CN101726839A - 物镜、光学拾取设备、光学记录/再现设备和校正像差方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物镜、包括该物镜的光学拾取设备、包含该物镜的光学记录/再现设备，以及校正像差的方法。对于所述物镜，满足表达式0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17或者表达式0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

Description

物镜、光学拾取设备、光学记录/再现设备和校正像差方法

技术领域

本发明涉及一种物镜，其用于通过使用波长为例如405nm(容限±8nm)的光将信息记录在光学记录介质上和/或从光学记录介质再现信息。本发明还涉及使用该物镜的光学拾取设备、使用该物镜的光学记录/再现设备，以及使用该物镜校正像差的方法。

背景技术

一种称为蓝光盘(Blu-ray Disc)(BD，注册商标)的高容量记录介质已经商品化了。通过使用波长为405nm(容限±8nm)的光和具有等于或大于0.80的数值孔径的光学透镜，将信息记录在BD上和/或从BD再现信息。在下文中，术语“蓝带光学记录介质”是指蓝光盘。

一种用于蓝带光学记录介质的物镜具有等于或大于0.80的数值孔径，该数值孔径比用于现有光学记录介质的光学透镜的数值孔径大。当物镜具有大的数值孔径时，球面像差变得对光学记录介质的覆盖层的厚度的变化敏感。因此，不仅三级球面像差是不可忽略的，而且五级球面像差也是不可忽略的。特别地，在多层记录介质的情况下，五级球面像差是不可忽略的，因为多层记录介质包含置于记录层之间的中间层，并且覆盖层的厚度根据中间层的厚度而不同。

为了校正由于光学记录介质的覆盖层的厚度的变化或制造误差而导致的球面像差，提出了各种方案(mechanism)。例如，日本未审专利申请公开号No.2000-131603提出了一种方法，该方法通过沿光轴移动准直透镜从而改变进入物镜的光的入射倍率来校正像差。在该方法中，通过适当地调整准直透镜的移动量来消除像差，从而使得由于物镜的入射倍率的变化而导致的球面像差可以具有与由于覆盖层的厚度的变化而导致的球面像差的极性相反的极性。

在下文中，术语“倍率球面像差”是指由于物镜的入射倍率的变化而导致的球面像差。类似地，术语“盘形球面像差(disc sphericalaberration)”是指由于覆盖层的厚度的变化而导致的球面像差，并且，术语“温度球面像差”是指由于温度变化而导致的球面像差。温度球面像差是由于诸如透镜的膨胀和收缩、透镜材料的折射率的变化，以及入射光的波长的变化等因素而产生的。

日本未审专利申请公开号No.2006-31901也提出了一种在考虑三级球面像差和五级球面像差时形成用于具有多层记录层的大容量光学记录介质的物镜的技术。

发明内容

关于大容量光学记录介质，特别地，关于用于在多层光学记录介质上执行记录并从多层光学记录介质执行再现的设备和拾取器，出于提高生产率的目的，适用于多层记录介质的塑料物镜受到了大量的关注。然而，与玻璃相比，塑料的折射率高度依赖于温度，并且塑料的线膨胀系数大。因此，当温度变化时，塑料透镜的折射率和形状比玻璃透镜的折射率和形状更显著地改变。因此，塑料透镜的由于温度变化而导致的三级像差和五级像差大于玻璃透镜的由于温度变化而导致的三级像差和五级像差。

如上所述，在具有大于用于现有光学记录介质的光学系统的数值孔径的等于或大于0.80的数值孔径，特别地，大约0.85的数值孔径的光学系统中，五级球面像差是不可忽略的。当在这样的光学系统中使用塑料物镜时，出现由于温度变化而导致的五级球面像差可能不会被去除的问题。当五级球面像差没有被去除时，光点会脱离焦点(outof focus)，并且信息的记录/再现的性能会劣化。

因此，希望抑制由于具有大约0.85的数值孔径的光学系统的温度变化而导致的球面像差。

根据本发明的实施例，提供一种物镜，其中，对于该物镜，满足表达式0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17，或者，满足表达式0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，其中p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度的不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

