相移表面可以满足如下条件（16):
[0046] 2L+0. 82〈 |A〇PD13/ 入 11〈2L+1. 18.....(16)，
[0047] 其中L为整数。
[0048] 在这种情况下，可以更良好地保证波长为A1的第一光束的光使用效率。
[0049] 在本发明的至少一方面，相移表面可以满足如下条件（17):
[0050] -0? 19〈 |A〇PD12/ 入 11 -1A〇PDn/ 入 11〈0? 19.....(17)。
[0051] 在这种情况下，尤其可以得到波长为A2的第二光束的良好的束斑特性。
[0052] 在本发明的至少一方面，相移表面的第一区域还可以包括具有第二台阶的相移结 构。在这种情况下，相移表面满足如下条件：
[0053] 1. 75〈 |A〇PD21/ 入 11〈2. 25.....(18)。
[0054] 通过满足条件（18)，可以更有效地避免波长为A1的第一光束的光使用效率的降 低。当条件（18)的中间项落在条件（18)限定的范围之外时，波长为XI的第一光束的光 使用效率降低，这是不希望的。
[0055] 为了便于制造和抑制由波长变动引起的衍射效率的波动，在本发明的至少一方 面，相移表面可以满足如下条件（19):
[0056] 0? 83〈 |A〇PD13/ 入 11〈1. 17.....(19)。
[0057] 在本发明的至少一方面，相移表面的第二区域还可以包括具有第二台阶的相移结 构。在这种情况下，相移表面满足如下条件（20):
[0058] 2L+0. 68< |A〇PD22/A11 <2L+1. 32 .....(20)，
[0059] 其中L为整数。
[0060] 通过满足条件（20)，可以更有效地避免波长为X1的第一光束和波长为X2的第 二光束的光使用效率降低。当条件（20)的中间项落在条件（20)限定的范围之外时，波长 为的第一光束的光使用效率降低，这是不希望的。
[0061] 为了便于制造和抑制由波长变动引起的衍射效率的波动，进一步为了得到足够的 光使用效率和对第一光盘和第二光盘均得到足够的束斑特性，相移表面可以满足如下条件 (21)至（23)之一：
[0062]2. 94〈 | A〇PD22/入 11〈3. 27.....(21)，
[0063]4. 73〈 | A〇PD22/入 11〈5. 27 .....(22)，
[0064] 6. 75<| A〇PD22/A11 <7. 17.....(23)。
[0065] 物镜光学系统可以包括独立于物镜设置的光学部件，在这种情况下，光学部件的 至少一个表面具有衍射表面或相移表面。
[0066] 在物镜光学系统中，物镜的至少一个表面可以具有衍射表面或相移表面。
[0067] 物镜光学系统满足如下条件：
[0068]35 彡vd彡 80 .....(24)，
[0069] 其中vd表示物镜在d线的阿贝数。
[0070] 根据本发明的另一方面，提供了一种光学信息记录/再现装置，光学信息记录/再 现装置通过选择使用分别具有第一波长、第二波长和第三波长的第一光束、第二光束和第 三光束这三种光束，将信息记录在记录密度不同的第一光盘、第二光盘和第三光盘这三种 光盘上，并且/或者从该三种光盘再现信息。当A1表示第一波长，A2表示第二波长，入3 表不第三波长时，第一波长、第二波长和第三波长满足如下条件：入1〈入2〈A3，A1、A2和 入3的单位为nm。当tl表示使用第一光束进行信息记录或信息再现的第一光盘的保护层 厚度，t2表示使用第二光束进行信息记录或信息再现的第二光盘的保护层厚度，t3表示使 用第三光束进行信息记录或信息再现的第三光盘的保护层厚度时，tl、t2和t3满足如下条 件：tl大致为0? 1mm;t2大致为0? 6mm;以及t3大致为1. 2mm。当NA1表示第一光盘的信息 记录或信息再现所需要的数值孔径，NA2表示第二光盘的信息记录或信息再现所需要的数 值孔径，NA3表示第三光盘的信息记录或信息再现所需要的数值孔径时，NA1、NA2和NA3满 足如下条件：NA1>NA2>NA3。
