CN102201248B - 光学信息记录/再现装置及其物镜 - Google Patents

Abstract

一种用于光学信息记录/再现装置的物镜，物镜的至少一个光学表面包括衍射表面，衍射表面具有由光路差函数定义的衍射结构，其中：衍射表面具有第一区域，第一区域有助于聚集第一光束和第二光束并且具有衍射结构，衍射结构使得使第一光束和第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级；衍射表面具有位于第一区域外部的第二区域，第二区域有助于聚集第一光束但无助于聚集第二光束；物镜满足条件(1)：35＜P2×f2＜200。

Description

光学信息记录/再现装置及其物镜

技术领域

本发明涉及一种将信息记录在不同规格的多种光盘上并且/或者从该光盘中再现信息的光学信息记录/再现装置的物镜，以及一种安装有这种物镜的光学信息记录/再现装置。

背景技术

存在有例如DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘)和BD(Blu-ray Disc，蓝光盘)等各种规格的光盘，它们有不同的记录密度、保护层厚度等。因此，在光学信息记录/再现装置上安装的物镜光学***需要具有与多种光盘的兼容性。这里，“兼容性”是指即使当所用的光盘改变时也不需要更换部件就能保证实现信息记录和信息再现。另外，在本说明书中，“光学信息记录/再现装置”包括既能再现信息也能记录信息的装置，专用于信息再现的装置，和专用于信息记录的装置。

为了对不同规格的多种光盘有兼容性，物镜光学***需要校正不同光盘间的随光盘保护层厚度(即，光盘的记录面与保护层表面之间的距离)的不同而变化的球面像差，并通过改变物镜光学***的数值孔径NA，随光盘记录密度的不同形成良好的束斑。通常，束斑随激光束波长变短而变小。因此，光学信息记录/再现装置根据所使用的光盘的记录密度从波长不同的多种激光中选择使用一种激光。例如，光学信息记录/再现装置将波长大约为660nm的光(即，所谓红激光)用于DVD的信息记录或信息再现，将波长大约为405nm的光(即，所谓蓝激光)用于BD的信息记录或信息再现。

日本专利公开第2000-81566A号(下面，称作JP2000-81566A)、第2004-265573A号(下面，称作JP2004-265573A)和第2004-326862A(下面，称作JP2004-326862A)号专利申请公开了对多种光盘具有兼容性的光学信息记录/再现装置。具体讲，JP2000-81566A公开了对CD(Compact Disc)和DVD有兼容性的光学信息记录/再现装置。JP2004-265573A和JP2004-326862A公开了对DVD和BD具有兼容性的光学信息记录/再现装置。正如JP2000-81566A、JP2004-265573A和JP2004-326862A中公开的一样，用于光学信息记录/再现装置的物镜在物镜的一个表面上设有衍射结构，以得到兼容性。该衍射结构具有多个以物镜的光轴为中心形成的同心环状区。为了提高多种不同规格的激光的衍射效率，这种衍射结构具有多个区域，各个区域中的衍射结构分别具有不同的闪耀波长。具体讲，衍射结构具有第一区域和第二区域，第一区域有助于将多种激光束分别聚集在相应种类光盘的记录面，第二区域仅有助于聚集用于高记录密度光盘(即，JP2000-81566A中的DVD，JP2004-265573A或JP2004-326862A中的BD)的激光束。

当单个物镜对多种不同规格的光盘有兼容性时，信号的质量可能会因闪烁光而恶化。例如，当CD用在JP2000-81566A公开的光学***中时(或者当DVD用在JP2004-265573A或JP2004-326862A公开的光学***中时)，主要产生两种闪烁光，即，第一区域中的不必要衍射级光和第二区域中的不必要衍射级光。为了对各种光盘进行良好的信息记录或信息再现，有必要减少闪烁光对信号造成的影响。

然而，JP2000-81566A公开的光学信息记录/再现装置存在的问题是，当物镜在聚焦伺服控制下接近CD时，第一区域中的不必要衍射级光聚集在CD的记录面，因而使信号的质量恶化。另一方面，关于JP2004-265573A和JP2004-326862A公开的光学信息记录/再现装置，因为提高了多种不同规格的激光束的衍射效率，所以不必要衍射级光的绝对量小。然而，为了提高衍射效率，JP2000-81566A、JP2004-265573A和JP2004-326862A公开的光学信息记录/再现装置对多种激光束分别使用不同的高衍射级的衍射光。在这种情形下，产生的问题是衍射结构中的台阶变高，因而难于进行金属铸模的处理和物镜的模铸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将信息记录在诸如DVD和CD等不同规格的多种光盘上并且/或者从该光盘再现信息的光学信息记录/再现装置的物镜光学***，以及一种安装有这种物镜光学***的光学信息记录/再现装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于光学信息记录/再现装置的物镜，光学信息记录/再现装置通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘。第一光束为准直光束，第二光束为准直光束和发散光束之一。当λ1表示第一波长，λ2表示第二波长时，λ1和λ2满足条件：390＜λ1＜420，以及640＜λ2＜700，λ1和λ2的单位为nm。当t1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时，t1和t2满足条件：0.05＜t1＜0.15，以及0.50＜t2＜0.70，t1和t2的单位为mm。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时，NA1和NA2满足如下条件：NA1＞NA2。

在上述设置中，物镜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：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ，

其中，P₂、P₄、P₆...表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示入射光束的设计波长。衍射表面具有第一区域，其将第一光束聚集在第一光盘的记录面上，将第二光束聚集在第二光盘的记录面。第一区域具有衍射结构，其使得使第一光束的衍射效率最大化的衍射级和使第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级。衍射表面具有位于第一区域外部的第二区域。第二区域将第一光束聚集在第一光盘的记录面，但不聚集第二光束。当P2表示第一区域中的衍射结构的光路差函数的二阶系数，f2表示物镜对第二光束的衍射光束的焦距，衍射光束的衍射级使通过第一区域的第二光束的衍射效率最大化时，物镜满足条件：

35＜P2×f2＜200                              ·····(1)，

f2的单位为mm。

使第一区域中的衍射效率最大化的衍射级为第一级(或另一低衍射级)，因此，可以使不必要衍射级光远离使用衍射级光的位置。当使用第n级衍射光时，第n级衍射光与作为不必要衍射级光的第(n±1)级衍射光之间的衍射率(diffraction power)差为1/n，因此，衍射率差最大。

当满足条件(1)时，在有效避免因衍射率变大引起衍射结构的台阶数目增加和色差增强的同时，可以使不必要衍射级光的近轴焦点大大偏离使用衍射级光的焦点。这样，可以抑制不必要衍射级光引起的信号质量恶化。当条件(1)的中间项小于条件(1)的下限时，无法使不必要衍射级光的近轴焦点偏离使用衍射级光的焦点足够远，因而不能抑制不必要衍射级光引起的信号恶化。当条件(1)的中间项大于条件(1)的上限时，因为衍射率变大，所以台阶数目增加并且色差显著增强，这不利于制造和确保光学性能。

