)各個分割的表面的邊界位置或分割的表面的軸向厚度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計時，波陣面像差矯正變得可分別在比DVD更高密度和容量的下一代光盤中在光斑最小模糊圓環(huán)位置處進行，并且在DVD中，是在前聚焦位置進行。即，在比DVD更高密度和容量的下一代光盤中，由物鏡將光線會聚到光斑最小模糊圓環(huán)位置處，并且在第一到第四光通量LB1到LB4中光線在光斑最小模糊圓環(huán)位置處具有大約幾倍于波長λ1的球面像差，即miλ1(mi是整數(shù)且i=1,2,…,k)。
另外，由于在DVD中必要的數(shù)值孔徑NA2小于NA1，所有第一到第四光通量LB1到LB4不能有效使用，并且在本實施例的光學(xué)拾取裝置中，第一到第四光通量LB1到LB4中的光線幾乎具有波長λ2的整數(shù)倍，即niλ2(ni是整數(shù)且i=1,2,…,k)。第四光通量LB4在DVD的情況下是不必要的光線，并且在與光盤的記錄表面上的主光斑光線分離的位置處作為閃爍發(fā)射。由于這個閃爍對于主光斑而言非常小，當(dāng)光闌8僅保留為與比DVD更高密度和容量的下一代光盤中所用的必要數(shù)值孔徑相同時，不需要改變光闌8的數(shù)值孔徑的裝置就可進行DVD的再現(xiàn)。當(dāng)然，在使用DVD時，可使用具有屏蔽第四光通量LB4的功能的光闌8。
因此，盡管本例子的光學(xué)拾取裝置提供有4分割的表面b1到b4，與相關(guān)技術(shù)的物鏡不同，因為它在各個盤上不具有多個焦點位置，光斑的光量損失可被降低。然后，在使用各個光盤時，必要數(shù)值孔徑中光線的波陣面像差做成幾乎是波長的整數(shù)倍，并且由于通過必要數(shù)值孔徑的光通量彼此干涉并彼此增強，結(jié)果，從光盤得到足夠的反射光量，并且作為可互換的光學(xué)拾取裝置，穩(wěn)定的操作變得可能。
就此而論，本例中，在物鏡上設(shè)置4個分割的表面，但是，帶有具有把入射光通量分為實際上的3個光通量的3部分以基本上作為3個分割的表面這樣的表面的物鏡也可被用于本發(fā)明的物鏡。例如，已知物鏡結(jié)構(gòu)可以是在至少一個表面上具有至少第一部分、第二部分和第三部分，這三部分通過折射作用以從光軸側(cè)到它的外圍側(cè)的順序把從光源發(fā)射的光通量分割成多個光通量，其中第一部分和第三部分可把來自光源的光通量會聚到信息記錄面上使得可對于透明基板厚度為t1的第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面記錄或再現(xiàn)信息，另外，第一部分和第二部分可把來自光源的光通量會聚到信息記錄面上使得可對于透明基板厚度為t2(t1＜t2)的第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面記錄或再現(xiàn)信息。
根據(jù)本實施例，可提供有效地矯正由于半導(dǎo)體激光的模式跳變現(xiàn)象引起的軸向色差的光學(xué)拾取裝置和光學(xué)系統(tǒng)、可有效地矯正由于溫度和濕度改變引起的聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的變化的光學(xué)拾取裝置和光學(xué)系統(tǒng)以及帶有短波長激光和高NA物鏡并可記錄或再現(xiàn)不同種類的光信息記錄介質(zhì)的信息的光學(xué)拾取裝置。就此而論；，當(dāng)然，本發(fā)明不限于上述實施例或各種例子。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考附圖解釋如下。圖40是與實施例15相關(guān)的光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖40中的光學(xué)拾取裝置配備有代表光源的半導(dǎo)體激光器3、改變從光源3發(fā)射出的發(fā)散光的發(fā)散角的耦合透鏡2(由兩個透鏡組構(gòu)成，即透鏡元件2a和2b，其中透鏡元件2a具有正折射光焦度，而透鏡元件2b具有負折射光焦度，這也適用于下面的實施例)、把來自耦合透鏡2的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面5上的物鏡1以及接收從光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面5反射的光的檢測器4。耦合透鏡2和物鏡1構(gòu)成聚光光學(xué)系統(tǒng)。
圖40中的光學(xué)拾取裝置還配備把來自信息記錄面5的反射光分束而朝向檢測器4的光束分離器6、設(shè)置在耦合透鏡2與物鏡1之間的1/4波片7、設(shè)置在物鏡1前面的光闌8、柱面透鏡9和用于調(diào)焦跟蹤的致動器10(第一驅(qū)動裝置這也適用于下面的實施例)。
另外，物鏡1在其外周邊上具有含在垂直于光軸方向上延伸的平面的凸緣部分1a。這個凸緣部分1a使得可能把物鏡1準(zhǔn)確安裝于光學(xué)拾取裝置上。雙軸致動器10使物鏡1能夠沿光軸方向移動來進行調(diào)焦，并且能沿垂直于光軸的方向上移動來跟蹤。
耦合透鏡2還可以是使已經(jīng)進入的發(fā)散光通量成為一個幾乎與光軸平行的光通量的準(zhǔn)直鏡。在本實施例中，耦合透鏡2的透鏡元件2a做成能夠在光軸的方向上由致動器(第二驅(qū)動裝置這也適用于下面的實施例)11移動，為的是矯正光學(xué)拾取裝置的各個光學(xué)表面上由半導(dǎo)體激光器3的振動波長的改變、溫度和濕度改變以及光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度誤差引起的球面像差的偏差。
(例子)接著，如下解釋可被應(yīng)用于本實施例的聚光光學(xué)系統(tǒng)的例子15。在例子15和其他例子中，半導(dǎo)體激光器3的光源波長為405nm并且物鏡1的數(shù)值孔徑是0.85。關(guān)于例子15中的非球面，以下面的表達式(數(shù)字1)表達，條件是x軸表示光軸方向，h代表垂直于光軸方向上的高度，r代表平面的曲率半徑，k代表圓錐常數(shù)，A2i表示非球面常數(shù)。
