大小的束斑。而且，如图15A和15B(或者图17A至21B) 所示，在光盘D1和光盘D2上分别形成的束斑相对于理想束斑不会过度减小，并且充分抑制 了副辦。
[0423] 相反，比较例不满足条件⑴和（2)，也不满足条件（12)和（13)。因此，不可能保 证波长为A1的激光束有足够的衍射效率，并且光盘D1的记录面上形成的束斑的特性的劣 化加剧。而且，如图16A和16B所不，在光盘D1和光盘D2的记录面上分别形成的束斑相对 于理想束斑过度减小，并且副瓣变大。尤其是，当使用光盘D1时由超分辨率引起的束斑特 性的劣化加剧。
[0424] 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。具体讲，图 22A表示NA1 ( = 0. 85)时在光盘D1的记录面上产生的球面像差，图22B表示NA2 ( = 0. 60) 时在光盘D2的记录面上产生的球面像差，图22C表示NA3 ( = 0. 47)时在光盘D3的记录面 上产生的球面像差。
[0425] 图23A至23C是表示第三实施例中产生的球面像差图。具体讲，图23A表示NA1 (= 0. 85)时在光盘D1的记录面上产生的球面像差，图23B表示NA2 ( = 0. 60)时在光盘D2的 记录面上产生的球面像差，图23C表示NA3 ( = 0. 47)时在光盘D3的记录面上产生的球面 像差。
[0426] 图24A至24C是表示第四实施例中产生的球面像差图。具体讲，图24A表示NA1 (= 0. 85)时在光盘D1的记录面上产生的球面像差，图24B表示NA2 ( = 0. 60)时在光盘D2的 记录面上产生的球面像差，图24C表示NA3 ( = 0. 47)时在光盘D3的记录面上产生的球面 像差。
[0427] 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。具体讲，图 25A表示NA1 ( = 0. 85)时在光盘D1的记录面上产生的球面像差，图25B表示NA2 ( = 0. 60) 时在光盘D2的记录面上产生的球面像差，图25C表示NA3 ( = 0. 47)时在光盘D3的记录面 上产生的球面像差。
[0428] 在图22A至25B中，纵轴表不光瞳坐标，横轴表不球面像差的量（单位：mm)。在图 22A至25B中，实线代表波长为设计波长时的球面像差，点线表示的曲线代表当波长偏离设 计波长+5nm时引起的球面像差。在球面像差图中未考虑闪耀波长。因此，由于第一实施例 与第二实施例（或者第五实施例与第六实施例）除闪耀波长之外的参数值均相同，第一实 施例与第二实施例（或者第五实施例与第六实施例）使用相同的球面像差图。
[0429] 如图22A至25C以及表52所示，在对光盘D1至D3分别校正球面像差的同时，第 一实施例至第六实施例均能得到对光盘D1至D3分别进行信息记录或信息再现的足够的衍 射效率以及良好的束斑特性。应当注意，如表52所示，第一实施例至第六实施例还满足除 条件⑴至⑶或条件（12)至（14)之外的条件。因此，通过满足除条件⑴至（3)或条 件（12)至（14)之外的条件，第一实施例至第六实施例还可以达到进一步的效果。
[0430] 尽管参照一些【具体实施方式】相当详细地说明了本发明，但也可以有其他实施方 式。
【主权项】
1. 一种用于光学信息记录/再现装置的物镜光学系统，所述光学信息记录/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，将信息分别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，或者分别从该三种光盘再现信息， 当Al表示所述第一波长，X2表示所述第二波长，X3表示所述第三波长时，所述第一 波长、第二波长和第三波长满足如下条件： 入1〈入2〈入3， 入1、入2和入3的单位为nm， 当tl表示使用所述第一光束进行信息记录或信息再现的所述第一光盘的保护层厚 度，t2表示使用所述第二光束进行信息记录或信息再现的所述第二光盘的保护层厚度，t3 表示使用所述第三光束进行信息记录或信息再现的所述第三光盘的保护层厚度时，tl、t2 和t3满足如下条件： tl〈t2〈t3,以及 t3_tl^ 1. 0， tl、t2和t3的单位为mm， 当NAl表示所述第一光盘的信息记录或信息再现所需要的数值孔径，NA2表示所述第 二光盘的信息记录或信息再现所需要的数值孔径，NA3表示所述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， 所述物镜光学系统包括物镜， 其中： 所述物镜光学系统的至少一个光学表面包括由如下光路差函数定义的衍射结构的衍 射表面： 巾ik(h) = (Pik2Xh2+Pik4Xh4+Pik6Xh6+Pik8Xh8+Pikl0Xh10+Pikl2Xh12)mik入其中，h表示距离光轴的高度，h的单位为mm，Pik2、Pik4、Pik6…表示第k区域的第i光路 差函数的二阶、四阶、六阶光路差系数，i、k为自然数，mu表示使入射光束的衍射效率关于 第k区域的第i光路差函数最大化的衍射级，X表示所述入射光束的使用波长，X的单位 为nm; 所述衍射表面包括第一区域，其将所述第一光束、第二光束和第三光束分别聚集在所 述第一光盘、第二光盘和第三光盘的记录面； 所述第一区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构，第一光路差函数定义成分别使 所述第一光束、第二光束和第三光束的衍射效率分别最大化的衍射级为第一级； 当XBik表示所述第k区域的第i光路差函数的闪耀波长时，所述第一区域的所述衍射 结构满足如下条件： 0? 