CN101133450A - 光学拾取装置、物镜光学单元以及物镜光学系统的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种光学拾取装置，包括：第一光源，用以发出第一光通量；第二光源，用以发出第二光通量；第三光源，用以发出第三光通量，以及物镜光学单元，具有环状的第一光学路径差提供结构和环状的第二光学路径差提供结构。上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量向上述物镜光学单元入射时，上述物镜光学单元的倍率几乎相同。第一光学路径差提供结构对上述第一光通量提供预定光学路径差，并且对于所有第一光通量、第二光通量、和第三光通量、将球面象差变为的不足和过度的任一方。第二光学路径差提供结构对上述第1光通量提供预定光学路径差，并且在上述第一光通量、第二光通量和第三光通量中、仅对第二光通量、将球面象差变为不足和过度中的其中另一方。

Description

光学拾取装置、物镜光学单元以及物镜光学系统的设计方法

技术领域

本发明涉及光学拾取装置及物镜光学单元，尤其涉及能够使用不同波长的光源而对不同的光学信息记录介质适当地进行记录以及/或者再现信息的光学拾取装置，及用于其中的物镜光学单元。

背景技术

近来，使用波长大约400nm的蓝紫半导体激光而可实施信息的记录以及/或者再现的高密度光盘系统的研究开发进步神速。当作一例子，所谓的Blu射线碟(下文中称作BD)是在NA 0.85和光源波长405nm的规格下实施信息记录以及/或者再现的光盘，并且对于和DVD相同尺寸(NA0.6、光源波长650nm、内存容量4.7GB)的直径12cm的光盘，每一层能够记录23～27GB的信息。另外，所谓HDDVD(下文中称作HD)是在NA0.65和光源波长405nm的规格下实施信息记录以及/或者再现的光盘，并且对于直径12cm的光盘，每1层能够记录15到20GB的信息。并且，在BD中，由于光盘的偏斜(skew)所产生的慧形像差增加。所以，保护层被设计成薄于DVD的例子(保护层厚度是0.1mm，而DVD的保护层厚度是0.6mm)，以减少由于偏斜所产生的慧形像差量。下文中，此种光盘被称作”高密度光盘”。

然而，能够在此种类型的高密度光盘上适当地记录以及/或者再现信息这一点，对于作为光盘播放器以及/或者记录器的产品的价值而言不充分。考虑到目前市面上销售存储着各种各样的信息的DVD的事实，只能够对高密度光盘进行信息记录以及/或者再现是不够的。例如，使用户拥有的DVD也可同样地适当实现记录以及/或者再现信息、则可提高作为高密度光盘用的光盘播放器以及/或者记录器的商品价值。从此种背景，安装于高密度光盘光盘用播放器以及/或者记录器中的光学拾取装置优选这样的功能，即，能够对于高密度光盘和DVD的任一个维持互换性、并且能够适当记录以及/或者再现信息。

作为对于高密度光盘和DVD的任一个维持互换性、并且能够适当记录以及/或者再现信息的方法，有建议可根据进行信息记录以及/或者再现的光盘的记录密度而选择性地转换用于高密度光盘的光学系统和用于DVD的光学系统。然而，由于需要多个光学系统，所以不利于尺寸的减少并且增加成本。

因此，为了想要简化光学拾取装置的结构和降低成本，较佳的是，具有互换性的光学拾取装置中通用高密度光盘用光学系统和DVD用光学系统，尽力减少构成光学拾取装置的光学元件数目。然后，共用面向光盘而设置的物镜，并且通过使该物镜为单一透镜结构、能够最有利于简化和成本降低。并且，作为共同用于记录以及/或者再现波长彼此不同的多种光盘的物镜，公知有一种物镜，其具有在其表面上形成具有球面像差的波长依赖关系的衍射结构，并且使用衍射结构的波长依赖关系而校正由于信息记录以及/或者再现波长或保护层厚的差异而引起的球面像差。

因此，专利文献1揭示了对于高密度光盘及DVD、以可互换的方式记录以及/或者再现信息的由单一透镜构成的物镜。

[专利文献1]特开2004-79146号公报

然而，专利文献1所揭示的物镜具有衍射结构，其对蓝紫激光光通量产生第二衍射光通量，并且对用于DVD的红色激光光通量产生第一衍射光通量，并且通过此种衍射结构的衍射作用而校正由于高密度光盘和DVD的保护层厚度的不同而产生的球面像差。然而，此物镜是单一透镜结构，能够以低成本生产物镜。然而，其有着下面将说明的问题。

作为具体的课题，有衍射结构所产生的球面像差的波长依赖关系大的问题。在此种情况中，不能使用振荡波长从设计的波长偏移的激光光源，因为其需要选择激光光源，光学拾取装置的生产成本增加。以“衍射次数×波长/衍射间距(pitch)”表示衍射光通量的衍射角度。为了实现利用衍射作用、使用使用波长彼此不同的光学信息记录媒体介质之间的互换兼容性，需要在使用波长之间的衍射角保持提供一预定的衍射角度差。上述“激光光源的选择问题”是由于“衍射次数×波长”的值在用于高密度光盘和DVD的使用波长之间几乎相同的衍射结构所产生的。在专利文献1所揭示的物镜中，蓝紫激光光通量和红激光光通量的”衍射次数×波长”之比为810/655＝1.24，接近1(其中，波长单位是nm)。所以，其需要必要的衍射角差以校正由于高密度光学信息记录媒体介质和DVD的保护层厚度之差所产生的球面像差，衍射间距必须小。因此，衍射结构的球面像差的波长依赖关系变大，并且上述的“激光光源的选择问题”更加明显。

针对此种问题，发展出在对应于使用激光光源的光轴方向中驱动光学组件等的方法。然而，如此却产生需要驱动结构、因而增大光学拾取装置的尺寸的新问题。

发明内容

鉴于上述问题获得本发明，本发明的目的是提供一种光学拾取装置，虽然其非常精巧，但是通过该装置，可在不同种类的光学信息记录介质上精密地实施信息的记录以及/或者再现；以及提供一种用于该装置的物镜光学单元。

根据本发明的结构是一种光学拾取装置，包括：一种光学拾取装置，包含：第一光源，用以发出具有波长λ1的第一光通量，以在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第二光源，用以发出具有波长λ2的第二光通量，以在具有厚度t2的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第三光源，用以发出具有波长λ3的第三光通量，以在具有厚度t3的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及物镜光学单元，其具有第一光学路径差提供结构，由环状结构所形成，和第二光学路径差提供结构，由环状结构所形成；

当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述各个物镜光学单元的倍率几乎相同；上述第一光学路径差提供结构提供预定的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足(under)和过度(over)中的任一个，

上述第二光学路径差提供结构提供预定的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在所有上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。

附图说明

图1为本实施例的光学拾取装置的结构的概要图；

图2为在光源侧上的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的一例的剖面图；

图3为在光源侧上的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的另一例子的剖面图；

图4(a)为实施例1中使用HD DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图4(b)为实施例1中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图4(c)为实施例1中使用CD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图；

图5(a)为实施例2中使用HD，DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图5(b)为实施例2中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图5(c)为实施例2中使用CD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图；及

图6(a)为实施例3中使用HD，DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图6(b)为实施例3中使用DVD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图6(c)为实施例3中使用CD时的距光轴的高度和散焦量之间的关系图。

具体实施方式

根据本发明的较佳实施例说明如下。

项1记载的光学拾取装置，包括：第一光源，用以发出具有波长λ1的第一光通量，以在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第二光源，用以发出具有波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量，以在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；第三光源，用以发出具有波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量，以在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及物镜光学单元，其具有环状结构所形成的第一光学路径差提供结构，和由环状结构所形成的第二光学路径差提供结构。当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述物镜光学单元的倍率分别为m1、m2、m3时，m1，m2，及m3几乎相同，

上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足和过度中的任一个，

上述第二光学路径差提供结构提供上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在所有上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。

例如，m1，m2，及m3的值可各自满足下列式子(1)，(2)，及(3)。

-0.02＜m1＜0.02    (1)

-0.02＜m2＜0.02    (2)

-0.02＜m3＜0.02    (3)

此处，上述物镜光学单元可包括多个光学组件或可以是由单一透镜所形成的物镜光学组件。

在上述光学拾取装置中，较佳的是，第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足的方向；上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在所有上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为过度的方向。

项2记载的结构是在项1所记载的光学拾取装置中，满足下列式子(5)及(6)。

m1-0.02＜m2＜m1+0.02    (5)

m1-0.02＜m3＜m1+0.02    (6)

项3记载的结构是在项1或2中任一个所记载的光学拾取装置中，上述物镜光学单元的倍率m1，m2，及m3的值几乎是零。

项4记载的结构是在项1-3中任一个所记载的光学拾取装置中，满足式子(1)、(2)、(3)。

本发明的结构是通过衍射和倍率的新组合而在3不同光学信息记录介质上适当实施信息的记录以及/或者再现的结构。也就是说，为了改善传统使用的衍射结构等的光学路径差提供结构的缺陷，通过使用其它光学路径差提供结构而更进一步进行校正，以解决该问题。

首先，只通过在上述物镜光学单元的光学功能面上的基座非球面表面，难以对使用的任何光学信息记录介质形成没有像差的聚光点。因此，利用基座非球面表面和2个光学路径差提供结构的组合来校正像差。

第一光学路径差提供结构被设计成对由基座非球面表面折射的上述第一光通量和上述第三光通量适当地校正像差。并且，当上述第三波长接近第一波长的偶数倍时，为了让用于第一光通量和第三光通量的作用不同，对第一光通量付与相当于奇数倍的光学路径差。然后，根据波长差而提供一半波长移位的光学路径差给第三光通量，并且可使相对第一光通量和第三光通量的光学作用不同。可分别适当地校正由于保护层厚度不同而引起的球面像差。然后，适当设定环形区间距，通过提供将球面像差改变成不足的方向，使用上述物镜光学单元本身所拥有的折射功率和第一光学路径差提供结构的功能的组合，对于例如保护层厚度不同的上述第一光通量和上述第三光通量、能够形成精密的聚光点。

