专利名称：光学拾取设备的物镜、光学拾取设备和光学信息记录/再现设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及光学拾取设备、光学信息记录/再现设备和它们所使用的物镜，具体来说，涉及能够进行高密度光学信息记录或再现的光学拾取设备、光学信息记录/再现设备，以及它们所使用的物镜。
背景技术：
迄今为止，通常使用塑料单透镜作为在用于记录或再现诸如CD、MD和DVD之类的光学信息记录介质的光学拾取设备或光学信息记录/再现设备中所使用的物镜。
由于与玻璃透镜相比较比密度较低，塑料透镜具有一个优点可以降低驱动物镜以便聚焦和跟踪的致动器的负担，并在这方面以高速度执行物镜的跟踪。
此外，通过以较高的准确性制造所希望的模子，可以大量生产通过注模法生产的塑料透镜。因此，虽然可以稳定地发挥透镜的高性能，但是，也可以计划降低成本。
顺便提一下，近年来，新的高密度光盘系统的研究/开发已经取得了很大的进步，在这种系统中，使用波长大致为400nm的蓝色-紫色激光二极管光源和数值孔径(NA)增强到大致0.85的物镜。作为示例，对于NA为0.85并且光源波长为405nm的执行信息记录/再现的光盘(下面，这样的光盘被称为“高密度DVD”)，在和DVD一样大小的直径为12cm的光盘上，每一面可以记录20到30GB的信息(NA为0.6，光源波长为650nm，存储容量为4.7GB)。
这里，在用于这种高密度DVD的光学拾取设备中，在NA比较高的物镜是塑料透镜的情况下，伴随温度变化的折射率变化所产生的球面像差(下面，这样的球面像差被称为“热像差”)会成为问题。由于在折射率的变化方面塑料透镜比玻璃透镜大两个数量级，因此，会发生这样的问题。在用于高密度DVD的NA为0.85的物镜是塑料透镜的情况下，可使用的温度范围变得非常窄，因为热像差与NA的四次幂成比例，相应地，这在实际应用中会成为问题。
在JP Tokukaihei-11-337818A中，描述了通过使用在其光学面上形成的环状相结构的衍射效应来校正塑料单透镜的这样的热像差的技术。
为了采用此技术校正NA为0.85的塑料透镜的热像差，必须使在波长的变化中的球面像差曲线的倾角(下面，这样的球面像差曲线的倾角被称为“彩色球面像差”)为大。因此，不可能使用具有由于制造误差而偏离标准波长的发射波长的激光二极管，从而需要选择激光二极管，这又使得成本变高。
下面显示了具有数值的特定示例。其透镜数据在表1中显示出的物镜是这样的塑料单透镜入射光束直径为3mm，焦距为2.5mm，NA为0.6，设计波长为650nm，设计温度为25℃，并通过在第一表面(光源例子的光学面)上形成的环状相结构的衍射效应来校正热像差。另一方面，其透镜数据在表2中显示出的物镜是这样的塑料单透镜入射光束直径为3mm，焦距为1.76mm，NA为0.85，设计波长为405nm，设计温度为25℃，并通过在第一表面上形成的环状相结构的衍射效应来校正热像差，和表1的物镜的方式一样。请注意，10的乘方(例如，2.5×10-3)下面将通过使用E来表示(例如，2.5×E-3)(包括表中的透镜数据)。
表1
非球面系数
衍射表面系数
表2
非球面表面系数
衍射表面系数
当光轴方向是x轴，垂直于光轴的方向的高度为h，光学面的曲率半径为r时，这样的物镜中的非球面表面由下列公式1来表示。请注意，k是圆锥常数，A2i是非球面表面系数。
公式1X=h2/r1+1-(1+K)h2/r2+Σi=2A2ih2i]]>此外，在这样的物镜中，作为在光学表面上形成的衍射结构的环状的相结构由通过衍射结构添加到发射波正面的光程差来表达。当垂直于光轴的方向的高度是h，而b2i是衍射表面系数(也被称为光程差函数系数)时，光程差由下列公式2定义的光程差函数Φb(mm)来表达。
公式2Φb=Σi=1b2ih2i]]>当基于光程差函数Φb(mm)的值在物镜的光学面上形成衍射结构时，每次光程差函数Φb(mm)的值被改变预先确定的波长λB的n倍(n只是自然数)时，形成环面。在本说明书中，“衍射结构在波长λB和衍射阶n被优化”表示衍射结构以这种方法确定，并且波长称为优化波长或生产波长。
表3显示了当两个物镜的周围温度提高30℃时热像差的RMS值，以及当入射波长比设计波长要长5nm时彩色球面像差的RMS值。
表3
从表2中可以看出，甚至在热像差被校正到0.010λrms的情况下，NA为0.6的物镜将彩色球面像差控制在0.003λrms，相应地，可以使用波长偏离5 nm的激光二极管。同时，至于NA为0.85的物镜，当热像差被校正到0.014λrms，与NA为0.6的物镜差不多时，彩色球面像差变成0.057λrms，相应地，不能使用波长偏离5nm的激光二极管。在光学拾取设备中用作光源的激光二极管在其发射波长中具有大约±5nm的偏差，相应地，需要选择激光二极管，并且在使用NA为0.85的物镜的情况下，光学拾取设备的生产成本就会上升。
请注意，在表1和2的物镜中，使伴随温度上升的折射率的变化率都为-9.0×10-5，并使伴随温度上升的入射光的波长的变化率分别为+0.2nm/℃和+0.05nm/℃。
此外，在表1的透镜数据中，r(mm)表示曲率半径，d(mm)表示表面距离，N650表示波长为650nm时的折射率，vd表示d行中的阿贝数，在表2的透镜数据中，r(mm)表示曲率半径，d(mm)表示表面距离，N405表示波长为405nm时的折射率，vd表示d行中的阿贝数。
此外，在使用蓝色-紫色激光二极管产生波长大约为400nm的短波长光作为光源(如在高密度DVD的光学拾取设备)的情况下，物镜中产生的纵向色像差会成为问题。在光学拾取设备中，物镜的色像差不视为问题，因为从激光二极管发出的激光具有单一波长(单模式)。然而，实际上，由于温度变化、输出变化等等，会产生被称为“模式跳越”的现象中心波长会立刻改变几个纳米。由于模式跳越是立刻引起的波长变化，聚焦装置是不能跟踪的，因此，会产生一个问题当校正物镜的纵向色像差时，添加对应于图像形成位置的移动的散焦部件，且物镜的聚焦能力降低。
由于用作物镜的通用透镜的耗散在600nm到800nm的范围内(这是红外激光二极管和红光激光二极管的波长范围)不是那么大，因此，由于模式跳跃而导致的物镜的聚焦能力的下降在CD和DVD中不会成为问题。
然而，由于透镜材料的耗散在400nm的范围内(这是蓝色-天鹅绒激光二极管的波长范围)变得非常大，因此，甚至稍微几个纳米的波长变化都会导致物镜的图像形成位置大大地偏离。因此，在高密度DVD中，当激光二极管光源导致模式跳越时，物镜的聚焦能力大大地降低，稳定的记录和再现不可能实现。
本发明是在考虑到上文所描述的情况下作出的，其目的在于提供一种塑料单透镜，该塑料单透镜适合作为使用具有高NA的物镜的光学拾取设备的物镜，具有足够宽的可用温度范围，并且由于光源的模式跳越而导致的聚焦能力下降轻微。