该物镜用于根据本发明实施例的光学拾取设备、光学记录/再现设备，以及校正像差的方法中。

如上所述，关于根据本实施例的物镜，考虑了由于光学记录介质的覆盖层的厚度的不同而导致的球面像差(盘形球面像差)、由于入射倍率的变化而导致的球面像差(倍率球面像差)，以及由于温度的变化而导致的球面像差(温度球面像差)。该物镜被配置为使得五级倍率球面像差与三级倍率球面像差之比和五级盘形球面像差与三级盘形球面像差之比的商在预定范围内，并且五级倍率球面像差与三级倍率球面像差之比和五级温度球面像差与三级温度球面像差之比的商在预定范围内。在该配置中，如下所述，当具有使用波长为大约405nm的光的光源和具有等于或大于0.80，特别地，大约0.85的数值孔径的透镜的光学系统被用于光学记录和再现时，不仅可以良好地校正五级盘形球面像差，而且还可以良好地校正五级温度球面像差。因此，塑料透镜可以用作物镜。

根据本发明的实施例，当使用具有大约0.85的数值孔径的光学系统来记录或再现信息时，可以校正由于温度变化而导致的五级球面像差。

附图说明

图1是根据本发明实施例的光学拾取设备的示意图；

图2是根据本发明实施例的光学记录/再现设备的示意图；

图3A是在设计中心的状态下的光学拾取设备的主要部分的示意图；

图3B是在温度变化最大时的光学拾取设备的主要部分的示意图；

图4A是在设计中心的状态下的光学拾取设备的主要部分的示意图；

图4B是在覆盖层的厚度变化最大时的光学拾取设备的主要部分的示意图；

图5是示出波阵面像差同倍率球面像差与盘形球面像差之比的变化关系，以及波阵面像差同倍率球面像差与温度球面像差之比的变化关系的曲线图；以及

图6是示出波阵面像差同倍率球面像差与盘形球面像差之比的变化关系，以及波阵面像差同倍率球面像差与温度球面像差之比的变化关系的曲线图。

具体实施方式

在下文中描述本发明的优选实施例。然而，本发明不限于下述的实施例。本发明的实施例按下列顺序描述：【1】光学拾取设备，【2】光学记录/再现设备，【3】物镜，【4】校正像差的方法，以及【5】设计例。

【1】光学拾取设备

图1是根据本发明实施例的光学拾取设备的示意图。在本实施例中，信息信号被记录在光学记录介质11上，并且从光学记录介质11再现信息信号。光学记录介质11包括具有凹坑和凸起的只再现记录层(reproduction-only recording layer)或者相变记录层。

如图1所示，光学拾取设备10包括光源1。光源1包括发射波长为例如405±8nm的蓝带光的发光装置2。当光学拾取设备10从光学记录介质11再现信息信号时，光源1发射具有恒定功率的激光。当光学拾取设备10在光学记录介质11上记录信息信号时，由光源1发射的激光的强度由驱动控制器(未示出)等根据被记录的信息信号进行调制。

包含偏振分离表面3a的偏振分束器3、准直透镜4和反射镜5置于从光源1发射的光的路径中。四分之一波片6和物镜20置于从反射镜5反射的光的路径中。聚光透镜7和光电检测器8置于从光学记录介质11的记录表面(未示出)和偏振分束器3的偏振分离表面3a反射的反馈光的路径中。

连接到光电检测器8的控制器21将由光电检测器8检测到的光的强度转换为信号并处理该信号。控制器21将驱动信号输出到物镜20的致动器22(驱动单元)和准直透镜4的致动器41。

关于光学拾取设备10，对由光源发射的激光的波长没有特别的限制。例如，即使使用发射大于405nm的波长的激光的半导体激光器时，光学拾取设备10在使用高级球面像差显著的具有大数值孔径的透镜的情况下也是有用的。

在光学拾取设备10中，激光从光源1发射，穿过偏振分束器3的偏振分离表面3a，并以准直透镜4调整的预定入射角进入反射镜5。反射镜5将激光方向改变例如90°。激光穿过四分之一波片6并进入物镜20，物镜20将激光集中到光学记录介质11的期望的记录层(未示出)上。

从光学记录介质11反射的反馈光穿过物镜20并进入四分之一波片6。在光来回地穿过四分之一波片6的同时，光的偏振方向被改变90°。反馈光被反射镜5反射，穿过准直透镜4，并进入偏振分束器3。由于反馈光的偏振方向被改变了90°，所以光被偏振分离表面3A反射并由聚光透镜7集中在光电检测器8上。

