專利名稱：用于光學(xué)拾波器的物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于需要不同NA(數(shù)值孔徑，Numerical aperture)的至少兩種類型光盤的光學(xué)拾波器的物鏡。
由激光束形成的光束斑點(diǎn)的尺寸隨著光學(xué)系統(tǒng)的NA變大而變小。如果盤是具有較高記錄密度的DVD(數(shù)字通用盤)或MO(磁光盤)，則要求光學(xué)系統(tǒng)是高NA系統(tǒng)，而如果盤是其記錄密度較低的CD，則要求光學(xué)系統(tǒng)是低NA系統(tǒng)。如果把普通物鏡用于DVD(或MO)和CD，則當(dāng)使用CD時(shí)必須限制光束的直徑，從而NA不會(huì)變得太大。為此目的，已知有一種起約束用于CD的光束的作用具有衍射透鏡結(jié)構(gòu)的物鏡。
如果在使用CD時(shí)使用衍射透鏡結(jié)構(gòu)約束光束，則形成一個(gè)光環(huán)(稱作側(cè)瓣)。如果側(cè)瓣的密度較強(qiáng)，則復(fù)制信號(hào)的S/N比增大。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一種用于光學(xué)拾波器的物鏡，光學(xué)拾波器能夠分別把具有不同波長(zhǎng)的至少兩個(gè)光束在不同NA下會(huì)聚在至少兩個(gè)不同光盤的數(shù)據(jù)記錄表面上。
物鏡帶有一個(gè)具有正功率的衍射透鏡，衍射透鏡的至少一個(gè)表面劃分成一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較低NA會(huì)聚在光盤上的較低NA光束的必要尺寸的中央?yún)^(qū)域、和一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較高NA會(huì)聚在光盤上的較高NA光束的尺寸的周緣區(qū)域。
這樣配置物鏡，從而當(dāng)具有與要求較高NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較高NA會(huì)聚在要求較高NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)周緣區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位基本相同。而且，當(dāng)具有與要求較低NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較低NA會(huì)聚在要求較低NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)包括在周緣區(qū)域中的第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位不同，而穿過(guò)包括在周緣區(qū)域中且在第一環(huán)形區(qū)域外的第二環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位基本相同。
可選擇的是，物鏡滿足條件1.15＜hS/hB＜1.28其中hS代表相對(duì)于物鏡的光軸在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界的高度，而hB代表在中央?yún)^(qū)域與周緣區(qū)域之間的邊界的高度。
進(jìn)一步可選擇的是，一個(gè)周緣區(qū)域借助于包括多個(gè)在其之間具有不同高度差的環(huán)形區(qū)的衍射透鏡結(jié)構(gòu)形成，第二環(huán)形區(qū)域包括多個(gè)環(huán)形區(qū)。
仍然可選擇的是，包括在第二環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)彼此相鄰，當(dāng)使用用于需要較高NA的盤的光束時(shí)，在相鄰環(huán)形區(qū)每一個(gè)的邊界處的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
或者，形成在周緣區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)包括一個(gè)在其徑向具有較寬寬度的寬環(huán)形區(qū)，當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)寬環(huán)形區(qū)側(cè)端中央?yún)^(qū)域的光通量與穿過(guò)寬環(huán)形區(qū)側(cè)端周緣區(qū)域的光通量之間的相位的相位差大于π。
仍然可選擇的是，形成在第二區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)包括一個(gè)在其徑向具有較寬寬度的寬環(huán)形區(qū)，當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)寬環(huán)形區(qū)側(cè)端中央?yún)^(qū)域的光通量與穿過(guò)寬環(huán)形區(qū)側(cè)端周緣區(qū)域的光通量之間的相位的相位差大于2π。
可選擇的是，當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位基本與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位相反。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以這樣配置物鏡，從而當(dāng)具有與要求較高NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較高NA會(huì)聚在要求較高NA的光盤上時(shí)，形成在周緣區(qū)域中的所有多個(gè)環(huán)形區(qū)起加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用。而且，當(dāng)具有與要求較低NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較低NA會(huì)聚在要求較低NA的光盤上時(shí)，包括在第一環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)不起加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用，并且包括在限定在第一環(huán)形區(qū)域外的第二區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)具有加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用。
可選擇的是，物鏡滿足條件1.15＜hS/hB＜1.28其中hS代表相對(duì)于物鏡的光軸在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界的高度，而hB代表在中央?yún)^(qū)域與周緣區(qū)域之間的邊界的高度。
圖8表示當(dāng)使用根據(jù)第一比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；圖9表示當(dāng)使用根據(jù)第二比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；