此外，本发明的目的还在于提供一种塑料单透镜，该塑料单透镜适合作为使用具有高NA的物镜的光学拾取设备的物镜，其中，可以使得选择激光二极管光源在光学拾取设备的生产步骤中不必要进行而不会造成彩色球面像差的过度增大，甚至在已经校正热像差以便扩大可用温度范围的情况下。
此外，本发明的目的还在于提供一种其中安装了这种塑料单透镜的光学拾取设备，以及其中安装了该光学拾取设备的光学信息记录/再现设备。
发明内容
根据第1项所述的光学拾取设备的物镜是用于光学拾取设备的物镜，其中，光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且光学拾取设备能够通过用该会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，以及其中，该物镜是塑料单透镜，并满足下列公式
NA≥0.8(1)1.0＞f＞0.2(2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧的数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
由于伴随温度上升而产生的塑料单透镜的折射率的变化所带来的球面像差的偏差(热像差)与焦距和NA的四次幂成比例地增大。相应地，甚至在增大NA以便增加光学信息记录介质的密度的情况下，也可以通过相应地缩小焦距来相对地抑制热像差。因此，对于根据第1项的物镜，通过根据公式(2)设置焦距的上限，甚至在具有满足公式(1)的高NA的塑料单透镜的情况下，也可以阻止热像差过度地增大。此外，对于折射类型的塑料单透镜，不可能使热像差完全变为零。然而，可以通过使焦距不超过公式(2)的上限，将光学拾取设备的实际应用的温度范围内的热像差抑制在容许范围内。
另一方面，尽管从抑制热像差的产生量的观点来看，缩小焦距是有利的，但是，从工作距离和图像高度特征的观点来看，过度缩小焦距是不利的。对于具有高NA的物镜的设计，将焦距固定对于防止和光学信息记录介质发生冲突是非常重要的问题。当焦距过度缩小时，工作距离也损失该量，这是不利的。当试图获得与具有相对长的焦距的物镜相同的图像高度时，由于到具有相对短的焦距的物镜的入射角增大，像散像差和彗形像差也会降低。相应地，也从图像高度特征的观点来看，缩小物镜的焦距是不利的。因此，根据第1项所述的物镜通过根据公式(2)设置焦距的上限，取得了必要而足够的工作距离和图像高度特征。
根据第2项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第1项所述的发明中，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时，W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW
ΔW＝|W(λ0，T1)-W(λ0，T0)| (3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms (4)为了使塑料单透镜能够在光学拾取设备的实际应用的温度范围内使用，优选情况下提供这样的温度特性使焦距不超过公式(2)的上限，因此满足公式(4)。因此，通过在光学拾取设备的实际应用的温度范围内使用塑料单透镜，对于光学信息记录介质可以执行良好的信息记录/再现。
根据第3项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第1或2项所述的光学拾取设备的物镜中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，在下列情况下，当波长为λ0(nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时，fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，当波长为λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时，fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，则由下列公式定义的ΔfBΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm (6)由于激光二极管的模式跳越造成的纵向色像差与焦距成比例地增大。相应地，例如，甚至在使用蓝色-紫色激光二极管作为光源的情况下，也可以在焦距相应缩小时相对地抑制纵向色像差。至于折射类型的单透镜，不可能使色像差完全为零。然而，当在物镜中使得在将入射波长增大5nm时后焦距的偏差小于0.001mm(公式(6))时，如根据第3项所述的物镜，其中，焦距被这样设置，以便满足公式(2)，并且使用蓝色-紫色激光二极管作为光源，对于由于蓝色-紫色激光二极管的模式跳越造成的波长的偏差，可以使包括散焦分量的波阵面像差的偏差被抑制为小于0.035λrms。因此，甚至在从再现条件切换到记录条件时产生了模式跳越的情况下，聚焦能力也不会显著降低。
根据第4项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第1-3项中的任何一项所述的发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2(6A)根据第4项所述的物镜，在优选情况下作为要求小型化的光学拾取设备的物镜，例如，可以用作安装在便携式光盘播放器中的光学拾取设备的物镜。为了获得图像形成放大率为m并且亮度与无限类型的物镜差不多的有限共轭类型的物镜，必须设计亮度为无限类型的物镜的图像侧数值孔径的(1-m)倍的透镜。在物镜是有限共轭类型，该物镜将从光源发出的发散光束聚焦到光学信息记录介质的信息记录表面的情况下，m的符号为负，且图像侧的基本数值孔径变得大于无限类型的物镜的图像侧的数值孔径。相应地，当使用有限共轭类型的物镜作为塑料单透镜时，使热像差大于无限类型的物镜。在根据第4项所述的物镜中，通过使焦距的上限远比公式(2)小，并如公式(6A)那样进行设置，甚至在具有高NA并且NA满足公式(1)的有限共轭类型的塑料单透镜的情况下，也可以将热像差抑制在实际应用的容许范围内。在用于聚焦发散光束的有限共轭类型的物镜中，与具有相同焦距的无限类型的物镜相比，工作距离变得更大。相应地，作为根据第4项所述的物镜，也是在使焦距的上限远比公式(2)小的情况下，从获得工作距离的观点来看是不利的。