在光学拾取设备10中，如下所述，执行聚焦伺服控制和跟踪伺服控制。对于聚焦伺服控制，例如，可以使用像散法。在这种情况下，光电检测器8包括，例如，六段发光二极管，并且聚光透镜7被配置为提供像散。光电检测器8将与入射在发光二极管的各个段上的反馈光的强度相对应的电信号输出，并且控制器21对这些电信号执行预定操作，从而生成聚焦伺服信号。通过根据聚焦伺服信号驱动物镜20的致动器22来执行聚焦伺服控制。聚焦伺服控制可以通过除了像散法以外的各种其它方法来执行。

对于跟踪伺服控制，例如，可以使用三束法。在这种情况下，通过衍射光栅等将激光分成三束，光电检测器8检测光束的反馈光，并且控制器21对检测到的光信号执行操作，从而生成跟踪伺服信号。通过根据跟踪伺服信号驱动物镜20的致动器22来执行跟踪伺服控制。跟踪伺服控制可以通过除了三束法以外的各种其它方法来执行。

光电检测器8输出与入射在发光二极管的各个段上的反馈光的强度相对应的电信号。当从光学记录介质11再现信息信号时，对电信号执行预定的操作，从而生成光学记录介质11的再现信号。

在本实施例中，光学记录介质11具有盘状的形状。光学记录介质11由旋转机构(未示出)旋转。例如，可以由驱动单元(未示出)沿着径向方向移动整个光学拾取设备10。随着光学记录介质11的旋转，以及光学拾取设备10在径向方向上的移动，物镜20可以移动到光学记录介质11的记录表面上的任何期望的位置。

光学拾取设备10包括用于移动准直透镜4的致动器41。例如，倍率像差是通过沿着光轴C移动准直透镜4而产生的。如下所述，倍率像差用于校正由于光学记录介质11的覆盖层的厚度不同而导致的球面像差和由于物镜20的环境温度的变化而导致的球面像差。

在本实施例中，光学拾取设备在光学记录介质11上记录信息信号并从光学记录介质11再现信息信号，该光学记录介质11为相变记录介质等。然而，该光学拾取设备可以用于各种其它的光学记录介质。例如，该光学拾取设备可以在只再现光学记录介质、磁光记录介质或者卡片型光学记录介质上记录信息信号并从这些介质再现信息信号。

【2】光学记录/再现设备

参考图2描述根据本发明实施例的光学记录/再现设备。图2是包含光学拾取设备10的光学记录/再现设备30的示意图。光学记录/再现设备30可以用于将信息记录到光学记录介质11上并且从光学记录介质11再现信息信号，该光学记录介质11是相变光学记录介质。

在图2中示出的例子中，光学记录/再现设备30在相变类型的光学记录介质11上执行记录并从该相变类型的光学记录介质11执行再现。然而，根据本发明实施例的光学记录/再现设备可以以各种方式修改为包含具有根据本发明实施例的物镜的光学拾取设备的光学记录/再现设备。也就是说，用于记录和再现的光学记录介质可以是只再现光学记录介质、磁光记录介质、卡片型光学记录介质等。

光学记录/再现设备30包括用于旋转光学记录介质11的主轴电机31、用于记录和再现信息信号的光学拾取设备10，以及用于沿着光学记录介质11的径向方向移动光学拾取设备10的进给电机32。光学记录/再现设备30还包括用于执行预定调制和解调操作的调制解调电路33、用于执行光学拾取设备10等的伺服控制的伺服控制电路34，以及用于控制整个光学记录/再现设备30的系统控制器35。

主轴电机31由伺服控制电路34控制，并按照预定转数旋转。也就是说，在其上执行记录并从其执行再现的光学记录介质11安装在主轴电机31的驱动轴上，从而使得由主轴电机31按照由伺服控制电路34控制的预定转数旋转光学记录介质11。

当执行记录和再现时，光学拾取设备10将激光发射到正在旋转的光学记录介质11上，并检测激光的反馈光。光学拾取设备10连接到调制解调电路33。当记录信息信号时，向光学拾取设备10提供从外部电路36输入并由调制解调电路33以预定方式调制的信息信号。根据从调制解调电路33提供的信息信号，光学拾取设备10调制激光的强度并用激光照射光学记录介质11。当再现信息信号时，光学拾取设备10使用具有预定强度的激光照射正在旋转的光学记录介质11，从激光的反馈光生成再现信号，并将再现信号提供给调制解调电路33