圖10示意表示根據(jù)第三實(shí)施方案的物鏡和DVD的側(cè)視圖；圖11A-11C是圓形曲線圖，表示當(dāng)具有789nm波長(zhǎng)的光束入射在根據(jù)第三實(shí)施方案的物鏡上時(shí)波前象差的變化；圖12A-12C是圓形曲線圖，表示當(dāng)具有789nm波長(zhǎng)的光束入射在根據(jù)第四實(shí)施方案的物鏡上時(shí)波前象差的變化；圖13A-13C是圓形曲線圖，表示當(dāng)具有789nm波長(zhǎng)的光束入射在根據(jù)第五實(shí)施方案的物鏡上時(shí)波前象差的變化；圖14表示當(dāng)使用根據(jù)第二比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；圖15表示當(dāng)使用根據(jù)第三比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；圖16表示當(dāng)使用根據(jù)第四比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；圖17表示當(dāng)使用根據(jù)第五比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布；
根據(jù)實(shí)施方案的物鏡用于光學(xué)數(shù)據(jù)記錄/讀出設(shè)備的光學(xué)拾波器，這種設(shè)備使用要求高NA光學(xué)系統(tǒng)的DVD和要求低NA光學(xué)系統(tǒng)的CD/CD-R。物鏡把由半導(dǎo)體激光源(例如激光二極管)發(fā)射的激光束會(huì)聚到光盤上。
圖1A-1C表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的物鏡10的主視、側(cè)剖視、及部分放大側(cè)剖視圖。
物鏡10是帶有兩個(gè)非球形凸面11和12的雙凸塑料透鏡。一個(gè)表面11劃分成兩個(gè)區(qū)域一個(gè)中央?yún)^(qū)域Rc，與對(duì)于具有較低記錄密度的CD和CD-R必需的低NA光束相對(duì)應(yīng)；和一個(gè)周緣區(qū)域Rh，在中央?yún)^(qū)域Rc外，與對(duì)于具有較高記錄密度的DVD必需的高NA光束相對(duì)應(yīng)。把中央?yún)^(qū)域Rc定義為其中入射其NA近似是0.5的光束的一部分內(nèi)的區(qū)域。
在表面11上，在其包括中央和周緣區(qū)域Rc和Rh的整個(gè)區(qū)域上，形成具有繞物鏡的光軸對(duì)中的多個(gè)環(huán)形區(qū)域的衍射透鏡結(jié)構(gòu)。如在圖1C中指示的那樣，衍射透鏡結(jié)構(gòu)在光軸OX的方向上在環(huán)形區(qū)的邊界處具有高度差。
圖2示意表示采用在圖1A-1C中表示的物鏡10的一種光學(xué)拾波器的光學(xué)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)。光學(xué)系統(tǒng)100包括一個(gè)DVD光源模塊21、一個(gè)CD光源模塊22、一個(gè)光束組合器23、一個(gè)準(zhǔn)直透鏡24及一個(gè)物鏡10。DVD光源模塊21和CD光源模塊22的每一個(gè)是一個(gè)帶有一體形成激光二極管和光電檢測(cè)器的元件。
對(duì)于具有較高記錄密度的DVD，為了形成較小光束斑點(diǎn)使用具有比較短的波長(zhǎng)(稱作較短波長(zhǎng))的光束。對(duì)于具有較低記錄密度的CD和/或CD-R，為了形成較大光束斑點(diǎn)使用具有比較長(zhǎng)的波長(zhǎng)(稱作較長(zhǎng)波長(zhǎng))的光束。而且，至少對(duì)于CD-R，由于其頻譜反射性，應(yīng)該使用近紅外光束。因此，在這個(gè)實(shí)施方案中，DVD光源模塊21裝有發(fā)射其波長(zhǎng)是660nm或657nm的激光束的激光二極管，而CD光源模塊22裝有發(fā)射其波長(zhǎng)是789nm或790nm的激光束的激光二極管。
當(dāng)使用DVD時(shí)(由實(shí)線指示)，使用DVD光源模塊21。由DVD光源模塊21的激光二極管發(fā)射的激光束(其波長(zhǎng)是660nm或657nm)會(huì)聚在DVD的數(shù)據(jù)記錄表面上，如在圖2中由實(shí)線指示的那樣。當(dāng)使用CD和/或CD-R時(shí)(由虛線指示)，使用CD光源模塊22。由CD光源模塊22的激光二極管發(fā)射的激光束(其波長(zhǎng)是789nm或790nm)會(huì)聚在CD(或CD-R)的數(shù)據(jù)記錄表面上，如在圖2中由虛線指示的那樣。
這樣設(shè)計(jì)形成在物鏡10的中央?yún)^(qū)域Rc中的衍射透鏡結(jié)構(gòu)，從而用于一階衍射光的衍射效率相對(duì)于分別用于DVD和CD(或CD-R)的波長(zhǎng)最大。而且，這樣配置形成在中央?yún)^(qū)域Rc中的衍射透鏡結(jié)構(gòu)，從而歸因于DVD(0.6mm)和CD或(CD-R)(1.2mm)的覆蓋層差的球面象差的變化，通過(guò)切換使用的光束的波長(zhǎng)來(lái)補(bǔ)償。即，形成在中央?yún)^(qū)域Rc中的衍射透鏡結(jié)構(gòu)提供具波長(zhǎng)依賴性的球面象差，從而當(dāng)入射光束的波長(zhǎng)增大時(shí)，球面象差在欠校正方向上變化。
當(dāng)光盤的覆蓋層厚度增大時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的球面象差一般在欠校正方向上變化。對(duì)于具有較薄覆蓋層的DVD，使用較短波長(zhǎng)的光，而對(duì)于具有較厚覆蓋層的CD或CD-R，使用較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。因而，如上所述，如果衍射透鏡結(jié)構(gòu)提供當(dāng)波長(zhǎng)增大時(shí)在欠校正方向上變化的球面象差，則通過(guò)歸因于波長(zhǎng)變化的衍射透鏡的球面象差的變化能抵消歸因于覆蓋層厚度變化的球面象差變化。
這樣設(shè)計(jì)形成在周緣區(qū)域Rh中的衍射透鏡結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)使用與DVD相對(duì)應(yīng)的短波長(zhǎng)光束時(shí)，穿過(guò)周緣區(qū)域Rh的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位基本相同。而且，當(dāng)使用與CD或CD-R相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)波長(zhǎng)光時(shí)，所穿過(guò)周緣區(qū)域Rh的一個(gè)第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位不同，而穿過(guò)第一環(huán)形區(qū)域外的第二環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位基本相同。以后詳細(xì)描述第一和第二環(huán)形區(qū)域。
通過(guò)按上述設(shè)計(jì)在周緣區(qū)域Rh中的環(huán)形區(qū)，變得有可能通過(guò)具有與CD或CD-R相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束的干涉降低側(cè)瓣的強(qiáng)度。而且，也有可能防止過(guò)分減小斑點(diǎn)尺寸。
