CN1896773B - 光盘驱动器及其物镜 - Google Patents

Abstract

提供一种通过选择地使用三种类型光束的其中一种而用于三种类型光盘的物镜。物镜的至少一个表面设有把第三光束会聚在第三光盘的记录表面上的第一区域。第一区域具有台阶结构，其被配置为具有共心的折射表面区域，并且在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处为入射光束给予光程长度差。配置台阶结构，使得每个台阶给予的光程长度差基本上等于第一光束波长的奇数倍，定义台阶结构的光程差函数的微分值在高度从第一区域的有效直径的30％至70％范围内过零点。

Description

光盘驱动器及其物镜

技术领域

本发明涉及用在光盘驱动器中的物镜，该物镜用于向具有不同记录密度的多种类型的光盘记录信息和/或从其复制信息。

背景技术

存在各种类型的光盘，例如CD和DVD，其具有不同的记录密度和不同的覆盖层厚度。近来，新技术标准的光盘，例如比DVD具有更高记录密度的HD DVD或BD(蓝光盘)正在商业实施。这样的新技术标准的光盘的覆盖层厚度小于或等于DVD的覆盖层厚度。考虑到这些类型的光盘(即，三种类型的光盘)对于用户的可用性，期望一种能够支持所有三种类型光盘(即，对三种类型的光盘具有兼容性)的光盘驱动器(即，用于光盘驱动器的光学系统)。

此处使用的术语“光盘驱动器”包括专门设计用于把信息记录到光盘的光盘驱动器，专门设计用于从光盘复制信息的光盘驱动器，和具有向光盘记录信息以及从光盘复制信息两种功能的光盘驱动器。此处使用的表述“光盘驱动器对三种类型的光盘具有兼容性”意味着保证对于所有三种类型的光盘进行记录操作和/或复制操作，而不需要在光盘驱动器中替换零件。

为了支持不同技术标准的多种类型的光盘，需要改变用于记录或复制信息的光的数值孔径(NA)，同时补偿根据所使用光盘的覆盖层厚度而改变的球面像差，使得能够获得具有适于所使用的光盘的记录密度的直径的聚束光。聚束光直径随着激光束波长的减小而减小。因此，光盘驱动器通常使用具有不同波长的多种类型的激光束。

例如，对于CD使用具有大约790nm波长的激光束，对于DVD使用具有短于用于CD的波长的大约660nm波长的激光束。对于新技术标准的光盘因为其记录密度高于DVD的记录密度，所以使用具有短于用于DVD的波长的更短波长(例如，被称作蓝色激光的大约408nm)的激光束。

为了将激光束汇聚在多种类型光盘的每一种的记录表面上，形成光盘驱动器的光学系统的一个或多个元件在光学系统中的一个透镜表面上设有环形区域结构。在透镜表面的整个区域上形成的环形区域结构包括在临近环形区域之间形成的微小的台阶，使得通过环形区域结构的作用将具有不同波长的每个激光束能够汇聚在多种类型光盘的每一种的记录表面上。

优选的是，设有环形区域结构的光学元件具有补偿球面像差的功能，球面像差是当激光束的波长偏离其设计波长时产生的。术语设计波长意思是适于对多种类型光盘的每一种进行记录或复制信息的激光束波长。

在日本专利临时公开No.2004-247025中，公开了一种支持所有的CD、DVD和HD DVD的光拾取器。在该公开所述的光拾取器中，物镜设有环形区域结构，对于此结构，第三级衍射光用于对具有最高记录密度的光盘记录或复制信息，而第二级衍射光线用于对DVD或CD记录或复制信息。通过采用这样的物镜，光拾取器能够形成适于对多种类型光盘的每一种记录和复制信息的聚束光。通过此配置，光拾取器实现了支持具有不同记录密度的三种类型光盘的功能。

但是，此公开中所述的光拾取器具有以下缺点，即，对于对CD记录或复制信息而言，光拾取器只能够获得40％的光使用效率，具有相当于光的40％使用效率的光量的不期望衍射光线(例如，第一级衍射光线)被不期望地产生了。由于这样的缺点，聚焦误差(error)信号的波形可能变形，由此降低聚焦性能。此外，在此情况下，不能够获得适当的聚束光直径。

发明内容

本发明优点在于提供一种物镜，其能够在形成适于三种类型光盘的每一种的聚束光的同时抑制球面像差，即使在其上形成对于低记录密度光盘(例如，CD)产生不期望的衍射光线的台阶结构，也能够防止聚焦性能的劣化，能够将聚束光直径降低至所需水平，并对相对较高记录密度的光盘(例如，HD DVD)保持高的光效率。

根据本发明的一个方面，提供一种通过选择地使用三种类型的光束的一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的物镜，三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，三种类型的光束包括具有最短波长的第一光束、具有第二最短波长的第二光束和具有最长波长的第三光束。物镜的至少一个表面设有将第三激光束汇聚在第三光盘的记录表面上的第一区域，所述第一区域包括台阶结构，该台阶结构被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处为入射的光束给予光程长度差。配置台阶结构，使得由每个台阶给予的光程长度差基本上等于第一光束波长的奇数倍，定义台阶结构的光程差函数的微分值在所述第一区域的有效直径的从30％至70％的高度范围内过零点。

通过此配置，有可能为三种类型的光盘的每一种形成适当的聚束光，同时抑制三种类型的光盘的每一种的球面像差。

在至少一个方面，当第一光束的波长由λ1(nm)表示，由每个台阶给予第一激光束的光程长度差由ΔOPD(nm)表示时，台阶结构满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30            (1)

此处N表示整数。当光程差函数由方程式(2)表示时：

Φ(h)＝(P₂h²+P₄h⁴+P₆h⁶+P₈h⁸+P₁₀h¹⁰+P₁₂h¹²)mλ(2)

此处P₂、P₄和P₆...分别是第二、第四和第六阶...的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射级，λ表示所用激光束的工作波长，此时物镜满足条件：

0.00＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜18.00                 (3)

此处f1表示在使用第一激光束时定义的物镜的焦距，而t1和t3(其中t1＜t3)分别表示第一和第三光盘的覆盖层的厚度。

在至少一个方面，物镜进一步满足条件：

2.50＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜13.00(4)。

根据本发明的另一方面，提供一种通过选择地使用三种类型的光束的一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的光盘驱动器，三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，三种类型的光束包括第一光束、第二光束和第三光束。光盘驱动器设有物镜。当第一至第三激光束的波长分别由λ1(nm)、λ2(nm)和λ3(nm)表示时，满足λ1＜λ2＜λ3的关系。当对于向第一光盘记录信息或从第一光盘复制信息必要的数值孔径由NA1表示、对于向第二光盘记录信息或从第二光盘复制信息必要的数值孔径由NA2表示、对于向第三光盘记录信息或从第三光盘复制信息必要的数值孔径由NA3表示时，满足NA1＞NA3且NA2＞NA3的关系。当要求使用第一光束的第一光盘的覆盖层厚度由t1表示、要求使用第二光束的第二光盘的覆盖层厚度由t2表示、要求使用第三光束的第三光盘的覆盖层厚度由t3表示时，满足t1≈0.6mm、t2≈0.6mm和t3≈1.2mm。第一和第二光束的每一个入射在物镜上作为基本准直的光束，而第三光束入射在物镜10上作为发散光束。物镜的至少一个表面设有将第三激光束汇聚在第三光盘的记录表面上的第一区域，所述第一区域包括台阶结构，该台阶结构被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处为入射的光束给予光程长度差。

在此配置中，在所述第一区域中，台阶结构的至少一个边界部分满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30             (1)

此处N表示整数，而ΔOPD(nm)表示由区域的至少边界部分给予第一光束的光程长度差。当定义台阶结构的光程差函数φ(h)由方程式(2)表示时：

Φ(h)＝(P₂h²+P₄h⁴+P₆h⁶+P₈h⁸+P₁₀h¹⁰+P₁₂h¹²)mλ(2)

此处P₂、P₄和P₆...分别是第二、第四和第六阶...的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射级，λ表示所用激光束的工作波长，此时物镜满足条件：

0.00＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜18.00               (3)

此处f1表示在使用第一激光束时定义的物镜的焦距。

通过此配置，有可能为三种类型的光盘的每一种形成适当的聚束光，同时抑制三种类型的光盘的每一种的球面像差。

在至少一个方面，光盘驱动器进一步满足条件：

2.50＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜13.00             (4)。

在至少一个方面，物镜是具有满足条件(5)的Abbe数的单元件透镜：

40≤vd≤80                                (5)。

台阶结构满足下面的条件：

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.20                   (6)。

当分别由f1和M1表示在使用第一光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f2和M2表示在使用第二光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f3和M3表示在使用第三光盘时物镜的焦距和放大倍率时，光盘驱动器满足下面的条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02                        (7)