然而，以此方式设计第一光学路径差提供结构，对上述第二光通量提供将球面像差过度改变成不足的作用，因此在和上述物镜光学单元本身所拥有的折射功率的组合中可能无法形成精密聚光点。因此，通过使第二光学路径差提供结构具有抵消过度校的作用，使得可在任何光学信息记录介质上都能适当实施信息的记录以及/或者再现。

然而，必须避免第二光学路径差提供结构的不良影响作用于由第一光学路径差提供结构和折射功率的组合而形成的良好波阵面的第一光通量和第三光通量。因此，第二光学路径差提供结构被设置成提供波长λ1的偶数倍的光学路径差给第一光通量，因此不改变第一光通量的波阵面的相位。另外，当第三光通量具有几乎第一光通量的偶数倍的波长时，提供波长λ1的整数倍的光学路径差，并且也不改变波阵面的相位。因此，较佳的是，环形区间距被调整成对波长λ1和波长λ3的光通量不提供弯曲光线的作用。利用此种结构，第一光通量和第三光通量不受第二光学路径差提供结构的聚光的影响这样的优点。因此，“等同偶数倍”指的是(2n-0.1)×λ1以上和(2n+0.1)×λ1以下的范围，其中n是自然数。另外，“等同奇数倍”指的是{(2n-1)-0.1}×λ1以上和{(2n-1)+0.1}×λ1以下的范围，其中n为自然数。

即使设置此种限制，上述第二光学路径差结构仍可被设计成施加想要的作用给第二光通量。此处，为了抵销被上述第一光学路径差结构过度改变成不足的方向的球面像差，可将上述第二光学路径差提供结构设计成提供将球面像差改变成过度的方向的作用。这样，第二光通量可通过物镜光学单元的折射功能、第一光学路径差提供结构的功能、及第二光学路径差提供结构的功能的3个的组合而在各个光学信息记录介质中形成良好聚光点。

另外，如果使第一光通量、第二光通量、和第三光通量入射到物镜光学单元上的入射光通量倍率m1，m2，及m3各自满足关系式(1)，(2)，及(3)时，在物镜光学单元上入射无限大平行光通量。在上述物镜光学单元执行追踪动作时，可抑制慧形像差的产生等，作为光学拾取装置容易处理，并且特别被用于写入系统或高速型信息记录再现装置中。

项5记载的光拾取装置是项1～4的任一个所记载的光学拾取装置，其中当第一光通量入射到物镜光学单元时，利用物镜光学单元的折射功能和第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，当第二光通量入射到物镜光学单元时，利用物镜光学单元具有的折射功能和第一光学路径差提供结构所提供的光学功能，及第二光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，当第三光通量入射到物镜光学单元时，利用物镜光学单元的折射功能和第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。

项6记载的光拾取装置是在项1～5中的任一个所记载的结构中，其中第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构彼此迭置并且存在于同一光学表面上。

项7记载的光拾取装置是在项6所记载的结构中，设置有两个光学路径差提供结构的光学表面是光源侧，并通过平行光入射到上述光学路径差提供结构而能够抑制光射线的晦暗。

项8记载的光拾取装置为在项1～7中的任一个所记载的结构中，上述物镜光学单元的光学功能面，具有包括光轴的中央区域和环绕中央区域的周边区域。中央区域包括第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构。中央区域被用于对所有第一光学信息记录介质、第二光学信息记录介质、和第三光学信息记录介质的信息记录表面形成聚光点。周边区域被用于只在第一光学信息记录介质、第二光学信息记录介质、和第三光学信息记录介质之中的第一光学信息记录介质和第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。

图2为在光源侧的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的例子的剖面图。为了容易明白，夸大描述了衍射结构DS和相位结构PS。第一光通量和第二光通量共同通过中央区域CR，而只有第一光通量通过周边区PR。在图2中，实线所示的以光轴X为中心的、剖面为火焰状(blaze)的衍射结构DS迭置在相位结构PS上，所以成为局部地在轴线方向上产生位移的结构。在图2所示的例子中，因为衍射结构DS只包括面向正方向的火焰结构，当连接火焰的顶点时，描画出表示相位结构PS的形状的包络线(图2所示的点划线)。因此，作为衍射结构DS，也可混合面向负方向的火焰结构。

图3为在光源侧的光学表面上形成了作为第一光学路径差提供结构的衍射结构和作为第二光学路径差提供结构的相位结构的物镜OBJ的另一例子的剖面图。为了容易明白，夸大描画了表面形状。在图3所示的物镜OBJ中，中央区域CR包括光轴X的第一区域R1、在其周围的第二区域R2、以及也在其周围、并且接触周边区域PR的第三区R3。此处，因为面向负方向的火焰结构和相位结构被迭置在第一区域R1中，所以当连接环形区沟槽的底部时，形成表示相位结构PS的形状的包络线(图3所示的点划线)。在第三区域R3中，因为面向正方向的火焰结构和相位结构被迭置，所以当连接火焰的顶部时，形成表示相位结构PS的形状的包络线(图3所示的点划线)。第二区域R2是为了切换面向负方向的火焰结构和面向正方向的火焰结构而必需的迁移区域。当把通过衍射结构添加到透过波阵面上的光学路径差用光学路径差函数来表现时，该迁移区域是相当于光学路径差函数的转折点的区域。当光学路径差函数具有转折点时，光学路径差函数的斜率变小。如此可扩大环形区间距，并且可抑制由于衍射结构的形状误差导致透过率降低。

因此，当火焰结构的方向随着其与光轴分开而一度从负方向转换到正方向时，相位结构的形状优选被形成为，在光轴方向上位移的形状(图3所示的点划线)，到中央区域的预定高度为止、使得光学路径长度随着离开光轴而变长，在预定的高度外侧、光学路径长度随着离开光轴而变短，如图3所示。此时，中央区域的70％的高度的位置包括在光学路径长度是相位结构的环形区中最长的环形区中最好。

在上述光学拾取装置中，物镜光学单元具有环绕周边区域的外周边区，并且通过外周边区的第一光通量可被用于在第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。因此，可对应具有高数值孔径的第一光学信息记录介质。

而且，外周边区可具有使通过外周边区的第二和第三光通量变成闪光(flare)的光学路径差提供结构，这样，可对物镜光学单元付与孔径光阑的效果。

项9记载的光拾取装置，在项1～8中任一项所记载的结构中，其中第一光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。“锯齿状衍射结构”是例如至少一方的光学功能面被分成以光轴为中心的多个光学功能区域、该多个光学功能区域中的至少一个被分成以光轴为中心的多个环形区的区域、并且在各个环形区中设置有预定数量的不连续阶梯，并且光轴方向剖面为锯齿形的结构。

项10记载的光拾取装置，在项9所记载的结构中，当第一光学路径差提供结构是衍射结构时，与该衍射结构的光轴平行的方向上的环形区平均阶差量d1满足下列式子：

MOD(d1×(n1-1)/λ1)×λ1＜MOD(d1×(n2-1)/λ2)×λ2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

n2是形成用于波长λ2的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d1当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d1＝(D1+D2+D3...)/m，

此时，当衍射结构所产生并且形成聚光点的第一光通量的衍射光通量的衍射次数是K1，并且第二光通量的衍射光通量的衍射次数是K2，且对组成物镜光学单元的玻璃材料的波长λ1的折射率是n1，对波长λ2的折射率是n2时，满足下列式子：

(K1·λ1)/(n1-1)＜(K2·λ2)/(n2-1)  (4)

其中K1，K2都是正整数。

根据本结构，可能对第二光通量而非对第一光通量过度实施球面像差校正。

项11是项9所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

1≤d2×(n1-1)/λ1＜1.5，

其中n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m，

在那时，已通过第一光学路径差提供结构的第一光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，已通过第一光学路径差提供结构的第二光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，已通过第一光学路径差提供结构的第三光通量的第一次衍射光通量具有最高光量。

项12为项9～11的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

MOD(d2×(n1-1)/λ1)＝3，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m，

在那时，已通过第一光学路径差提供结构的第一光通量的第三次衍射光通量具有最高光量，及已通过第一光学路径差提供结构的第二光通量的第二次序衍射光通量具有最高光量，及已通过第一光学路径差提供结构的第三光通量的第二次衍射光通量具有最高光量。

或者，已通过第一光学路径差提供结构的第一光通量的第三次衍射光通量具有最高光量，及已通过第一光学路径差提供结构的第二光通量的第二次序衍射光通量具有最高光量，及已通过第一光学路径差提供结构的第三光通量的第一次衍射光通量具有最高光量。

项13为项1～8的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

项14为项1～13的任一项所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

项15为项14所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d3满足下列式子：

MOD(d3×(n1’-1)/λ1)＝2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成用于波长λ1的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，

d3当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d3＝(D1+D2+D3...)/m，

在此时，已通过第二光学路径差提供结构的第一光通量的第二次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第二光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第三光通量的第一次衍射光通量具有最高光量。

项16为项1～13的任一项所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构是将包含光轴的截面形状为阶梯状的图案排列成同心圆状，并对每个预定的层级面个数、使阶梯仅移动对应于该层级面数的阶梯数量的高度的迭置型衍射结构。

“迭置型衍射结构”指的是，光学功能面包括以光轴为中心的多个衍射周期，并且该多个衍射周期是连续地配置预定数目的不连续的光轴方向的阶梯和以光轴为中心并且由环形区域构成的结构。迭置型衍射结构又被称作多层级结构或DOE结构。例如，衍射结构是光学组件的光学功能面被分成以光轴为中心的多个环形区，并且此环形区被各自形成锯齿状结构的结构。在该一个锯齿状部位上具有预定数目的阶梯形状。由此，可根据波长而选择提供衍射作用的光。