在本发明的至少一方面，当λB1表示第一区域中的闪耀波长时，物镜满足条件：

450＜λB1＜550                         ·····(2)，

λB1的单位为nm。

当满足条件(2)时，通过第一区域的第二光束(波长为λ2)的不必要衍射级光的绝对量小。当条件(2)的中间项小于条件(2)的下限时，通过第一区域的第二光束的使用衍射级光的衍射效率过低，以致于不能对第二光盘进行适当的信息记录和信息再现。当条件(2)的中间项大于条件(2)的上限时，通过第一区域的第一光束(波长为λ1)的使用衍射级光的衍射效率过低，以致于不能对第一光盘进行适当的信息记录和信息再现。具体讲，因为衍射效率小，所以难于进行高速记录(或高速再现)。为了补偿衍射效率的降低，有必要使用高输出能量的光源，这不利于节省成本。并且，由于不必要衍射级光增加，所以诸如再现信号等信号的信噪比降低。

根据本发明的另一方面，提供了一种物镜，与本发明的上述方面不同的是，其满足如下条件(3)，而不是满足条件(1)。

-0.010＜(λB1-λ2)/(P2×f2×λ2)＜-0.001          ·····(3)。

当满足条件(3)时，可以减小闪烁光的影响。条件(3)的分母随不必要衍射级光的焦点与使用衍射级光的焦点之间的距离增加而变大。条件(3)的分子随不必要衍射级光的强度增加而变大。通过在不必要衍射级光的焦点与强度之间得到平衡，可以控制和减小不必要衍射级光的影响。当条件(3)的中间项小于条件(3)的下限时，无法使不必要衍射级光的近轴焦点偏离使用衍射级光的焦点足够远，并且，由于闪烁光的强度过大，所以无法抑制信号的恶化。当条件(3)的中间项大于条件(3)的上限时，由于衍射率增加，所以衍射结构台阶数目的增加或色差的增强变得显著，这不利于制造和保证光学性能。

在本发明的至少一方面中，第二区域可以具有衍射结构，其使通过第二区域的第二光束产生球面像差，使得通过第二区域的第二光束成为闪烁光。采用这种设置，第二区域可以用作波长为λ2的第二光束的孔径光阑。

在本发明的至少一方面中，当λB2表示第二区域中的闪耀波长时，物镜满足条件：

390＜λB2＜420                           ·····(4)，

λB2的单位为nm。

当满足条件(4)时，第二区域中波长为λ1的第一光束的衍射效率大致为100％。当λB2落在条件(4)的范围之外时，通过第二区域的第一光束的衍射效率过低，以致于不能进行高速记录/再现，并且，由于不必要衍射级光增多，所以诸如再现信号等信号的信噪比变低。

在本发明的至少一方面中，当n2表示物镜对波长λ2的折射率，R1表示透镜的光源一侧表面的曲率半径，D表示透镜在光轴上的厚度时，物镜满足条件：

f2×(1+2×P2×λ2-D×(n2-1)/(n2×R1))＞0.57          ·····(5)。

当满足条件(5)时，可以确保使用第二光盘时足够的工作距离。当不满足条件(5)时，使用第二光盘时的工作距离过短，因此，可能会因物镜与第二光盘的机械碰撞而产生破碎。

在本发明的至少一方面中，物镜可以满足条件：

70＜P2×f2＜200                           ·····(6)。

采用这种设置，可以进一步抑制不必要衍射级光引起的信号恶化。

在本发明的至少一方面中，当f1表示物镜对使第一光束的衍射效率最大化的衍射级的衍射光的焦距时，物镜满足条件：

1.0＜f1＜1.6                              ·····(7)，

f1的单位为mm。

满足条件(7)有利于使物镜变小并确保第一光盘的工作距离。当f1小于条件(7)的下限时，难以确保第一光盘有足够的工作距离。而且，在这种情况下物镜的镜面变小，因此，物镜的制造和处理困难。当f1大于条件(7)的上限时，不能较好地使物镜变小。

在本发明的至少一方面中，使第二区域中第一光束的衍射效率最大化的衍射级可以是第一级。

采用这种设置，可以在便于制造的同时抑制第二区域中的第二光束(波长为λ2)的最大衍射效率。

在本发明的至少一方面中，当MM2表示物镜对第二光束的放大倍率时，物镜满足条件：

-0.020＜MM2≤0.000                    ·····(8)。

满足条件(8)有利于使物镜变小和确保第一光盘的工作距离。当MM2小于条件(8)的下限时，使用第一光盘时的放大倍率差变大，因此不能使用同一个准直透镜。当MM2大于条件(8)的上限时，难以确保使用第二光盘时的工作距离。

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，其通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘，第一光束为准直光束，第二光束为准直光束和发散光束之一。光学信息记录/再现装置包括上述物镜中的一种。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的光学信息记录/再现装置的总体结构的框图。

图2A和2B概括表示本实施方式的物镜的结构。

图3表示闪烁光距离Δf2与条件(1)的关系。

图4表示使用光盘D2时的工作距离与条件(5)的关系。

图5A和5B表示第一实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图6A和6B表示第一实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图7A和7B表示第二实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图8A和8B表示第二实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图9A和9B表示第三实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图10A和10B表示第三实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图11A和11B表示第四实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图12A和12B表示第四实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图13A和13B表示第五实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图14A和14B表示第五实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图15A和15B表示第六实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图16A和16B表示第六实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图17A和17B表示第七实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图18A和18B表示第七实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图19A和19B表示第八实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图20A和20B表示第八实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图21A和21B表示第九实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图22A和22B表示第九实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图23A和23B表示第十实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图24A和24B表示第十实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图25A和25B表示第十一实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图26A和26B表示第十一实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

图27A和27B表示第十二实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光的球面像差。

图28A和28B表示第十二实施例中使用光盘D1和D2时的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

下面，在两种光盘当中，高记录密度光盘，例如BD，被称作光盘D1；记录密度比BD低的光盘(例如，DVD或DVD-R)被称作光盘D2。

当光盘D1和D2的保护层厚度分别被定义为t1(单位：mm)和t2(单位：mm)时，t1和t2满足以下关系：

t1＜t2。

鉴于产品的个体差异，保护层厚度t1和t2的值落入如下范围：

0.05＜t1＜0.15，

0.50＜t2＜0.70。

为了对光盘D1和D2进行良好的信息记录和信息再现，需要改变数值孔径NA，以便随使用的光盘D1与D2的记录密度的不同能够形成良好的束斑。当NA1和NA2分别表示对光盘D1和D2进行信息记录或信息再现所需要的光学设计数值孔径时，NA1和NA2满足以下关系：

