DE102005057512A1

DE102005057512A1 - Designverfahren für ein optisches Element und eine Objektivlinse

Info

Publication number: DE102005057512A1
Application number: DE102005057512A
Authority: DE
Inventors: Koichi Maruyama; Yoshiyuki Tashiro; Daisuke Koreeda
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-06-08
Also published as: KR20060061274A; TW200625296A; US20120075979A1; US20060114796A1; KR101195469B1; US8116187B2; US8705331B2; TWI404060B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Designen eines optischen Elementes angegeben, das für ein optisches System zu verwenden ist, in dem eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, durch das optische Element gehen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen von mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges, darunter eine erste und eine zweite Wegunterschiedsfunktion, auf solche Weise, dass ein durch die erste Wegunterschiedsfunktion erbrachtes Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert werden, von einem durch die zweite Wegunterschiedsfunktion erbrachtes Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert werden, verschieden ist, und das Erhalten einer Form, die durch das Kombinieren der mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen definiert ist, um die erhaltene Form für zumindest eine Fläche der Flächen des optischen Elementes zu verwenden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Designverfahren für ein optisches Element, wie beispielsweise eine Objektivlinse, die für ein optisches Disc-Laufwerk verwendet wird, das zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer Mehrzahl von Arten von optischen Discs, die auf unterschiedlichen Standards basieren, fähig ist. Unter einem Designverfahren wird in der vorliegenden Schrift ein Verfahren zum Entwerfen, Gestalten oder Ausführen des optischen Elementes verstanden. Ein nach dem Designverfahren designtes optisches Element ist ein optisches Element, das nach dem Designverfahren entworfen wurde bzw. in Übereinstimmung mit dem Designverfahren ausgestaltet ist.

Es gibt verschiedene Arten von optischen Discs, auf denen digitale Informationen mit jeweils unterschiedlichen Dichten aufgezeichnet werden. Beispielsweise hat eine DVD (Digital Versatile Disc) eine Aufzeichnungsdichte, die höher als diejenige einer CD (Compact Disc) oder einer CD-R (CD Recordable) ist, und sie hat eine Deckschicht, die dünner als diejenige der CD oder der CD-R ist.

In letzter Zeit wurden neue technische Standards für optische Discs, wie beispielsweise eine HD DVD (High Definition DVD) und eine BD (Blue-Ray Disc), vorgeschlagen, die noch höhere Aufzeichnungsdichten haben. Solche optischen Discs eines neuen Standards haben eine Dicke der Deckschicht, die geringer oder gleich derjenigen der DVD ist. Unter diesen Umständen ist es erforderlich, dass optische Disc-Laufwerke (d.h., optische Systeme in den optischen Disc-Laufwerken) zumindest zwei Arten der optischen Discs unterstützen. Im Folgenden wird solch ein optisches Disc-Laufwerk (eine Objektivlinse), die zumindest zwei Arten von optischen Discs unterstützt, häufig als kompatibles optisches Disc-Laufwerk (als kompatible Objektivlinse) bezeichnet.

Zum Unterstützen einer Mehrzahl von Arten von optischen Discs ist es erforderlich, dass ein optisches Disc-Laufwerk eine sphärische Aberration korrigiert, die in Abhängigkeit von der Dicke einer Deckschicht auf der verwendeten optischen Disc variiert, während es eine NA (numerische Apertur) ändert, die eine Strahlfleckgröße in einer Größe definiert, die für die verwendete optische Disc geeignet ist. Im Allgemeinen nimmt der Durchmesser des Strahlflecks mit abnehmender Wellenlänge des Lichtstrahls ab. Daher wird beispielsweise ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 660 nm, die kürzer als eine Wellenlänge von ungefähr 780 nm für die CD ist, für die DVD verwendet. Für die optischen Discs des neuen technischen Standards, die eine höhere Aufzeichnungsdichte als die DVD haben, wird ein Laserstrahl verwendet, der eine kürzere Wellenlänge als diejenige der DVD hat (d.h., es wird beispielsweise ein sogenannter blauer Laser verwendet, der eine Wellenlänge von ungefähr 408 nm hat).

Ferner ist es erforderlich, dass das optische System für das optische Disc-Laufwerk den Lichtstrahl auf geeignete Weise auf einer Aufzeichnungsfläche einer optischen Disc konvergiert, auf die der Lichtstrahl, dessen Wellenlänge in Abhängigkeit von der Art der verwendeten optischen Disc variiert, auftrifft, ohne eine sphärische Aberration zu verursachen. Aus diesem Grund ist ein herkömmliches optisches System des kompatiblen optischen Disc-Laufwerks so konfiguriert, dass es eine Beugungsstruktur auf einer der Flächen des optischen Elementes (z.B. einer Objektivlinse) in dem Objektivsystem hat, so dass der Lichtstrahl auf geeig nete Weise auf einer Aufzeichnungsfläche einer jeden optischen Disc konvergiert wird.

Es ist vorteilhaft, wenn das optische Element, das mit der Beugungsstruktur versehen ist, eine Funktion hat, durch die eine sphärische Aberration korrigiert wird, wenn eine Designwellenlänge eines Laserstrahls in Abhängigkeit von der Änderung der Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise einer Temperaturänderung, oder von individuellen Unterschieden unter den Lichtquellenvorrichtungen variiert. Der Begriff "Designwellenlänge" bezeichnet eine Wellenlänge eines Lichtstrahls, die für das Aufzeichnen und/oder die Reproduktion bei einer optischen Disc geeignet ist.

Die Freiheitsgrade für das Design einer Beugungsstruktur sind begrenzt. Daher wurde angenommen, dass es, wenn eine Beugungsstruktur ausgebildet ist, um die zwei Arten von optischen Discs zu unterstützen, unmöglich ist, der Beugungsstruktur eine zusätzliche Korrekturfunktion für eine Wellenlängenverschiebung zu verleihen (d.h, eine Funktion, durch die eine Änderung einer sphärischen Aberration korrigiert wird, die durch eine Wellenlängenverschiebung in einem jeden der zwei Lichtstrahlen für die beiden Arten von optischen Discs hervorgerufen wird).

Mittlerweile besteht Bedarf für ein optisches Disc-Laufwerk, welches in der Lage ist, sowohl optische Discs des neuen technischen Standards als auch die bestehenden optischen Discs zu unterstützen, also Bedarf nach einem optischen Disc-Laufwerk, das in der Lage ist die drei Arten von optischen Discs zu unterstützen. Jedoch sind die Freiheitsgrade für das Design einer Beugungsstruktur limitiert. Daher besteht die optische Wirkungsweise einer einzigen Beugungsstruktur darin, höchstens zwei Arten von Lichtstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen haben, auf den jeweiligen Aufzeichnungsflächen der zwei Arten von optischen Discs zu konvergieren. Das heißt, dass, wenn ein optisches System so konfiguriert ist, dass es eine Beugungsstruktur auf einer der Flächen der optischen Elemente in dem optischen System hat, das optische System nur zwei Arten von optischen Discs unterstützen kann.

Um solch eine Aufgabe zu lösen, ist in einem Artikel "Compatible Objective Lens For Blue-Ray Disc and DVD using Defractive Optical Element and Phase-Step Element which Corrects both Chromatic and Spherical Aberration", Yoshiaki Komma, et al. von der Matsushita Electric Industrial Corporation, Limited, Co, ISOM gesammelte Artikel (We-F-20) ein optisches System vorgeschlagen. Das in dem Artikel vorgeschlagene optische System ist so konfiguriert, dass es unterschiedliche Beugungsstrukturen auf zwei Linsenflächen hat. Durch diese Konfiguration ist das optische System in der Lage, die Laserstrahlen für die DVD und für die BD auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen der DVD bzw. der BD zu konvergieren, während es eine sphärische Aberration korrigiert, die durch eine Wellenlängenverschiebung in einem jeden der Laserstrahlen für die DVD und BD verursacht wird.

Wenn jedoch das optische System so konfiguriert ist, dass es die Beugungsstrukturen auf zwei Linsenflächen hat, wie in dem oben erwähnten Artikel vorgeschlagen ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die optische Wirkungsweise sich durch einen Herstellungsfehler, wie beispielsweise eine Dezentrierung, verschlechtert. Wenn das optische System ferner durch eine einzige Objektivlinse gebildet wird, um die Zahl der Komponenten und die Herstellungskosten zu verringern, sind die Beugungsstrukturen auf beiden Flächen der Objektivlinse ausgebildet. In diesem Fall ist eine der Flächen der Objektivlinsen (d.h., eine der Beugungsstrukturen) dem Äußeren durch eine Disc-Lade ausgesetzt, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die Beugungsstruktur, die dem Äußeren ausgesetzt ist, beschädigt wird, wenn ein Linsenreiniger verwendet wird.

Daher kann unter einem praktischen Gesichtspunkt das in dem Artikel vorgeschlagene optische System nicht in dem optischen Disc-Laufwerk verwendet werden, obwohl das optische System in der Lage ist, eine Mehrzahl von Arten von Beugungsstrukturen für ein optisches Element in einem optischen System bereitzustellen.

Die Japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. 2000-171704 offenbart ein Verfahren zum Designen einer einzelnen Beugungsfläche, die eine Mehrzahl von optischen Funktionen aufweist. Das Designverfahren, das in der Veröffentlichung 2000-171704 offenbart ist, ist ein Verfahren dazu, einer einzigen Beugungsfläche eine Mehrzahl von optischen Funktionen zu verleihen, so dass ein Lichtstrahl, der eine bestimmte Wellenlänge hat, auf geeignete Weise verwendet werden kann. Jedoch ist in dieser Veröffentlichung kein Designverfahren zum Designen eines optischen Elementes offenbart, das einem optischen Disc-Laufwerk (ein optisches System) die Fähigkeit verleiht, eine Mehrzahl von Arten von optischen Discs zu unterstützen.

Die vorliegende Erfindung ist insoweit vorteilhaft, als sie ein Verfahren zum Designen eines optischen Elementes angibt, welches mit einer einzigen Beugungsstruktur versehen ist, die eine Mehrzahl von Beugungsfunktionen aufweist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Designen eines optischen Elementes angegeben, welches für ein optisches System zu verwenden ist, in dem eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, jeweils durch das optische Element gehen bzw. verlaufen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen von mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges, darunter eine erste und eine zweite Wegunterschiedsfunktion auf solche Weise, dass ein durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachtes Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert sind, verschieden ist von einem durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachten Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert werden, und das Erhalten einer Form, die durch die Kombination der mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges definiert ist, um die erhaltene Form für zumindest eine Fläche der Flächen des optischen Elementes zu verwenden, bzw. die erhaltene Form auf mindestens eine Fläche der Flächen des optischen Elements anzuwenden.

Bei dieser Konfiguration können die Freiheitsgrade beim Designen eines optischen Elementes erhöht werden, weil die Form, die für das optische Element verwendet wird, basierend auf den mindestens zwei Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges, die unterschiedliche Verhältnisse ergeben, bestimmt wird. Da die Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges so bestimmt werden, dass die Verhältnisse, bei denen die Lichtstrahlen ihre jeweiligen maximalen Werte annehmen, voneinander verschieden sind, können einer Beugungsstruktur (d.h., einer einzelnen Beugungsfläche) verschiedene Arten von Beugungsfunktionen im Hinblick auf verschiedene Weglängen verliehen werden.

Optional ist die mindestens eine Fläche, für die die Form verwendet wird, in einen inneren Bereich, der eine optische Achse des optischen Elements enthält, und einen äußeren Bereich unterteilt, der außerhalb des inneren Bereichs angeordnet ist. In diesem Fall kann der Schritt des Bestimmens (der mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen) separat auf den inneren und den äußeren Bereich angewendet werden, und der Schritt des Erhaltens (der oben genannten Form) kann separat auf den inneren und den äußeren Bereich angewendet werden, so dass Beugungsstrukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen aufweisen, in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet werden.

Weiterhin kann eine Beugungsstruktur, die eine Form hat, die durch den Schritt des Erhaltens erhalten wurde, symmetrisch um eine optische Achse des optischen Elementes sein.

Ferner kann das optische Element für ein optisches Disc-Laufwerk verwendet werden, welches zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer jeden der ersten und der zweiten optischen Discs, die auf unterschiedlichen Standards basieren, ausgelegt ist, indem ein erster Lichtstrahl, der eine erste Designwellenlänge hat, für die erste optische Disc verwendet wird, und ein zweiter Lichtstrahl, der eine zweite Designwellenlänge hat, welche von der ersten Designwellenlänge verschieden ist, für die zweite optische Disc verwendet wird.

Weiterhin kann die Form durch den Schritt des Erhaltens als eine Beugungsstruktur erhalten werden. In diesem Fall kann der Beugungsstruktur hauptsächlich durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges eine erste Beugungsfunktion verliehen werden, die darin besteht, eine sphärische Aberration, die verursacht wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, auf einen gewünschten Wert einzustellen, und eine sphärische Aberration, die verursacht wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, auf einen erwünschten Wert einzustellen. Der Beugungsstruktur kann hauptsächlich durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges eine zweite Beugungsfunktion verliehen werden, die darin besteht, eine Änderung der sphärischen Aberration, die durch eine Wellenlängenverschiebung verursacht wird, die auftritt, wenn zumindest eine von der ersten und der zweiten optischen Disc verwendet wird, einzustellen.

Weiterhin kann die Beugungsstruktur optional durch die erste Beugungsfunktion eine Aberration erzeugen, die eine Richtung hat, in der sowohl die sphärische Aberration, die verursacht wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, als auch die sphärische Aberration, die verursacht wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, korrigiert wird. Durch die zweite Beugungsfunktion kann die Beugungsstruktur die Änderung der sphärischen Aberration verringern, die durch die Wellenlängenverschiebung verursacht wird, bei der eine Wellenlänge des ersten Lichtstrahls gegenüber der ersten Designwellenlänge verschoben wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird.

Ferner kann die erste Beugungsfunktion, bei der die sphärischen Aberrationen, die verursacht werden, wenn die erste und die zweite optische Disc verwendet werden, eingestellt werden, in einem Zustand bestimmt werden, in dem der erste und der zweite Lichtstrahl als kollimierte Lichtstrahlen auf das optische Element einfallen.

Ferner kann das optische Disc-Laufwerk so konfiguriert sein, dass es zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von den Standards der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, ausgelegt ist, indem für die dritte optische Disc ein dritter Lichtstrahl verwendet wird, der eine dritte Designwellen länge hat, die von den Wellenlängen des ersten und des zweiten Lichtstrahls verschieden ist.

Weiterhin kann das optische Disc-Laufwerk so ausgelegt sein, dass es zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von den Standards der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, geeignet ist, indem für die dritte optische Disc ein dritter Lichtstrahl verwendet wird, der eine dritte Designwellenlänge hat, die von den Wellenlängen des ersten und des zweiten Lichtstrahls verschieden ist. In diesem Fall können die erste und die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges separat bestimmt werden, so dass eine sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn eine jede der ersten, der zweiten und der dritten optischen Discs verwendet wird, auf einen erwünschten Wert eingestellt wird.

Wenn die Dicken der Deckschichten der ersten, der zweiten und der dritten optischen Discs als t1, t2 bzw. t3 definiert sind, können die Dicken der Deckschichten in folgender Beziehung stehen: t1 ≤ t2 < t3. Wenn eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA1 definiert ist, eine für das Aufzeichnen von Daten auf und/oder das Reproduzieren von Daten von der zweiten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA2 definiert ist, und eine für das Aufzeichnen von Daten auf und/oder das Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA3 definiert ist, können die Werte NA1, NA2 und NA3 die folgenden Verhältnisse aufweisen: NA1 > NA3 und NA2 > NA3. Bei dieser Konfiguration kann die erste Designwellenlänge des ersten Lichtstrahls die kürzeste von der ersten, der zweiten und der dritten Designwellenlänge sein, die zweite Designwellenlänge des zweiten Lichtstrahls kann länger als die erste Designwellenlänge des ersten Lichtstrahls sein, und die dritte Designwellenlänge des dritten Lichtstrahls kann die längste von der ersten, der zweiten und der dritten Designwellenlänge sein.

Weiterhin kann das durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen für den ersten, den zweiten und den dritten Lichtstrahl jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Laserstrahls durch 2:1:1 repräsentiert sein. Ferner kann das durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils durch 3:2:2 repräsentiert sein.

Weiterhin kann das Verfahren optional das Bestimmen einer dritten Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges umfassen, welche hauptsächlich der Beugungsstruktur eine dritte Beugungsfunktion verleiht, die darin besteht, eine Änderung einer sphärischen Aberration, die durch eine Wellenlängenverschiebung verursacht wird, die auftritt, wenn zumindest eine von der ersten, der zweiten und der dritten optischen Disc verwendet wird, einzustellen.

Weiterhin kann das durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Laserstrahls durch 2:1:1 repräsentiert werden. Ferner kann das durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Laserstrahls jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls durch 3:2:2 repräsentiert werden. Ferner kann das durch die dritte Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls durch 10:6:5 repräsentiert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches Disc-Laufwerk angegeben, welches eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen umfasst, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen emittieren, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, und das optische Element, das durch das oben erwähnte Verfahren designt ist.

Optional kann ein erster Lichtstrahl, der eine erste Designwellenlänge hat, für die erste optische Disc, und ein zweiter Lichtstrahl, der eine zweite Designwellenlänge hat, für die zweite optische Disc verwendet werden, um Daten auf der ersten und der zweiten optischen Disc, die auf unterschiedlichen Standards basieren, aufzuzeichnen und/oder Daten von diesen zu reproduzieren. Ferner kann, um Daten auf einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von den Standards der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, Daten aufzuzeichnen und/oder Daten von der dritten optischen Disc zu reproduzieren, ein dritter Lichtstrahl, der eine dritte Designwellenlänge hat, für die dritte optische Disc verwendet werden, derart, dass der dritte Lichtstrahl als divergierender Strahl auf das optische Element einfällt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element angegeben, das durch das oben genannte Designverfahren hergestellt ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Objektivlinse für ein optisches Disc-Laufwerk angegeben, das zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von drei Arten von optischen Discs fähig ist, indem selektiv einer von drei Lichtstrahlen verwendet wird, die unterschiedliche Wellenlängen haben, und die im Wesentlichen kollimierte Strahlen sind. Wenn die Dicke der Deckschicht einer ersten optischen Disc der drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines ersten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der eine Wellenlänge hat, die die kürzeste von allen Wellenlängen der drei Lichtstrahlen ist, durch t1 repräsentiert ist, die Dicke der Deckschicht einer zweiten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines zweiten Lichtstrahls der drei Lichtstrahlen, der eine Wellenlänge hat, die länger als diejenige des ersten Lichtstrahls ist, zu verwenden ist, durch t2 repräsentiert ist, und die Dicke der Deckschicht einer dritten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines dritten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die längste von allen Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t3 repräsentiert wird, wird das vorzugsweise folgende Verhältnis erfüllt: t1 ≤ t2 < t3. Wenn die Wellenlänge des ersten Lichtstrahls durch λ₁, die Wellenlänge des zweiten Lichtstrahls durch λ₂ und die Wellenlänge des dritten Lichtstrahls durch λ₃ repräsentiert ist, sind die folgenden Verhältnisse erfüllt: λ₁ < λ₂ < λ₃ und 1,9 < λ₃/λ₁ < 2,1. Wenn eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc benötigte numerische Apertur durch NA1 repräsentiert wird, eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der optischen Disc benötigte numerische Apertur durch NA2 repräsentiert wird, und eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder zum Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc benötigte Apertur durch NA3 repräsentiert wird, erfüllen die Werte NA1, NA2 und NA3 vorzugsweise die folgenden Beziehungen: NA1 > NA3 und NA2 > Na3.

Bei dieser Konfiguration umfasst die Objektivlinse eine Phasenverschiebungsstruktur auf einer ihrer Flächen. Die Phasenverschiebungsstruktur umfasst eine Mehrzahl von ringförmigen Beugungsflächenzonen, die konzentrisch um eine optische Achse der Objektivlinse herum ausgebildet sind. Die Phasenverschiebungsstruktur hat einen ersten Bereich zum Konvergieren des dritten Lichtstrahls auf einer Aufzeichnungsfläche der dritten optischen Disc. Der erste Bereich umfasst Stufen an Grenzen zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen, wobei die Stufen dem ersten Lichtstrahl zumindest zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge verleihen. Die Absolutwerte der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge betragen das (i_A + Δ_A)-fache bzw. das (i_B + Δ_B)-fache der Wellenlänge des ersten Laserstrahls, wobei i_A und i_B natürliche Zahlen sind und folgendes gilt: i_A ≠ i_B und –0,5 < Δ_A < 0,5 und –0,5 < Δ_B < 0,5. Zumindest einer der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge erfüllt die Bedingung i_A = (2k + 1), wobei k eine natürliche Zahl repräsentiert. Wenn zumindest einer der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge das Verhältnis i_A = (2k + 1) erfüllt, wird eine Beugungsordnung, bei der eine Beugungseffizienz für den dritten Lichtstrahl maximiert wird, durch die (k + 1)-te Ordnung repräsentiert. Δ_A erfüllt die folgende Bedingung: 0,000 ≤ Δ_A ≤ 0,384.

Indem dem Wert von i_A des mindestens einen der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge eine ungerade Zahl (2k + 1) zugeordnet wird, ist es möglich, der Objektivlinse eine exzellente Kompatibilität für die drei Arten von optischen Discs zu verleihen, die auf unterschiedlichen Standards basieren. Da der kollimierte Strahl für eine jede der drei Arten von optischen Discs verwendet wird, können Aberrationen, die während einer Trackingoperation bzw. einer Nachführungsoperation verursacht werden, unterdrückt werden, so dass ein Strahlfleck erhalten werden kann, der für eine jede der drei Arten von optischen Discs geeignet ist.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Bedingung erfüllen: 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,324.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Bedingung erfüllen: 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,258.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Bedingung erfüllen: 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,178.

Mit dieser Konfiguration wird es möglich, eine beträchtliche Nutzungseffizienz des Lichtes für den ersten Lichtstrahl in einer Aufzeichnungsoperation und/oder einer Reproduktionsoperation für die erste optische Disc sicherzustellen, die die höchste Aufzeichnungsdichte hat.

In einem speziellen Fall können die Werte von i_A und i_B für die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen im ersten Bereich gegeben sind, 3 bzw. 2 betragen.

In einem speziellen Fall können die Werte von i_A und i_B der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 5 bzw. 2 betragen.

