CN1877716B - 物镜和光学信息读取/写入装置 - Google Patents

Abstract

一种物镜，用于光学信息读取/写入装置，其分别利用满足关系式λ1＜λ2＜λ3的第一、第二和第三波长λ1、λ2和λ3(nm)的三种激光束的相应一种，进行多个光盘的每一个的读取和/或写入操作，该物镜包括具有至少一个物镜表面被同心分开的多个环形折射区的相移结构。物镜由阿贝数νd满足条件40≤νd≤80的材料制成。相移结构在每对相邻折射面区域具有台阶，其将光程差给予入射激光束，从而满足条件2N+1.00＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30，其中，ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，而N表示非负整数。

Description

物镜和光学信息读取/写入装置

技术领域

本发明涉及光学信息读取/写入装置，其设置有具有例如不同的记录密度、不同的保护层厚度的多种光盘，和在这种装置中所包括的物镜。 

背景技术

通常，光盘具有多种标准，诸如具有不同的记录密度或不同的保护层厚度的CD和DVD。此外，最近，为了获得更高的信息记录容量，实际上使用具有比DVD还更高记录密度的光盘新标准。存在引用HD DVD和BD(蓝光光盘)光盘的新标准。这种光盘新标准具有厚度等于或薄于DVD厚度的保护层。这样，因为有符合不同标准的多个光盘，为了方便用户，光学信息读取/写入装置，更严格地说，设置在其中的物镜光学系统目前被要求保证在多个光盘中的兼容性。应该指出，在本说明书中，“光学信息读取/写入装置”包括各种装置，诸如仅用于读出信息的装置、仅用于写入信息的装置和用于读出和写入信息的装置。另外，“保证兼容性”意指即使当要进行操作的光盘被改变时，不改变任何部分，保证将信息写到光盘和/或从光盘读取信息的读取/写入操作。 

为了获得用于保证在符合不同标准的多个光盘中的兼容性的装置，需要通过改变在读取或写入信息的读取/写入操作中使用的光的数值孔径(NA)、补偿根据保护层厚度而变化的球差，获得对应于不同记录密度直径的聚束光(beamspot)。通常，波长越短的光的光斑(spot)直径可以被减到越小。为此，在传统的光学信息读取/写入装置中，不同波长的激光束用于不同记录密度。例如，波长大约为790nm的激光束适于在CD中使用，而波长大约为660nm的激光适于在DVD中使用。此外，在使用光盘新标准时，应用比DVD更短波长的激光束(例如，波长大约为408nm的所谓蓝色激光)。 

而且，一些技术实际开始使用，其中，具有在构成物镜光学系统的至少一个光学元件(例如，物镜)的任何一个表面上设置具有多个精微(microscopic)环形台阶的环形区结构，以在合适的条件下、将不同波长的每束激光束会聚在相应的一个光盘的记录表面上。 

由于光源的个体差异或诸如温度变化的环境变化造成的波长移动，期望上述的光学元件能够由使用的激光束的设计波长来补偿球差。应该指出，“设计波长”意指优化用于每个光盘的读取/写入操作的每束激光束的波长。 

例如，用于保证在三种光盘(诸如上述的CD、DVD和HD DVD)中的兼容性这种物镜在日本专利临时公开No.2004-247025(在下文中，称为‘025公开) 中提出。 

在‘025公开中，披露了保证在具有不同记录密度的三种盘中的兼容性的光学拾取装置。更具体地说，在光学拾取装置中所包括的物镜设置有环形区结构，使得第三级衍射光被用于具有更高记录密度的光盘的读取/写入操作，而第二级衍射光被用于DVD或CD的读取/写入操作。这种在光学拾取装置中所包括的物镜形成合适的光斑，用于在各种光盘的记录表面上的读取/写入操作。因此，提供的光学拾取装置保证在具有不同记录密度的三种光盘中的兼容性。

但是，在‘025公开中所披露的光学拾取装置中，在读取/写入操作中仅获得大约40％光利用率。此外，产生多余级数衍射光(在这种情况下是第一级衍射光)。因此，产生这样的问题，聚焦误差信号的波形变形使得聚焦功能劣化、或聚光束不能会聚成预定直径。

发明内容

本发明是优点在于，提供光学信息读取/写入装置和其中使用的物镜，即使在对符合不同标准的多个光盘的每一个进行的读取/写入操作时，利用具有不同波长的多束激光束的相应的一束，可以在多个光盘的每一个的记录表面上形成抑制球差的合适聚束光，即使当物镜包括在使用较低记录密度的光盘时产生多余级数衍射光的这种相移结构时，也能防止聚焦功能劣化，并将聚束光减小到期望直径，还保证在使用较高记录密度的光盘时的高光利用率。

根据本发明的一方面，提供一种用于光学信息读取/写入装置的物镜，利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，该光学信息读取/写入装置被设置成用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)，物镜在其至少一个表面包括相移结构，其具有至少一个表面是同心(concentrically)分开的多个环形折射面(refractive surface)区域。物镜由阿贝数vd满足条件40≤vd≤80的材料制成。相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束。相移结构被设置为满足条件：2N+1.00＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30，其中，ΔOPD表示台阶给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

根据上述设置的物镜，有可能保证在分别符合不同标准的三种光盘中的高兼容性。特别是，上述结构的物镜可以抑制在使用相对低记录密度的光盘，诸如CD时产生的多余级数衍射光的强度，以防止聚焦误差信号的波形变形。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：3.04＜|ΔOPD/λ1|＜3.29。

可选择地，相移结构设置成满足条件：1.50＜|ΔOPD/λ3|＜1.62。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：5.07＜|ΔOPD/λ1|＜5.25。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.50＜|ΔOPD/λ3|＜2.58。

根据这些方面，在使用第三波长的激光束时，有可能实现想要级数衍射光比多余级数衍射光更高的衍射效率。而且，有可能提高第二波长激光束的衍射效率。应该指出，“想要级数衍射光”意指用于读取/写入操作的衍射级的衍射光。

此外，利用上述结构的相移结构，有可能抑制第三波长激光束的多余级数衍射光的强度，以提高其衍射效率，保证第一波长激光束的高光强度。

根据本发明的另一方面，提供一种用于光学信息读取/写入装置的物镜，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)，物镜在物镜的至少一个表面包括相移结构，其具有至少一个表面是同心分开的多个环形折射面区域。物镜是由阿贝数vd满足条件20≤vd≤40的材料制成的单个透镜。相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束。相移结构设置成满足条件：2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.25，其中，ΔOPD表示台阶给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

根据上述结构的物镜，有可能保证在分别符合不同标准的三种光盘中的高兼容性。特别是，上述结构的物镜可以抑制在使用相对低记录密度的诸如CD的光盘时产生的多余级数衍射光的强度，以防止聚焦误差信号的波形变形。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.10。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：1.30＜|ΔOPD/λ3|＜1.47。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：4.80＜|ΔOPD/λ1|＜5.20。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.27＜|ΔOPD/λ3|＜2.46。

根据某些方面，在使用第三波长的激光束时，有可能实现想要级数衍射光比多余级数衍射光更高的衍射效率。而且，有可能提高第二波长激光束的衍射效率。应该指出，“想要级数衍射光”意指用于读取/写入操作的衍射级的衍射光。

此外，利用上述结构的相移结构有可能抑制第三波长激光束的多余级数衍射光的强度，以提高其衍射效率，保证第一波长激光束的高光强度。

根据本发明的另一方面，提供一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面具有相移结构，其具有至少一个表面是同心分开的多个环形折射面区域。多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)。多种光盘包括：第一光盘具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；第二光盘具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用第二波长λ2的激 光束进行第二光盘的读取/写入操作；和第三光盘具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作。把光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径。光学信息读取/写入装置被设置成使得第一波长λ1和第二波长λ2的激光束基本上作为准直光入射到物镜上，第三波长λ3的激光束作为发散光入射到物镜上。物镜由阿贝数vd满足条件40≤vd≤80的材料制成。相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束。相移结构设置成满足条件：2N+1.00＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30，在第三光盘的记录表面上、设置成用于会聚第三波长λ3的激光束的第一区域中，其中，ΔOPD(nm)表示台阶给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

这里，第一光盘对应于符合新标准、尤其是HD DVD的光盘。此外，第二光盘例如对应于DVD。第三光盘例如对应于CD或CD-R。

可选择地，可以满足-0.02＜f1×M1＜0.02；-0.02＜f2×M2＜0.02；-0.12＜f3×M3＜-0.04，其中，M1和f1分别表示在第一光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，M2和f2分别表示在第二光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，而M3和f3分别表示在第三光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距。另外，相移结构被设置成满足条件：3.04＜|ΔOPD/λ1|＜-0.04。

应该指出，第一区域设置在物镜的光轴附近。

根据有些方面，有可能抑制在使用第三波长激光束时产生的多余级数衍射光，保证第一波长激光束的光强度。此外，有可能抑制在第一、第二和第三光盘的每一个的读取/写入操作中的球差，以在其记录表面上形成合适的聚束光。

可选择地，相移结构被设置成满足条件：1.50＜|ΔOPD/λ3|＜1.62。

可选择地，相移结构包括在第一区域外面的第二区域。在这种情况下，第二区域被设置成用于将第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚第三波长的激光束。另外，第二区域可以包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束。而且，由第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由第一区域的每一个台阶给出的光程差中的至少一种光程差的绝对值。

可选择地，光学信息读取/写入装置可以设置成满足条件：f1×NA1＞f2×NA2，其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距。在这种情况下，相移结构包括在第二区域外面的第三区域。另外，第三区域被设置成用于仅仅将第一波长的激光束会聚在第一光盘的记录表面上，而不会聚第二和第三波长的激光束。另外，第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束。另外，由第三区域中的台阶给出的至 少一种光程差的绝对值不同于由第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

还是可选择地，光学信息读取/写入装置可以设置成满足条件：f1×NA1＜f2×NA2，其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距。在这种情况下，相移结构可以包括在第二区域外面的第三区域。另外，第三区域用于仅仅将第一波长的激光束会聚在第一光盘的记录表面上，而不会聚第二和第三波长的激光束。另外，第三区域可以包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束。而且，由第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