如上所述，伺服控制电路34(对应于图1的控制器21)连接到光学拾取设备10。当记录和再现信息信号时，如上所述，光学拾取设备10由从正在旋转的光学记录介质11反射的反馈光生成聚焦伺服信号和跟踪伺服信号。该伺服信号被提供给伺服控制电路34。

由光学拾取设备10的光电检测器检测到的信号被输出到调制解调电路33。调制解调电路33连接到系统控制器35和外部电路36。当光学拾取设备10将信息信号记录在光学记录介质11上时，在系统控制器35的控制下，调制解调电路33从外部电路36接收要被记录到光学记录介质11上的信号，并以预定方式调制该信号。由调制解调电路33调制的信号被提供给光学拾取设备10。当光学拾取设备10再现信息信号时，在系统控制器35的控制下，调制解调电路33接收由光学拾取设备10从光学记录介质11再现的再现信号，并以预定方式解调该再现信号。由调制解调电路33解调的信号从调制解调电路33输出到外部电路36。

当光学拾取设备10记录和再现信息信号时，根据来自伺服控制电路34的控制信号进行驱动的进给电机32将光学拾取设备10沿着光学记录介质11的径向方向移动到预定位置。也就是说，进给电机32连接到伺服控制电路34，并由伺服控制电路34控制。

在系统控制器35的控制下，伺服控制电路34控制进给电机32，以便将光学拾取设备10移动到使光学拾取设备10面对光学记录介质11的预定位置。伺服控制电路34也连接到主轴电机31。在系统控制器35的控制下，伺服控制电路34控制主轴电机31的旋转。也就是说，当光学拾取设备10将信息信号记录在光学记录介质11上并且从该光学记录介质11再现信息信号时，伺服控制电路34控制主轴电机31，从而使光学记录介质11可以按预定转数旋转。

伺服控制电路34也连接到光学拾取设备10。当记录和再现信息信号时，光学拾取设备10向伺服控制电路34提供再现信号和伺服信号。根据上述的伺服信号，伺服控制电路34使用光学拾取设备10的致动器22(参见图1)来执行聚焦伺服控制和跟踪伺服控制。而且，伺服控制电路34控制致动器41，以便调整准直透镜4的位置，从而校正像差。

在本实施例的光学记录/再现设备30中，光学拾取设备10的准直透镜4校正由于光学记录介质11的记录层的厚度不同而导致的像差和由于物镜20的环境温度的变化而导致的像差。因此，即使光学拾取设备10的物镜20由塑料制成，也可以良好地校正像差，从而可以抑制像差对记录和再现性能的影响。

【3】物镜

参考图3和图4描述根据本发明实施例的物镜。图3A、图3B、图4A和图4B是包含本实施例的物镜20的光学拾取设备的主要部分的示意图。这些图示出这样一种状态，其中，从光源1发射波长为例如405nm的光，该光穿过准直透镜4和物镜20，然后，该光入射在光学记录介质(未示出)的覆盖层11a上。附图标记S示意性地示出限定入射光瞳的狭缝。

图3A示出这样一种情况，其中，温度处于中间温度T_center并且覆盖层11a的厚度处于设计中心厚度L_center。图3B示出这样一种情况，其中，温度处于最高温度T_max并且覆盖层11a的厚度处于设计中心厚度L_center。与图3一样，图4A示出这样一种情况，其中，温度处于中间温度T_center并且覆盖层11a的厚度处于设计中心厚度L_center。图4B示出这样一种情况，其中，温度处于中间温度T_center并且覆盖层11a的厚度处于最大厚度L_max。覆盖层11a的厚度的变化对应于在记录层是多层时的中间层的厚度，并且包括在制造覆盖层(中间层)时产生的误差。上述蓝带光学记录介质具有折射率在1.45到1.70的范围内的覆盖层(中间层)。

物镜20被配置为使得盘形球面像差、温度球面像差和倍率球面像差之间的比值具有预定关系。也就是说，对于物镜20，满足表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14

其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层11a的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜20的温度变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

