CN1252703C - 光学读出装置和物镜 - Google Patents

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Abstract

一种光学读出装置，包括：波长λ1的第1光源；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源；聚光光学系统，包括由塑料材料形成的单一的物镜，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；和光圈，在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，当针对第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；当针对第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面像差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也不连续。

Description

光学读出装置和物镜
                          技术领域
本发明涉及下述物镜，该物镜由塑料形成，其用于光学读出装置，该光学读出装置采用从激光射出的光束，通过物镜，借助光信息记录媒体的透明基板，在信息记录面上，形成光点，以光学方式记录和/或再生信息，本发明特别是涉及下述物镜，该物镜在第1光信息记录媒体的记录和/或再生中，采用波长λ1的第1光源，在第2光信息记录媒体的记录和/或再生中，采用波长λ2的第2光源，通过衍射，对因第1光信息记录媒体的透明基板厚度t1与第2光信息记录媒体的透明基板厚度t2的不同而产生的球面像差进行补偿。
                          背景技术
近年来，伴随短波红色半导体激光器的实用化，作为光信息记录媒体，以与过去的CD(compact disk)相同的尺寸实现大容量化处理的高密度的DVD(digital versatile disc)正在商品化。在于该DVD上记录或再生信息时，必须要求635nm或650nm的短波半导体激光器，以及数值孔径(NA)约为0.6的物镜。
此外，伴随可写入的光信息记录媒体即CD-R(write-once compact disk)的普及，光学读出装置还要求可对该CD-R与DVD两者记录和/或再生信息的所谓信息记录媒体的互换性。可是，由于该CD-R的反射率在短波长侧降低，无法获得必要的信号(再生信号，聚焦误差信号，跟踪误差信号)，故在这些CD-R中，780nm的半导体激光器是独立于DVD用的短波长半导体激光器而配备的。另外，在CD-R(下面称为“CD”)的信息记录和/或再生中，物镜的NA必须约为0.45。此外，本说明书中所说的“必要数值孔径”指由光信息记录媒体上必要的光点尺寸d与使用波长λ1计算出的数值孔径，一般，其可通过NA＝0.83λ/d表示。
这些光信息记录媒体的信息记录面通过透明基板保护，透明基板的厚度根据各光信息记录媒体的规格确定，对于DVD，上述厚度为0.6mm，对于CD系列，上述厚度为1.2mm。如果不考虑互换性，可相对相应的透明基板厚度，适当地设计读出光学系统的球面像差。但是，为了实现透明基板厚度不同的DVD与CD的互换，必须对应于上述的球面像差补偿，要求某种机构。
比如，在JP特开2000-81566号公报中，作为该球面像差补偿机构的实例，针对使用波长在DVD与CD不同的光学读出装置，公开了一种采用衍射光的物镜。可将该衍射透镜的倍数划分为作为母非球面的折射部的倍数和衍射部分的倍数。即，通过引入衍射作用，在为单透镜的同时，增加设计自由度。另外，衍射部分具有与倍数和波长成比例的折射光学系统不同的作用。通过适当地分配这些衍射部和折射部的倍数，可同时确保球面像差补偿。
但是，在相对CD的信息记录和/或再生时，如果在必要数值孔径NA2＝0.45的外侧区域，仍进行球面像差补偿，则光点过于集中。于是，为了使用具有DVD与CD共同的开口尺寸的光圈，NA2＝0.45的外侧区域在使用CD时，不得不进行形成光斑的球面像差设计。按照上述方式，在可相对DVD和CD这两者，适当地聚集光束的，所谓的衍射互换透镜中，接合有从不同的构思，进行光学设计的衍射面，由此，可通过1个物镜和1个纯孔径光阑，形成光学读出装置。
一般，在衍射透镜中，如上所述，倍数由衍射部分倍数与衍射基面的折射部分倍数的总和表示。此时，在由塑料形成衍射透镜的场合，呈现温度特性和波长特性相反的特性。下面对其原因进行描述。
比如，考虑衍射透镜的温度上升的场合。由于随温度上升，激光器波长变长，故在衍射部分，产生过(over)球面像差，但是，在主(ベ-ス)折射部分，由于伴随温度上升的折射率下降，产生欠(under)球面像差，在折射部分和衍射部分，产生实现抵消(cancell)方向的球面像差。因此，在进行温度补偿的场合，只要使衍射部分和折射部分产生的球面像差的绝对值接近即可。在仅仅由于激光器振荡波长误差而朝向长波长侧移动的场合，在衍射部分，产生过球面像差，但是衍射部分的色像差比球面像差小，其结果是，衍射部分的过球面像差成分不能抵消而残留下来。即，具有下述倾向，当将波长特性改善某个等级以上时，则温度特性开始变差，当将温度特性改善某个等级以上时，则波长特性开始变差，必须确保两者之间的平衡。
                          发明内容
本发明是针对上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种采用衍射的互换物镜，包括：以DVD/CD的互换性为基础，考虑温度特性的物镜及考虑波长特性的物镜，以及使这些特性取得平衡的物镜，还有本发明提供一种采用这些物镜的光学读出装置。
第1项发明所述的光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈开口尺寸为所述第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生；
在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm；
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在7～9μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在30～34μm的范围内，由此，在采用同一物镜，针对不同的光信息记录媒体进行信息的记录和/或再生的场合，可通过上述衍射部的不连续结构，适当地调整反射光斑量，特别可良好地确保温度特性。
在第2项发明所述的光读出装置中，在由f2表示针对上述第2光信息记录媒体进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径的情况下，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm的关系，由此，可确保光束的光点尺寸。即，如果上述某个位置h大于f2(NA2-0.03)mm，则可对应上述第2光信息记录媒体，确保分辨度，如果上述某个位置h小于f2(NA2+0.03)mm，则可确保相对上述第2光信息记录媒体的倾斜误差的极限。