而且，物鏡10應(yīng)該配置成滿足下面的條件(1)1.15＜hS/hB＜1.28 …(1)其中hS是相對(duì)于光軸在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界的高度，hB是相對(duì)于光軸在中央?yún)^(qū)域Rc與周緣區(qū)域Rh之間的邊界的高度。
當(dāng)滿足條件(1)時(shí)，光束斑點(diǎn)的中心的強(qiáng)度被增大，并且特別是能良好地抑制第一側(cè)瓣。
在第二環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)彼此相鄰排列，并且這樣配置，從而在環(huán)形區(qū)的每個(gè)邊界處的光程差等于用于DVD的光束的一個(gè)波長(zhǎng)(即較短波長(zhǎng))。應(yīng)該注意，在每個(gè)邊界處的光程差可以是一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍。然而，為了改進(jìn)抑制側(cè)瓣強(qiáng)度的效果，希望把光程差設(shè)置為一個(gè)波長(zhǎng)，從而使用一階衍射光。如果使用高階衍射光，則環(huán)形區(qū)的寬度變得較長(zhǎng)。在這樣一種情況下，盡管穿過(guò)第二區(qū)域和中央?yún)^(qū)域Rc的光通量，其整體作為用于與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，具有相同相位，但穿過(guò)第二區(qū)域的光通量可以包括與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量不具有相同相位的分量。如果使用一階衍射光，則當(dāng)波長(zhǎng)是用于DVD時(shí)，每個(gè)環(huán)形區(qū)的寬度較小。因此，對(duì)于與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，使用僅提供與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光的相位相同的相位的環(huán)形區(qū)。因而，當(dāng)使用一階衍射光時(shí)，能改進(jìn)抑制側(cè)瓣強(qiáng)度的效果。
而且，在周緣區(qū)域Rh中形成的多個(gè)環(huán)形區(qū)包括這樣設(shè)計(jì)的一或多個(gè)環(huán)形區(qū)，從而對(duì)于與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，在穿過(guò)環(huán)形區(qū)的光軸側(cè)端的光通量的相位與穿過(guò)相同環(huán)形區(qū)的周緣側(cè)端的光通量的相位之間的相位差大于π。通過(guò)包括這樣的環(huán)形區(qū)，能擴(kuò)散在圖像上在光束斑點(diǎn)的周緣部分處的光斑，而不影響中央部分或側(cè)瓣的強(qiáng)度。
可替換或可選擇的是，在第二環(huán)形區(qū)域中包括的多個(gè)環(huán)形區(qū)可以配置成包括這樣設(shè)計(jì)的寬環(huán)形區(qū)，從而對(duì)于與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，在穿過(guò)寬環(huán)形區(qū)的光軸側(cè)端的光通量的相位與穿過(guò)相同寬環(huán)形區(qū)的周緣側(cè)端的光通量的相位之間的相位差大于2π。在這種情況下，借助于抑制側(cè)瓣，能擴(kuò)散在圖像上在光束斑點(diǎn)的周緣部分處的光斑。
下面，將描述物鏡的五個(gè)實(shí)施方案。
實(shí)施方案1圖3示意表示根據(jù)第一實(shí)施方案的物鏡10和DVD的側(cè)視圖。透鏡10的一個(gè)第一表面11劃分成一個(gè)中央?yún)^(qū)域Rc和一個(gè)周緣區(qū)域Rh。在中央?yún)^(qū)域Rc中的任何點(diǎn)滿足0≤h＜1.557(mm)，h是從光軸OX到該點(diǎn)的距離，并且在周緣區(qū)域Rh中的任何點(diǎn)滿足1.557≤h≤2.045(mm)。中央?yún)^(qū)域Rc的基本曲線(不包括衍射透結(jié)構(gòu)的表面形狀)和周緣區(qū)域Rh的基本曲線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球形表面，它們由不同系數(shù)定義。在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)和在周緣區(qū)域Rh中的結(jié)構(gòu)由不同的光程差函數(shù)定義。一個(gè)第二表面12是不借助于衍射透鏡結(jié)構(gòu)形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球形表面。
一般地，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面形狀由如下函數(shù)表示X(h)=Ch21+1-(1+K)C2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12]]>其中，X(h)代表一個(gè)SAG量(在其離開(kāi)光軸的高度是h的非球形表面上的一個(gè)點(diǎn)與同在光軸處的非球形表面相切的平面之間的距離)，C代表在光軸上的非球形表面的曲率(＝1/r，r是半徑)，K是錐形系數(shù)，及A4、A6、A8、A10及A12分別是第4、第6、第8、第10及第12非球形系數(shù)。
通過(guò)衍射透鏡結(jié)構(gòu)的輔助光程長(zhǎng)度由一個(gè)光程差函數(shù)按如下表示。
φ(h)＝(P2h2+P4h4+P6h6+…)×m×λ其中Pn(n是偶數(shù))代表n階光程差函數(shù)系數(shù)，m代表衍射階，及λ代表一個(gè)波長(zhǎng)。光程差函數(shù)φ(h)是通過(guò)在離光軸的高度h處的光程附加量的衍射透鏡的函數(shù)的表達(dá)，當(dāng)衍射透鏡具有光發(fā)散函數(shù)時(shí)，光程差的值為正。
衍射透鏡結(jié)構(gòu)的實(shí)際精細(xì)配置通過(guò)從由以上光程差函數(shù)代表的光程長(zhǎng)度刪除與波長(zhǎng)的整數(shù)倍相對(duì)應(yīng)的分量而確定。具體地說(shuō)，當(dāng)使用一階衍射分量時(shí)，這樣設(shè)置每個(gè)環(huán)形區(qū)的寬度，從而在環(huán)形區(qū)內(nèi)徑處的光程差函數(shù)與在外徑處的相差一個(gè)波長(zhǎng)，并且這樣設(shè)置在相鄰環(huán)形區(qū)之間的高度差，從而把一個(gè)波長(zhǎng)的光程差給入射光。
根據(jù)第一實(shí)施方案的物鏡10的數(shù)值結(jié)構(gòu)指示在表1和2中。在表1中，指示物鏡10和DVD的基本結(jié)構(gòu)，而在表2中，指示定義基本曲線和第一表面11的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的系數(shù)、和定義第二表面12的非球形形狀的系數(shù)。在表1和2中，NA1、f1和λ1指示包括衍射透鏡結(jié)構(gòu)的物鏡10的數(shù)值孔徑、焦距(mm)、及當(dāng)使用DVD時(shí)的波長(zhǎng)(nm)，而NA2、f2和λ2指示包括衍射透鏡結(jié)構(gòu)的物鏡10的數(shù)值孔徑、焦距(mm)、及當(dāng)使用CD時(shí)的波長(zhǎng)(nm)。而且，r指示每個(gè)表面的傍軸曲率半徑(mm)，d指示在各表面之間的間隔，及nλ指示當(dāng)波長(zhǎng)是λ時(shí)的衍射率。