[0071] 在上述设置中，光学信息记录/再现装置包括：光源，分别发射第一光束和第三光 束；至少一个耦合透镜，变换第一光束、第二光束和第三光束的发散程度或聚集程度；以及 具有物镜的物镜光学系统。当nl和n3分别表示物镜对第一波长和第三波长的折射率时， 光学信息记录/再现装置满足如下条件（25):
[0072] 0. 4< ( A 1/ (n3-l)) / ( A 3/ (nl-1)) <0. 6.....(25)。
【附图说明】
[0073] 图1是概括表示根据本发明的一个实施方式的光学信息记录/再现装置的结构的 丰吴块图。
[0074] 图2A和2B概括表示根据本发明的一个实施方式的物镜的结构。
[0075] 图3A和3C表示为不同规格的第一光盘至第三光盘（D1至D3)分别定义的物镜横 剖面。
[0076]图4是表示衍射效率与条件（1)或（3)的值之间的关系的曲线图。
[0077] 图5是表示当使用第二光盘时定义的条件⑵的值与一个实施方式中形成的束斑 相对于理想束斑的束斑直径比率之间的关系的曲线图。
[0078]图6是表示衍射效率与条件（7)的值之间的关系的曲线图。
[0079]图7是表示衍射效率与条件（9)的值之间的关系的曲线图。
[0080] 图8是表示衍射效率与条件（10)的值之间的关系的曲线图。
[0081] 图9是表示衍射效率与条件（11)的值之间的关系的曲线图。
[0082] 图10A至10C表示在根据第三实施例的光学信息记录/再现装置中为第一光盘至 第三光盘分别定义的展开光路。
[0083]图11是概括表示根据第四实施例的光学信息记录/再现装置的结构的模块图。
[0084] 图12A至12C表示在根据第四实施例的光学信息记录/再现装置中为第一光盘至 第三光盘分别定义的展开光路。
[0085] 图13是概括表示根据第五实施例的光学信息记录/再现装置的结构的模块图。
[0086] 图14A至14C表示在根据第五实施例的光学信息记录/再现装置中为第一光盘至 第三光盘分别定义的展开光路。
[0087] 图15A和15B是对理想束斑与第一实施例中形成的束斑进行比较的曲线图。
[0088] 图16A和16B是对理想束斑与比较例中形成的束斑进行比较的曲线图。
[0089] 图17A和17B是表示第二实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图。
[0090] 图18A和18B是表不第三实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图。
[0091] 图19A和19B是表示第四实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图。
[0092] 图20A和20B是表不第五实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图。
[0093] 图21A和21B是表示第六实施例中形成的束斑的光强分布的曲线图。
[0094] 图22A至22C是表示第一实施例或第二实施例中产生的球面像差图。
[0095] 图23A至23C是表示第三实施例中产生的球面像差图。
[0096] 图24A至24C是表示第四实施例中产生的球面像差图。
[0097] 图25A至25C是表示第五实施例或第六实施例中产生的球面像差图。
[0098] 图26表示光学信息记录/再现装置的变形例。
【具体实施方式】