根据第5项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第4项所述的发明中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (6B)当图像形成放大率m大于上文所描述的公式(6B)的下限时，甚至满足上文所描述的公式(6A)的具有短焦距的物镜也可以获得足够的工作距离。另一方面，当图像形成放大率m小于公式(6B)的上限时，也可以将热像差抑制在实际应用的容许范围内，因为图像侧的基本数值孔径不会过度地增大。
根据第6项所述的用于光学拾取设备的物镜是用于光学拾取设备的物镜，其中，光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面的物镜，并且该光学拾取设备能够通过用该会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是在至少一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，该环状相结构包括多个环面，并形成为以便相邻的环面对入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8(7)1.3＞f＞0.2(8)其中，NA是物镜的图像侧的数值孔径，这是对于光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
在其中数值孔径NA满足公式(7)的塑料物镜中，在通过在光学表面上形成的环状相结构的效应来校正由伴随温度上升导致的折射率变化所产生的球面像差(热像差)的情况下，波长的变化中的球面像差曲线的倾角(彩色球面像差)过度地变大。相应地，不可能使用具有由于制造误差而偏离标准波长的发射波长的激光二极管，从而需要选择激光二极管。
如上所述，由于塑料物镜的折射率的变化所带来的球面像差的偏差与焦距和NA的四次幂成比例地增大。相应地，甚至在增大NA以便增加光学信息记录介质的密度的情况下，也可以通过相应地缩小焦距来相对地抑制由于物镜的折射率变化所产生的球面像差。
对于根据第6项所述的物镜，可以阻止彩色球面像差在校正热像差之后过度地增大，因为通过根据公式(8)设置焦距的上限，使由于环状相结构的效应所带来的热像差的校正量被抑制为低。结果，对于其中安装了本发明的物镜的光学拾取设备，可以降低生产成本，因为在生产步骤中不必选择激光二极管。同时，尽管从抑制热像差的产生量的观点来看，缩小焦距是有利的，但是，从工作距离和图像高度特征的观点来看，过度的缩小焦距是不利的。因此，本发明的物镜通过根据公式(8)设置焦距的上限，获得了必要而足够的工作距离和图像高度特征。
在本说明书中，从狭义上来讲，物镜表示具有聚焦能力的透镜，其位于与光学信息记录介质最近的位置，并在光记录介质装入光学拾取设备的状态下与光学信息记录介质面相对，从广义上来讲，物镜是至少在光轴方向上能够被致动器驱动的透镜。相应地，在本说明书中，光学信息记录介质侧(图像侧)上的物镜的数值孔径表示位于与光学信息记录介质最近的物镜的透镜表面的数值孔径。还是在本说明书中，需要的(预先确定的)数值孔径表示通过相应的光学信息记录介质的标准调节的数值孔径，或具有衍射限制能力的物镜的数值孔径，能够根据相应的光学信息记录介质所使用的光源的波长，获得记录或再现信息所需的光点尺寸。
还是在本说明书中，信息的记录表示在类似于上文所描述的光学信息记录介质的信息记录表面上记录信息。在本说明书中，信息的再现表示再现在类似于上文所描述的光学信息记录介质的信息记录表面上记录的信息。本发明的物镜可以用于只进行记录或只进行再现，也可以用于既进行记录又进行再现。可以用于对于某一光学信息记录介质进行记录并对于另一光学信息记录介质进行再现，或者，可以用于对于某一光学信息记录介质进行记录或再现，而对于另一光学信息记录介质进行记录和再现。这里的术语“再现”只包括读取信息。
对于根据第7项所述的光学拾取设备的物镜，在根据第6项所述的发明中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，且物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应而获得的效应聚焦于信息记录表面上，并且有效地执行上文所描述的操作，因此是优选的。
根据第8项所述的光学拾取设备的物镜具有这样的球面像差特征，当入射光的波长变为根据第7项所述的发明中的比较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。
因为塑料单透镜的折射率通常由于温度上升而降低，因此，球面像差在过度校正的方向变化。同时，激光二极管的发射波长通常具有随着温度上升而在增大方向中变化的倾向。相应地，通过提供由于衍射结构的效应而具有上文所描述的球面像差特征的物镜，通过伴随温度上升的折射率变化被过度校正的球面像差变化，可以借助于通过由于温度上升导致的激光二极管的发射波长的变化被校正不足的球面像差的变化来加以平衡。甚至对于高NA塑料单透镜，由于本发明的物镜具有满足公式(8)的焦距，因为衍射结构的效应而导致的热像差的校正量小，且在校正热像差之后的彩色球面像差不会变得过大。
在本说明书中，在其上面形成了衍射结构的光学表面(衍射表面)是这样的表面，通过为光学元件的表面(例如，透镜的表面)提供凸纹而获得衍射入射光束的效应，并且在同一个光学表面上有用于产生衍射的区域和不用于产生衍射的区域的情况下，是用于产生衍射的区域。衍射结构或衍射图形是用于产生衍射的区域。作为凸纹的形状，例如，作为以光轴为中心的基本上同心的环表面在光学元件上形成形状，当看到包括光轴的平面的部分时，对于相应的环表面，已知有锯齿或阶梯式形状，同时也包括了这些形状。
此外，从在其上形成衍射结构的光学表面(衍射表面)产生了数不清的衍射光第0阶衍射光、±1阶衍射光、±2阶衍射光......。例如，在具有凸纹(其子午线部分是如上所述的锯齿形)的衍射表面的情况下，凸纹的形状可以设置成使特定阶的衍射效率高于其他阶的衍射效率，而在某些情况下，使一个特定阶(例如，+1阶的衍射光)的衍射效率几乎为100％。在本发明中，“衍射结构在波长λB和衍射阶n被优化”表示设置衍射结构(凸纹)的形状，以便当使波长为λB的光为入射光时，衍射阶n的衍射光的衍射效率从理论上来讲变为100％。
根据第9项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第7或8项所述的发明中，当添加到通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...