-0.02＜f2×M2＜0.02                        (8)和

-0.12＜f3×M3＜-0.04                       (9)。

在至少一个方面，物镜是具有满足条件(10)的Abbe数的单元件透镜：

20≤vd≤40                                 (10)。

台阶结构满足下面的条件：

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.20                    (6)。

当分别由f1和M1表示在使用第一光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f2和M2表示在使用第二光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f3和M3表示在使用第三光盘时物镜的焦距和放大倍率时，光盘驱动器满足下面的条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02                        (7)

-0.02＜f2×M2＜0.02                        (8)和

-0.38＜f3×M3＜-0.30                       (11)。

在至少一个方面，台阶结构满足下列条件：

1.32＜|ΔOPD/λ3|＜1.62                    (12)

其中，ΔOPD(nm)表示由台阶结构的至少边界部分给予第三光束的光程长度差。

根据本发明另一方面，提供一种通过选择地使用三种类型的光束的一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的光盘驱动器，三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，三种类型的光束包括第一光束、第二光束和第三光束。光盘驱动器包括物镜。第一至第三光束的每一个入射在物镜上作为基本准直的光束。当第一至第三激光束的波长分别由λ1(nm)、λ2(nm)和λ3(nm)表示时，满足λ1＜λ2＜λ3的关系。当对于向第一光盘记录信息或从第一光盘复制信息必要的数值孔径由NA1表示、对于向第二光盘记录信息或从第二光盘复制信息必要的数值孔径由NA2表示、对于向第三光盘记录信息或从第三光盘复制信息必要的数值孔径由NA3表示时，满足NA1＞NA3且NA2＞NA3的关系。当要求使用第一光束的第一光盘的覆盖层厚度由t1表示、要求使用第二光束的第二光盘的覆盖层厚度由t2表示、要求使用第三光束的第三光盘的覆盖层厚度由t3表示时，满足t1≈0.6mm、t2≈0.6mm和t3≈1.2mm。第一和第二光束的每一个入射在物镜上作为基本准直的光束，第三光束入射在物镜上作为发散光束。物镜的至少一个表面设有把第三光束会聚在第三光盘的记录表面上的第一区域。该第一区域包括台阶结构，该台阶结构被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且具有在临近的多个共心折射表面区域之间形成的至少两种类型的台阶，该至少两种类型的台阶给予入射的光束不同的光程长度差。

在此配置中，在该第一区域中，两种类型的台阶的至少一种台阶类型满足条件：

2N+0.80＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.30              (13)

此处ΔOPD1(nm)表示由至少一个台阶给予的光程长度差，N表示整数。当通过由(13)表示的至少两种类型的光程差函数来定义台阶结构时：

Φi(h)＝(P₂ih²+P₄ih⁴+P₆ih⁶+P₈ih⁸+P₁₀ih¹⁰+P₁₂ih¹²)mλ(14)

此处φi(h)表示第i光程差函数(i是整数)，P₂i、P₄i和P₆i...分别是第i光程差函数的第二、第四、第六阶...的系数，h表示距离物镜的光轴的高度，m表示入射的光束在衍射效率最大时的衍射级，λ表示入射的光束的工作波长，此时对于第一光程差函数满足条件：

0.00＜(f1×P₂1)/(t3-t1)＜18.00                 (15)，

此处f1表示用于第一激光束的物镜的焦距。

通过此配置，有可能为三种类型的光盘的每一种形成适当的聚束光，同时抑制三种类型的光盘的每一种的球面像差。

在至少一个方面，关于第一光程差函数，物镜满足条件：

2.50＜(f1×P₂1)/(t3-t1)＜13.00                 (16)。

在至少一个方面，在第一区域中满足条件(13)的台阶进一步满足条件：

2.70＜|ΔOPD1/λ1|＜3.30                       (17)

在至少一个方面，在第一区域中满足条件(17)的台阶进一步满足下面的条件：

1.32＜|ΔOPDC1/λ3|＜1.62                      (18)

这里OPDC1(nm)表示由第一区域中的台阶结构给予第三光束的光程长度差。

在至少一个方面，在第一区域中满足条件(13)的台阶进一步满足条件：

4.70＜|ΔOPD1/λ1|＜5.30                       (19)

在至少一个方面，在第一区域中满足条件(19)的台阶进一步满足条件：

2.30＜|ΔOPDC1/λ3|＜2.60                      (20)

这里OPDC1(nm)表示由第一区域中的台阶结构给予第三光束的光程长度差。

在至少一个方面，当由至少两种类型的台阶中不同于至少一个台阶的另一个台阶给予第一激光束的光程长度差由ΔOPD2(nm)表示时，物镜进一步满足条件：

2L-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2L+0.20                 (21)

在至少一个方面，物镜满足条件：

1.80＜|ΔOPD2/λ1|＜2.20                       (22)。

在至少一个方面，物镜包括形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一和第二光束分别会聚在第一和第二光盘的记录表面上，并且不用作会聚第三光束。在这种情况下，第二区域在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处对入射光束至少给予光程长度差。此外，由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第一区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

在至少一个方面，物镜包括形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一和第二光束分别会聚在第一和第二光盘的记录表面上，并且不用作会聚第三光束。在这种情况下，第二区域在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处对入射光束至少给予光程长度差；而由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于|ΔOPD1/λ1|。

在至少一个方面，光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2                            (23)

在这种情况下，物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第一光束会聚在第一光盘的记录表面上，并且不用作会聚第二和第三光束。第三区域在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处对入射光束至少给予光程长度差。此外，由第三区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

在至少一个方面，光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2                             (24)

在这种情况下，物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第二光束会聚在第二光盘的记录表面上，并且不用作会聚第一和第三光束。第三区域在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处对入射光束至少给予光程长度差。此外，由第三区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的包括物镜的光盘驱动器的方块图；

图2A是用于具有最高记录密度的第一光盘的光学系统的光盘驱动器的局部光学方块图；

图2B是用于具有第二高记录密度的第二光盘的光学系统的光盘驱动器的局部光学方块图；

图2C是用于具有最低记录密度的第三光盘的光学系统的光盘驱动器的局部光学方块图；

图3是显示相移结构的放大视图的物镜的局部横截面；

图4A显示了当使用不满足实施例所需条件的比较物镜时，从用于第三光盘的衍射级的正常光束获得的聚焦误差信号分量；

图4B显示了当使用比较物镜时从不必要的衍射级光获得的聚焦误差信号分量；

图4C显示了通过对图4A和4B所示的两个分量相加而获得的聚焦误差信号；

图5A显示了当使用根据该实施例的物镜时，从用于第三光盘的衍射级的正常光束获得的聚焦误差信号分量；

图5B显示了当使用根据该实施例的物镜时，从不必要的衍射级光线获得的聚焦误差信号分量；

图5C显示了通过对图5A和5B所示的两个分量相加而获得的聚焦误差信号；

图6A是根据示出了用于第一光盘D1的光学系统的第二实施例的光盘驱动器的局部光学方块图；

图6B是根据示出了用于第三光盘的光学系统的第二实施例的光盘驱动器的局部光学方块图；

图6C是根据示出了用于第三光盘的光学系统的第二实施例的光盘驱动器的局部光学方块图；

图7示出了当在根据第一示例的光盘驱动器中使用第三光盘时，由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图8示出了根据比较示例由物镜形成的聚焦误差信号；

图9A示出了当在根据第一示例的光盘驱动器中使用用于第一光盘的第一激光束时产生的球面像差图；

图9B示出了当在根据第一示例的光盘驱动器中使用用于第二光盘的第二激光束时产生的球面像差图；

图9C示出了当在根据第一示例的光盘驱动器中使用用于第三光盘的第三激光束时产生的球面像差图；

图10示出了当在根据第二示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图11A示出了当在根据第二示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图11B示出了当在根据第二示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图11C示出了当在根据第二示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图；

图12示出了当在根据第三示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图13A示出了当在根据第三示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图13B示出了当在根据第三示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图13C示出了当在根据第三示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图；

图14示出了当在根据第四示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图15A示出了当在根据第四示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图15B示出了当在根据第四示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图15C示出了当在根据第四示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图。

图16示出了当在根据第五示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图17A示出了当在根据第五示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图17B示出了当在根据第五示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图17C示出了当在根据第五示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图；

图18示出了当在根据第六示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图19A示出了当在根据第六示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图19B示出了当在根据第六示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图19C示出了当在根据第六示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图；