In einem speziellen Fall können die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen. In diesem Fall kann ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls betragen, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, können 3, 2 bzw. 8 betragen.

In einem speziellen Fall können die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen. In diesem Fall können Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 3, 2 bzw. 10 betragen.

In einem speziellen Fall können die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen. In diesem Fall können Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 5, 2 und 8 betragen.

In einem speziellen Fall können die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen. In diesem Fall können Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 5, 2, bzw. 10 betragen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Objektivlinse für ein optisches Disc-Laufwerk angegeben, welches zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von drei Arten von optischen Discs in der Lage ist, indem selektiv einer von drei Lichtstrahlen verwendet wird, die unterschiedliche Wellenlängen haben, und die im Wesentlichen kollimierte Strahlen sind. Wenn die Dicke einer Deckschicht einer ersten optischen Disc von drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines ersten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die kürzeste Wellenlänge unter den Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t1 repräsentiert wird, die Dicke einer Deckschicht einer zweiten optischen Disc von den drei optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines zweiten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der eine Wellenlänge hat, die länger als diejenige des ersten Lichtstrahls ist, zu verwenden ist, durch t2 repräsentiert wird, und die Dicke einer Deckschicht einer dritten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder dem Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines dritten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die längste Wellenlänge unter den Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t3 repräsentiert wird, wird das Verhältnis t1 ≤ t2 < t3 erfüllt. Wenn die Wellenlänge des ersten Lichtstrahls durch λ₁, die Wellenlänge des zweiten Lichtstrahls durch λ₂ und die Wellenlänge des dritten Lichtstrahls durch λ₃ repräsentiert ist, sind die folgenden Verhältnisse erfüllt: λ₁ < λ₂ < λ₃ und 1,9 < λ₃/λ₁ < 2,1. Wenn eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc benötigte numerische Apertur durch NA1 repräsentiert wird, eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der zweiten optischen Disc benötigte numerische Apertur durch NA2 repräsentiert wird, und eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc benötigte numerische Apertur durch NA3 repräsentiert wird, können die Werte NA1, NA2 und NA3 die folgenden Verhältnisse haben: NA1 > NA3 und NA2 > NA3.

Bei dieser Konfiguration umfasst die Objektivlinse eine Phasenverschiebungsstruktur auf einer ihrer Flächen. Die Phasenverschiebungsstruktur umfasst eine Mehrzahl von ringförmigen Beugungsflächenzonen, die konzentrisch um eine optische Achse der Objektivlinse herum ausgebildet sind. Die Phasenverschiebungsstruktur hat einen ersten Bereich zum Konvergieren des dritten Lichtstrahls auf einer Aufzeichnungsfläche der dritten optischen Disc. Der erste Bereich umfasst Stufen an Grenzen zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen, wobei die Stufen dem ersten Lichtstrahl mindestens zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge verleihen. Die Absolutwerte der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge betragen das (i_A + Δ_A)-fache bzw. das (i_B + Δ_B)-fache der Wellenlänge des ersten Laserstrahls, wobei i_A und i_B natürliche Zahlen sind, und folgendes gilt: i_A ≠ i_B und –0,5 < Δ_A < 0,5 und –0,5 < Δ_B < 0,5. Zumindest einer der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge erfüllt die Beziehung i_A = (2k + 1), wobei k eine natürliche Zahl repräsentiert. Wenn der mindestens eine der mindestens zwei Änderungswerte in einer optischen Weglänge die Beziehung i_A = (2k + 1) erfüllt, wird eine Beugungsordnung, bei der eine Beugungseffizienz für den dritten Lichtstrahl maximiert wird, durch die k-te Ordnung repräsentiert. Ferner erfüllt Δ_A die Bedingung –0,384 ≤ Δ_A ≤ –0,070.

Indem dem Wert i_A des mindestens einen der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge eine ungerade Zahl (2k + 1) zugeordnet wird, ist es möglich, der Objektivlinse eine exzellente Kompatibilität für die drei Arten von optischen Discs zu verleihen, die auf unterschiedlichen Standards basieren. Da für eine jede der drei Arten von optischen Discs der kollimierte Strahl verwendet wird, können Aberrationen infolge einer Trackingoperation unterdrückt werden, so dass ein Strahlfleck erhalten werden kann, der für eine jede der Arten von optischen Discs geeignet ist.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Beziehung erfüllen: –0,324 ≤ Δ_A ≤ –0,070.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Beziehung erfüllen: –0,258 ≤ Δ_A ≤ –0,070.

In einem speziellen Fall kann Δ_A die folgende Beziehung erfüllen: –0,178 ≤ Δ_A ≤ –0,070.

In einem speziellen Fall können die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen. In diesem Fall kann ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls betragen, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, können 3, 2 bzw. 10 betragen.

Im Hinblick auf die oben erwähnten zwei Aspekte, die sich auf die Objektivlinse der Erfindung beziehen, kann die Objektivlinse eine Linse in Form eines einzelnen Elementes sein.

Ferner kann die Phasenverschiebungsstruktur optional einen zweiten Bereich umfassen, der außerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist. In diesem Fall kann die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich so konfiguriert sein, dass sie den ersten und den zweiten Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsflächen der ersten bzw. der zweiten optischen Disc konvergiert, und nicht zum Konvergieren des dritten Lichtstrahls beiträgt. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich kann eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfassen, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl mindesten einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht. Ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird, kann von dem Absolutwert von einem jeden der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge verschieden sein, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem ersten Bereich verliehen wird.

Weiterhin kann für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, die Objektivlinse die folgende Bedingung erfüllen: f1 × NA1 < f2 × NA2. In diesem Fall kann die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich haben, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich kann so konfiguriert sein, dass sie nur den zweiten Lichtstrahl konvergiert und nicht zum Konvergieren des ersten und des dritten Lichtstrahls beiträgt. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich kann eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfassen, wobei die Stufe dem zweiten Lichtstrahl mindestens einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht. Ferner kann der Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, die dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge verschieden sein, der dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur im zweiten Bereich verliehen wird.

Alternativ kann, für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert wird, wenn die zweite optische Disc benutzt wird, die Objektivlinse die folgende Bedingung erfüllen: f1 × NA1 > f2 × NA2. In diesem Fall kann die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich haben, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich kann so konfiguriert sein, dass sie nur den ersten Lichtstrahl konvergiert und nicht zum Konvergieren des zweiten und des dritten Lichtstrahls beiträgt. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich kann eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfassen, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl mindestens einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht. Ferner kann ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, verschieden von einem Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge sein, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches System angegeben, das folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Designwellenlängen emittieren, eine Objektivlinse nach einer der oben erwähnten Ausführungsformen, einen Strahlteiler, durch den die Lichtstrahlen zur Objektivlinse geführt werden, und einen Sensor, der das von einer optischen Disc zurückkehrende Licht empfängt.

Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen
1 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks gemäß einer ersten Ausführungsform,
2A zeigt eine Situation, in der eine zweite optische Disc, die die zweithöchste Aufzeichnungsdichte hat, in dem optischen Disc-Laufwerk von 1 verwendet wird,
2B zeigt eine Situation, in der eine dritte optische Disc, die die geringste Aufzeichnungsdichte hat, in dem optischen Disc-Laufwerk von 1 verwendet wird,
3A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion (Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges) zeigt, die hauptsächlich zu einer Zwei- Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion beiträgt, die gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird,
3B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die hauptsächlich zu einer Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion beiträgt, die gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird,
3C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse ausgebildet ist, gemäß der ersten Ausführungsform direkt definiert,
4 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform,
5A zeigte eine Situation, in der eine erste optische Disc, die die höchste Aufzeichnungsdichte hat, in dem optischen Disc-Laufwerk von 4 verwendet wird,
5B zeigt eine Situation, in der die zweite optische Disc in dem optischen Disc-Laufwerk von 4 verwendet wird,
5C zeigt eine Situation, in der die dritte optische Disc in dem optischen Disc-Laufwerk von 4 verwendet wird,
6A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten wurde,
6B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten wurde,
6C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse ausgebildet ist, gemäß der zweiten Ausführungsform direkt definiert,
7A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion zeigt, die gemäß der dritten Ausführungsform erhalten wurde,
7B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die gemäß der dritten Ausführungsform erhalten wurde,
7C ist ein Graph, der eine dritte OWD-Funktion zeigt, die gemäß der dritten Ausführungsform erhalten wurde,
7D ist ein Graph, der eine OWD-Funktion gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, die eine Beugungsstruktur, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse ausgebildet ist, direkt definiert,
8A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem ersten Beispiel verursacht wird, wenn ein zweiter Laserstrahl für die zweite optische Disc verwendet wird,
8B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem ersten Beispiel hervorgerufen wird, wenn ein dritter Laserstrahl für die dritte optische Disc verwendet wird,
9A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion zeigt, die gemäß einem zweiten Beispiel bestimmt ist,
9B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die gemäß dem zweiten Beispiel bestimmt ist,
9C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur gemäß dem zweiten Beispiel direkt definiert,
10A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zweiten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
10B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zweiten Beispiel hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
11 zeigt einen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks gemäß einem dritten Beispiel,
12A zeigt eine Situation, in der die erste optische Disc in dem optischen Disc-Laufwerk von 11 verwendet wird,
12B zeigt eine Situation, in der die zweite optische Disc in dem optischen Disc-Laufwerk von 11 verwendet wird,
12C zeigt eine Situation, in der die dritte optische Disc in dem optischen Disc-Laufwerk von 11 verwendet wird,
13A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion zeigt, die gemäß dem dritten Beispiel bestimmt ist,
13B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die gemäß dem dritten Beispiel bestimmt ist,
13C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur gemäß dem dritten Beispiel direkt definiert,
14A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem dritten Beispiel erzeugt wird, wenn ein erster Laserstrahl für die erste optische Disc verwendet wird,
14B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem dritten Beispiel hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
14C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem dritten Beispiel hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
15A ist ein Graph, der eine erste OWD-Funktion zeigt, die gemäß einem vierten Beispiel bestimmt ist,
15B ist ein Graph, der eine zweite OWD-Funktion zeigt, die gemäß dem vierten Beispiel bestimmt ist,
15C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur gemäß dem vierten Beispiel direkt definiert,
16A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem vierten Beispiel erzeugt wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
16B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem vierten Beispiel erzeugt wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
16C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem vierten Beispiel erzeugt wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
17A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem fünften Beispiel erzeugt wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
17B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem fünften Beispiel erzeugt wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
17C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem fünften Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
18A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem sechsten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
18B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem sechsten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
18C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem sechsten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
19A und 19B sind Graphen, die eine erste bzw. eine zweite OWD-Funktion für einen inneren Bereich repräsentieren, die gemäß einem siebten Beispiel bestimmt sind,
19C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem inneren Bereich gemäß dem siebten Beispiel direkt definiert,
19D und 19E sind Graphen, die eine dritte bzw. eine vierte OWD-Funktion für einen äußeren Bereich zeigen, die gemäß dem siebten Beispiel bestimmt sind,
19F ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem äußeren Bereich gemäß dem siebten Beispiel definiert,
19G ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse gemäß dem siebten Beispiel ausgebildet ist,
20A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem siebten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
20B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem siebten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
20C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem siebten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
21A und 21B sind Graphen, die eine erste bzw. eine zweite OWD-Funktion für einen inneren Bereich zeigen, die gemäß einem neunten Beispiel bestimmt sind,
21C ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in einem inneren Bereich gemäß dem achten Beispiel direkt definiert,
21D und 21E sind Graphen, die eine dritte bzw. eine vierte OWD-Funktion für einen äußeren Bereich zeigen, die gemäß dem achten Beispiel bestimmt sind,
21F ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem äußeren Bereich gemäß dem achten Beispiel direkt definiert,
21G ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse ausgebildete Beugungsstruktur gemäß dem achten Beispiel definiert,
22A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem achten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
22B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem achten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
22C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem achten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
23A, 23B und 23C sind Graphen, die eine erste, eine zweite bzw. eine dritte OWD-Funktion für einen inneren Bereich zeigen, die gemäß einem neunten Beispiel bestimmt sind,
23D ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem inneren Bereich gemäß dem neunten Beispiel direkt definiert,
23E und 23F sind Graphen, die eine vierte bzw. eine fünfte OWD-Funktion für einen äußeren Bereich zeigen, die gemäß dem neunten Beispiel bestimmt sind,
23G ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in einem äußeren Bereich gemäß dem neunten Beispiel direkt definiert,
23H ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse gemäß dem neunten Beispiel ausgebildet ist,
24A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem neunten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
24B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem neunten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
24C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem neunten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
25A, 25B und 25C sind Graphen, die eine erste, eine zweite bzw. eine dritte OWD-Funktion für einen inneren Bereich zeigen, die gemäß einem zehnten Beispiel bestimmt sind,
25D ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem inneren Bereich gemäß dem zehnten Beispiel direkt definiert,
25E und 25F sind Graphen, die eine vierte bzw. eine fünfte OWD-Funktion für einen äußeren Bereich zeigen, die gemäß dem zehnten Beispiel bestimmt sind,
25G ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur in dem äußeren Bereich gemäß dem zehnten Beispiel direkt definiert,
25H ist ein Graph, der eine OWD-Funktion zeigt, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf einer ersten Fläche einer Objektivlinse gemäß dem zehnten Beispiel ausgebildet ist,
26A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zehnten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
26B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zehnten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
26C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zehnten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
27 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer ersten Fläche einer Objektivlinse gemäß der vierten Ausführungsform,
28 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes im Hinblick auf Δ_A zeigt, für den ersten und den zweiten Laserstrahl, für den Fall i = 2,
29 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes im Hinblick auf Δ_A für den ersten bis dritten Laserstrahl im Falle von i = 3 zeigt,
30 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes im Hinblick auf Δ_A für den ersten bis dritten Laserstrahl im Falle i = 5 zeigt,
31 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes im Hinblick auf Δ_A für den ersten bis dritten Laserstrahl in dem Fall i = 10 zeigt,
32A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem elften Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
32B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem elften Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
32C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem elften Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
33A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem zwölften Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
33B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zwölften Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
33C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem zwölften Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
34A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem dreizehnten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
34B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem dreizehnten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
34C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem dreizehnten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
35A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem vierzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
35B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem vierzehnten Beispiel hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
35C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem vierzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
36A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem fünfzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
36B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem fünfzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird,
36C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem fünfzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird,
37A ist ein Graph, der eine sphärische Aberration zeigt, die in einem optischen Disc-Laufwerk gemäß einem sechzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl verwendet wird,
37B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem sechzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird, und
37C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk gemäß dem sechzehnten Beispiel verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird.
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Im Folgenden werden ein Designverfahren zum Designen eines optischen Elementes und eine Objektivlinse beschrieben, die nach dem Designverfahren designt ist. Das optische Element, das gemäß den Ausführungsformen designt ist, ermöglicht es, dass ein optisches Disc-Laufwerk die Fähigkeit hat, zumindest zwei von drei Typen von optischen Disks, die auf unterschiedlichen Standards basieren, zu unterstützen (beispielsweise solche, die unterschiedliche Deckschichtdicken und unterschiedliche Aufnahmedichten haben).
In der vorliegenden Schrift bezeichnet der Ausdruck "optisches Disc-Laufwerk" ein optisches Disc-Laufwerk, das fähig ist, Daten auf einer jeweiligen optischen Disc aufzunehmen oder diese von der jeweiligen optischen Disc zu reproduzieren.
Im Folgenden wird eine optische Disc eines ersten Typs (wie beispielsweise eine HD DVD oder eine BD), die die höchste Aufnahmedichte von allen drei Typen von optischen Discs aufweist, als eine optische Disc D1 bezeichnet, eine optische Disc eines zweiten Typs (wie beispielsweise eine DVD oder eine DVD-R), die die zweithöchste Aufnahmedichte der drei Typen von optischen Discs aufweist, wird als eine optische Disc D2 bezeichnet, und eine optische Disc eines dritten Typs (wie beispielsweise eine CD oder eine CD-R), die die geringste Aufnahmedichte der drei Typen von optischen Discs aufweist, wird als eine optische Disc D3 bezeichnet. Eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 wird auf einer Disc-Lade des optischen Disc-Laufwerks angeordnet, wenn die Aufnahme oder die Reproduktion durchgeführt wird.
Wenn die Dicken der Deckschichten der optischen Discs D1, D2 und D3 als t1, t2 bzw. t3 bezeichnet werden, haben die Dicken der Deckschichten das folgende Verhältnis: t1 ≤ t2 < t3.
Um alle von den optischen Discs D1, D2 und D3 zu unterstützen, muss ein optisches System des optischen Disc-Laufwerks so konfiguriert sein, dass es eine numerische Apertur (NA) so ändert, dass ein geeigneter Strahlfleck-Durchmesser zum Aufnehmen und/oder Reproduzieren einer jeden der optischen Discs D1, D2 und D3 erhalten werden kann. Wenn die numerischen Aperturen, die für die optischen Discs D1, D2 und D3 geeignet sind, als NA1, NA2 bzw. NA3 definiert werden, haben NA1, NA2 und NA3 das folgende Verhältnis: NA1 > NA3 und NA2 > NA3.
Mit anderen Worten wird, um die optische Disc D1, die die höchste Aufnahmedichte hat, zu unterstützen, ein Lichtfleck mit einem geringeren Durchmesser benötigt, und daher wird eine größere numerische Apertur benötigt. Um andererseits die optische Disc D3 zu unterstützen, die die geringste Aufnahmedichte hat, ist eine notwendige numerische Apertur relativ klein.
Bei dem optischen Disc-Laufwerk werden eine Mehrzahl von Arten von Laserstrahlen verwendet, die unterschiedliche Wellenlängen haben, so dass ein geeigneter Strahlfleck-Durchmesser für eine jede aus der Mehrzahl von optischen Discs erhalten werden kann. Insbesondere wird für die optische Disc D1 ein erster Laserstrahl verwendet, der die kürzeste Wellenlänge von allen Laserstrahlen hat, so dass ein Strahlfleck auf einer Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D1 ausgebildet werden kann, der den geringsten Durchmesser hat, ein zweiter Laserstrahl, der die zweitkürzeste Wellenlänge von allen Laserstrahlen hat, wird für die zweite optische Disc D2 verwendet, so dass ein Strahlfleck, der den zweitkleinsten Durchmesser hat, auf einer Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D2 ausgebildet werden kann, und ein dritter Laserstrahl, der die längste Wellenlänge von allen Laserstrahlen hat, wird für die optische Disc D3 verwendet, so dass ein Strahlfleck, der den größten Durchmesser hat, auf einer Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D3 ausgebildet werden kann.
In der vorliegenden Schrift bezeichnet der Begriff "Design-Wellenlänge" eine Wellenlänge, die für das Aufnehmen und/oder Reproduzieren für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 geeignet ist.
Erste Ausführungsform
Im Folgenden werden ein Designverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform und eine Objektivlinse 10A beschrieben, die nach dem Designverfahren ausgebildet ist. Die Objektivlinse 10A kann für zwei Typen von optischen Discs verwendet werden (d.h., die Objektivlinse 10A hat eine Kompatibilität für die zwei Typen von optischen Discs). In dieser Ausführungsform ist die Objektivlinse 10A konfiguriert, um die optischen Discs D2 und D3 zu unterstützen. Jedoch kann auch eine Objektivlinse eines unterschiedlichen Typs, die die Kompatibilität für ein anderes Paar von optischen Discs aufweist, durch das Designverfahren gemäß der ersten Ausführungsform designt werden.
1 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks (eines optischen Systems) 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Das optische Disc-Laufwerk 100 umfasst eine Lichtquelle 2A, die den zweiten Laserstrahl für die optische Disc D2 emittiert, eine Lichtquelle 3A, die den dritten Laserstrahl für die optische Disc D3 emittiert, Kopplungslinsen 2B und 3B, einen Strahlteiler 41, einen halbdurchlässigen Spiegel 43, eine Licht empfangende Einheit (Sensor) 44 und die Objektivlinse 10A. Da das optische Disc-Laufwerk 100 eine für die optische Disc D3 geeignete numerische Apertur annehmen muss, die kleiner als die für die optische Disc D2 geeignete numerische Apertur ist, kann das optische Disc-Laufwerk 100 mit einer Aperturblende (nicht gezeigt) zwischen der Lichtquelle 3A und der Objektivlinse 10A versehen sein, so dass der Durchmesser des dritten Laserstrahls verringert werden kann.
Wie in 1 gezeigt ist, werden der zweite und der dritte Laserstrahl, welche von den Lichtquellen 2A und 3A emittiert werden, durch Kopplungslinsen 2B und 3B in kollimierte Strahlen umgewandelt. Das heißt, eine jede der Kopplungslinsen 2B und 3B wirkt als Kollimatorlinse. Der zweite und der dritte Laserstrahl gelangen durch die Kopplungslinsen 2B und 3B und werden durch den Strahlteiler 41 auf einen gemeinsamen Lichtpfad geleitet und fallen auf die Objektivlinse 10A ein. Ein jeder Strahl, der durch die Objektivlinse 10A gelangt, wird auf einer Aufzeich nungsfläche der zugehörigen optischen Disc D2 oder D3 konvergiert. Der von der Aufzeichnungsfläche reflektierte Laserstrahl wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 43 umgelenkt und trifft dann auf die Licht empfangende Einheit 44.
Wie oben beschrieben wurde, trifft der kollimierte Strahl auf die Objektivlinse 10A. Daher kann eine Aberration von Bildpunkten außerhalb der optischen Achse, wie beispielsweise eine Koma, effektiv unterdrückt werden, wenn die Objektivlinse 10 durch eine Nachführ- oder Trackingoperation in einer Radialrichtung der optischen Disc bewegt wird.
2A zeigt eine Situation, in der die optische Disc D2 in dem optischen Disc-Laufwerk 100 verwendet wird. 2B zeigt eine Situation, in der die optische Disc D3 in dem optischen Disc-Laufwerk 100 verwendet wird. In 2A und 2B wird eine Referenzachse Ax des optischen Disc-Laufwerks (des optischen Systems) 100 durch eine strichpunktierte Linie repräsentiert. Obwohl eine jede der 2A und 2B eine Situation zeigt, in der die Referenzachse Ax des optischen Disc-Laufwerks mit einer optischen Achse der Objektivlinse 10A übereinstimmt, kann die optische Achse von der Referenzachse Ax verschoben werden, wenn die Nachführ- oder Trackingoperation durchgeführt wird.
Wie in 2A und 2B gezeigt ist, ist die Objektivlinse 10A eine bikonvexe, aus Harz hergestellte Linse in Form eines einzelnen Elementes, und sie hat eine erste Fläche (eine lichtquellenseitige Fläche) 11 und eine zweite Fläche (eine Fläche auf der Seite der optischen Disc) 12, die beide als asphärische Flächen ausgebildet sind. Eine asphärische Fläche wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
wobei X(h) einen Durchbiegungswert repräsentiert, der einen Abstand zwischen einem Punkt auf der asphärischen Fläche bei einer Höhe h von der optischen Achse und einer Ebene tangential zu der asphärischen Fläche an der optischen Achse ist, das Symbol C die Krümmung (1/r) auf der optischen Achse repräsentiert, K ein konischer Koeffizient ist, und A_2i (mit i einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1) ein asphärischer Koeffizient der vierten, sechsten, achten, zehnten, zwölften Ordnung ... usw. ist.
Eine jede der optischen Discs D2 und D3 hat eine Deckschicht 21 und eine Aufzeichnungsfläche 22. Genauer gesagt liegt die Aufzeichnungsfläche 22 zwischen der Deckschicht und einer Aufschrift-Schicht oder Labelschicht (nicht gezeigt). Eine optische Disc D1 (die später beschrieben wird) hat denselben Aufbau.
Da die Wellenlängen des zweiten und dritten Laserstrahls für die optischen Discs D2 und D3 voneinander verschieden sind, variiert der Brechungsindex der Objektivlinse 10A in Abhängigkeit vom Typ der verwendeten optischen Disc (des Laserstrahls). Ferner sind die Dicken der Deckschichten der optischen Discs D2 und D3 voneinander verschieden. Daher ändert sich die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsfläche 22 in Abhängigkeit vom Typ der verwendeten optischen Disc.
Darüber hinaus kann die Wellenlänge des zweiten (bzw. dritten) Laserstrahls von der Design-Wellenlänge der optischen Disc D2 (bzw. D3) verschoben sein, beispielsweise aufgrund einer Alterung oder individuellen Unterschieden zwischen Lichtquellenvorrichtungen. Wenn die Wellenlänge des Laserstrahls gegenüber der Design-Wellenlänge verschoben ist, ändert sich die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsfläche 22.
Um die optischen Discs D2 und D3 durch Korrigieren der sphärischen Aberration, die wie oben beschrieben variiert, zu unterstützen, ist eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A ausgebildet, die einen Effekt sowohl auf den zweiten als auch den dritten Laserstrahl hat. In dieser Ausführungsform hat die Beugungsstruktur eine erste Beugungsfunktion (hierin im Folgenden häufig als Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion bezeichnet), die darin besteht, dass die sphärische Aberration, die durch die Wellenlängendifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Laserstrahl verursacht ist, auf im Wesentlichen 0 zu unterdrücken, und sie hat eine zweite Beugungsfunktion (hierin im Folgenden häufig als eine Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion bezeichnet), die darin besteht, die sphärische Aberration aufzuheben, die durch die Wellenlängenverschiebung des zweiten und des dritten Laserstrahls verursacht wird, welche beispielsweise durch Alterung oder individuelle Unterschiede zwischen den Lichtquellenvorrichtungen hervorgerufen werden.
Insbesondere wird gemäß der Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsschicht 22 ausreichend unterdrückt, wenn der zweite und der dritte Laserstrahl verwendet werden, so dass ein Strahlfleck auf der Aufzeichnungsfläche 22 ausgebildet werden kann, der für das Aufzeichnen und/oder die Reproduktion für eine jede der optischen Discs D2 und D3 geeignet ist. Gemäß der Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion kann ein Strahlfleck auf der Aufzeichnungsfläche 22 ausgebildet werden, der für die Aufzeichnung und/oder Reproduktion für eine jede der optischen Discs D2 und D3 geeignet ist, selbst wenn die Wellenlänge des Laserstrahls, der durch die Objektivlinse 10A verläuft, gegenüber der Design-Wellenlänge verschoben ist.
Im Folgenden wird hierin das Designverfahren zum Designen der Objektivlinse 10A beschrieben. In dem Designverfahren werden zwei unterschiedliche Wegdifferenzfunktionen des optischen Weges bestimmt, und die beiden Wegdifferenzfunktionen werden miteinander kombiniert. Der Ausdruck "unterschiedliche Wegdifferenzfunktionen" bezeichnet eine Situation, in der ein Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Laserstrahlen (d.h. der erste bis dritte Laserstrahl, wenn in dem optischen Disc-Laufwerk 100 drei Strahlen verwendet werden) jeweilige maximale Beugungseffizienzen annehmen, das durch eine der Wegdifferenzfunktionen erbracht wird, verschieden ist von einem Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Laserstrahlen (d.h. der erste bis dritte Laserstrahl, wenn in dem optischen Disc-Laufwerk 100 drei Laserstrahlen verwendet werden) jeweilige maximale Beugungseffizienzen annehmen, das durch die andere der Wegdifferenzfunktionen erbracht wird.
Wenn eine der Beugungsordnungen, bei denen die Laserstrahlen die jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen, die durch eine der Wegdifferenzfunktionen erbracht werden, von einer Korrespondierenden der Beugungsordnungen, bei denen die Laserstrahlen die jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen, die durch die andere Wegdifferenzfunktion erbracht werden, verschieden ist, werden die Wegdifferenzfunktionen als voneinander verschieden betrachtet.
Im Folgenden wird ein Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Laserstrahlen jeweilige maximale Beugungseffizienzen annehmen, beispielsweise einfach durch einen Ausdruck wie "3:2:2" ausgedrückt, wenn drei Laserstrahlen verwendet werden. Bei diesem Ausdruck sind die Beugungsordnungen in der Reihenfolge des ersten, zweiten und dritten Laserstrahls angeordnet. Das heißt, das Verhältnis "3:2:2" repräsentiert, dass der erste Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz bei dem Licht der dritten Beugungsordnung annimmt, der zweite Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz bei dem Licht der zweiten Beugungsordnung annimmt, und der dritte Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz bei dem Licht der zweiten Beugungsordnung annimmt.
Wenn beispielsweise ein Verhältnis, das durch eine erste Wegdifferenzfunktion erbracht wird, "3:2:2" beträgt, und ein Verhältnis, das durch eine zweite Wegdifferenzfunktion erbracht wird, "3:2:1" beträgt, dann werden die erste und die zweite Wegdifferenzfunktion als voneinander verschieden betrachtet.
Wenn die Verhältnisse, die durch die zwei Wegdifferenzfunktionen gegeben sind, ein ganzzahliges Verhältnis haben (wenn z.B. ein Verhältnis, das durch die erste Wegdifferenzfunktion gegeben ist, "2:1:1" beträgt und ein Verhältnis, das durch die zweite Wegdifferenzfunktion gegeben ist, "4:2:2" beträgt), sind die Beugungsfunktionen, die durch die erste und die zweite Wegdifferenzfunktion gegeben sind, miteinander gleich. Daher werden in dieser Ausführungsform die Wegdifferenzfunktionen so bestimmt, dass die Verhältnisse, die durch die Wegdifferenzfunktionen gegeben sind, kein Verhältnis ganzzahliger Vielfacher hat.
Mögliche Kombinationen der Verhältnisse, die durch die erste und die zweite Wegdifferenzfunktion des optisches Weges (im Folgenden wird eine Wegdifferenzfunktion des optischen Weges häufig als eine OWD-Funktion bezeichnet) umfassen:
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion und "5:3:2" für eine zweite OWD-Funktion
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion und "5:3:3" für eine zweite OWD-Funktion
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion und "7:4:3" für eine zweite OWD-Funktion
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion und "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion
"3:2:2" für eine erste OWD-Funktion und "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion
"3:2:2" für eine erste OWD-Funktion und "10:6:5" für eine zweite OWD-Funktion
"5:3:2" für eine erste OWD-Funktion und "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion
"5:3:2" für eine erste OWD-Funktion und "10:6:5" für eine zweite OWD-Funktion
"5:3:3" für eine erste OWD-Funktion und "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion
"5:3:3" für eine erste OWD-Funktion und "10:6:5" für eine zweite OWD-Funktion
"7:4:3" für eine erste OWD-Funktion und "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion
"7:4:3" für eine erste OWD-Funktion und "10:6:5" für eine zweite OWD-Funktion
"8:5:4" für eine erste OWD-Funktion und "10:6:5" für eine zweite OWD-Funktion.
Wenn eine OWD-Funktion angenommen wird, die ein Verhältnis liefert, bei dem eine Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz des ersten Laserstrahls maximiert ist, eine gerade Zahl ist, kann eine relativ hohe Nutzeffizienz für den ersten und dritten Laserstrahl erhalten werden.
Wenn zwei Verhältnisse, die durch die zwei OWD-Funktionen gegeben sind, ein Verhältnis ganzzahliger Vielfacher aufweisen (z.B. wenn ein Verhältnis, das durch die erste OWD-Funktion gegeben ist, "2:1:1" beträgt und ein Verhältnis, das durch die zweite OWD-Funktion gegeben ist, "4:2:2" beträgt), werden diese OWD-Funktionen als nicht voneinander verschieden betrachtet, weil in diesem Fall die Effekte der ersten und der zweiten OWD-Funktion gleich sind. Das heißt, die beiden unterschiedlichen OWD-Funktionen werden so ausgewählt, dass die OWD-Funktionen kein Verhältnis eines ganzzahligen Vielfachen haben.
Die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion der Beugungsstruktur, die auf der Objektivlinse 10A ausgebildet ist, wird hauptsächlich durch die erste OWD-Funktion erhalten, während die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion hauptsächlich durch die zweite OWD-Funktion erhalten wird. Man beachte, dass sowohl die erste als auch die zweite OWD-Funktion nicht nur zu einer der oben genannten ersten und zweiten Beugungsfunktionen beiträgt. Das heißt, eine OWD-Funktion, die hauptsächlich zu einer der Beugungsfunktionen beiträgt, trägt auch zu der anderen Beugungsfunktion bei. Beispielsweise trägt die erste OWD-Funktion, die hauptsächlich zu der Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion beiträgt, ebenfalls zu der Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion bei.
Bei dem Designverfahren wird zuerst die erste OWD-Funktion, die hauptsächlich zu der Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion beiträgt, bestimmt.
Eine Wegdifferenzfunktion des optischen Weges (OWD-Funktion) Φ(h) wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
wobei P_2i (wobei i eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist) ein Koeffizient der zweiten, vierten und sechsten ... usw. Ordnung ist, h eine Höhe von der optischen Achse repräsentiert, m eine Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz des Laserstrahls, der verwendet wird, den Maximalwert annimmt, und λ eine Designwellenlänge repräsentiert.
3A ist ein Graph, der die erste OWD-Funktion, welche hauptsächlich zu der Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion beiträgt, zeigt. In 3A (und in den folgenden ähnlichen Graphen) repräsentiert die horizontale Achse die Höhe von der optischen Achse, und die vertikale Achse repräsentiert eine zusätzliche optische Weglänge (Einheit: λ). Wenn eine Form, die eine OWD-Funktion reflektiert, erhalten wird, wird eine zusätzliche optische Weglänge unter Berücksichtigung der Beugungseffizienz eines jeden Laserstrahls bestimmt. Im Hinblick auf die in 3A gezeigte erste OWD-Funktion wird die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass die Beugungseffizienz des Laserstrahls, der die kürzeste Wellenlänge hat, die höchste aller Beugungseffizienzen der zu verwendenden Laserstrahlen ist.
In dieser Ausführungsform hat der zweite Laserstrahl die kürzeste Wellenlänge aller zu verwendenden Laserstrahlen. Daher wird im Hinblick auf die in 3A gezeigte erste OWD-Funktion die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das mit einer Beugungsordnung korrespondiert (einer ersten Ordnung in dieser Ausführungsform), bei der der zweite Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt.
Als Nächstes wird die zweite OWD-Funktion bestimmt, welche hauptsächlich zu der Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion beiträgt. 3B ist ein Graph, der die zweite OWD-Funktion zeigt. Bei der in 3B gezeigten zweiten OWD-Funktion wird die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das mit einer Beugungsordnung korrespondiert (der sechsten Beugungsordnung in dieser Ausführungsform), bei der der zweite Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt.
Nachdem die erste und die zweite OWD-Funktion so bestimmt wurden, werden die erste und die zweite OWD-Funktion miteinander kombiniert (aufaddiert), und eine Beugungsstruktur, die durch die Kombination der ersten und zweiten OWD-Funktion definiert ist, wird auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A ausgebildet. Die Beugungsstruktur, die als die Kombination der ersten und der zweiten OWD-Funktion ausgebildet ist, hat sowohl die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion als auch die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion. Eine OWD-Funktion, die die auf der ersten Fläche 11 ausgebildete Beugungsstruktur direkt definiert, ist in 3C gezeigt. Wie in 3C gezeigt ist, korrespondiert ein Graph (eine Ortskurve) der OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur direkt definiert, mit der Summe der ersten und der zweiten OWD-Funktion.
Man beachte, dass, da die Beugungsstruktur auf der lichtquellenseitigen Fläche der Objektivlinse 10A ausgebildet ist, verhindert wird, dass die Beugungsstruktur durch einen Linsenreiniger beschädigt wird.
Die Objektivlinse 10A, die die Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 hat, ist in der Lage, sowohl die optischen Discs D2 und D3 zu unterstützen, als auch die sphärische Aberration zu korrigieren, die in Abhängigkeit von der Wellenlängenverschiebung variiert, die verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden werden hier ein Designverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform und eine Objektivlinse 10B beschrieben, die durch das Designverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet ist. Die Objektivlinse 10B ist in der Lage, drei Typen von optischen Discs zu unterstützen (d.h., die Objektivlinse 10B hat die Kompatibilität für die drei Typen von optischen Discs). In dieser Ausführungsform ist die Objektivlinse 10B konfiguriert, um die optischen Discs D1, D2 und D3 zu unterstützen. In 4 (und in den folgenden Zeichnungen) werden Elementen, die denjenigen aus der ersten Ausführungsform äquivalent sind, dieselben Bezugszeichen zugewiesen, und deren Erläuterungen werden nicht wiederholt.
4 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks (eines optischen Systems) 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. Das optische Disc- Laufwerk 200 umfasst eine Lichtquelle 1A, die einen ersten Laserstrahl für die optische Disc D1 emittiert, die Lichtquelle 2A, die den zweiten Laserstrahl für die optische Disc D2 emittiert, und die Lichtquelle 3A, die den dritten Laserstrahl für die optische Disc D3 emittiert, Kopplungslinsen 1B, 2B und 3B, Strahlteiler 41 und 42, den halbdurchlässigen Spiegel 43, die Licht empfangende Einheit 44 und die Objektivlinse 10B. Da das optische Disc-Laufwerk 200 eine numerische Apertur für die optische Disc D3 annehmen muss, die geringer ist, als die numerische Apertur für die anderen optischen Discs, kann das optische Disc-Laufwerk 200 mit einer Aperturblende (nicht gezeigt) zwischen der Lichtquelle 3A und der Objektivlinse 10B versehen sein, so dass der Durchmesser des dritten Laserstrahls verringert werden kann.
5A zeigt eine Situation, in der die optische Disc D1 in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verwendet wird. 5B zeigt eine Situation, in der die optische Disc D2 in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verwendet wird. 5C zeigt eine Situation, in der die optische Disc D3 in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verwendet wird. In 5A, 5B und 5C wird eine Referenzachse Ax des optischen Disc-Laufwerks (des optischen Systems) 200 durch eine strichpunktierte Linie repräsentiert. Obwohl eine jede der 5A, 5B und 5C eine Situation zeigt, in der die Referenzachse Ax des optischen Disc-Laufwerks (optischen Systems) 200 mit der optischen Achse der Objektivlinse 10B übereinstimmt, kann die optische Achse von der Referenzachse Ax verschoben werden, wenn die Trackingoperation durchgeführt wird.
Wie in 4 gezeigt ist, wird der erste Laserstrahl, der von der Lichtquelle 1A emittiert wird, durch die Kopplungslinse 1B in einen kollimierten Strahl umgewandelt. Das heißt, die Kopplungslinse 1B wirkt als eine Kollimatorlinse. Der erste Laserstrahl, der durch die Kopplungslinse 1B gelangt, wird durch den Strahlteiler 42 in den gemeinsamen Lichtweg geleitet und trifft auf die Objektivlinse 10B auf. Der erste Laserstrahl, der durch die Objektivlinse 10B verläuft, wird auf die Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D1 konvergiert. Der von der Aufzeichnungsfläche der optischen Disc reflektierte Laserstrahl wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 43 abgelenkt und trifft dann auf die Licht empfangende Einheit 44 auf. Da der Betrieb des optischen Disc-Laufwerks für die optischen Discs D2 und D3 der gleiche ist, wie derjenige aus der ersten Ausführungsform, werden die Erläuterungen desselben nicht wiederholt.
Da die Wellenlängen des ersten, zweiten und dritten Laserstrahls für die optischen Discs D1, D2 und D3 voneinander verschieden sind, variiert der Brechungsindex der Objektivlinse 10B in Abhängigkeit von dem Typ der optischen Disc (des Laserstrahls), die verwendet wird, was dazu führt, dass sich die sphärische Aberration in Abhängigkeit von dem verwendeten Typ des Laserstrahls (der optischen Disc) ändert. Ferner besteht ein Unterschied zwischen den Dicken der Deckschichten der optischen Discs D1, D2 und D3. Daher ändert sich die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsfläche in Abhängigkeit von dem Typ der verwendeten optischen Disc.
Um die drei Typen von optischen Discs D1, D2 und D3 zu unterstützen, ist auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10B eine Beugungsstruktur ausgebildet, die einen Einfluss auf den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl hat. In dieser Ausführungsform hat die Beugungsstruktur eine erste Beugungsfunktion (hierin im Folgenden oft als die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion bezeichnet), die darin besteht, die sphärische Aberration, die durch den Wellenlängenunterschied zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Laserstrahl hervorgerufen wird, im Wesentlichen auf 0 zu unterdrücken. Gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion wird die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsschicht 22 ausreichend unterdrückt, wenn ein jeder von dem ersten, zweiten und dritten Laserstrahl verwendet wird, so dass ein Strahlfleck, der für das Aufzeichnen und/oder die Reproduktion für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 geeignet ist, auf der Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Disc ausgebildet werden kann.
Im Folgenden wird hier das Designverfahren des Designens der Objektivlinse 10B beschrieben. In dem Designverfahren werden zwei unterschiedliche optische Wegdifferenz-Funktionen (OWD-Funktionen) bestimmt, und die zwei OWD-Funktionen werden miteinander kombiniert, um einen Beugungsstruktur zu erhal ten, die auf der Objektivlinse 10B auszubilden ist. Da die Bedeutung des Begriffs "unterschiedliche optische Wegdifferenz-Funktionen" in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wird die Erläuterung nicht wiederholt.
In dieser Ausführungsform werden die erste und die zweite OWD-Funktion so bestimmt, dass die Beugungsstruktur die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion hat. 6A und 6B sind Graphen, die die erste bzw. zweite OWD-Funktion zeigen. Der erste Laserstrahl hat die kürzeste Wellenlänge. Daher wird im Hinblick auf die in 6A und 6B gezeigte OWD-Funktion die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das einer Beugungsordnung (der zweiten Ordnung in 6A und der dritten Ordnung in 6B) entspricht, bei der der erste Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt.
Nachdem die erste und die zweite OWD-Funktion so bestimmt wurden, werden die erste und die zweite OWD-Funktion miteinander kombiniert (aufaddiert), und eine Beugungsstruktur, die durch die Kombination der ersten und der zweiten OWD-Funktion definiert ist, wird auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10B ausgebildet. Die Beugungsstruktur, die durch die Kombination der ersten und der zweiten OWD-Funktion definiert ist, hat die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion. Eine OWD-Funktion, die die auf der ersten Fläche 11 ausgebildete Beugungsstruktur direkt definiert, ist in 6C gezeigt. Wie in 6C gezeigt ist, korrespondiert ein Graph (die Ortskurve) der OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur direkt definiert, mit der Summe der ersten und der zweiten OWD-Funktion.