(其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数)，满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m))4)＜-20 (8A)其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。
本发明的光学拾取设备的物镜优选情况下这样设计以便第四阶光程差函数系数b4、在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度hMAX、图像形成放大率m、焦距f和图像侧数值孔径NA满足上文所描述的公式(8A)的条件。此条件是用于改善其中形成了衍射结构的塑料透镜中的热像差的校正和彩色球面像差的产生量的平衡的条件。在超过上面的公式的下限的情况下，彩色球面像差的产生量不会过度地增大，因为热像差不会被过度校正，相应地，甚至可以使用具有由于制造误差而偏离标准波长的发射波长的激光二极管，并可以减轻激光二极管的选择条件，从而降低成本。同时，在低于上面的公式的上限的情况下，可以提供宽的温度范围，在该范围内，可以使用具有高NA的塑料透镜，因为由具有高NA的塑料透镜的折射率变化所产生球面像差可以用由激光二极管的波长变化所产生的球面像差加以平衡。
对于根据第10项所述的光学拾取设备的物镜，在根据第6项所述的发明中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，对于入射光产生预先确定的光程差，并且物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而聚焦于信息记录表面上，并且有效地执行上文所描述的操作，因此这是优选的。
根据第11项所述的光学拾取设备的物镜，在根据第6项所述的发明中，至少包括一个环面，该环面这样形成，以便与更靠近光轴一侧附近的环面相比，其向内侧移动，以及至少包括一个环面，该环面这样形成，以便在与更靠近光轴一侧附近的环面相比，其向外侧移动，以及，被形成为与更靠近光轴一侧附近的环面相比向内侧移动的环面，要比被形成为与更靠近光轴一侧附近的环面相比向外侧移动的环面更靠近光轴，并且热像差可以通过以这种方法配置环状相结构来很好地校正，因此，它是优选的。
根据第12项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第10或11项所述的发明中，环面的总数从3到20。
根据第13项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第10-12项中的任何一项所述的发明中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中的相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中的任意步长的步长量，n是设计波长λ0(nm)时的物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X) (8B)(其中X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)和INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数)是不小于2的整数。
根据第10和11项所述的的物镜中，环面的总数从3到20，另外，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中的相互邻近的环面边界处沿光轴方向的步长中的任意步长的步长量，并且n是设计波长λ0(nm)时的物镜的折射率时，由上文所描述的(8B)代表的mj是不小于2的整数，模压物镜的模压过程变得很容易，为模压过程所花费的时间可以缩短，因为可以在垂直于光轴的方向获得环面的较大宽度。
这里，在于第一表面(光源侧的光学表面)形成了环状相结构的情况下，形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，向内侧移动”表示形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，沿第二表面(光学信息记录介质侧的光学表面)的方向移动”，以及，形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，向外侧移动”表示形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，沿与第二表面(光学信息记录介质侧的光学表面)的方向相反的方向移动”。此外，在于第二表面(光学信息记录介质侧的光学表面)形成了环状相结构的情况下，形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，向内侧移动”表示形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，沿第一表面(光源侧的光学表面)的方向移动”，以及，形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，向外侧移动”表示形成为“与更靠近光轴一侧附近的环面相比，沿与第一表面(光源侧的光学表面)的方向相反的方向移动”。
根据第14项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在第6-13项中的任何一项所述的发明中，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有波长λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)| (9)ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)| (10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms (11)ΔW2＜0.035λrms (12)其中当λ0＜600nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
在具有高NA的塑料透镜中，当通过在光学表面上形成的环状相结构的效应来完全校正热像差时，甚至在焦距满足公式(8)的情况下彩色球面像差也会过度增大，并且不可能使用具有偏离标准波长的发射波长的激光二极管，相应地，在透镜的设计中，必须将热像差的校正和彩色球面像差的产生量加以平衡。这里，公式(9)是对应于在温度上升30℃的情况下的热像差的公式，公式(10)是对应于在入射光的波长变化5nm的情况下的彩色球面像差的公式。对于本发明的物镜，优选情况下，热像差、彩色球面像差以及彩色球面像差和热像差的总的像差满足公式(11)和(12)以及稍后描述的公式(13)。
作为根据第14项所述的物镜，λ0＜600nm，λ2＝λ0+1.5(nm)的条件对应于由于蓝色-紫色激光二极管的温度上升而导致的发射波长的变化(+0.05nm/℃)，以及λ0≥600nm，λ2＝λ0+6(nm)的条件对应于由于红光激光二极管的温度上升而导致的发射波长的变化(+0.2nm/℃)。
在本说明书中，物镜的设计波长是在使各种波长的光在相同条件(图像形成放大率、温度、入射光束直径等等)下入射到物镜的情况下使物镜的残余像差最小的波长。此外，在本说明书中，物镜的设计温度是在测量相同条件(图像形成放大率、波长、入射光束直径等等)下各种环境温度中的物镜的残余像差的情况下使物镜的残余像差最小的温度。
根据第15项所述的光学拾取设备的物镜，其中，根据第14项所述的的发明中的物镜满足下列公式，因此，它是优选的。
((ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>根据第16项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在第6-15项中的任何一项所述的发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到信息记录表面，并满足下列公式1.1＞f＞0.2 (13A)本发明的操作和效果与第4项所述的发明的操作和效果相同。
根据第17项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在第16项所述的发明中，当m是物镜的图像形成放大率时，物镜满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (13B)本发明的操作和效果与第5项所述的发明的操作和效果相同。
根据第18项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在第1-17项中的任何一项所述的发明中，物镜满足下列公式0.8＜d/f＜1.8 (14)其中，d(mm)是物镜的光轴中的透镜厚度，f(mm)是焦距。