图20示出了当在根据第七示例的光盘驱动器中使用第三光盘时由光电接收器件检测的聚焦误差信号；

图21A示出了当在根据第七示例的光盘驱动器中使用第一激光束时产生的球面像差图；

图21B示出了当在根据第七示例的光盘驱动器中使用第二激光束时产生的球面像差图；

图21C示出了当在根据第七示例的光盘驱动器中使用第三激光束时产生的球面像差图；

具体实施方式

下面说明用于支持基于不同技术标准的三种类型光盘的光盘驱动器的物镜。在下面，将具有最高记录密度的光盘(例如，HD DVD或BD)称作光盘D1，将记录密度低于第一光盘的光盘(例如，DVD或DVD-R)称作光盘D2，并将具有最低记录密度的光盘(例如，CD或CD-R)称作光盘D3。在此实施例中，光盘D1、D2和D3分别具有以下厚度的覆盖层t1、t2和t3。

t1≈0.6mm

t2≈0.6mm

t3≈1.2mm

为了向光盘D1、D2和D3的每一个记录信息或从其复制信息，需要根据所使用的光盘的记录密度来改变NA(数值孔径)，由此获得适于向所用光盘记录信息或从其复制信息的聚束光。如果设计适于向光盘D1、D2和D3记录信息或从其复制信息的数值孔径分别由NA1、NA2和NA3表示，则满足下面的关系。

NA1＞NA3，NA2＞NA3

也就是说，由于具有相对较高的记录密度的光盘D1和D2需要较小的聚束光，因此对光盘D1和D2使用相对高的数值孔径。相对地，因为光盘D3具有较低的记录密度，所以其所需的NA相对较小。

为了支持具有不同记录密度的三种类型的光盘，配置根据本实施例的光盘驱动器，使其发射具有不同波长的激光束。更具体地，使用具有最短波长的激光束(以下称作第一激光束)来形成适于向光盘D1记录信息或从其复制信息的小的聚束光，使用具有最长波长的激光束(以下称作第三激光束)来形成适于向光盘D3记录信息或从其复制信息的大的聚束光，使用波长长于第一激光束的波长并且短于第三激光束的波长的激光束(以下称作第二激光束)来形成适于向光盘D2记录信息或从其复制信息的相对较小的聚束光。

第一实施例

图1是根据本发明第一实施例的包括物镜10的光盘驱动器100的方块图。如图1所示，光盘驱动器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，发射第三激光束的第三光源1C，衍射光栅2A、2B和2C，耦合透镜3A、3B和3C，分束器41和42，半透镜(half mirror)5A、5B和5C，光电接收器件6A、6B和6C。为了根据所使用的光盘类型改变数值孔径的尺寸，光盘驱动器100可以配置成具有用于定义第一至第三激光束的每一个的光束尺寸的孔径光栏(aperture stop)。

如图1所示，由光源1A发射的第一激光束在通过耦合透镜3A和分束器41和42之后经由公共光路被导向物镜10，由光源1B发射的第二激光束在通过耦合透镜3B和分束器41和42之后经由公共光路被导向物镜10，由光源1C发射的第三激光束在通过耦合透镜3C和分束器42之后经由公共光路被导向物镜10。由光电接收器件6A、6B和6C检测分别通过半透镜5A、5B和5C之后从所使用的光盘记录表面返回的第一至第三激光束。

图2A是光盘驱动器100的局部光学方块图，显示了用于光盘D1的光学系统(光路)，图2B是光盘驱动器100的局部光学方块图，显示了用于光盘D2的光学系统(光路)，图2C是光盘驱动器100的局部光学方块图，显示了用于光盘D3的光学系统(光路)。在图2A、2B和2C的每个中，用虚线表示光盘驱动器100的基准轴AX。尽管图2A至2C的每一个表示了物镜10的光轴与基准轴AX一致的状态，但是也存在例如通过跟踪操作使物镜10的光轴偏离基准轴AX的情况。物镜10的光轴与基准轴AX之间这种关系也用来表示第二实施例中的光学系统。

物镜10具有位于光源侧的表面11和位于光盘侧的表面12。物镜10是由塑料制成的单元件透镜。

物镜10的每个表面11和表面12都是非球面表面。非球面表面由下面的方程式(3)表示。

$X\left(h\right)=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{h}^2}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+A_{12}{h}^{12}+...---\left(3\right)$

其中，X(h)表示SAG数量，是距离光轴高度为h的非球面表面上的点与光轴处的非球面表面的切平面之间的距离，符号c表示在光轴上的曲率(1/r)，K是锥形系数，而A₄、A₆、A₈、A₁₀和A₁₂分别是第四、第六、第八、第十和第十二阶的非球面系数。

附图标记21和22分别表示光盘D1、D2和D3的每个的覆盖层和记录表面。实际上，记录表面22夹在覆盖层21和表面层或标签层(未示出)之间。

如果对D1至D3使用具有不同波长的激光束，则由于物镜10的折射系数的改变以及光盘D1至D3的覆盖层的厚度差导致球面像差改变。为了支持光盘D1至D3，光盘驱动器100需要补偿对于光盘D1至D3的每一个的球面像差。由于此原因，在物镜10的至少一个表面11和12上形成台阶结构(以下称作相移结构)，其包括在临近的折射表面区域之间围绕基准轴共心形成的小台阶。也就是，在此实施例中，将物镜10的表面11分成多个共心的折射表面区域。每个台阶为射在其上的光束给出光程长度差。

图3是显示相移结构的放大视图的物镜10的局部横截面。光程长度差意味着通过评估确定的由在偏离光轴的方向上由延伸第(j-1)个折射表面获得的假想延伸表面(A-A’表面)在边界位置hj处折射的光线到像平面的光程长度、与通过评估确定的由在靠近光轴的方向上由延伸第j个折射表面获得的假想延伸表面(B-B’表面)在边界位置hj处折射光线到像平面的光程长度之间的差。

图3所示的相移结构被配置成具有控制通过第一和第二激光束的波长之差在物镜10的折射透镜部分中产生的球面像差的性质。在此实施例中，相移结构具有台阶，每个台阶在配置作为最内部区域的区域(以下称为第一区域)中为第一激光束给出基本上等于第一激光束波长的奇数倍的光程长度差，最内部区域包括物镜10的光轴，并被配置成用作会聚三种激光束(即，用作会聚第一至第三激光束的每一种)。

更具体地，由相移结构的每个台阶给出的光程长度差(基本上等于第一激光束波长的奇数倍)由下面的条件定义：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30              (1)

其中λ1表示第一激光束的波长，ΔOPD[nm]表示由台阶给予第一激光束的光程长度差，N表示整数。

通过满足条件(1)，有可能对具有相对较高记录密度的光盘D1和D2适当地执行记录或复制操作。如果|ΔOPD/λ1|大于条件(1)的上限，则第一激光束的衍射效率下降。如果|ΔOPD/λ1|小于条件(1)的下限，则第二激光束的衍射效率下降。

通过光程差函数φ(h)表示满足条件(1)的相移结构：

Φ(h)＝(P₂h²P₄h⁶+P₈h⁸+P₁₀h¹⁰+P₁₂h¹²)mλ                     (2)

其中P₂、P₄和P₆分别是第二、第四和第六阶的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射等级，λ表示所用激光束的工作波长。光程差函数φ(h)表示物镜10通过附加的光程长度作为衍射透镜的函数。

在此实施例中，配置相移结构，使得光程差函数φ(h)的微分值在高度h在第一区域的有效直径的从30％至70％的范围内从正值改变为负值(即，过零)。更具体地，相移结构被配置称满足下面的条件(3)：

0.00＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜18.00                (3)

其中f1表示在使用第一激光束时定义的物镜10的焦距。

参照图4A至4C和5A至5C来说明条件(3)。图5A、5B和5C表示通过使用满足条件(3)的物镜10在光盘驱动器100中执行针对光盘D3的记录或复制操作而获得的聚焦误差信号。相反，如果物镜10不满足条件(3)，则获得图4A、4B和4C所示的聚焦误差信号。也就是说，图4A、4B和4C表示通过使用不满足条件(3)的物镜在光盘驱动器中执行针对光盘D3的记录或复制操作而获得的聚焦误差信号。

更具体地，图5A显示了从用于光盘D3的记录和复制操作的衍射级的光束(正常光束)获得的聚焦误差信号分量，图5B显示了从不是用于光盘D3的记录和复制操作的衍射级的光束(不必要的衍射级光线)获得的聚焦误差信号分量，图5C显示了通过对图5A和5B所示的两个分量相加而获得的聚焦误差信号。作为比较例，图4A显示了当物镜10不满足条件(3)时从用于光盘D3的记录和复制操作的衍射级的光束(正常光束)获得的聚焦误差信号分量，图4B显示了当物镜10不满足条件(3)时从不是用于光盘D3的记录和复制操作的衍射级的光束(不必要的衍射级光线)获得的聚焦误差信号分量，图4C显示了通过对图4A和4B所示的两个分量相加而获得的聚焦误差信号。

在图4A至4C和5A至5C的每个图中(以及在下面类似的关于聚焦误差信号的附图中)，纵轴表示聚焦误差信号的水平，横轴表示物镜的散焦量。

如图4A至4C所示，当不满足条件(3)(也就是(f1×P₂)/(t3-t1)超过条件(3)的上限或下限)时，对应于正常光束(见图4A)的聚焦误差信号分量的过零点偏离对应于不必要的衍射级光线(见图4B)的聚焦误差信号分量的过零点。在此情况下，如图4C所示，作为图4A和4B所示分量总和形成的聚焦误差信号的波形发生变形(见图4C)。