在第3项发明所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量小于34μm，由此，可更加良好地确保温度特性。
在第4项发明所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量大于30μm，由此，可更加良好地确保温度特性。
在第5项发明所述的光学读出装置中，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部的上述有效直径内的上述某个位置h处，存在级差量小于9μm的球面像差的不连续部分，由此，不仅良好地确保温度特性而且可良好地确保波长特性。
第6项发明所述的光学读出装置在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，从球面像差的不连续部分，朝向上述光圈最外部，球面像差单调地变化。
在第7项发明所述的光学读出装置中，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。
第8项发明所述的光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为上述第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生；
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面像差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也不连续，由此，在采用同一物镜，针对不同的光信息记录媒体进行信息的记录和/或再生的场合，可通过上述衍射部和母非球面的不连续结构，适当地调整光斑量，特别可良好地确保波长特性。
在第9项发明所述的光学读出装置中，在由f2表示针对上述第2光信息记录媒体进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径的情况下，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm。
在第10项发明所述的光学读出装置中，由于上述衍射的母非球面的不连续量在1～10μm的范围内，故可更好地确保波长特性。
在第11项发明所述的光学读出装置中，由于上述球面像差的不连续部分的级差量在8～16μm的范围内，故可更好地确保波长特性。
在第12项发明所述的光学读出装置中，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。
第13项发明所述的光学读出装置包括光源和聚光光学系统，该聚光光学系统包括用于光信息记录媒体的信息记录/再生用的物镜；在上述物镜中的至少1个面上，形成同心圆状的衍射部，上述衍射部的间距从光轴到某个位置h处，单调地减小，在某个位置h的两相邻处，上述衍射部的间距增加，从上述某个位置h朝向周边，上述衍射部的间距单调地减小；
外侧与内侧相比较，沿厚度减小的方向，上述某个位置h处的上述衍射部的深度方向的级差量在1～10μm的范围内，由此，可在采用同一物镜，针对光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生的场合，通过上述衍射部的不连续结构，适当地调整光斑量，这样，可兼顾波长特性和温度特性。
第14项发明所述的物镜涉及下述光学读出装置用的物镜，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或或再生；
在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm；
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在7～9μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在30～34μm的范围内，由此，可在采用同一物镜，针对不同的光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生的场合，通过上述衍射部的不连续结构，适当地调整光斑量，特别是可良好地确保温度特性。
在第15项发明所述的物镜中，在由f2表示针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径的情况下，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm。
第16项发明所述的物镜的特征在于在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量小于34μm。
第17项发明所述的物镜的特征在于在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量大于30μm。
第18项发明所述的物镜的特征在于在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部的上述有效直径内的上述某个位置h处，存在级差量小于9μm的球面像差的不连续部分。
第19项发明所述的物镜的特征在于在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，从球面像差的不连续部分，朝向上述光圈最外部，球面像差单调地变化。
第20项发明所述的物镜的特征在于在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。
第21项发明所述的物镜涉及下述光学读出装置用的物镜，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生；
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面像差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也是不连续的，由此，可在采用同一物镜，针对不同的光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生的场合，通过上述衍射部和母非球面的不连续结构，适当地调整光斑量，特别是可良好地确保温度特性。
第22项发明所述的物镜的特征在于，在由f2表示针对上述第2光信息记录媒体进行信息的记录或再生时的上述物镜的焦距，由NA2表示上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径的情况下，上述某个位置h满足f2(NA2-0.03)mm≤h≤f2(NA2+0.03)mm。
第23项发明所述的的物镜的特征在于上述衍射的母非球面的不连续量在1～10μm的范围内。
第24项发明所述的物镜的特征在于上述球面像差的不连续部分的级差量在8～16μm的范围内。