03〈（入Bn-入1) /入1〈0. 40 .....(1)， 所述衍射表面包括位于所述第一区域外部的第二区域，所述第二区域将所述第一光束 和第二光束分别聚集在所述第一光盘和第二光盘的所述记录面，但不聚集所述第三光束； 所述第二区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构，第一光路差函数定义成使所述 第一光束和第二光束的衍射效率分别最大化的衍射级为第一级； 所述第二区域的所述衍射结构满足如下条件： -0? 35〈（入B12-入B11) / 入 1〈0. 35 .....(2)， 所述衍射表面包括位于所述第二区域外部的第三区域，所述第三区域将所述第一光束 聚集在所述第一光盘的所述记录面，但不聚集所述第二光束和第三光束； 所述第三区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构； 所述第三区域中的所述衍射结构满足如下条件： -0? 23〈m13X((入B13-入 1) / 入 1)〈0? 23 .....(3)。2. 根据权利要求1所述的物镜光学系统，其中， 所述衍射表面的所述第一区域满足如下条件： 0? 14〈（入 Bn-入 1) / 入 1〈0. 37 .....(4) 〇3. 根据权利要求1所述的物镜光学系统，其中， 所述衍射表面的所述第三区域满足如下条件： -0? 14〈m13X((入B13-入1) /入1)〈0? 14 .....(5)〇4. 根据权利要求1所述的物镜光学系统，其中， 所述衍射表面的所述第二区域满足如下条件： -0? 17〈（入 B12-入B11) / 入 1〈0. 17 .....(6) 〇5. 根据权利要求1-4中任一项所述的物镜光学系统， 其中： 所述衍射表面的所述第一区域还包括由第二光路差函数定义的衍射结构，第二光路差 函数定义成使所述第一光束、第二光束和第三光束的衍射效率最大化的衍射级分别为第二 级、第一级和第一级；以及 所述衍射表面满足以下条件： -0? 12〈（入B2「入 1) / 入 1〈0. 12 .....(7)。6. 根据权利要求1所述的物镜光学系统， 其中： 所述衍射表面的所述第二区域还包括由第二光路差函数定义的衍射结构，第二光路差 函数定义成使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级为奇数级；以及 所述衍射表面满足以下条件： -0? 28〈m22X((入B22-入 1) / 入 1)〈0? 28 .....(8)。7. 根据权利要求1所述的物镜光学系统，包括独立于所述物镜设置的光学部件， 其中，所述光学部件的至少一个表面具有所述衍射表面。8. 根据权利要求1所述的物镜光学系统， 其中，所述物镜的至少一个表面具有所述衍射表面。9. 根据权利要求1所述的物镜光学系统， 其中，所述物镜光学系统满足如下条件： 35 彡Vd彡 80 .....(24)， 其中vd表示所述物镜在d线的阿贝数。10. -种光学信息记录/再现装置，所述光学信息记录/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，将信息分 别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，或者分别从该三 种光盘再现信息， 当Al表示所述第一波长，X2表示所述第二波长，X3表示所述第三波长时，所述第一 波长、第二波长和第三波长满足如下条件： 入1〈入2〈入3， 入1、入2和入3的单位为nm， 当tl表示使用所述第一光束进行信息记录或信息再现的所述第一光盘的保护层厚 度，t2表示使用所述第二光束进行信息记录或信息再现的所述第二光盘的保护层厚度，t3 表示使用所述第三光束进行信息记录或信息再现的所述第三光盘的保护层厚度时，tl、t2 和t3满足如下条件： tl^ 0. 1 ； t2 ~ 0. 6 ;以及 t3 ~ 1. 2， tl、t2和t3的单位为mm， 当NAl表示所述第一光盘的信息记录或信息再现所需要的数值孔径，NA2表示所述第 二光盘的信息记录或信息再现所需要的数值孔径，NA3表示所述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， 所述光学信息记录/再现装置包括： 光源，其分别发射所述第一光束和第三光束； 至少一个耦合透镜，其变换所述第一光束、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， 其中： 所述物镜光学系统的至少一个光学表面包括由如下光路差函数定义的衍射结构的衍 射表面： 巾ik(h) = (Pik2Xh2+Pik4Xh4+Pik6Xh6+Pik8Xh8+Pikl0Xh10+Pikl2Xh12)mik入其中，h表示距离光轴的高度，h的单位为mm，Pik2、Pik4、Pik6…表示第k区域的第i光路 差函数的二阶、四阶、六阶光路差系数，i、k为自然数，mu表示使入射光束的衍射效率关于 第k区域的第i光路差函数最大化的衍射级，X表示所述入射光束的使用波长，X的单位 为nm; 所述衍射表面包括第一区域，其将所述第一光束、第二光束和第三光束分别聚集在所 述第一光盘、第二光盘和第三光盘的记录面； 所述第一区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构，第一光路差函数定义成分别使 所述第一光束、第二光束和第三光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级； 当XBik表示所述第k区域的第i光路差函数的闪耀波长时，所述第一区域的所述衍射 结构满足如下条件： 0? 