根据本发明的另一方面，提供一种光学信息读取/写入装置，其被设置成利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面包括相移结构，其具有至少一个表面是同心分开的多个环形折射面区域。多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)。多种光盘包括：第一光盘具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；第二光盘具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和第三光盘具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作。光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径。光学信息读取/写入装置被设置成使得第一波长λ1和第二波长λ2的激光束基本上作为准直光入射到物镜上，第三波长λ3的激光束作为发散光入射到物镜上。物镜由阿贝数vd满足条件20≤vd≤40的材料制成。相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束。相移结构设置成满足条件：2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.25，在第三光盘的记录表面上、被设置成用于会聚第三波长λ3的激光束的第一区域中，其中ΔOPD(nm)表示台阶给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

可选择地，光学信息读取/写入装置可以设置成满足条件：-0.02＜f1×M1＜0.02；-0.02＜f2×M2＜0.02；-0.38＜f3×M3＜-0.30，其中M1和f1分别表示在第一光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，M2和f2分别表示在第二光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，M3和f3分别表示在第三光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距。还是可选择地，相移结构设置成满足条件：2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.10。

可选择地，相移结构设置成满足条件：1.30＜|ΔOPD/λ3|＜1.47。

根据本发明的另一方面，提供一种光学信息读取/写入装置，其被设置成利用具有不同波长的多种基本准直的激光束的相应一种，进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面具有相移结构，其具有至少一个表面是同心分开的多个环形折射面区域。多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)。多种光盘包括：第一光盘具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；第二光盘具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和第三光盘具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作，其中光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作必须的数值孔径。物镜由阿贝数vd满足条件40≤vd≤80的材料制成。相移结构具有至少两种台阶，在每对相邻折射面区域之间的每种台阶将光程差给予入射激光束。相移结构设置成满足条件：2N+1.00＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.30，在第三光盘的记录表面上、用于会聚第三波长λ3的激光束的第一区域中，其中ΔOPD(nm)表示至少两种台阶的至少一种给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

当使用光学系统的有限(finite)系统时，在物镜沿垂直于光轴方向的方向(光盘的圆周方向)移动的跟踪操作中，产生诸如慧差和像散的离轴像差。由于离轴像差的缘故，可能阻止在每个光盘的记录表面上形成合适的聚束光。根据上述结构的光学信息读取/写入装置，在将第三波长激光束会聚在第三光盘记录表面的第一区域中，分别设置将光程差给予第一波长激光束的至少两种台阶。因此，具有第一、第二和第三波长的基本准直激光束的每一束都可以入射到物镜上，以抑制跟踪操作中的像差。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：3.04＜|ΔOPD1/λ1|＜3.29。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：1.50＜|ΔOPD1/λ3|＜1.62。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：5.07＜|ΔOPD1/λ1|＜5.25。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.50＜|ΔOPD1/λ3|＜2.58。

利用上述结构的相移结构有可能抑制在使用第三波长激光束时产生的多余级数衍射光的强度，保证第一波长激光束的高光强度。另外，有可能提高第三波长激光束的衍射效率，以提高整个光学信息读取/写入装置的光利用率。

还是可选择地，相移结构设置成满足条件：2N-0.20＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+ 0.20，其中ΔOPD表示至少两种台阶的另一种给予第一波长λ1的激光束的光程差。

因此，有可能保证利用第一、第二和第三波长激光束的每一束的读取/写入操作的高衍射效率。

可选择地，相移结构设置成满足条件：1.90＜|ΔOPD2/λ1|＜2.10。

因此，有可能保证在使用任何一个光盘时会聚在记录表面的激光束的高光强度。

可选地，相移结构可以包括在第一区域外面的第二区域。在这种情况下，第二区域可以用于将第一波长和第二波长的激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚第三波长的激光束。另外，第二区域可以包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束。而且，由第二区域中的台阶给出的至少一种光程差与第一激光束的波长λ1的比率的绝对值可能不同于|ΔOPD2/λ1|。

根据本发明的另一方面，提供一种光学信息读取/写入装置，其被设置成利用具有不同波长的多种基本准直的激光束的相应一种，进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面包括相移结构，其具有至少一个表面是同心分开的多个环形折射面区域。多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1(nm)、第二波长λ2(nm)和第三波长λ3(nm)。多种光盘包括：第一光盘具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；第二光盘具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和第三光盘具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作。光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作必须的数值孔径。物镜由阿贝数vd满足条件20≤vd≤40的材料制成。相移结构具有至少两种台阶，在每对相邻折射面区域之间的每种台阶将光程差给予入射激光束。相移结构设置成满足条件：2N+0.70＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.25，在第三光盘的记录表面上、用于会聚第三波长λ3的激光束的第一区域中，其中ΔOPD(nm)表示至少两种台阶的至少一种给予第一波长λ1的激光束的光程差(nm)，N表示非负整数。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.80＜|ΔOPD1/λ1|＜3.10。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：1.30＜|ΔOPD1/λ3|＜1.47。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：4.80＜|ΔOPD1/λ1|＜5.20。

可选择地，相移结构可以设置成满足条件：2.27＜|ΔOPD1/λ3|＜2.46。

根据这些方面，有可能抑制在使用第三波长激光束时产生的多余级数衍射光的强度，保证第一波长激光束的高光强度。另外，有可能抑制在第一、第二和第三光盘的每一个的读取/写入操作中的球差。另外，有可能提高第三波长激光束的衍射效率，以提高整个光学信息读取/写入装置的光利用率。

在有些方面，第一、第二和第三波长的基本准直激光束的每一束可以入射到物镜上，以抑制跟踪操作时的像差。

附图说明

图1示意性地表示根据本发明一方面或多方面的第一实施例，具有物镜包括在其中的光学信息读取/写入装置的结构；

图2A，2B，和2C示意性地表示根据本发明一方面或多方面的第一实施例，在从各自的光源到各自的光盘的各自的光路上的物镜和各自的光盘；

图3是在根据本发明一方面或多方面的第一实施例和第二实施例中，设置在物镜第一表面上的相移结构的放大图。

图4A、4B和4C示意性地表示根据本发明一方面或多方面的第二实施例，在从各自的光源到各自的光盘的各自的光路上的物镜和各自的光盘；

图5是用于解释在根据本发明一方面或多方面的第二实施例中，在满足条件(23)的情况下的效果的衍射效率曲线图；

图6是用于解释在根据本发明一方面或多方面的第二实施例中，在满足条件(24)的情况下的效果的衍射效率曲线图；

图7是用于解释在根据本发明一方面或多方面的第二实施例中，在满足条件(25)的情况下的效果的衍射效率曲线图；

图8是用于解释在根据本发明一方面或多方面的第二实施例中，在满足条件(26)的情况下的效果的衍射效率曲线图；

图9是在根据本发明一方面或多方面的实例1中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图；

图10A，10B和10C是在根据本发明一方面或多方面的实例1中，在光学信息读取/写入装置中利用第一、第二和第三激光束产生的球差的曲线图；

图11是在根据本发明一方面或多方面的实例2中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图；

图12是在根据本发明一方面或多方面的实例3中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图；

图13A，13B和13C是在根据本发明一方面或多方面的实例3中，在光学信息读取/写入装置中利用第一、第二和第三激光束产生的球差的曲线图；

图14是在根据本发明一方面或多方面的实例4中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图；

图15A，15B和15C是在根据本发明一方面或多方面的实例4中，在光学信息读取/写入装置中利用第一、第二和第三激光束产生的球差的曲线图； 

图16是在根据本发明一方面或多方面的实例5中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图； 

图17A，17B和17C是在根据本发明一方面或多方面的实例5中，在光学信息读取/写入装置中利用第一、第二和第三激光束产生的球差的曲线图； 

图18是在根据本发明一方面或多方面的比较实例5中，在光学信息读取/写入装置中利用第三激光束所检测的聚焦误差信号的曲线图。 

具体实施方式

在下文中，参照附图，描述根据发明一方面或多方面的每个实施例的物镜。在光学信息读取/写入装置中所包括的每个实施例的物镜保证在不同规格，诸如不同保护层厚度和不同记录密度的三种光盘中的兼容性。 

在下文中，为了说明的简单起见，最高记录密度的光盘(例如，诸如HDDVD和BD的新标准的光盘)被称为第一光盘D1。第二高记录密度的光盘(例如，DVD，DVD-R等)被称为第二光盘D2。最低记录密度的光盘(例如，CD，CD-R等)被称为第三光盘D3。 

在实施例中，光盘D1，D2，和D3的保护层厚度分别表示为t1，t2，和t3。厚度t1，t2，和t3具有以下值。t1≈0.6mmt2≈0.6mmt3≈1.2mm 

此外，当对光盘D1-D3的每一个进行将信息写到光盘和/或从中读取信息的读取/写入操作时，需要改变NA(数值孔径)，以获得对于每个光盘的记录密度的具有合适直径的聚束光。这里，如果对光盘D1-D3的读取/写入操作必须的最佳设计NA分别用NA1，NA2，和NA3表示，那么NA1，NA2，和NA3之间的关系如下：NA1＞NA3和NA2＞NA3 

也就是说，在对比第三光盘D3具有更高记录密度的第一光盘D1和第二光盘D2的每一个的读取/写入操作中，因为它必须形成较小的聚束光，所以需要更高的NA。同时，在对具有最低记录密度的第三光盘D3的读取/写入操作中，所需要的NA更小。应该指出，任何光盘都装在读取/写入操作时旋转的转盘上。 

当如上所述使用具有不同记录密度的光盘D1-D3的每一个时，具有不同波长的相应一束激光束被应用于光学信息读取/写入装置，以获得对于每一个光盘的记录密度具有合适直径的聚束光。更具体地说，在对第一光盘D1的读取/写入操作中，从光源发射具有最短波长(第一波长)的激光束(在下文中，称为“第一激光束”)，以在第一光盘D1的记录表面形成最小直径的聚束光。而且，在对第三光盘D3的读取/写入操作中，从光源发射具有最长波长(第三波长)的激光束(在下文中，称为“第三激光束”)，以在第三光盘D3的记录表面形成最大直径的聚束光。另外，在对第二光盘D2的读取/写入操作中，从光源发射具有第二最短波长(第二波长)的激光束(在下文中，称为“第二激光束”)，以在第二光盘D2的记录表面形成第二最小直径的聚束光。 

(第一实施例)