作为第二光学路径差提供结构，也可使用重复阶梯形状的所谓的波长选择衍射结构。在此结构的例子中，只对某些特定波长给予衍射作用，而具有其它波长的光通量可照原状通过该结构。于此，因为波长λ3大约是波长λ1的2倍，所以当使具有波长λ3的第三光通量原状透过时，也波长λ1的第一光通量也可原状透过，因此，衍射作用可只提供给具有波长λ2的第二光通量。

项17为项16所记载的光学拾取装置，与第二光学路径差提供结构中的成为阶梯状的图案的光轴平行的环形区平均阶差量d4满足下列式子：

MOD(d4×(n1’-1)/λ1)＝2k，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成用于波长λ1的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，k为自然数，

d4是当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足：

d4＝(D1+D2+D3...)/m，

在此时，已通过第二光学路径差提供结构的第一光通量的第0次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第二光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第三光通量的第0次衍射光通量具有最高光量。

项18为项16所记载的光学拾取装置，其中形成在上述第二光学路径差提供结构的各个图案上形成的层级面沿着物镜光学单元的基座非球面表面加以形成。

在上述结构中，较佳的是，已通过第二光学路径差提供结构的第一光通量的第二次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第二光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第三光通量的第一次衍射光通量具有最高光量。

同样地，至于上述结构，较佳的是，已通过第二光学路径差提供结构的第一光通量的第0次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第二光通量的第一次衍射光通量具有最高光量，及已通过第二光学路径差提供结构的第三光通量的第0次衍射光通量具有最高光量。

项19为项1～13的任一项所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

NPS也可被用作上述第二光学路径提供结构。NPS指的是，通过提供相位差给通过结构的光通量以将波阵面校准成好像没有像差一样的结构。在此结构中，球面像差不一定被校正。NPS将具有阶差的环形区为光轴为中心进行设置，且各个阶梯被形成提供波长λ1的偶数倍的光学路径差给具有波长λ1的第一光通量。藉此，该结构不影响第一光通量的波阵面。故提供波长λ1的偶数倍之光学路径差的阶梯差也不影响第三光通量的波阵面，因为其提供波长λ3的整数倍之光学路径差给具有波长λ3的第三光通量。另一方面，根据波长λ1和波长λ2的波长差，第二光通量由于通过NPS而波阵面变化，利用这个，可形成会聚点良好的波阵面。在NPS的情况下，也可通过调整期环形区间隔以控制改变波阵面变化的方式。“等同偶数倍”指的是，(2n-0.1)×λ1以上，且是(2n+0.1)×λ1以下的范围，其中n是自然数。

项20为项1～19的任一项所记载之光学拾取装置，满足波长λ1是380nm＜λ1＜420nm，波长λ2是630nm＜λ2＜680nm，波长λ3是760nm＜λ3＜830nm，第一光学信息记录介质的保护层厚度t1是0.0875mm≤t1≤0.1125mm，第二光学信息记录介质的保护层厚度t2是0.5mm≤t2≤0.7mm，及第三光学信息记录介质的保护层厚度t3是1.1mm≤t3≤1.3mm。

项21为项1～19的任一项所记载的光学拾取装置，满足波长λ1是380nm＜λ1＜420nm，波长λ2是630nm＜λ2＜680nm，波长λ3是760nm＜λ3＜830nm，第一光学信息记录介质的保护层厚度t1是0.5mm≤t1≤0.7mm，第二光学信息记录介质的保护层厚度t2是0.5mm≤t2≤0.7mm，及第三光学信息记录介质的保护层厚度t3是1.1mm≤t3≤1.3mm。

考虑到光源的退化，上述光学系统通常被设计成波长λ1，λ2，及λ3与第一光学信息记录介质的保护层厚度t1，第二光学信息记录介质的保护层厚度t2，及第三光学信息记录介质的保护层厚度t3满足上述条件式。

在上述结构中，在波长λ1和波长λ2之间建立下列关系较佳。

1.5×λ1＜λ2＜1.7×λ1    (5)

项22为项1～21的任一项所记载的光学拾取装置，其中物镜光学单元的材料是玻璃。

项22为项1～21的任一项所记载的光学拾取装置，其中物镜光学单元的材料是塑料。

另外，物镜光学单元的材料是玻璃和塑料较佳。

项24记载的物镜光学单元，包括：物镜光学单元，包含：第一光学路径差提供结构，由环状结构形成，和第二光学路径差提供结构，由环状结构形成，其中当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，且波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上会聚时，

上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量，将球面像差变成不足和过度中的任一个，

上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且在上述第1光通量、第2光通量、第3光通量中、仅对上述第2光通量将球面像差变成不足和过度中的其中另一个。

项25为项24所记载的光学拾取装置，物镜光学单元的放大倍数M几乎是零。

项26为项25所记载的光学拾取装置，满足式子(7)。

-0.02＜M＜0.02    (7)

项27为项24～26中任一项所记载的光学拾取装置，其中当上述第一光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第一光学信息记录介质的上述信息记录表面上形成聚光点，

当上述第二光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能以及上述第二光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及

当上述第三光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。

项28为项24～27的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构彼此迭置，并且位于同一光学表面上。

项29为项28所记载的光学拾取装置，其中具有两个光学路径差提供结构的光学表面是光源一侧。

项30为项24～29的任一项所记载的光学拾取装置，其中上述物镜光学单元的光学功能面，具有包括光轴的中央区域和环绕该中央区域的周边区域，

上述中央区域包括上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构，

当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上，

波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上，及

波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量入射到该物镜光学单元，通过该中央区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上时，

第一光学路径差提供结构提供与波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足和过度中的任一个，

当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上，

波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t2的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上，及

波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量入射到该物镜光学单元，通过该中央区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t3的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上时，

上述第二光学路径差提供结构提供上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在所有上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个

项31为项24～29的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

项32为项31所记载的光学拾取装置，其中当第一光学路径差提供结构是衍射结构时，与该衍射结构的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d1满足下列式子：

MOD(d1×(n1-1)/λ1)×λ1＜MOD(d1×(n2-1)/λ2)×λ2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

n2是形成用于波长λ2的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d1当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d1＝(D1+D2+D3...)/m，

项33为项31所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

1≤d2×(n1-1)/λ1＜1.5，

其中n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m，

项34为项31～33的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

MOD(d2×(n1-1)/λ1)＝3，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成用于波长λ1的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m，

项35为项24～30的任一项所记载的光学拾取装置，其中第一光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

项36为项24～35的任一项的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

项37为项36所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构中的与光轴平行的方向的环形区平均阶差量d3满足下列式子：

MOD(d3×(n1’-1)/λ1)＝2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成用于波长λ1的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，

d3当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d3＝(D1+D2+D3...)/m，

项38为项24-35的任一项所记载的光学拾取装置，其中上述第二光学路径差提供结构是将包含光轴的截面形状为具有多个层级面的阶梯状的图案排列成同心圆状，并对每个预定的层级面个数、使阶梯仅移动对应于该层级面数的阶梯数量的高度的迭置型衍射结构。

项39为项38所记载的光学拾取装置，其中与第二光学路径差提供结构中的阶梯状的图案的光轴平行的环形区平均阶差量d4满足下列式子：

MOD(d4×(n1’-1)/λ1)＝2k，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成用于波长λ1的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，

d4当环形区数为m、各环形区阶差量为D1、D2、D3...时，满足

d4＝(D1+D2+D3...)/m。

项40为项38所记载的光学拾取装置，沿着上述物镜光学单元的基座非球面表面形成在上述第二光学路径差提供结构的各个图案上形成的层级面。

项41为项24～35的任一项所记载的光学拾取装置，其中第二光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

项42为项24～41中的任一项所记载的光学拾取装置，上述波长λ1满足380nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2满足630nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3满足760nm＜λ3＜830nm，上述第一光学信息记录介质的保护层厚度t1为0.0875mm≤t1≤0.1125mm，上述第二光学信息记录介质的保护层厚度t2为0.5mm≤t2≤0.7mm，及上述第三光学信息记录介质的保护层厚度t3为1.1mm≤t3≤1.3mm。

项43为项24～41的任一项所记载的光学拾取装置，上述波长λ1满足380nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2满足630nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3满足760nm＜λ3＜830nm，上述第一光学信息记录介质的保护层厚度t1为0.5mm≤t1≤0.7mm，上述第二光学信息记录介质的保护层厚度t2为0.5mm≤t2≤0.7mm，及上述第三光学信息记录介质的保护层厚度t3为1.1mm≤t3≤1.3mm。

项44为项24～43的任一项所记载的光学拾取装置，其中物镜光学单元的材料是玻璃。

项45为项24～43中的任一项所记载的光学拾取装置，其中物镜光学单元的材料是塑料。

项46记载的物镜光学系统的设计方法，是用于光学拾取装置的物镜光学系统的设计，所述光拾取装置使用从第一光源发出的波长λ1的第一光通量、在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，

使用从第二光源发出的波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量、在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及

使用从第三光源发出的波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量、在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，所述物镜光学系统的设计方法包括：

第一步骤，其设计

上述物镜光学系统的多个折射光学表面，和

第一光学路径差提供结构，其形成在上述多个折射光学表面中的一个光学表面上，由环状结构构成，并且提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻的环形区的第一光通量，

使得当上述第一光通量入射到倍率为M的该物镜光学系统，并且在上述第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差，且当上述第三光通量入射到倍率为M的上述物镜光学系统，并且在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差；以及

第二步骤，其设计第二光学路径差提供结构，所述第二光学路径差提供结构形成在上述多个折射光学表面的一个光学表面上，由环状结构构成，并且提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过相邻的环形区的第一光通量，

使得当上述第二光通量入射到由上述第一步骤所设计的倍率为M的上述物镜光学系统，并且在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差。