NA1＞NA2。

具体讲，当使用光盘D1时，需要形成比使用光盘D2时小的束斑，因此，NA被设定为更大的值。例如，NA1为0.85，NA2为0.60。

如上所述，为了对记录密度不同的光盘D1和D2进行信息记录或信息再现时，在光学信息记录/再现装置中使用波长不同的激光束，以便随所使用的光盘的记录密度的不同能够分别得到良好的束斑。具体讲，当使用光盘D1时，使用波长为λ1(单位：nm)的激光束，以在光盘D1的记录面上形成较小的束斑。另一方面，当使用光盘D2时，使用波长为比λ1大的λ2(单位：nm)的激光束，以在光盘D2的记录面上形成比光盘D1上的束斑大的束斑。即，波长λ1和λ2满足以下关系：

λ1＜λ2。

鉴于使用环境的不同和光源产品的个体差异，λ1和λ2在如下范围变化：

390＜λ1＜420，

640＜λ2＜700。

图1是概括表示本实施方式的光学信息记录/再现装置100的结构的框图。光学信息记录/再现装置100包括物镜10、BD模块21、DVD模块22、光束复合器23和准直透镜24。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。在正常状态下，物镜10的光轴与基准轴AX一致。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。

在图1中，实线表示的激光束L1代表朝光盘D1行进的激光束和从光盘D1反射的激光束，虚线表示的激光束L2代表朝光盘D2行进的激光束和从光盘D2反射的激光束。物镜10在光轴的方向上可被聚焦伺服机构(未示出)移动。当使用光盘D1时，物镜10被移动到实线表示的位置，当使用光盘D2时，物镜10被移动到虚线表示的位置。

BD模块21和DVD模块22为集成有半导体激光器和感光器的集成器件。BD激光模块21具有发射波长为λ1的激光束L1的半导体激光器，DVD模块22具有发射波长为λ2的激光束L2的半导体激光器。

当使用光盘D1时，启动BD模块21。BD模块21发射的激光束L1经由光束复合器23入射到准直透镜24上。准直透镜24将入射激光束L1转换成准直光束，以便在物镜10上入射准直光束。物镜10将入射光束L1聚集在光盘D1的记录面附近。经聚集的激光束L1在光盘D1的记录面上形成束斑。从光盘D1的记录面反射的激光束L1沿与该激光束朝光盘D1行进时相同的光路返回，然后被BD模块21的感光器接收。

当使用光盘D2时，启动DVD模块22。DVD模块22发射的激光束L2在其光路被光束复合器23弯曲之后入射到准直透镜24上。类似于激光束L1的情况，准直透镜24将入射激光束L2转换成准直光束，以便在物镜10上入射准直光束。物镜10将入射光束L2聚集在光盘D2的记录面附近。经聚集的激光束L2在光盘D2的记录面上形成束斑。从光盘D2的记录面反射的激光束L2沿与该激光束朝光盘D2行进时相同的光路返回，然后被DVD模块22的感光器接收。

设置于BD模块21和DVD模块22的感光器检测反射激光束，并向信号处理电路30输出信号。信号处理电路30可以采用现有技术中公知的用于光学拾波器的信号处理电路。基于一个感光器的输出信号，信号处理电路30检测各种信号，例如，聚焦误差信号、跟踪误差信号和表示所使用的光盘上记录的再现信息的再现信号。如上所述，当使用光盘D1或D2时，准直激光束入射到物镜10上。因此，即使当物镜因跟踪操作在与物镜10的光轴正交的方向上微量移动(被称作跟踪移动)时，也不会引起诸如彗差等轴外像差。

如上所述，在本实施方式中，光学***为无限光学***，这种光学***针对所有光盘均在物镜10上入射准直光束。然而，在另一实施方式中，光学信息记录/再现装置100可以采用有限光学***，这种光学***在物镜10上入射发散程度低的发散激光束。当采用这种有限光学***时，光学信息记录/再现装置100满足以下条件(8)：

-0.020＜MM2≤0.000                        ·····(8)，

其中，MM2表示物镜10对激光束L2的放大倍率。

另外，球面像差的量随光盘D1和D2保护层厚度的不同而变化。例如，当光学信息记录/再现装置100设置成对光盘D1最优化时，因为光盘D1和D2的保护层厚度不同，所以当使用光盘D2时，球面像差被过校正，这不适于对光盘D2进行信息记录或信息再现。另一方面，当光学信息记录/再现装置100设置成对光盘D2最优化时，因为光盘D1和D2的保护层厚度不同，所以当使用光盘D1时，球面像差会欠校正，这不适于对光盘D 1进行信息记录或信息再现。为了使光学信息记录/再现装置100兼容光盘D1和D2(即，确保对光盘D1和D2进行信息记录和信息再现)，对光盘D1和D2均需要良好地校正球面像差。还需要对光盘D1和D2均形成大小符合记录密度(即，凹坑大小)的束斑，从而提高信号(例如，再现信号)的信噪比。为了满足上述要求，根据一个实施方式，物镜10的结构如下。

图2A是物镜10的主视图，图2B是物镜10的侧剖面图。如上所述，物镜10安装在与不同规格的多种光盘(即，光盘D1和D2)兼容的光学信息记录/再现装置100的光学镜头上，物镜10将半导体激光器(21和22)发射的不同波长的激光束(L1和L2)分别聚集在光盘D1和D2的记录面上。

物镜10是由树脂制成的双凸面单片透镜，具有朝向准直透镜24的第一表面10a和朝向光盘的第二表面10b。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：

$\mathrm{SAG}=\frac{\frac{h^2}{r}}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ}){\left(\frac{h}{r}\right)}^2}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+...$

其中，SAG(sag amount，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，κ为锥度系数(conical coefficient)，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，可以适当控制各种像差，例如球面像差和彗差。

如图2A所示，物镜10的第一表面10a具有以光轴为中心的圆形的第一区域RC和位于第一区域RC外部的环形的第二区域RE。在第一表面10a上包括第一区域RC和第二区域RE在内的整个区域内，形成有环状区结构。如图2A和图2B中的圆形放大视图所示，环状区结构包括以光轴为中心形成的同心圆状的多个折射面区(环状区)，还包括多个折射面区中各相邻折射面区之间形成的在与物镜10的光轴平行的方向上延伸的微台阶。在本实施方式中，环状区结构仅形成在物镜10的第一表面10a上。然而，在其他实施方式中，环状区结构可以仅形成在物镜10的第二表面10b上，或者既形成在物镜10的第一表面10a上也形成在物镜10的第二表面10b上。

由于仅在物镜10的第一表面10a上设置环状区结构，可以得到如下效果。例如，可以增加环状区结构的最小环状区的宽度。在这种情况下，可以减小由各台阶部引起的相对于有效光束宽度的光量损失。因为具有环状区结构的第一表面10a不朝向旋转的光盘，所以灰尘不会粘附在物镜10的第一表面。而且，即使用镜头清洁器刷拭物镜10时，也不会对环状区结构造成磨损。