(數(shù)字1)X=h2/r1+1-(1+k)h2/r2+Σi=2A2ih2i]]>另一方面，關(guān)于衍射面，用表示衍射浮雕被去除的宏觀形狀的產(chǎn)生非球面以及下面表達式(數(shù)字2)的光程差的函數(shù)φb表達。光程差函數(shù)φb是用來表示由衍射面加在標(biāo)準(zhǔn)波長衍射光上的光程差，而且每當(dāng)提供一衍射帶時光程差函數(shù)φb改變?yōu)閙λ的值(m為衍射級)。在這個表示式中，h代表與光軸之差，b2i代表光程差函數(shù)的系數(shù)。φb=Σi=1b2ih2i]]>例子15的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表29中。而且，本例聚光光學(xué)系統(tǒng)的簡單截面圖表示在圖41中，球面像差的圖表示在圖42中。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在具有2組2個元件的結(jié)構(gòu)的耦合透鏡2的第一和第三表面的每一個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表30所示，聚光光學(xué)系統(tǒng)上由激光光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板的厚度誤差引起的球面像差可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來矯正。
表29例子15λ1 405nmNA 0.85
非球面常數(shù)非球面1K -6.0700E+02A42.1101E-04A66.3636E-04A8-1.5044E-04非球面2K -5.4018E+02A47.6477E-04A6-6.5149E-05A84.6581E-05A10-4.812E-06非球面3K -6.8335E-01A41.6203E-02
A61.5491E-03A82.8929E-03A10-3.6771E-04A12-3.5822E-04A141.4842E-04A161.1960E-04A18-3.0230E-05A20-1.1052E-05非球面4K -2.1704E+01A43.0802E-01A6-6.3950E-01A85.85364E-01A10-2.1562E-01A12-2.5227E-04衍射面常數(shù)衍射面1b2-2.4126E-02b4-8.7753E-04衍射面2b2-1.1228E-02b4-8.6150E-04
表30例子15
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
順便提及，在本說明書中(包括表中的透鏡數(shù)據(jù))，10的指數(shù)(例如2.5×10-3)適用E來表達(例如2.5×E-3)。
接著解釋可用于圖40中的光學(xué)拾取裝置的第二例子的聚光光學(xué)系統(tǒng)。首先，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表31中。另外，在圖43中表示出本例中聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面簡圖，圖44表示出球面像差圖。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在具有2組2個元件的結(jié)構(gòu)的耦合透鏡2的第三表面和1組1個元件的透鏡1的第一表面的每一個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表32所示，聚光光學(xué)系統(tǒng)上由激光光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板的厚度誤差引起的球面像差可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來矯正。當(dāng)發(fā)散光通量進入物鏡1時，光束通過的光源側(cè)物鏡1的表面上的點與通過具有相同直徑的光闌的校準(zhǔn)的光通量進入的情況相比要高。為控制那種情況下高級的非球面的閃爍成分的產(chǎn)生，用于規(guī)整光通量的光闌被設(shè)置成遠離光源側(cè)物鏡1的表面上的頂部，在本例中朝向光信息記錄介質(zhì)。
表31例子16
非球面常數(shù)非球面1K 8.8068E+00A41.3574E-03A6-3.0031E-02A8-4.1461E-04非球面2K -6.6272E+02A4-2.0667E-03A6-7.2622E-03A8-7.6379E-03非球面3K -3.9217E+00A43.7182E-04A68.0750E-04
A81.1443E-04A105.3543E-05非球面4K -7.0271E-01A42.0793E-02A6-2.5985E-03A84.9919E-03A10-2.2786E-04A12-9.5332E-04A144.6404E-05A161.7553E-04A182.1430E-05A20-2.9990E-05非球面5K -2.7384E+01A41.3778E-01A6-3.2821E-01A82.6291E-01A10-7.8115E-02A12-2.5227E-04衍射面常數(shù)衍射面1b2-1.6978E-02b47.8786E-04b6-9.5788E-04b8-6.4481E-05b103.1466E-06衍射面2b2-4.9893E-03b4-3.7597E-04
表32例子16
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
接著，解釋與實施例16相關(guān)的光學(xué)拾取裝置。圖45中的光學(xué)拾取裝置配備有2組2個元件的其中支持件1c穩(wěn)固地支持塑料透鏡1a和1b的物鏡1、代表光源的半導(dǎo)體激光器3、改變從光源發(fā)射出的發(fā)散光的發(fā)散角的耦合透鏡2(由兩個透鏡2a和2b組成)以及接收從光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面5反射光的檢測器4。物鏡1把來自耦合透鏡2的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面5上。
圖45中的光學(xué)拾取裝置還配備把來自信息記錄面5的反射光分束而朝向檢測器4的光束分離器6、設(shè)置在耦合透鏡2與物鏡1之間的1/4波片7、設(shè)置在物鏡1前面的光闌8、柱面透鏡9和用于調(diào)焦跟蹤的雙軸致動器10。
另外，物鏡1在其支持件1c的外周邊上具有含在垂直于光軸方向上延伸的平面的凸緣部分1d。這個凸緣部分1d使得可能把物鏡1準(zhǔn)確安裝于光學(xué)拾取裝置上。
耦合透鏡2還可以是使正進入的發(fā)散光通量成為一個幾乎與光軸平行的光通量的準(zhǔn)直透鏡。在這種情況下，耦合透鏡2的透鏡元件2a做成能夠在光軸的方向上移動，為的是控制光學(xué)拾取裝置的各個光學(xué)表面上由半導(dǎo)體激光器3的振動波長的改變、溫度和濕度改變以及光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度誤差引起的球面像差的偏差。