在该配置中，如图3B所示，即使当物镜20的环境温度的变化是T_max时，三级和五级温度球面像差在预定范围内，该三级和五级温度球面像差是由于温度变化而导致的三级和五级温度球面像差。而且，如图4B所示，即使当覆盖层11a的厚度的变化是L_max时，三级和五级温度球面像差在预定范围内，该三级和五级温度球面像差是由于覆盖层11a的厚度的变化而导致的三级和五级温度球面像差。在下面关于校正像差的方法的部分中，详细地描述上述这些之后的原理。

【4】校正像差的方法

对根据本发明实施例的校正像差的方法进行详细描述。

如上所述，覆盖层的设计中心厚度由L_center表示，并且设计中心温度由T_center表示。假定的覆盖层的最大厚度由L_max表示，并且假定的覆盖层的最小厚度由L_min表示。类似地，假定的最大温度由T_max表示，并且假定的最小温度由T_min表示。通过向这些标注添加下标来表示每一种情况中的三级球面像差和五级球面像差。例如，当覆盖层的厚度处于设计中心并且温度处于设计中心时导致的三级球面像差由SA3_{Lcenter，Tcenter}表示。

在下面作为例子描述当覆盖层的厚度处于L_max并且温度处于T_max时出现的球面像差。覆盖层的厚度的变化由ΔL(＝L_max-L_center)表示，并且温度的变化由ΔT(＝T_max-T_center)表示。三级和五级盘形球面像差的斜率，以及三级和五级温度球面像差的斜率表示如下。

关于覆盖层的厚度变化的三级球面像差的斜率

关于覆盖层的厚度变化的五级球面像差的斜率

关于温度变化的三级球面像差的斜率

关于温度变化的五级球面像差的斜率

可以分别用下列表达式(1)和(2)对球面像差SA3_Lmax，Tmax和SA5_Lmax，Tmax进行近似。

${\mathrm{SA}3}_{L_{\max },T_{\max }}=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}+{\mathrm{SA}3}_{L_{\mathrm{center}},T_{\mathrm{center}}}---\left(1\right)$

${\mathrm{SA}5}_{L_{\max },T_{\max }}=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}+{\mathrm{SA}5}_{L_{\mathrm{center}},T_{\mathrm{center}}}---\left(2\right)$

可以通过改变物镜20的入射倍率(通过改变准直透镜4的位置)来抑制球面像差。如果入射倍率要被确定为使得对于三级球面像差的表达式(1)等于0，那么入射倍率M由从表达式(3)推导出的表达式(4)表示。

$\begin{array}{c}{\mathrm{SA}3}_{L_{\max },T_{\max }}-M\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}\\ =(\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}+{\mathrm{SA}3}_{L_{\mathrm{center}},T_{\mathrm{center}}})-M\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}\\ =0\end{array}---\left(3\right)$

$M=\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(L\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}}\mathrm{\ΔL}+\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(T\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}}\mathrm{\ΔT}+\frac{{\mathrm{SA}3}_{L_{\mathrm{center}},T_{\mathrm{center}}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}}---\left(4\right)$

在表达式(3)和表达式(4)中，三级倍率球面像差的斜率由下列表达式表示。

关于倍率变化的三级球面像差的斜率

当入射倍率是M时，五级球面像差的余值由表达式(5)表示。

$\begin{array}{c}{\mathrm{SA}5}_{L_{\max ,}{T}_{\max }}-M\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}\\ =(\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}+{\mathrm{SA}5}_{L_{\mathrm{center},}{T}_{\mathrm{center}}})-M\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}\end{array}$

$=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}(1-\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(L\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}}\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}})+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}(1-\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(T\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}}\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}})$

$+{\mathrm{SA}5}_{L_{\mathrm{center},}{T}_{\mathrm{center}}}-{\mathrm{SA}3}_{L_{\mathrm{center},}{T}_{\mathrm{center}}}\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}}$

$=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}\mathrm{\ΔL}(1-\frac{p_M}{p_L})+\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}\mathrm{\ΔT}(1-\frac{p_M}{p_T})$

$+{\mathrm{SA}5}_{L_{\mathrm{center},}{T}_{\mathrm{center}}}-{\mathrm{SA}3}_{L_{\mathrm{center},}{T}_{\mathrm{center}}{p}_M}---\left(5\right)$

下列表达式(6)、(7)和(8)表示p_M、p_L和p_T，该p_M、p_L和p_T分别是五级倍率球面像差与三级倍率球面像差之比、五级盘形球面像差与三级盘形球面像差之比，以及五级温度球面像差与三级温度球面像差之比。