环状区结构的各个台阶在通过相邻环状区的边界(即，相邻环状区之间的台阶)以内的光束与通过该边界以外的光束之间产生规定的光路差。通常，这种环状区结构可认为是衍射结构。规定的光路差为特定波长λα的n倍(n：整数)的环状区结构可被认为是具有闪耀波长λα的n阶衍射结构。当具有特定波长λβ的光束通过衍射结构时，使衍射效率最大化的衍射光的衍射级，可以取作波长为λβ的光束的光路差除以波长λβ得到的值最接近的整数m。

另外，通过边界(形成在相邻环状区之间)以内的光束与通过边界以外的光束之间产生光路差，可以认为是在环状区结构的各个台阶的作用下光束相互之间相位发生偏移的现象。因此，可以认为环状区结构是移动入射光束的相位的结构(即，相移结构)。

环状区结构可以由光路差函数φ(h)表示。光路差函数φ(h)表示在距物镜10的光轴的高度为h处的附加光路长度，以此表示物镜10(衍射透镜)的功能。光路差函数φ(h)可由下式表示：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ

其中，P₂、P₄、P₆...表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射激光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示所使用的激光束的设计波长。

形成于第一区域RC的环状区结构有助于聚集激光束L1和L2。具体讲，第一区域RC的环状区结构将激光束L1聚集在光盘D1的记录面上并将激光束L2聚集在光盘D2的记录面上。当第一区域RC的环状区结构作为衍射结构时，第一区域RC的环状区结构被设置成对激光束L1和L2衍射效率最大化的衍射级均为第一级。

由于将第一区域RC设计成对激光束L1和L2均使用第一级衍射光，可以得到激光束L1的衍射效率与激光束L2的衍射效率之间的平衡。即，可以有效避免出现激光束L1的衍射效率和激光束L2的衍射效率之一变得太低的问题。而且，在这种情况下，所需要的附加光路长度小，每个台阶可以较低，因此，可以简化金属铸模的处理和模铸。

然而，作为在激光束L1与L2的衍射效率之间得到平衡的代价，不必要衍射级光的出现是不可避免的。这种不必要衍射级光可以聚集在所使用的光盘的记录面上，从而使信号恶化。具体讲，通过第一区域RC的激光束L2的主要的不必要衍射级光(即，衍射效率第二高的衍射级光)容易使信号恶化。

因此，使物镜10满足条件：

35＜P2×f2＜200                                 ·····(1)，

其中，P2表示第一区域中的衍射结构的光路差函数的二阶系数，f2表示物镜10对通过第一区域RC的激光束L2的焦距(单位：mm)。如果不另作说明，这里所用的“焦距”表示“对使衍射效率最大化的衍射级的衍射光的焦距”。例如，f2为物镜10对使通过第一区域RC的激光束L2的衍射效率最大化的衍射级的衍射光的焦距。下面，对使衍射效率最大化的衍射级的的衍射光的焦距对应的焦点被表示为“正常焦点”。在本说明书中，表述“使衍射效率最大化的衍射级的衍射光”与表述“使用衍射级光”同义。

f2’表示物镜10对通过第一区域RC的激光束L2的所有衍射级光当中衍射效率第二高的衍射级的衍射光的焦距(单位：mm)，Δf2(＝f2-f2’)表示焦距f2与焦距f2’的差。差Δf2表示所有不必要衍射级光当中衍射效率最高的不必要衍射级光的近轴焦点在光轴方向上距正常焦点的距离。下面，为方便起见，所有不必要衍射级光当中衍射效率最高的不必要衍射级光被称作“主不必要衍射级光”，距离Δf2被称作“闪烁光距离”。

为了防止物镜10与使用的光盘发生机械碰撞而破碎，在聚焦伺服为OFF(关闭)的同时，使物镜10保持在足够远离所使用的光盘的位置。当聚焦伺服为ON(开启)时，物镜10接近光盘，以便正常焦点与光盘的记录面一致。在这种情况下，如果焦距f2’比焦距f2长，将出现在正常焦点与光盘D2的记录面一致之前，主不必要衍射级光聚集在光盘D2的记录面上的问题。然而，只要满足条件(1)，系数P2就为正值。因为系数P2为正值，所以焦距f2’比焦距f2短。即，主不必要衍射级光聚集在比使用衍射级光的聚集点更靠近物镜10的点处。因此，当满足条件(1)时，可以有效避免出现物镜10靠近光盘D2时可能产生的问题。

然而，当主不必要衍射级光的近轴焦点靠近正常焦点时，仅通过将焦距f2’设定为小于焦距f2，不足以抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化。为了防止信号的恶化，有必要使主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点规定的距离或者更远。例如，鉴于多层DVD的层间距离大致为0.04mm，有必要使主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点至少大致0.05mm。当主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点大致0.05mm时，可以大大抑制光盘的层间干扰。当然，对于单层DVD，当主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点大致0.05mm时，可以很好地抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化。

图3是表示闪烁光距离Δf2与条件(1)的关系的曲线图。在图3中，纵轴表示闪烁光距离Δf2，横轴表示条件(1)的值。如图3所示，条件(1)的值与闪烁距离Δf2大致成正比。在图3中，标出了将第一至第十二实施例以及比较例(将在下面说明)适用于条件(1)时得到的值。

如图3所示，当条件(1)的值超过35时，闪烁光距离Δf2大于或等于0.005mm。即，当条件(1)的中间项大于条件(1)的下限时，可以使主不必要衍射级光的近轴焦点在光轴方向上远离正常焦点0.05mm或者更远，因此，可以大大抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化。当条件(1)的中间项小于条件(1)的下限时，无法使主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点足够远。从而不足以抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化。

为了将条件(1)的值设定为较大的值，需要有较大的衍射率。然而，如果衍射率增大，将引起衍射结构的台阶数目增加和色差的增强。因此，简单地增加衍射率是不合适的。当条件(1)的中间项大于条件(1)的上限时，衍射结构的台阶数目大大增加，色差大大增强，这将非常不利于制造和保证光学性能。

第一区域RC中使衍射效率最大化的衍射级越小，使主不必要衍射级光的近轴焦点远离正常焦点的设计条件越容易满足。当使衍射效率最大化的衍射级为第n级时，第n级衍射光与第(n±1)级衍射光(主不必要衍射级光)之间的衍射率差被确定为1/n。即，使用衍射级光越小，使用衍射级光与不必要衍射级光的衍射率差越大。在本实施方式中，第一级衍射光被选为使用衍射级光。这样的设置有利于使主不必要衍射级光(例如，第0级衍射光或第2级衍射光)聚集在远离正常焦点更远的位置。另外，使用衍射级光的衍射率可以设定为大于主不必要衍射级光的衍射率。

在另一实施方式中，与上述实施方式不同的是，物镜10可以满足如下条件(3)，而不是满足条件(1)：

-0.010＜(λB1-λ2)/(P2×f2×λ2)＜-0.001         ·····(3)