相反，根据本实施例的物镜10满足条件(3)。因此，有可能把对应于正常光束(见图5A)的聚焦误差信号分量的过零点保持在对应于不必要的衍射级光线(见图5B)的聚焦误差信号分量的过零点附近。因此，如图5C所示，能够获得聚焦误差信号的适当的波形，其中聚焦误差信号以字母S型形成，能使光盘驱动器100有效地执行聚焦误差功能。

为了获得具有更好波形的聚焦误差信号，物镜10可以满足下面的条件：

2.50＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜13.00           (4)

更具体地，如果物镜10的Abbe数vd满足下面的条件(5)：

40≤vd≤80                              (5)，

则配置物镜10的相移结构，使得通过相移结构的每个台阶给予第一激光束的光程长度差ΔOPD满足下面的条件：

2.80＜|ΔOPD/λ1|＜3.20                 (6)

在该实施例中，相移结构可满足以下条件：

1.32＜|ΔOPDC/λ3|＜1.62                (12)

这里ΔOPDC(nm)表示由环形区域之间的各台阶给予第三激光束的光程长度差。

如果|ΔOPD/λ1|大于条件(6)的上限，则第一激光束的光量下降。如果|ΔOPD/λ1|小于条件(6)的下限，则第三激光束的不必要衍射级光线的光量增加，由此聚焦性能下降。

如上所述，在正常状态中，物镜10位于光盘驱动器100的基准轴AX上。但是，具有一种情况，其中在通过追踪操作(追踪偏移)的记录或复制操作中物镜10从基准轴AX偏移。在此情况下，如果非准直光线入射到物镜10上，则可以产生例如彗差或散光的离轴像差，尽管只要准直光线入射到物镜10上就产生非离轴像差。

通常，对像差的容许量随着用于对光盘记录或复制信息的NA的增加而变得更低。因此，为了抑制在追踪偏移期间可能产生的离轴像差，期望配置一种光学系统，使得在使用要求相对较高NA的光盘驱动器时，准直光束(或基本上准直的光束)入射到物镜上。例如，如果物镜10满足条件(6)，则把物镜10配置成满足下面的条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02(7)

-0.02＜f2×M2＜0.02(8)

其中f1和M1分别表示在使用光盘D1时物镜10的焦距和放大倍率，f2和M2分别表示在使用光盘D2时物镜10的焦距和放大倍率。

通过配置物镜10来满足条件(7)和(8)，当使用光盘D1和D2时，激光束变成基本准直的光束。这样的配置有可能将追踪偏移期间产生的例如彗差或散光的像差的量降低至可忽略的水平。在此实施例中，分别通过耦合透镜3A和3B将光源1A和1B发射的第一和第二激光束转变成准直光束，使得放大倍率M1和M2设置为零。换句话说，每个耦合透镜3A和3B用作准直透镜。

由于物镜10被配置成具有能够抑制在使用各光盘D1和D2时产生的像差的相移结构，所以在使用光盘D3时可以保持球面像差。如图2C所示，通过产生发散的光束作为要入射在物镜10上的光束来补偿使用光盘D3时产生的球面像差。更具体地是，当使用光盘D3时把物镜10配置成满足下面的条件(9)：

-0.12＜f3×M3＜-0.04(9)

其中f3和M3分别表示在使用光盘D3时物镜10的焦距和放大倍率。如果f3×M3大于条件(9)的上限，则保持过校正的球面像差。如果f3×M3小于条件(9)的下限，则保持校正不足的球面像差。通过把物镜10配置成满足条件(9)，能够适当地抑制使用光盘D3时产生的球面像差。

如果把物镜10的相移结构配置使得由每个台阶给予第一激光束的光程长度差基本上等于第一激光束波长的三倍，则能够把由于光盘D1和D3的覆盖层厚度之差产生的球面像差的相对量降低至某种程度。因此，与由每个台阶产生的光程长度差基本上等于第一激光束波长的2J(其中J是整数)倍的情况相比，有可能降低入射到物镜10上的第三激光束的发散角。

如果物镜10的Abbe数vd满足下面的条件(10)：

20≤vd＜40             (10)，

则可以把物镜10的相移结构配置成使得由每个台阶给予第一激光束的光程长度差ΔOPD满足条件(6)。如上所述，期望配置光盘驱动器，使得当使用要求相对较高NA的光盘时，准直光束入射在物镜10上。因此，把物镜10配置满足条件(7)和(8)。

为了适当地补偿使用光盘D3时产生的球面像差，配置满足条件(10)的物镜10，使其满足下面的条件(11)。

-0.38＜f3×M3＜-0.30   (11)

如上所述，根据此实施例，使用如下配置的相移结构，该相移结构被配置成使得光程差函数φ(h)的微分值在高度h在第一区域的有效直径的30％至70％范围内过零点。因此，有可能防止在使用光盘D3时聚焦误差信号的波形被变形，并将聚焦性能保持在较高水平。

通过根据Abbe数vd配置物镜10，有可能形成经过耦合透镜3A至3C、分束器41和42以及物镜10汇聚第一至第三激光束而适于在各光盘D1至D3的记录表面附近记录和复制信息的聚束光。

相移结构可以另外包括如上配置的形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一和第二激光束分别会聚在光盘D1和D2的记录表面上，并不用作会聚第三激光束。在这种情况下，第二区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差。由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第一区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

第二实施例

下面说明根据本发明第二实施例采用物镜10B的光盘驱动器100B。由于根据本发明第二实施例的光盘驱动器100B与图1所示的第一实施例基本上具有相同的结构，所以将不再重复光盘驱动器100B的整体结构说明。

图6A是示出了用于光盘D1的光学系统(光路)的光盘驱动器100B的局部光学方块图，图6B是示出了用于光盘D2的光学系统(光路)的光盘驱动器100B的局部光学方块图，图6C是示出了用于光盘D3的光学系统(光路)的光盘驱动器100B的局部光学方块图。在图6A至6C中，对与第一实施例相同的那些元件分配相同的附图标记，并且不再重复其说明。类似于图2A至2C，用虚线表示光盘驱动器100B的基准轴AX。

在第二实施例中，定位光源1A至1C和耦合透镜3A至3C，使得分别通过耦合透镜3A至3C将第一至第三激光束转变成准直光束。通过此配置，对于光盘D1至D3的每一个，物镜的放大倍数基本上等于零。换句话说，耦合透镜3A至3C的每一个用作准直透镜。

在此实施例中，在物镜10B的至少一个表面11B和12B上形成相移结构。把相移结构配置成能够将由于第一至第三激光束的波长之差以及光盘D1至D3的覆盖层厚度之差导致的物镜10的折射系数的变化而产生的球面像差调整至大约为零。在此实施例中，相移结构具有至少两种类型的台阶，分别为入射光束给出不同的光程长度差。

通过两种类型的光程差函数能够定义上述的相移结构。更具体地，如果两种类型的光程差函数被表示为第一和第二光程差函数，则第一光程差函数定义的衍射级(在此衍射级第一至第三激光束分别获得最大的衍射效率)的比率不同于第二光程差函数定义的衍射级(在此衍射级第一至第三激光束分别获得最大的衍射效率)的比率。

由下面的方程式(13)表示用于定义相移结构的光程差函数：

Φi(h)＝(P₂ih²+P₄ih⁴+P₆ih⁶+P₈ih⁸+P₁₀ih¹⁰+P₁₂ih¹²)mλ(14)

其中，φi(h)表示第i光程差函数(i是整数)，P₂i、P₄i和P₆i分别是第i光程差函数的第二、第四、第六阶的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射级，λ表示所用激光束的工作波长。光程差函数φ(h)表示物镜10B通过附加的光程长度而作为衍射透镜的函数。

在第一区域中配置相移结构，使得从第一光程差函数φ1(h)获得的微分值在使用第一激光束并且高度h在有效直径内时从正值改变为最小值(即，过零)。更具体地，配置相移结构，使其满足下面的条件(14)，并且可以把其配置成进一步满足下面的条件(15)。

0.00＜(f1×P₂1)/(t3-t1)＜18.00(15)

2.50＜(f1×P₂1)/(t3-t1)＜13.00(16)

通过满足条件(15)或(16)，获得了与参照图4A至4C和5A至5C所述相同的优点。

如上所述，相移结构能够控制由于第一和第二激光束的波长之差而在物镜10的折射透镜部分中产生的球面像差。换句话说，根据第二实施例的相移结构具有台阶，其为第一激光束给出基本上等于第一激光束波长的奇数倍的光程长度差。

更具体地，由下面的条件定义等于第一激光束波长的奇数倍的光程长度差：

2N+0.80＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.20      (13)