表1
表2
表3表示在第一表面11上形成的衍射透鏡的精細(xì)配置。在表3中，h_min和h_max代表離開(kāi)每個(gè)環(huán)形區(qū)的內(nèi)(光軸側(cè))邊界和外邊界的光軸的高度(mm)，θh_min和θh_max分別代表在每個(gè)環(huán)形區(qū)的內(nèi)和外邊界處的波前象差，Aθ代表對(duì)于每個(gè)區(qū)的波前象差的差θh_max-θh_min。在表中，波前象差的差以一個(gè)相位為單位指示(例如2π)。
在表中，環(huán)形區(qū)這樣指示，從而包括物鏡的光軸OX的圓形區(qū)是No.0環(huán)形區(qū)，并且把號(hào)碼依次給外部環(huán)形區(qū)。在該實(shí)施方案中，有27個(gè)區(qū)(即No.0至26環(huán)形區(qū))。具體地說(shuō)，環(huán)形區(qū)0至16包括在中央?yún)^(qū)域Rc中，而環(huán)形區(qū)17至26包括在周緣區(qū)域Rh中。
表3
這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)21，從而當(dāng)波長(zhǎng)是660nm(對(duì)于DVD)時(shí)，在邊界處相對(duì)于相鄰環(huán)形區(qū)的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
下面，對(duì)于在根據(jù)第一實(shí)施方案的物鏡10上形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)，描述當(dāng)使用與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)的波前象差。在如下描述中，使用圓形曲線表示波前象差(見(jiàn)圖4)。如圖4中所示，圓的右手側(cè)(三點(diǎn)鐘方向)代表相位2nπ(n是自然數(shù))。把順時(shí)針?lè)较蚨x為負(fù)方向而把逆時(shí)針?lè)较蚨x為正方向，并且相位每90°改變0.5π。由于認(rèn)為2π的相位差沒(méi)有差別，所以一個(gè)整圓代表2π。
如在表3中指示的那樣，在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的環(huán)形區(qū)這樣設(shè)計(jì)，從而在光軸側(cè)與其周緣側(cè)之間的每個(gè)區(qū)中的波前象差的變化近似在0.1π至0.2π的范圍內(nèi)變化。而且，在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)的每個(gè)中的波前象差的量從某一正值到具有該正值絕對(duì)值的負(fù)值分布。在中央?yún)^(qū)域Rc中環(huán)形區(qū)的波前象差的方向?qū)R成2nπ。
相反，在周緣區(qū)域Rh中形成的環(huán)形區(qū)的每一個(gè)中，波前象差大大地變化。而且，在環(huán)形區(qū)中的波前象差的變化范圍彼此不同。如果波前象差的變化范圍在環(huán)形區(qū)中小于π，則波前象差的方向性清楚地顯現(xiàn)。相反，如果波前象差的變化范圍在環(huán)形區(qū)中接近2π，則波前象差的方向性不會(huì)顯現(xiàn)。圖5A至5E是在物鏡10的周緣區(qū)域Rh中形成的某些環(huán)形區(qū)中的波前象差變化的圓形曲線表示。由于環(huán)形區(qū)No.18、19和23-25的每一個(gè)的波長(zhǎng)象差的差接近2π，所以省略其圓形曲線圖。
如表3中表示的那樣，這樣配置No.17環(huán)形區(qū)，從而在光軸側(cè)邊界處的波前象差是0.333π，而在周緣側(cè)邊界處是-2.823π。這個(gè)條件指示在圖5A中。如由箭頭指示的那樣，波前象差具有定向到圖5A中的右下方向的方向性。
順便說(shuō)明，如上所述，穿過(guò)在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)的光通量的波前象差指向在圖4中表示的圓形曲線的右手側(cè)方向上。因此，如果箭頭指向在圖5A至5E中表示的曲線中的右手側(cè)，則穿過(guò)環(huán)形區(qū)的光通量具有基本上與穿過(guò)在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)的光通量相同的相位。
如圖5A中所示，與CD相對(duì)應(yīng)的(即789nm)和穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.17的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位不同。環(huán)形區(qū)No.17稱作第一環(huán)形區(qū)域。
類似地，由環(huán)形區(qū)No.20、21、22和26提供的波前象差指示在圖5B、5C、5D和5E中。已知由環(huán)形區(qū)No.20和21提供的相位基本上與由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相同。即，這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)No.20和21，從而與CD相對(duì)應(yīng)的(即789nm)穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.20和21的光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位相同。這些環(huán)形區(qū)(即環(huán)形區(qū)No.20和21)稱作第二環(huán)形區(qū)域。
比值hS/hB等于1.18，這滿足上述條件(1)。
實(shí)施方案2根據(jù)第二實(shí)施方案的物鏡是一個(gè)單元件塑料透鏡，類似于表示在圖3中的透鏡，在兩側(cè)帶有非球形表面。一個(gè)透鏡表面劃分成中央?yún)^(qū)域Rc和周緣區(qū)域Rh，并且在兩個(gè)區(qū)域中形成衍射透鏡結(jié)構(gòu)。第一表面(11)的基本曲線、定義衍射透鏡結(jié)構(gòu)的光程差函數(shù)系數(shù)、第二表面(12)的形狀與實(shí)施方案1的類似，并因而與指示在表1和2中的相同。在第二實(shí)施方案中在周緣區(qū)域Rh中形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置與第一實(shí)施方案中的不同。
表4表示在根據(jù)第二實(shí)施方案的物鏡的第一表面11上形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置。
在表中，環(huán)形區(qū)這樣指示，從而包括物鏡的光軸OX的圓形區(qū)是No.0環(huán)形區(qū)，并且把號(hào)碼依次給外部環(huán)形區(qū)。在諸實(shí)施方案中，有29個(gè)區(qū)(即No.0至28環(huán)形區(qū))。具體地說(shuō)，環(huán)形區(qū)0至16包括在中央?yún)^(qū)域Rc中，而環(huán)形區(qū)17至28包括在周緣區(qū)域Rh中。
表4
這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)21至23的每一個(gè)，從而當(dāng)波長(zhǎng)是660nm(對(duì)于DVD)時(shí)，在邊界處相對(duì)于相鄰環(huán)形區(qū)的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