在本说明书中，“物镜光学单元”表示在光学拾取装置中面向光学信息记录介质的位置而配置、并且至少包括具有使光源所发出的波长相互不同的光通量在记录密度彼此不同的光学信息记录介质(也被称作光盘)的各个信息记录表面上进行聚光的聚光元件的光学元件。

另外，在由玻璃透镜形成物镜光学单元时，当使用玻璃转移点Tg为400℃以下的玻璃材料时，可以较低温成形，所以可使模具寿命延长。关于玻璃转移点Tg低的玻璃材料，例如有(株)住田光学玻璃产的K-PG325或K-PG375(二者皆为商品名称)。

因此，玻璃透镜通常具有比树脂透镜大的比重。所以当由玻璃透镜形成物镜光学单元时，重量增加并且对驱动物镜光学系统的致动器增加负担。因此，当由玻璃透镜形成物镜光学单元时使用比重小的玻璃材料较佳。尤其是，比重是3.0以下较佳，是2.8以下更好。

另外，当由树脂透镜形成物镜光学单元时，使用环烯族的树脂材料较佳。在环烯族之中，更好的是使用树脂材料在相对波长405nm、在温度25℃的折射率在1.54到1.60范围内，并且伴随着从-5℃到70℃内的温度范围内的变化、相对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃^-1)在-10×10^-5到-8×10^-5范围内。

或者，在上述环烯族以外也有“无热(アサ一マル)树脂”作为适用于本发明的物镜光学单元的树脂材料。“无热树脂”指的是，使直径是30nm以下的微粒分散的树脂材料，该微粒具有伴随基材的树脂的温度变化的折射率变化率，和具有反符号的折射率变化率。通常，当微粒混合在透明树脂材料中时，光被散射并且透过率低。所以其难以当作光学材料。然而，可明白通过使微粒尺寸小于透过光通量的波长，可在实际上不产生散射。

因此，当温度上升时，树脂材料的折射率被降低，而当温度上升时，无机微粒的折射率则增加。因此，组合这些性质以彼此抵销的方式使其作用，可防止折射率变化也是众所皆知的。通过利用尺寸是30nm以下，20nm以下较佳，10-15nm更好的无机粒子分散在基材树脂中的材料，作为本发明的物镜光学单元的材料，可提供有没有折射率温度依赖关系或温度依赖关系极低的物镜光学单元。

例如，在丙烯树脂中分散氧化铌(Nb₂O₅)的微粒。成为基材的树脂材料的体积比为80％左右，而氧化铌的体积比为20％左右，并且均匀混合。虽然微粒有着容易凝聚的问题，但是通过提供电荷给粒子表面而进行分散的技术等，可生成必要的分散状态。

如后述那样，较佳的是，基材的树脂和微粒的混合·分散在物镜光学单元射出成形时成列地进行。换言之，较佳的是，在混合和分散之后，物镜光学单元不要被冷却或被凝固、直到成形为止。

顺便一提的是，为了控制折射率相对温度的变化比，可适当增减该体积比率，并且也可使多种纳米尺寸的无机粒子混合并分散。

在比例中，虽然在上述例子中为80∶20，即4∶1，但是可在90∶10(9∶1)到60∶40(3∶2)的范围内作适当调整。当低于9∶1时温度变化抑制的效果变小，反过来，当高于3∶2时树脂的成形能力变得有问题。

微粒是无机物较佳，微粒是氧化物更好。另外，优选氧化状态呈饱和，以上不再氧化的氧化物。

微粒是无机物较佳，因为可将无机物质和高分子有机化合物的基材树脂之间的反应抑制为较低，并且因为微粒是氧化物，可防止伴随使用所导致的退化。尤其是，在诸如高温和激光束的照射等严苛环境下，氧化容易加速。然而，如果是这样的无机氧化物的微粒则可防止氧化所导致的退化。

另外，自然可以添加抗氧化剂以防止其它因素所导致的树脂氧化。

并且，特开2004-144951，特开平2004-144953，特开2004-144954号等中所说明的材料是适合当作基材树脂的较佳材料。

并不特别限制欲分散在作为塑料树脂、例如热可塑性树脂中的无机微粒，可从能达成本发明的目的、即获得的热可塑性树脂组成物随温度的折射率的变化率(以后，采用|dn/dT|)小的粒子中任意选择。具体而言，使用氧化物微粒、金属盐微粒、及半导体微粒等较佳，从中选择吸收、发光、及荧光等不会产生在被用作光学元件的波长区域中的加以使用较佳。

作为用于本发明的结构中的氧化物微粒，可使用构成金属氧化物的金属从由下列金属构成的群中选择1种或2种以上的金属的氧化物：锂、钠、镁、铝、硅、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铷、锶、钇、铌、锆、钼、银、镉、铟、锡、锑、铯、钡、镧、钽、铪、钨、铱、铊、铅、铋，和稀土金属。具体地，例如，引用氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化铪、氧化铌、氧化钽、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化铟、氧化锡、氧化铅等氧化物；诸如铌酸锂、铌酸钾、和钽酸锂等这些氧化物的复合氧化物化合物。而且，稀土氧化物被用于根据本发明的结构中的氧化物微粒。尤其是，例如，引用氧化钪、氧化钇、三氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镏。引用碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等当作金属盐微粒。尤其是，例如，引用碳酸钙、磷酸铝。

而且，根据本发明的结构中的半导体微粒指的是，由半导体晶体所构成的微粒。半导体晶体组成的具体的组成例子，包括周期表中之第14族元素的单体，诸如硅土、锗、及锡等；周期表中之第15族元素的单体，诸如磷光体(黑磷光体)等；周期表中之第16族元素的单体，诸如硒和碲等；由多个周期表第14族元素构成的化合物，诸如碳化硅(SiC)等；周期表中的第14族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化锡(IV)(SnO₂)、硫化锡(II，IV)(Sn(II)Sn(IV)S₃)、硫化锡(IV)(SnS₂)、硫化锡(II)(SnS)、硒化锡(II)(SnSe)、碲化锡(II)(SnTe)、硫化铅(II)(PbS)、硒化铅(II)(PbSe)、及碲化铅(II)(PbTe)等；周期表中的第13族元素和周期表中的第15族元素之化合物(或III-V族化合物半导体)，诸如氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、鍗化铝(AlSb)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、鍗化镓(GaSb)、氮化铟(InN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、及鍗化铟(InSb)等；周期表中的第13族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如硫化铝(Al₂S₃)、硒化铝(Al₂Se₃)、硫化镓(Ga₂S₃)、硒化镓(Ga₂Se₃)、碲化镓(Ga₂Te₃)、氧化铟(In₂O₃)、硫化铟(In₂S₃)、硒化铟(InSe)、及碲化铟(In₂Te₃)等；周期表中的第13族元素和周期表中的第17族元素之化合物，诸如氯化铊(I)(TlCl)、溴化铊(I)(TlBr)、碘化铊(I)(TlI)等；周期表中的第12族元素和周期表中的第16族元素之化合物(或II-VI族化合物半导体)，诸如氧化锌(ZnO)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、氧化镉(CdO)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化汞(HgS)、硒化汞(HgSe)、及碲化汞(HgTe)等；周期表中的第15族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如硫化砷(III)(As₂S₃)、硒化砷(III)(As₂Se₃)、碲化砷(III)(As₂Te₃)、硫化锑(III)(Sb₂S₃)、硒化锑(III)(Sb₂Se₃)、碲化锑(III)(Sb₂Te₃)、硫化铋(III)(Bi₂S₃)、硒化铋(III)(Bi₂Se₃)、及碲化铋(III)(Bi₂Te₃)等；周期表中的第11族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化铜(I)(Cu₂O)及硒化铜(I)(Cu₂Se)等；周期表中的第11族元素和周期表中的第17族元素之化合物，诸如氯化铜(I)(CuCl)、溴化铜(I)(CuBr)、碘化铜(I)(CuI)、氯化银(I)(AgCl)、及溴化银(AgBr)等；周期表中的第10族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化镍(I)(NiO)等；周期表中的第9族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化钴(II)(CoO)、硫化钴(II)(CoS)等；周期表中的第8族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如四氧化三铁(Fe₃O₄)硫化铁(II)(FeS)等；周期表中的第7族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化锰(II)(MnO)等；周期表中的第6族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如硫化钼(IV)(MoS₂)及氧化钨(IV)(WO₂)等；周期表中的第5族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化钒(II)(VO)、氧化钒(IV)(VO₂)、及氧化钽(V)(Ta₂O₅)等；周期表中的第4族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如氧化钛(诸如TiO₂，Ti₂O₅，Ti₂O₃，及Ti₅O₉等)等；周期表中的第2族元素和周期表中的第16族元素之化合物，诸如硫化镁(MgS)及硒化镁(MgSe)等；氧族元素尖晶石，诸如铬(III)氧化镉(III)(CdCr₂O₄)、铬(III)硒化镉(III)(CdCr₂Se₄)、铬(III)硫化铜(III)(CuCr₂S₄)、及铬(III)硒化汞(III)(HgCr₂Se₄)等；及钛酸钡(BaTiO₃)。另外，由G.Schmid等人于Adv.Mater.，vol4，p.494(1991)所说明之诸如Cu₁₄₆Se₇₃(triethylphosphine)₂₂等所建立的半导体集群(cluster)也被表列当作例子。

通常，热可塑性树脂的dn/dT具有负值，即当温度上升时折射率变小。因此，为了有效地减小热可塑性树脂组成物的|dn/dT|，分散具有大的dn/dT的微粒较佳。在使用具有与热可塑性树脂的dn/dT的相同符号的微粒时，粒子的dn/dT之绝对值小于作为基材的热可塑性树脂的dn/dT较佳。而且，使用具有正值的dn/dT微粒较佳，即具有与被当作基材的热可塑性树脂的dn/dT相反符号的dn/dT的微粒。通过分散这些种类的微粒到热可塑性树脂内，利用少量微粒可使热可塑性树脂组成物的|dn/dT|有效地变小。可根据基材的热可塑性树脂的dn/dT的值而适当选择分散的微粒的dn/dT，但是一般地优选在光学元件中使用的热可塑性树脂中分散微粒时，微粒的dn/dT大于-20×10^-6较佳，大于-10×10^-6更好。例如，使用氮化镓、硫化锌、氧化锌、铌酸锂、及钽铁锂当作具有大的dn/dT微粒较佳。