其中，λB1(单位：nm)表示第一区域RC中的衍射结构的闪耀波长。

当满足条件(3)时，可以很好地抑制不必要衍射级光引起的信号恶化。当条件(3)的中间项小于条件(3)的下限时，无法使不必要衍射级光的近轴焦点偏离使用衍射级光的焦点足够远，并且，由于闪烁光的强度过大，以致于无法抑制不必要衍射级光引起的信号恶化。当条件(3)的中间项大于条件(3)的上限时，衍射结构台阶数目的增加或色差的增强变得显著，这不利于制造和保证光学性能。

为了进一步抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化，可以使物镜10满足条件：

70＜P2×f2＜200                                  ·····(6)。

第二区域RE的环状区结构仅有助于聚集激光束L1。具体讲，第二区域RE的环状区结构将激光束L1聚集在光盘D1的记录面上，并且当使用光盘D2时大大产生激光束L2的球面像差，以产生闪烁光，使得使激光束L2不聚集在光盘D1和D2当中任何一个的记录面上。即，第二区域RE起激光束L2的孔径光阑的作用。第二区域RE的环状区结构专为光盘D1设计，其对激光束L1的衍射效率大约为100％。

为了减少通过第一区域RC的激光束L2的不必要衍射级光的绝对量，物镜10满足条件：

450＜λB1＜550                               ·····(2)。

下列表1表示在闪耀化的衍射级为第一级的情况下，通过第一区域RC的激光束L1的衍射效率(参见表1的“BD”列)与通过第一区域RC的激光束L2的衍射效率(参见表1的“DVD”列)之间的关系。如表1所示，当满足条件(2)时，通过第一区域RC的激光束L2的衍射效率大于或等于65％，因此，激光束L2的不必要衍射级光的量小。当条件(2)的中间项大于条件(2)的上限时，因为在这种情况下通过第一区域RC的激光束L2的衍射效率高，所以不必要衍射级光的绝对量小。然而，作为提高激光束L2的衍射效率的代价，激光束L1的衍射效率过低。当条件(2)的中间项小于条件(2)的下限时，通过第一区域RC的激光束L2的衍射效率过低。在上述不满足条件(2)的情况下，难以进行高速记录/再现，诸如再现信号等信号的信噪比因不必要衍射级光的增加而下降。

表1：

当λB2(单位：nm)表示第二区域RE中衍射结构的闪耀波长时，物镜10满足条件：

390＜λB2＜420                               ·····(4)。

当满足条件(4)时，光盘D1专用的第二区域RE中激光束L1的衍射效率大致为100％。当λB2落在条件(4)的范围之外时，通过第二区域RE的激光束L1的衍射效率下降，因此，难以进行高速记录/再现，诸如再现信号等信号的信噪比因不必要衍射级光的增加而下降。

当n2表示物镜10对波长λ2的折射率，R1表示第一表面10a的曲率半径，D表示透镜10在光轴上的厚度时，物镜10满足条件：

f2×(1+2×P2×λ2-D×(n2-1)/(n2×R1))＞0.57           ·····(5)。

图4是表示使用光盘D2时的工作距离(条件：mm)与条件(5)的关系的曲线图。在图4中，纵轴表示使用光盘D2时的工作距离，横轴表示条件(5)的值。如图4所示，使用光盘D2时的工作距离与条件(5)的值大致成正比。应当注意，在图4中，标出了将第一至第十二实施例以及比较例(将在下面说明)适用于条件(5)时得到的值。

如图4所示，当满足条件(5)时，光盘D2的工作距离可以确保大致为0.200mm或更大。当不满足条件(5)时，使用光盘D2时的工作距离过小，因此，存在物镜10因与光盘D2发生机械碰撞而破碎的可能性。

当f1表示物镜10对激光束L1的焦距(单位：mm)时，物镜10满足条件：

1.0＜f1＜1.6                                     ·····(7)。

满足条件(7)有利于使物镜10变小并确保第一光盘D1的工作距离。当f1小于条件(7)的下限时，难以确保第一光盘D1有足够的工作距离。当f1大于条件(7)的上限时，不能较好地使物镜10变小。

下列表2表示当第二区域RE为闪耀波长λB2的第n衍射结构时激光束L2的最高衍射效率和第二高衍射效率是如何变化的。在表2中，靠上的一行表示激光束L2的最高衍射效率，靠下的一行表示激光束L2的第二高衍射效率。括号内的值表示相应的衍射级。在表2所示的实施例中，闪耀波长λB2为406nm，第n级为使通过第二区域RE的激光束L1的衍射效率最大化的衍射级。第n级可以从第一级至第七级中选择。当第二区域RE设计成第一级、第四级或第六级衍射结构时，激光束L2可以被分为多个衍射光束。当第二区域RE设计成激光束L2主要在其衍射效率高的衍射级产生像差时，通过将激光束L1的衍射效率最大化的衍射级设定为第二级、第三级、第五级或第六级，第二区域RE中的激光束L2可以成为闪烁光，而与激光束L2的其他级衍射光的像差无关。然而，衍射结构的衍射级过高的缺点是金属铸模的处理和模铸困难。鉴于此，在本实施方式中，物镜10设计成使通过第二区域RE的激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第一级。

表2：

下面，说明安装有物镜10的光学信息记录/再现装置100的十二个具体实施例(第一至第十二实施例)。第一至第十二实施例的光学信息记录/再现装置100具有图1所示的总体结构。第一至第十二实施例的物镜10具有图2A和2B所示的总体结构。因为第一至第十二实施例的数据定义的物镜10的形状相似，所以参照图2A和2B说明第一至第十二实施例的物镜10的结构。

第一实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第一实施例。下列表3表示第一实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。具体讲，表3表示物镜10的使用波长、焦距、NA和放大倍率。第一实施例中对表的各种定义也适用于其他实施例和比较例中的表。

表3：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.50
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

如表3中的放大倍率所示，在光学信息记录/再现装置100中，用于光盘D1和D2的激光束作为准直光束入射在物镜10上。因此，可以避免当物镜10因跟踪操作而移动时产生轴外像差。

下列表4表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表4：

在表4中，表面编号1-1表示物镜10的第一表面10a的第一区域RC，表面编号1-2表示物镜10的第一表面10a的第二区域RE，表面编号2表示物镜10的第二表面10b，表面编号3表示光盘的保护层表面，表面编号4表示光盘的记录面。在表4中，“r”表示各个光学表面的曲率半径(单位：mm)，“d(406nm)”表示波长为λ1时的光学部件的厚度或者从各个光学表面到下一个光学表面之间的距离(单位：mm)，“n(406nm)”表示波长为λ1时各个光学部件的折射率，“d(662nm)”表示波长为λ2时的光学部件的厚度或者从各个光学表面到下一个光学表面之间的距离(单位：mm)，“n(662nm)”表示波长为λ2时各个光学部件的折射率。对于非球面，“r”表示光轴上的曲率半径。