下面，對(duì)于在根據(jù)第二實(shí)施方案的物鏡10上形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)，描述當(dāng)使用與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)的波前象差。在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)與第一實(shí)施方案的相同，并且每個(gè)環(huán)形區(qū)的波前象差的方向是2π。
相反，在周緣區(qū)域Rh中形成的環(huán)形區(qū)的每一個(gè)中，波前象差大大地變化。而且，在周緣區(qū)域Rh中的環(huán)形區(qū)中的波前象差的變化范圍彼此不同。
圖6A-6G是在物鏡10的周緣區(qū)域Rh中形成的某些環(huán)形區(qū)中的波前象差變化的圓形曲線表示。由于環(huán)形區(qū)No.18、19和25-27的每一個(gè)的波長(zhǎng)象差的差接近2π，所以省略其圓形曲線圖。
如由箭頭指示的那樣，由環(huán)形區(qū)No.17提供的波前象差具有定向到圖6A中的右下方向的方向性。與CD相對(duì)應(yīng)的(即789nm)和穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.17的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位不同。環(huán)形區(qū)No.17稱作第一環(huán)形區(qū)域。
類似地，由環(huán)形區(qū)No.20至24和28提供的波前象差指示在圖6B至6G中。由圖可知，由環(huán)形區(qū)No.20、21和22提供的相位基本上與由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相同。即，這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)No.20、21和22，從而與CD相對(duì)應(yīng)的(即789nm)穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.20、21和22的光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位相同。這些環(huán)形區(qū)(即環(huán)形區(qū)No.20、21和22)稱作第二環(huán)形區(qū)域。
如果使用在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界hS和在中央?yún)^(qū)域Rc與周緣區(qū)域Rh之間的邊界hB，則比值hS/hB等于1.18，這滿足上述條件(1)。
與不裝有第二環(huán)形區(qū)域的第一比較例相比，描述當(dāng)使用具有相同基本設(shè)計(jì)的、根據(jù)第一或第二實(shí)施方案的物鏡時(shí)在CD記錄表面上的光強(qiáng)度分布。
圖7是曲線圖，表示當(dāng)使用根據(jù)第一比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布。豎軸代表強(qiáng)度，而水平軸代表相對(duì)于光軸的半徑(單位mm)。第一比較例具有與第一和第二實(shí)施方案相同的基本設(shè)計(jì)。然而，如上所述，第一比較例在周緣區(qū)域Rh中沒(méi)有第二環(huán)形區(qū)域，并且這樣設(shè)計(jì)在周緣區(qū)域Rh中的所有環(huán)形區(qū)，從而對(duì)于具有789nm波長(zhǎng)的光通量，波前象差變化范圍大于π。
圖8和9是曲線圖，分別表示當(dāng)使用根據(jù)第一和第二實(shí)施方案的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布。由于光束斑點(diǎn)(即主光束)具有顯著大的強(qiáng)度，所以其波峰在每個(gè)曲線圖中沒(méi)有表示。應(yīng)該注意，把主光束半徑定義為從中心到第一暗環(huán)的一部分(是其中當(dāng)離中心的距離增大時(shí)強(qiáng)度首先基本上成為零的部分)。
第一或第二實(shí)施方案的主光束半徑小于第一比較例1.1％，這不表示任何意義。然而，關(guān)于第一側(cè)瓣的強(qiáng)度，變化在第一實(shí)施方案中是-16.8％，而在第二實(shí)施方案中是-22.5％。在第二區(qū)域中包括的環(huán)形區(qū)的數(shù)量在第一實(shí)施方案中是兩個(gè)，而在第二實(shí)施方案中是三個(gè)。因此，要理解，當(dāng)在第二區(qū)域中包括的環(huán)形區(qū)的數(shù)量增大時(shí)，抑制側(cè)瓣的效果較大。
實(shí)施方案3圖10示意表示根據(jù)第三實(shí)施方案的物鏡和DVD的側(cè)視圖。物鏡10的一個(gè)第一表面11劃分成一個(gè)中央?yún)^(qū)域Rc和一個(gè)周緣區(qū)域Rh。在中央?yún)^(qū)域Rc中的任何點(diǎn)滿足0≤h＜1.567(mm)，h是從光軸OX到該點(diǎn)的距離，并且在周緣區(qū)域Rh中的任何點(diǎn)滿足1.567≤h≤2.086(mm)。中央?yún)^(qū)域Rc的基本曲線和周緣區(qū)域Rh的基本曲線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球形表面，它們由不同系數(shù)定義。在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)和在周緣區(qū)域Rh中的結(jié)構(gòu)由不同的光程差函數(shù)定義。一個(gè)第二表面12是不借助于衍射透鏡結(jié)構(gòu)形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球形表面。
根據(jù)第三實(shí)施方案的物鏡10的數(shù)值結(jié)構(gòu)指示在表5和6中。而且，表7表示在第一表面11上形成的衍射透鏡的精細(xì)配置。在該表中，這樣指示環(huán)形區(qū)，從而包括物鏡的光軸OX的圓形區(qū)是No.0環(huán)形區(qū)，并且把號(hào)碼依次給外部環(huán)形區(qū)。在諸實(shí)施方案中，有18個(gè)區(qū)(即No.0至17環(huán)形區(qū))。具體地說(shuō)，環(huán)形區(qū)0至11包括在中央?yún)^(qū)域Rc中，而環(huán)形區(qū)12至17包括在周緣區(qū)域Rh中。
表5
表6
表7
這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)15，從而當(dāng)波長(zhǎng)是657nm(對(duì)于DVD)時(shí)，在邊界處相對(duì)于相鄰環(huán)形區(qū)的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