另一方面，当分散微粒在热可塑性树脂中时，基材的热可塑性树脂和微粒之间的折射率差小较佳。本发明人研究的结果，发现若热可塑性树脂和欲分散的微粒之间的折射率差小，则当透过光时较难产生散射。发现当分散微粒在热可塑性树脂中时，若粒子越大，在透过光时越容易产生散射，但是若热可塑性树脂和欲散的微粒之间的折射率差小，则即使当使用较大微粒时，产生光的散射的程度仍低。热可塑性树脂和欲分散的微粒之间的折射率差在0～0.3范围内较佳，0～0.15范围内更好。

在许多时候，优选作为光学材料的热可塑性树脂之折射率大约1.4～1.6较佳，及例如使用硅土(氧化硅)、碳酸钙、磷酸铝、氧化铝、氧化镁、和铝镁氧化物(MgAl₂O₄)当作欲分散在这些热可塑性树脂中的材料较佳。

另外，本发明人所做的研究发现通过分散折射率极低的微粒能够使热可塑性树脂组成的dn/dT变小。因为具有低折射率的微粒之热可塑性树脂组成的dn/dT变小，所以认为当微粒的折射率较低时，该树脂组成中的无机微粒之体积分率可运作以使该树脂组成的|dn/dT|能够变小，但是细节尚不清楚。例如，使用硅土(氧化硅)、碳酸钙、磷酸铝当作具有极低折射率的微粒较佳。

难以同时提高降低热可塑性树脂组成的dn/dT、光渗透、和想要的折射率等所有效果，可依据热可塑性树脂组成所需的特性，及考量微粒本身的dn/dT之尺寸、微粒和基材的热可塑性树脂之间的dn/dT差、及微粒的折射率适当选择欲分散在热可塑性树脂中的微粒。另外，就维持光渗透而言，通过适当选择与欲变成基材的热可塑性树脂之间的亲和力、即相对热可塑性树脂的散射性，较难引起散射的微粒较佳。

例如，当使用优选用于光学组件的环烯聚合物当作基材时，使用硅土当作在保持光渗透的同时能够使|dn/dT|变小的微粒较佳。

就上述微粒而言，可以使用一种无机微粒或组合多种无机微粒。通过使用具有不同特性的多种微粒，可有效地进一步提高所需的特性。

关于本发明的无机微粒具有平均粒子直径为1nm以上及30nm以下较佳，具有平均粒子直径为1nm以上及20nm以下更好，最好的是1nm以上及10nm以下更好。当平均粒子直径小于1nm时，无机微粒的分散困难，恐怕导致无法获得想要的性能。因此，平均粒子直径为1nm以上较佳。当平均粒子直径超过30nm时，所获得的热塑性材料组成物变得混浊并且透明性降低，恐怕导致光透射率变得低于70％。因此，平均粒子直径为30nm以下较佳。这里所提及的平均粒子直径指的是，把各个粒子转换成具有同体积的球体时的直径(球换算微粒直径)的体积平均值。

另外，并不特别局限无机微粒的形状，但是使用球状微粒较佳。具体而言，粒子的最小直径(当连接与微粒的外周相切的2根连线时，该连线之间的距离的最小值)/最大直径(当连接与微粒的外周相切的2根连线时，该连线之间的距离的最大值)为的0.5～1.0范围较佳，0.7～1.0的范围更好。

并不特别局限粒子直径的分布，但是适合使用较窄的分布，而非宽的分布，以使本发明有效地展现其效果。

根据本发明，可提供一种虽然小巧但是能够在不同种类的高密度光盘上适当实施信息的记录以及/或者再现的光学拾取装置。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的实施例。图1为能够在不同光学信息记录介质(又称作光盘)的BD(或HD DVD)、DVD、及CD上适当实施信息的记录以及/或者再现的本实施例的光学拾取装置PU1的结构概要图。此种光学拾取装置PU1可装设在光学信息记录再现装置中。于此，第一光学信息记录介质为BD，第二光学信息记录介质为DVD，及第三光学信息记录介质为CD。因此，其具有激光模块LM，其构成包括投射当在DVD上实施信息的记录以及/或者再现时所发出的680nm的激光光通量(第二光通量)的第二半导体激光EP1(第二光源)、投射当在CD上实施信息的记录以及/或者再现时的发出的750nm的激光光通量(第三光通量)的第三半导体激光EP2(第三光源)、接收来自DVD之信息记录表面RL2的反射光通量的第一光接收区DS1、及接收来自CD之信息记录表面RL3的反射光通量之第二光接收区DS2，及棱镜PS。

在本实施例的物镜光学单元OBJ中，在光源侧的非球面表面上形成有包含光轴的中央区域，配置在其周围的周边区域，及配置在其周边的外周边区。在中央区域中，第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构形成为迭置。第一光学路径差提供结构环形区结构形成，提供等同波长λ1的奇数倍的光路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对BD专用的所有第一光通量、DVD用的第二光通量、CD用的第三光通量，将球面像差变成不足的方向。另外，第二光学路径差提供结构环形区结构形成，提供等同波长λ1的偶数倍之光路径差给通过相邻环形区的光通量，并且仅对DVD用的第二光通量、将球面像差变成过度的方向。

上述物镜光学系统OBJ按如下的步骤进行设计。

首先，当作第一步骤，物镜光学系统的多个折射光学表面(非球面光学表面)和形成在折射光学表面上的第一光学路径差提供结构被设计成，当第一光通量、第二光通量、及第三光通量入射到物镜光学系统时，以在使用时物镜光学系统的倍率对于BD、DVD、及CD相同的方式，在BD及CD的信息记录表面上形成良好的聚光点。

具体而言，环形区结构形成的第一光学路径差提供结构被形成在多个物镜光学系统中的一个光学表面上，第一光学路径差提供结构被设计成提供等同波长λ1的奇数倍的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量。另外，较佳的是，第一光学路径差提供结构被设计成，对于第一光通量、第二光通量、及第三光通量，将球面像差变成不足和过度中的其中之一。

接着，当作第二步骤，当第二光通量已和上述第一步骤相同的倍率入射到由第一步骤所设计的物镜光学系统时，当在DVD的信息记录表面上形成聚光点时，第二光学路径差提供结构被设计成校正由于第一步骤所设计的折射光学表面和第一光学路径差提供结构的作用而产生的球面像差。

具体而言，环形区结构形成的第二光学路径差提供结构，并且该第二光学路径差提供结构被设计成提供等同波长λ1的偶数倍的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量。此处，较佳的是，第二光学路径差提供结构被设计成仅对第二光通量、将球面像差变成不足和过度的其中之另一个。

视需要，通过重复第一步骤和第二步骤，设计合适的折射光学表面、第一光学路径差提供结构、及第二光学路径差提供结构。

当从蓝紫半导体激光LD1发出的波长λ1的光通量以平行光通量入射到物镜光学单元OBJ时，仅非球面表面将球面像差校正成不足。然而，通过第一光学路径差提供结构、球面像差被适当地校正，并且第二光学路径差提供结构不会影响到它。其能够在保护层厚度t1的BD上适当地记录以及/或者再现信息。另外，当从红半导体激光EP1发出的波长λ2的光通量以平行光通量入射到物镜光学单元OBJ时，仅非球面表面将球面像差校正成不足。所以，通过第一光学路径差提供结构、球面像差被校正成不足。通过以第二光学路径差提供结构将其校正成过度，信息被适当地记录以及/或者再现于保护层厚度是t2的DVD上。另外。当从红外线半导体激光EP2发出的波长λ3的光通量以平行光通量入射到物镜光学单元OBJ时，仅非球面表面将球面像差校正成不足。然而，通过第一光学路径差提供结构、球面像差被适当地校正，并且第二光学路径差提供结构不会影响到它。其能够在保护层厚度是t3的CD上适当地记录以及/或者再现信息。

从蓝紫半导体激光LD1发出的第一波长408nm之发散光通量传送到极化二向色棱镜PPS，在由准直仪透镜CL将其变为平行光通量之后，以未图示的1/4波长板将其从线性极化光转换成环状极化光，以光阑ST限制其光通量直径，并且通过物镜光学单元OBJ，经由厚度为0.0875的保护层PL1成为形成在BD的信息记录表面RL1的之光点。

在信息记录表面RL1上由信息槽调制的反射光通量再次通过物镜光学单元OBJ及光阑ST之后，以未图示的1/4波长板将其从环状极化光转换成线性极化光，并且通过准直仪透镜CL变成会聚光通量，其通过极化二向色棱镜PPS反射后，在第一光探测器PD1的光接受表面上汇聚。然后，通过使用第一光探测器PD1的输出信号，通过二轴致动器AC而使物镜光学单元OBJ聚焦或追踪，可读取记录在BD中的信息。

由棱镜PS反射从红半导体激光EP1发出的680nm的发散光通量之后，又由极化二向色棱镜PPS反射并且通过准直仪透镜CL形成平行光通量。然后，以未图示的1/4波长板将其从线性极化光转换成环状极化光，并且入射到物镜光学单元OBJ。于此，经由厚度为0.6mm的保护层PL2，由物镜光学单元的中央区域和周边区域会聚的光通量变成形成于DVD之信息记录表面RL2上的光点。于此，通过中央区域和周边区域以外的区域的光通量被形成闪光。

在信息记录表面RL2上由信息槽调制的反射光通量再次通过物镜光学单元OBJ及光阑ST。以1/4波长板将其从环状极化光转换成线性极化光(未图示)，并且以准直仪透镜CL变成会聚光通量。之后，以极化二向色棱镜PPS反射它。在棱镜中反射两次之后，其会聚在第一光接收部分DS1。然后，通过使用第一光接收部分DS1的输出信号，可读取记录在DVD中的信息。