Die Freiheitsgrade beim Designen einer Beugungsstruktur sind begrenzt. Daher wurde angenommen, dass es unmöglich ist, eine sphärische Aberration zu korrigieren, die in Abhängigkeit von der Wellenlängendifferenz zwischen drei verschiedenen Laserstrahlen für die drei verschiedenen Typen von optischen Discs variiert. Jedoch macht das Designverfahren gemäß der Ausführungsform es möglich, die Freiheitsgrade beim Designen einer Beugungsstruktur zu erhöhen, wodurch ermöglicht wird, dass die Beugungsstruktur die Drei-Wellenlängen- Kompatibilitätsfunktion aufweist. Wenn der Laserstrahl, der eine Wellenlänge hat, die mit einer der Designwellenlängen für die optischen Discs D1, D2 und D3 korrespondiert, die Objektivlinse 10B durchdringt, wird ein Strahlfleck auf der Aufzeichnungsfläche 22 ausgebildet, der für die Aufzeichnung und/oder die Reproduktion für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 geeignet ist, während die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsfläche ausreichend unterdrückt ist.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird hier ein Designverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform und eine Objektivlinse 10C (siehe 4) beschrieben, die durch das Designverfahren gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildet ist. Die Objektivlinse 10C ist in der Lage, drei Typen von optischen Discs zu unterstützen (d.h. die Objektivlinse 10C hat die Kompatibilität für die drei Typen von optischen Discs), und die sphärische Aberration aufzuheben, die in Abhängigkeit von der Wellenlängenverschiebung variiert, welche verursacht wird, wenn eine der optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet wird. Das heißt, eine Beugungsstruktur, die auf der Objektivlinse 10C ausgebildet ist, hat sowohl die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion als auch die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion. Da der Aufbau des optischen Disc-Laufwerks 200, der in 4, 5A, 5B und 5C gezeigt ist, ebenfalls für ein optisches Disc-Laufwerk gemäß der dritten Ausführungsform verwendet wird, wird der Aufbau des optischen Disc-Laufwerks der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4, 5A, 5B und 5C beschrieben.
Im Folgenden wird hier das Designverfahren zum Designen der Objektivlinse 10C beschrieben. Bei dem Designverfahren werden drei unterschiedliche OWD-Funktionen bestimmt (eine erste bis dritte OWD-Funktion), und die drei OWD-Funktionen werden miteinander kombiniert, um die Beugungsstruktur zu bilden, die auf der Objektivlinse 10C auszubilden ist. Da die Bedeutung des Ausdrucks "unterschiedliche optische Wegdifferenzfunktionen des optischen Weges" in der ersten Ausführungsform erklärt wurde, wird die Erklärung hier nicht wiederholt.
Mögliche Kombinationen von verschiedenen Verhältnissen, die durch die erste, zweite und dritte OWD-Funktion gegeben sind, umfassen:
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "3:2:2" für eine zweite OWD-Funktion und "8:5:4" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "5:3:2" für eine zweite OWD-Funktion und "8:5:4" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "5:3:2" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "5:3:3" für eine zweite OWD-Funktion und "8:5:4" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "5:3:3" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "7:4:3" für eine zweite OWD-Funktion und "8:5:4" für eine dritte OWD-Funktion,
"2:1:1" für eine erste OWD-Funktion, "7:4:3" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"3:2:2" für eine erste OWD-Funktion, "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"5:3:2" für eine erste OWD-Funktion, "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"5:3:3" für eine erste OWD-Funktion, "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion,
"7:4:3" für eine erste OWD-Funktion, "8:5:4" für eine zweite OWD-Funktion und "10:6:5" für eine dritte OWD-Funktion.
Bei dieser Ausführungsform tragen die erste und die zweite OWD-Funktion hauptsächlich zur Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion bei, und die dritte OWD-Funktion trägt hauptsächlich zu der Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion bei. 7A und 7B sind Graphen, die die erste bzw. die zweite OWD-Funktion zeigen. 7C ist ein Graph, der die dritte OWD-Funktion zeigt.
Der erste Laserstrahl hat die kürzeste Wellenlänge. Daher wird im Hinblick auf die in 7A gezeigte erste OWD-Funktion die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das einer Beugungsordnung (der zweiten Ordnung in dieser Ausführungsform) entspricht, bei der der erste Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt. Im Hinblick auf die in 7B gezeigte zweite OWD-Funktion wird die zusätzliche optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das einer Beugungsordnung (der dritten Ordnung in dieser Ausführungsform) entspricht, bei der der erste Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt. Im Hinblick auf die in 7C gezeigte dritte OWD-Funktion wird die optische Weglänge so bestimmt, dass sie ein Ausmaß hat, das einer Beugungsordnung (der zehnten Ordnung in diesem Ausführungsbeispiel) entspricht, bei der der erste Laserstrahl die maximale Beugungseffizienz annimmt.
Nachdem die erste bis dritte OWD-Funktion so bestimmt wurden, werden die erste bis dritte OWD-Funktion miteinander kombiniert (aufaddiert), und die Beugungsstruktur, die durch die Kombinationen der ersten bis dritten OWD-Funktion definiert ist, wird auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C ausgebildet. Eine OWD-Funktion, die die auf der ersten Fläche 11 ausgebildete Beugungsstruktur direkt definiert, ist in 7D gezeigt. Wie in 7D gezeigt ist, entspricht ein Graph (eine Ortskurve) der OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur direkt definiert, der Summe der ersten bis dritten OWD-Funktionen.
Wie oben beschrieben wurde, werden gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest zwei unterschiedliche OWD-Funktionen bestimmt, und zumindest zwei OWD-Funktionen werden miteinander kombiniert. Die Beugungsstruktur, die als die Kombination der mindestens zwei OWD-Funktionen definiert ist, wird auf wenigstens einem optischen Element in einem optischen Disc-Laufwerk ausgebildet. Daher können die Freiheitsgrade beim Designen eines optischen Elementes in Antwort auf den Typ oder die Eigenschaft der Beugungsfunktionen, die dem optischen Element zu verleihen sind, erhöht werden.
Da die benötigten numerischen Aperturen für die optischen Discs D1, D2 und D3 voneinander verschieden sind, kann die Objektivlinse 10C so aufgebaut sein, dass die erste Fläche 11 in einem inneren Bereich, der die optische Achse enthält, und einen äußeren Bereich außerhalb des inneren Bereichs unterteilt ist, und separat bestimmte unterschiedliche Beugungsstrukturen werden jeweils in dem inneren Bereich und dem äußeren Bereich auf der ersten Fläche 11 ausgebildet, so dass eine geeignete NA für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 erhalten werden kann.
Gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen wird eine Beugungsstruktur erhalten, die eine Mehrzahl von unterschiedlichen OWD-Funktionen reflektiert. Daher kann ein optisches Element erhalten werden, das mit einer einzigen Beugungsstruktur versehen ist, die eine Mehrzahl von Typen von Beugungsfunktionen aufweist. Daher wird eine Objektivlinse erhalten, die in der Lage ist, einen Strahlfleck, der für das Aufzeichnen von Daten auf und/oder das Reproduzieren von Daten von einer jeden von mindestens zwei von den existierenden optischen Discs und den optischen Discs nach neuen Standard geeignet ist, auf der Aufzeichnungsfläche einer jeden der mindestens zwei Typen von Discs auszubilden, während sie die sphärische Aberration auf der Aufzeichnungsfläche unterdrückt. Die Veränderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung kann ebenfalls korrigiert werden.
Obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen das Designverfahren einer Objektivlinse beschreiben, kann das Designverfahren auf das Design von scheibenartigen optischen Elementen angewendet werden, die zwischen einer Lichtquelle und einer Objektivlinse anzuordnen sind. Obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen eine Objektivlinse in Form eines einzelnen Elementes beschreiben, kann das Designverfahren auf eine von mehreren Linsen angewandt werden, die ein Objektiv-Linsensystem bilden.
Im Folgenden werden hier vier konkrete Beispiele (ein erstes bis viertes Beispiel) des optischen Disc-Laufwerks (des optischen Systems) 100 beschrieben, die die Objektivlinse 10A gemäß der ersten Ausführungsform verwenden, ein konkretes (fünftes) Beispiel des optischen Disc-Laufwerks (des optischen Systems) 200, welches die Objektivlinse 10B gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet, und ein konkretes (sechstes) Beispiel des optischen Disc-Laufwerks (des optischen Systems) 200 beschrieben werden, welches die Objektivlinse 10C gemäß der dritten Ausführungsform verwendet. Ferner werden vier konkrete Beispiele (das siebte bis zehnte Beispiel) eines optischen Disc-Laufwerks beschrieben, die eine Objektivlinse verwenden, die gemäß einem Designverfahren designt ist, bei dem die Designverfahren gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen miteinander kombiniert sind.
In einem jeden der folgenden Beispiele hat die optische Disc D1, die die höchste Aufzeichnungsdichte hat, eine Deckschicht-Dicke von 0,6 mm, die optische Disc D2, die die zweithöchste Aufzeichnungsdichte hat, hat eine Deckschicht-Dicke von 0,6 mm, und die optische Disc D3, die die geringste Aufzeichnungsdichte hat, hat eine Deckschicht-Dicke von 1,2 mm. In einem jeden der optischen Disc-Laufwerke in den folgenden Beispielen, die zwei Typen von optischen Discs unterstützen, werden die optischen Discs D2 und D3 verwendet.
ERSTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein erstes Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 100 unter Bezugnahme auf 1, 2A und 2B beschrieben. Die Objektivlinse 10A gemäß dem ersten Beispiel unterstützt sowohl die optische Disc D2 als auch die optische Disc D3. In diesem Beispiel ist die Aperturblende an einer Position zwischen der Lichtquelle 3A und der Objektivlinse 10A angeordnet, um den Strahldurchmesser des dritten Laserstrahls zu verringern, wenn die optische Disc D3 verwendet wird, so dass eine für die optische Disc D3 geeignete NA erhalten werden kann. Wie in 2A und 2B gesehen werden kann, ist der Strahldurchmesser des dritten Laserstrahls kleiner als derjenige des zweiten Laserstrahls. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10A gemäß dem ersten Beispiel ist in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
In Tabelle 1 (und in den folgenden ähnlichen Tabellen) repräsentiert "NA" die numerischer Apertur. In Tabelle 1 ist die Aufstellung der Eigenschaften für den zweiten Laserstrahl (die optische Disc D2) und für den dritten Laserstrahl (die optische Disc D3) gezeigt. Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 1 gezeigt wird, treffen der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf die optische Disc D2 bzw. D3 auf.
Tabelle 2 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 100 gemäß dem ersten Beispiel, wenn die optische Disc D2 (der zweite Laserstrahl) und die optische Disc D3 (der dritte Laserstrahl) verwendet werden. TABELLE 2
In Tabelle 2 (und in den folgenden ähnlichen Tabellen) repräsentiert die Fläche # 0 die Lichtquelle, die Fläche # 1 und die Fläche # 2 repräsentieren die erste bzw. die zweite Fläche 11 bzw. 12 der Objektivlinse 10A, und die Flächen # 3 und # 4 repräsentieren die Deckschicht 21 bzw. die Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Discs D2 und D3. In Tabelle 2 (und in den folgenden, ähnlichen Tabellen) werden optische Komponenten zwischen der Lichtquelle und der Objektivlinse der Einfachheit halber fortgelassen.
In Tabelle 2 (und in den folgenden ähnlichen Tabellen) repräsentiert "r" einen Krümmungsradius (Einheit: mm) einer jeden Linsenfläche auf der optischen Achse, "d" repräsentiert die Dicke einer Linse oder einen Abstand (Einheit: mm) von einer Linsenfläche zu einer nächsten Linsenfläche, "n" repräsentiert einen Brechungsindex bei der Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls, und "d" und "n" werden für eine jede der Wellenlängen des zweiten und des dritten Laserstrahls (der optischen Discs D2 und D3) angezeigt.
Die erste und die zweite Fläche 11 und 12 der Objektivlinse 10A sind asphärische Flächen. Tabelle 3 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10A. TABELLE 3
In Tabelle 3 (und in den folgenden ähnlichen Tabellen) bedeutet das Notationssymbol E, dass 10 als Basis verwendet wird, und der Wert rechts von dem E wird als Exponent verstanden.
Bei diesem Beispiel ist eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 4 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste und die zweite OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A auszubilden ist. Tabelle 5 zeigt die Beugungsordnungen m für die erste und die zweite OWD-Funktion. TABELLE 4
TABELLE 5
Die in 3A und 3B gezeigten Graphen repräsentieren die erste bzw. zweite OWD-Funktion, die im Hinblick auf den zweiten Laserstrahl, der die kürzere Wellenlänge hat, bestimmt sind. Der in 3C gezeigte Graph repräsentiert die OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10A direkt definiert.
8A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 100 hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 8B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 100 hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird. In 8A und 8B (und in den folgenden ähnlichen Zeichnungen) ist die sphärische Aberration bei der Design-Wellenlänge durch eine durchgezogene Linie repräsentiert, die sphärische Aberration bei einer um –10 nm gegenüber der Designwellenlänge verschobene Wellenlänge wird durch eine gepunktete Linie dargestellt, die sphärische Aberration bei einer Wellenlänge, die um –5 nm von der Designwellenlänge verschoben ist, wird durch eine Strichpunkt-Linie repräsentiert, die sphärische Aberration bei einer Wellenlänge, die um +5 nm gegenüber der Designwellenlänge verschoben ist, wird durch eine Strich-Zweipunktlinie repräsentiert, und die sphärische Aberration bei einer Wellenlänge, die um 10 nm gegenüber der Designwellenlänge verschoben ist, wird durch eine gestrichelte Linie repräsentiert.
Wie aus den 8A und 8B zu entnehmen ist, ist die Objektivlinse 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Lage, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf der Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne eine sphärische Aberration hervorzurufen. Das Ausmaß der durch die Wellenlängenverschiebung verursachten sphärischen Aberration ist ebenfalls in ausreichendem Maße unterdrückt. Man beachte, dass die Verschiebung eines Konvergenzpunktes eines jeden Laserstrahls in der Richtung einer optischen Achse (AX) korrigiert werden kann, indem die Objektivlinse 10A in Richtung der optischen Achse unter Verwendung eines Aktuators (nicht gezeigt) bewegt wird. Solch ein Aufbau wie das Korrigieren des Konvergenz- oder Sammelpunktes unter Verwendung des Aktuators kann auch bei den folgenden Beispielen verwendet werden.
ZWEITES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein zweites Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 100 unter Bezugnahme auf die 1, 2A und 2B beschrieben. Die Objektivlinse 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterstützt sowohl die optische Disc D2 als auch die optische Disc D3. In diesem Beispiel ist die Aperturblende an einer Position zwischen der Lichtquelle 3A und der Objektivlinse 10A angeordnet, um den Strahldurchmesser des dritten Laserstrahls zu verringern, wenn die optische Disc D3 verwendet wird, so dass eine NA erhalten werden kann, die für die optische Disc D3 geeignet ist. Die Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Tabelle 6 gezeigt. Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 6 gezeigt ist, treffen der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf den optischen Discs D2 und D3 auf. TABELLE 6
Tabelle 7 zeigt eine numerischer Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 100 gemäß dem zweiten Beispiel, wenn die optische Disc D2 (der zweite Laserstrahl) und die optische Disc D3 (der dritte Laserstrahl) verwendet werden. TABELLE 7
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10A ist sind asphärische Flächen. Tabelle 8 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11 und 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10A. TABELLE 8
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 9 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste und die zweite OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A auszubilden ist. Tabelle 10 zeigt die Beugungsordnungen m für die erste und die zweite OWD-Funktion. TABELLE 9
TABELLE 10
Die in 9A und 9B gezeigten Graphen repräsentieren jeweils die erste und die zweite OWD-Funktion, die im Hinblick auf den zweiten Laserstrahl, der die kürzere Wellenlänge hat, bestimmt sind. Der in 9C gezeigte Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10A direkt definiert.
10A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 100 hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 10B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 100 hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 10A und 10B zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10A gemäß dem zweiten Beispiel in der Lage, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen der optischen Discs D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Das Ausmaß der durch die Wellenlängenverschiebung verursachten sphärischen Aberration ist ebenfalls ausreichend korrigiert.
In dem ersten und zweiten Beispiel wurde die Objektivlinse 10A erläutert, die die Kompatibilität für die optischen Discs D2 und D3 hat. Jedoch kann ein optisches Disc-Laufwerk konfiguriert werden, das eine Kompatibilität für alle optischen Discs D1, D2 und D3 aufweist, indem die Objektivlinse 10A gemäß dem ersten oder zweiten Beispiel verwendet wird. In diesem Fall wird der Grad der Divergenz einer der ersten bis dritten Laserstrahlen für eine spezielle optische Disc geändert. Solch ein optisches Disc-Laufwerk wird in den folgenden dritten und vierten Beispiel erläutert.
DRITTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein drittes Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 100 beschrieben. 11 zeigt einen Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks 150 gemäß dem dritten Beispiel. Das optische Disc-Laufwerk 150 umfasst eine Objektivlinse 10A'. 12A zeigt eine Situation, in der die optische Disc D1 in dem optischen Disc-Laufwerk 150 verwendet wird. 12B zeigt eine Situation, in der die optische Disc D2 in dem optischen Disc-Laufwerk 150 verwendet wird. 12C zeigt eine Situation, in der die optische Disc D3 in dem optischen Disc-Laufwerk 150 verwendet wird.
Die Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10A' gemäß dem dritten Beispiel ist in Tabelle 11 gezeigt. TABELLE 11
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 11 gezeigt ist, treffen der erste und der zweite Laserstrahl als kollimierte Strahlen auf den optischen Discs D1 und D2 auf, so dass die Objektivlinse 10A' die Kompatibilität für die optischen Discs D1 und D2 aufweist. Wie in Tabelle 11 und 12C gezeigt ist, trifft der dritte Laserstrahl auf der Objektivlinse 10A' als divergierender Strahl auf, so dass das optische Disc-Laufwerk 150 auch die optische Disc D3 unterstützen kann.
Tabelle 12 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 150, wenn die drei optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 12
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10A' sind asphärische Flächen. Tabelle 13 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11 und 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10A'. TABELLE 13
In diesem Beispiel ist eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A' gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 14 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste und die zweite OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A' auszubilden ist. Tabelle 15 zeigt Beugungsordnungen m für die erste und die zweite OWD-Funktion. TABELLE 14
TABELLE 15
Die in 13A und 13B gezeigten Graphen repräsentieren die erste bzw. zweite OWD-Funktion, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Der in 13C gezeigte Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10A' direkt definiert.
14A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 14B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 14C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 14A, 14B und 14C gesehen werden kann, ist die Objektivlinse 10A' gemäß dem dritten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration zu verursachen. Im Hinblick auf die durch die Wellenlängenverschiebung verursachte sphärische Aberration hat die Objektivlinse 10A' eine optische Wirkungsweise, gemäß der die sphärische Aberration am besten oder geeignetsten für die optische Disc D1 korrigiert wird, welche die höchste Aufzeichnungsdichte hat, weil die optische Disc D1 die geringste Toleranz gegenüber Aberrationen hat. Selbst wenn die Wellenlänge des ersten Laserstrahls für die optische Disc D1 gegenüber der Designwellenlänge verschoben ist, wird die sphärische Aberration auf einem niedrigen Niveau gehalten, wie in 14A gezeigt ist. Wie in 14B und 14C gezeigt ist, wird das Ausmaß der sphärischen Aberration, die verursacht wird, wenn die optischen Discs D2 und D3 verwendet werden, ebenfalls ausreichend korrigiert.
VIERTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein viertes Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 100 unter Bezugnahme auf 11, 12A und 12C beschrieben.
Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10A' gemäß dem vierten Beispiel ist in Tabelle 16 gezeigt. TABELLE 16
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 16 gezeigt ist, treffen der erste und der zweite Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf die optischen Discs D1 und D2 auf, so dass die Objektivlinse 10A' die Kompatibilität für die optischen Discs D1 und D2 aufweist. Wie in Tabelle 16 und 12C gezeigt ist, trifft der dritte Laserstrahl auf die Objektivlinse 10A' als ein divergierender Strahl auf, so dass das optische Disc-Laufwerk 150 auch die optische Disc D3 unterstützen kann.
Tabelle 17 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 150 gemäß dem vierten Beispiel, wenn die Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 17
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10A' sind asphärische Flächen. Tabelle 18 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11 und 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10A'. TABELLE 18
In diesem Beispiel wird eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A' gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 19 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste und die zweite OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10A' auszubilden ist. Tabelle 20 zeigt Beugungsordnungen m für die erste und die zweite OWD-Funktion. TABELLE 19
TABELLE 20
Die in 15A und 15B gezeigten Graphen repräsentieren jeweils die erste und die zweite OWD-Funktion, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Der in 15C gezeigte Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10A' direkt definiert.
16A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 hervorgerufen wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 16B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 16C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 150 hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 16A, 16B und 16C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10A' gemäß dem vierten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl ausreichend auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Im Hinblick auf die sphärische Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, hat die Objektivlinse 10A' eine optische Wirkungsweise, gemäß der die sphärische Aberration am besten oder am geeignetsten für die optische Disc D1 korrigiert wird, die die höchste Aufzeichnungsdichte hat. Selbst wenn die Wellenlänge des ersten Laserstrahls gegenüber der Designwellenlänge verschoben wird, wird daher die sphärische Aberration auf einem niedrigen Niveau gehalten, wie in 16A gezeigt ist. Wie in 16B und 16C gezeigt ist, wird auch das Ausmaß der sphärischen Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die optischen Discs D2 oder D3 verwendet werden, ausreichend korrigiert.
FÜNFTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein fünftes Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 200 unter Bezugnahme auf 4 und 5A bis 5C beschrieben. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10B gemäß dem fünften Beispiel ist in Tabelle 21 gezeigt. TABELLE 21
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 21 gezeigt ist, ist es, gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die auf der Objektivlinse 10B ausgebildete Beugungsstruktur bereitgestellt wird, dem ersten, dem zweiten und dem dritten Laserstrahl möglich, jeweils als kollimierte Strahlen auf die Objektivlinse 10B aufzutreffen.
Tabelle 22 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 200 gemäß dem fünften Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 22
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10B sind asphärische Flächen. Tabelle 23 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10B.
TABELLE 23
In diesem Beispiel ist eine Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10B gemäß dem Designverfahren der zweiten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 24 zeigt die Koeffizienten P_2i für die erste und die zweite OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10B auszubilden ist. Tabelle 25 zeigt die Beugungsordnungen m für die erste und die zweite OWD-Funktion. TABELLE 24
TABELLE 25
Die in 6A und 6B gezeigten Graphen repräsentieren die erste bzw. die zweite OWD-Funktion, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Der in 6C gezeigte Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10B direkt definiert.
17A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 17B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 17C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird. Wie in 17A, 17B und 17C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10B gemäß dem fünften Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen.
Da die Objektivlinse 10B so konfiguriert ist, dass sie die Kompatibilität für sämtliche der optischen Discs D1, D2 und D3 aufweist, ist der Effekt des Korrigierens der sphärischen Aberration, der durch die Beugungsstruktur, die auf der Objektivlinse 10B ausgebildet ist, erhalten wird, wenn die Wellenlängenverschiebung des ersten bis dritten Laserstrahls auftritt, relativ gering. Im Gegensatz dazu sind die Objektivlinsen 10C (10C'), die in den folgenden (sechsten bis zehnten) Beispielen beschrieben werden, so konfiguriert, dass sie die Änderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung auf geeignetere Weise unterdrücken, wobei sie die Kompatibilität für sämtliche optische Discs D1, D2 und D3 aufrecht erhalten.
SECHSTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein sechstes Beispiel des optischen Disc-Laufwerks 200 unter Bezugnahme auf 4 und 5A bis 5C beschrieben. Im Hinblick auf die Objektivlinse 10C gemäß dem sechsten Beispiel wird die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion hauptsächlich durch die erste und die zweite OWD-Funktion erzielt, während die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion hauptsächlich durch eine dritte OWD-Funktion erzielt wird. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10C gemäß dem sechsten Beispiel ist in Tabelle 26 gezeigt. TABELLE 26
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 26 gezeigt ist, ist es gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die Beugungsstruktur, die auf der Objektivlinse 10C ausgebildet ist, bereitgestellt wird, möglich, dass der erste, zweite und dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf die Objektivlinse 10C auftreffen.
Tabelle 27 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks 200 gemäß dem sechsten Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 27
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10C sind asphärische Flächen. Die Tabelle 28 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10C. TABELLE 28
In diesem Beispiel ist die Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C gemäß dem Designverfahren der dritten Ausführungsform ausgebildet. Tabelle 29 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis dritte OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C auszubilden ist. Tabelle 30 zeigt die Beugungsordnungen m für die erste bis dritte OWD-Funktion. TABELLE 29
TABELLE 30
Die in 7A, 7B und 7C gezeigten Graphen repräsentieren die erste, zweite bzw. dritte OWD-Funktion, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Der in 7D gezeigte Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur der Objektivlinse 10C direkt definiert.
18A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 18B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 18C ist ein Graph, die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 18A, 18B und 18C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10C gemäß dem sechsten Beispiel in der Lage, den ersten, zweiten und dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen der optischen Disc D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen.
In diesem Beispiel gestattet es die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, welche hauptsächlich durch die dritte OWD-Funktion erhalten wird, der Beugungsstruktur, die Funktion des Unterdrückens der Änderung der sphärischen Aberration für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 zu haben. Insbesondere unterdrückt die Beugungsstruktur auf geeignete Weise die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufene Änderung der sphärischen Aberration, wenn die optische Disc D1 verwendet wird, weil die optische Disc D1 die geringste Toleranz gegenüber Aberrationen aufweist. Wie in 18A gezeigt ist, ist die Änderung der sphärischen Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, auf ein extrem niedriges Niveau unterdrückt, wenn die optische Disc D1 verwendet wird. Wie in 18B und 18C gezeigt ist, ist die Änderung der sphärischen Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die optischen Discs D2 und D3 verwendet werden, ebenfalls auf ein niedriges Niveau unterdrückt.
SIEBTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hierin ein siebtes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10C' gemäß dem siebten Beispiel ist mit einer Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 versehen. Die Beugungsstruktur der ersten Fläche 11 ist in einen inneren Bereich, der die optische Achse enthält, und einen äußeren Bereich unterteilt, welcher außerhalb des inneren Bereichs angeordnet ist. Das heißt, Beugungsstrukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen haben, sind in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet.
Insbesondere hat die Beugungsstruktur, die in dem inneren Bereich ausgebildet ist, die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die erste und die zweite OWD-Funktion gegeben ist, und sie ist gemäß dem Designverfahren der zweiten Ausführungsform designt. Die Beugungsstruktur, die in dem äußeren Bereich ausgebildet ist, hat die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch eine dritte OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die durch eine vierte OWD-Funktion gegeben ist. Die Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10C' gemäß dem siebten Beispiel ist in Tabelle 31 gezeigt. TABELLE 31
Wie durch die Vergrößerungswerte in Tabelle 31 gezeigt ist, ist es gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die Beugungsstruktur bereitgestellt wird, dem ersten, zweiten und dritten Laserstrahl gestattet, jeweils als kollimierte Laserstrahlen auf die Objektivlinse 10C' aufzutreffen.
Tabelle 32 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem siebten Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 32
Der in Tabelle 32 gezeigte innere Bereich ist innerhalb eines Bereichs einer Höhe (von der optischen Achse aus) von 0 mm bis 1,17 mm ausgebildet (0 mm ≤ innerer Bereich < 1,17 mm), und der äußere Bereich ist in einem Bereich der Höhe (von der optischen Achse aus) von 1,17 mm bis 1,5 mm ausgebildet (1,17 mm ≤ äußerer Bereich ≤ 1,5 mm). Diese Werte, die den Bereich der Höhe des inneren und des äußeren Bereichs definieren, werden auch bei den folgenden (achten bis zehnten) Beispielen verwendet.
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10C' sind asphärische Flächen. Tabelle 33 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11 und 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10C'. TABELLE 33
In diesem Beispiel ist die Beugungsstruktur in dem inneren und dem äußeren Bereich der ersten Fläche 11 ausgebildet. Tabelle 34 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis vierte OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C' auszubilden ist. Tabelle 35 zeigt Beugungsordnungen m für die erste bis vierte OWD-Funktion. TABELLE 34
TABELLE 35
Die in 19A und 19B gezeigten Graphen repräsentieren die erste bzw. die zweite OWD-Funktion für den inneren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl, der die kürzeste Wellenlänge hat, bestimmt sind. Die in 19D und 19E gezeigten Graphen repräsentieren die dritte bzw. vierte OWD-Funktion für den äußeren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Ein in 19C gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur des inneren Bereichs der ersten Fläche 11 direkt definiert. Ein in 19F gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den äußeren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert.
Ein in 19G gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf der ersten Fläche 11 (sowohl in dem inneren als in dem äußeren Bereich) ausgebildet ist. Das heißt, der Graph von 19G repräsentiert eine OWD-Funktion, die definiert ist, wenn die Beugungsstrukturen, die auf dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet sind, als eine einzige Beugungsstruktur betrachtet werden. Wie in 19G gezeigt ist, wird die in 19C gezeigte OWD-Funktion auf einem Bereich (dem inneren Bereich) angewendet, der von einer Höhe von 0 mm bis zu einer Höhe von 1,17 mm reicht (0 mm ≤ Bereich < 1,17 mm), während die in 19F gezeigte OWD-Funktion auf einem Bereich (dem äußeren Bereich) angewandt wird, der von einer Höhe von 1,17 mm bis zu einer Höhe von 1,5 mm reicht (1,17 mm ≤ Bereich < 1,5 mm).
20A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 20B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 20C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 20A, 20B und 20C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10C' gemäß dem siebten Beispiel in der Lage, den ersten, zweiten und dritten Laserstrahl auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen.
In diesem Beispiel wird die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion durch die Beugungsstruktur gegeben, die in dem äußeren Bereich ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion in erster Linie darauf gerichtet, die Veränderung der sphärischen Aberration zu unterdrücken, die durch die Wellenlängenverschiebung verursacht wird, wenn die optische Disc, die die geringe Toleranz gegenüber Aberrationen aufweist, verwendet wird (insbesondere wenn die optische Disc D1 verwendet wird, die die geringste Toleranz gegenüber Aberrationen aufweist). Daher wird, wie in 20A und 20B gezeigt ist, die Änderung der sphärischen Aberrationen infolge der Wellenlängenverschiebung, die verursacht wird, wenn eine der optischen Discs D1 und D2 verwendet wird, auf ein niedriges Niveau unterdrückt.
ACHTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein achtes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10C' gemäß dem achten Beispiel ist mit einer Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 versehen. Die Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 ist in einen inneren Bereich, der die optische Achse enthält, und einen äußeren Bereich, der außerhalb des inneren Bereichs angeordnet ist, unterteilt. Das heißt, Beugungsstrukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen haben, sind jeweils in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet.
Insbesondere hat die Beugungsstruktur, die in dem inneren Bereich ausgebildet ist, die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die erste und die zweite OWD-Funktion gegeben ist, und sie ist gemäß dem Designverfahren der zweiten Ausführungsform designt. Die Beugungsstruktur, die in dem äußeren Bereich ausgebildet ist, hat die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch eine dritte OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die durch eine vierte OWD-Funktion gegeben ist, und sie ist gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform designt. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10C' gemäß dem achten Beispiel ist in Tabelle 36 gezeigt. TABELLE 36
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 36 gezeigt ist, ist es gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die Beugungsstruktur bereitgestellt wird, dem ersten, dem zweiten und dem dritten Laserstrahl gestattet, jeweils als kollimierte Laserstrahlen auf die Objektivlinse 10C' einzufallen. Tabelle 37 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem achten Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 37
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10C' sind asphärische Flächen. Tabelle 38 zeigt den konischen Koeffizienten und den asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10C'. TABELLE 38
In diesem Beispiel ist die Beugungsstruktur in dem inneren und dem äußeren Bereich der ersten Fläche 11 ausgebildet. Tabelle 39 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis vierte OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C' auszubilden ist. Tabelle 40 zeigt Beugungsordnungen m für die erste bis vierte OWD-Funktion. TABELLE 39
TABELLE 40
Die in 21A und 21B gezeigten Graphen repräsentieren die erste bzw. die zweite OWD-Funktion für den inneren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Die in 21D und 21E gezeigten Graphen repräsentieren jeweils die dritte bzw. vierte OWD-Funktion für den äußeren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Ein in 21C gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den inneren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert. Ein in 21F gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den äußeren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert.
Ein in 21G gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf der ersten Fläche 11 (sowohl in dem inneren als auch in dem äußeren Bereich) ausgebildet ist. Das heißt, der Graph von 21G repräsentiert eine OWD-Funktion, die definiert wäre, wenn die Beugungsstrukturen, die in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet sind, als eine einzige Beugungsstruktur betrachtet werden. Wie in 21G gezeigt ist, ist die in 21C gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich (den inneren Bereich) angewandt, der von einer Höhe von 0 mm bis zu einer Höhe von 1,17 mm reicht (0 mm ≤ Bereich < 1,17 mm), während die in 21 F gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich angewandt ist (den äußeren Bereich), der von einer Höhe von 1,17 mm bis zu einer Höhe von 1,5 mm reicht (1,17 mm ≤ Bereich < 1,5 mm).
22A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 22B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 22C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 22A, 22B und 22C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10C' gemäß dem achten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration zu verursachen.
Ähnlich wie bei dem siebten Beispiel wird die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion der Beugungsstruktur verliehen, die auf dem äußeren Bereich ausgebildet ist. Daher wird die Veränderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung, die verursacht wird, wenn die optischen Discs D1 und D2 verwendet werden, auf ein geringes Niveau unterdrückt, wie in 22A und 22B gezeigt ist.
Wie den Tabellen 35 und 40 zu entnehmen ist, sind die dritte OWD-Funktion des siebten und des achten Beispiels im Hinblick auf die Verhältnisse der Beugungsordnungen voneinander verschieden. Jedoch können sowohl das siebte als auch das achte Beispiel ein exzellentes optisches Verhalten erzielen.
NEUNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein neuntes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10C' gemäß dem neunten Beispiel ist mit einer Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 versehen. Die Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 ist in einen inneren Bereich, welcher die optische Achse enthält, und einen äußeren Bereich unterteilt, der außerhalb des inneren Bereichs angeordnet ist. Das heißt, die Beugungs strukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen haben, sind jeweils in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet.
Insbesondere hat die Beugungsstruktur, die in dem inneren Bereich ausgebildet ist, die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die im Wesentlichen durch die erste und die zweite OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die hauptsächlich durch eine dritte OWD-Funktion gegeben ist. Die Beugungsstruktur in dem inneren Bereich ist gemäß dem Designverfahren der dritten Ausführungsform designt. Die Beugungsstruktur, die in dem äußeren Bereich ausgebildet ist, hat die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion (für den ersten und den zweiten Laserstrahl), der durch eine vierte OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die durch eine fünfte OWD-Funktion gegeben ist, und sie ist gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform designt. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10C' gemäß dem neunten Beispiel ist in Tabelle 41 gezeigt. TABELLE 41
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 41 gezeigt ist, wird es gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die Beugungsstruktur bereitgestellt wird, dem ersten, dem zweiten und dem dritten Laserstrahl gestattet, jeweils als kollimierte Strahlen auf die Objektivlinse 10C' einzufallen.
Tabelle 42 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem neunten Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 42