第25项发明所述的物镜的特征在于，在针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA1，基板厚度t1，光源波长λ1分别满足下述关系，即0.57＜NA1＜0.63，0.55mm＜t1＜0.65mm，640nm＜λ1＜670nm，在针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，上述物镜的必要数值孔径NA2，基板厚度t2，光源波长λ2分别满足下述关系，即0.44＜NA2＜0.48，1.15mm＜t2＜1.25mm，770nm＜λ2＜795nm。
第26项发明所述的物镜涉及光信息记录媒体的信息记录/再生用的物镜，在上述物镜的至少1个面上，形成同心圆状的衍射部，上述衍射部的间距自光轴至某个位置h处单调地减小，在某个位置h的两相邻处，上述衍射部的间距增加，从上述某个位置h朝向周边，上述衍射部的间距单调地减小；
外侧与内侧相比较，沿物镜厚度减小的方向，上述某个位置h处的上述衍射部的深度方向的级差量在1～10μm的范围内，由此，可在采用同一物镜，针对光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生的场合，通过上述衍射部的不连续结构，适当地调整光斑量，这样，可兼顾波长特性和温度特性。
第27项发明的光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续，并且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在10～30μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在40～70μm的范围内，相对上述物镜的第1光信息记录媒体的必要数值孔径NA1，相对上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径NA2分别满足下述关系：
0.58＜NA1＜0.62，0.48＜NA2＜0.56
在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～10μm的范围内。
在第28项发明所述的光学读出装置中，在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～10μm的范围内。
第29项发明所述的光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，其特征在于：
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续，并且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在10～30μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在50～100μm的范围内，相对上述物镜的上述第1光信息记录媒体的必要数值孔径NA1，相对上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径NA2分别满足下述关系：
0.62≤NA1＜0.68，0.48＜NA2＜0.56
在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～20μm的范围内。
在第30项发明所述的光学读出装置中，在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～20μm的范围内。
第31项发明所述的物镜涉及下述光学读出装置用的物镜，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，其特征在于：
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续，并且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在10～30μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在40～70μm的范围内，相对上述物镜的上述第1光信息记录媒体的必要数值孔径NA1，相对上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径NA2分别满足下述关系：
0.58＜NA1＜0.62，0.48＜NA2＜0.56
在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～10μm的范围内。
在第32项发明所述的物镜中，在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～10μm的范围内。
第33项发明所述的物镜涉及下述光学读出装置用的物镜，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长λ2(λ1＜λ2)的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为t2(t1＜t2)的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由单一的塑料形成的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，
在上述物镜中的至少1个面上，在有效的直径内，设置有同心圆状的衍射面，并且衍射间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射的母非球面连续且衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述有效直径内的某个位置h，对通过级差量在10～30μm的范围内的球面像差的不连续部分以内的区域的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，并且当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，通过上述光圈最外部的光线的球面像差量在50～100μm的范围内，相对上述物镜的第1光信息记录媒体的必要数值孔径NA1，相对上述第2光信息记录媒体的必要数值孔径NA2分别满足下述关系：
0.62≤NA1＜0.68，0.48＜NA2＜0.56
在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～20μm的范围内。
在第34项发明所述的物镜中，在上述某个位置h处，衍射的母非球面是不连续的，该不连续量在1～20μm的范围内。
本说明书中所说的“衍射部”指在透镜的表面，设置起伏部(relief)，具有通过衍射，聚集光束，或将光发散的作用的部分。作为起伏部(relief)的形状，其包括如下那样的形状，比如，在透镜的表面上，形成以光轴为中心的基本同心圆状的环，如果以包含光轴的平面，观看其剖面，可以看到各环有锯齿的形状。