以棱镜PS反射从红外线半导体激光EP2发出之750nm的发散光通量，由极化二向色棱镜PPS反射，之后，以准直仪透镜CL形成平行光通量。以1/4波长板将其从线性极化光转换成环状极化光(未图示)，并且入射到物镜光学单元。于此，经由厚度为1.2mm的保护层PL3，只由物镜光学单元的中央区域会聚的光通量变成形成在CD之信息记录表面RL3上的光点。于此，通过其它区域的光通量被形成闪烁光通量。

在信息记录表面RL3上由信息槽调制的反射光通量再次通过物镜光学单元OBJ及光阑ST，及以1/4波长板将其从环状极化光转换成线性极化光(未图示)，并且以准直仪透镜CL变成会聚光通量。之后，以极化二向色棱镜PPS反射它。在棱镜中反射两次之后，其会聚在第二光接收部分DS2上。然后，通过使用第二光接收部分DS2的输出信号，可读取记录在CD中的信息。

(实施例1)

接着，将说明可用于上述实施例的例子。在例子1中，第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构被形成在是单一透镜的物镜光学单元之光学表面的中央区域。在表1～3中示出了透镜数据。表1中的符号ri表示曲率半径，di表示从第i表面到第(i+1)表面的光轴方向中的位置，及ni表示各个表面的折射率。因此，定义之后(包括表中的透镜数据)通过使用E(例如，2.5×E-3)表示10的指数(例如2.5×10³)。

(表格1)

例子1

HD DVD        DVD         CD

物镜的焦距

f₁＝2.27mm    f₂＝2.34mm  f₃＝2.33mm

影像表面侧上的数值孔径

NA1：0.65     NA2：0.65   NA3：0.51

物镜的光学系统倍率

m1：0                                   m2：0           m3：0

第I	Ri	di(408nm)	ni(408nm)	di(660nm)	ni(660nm)	di(784.8nm)	ni(784.8nm)
								0		∞		∞		∞
1(光阑直径)	∞	0.0(3.04mm)		0.0(3.04mm)		0.0(3.04mm)
								2	1.4814	-0.015233	1.5587	-0.015233	1.5397	-0.015233	1.5363
2”	1.4775	-0.000793	1.5587	-0.00793	1.5397	-0.000793	1.5363
								2’	1.4848	0.001696	1.5587	0.001696	1.5397	0.001696	1.5363
2	1.4833	1.5	1.5587	1.5	1.5397	1.5	1.5363
								3’	-8.7234	0.000000	1.0	0.000000	1.0	0.000000	1.0
3	-8.8491	1.194	1.0	1.237	1.0	0.848	1.0
								4	∞	0.6	1.6183	0.6	1.5772	1.2	1.5706
5	∞	0.000000	1.0	0.000000	1.0	0.000000	1.0

＊di表示从第i表面到第(i+1)表面的位移。

＊di’到di表示从第i’～i表面到第i表面的位移。

(表格2)

第2表面(1.476mm≤h)

非球面表面系数

κ-6.3364E-01

A4    -4.2311E-03

A6    5.0436E-03

A8    4.1084E-03

A10   -5.3622E-03

A12   2.1138E-03

A14   -3.1786E-04

第2”表面(1.19455mm≤h＜1.476mm)

非球面表面系数

κ    -6.4519E-01

A4    -4.8752E-03

A6    4.6494E-03

A8    4.0919E-03

A10   -5.2266E-03

A12   2.1777E-03

A14   -3.7013E-04

第2’表面(0.557927mm≤h＜1.19455mm)

非球面表面系数

κ    -6.3303E-01

A4    -1.8840E-03

A6    6.2288E-03

A8    -3.0119E-03

A10   -1.9076E-03

A12   2.2446E-03

A14   -5.7694E-04

第2表面(0mm≤h＜0.557927mm)

非球面表面系数

κ  -5.5555E-01

A4  -8.2359E-03

A6  6.8885E-03

A8  -2.0036E-03

A10 -2.2154E-03

A12 1.6340E-03

A14 -3.3402E-04

第3’表面(0.967mm≤h)

非球面表面系数

κ  1.1882E-02

A4  2.8622E-02

A6  -3.8760E-02

A8  2.1958E-02

A10 -6.3081E-03

A12 7.2874E-04

A14 0.0000E+00

第3表面(0mm≤h＜0.967mm)

非球面表面系数

κ  2.0065E-02

A4  -2.7360E-02

A6  1.7561E-02

A8  -5.7857E-03

A10 8.1371E-04

A12 0.0000E+00

A14 0.0000E+00

(表3)

第2表面(1.476mm≤h)

光学路径差函数(衍射次数DVD：3次)

λB    660nm

C2     -4.8087E-03

C4     -2.2941E-03

C6     1.0177E-03

C8     -4.5620E-04

C10    8.9625E-05

第2”表面(1.19455mm≤h＜1.476mm)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次)

λB    422nm

C2     -3.6562E-03

C4     -2.0383E-03

C6     9.7975E-04

C8     -4.6808E-04

C10    6.2043E-05

第2’表面(0.557929mm≤h＜1.19455mm)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次，CD：2次)

λB     430nm

C2      -3.4332E-03

C4      -2.0583E-03

C6      1.0106E-03

C8      -9.5866E-04

C10     2.3654E-04

第2表面(0mm≤h＜0.557929mm)

光学路径差功能(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次，CD：2次)

λB     430nm

C2     -3.5696E-03

C4     -2.3823E-03

C6     -4.6479E-04

C8     1.1071E-02

C10    -2.1534E-02

并且，物镜光学单元的光学表面被形成为，在数1式中分别代入表1～3所示的系数后的数学式所规定的、在光轴周围的轴对称非球面表面(在实施例2、3中同样)。

(数学1)

Z＝(h²/γ)/[1+√{1-(K+1)(h/γ)²}]+A₄h⁴+A₆h⁶+A₈h⁸+A₁₀h¹⁰+A₁₂h¹²+A₁₄h¹⁴+A₁₆h¹⁶+A₁₈h¹⁸+A₂₀h²⁰

其中，Z为非球面形状(从接触非球面的顶点的平面沿着光轴的方向的距离)，

h为距光轴的距离，

γ为曲率半径，

K为圆锥系数，及

A₄，A₆，A₈，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆，A₁₈，A₂₀为非球面系数。

另外，由第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构而提供给各个波长的光通量由在数学式2的光学路径差函数中代入表1～3所示的系数后的数学式所规定(在实施例2及3中也同样)。

(数学式2)

φ＝dor×λ/λ_B×(C₂h²+C₄h⁴+C₆h⁶+C₈h⁸+C₁₀h¹⁰)

其中，φ：光学路径差函数，

λ为入射到衍射结构的光通量的波长，

λ_B为火焰波长，

dor为相对光盘的记录/再现而使用的衍射光通量的衍射次数，

h：距光轴的距离，

C₂，C₄，C₆，C₈，C₁₀为光学路径差函数系数，及

图4(a)为例1中使用HD DVD时距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图4(b)为例1中使用DVD时之距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图4(c)为例1中使用CD时之距光轴的高度和散焦量之间的关系图。

(例子2)

在例子2中，第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构被形成在单一透镜的物镜光学单元的光学表面的中央区域中。透镜数据显示在表4～6中。图5(a)为例2中使用HD，DVD时距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图5(b)为例2中使用DVD时距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图5(c)为例2中使用CD时之距光轴的高度和散焦量之间的关系图。

(表格4)

例子2

HD DVD               DVD          CD

物镜的焦距

f₁＝3.1mm        f₂＝3.19mm   f₃＝3.17mm

影像表面侧上的数值孔径

NA1：0.65  NA2：0.65  NA3：0.51

物镜的光学系统倍率

m1：0                                  m2：0                  m3：0

第i表面	ri	di(407.9nm)	ni(407.9nm)	di(661nm)	ni(661nm)	di(785nm)	ni(785nm)
								0		∞		∞		∞
1(光阑直径)	∞	0.0(4.15mm)		0.0(4.15mm)		0.0(4.15mm)
								2	2.0673	-0.003630	1.5583	-0.003630	1.5392	-0.003630	1.5372
2”	1.9712	-0.008050	1.5583	-0.008050	1.5392	-0.008050	1.5372
								2’	2.0309	0.002818	1.5583	0.002818	1.5392	0.002818	1.5372
2	1.9977	1.76	1.5583	1.76	1.5392	1.76	1.5372
								3’	-14.8446	0.000000	1.0	0.000000	1.0	0.000000	1.0
3	-12.9585	1.698	1.0	1.762	1.0	1.363	1.0
								4	∞	0.6	1.6183	0.6	1.5771	1.2	1.5706
5	∞	0.000000	1.0	0.000000	1.0	0.000000	1.0

^＊di表示从第i表面到第(i+1)表面的位移。

^＊di’到di表示从第i’～i表面到第i表面的位移。

(表5)

第2表面(2.015mm≤h)

非球面表面系数

κ      -5.1330E-01

A4      4.7453E-04

A6        1.1957E-03

A8        -3.2188E-04

A10       6.7242E-05

A12       -1.9247E-05

A14       1.3046E-06

第2”表面(1.627mm≤h＜2.015mm)

非球面表面系数

κ       -5.0416E-01

A4       -2.0181E-03

A6       4.0125E-04

A8       -4.4218E-04

A10      8.8719E-05

A12      -2.8183E-06

A14      -1.1363E-06

第2’表面(0.781mm≤h＜1.627mm)

非球面表面系数

κ       -3.3204E-01

A4       9.8418E-04

A6       -2.8508E-03

A8       -1.7183E-04

A10      6.0934E-04

A12      -2.4368E-04

A14      3.1371E-05

第2表面(0mm≤h＜0.781mm)