接著，如下解釋可被應(yīng)用于本實施例的聚光光學(xué)系統(tǒng)的例子17。首先，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表33中。而且，本例的聚光光學(xué)系統(tǒng)的簡單截面圖表示在圖8中。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在2組2個元件的耦合透鏡2的第一和第三表面的每一個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表34所示，聚光光學(xué)系統(tǒng)上由激光光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板的厚度誤差引起的球面像差可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來矯正。
表33例子17
非球面常數(shù)非球面1
K -2.1849E+01A45.6259E-04A66.5164E-04A8-9.6165E-04非球面2K -2.6544E+01A46.8751E-04A6-2.4489E-04A82.9894E-05非球面3K -1.1034E-01A4-6.0609E-03A6-1.2828E-03A8-5.4230E-04A10-1.0053E-04A12-3.1022E-06A141.3974E-08A16-8.2488E-06非球面4K 1.0547E+02A47.2959E-03A6-1.8973E-03A84.8022E-04A10-2.1096E-03A126.0792E-04非球面5K -1.9362E-01A41.8873E-02A6-1.7301E-02A81.1456E-01
A10-1.4290E-01衍射面常數(shù)衍射面1b2-9.5885E-03b4-8.0888E-04b6-1.1868E-04衍射面2b2-9.5292E-03b4-4.2952E-04b6-2.2554E-04表34例子17
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
接著解釋可用于圖45中的光學(xué)拾取裝置的例子18的聚光光學(xué)系統(tǒng)。首先，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表35中。另外，在圖48中表示出本例中聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面簡圖，圖49表示出球面像差圖。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在具有2組2個元件的結(jié)構(gòu)的耦合透鏡2的第三表面和1組1個元件的透鏡1的第一表面的每-個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表36所示，聚光光學(xué)系統(tǒng)上由激光光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板的厚度誤差引起的球面像差可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來矯正。
表35例子18
非球面常數(shù)非球面1K 1.8394E+03A4-4.6322E-03A6-2.1863E-03A8-3.0571E-04
非球面2K -4.2244E+01A4-2.1729E-04A6-7.3557E-03A8-1.4106E-02非球面3K 3.7370E-01A4-7.5808E-04A66.2516E-05A8-1.3333E-05A105.5520E-06非球面4K -1.0167E-01A4-6.382E-03A6-1.0712E-03A8-3.8459E-04A10-8.7158E-05A122.9718E-06A148.3886E-06A16-4.1865E-06非球面5K -3.4728E+02A43.1109E-03A68.4223E-04A82.7940E-03A10-2.6177E-03A121.0154E-03非球面6K -2.9075E-01A42.0673E-02
A6-2.2747E-02A81.1245E-01A10-9.7095E-02衍射面常數(shù)衍射面1b2-1.3723E-02b46.4381E-04衍射面2b2-6.3411E-03b4-9.0875E-05表36例子18
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
接著解釋可用于圖40中的光學(xué)拾取裝置的例子19的聚光光學(xué)系統(tǒng)。首先，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表37中。另外，在圖50中表示出本例中聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面簡圖，圖51表示出球面像差圖。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在具有2組2個元件的結(jié)構(gòu)的耦合透鏡2的第三表面和1組1個元件的透鏡1的第一表面的每一個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表38所示，對其中在一側(cè)上層疊透明基板和3個信息記錄層的所謂的3層記錄系統(tǒng)的光信息記錄介質(zhì)的信息記錄和/或再現(xiàn)可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來進行。另外，以與例1-4中相同方式，在記錄和/或再現(xiàn)各個信息記錄媒體的信息期間可矯正光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板厚度誤差帶來的聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差。
表37例子19
非球面常數(shù)非球面1K 2.2997E+02A4-1.2113E-03A6-2.3094E-02A85.7097E-04非球面2
K -7.1651E+02A4-5.0140E-04A6-1.5428E-02A8-5.7871E-03非球面3K -5.7990E-01A45.3861E-05A68.2843E-04A81.2847E-04A102.2449E-05非球面4K -7.0271E-01A42.0793E-02A6-2.5985E-03A84.9919E-03A10-2.2786E-04A12-9.5332E-04A144.6404E-05A161.7553E-04A182.1430E-05A20-2.9990E-05非球面5K -2.7384E+01A41.3778E-01A6-3.2821E-01A82.6291E-01A10-7.8115E-02A12-2.5227E-04衍射面常數(shù)衍射面1