在本说明书中，“物镜”从狭义上说，指在光学读出装置上，安装光信息记录媒体的状态下，在最靠近光信息记录媒体侧的位置，按照与其相对的方式设置的，具有聚光作用的透镜，从广义上说，不但指该透镜和可通过致动器至少沿其光轴方向动作的透镜组。在这里，上述“透镜组”指至少1块以上(比如，2块)的透镜。因此，在本说明书中，“物镜的光信息记录媒体侧(像侧)的数值孔径NA”指物镜中的最靠近光信息记录媒体一侧的透镜面的数值孔径NA。另外，在本说明书中，必要数值孔径NA表示各光信息记录媒体的规格规定的数值孔径，或对各光信息记录媒体，对应于所采用的光源的波长，可得到进行信息的记录或再生所必需的光点直径的衍射极限性能的物镜的数值孔径。
在本说明书中，“第2光信息记录媒体”指比如，CD-R，CD-RW，CD-Video，CD-ROM等各种CD系的光盘，“第1光信息记录媒体”指DVD-ROM，DVD-RAM，DVD-R，DVD-RW，DVD-Video等各种DVD系的光盘。另外，在本说明书中说到透明基板厚度t时，包含t＝0的厚度。
                        附图说明
图1为包含本实施形式的物镜的光学读出装置的基本结构图；
图2为以示意方式表示第1实施形式的物镜的剖面图；
图3为表示专用区域和共用区域的概念的图；
图4(a)为使用DVD时的球面像差图，图4(b)为使用CD时的球面像差图；
图5(a)～5(d)为表示改变使用CD时的光斑的形成方式的场合的DVD波长特性以及DVD温度特性的图；
图6为表示相应DVD/CD的光信息记录媒体上的光点曲线图；
图7为以示意方式表示第2实施形式的物镜的剖面图；
图8为有关相应DVD/CD的球面像差图；
图9为表示相应DVD/CD的光信息记录媒体上的光点曲线图。
                   具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更加具体的描述。
(第1实施形式)
对第1实施形式进行描述。图1为包含本实施形式的物镜的光学读出装置的示意性结构图。在本实施形式中，对用于光学读出装置的物镜进行描述，该光学读出装置针对透明基板的厚度t1的第1光信息记录媒体10(下面也称为“DVD”)，以及具有与厚度t1不同的厚度t2的透明基板的第2光信息记录媒体10’(下面也称为“CD”)，记录和/或再生信息。在这里，透明基板的厚度分别为：t1＝0.6mm，t2＝1.2mm，在DVD中，物镜的必要数值孔径NA1＝0.60，在CD中，物镜的必要数值孔径NA2＝0.45。
光学读出装置作为光源包括，形成DVD10用的第1光源的第1半导体激光器1(波长λ1＝610～670nm)，以及形成CD10’用的第2光源的第2半导体激光器2(波长λ2＝740～870nm)。根据要再生/记录信息的光信息记录媒体10，10’，有选择地使用该第1半导体激光器1和第2半导体激光器2。另外，合成机构3为可对从第1半导体激光器1射出的光束，以及从第2半导体激光器2射出的光束进行合成处理的机构。
首先，在再生透明基板厚度t1的DVD10的场合，从第1半导体激光器1，射出光束，所射出的光束透过合成机构3，偏振光光束分光镜4，平行光管透镜5，1/4波长板6，形成圆偏振光的平行光束。该光束通过光圈7集中，通过物镜8，借助DVD10的透明基板10b，聚光于信息记录面10a上。通过信息记录面10a的信息凹坑调制而反射的光束再次透过物镜8，1/4波长板6，平行光管透镜5，射入偏振光光束分光镜4，在这里反射，通过柱状透镜11，获得象散，射入作为感光元件的光检测器12，采用从光检测器12输出的信号，读取记录于DVD10上的信息，获得信号。
检测光检测器12上的光点的形状变化造成的光量分布变化，进行对焦检测，或光道检测。根据该检测，两维致动器9使物镜8移动，从而使来自第1半导体激光器1的光在DVD10的信息记录面10a上成像，并且使物镜8移动，从而使来自第1半导体激光器1的光在规定的光道上成像。
在对透明基板厚度为t2(t1＜t2)的CD10’进行再生处理的场合，从第2半导体激光器2，射出光束，所射出的光束通过合成机构3，改变光路，通过偏振光光束分光镜4，平行光管透镜5，1/4波长板6，与第1光信息记录媒体(DVD)10共同的开口尺寸的光圈7，物镜8，借助CD10’的透明基板10b’，在信息记录面10a’上聚光。由信息记录面10a’的信息凹坑调制而反射的光束，再次通过物镜8，1/4波长板6，平行光管透镜5，偏振光光束分光镜4，柱状透镜11，射入光检测器12，采用从光检测器12输出的信号，读取记录于CD10’上的信息，获得信号。
检测光检测器12上的光点的形状变化造成的光量分布变化，进行对焦检测，或光道检测。根据该检测，两维致动器9使物镜8移动，从而使来自第2半导体激光器2的光在CD10’的信息记录面10a’上成像，并且使物镜8移动，从而使来自第2半导体激光器2的光在规定的光道上成像。另外，即使在不仅进行再生，而且在光记录媒体10，10’上记录信息的情况下，也进行基本相同的动作。
本实施形式的物镜8象上述那样，通过DVD/CD共同的开口尺寸光圈7，使来自相应的半导体激光器1，2的光束在各光信息记录媒体10，10’的信息记录面10a，10a’上聚光。
图2为以示意方式表示本实施形式的物镜的剖面图。点划线表示光轴。该物镜8的光源侧的面S1由以光轴为中心的同心圆状的衍射面8b构成。另外，光信息记录媒体侧的折射面S2呈非球面形状，其整体为具有正的倍数的凸透镜。衍射部8a的间距自光轴至某个位置h处单调地减小，在某位置h的两相邻处，衍射面8b的间距暂时增加。然后，上述间距从某个位置h，朝向周边进一步减小。
此外，由于在DVD与CD中，物镜8的必要数值孔径不同，故如上所述，在采用共同的开口尺寸的光圈7的场合，对于专用区域和共有区域来说要根据不同的观点，进行设计。图3为表示专用区域和共用区域的概念的图。在CD的信息记录和/或再生时所要求的NA20.45附近，存在专用区域和共有区域的边界，专用区域的外侧的光线相当于DVD的信息记录和/或再生时所要求的NA10.60。
大致上说，NA1＝sinθ1，NA2＝sinθ2。本发明中所说的球面像差的不连续部分相当于该边界部分。另外，光圈部的开口的最外部的光线相当于DVD中的NA0.60光线。
在本实施形式中，在DVD中，进行通过共有区域和专用区域的光束的总的球面像差补偿。在CD中，针对通过共有区域的光束，进行球面像差补偿。另外，在本实施形式中，衍射面的母非球面在该边界部分，基本连续地设计。该母非球面将在后面进行描述。
下面通过第2实施形式，对母非球面为不连续的设计进行描述。本说明书中的“小于衍射极限”指总的波像差小于作为马来西亚(マレシヤル)极限值的0.07λrms。另外，将“直至来自半导体激光器的光束在光信息记录媒体的信息记录面上聚光”称为“动作的光学系统”。
在这里，在CD的场合，还如图3所示，并非采用通过共有区域的光束形成光点，通过专用区域的光束作为光斑而灵活使用。但是，本发明人在考虑DVD的波长特性与温度特性的平衡的场合，发现必须在设计上考虑CD的光斑成分的出现情况。下面通过后面的附图，对这些进行描述。
图4(a)为通过波长λ1的光束，进行DVD的信息记录和/或再生时的球面像差图，图4(b)为通过波长λ2的光束，进行CD的信息记录和/或再生时的球面像差图。在图4(b)中，x表示本发明所称的使用CD时的“某个位置h”处的球面像差级差量，y表示通过使用CD时的光圈部的开口的最外部的光线的球面像差量(最外部球面像差量)。