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10C' sind asphärische Flächen. Tabelle 43 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11 und 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10C'. TABELLE 43
In diesem Beispiel ist die Beugungsstruktur sowohl in dem inneren als auch in dem äußeren Bereich der ersten Fläche 11 ausgebildet. Tabelle 44 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis fünfte OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C' auszubilden ist. Tabelle 45 zeigt Beugungsordnungen m für die erste bis fünfte OWD-Funktion. TABELLE 44
TABELLE 45
Die in 23A, 23B und 23C gezeigten Graphen repräsentieren die erste, die zweite bzw. die dritte OWD-Funktion für den inneren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl, der die kürzeste Wellenlänge hat, bestimmt sind. Die in 23E und 23F gezeigten Graphen repräsentieren die vierte bzw. fünfte OWD-Funktion für den äußeren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Ein in 23D gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den inneren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert. Ein in 23G gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den äußeren Bereich der ersten Fläche direkt definiert.
Ein in 23H gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die eine Beugungsstruktur definiert, die auf der ersten Fläche 11 (sowohl im inneren als auch im äußeren Bereich) ausgebildet ist. Das heißt, der Graph von 23H repräsentiert eine OWD-Funktion, die definiert ist, wenn die Beugungsstrukturen, die auf dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet sind, als eine einzige Beugungsstruktur betrachtet werden. Wie in 23H gezeigt ist, wird die in 23D gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich (den inneren Bereich) angewendet, der von einer Höhe von 0 mm bis zu einer Höhe von 1,17 mm reicht (0 mm ≤ Bereich < 1,17 mm), während die in 23G gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich (den äußeren Bereich) angewendet wird, der von einer Höhe von 1,17 mm bis zu einer Höhe von 1,5 mm reicht (1,17 mm ≤ Bereich < 1,5 mm).
24A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 24B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 24C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 24A, 24B und 24C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10C' gemäß dem neunten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl jeweils auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen.
In diesem Beispiel ist die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion der Beugungsstruktur verliehen, die in dem inneren und dem äußeren Bereich ausge bildet ist. Daher ist die Veränderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung, die verursacht wird, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden, auf ein niedriges Niveau unterdrückt.
ZEHNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein zehntes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10C' gemäß dem zehnten Beispiel ist mit einer Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 versehen. Die Beugungsstruktur auf der ersten Fläche 11 ist in einen inneren Bereich, welcher die optische Achse enthält, und einen äußeren Bereich unterteilt, der außerhalb des inneren Bereichs angeordnet ist. Das heißt, die Beugungsstrukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen aufweisen, sind in dem inneren bzw. dem äußeren Bereich ausgebildet.
Insbesondere hat die Beugungsstruktur, die in dem inneren Bereich ausgebildet ist, die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die hauptsächlich durch die erste und die zweite OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die hauptsächlich durch eine dritte OWD-Funktion gegeben sind. Die Beugungsstruktur in dem inneren Bereich ist gemäß dem Designverfahren der dritten Ausführungsform designt. Die Beugungsstruktur, die in dem äußeren Bereich ausgebildet ist, hat die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion (für den ersten und den zweiten Laserstrahl), die durch eine vierte OWD-Funktion gegeben ist, und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion, die durch einen fünfte OWD-Funktion gegeben ist, und sie ist gemäß dem Designverfahren der ersten Ausführungsform designt. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10C' gemäß dem neunten Beispiel ist in Tabelle 46 gezeigt. TABELLE 46
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 46 gezeigt ist, ist es gemäß der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die durch die Beugungsstruktur bereitgestellt wird, dem ersten, dem zweiten und dem dritten Laserstrahl gestattet, jeweils als kollimierte Strahlen auf die Objektivlinse 10C' einzufallen.
Tabelle 47 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem zehnten Beispiel, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden. TABELLE 47
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10C' sind asphärische Flächen. Tabelle 48 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10C'. TABELLE 48
In diesem Beispiel ist die Beugungsstruktur in dem inneren und dem äußeren Bereich auf der ersten Fläche 11 ausgebildet. Tabelle 49 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis fünfte OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C' auszubilden ist. Tabelle 50 zeigt die Beugungsordnungen m für die erste bis fünfte OWD-Funktion. TABELLE 49
TABELLE 50
Die in 25A, 25B und 25C gezeigten Graphen repräsentieren jeweils die erste, die zweite bzw. die dritte OWD-Funktion für den inneren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl, der die kürzeste Wellenlänge hat, bestimmt ist. Die in 25E und 25F gezeigten Graphen repräsentieren jeweils die vierte und fünfte OWD-Funktion für den äußeren Bereich, die im Hinblick auf den ersten Laserstrahl bestimmt sind, der die kürzeste Wellenlänge hat. Ein in 25D gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den inneren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert. Ein in 25G gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die die Beugungsstruktur für den äußeren Bereich der ersten Fläche 11 direkt definiert.
Ein in 25H gezeigter Graph repräsentiert eine OWD-Funktion, die eine auf der ersten Fläche 11 (sowohl in dem inneren als auch in dem äußeren Bereich) ausgebildete Struktur definiert. Das heißt, der Graph von 25H repräsentiert eine OWD-Funktion, die definiert ist, wenn die Beugungsstrukturen, die in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet sind, als eine einzige Beugungsstruktur angesehen werden. Wie in 25H gezeigt ist, wird die in 25D gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich (den inneren Bereich) angewandt, der von einer Höhe von 0 mm bis zu einer Höhe von 1,17 mm reicht (0 mm ≤ Bereich < 1,17 mm), während die in 25G gezeigte OWD-Funktion auf einen Bereich (den äußeren Bereich) angewandt wird, der von einer Höhe von 1,17 mm bis zu einer Höhe von 1,5 mm reicht (1,17 mm ≤ Bereich < 1,5 mm).
26A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 26B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 26C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk 200 verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 26A, 26B und 26C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10C' gemäß dem zehnten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl jeweils auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration zu verursachen.
In diesem Beispiel ist die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion durch die Beugungsstruktur gegeben, die in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet ist. Dadurch wird die Veränderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung, die verursacht wird, wenn die optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet werden, auf ein niedriges Niveau unterdrückt, wie in 26A und 26C gezeigt ist.
Wie in Tabellen 45 und 50 zu sehen ist, sind die vierte OWD-Funktion des neunten und des zehnten Beispiels im Hinblick auf die Verhältnisse der Beugungsordnungen voneinander verschieden. Jedoch können sowohl das neunte als auch das zehnte Beispiel ein exzellentes optisches Verhalten erzielen.
In dem oben erwähnten siebten bis zehnten Beispiel ist die Beugungsstruktur, die die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion für die optischen Discs D1 und D2 aufweist, in dem äußeren Bereich der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10C' ausgebildet. In dieser Konfiguration trägt der äußere Bereich nicht zum Konvergieren des dritten Laserstrahls für die optische Disc D3 bei. Mit anderen Worten hat die Objektivlinse 10C' die Funktion einer Aperturblende für den dritten Laserstrahl, der für die optische Disc D3 verwendet wird, der eine geringere numerische Apertur benötigt. Jedoch kann in dem optischen Disc-Laufwerk 200, welches die Objektivlinse 10C' verwendet, ein Aperturblenden-Element verwendet werden, um den Durchmesser des dritten Laserstrahls zu verringern.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden wird hier eine Objektivlinse gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Da der Aufbau eines optischen Disc-Laufwerks (eines optischen Systems), welche die Objektivlinse 10D (siehe 4) verwendet, und ein Designverfahren für die Objektivlinse 10D gemäß der vierten Ausführungsform im Wesentlichen dieselben sind, wie diejenigen, die in der zweiten Ausführungsform und in 4 und 5A bis 5C gezeigt sind, werden die Erläuterungen der vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 und 5A bis 5C gegeben. Im Folgenden werden Erklärungen bezüglich der optischen Komponenten, die bereits in den oben erwähnten Ausführungsformen beschrieben wurden, nicht wiederholt.
Wie oben beschrieben wurde, fällt der kollimierte Strahl für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 auf die Objektivlinse 10D ein. Daher kann für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 eine Außerachsen-Aberration, wie beispielsweise eine Koma effektiv unterdrückt werden, wenn die Objektivlinse 10 in radialer Richtung der optischen Disc durch eine Tracking-Operation oder Nachführungsoperation bewegt wird. Obwohl die Möglichkeit besteht, dass der Strahl, der von einer jeden der Kopplungslinsen (1B, 2B, 3B) ausgeht, aufgrund von individuellen Unterschieden der Lichtquellenvorrichtungen oder von Umgebungsbedingungen kein exakt kollimierter Lichtstrahl ist, ist der Grad der Divergenz (oder Konvergenz) des Strahls infolge solcher Gründe sehr gering und kann vernachlässigt werden.
Ähnlich wie bei der Objektivlinse gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Objektivlinse 10D designt, indem zwei unterschiedliche OWD-Funktionen so definiert werden, dass eine Phasenverschiebungsstruktur, die eine Beugungsfunk tion hat, die einen Effekt auf die drei Typen von Lichtstrahlen (d.h. den ersten bis dritten Laserstrahl) hat, erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform ist die Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche der Objektivlinse 10D ausgebildet.
Die Phasenverschiebungsstruktur ist so konfiguriert, dass sie eine Mehrzahl von sehr kleinen Stufen hat, die zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen ausgebildet sind, die konzentrisch um die optische Achse der Objektivlinse 10D ausgebildet sind.
In dieser Ausführungsform hat die Phasenverschiebungsstruktur eine Beugungsfunktion, die bewirkt, dass die sphärische Aberration, die durch die Wellenlängendifferenzen zwischen dem ersten bis dritten Laserstrahl verursacht ist, auf im Wesentlichen 0 unterdrückt wird. Das heißt, die Phasenverschiebungsstruktur stellt die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion bereit, die die Objektivlinse 10D in die Lage versetzt, einen geeigneten Strahlfleck auf der Aufzeichnungsfläche einer jeden der optischen Discs D1, D2 und D3 auszubilden, ohne die sphärische Aberration zu verursachen.
Eine jede Stufe, die in der durch die erste und die zweite OWD-Funktion definierte Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, verursacht zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge beim ersten Laserstrahl, die unterschiedliche Beträge bzw Absolutwerte haben. Das heißt, die Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die unterschiedliche Beträge haben, werden durch eine jede Stufe hergestellt. Wenn in diesem Fall eine Richtung, in der sich eine optische Weglänge von der Objektivlinse 10D in Richtung auf die optische Disc ändert, als eine Plusrichtung und die entgegengesetzte Richtung als eine Minusrichtung definiert ist, wird eine Inkonsistenz in den Vorzeichen der Richtung nicht als ein unterschiedlicher Wert in Bezug auf einen Änderungswert in der Änderung der optischen Weglänge betrachtet Die zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch eine jede Stufe erbracht werden, werden als Werte (Einheit: λ) definiert, die erhalten werden, indem die Wellenlänge des ersten Laserstrahls mit (i_A + Δ_A) bzw. (i_A + ΔA) multipliziert wird, wobei i_A und i_B ganze Zahlen sind. Zumindest einer der beiden unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge erfüllt die folgende Bedingung (1), wenn i_A durch 2k + 1 (k ist eine natürliche Zahl) repräsentiert wird, und die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert wird, die (k + 1)-te Ordnung ist. 0,000 ≤ ΔA ≤ 0,384 (1)
Zumindest einer der zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Pfadlänge kann die folgende Bedingung (5) erfüllen, wenn i_A durch 2k + 1 (k ist eine natürliche Zahl) repräsentiert wird und die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert ist, die k-te Ordnung ist. –0,384 ≤ ΔA ≤ –0,070 (5)
Wenn Δ_A größer wird als die obere Grenze der Bedingung (1) oder kleiner wird als die untere Grenze der Bedingung (5), sinkt die Benutzungseffizienz des Lichts für den ersten Laserstrahl auf ein ungeeignetes Niveau, obwohl in diesem Fall die Nutzungseffizienz des Licht des dritten Laserstrahls weiter erhöht werden kann. Wenn Δ_A kleiner wird als die untere Grenze der Bedingung (1) oder größer wird als die obere Grenze der Bedingung (5), sinkt die Nutzungseffizienz des Lichts für den dritten Laserstrahl auf ein ungeeignetes Niveau.
27 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D, die die Phasenverschiebungsstruktur illustriert. In 27 repräsentiert j eine j-te Beugungsflächenzone bezüglich der optischen Achse AX. Ein Strich-Doppelpunktlinie hj repräsentiert eine Position einer Stufe, die zwischen der (i-1)-ten Beugungsflächenzone und der j-ten Beugungsflächenzone ausgebildet ist. Das heißt, die Linie hj repräsentiert eine Grenze zwischen der (j-1)-ten Beugungsflächenzone und der j-ten Beugungsflächenzone. Der Änderungswert in der optischen Weglänge, der durch eine Stufe "s" erbracht wird, wird definiert als Unterschied zwischen einer optischen Weglänge, die erhalten wird, indem Licht, welches durch eine verlängerte Fläche B-B' der j-ten Beugungsflächenzone ge beugt wird, an einem Punkt B' ausgewertet wird (der der Schnittpunkt der Linie hj und einer virtuellen Beugungsfläche ist, die erhalten wird, indem die j-te Beugungsflächenzone in einer Richtung verlängert wird, die der optischen Achse AX zugewandt ist) und einer optischen Weglänge, die erhalten wird, indem Licht, welches von einer verlängerten Fläche A-A' der (j-1)-ten Beugungsflächenzone gebeugt wird, an einem Punkt A' ausgewertet wird (welcher der Schnittpunkt der Linie hj und einer virtuellen Beugungsfläche ist, die erhalten wird, in dem die (j-1)-te Beugungsflächenzone in einer Richtung verlängert wird, die von der optischen Achse AX fortweist).
Wie in 27 gezeigt ist, gibt es einen Fall, in dem die Kante einer jeden Stufe in einer runden Form ausgebildet ist (d.h. die Form der Kante einer jeden Stufe ist etwas ungenau). Jedoch hat in der Praxis solch eine Ungenauigkeit in der Kantenform einer jeden Stufe keinen Einfluss auf die Beugungsfunktion der Phasenverschiebungsstruktur.
28 bis 31 sind Graphen, die die Nutzungseffizienz des ersten bis dritten Laserstrahls repräsentieren, die im Hinblick auf verschiedene Werte von "i" (wobei i unter anderem für i_A, i_B und i_C steht) und "Δi" (wobei Δi unter anderem für Δ_A, Δ_B und Δ_C steht) erhalten werden. 28 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz von Licht im Hinblick auf Δi für den ersten, zweiten und dritten Laserstrahl für den Fall i = 2 zeigt. D.h. die Nutzungseffizienz für das in zweiter Ordnung gebeugte Licht des ersten Laserstrahls, die Nutzungseffizienz für das in erster Ordnung gebeugte Licht des zweiten Laserstrahls und die Nutzungseffizienz für das in erster Ordnung gebeugte Licht des dritten Laserstrahls sind in 28 dargestellt. 29 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz bezüglich Δi für den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl für den Fall i = 3 zeigt. Das heißt, in 29 sind die Nutzungseffizienz für das in dritter Ordnung gebeugte Licht des ersten Laserstrahls, die Nutzungseffizienz für das in zweiter Ordnung gebeugte Licht des zweiten Laserstrahls und die Nutzungseffizienz für das in erster und zweiter Ordnung gebeugte Licht des dritten Laserstrahls gezeigt.
30 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes bezüglich Δ_A für den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl im Falle von i = 5 zeigt. Das heißt, in 30 sind die Nutzungseffizienz für das in fünfter Ordnung gebeugte Licht des ersten Laserstrahls, die Nutzungseffizienz für das in dritter Ordnung gebeugte Licht des zweiten Laserstrahls und die Nutzungseffizienz für das in zweiter und dritter Ordnung gebeugte Licht des dritten Laserstrahls gezeigt. 31 ist ein Graph, der die Nutzungseffizienz des Lichtes bezüglich Δ_A für den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl im Falle von i = 10 zeigt. Das heißt, in 31 sind die Nutzungseffizienz für das in zehnter Ordnung gebeugte Licht des ersten Laserstrahls, die Nutzungseffizienz für das in sechster Ordnung gebeugte Licht des zweiten Laserstrahls und die Nutzungseffizienz für das in fünfter Ordnung gebeugte Licht des dritten Laserstrahls gezeigt.
In jeder der 28 bis 31 repräsentiert eine horizontale Achse Δi, eine Vertikale repräsentiert die Nutzungseffizienz des Lichtes, eine durchgezogene Linie repräsentiert die Nutzungseffizienz für den ersten Laserstrahl, der die Designwellenlängen von 408 nm hat, eine gestrichelte Linie repräsentiert die Nutzungseffizienz für den zweiten Laserstrahl, der die Designwellenlänge von 660 nm hat, und eine Strichpunkt-Linie (oder eine Strich-Doppelpunktlinie) repräsentiert die Nutzungseffizienz für den dritten Laserstrahl, der die Designwellenlänge von 790 nm hat.
Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, nimmt die Nutzungseffizienz für den ersten Laserstrahl zu, wenn der Wert von Δi sich 0 annähert. Bei einem Punkt Δi = 0 nimmt die Nutzungseffizienz des ersten Laserstrahls einen Wert von im Wesentlichen 100 % an. Im Gegensatz dazu steigt die Nutzungseffizienz für den zweiten oder den dritten Laserstrahl nicht notwendigerweise an, wenn Δi sich dem Wert 0 nähert. Im Allgemeinen benötigt die optische Disc D1 eine größere Lichtmenge als die optischen Discs D2 und D3. Daher ist es vorteilhaft, dass die Nutzungseffizienz für den zweiten und den dritten Laserstrahl einen so hohen Wert wie möglich annimmt, während eine Nutzungseffizienz für den ersten Laserstrahl beibehalten wird.
Aus diesem Grund wird Δi wie folgt bestimmt. Wenn die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert wird, auf eine (k + 1)-te Ordnung gesetzt ist, kann Δi so angesetzt werden, dass es zumindest eine der folgenden Bedingungen (2) bis (4) zusätzlich zu der Bedingung (1) erfüllt: 0,020 ≤ ΔA ≤ 0,324 (2) 0,020 ≤ ΔA ≤ 0,258 (3) 0,020 ≤ ΔA ≤ 0,178 (4)
Wenn die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz des dritten Laserstrahls maximiert wird, als k-te Ordnung angesetzt wird, kann Δi so gewählt werden, dass es zumindest eine der folgenden Bedingungen (6) bis (8) zusätzlich zur Bedingung (5) erfüllt: –0,324 ≤ ΔA ≤ –0,070 (6) –0,258 ≤ ΔA ≤ –0,070 (7) –0,178 ≤ ΔA ≤ –0,070 (8)
Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann durch das Erfüllen der Bedingung (1) die Nutzungseffizienz für den ersten Laserstrahl unabhängig von dem Wert von "i" auf über ungefähr 60 % gehalten werden. Insbesondere wenn i eine ungerade Zahl ist (d.h. i = 2k + 1) werden zwei Arten von gebeugten Lichtstrahlen für den dritten Laserstrahl erzeugt, die eine Nutzungseffizienz des Lichtes von ungefähr 40 aufweisen (siehe 29 und 30). In diesem Fall kann dadurch, dass die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert wird, auf die (k + 1)-te Ordnung gesetzt wird und Δi so gewählt wird, dass es die Bedingung (1) erfüllt, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 50 % für den dritten Laserstrahl erhalten werden. Wenn i = 3, kann eine Nutzungseffizienz des Lichtes von ungefähr 100 % für den zweiten Laserstrahl erhalten werden.
Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (2) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 70 % für den ersten Laser strahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i". Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (3) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 80 % für den ersten Laserstrahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i". Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (4) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 90 % für den ersten Laserstrahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i".
Wenn i eine ungerade Zahl ist (d.h. i = 2k + 1 ), die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert ist, auf die k-te Ordnung gesetzt ist, und Δi so gewählt ist, dass es die Bedingung (5) erfüllt, dann kann eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 50 % für den dritten Laserstrahl erhalten werden.
Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (6) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als ungefähr 70 % für den ersten Laserstrahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i". Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (7) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz des Lichtes von mehr als 80 % für den ersten Laserstrahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i". Wie in 28 bis 31 gezeigt ist, kann, wenn die Bedingung (8) erfüllt ist, eine Nutzungseffizienz von mehr als ungefähr 90 % für den ersten Laserstrahl erhalten werden, unabhängig von dem Wert von "i".
Es ist nicht nötig, dass alle Stufen in der Phasenverschiebungsstruktur denselben Wert von Δi annehmen. Die Phasenverschiebungsstruktur kann so konfiguriert sein, dass alle oder ein Teil der Stufen in der Phasenverschiebungsstruktur eine der oben genannten Bedingungen erfüllen.
In dieser Ausführungsform wird "i_A" für einen der beiden unterschiedlichen Änderungswerte in der optischen Weglänge eine ungerade Zahl zugeordnet, so dass die sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die optische Disc D3 verwendet wird, auf geeignete Weise korrigiert werden kann, während die Nutzungseffizienz für den ersten Laserstrahl auf einem hohen Niveau gehalten wird.
Indem der Größe "i_B" für den anderen der beiden unterschiedlichen Änderungswerte in der optischen Weglänge ein gerader Wert zugeordnet wird, wird es möglich, die Nutzungseffizienz für einen jeden der ersten bis dritten Laserstrahlen auf einem hohen Niveau zu halten. Die Phasenverschiebungsstruktur ist somit mit der Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion versehen. Insbesondere ist die Objektivlinse 10D in der Lage, einen Strahlfleck, der für das Aufzeichnen und/oder die Reproduktion für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 geeignet ist, auszubilden, während die sphärische Aberration in ausreichendem Maße unterdrückt wird.
Man beachte, dass die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion als eine Gesamtfunktion als eine Kombination der ersten und der zweiten OWD-Funktion erhalten wird. Daher sind die erste und die zweite OWD-Funktion nicht so bestimmt, dass eine der beiden OWD-Funktionen eine Kompatibilität für ein spezielles Paar von Wellenlängen aufweist.
Es gibt einen Fall, in dem eine Stufe (im Folgenden häufig als eine "spezielle Stufe" bezeichnet) der Phasenverschiebungsstruktur so konfiguriert ist, dass ein Änderungswert in einer optischen Weglänge für den ersten Laserstrahl als eine Summe oder eine Differenz der zwei unterschiedlichen Änderungswerte auftritt.
In dieser Ausführungsform ist die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion (d.h. eine Funktion zum Korrigieren einer sphärischen Aberration infolge einer kleinen Wellenlängenverschiebung eines jeden Laserstrahls) ebenfalls durch die Phasenverschiebungsstruktur gegeben. Wenn die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion durch die Phasenverschiebungsstruktur der Objektivlinse 10D gegeben werden soll, müssen die Freiheitsgrade des Designs für die Phasenstruktur weiter erhöht werden. Aus diesem Grund wird eine dritte OWD-Funktion zusätzlich zu der ersten und der zweiten OWD-Funktion bestimmt, so dass der Phasenverschiebungsstruktur die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion verliehen werden, indem die drei unterschiedlichen OWD-Funktionen kombiniert werden. Wenn drei unterschiedliche OWD-Funktionen auf eine Phasenverschiebungsstruktur angewendet werden, werden die drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge dem ersten Laserstrahl durch Stufen in der Phasenverschiebungsstruktur verliehen.
Man beachte, dass die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion als Gesamtfunktion als Kombination aus der ersten, zweiten und dritten OWD-Funktion erhalten wird. Daher ist die Phasenverschiebungsstruktur nicht so designt, dass eine gewisse OWD-Funktion einen speziellen Effekt hat, der klar unterscheidbar von Effekten ist, die durch die anderen OWD-Funktionen erzielt werden.
Die Phasenverschiebungsstruktur muss nicht notwendigerweise auf dem gesamten Bereich der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet sein, sondern kann in einem inneren Bereich (im Folgenden als erster Bereich bezeichnet) ausgebildet sein, der zum Konvergieren des dritten Laserstrahls beiträgt (d.h., der zur Ausbildung eines Strahlflecks für sämtliche der ersten bis dritten Laserstrahlen beiträgt).
In dieser Ausführungsform ist ferner ein zweiter Bereich auf der ersten Fläche 11 so vorgesehen, dass er den ersten Bereich umgibt, und ein dritter Bereich ist ferner auf der ersten Fläche so vorgesehen, dass er den zweiten Bereich umgibt, infolge der Unterschiede in den Strahldurchmessern zum Erzielen der numerischen Aperturen für die optischen Discs D1, D2 und D3. Das heißt, in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bereich sind jeweils unterschiedliche Phasenverschiebungsstrukturen ausgebildet.
Die in dem zweiten Bereich ausgebildete Phasenverschiebungsstruktur ist so konfiguriert, dass sie die Zwei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion aufweist, die bewirkt, dass der erste und der zweite Laserstrahl, deren Strahldurchmesser größer sind als derjenige des dritten Laserstrahls, auf geeignete Weise auf den jeweiligen Aufzeichnungsflächen der optischen Discs D1 bzw. D2 konvergiert werden. Die in dem zweiten Bereich ausgebildete Phasenverschiebungsstruktur kann zusätzlich mit der Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion für den ersten und für den zweiten Laserstrahl versehen sein. Wenn die Wellenlän genverschiebung-Kompensationsfunktion der Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich zu verleihen ist, werden zwei unterschiedliche OWD-Funktionen designt und miteinander kombiniert, um die Phasenverschiebungsstruktur zu bestimmen.
Die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich hat Stufen, die nicht zum Konvergieren des dritten Laserstrahls beitragen. Daher ist zumindest einer der zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem zweiten Bereich gegeben sind, verschieden von einem Änderungswert in einer optischen Weglänge, der durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben ist.
Man beachte, dass, wenn die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich durch zwei unterschiedliche OWD-Funktionen designt ist, es einen Fall gibt, bei dem die spezielle Stufe in dem zweiten Bereich ausgebildet ist.
Der dritte Bereich wird ausgebildet, wenn die effektiven Durchmesser des ersten und des zweiten Laserstrahls auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D voneinander verschieden sind. Es sei angenommen, dass eine Brennweite durch f1 repräsentiert ist, wenn die optische Disc D1 verwendet wird, und dass eine Brennweite durch f2 repräsentiert wird, wenn die optische Disc D2 verwendet wird. Wenn die folgende Bedingung (9) erfüllt ist, (d.h., der effektive Durchmesser des zweiten Laserstrahls auf einer Auftrefffläche der Objektivlinse 10D größer ist, als derjenige des ersten Laserstrahls), wird die Phasenverschiebungsstruktur auf dem dritten Bereich in solcher Weise ausgebildet, dass der zweite Laserstrahl auf geeignete Weise auf der Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D2 konvergiert wird, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. f1 × NA1 ≤ f2 × NA2 (9)
Im Gegensatz zu dem zweiten Bereich, trägt der dritte Bereich, der ausgebildet wird, wenn die Bedingung (9) erfüllt ist, nicht zum Konvergieren des ersten Laserstrahls bei. Das heißt, der dritte Bereich wirkt als eine Aperturblende für den ersten Laserstrahl. Insbesondere ist die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich so designt, dass ein Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem zweiten Laserstrahl durch eine Grenze zwischen benachbarten Beugungsflächenzonen in dem dritten Bereich verliehen wird, von dem Änderungswert in einer optischen Weglänge verschieden ist, die dem zweiten Laserstrahl durch eine Grenze zwischen benachbarten Beugungsflächenzonen in dem zweiten Bereich verliehen wird. Ferner ist die Phasenverschiebungsstruktur geblatzt, so dass die Beugungseffizienz für den zweiten Laserstrahl maximiert ist.
Wenn die folgende Bedingung (10) erfüllt ist (d.h., der effektive Durchmesser des ersten Laserstrahls auf einer Einfallsfläche auf der Objektivlinse 10D größer als derjenige des zweiten Laserstrahls ist), wird die Phasenverschiebungsstruktur auf dem dritten Bereich auf solche Weise ausgebildet, dass der erste Laserstrahl auf geeignete Weise auf der Aufzeichnungsfläche der optischen Disc D1 konvergiert wird, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. f1 × NA1 > f2 × NA2 (10)
Im Gegensatz zu dem zweiten Bereich trägt der dritte Bereich, der ausgebildet ist, wenn die Bedingung (10) erfüllt ist, nicht zum Konvergieren des zweiten Laserstrahls bei. Das heißt, der dritte Bereich wirkt als eine Aperturblende für den zweiten Laserstrahl. Insbesondere ist die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich so designt, dass ein Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch eine Grenze zwischen benachbarten Beugungsflächenzonen in dem dritten Bereich verliehen wird, verschieden ist von einem Änderungswert in einer optischen Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine Grenze zwischen benachbarten Beugungsflächenzonen in dem zweiten Bereich verliehen wird. Ferner ist die Phasenverschiebungsstruktur geblatzt, so dass die Beugungseffizienz für den ersten Laserstrahl maximiert wird.
Im Folgenden werden hier sechs (das elfte bis sechzehnte) numerische Beispiele der Objektivlinse 10D beschrieben, die gemäß der vierten Ausführungsform designt sind. In dem elften bis fünfzehnten Beispiel ist die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz des dritten Laserstrahls maximiert ist, auf eine (k + 1)-te Ordnung gesetzt. In einem sechzehnten Beispiel ist die Beugungsordnung, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert ist, auf eine k-te Ordnung gesetzt.
Im elften, zwölften, vierzehnten und sechzehnten Beispiel wird eine Aperturblende (in 4 nicht gezeigt) verwendet, um eine geeignete numerische Apertur für die optische Disc D3 zu erzielen, indem der Strahldurchmesser des dritten Laserstrahls wie in 5A bis 5C gezeigt verringert wird. In einem jeden der folgenden Beispiele hat die optische Disc D1, welche die höchste Aufzeichnungsdichte hat, eine Deckschichtdicke von 0,6 mm, die optische Disc D2, die die zweithöchste Aufzeichnungsdichte hat, eine Deckschichtdicke von 0,6 mm, und die optische Disc D3, die die geringste Aufzeichnungsdichte hat, eine Deckschichtdicke von 1,2 mm.
ELFTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein elftes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10D gemäß dem elften Beispiel ist mit einer die Phasenverschiebungsstruktur versehen, die zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge erzeugt. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem elften Beispiel ist in Tabelle 51 gezeigt. TABELLE 51
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 51 gezeigt ist, treffen der erste, der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf die Objektivlinse 10D auf.
Tabelle 52 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem elften Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird. Tabelle 53 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem elften Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird. Tabelle 54 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem elften Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 52
TABELLE 53
TABELLE 54
In Tabellen 52 bis 54 (und in den folgenden ähnlichen Tabellen), repräsentiert die Fläche # 0 die zugehörige Lichtquelle, die Flächen # 1 und # 2 repräsentieren die erste bzw. zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D, und die Flächen # 3 und # 4 repräsentieren die Deckschicht 21 bzw. die Aufzeichnungsfläche 22 der zugehörigen optischen Disc.
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 55 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. TABELLE 55
In diesem Beispiel ist eine die Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 56 zeigt Koeffizienten P_2i für eine erste und eine zweite OWD-Funktion, die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 57 zeigt Beugungsordnungen m (bei denen die Laserstrahlen die jeweiligen maximalen Beugungseffizienten annehmen) für die erste und für die zweite OWD-Funktion. Wie in Tabelle 57 und 27 bis 31 gezeigt ist, ist die Beugungsordnung (d.h., "i"), bei der die Beugungseffizienz für den ersten Laserstrahl maximiert ist, verschieden von denjenigen der anderen Laserstrahlen. In diesem Beispiel (und in dem zwölften bis fünfzehnten Beispiel) ist die Beugungsordnung m, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert ist, durch (k + 1) repräsentiert. TABELLE 56
TABELLE 57
Tabelle 58 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. Die Phasenverschiebungsstruktur hat eine Mehrzahl von ringförmigen Zonen (Beugungsflächenzonen), die konzentrisch um die optische Achse AX der Objektivlinse 10D ausgebildet sind. In Tabelle 58 repräsentiert "No." die Nummer einer jeden ringförmigen Zone, gezählt von der optischen Achse aus, und Φ repräsentiert eine zusätzliche optische Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine jede ringförmige Zone verliehen wird. Eine jede ringförmige Zone ist in einem Bereich zwischen "hmin" und "hmax" ausgebildet, welche die Höhen von der optischen Achse AX aus sind. In Tabelle 58 sind außerdem die Änderungswerte in einer optischen Weglänge gezeigt. Die zusätzliche optische Weglänge bezeichnet einen Unterschied der optischen Weglänge (im Folgenden auch Weglängenunterschied), der dem ersten Laserstrahl durch eine jede ringförmige Zone verliehen wird, bezogen auf den ersten Laserstrahl, der durch die innerste ringförmige Zone (No. = 0) verläuft. Die Erläuterungen bezüglich eines jeden Symbols in Tabelle 58 gelten auch für die folgenden ähnlichen Tabellen. TABELLE 58
Wie in Tabelle 58 gezeigt ist, beträgt der Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch einer jeden Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –3λ oder –2λ (wobei λ die Wellenlänge ist). Das heißt, in diesem Beispiel ist "i_A" = 3, "i_B" = 2 und Δ_A = Δ_B = 0. In diesem Beispiel sind Stufen, die an der Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 17 und # 18 und an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 24 und # 25 ausgebildet sind, spezielle Stufen, und sie rufen den Änderungswert in einer optischen Weglänge von –5λ hervor.
32A ist ein Graph, der die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufene sphärische Aberration zeigt, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 32B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 32C ist ein Graph, der die optische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird. In 32A bis 32C (und in den folgenden ähnlichen Graphen) repräsentiert eine durchgezogene Linie eine sphärische Aberration, wenn die Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls die Designwellenlänge ist, und eine gestrichelte Linie repräsentiert eine sphärische Aberration, wenn die Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls gegenüber der Designwellenlänge um 5 nm verschoben ist.
Wie 32A bis 32C zu entnehmen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem elften Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Disc D1, D2 und D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Ferner wird die sphärische Aberration, die durch eine Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, ausreichend unterdrückt.
ZWÖLFTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein zwölftes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10D gemäß dem zwölften Beispiel ist mit einer Phasenverschiebungsstruktur versehen, die drei verschiedene Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem zwölften Beispiel ist in Tabelle 59 gezeigt. TABELLE 59
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 59 gezeigt ist, treffen der ersten, der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Laserstrahlen auf die optischen Discs D1, D2 bzw. D3 auf.
Tabelle 60 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem zwölften Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird. Tabelle 61 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem zwölften Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird. Tabelle 62 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem zwölften Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 60
TABELLE 61
TABELLE 62
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 63 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. TABELLE 63
In diesem Beispiel ist eine Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 64 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis dritte Weglängenunterschiedsfunktion (OWD-Funktion), die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 65 zeigt Beugungsordnungen m (bei denen die Laserstrahlen ihre jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen) für die erste, die zweite und die dritte OWD-Funktion. TABELLE 64
TABELLE 65
Tabelle 66 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. TABELLE 66
Wie in Tabelle 66 gezeigt ist, beträgt der Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –3λ, –2λ oder 10λ, d.h., in diesem Beispiel ist "i_A" = 3, "i_B" = 2, "i_C" = 10 und Δ_A = Δ_B = Δ_C = 0. In diesem Beispiel sind Stufen, die an der Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 22 und # 23, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 26 und # 27, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 28 und # 29 und an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 31 und # 32 ausgebildet sind, spezielle Stufen, und sie produzieren den Änderungswert als eine Summe aus den drei unterschiedlichen Änderungswerten in einer optischen Weglänge.
33A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk verursacht wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h. die optische Disc D1) verwendet wird. 33B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h. die optische Disc D2) verwendet wird. 33C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk verursacht wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h. die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 33A bis 33C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem zwölften Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration zu verursachen. Die Phasenverschiebungsstruktur hat Stufen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen. Das heißt, die Objektivlinse 10D gemäß dem zwölften Beispiel hat die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion. Wie in 33A bis 33C gezeigt ist, ist die sphärische Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, ebenfalls ausreichend unterdrückt.
DREIZEHNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein dreizehntes Beispiel beschrieben. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem dreizehnten Beispiel wird in Tabelle 67 gezeigt. TABELLE 67
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 67 gezeigt ist, treffen der erste, der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf der Objektivlinse 10D auf.
Tabelle 68 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem dreizehnten Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird. Tabelle 69 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem dreizehnten Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird. Tabelle 70 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem dreizehnten Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 68
TABELLE 69
TABELLE 70
Wie aus Tabelle 67 zu entnehmen ist, gilt f1 × N1 = 2,015 und f2 × N2 = 2,079. Das heißt, das optische Disc-Laufwerk gemäß dem dreizehnten Beispiel erfüllt die Bedingung (9). Daher sind der erste, der zweite und der dritte Bereich auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Die Phasenverschiebungsstruktur, die in dem ersten Bereich ausgebildet ist, erzeugt zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die Phasenverschiebungsstruktur, die in dem zweiten Bereich ausgebildet ist, wirkt als eine Aperturblende für den dritten Laserstrahl, und die Phasenverschiebungsstruktur, die in dem dritten Bereich ausgebildet ist, wirkt als eine Aperturblende für den ersten Laserstrahl.
Der erste bis dritte Bereich sind in den folgenden Bereichen der Höhe h bezogen auf die optische Achse ausgebildet.