b2-1.6939E-02b46.4086E-04b6-9.2105E-04b8-4.4088E-05b104.2021E-06衍射面2b2-4.9893E-03b4-3.7597E-04表38例子19
盡管在本例中光信息記錄介質(zhì)做成3層記錄系統(tǒng)，其中插在信息記錄層之間的透明基板厚度是0.05mm，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)也可用于記錄和/或再現(xiàn)除前述之外的多層記錄系統(tǒng)的光信息記錄介質(zhì)上的信息。
接著，解釋可用于圖40中的光學(xué)拾取裝置的例子20的聚光光學(xué)系統(tǒng)。首先，本例中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)表示在表39和40中。另外，在圖42中表示出本例中聚光光學(xué)系統(tǒng)的截面簡圖，圖43表示出球面像差圖。在本例中，聚光光學(xué)系統(tǒng)上引起的軸向色差通過在具有2組2個元件的結(jié)構(gòu)的耦合透鏡2的第三表面和第四表面的每一個上提供的衍射結(jié)構(gòu)的操作來矯正。另外，如表41所示，可通過改變耦合透鏡2的透鏡元件2a和2b之間的距離來矯正光源3的波長偏差、溫度改變和透明基板厚度誤差帶來的聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差。
表39例子20
表40非球面常數(shù)第二表面K 7.8224E-01A4-6.5522E-04A67.6018E-05A81.4178E-04第四表面K -7.6290E+01A41.1179E-03A65.9633E-04A81.5178E-04A105.6734E-05第六表面K -6.8335E-01A41.6203E-02
A61.5491E-03A82.8929E-03A10-3.6771E-04A12-3.5822E-04A141.4842E-04A61.1960E-04A8-3.0230E-05A10-1.1052E-05第七表面K -2.1704E+01A43.0802E-01A6-6.3950E-01A85.8536E-01A10-2.1562E-01A12-2.5227E-04衍射面常數(shù)第三表面b2-1.2117E-02b4-5.5463E-04b6-1.6754E-04b8-8.4468E-05b10-3.4341E-06第四表面b2-1.1967E-02b4-3.3959E-04b6-6.3935E-05b8-6.8699E-05b10-1.6431E-05
表41例子20
(注意)在溫度改變時光源的振蕩波長變化量為Δλ=+0.05nm/℃。
由于在上面例子15到20中的聚光光學(xué)系統(tǒng)由其飽和吸水率為0.01％或更小并且3mm厚度下在使用的波長區(qū)域中內(nèi)透射比為90％或更大的塑料材料制成。故其圖像質(zhì)量受吸水的影響更小，光利用效率高并且可以低成本大批量生產(chǎn)。另外，通過使用其比重為2.0或更小的塑料，可能使整個聚光光學(xué)系統(tǒng)輕，從而減輕物鏡1的驅(qū)動機構(gòu)(致動器10等)和耦合透鏡2的驅(qū)動機構(gòu)(致動器11)上的負載，從而可進行高速驅(qū)動并且驅(qū)動機構(gòu)尺寸變小。
圖54是與實施例17相關(guān)的光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。圖54中的光學(xué)拾取裝置與圖40中的光學(xué)拾取裝置的不同之處僅在于致動器11沿光軸方向移動耦合透鏡2的透鏡元件2b而不是透鏡元件2a這一點，從而對除上述外的其他方面的解釋從略。
圖55是與實施例18相關(guān)的光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。圖55中的光學(xué)拾取裝置與圖45中的光學(xué)拾取裝置的不同之處僅在于致動器11沿光軸方向移動耦合透鏡2的透鏡元件2b而不是透鏡元件2a這一點，從而對除上述外的其他方面的解釋從略。順便提及，例15到20中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的任何一個都可應(yīng)用于圖54和55中的光學(xué)拾取裝置。另外，耦合透鏡2的透鏡元件2b與2a之間的距離也可通過移動二者來改變，這作為圖54和55中的光學(xué)拾取裝置的變形例。
另一個例子作如下解釋。
圖62是表示配置用于沿光軸方向移動耦合透鏡2的單軸致動器11的光學(xué)拾取裝置的圖?？赡芡ㄟ^把耦合透鏡由代表移動裝置的單軸致動器11沿光軸方向移動一適當(dāng)?shù)牧縼砀淖冞M入物鏡1的光通量的邊緣光線的傾斜角，從而消除光學(xué)系統(tǒng)上引起的球面像差的偏差。另外，當(dāng)代表光源的半導(dǎo)體激光器3的振動波長改變、或溫度或濕度改變或光信息記錄介質(zhì)中保護層厚度誤差引起光學(xué)系統(tǒng)上的球面像差時，可能通過把耦合透鏡2由單軸致動器11沿光軸方向移動一適當(dāng)?shù)牧坎⑶覐亩淖冞M入物鏡1的光通量的邊緣光線的傾斜角，來消除光學(xué)系統(tǒng)上引起的球面像差的偏差。使用圖62中的拾取裝置的例子在下面表示出來，作為例子21到25。
(例子21)透鏡數(shù)據(jù)和非球面的常數(shù)在表42中表示。圖56表示例子21中1組1個元件的耦鏈鏡與物鏡的截面圖，圖57表示球面像差曲線圖。
表42例子21
非球面1K= -2.4335E-01A4= 2.7143E-03A6= -5.6745E-05A8= 7.0168E-05A10= -1.5659E-05非球面2K= -0.683354A4= 0.162029E-01A6= 0.154908E-02A8= 0.289288E-02A10= -0.367711E-03A12= -0.358222E-03A14= 0.148419E-03A16= 0.119603E-03A10= -0.302302E-04A20= -0.110520E-04非球面3K= -21.704418A4= 0.308021E+00A6= -0.639499E+00A8= 0.585364E+00A10= -0.215623E+00A12= -0.252265E-03衍射面1b2-2.0000E-02b4-1.3821E-03在本例21中，旨在使光學(xué)系統(tǒng)重量輕，并通過把塑料材料用于物鏡和耦合透鏡減輕聚焦機構(gòu)或耦合透鏡移動裝置的負擔(dān)。這些透鏡可以低成本大批量制造。另外，通過使耦合透鏡以單透鏡形式的衍射透鏡來代表，可實現(xiàn)通過簡單結(jié)構(gòu)令人滿意地矯正軸向色差的光學(xué)系統(tǒng)。表43表示移動耦合透鏡對各種原因產(chǎn)生的球面像差進行矯正的結(jié)果。從該表43明顯看到，激光波長偏差、溫度變化和透明基板的厚度誤差產(chǎn)生的球面像差可在本例子的光學(xué)系統(tǒng)中令人滿意地得到矯正。