图5(a)～(b)表示改变使用CD时的光斑的形成方式的场合的DVD波长特性的模拟结果，图5(c)～(d)表示改变使用CD时的光斑的形成方式的场合的DVD温度特性的模拟结果。在图5(a)～(b)的DVD波长特性中，纵轴表示在使用DVD时，波长变化δλ＝+10nm(温度变化δT＝0℃)时的波像差的球面像差成分的变化量δWF(λrms)。图5(a)中的横轴表示使用CD时的球面像差级差量x(μm)，图5(b)中的横轴表示使用CD时的最外部球面像差量y(μm)。在图5(c)～(d)的DVD温度特性中，纵轴表示在使用DVD时，温度变化δT＝+30℃，波长变化δλ＝+6nm时的波像差的球面像差成分的变化量δWF(λrms)。图5(c)中的横轴表示使用CD时的球面像差级差量x(μm)，图5(d)中的横轴表示使用CD时的最外部球面像差量y(μm)。
从图5(a)～(b)知道，使用CD时的球面像差级差量和最外部球面像差量越多，使用DVD时的波像差的球面像差成分的变化量越小，DVD波长特性越好。从图5(c)～(d)知道，使用CD时的球面像差级差量和最外部球面像差量越少，使用DVD时的波像差的球面像差成分的变化量越小，DVD温度特性越好。如上所述，相对使用CD时的球面像差级差量和最外部球面像差量，DVD波长特性与DVD温度特性呈现相反的倾向。因此，如果考虑DVD波长特性与DVD温度特性之间的平衡，则最好在图5(a)～(c)的近似回归直线的交点附近，设定使用CD时的球面像差级差量，在图5(b)～(d)的近似回归直线的交点附近，设定使用CD时的最外部球面像差量。
通过按照上述方式，适当地设定这些光斑量，则可一边确保DVD与CD之间的互换性，一边使DVD的温度特性提高，或使波长特性提高，或者兼顾DVD的波长特性和温度特性。
另外，本发明不限于本实施形式。在这里给出了相当于DVD的必要数值孔径NA1＝0.60，CD的必要数值孔径NA2＝0.45的光学读出装置用的物镜，但是，对于除此以外的互换，也只要适当地分别设计共有区域和专用区域即可。同样在此场合，CD系的光点形成也是灵活使用通过共有区域部分的光束，将通过专用区域的光束作为光斑，但是，为了兼顾DVD系的温度特性和波长特性，只要注意切换位置的光斑出现量和DVD的最周边部分的光线光斑量即可。通过设计，分派此场合切换位置的球面像差的不连续量，可确保波长特性与温度特性之间的平衡。
此外，使共有区域，专用区域的整个面形成与光轴同心的圆状的衍射面，但是并不限于此，即使在由折射环形成一部分环的情况下，也是相同的。另外，针对下述实例进行了描述，在该实例中，使作为光源的，DVD/CD用的单独半导体激光器的光束，射入单一的物镜，但是，也适合采用近年开发的，实现2个发光点单片(one tip)化的光源。
(第2实施形式)
下面对第2实施形式进行描述。本实施形式与第1实施形式的较大的不同之处在于边界部分的衍射面的母非球面是不连续的。由于除此以外的方面与上述的场合相同，故省略对重复部位的描述。
图7为以示意方式表示本实施形式的物镜的剖面图。该物镜8’的光源侧的面S1由光轴呈同心圆状的衍射面8b’形成。另外，光信息记录媒体侧的折射面S2呈非球面形状，作为整体，为具有正的倍数的凸透镜。衍射部8a’的间距自光轴至某个位置h单调地减小，在某个位置h的两相邻处，间距暂时增加。然后，从某个位置h，朝向周边，上述间距进一步减小。另外，衍射面8b’的母非球面按照在某个位置h不连续的方式设计。另外，级差δ在某个位置h的外侧，沿透镜厚度减小的方向设置。可通过设计这样的母非球面的级差δ，形成波长特性，温度特性较强的物镜8’。在后面将要描述的表4中，给出母非球面的级差量和球面像差的变化量之间的关系。
还如图7所示，由于在衍射面的母非球面上，设置级差δ，故同样在衍射面8b’的切换部(在距光轴，某个位置h处)处，具有级差。级差沿在图7中外侧减薄的方向设置，这样对于波长特性，温度特性的提高是有效的。
同样在本实施形式中，最好某个位置h设定在CD的必要数值孔径NA2附近，如果其设置于高于此处的位置，则虽然CD光点尺寸会减小，但相对于光盘倾斜误差的界限就会变得很小。反之，如果将h设定在较低的位置，则CD的分辨度不足，该方式是不好的。
此外，还如图7所示，CD的专用区域的球面像差为上方呈凸的曲线状的球面像差。通过采用该方式，可提高CD的光点的最高强度。
显然，在本实施形式中，也与第1实施形式相同，通过对针对第2光信息记录媒体(CD)10’的信息记录和/或再生时的球面像差的不连续部分的级差量，以及相当于针对第2光信息记录媒体10’的信息记录和/或再生时的NA1的光线的球面像差量进行控制，可获得波长特性更好的物镜，或温度特性更好的物镜，或者这些特性保持平衡的物镜。
(实施例)
下面对用于上述实施形式的光读取装置的优选的物镜的实施例进行描述。
(实施例1)
本实施例为上述的第1实施形式的实施例。
一般，衍射面的衍射环间距采用相位差函数，或光路差函数定义。具体来说，相位差函数Φb按照单位为弧度的方式，由下述的“数学公式1”表示，光路差函数ΦB按照单位为mm的方式，由数学公式2表示。
数学公式1
Φb = Σ i = 0 ∞ b 2 i h 2 i
数学公式2
ΦB = Σ i = 0 ∞ B 2 i h 2 i
这2个表示方法的单位不同，但是，在表示衍射环的间距的意义方面，是同等的。即，相对主波长λ(单位mm)，当将λ/2π与相位差函数的系数b相乘时，可换算为光路差函数的系数B，另外，与此相反，如果用λ/2π除光路差函数的系数B，可换算为相位差函数的系数b。
在根据上述的定义的情况下，通过使相位差函数或光路差函数的2次系数为非零的值，则可使透镜保持倍数。另外，通过使相位差函数或光路差函数的2次以外的系数，比如，4次系数，6次系数，8次系数，10次系数等为非零的值，则可对球面像差进行控制。在这里所述的“进行控制”指对折射部分所具有的球面像差，在衍射部分具有反向的球面像差，从整体上对球面像差进行补偿，或对衍射部分的球面像差进行操作，使总的球面像差或为所需的光斑量。
另外，在至少1侧的面上，形成上述衍射面，并且具有由下述的“数学公式3”表示的非球面形状。
数学公式3
Z = h 2 / r 1 + 1 - ( 1 + k ) ( h / r ) 2 + Σ i = 1 ∞ A i h pi
其中，Z表示光轴方向的轴，h表示与光轴相垂直的方向的轴(距光轴的高度：以光的行进方向为正)，r表示近轴曲率半径，κ表示圆锥系数，A表示非球面系数，P表示非球面的幂数。
在DVD中，基准设计波长λ1＝655nm，基准温度T＝25℃，焦距f＝3.36mm，数值孔径NA1＝0.60，光信息记录媒体的透明基板的厚度t1＝0.6mm。另外，在CD中，基准设计波长λ2＝785nm，光信息记录媒体的透明基准的厚度t2＝1.2mm。
此外，半导体激光器具有下述特性，即如果使用环境温度变化，则激光器的波长也变化。在下述的本实施例中，半导体激光器的温度造成的波长变化为0.2nm/℃。另外，在本说明书中所述的“温度特性”指假定使用环境温度变化时，包含光源的波长变化和温度变化的特性。另外，“波长特性”指假定使用环境温度不变化，包含仅仅光源的波长变化的影响的特性。
作为物镜材料的塑料为烯烃系树脂，其折射率也伴随温度而变化，δn/δT＝约3×E-5。另外，在下述中(包含表的透镜数据)，采用E(比如，2.5×E-3)，表示10的幂的乘数(比如，2.5×10-3)。