$p_M=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(M\right)}/\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(M\right)}---\left(6\right)$

$p_L=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}/\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(L\right)}---\left(7\right)$

$p_T=\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}/\stackrel{\‾}{\mathrm{SA}3\left(T\right)}---\left(8\right)$

物镜20被设计为使得，如上所述，在作为在设计中心的球面像差的SA3_{Lcenter，Tcenter}和SA5_{Lcenter，Tcenter}的值被调整为零的状态下，表达式保持为：

p_M＝p_L＝p_T...(9)

因此，通过改变入射倍率，可以同时抑制由于覆盖层的厚度变化和由于物镜的环境温度的变化而导致的三级球面像差和五级球面像差。

尽管对L_max和T_max的情况进行了描述，但是上述计算也适用于其它情况。

点图像强度I由表达式(10)表示。为了使I的值等于或大于大约0.99，波阵面像差W_rms设置为0.010λ_rms。等于或小于0.010λ_rms的五级球面像差的余值被描述为如下。

I＝1-(2πW_rms)²...(10)

如上所述，五级球面像差的余值由表达式(5)表示。如果作为在设计中心的像差的SA3_{Lcenter，Tcenter}和SA5_{Lcenter，Tcenter}被调整为零，那么获得下面的表达式(11)。

$|\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}\mathrm{\&Delta;L}(1-\frac{p_M}{p_L})+\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}\mathrm{\&Delta;T}(1-\frac{p_M}{p_T})|<0.01---\left(11\right)$

表达式(12)和表达式(13)中示出的值被用作设计中心值。

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SA}5\left(L\right)}=-0.002---\left(12\right)$

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SA}5\left(T\right)}=-0.001---\left(13\right)$

ΔL和ΔT的值由下列值代替。

ΔL＝12.5...(14)

ΔT＝35.0...(15)

此时，作为使用表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者，获得表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/P_T)＜1.14。

图5和图6分别是示出由表达式(16)和表达式(17)表示的范围的曲线图。在图5和图6中，水平轴分别表示比值。垂直轴表示波阵面像差(用λ_rms表示)。

在图5和图6中，实线和虚线分别表示表达式(11)的第二项和第一项。这些项之和的绝对值应当小于0.01。也就是说，图5示出由表达式(16)表示的范围。在该范围中，具有不同值的表达式(11)的第一项和第二项之和的绝对值小于0.01。图6示出由表达式(17)表示的范围。在该范围中，表达式(11)的第一项和第二项中的每一个的绝对值小于0.005(λ_rms)。

通过使用上述物镜，在下述的光学系统中剩余像差可以被最小化：在该光学系统中，由于光学记录介质的覆盖层的厚度的不同而导致的三级球面像差和五级球面像差，以及由于物镜的温度变化而导致的三级球面像差和五级球面像差是显著的。通过使用该物镜，可以良好地校正三级球面像差和五级球面像差，由此可以获得良好的点形状和良好的信号图形。因此，可以抑制或避免记录和再现性能的劣化。

【5】设计例

在下面描述满足表达式(16)或表达式(17)的物镜的设计例。在这些例子中，物镜表面的非球面函数由下列表达式中的f(r)表示。在这些例子中，光学记录介质的覆盖层的厚度的最大变化ΔL_max是±12.5μm，并且物镜温度的最大变化ΔT_max是±35℃。

$\mathrm{fr}=\frac{r^2/R}{1+\sqrt{1-(1+K)r^2/R^2}}+{\mathrm{Ar}}^4+{\mathrm{Br}}^6+{\mathrm{Cr}}^8+{\mathrm{Dr}}^{10}+{\mathrm{Er}}^{12}+{\mathrm{Fr}}^{14}+{\mathrm{Gr}}^{16}+{\mathrm{Hr}}^{18}+{\mathrm{Jr}}^{20}$

(1)设计例1

在本例中，沿着光轴的物镜厚度为1.80mm，并且该物镜由折射率为1.5245的材料制成。p_M/p_T值＝1.0100，并且，p_M/p_L值＝1.0779。表1示出了光源侧上的透镜表面S1以及盘(光学记录介质)侧上的透镜表面S2的曲率半径R以及非球面系数K和A到J。