图1示意性地表示在根据本发明一方面或多方面的第一实施例中，具有物镜10包括于其中的光学信息读取/写入装置100的结构。光学信息读取/写入装置100包括发射第一激光束的光源1A、发射第二激光束的光源1B、发射第三激光束的光源1C，衍射光栅2A、2B和2C，耦合透镜3A、3B和3C，分束器41和42，半反射镜5A、5B和5C，和光接收部件6A、6B和6C。应该指出，光学信息读取/写入装置100必须满足用于上述使用的每一个光盘的合适NA的要求。因此，光学信息读取/写入装置100包括用于调整第三激光束的直径的孔径调整元件(未示出)。

如图1所示，分别从光源1A和1B发射的第一和第二激光束在分别通过耦合透镜3A和3B之后，经过分束器41进入公共光路。同时，从光源1C发射的第三激光束经过耦合透镜3C和分束器42进入公共光路，从而入射到物镜10上。透过物镜10的每束激光束会聚在准备进行读取/写入操作的光盘D1-D3的相应一个的记录表面附近。在记录表面上反射的激光束的每一束被半反射镜5A-5C的相应一个偏转(deflect)，由光接收部分6A-6C进行检测。

图2A，2B，和2C示意性地表示在从各自的光源到各自的光盘的各自的光路上的物镜10和各自的光盘D1，D2和D3。在图2A、2B和2C的每一个中，光学信息读取/写入装置100的参考轴AX用长短交替的虚线表示。在图2A-2C的每一个所示的情况中，物镜10的光轴与参考轴AX相同，由于跟踪操作，物镜10的光轴还可能会偏移。参考轴AZ和光轴之间的位置关系与下面提到的第二实施例(参见图4)相同。[0086]物镜10按照从光源侧的顺序具有第一表面11和第二表面12。如图2A-2C所示，物镜10被设置成由塑料制成的双凸单透镜，其第一表面11和第二表面12是非球面。如果离光轴的高度为“h”的非球面表面上的坐标点和在光轴上与非球面表面相切的平面之间的距离(SAG量)表示为“X(h)”，在光轴上的非球面表面的曲率(1/r)表示为“C”，圆锥系数是“K”，而第2i级非球面系数是“A_2i”，则非球面表面的形状可以用以下的公式(A)表示。 

$X\left(h\right)=\frac{{\mathrm{Ch}}^2}{1+\sqrt{1-(K+1)C^2{h}^2}}+\underset{i=2}{\∑}{A}_{2i}{h}^{2i}---\left(A\right)$

此外，每个光盘D1-D3具有保护层21和记录表面22。应该指出，在每 个实际的光盘D1-D3中，记录表面夹在保护层21和标签层(未示出)之间。

当具有对应于每个光盘D1-D3使用的波长的激光束被用于光学信息读取/写入装置100时，由于物镜的折射率变化和/或光盘D1-D3之间保护层的厚度差，球差有变化。为了让光学信息读取/写入装置100保证在光盘D1-D3中的兼容性，需要充分地补偿由于利用光盘D1-D3的任意一个而造成的球差。因此，在物镜10的至少一个表面(在第一实施例中为第一表面11)设置相移结构，其具有至少一个表面是同心分隔的多个环形反射面，以及在一对任意相邻的反射面区域之间的多个精微台阶。多个精微台阶的每一个被设置成给出入射激光束的预定光程差。

图3是在第一表面11上设置的相移结构的放大图。如图3所示，光程差定义为计算在沿离开光轴的方向延长第(j-1)级折射面的形状而获得的虚拟扩展平面(A-A’平面)的分界线(hj)上由于折射产生的像面的光路长度、与计算在靠近光轴方向上延长第j级折射面的形状而获得虚拟扩展平面(B-B’平面)的分界限(hj)上由于折射产生的像面的光路长度之差。

图3所示的相移结构具有这样的性能，即，控制由于第一激光束和第二激光束的波长之差而导致的在物镜10的折射透镜部分产生的球差。此外，相移结构的每一个台阶都设计成对第一激光束给定的光程差是基于物镜10的阿贝数的预定值。因此，可以进行对第三光盘D3的读取/写入操作，而不劣化聚焦功能，特别是使用第三光盘D3时。

更具体地说，当使用阿贝数vd满足以下的条件(1)的物镜10时，相移结构设计成通过构成相移结构的每个台阶给予第一激光束的光程差OPD满足以下的条件(2)

40≤vd≤80    …(1) 

2N+1.00＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30  …(2) 

其中N是非负整数。同样适用于在下面所示的每个条件中使用的N。 

当|ΔOPD|超过条件(2)的上限时，造成这种第一激光束的光强降低的不期望状态。此外，当|ΔOPD|小于条件(2)的下限时，造成这种不期望的状态，即，第三激光束的多余级数的衍射光的强度增加，劣化聚焦功能。

更具体地说，将光程差给予第一激光束的上述台阶设计成满足以下条件(3)或(5)。

3.04＜|ΔOPD/λ1|＜3.29  …(3) 

5.07＜|ΔOPD/λ1|＜5.25  …(5) 

而且，为了保证第三激光束的想要级数衍射光的衍射效率高于多余级数衍射光的衍射效率，满足条件(2)的上述台阶设计成满足以下的条件(4)或(6)。更具体地说，期望满足条件(3)的上述台阶设计成满足以下的条件(4)，期望满 足条件(5)的台阶设计成满足以下条件(6)。应该指出，优选相移结构满足条件(3)和(4)，还可以设计成满足条件(3)和(4)的至少一个。同样适用于条件(5)和(6)。

1.50＜|ΔOPD/λ3|＜1.62    …(4)

      2.50＜|ΔOPD/λ3|＜2.58    …(6) 

物镜10通常设置在光学信息读取/写入装置100的参考轴AX上。但是，在读取/写入操作中，物镜10有时由于跟踪偏移会偏离参考轴AX的位置。在这种情况下，当准直光入射到物镜10上时，不产生像差。但是，当诸如发散光和会聚光的非准直光入射到物镜10上时，产生诸如慧差和像散的离轴像差。通常，在读取/写入装置中需要高NA的光盘相对于每种像差具有较窄的允许范围。因此，当使用在读取/写入装置中需要高NA的光盘时，期望基本上准直的光入射到物镜10上，从而防止由离轴光造成的多种像差入射到物镜上，即使物镜10由于跟踪偏移偏离了参考轴AX的位置。

例如，具有设计成满足上述条件(3)或(4)的相移结构的物镜10设计成满足以下条件(13)和(14)。

-0.02＜f1×M1＜0.02    …(13) 

-0.02＜f2×M2＜0.02    …(14)应该指出，M1和f1分别表示在使用第一光盘D1时的成像放大率和物镜10的焦距，M2和f2分别表示在使用第二光盘D2时的成像放大率和物镜10的焦距。 

由于物镜10设计成满足条件(13)和(14)，所以在使用第一光盘D1或第二光盘D2时采用的光基本上成为准直光。因此，有可能将由跟踪偏移造成的慧差或像散充分地降低到小到可忽略的程度。

应该指出，在第一实施例中，通过设置第一光源1A和第二光源1B，使物镜10的成像放大率M1或M2为零，使得通过耦合透镜3A和3B的相应一个，从第一光源1A和第二光源1B的每一个发射的激光束转换成准直光。即，在第一实施例中第一光源1A和第二光源1B的每一个用作第一激光束和第二激光束的相应一束的准直透镜。

如上所述，当物镜10设计成在使用相对于每种像差具有窄的允许范围的光盘D1和D2的每一个时有效减小像差，仅仅通过物镜10的性能不能充分地减小在第三光盘D3上的读取/写入操作产生的球差。为此，在使用第三光盘D3时产生的球差通过使在物镜10上的入射光成为会聚光来补偿，如图2C所示。更具体地说，当使用第三光盘D3时物镜10成像放大率和焦距分别表示为M3和f3时，物镜10设计成满足以下条件(15)。

-0.12＜f3×M3＜-0.04    …(15) 

当“f3×M3”的值超过条件(15)的上限时，造成这种不期望的状态，即，在使用第三光盘D3时留下过校正的球差。同时，当“f3×M3”的值小于条件(15) 的下限时，造成这种不期望的状态，即，在使用第三光盘D3时产生欠校正的球差。当物镜10设计成满足条件(15)时，有可能减小在使用第三光盘D3时产生的球差。

这里，当相移结构设计成由每个台阶给定的光程差满足上述条件(3)时，更具体地说，只要是第一激光束的波长的大约三倍，就有可能减小由于第一光盘D1和第三光盘D3之间的盘厚度差造成的球差。因此，与由每个台阶给定的光程差只要是第一激光束的波长的2K倍的情况相比，可以使入射到物镜10上的第三激光束的发散角很小。(K表示正整数。同样适用于下文。)

当采用阿贝数满足下列条件(7)的物镜时，相移结构设计成这样，即，由构成相移结构的每个台阶给定的第一激光束的光程差ΔOPD满足以下条件(8)。

20≤vd≤40    …(7) 

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.25    …(8) 

当|ΔOPD/λ1 |的值超过条件(8)的上限时，造成这种不期望的状态，即，第三激光束的多余级数的衍射光强度增强。当|ΔOPD/λ1|的值小于条件(8)的下限时，造成这种不期望的状态，即，第一激光束的光强降低。

更具体地说，对第一激光束给出光程差的上述台阶设计成满足以下条件(9)或(11)。

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.10  …(9) 

4.80＜|ΔOPD/λ1|＜5.20  …(11) 

另外，为了保证第三激光束的想要级数衍射光的衍射效率高于第三激光束的多余级数衍射光的衍射效率，满足条件(8)的上述台阶设计成满足以下条件(10)或(12)。更具体地说，期望满足条件(9)的上述台阶设计成满足以下的条件(10)，期望满足条件(11)的台阶设计成满足以下条件(12)。应该指出，优选相移结构既满足条件(9)又满足条件(10)，还可以设计成至少满足条件(9)和(10)之一。同样适用于条件(11)和(12)。

1.30＜|ΔOPD/λ3|＜1.47    …(10)

       2.27＜|ΔOPD/λ3|＜2.46    …(12) 

如上所述，在使用在读取/写入操作时需要高NA的光盘中，优选让基本准直的光入射到物镜10上。此外，需要物镜10充分补偿在第三光盘D3的读取/写入操作中产生的球差。因此，例如，具有设计成满足上述条件(9)或(10)的相移结构的物镜10被设计成满足上述条件(13)和(14)，和以下条件(16)。