其中λ1(nm)表示第一激光束的波长，ΔOPD1(nm)表示由第一类型的台阶给第一激光束的光程长度差。

通过满足条件(13)(更特别的是，通过满足下列条件(17)或(19))，由第一和第二类型的至少一个台阶给予第一激光束的光程长度差ΔOPD1变成基本上等于第一激光束波长的(2J+1)倍。在此情况下，当使用光盘D3时可以降低光量。由于此原因，配置给予不同于光程长度差ΔOPD1的光程长度差的台阶，以便增加在使用光盘D3时的第三激光束的光量。具体地，配置相移结构，使得通过台阶(其给出不同于ΔOPD1的光程长度差)给予第一激光束的光程长度差ΔOPD2满足下面的条件(21)，更具体地，ΔOPD2满足下面的条件(22)。

2L-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2L+0.20         (21)

1.80＜|ΔOPD2/λ1|＜2.20               (22)通过满足条件(21)或(22)，在使用光盘D3时有可能增加记录表面22上的光量，同时将对于第一或第二激光束的衍射效率保持在较高水平。

如果在条件(13)中将N设为1，则光程长度差可以满足条件：

2.70＜|ΔOPD1/λ1|＜3.30               (17)

满足条件(17)的台阶被配置成满足条件：

1.32＜|ΔOPDC1/λ3|＜1.62              (18)

这里OPDC1(nm)表示由第一区域中的相移结构给予第三激光束的光程长度差。

如果在条件(13)中将N设为3，则光程长度差可以满足条件：

4.70＜|ΔOPD1/λ1|＜5.30               (19)

满足条件(19)的台阶被配置成满足条件：

2.30＜|ΔOPDC1/λ3|＜2.60              (18)

这里OPDC1(nm)表示由第一区域中的相移结构给予第三激光束的光程长度差。通过满足调节(18)或(19)，第三激光束的正常衍射级光的衍射效率变得高于第三激光束的期望的衍射级光的衍射效率。

相移结构可以另外包括如上配置的形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一和第二激光束分别会聚在光盘D1和D2的记录表面上，并不用作会聚第三激光束。在这种情况下，第二区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差。由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于|ΔOPD1/λ1|。

根据本实施例，即使第一至第三激光束被分别转换成用于光盘D1至D3的准直光束，也有可能适当地抑制在追踪偏移期间产生的彗差或散光，同时抑制在使用各光盘D1至D3时产生的球面像差。也有可能将聚焦性能保持在适当的水平，同时抑制在使用光盘D3时产生不必要的衍射级光线。

在上述实施例中，如果光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2                           (23)

则相移结构可以包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第一光束会聚在第一光盘的记录表面上，并不用作会聚第二和第三光束。在这种情况下，第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差。由第三区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

在上述实施例中，如果光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2                           (24)

则相移结构可以包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第二光束会聚在第二光盘的记录表面上，并不用作会聚第一和第三光束。在这种情况下，第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差。由第三区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中各台阶给予的光程长度差的绝对值。

下面说明根据第一实施例的采用物镜10的光盘驱动器100的两个具体(第一、第二和第三)示例，以及根据第二实施例的采用物镜10B的光盘驱动器100B的两个具体(第四、第五、第六和第七)示例。参照图1和图2A至2C说明根据第一实施例的第一至第三示例的配置，参照图6A至6C说明根据第二实施例的第四至第七示例的配置。在第一至第四示例的每个中，使用孔径光栏来获得用于光盘D3的适当的数值孔径。由于此原因，如图2A至2C所示，与使用光盘D1或D2的情况相比，使用光盘D3时有效光束直径变的更小。

在下面的示例中，假设光盘D1、D2和D3的覆盖层的厚度t1、t2和t3如下所示。

t1＝0.6mm

t2＝0.6mm

t3＝1.2mm

第一示例

根据第一示例的物镜10设置了具有产生单个类型的光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10的表面11上。在表1中显示了根据第一示例的物镜10的规格。

表1

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	405	660	790
焦距f(mm)	3.000	3.11	3.13
				NA	0.650	0.63	0.5
放大倍数	0.000	0.000	-0.026

在表1中(以及在下面类似的表中)，设计波长是适于光盘的记录/复制操作的波长，f表示物镜10的焦距(单位：mm)，NA表示数值孔径。在表1中，指出了关于第一激光束(光盘D1)、第二激光束(光盘D2)和第三激光束(光盘D3)的每一个的性能规格。

如表1中放大倍数的数值所示，当使用各光盘D1和D2时，第一和第二激光束的每个入射在物镜10上作为准直光束。当使用光盘D3时，第三激光束入射在物镜10上作为发散光束。

表2显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表3显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表4显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100的数字配置。

表2

表3

表4

在表2至4中(以及在下面类似的表中)，“r”表示光轴上每个透镜表面的曲率半径(单位：mm)，“d”表示透镜的厚度或者从透镜表面到下一个透镜表面的距离(单位：mm)，“n”表示折射系数。

在表2至4中(以及在下面类似的表中)，“表面编号”表示光拾取器100中光学部件每个表面的表面编号。在表2至4中，表面#0分别表示光源1A、1B和1C，表面#1和#2分别表示衍射光栅2A、2B和2C，表面#3和#4分别表示耦合透镜3A、3B和3C。在表2和3中，表面#5和#6表示分束器41，表面#7和#8表示分束器42，表面#9和#10表示物镜10的表面11和12，表面#11和#12分别表示光盘D1和D2的覆盖层21和记录表面22。在表4中，表面#5和#6表示分束器42，表面#7和#8表示物镜10的表面11和12，表面#9和#10分别表示光盘D1和D2的覆盖层21和记录表面22。

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10的每个表面11和12是非球面表面。表5显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表6显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表7显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。在表5至7中(以及在下面类似的表中)，计数符号E表示以10作为基数，以E右边的值作为指数。

表5

表6

表7

表8显示了应用于形成在物镜10的表面11上的相移结构的光程差函数的系数(P₂...)的值。

表8

表9显示了用于第一至第三激光束的每一个的衍射级m。

表9

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				衍射级m	3	2	2

从表1和8可以看出，条件(3)和(4)的每一项(即，(f1×P₂)/(t3-t1))为5.00。因此，第一示例满足条件(3)和(4)。

表10显示了形成在物镜10的表面11上的相移结构的详细配置。在表10中，显示了每个环形区域的高度范围和通过每个环形区域给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD/λ1|。在表10中(以及下面类似的表中)，根据从光轴增加距离的顺序为环形区域分配编号，并通过每个环形区域的最小高度hmin和最大高度hmax表示每个环形区域的高度范围。

表10

由于第一示例的物镜10的Abbe数vd为58，所以满足条件(5)。如表10所示，由邻近环形区域之间的每个台阶给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD/λ1|为3.00(即，N＝1)。因此，满足条件(1)和(6)。

表11显示了配置在光盘驱动器100中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表11

在表11中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

图7显示了当在光盘驱动器100中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。作为比较例，图8显示了由物镜形成的聚焦误差信号，除了条件(3)和(4)采用0.00值以外，物镜被配置的与物镜10具有相同的结构。

从图7和8之间的比较可以看出，第一示例的由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号比图8所示的波形具有以字母S形状形成的更适合的波形。通过满足条件(3)和(4)，根据第一示例的光盘驱动器100能够防止聚焦误差信号变形，并由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

从表1中可以看出，在根据第一示例的光盘驱动器100中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为-0.081。因此，满足条件(7)、(8)和(9)。

图9A是在根据第一示例的光盘驱动器100中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图9B是在根据第一示例的光盘驱动器100中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图9C是在根据第一示例的光盘驱动器100中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图9A至9C所示，为各光盘D1至D3适当补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第二示例

根据第二示例的物镜10设置了具有产生单个类型的光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10的表面11上。在表12中显示了根据第二示例的物镜10的规格。

表12

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	405	660	790
焦距f(mm)	3.000	3.11	3.13
				NA	0.650	0.63	0.46
放大倍数	0.000	0.000	-0.025

如表12中放大倍数的数值所示，当使用光盘D1和D2的每个时，第一和第二激光束的每个入射在物镜10上作为准直光束。当使用光盘D3时，第三激光束入射在物镜10上作为发散光束。

表13显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表14显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表15显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100的数字配置。

表13

表14

表15

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10的每个表面11和12是非球面表面。表16显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表17显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表18显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表

表16

表17

表18

表19显示了应用于形成在物镜10的表面11上的相移结构的光程差函数的系数(P₂...)的值。

表19

表20显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。

表20

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				衍射级m	3	2	2

从表12和19可以看出，条件(3)和(4)的每一项(即，(f1×P₂)/(t3-t1))为10.00。因此，第一示例满足条件(3)和(4)。

表21显示了形成在物镜10的表面11上的相移结构的详细配置。在表21中，显示了每个环形区域的高度范围和通过每个环形区域给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD/λ1|。

表21

由于第二示例的物镜10的Abbe数vd为58，所以满足条件(5)。如表21所示，由邻近环形区域之间每个台阶给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD/λ1|为3.00(即，N＝1)。因此满足条件(1)和(6)。