Erster Bereich: h ≤ 1,640
Zweiter Bereich: 1,640 < h ≤ 2,015
Dritter Bereich: 2,015 < h ≤ 2,080

Wie oben beschrieben wurde, trägt der dritte Bereich nur zum Konvergieren des zweiten Laserstrahls bei und trägt nicht zum Konvergieren des ersten Laserstrahls bei. Daher ist der Änderungswert in einer optischen Weglänge in dem dritten Bereich durch einen Wert repräsentiert, welcher das (i_A + Δ_A)-fache der Wellenlänge des zweiten Laserstrahls beträgt.
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 71 zeigt den konischen Koeffizienten und die asphärischen Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. TABELLE 71
In diesem Beispiel ist eine Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 72 zeigt Koeffizienten P_2i für OWD-Funktionen, die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 73 zeigt Beugungsordnungen m (bei denen die Laserstrahlen die jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen) für eine jede der OWD-Funktionen. TABELLE 72

TABELLE 73
Wie in Tabelle 73 gezeigt ist, ist die Phasenverschiebungsstruktur so konfiguriert, dass die Beugungsordnungen m im Hinblick auf den Typ des verwendeten Laserstrahls oder den Bereich verwendet werden, in dem die Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist. Genauer gesagt, ist die Phasenverschiebungsstruktur in dem ersten Bereich so konfiguriert, dass sie zum Konvergieren des ersten bis dritten Laserstrahls beiträgt, obwohl die Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen für den ersten bis dritten Laserstrahl maximiert sind, nicht miteinander gleich sind. Die Phasenverschiebungsstruktur, die in dem zweiten Bereich ausgebildet ist, ist so konfiguriert, dass sie zum Konvergieren des ersten und des zweiten Laserstrahls beiträgt. Die Phasenverschiebungsstruktur, die in dem dritten Bereich ausgebildet ist, ist so konfiguriert, dass sie nur zum Konvergieren des zweiten Laserstrahls beiträgt.
Tabelle 74 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. Im Hinblick auf den ersten und den zweiten Bereich repräsentiert Φ eine zusätzliche optische Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine jede ringförmige Zone verliehen wird. Im Hinblick auf den dritten Bereich repräsentiert Φ eine zusätzliche optische Weglänge, die dem zweiten Laserstrahl durch eine jede ringförmige Zone verliehen wird. TABELLE 74
Wie oben beschrieben wurde, sind die unterschiedlichen Phasenverschiebungsstrukturen jeweils in den Bereichen auf der Fläche 11 ausgebildet. Daher sind die Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die dem ersten Laserstrahl verliehen werden, bei den unterschiedlichen Bereichen unterschiedlich, wie in Tabelle 74 gezeigt ist.
Wie in Tabelle 74 gezeigt ist, beträgt im ersten Bereich der Änderungswert in einer optischen Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –5λ (λ ist die Wellenlänge des ersten Laserstrahls) oder 2λ. Das heißt, in diesem Beispiel ist "i_A" = 5, "i_B" = 2 und Δ_A = Δ_B = 0.
Im zweiten Bereich ist der Änderungswert in einer optischen Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, ±5λ oder –3λ. Das heißt, in diesem Beispiel ist "i_A" = 5, "i_B" = 3 und Δ_A = Δ_B = 0.
In dem dritten Bereich beträgt der Änderungswert in einer optischen Weglänge, die dem zweiten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –1λ (λ entspricht der Wellenlänge des zweiten Laserstrahls). In diesem Beispiel ist eine Stufe, der an einer Grenze zwischen ringförmigen Zonen # 20 und # 21 ausgebildet ist, eine spezielle Stufe.
34A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h., die optische Disc D1) verwendet wird. 34B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h., die zweite optische Disc D2) verwendet wird. 34C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h., die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie 34A bis 34C zu entnehmen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem dreizehnten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl in geeigneter Weise auf den Aufzeichnungsflächen 22 der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration zu verursachen. Wie in 34A bis 34C gezeigt ist, wird außerdem die Änderung der sphärischen Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, unterdrückt. Wie in 34C gezeigt ist, ist die Änderung der sphärischen Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die Wellenlänge des dritten Laserstrahls gegenüber der Designwellenlänge verschoben ist, auf ein extrem niedriges Niveau unterdrückt (d.h., es wird beinahe keine Aberration hervorgerufen, wenn die optische Disc D3 verwendet wird).
VIERZEHNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein vierzehntes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10D gemäß dem vierzehnten Beispiel ist mit einer Phasenverschiebungsstruktur versehen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorruft. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem vierzehnten Beispiel ist in Tabelle 75 gezeigt. TABELLE 75
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 75 gezeigt ist, treffen der erste, der zweite und der dritte Laserstrahl auf die Objektivlinse 10D jeweils als kollimierte Strahlen auf.
Tabelle 76 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem vierzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird.
Tabelle 77 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem vierzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird.
Tabelle 78 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem vierzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 76
TABELLE 77
TABELLE 78
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 79 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. TABELLE 79
In diesem Beispiel ist eine Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 80 zeigt Koeffizienten P_2i für OWD-Funktionen, die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 81 zeigt Beugungsordnungen m, bei denen die Laserstrahlen die jeweilige maximale Beugungseffizienz annehmen, für eine jede der ersten bis dritten OWD-Funktionen. TABELLE 80
TABELLE 81
Tabelle 82 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. In Tabelle 82 sind die Änderungswerte in einer optischen Weglänge im Hinblick auf die Wellenlänge des ersten Laserstrahls gezeigt. Tabelle 83 zeigt Werte der Koeffizienten i, k und Δi, die verwendet werden, um den Änderungswert in einer optischen Weglänge zu bestimmen. TABELLE 82
Wie in Tabelle 82 gezeigt ist, beträgt in dem ersten Bereich der Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –3λ, –2λ oder 8λ. Das heißt, in diesem Beispiel gilt: "i_A" = 3, "i_B" = 2, "i_C" = 8, Δ_A = 0,22 und Δ_B = Δ_C = 0.
Eine Stufe, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 27 und # 28 ausgebildet ist, ist eine spezielle Stufe, die den Änderungswert als Summe der beiden unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorruft, die bei i_A = 3 und i_C = 8 erhalten werden.
35A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h., die optische Disc D1) verwendet wird. 35B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h., die optische Disc D2) verwendet wird. 35C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h., die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie den 35A bis 35C zu entnehmen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem vierzehnten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen 22 der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Die Phasenverschiebungsstruktur hat Stufen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen. Das heißt, die Objektivlinse 10D gemäß dem vierzehnten Beispiel hat die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion. Wie in 35A bis 35C gezeigt ist, wird die Änderung der sphärischen Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, wenn eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet wird, ausreichend unterdrückt, und die sphärische Aberration wird auf einem ausreichend korrigierten Niveau gehalten.
FÜNFZEHNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein fünfzehntes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10D gemäß dem fünfzehnten Beispiel ist mit einer Phasenverschiebungsstruktur versehen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge erzeugt. Eine Aufstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem zwölften Beispiel ist in Tabelle 83 gezeigt. TABELLE 83
Wie durch die Werte der Vergrößerung in Tabelle 83 gezeigt ist, treffen der ersten, der zweite und der dritte Laserstrahl jeweils als kollimierte Strahlen auf der Objektivlinse 10D auf.
Tabelle 84 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem fünfzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird.
Tabelle 85 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem fünfzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird.
Tabelle 86 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem fünfzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 84
TABELLE 85
TABELLE 86
Die Fläche 11 der Objektivlinse 10 ist mit einem ersten Bereich versehen, in dem eine Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, die drei verschiedene Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorruft, und ein zweiter Bereich, in dem eine Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorruft und eine Funktion als Aperturblende für den dritten Laserstrahl aufweist, ist ausgebildet. Der erste und der zweite Bereich sind in den folgenden Bereichen der Höhe h bezogen auf die optische Achse ausgebildet.