表43
(例子22)透鏡數(shù)據(jù)和非球面的常數(shù)在表44中表示。圖58表示例22中1元件結(jié)構(gòu)的耦合透鏡與物鏡的截面圖，圖59表示球面像差曲線圖。
表44例子22
非球面1k=0.0A4=1.0245E-02A6=9.6650E-04A8=-5.9104E-04A10=8.9735E-05非球面2K=-4.3181A4=1.5848E-03A6=8.6137E-04A8=-2.0117E-04A10=1.3168E-05非球面3K=-0.683354A4=0.162029E-01A6=-0.154908E-02
A8=0.289288E-02A10=-0.367711E-03A12=-0.358222E-03A14=0.148419E-03A16=0.119603E-03A18=-0.302302E-04A20=-0.110520E-04非球面4K=-21.704418A4=0.308021E+00A6=-0.639499E+00A8=0.585364E+00A10=-0.215623E+00A12=-0.252265E-00衍射面常數(shù)衍射面1b2=-2.2967E-02b4=2.1037E-03衍射面2b2=-1.7113E-02b4=8.2815E-04在本例22中，減輕光學(xué)系統(tǒng)重量，并通過把塑料材料用于物鏡和耦合透鏡減輕聚焦機構(gòu)或耦合透鏡移動裝置的負擔(dān)。這些透鏡可以利用塑料材料低成本大批量制連。當(dāng)在光信息記錄介質(zhì)上記錄信息時，模式跳變引起的波陣面像差的惡化是不可允許的問題。在本光學(xué)系統(tǒng)中，通過使用代表在軸向色差方面被過矯正的單一透鏡的雙衍射面，用于標(biāo)準(zhǔn)波長的球面像差曲線和用于長短波長的球面像差曲線彼此交叉。結(jié)果，波長變動帶來的最佳象面的位置的移動被控制到最小，結(jié)果防止模式跳變的情況下波陣面像差的惡化。表45表示移動耦合透鏡對各種原因引起的球面像差進行矯正的結(jié)果。從表45明顯看到，本例的光學(xué)系統(tǒng)可令人滿意地矯正激光波長偏差、溫度改變和透明基板厚度誤差帶來的球面像差。
表45
(例子23)表46表示透鏡數(shù)據(jù)和非球面的常數(shù)。圖60表示例23中1組中2個元件的耦合透鏡與物鏡的截面圖，圖61表示球面像差曲線圖。
表46例子23
非球面1K=0.699858A4=-0.53797E-3A6=-0.352488E-3A8=0.595790E-4A10=0.152115E-4非球面2k=-0.683354A4=0.162029E-01A6=0.154908E-02A8=0.289288E-02A10=-0.367711E-03A12=-0.358222E-03A14=0.148419E-03A16=0.119603E-03A18=-0.302302E-04
A20=-0.110520E-04非球面3k=-21.704418A4=0.308021E+00A6=-0.639499E+00A8=0.585364E+00A10=-0.215623E+00A12=-0.252265E-03在本例23中，通過把塑料材料用于物鏡減輕光學(xué)系統(tǒng)重量和減輕聚焦機構(gòu)的負擔(dān)。把1組2個元件的雙透鏡用來把光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差作令人滿意地矯正。另外，通過使光信息記錄介質(zhì)側(cè)的表面成為非球面，通過對非球面的矯正效應(yīng)可把耦合透鏡的數(shù)值孔徑做得較大，從而實現(xiàn)其總長度短的緊湊光學(xué)系統(tǒng)。表47表示移動耦合透鏡對各種原因引起的球面像差進行矯正的結(jié)果。從表47明顯看到，本例的光學(xué)系統(tǒng)可令人滿意地矯正激光波長偏差、溫度改變和透明基板厚度誤差帶來的球面像差。
表47
(例子24)這是一個衍射面僅設(shè)置在單透鏡的耦合透鏡的一側(cè)上的例子。
表48
非球面1K=17.997115A4=0.759036E-03A6=0.311883E-03A8=-0.123894E-03A10=0.196179E-04非球面2k=-0.683354A4=0.162029E-01A6=0.154908E-02A8=0.289288E-02A10=-0.367711E-03A12=-0.358222E-03A14=0.148419E-03A16=0.119603E-03A18=-0.302302E-04A20=-0.110520E-04
非球面3k=-21.704418A4=0.308021E+00A6=-0.639499E+00A8=0.585364E+00A10=-0.215623E+00A12=-0.252265E-00衍射面1b2=-2.6023E-02b4=2.1722E-4在例24中，把塑料材料用于物鏡和耦合透鏡。這樣，波長變動帶來的最佳象面位置的移動被控制到最小，結(jié)果防止模式跳變的情況下波陣面像差的惡化。另外，在耦合透鏡的表面偏心的情況下波陣面像差的惡化通過僅在耦合透鏡的一側(cè)設(shè)置非球面來防止。此外，在跟蹤誤差和耦合透鏡的偏心情況下波陣面像差的惡化可通過在光源側(cè)的耦合透鏡的表面上設(shè)置衍射面以及通過在物鏡側(cè)在其表面上設(shè)置折射光焦度隨著折射光焦度的位置遠離光軸而降低的非球面來防止。表49表示移動耦合透鏡對各種原因引起的球面像差進行矯正的結(jié)果。表49明顯看到，本例的光學(xué)系統(tǒng)可令人滿意地矯正激光波長偏差、溫度改變和透明基板厚度誤差帶來的球面像差。
表49
根據(jù)本發(fā)明，在用于進行高密度光信息記錄介質(zhì)的信息的記錄和/或再現(xiàn)的光學(xué)拾取裝置中，球面像差的偏差可被有效矯正。
本發(fā)明使得可能提供這樣的聚光光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)拾取裝置，其中在光學(xué)拾取裝置的各個光學(xué)表面上通過激光光源的振動波長改變、溫度和濕度改變以及光信息記錄介質(zhì)的透明基板厚度誤差引起的球面像差的偏差可通過簡單結(jié)構(gòu)有效地矯正。
本發(fā)明還使得可能提供這樣的聚光光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)拾取裝置，其中在物鏡上通過模式跳變引起的軸向色差可被有效地矯正。