表22显示了配置在光盘驱动器100中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表22

在表22中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

图10显示了当在光盘驱动器100中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图10可以看出，由第二示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(3)和(4)，根据第二示例的光盘驱动器100能够防止聚焦误差信号变形，并由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

从表12中可以看出，在根据第二示例的光盘驱动器100中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为-0.081。因此，满足条件(7)、(8)和(9)。

图11A是在根据第二示例的光盘驱动器100中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图11B是在根据第二示例的光盘驱动器100中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图11C是在根据第二示例的光盘驱动器100中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图11A至11C所示，为各光盘D1至D3适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第三示例

根据第三示例的物镜10设置了具有产生单一类型的光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10的表面11上。在表23中显示了根据第三示例的物镜10的规格。

表23

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	408	660	790
焦距f(mm)	2.25	2.33	2.35
				NA	0.65	0.65	0.45
放大倍数	0.000	0.000	-0.048

如表23中的显著的数值所示，当使用光盘D1和D2的每一个时，第一和第二激光束的每一个入射在物镜10上作为准直光束。第三激光束入射在物镜10上作为发散光束。

表24显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表25显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100的数字配置，表26显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100的数字配置。

在该例中，形成在物镜10的表面11(#9)上的相移结构被划分成包括第一至第三区域的三个区域。第一区域被配置成将第三激光束会聚在光盘D3的记录表面上。形成在第一区域之外的第二区域被配置成分别将第一和第二激光束会聚在光盘D1和D2的记录表面上。形成在第二区域之外的第三区域被配置成仅将第二激光束会聚在光盘D1的记录表面上，并且不用作会聚第一和第三激光束。

表24

表25

表26

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10的每个表面11和12是非球面表面。表27显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表28显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表29显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。

表27

表28

表29

表30显示了应用于形成在物镜10的表面11上的相移结构的每个光程差函数的系数(P₂i...)的值。在该例中，光程差函数被定义用于第一至第三区域的每一个。

表30

表31显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。在表31中，显示了第一至第三区域的每一个的有效半径(mm)。

表31

(表面11)	第一激光束	第二激光束	第三激光束	有效半径
					第一区域	3	2	2	1.100
第一区域	3	2	-	1.460

(表面11)	第一激光束	第二激光束	第三激光束	有效半径
					第一区域	-	1	-	1.510

表32显示了配置在光盘驱动器100中用于检测使用光盘D3时的聚焦误差信号的光学系统的数字配置。

表32

在表32中，表面#11和#12分别表示光盘D3的记录表面和覆盖层，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

表33详细显示了在物镜10的表面11上形成的相移结构的配置。在表33中，显示了各环形区域的高度范围和分别给予经过各环形区域的第一至第三激光束的光程长度差|ΔOPD/λ1|、|ΔOPDd/λ2|和|ΔOPDC/λ3|。

表33

在该例中，|ΔOPD/λ1|是3.00，(f×P2)/(t3-t1))为11.22，vd大约是58，f1×M1是0.00，f2×M2是0.00，f3×M3是-0.113，

|ΔOPDC/λ3|是1.58，f1×NA1是1.46，f2×NA2是1.51。因此，满足条件(1)、(3)、(4)、(7)至(10)、(12)和(24)。图12显示了当在光盘驱动器100中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图12可以看出，由第三示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(3)和(4)，根据第三示例的光盘驱动器100能够防止聚焦误差信号变形，并由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

图13A是在根据第三示例的光盘驱动器100中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图13B是在根据第三示例的光盘驱动器100中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图13C是在根据第三示例的光盘驱动器100中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图13A至13C所示，为光盘D1至D3的每个适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第四示例

根据第四示例的物镜10B设置了具有产生两个不同光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10B的表面11B上。在表34中显示了根据第三示例的物镜10B的规格。

表34

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	405	660	790
焦距f(mm)	3.000	3.10	3.12
				NA	0.650	0.63	0.51
放大倍数	0.000	0.000	0.000

表35显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表36显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表37显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100B的数字配置。

表35

表36

表37

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10B的每个表面11B和12B是非球面表面。表38显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表39显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表40显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。

表38

表39

表40

表41显示了应用于形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的每个光程差函数的系数(P₂i...)的值。

表41

表42显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。在表42中，显示了用于两个光程差函数的每一个的衍射级m。

表42

i	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				1	3	2	2
2	2	1	1

从表34和41可以看出，条件(14)和(15)的每一项(即，(f1×P₂1)/(t3-t1))为9.50。因此，第四示例满足条件(14)和(15)。

表43显示了形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的详细配置。在表43中，显示了每个环形区域的高度范围和通过每个环形区域给予第一激光束的光程长度差。

表43

由于第四示例的物镜10B的Abbe数vd为58，所以满足条件(5)。如表43所示，由邻近环形区域之间每个台阶给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD1/λ1|和|ΔOPD2/λ1|分别为3.00和2.00(即，在条件(13)中N＝1，在条件(21)中L＝1)。因此，满足条件(13)、(21)和(22)。如从表43看到的那样，|ΔOPDC1/λ3|为1.49。因此，满足条件(18)。

表44显示了配置在光盘驱动器100B中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表44

在表44中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

图14显示了当在光盘驱动器100B中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图14可以看出，由第四示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(14)和(15)，根据第四示例的光盘驱动器100B能够防止聚焦误差信号变形，由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

从表36和图6A至6C中可以看出，在根据第四示例的光盘驱动器100B中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为0.00。因此，能够防止在光盘D1至D3的每个的追踪操作中出现球面像差。

图15A是在根据第四示例的光盘驱动器100B中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图15B是在根据第四示例的光盘驱动器100B中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图15C是在根据第四示例的光盘驱动器100B中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图15A至15C所示，为光盘D1至D3的每个适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第五示例

根据第五示例的物镜10B设置了具有产生两个不同光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10B的表面11B上。在表45中显示了根据第三示例的物镜10B的规格。

表45

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	405	660	790
焦距f(mm)	3.00	3.10	3.13
				NA	0.65	0.63	0.51
放大倍数	0.000	0.000	0.000

表46显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表47显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表48显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100B的数字配置。

表46

表47

表48

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10B的每个表面11B和12B是非球面表面。表49显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表50显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表51显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。

表49

表50

表51

表52显示了应用于形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的每个光程差函数的系数(P₂i...)的值。

表52

表53显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。在表53中，显示了用于两个光程差函数的每一个的衍射级m。

表53

i	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				1	3	2	2
2	2	1	1

从表45和52可以看出，条件(15)和(16)的每一项(即，(f1×P₂1)/(t3-t1))为9.50。因此，第五示例满足条件(14)和(15)。

表54显示了形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的详细配置。在表54中，显示了每个环形区域的高度范围和通过每个环形区域给予第一激光束的光程长度差。

表54

由于第五示例的物镜10B的Abbe数vd为58，所以满足条件(5)。如表54所示，由邻近环形区域之间每个台阶给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD1/λ1|和|ΔOPD2/λ1|分别为3.00和2.00(即，在条件(13)中N＝1，在条件(21)中L＝1)。因此，满足条件(13)、(21)和(22)。如从表54看到的那样，|ΔOPDC1/λ3|为1.49。因此，满足条件(18)。

表55显示了配置在光盘驱动器100B中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表55

在表55中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

图16显示了当在光盘驱动器100B中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图16可以看出，由第五示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(15)和(16)，根据第五示例的光盘驱动器100B能够防止聚焦误差信号变形，由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

从表45和图6A至6C中可以看出，在根据第五示例的光盘驱动器100B中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为0.00。因此，能够防止在光盘D1至D3的每个的追踪操作中出现球面像差。

图17A是在根据第五示例的光盘驱动器100B中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图17B是在根据第五示例的光盘驱动器100B中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图17C是在根据第五示例的光盘驱动器100B中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图17A至17C所示，为光盘D1至D3的每个适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第六示例

根据第六示例的物镜10B设置了具有产生两个不同光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10B的表面11B上。在表56中显示了根据第六示例的物镜10B的规格。

表56

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	408	660	790
焦距f(mm)	2.25	2.32	2.35
				NA	0.65	0.65	0.47
放大倍数	0.000	0.000	0.000

表57显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表58显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表59显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100B的数字配置。

在该例中，形成在物镜10B的表面11B(#9)上的相移结构被划分成包括第一至第三区域的三个区域。第一区域被配置成将第三激光束会聚在光盘D3的记录表面上。形成在第一区域之外的第二区域被配置成分别将第一和第二激光束会聚在光盘D1和D2的记录表面上。形成在第二区域之外的第三区域被配置成仅将第二激光束会聚在光盘D1的记录表面上，并且不用作会聚第一和第三激光束。

表57

表58

表59

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10B的每个表面11B和12B是非球面表面。表60显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表61显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表62显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。