03〈（入Bn-入1) /入1〈0. 40 .....(1)， 所述衍射表面包括位于所述第一区域外部的第二区域，所述第二区域将所述第一光束 和第二光束分别聚集在所述第一光盘和第二光盘的所述记录面，但不聚集所述第三光束； 所述第二区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构，第一光路差函数定义成使所述 第一光束和第二光束的衍射效率分别最大化的衍射级为第一级； 所述第二区域的所述衍射结构满足如下条件： -0? 35〈（入B12-入B11) / 入 1〈0. 35 .....(2)， 所述衍射表面包括位于所述第二区域外部的第三区域，所述第三区域将所述第一光束 聚集在所述第一光盘的所述记录面，但不聚集所述第二光束和第三光束； 所述第三区域包括由第一光路差函数定义的衍射结构； 所述第三区域的所述衍射结构满足如下条件： -0? 23〈m13X((入B13-入 1) / 入 1)〈0? 23 .....(3)。11. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，当nl和n3分别表不所述物镜对所述第一波长和第三波长的折射率时，所述光学 信息记录/再现装置满足如下条件： 0. 4< (AI/ (n3-l)) / (A3/ (nl-1)) <0. 6 .....(25) 〇12. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，所述衍射表面的所述第一区域满足如下条件： 0? 14〈（入 Bn-入 1) / 入 1〈0. 37 .....(4) 〇13. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，所述衍射表面的所述第三区域满足如下条件： -0? 14〈m13X((入B13-入1) /入1)〈0? 14 .....(5)〇14. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，所述衍射表面的所述第二区域满足如下条件： -0? 17〈（入 B12-入B11) / 入 1〈0. 17 .....(6) 〇15. 根据权利要求10至14中任意一项所述的光学信息记录/再现装置， 其中： 所述衍射表面的所述第一区域还包括由第二光路差函数定义的衍射结构，第二光路差 函数定义成使所述第一光束、第二光束和第三光束的衍射效率最大化的衍射级分别为第二 级、第一级和第一级；并且 所述衍射表面满足以下条件： -0? 12〈（入B2「入 1) / 入 1〈0. 12 .....(7)。16. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中： 所述衍射表面的所述第二区域还包括由第二光路差函数定义的衍射结构，第二光路差 函数定义成使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级为奇数级；并且 所述衍射表面满足以下条件： -0? 28〈m22X((入B22-入 1) / 入 1)〈0? 28 .....(8)。17. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中： 所述物镜光学系统包括独立于所述物镜设置的光学部件；并且 所述光学部件的至少一个表面具有所述衍射表面。18. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，所述物镜的至少一个表面具有所述衍射表面。19. 根据权利要求10所述的光学信息记录/再现装置， 其中，所述物镜光学系统满足如下条件： 35 彡Vd彡 80 .....(24)， 其中vd表示所述物镜在d线的阿贝数。
【专利摘要】一种用于光学信息记录/再现装置的物镜光学系统，物镜光学系统的至少一个光学表面包括衍射表面，衍射表面包括第一区域、第二区域和第三区域；第一区域有助于聚集第一光束、第二光束和第三光束，并且包括使第一光束、第二光束和第三光束的使用衍射级为第一级并且满足条件0.03<(λB11-λ1)/λ1<0.40的衍射结构；第二区域有助于仅聚集第一光束和第二光束，并且包括使用衍射级为第一级并且满足条件-0.35<(λB12-λB11)/λ1<0.35的衍射结构；第三区域仅有助于聚集第一光束，并且包括使第一光束的使用衍射级为奇数级并且满足条件-0.23<m13×((λB13-λ1)/λ1)<0.23的衍射结构。
【IPC分类】G02B5/18, G11B7/1392, G11B7/1353, G11B7/1374
【公开号】CN104900247
【申请号】CN201510254678
【发明人】是枝大辅, 竹内修一
【申请人】Hoya株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2011年3月18日
【公告号】CN102194486A, CN102194486B, US8514686, US8699312, US20110228664, US20130315047