另外，本發(fā)明使得可能提供這樣的聚光光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)拾取裝置，其中提供短波長激光光源和具有高數(shù)值孔徑的物鏡，并且可進行多個其中每一個具有不同厚度的透明基板的信息記錄媒體的信息的記錄和/或再現(xiàn)。
關(guān)于用于光學(xué)拾取裝置的物鏡，本發(fā)明使得可能提供作為單透鏡的物鏡，其具有大的數(shù)值孔徑以及良好的圖像高度特性。尤其，可提供具有如0.75或更大的數(shù)值孔徑并適用于使用光源波長短至大約400nm的激光器的高密度記錄/再現(xiàn)設(shè)備的物鏡。此外，對于偏心的敏感性可作到良好，并且非球面像差和彗差可被令人滿意地矯正。
還可能提供適合于記錄和/或再現(xiàn)設(shè)備的物鏡，其中光信息記錄介質(zhì)的保護層的厚度薄至大約0.1mm并且工作距離很短。
在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，所公開的實施例可由熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員進行改變。
權(quán)利要求
1．一種用于進行記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置，包括一光源；一聚光光學(xué)系統(tǒng)，其將光源發(fā)射的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便再現(xiàn)和/或記錄光信息記錄介質(zhì)上的信息，該聚光光學(xué)系統(tǒng)具有物鏡；以及一光電檢測器，其從信息記錄面接收反射的光通量；其中，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個塑料透鏡和一個球面像差偏差矯正元件以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差，該物鏡象方的數(shù)值孔徑是0.65或更大。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中球面像差偏差矯正元件包括可沿光軸方向移動的可移動元件。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一耦合透鏡。該耦合透鏡包括至少一個用作球面像差偏差矯正元件的可移動元件的透鏡組。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)拾取裝置，其中光源發(fā)出的光通量波長為500nm或更短，該耦合透鏡至少有一具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，具有衍射面的透鏡是塑料透鏡，可移動元件是塑料透鏡，物鏡是塑料透鏡。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括耦合透鏡組，該耦合透鏡具有至少兩個透鏡組，并且兩個透鏡組中至少一個透鏡組用作球面像差偏差矯正元件的可移動元件。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括耦合透鏡，該耦合透鏡由一個透鏡組構(gòu)成，該透鏡組用作球面像差偏差矯正元件的可移動元件。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)拾取裝置，其中滿足下面的公式0.05≤|m|≤0.5(m＜0)其中m表示該物鏡和耦合透鏡的組合光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
8．根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一耦合透鏡，并且聚光光學(xué)系統(tǒng)還在該耦合透鏡與物鏡之間包括一具有至少一個正透鏡的正透鏡組和具有至少一個負透鏡的負透鏡組，其中正透鏡組和負透鏡組中至少之一用作球面像差偏差矯正元件的可移動元件。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一擴束器，其具有正透鏡組和負透鏡組，并且正透鏡組和負透鏡組中至少之一是球面像差偏差矯正元件的可移動元件。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)拾取裝置，其中光源發(fā)出的光通量波長為500nm或更短，正透鏡組和負透鏡組中至少之一包括至少一個具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，且具有衍射面的透鏡是塑料透鏡，可移動元件是塑料透鏡，物鏡是塑料透鏡。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)拾取裝置，其中滿足下面的公式|fP/fN|≥1.1。其中，fP是正透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，fP為折射光焦度和衍射光焦度組合后的總焦距)；fN是負透鏡組的焦距(mm)(其中，當(dāng)衍射面設(shè)在正透鏡組上時，fN為折射光焦度和衍射光焦度組合后的總焦距)。
12．根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)拾取裝置，其中可移動元件是塑料透鏡。
13．根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)拾取裝置，其中可移動元件是具有至少一個非球面的非球面透鏡。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中球面像差偏差矯正元件是不沿光軸方向移動的靜止元件。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的光學(xué)拾取裝置，其中該靜止元件沿著垂直于光軸方向的折射率分布為可變的。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一軸向色差矯正元件，以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的軸向色差。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)拾取裝置，其中該軸向色差矯正元件包括一具有至少一個正透鏡的正透鏡組和一具有至少一個負透鏡的負透鏡組，并且滿足下面的公式νdP＞νdN，其中νdP是聚光光學(xué)系統(tǒng)中所有正透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值，νdN是聚光光學(xué)系統(tǒng)中所有負透鏡的d線的阿貝系數(shù)的平均值。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的光學(xué)拾取裝置，其中滿足下面的公式νdP＞5535＞νdN。