公式(14)是在具有小直径的高NA物镜(其中，焦距满足公式(2)、(6A)、(8)和(13A))中获得良好的图像高度特征、足够的生产容差和足够的工作距离的条件，并有一个优点当d/f的值大于公式(14)的下限时，在通过波阵面像差评估图像高度特征时第三阶像散差分量不会过度地增大，并且等于或大于第五阶的高阶彗形像差分量不会过度地增大。同时，有一个优点在通过波阵面像差评估图像高度特征时第三阶球面像差分量、第五阶像散差分量、第三阶彗形像差分量和象散差不会过度地增大。此外，由于光源侧的光学表面的齿轮半径不会过度地缩小，因此，可以抑制由于光学表面的光轴偏差而产生的彗形像差并获得足够的生产容差。当d/f的值大于公式(14)的下限时，可以抑制由于模压而产生的双折射，因为获得了足够的边缘厚度，且不均匀的厚度比不会过度地变小，同时，当d/f的值大于公式(14)的上限时，可以使透镜变轻而由较小的致动器进行驱动，并且可以获得足够的工作距离，因为透镜厚度不会过度地增大。
对于根据第19项所述的光学拾取设备的物镜，在第1-18项中的任何一项所述的发明中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式，并可以将它用于配备有诸如蓝色-紫色激光二极管之类的短波长光源的光学拾取设备。
500≥λ0≥350(15)根据第20项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在第1-19项中的任何一项所述的发明中，物镜满足下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.63---(16)]]>其中X1垂直于光轴并与光源侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光源侧的光学表面(在边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间的光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下X1为正，在沿光源的方向测量X1的情况下X1为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光学信息记录介质侧的光学表面(在边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间的光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X2的情况下X2为正，在沿光源的方向测量X2的情况下X2为负，N在设计波长λ0时物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
第20项调节了与光源侧的光学表面和光学信息记录介质侧的光学表面的下垂相关的条件公式，以便较好地校正球面像差。当按如上文所描述的方式定义的X1是正值并且其绝对值较小时，或当按如上文所描述的方式定义的X2是负值并且其绝对值较小时，过度校正边缘光束的球面像差的效果变高，以及，当按如上文所描述的方式定义的X1是正值并且其绝对值较大时，或当按如上文所描述的方式定义的X2是负值并且其绝对值较大时，对边缘光束的球面像差校正不足的效果变高，因此，必须将(X1-X2)限制在某一范围内，以便校正球面像差。从上文可以看出，优选情况下满足公式(16)，当大于下限时，边缘光束不会过度地过校正，当小于上限时，边缘光束不会过度地校正不足。具体来说，在采用无限类型的物镜(其中，在设计波长为λ0时图像形成放大率为零)的情况下，优选地满足下列公式0.41≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.55---(16′)]]>此外，在采用有限共轭类型的用于将从光源发出的发散光束聚焦到信息记录表面上的物镜的情况下，优选地满足下列公式0.48≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.63---(16′′)]]>根据第21项所述的光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是塑料单透镜，并满足下列公式NA≥0.8(1)1.0＞f＞0.2(2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
本发明的操作和效果与第1项所述的发明的操作和效果相同。
根据第22项所述的光学拾取设备，其中，在根据第21项所述的发明中，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔWΔW＝|W(λ0，T1)-W(λ0，T0)| (3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms(4)本发明的操作和效果与第2项所述的发明的操作和效果相同。
根据第23项所述的光学拾取设备，其中，在根据第21或22项所述的发明中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，在下列情况下，当波长为λ0(nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，以及当波长为λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，由下列公式定义的ΔfBΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm (6)
本发明的操作和效果与第3项所述的发明的操作和效果相同。
根据第24项所述的光学拾取设备，其中，在第21-23项中的任何一项所述的发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2 (6A)本发明的操作和效果与第4项所述的发明的操作和效果相同。
根据第25项所述的光学拾取设备，其中，在根据第24项所述的发明中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (6B)本发明的操作和效果与第5项所述的发明的操作和效果相同。
根据第26项所述的光学拾取设备，其中，在根据第24或25项所述的发明中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动，以便进行跟踪。
在向其入射了发散光束的有限共轭类型的物镜中，由跟踪误差所产生的彗形像差是一个问题。理由是，当物镜由于跟踪误差从光源的发射点偏心时，发出点变成物镜的离轴物点。尽管在普通光学拾取设备中由于跟踪误差而导致的物镜的偏心大约为0.2到0.3mm，但是，本发明的物镜是满足上文所描述的公式(6A)的具有短焦距的透镜，相应地，会显著产生彗形像差和像散差，并且当物镜由于跟踪误差而偏心大约0.2到0.3mm时，不可能对光学信息记录介质执行良好的记录/再现。因此，根据第22项所述的光学拾取设备被配置为使物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动，以便进行跟踪。因此，可以解决由于跟踪误差所产生的彗形像差和像散差的问题。
根据第27项所述的光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，
其中，物镜是至少在一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，环状相结构包括多个环面，并形成为使相邻的环面对于入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8 (7)1.3＞f＞0.2 (8)其中，NA是物镜的图像侧数值孔径，这是对于光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
本发明的操作和效果与第6项的操作和效果相同。
根据第28项所述的光学拾取设备，其中，在根据第27项所述的发明中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，并且物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应所获得的效应而被聚焦于信息记录表面上。本发明的操作和效果与第7项的操作和效果相同。
根据第29项所述的光学拾取设备，其中，在根据第28项所述的发明中，物镜具有这样的球面像差特征当入射光的波长变为比较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。本发明的操作和效果与第8项的操作和效果相同。
根据第30项所述的光学拾取设备，其中，在根据第28或29项所述的发明中，当添加到通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...