下面，對(duì)于在根據(jù)第三實(shí)施方案的物鏡10上形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)，使用圓形曲線描述當(dāng)使用與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)的波前象差。在如下描述中，使用圓形曲線表示波前象差。如在表7中表示的那樣，在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的環(huán)形區(qū)這樣設(shè)計(jì)，從而在光軸側(cè)與其周緣側(cè)之間的每個(gè)區(qū)中的波前象差的變化近似在0.1π至0.2π的范圍內(nèi)。而且，在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)的每個(gè)中的波前象差的量從某一正值到具有該正值絕對(duì)值的負(fù)值分布。在中央?yún)^(qū)域Rc中環(huán)形區(qū)的波前象差的方向?qū)R成2nπ。
相反，在周緣區(qū)域Rh中形成的環(huán)形區(qū)的每一個(gè)中，波前象差大大地變化。而且，在周緣區(qū)域Rh的環(huán)形區(qū)中的波前象差的變化范圍彼此不同。
圖11A至11C是在物鏡10的周緣區(qū)域Rh中形成的No.12、15和17環(huán)形區(qū)中的波前象差變化的圓形曲線表示。由于環(huán)形區(qū)No.13、14和16的每一個(gè)的波長(zhǎng)象差的差接近2π，所以省略其圓形曲線圖。
如由箭頭指示的那樣，由環(huán)形區(qū)No.12提供的波前象差具有定向到圖11A中的向下方向的方向性。應(yīng)該注意，如果箭頭指向右手方向，則光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位的方向相同。如圖11A中所示，與CD相對(duì)應(yīng)的(即790nm)和穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.12的光通量與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位不同。環(huán)形區(qū)No.12稱作第一環(huán)形區(qū)域。
類似地，由環(huán)形區(qū)No.15和17提供的波前象差指示在圖11B和11C中。由圖11B知道，由環(huán)形區(qū)No.15提供的相位基本上與由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相同。即，這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)No.15，從而與CD相對(duì)應(yīng)的(即789nm)穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.15的光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位相同。環(huán)形區(qū)No.15稱作第二環(huán)形區(qū)域。
如果使用在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界hS和在中央?yún)^(qū)域Rc與周緣區(qū)域Rh之間的邊界hB，則比值hS/hB等于1.21，這滿足上述條件(1)。
實(shí)施方案4根據(jù)第四實(shí)施方案的物鏡是一個(gè)單元件塑料透鏡，類似于表示在圖10中的透鏡，在兩側(cè)帶有非球形表面。一個(gè)透鏡表面劃分成中央?yún)^(qū)域Rc和周緣區(qū)域Rh，并且在兩個(gè)區(qū)域中形成衍射透鏡結(jié)構(gòu)。第一表面(11)的基本曲線、定義衍射透鏡結(jié)構(gòu)的光程差函數(shù)系數(shù)、第二表面(12)的形狀與實(shí)施方案3的類似，并因而與指示在表5和6中的相同。在第四實(shí)施方案中在周緣區(qū)域Rh中形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置與第三實(shí)施方案中的不同。
表8表示在根據(jù)第四實(shí)施方案的物鏡的第一表面11上形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置。
在表中，環(huán)形區(qū)這樣指示，從而包括物鏡的光軸OX的圓形區(qū)是No.0環(huán)形區(qū)，并且把號(hào)碼依次給外部環(huán)形區(qū)。在第四實(shí)施方案中，有17個(gè)區(qū)(即No.0至16環(huán)形區(qū))。具體地說(shuō)，環(huán)形區(qū)0至11包括在中央?yún)^(qū)域Rc中，而環(huán)形區(qū)12至16包括在周緣區(qū)域Rh中。
表8
這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)15，從而當(dāng)波長(zhǎng)是790nm(對(duì)于CD)時(shí)，波前象差的變化是2π。
下面，對(duì)于在根據(jù)第四實(shí)施方案的物鏡10上形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)，描述當(dāng)使用與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)的波前象差。在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)與第三實(shí)施方案的相同，并且每個(gè)環(huán)形區(qū)的波前象差的方向是2nπ。
相反，在周緣區(qū)域Rh中形成的環(huán)形區(qū)的每一個(gè)中，波前象差大大地變化。而且，在周緣區(qū)域Rh中的環(huán)形區(qū)中的波前象差的變化范圍彼此不同。
圖12A-12C是在物鏡10的周緣區(qū)域Rh中形成的某些環(huán)形區(qū)中的波前象差變化的圓形曲線表示。由于環(huán)形區(qū)No.13和14的每一個(gè)的波長(zhǎng)象差的差接近2π，所以省略其圓形曲線圖。
如由箭頭指示的那樣，由環(huán)形區(qū)No.12提供的波前象差具有定向到圖12A中的向下方向的方向性。與CD相對(duì)應(yīng)的(即790nm)和穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.12的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位不同。環(huán)形區(qū)No.12稱作第一環(huán)形區(qū)域。
類似地，由環(huán)形區(qū)No.15和16提供的波前象差指示在圖12B至12C中。由圖可知，由環(huán)形區(qū)No.15提供的相位基本上與由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相同。即，這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)No.15，從而與CD相對(duì)應(yīng)的(即790nm)穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.15的光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位相同。環(huán)形區(qū)No.15稱作第二環(huán)形區(qū)域。
如果使用在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界hS和在中央?yún)^(qū)域Rc與周緣區(qū)域Rh之間的邊界hB，則比值hS/hB等于1.23，這滿足上述條件(1)。