[0099] 下面，参照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。根据本实施方式的光学信息记录/ 再现装置100(参见图1)与三种光盘有兼容性，该三种光盘有不同的保护层厚度、记录密度 等。下面，在这三种光盘当中，高记录密度光盘（例如，BD)称作光盘D1，记录密度比BD低 的光盘（例如，DVD和DVD-R)称作光盘D2,记录密度比DVD低的光盘（例如，CD)称作光盘 D3〇
[0100] 当光盘Dl、D2和D3的保护层厚度分别被定义为tl、t2和t3(单位：mm)时，以下 关系成立：
[0101]tl〈t2〈t3，
[0102] t3_tl彡 1.0，
[0103]tl大致为 0.1，
[0104]t2 大致为 0.6，
[0105]t3 大致为 1.2。
[0106] 当对光盘D1、D2和D3进行信息记录和信息再现时，需要改变数值孔径NA，以便随 光盘D1至D3之间记录密度的不同能够形成良好的束斑。当对光盘Dl、D2和D3进行信息 记录或信息再现所需要的光学设计数值孔径分别被定义为NA1、NA2和NA3时，以下关系成 立：
[0107] NAl>NA2>NA3〇
[0108] 即，当使用最高记录密度的光盘D1时，需要形成比使用光盘D2和D3时小的束斑， 因此，对光盘D1需要最大的NA。另一方面，当使用最低记录密度的光盘D3时，需要形成比 使用光盘D1和D2时大的束斑，因此，对光盘D3需要最小的NA。
[0109] 当对记录密度不同的光盘D1至D3进行信息记录或信息再现时，在光学信息记录 /再现装置1〇〇中使用波长不同的激光束，以便随光盘D1至D3的记录密度的不同能够分 别得到良好的束斑。具体地，当使用光盘D1时，从光源发射波长为X1 (单位：nm)的激光 束（第一激光束），以在光盘D1的记录面上形成较小的束斑。当使用光盘D2时，从光源发 射波长为比A1长的A2 (单位：nm)的激光束（第二激光束），以在光盘D2的记录面上形 成比光盘D1上的束斑大的束斑。当使用光盘D3时，从光源发射波长为比A2长的A3(单 位：nm)的激光束（第三激光束），以在光盘D3的记录面上形成比光盘D2上的束斑大的束 斑。SP，关于波长Al、A2和A3,以下关系成立：
[0110]入1〈入2〈入3〇
[0111] 图1是概括表示根据本发明的一个实施方式的光学信息记录/再现装置1〇〇的结 构的模块图。光学信息记录/再现装置100包括：发射波长为A1的激光束的光源1A，发射 波长为X2的激光束的光源1B，发射波长为A3的激光束的光源1C，衍射光栅2A至2C，耦 合透镜3A至3C，分束器41和42,半透镜5A至5C，感光器6A至6C和物镜10。在图1中， 点划线表示光学信息记录/再现装置100的基准轴AX。实线、短划线和点线分别表示波长 为入1、A2和A3的激光束。在正常状态下，物镜10的光轴与基准轴AX-致。然而，当物 镜10在所使用的光盘的径向上被跟踪机构移动时，物镜10的光轴会偏离基准轴AX。
[0112] 如上所述，在光学信息记录/再现装置100中，光盘D1至D3的NA互不相同。因 此，光学信息记录/再现装置100可以设有分别限制波长为M、A2和X3的激光束的直 径的孔径光阑（未示出）。
[0113] 当使用光盘D1时，从光源1A发射波长为A1的激光束。当使用光盘D2时，从光 源1B发射波长为A2的激光束。当使用光盘D3时，从光源1C发射波长为A3的激光束。 波长为M、人2和人3的激光束分别通过衍射光栅2A、2B和2C，然后，波长为M、人2和 入3的激光束的光路分别被半透镜5A、5B和5C弯曲。然后，波长为A1、A2和A3的激光 束分别入射在耦合透镜3A、3B和3C上。耦合透镜3A至3C分别将入射在其上的激光束转 换成准直光束。波长为A1和A2的激光束（准直光束）经由分束器41和42入射在物镜 10上，波长为A3的激光束（准直光束）经由分束器42入射在物镜10上。