表1表示物镜数据。i表示面序号，i＝1指光圈。另外，在物镜透镜中的激光器侧的面上，形成衍射面，i＝2指共有区域的数据，i＝2’指专用区域的数据。i＝4，5表示光信息记录媒体。h表示距光轴的高度，专用区域和共有区域内部由相应的光路差函数、非球面系数表示。此外，权利要求书中所述的“某个位置h”指区域的切换位置，在本实施例中，h＝1.5885mm。图4为关于相应的DVD/CD的球面像差图。
                                    表1    f1＝3.36mm
  第i面   ri   di(655nm)   ni(655nm)   di(785nm)   ni(785nm)
  1   ∞   0.0   1.0   0.0   1.0   光圈直径4.04mm
  2   2.11407   2.2   1.54094   2.2   1.53716
  2’   2.48705   2.173   1.54094   2.2   1.53716
  3   -8.22482   1.7529   1.0   1.3879   1.0
  4   ∞   0.6   1.57752   1.2   1.57063
  5   ∞
非球面数据
第2面(0＜h＜1.5885mm：DVD/CD共有区域)
       非球面系数
       κ-2.2075×E-0
       A1+2.0119×E-2                 P1  4.0
       A2-7.0650×E-4                 P2  6.0
       A3-4.3563×E-4                 P3  8.0
       A4+8.8717×E-5                 P10 10.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长720nm)
               B2-2.0188×E-3
               B4+7.3880×E-4
               B6-3.6841×E-4
               B8+5.7087×E-5
第2’面(1.5885mm＜h：DVD专用区域)
       非球面系数
       κ+6.2742×E-2
       A1+1.4278×E-2                 P1 4.0
       A2-6.2694×E-3                 P2 6.0
       A3+1.1432×E-3                 P3 8.0
       A4-1.4237×E-4                 P4 10.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长655nm)
                  B2+2.3672×E-2
                  B4-2.2032×E-2
                  B6+8.2055×E-3
                  B8-1.5045×E-3
                  B10+1.0754×E-4
第3面非球面系数
       κ+2.8703×E-0
       A1+2.2701×E-2                 P1 4.0
       A2-1.2631×E-2                 P2 6.0
       A3+5.8438×E-3                 P3 8.0
       A4-1.6771×E-3                 P4 10.0
       A5+2.4271×E-4                 P5 12.0
       A6-1.2458×E-5                 P6 14.0
在表2中，给出本实施例中的，使用CD时，切换位置的球面像差级差量与使用CD时光圈部的开口的最外部的光线的球面像差量，以及温度变化时波长变化时的波像差的球面像差成分的变化量。为了参照，记载了图5所示的设计实例的各特性。图6表示相应的DVD/CD的光信息记录媒体上的光点曲线，可确认获得相当于必要数值孔径的光点直径。
                            表2
  实施例1
  λ＝655nm，T＝25℃   0.003λrms
  λ＝645nm，T＝25℃   0.018λrms
  λ＝661nm，T＝55℃   0.017λrms
  CD球面像差级差量   8.4μm
  CD最外部球面像差量   32.5μm
  必要数值孔径   0.60/0.45
(实施例2)
本实施例为上述第2实施形式的实施例。
表3表示物镜数据。i表示面序号，i＝1指光圈。另外，在物镜透镜中的激光器侧的面上，形成衍射面，i＝2指共有区域的数据，i＝2’指专用区域的数据。i＝4，5表示光信息记录媒体。权利要求书中所述的“某个位置h”指区域的切换位置，在本实施例中，h＝1.0951mm。此外，衍射面的母非球面的某个位置h的级差量δ为4.1μm，变更为衍射实际形状的场合的级差量为2.6μm。即使在这样的设定情况下，DVD中的球面像差的不连续量仍可按照与实施例1相同的程度，进行像差补偿，在实际使用方面没有问题。表4表示本实施例的波像差的球面像差的变化量。
                  表3    f1＝2.33mm
第i面 ri di(655nm) ni(655nm) di(785nm) ni(785nm)
  1   ∞   0.0   1.0   0.0   1.0   光圈直径2.796mm
  2   1.45979   1.2   1.54094   1.2   1.53716
  2’   1.57087   1.19862   1.54094   1.19862   1.53716
  3   -6.5648   1.27787   1.0   0.90801   1.0
  4   ∞   0.6   1.57752   1.2   1.57063
  5   ∞
非球面数据
第2面(0＜h＜1.0951mm：DVD/CD共有区域)
       非球面系数
       κ-1.7548×E-0
       A1+4.05003×E-2                P1  4.0
       A2+3.14654×E-3                P2  6.0
       A3-5.72872×E-3                P3  8.0
       A4+1.16004×E-3                P10 10.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长720nm)
                  B4-6.75958×E-3
                  B6+2.19750×E-3
                  B8-2.44083×E-3
                  B10+6.53100×E-4
第2面(1.0951mm＜h：DVD专用区域)
       非球面系数
       κ-2.37743×E-1
       A1+2.65976×E-2                P1  4.0