實(shí)施方案5根據(jù)第五實(shí)施方案的物鏡是一個(gè)單元件塑料透鏡，類似于表示在圖10中的透鏡，在兩側(cè)帶有非球形表面。一個(gè)透鏡表面劃分成中央?yún)^(qū)域Rc和周緣區(qū)域Rh，并且在兩個(gè)區(qū)域中形成衍射透鏡結(jié)構(gòu)。第一表面(11)的基本曲線、定義衍射透鏡結(jié)構(gòu)的光程差函數(shù)系數(shù)、第二表面(12)的形狀與實(shí)施方案3的類似，并因而與指示在表5和6中的相同。在第五實(shí)施方案中在周緣區(qū)域Rh中形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置與第三實(shí)施方案中的不同。
表9表示在根據(jù)第五實(shí)施方案的物鏡的第一表面11上形成的衍射透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)配置。
在表中，環(huán)形區(qū)這樣指示，從而包括物鏡的光軸OX的圓形區(qū)是No.0環(huán)形區(qū)，并且把號(hào)碼依次給外部環(huán)形區(qū)。在諸實(shí)施方案中，有18個(gè)區(qū)(即No.0至17環(huán)形區(qū))。具體地說(shuō)，環(huán)形區(qū)0至11包括在中央?yún)^(qū)域Rc中，而環(huán)形區(qū)12至17包括在周緣區(qū)域Rh中。
表9
這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)15，從而當(dāng)波長(zhǎng)是660nm(對(duì)于DVD)時(shí)，在邊界處相對(duì)于相鄰環(huán)形區(qū)的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
下面，對(duì)于在根據(jù)第五實(shí)施方案的物鏡10上形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)，描述當(dāng)使用與CD相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)的波前象差。在中央?yún)^(qū)域Rc中形成的每個(gè)環(huán)形區(qū)與第三實(shí)施方案的相同，并且每個(gè)環(huán)形區(qū)的波前象差的方向是2nπ。
相反，在周緣區(qū)域Rh中形成的環(huán)形區(qū)的每一個(gè)中，波前象差大大地變化。而且，在周緣區(qū)域Rh中的環(huán)形區(qū)中的波前象差的變化范圍彼此不同。
圖13A-13C是在物鏡10的周緣區(qū)域Rh中形成的某些環(huán)形區(qū)中的波前象差變化的圓形曲線表示。由于環(huán)形區(qū)No.13、14和16的每一個(gè)的波長(zhǎng)象差的差接近2π，所以省略其圓形曲線圖。
如由箭頭指示的那樣，由環(huán)形區(qū)No.12提供的波前象差具有定向到圖13A中的左手方向的方向性。與CD相對(duì)應(yīng)的(即790nm)和穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.12的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位(即相反相位)不同(即反相)。環(huán)形區(qū)No.12稱作第一環(huán)形區(qū)域。
類似地，由環(huán)形區(qū)No.15和17提供的波前象差指示在圖13B至13C中。由圖可知，由環(huán)形區(qū)No.15提供的相位基本上與由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相同。即，這樣設(shè)計(jì)環(huán)形區(qū)No.15，從而與CD相對(duì)應(yīng)的(即790nm)穿過(guò)環(huán)形區(qū)No.15的光通量的相位基本上與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域Rc的光通量的相位相同。環(huán)形區(qū)No.15稱作第二環(huán)形區(qū)域。
如果使用在第一環(huán)形區(qū)域與第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界hS和在中央?yún)^(qū)域Rc與周緣區(qū)域Rh之間的邊界hB，則比值hS/hB等于1.21，這滿足上述條件(1)。
與不裝有第二環(huán)形區(qū)域的第二比較例相比，描述當(dāng)使用具有相同基本設(shè)計(jì)的、根據(jù)第三、第四和第五實(shí)施方案的物鏡時(shí)在CD記錄表面上的光強(qiáng)度分布。
圖14是曲線圖，表示當(dāng)使用根據(jù)第二比較例的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布。豎軸代表強(qiáng)度，而水平軸代表相對(duì)于光軸的半徑(單位mm)。第二比較例具有與第三至第五實(shí)施方案相同的基本設(shè)計(jì)。然而，如上所述，第二比較例在周緣區(qū)域Rh中沒(méi)有第二環(huán)形區(qū)域，并且這樣設(shè)計(jì)在周緣區(qū)域Rh中的所有環(huán)形區(qū)，從而對(duì)于具有790nm波長(zhǎng)的光通量，波前象差變化范圍大于π。
圖15、16和17是曲線圖，分別表示當(dāng)使用根據(jù)第三、第四和第五實(shí)施方案的物鏡時(shí)在CD的記錄表面上的光強(qiáng)度分布。由于光束斑點(diǎn)(即主光束)具有顯著大的強(qiáng)度，所以其波峰在每個(gè)曲線圖中沒(méi)有表不。
第三、第四和第五實(shí)施方案的主光束半徑相對(duì)于第二比較例的變化分別是-0.9％、0.0％和0.9％，這不表示任何意義。然而，關(guān)于第一側(cè)瓣的強(qiáng)度，該變化在第三實(shí)施方案中是-15.9％，在第四實(shí)施方案中是-12.1％，及在第五實(shí)施方案中是-17.3％。
在第四實(shí)施方案中，把第二環(huán)形區(qū)域配置成借助于其波前象差的變化大于2π的環(huán)形區(qū)。即使采用這樣一種較寬環(huán)形區(qū)，也能像在第三實(shí)施方案那樣良好地抑制側(cè)瓣。
在第五實(shí)施方案中，這樣配置構(gòu)成第一環(huán)形區(qū)域的No.12環(huán)形區(qū)，從而由此提供的光通量的相位相對(duì)于由在中央?yún)^(qū)域Rc中的環(huán)形區(qū)提供的相位相反。借助于這種配置，防止主光束的半徑變得太小。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)拾波器的物鏡，其特征在于所述光學(xué)拾波器能夠分別把具有不同波長(zhǎng)的至少兩個(gè)光束在不同NA下會(huì)聚在至少兩個(gè)不同光盤的數(shù)據(jù)記錄表面上，所述物鏡包括一個(gè)具有正功率的衍射透鏡，所述衍射透鏡的至少一個(gè)表面劃分成一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較低NA會(huì)聚在光盤上的較低NA光束的必要尺寸的中央?yún)^(qū)域、和一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較高NA會(huì)聚在光盤上的較高NA光束的尺寸的周緣區(qū)域，其中，當(dāng)具有與要求較高NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較高NA會(huì)聚在要求較高NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)所述周緣區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位基本相同，其中，當(dāng)具有與要求較低NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較低NA會(huì)聚在要求較低NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)包括在所述周緣區(qū)域中的第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的光通量的相位不同，而穿過(guò)包括在所述周緣區(qū)域中且在所述第一環(huán)形區(qū)域外的第二環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的光通量的相位基本相同。