19．根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)拾取裝置，其中軸向色差矯正元件包括一具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的光學(xué)拾取裝置，其中滿足下面的公式|a|＞|b|。其中a是光源波長波動時由聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的軸向色差，b是光源波長波動時由聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散和衍射面引起的軸向色差總和。
21．根據(jù)權(quán)利要求19的光學(xué)拾取裝置，其中當(dāng)光源波長增加時由衍射面引起的欠矯正球面像差，對當(dāng)光源波長增加時由聚光光學(xué)系統(tǒng)的折射率色散引起的過矯正球面像差進行矯正。
22．根據(jù)權(quán)利要求19的光學(xué)拾取裝置，其中該衍射面產(chǎn)生的n-級衍射光線(n是除外-1,0和+1的整數(shù))的衍射光量大于任何其他級衍射光線的衍射光量。
23．根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)拾取裝置，其中軸向像差元件滿足以下表達式P2＜P1＜P3其中P1為在光源波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P2為在比光源波長短10mm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P3為在比光源波長長10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度。(式中，當(dāng)軸向色差矯正元件包括衍射面時，每個傍軸光焦度P1,P2和P3乃是傍軸折射光焦度和傍軸衍射光焦度組合后的總傍軸光焦度)。
24．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡包括單透鏡，其在至少一個表面上具有非球面。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡滿足下面的條件式1.1≤d1/f≤3.0其中，d1為軸向透鏡厚度；f為物鏡的焦距(其中，當(dāng)物鏡包括具有環(huán)狀衍射結(jié)構(gòu)的衍射面時，f是合并了傍軸折射光焦度和傍軸衍射光焦度的總焦距)。
26．根據(jù)權(quán)利要求24的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡是塑料透鏡。
27．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中光學(xué)拾取裝置對至少兩種光信息記錄介質(zhì)進行記錄和/或再現(xiàn)信息，光源是以發(fā)射波長λ1的第一光通量的第一光源，以進行具有第一透明基板的第一光信息記錄介質(zhì)上信息的再現(xiàn)和/或記錄，光學(xué)拾取裝置還包括一第二光源，其發(fā)射不同于波長λ1的波長λ2的第二光通量，以進行具有不同于第一透明基板厚度的第二透明基板的第二光信息記錄介質(zhì)上信息的再現(xiàn)和/或記錄；聚光光學(xué)系統(tǒng)把至少一部分的第一光通量會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便進行第一光信息記錄介質(zhì)上信息的記錄和/或再現(xiàn)，并且把至少一部分的第二光通量會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便進行第二光信息記錄介質(zhì)上信息的記錄和/或再現(xiàn)。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)拾取裝置，其中球面像差偏差矯正元件矯正由于第一透明基板與第二透明基板的厚度不同引起的球面像差的偏差。
29．根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡由具有至少一個非球面的單透鏡構(gòu)成，并滿足下面的公式0.7≤d1/f≤2.4其中，d1代表物鏡軸向厚度，f代表λ1波長下物鏡的焦距(其中，物鏡包括具有環(huán)狀衍射結(jié)構(gòu)的衍射面時，f是合并傍軸折射光焦度和傍軸衍射光焦度的總焦距)。
30．根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)拾取裝置，其中該物鏡具有至少一個具有環(huán)狀衍射結(jié)構(gòu)的衍射面，而且該物鏡在記錄和再現(xiàn)第一光信息記錄介質(zhì)上信息所必需的物鏡象方一預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)其波陣面像差為0.07λ1rms或者更小的條件下，將第一光通量的至少一部分會聚到第一光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上；并且在記錄和再現(xiàn)第二光信息記錄介質(zhì)上信息所必需的物鏡象方一預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)其波陣面像差為0.07λ2rms或更小的條件下，將第二光通量的至少一部分會聚到第二光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上。
31．根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡包括一個環(huán)帶形臺階部分，以通過折射作用將入射光通量分成k個環(huán)帶形光通量，其中k≥3，且從光軸向外側(cè)把光通量命名為第一、第二…第k光通量，并且在第1和第k光通量形成的最佳象面位置上第1和第k光通量的波陣面像差的球面像差分量是0.07λ1rms或更小，而且第2到第(k-1)通量中的至少2個光通量在不同于第1和第k光通量形成的最佳象面位置的位置處形成一表現(xiàn)(apparent)最佳象面位置，以及在由第一和第k光通量形成的最佳圖象面位置上，在通過用于記錄和/或再現(xiàn)第一光信息記錄介質(zhì)的信息所必須的物鏡的圖像方一預(yù)定數(shù)值孔徑內(nèi)通過的第一到第k光通量的各光通量中的光線的波陣面像差幾乎為miλ1，其中mi是整數(shù)，且i=1,2,…,k。
32．根據(jù)權(quán)利要求29的光學(xué)拾取裝置，其中物鏡是塑料透鏡。