表1

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			R	0.92557	-1.21100
K	-0.60684	-27.13926
			A	0.02141	0.23133
B	-0.00050	-0.18987
			C	0.00808	-0.26925
D	0.00647	0.37981
			E	-0.00382	-0.00964
F	-0.00705	-0.10854
			G	0.00371	-0.00587
H	0.00852	-0.03997
			J	-0.00580	0.04787

透镜厚度＝1.80[mm]，折射率＝1.5245，p_M/p_T＝1.0100，p_M/p_L＝1.0779

(2)设计例2

在本例中，沿着光轴的物镜厚度为1.80mm，并且该物镜由折射率为1.5245的材料制成。p_M/p_T值＝1.1117，并且，p_M/p_L值＝1.0571。表2示出了光源侧的透镜表面S1以及盘(光学记录介质)侧的透镜表面S2的曲率半径R以及球面系数K和A到J。

表2

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			R	0.92683	-1.20829
K	-0.58514	-27.06438
			A	0.01500	0.27105
B	0.00923	-0.29500
			C	-0.00566	-0.17308
D	0.01195	0.40213
			E	-0.00229	-0.03969
F	-0.00762	-0.23416
			G	0.00252	0.10867
H	0.00904	0.00000
			J	-0.00587	0.00000

透镜厚度＝1.80[mm]，折射率＝1.5245，p_M/p_T＝1.1117，p_M/p_L＝1.0571

(3)设计例3

在本例中，沿着光轴的物镜厚度为1.80mm，并且该物镜由折射率为1.5245的材料制成。p_M/p_T值＝0.9723，并且，p_M/p_L值＝1.0520。表3示出了光源侧上的透镜表面S1以及盘(光学记录介质)侧上的透镜表面S2的曲率半径R以及球面系数K和A到J。

表3

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			R	0.92468	-1.21376
K	-0.60630	-27.3463
			A	0.02079	0.23159

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			B	0.00113	-0.19838
C	0.00691	-0.26222
			D	0.00563	0.39336
E	-0.00346	-0.00833
			F	-0.00615	-0.16354
G	0.00335	0.00648
			H	0.00839	0.03487
J	-0.00580	0.00000

透镜厚度＝1.80[mm]，折射率＝1.5245，p_M/p_T＝0.9723，p_M/p_L＝1.0520

(4)设计例4

在本例中，沿着光轴的物镜厚度为1.80mm，并且该物镜由折射率为1.5245的材料制成。p_M/p_T值＝0.9928，并且p_M/p_L值＝1.0657。表4示出了光源侧上的透镜表面S1以及盘(光学记录介质)侧上的透镜表面S2的曲率半径R以及球面系数K和A到J。

表4

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			R	0.92485	-1.21305
K	-0.60493	-26.9065
			A	0.02074	0.23301
B	0.00036	-0.19675
			C	0.00732	-0.26352
D	0.00573	0.39111

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			E	-0.00359	-0.00731
F	-0.00627	-0.15972
			G	0.00334	0.00350
H	0.00847	0.03490
			J	-0.00580	0.00000

透镜厚度＝1.80[mm]，折射率＝1.5245，p_M/p_T＝0.9928，p_M/p_L＝1.0657

(5)设计例5

在本例中，沿着光轴的物镜厚度为1.80mm，并且该物镜由折射率为1.5245的材料制成。p_M/p_T值＝0.5809，并且p_M/p_L值＝0.7919。表5示出了光源侧上的透镜表面S1以及盘(光学记录介质)侧上的透镜表面S2的曲率半径R以及球面系数K和A到J。

表5

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			R	0.92217	-1.21160
K	-0.60252	-30.8263
			A	0.04308	0.21404
B	-0.18429	-0.22308
			C	0.87401	-0.22864
D	-2.33998	0.40105
			E	3.87128	0.03302
F	-3.97938	-0.20874
			G	2.47293	-0.06372

	S1：光源侧上的透镜表面	S2：盘侧上的透镜表面
			H	-0.84513	0.09944
J	0.12005	0.00000

透镜厚度＝1.80[mm]，折射率＝1.5245，p_M/p_T＝0.5809，p_M/p_L＝0.7919

(6)剩余的五级球面像差

对于设计例1到5中的每一个，计算当光学记录介质的覆盖层的厚度由最小变到最大时并且当物镜的温度由最小变到最大时的剩余的五级球面像差。计算结果在分别对应于设计例1到设计例5的表6到表10中示出。