Erster Bereich: h ≤ 1,580
Zweiter Bereich: 1,580 < h ≤ 1,950

Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 87 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. Wie in Tabelle 87 gezeigt ist, sind die Formen der asphärischen Flächen des ersten und des zweiten Bereichs voneinander verschieden. TABELLE 87
In diesem Beispiel ist eine Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 88 zeigt Koeffizienten P_2i für OWD-Funktionen, die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 89 zeigt Beugungsordnungen m (an denen die Laserstrahlen ihre jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen) für eine jede der OWD-Funktionen. TABELLE 88

TABELLE 89
Da der Koeffizient P2 einen Wert annimmt, der sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Bereich wie in Tabelle 88 gezeigt von 0 verschieden ist, sind die Krümmungsradien "r" des ersten und des zweiten Bereichs voneinander verschieden (siehe Tabellen 84 bis 86).
Wie in Tabelle 89 gezeigt ist, variieren die Beugungsordnungen m einer jeden OWD-Funktion in Abhängigkeit von dem Bereich und dem verwendeten Laserstrahl. Insbesondere ist die Phasenverschiebungsstruktur in dem ersten Bereich so konfiguriert, dass, obwohl die Beugungsordnungen m unter den OWD-Funktionen variieren, die Phasenverschiebungsstruktur zum Konvergieren eines jeden des ersten bis dritten Laserstrahls beiträgt. Die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich ist so konfiguriert, dass sie zum Konvergieren des ersten und des zweiten Laserstrahls beiträgt.
Tabelle 90 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. In Tabelle 90 sind die Änderungswerte in einer optischen Weglänge in Bezug auf die Wellenlänge des ersten Laserstrahls gezeigt. TABELLE 90
Da die Phasenverschiebungsstrukturen, die in dem ersten und dem zweiten Bereich ausgebildet sind, voneinander verschieden sind, variieren die Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe verliehen werden, zwischen diesen Bereichen (siehe Tabelle 90).
Wie in Tabelle 90 gezeigt ist, beträgt in dem ersten Bereich der Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, –5λ, 2λ oder 8λ. Das heißt, in diesem Beispiel gilt: "i_A" = 5, "i_B" = 2, "i_C" = 8, und Δ_A = Δ_B = Δ_C = 0,05. Im zweiten Bereich beträgt der Änderungswert in einer optischen Weglänge 5λ, –5λ oder –3λ. Das heißt, in diesem Beispiel gilt: "i_A" = 5, "i_B" = 3 und Δ_A = Δ_B = 0. In dem ersten Bereich sind die Stufen, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 20 und # 21, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 21 und # 22 und an der Grenze zwischen den ringförmigen aneinander angrenzenden Zonen von # 23 bis # 27 als spezielle Stufen ausgebildet, die die Änderungswerte als eine Summe der zwei verschiedenen Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen, die bei i_A = 5 und i_C = 8 erhalten werden. In dem zweiten Bereich sind Stufen, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 33 und # 34 und an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 45 und # 46 ausgebildet sind, als spezielle Stufen ausgebildet, die die Änderungswerte als eine Summe von den beiden unterschiedlichen Änderungswerten in einer optischen Weglänge hervorrufen.
36A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h., die optische Disc D1) verwendet wird. 36B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h., die optische Disc D2) verwendet wird. 36C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h., die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 36A bis 36C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem fünfzehnten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl in geeigneter Weise auf den Aufzeichnungsflächen 22 der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Wie in 36A bis 36C gezeigt ist, ist die Änderung in der sphärischen Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, wenn eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet wird, ausreichend unterdrückt. Wie in 36C gezeigt ist, ist die Änderung der sphärischen Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die Wellenlänge des dritten Laserstrahls gegenüber der Designwellenlänge verschoben ist, ausreichend unterdrückt, und die sphärische Aberration wird stets auf einem ausreichend korrigierten Niveau gehalten.
SECHZEHNTES BEISPIEL
Im Folgenden wird hier ein sechzehntes Beispiel beschrieben. Die Objektivlinse 10D gemäß dem sechzehnten Beispiel ist mit einer Phasenverschiebungsstruktur versehen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Pfadlänge hervorruft. Eine Zusammenstellung der Eigenschaften der Objektivlinse 10D gemäß dem sechzehnten Beispiel ist in Tabelle 91 gezeigt. TABELLE 91
Wie durch die Werte der Vergrößerung der Tabelle 91 gezeigt ist, treffen der erste, der zweite und der dritte Laserstrahls jeweils als kollimierte Strahlen auf der Objektivlinse 10D auf.
Tabelle 92 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem sechzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D1 verwendet wird.
Tabelle 93 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem sechzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D2 verwendet wird. Tabelle 94 zeigt eine numerische Konfiguration des optischen Disc-Laufwerks gemäß dem sechzehnten Beispiel, wenn die optische Disc D3 verwendet wird. TABELLE 92
TABELLE 93
TABELLE 94
Die erste und die zweite Fläche 11, 12 der Objektivlinse 10D sind asphärische Flächen. Tabelle 95 zeigt den konischen Koeffizienten und asphärische Koeffizienten der ersten und der zweiten Fläche 11, 12 (der Flächen # 1 und # 2) der Objektivlinse 10D. TABELLE 95
In diesem Beispiel ist eine Phasenverschiebungsstruktur auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet. Tabelle 96 zeigt Koeffizienten P_2i für die erste bis dritte OWD-Funktion, die die Phasenverschiebungsstruktur definieren, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D auszubilden ist. Tabelle 97 zeigt Beugungsordnungen m (an denen die Laserstrahlen die jeweiligen maximalen Beugungseffizienzen annehmen) für eine jede der ersten bis dritten OWD-Funktionen. In diesem Beispiel ist die Beugungsordnung, bei der der dritte Laserstrahl die maximale Effizienz annimmt, durch "k" repräsentiert. TABELLE 96
TABELLE 97
Tabelle 98 zeigt die Phasenverschiebungsstruktur, die auf der ersten Fläche 11 der Objektivlinse 10D ausgebildet ist. In Tabelle 98 sind die Änderungswerte in einer optischen Weglänge in Bezug auf die Wellenlänge des ersten Laserstrahls gezeigt. TABELLE 98
Wie in Tabelle 98 gezeigt ist, beträgt in dem ersten Bereich der Änderungswert in einer optischen Weglänge, der dem ersten Laserstrahl durch eine jede Stufe zwischen benachbarten ringförmigen Zonen verliehen wird, 3λ, 2λ oder –10λ. Das heißt, in diesem Beispiel gilt: "i_A" = 3, "i_B" = 2, "i_C" = 10, Δ_A = –0,10 und Δ_B = Δ_C = 0. Die Stufen, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 12 und # 13, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 24 und # 25, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 32 und # 33, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 34 und # 35, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 38 und # 39, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 40 und # 41, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 46 und # 47, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 48 und # 49, und an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 51 und # 52 ausgebildet sind, sind spezielle Stufen, die den Änderungswert als eine Summe der zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen, die bei i_B = 2 und i_A = 3 erhalten werden. Die Stufen, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 25 und # 26, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 35 und # 36, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 39 und # 40, an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen # 47 und # 48 sind spezielle Stufen, die den Änderungswert als eine Summe der beiden unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen, die bei i_B = 2 und i_C = 10 erhalten werden. Stufen, die an einer Grenze zwischen den ringförmigen Zonen #42 und #43, und zwischen den ringförmigen Zonen #50 und #51 ausgebildet sind, sind spezielle Stufen, die den Änderungswert als Summe der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen, die bei i_A = 3, i_B = 2, i_C = 10 erhalten werden.
37A ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der erste Laserstrahl (d.h., die optische Disc D1) verwendet wird. 37B ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der zweite Laserstrahl (d.h., die optische Disc D2) verwendet wird. 37C ist ein Graph, der die sphärische Aberration zeigt, die in dem optischen Disc-Laufwerk hervorgerufen wird, wenn der dritte Laserstrahl (d.h., die optische Disc D3) verwendet wird.
Wie in 37A is 37C zu sehen ist, ist die Objektivlinse 10D gemäß dem sechzehnten Beispiel in der Lage, den ersten, den zweiten und den dritten Laserstrahl auf geeignete Weise auf den Aufzeichnungsflächen 22 der optischen Discs D1, D2 bzw. D3 zu konvergieren, ohne die sphärische Aberration hervorzurufen. Die Phasenverschiebungsstruktur hat Stufen, die drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge hervorrufen. Das heißt, die Objektivlinse 10D gemäß dem sechzehnten Beispiel hat die Drei-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion und die Wellenlängenverschiebung-Kompensationsfunktion. Wie in 37A bis 37C gezeigt ist, ist die Änderung der sphärischen Aberration, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, wenn eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 verwendet wird, ausreichend unterdrückt, und eine sphärische Aberration wird auf einem ausreichend korrigierten Niveau gehalten.
In dem oben erwähnten vierzehnten Beispiel beträgt die Nutzungseffizienz des Lichtes ungefähr 85 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D1 durchgeführt wird (d.h., wenn der erste Laserstrahl verwendet wird), die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 75 %, wenn die Auf zeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D2 durchgeführt wird (d.h., wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird), und die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 56 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D3 durchgeführt wird (d.h., wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird).
In dem oben erwähnten fünfzehnten Beispiel beträgt die Nutzungseffizienz des Lichtes ungefähr 98 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D1 durchgeführt wird (d.h., wenn der erste Laserstrahl verwendet wird), die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 75 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D2 durchgeführt wird (d.h., wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird), und die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 41 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D3 durchgeführt wird (d.h., wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird).
In dem oben erwähnten sechzehnten Beispiel beträgt die Nutzungseffizienz des Lichtes ungefähr 97 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D1 durchgeführt wird (d.h., wenn der erste Laserstrahl verwendet wird), die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 69 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D2 verwendet wird (d.h., wenn der zweite Laserstrahl verwendet wird), und die Nutzungseffizienz des Lichtes beträgt ungefähr 51 %, wenn die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D3 durchgeführt wird (d.h., wenn der dritte Laserstrahl verwendet wird).
In der vierten Ausführungsform ist die Objektivlinse so konfiguriert, dass sie die Bedingungen erfüllt, die von der Beugungsordnung abhängen, bei der die Beugungseffizienz für den dritten Laserstrahl maximiert ist. Daher ist es möglich, die Nutzungseffizienz des Lichts weiter zu erhöhen, wenn die optischen Discs D1 und D2, die eine höhere Aufzeichnungsdichte haben, verwendet werden, während eine ausreichende Menge an Licht für die Aufzeichnungs-/Reproduktionsoperation für die optische Disc D3 beibehalten wird.
Mögliche Kombinationen des Wertes "i" sind nicht auf diese beschränkt, die in den oben erwähnten Beispielen gezeigt sind. Wenn beispielsweise drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge durch die Phasenverschiebungsstruktur erbracht werden, kann eine Kombination der Werte "i" wie folgt lauten: i_A = 2, "i_B" = 2 und "i_C" = 10.
Gemäß der vierten Ausführungsform kann die sphärische Aberration auf geeignete Weise für eine jeden der optischen Discs D1, D2 und D3 unterdrückt werden. Da für eine jede der optischen Discs D1, D2 und D3 der kollimierte Strahl verwendet wird, ist die Objektivlinse (das optische Disc-Laufwerk) gemäß der vierten Ausführungsform in der Lage, Aberrationen, die durch die Trackingoperation verursacht sind ebenso wie die sphärische Aberration ausreichend zu unterdrücken. Das heißt, gemäß der vierten Ausführungsform kann eine Objektivlinse (und ein optisches Disc-Laufwerk) erhalten werden, die in der Lage ist, einen Strahlfleck auszubilden, der geeignet für einen jeden der drei Typen von optischen Discs, die auf unterschiedlichen Standards basieren, ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung sehr detailliert unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, sind auch andere Ausführungsformen möglich.
Man beachte, dass die Objektivlinse, die durch das Designverfahren gemäß der Erfindung designt ist, nicht auf solche beschränkt ist, wie sie in den oben erwähnten Ausführungsformen gezeigt sind. Beispielsweise kann die oben erwähnte Linse als ein Objektivlinsen-System konfiguriert sein, welches eine Mehrzahl von optischen Elementen umfasst, und ein optisches Element in dem Objektivlinsen-System kann auf ihren beiden Flächen jeweils Phasenverschiebungsstrukturen haben.
Das optische Disc-Laufwerk muss es nicht notwendigerweise erforderlich machen, dass die sphärische Aberration, die durch die Zwei-(oder Drei-)-Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion korrigiert wird, auf 0 unterdrückt wird. Daher ist es einem Designer gestattet, das oben erwähnten Designverfahren so anzupassen, dass die Zwei-(oder Drei-)Wellenlängen-Kompatibilitätsfunktion, die die sphärische Aberration auf ein ausreichend niedriges Niveau unterdrückt, erhalten werden kann. Das optische Disc-Laufwerk muss es nicht notwendigerweise erforderlich machen, dass die Änderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung vollständig abgestellt ist. Daher ist es einem Designer gestattet, das oben erwähnte Designverfahren so anzupassen, dass die Änderung der sphärischen Aberration infolge der Wellenlängenverschiebung auf ein ausreichend niedriges Niveau unterdrückt werden kann.