       A2-1.62599×E-2                P2  6.0
       A3-3.3313×E-3                 P3  8.0
       A4+1.17216×E-3                P10 10.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长655nm)
                  B2-1.09818×E-2
                  B4+8.60593×E-3
                  B6-1.77199×E-3
                  B8-3.35676×E-3
                  B10+1.18213×E-3
第2面非球面系数
       κ+5.90481×E-0
       A1+4.23950×E-2                P1 4.0
       A2-8.29666×E-3                P2 6.0
       A3-2.07583×E-2                P3 8.0
       A4+2.23298×E-2                P4 10.0
       A5-9.11000×E-3                P5 12.0
       A6+1.38455×E-3                P6 14.0
                     表4
  实施例2
  λ＝655nm，T＝25℃   0.003λrms
  λ＝645nm，T＝25℃   0.012λrms
  λ＝661nm，T＝55℃   0.011λrms
  CD球面像差级差量   13μm
  CD最外部球面像差量   46μm
  母非球面级差量   4.1μm
  必要数值孔径   0.60/0.47
实施例3
本实施例与实施例2相同，为上述的第2实施形式的实施例。
表5表示物镜数据，表6表示波像差中的球面像差成分的变化量。
                      表5  f1＝3.36mm
  DVD  CD
第i面 ri di(655nm) ni(655nm) di(785nm) ni(785nm)
  0   ∞   1.0   ∞   1.0   发光点
  1   ∞   0   1.0   0   1.0  光圈(光圈直径4.03mm)
  2’   1.9401   2.2023   1.52915   2.2023   1.52541   物镜
  2   2.081   2.2   1.52915   2.2   1.52541
  3   -7.7425   1.7499   1.0   1.3873   1.0
  4   ∞   0.6   1.57685   1.2   1.57063   光盘
  5   ∞   1.0   1.0
衍射，非球面数据
第2’面(h＞1.724mm：专用区域)
       非球面系数
       κ-6.1561×E-1
       A1-1.3167×E-2                 P1 4.0
       A2+9.5822×E-4                 P2 6.0
       A3+5.3625×E-4                 P3 8.0
       A4-5.1391×E-5                 P4 10.0
       A5-7.7984×E-6                 P5 12.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长655nm)
                  B2+7.5522×E-3
                  B4-8.6739×E-3
                  B6+2.9392×E-3
                  B8-4.4636×E-3
                  B10+2.5503×E-5
第2面(h＜1.724mm：共有区域)
       非球面系数
       κ-2.7919×E-0
       A1+3.0085×E-2                P1 4.0
       A2-4.3858×E-3                P2 6.0
       A3+7.0599×E-4                P3 8.0
       A4-6.0461×E-5                P4 10.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长730nm)
                      B20.0
                      B4-1.4891×E-3
                      B6+7.2906×E-5
                      B8-4.4409×E-5
                      B10+2.8827×E-6
第3面
       非球面系数
       κ+1.2215×E+01
       A1+0.26642×E-1                P1 4.0
       A2-0.11604×E-1                P2 6.0
       A3+0.57574×E-2                P3 8.0
       A4-0.16622×E-2                P4 10.0
       A5+0.22803×E-3                P5 12.0
       A6-0.95715×E-5                P6 14.0
                    表6
  λ＝655nm，T＝25℃   0.002λrms
  λ＝645nm，T＝25℃   0.019λrms
  λ＝661nm，T＝55℃   0.022λrms
  CD球面像差级差量   14μm
  CD最外部球面像差量   37μm
  母非球面级差量   2.3μm
  必要数值孔径   0.60/0.51
实施例4
本实施例与实施例2相同，为上述的第2实施形式的实施例。
表7表示物镜数据，表8表示波像差中的球面像差成分的变化量。
                        表7f1＝3.22mm
  DVD               NA0.65   CD                NA0.50
第i面 ri di(660nm) ni(660nm) di(785nm) ni(785nm)
  0   ∞   1.0   ∞   1.0   发光点
  1   ∞   0   1.0   0   1.0   光圈(光圈直径4.19mm)
  2’   1.86991   1.95631   1.52897   1.95631   1.52541   物镜
  2   1.96569   1.94   1.52897   1.94   1.52541