表60

表61

表62

表63显示了应用于形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的每个光程差函数的系数(P₂i...)的值。

表63

表64显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。在表64中，显示了用于两个光程差函数的每一个的衍射级m。在表64中，显示了第一至第三区域的每一个的有效半径(mm)。

表64

表65显示了配置在光盘驱动器100B中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表65

在表65中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

表66详细显示了在物镜10B的表面11B上形成的相移结构的配置。在表66中，显示了各环形区域的高度范围和给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD1/λ1|和|ΔOPD2/λ1|，以及分别给予经过各环形区域的第二和第三激光束的光程长度差|ΔOPDD1/λ2|和|ΔOPDC1/λ3|。

表66

在该例中，|ΔOPD/λ1|是3.10(N＝1)，(f×P21)/(t3-t1))为12.11，vd大约是58，|ΔOPDC1/λ3|是1.54，|ΔOPD2/λ1|是2.00(L＝1)，f1×NA1是1.46，f2×NA2是1.51。因此，满足条件(15)、(16)、(17)、(18)、(21)和(24)。

图18显示了当在光盘驱动器100B中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图18可以看出，由第六示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(15)和(16)，根据第六示例的光盘驱动器100B能够防止聚焦误差信号变形，并由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

在根据第六示例的光盘驱动器100B中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为0.00。因此，有可能防止在各光盘D1至D3的跟踪操作中球面像差的产生。

图19A是在根据第六示例的光盘驱动器100B中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图19B是在根据第六示例的光盘驱动器100B中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图19C是在根据第六示例的光盘驱动器100B中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图19A至19C所示，为各光盘D1至D3适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

第七示例

根据第七示例的物镜10B设置了具有产生两个不同光程长度差的台阶的相移结构。相移结构形成在物镜10B的表面11B上。在表67中显示了根据第七示例的物镜10B的规格。

表67

	第一激光束	第二激光束	第三激光束
				设计波长(nm)	408	660	790
焦距f(mm)	2.25	2.32	2.34
				NA	0.65	0.65	0.47
放大倍数	0.000	0.000	0.000

表68显示了在使用光盘D1(第一激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表69显示了在使用光盘D2(第二激光束)时光盘驱动器100B的数字配置，表70显示了在使用光盘D3(第三激光束)时光盘驱动器100B的数字配置。

在该例中，形成在物镜10B的表面11B(#9)上的相移结构被划分成包括第一至第三区域的三个区域。第一区域被配置成将第三激光束会聚在光盘D3的记录表面上。形成在第一区域之外的第二区域被配置成分别将第一和第二激光束会聚在光盘D1和D2的记录表面上。形成在第二区域之外的第三区域被配置成仅将第二激光束会聚在光盘D1的记录表面上，并且不用作会聚第一和第三激光束。

表68

表69

表70

每个耦合透镜3A至3C的第二表面是非球面表面。物镜10B的每个表面11B和12B是非球面表面。表71显示了在使用光盘D1时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表72显示了在使用光盘D2时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。表73显示了在使用光盘D3时定义的非球面的锥形系数和非球面系数。

表71

表72

表73

表74显示了应用于形成在物镜10B的表面11B上的相移结构的每个光程差函数的系数(P₂i...)的值。

表74

表75显示了衍射级m，在该衍射级第一至第三激光束的每一个的衍射效率取最大值。在表75中，显示了用于两个光程差函数的每一个的衍射级m。在表75中，显示了第一至第三区域的每一个的有效半径(mm)。

表75

表76显示了配置在光盘驱动器100B中的光学系统的数字配置，用于检测在使用光盘D3时的聚焦误差信号。

表76

在表76中，表面#11和#12分别表示光盘D3的覆盖层和记录表面，表面#13和#14表示物镜10，表面#15和#16表示分束器42，表面#17和#18表示耦合透镜3C，表面#19和#20表示半透镜5C，表面#21表示光电接收器件6C。

表77详细显示了在物镜10B的表面11B上形成的相移结构的配置。在表77中，显示了各环形区域的高度范围和给予第一激光束的光程长度差|ΔOPD1/λ1|和|ΔOPD2/λ1|，以及分别给予经过各环形区域的第二和第三激光束的光程长度差|ΔOPDD1/λ2|和|ΔOPDC1/λ3|。

表77

在该例中，|ΔOPD/λ1|是5.23(N＝1)，(f×P₂1)/(t3-t1))为7.56，vd大约是58，|ΔOPDC1/λ3|是2.59，|ΔOPD2/λ1|是2.00(L＝1)，f1×NA1是1.46，f2×NA2是1.51。因此，满足条件(15)、(16)、(19)、(20)、(21)和(24)。

图20显示了当在光盘驱动器100B中使用光盘D3时由光电接收器件6C检测的聚焦误差信号。从图20可以看出，由第七示例的光电接收器件6C检测的聚焦误差信号具有以字母S形状形成的适合的波形。通过满足条件(14)和(15)，根据第七示例的光盘驱动器100B能够防止聚焦误差信号变形，并由此适当地抑制了聚焦性能的劣化。

在根据第七示例的光盘驱动器100B中，f1×M1为0.000，f2×M2为0.000，f3×M3为0.00。因此，有可能防止在各光盘D1至D3的跟踪操作中球面像差的产生。

图21A是在根据第七示例的光盘驱动器100B中使用第一激光束时产生的球面像差的视图。图21B是在根据第七示例的光盘驱动器100B中使用第二激光束时产生的球面像差的视图。图21C是在根据第七示例的光盘驱动器100B中使用第三激光束时产生的球面像差的视图。如图21A至21C所示，为各光盘D1至D3适当地补偿了球面像差，并且形成了合适的聚束光。

尽管已经参照某些优选实施例详细说明了本发明，但是其它的实施例也是有可能的。

根据上述实施例的各种数字配置是可能的。能够获得根据实施例的物镜作为包括多个光学元件的物镜系统。当采用包括多个光学元件的物镜系统时，可以把物镜系统中的光学元件配置成在其两个表面上具有相移结构。

如上述具体示例所示，位于光源1A至1C与光盘D1至D3之间的耦合透镜3A至3C的焦距由于折射系数的差异而彼此不同，折射系数根据第一至第三激光束之间的波长差而改变。可以配置光盘驱动器，使得由光源1A至1C发射的第一至第三激光束经过公共耦合透镜被指向光盘的记录表面。在此状态下，如果分别发射第一和第二激光束的光源1A和1B位于公共衬底(substrate)上(即，光源1A和1B与公共耦合透镜以相同的距离而定位)，则第一和第二激光束之一不可避免地形成为汇聚光束或发散光束。

但是，即使第一和第二激光束之一不可避免地形成为汇聚光束或发散光束，通过把物镜配置成使得物镜的放大倍数尽可能地最小化，也能够获得上述实施例的优点。

Claims (18)

1.一种通过选择地使用三种类型光束的一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的物镜，所述三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，所述三种类型的光束包括具有最短波长的第一光束、具有第二短波长的第二光束和具有最长波长的第三光束，

物镜的至少一个表面包括将第三光束会聚在第三光盘的记录表面上的第一区域，

第一区域包括台阶结构，其被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处为入射光束给予光程长度差，

其中，所述台阶结构被配置成使得：

由每个台阶给予的光程长度差基本上等于第一光束波长的奇数倍；和

定义台阶结构的光程差函数的微分值在高度从第一区域的有效直径的30％至70％范围内过零点；

其中，当第一光束的波长由λ1nm表示时，由每个台阶给予第一光束的光程长度差由ΔOPD nm表示，该台阶结构满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30                (1)

此处N表示非负整数，

其中，当光程差函数由方程式(2)表示时：

Φ(h)＝(P₂h²+P₄h⁴+P₆h⁶+P₈h⁸+P₁₀h¹⁰+P₁₂h¹²)mλ(2)

此处P₂、P₄和P₆...分别是第二、第四和第六阶...的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射级，而λ表示所用光束的工作波长，所述物镜满足条件：

2.50＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜13.00                (4)

此处f1表示在使用第一光束时定义的物镜的焦距，而t1和t3分别表示第一和第三光盘的覆盖层厚度，其中t1＜t3。

2.一种通过选择地使用三种类型光束的其中一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的光盘驱动器，所述三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，所述三种类型的光束包括第一光束、第二光束和第三光束，

所述光盘驱动器包括物镜，

当第一至第三光束的波长分别由λ1nm、λ2nm和λ3nm表示时，满足λ1＜λ2＜λ3的关系，

当对于向第一光盘记录信息或从第一光盘复制信息必要的数值孔径由NA1表示、对于向第二光盘记录信息或从第二光盘复制信息必要的数值孔径由NA2表示、对于向第三光盘记录信息或从第三光盘复制信息必要的数值孔径由NA3表示时，满足NA1＞NA3且NA2＞NA3的关系，