其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数)，满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m))4)＜-20 (8A)其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。本发明的操作和效果与第9项的操作和效果相同。
根据第31项所述的光学拾取设备，其中，在根据第27项所述的发明中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，从而对于入射光产生预先确定的光程差，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而聚焦于信息记录表面上。本发明的操作和效果与第10项的操作和效果相同。
根据第32项所述的光学拾取设备，其中，在根据第31项所述的发明中，当包括光轴的环面叫做中心环面时，邻近中心环面外面的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比中心环面更短的光程长度，在最大有效直径位置处的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比邻近其内侧的环面更长的光程长度，在最大有效直径的75％的位置处的环面被形成为移动，以便具有比邻近其内侧的环面和邻近其外侧的环面更短的光程长度。本发明的操作和效果与第11项的操作和效果相同。
根据第33项所述的光学拾取设备，其中，在根据第21或22项所述的发明中，环面的总数从3到20。本发明的操作和效果与第12项的操作和效果相同。
根据第34项所述的光学拾取设备，其中，在根据第21-23项中的任何一项所述的发明中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中的任意步长的步长量，n是设计波长λ0(nm)时的物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X) (8B)(其中X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)和INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数)是不小于2的整数。本发明的操作和效果与第13项的操作和效果相同。
根据第35项所述的光学拾取设备，其中，在根据第27-37项中的任何一项所述的发明中，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有波长λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)|(9)ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)|(10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms (11)ΔW2＜0.035λrms (12)其中当λ0＜600nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
本发明的操作和效果与第14项的操作和效果相同。
优选情况下，根据第36项所述的光学拾取设备满足根据第35项所述的发明中的下列公式(ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>本发明的操作和效果与第15项的操作和效果相同。
在根据第37项所述的光学拾取设备中，在根据第27-36项中的任何一项所述的本发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到信息记录表面，并满足下列公式1.1＞f＞0.2(13A)本发明的操作和效果与第16项的操作和效果相同。
根据第38项所述的光学拾取设备，当m是根据第37项所述的发明中的物镜的图像形成放大率时，满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (13B)本发明的操作和效果与第17项的操作和效果相同。
根据第39项所述的光学拾取设备，其中，在根据第37或38项所述的发明中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动，以便进行跟踪。本发明的操作和效果与第26项的操作和效果相同。
根据第40项所述的光学拾取设备，满足第21-39项中的任何一项所述的发明中的下列公式0.8＜d/f＜1.8 (14)其中，d(mm)是物镜的光轴中的透镜厚度，f(mm)是焦距。
本发明的操作和效果与第18项的操作和效果相同。
根据第41项所述的光学拾取设备，其中，在第21-40项中的任何一项所述的发明中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式500≥λ0≥350 (15)本发明的操作和效果与第19项的操作和效果相同。
根据第42项所述的光学拾取设备满足第21-41项中的任何一项所述的发明中的下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.63]]>(16)其中X1垂直于光轴并与光源侧光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光源侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下其为正，在沿光源的方向测量X1的情况下其为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光学信息记录介质侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面在光学信息记录介质的方向测量X2的情况下其为正，在光源的方向测量X2的情况下其为负，N在设计波长λ0时的物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
本发明的操作和效果与第20项的操作和效果相同。
根据第43项所述的光学信息记录/再现设备包括光学拾取设备，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是塑料单透镜，并满足下列公式NA≥0.8 (1)1.0＞f＞0.2 (2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧的数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
本发明的操作和效果与第1项的操作和效果相同。
根据第44项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第43项所述的发明中，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔWΔW＝|W(λ0，T1)-W(λ0，T0)| (3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms (4)本发明的操作和效果与第2项的操作和效果相同。
根据第45项所述的光学拾取设备，其中，在根据第43或44项所述的发明中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，在下列情况下当波长为λ0(nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，当波长为λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，则由下列公式定义的ΔfB
ΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm (6)本发明的操作和效果与第3项的操作和效果相同。
根据第46项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第43-45项中的任何一项所述的发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2 (6A)本发明的操作和效果与第4项的操作和效果相同。
根据第47项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第46项所述的发明中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02(6B)本发明的操作和效果与第5项的操作和效果相同。
根据第48项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第46或47项所述的发明中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。本发明的操作和效果与第26项的操作和效果相同。
根据第49项所述的光学信息记录/再现设备，包括光学拾取设备，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是在至少一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，环状相结构包括多个环面，并形成为使得相邻的环面对于入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8(7)1.3＞f＞0.2(8)其中，NA是物镜的图像侧的数值孔径，这是对于光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
本发明的操作和效果与第6项的操作和效果相同。
根据第50项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第49项所述的发明中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应所获得的效应而聚焦于信息记录表面上。本发明的操作和效果与第7项的操作和效果相同。
根据第51项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第50项所述的发明中，物镜具有这样的球面像差特征当入射光的波长变为较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。本发明的操作和效果与第8项的操作和效果相同。
根据第52项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第50或51项所述的发明中，当添加到透射通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...