表6

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lmin	6.1	-1.2	-1.3
Lcenter	6.1	0.3	-0.2
				Lmax	6.0	0.2	0.2

                                        (单位：mλ_rms)

表7

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lmin	-7.7	-6.8	0.3
Lcenter	-5.1	-3.3	3.1
				Lmax	-2.7	-1.3	5.4

                                        (单位：mλ_rms)

表8

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lmin	8.6	-0.2	-1.8

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lcenter	8.0	0.6	-1.2
Lmax	7.4	0.0	-1.2

                                    (单位：mλ_rms)

表9

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lmin	2.4	-6.6	-7.6
Lcenter	1.3	-5.7	-6.7
				Lmax	0.8	-5.9	-6.4

                                    (单位：mλ_rms)

表10

	Tmin	Tcenter	Tmax
				Lmin	35.7	7.8	-13.4
Lcenter	29.6	2.1	-19.2
				Lmax	23.3	-4.3	-25.8

                                        (单位：mλ_rms)

这些结果说明了：对于满足表达式(16)或表达式(17)的根据本发明实施例的物镜的设计例1到4，剩余的五级球面像差小于10mλ_rms(0.01λ_rms)。相反地，对于设计例5的物镜，剩余的五级球面像差大于10mλ_rms，这意味着五级像差特别是五级温度球面像差没有被完全去除。

本申请包括与在2008年10月28日递交到日本专利局的日本在先专利申请JP 2008-276319中公开的主题相关的主题，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本发明不限于上述的实施例。可以对本发明进行各种修改和替换，只要它们在本发明的范围之内即可。

Claims (10)

1.一种物镜，

其中，对于所述物镜，满足表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，

其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

2.根据权利要求1所述的物镜，

其中，所述物镜由塑料制成。

3.根据权利要求1所述的物镜，

其中，所述物镜具有等于或大于0.80的数值孔径。

4.一种图像拾取设备，包括：

光源；

物镜；

光学系统，用于将由光源发射的光引导到所述物镜；以及

驱动单元，用于将所述物镜移动到预定位置，在该预定位置处所述物镜面对所述光学记录介质，

其中，对于所述物镜，满足表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，

其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

5.根据权利要求4所述的光学拾取设备，

其中，所述光源发射波长为405±8nm的光。

6.根据权利要求4所述的光学拾取设备，还包括：

准直透镜，该准直透镜能够通过沿着光轴移动来调整其位置，

其中，所述准直透镜起到下述作用：通过使用由入射倍率的变化而导致的三级球面像差和五级球面像差，校正由于所述光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的三级球面像差和五级球面像差，以及由于温度变化而导致的三级球面像差和五级球面像差。

7.一种光学记录/再现设备，包括：

图像拾取设备，该图像拾取设备包括：

光源，

物镜，

光学系统，用于将由光源发射的光引导到所述物镜，以及

驱动单元，用于将所述物镜移动到预定位置，在该预定位置处所述物镜面对所述光学记录介质；以及

光电检测器，用于检测由所述物镜集中在所述光学记录介质上的光的反馈光，该反馈光从所述光学记录介质的记录层被反射，

其中，对于所述物镜，满足表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，

其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

8.根据权利要求7所述的光学记录/再现设备，

其中，所述光学拾取设备还包括准直透镜，该准直透镜能够通过沿着光轴移动来调整其位置，并且

其中，像差是通过沿着光轴移动所述准直透镜并调整所述准直透镜的位置来校正的。

9.一种校正像差的方法，包括下述步骤：

使用物镜；

将光集中到光学记录介质的记录层上；以及

执行记录信息和再现信息中的至少一个，

其中，对于所述物镜，满足表达式

0.83＜(p_M/p_L)＜1.17和0.83＜(p_M/p_T)＜1.17

或者表达式

0.80＜(p_M/p_L)＜1.20和0.86＜(p_M/p_T)＜1.14，

其中，p_L是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于光学记录介质的覆盖层的厚度不同而导致的，p_T是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于物镜的环境温度的变化而导致的，并且，p_M是五级球面像差与三级球面像差之比，该球面像差是由于入射倍率的变化而导致的。

10.根据权利要求9所述的校正像差的方法，

其中，所述物镜具有等于或大于0.80的数值孔径，并且

其中，集中在所述光学记录介质的记录层上的光具有405±8nm的波长。

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