-0.38＜f3×M3＜-0.30    …(16) 

根据阿贝数vd的值，光学信息读取/写入装置100被设置成如上所述。因此，如图2A、2B和2C所示，在光盘D1-D3的每一个的读取/写入操作中， 从相应于所使用光盘的一个光源发射的激光束，经过相应耦合透镜3A-3C之一、相应分束器41和42之一和物镜10被会聚，从而形成用于读取/写入操作的合适聚束光。此外，有可能防止在使用第三光盘D3时产生的多余级数的衍射光，从而保持聚焦功能良好。

(第二实施例)

接下来，解释根据本发明一方面或多方面的第二实施例中的光学信息读取/写入装置。图4A、4B和4C的每一个示意性地表示第二实施例的光学信息读取/写入装置中所包括的物镜10和光盘D1、D2和D3的相应一个，在使用相应光盘的各自光路上。以与图2相同的方式，在图4A、4B和4C的每一个中，光学信息读取/写入装置100的参考轴AX用长短交替的虚线表示。应该指出，在第二实施例中，与第一实施例相同的构成元素给出相同的附图标记，这里将省略这些附图标记的详细解释。

在第二实施例中，每个光源1A-1C设置在从每个光源1A-1C发射的激光束通过相应的耦合透镜3A-3C之一转换成准直光的位置。因此，使得物镜10的成像放大率基本上为零。即，耦合透镜3A、3B和3C分别用作准直第一、第二和第三激光束的准直透镜。

在这个实施例中的相移结构具有控制第一至第三激光束之间的波长差造成的球差基本上为零的衍射函数。衍射函数被认为是三个波长兼容性(compatibility)函数，以保证三个波长之间的兼容性，这使得透过物镜10的每束激光束形成合适的聚束光，用于在相应的光盘的记录表面22上具有减小球差的读取/写入操作。

例如，具有上述相移结构的物镜10设计如下。开始，计算至少两种光程差函数，例如第一光程差函数和第二光程差函数，它们在第一至第三激光束各自最大衍射效率的衍射级之间的比例彼此不同。

应该指出，光程差函数表示物镜10作为在离开光轴高度为“h”处具有附加光程长度的衍射透镜的函数。当光程差函数表示为“φ(h)”时，φ(h)可以用以下等式(B)表示：

$\left[00116\right]\mathrm{\φ}\left(h\right)=\mathrm{m\λ}\underset{i=1}{\∑}{P}_{2i}{h}^{2i}---\left(B\right)$

其中P_2i(其中i是正整数)是第二、第四和第六...级的系数，m表示所使用的激光束产生最大衍射效率的衍射级，λ表示所使用的激光束的设计波长。 

接下来，上述相移结构的形状通过结合所计算的光程差函数来获得。因此，由于光程差相对于第一激光束的绝对值彼此不同，在基于两种光程差函数确定的相移结构所包括的台阶造成两种光程差变化。即，第二实施例的相移结构的台阶分成两种台阶，对第一激光束分别给出不同光程差的第一台阶和第二台阶。应该指出，描述“光程差的绝对值不同”用于理解：如果把沿从物镜10到每一个光盘 的方向上的光程差定义为正光程差，而把相反方向的光程差定义为负光程差，则光程差之间只是正/负符号的不一致不被认为是光程差不同。

第二实施例的相移结构的第一台阶设计成这样，即，给予第一激光束的光程差是根据与第一实施例相同方式的物镜10阿贝数的预定值。

更具体地说，当采用阿贝数vd满足下列条件(1)的物镜10时，相移结构设计成这样，即，通过第一台阶的每一个给予第一激光束的光程差ΔOPD1满足以下条件(17)。

40≤vd≤80    ...(1) 

2N+1.00＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.30    ...(17) 

更特别地，相移结构被设计成这样，即，将光程差给予第一激光束的上述第一台阶满足以下条件(18)或(20)。

3.04＜|ΔOPD1/λ1|＜3.29  ...(18) 

5.07＜|ΔOPD1/λ1|＜5.25  ...(20) 

此外，为了让第三激光束的想要级数衍射光比多余级数衍射光具有更高的衍射效率，满足条件(17)的上述台阶设计成满足以下条件(19)或(21)。更具体地说，期望满足条件(18)的上述台阶设计成满足条件(19)，而期望满足条件(20)的台阶设计成满足条件(21)。

1.50＜|ΔOPD1/λ3|＜1.62    ...(19)

2.50＜|ΔOPD1/λ3|＜2.58           ...(21) 

条件(17)对应于第一实施例的条件(2)。条件(18)和(20)分别对应于条件(3)和(5)。条件(19)和(21)分别对应于条件(4)和(6)。因此，省略有关每个条件(17)-(20)的说明，因为它可以参考有关条件(2)-(6)的相应一个的说明而获得。

另外，在第二实施例中，当采用阿贝数vd满足以下条件(7)的物镜10时，相移结构设计成光程差ΔOPD1满足以下条件(22)。

20≤vd≤40    ...(7) 

2N+0.70＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.25    ...(22) 

更特别地，相移结构设计成这样，即，将光程差给予第一激光束的上述台阶满足以下条件(23)或(25)。

2.80＜|ΔOPD1/λ1|＜3.10  ...(23) 

4.80＜|ΔOPD1/λ1|＜5.20  ...(25) 

此外，为了让第三激光束的想要级数衍射光比多余级数衍射光具有更高的衍射效率，满足条件(22)的上述台阶设计成满足以下条件(24)或(26)。更具体地说，期望满足条件(23)的上述台阶设计成满足条件(24)，而期望满足条件 (25)的台阶满足条件(26)。

1.30＜|ΔOPD1/λ3|＜1.47    ...(24)

       2.27＜|ΔOPD1/λ3|＜2.46    ...(26) 

条件(22)对应于第一实施例的条件(8)。条件(23)和(25)分别对应于条件(9)和(11)。条件(24)和(26)分别对应于条件(10)和(12)。

图5-8示出了用于解释在满足各条件(23)-(26)的情况下的效果的衍射效率曲线图。在每个附图中，粗实线、粗虚线、细实线和细虚线分别表示第一激光束、第二激光束、第三激光束的多余级数衍射光，和第三激光束的想要级数衍射光。在每个附图中，水平轴表示每个条件(23)-(26)的值，而垂直轴表示在相应一个光盘的记录表面上的衍射光强度(单位：％)。在图5和6的每一个中，在第一激光束的第三级衍射光的强度定义为100％的情况下，光强表示为相对值。同时，在图7和8的每一个中，在第一激光束的第五级衍射光的强度定义为100％的情况下，光强表示为相对值。高光强意味着每一衍射光的高衍射效率。应该指出，在图5-8中，第一、第二和第三波长分别为407nm、660nm和790nm。

如图5-8所示，当相移结构设计成满足每一个条件时，第一和第二激光束的每一激光束呈现高衍射效率，从而可以根据所使用光盘D1和D2各自的记录密度进行读取/写入操作。此外，当相移结构设计成满足每一种条件时，相对于第三级光束，想要级数衍射光总是比多余级数衍射光具有更高的衍射效率，要保证40％或更高的光强，其被认为是第三光盘D3的读取/写入操作的最低要求。

如上所述，当相移结构设计成满足条件(23)-(26)的每一个时，通过第一台阶的每一个给予第一激光束的光程差基本上只是第一激光束波长的(2K+1)倍。因此，仅仅第一台阶有限制，以保证第三激光束的想要级数衍射光的足够光强。因此，第二台阶设计成提高记录表面22上的光强，尤其是在使用第三光盘D3时。特别是，在第二实施例的物镜10上设置的相移结构的第二台阶设计成这样，即，通过第二台阶的每一个给予第一激光束的光程差ΔOPD2满足以下条件(27)，尤其是，满足以下条件(28)。

2N-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2N+0.20    ...(27) 

1.80＜|ΔOPD2/λ1|＜2.20          ...(28) 

由于相移结构的第二台阶设计成光程差ΔOPD2满足条件(27)或(28)，有可能在使用第三光盘D3时提高记录表面22的光强，保证第一激光束或第二激光束的高衍射效率。

通过设计如上所述的相移结构，当使用光盘D1-D3的每一个时，即使第一至第三激光束的相应一个基本上转换成准直光，也有可能充分地减小在使用光盘D1-D3的每一个时产生的球差，和由跟踪操作产生的慧差和/或像散。此外，有可能防止在使用第三光盘D3时产生的多余级数衍射光，以保持聚焦功能良好。

在上文中已经解释了两个实施例。在每一个实施例中，具有上述台阶的相移结构不一定要求设置在第一表面11的整个区域上。上述相移结构可以设置在包括物镜10的光轴的第一表面11的最内区域中，用于转换第三激光束，即，可以设置在用于转换第一至第三激光束的任一激光束的区域(在下文中，称为“第一区域”)中。

此外，在第一和第二实施例的物镜10中，根据用于保证光盘D1-D3的每一个的读取/写入操作的NA所需要的有效光束直径，有时在第一区域外面设置不同于第一区域的相移结构的第二区域，而且，在第二区域外面设置具有不同于第一区域和第二区域的相移结构的第三区域。

第二区域的相移结构具有充分的衍射功能，以会聚在使用第一光盘D1和第二光盘D2的每一个时采用的第一激光束和第二激光束的每一激光束，其中第一光盘D1和第二光盘D2通常需要比第三光盘D3的NA更高的NA。

第二区域的相移结构具有用于会聚第三激光束的台阶。即，在第一激光束的基础上(换言之，当第一激光束入射时)，由第二区域的台阶产生的光程差中的至少一种光程差的绝对值不同于由第一区域的台阶产生的光程差的绝对值。这里，当在第一区域中存在两种或更多种台阶时，把光程差给予激光束的台阶相应于第一区域中的上述台阶，其中该光程差与第一激光束的波长的比率接近偶数(evennumber)。例如，当在第一区域中存在如上所述的两种台阶时，设置成满足上述条件(27)和(28)的台阶相应于在第一区域中的上述台阶。

另外，在物镜10的第一表面11上的第一激光束的入射光束直径不同于第二激光束的有效光束直径的情况下，设置第三区域的相移结构。

在设置第三区域的情况下，首先，满足以下条件(29)的情况被引用：

f1×NA1＞f2×NA2    ...(29)其中f1表示在使用第一光盘D1时的焦距，而f2是在使用第二光盘D2时的焦距。换言之，上述引用的情况是，在第一激光束入射的物镜10的入射表面上的有效光束直径大于在第二激光束入射的物镜10的入射表面上的有效光束直径。在这种情况下，在第一表面11上形成具有这种相移结构的第三区域，即，第一激光束基本上没有像差、充分地会聚在第一光盘D1的记录表面上。 