第一区域RC(表面编号1-1)、第二区域RE(表面编号1-2)和第二表面10b(表面编号2)均为非球面。各个非球面均被优化设计为对光盘D1和D2均进行信息记录和信息再现。下列表5表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。在表5中，符号“E”表示10的幂具有E右边的数字表示的次数(例如，“E-04”表示“×10^-4”)。

表5：

在第一区域RC(表面编号1-1)和第二区域RE(表面编号1-2)上，形成环状区结构。下列表6示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表6：

在表6中，第一区域RC(表面编号1-1)的“衍射级”表示光盘D1(BD)和D2(DVD)的使用衍射级光，第二区域RE(表面编号1-2)的“衍射级”表示光盘D1(BD)的使用衍射级。具体讲，在表6中，衍射级“1/1”表示使激光束L1和L2的衍射效率最大化的衍射级均为第一级，衍射级“1”表示使激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第一级。当使用光盘D1时在第一区域RC和第二区域RE中产生的不必要衍射级光为第(n±1)级衍射光(即，第0级和第2级衍射光)。当使用光盘D2时在第一区域RC中产生的不必要衍射级光的衍射级为第0级和第2级。在使用光盘D2期间当激光束通过第二区域RE时产生的所有衍射光束为不必要光。

第二实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第二实施例。下列表7表示第二实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表7：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.49
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表8表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表8：

下列表9表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表9：

下列表10示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表10：

第三实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第三实施例。下列表11表示第三实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表11：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.52
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表12表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表12：

下列表13表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表13：

下列表14示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表14：

第四实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第四实施例。下列表15表示第四实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表15：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.77	1.86
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表16表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表16：

下列表17表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表17：

下列表18示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表18：

第五实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第五实施例。下列表19表示第五实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表19：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.77	1.92
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表20表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表20：

下列表21表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表21：

下列表22示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表22：

第六实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第六实施例。下列表23表示第六实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表23：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.18	1.27
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表24表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表24：

下列表25表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表25：

下列表26示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表26：

第七实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第七实施例。下列表27表示第七实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表27：

下列表28表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表28：

下列表29表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表29：

下列表30示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。如表30所示，使第二区域RE中激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第二级。因此，使用光盘D1时在第二区域RE中产生的不必要衍射级光的衍射级为第一级和第三级。

表30：

第八实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第八实施例。下列表31表示第八实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表31：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.49
NA	0.85	0.65
			放大倍率	0.000	0.000

下列表32表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表32：

下列表33表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表33：

下列表34示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。如表34所示，使第二区域RE中激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第四级。因此，使用光盘D1时在第二区域RE中产生的不必要衍射级光的衍射级为第三级和第五级。

表34：

第九实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第九实施例。下列表35表示第九实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表35：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.18	1.27
NA	0.85	0.65
			放大倍率	0.000	0.000

下列表36表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表36：

下列表37表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表37：

下列表38示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表38：

第十实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第十实施例。下列表39表示第十实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表39：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.18	1.27
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表40表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表40：

下列表41表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表41：

下列表42示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。如表42所示，使第二区域RE中激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第二级。因此，使用光盘D1时在第二区域RE中产生的不必要衍射级光的衍射级为第一级和第三级。

表42：

第十一实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第十一实施例。下列表43表示第十一实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。第十一实施例的光学信息记录/再现装置100的光学***为有限光学***，如表43所示，使用光盘D2时发散程度低的发散光束入射在物镜10上。

表43：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.18	1.27
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	-0.0085

下列表44表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表44：

下列表45表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表45：

下列表46示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。如表46所示，使第二区域RE中激光束L1的衍射效率最大化的衍射级为第二级。因此，使用光盘D1时在第二区域RE中产生的不必要衍射级光的衍射级为第一级和第三级。

表46：

第十二实施例

下面，说明光学信息记录/再现装置100的第十二实施例。下列表47表示第十二实施例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。第十二实施例的光学信息记录/再现装置100的光学***为有限光学***，如表47所示，使用光盘D2时发散程度低的发散光束入射在物镜10上。

表47：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.50
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	-0.015

下列表48表示使用光盘D1和D2时光学信息记录/再现装置100的数值。

表48：

下列表49表示每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表49：

下列表50示出定义物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表50：

比较例

下面说明比较例。比较例的光学信息记录/再现装置的总体结构与图1所示的大致相同。尽管比较例的物镜的形状与第一至第十二实施例的物镜的形状不同，但比较例的物镜的形状与第一至第十二实施例的物镜的形状之间的差异极小，在附图的比例尺下无法表示。因此，参照图2A和2B说明比较例的物镜的结构。

下列表51表示比较例的光学信息记录/再现装置100上安装的物镜10的规格。

表51：

波长(nm)	406	662
			焦距(mm)	1.41	1.47
NA	0.85	0.60
			放大倍率	0.000	0.000

下列表52表示使用光盘D1和D2时比较例的光学信息记录/再现装置100的数值。

表52：

下列表53表示比较例中每个非球面的锥度系数κ和非球面系数A₄、A₆、...。

表53：

下列表54示出定义比较例的物镜10的第一表面10a的区域RC和RE的环状区结构的光路差函数的系数。

表54：

下面，在第一至第十二实施例与比较例之间进行比较。下列表55表示第一至第十二实施例以及比较例中条件(1)～(7)的值、闪烁光距离Δf2、以及使用光盘D2时的工作距离。

表55：

如表55所示，比较例不满足条件(1)(或条件(3))。具体讲，在比较例中，条件(1)的中间项小于条件(1)的下限，因此，无法使主不必要衍射级光的近轴焦点位于远离正常焦点足够远的位置。在这种情况下，主要的坏影响是由主不必要衍射级光引起的信号恶化产生的。相反，第一至第十二实施例满足条件(1)(或条件(3))。因此，在第一至第十二实施例中，在抑制衍射结构的台阶数目增加或色差增强的同时，可以使主不必要衍射级光的近轴焦点位于远离正常焦点足够远的位置。在这种情况下，可以大大抑制主不必要衍射级光引起的信号恶化的影响。

如表55所示，比较例不满足条件(5)。因此，比较例不能确保在使用光盘D2时有足够的工作距离。在这种情况下，可能会因物镜10与光盘D2的机械碰撞而产生破碎。相反，如表55所示，第一至第十二实施例满足条件(5)。因此，在第一至第十二实施例中，可以确保在使用光盘D2时有足够的工作距离。在这种情况下，上述可能性不会出现。

在第一至第十二实施例中，除满足条件(1)、(3)、(5)之外，还满足其他一些条件。因此，通过满足除条件(1)、(3)、(5)之外的一些条件，第一至第十二实施例还可以得到附加的效果。