Claims

Verfahren zum Designen eines optischen Elementes, das für ein optisches System zu verwenden ist, in dem eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, durch das optische Element gehen, umfassend: das Bestimmen von zumindest zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen des optischen Weges, umfassend eine erste und eine zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges, derart, dass ein durch die erste Wegunterschiedsfunktion erbrachtes Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert sind, von einem durch die zweite Wegunterschiedsfunktion erbrachten Verhältnis zwischen Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen der Mehrzahl von Lichtstrahlen maximiert sind, verschieden ist, und das Erhalten einer Form, die durch das Kombinieren der mindestens zwei Arten von Wegunterschiedsfunktionen definiert ist, um die erhaltene Form für zumindest eine Fläche der Flächen des optischen Elementes zu verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Fläche, für die die Form verwendet wird, in einen inneren Bereich, der eine optische Achse des optischen Elementes enthält, und einen äußeren Bereich unterteilt ist, der außerhalb des inneren Bereichs liegt, und bei dem der Schritt des Bestimmens separat auf den inneren und den äußeren Bereich angewendet wird, und der Schritt des Erhaltens separat auf den inneren und den äußeren Bereich angewendet wird, so dass Beugungsstrukturen, die unterschiedliche Beugungsfunktionen haben, in dem inneren und dem äußeren Bereich ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Beugungsstruktur, deren Form durch den Schritt des Erhaltens erhalten wurde, symmetrisch um die optische Achse des optischen Elementes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das optische Element für ein optisches Disc-Laufwerk verwendet wird, das zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder das Reproduzieren von Daten von einer ersten und einer zweiten optischen Disc ausgelegt ist, die auf unterschiedlichen Standards basieren, indem ein erster Lichtstrahl, der eine erste Designwellenlänge hat, für die erste optische Disc und ein zweiter Lichtstrahl, der eine zweite Designwellenlänge hat, die von der ersten Designwellenlänge verschieden ist, für die zweite optische Disc verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem durch den Schritt des Erhaltens die Form als eine Beugungsstruktur erhalten wird, wobei der Beugungsstruktur hauptsächlich durch die erste Wegunterschiedsfunktion eine erste Beugungsfunktion verliehen wird, die darin besteht, eine sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, auf einen erwünschten Wert einzustellen und eine sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, auf einen erwünschten Wert einzustellen, und bei dem der Beugungsstruktur hauptsächlich durch die zweite Wegunterschiedsfunktion eine zweite Beugungsfunktion verliehen wird, die darin besteht, eine Änderung der sphärischen Aberration, die durch eine Wellenlängenverschiebung verursacht wird, die auftritt, wenn zumindest eine von der ersten und der zweiten optischen Disc verwendet wird, einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Beugungsstruktur durch die erste Beugungsfunktion eine Aberration erzeugt, die eine Richtung hat, in der sowohl die sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, als auch die sphärische Aberration, die hervorgerufen wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, korrigiert wird, und die Beugungsstruktur durch die zweite Beugungsfunktion die Änderung der sphärischen Aberration verringert, die durch die Wellenlängenverschiebung hervorgerufen wird, bei welcher die Wellenlänge des ersten Lichtstrahls gegenüber der ersten Designwellenlänge verschoben wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die erste Beugungsfunktion, bei der die sphärischen Aberrationen eingestellt werden, die verursacht werden, wenn die erste und die zweite optische Disc verwendet werden, in einem Zustand bestimmt wird, in dem sowohl der erste als auch der zweite Lichtstrahl als kollimierter Lichtstrahl auf das optische Element einfallen.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das optische Disc-Laufwerk dazu ausgelegt ist, zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von den Standards der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, fähig zu sein, indem ein dritter Strahl, der eine dritte Designwellenlänge hat, welche von den Wellenlängen des ersten und des zweiten Strahls verschieden ist, für die dritte optische Disc verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das optische Disc-Laufwerk dazu ausgelegt ist, zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von dem Standard der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, fähig zu sein, indem ein dritter Lichtstrahl für die dritte optische Disc verwendet wird, der eine dritte Designwellenlänge hat, die von den Wellenlängen des ersten und des zweiten Lichtstrahls verschieden ist, und bei dem die erste und die zweite Wegunterschiedsfunktion getrennt voneinander so bestimmt werden, dass eine sphärische Aberration, die verursacht wird, wenn eine jede der ersten, der zweiten und der dritten optischen Disc verwendet wird, auf einen erwünschten Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem wenn die Dicken der Deckschichten der ersten, der zweiten und der dritten optischen Disc als t1, t2 bzw. t3 definiert sind, die Dicken der Deckschichten die folgende Beziehung haben: t1 ≤ t2 < t3, wenn eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA1 definiert ist, eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der zweiten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA2 definiert ist, und eine zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc geeignete numerische Apertur als NA3 definiert ist, die Werte NA1, NA2 und NA3 die folgende Beziehung haben: NA1 > NA3 und NA2 > NA3,wobei die erste Designwellenlänge des ersten Lichtstrahls die kürzeste der ersten, zweiten und dritten Designwellenlänge ist, die zweite Designwellenlänge des zweiten Lichtstrahls länger als die erste Designwellenlänge des ersten Lichtstrahls ist, und die dritte Designwellenlänge des dritten Lichtstrahls die längste der ersten, zweiten und dritten Designwellenlänge ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert sind, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Laserstrahls durch 2:1:1 repräsentiert ist, und das durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beu gungsordnungen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert sind, in der Reihenfolge des ersten, zweiten und dritten Lichtstrahls durch 3:2:2 repräsentiert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: das Bestimmen einer dritten Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges, die der Beugungsstruktur hauptsächlich eine dritte Beugungsfunktion verleiht, die darin besteht, eine Änderung einer sphärischen Aberration, die durch eine Wellenlängenverschiebung verursacht wird, die auftritt, wenn zumindest eine von der ersten, der zweiten und der dritten optischen Disc verwendet wird, einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem: das durch die erste Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert sind, in der Reihenfolge des ersten, zweiten und dritten Lichtstrahls durch 2:1:1 repräsentiert wird, das durch die zweite Wegunterschiedsfunktion des optisches Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstahls jeweils maximiert sind, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls durch 3:2:2 repräsentiert wird, und das durch die dritte Wegunterschiedsfunktion des optischen Weges erbrachte Verhältnis zwischen den Beugungsordnungen, bei denen die Beugungseffizienzen des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls jeweils maximiert werden, in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Lichtstrahls durch 10:6:5 repräsentiert ist.
Optisches Disc-Laufwerk, das Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen emittieren, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, und ein optisches Element, das nach dem Verfahren von Anspruch 1 designt ist.
Optisches Disc-Laufwerk nach Anspruch 14, bei dem: zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder zum Reproduzieren von Daten von einer ersten und einer zweiten optischen Disc, die auf unterschiedlichen Standards basieren, ein erster Lichtstrahl, der eine erste Designwellenlänge hat, für die erste optische Disc verwendet wird und ein zweiter Lichtstrahl, der eine zweite Designwellenlänge hat, für die zweite optische Disc verwendet wird, und zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder zum Reproduzieren von Daten von einer dritten optischen Disc, die auf einem Standard basiert, der von den Standards der ersten und der zweiten optischen Disc verschieden ist, ein dritter Lichtstrahl, der eine dritte Designwellenlänge hat, für die dritte optische Disc in solcher Weise verwendet wird, dass der dritte Lichtstrahl als ein divergierender Strahl auf das optische Element einfällt.
Optisches Disc-Laufwerk, das Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen emittieren, die unterschiedliche Designwellenlängen haben, und ein optisches Element, das nach dem Verfahren gemäß Anspruch 8 designt ist.
Optisches Element, das nach dem Designverfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.
Objektivlinse für ein optisches Disc-Laufwerk, das zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder zum Reproduzieren von Daten von drei Arten von opti schen Discs in der Lage ist, indem selektiv einer von drei Lichtstrahlen verwendet wird, die unterschiedliche Wellenlängen haben und die im Wesentlichen kollimierte Strahlen sind, wobei, wenn die Dicke einer Deckschicht einer ersten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines ersten Lichtstrahls der drei Lichtstrahlen, der die kürzeste der Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t1 repräsentiert ist, die Dicke einer Deckschicht einer zweiten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines zweiten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der eine längere Wellenlänge als der erste Lichtstrahl hat, zu verwenden ist, durch t2 repräsentiert ist, und die Dicke einer Deckschicht einer dritten optischen Disc von den drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder zum Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines dritten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die längste Wellenlänge von allen Wellenlängen der drei Lichtstahlen hat, zu verwenden ist, durch t3 repräsentiert ist, ein Verhältnis t1 ≤ t2 < t3 erfüllt ist, wobei, wenn die Wellenlänge des ersten Lichtstrahls durch λ₁, die Wellenlänge des zweiten Lichtstrahls durch λ₂ und die Wellenlänge des dritten Lichtstrahls durch λ₃ repräsentiert ist, die folgenden Verhältnisse erfüllt sind: λ₁ < λ₂ < λ₃ und 1,9 < λ₃/λ₁ < 2,1, wobei, wenn eine numerische Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc benötigt wird, durch NA1 repräsentiert wird, eine numerischer Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der zweiten optischen Disc benötigt wird, durch NA2 repräsentiert wird, und eine numerische Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc benötigt wird, durch NA3 repräsentiert wird, die Werte NA1, NA2 und NA3 die Verhältnisse NA1 > NA3 und NA2 > NA3 aufweisen, wobei die Objektivlinse auf einer ihrer Flächen eine Phasenverschiebungsstruktur umfasst, wobei die Phasenverschiebungsstruktur eine Mehrzahl von ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, die konzentrisch um eine optische Achse der Objektivlinse herum ausgebildet sind, wobei die Phasenverschiebungsstruktur einen ersten Bereich zum Konvergieren des dritten Lichtstrahls auf einer Aufzeichnungsfläche der dritten optischen Disc aufweist, der erste Bereich Stufen an Grenzen zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen aufweist, wobei die Stufen mindestens zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge des ersten Lichtstahls ergeben, wobei die Absolutwerte der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge das (i_A + Δ_A)-fache bzw. das (i_B + Δ_B)-fache der Wellenlänge des ersten Laserstrahls betragen, wobei i_A and i_B natürliche Zahlen sind und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_A ≠ i_B und –0,5 < Δ_A < 0,5 und –0,5 < Δ_B < 0,5, wobei zumindest einer der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge die Gleichung i_A = (2k + 1) erfüllt, wobei k eine natürliche Zahl repräsentiert, und wobei, wenn der zumindest eine der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge die Gleichung i_A = (2k + 1) erfüllt, eine Beugungsordnung, bei der eine Beugungseffizienz für den dritten Lichtstrahl maximiert ist, durch eine (k + 1)-te Ordnung repräsentiert wird, und Δ_A eine Bedingung 0,000 ≤ Δ_A ≤ 0,384 erfüllt.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der Δ_A die Bedingung 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,324 erfüllt.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der Δ_A die Bedingung 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,258 erfüllt.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der Δ_A die Bedingung 0,020 ≤ Δ_A ≤ 0,178 erfüllt.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der die Werte i_A und i_B der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 3 bzw. 2 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 19, bei der die Werte i_A und i_B der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen im ersten Bereich gegeben sind, 5 bzw. 2 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen, ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls beträgt, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 3, 2 bzw. 8 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen, ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls beträgt, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 3, 2 bzw. 10 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der: die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen, ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls beträgt, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 5, 2 bzw. 8 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der: die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen, ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls beträgt, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 5, 2 bzw. 10 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der die Objektivlinse eine Linse in Form eines einzelnen Elementes ist.
Objektivlinse nach Anspruch 18, bei der die Phasenverschiebungsstruktur einen zweiten Bereich umfasst, der außerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist, wobei die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich so konfiguriert ist, dass sie den ersten und den zweiten Lichtstrahl auf der jeweiligen Aufzeichnungsfläche der ersten bzw. zweiten optischen Disc konvergiert, und nicht zum Konvergieren der dritten Lichtstrahlen beiträgt, wobei die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl mindestens einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert von einem oder einem jeden der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge verschieden ist, die dem mindestens einen Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem ersten Bereich verliehen werden.
Objektivlinse nach Anspruch 29, bei der für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert ist, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, und die Objektivlinse die folgende Bedingung erfüllt: f1 × NA1 < f2 × NA2,die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich hat, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich konfiguriert ist, um nur den zweiten Lichtstrahl zu konvergieren und nicht zum Konvergieren des ersten und des dritten Lichtstrahls beiträgt, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem zweiten Lichtstrahl zumindest einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswerts in einer optischen Weglänge, die dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert des Änderungswertes in einer optischen Weglänge verschieden ist, die dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur im zweiten Bereich verliehen wird.
Objektivlinse nach Anspruch 29, bei der für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert ist, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert ist, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, und die Objektivlinse die folgende Bedingung erfüllt: f1 × NA1 > f2 × NA2,die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich hat, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich konfiguriert ist, um den ersten Lichtstrahl zu konvergieren und nicht zum Konvergieren des zweiten und des dritten Lichtstrahls beizutragen, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl zumindest einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, der dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge verschieden ist, der dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird.
Optisches System, das folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Designwellenlängen emittieren, eine Objektivlinse nach Anspruch 18, einen Strahlteiler, durch den die Lichtstrahlen zur Objektivlinse geführt werden, und einen Sensor, der das von einer optischen Disc zurückkehrende Licht empfängt.
Objektivlinse für ein optisches Disc-Laufwerk, das zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder zum Reproduzieren von Daten von drei Arten von optischen Discs geeignet ist, indem selektiv einer von drei Lichtstrahlen verwen det wird, die unterschiedliche Wellenlängen haben und die im Wesentlichen kollimierte Strahlen sind, bei der, wenn eine Dicke der Deckschicht einer ersten optischen Disc der drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines ersten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die kürzeste Wellenlänge von allen Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t1 repräsentiert ist, eine Dicke der Deckschicht einer zweiten optischen Disc der drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines zweiten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der eine Wellenlänge hat, die länger als diejenige des ersten Lichtstrahls ist, zu verwenden ist, durch t2 repräsentiert wird, und eine Dicke der Deckschicht einer dritten optischen Disc der drei Arten von optischen Discs, die zum Aufzeichnen von Daten und/oder Reproduzieren von Daten unter Verwendung eines dritten Lichtstrahls von den drei Lichtstrahlen, der die längste Wellenlänge von allen Wellenlängen der drei Lichtstrahlen hat, zu verwenden ist, durch t3 repräsentiert wird, ein Verhältnis t1 ≤ t2 < t3 erfüllt ist, wobei, wenn die Wellenlänge des ersten Lichtstrahls durch λ₁, die Wellenlänge des zweiten Lichtstrahls durch λ₂ und die Wellenlänge des dritten Lichtstrahls durch λ₃ repräsentiert ist, die folgenden Verhältnisse erfüllt sind: λ1 < λ2 < λ3 und 1,9 < λ3/λ1 < 2,1, wobei, wenn eine numerische Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der ersten optischen Disc benötigt wird, durch NA1 repräsentiert wird, eine numerische Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der zweiten optischen Disc benötigt wird, durch NA2 repräsentiert wird, und eine numerische Apertur, die zum Aufzeichnen von Daten auf und/oder dem Reproduzieren von Daten von der dritten optischen Disc benötigt wird, durch NA3 repräsentiert wird, die Werte NA1, NA2 und NA3 die folgenden Verhältnisse haben: NA1 > NA3 und NA2 > NA3, wobei die Objektivlinse eine Phasenverschiebungsstruktur auf einer ihrer Flächen hat, wobei die Phasenverschiebungsstruktur eine Mehrzahl von ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, die konzentrisch um eine optische Achse der Objektivlinse herum angeordnet sind, die Phasenverschiebungsstruktur einen ersten Bereich zum Konvergieren des dritten Lichtstrahls auf einer Aufzeichnungsfläche der dritten optischen Disc hat, der erste Bereich Stufen an Grenzen von benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufen dem ersten Lichtstrahl zumindest zwei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge verleihen, wobei die Absolutwerte der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge das (i_A + Δ_A)-fache bzw. das (i_B + Δ_B)-fache der Wellenlänge des ersten Laserstrahls betragen, wobei i_A and i_B natürliche Zahlen sind und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_A ≠ i_B und –0,5 < Δ_A < 0,5 und –0,5 < Δ_B < 0,5, wobei zumindest einer der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge die Gleichung i_A = (2p + 1) erfüllt, wobei p eine natürliche Zahl repräsentiert, und wobei, wenn der zumindest eine der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge die Gleichung i_A = (2p + 1) erfüllt, eine Beugungsordnung, bei der eine Beugungseffizienz für den dritten Lichtstrahl maximiert ist, durch eine p-te Ordnung repräsentiert wird, und Δ_A die folgende Bedingung erfüllt: –0,384 ≤ Δ_A ≤ –0,070.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der Δ_A die folgende Bedingung erfüllt: –0,324 ≤ Δ_A ≤ –0,070.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der Δ_A die folgende Bedingung erfüllt: –0,258 ≤ Δ_A ≤ –0,070.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der Δ_A die folgende Bedingung erfüllt: –0,178 ≤ Δ_A ≤ –0,070.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der die mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge drei unterschiedliche Änderungswerte in einer optischen Weglänge umfassen, ein Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge, welcher vom (i_A + Δ_A)-fachen und vom (i_B + Δ_B)-fachen der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls verschieden ist, das (i_C + Δ_C)-fache der Wellenlänge des ersten Lichtstrahls beträgt, wobei i_C eine natürliche Zahl ist und die folgenden Verhältnisse vorliegen: i_C ≠ i_A und i_C ≠ i_B und –0,5 < Δ_C < 0,5, und die Werte von i_A, i_B und i_C der drei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge, die durch die Stufen in dem ersten Bereich gegeben sind, 3, 2 bzw. 10 betragen.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der die Objektivlinse eine Linse in Form eines einzelnen Elementes ist.
Objektivlinse nach Anspruch 33, bei der die Phasenverschiebungsstruktur einen zweiten Bereich umfasst, der außerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist, die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsflächen der ersten bzw. zweiten optischen Disc zu konvergieren, und nicht zum Konvergieren der dritten Lichtstrahlen beizutragen, die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl mindestens einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, der dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird, von dem Absolutwert von einem jeden der mindestens zwei unterschiedlichen Änderungswerte in einer optischen Weglänge verschieden ist, die dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur im ersten Bereich verliehen werden.
Objektivlinse nach Anspruch 39, bei der für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, die Objektivlinse die folgende Beziehung erfüllt: f1 × NA1 < f2 × NA2,die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich hat, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich konfiguriert ist, um nur den zweiten Laserstrahl zu konvergieren und nicht zum Konvergieren des ersten und des dritten Laserstrahls beizutragen, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem zweiten Lichtstrahl zumindest einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, der dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert eines Änderungswertes in einer optischen Weglänge verschieden ist, der dem zweiten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur im zweiten Bereich verliehen wird.
Objektivlinse nach Anspruch 39, bei der für den Fall, dass eine Brennweite der Objektivlinse durch f1 repräsentiert wird, wenn die erste optische Disc verwendet wird, und eine Brennweite der Objektivlinse durch f2 repräsentiert wird, wenn die zweite optische Disc verwendet wird, die Objektivlinse die folgende Bedingung erfüllt: f1 × NA1 > f2 × NA2,die Phasenverschiebungsstruktur einen dritten Bereich hat, der außerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich konfiguriert ist, um nur den ersten Lichtstrahl zu konvergieren und nicht zum Konvergieren des zweiten und des dritten Lichtstrahls beizutragen, die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich eine Stufe an einer Grenze zwischen benachbarten ringförmigen Beugungsflächenzonen umfasst, wobei die Stufe dem ersten Lichtstrahl zumindest einen Änderungswert in einer optischen Weglänge verleiht, und ein Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge, der dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem dritten Bereich verliehen wird, von einem Absolutwert des mindestens einen Änderungswertes in einer optischen Weglänge verschieden ist, der dem ersten Lichtstrahl durch die Phasenverschiebungsstruktur in dem zweiten Bereich verliehen wird.
Optisches System, das folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Lichtquellenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Designwellenlängen emittieren, eine Objektivlinse nach Anspruch 33, einen Strahlteiler, durch den die Lichtstrahlen zur Objektivlinse geführt werden, und einen Sensor, der das von einer optischen Disc zurückkehrende Licht empfängt.