物镜10将波长 为A1、A2和A3的准直激光束分别聚集在光盘D1至D3的记录面附近的位置。经聚集的 激光束分别在光盘D1至D3的记录面上形成束斑。分别被光盘D1至D3反射的激光束，沿 与激光束分别向光盘D1至D3行进时相同的光路返回，并且在分别通过半透镜5A至5C后 分别被感光器6A至6C检测。感光器6A至6C分别向信号处理电路（未不出）输出检测信 号。信号处理电路处理感光器6A至6C的输出，以检测聚焦误差信号、跟踪误差信号和各光 盘上记录的再现信号。
[0114] 如上所述，从耦合透镜3A至3C形成的激光束均是准直激光束。即，耦合透镜3A 至3C均起准直透镜的作用。因此，在光学信息记录/再现装置100中，准直光束入射在物 镜10上，即使当物镜10因跟踪操作而被移动时也不会产生轴外像差（例如，彗差）。例如， 可以采用将发散程度低的发散光束入射在光盘D3上的结构（即，finiteopticalsystem， 有限光学系统）。通过采用这种有限光学系统，在对使用光盘D3时残留的球面像差进行校 正的同时，易于保证足够的动作距离。
[0115] 另外，当对光盘D1至D3分别使用波长互不相同的激光束时，因物镜10的折射率 不同或光盘D1至D3的保护层厚度互不相同而产生相对球面像差。为了使光学信息记录/ 再现装置100具有对光盘D1至D3的兼容性，需要校正这种球面像差。还需要在抑制副瓣 的同时形成与各种光盘的记录密度（凹坑大小）相对应的大小的束斑，以便提高再现信号 的信噪比。为了满足这种要求，本实施方式的物镜10结构如下。
[0116] 图2A是物镜10的主视图，图2B是物镜10的侧剖面图。图3A表示在使用光盘D1 的情况下物镜10的横剖面，图3B表示在使用光盘D2的情况下物镜10的横剖面，图3C表 示在使用光盘D3的情况下物镜10的横剖面。如上所述，物镜10安装在与不同规格的多种 光盘（即，光盘D1至D3)兼容的光学信息记录/再现装置100的光学头上，物镜10具有将 半导体激光器（光源1A至1C)发射的不同波长的各激光束聚集在各光盘的记录面上的功 能。
[0117] 物镜10是由树脂制成的双凸面单片透镜，具有朝向分束器42的第一表面10a和 朝向光盘的第二表面l〇b。物镜10的第一表面10a和第二表面10b均为非球面。非球面的 形状用下式表示：
[0119] 其中，SAG(sagamount，垂度）为非球面上距光轴高度为h(单位：mm)的点与非球 面在光轴处的切面之间的距离，r为非球面在光轴上的曲率半径（单位：mm)，即，1/r表示非 球面在光轴上的曲率，k为锥度系数（conicalcoefficient)，A4、A6、…表示高于或等于 四阶的非球面系数。由于物镜10的各个表面均为非球面，可以控制各种像差，例如球面像 差和彗差。
[0120] 如图2A所示，物镜10的第一表面10a具有以光轴的位置为中心的圆形的第一区 域R1，位于第一区域R1外部的环形的第二区域R2,和位于第二区域R2外部的环形的第三 区域R3。第一区域R1、第二区域R2和第三区域R3的有效半径分别取决于NA3、NA2和NA1。 在包括第一区域R1、第二区域R2和第三区域R3在内的整个区域内，形成有环状区结构。如 图2A以及图2B中的圆形放大视图所示，环状区结构具有以光轴为中心形成的同心圆状的 多个折射面区（环状区），并具有在多个折射面区中各相邻折射面区之间形成并在与物镜 10的光轴平行的方向上延伸的微台阶。在本实施方式中，环状区结构形成在物镜10的第一 表面l〇a上。然而，在其他实施方式中，环状区结构可以仅设置在物镜10的第二表面10b 上，或者相互独立地设置在物镜10的第一表面l〇a和第二表面10b上。
[0121] 由于在第一表面10a上（而不在第二表面10b上