图5A是表示第一实施例中使用光盘D1时产生的使用衍射级光(第一级衍射光)的球面像差的曲线图，图5B是表示第一实施例中使用光盘D2时产生的使用衍射级光(第一级衍射光)的球面像差的曲线图。图6A是表示第一实施例中使用光盘D1时产生的使用衍射级光(第一级衍射光)和不必要衍射级光(第0级衍射光和第二级衍射光)的球面像差的曲线图，图6B是表示第一实施例中使用光盘D2时产生的使用衍射级光(第一级衍射光)和不必要衍射级光(第0级衍射光和第二级衍射光)的球面像差的曲线图。在图5A和5B中，实线表示设计波长的球面像差，虚线表示波长偏离设计波长+5nm时的球面像差，点划线表示波长偏离设计波长-5nm时的球面像差。在图6A和6B中，实线表示第一级衍射光的球面像差，虚线表示第0级衍射光的球面像差，点划线表示第二级衍射光的球面像差。在图5A、5B、6A和6B中，纵轴表示光瞳坐标，横轴表示球面像差(单位：λrms)。应当注意，为方便起见，图5A至5B与图6A至6B的横轴使用了不同的比例尺。图5A至5B和图6A至6B的各种定义也适用于后续的类似附图。

如图5A所示，当使用光盘D1时，第一区域RC和第二区域RE的使用衍射级光的球面像差被校正。如图6A所示，故意在第一区域RC和第二区域RE中产生不必要衍射级光的球面像差。即，当使用光盘D1时，故意使不必要衍射级光的近轴焦点位于远离光盘D1的记录面的位置(即，正常焦点的位置)。采用这种设置，可以有效抑制使用光盘D1时不必要衍射级光引起的信号恶化。

如图5B所示，当使用光盘D2时，第一区域RC的使用衍射级光的球面像差被校正，并且在第二区域RE中故意产生与第一区域RC中使用衍射级光对应的衍射级的衍射光(即，不必要的光)的球面像差。如图6B所示，在第一区域RC和第二区域RE中故意产生不必要衍射级光的球面像差。即，当使用光盘D2时，故意使不必要衍射级光及不必要光的近轴焦点远离光盘D2的记录面(即，远离正常焦点)。采用这种设置，可以有效抑制使用光盘D2时不必要衍射级光或不必要光引起的信号恶化。

图7A和7B分别表示在第二实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图7A和7B分别对应于图5A和5B。图8A和8B分别表示在第二实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图8A和8B分别对应于图6A和6B。

图9A和9B分别表示在第三实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图9A和9B分别对应于图5A和5B。图10A和10B分别表示在第三实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图10A和10B分别对应于图6A和6B。

图11A和11B分别表示在第四实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图11A和11B分别对应于图5A和5B。图12A和12B分别表示在第四实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图12A和12B分别对应于图6A和6B。

图13A和13B分别表示在第五实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图13A和13B分别对应于图5A和5B。图14A和14B分别表示在第五实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图14A和14B分别对应于图6A和6B。

图15A和15B分别表示在第六实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图15A和15B分别对应于图5A和5B。图16A和16B分别表示在第六实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图16A和16B分别对应于图6A和6B。

图17A和17B分别表示在第七实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图17A和17B分别对应于图5A和5B。图18A和18B分别表示在第七实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图18A和18B分别对应于图6A和6B。

图19A和19B分别表示在第八实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图19A和19B分别对应于图5A和5B。图20A和20B分别表示在第八实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图20A和20B分别对应于图6A和6B。

图21A和21B分别表示在第九实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图21A和21B分别对应于图5A和5B。图22A和22B分别表示在第九实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图22A和22B分别对应于图6A和6B。

图23A和23B分别表示在第十实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图23A和23B分别对应于图5A和5B。图24A和24B分别表示在第十实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图24A和24B分别对应于图6A和6B。

图25A和25B分别表示在第十一实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图25A和25B分别对应于图5A和5B。图26A和26B分别表示在第十一实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图26A和26B分别对应于图6A和6B。

图27A和27B分别表示在第十二实施例中使用光盘D1和D2时产生的使用衍射级光的球面像差。即，图27A和27B分别对应于图5A和5B。图28A和28B分别表示在第十二实施例中使用光盘D1和D2时分别产生的使用衍射级光及不必要衍射级光的球面像差。即，图28A和28B分别对应于图6A和6B。如图7A、7B至图28A、28B所示，在第一至第十二实施例中，故意生成不必要光或不必要衍射级光。即，在第一至第十二实施例中，由于使不必要光或不必要衍射级光的近轴焦点远离光盘的记录面(即，远离正常焦点)，有效抑制了不必要光或不必要衍射级光引起的信号恶化。

如上所述，第一至第十二实施例的物镜10具有对光盘D1和D2进行信息记录或信息再现时优良的光学特性。

尽管参照特定优选实施方式详细地说明了本发明，但本发明也可以有其他实施方式。

Claims (18)

1.一种用于光学信息记录/再现装置的物镜，所述光学信息记录/再现装置通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，所述两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘，所述第一光束为准直光束，所述第二光束为准直光束和发散光束之一，

当λ1表示所述第一波长，λ2表示所述第二波长时，λ1和λ2满足条件：

390<λ1<420，以及

640<λ2<700，

λ1和λ2的单位为nm，

当t1表示使用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时，t1和t2满足条件：

0.05<t1<0.15，以及

0.50<t2<0.70，

t1和t2的单位为mm，

当NA1表示所述第一光盘的所述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所述信息记录或信息再现所需要的数值孔径时，NA1和NA2满足如下条件：

NA1>NA2，

其中：

所述物镜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：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ

其中，P₂、P₄、P₆…表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示所述入射光束的设计波长；

所述衍射表面具有第一区域，其将所述第一光束聚集在所述第一光盘的记录面上，将所述第二光束聚集在所述第二光盘的记录面；

所述第一区域具有衍射结构，其使得使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级和使所述第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级；

所述衍射表面具有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；

当P2表示所述第一区域中的衍射结构的所述光路差函数的二阶系数，f2表示所述物镜对所述第二光束的衍射光束的焦距，所述衍射光束的衍射级使通过所述第一区域的所述第二光束的衍射效率最大化时，所述物镜满足条件：