其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数)，满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m))4)＜-20 (8A)其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。本发明的操作和效果与第9项的操作和效果相同。
根据第53项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第49项所述的发明中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，从而对于入射光产生预先确定的光程差，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而聚焦于信息记录表面上。本发明的操作和效果与第10项的操作和效果相同。
根据第54项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第53项所述的发明中，当包括光轴的环面叫做中心环面时，邻近中心环面外面的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比中心环面更短的光程长度，在最大有效直径位置处的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比邻近其内侧的环面更长的光程长度，在最大有效直径的75％的位置的环面被形成为移动，以便具有比邻近其内侧的环面和邻近其外侧的环面更短的光程长度。本发明的操作和效果与第11项的操作和效果相同。
根据第55项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第53或54项所述的发明中，环面的总数从3到20。本发明的操作和效果与第12项的操作和效果相同。
根据第56项所述的光学拾取设备的物镜，其中，在根据第53-55项中的任何一项所述的发明中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中的任意步长的步长量，以及n是设计波长λ0(nm)时物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X)(8B)(其中X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)和INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数)是不小于2的整数。本发明的操作和效果与第13项的操作和效果相同。
根据第57项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在第49-56项中的任何一项所述的发明中，在下列情况下，当具有波长λ0(nm)(这是其设计波长)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有波长λ1(nm)(这比波长λ0长5nm)的光在环境温度(这是第一周围温度T0＝25℃)下入射到物镜时W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在环境温度(这是第二周围温度T1＝55℃)下入射到物镜时W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)| (9)
ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)|(10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms (11)ΔW2＜0.035λrms (12)其中当λ0＜600nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
本发明的操作和效果与第14项的操作和效果相同。
优选情况下，根据第58项所述的光学信息记录/再现设备满足第47项所述的发明中的下列公式(ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>本发明的操作和效果与第15项的操作和效果相同。
根据第59项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第49-58项中的任何一项所述的发明中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到信息记录表面，并满足下列公式。本发明的操作和效果与第16项的操作和效果相同。
1.1＞f＞0.2 (13A)根据第60项所述的光学信息记录/再现设备，当m是根据第59项所述的发明中的物镜的图像形成放大率时满足下列公式本发明的操作和效果与第17项的操作和效果相同。
0.2＞|m|＞0.02 (13B)根据第61项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在根据第59或60项所述的发明中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。本发明的操作和效果与第26项的操作和效果相同。
根据第62项所述的光学信息记录/再现设备满足第43-61项中的任何一项所述的发明中的下列公式0.8＜d/f＜1.8 (14)其中，d(mm)是沿物镜的光轴方向的透镜厚度，f(mm)是焦距。
本发明的操作和效果与第18项的操作和效果相同。
根据第63项所述的光学信息记录/再现设备，其中，在第43-62项中的任何一项所述的发明中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式500≥λ0≥350 (15)本发明的操作和效果与第19项的操作和效果相同。
根据第64项所述的光学信息记录/再现设备满足第43-63项中的任何一项所述的发明中的下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.63---(16)]]>其中X1垂直于光轴并与光源侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光源侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下X1为正，在沿光源的方向测量X1的情况下X1为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中的光学信息记录介质侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X2的情况下X2为正，在沿光源的方向测量X2的情况下X2为负，N在设计波长λ0时的物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
本发明的操作和效果与第20项的操作和效果相同。
图1是显示本实施例的物镜1的简要视图；图2是显示本实施例的物镜4的简要视图；图3是显示温度比设计温度上升30℃的情况下，具有两个光学表面(非球面)的双凸面塑料单透镜的波阵面的情况的视图；图4是概要显示第一实施例的光学拾取设备(光学信息记录/再现设备)的配置的视图；图5是说明后焦距fB的视图；以及图6是概要显示第二实施例的光学拾取设备(光学信息记录/再现设备)的配置的视图；