在条件(29)被满足的情况下形成的第三区域与第二区域相反，不用于会聚第二激光束。即，在满足条件(29)的情况下形成的第三区域的相移结构具有用于第二激光束的孔径调整功能。因此，相移结构设计成这样，即，由在每对相邻折射表面区域之间的边界处的台阶给予第一激光束的光程差不同于在第二区域给予第一激光束的光程差。在这种设计中第三区域被照射，以获得对于第一激光束的最大衍射效率。

在设置第三区域的情况下，其次，满足以下条件(30)的情况被引用。

f1×NA1＜f2×NA2    ...(30) 换言之，上述引用的情况是在第二激光束入射的物镜10的入射表面上的有效光束直径大于第一激光束入射的物镜10的入射表面上的有效光束直径的情况。在这种情况下，在第一表面11上形成具有这种相移结构的第三区域，即，其中第二激光束充分地会聚在第二光盘D2的记录表面上，基本上没有任何像差。在满足条件(30)的情况下形成的第三区域与第二区相反，不用于会聚第一激光束。即，在满足条件(30)的情况下形成的第三区域的相移结构具有用于第一激光束的孔径调节功能。因此，相移结构设计成这样，由在每对相邻折射面区域之间边界处的台阶给予第二级光束的光程差，不同于在第二区域给予第二激光束的光程差。在这种设计中第三区域被照射，以获得对于第二激光束的最大衍射效率。 

光学信息读取/写入装置100具有示出的五个具体实例(实例1-5)，其使用上述第一实施例的设计方法所设计的物镜10作为物镜光学系统(objectiveoptical system)，和物镜10的两个具体实例(实例6和7)。在实例1和2的每一个的光学信息读取/写入装置100如图1、图2A-2C所示。另外，实例3-5的每一个的光学信息读取/写入装置100如图1、图4A-4C所示。应该指出，在每个实例中，调节光束直径的孔径调整装置(未示出)用于在使用第三光盘D3的读取/写入操作中获得良好的数值孔径。为此，如图2A-2C、图4A-4C所示，在使用第三光盘D3时的有效光束直径小于在使用第一光盘D1和第二光盘D2时的有效光束直径。

假设作为在每个实例中采用的光盘，最高记录密度的第一光盘D1具有0.6mm的保护层厚度，第二高记录密度的第二光盘D2具有0.6mm的保护层厚度，而最低记录密度的第三光盘D3具有1.2mm的保护层厚度。

(实例1)

在实例1的光学信息读取/写入装置100中所包括的物镜10具有相移环形区结构，该结构仅由在第一表面11上给出一种光程差的台阶组成。实例1中的物镜10的具体规格在表1中示出。

表1

	第1激光	第2激光	第3激光
				波长[nm]	405	660	790
焦距[mm]	3.000	3.103	3.122
				NA	0.650	0.628	0.469
放大率M	0.000	0.000	-0.026

通过表1的放大率看出，在实例1中，激光束入射到物镜10上，在使用光盘D1和D2上的任何一个时作为准直光，在使用光盘D3时作为发散光。在表2、3和4中示出包括物镜10的光学信息读取/写入装置100的具体规格，物镜10在分别使用光盘D1、D2和D3时具有表1所示的规格。

表2

表3

表4

如表2-4的每一个“标记”所示，表面号No.0表示每个光源1A-1C。表面号No.1和No.2表示每个衍射光栅2A-2C。表面号No.3和No.4表示每个耦合棱镜3A-3C。在表2和3中的表面号No.5和No.6表示分束器41。在表2和3中的表面号No.7和No.8和在表4中的表面号No.5和表面号No.6表示分束器42。在表2和3中的表面号No.9和No.10和在表4中的表面号No.7和No.8表示物镜10。在表2和3中的表面号No.11和No.12分别表示保护层21和光盘D1和D2的每一个的记录表面22。同样，在表4中的表面号No.9和No.10表示保护层21和光盘D3的记录表面22。在表2-4中，“r”表示每个透镜的曲率表面，“d”表示透镜厚度或在读取/写入操作中从透镜表面到下一个透镜表面之间的距离，n(Xnm)表示在X nm波长的折射率。同样适用于在每个下述实例中表示具体规格的每个表。

此外，每个耦合透镜3A-3C的第二表面和物镜10的两个表面11和12是非球面。在表5、6和7中分别示出在第一、第二和第三光盘D1、D2和D3的读取/写入操作中、调整非球面的每一个的形状的圆锥系数和非球面系数。应该指出，在每个表中的符号E表示10为基数(radix)和E的右侧值作为指数。

表5

表6

9	2.1544E-07
		10	1.3353E-05

表7

在表8中示出用于调整在实例1的物镜10的的第一表面11上形成的相位环形区结构的光程差函数中的系数P_2i。此外，在表9中示出的每一激光束具有最大衍射效率的衍射级m。如表9所示，各衍射级的每一个根据所使用的激光束进行设定。 

表8

表9

	第1激光	第2激光	第3激光
				衍射级m	3	2	2

在图10中示出在实例1的物镜10的第一表面11上形成的相移环形区结构的具体规格。表10示出在实例1的物镜10的第一表面11上形成的每个环形区的范围，和由第一激光束透过每个环形区产生的光程差。每个环形区的范围用离开光轴的一对高度hmin和hmax表示。

表10

号	hmin	hmax	|ΔOPD/λ1|	|ΔOPD/λ3|
					0	0.000	0.920
1	0.920	1.199	3.17	1.56
					2	1.199	1.351	3.17	1.56
3	1.351	1.457	3.17	1.56
					4	1.457	1.540	3.17	1.56
5	1.540	1.608	3.17	1.56
					6	1.608	1.665	3.17	1.56
7	1.665	1.715	3.17	1.56

 

8	1.715	1.759	3.17	1.56
					9	1.759	1.798	3.17	1.56
10	1.798	1.834	3.17	1.56
					11	1.834	1.867	3.17	1.56
12	1.867	1.897	3.17	1.56
					13	1.897	1.925	3.17	1.56
14	1.925	1.950	3.17	1.56

当阿贝数vd等于58时，实例1的光学信息读取/写入装置100的物镜10满足条件(1)。此外，如表10所示，由每对相邻环形区之间的台阶给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是3.17(即，N＝1)，因此满足条件(2)和(3)。另外，由每对相邻环形区之间的台阶给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是1.56，并且满足条件(4)。

这里，在实例1的光学信息读取/写入装置100中，在表11中示出用于检测在第三光盘D3的读取/写入操作中的聚焦误差信号。

表11

在表11中示出“标记”，表面号No.11和No.12分别表示光盘D3的保护层和记录表面，表面号No.13和No.14表示物镜10，表面号No.15和No.16表示分束器42，表面号No.17和No.18表示耦合透镜3C，表面号No.19和No.20表示半反射镜5C，表面号No.21表示光接收部分6C。同样适用于表示用于下面检测每个实例所示的聚焦误差信号的光学系统的具体规格。

图9表示在对实例1中的光学信息读取/写入装置100的第三光盘D3的读取/写入操作中，由光接收部分6C所检测的聚焦误差信号。在图9中，垂直轴表示所检测的聚焦误差信号的水平，而水平轴表示物镜10的散焦量。同样适用于表示下面每个实例所示的聚焦误差信号的曲线图。如图9所示，由光接收部分6C 检测的聚焦误差信号具有小变形的良好波形。也就是说，实例1的光学信息读取/写入装置100抑制聚焦信号的变形，并且防止由于满足条件(3)或(4)而造成的聚焦功能劣化。

另外，从表1可以看出，实例1的光学信息读取/写入装置100满足条件(13)、(14)和(15)，因为“f1×M1”是0.000，“f2×M2”是0.000，和“f3×M3”是-0.0082。

图10A、10B和10C表示在分别使用实例1的光学信息读取/写入装置100的第一、第二和第三激光束时产生的球差。同样适用于在下面的每个实例中表示像差的曲线图。

如图10A、10B和10C所示，即使在对光盘D1-D3的任何一个的读取/写入操作中，在实例1中包括有物镜10的光学信息读取/写入装置100也可以充分地补偿球差，从而在用于读取/写入操作的记录表面上形成合适的聚束光。在上文中，已经描述了实例1的光学信息读取/写入装置100。

(实例2)

实例2中的物镜10的具体规格与实例1的相同。因此，省略有关这些具体规格的说明，参照上述表1-9可以获得它们的详细信息。

在表12中示出实例2的物镜10的第一表面上形成的相移环形区结构的具体规格。表12示出在物镜10的第一表面11上形成的每个环形区的范围，由透过每个环形区的第一激光束产生的光程差。

表12

序号	hmin	hmax	|ΔOPD/λ1|	|ΔOPD/λ3|
					0	0.000	0.920
1	0.920	1.199	3.08	1.52
					2	1.199	1.351	3.08	1.52
3	1.351	1.457	3.08	1.52
					4	1.457	1.540	3.08	1.52
5	1.540	1.608	3.08	1.52
					6	1.608	1.665	3.08	1.52
7	1.665	1.715	3.08	1.52
					8	1.715	1.759	3.08	1.52
9	1.759	1.798	3.08	1.52
					10	1.798	1.834	3.08	1.52
11	1.834	1.867	3.08	1.52
					12	1.867	1.897	3.08	1.52
13	1.897	1.925	3.08	1.52
					14	1.925	1.950	3.08	1.52

当阿贝数vd等于58时，在实例2中的光学信息读取/写入装置的物镜10 满足条件(1)。此外，如表12所示，由在每对相邻环形区之间的台阶给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是3.08(即，N＝1)，并因此满足条件(2)和(3)。另外，由在每对相邻环形区之间的台阶给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是1.52，并因此满足条件(4)。