  3   -8.40241   1.7401   1.0   1.3751   1.0
  4   ∞   0.6   1.57721   1.2   1.57063   光盘
  5   ∞   1.0   1.0
衍射，非球面数据
第2’面(h＞1.620mm：专用区域)
       非球面系数
       κ-0.38630×E-0
       A1-3.6881×E-3                 P1 4.0
       A2-7.6396×E-3                 P2 6.0
       A3+2.7410×E-3                 P3 8.0
       A4+1.3137×E-5                 P4 10.0
       A5-3.2928×E-4                 P5 12.0
       A6+8.8661×E-4                 P6 14.0
       A7-7.7648×E-6                 P7 16.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长660nm)
                      B2-2.8433×E-3
                      B4-2.2070×E-4
                      B6+2.9686×E-4
                      B8-2.4044×E-4
                      B10+3.4921×E-5
第2面(h＜1.620mm：共有区域)
       非球面系数
       κ-1.7051×E-0
       A1+1.8305×E-2                 P1 4.0
       A2-2.3146×E-3                 P2 6.0
       A3+2.5402×E-3                 P3 8.0
       A4-2.3158×E-3                 P4 10.0
       A5+1.0966×E-3                 P5 12.0
       A6-2.6244×E-3                 P6 14.0
       A7+2.5284×E-4                 P7 16.0
       光路差函数(光路差函数的系数：基准波长720nm)
                    B20.0
                    B4-1.6819×E-3
                    B6+1.0984×E-4
                    B8-1.1022×E-4
                    B10+1.3615×E-5
第3面
       非球面系数
       κ+6.5698×E-0
       A1+0.22484×E-1                P1 4.0
       A2-0.11494×E-1                P2 6.0
       A3+0.51114×E-2                P3 8.0
       A4-0.13723×E-2                P4 10.0
       A5+0.22696×E-3                P5 12.0
       A6-0.27661×E-5                P6 14.0
       A7+0.18819×E-5                P7 16.0
                 表8
  λ＝660nm，T＝25℃   0.002λrms
  λ＝650nm，T＝25℃   0.021λrms
  λ＝666nm，T＝55℃   0.033λrms
  CD球面像差级差量   13μm
  CD最外部球面像差量   93μm
  母非球面级差量   16.3μm
  必要数值孔径   0.65/0.50
图8为关于相应的DVD/CD的球面像差图。另外，图9表示信息记录媒体上的光点曲线，同样在本实施例中，可确认获得与必要数值孔径相当的光点直径。
如上所述，采用本发明，可提供下述物镜和具有该物镜的光学读出装置，该物镜无论相对光学读出装置的气氛气温度变化引起激光器振荡波长变化和物镜材料折射率变化的场合，或者，相对仅仅激光器振荡波长变化的场合，均可获得球面像差变差的平衡，即相对误差原因，具有较强的抵抗性。

Claims (2)

1.一种光学读出装置，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长比λ1长的λ2的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为比t1大的t2的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，其特征在于：
在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且多个环带的间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限，
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面像差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也不连续。
2.一种物镜，用于光学读出装置，该光学读出装置包括：波长λ1的第1光源，该第1光源对透明基板的厚度为t1的第1光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；波长比λ1长的λ2的第2光源，该第2光源对透明基板的厚度为比t1大的t2的第2光信息记录媒体，照射光束，记录和/或再生信息；聚光光学系统，该聚光光学系统包括由塑料形成的单一的物镜，该物镜通过上述第1和第2光信息记录媒体的透明基板，使从上述第1和第2光源射出的光束，聚光于信息记录面上；光圈，该光圈的开口尺寸为第1和第2光信息记录媒体共同的开口尺寸，该光学读出装置对各光信息记录媒体，进行信息的记录和/或再生，所述物镜的特征在于：
在上述物镜的至少1个面上，在有效的直径内，设置有多个环带，并且间距从光轴，朝向周边，慢慢地减小，但是在某个位置h处，存在衍射间距增加的衍射部；
当针对上述第1光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在上述有效直径内，对通过上述衍射部的光束进行像差补偿处理，使其小于衍射极限；
当针对上述第2光信息记录媒体，进行信息的记录或再生时，在动作的光学系统中，在上述衍射部中，通过上述有效直径内的某个位置h的光束存在球面像差的不连续部分，该不连续部分的衍射的母非球面也是不连续的。
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