35<P2×f2<200   ·····(1)，

f2的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

当λB1表示所述第一区域的闪耀波长时，所述物镜满足条件：

450<λB1<550   ·····(2)，

λB1的单位为nm。

3.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

所述第二区域具有衍射结构，其使通过所述第二区域的所述第二光束产生球面像差，使得通过所述第二区域的所述第二光束成为闪烁光。

4.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

当n2表示所述物镜对所述波长λ2的折射率，R1表示所述物镜的光源一侧表面的曲率半径，D表示所述物镜在所述光轴上的厚度时，所述物镜满足条件：

f2×(1+2×P2×λ2-D×(n2-1)/(n2×R1))>0.57   ·····(5)。

5.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

所述物镜满足条件：

70<P2×f2<200   ·····(6)。

6.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

当f1表示所述物镜对使第一光束的衍射效率最大化的衍射级的衍射光的焦距时，所述物镜满足条件：

1.0<f1<1.6   ·····(7)，

f1的单位为mm。

7.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

使所述第二区域中的所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的物镜，其特征在于，

当MM2表示所述物镜对所述第二光束的放大倍率时，所述物镜满足条件：

-0.020<MM2≤0.000   ·····(8)。

9.一种包括权利要求1的物镜的光学信息记录/再现装置，所述光学信息记录/再现装置通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，所述两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘，所述第一光束为准直光束，所述第二光束为准直光束和发散光束之一，

当λ1表示所述第一波长，λ2表示所述第二波长时，λ1和λ2满足条件：

390<λ1<420，以及

640<λ2<700，

λ1和λ2的单位为nm，

当t1表示使用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时，t1和t2满足条件：

0.05<t1<0.15，以及

0.50<t2<0.70，

t1和t2的单位为mm，

当NA1表示所述第一光盘的所述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所述信息记录或信息再现所需要的数值孔径时，NA1和NA2满足如下条件：

NA1>NA2，

所述光学信息记录/再现装置包括物镜，

其中：

所述物镜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：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ

其中，P₂、P₄、P₆…表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示所述入射光束的设计波长；

所述衍射表面具有第一区域，其将所述第一光束聚集在所述第一光盘的记录面上，将所述第二光束聚集在所述第二光盘的记录面；

所述第一区域具有衍射结构，其使得使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级和使所述第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级；

所述衍射表面具有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；

当P2表示所述第一区域中的衍射结构的所述光路差函数的二阶系数，f2表示所述物镜对所述第二光束的衍射光束的焦距，所述衍射光束的衍射级使通过所述第一区域的所述第二光束的衍射效率最大化时，所述物镜满足条件：

35<P2×f2<200   ·····(1)，

f2的单位为mm。

10.一种用于光学信息记录/再现装置的物镜，所述光学信息记录/再现装置通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，所述两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘，所述第一光束为准直光束，所述第二光束为准直光束和发散光束之一，

当λ1表示所述第一波长，λ2表示所述第二波长时，λ1和λ2满足条件：

390<λ1<420，以及

640<λ2<700，

λ1和λ2的单位为nm，

当t1表示使用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时，t1和t2满足条件：

0.05<t1<0.15，以及

0.50<t2<0.70，

t1和t2的单位为mm，

当NA1表示所述第一光盘的所述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所述信息记录或信息再现所需要的数值孔径时，NA1和NA2满足如下条件：

NA1>NA2，

其中：

所述物镜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：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ

其中，P₂、P₄、P₆…表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示所述入射光束的设计波长；

所述衍射表面具有第一区域，其将所述第一光束聚集在所述第一光盘的记录面上，将所述第二光束聚集在所述第二光盘的记录面；

所述第一区域具有衍射结构，其使得使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级和使所述第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级；

所述衍射表面具有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；

当P2表示所述第一区域中的衍射结构的所述光路差函数的二阶系数，f2表示所述物镜对所述第二光束的衍射光束的焦距，所述衍射光束的衍射级使通过所述第一区域的所述第二光束的衍射效率最大化，λB1表示所述第一区域中的闪耀波长时，所述物镜满足条件：

-0.010<(λB1-λ2)/(P2×f2×λ2)<-0.001   ·····(3)，

f2的单位为mm，λB1的单位为nm。

11.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

所述第二区域具有衍射结构，其使通过所述第二区域的所述第二光束产生球面像差，使得通过所述第二区域的所述第二光束成为闪烁光。

12.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

当λB2表示所述第二区域中的闪耀波长时，所述物镜满足条件：

390<λB2<420   ·····(4)，

λB2的单位为nm。

13.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

当n2表示所述物镜对所述波长λ2的折射率，R1表示所述物镜的光源一侧表面的曲率半径，D表示所述物镜在所述光轴上的厚度时，所述物镜满足条件：

f2×(1+2×P2×λ2-D×(n2-1)/(n2×R1))>0.57   ·····(5)。

14.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

所述物镜满足条件：

70<P2×f2<200   ·····(6)。

15.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

当f1表示所述物镜对使第一光束的衍射效率最大化的衍射级的衍射光的焦距时，所述物镜满足条件：

1.0<f1<1.6   ·····(7)，

f1的单位为mm。

16.根据权利要求10所述的物镜，其特征在于，

使所述第二区域中的所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的物镜，其特征在于，

当MM2表示所述物镜对所述第二光束的放大倍率时，所述物镜满足条件：

-0.020<MM2≤0.000   ·····(8)。

18.一种包括权利要求10的物镜的光学信息记录/再现装置，所述光学信息记录/再现装置通过选择使用具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束，将信息记录在两种光盘上、并且/或者从该两种光盘中再现信息，所述两种光盘包括记录密度不同的第一光盘和第二光盘，所述第一光束为准直光束，所述第二光束为准直光束和发散光束之一，

当λ1表示所述第一波长，λ2表示所述第二波长时，λ1和λ2满足条件：

390<λ1<420，以及

640<λ2<700，

λ1和λ2的单位为nm，

当t1表示使用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时，t1和t2满足条件：

0.05<t1<0.15，以及

0.50<t2<0.70，

t1和t2的单位为mm，

当NA1表示所述第一光盘的所述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所述信息记录或信息再现所需要的数值孔径时，NA1和NA2满足如下条件：

NA1>NA2，

所述光学信息记录/再现装置包括物镜，

其中：

所述物镜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：

φ(h)＝(P₂×h²+P₄×h⁴+P₆×h⁶+P₈×h⁸+P₁₀×h¹⁰+P₁₂×h¹²)mλ

其中，P₂、P₄、P₆…表示二阶、四阶、六阶系数，h表示距离光轴的高度，m表示使入射光束的衍射效率最大化的衍射级，λ表示所述入射光束的设计波长；

所述衍射表面具有第一区域，其将所述第一光束聚集在所述第一光盘的记录面上，将所述第二光束聚集在所述第二光盘的记录面；

所述第一区域具有衍射结构，其使得使所述第一光束的衍射效率最大化的衍射级和使所述第二光束的衍射效率最大化的衍射级为第一级；

所述衍射表面具有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；

当P2表示所述第一区域中的衍射结构的所述光路差函数的二阶系数，f2表示所述物镜对所述第二光束的衍射光束的焦距，所述衍射光束的衍射级使通过所述第一区域的所述第二光束的衍射效率最大化，λB1表示所述第一区域中的闪耀波长时，所述物镜满足条件：

-0.010<(λB1-λ2)/(P2×f2×λ2)<-0.001   ·····(3)，

f2的单位为mm，λB1的单位为nm。