2.如權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于，滿足條件1.15＜hS/hB＜1.28其中hS代表相對(duì)于所述物鏡的光軸在所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界的高度，而hB代表在所述中央?yún)^(qū)域與所述周緣區(qū)域之間的邊界的高度。
3.如權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于其中所述周緣區(qū)域處形成有包括多個(gè)在其之間具有不同高度差的環(huán)形區(qū)的衍射透鏡結(jié)構(gòu)，所述第二環(huán)形區(qū)域包括所述多個(gè)環(huán)形區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的物鏡，其特征在于其中包括在所述第二環(huán)形區(qū)域中的所述多個(gè)環(huán)形區(qū)彼此相鄰，當(dāng)使用用于需要較高NA的盤的光束時(shí)，在相鄰環(huán)形區(qū)每一個(gè)的邊界處的光程差是一個(gè)波長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求3所述的物鏡，其特征在于其中形成在所述周緣區(qū)域中的所述多個(gè)環(huán)形區(qū)包括一個(gè)在其徑向具有較寬寬度的寬環(huán)形區(qū)，當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的光通量與穿過(guò)所述周緣區(qū)域的光通量之間的相位的相位差大于π。
6.如權(quán)利要求3所述的物鏡，其特征在于其中形成在所述第二區(qū)域中的所述多個(gè)環(huán)形區(qū)包括一個(gè)在其徑向具有較寬寬度的寬環(huán)形區(qū)，當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的光通量與穿過(guò)所述周緣區(qū)域的光通量之間的相位的相位差大于2π。
7.如權(quán)利要求1所述的物鏡，其特征在于其中當(dāng)使用用于要求較高NA的盤的光束時(shí)，在穿過(guò)所述第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位基本上相對(duì)于穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的光通量的相位相反。
8.一種用于光學(xué)拾波器的物鏡，其特征在于所述光學(xué)拾波器能夠分別把具有不同波長(zhǎng)的至少兩個(gè)光束在不同NA下會(huì)聚在至少兩個(gè)不同光盤的數(shù)據(jù)記錄表面上，所述物鏡包括一個(gè)具有正功率的衍射透鏡，所述衍射透鏡的至少一個(gè)表面劃分成一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較低NA會(huì)聚在光盤上的較低NA光束的必要尺寸的中央?yún)^(qū)域、和一個(gè)具有用來(lái)傳輸以較高NA會(huì)聚在光盤上的較高NA光束的尺寸的周緣區(qū)域，所述周緣區(qū)域形成有一種衍射透鏡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形成有在其之間有高度差的多個(gè)環(huán)形區(qū)，其中，當(dāng)具有與要求較高NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較高NA會(huì)聚在要求較高NA的光盤上時(shí)，形成在所述周緣區(qū)域中的所有所述多個(gè)環(huán)形區(qū)起加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用，其中，當(dāng)具有與要求較低NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較低NA會(huì)聚在要求較低NA的光盤上時(shí)，包括在所述第一環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)不起加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用，及包括在限定在所述第一環(huán)形區(qū)域外的第二環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)環(huán)形區(qū)具有加強(qiáng)光束斑點(diǎn)的中央部分的強(qiáng)度的作用。
9.如權(quán)利要求8所述的物鏡，其特征在于，滿足條件1.15＜hS/hB＜1.28其中hS代表相對(duì)于所述物鏡的光軸在所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的邊界的高度，而hB代表在所述中央?yún)^(qū)域與所述周緣區(qū)域之間的邊界的高度。
全文摘要
一種用于光學(xué)拾波器的物鏡，其配置使當(dāng)具有與要求較高NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較高NA會(huì)聚在要求較高NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)周緣區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的光通量的相位基本相同。當(dāng)具有與要求較低NA的光盤相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光束以較低NA會(huì)聚在要求較低NA的光盤上時(shí)，穿過(guò)包括在周緣區(qū)域中的第一環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的不同，而穿過(guò)在第一環(huán)形區(qū)域外的第二環(huán)形區(qū)域的光通量的相位與穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的基本相同。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1456917SQ0313099
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者竹內(nèi)修一, 丸山晃一, 是枝大輔 申請(qǐng)人:賓得株式會(huì)社