图11示出在对实例2中包括有物镜10的光学信息读取/写入装置100的第三光盘D3的读取/写入操作中，由光接收部分6C检测的聚焦误差信号。这里，因为用于检测聚焦误差的光学系统与实例1的相同，所以省略该系统的说明。如图11所示，，通过光接收部分6C检测的聚焦误差信号具有小变形的良好波形。即，实例2的光学信息读取/写入装置100减小了聚焦误差信号的变形，并且以与实例1相同的方式，防止由于满足条件(3)或(4)而造成的聚焦功能劣化。在上文中，已经描述了实例2的光学信息读取/写入装置100。

(实例3)

实例3的光学信息读取/写入装置100的物镜10分别具有对第一激光束给予不同光程差的两种台阶。在表13中示出实例3的物镜10的具体规格。

表13

	第1激光	第2激光	第3激光
				波长[nm]	405	660	790
焦距[mm]	3.000	3.103	3.122
				NA	0.650	0.625	0.471
放大率M	0.000	0.000	-0.000

通过表13的放大率可以看出，在实例3中，激光束入射到物镜10上，作为在使用光盘D1、D2和D3的任何一个时的准直光。在表14、15和16中示出包括物镜10的光学信息读取/写入装置100的具体规格，物镜10分别在光盘D1、D2和D3的使用中具有表13所示的规格。

表14

表15

表16

此外，耦合透镜3A-3C的每一个的第二表面和物镜10的两个表面11和12是非球面。在表17、18和19分别示出在对第一、第二和第三光盘D1、D2和D3的读取/写入操作中，用于调整每个非球面形状的圆锥系数和非球面系数。

表17

表18

表19

如上所述，实例3的物镜10设置有相移环形区结构，其具有分别给出不同光程差的两种台阶。相移结构用两种光程差函数来限定，即，第一和第二光程差函数。在表20中示出在每个光程差函数中的系数P_2i。此外，在表21中示出激光束具有最大衍射效率的每一激光束的衍射级m。如表21所示，根据所使用的激光束，设定用于每个光程差函数的的衍射级m。 

表20

第2 OPDF

0.0000E+00

表21

衍射级m	第1激光	第2激光	第3激光
				第1 OPDF	3	2	2
第2 OPDF	2	1	1

在表22中示出在实例3的物镜10的第一表面11上形成的相移环形区结构的具体规格。表22示出在实例3的物镜10的第一表面11上形成的每个环形区结构的范围，和透过每个环形区的第一激光束产生的光程差。每个环形区的范围用一对离开光轴的高度hmin和hmax表示。

表22

序号	hmin	hmax	|ΔOPD1/λ1|	|ΔOPD2/λ1|	|ΔOPD1/λ3|
						0	0.000	0.834
1	0.834	1.038	3.21	0.00	1.58
						2	1.038	1.086	0.00	1.94	0.00
3	1.086	1.224	3.21	0.00	1.58
						4	1.224	1.323	3.21	0.00	1.58
5	1.323	1.340	3.21	0.00	1.58
						6	1.340	1.402	0.00	1.94	0.00
7	1.402	1.467	3.21	0.00	1.58
						8	1.467	1.510	3.21	0.00	1.58
9	1.510	1.523	0.00	1.94	0.00
						10	1.523	1.572	3.21	0.00	1.58
11	1.572	1.616	3.21	0.00	1.58
						12	1.616	1.634	3.21	0.00	1.58
13	1.634	1.656	0.00	1.94	0.00
						14	1.656	1.692	3.21	0.00	1.58
15	1.692	1.726	3.21	0.00	1.58
						16	1.726	1.735	3.21	0.00	1.58
17	1.735	1.757	0.00	1.94	0.00
						18	1.757	1.786	3.21	0.00	1.58
19	1.786	1.814	3.21	0.00	1.58
						20	1.814	1.822	3.21	0.00	1.58
21	1.822	1.839	0.00	1.94	0.00
						22	1.839	1.864	3.21	0.00	1.58
23	1.864	1.887	3.21	0.00	1.58
						24	1.887	1.899	3.21	0.00	1.58
25	1.899	1.909	0.00	1.94	0.00
						26	1.909	1.930	3.21	0.00	1.58

 

27

1.930

1.950

3.21

0.00

1.58

当阿贝数vd等于58时，实例3的光学信息读取/写入装置100的物镜10满足条件(1)。此外，如图表22所示，由第一台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是3.21(即，N＝1)，因此满足条件(17)和(18)。另外，通过第一台阶的每一个给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是1.58，因此，也满足条件(19)。

另外，通过第二台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是1.94(即，N＝1)，因此满足条件(27)和(28)。

这里，在实例3的光学信息读取/写入装置100中，在表23中示出对第三光盘D3的读取/写入操作中，用于检测聚焦误差信号的光学系统的具体规格。

表23

图12示出在实例3的光学信息读取/写入装置100中对光盘D3的读取/写入操作中，通过光接收部分6C检测的聚焦误差信号。如图12所示，通过光接收部分6C所检测的聚焦误差信号具有小变形的良好波形。即，由于满足上述条件的每一个，实例3的光学信息读取/写入装置100在使用任何一个光盘时提高衍射效率。此外，实例3的光学信息读取/写入装置100抑制聚焦误差信号的变形，并防止聚焦功能劣化，尤其时在使用第三光盘D3时。

图13A、13B和13C分别表示在使用实例3的光学信息读取/写入装置100的第一、第二和第三激光束时产生的球差。

如图13A、13B和13C所示，在实例3中包括有物镜10的光学信息读取/写入装置100可以充分地补偿球差，即使在对光盘D1、D2和D3的任何一个的读取/写入操作中，以在用于读取/写入操作的记录表面上形成合适的聚束光。在上文中，已经描述实例3的光学信息读取/写入装置100。

(实例4)

实例4的光学信息读取/写入装置100的物镜10具有相移环形区结构，其在第一表面11上具有两种台阶，以与实例3相同的方式分别将不同光程差给予第一激光束。在表24中示出实例4的物镜10的具体规格。

表24

	第1激光	第2激光	第3激光
				波长[nm]	405	660	790
焦距[mm]	3.000	3.103	3.122
				NA	0.650	0.628	0.471
放大率	0.000	0.000	-0.000

通过表24的放大率看出，在实例4以及实例3中，激光束入射到物镜10上，在使用光盘D1、D2和D3的任何一个时作为准直光。在表25、26和27中示出包括物镜10的光学信息读取/写入装置100的具体规格，物镜10在分别使用D1、D2和D3时具有表24所示的规格。

表25

表26

表27

此外，每个耦合透镜3A-3C的第二表面和物镜10的两个表面11和12是非球面。在表28、29和30中示出在分别对第一、第二和第三光盘D1、D2和D3的读取/写入操作中，用于调整每个非球面形状的圆锥系数和非球面系数。

表28

表29

表面号	K	A4	A6	A8	A10
						4	0.0000	7.3130E-05	4.8300E-07	0.0000E+00	0.0000E+00
9	-0.6000	-1.0540E-03	-2.5650E-04	-5.4320E-05	-9.1620E-05
						10	0.0000	2.1580E-02	-6.4730E-03	1.4670E-03	-2.0570E-04

 

表面号	A12
		4	0.0000E+00
9	-7.1840E-07
		10	1.3100E-05

表30

在实例4的物镜10的第一表面11上设置的相移结构用两种光程差函数限定，即，第一和第二光程差函数。在表31中示出在每种光程差函数中的系数P_2i。此外，在表32中示出每一激光束具有最大衍射效率的衍射级m。 

表31

表32

衍射级m	第1激光	第2激光	第3激光
				第1 OPDF	5	3	3
第2 OPDF	2	1	1

在表33中示出在实例4的物镜10的第一表面11上形成的相移环形区结构的具体规格。表33示出实例4的物镜10的第一表面11上形成的每个环形区的范围，和由透过每个环形区的第一激光束产生的光程差。每个环形区的范围用一对离开光轴的高度hmin和hmax表示。

表33

序号	hmin	hmax	|ΔOPD1/λ1|	|ΔOPD2/λ1|	|ΔOPD1/λ3|
						0	0.000	0.834
1	0.834	0.944	5.21	0.00	2.56
						2	0.944	1.086	0.00	2.00	0.00

 

3	1.086	1.224	5.21	0.00	2.56
						4	1.224	1.323	5.21	2.00	2.56
5	1.323	1.380	5.21	0.00	2.56
						6	1.380	1.402	0.00	2.00	0.00
7	1.402	1.467	5.21	0.00	2.56
						8	1.467	1.487	5.21	0.00	2.56
9	1.487	1.523	0.00	2.00	0.00
						10	1.523	1.572	5.21	0.00	2.56
11	1.572	1.616	5.21	2.00	2.56
						12	1.616	1.638	5.21	0.00	2.56
13	1.638	1.656	0.00	2.00	0.00
						14	1.656	1.692	5.21	0.00	2.56
1 5	1.692	1.726	5.21	2.00	2.56
						16	1.726	1.735	5.21	0.00	2.56
17	1.735	1.757	0.00	2.00	0.00
						18	1.757	1.786	5.21	0.00	2.56
19	1.786	1.814	5.21	2.00	2.56
						20	1.814	1.829	5.21	0.00	2.56
21	1.829	1.839	0.00	2.00	0.00
						22	1.839	1.864	5.21	0.00	2.56
23	1.864	1.887	5.21	2.00	2.56
						24	1.887	1.898	5.21	0.00	2.56
25	1.898	1.909	0.00	2.00	0.00
						26	1.909	1.930	5.21	0.00	2.56
27	1.930	1.950	5.21	2.00	2.56

当阿贝数vd等于58时，实例4的光学信息读取/写入装置100的物镜10满足条件(1)。此外，如表33所示，通过第一台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是5.21(即，N＝2)，因此满足条件(17)和(20)。而且，通过第一台阶的每一个给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是2.56，因此也满足条件(21)。

另外，通过第二台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD2/λ1|是2.00(即，N＝1)，因此满足条件(27)和(28)。

这里，在实例4的光学信息读取/写入装置100中，表34中示出在对第三光盘D3的读取/写入操作中，用于检测聚焦误差信号的光学系统的具体规格。

表34

表面号	r[mm]	d[mm]	n(660 nm)	标记
					11	∞	1.20	1.57307	光盘D3

图14表示在对实例4的光学信息读取/写入装置100的第三光盘D3的读取/写入操作中，通过光接收部分6C所检测的聚焦误差信号。如图14所示，通过光接收部分6C所检测的聚焦误差信号具有小变形的良好波形。即，当满足上述条件的每一个时，实例4的光学信息读取/写入装置100实现与实例3的装置100相同的作用。