33．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中光信息記錄介質(zhì)在其一側(cè)具有多個信息記錄面，并且聚光光學(xué)系統(tǒng)會聚從光源發(fā)射的光通量到光信息記錄介質(zhì)的多個信息記錄面的每一個上，以便進行光信息記錄介質(zhì)上信息的記錄和/或再現(xiàn)。
34．根據(jù)權(quán)利要求33的光學(xué)拾取裝置，其中該球面像差偏差矯正元件矯正由于光信息記錄介質(zhì)的光通量入射面與光信息記錄介質(zhì)的多個信息記錄面中的每一個之間的厚度不同產(chǎn)生的球面像差的偏差。
35．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中該聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差是由于溫度和/或濕度改變引起的球面像差的偏差。
36．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中該聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差是由于光源的波長偏差和/或光源的波長方面的制造誤差引起的球面像差的偏差。
37．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中該聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差是由光信息記錄介質(zhì)的透明基板的厚度偏差帶來的球面像差的偏差。
38．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中光源波長是50mm或更短。
39．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)拾取裝置，其中該球面像差偏差矯正元件能夠矯正Aλrms到0.07λrms或更小的球面像差，其中A滿足下面的公式0.07＜A≤0.5。
40．一種光信息記錄介質(zhì)的記錄和/或再現(xiàn)裝置，用于記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上的信息，包括一光學(xué)拾取裝置，其包括一光源；一聚光光學(xué)系統(tǒng)，以將光源發(fā)射的光通量會聚到光信息記錄介質(zhì)的信息記錄面上，以便再現(xiàn)和/或記錄光信息記錄介質(zhì)上的信息，該聚光光學(xué)系統(tǒng)具有物鏡；以及一光電檢測器，以接收從信息記錄面反射的光通量；其中，該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個塑料透鏡和一個球面像差偏差矯正元件，以矯正聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差，而且象方物鏡的數(shù)值孔徑是0.65或更大。
41．一種在記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置中使用的球面像差偏差矯正元件，包括一具有至少一個正透鏡的正透鏡組；以及一具有至少一個負透鏡的負透鏡組，其中正透鏡組和負透鏡組中至少之一是沿光軸方向可移動的元件，且此可移動元件通過沿光軸方向移動可改變出射光通量的邊緣光線的傾斜角，其中球面像差偏差矯正元件的每個正透鏡所具有的阿貝系數(shù)為70或更小，或者球面像差偏差矯正元件的每個負透鏡所具有的阿貝系數(shù)為40或更大，而且球面像差偏差矯正元件包括至少一個具有環(huán)形衍射結(jié)構(gòu)的衍射面。
42．根據(jù)權(quán)利要求41的球面像差偏差矯正元件，其中滿足以下表達式P2＜P1＜P3其中P1為在光學(xué)拾取裝置的光源的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P2為在比光學(xué)拾取裝置的光源波長短10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P3為在比光學(xué)拾取裝置的光源波長長10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，其中傍軸光焦度P1,P2和P3中的每一個是合并了傍軸折射光焦度和傍軸衍射光焦度的總的傍軸光焦度。
43．根據(jù)權(quán)利要求41的球面像差偏差矯正元件，其中該球面像差偏差矯正元件是一擴束器。
44．根據(jù)權(quán)利要求41的球面像差偏差矯正元件，其中該球面像差偏差矯正元件包括至少一個塑料制造的光學(xué)元件。
45．一種在記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置中使用的球面像差偏差矯正單元，包括一如權(quán)利要求41所述的球面像差偏差矯正元件；以及一移動裝置，其把正透鏡組和負透鏡組其中至少之一沿光軸方向移動。
46．根據(jù)權(quán)利要求45的球面像差偏差矯正單元，其中滿足以下表達式P2＜P1＜P3P1為在光學(xué)拾取裝置的光源的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P2為在比光學(xué)拾取裝置的光源波長短10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，P3為在比光學(xué)拾取裝置的光源波長長10nm的波長下軸向色差矯正元件的傍軸光焦度，其中傍軸光焦度P1,P2和P3中的每一個是合并了傍軸折射光焦度和傍軸衍射光焦度的總的傍軸光焦度。
47．根據(jù)權(quán)利要求45的球面像差偏差矯正單元，其中球面像差偏差矯正元件是一擴束器。
48．根據(jù)權(quán)利要求45的球面像差偏差矯正單元，其中球面像差偏差矯正元件包括至少一個塑料制造的光學(xué)元件。
全文摘要
一種用于進行記錄和/或再現(xiàn)光信息記錄介質(zhì)上信息的光學(xué)拾取裝置,包括一光源;一具有物鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng);以及一光電檢測器。該聚光光學(xué)系統(tǒng)包括一個塑料透鏡和一個球面像差偏差矯正元件,以矯正該聚光光學(xué)系統(tǒng)的球面像差的偏差。該物鏡象方的數(shù)值孔徑是0.65或更大。
文檔編號G11B7/125GK1324072SQ0112124
公開日2001年11月28日 申請日期2001年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月12日
發(fā)明者木村徹, 大田耕平 申請人:柯尼卡株式會社