非球面表面系数

κ       -6.2999E-01

A4       -9.1919E-04

A6       8.2567E-04

A8      -3.1894E-04

A10     6.8151E-05

A12     -1.56550E-05

A14     1.8317E-06

第3’表面(1.281mm≤h)

非球面表面系数

κ      1.4091E-03

A4      6.8673E-03

A6      -4.3371E-03

A8      1.3239E-03

A10     -2.1645E-04

A12     1.4592E-05

A14     0.0000E+00

第3表面(0mm≤h＜1.281mm)

非球面表面系数

κ      6.5665E-03

A4      -4.5413E-03

A6      1.4141E-03

A8      -1.9214E-04

A10     1.1604E-05

A12     0.0000E+00

A14     0.0000E+00

(表6)

第2表面(2.015mm≤h)

光学路径差函数(衍射次数DVD：3次)

λB      661nm

C2   -8.5317E-03

C4   -2.1148E-03

C6   4.6703E-04

C8   -1.3964E-04

C10  1.2506E-05

第2”表面(1.627mm≤h＜2.015)

光学路径差功能(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次)

λB   422nm

C2    -2.7534E-03

C4    -9.8952E-04

C6    5.0089E-04

C8    -1.5993E-04

C10   1.6387E-05

第2’表面(0.781mm≤h＜1.627)

光学路径差功能(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次，CD：2次)

λB    430nm

C2     -2.5159E-03

C4     -5.0889E-04

C6     6.0415E-05

C8     -6.3277E-05

C10    1.1297E-05

第2表面(0mm≤h＜0.781)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：3次，DVD：2次，CD：2次)

λB    430nm

C2     -2.5159E-03

C4     -9.3222E-04

C6     9.5516E-04

C8     -7.1157E-04

C10    -9.5280E-05

(例子3)

在例子3中，第一光学路径差提供结构和第二光学路径差提供结构被形成在单一透镜的物镜光学单元之光学表面的中央区域。透镜数据显示在表7～9中。图6(a)为例3中使用HD DVD时距光轴的高度和散焦量之间的关系图，图6(b)为例3中使用DVD时之距光轴的高度和散焦量之间的关系图，及图6(c)为例3中使用CD时距光轴的高度和散焦量之间的关系图。

(表7)

例子3

HD DVD             DVD          CD

物镜的焦距

f₁＝3.1mm          f₂＝3.04mm   f₃＝2.98mm

影像表面侧上的数值孔径

NA1：0.65          NA2：0.662   NA3：0.51

物镜的光学系统放大倍数

m1：0              m2：0        m3：0

第i表面	ri	di(407.9nm)	ni(407.9nm)	di(661nm)	ni(661nm)	di(785nm)	ni(785nm)
								0		∞		∞		∞
1(光阑直径)	∞	0.0(4.03mm)		0.0(4.03mm)		0.0(4.03mm)
								2”	2.0217	-0.001398	1.5583	-0.001398	1.5392	-0.001398	1.5372
2’	2.0170	0.002895	1.5583	0.002895	1.5392	0.002895	1.5372
								2	2.0552	1.76	1.5583	1.76	1.5392	1.76	1.5372
3’	-15.5382	-0.0000038	1.0	-0.0000038	1.0	-0.0000038	1.0
								3	-15.3281	1.580	1.0	1.507	1.0	1.078	1.0
4	∞	0.6	1.6183	0.6	1.5771	1.2	1.5706
								5	∞	0.000000	1.0	0.000000	1.0	0.000000	1.0

^＊di表示从第i表面到第(i+1)表面的位移。

^＊各个di’～di表示从第i’～第i表面到第i表面的位移。

(表8)

第2”表面(1.536mm≤h)

非球面表面系数

κ     -5.5021E-01

A4     -1.1531E-03

A6     4.9495E-04

A8     -5.2887E-05

A10    6.8790E-05

A12    -2.6130E-05

A14    3.2493E-06

第2’表面(0.640mm≤h＜1.536mm)

非球面表面系数

κ    -6.2013E-01

A4    -2.2198E-03

A6    1.5082E-04

A8    4.1083E-04

A10   -8.3965E-05

A12   2.4172E-04

A14   -6.1521E-05

第2表面(0mm≤h＜0.640mm)

非球面表面系数

κ    1.2591E-01

A4    9.7688E-03

A6    -3.0895E-02

A8    -4.6806E-05

A10   6.0096E-05

A12   -2.7514E-05

A14   3.6602E-06

第3’表面(1.155mm≤h)

非球面表面系数

κ    1.1692E-04

A4    6.9208E-03

A6    -4.4641E-03

A8    1.4470E-03

A10   -2.3774E-04

A12   1.5996E-05

A14   0.0000E+00

第3表面(0mm≤h＜1.155mm)

非球面表面系数

κ    -1.3020E-02

A4      2.2377E-02

A6      -6.6028E-03

A8      -2.0257E-04

A10     1.2107E-05

A12     0.0000E+00

A14     0.0000E+00

(表9)

第2”表面(1.536mm≤h)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：1次，DVD：1次，CD：1次)

λB     480nm

C2      -0.014252299

C4      -0.001011949

C6      0.000157457

C8      -3.23764E-05

C10     1.14618E-06

第2’表面(0.640mm≤h＜1.563mm)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：1次，DVD：1次，CD：1次)

λB      500nm

C2       -0.013633739

C4       -0.002797045

C6       0.001319988

C8       -0.000320049

C10      1.37424E-05

第2表面(0mm≤h＜1.640mm)

光学路径差函数(衍射次数HD DVD：1次，DVD：1次，CD：1次)

λB    500nm

C2     -0.016407031

C4     0.010142585

C6     -0.006418784

C8     -0.041683736

C10    0.049734984

在表10中，就每一例子而言，示出了每一种光盘的色像差、光学路径差提供结构所给予的光学路径差提供量、及每一种光盘的衍射效率。

(表10)

色像差[μm/nm]

	HD DVD	DVD	CD
				例子1	0.03	-0.21	-0.20
例子2	0.08	-0.27	-0.25
				例子3	0.03	-0.46	-0.47

第一光学路径差提供结构及第二光学路径差提供结构

		技术名称	区域	学路径差提供量[λ]
							HD DVD	DVD	CD
				例子1	A	锯齿状衍射结构				C	3	2	2
B	NPS	D	2				1	1
					例子2	A			锯齿状衍射结构	C	3	2	2
B	NPS	D	2	1			1
						例子3		A	锯齿状衍射结构	C	1	1	1
B	NPS	D	2	1	1

^＊A：第一光学路径差提供结构

^＊B：第二光学路径差提供结构

^＊C：s2表面、s2’表面中的多个环形区

^＊D：s2表面、s2’表面的各个表面是环形区衍射效率

	通用区表面	HD DVD	DVD	CD
					例子1	S2表面，S2’表面	0.895	0.968	0.553
例子2	S2表面，S2’表面	0.897	0.965	0.557
					例子3	S2表面，S2’表面	0.880	0.756	0.569

Claims (46)

1.一种光学拾取装置，包含：

第一光源，用以发出波长λ1的第一光通量，以在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；

第二光源，用以发出波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量，以在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；

第三光源，用以发出具有波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量，以在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点；及

物镜光学单元，其具有环状结构所形成的第一光学路径差提供结构，和环状结构所形成第二光学路径差提供结构，

其中当上述第一光通量、第二光通量以及第三光通量入射到上述物镜光学单元时的、上述物镜光学单元的倍率分别为m1、m2、m3时，m1、m2及m3几乎相同，

上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量、将球面像差变成不足和过度中的任一个，

上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。

2.根据权利要求1记载的光学拾取装置，满足下列式子：

m1-0.02＜m2＜m1+0.02

m1-0.02＜m3＜m1+0.02。

3.根据权利要求1记载的光学拾取装置，

上述物镜光学单元的倍率m1、m2及m3几乎是零。

4.根据权利要求3记载的光学拾取装置，满足下列式子：

-0.02＜m1＜0.02

-0.02＜m2＜0.02

-0.02＜m3＜0.02。

5.根据权利要求1至4中任一项记载的光学拾取装置，

当上述第一光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合，在上述第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，

当上述第二光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能，和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能，以及上述第二光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合、在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及

当上述第三光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元具有的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合、在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。

6.根据权利要求1至5中任一项记载的光学拾取装置，

上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构迭置，并且位于上述该光学物镜单元的同一光学表面上。

7.根据权利要求6记载的光学拾取装置，

设置有上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构的光学表面是光源一侧。

8.根据权利要求1至7中任一项记载的光学拾取装置，

上述物镜光学单元的光学功能面具有：包括光轴的中央区域，和环绕该中央区域的周边区域，

上述中央区域包括上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构，

上述中央区域被用于对于上述第一光学信息记录介质，上述第二光学信息记录介质，和上述第三光学信息记录介质的所有信息记录表面、形成聚光点，并且上述周边区域被用于在上述第一光学信息记录介质、上述第二光学信息记录介质以及上述第三光学信息记录介质的信息记录面中、仅对上述第一光学信息记录介质和上述第二光学信息记录介质的信息记录表面形成聚光点。

9.根据权利要求1至8中任一项记载的光学拾取装置，

其中上述第一光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

10.根据权利要求9记载的光学拾取装置，

其中当上述第一光学路径差提供结构是衍射结构时，与该衍射结构的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d1满足下列式子：

MOD(d1×(n1-1)/λ1)×λ1＜MOD(d1×(n2-1)/λ2)×λ2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

n2是形成相对λ2的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d1当环形区数为m、各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d1＝(D1+D2+D3...)/m。

11.根据权利要求9记载的光学拾取装置，

上述第一光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

1≤d2×(n1-1)/λ1＜1.5，

其中n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m。

12.根据权利要求9至11中任一项记载的光学拾取装置，

其中与上述第一光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

MOD(d2×(n1-1)/λ1)＝3，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2为环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m。