图15A、15B和15C表示在实例4的光学信息读取/写入装置100中，分别使用第一、第二和第三激光束时产生的球差。如图15A、15B和15C所示，在实例4中包括有物镜10的光学信息读取/写入装置100可以充分地补偿球差，即使在任何一个光盘D1-D3的读取/写入操作中，从而在用于读取/写入操作的记录表面上形成合适的聚束光。在上文中，已经描述了实例4的光学信息读取/写入装置100。

(实例5)

实例5是在第二实施例中的光学信息读取/写入装置100的特殊实例。在表35中示出实例5的物镜10的具体规格。

表35

	第1激光	第2激光	第3激光
				波长[nm]	405	660	790
焦距[mm]	3.000	3.101	3.122
				NA	0.650	0.600	0.509
放大率M	0.000	0.000	0.000

通过表35的放大率看出，在实例5以及实例3和4中，激光束入射到物镜10上，在使用光盘D1、D2和D3的任何一个时作为准直光。在表36、37和38中示出包括物镜10的光学信息读取/写入装置100的具体规格，物镜10在分别使用光盘D1、D2和D3时具有表35所示的规格。

表36

表面号

r[mm]

d[mm]

n(405nm)

标记

表37

表38

表面号	r[mm]	d[mm]	n(790nm)	标记
					0		2.79		光源1C
1	∞	2.00	1.51052	衍射光栅2C

应该指出，根据表35，“f1×NA1”等于1.950，而“f2×NA2”是1.861。即，实例5的光学信息读取/写入装置100满足条件(29)。在实例5的物镜10的第一表面11上形成包括给出两种光程差的相移环形区结构的第一区域，包括对第三激光束具有孔径调节功能的相移结构的第二区域，和包括具有对第二激光束具有孔径调节功能的相移结构的第三区域。在第一表面11上的每个区域的范围用以下离开光轴AX的高度“h”表示：

(第一区域)    h≤1.590， 

(第二区域)    1.590＜h≤1.860， 

(第三区域)    1.860＜h≤1.950。 

耦合透镜3A-3C的每一个的第二表面、以及物镜10的两个表面11和12是非球面。在表39、40和41中示出分别在对第一、第二和第三光盘D1、D2和D3的读取/写入操作中，用于调节每个非球面的形状的圆锥系数和非球面系数。应该指出，如表39、40和41所示，在物镜10的第一表面11上的第一、第二和第三区域的非球面形状彼此不同。

表39

9(第1区域)	4.0974E-05
		10	7.8510E-05

表40

表41

在实例5的物镜10的第二表面上形成的相移结构中，第一区域用两个光程差函数限定，即，第一光程差函数和第二光程差函数。第二和第三区用一个光程差函数限定。在表42中示出在限定每个区域的每个光程差函数的系数P_2i。此外，在表43中示出每一激光束具有最大衍射效率的衍射级m。 

表42

	P2	P4	P6	P8	P10
						第1区域，第1 OPDF	0.0000E+00	-9.9860E-01	-3.9970E-02	-1.9780E-02	0.0000E+00

表43

衍射级	第1激光	第2激光	第3激光
				第1区域，第1 OPDF	3	2	2
第2区域，第2 OPDF	3	2
				第3区域，第1 OPDF	1
第1区域，第2 OPDF	2	1	1

在表44中示出在实例5的物镜10的第一表面11上形成的相移环形区结构的具体规格。表44表示在实例5的物镜10的第一表面11上形成的每个环形区的范围，和由透过每个环形区的第一激光束产生的光程差。每个环形区的范围用离开光轴的一对高度hmin和hmax表示。

表44

如上所述，实例5的物镜10在第一表面11的区域之间形成不同相移环形区结构。因此，如表44所示，给予第一激光束的光程差在区域之间不同。

当阿贝数vd等于58时，实例5的光学信息读取/写入装置100的物镜10满足条件(1)。此外，如表44所示，通过第一台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD1/λ1|是3.21(即，N＝1)，因此满足条件(17)和(18)。此外，通过第一台阶的每一个给予第三激光束的光程差|ΔOPD1/λ3|是1.58，因此，也满足条件(19)。

另外，通过第二台阶的每一个给予第一激光束的光程差|ΔOPD2/λ1|是2.03(即，N＝1)，因此满足条件(27)和(28)。

这里，在实例5的光学信息读取/写入装置100中，表45中示出在对第三光盘D3的读取/写入操作中，用于检测聚焦误差信号的光学系统的具体规格。

表45

图16表示在实例5的光学信息读取/写入装置100中、在对第三光盘D3的读取/写入操作中，通过光接收部分6C所检测的聚焦误差信号。如图16所示，通过光接收部分6C所检测的聚焦误差信号具有小便行动额良好波形。即，当满足上述条件的每一个时，实例5的光学信息读取/写入装置100实现与实例3和4的装置100相同的效果。

图17A、17B和17C表示在实例5的光学信息读取/写入装置100中，分别使用第一、第二和第三激光束时产生的球差。如图17A、17B和17C所示，在实例5中包括有物镜10的光学信息读取/写入装置100可以充分地补偿球差，即使在任何一个光盘D1-D3的读取/写入操作中，从而在用于读取/写入操作的记录表面上形成合适的聚束光。在上文中，已经描述实例5的光学信息读取/写入装置100。

(实例6)

在图1所示的光学信息读取/写入装置100、尤其是在实例1的装置100中优选采用实例6的物镜10。实例6的物镜10具有相移环形区结构，其仅具有在第一表面11上给出一种光程差的台阶。在表46中示出实例6的物镜10的具体规格，在表47中示出每一激光束具有最大衍射效率的衍射级m。

表46

表47

	第1激光	第2激光	第3激光
				衍射级m	3	2	1

当通过在每对相邻环形区之间的边界处的台阶给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是2.95(即，N＝1)时，用于上述实例6的物镜10满足条件(8)和(9)。此外，通过在每对相邻环形区之间的边界处的台阶给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是1.58，因此，也满足条件(10)。

(实例7)

以与实例6相同的方式，在图1所示的光学信息读取/写入装置100、尤其是在实例1的装置100中优选采用实例7的物镜10。实例7的物镜10具有相移环形区结构，其仅具有在第一表面11上给出一种光程差的台阶。在表48中示出实例7的物镜10的具体规格。此外，在相移环形区结构中，在表49中示出每一激光束具有最大衍射效率的衍射级m。应该指出，实例7的物镜10满足条件(7)，从表48中可以理解。

表48

表49

	第1激光	第2激光	第3激光
				衍射级m	5	3	2

当通过在每对相邻环形区之间的边界处的台阶给予第一激光束的光程差|ΔOPD/λ1|是5.17(即，N＝2)时，用于上述实例7的物镜10满足条件(8)和(11)。此外，通过在每对相邻环形区之间的边界处的台阶给予第三激光束的光程差|ΔOPD/λ3|是2.48，因此，也满足条件(12)。

接下来，对在光学信息读取/写入装置100(物镜10)和具有传统物镜的装置之间的聚焦误差信号进行比较。假设在比较实例中具有物镜，物镜具有用于使得条件(3)的值是3.00的相移结构。在表50中示出在使用实例1-7的每一个的相应的光盘D1-D3之一时，每一激光束的衍射效率。此外，表51示出在使用比较实例的相应一个光盘D1-D3时，每一激光束的衍射效率。另外，在图18中示出比较实例中的聚焦误差信号。

表50

衍射效率(％)	Ex.1	Ex.2	Ex.3	Ex.4	Ex.5	Ex.6	Ex.7
								第1激光	91.3	97.8	85.9	86.7	86.5	99.1	91.1
第2激光	94.9	90.4	89.6	87.3	88.2	68.4	98.0
								第3激光
想要级数衍射光	49.8	43.0	53.2	50.4	53.2	62.1	56.6
								多余级数衍射光	31.8	38.1	28.8	31.3	28.8	21.7	26.0

表51

衍射效率(％)	比较实例
		第1激光	100.0

 

第2激光	84.6
		第3激光
想要级数衍射光	36.5
		多余级数衍射光	44.7

在表50中，在使用第三盘D3时想要级数衍射光和多余级数衍射光的级数分别如下：实例1-3和5中的第二级和第一级；实例4中的第三级和第二级；实例6中的第一级和第二级；和实例7中的第二级和第三级。

通过比较表50与表51可以理解，在比较实例中，在使用第三盘D3时想要级数衍射光的衍射效率低，而多余级数衍射光的衍射效率高。因此，如图18所示，聚焦误差信号的波形变形使得聚焦功能劣化。

相反，在实例1-7的每一个中，如表50所示，在使用第三光盘时想要级数衍射光的衍射效率高，而多余级数衍射光的衍射效率低。而且，第一和第二激光束的想要级数衍射光保持高衍射效率，使得读取/写入操作正确地进行，即使是在具有高记录密度的光盘D2和D3上。换言之，根据本发明的一方面或多方面的物镜、或具有该物镜的光学信息读取/写入装置可以防止聚焦误差信号变形、以及防止聚焦功能劣化。

在上文中，已经描述根据本发明的一方面或多方面的实施例。但是，本发明不限于上述实施例，在下面，多种更改作为实例都是有可能的，只要它们在本发明的范围内。

根据本发明的一方面或多方面、用于光学信息读取/写入装置的物镜不限于在每个实例中所示的具体规格。诸如构成光学信息读取/写入装置的物镜光学系统的透镜的光学元件数目可以是两个或更多个。当物镜光学系统具有两个或多个光学元件时，基于根据本发明的一方面或多方面的设计方法设计的光学元件，可以不仅在其一个侧表面、而且在两侧表面的每一个上具有相移结构。

此外，如上述每一个实施例所示，设置在各光源1A-1C和各光盘D1-D3的每一对之间的耦合透镜3A-3C的焦距根据与其波长有关的折射率是不同的。根据本发明的-方面或多方面的光学信息读取/写入装置可以构成为这样，即，从光源1A-1C的每一个发射的激光束经过公共耦合透镜输入到记录表面上。在应用这种结构的情况下，当发射第一激光束的光源1A和发射第二激光束的光源1B安装在相同板上时，即，光源以相同距离离开公共耦合透镜，第一激光束和第二激光束的至少一束激光束不能有助于会聚光或发散光。即使在这种情况下，如果物镜设置成成像放大率尽可能低到满足上述条件(13)和(14)，可以实现与上述实例相同的效果。