当要求使用第一光束的第一光盘的覆盖层的厚度由t1表示、要求使用第二光束的第二光盘的覆盖层的厚度由t2表示、而要求使用第三光束的第三光盘的覆盖层的厚度由t3表示时，满足t1≈0.6mm、t2≈0.6mm和t3≈1.2mm，

第一和第二光束的每个入射在所述物镜上作为基本上准直的光束，而第三光束入射在物镜上作为发散光束，

所述物镜的至少一个表面包括将第三光束会聚在第三光盘的记录表面上的第一区域，

第一区域包括台阶结构，其被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且在临近的折射表面区域之间形成的每个台阶处为入射光束给予光程长度差，

其中，在第一区域中，该台阶结构的区域的至少边界部分满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD/λ1|＜2N+1.30             (1)

此处N表示非负整数，而ΔOPD nm表示由区域的至少边界部分给予第一光束的光程长度差，

其中，当定义台阶结构的光程差函数φ(h)由方程式(2)表示时：

Φ(h)＝(P₂h²+P₄h⁴+P₆h⁶+P₈h⁸+P₁₀h¹⁰+P₁₂h¹²)mλ(2)

此处P₂、P₄和P₆...分别是第二、第四和第六阶...的系数，h表示距离光轴的高度，m表示衍射效率最大时的衍射级，λ表示所用光束的工作波长，物镜满足条件：

2.50＜(f1×P₂)/(t3-t1)＜13.00                (4)

此处f1表示在使用第一光束时定义的物镜的焦距。

3.如权利要求2所述的光盘驱动器，

其中，所述物镜是具有满足下面条件的Abbe数的单元件透镜：

40≤vd≤80                                     (5)，

其中vd表示物镜的Abbe数，

其中，所述台阶结构满足下面的条件：

2.70＜|ΔOPD/λ1|＜3.30                      (6)

其中，当分别由f1和M1表示在使用第一光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f2和M2表示在使用第二光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f3和M3表示在使用第三光盘时物镜的焦距和放大倍率时，所述光盘驱动器满足下面的条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02                          (7)

-0.02＜f2×M2＜0.02                          (8)和

-0.12＜f3×M3＜-0.04                         (9)。

4.如权利要求2所述的光盘驱动器，

其中，所述物镜是具有满足条件(10)的Abbe数的单元件透镜：

20≤vd≤40                                     (10)，

其中vd表示物镜的Abbe数，

其中，所述台阶结构满足下面的条件：

2.70＜|ΔOPD/λ1|＜3.30                      (6)

其中，当分别由f1和M1表示在使用第一光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f2和M2表示在使用第二光盘时物镜的焦距和放大倍率、分别由f3和M3表示在使用第三光盘时物镜的焦距和放大倍率时，所述光盘驱动器满足下面的条件：

-0.02＜f1×M1＜0.02                          (7)

-0.02＜f2×M2＜0.02                          (8)和

-0.38＜f3×M3＜-0.30                         (11)。

5.如权利要求3所述的光盘驱动器，

其中，所述台阶结构满足下面的条件：

1.32＜|ΔOPDC/λ3|＜1.62                     (12)

这里ΔOPDC nm表示由所述台阶结构的所述至少边界部分给予第三光束的光程长度差。

6.一种通过选择地使用三种类型光束的其中一种而用于向三种类型的光盘记录信息和/或从三种类型的光盘复制信息的光盘驱动器，所述三种类型的光盘包括具有最高记录密度的第一光盘、具有第二高记录密度的第二光盘和具有最低记录密度的第三光盘，所述三种类型的光束包括第一光束、第二光束和第三光束，

所述光盘驱动器包括物镜，

当第一至第三光束的波长分别由λ1nm、λ2nm和λ3nm表示时，满足λ1＜λ2＜λ3的关系，

当对于向第一光盘记录信息或从第一光盘复制信息必要的数值孔径由NA1表示、对于向第二光盘记录信息或从第二光盘复制信息必要的数值孔径由NA2表示、对于向第三光盘记录信息或从第三光盘复制信息必要的数值孔径由NA3表示时，满足NA1＞NA3且NA2＞NA3的关系，

当要求使用第一光束的第一光盘的覆盖层的厚度由t1表示、要求使用第二光束的第二光盘的覆盖层的厚度由t2表示、要求使用第三光束的第三光盘的覆盖层的厚度由t3表示时，满足t1≈0.6mm、t2≈0.6mm和t3≈1.2mm，

所述物镜的至少一个表面包括将第三光束会聚在第三光盘的记录表面上的第一区域，

第一区域包括台阶结构，其被配置为具有多个共心的折射表面区域，并且具有形成在临近的多个共心折射表面区域之间的至少两种类型的台阶，所述至少两种类型的台阶给予入射光束不同的光程长度差，

其中，在第一区域中，两种类型台阶的至少一种台阶类型满足条件：

2N+0.70＜|ΔOPD1/λ1|＜2N+1.30              (13)

此处ΔOPD1nm表示至少由至少一个台阶给予的光程长度差，N表示非负整数，

其中，当通过由(13)表示的至少两种类型的光程差函数来定义台阶结构时：

Φi(h)＝(P₂ih²+P₄ih⁴+P₆ih⁶+P₈ih⁸+P₁₀ih¹⁰+P₁₂ih¹²)mλ(14)

此处φi(h)表示第i光程差函数，其中i是整数，P₂i、P₄i和P₆i...分别是第i光程差函数的第二、第四、第六阶...的系数，h表示距离物镜的光轴的高度，m表示入射光束在衍射效率最大时的衍射级，而λ表示入射光束的工作波长，此时对于第一光程差函数满足条件：

2.50＜(f1×P₂1)/(t3-t1)＜13.00              (16)

此处f1表示用于第一光束的物镜的焦距。

7.如权利要求6所述的光盘驱动器，

其中，在第一区域中满足条件(13)的所述台阶进一步满足条件：

2.70＜|ΔOPD1/λ1|＜3.30                    (17)。

8.如权利要求7所述的光盘驱动器，

其中，在第一区域中满足条件(17)的所述台阶进一步满足条件：

1.32＜|ΔOPDC1/λ3|＜1.62                   (18)

这里OPDC1nm表示由第一区域中的所述台阶结构给予第三光束的光程长度差。

9.如权利要求6所述的光盘驱动器，

其中，在第一区域中满足条件(13)的所述台阶进一步满足条件：

4.70＜|ΔOPD1/λ1|＜5.30                     (19)。

10.如权利要求9所述的光盘驱动器，

其中，在第一区域中满足条件(19)的所述台阶进一步满足条件：

2.30＜|ΔOPDC1/λ3|＜2.60                     (20)

这里OPDC1nm表示由第一区域中的所述台阶结构给予第三光束的光程长度差。

11.如权利要求6所述的光盘驱动器，

其中，当由所述至少两种类型的台阶的不同于所述至少一个台阶的另一个台阶给予第一光束的光程长度差用OPD2nm表示时，所述物镜满足条件：

2L-0.20＜|ΔOPD2/λ1|＜2L+0.20                (21)

其中L为非负整数。

12.如权利要求11所述的光盘驱动器，

其中，所述物镜满足条件：

1.80＜|ΔOPD2/λ1|＜2.20                      (22)。

13.如权利要求2所述的光盘驱动器，其中，

所述物镜包括形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一光束会聚在第一光盘的记录表面上，将第二光束会聚在第二光盘的记录表面上，并且不用于会聚第三光束；

第二区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；以及

由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第一区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值。

14.如权利要求13所述的光盘驱动器，其中，

所述光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2                              (23)

所述物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第一光束会聚在第一光盘的记录表面上，并且不用于会聚第二和第三光束；

第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；

由第三区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值。

15.如权利要求13所述的光盘驱动器，其中，

所述光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2                            (24)

所述物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第二光束会聚在第二光盘的记录表面上，并且不用于会聚第一和第三光束；

第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；

由第三区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值。

16.如权利要求6所述的光盘驱动器，其中，

所述物镜包括形成在第一区域之外的第二区域，其被配置成将第一和第二光束会聚在第一和第二光盘的记录表面上，并且不用于会聚第三光束；

第二区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；以及

由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第一区域中的至少两种类型台阶的至少其中之一给予第一光束的光程长度差的绝对值。

17.如权利要求16所述的光盘驱动器，其中，

所述光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＞f2×NA2                           (23)

所述物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第一光束会聚在第一光盘的记录表面上，并且不用于会聚第二和第三光束；

第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；

由第三区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值。

18.如权利要求16所述的光盘驱动器，其中，

所述光盘驱动器满足条件：

f1×NA1＜f2×NA2                            (24)

所述物镜包括形成在第二区域之外的第三区域，其被配置成仅将第二光束会聚在第二光盘的记录表面上，并且不用于会聚第一和第三光束；

第三区域在临近的折射表面区域之间形成的各台阶处为入射光束至少给予光程长度差；

由第三区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值不同于由第二区域中的各台阶给予的光程长度差的绝对值。

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