13.根据权利要求1至8中任一项记载的光学拾取装置，

上述第一光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

14.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，

上述第二光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

15.根据权利要求14记载的光学拾取装置，

与上述第二光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d3满足下列式子：

MOD(d3×(n1’-1)/λ1)＝2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，

d3当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d3＝(D1+D2+D3...)/m。

16.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，

上述第二光学路径差提供结构是将包含光轴的截面形状为具有多个层级面的阶梯状的图案排列成同心圆状，并对每个预定的层级面个数、使阶梯仅移动对应于该层级面数的阶梯数量的高度的迭置型衍射结构。

17.根据权利要求16记载的光学拾取装置，

与上述第二光学路径差提供结构中的成为上述阶梯状的图案的光轴平行的环形区平均阶差量d4满足下列式子：

MOD(d4×(n1’-1)/λ1)＝2k，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，k是自然数，

d4当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d4＝(D1+D2+D3...)/m。

18.根据权利要求16记载的光学拾取装置，

沿着上述物镜光学单元的基座非球面表面形成在上述第二光学路径差提供结构的各个图案上形成的层级面。

19.根据权利要求1至13中任一项记载的光学拾取装置，

上述第二光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

20.根据权利要求1至19中任一项记载的光学拾取装置，

上述波长λ1满足380 nm＜λ1＜420nm，

上述波长λ2满足630 nm＜λ2＜680nm，

上述波长λ3满足760 nm＜λ3＜830nm，

上述第1光学信息记录介质的保护层厚t1满足0.0875mm≤t1≤0.1125mm，

上述第2光学信息记录介质的保护层厚t2满足0.5 mm≤t2≤0.7mm，

上述第3光学信息记录介质的保护层厚t3满足1.1mm≤t3≤1.3mm。

21.根据权利要求1至19中任一项记载的光学拾取装置，

上述波长λ1满足380 nm＜λ1＜420nm，

上述波长λ2满足630 nm＜λ2＜680nm，

上述波长λ3满足760 nm＜λ3＜830nm，

上述第1光学信息记录介质的保护层厚t1满足0.5mm≤t1≤0.7mm，

上述第2光学信息记录介质的保护层厚t2满足0.5mm≤t2≤0.7mm，

上述第3光学信息记录介质的保护层厚t3满足1.1mm≤t3≤1.3mm。

22.根据权利要求1至21中任一项记载的光学拾取装置，

上述物镜光学单元的材料是玻璃。

23.根据权利要求1至21中任一项记载的光学拾取装置，

上述物镜光学单元的材料是塑料。

24.一种物镜光学单元，包含：

由环状结构形成的第一光学路径差提供结构，和由环状结构形成的第二光学路径差提供结构，

其中当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，

波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上会聚，且

波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量入射到物镜光学单元，并且以倍率M在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上会聚时，

上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量，将球面像差变成不足和过度中的任一个，

上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且将在上述第1光通量、第2光通量、第3光通量中、仅对上述第2光通量将球面像差变成不足和过度中的其中另一个。

25.根据权利要求24记载的物镜光学单元，

上述物镜光学单元的倍率M几乎是零。

26.根据权利要求25记载的物镜光学单元，满足

-0.02＜M＜0.02。

27.根据权利要求24至26中任一项记载的物镜光学单元，

当上述第一光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，

当上述第二光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能、上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能以及上述第二光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及

当上述第三光通量入射到上述物镜光学单元时，通过上述物镜光学单元的折射功能和上述第一光学路径差提供结构所提供的光学功能的组合而在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点。

28.根据权利要求24至27中任一项记载的物镜光学单元，

上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构迭置，并且位于同一光学表面上。

29.根据权利要求28记载的物镜光学单元，

设置有两个光学路径差提供结构的光学表面是光源一侧。

30.根据权利要求24至29中任一项记载的物镜光学单元，

上述物镜光学单元的光学功能面，具有包括光轴的中央区域和环绕该中央区域的周边区域，

上述中央区域包括上述第一光学路径差提供结构和上述第二光学路径差提供结构，

当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上，

波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上，及

具有波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1 ×λ1)的该第三光通量入射到物镜光学单元，通过上述中央区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上时，

上述第一光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻环形区的第一光通量，并且对于所有上述第一光通量、第二光通量、第三光通量，将球面像差变成不足和过度中的一个；

当波长λ1的第一光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上，

波长λ2的第二光通量入射到物镜光学单元，并通过上述中央区域及上述周边区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t2的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上，及

波长λ3的第三光通量入射到物镜光学单元，通过上述中央区域，并且以倍率M会聚在具有厚度t3的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上时，

上述第二光学路径差提供结构提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过邻接的环形区的上述第一光通量，并且在上述第一光通量、第二光通量、和第三光通量中、仅对上述第二光通量将球面像差变为不足和过度中的其中另一个。

31.根据权利要求24～30中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述第一光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

32.根据权利要求31记载的物镜光学单元，

其中当上述第一光学路径差提供结构是衍射结构时，与该衍射结构的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d1满足下列式子：

MOD(d1×(n1-1)/λ1)×λ1＜MOD(d1×(n2-1)/λ2)×λ2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

n2是形成相对λ2的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d1当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d1＝(D1+D2+D3...)/m。

33.根据权利要求31记载的物镜光学单元，

与第一光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

1≤d2×(n1-1)/λ1＜1.5，

其中n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m。

34.根据权利要求31～33中任一项记载的物镜光学单元，

其中与第一光学路径差提供机构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d2满足下列式子：

MOD(d2×(n1-1)/λ1)＝3，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1是形成相对λ1的光的第一光学路径差提供结构的材料的折射率，

d2当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d2＝(D1+D2+D3...)/m。

35.根据权利要求24～30中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述第一光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

36.根据权利要求24～35中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述第二光学路径差提供结构是锯齿状衍射结构。

37.根据权利要求36记载的物镜光学单元，

其中与第二光学路径差提供结构中的光轴平行的方向的环形区平均阶差量d3满足：

MOD(d3×(n1’-1)/λ1)＝2，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，

d3当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d3＝(D1+D2+D3...)/m。

38.根据权利要求24～35中任一项记载的物镜光学单元，

上述第二光学路径差提供结构是将包含光轴的截面形状为具有多个层级面的阶梯状的图案排列成同心圆状，并对每个预定的层级面个数、使阶梯仅移动对应于该层级面数的阶梯数量的高度的迭置型衍射结构。

39.根据权利要求38记载的物镜光学单元，

其中与第二光学路径差提供结构中的成为上述阶梯状的图案的光轴平行的环形区平均阶差量d4满足下列式子：

MOD(d4×(n1’-1)/λ1)＝2k，

其中MOD(α)是最接近α的整数值，

n1’是形成相对λ1的光的第二光学路径差提供结构的材料的折射率，k为自然数，

d4当环形区数为m，各环形区阶差量为D1，D2，D3...时，满足

d4＝(D1+D2+D3...)/m。

40.根据权利要求38记载的物镜光学单元，

沿着上述物镜光学单元的基座非球面表面形成在上述第二光学路径差提供结构的各个图案上形成的层级面。

41.根据权利要求24～35中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述第二光学路径差提供结构是NPS(非周期相位结构)。

42.根据权利要求24～41中任一项记载的物镜光学单元，

满足下列式子：

上述波长λ1为380 nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2为630nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3为760nm＜λ3＜830nm，

上述第一光学信息记录介质的保护层厚度t1为0.0875mm≤t1≤0.1125mm，

上述第二光学信息记录介质的保护层厚度t2为0.5mm≤t2≤0.7mm，

上述第三光学信息记录介质的保护层厚度t3为1.1mm≤t3≤1.3mm。

43.根据权利要求24～41中任一项记载的物镜光学单元，满足下列式子：

上述波长λ1为380nm＜λ1＜420nm，上述波长λ2为630nm＜λ2＜680nm，上述波长λ3为760nm＜λ3＜830nm，

上述第一光学信息记录介质的保护层厚度t1为0.5mm≤t1≤0.7mm，上述第二光学信息记录介质的保护层厚度t2为0.5mm≤t2≤0.7mm，上述第三光学信息记录介质的保护层厚度t3为1.1mm≤t3≤1.3mm。

44.根据权利要求24～43中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述物镜光学单元的材料是玻璃。

45.根据权利要求24～43中任一项记载的物镜光学单元，

其中上述物镜光学单元的材料是塑料。

46.一种用于光学拾取装置的物镜光学系统的设计方法，该光学拾取装置

使用从第一光源发出的波长λ1的第一光通量、在具有厚度t1的保护层的第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，

使用从第二光源发出的波长λ2(λ1＜λ2)的第二光通量、在具有厚度t2(t1≤t2)的保护层的第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，及

使用从第三光源发出的波长λ3(1.9×λ1＜λ3＜2.1×λ1)的第三光通量、在具有厚度t3(t2＜t3)的保护层的第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点，所述物镜光学系统的设计方法包括：

第一步骤，其设计

上述物镜光学系统的多个折射光学表面，和

第一光学路径差提供结构，其形成在上述多个折射光学表面中的一个光学表面上，由环状结构构成，并且提供与上述波长λ1的奇数倍相当的光学路径差给通过相邻的环形区的第一光通量，

使得当上述第一光通量入射到倍率为M的该物镜光学系统，并且在上述第一光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差，且当上述第三光通量入射到倍率为M的上述物镜光学系统，并且在上述第三光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差；以及

第二步骤，其设计第二光学路径差提供结构，所述第二光学路径差提供结构形成在上述多个折射光学表面的一个光学表面上，由环状结构构成，并且提供与上述波长λ1的偶数倍相当的光学路径差给通过相邻的环形区的第一光通量，

使得当上述第二光通量入射到由上述第一步骤所设计的倍率为M的上述物镜光学系统，并且在上述第二光学信息记录介质的信息记录表面上形成聚光点时，校正球面像差。

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