本发明涉及在2005年5月23日提交的日本专利申请No.P2005-149323所包含的主题，其并入在此引作参考。

Claims (47)

1.一种用于光学信息读取/写入装置的物镜，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，所述物镜在该物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述物镜由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

40≤vd≤80，和

其中，所述相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

3.04＜|ΔOPD/λ1|＜3.29，

其中，ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差。

2.如权利要求1所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.50＜|ΔOPD/λ3|＜1.62。

3.一种用于光学信息读取/写入装置的物镜，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，所述物镜在该物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述物镜由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

40≤vd≤80，和

其中，所述相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

5.07＜|ΔOPD/λ1|＜5.25，

其中，ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差。

4.如权利要求3所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.50＜|ΔOPD/λ3|＜2.58。

5.一种用于光学信息读取/写入装置的物镜，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，所述物镜在该物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述物镜是由阿贝数vd满足以下条件的材料制成的单透镜：

20≤vd≤40，和

其中，所述相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.25，

其中，ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差，而N表示非负整数。

6.如权利要求5所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.10。

7.如权利要求5所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.30＜|ΔOPD/λ3|＜1.47。

8.如权利要求5所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

4.80＜|ΔOPD/λ1|＜5.20。

9.如权利要求5所述的物镜，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.27＜|ΔOPD/λ3|＜2.46。

10.一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述光学信息读取/写入装置包括如权利要求5所述的物镜，

其中，所述多种光盘包括：

第一光盘，具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；

第二光盘，具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和

第三光盘，具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用所述具有第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作；和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示用于第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径，和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成使得具有第一波长λ1和第二波长λ2的激光束作为准直光入射到所述物镜上，而具有第三波长λ3的激光束作为发散光入射到所述物镜上，和

其中，所述物镜是由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

20≤vd≤40，和

其中，所述相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.25，所述相移结构包括用于将具有第三波长λ3的激光束会聚在所述第三光盘的记录表面上的第一区域，其中ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差，而N表示非负整数。

11.如权利要求10所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02；

-0.02＜f2×M2＜0.02；和

-0.38＜f3×M3＜-0.30，

其中M1和f1分别表示在所述第一光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，而M2和f2分别表示在所述第二光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，而M3和f3分别表示在第三光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.10。

12.如权利要求10所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.30＜|ΔOPD/λ3|＜1.47。

13.如权利要求10所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第一区域的台阶给出的光程差的绝对值。

14.如权利要求13所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

15.如权利要求13所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

16.一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种准直的激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述光学信息读取/写入装置包括如权利要求5所述的物镜，

其中，所述多种光盘包括：

第一光盘，具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；

第二光盘，具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和

第三光盘，具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用所述具有第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作；和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示用于第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径，

其中，所述物镜是由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

20≤vd≤40，和

其中，所述相移结构具有在第一区域中的至少两种台阶，所述第一区域用于将具有第三波长λ3的激光束会聚在所述第三光盘的记录表面上，所述至少两种台阶中的每种都在两个相邻折射面区域之间，所述至少两种台阶中的每种将不同光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.25，

在所述相移结构的所述第一区域中，其中ΔOPD1表示至少两种台阶的至少一种给予具有第一波长λ1的激光束的第一光程差，而N表示非负整数。

17.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.80＜|ΔOPD1/λ1|＜3.10。

18.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.30＜|ΔOPD1/λ3|＜1.47。

19.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

4.80＜|ΔOPD1/λ1|＜5.20。

20.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.27＜|ΔOPD1/λ3|＜2.46。

21.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2N+0.20，

其中ΔOPD2表示不同于至少两种台阶的至少一种的另外至少一种台阶给予具有第一波长λ1的激光束的第二光程差。

22.如权利要求21所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.80＜|ΔOPD2/λ1|＜2.20。

23.如权利要求21所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差与第一激光束的波长λ1的比率的绝对值不同于|ΔOPD2/λ1|。

24.如权利要求16所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第一区域的台阶给出的光程差的绝对值。

25.如权利要求24所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2，

其中，f1和F2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

26.如权利要求24所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2，

其中，f1和F2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

27.一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，和

其中，所述多种光盘包括：

第一光盘，具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；

第二光盘，具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用所述具有第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和

第三光盘，具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用所述具有第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作；和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中，NA1、NA2和NA3分别表示对于第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径，和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成使得具有第一波长λ1和第二波长λ2的激光束作为准直光入射到所述物镜上，具有第三波长λ3的激光束作为发散光入射到所述物镜上，和

其中，所述物镜由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

40≤vd≤80，和

其中，所述相移结构在每对相邻折射面区域之间具有台阶，其将光程差给予入射激光束，和

所述的光学信息读取/写入装置设置成满足条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02；

-0.02＜f2×M2＜0.02；和

-0.12＜f3×M3＜-0.04，

其中，M1和f1分别表示在所述第一光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，M2和f1分别表示在所述第二光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，而M3和f3分别表示在第三光盘的读取/写入操作中的成像放大率和焦距，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

3.04＜|ΔOPD/λ1|＜3.29

所述相移结构包括用于将具有第三波长λ3的激光束会聚在所述第三光盘的记录表面上的第一区域，其中ΔOPD表示台阶给予具有第一波长λ1的激光束的光程差。

28.如权利要求27所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.50＜|ΔOPD/λ3|＜1.62。

29.如权利要求27所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第一区域的台阶给出的光程差的绝对值。

30.如权利要求29所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

31.如权利要求29所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

32.一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种准直的激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，和

其中，所述多种光盘包括：

第一光盘，具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用所述第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；

第二光盘，具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用所述第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和

第三光盘，具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用所述第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作；和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示用于第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径，和

其中，所述物镜由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

40≤vd≤80，和

其中，所述相移结构具有在第一区域中的至少两种台阶，所述第一区域用于将具有第三波长λ3的激光束会聚在所述第三光盘的记录表面上，所述至少两种台阶中的每种都在两个相邻折射面区域之间，所述至少两种台阶中的每种台阶将不同光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

3.04＜|ΔOPD1/λ1|＜3.29，

在所述相移结构的所述第一区域中，其中ΔOPD1表示至少两种台阶的至少一种给予具有第一波长λ1的激光束的第一光程差。

33.如权利要求32所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.50＜|ΔOPD1/λ3|＜1.62。

34.如权利要求33所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2N+0.20，

其中ΔOPD2表示不同于至少两种台阶的至少一种的另外至少一种台阶给予具有第一波长λ1的激光束的第二光程差。

35.如权利要求34所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.90＜|ΔOPD2/λ1|＜2.10。

36.如权利要求34所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差与第一激光束的波长λ1的比率的绝对值不同于|ΔOPD2/λ1|。

37.如权利要求33所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第一区域的台阶给出的光程差的绝对值。

38.如权利要求37所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

39.如权利要求37所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

40.一种光学信息读取/写入装置，其利用具有不同波长的多种准直的激光束的相应一种，用于进行多种光盘的每一种的读取和/或写入信息的读取/写入操作，所述光学信息读取/写入装置包括物镜，该物镜在物镜的至少一个表面上具有相移结构，该相移结构包括多个同心分开的环形折射面区域，

其中，所述多种激光束包括三种激光束，其根据关系式λ1＜λ2＜λ3分别具有第一波长λ1、第二波长λ2和第三波长λ3，和

其中，所述多种光盘包括：

第一光盘，具有厚度t1大约为0.6mm的保护层，利用所述第一波长λ1的激光束进行第一光盘的读取/写入操作；

第二光盘，具有厚度t2大约为0.6mm的保护层，利用所述第二波长λ2的激光束进行第二光盘的读取/写入操作；和

第三光盘，具有厚度t3大约为1.2mm的保护层，利用所述第三波长λ3的激光束进行第三光盘的读取/写入操作；和

其中，所述光学信息读取/写入装置设置成满足关系式NA1＞NA3和NA2＞NA3，其中NA1、NA2和NA3分别表示用于第一光盘、第二光盘和第三光盘的读取/写入操作所必须的数值孔径，和

其中，所述物镜由阿贝数vd满足以下条件的材料制成：

40≤vd≤80，和

其中，所述相移结构具有在第一区域中的至少两种台阶，所述第一区域用于将具有第三波长λ3的激光束会聚在所述第三光盘的记录表面上，所述至少两种台阶中的每种都在两个相邻折射面区域之间，所述至少两种台阶中的每种台阶将不同光程差给予入射激光束，和

其中，所述相移结构设置成满足条件：

5.07＜|ΔOPD1/λ1|＜5.25，

在所述相移结构的所述第一区域中，其中ΔOPD1表示至少两种台阶的至少一种给予具有第一波长λ1的激光束的第一光程差。

41.如权利要求40所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2.50＜|ΔOPD1/λ3|＜2.58。

42.如权利要求41所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

2N-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2N+0.20，

其中ΔOPD2表示不同于至少两种台阶的至少一种的另外至少一种台阶给予具有第一波长λ1的激光束的第二光程差。

43.如权利要求42所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构设置成满足条件：

1.90＜|ΔOPD2/λ1|＜2.10。

44.如权利要求42所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差与第一激光束的波长λ1的比率的绝对值不同于|ΔOPD2/λ1|。

45.如权利要求41所述的光学信息读取/写入装置，

其中，所述相移结构包括在所述第一区域外面的第二区域，和

其中，所述第二区域用于将具有第一波长和第二波长的每一激光束会聚在第一光盘和第二光盘的记录表面上，而不会聚具有第三波长的激光束，和

其中，所述第二区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第二区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第一区域的台阶给出的光程差的绝对值。

46.如权利要求45所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

47.如权利要求45所述的光学信息读取/写入装置，

其设置成满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2，

其中，f1和f2分别表示在第一光盘和第二光盘的读取/写入操作中的焦距，

其中，所述相移结构包括在所述第二区域外面的第三区域，和

其中，所述第三区域用于仅仅将所述具有第一波长的激光束会聚在所述第一光盘的记录表面上，而不会聚所述具有第二和第三波长的激光束，和

其中，所述第三区域包括在每对相邻折射面区域之间的台阶，该台阶将至少一种光程差给予入射激光束，和

其中，由所述第三区域中的台阶给出的至少一种光程差的绝对值不同于由所述第二区域的台阶给出的至少一种光程差的绝对值。

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