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的实施例。图1是显示本实施例的物镜1的简要视图，(A)是正面图，(B)是侧视图，(C)是扩展侧面的视图。物镜1例如应用于使用诸如蓝色-紫色激光二极管之类的短波长光源的用于记录/再现高密度DVD、MO等等的光学拾取设备，并具有用于将从光源发出的激光聚焦到光盘的信息记录表面上的功能。
物镜1是具有两个非球面光学表面2和3的双凸面塑料单透镜。如图1(A)所示，作为其中光轴为中心的同心衍射结构的环状相结构在光学表面2上形成。如图1(C)所示，环状相结构在每一个环面的边界处沿光轴方向具有步长Δ作为菲涅耳透镜。入射到环状相结构的任何环面的激光被衍射到由垂直于光轴的方向中的环面的宽度所确定的方向(在本说明书中，这样的沿垂直于光轴的方向的环面的宽度被称为“环面间距”)。
环状相结构具有这样的球面像差特征随着入射光的波长加长，球面像差在校正不足的方向变化。因为塑料单透镜的折射率由于温度上升而降低，因此，球面像差沿过度校正的方向变化。另一方面，激光二极管的发射波长由于温度上升而在变长的方向变化。例如，因为蓝色-紫色激光二极管由于温度上升而使发射波长变化+0.05nm/℃，因此，当温度上升+30℃时，波长会加长1.5nm。相应地，由于提供的物镜具有随着入射光的波长加长而球面像差在校正不足的方向变化的球面像差特征，所以，由伴随温度上升导致的折射率变化所造成的过度校正的球面像差变化，可以通过由于温度上升导致的激光二极管的发射波长的变化所造成的校正不足的球面像差的变化来加以平衡。
为了以这种方法通过环状相结构的衍射效应来校正球面像差，必须特意地产生彩色球面像差。然而，当尝试完全校正具有高NA的塑料单透镜的热像差时，必须将彩色球面像差的产生量配置得大一些，相应地，不可能使用具有由于制造误差而偏离标准波长的发射波长的激光二极管。对于物镜1，为了缩小热像差的校正量，焦距被设置成满足公式(8)或(13A)，另外，热像差的校正和彩色球面像差的产生量匹配，以便分别满足公式(11)到(13)。相应地，物镜1是具有高NA的塑料单透镜，还是具有良好的热像差和彩色球面像差的透镜。
图2是显示另一个实施例的物镜4的简要视图，(A)是正面图，(B)是侧面图。光学表面2，和物镜1一样，应用于使用诸如蓝色-紫色激光二极管之类的短波长光源的用于记录/再现高密度DVD、MO等等的光学拾取设备，并具有用于将从光源发出的激光聚焦到光盘的信息记录表面上的功能。
物镜4是具有两个非球面光学表面5和6的双凸面塑料单透镜。如图2(A)所示，作为其中光轴为中心的同心衍射结构的环状相结构形成在光学表面5上。环状相结构在每一个环面的边界处沿光轴方向具有步长Δ，每一个步长Δ是以这样的方式确定的，以便使得透射通过相邻环面的激光具有25℃(这是设计温度)时的波长的整数倍的波长的光程差。
此外，如图2(B)所示，该环状相结构包括至少一个环面，该环面形成为在光轴方向移动，以便具有比位于其内侧附近的环面短的光程长度，以及包括至少一个环面，该环面形成为在光轴方向移动，以便具有比位于其内侧附近的环面长的光程长度，其中，被形成为在光轴方向移动以便具有比位于其内侧附近的环面短的光程长度的环面，与被形成为在光轴方向移动以便具有比位于其内侧附近的环面长的光程长度的环面相比，在距离光轴较近的一侧形成。下面，将描述以这种方法确定的环状相结构对塑料单透镜的热像差的校正的原理。
图3是显示在温度比设计温度上升30℃的情况下具有两个光学表面(非球面)的双凸面塑料单透镜的波阵面的情况的视图，横轴表示光学表面的有效半径，纵轴表示光程差。在塑料单透镜中，由伴随温度上升而导致的折射率的变化的影响产生球面像差，波阵面随着图3中的线条Ag而变化。图3中的线条Bg显示了通过按上文所描述的方式确定的环状相结构添加到透射的波阵面的光程差，线条Cg显示了在比设计温度上升30℃的情况下透射通过环状相结构的波阵面的情况。从线条Bg和Cg可以理解，在温度比设计温度上升30℃的情况下，由于透射通过塑料环状相结构的波阵面和塑料单透镜的波阵面的平衡，聚焦于光盘的信息记录表面的激光的波阵面变成从宽的视图来看没有光程差的良好的波阵面，且塑料单透镜的热像差被环状相结构校正。
和通过环状相结构作为衍射结构的衍射效应来校正热像差的情况一样，在通过按上文的方式确定的环状相结构的效应来校正具有高NA的塑料单透镜的热像差的情况下，不可能使用具有由于制造误差而偏离标准波长的发射波长的激光二极管，因为尝试完全校正热像差会导致彩色球面像差的产生量变得太大。
对于物镜4，为了缩小热像差的校正量，焦距被设置成满足公式(8)或(13A)，另外，热像差的校正和彩色球面像差的产生量匹配，以便分别满足公式(11)到(13)。相应地，物镜4是具有高NA的塑料单透镜，并且还是具有良好的热像差和彩色球面像差的透镜，和物镜1一样。
图4是概要显示配备有本发明的物镜的光学拾取设备(光学信息记录/再现设备)的配置的视图。光学拾取设备7包括作为光源的激光二极管8和物镜9。
激光二极管8是产生波长大约为400nm的光的基于GaN的蓝色-紫色激光二极管。除了上文所描述的基于GaN的蓝色-紫色激光二极管外，产生波长大约为400nm的光的光源可以使用SHG蓝色-紫色激光二极管。
物镜9是其焦距满足公式(2)的塑料单透镜、图1的物镜1和图2的物镜4中的任何一个。物镜9包括垂直于光轴延伸的法兰部分9A。物镜9可以通过法兰部分9A准确地连接到光学拾取设备7。光盘10一侧的物镜9的数值孔径不少于0.80。
从激光二极管8发出的发散光束透射通过偏振光束分离器11并通过准直透镜12和四分之一波片13，以变成圆偏振平行光束，随后，光束直径被光阑14调节，并被物镜9变成一个通过高密度DVD的光盘10的保护层10A并在信息记录表面10B上形成的光点。对于物镜9，由位于它周围的致动器15执行聚焦控制和跟踪控制。
被信息记录表面10B中的信息位调制的反射光束再次透射通过物镜9、光阑14、四分之一波片13和准直透镜12，随后，被偏振光束分离器11变成聚焦光束并被反射，借助于通过柱面透镜16和凹透镜17获得了像散差，并聚焦于光检测器18上。随后，可以通过使用光检测器18的输出信号，读取光盘10上记录的信息。
图6是概要显示配备有本发明的物镜的另一个光学拾取设备(光学信息记录/再现设备)的配置的视图。光学拾取设备7′包括作为光源的激光二极管8和物镜9。
激光二极管8是产生波长大约为400nm的光的基于GaN的蓝色-紫色激光二极管。除了上文所描述的的基于GaN的蓝色-紫色激光二极管外，产生波长大约为400nm的光的光源可以使用SHG蓝色-紫色激光二极管。
物镜9是其焦距满足公式(6A)的塑料单透镜、上文所描述的图1的物镜1和图2的物镜4中的任何一个。物镜9是有限共轭类型的物镜，用于通过高密度DVD的光盘10的保护层10A将从激光二极管8发出的发散光束聚焦到信息记录表面10B。物镜9包括垂直于光轴延伸的法兰部分9A。物镜9可以通过法兰部分9A准确地连接到光学拾取设备7′。光盘10一侧的物镜9的数值孔径不少于0.80。
从激光二极管8发出的发散光束透射通过偏振光束分离器11并通过四分之一波片13，以变成圆偏振光，随后，光束直径被光阑14调节，并被物镜9变成一个通过高密度DVD的光盘10的保护层10A并在信息记录表面10B上形成的光点。被信息记录表面10B中的信息位调制的反射光束再次透射通过物镜9、光阑14和四分之一波片13，随后，被偏振光束分离器11反射，借助于通过柱面透镜16和凹透镜17获得了像散差，并聚焦于光检测器18上。随后，可以通过使用光检测器18的输出信号，读取光盘10上记录的信息。
在光学拾取设备7′中，激光二极管8、物镜9、偏振光束分离器11、四分之一波片13、柱面透镜16、凹透镜17和光检测器18都作为模块集成到衬底上。在跟踪控制中，这些组件被致动器19作为整体来进行驱动。
接下来，将介绍上文所描述的实施例的六个优选示例。示例1到6是应用于高密度DVD的光学拾取设备的物镜，其中，用于记录/再现信息的波长为405nm，保护层的厚度为0.1mm。示例1是这样的塑料单透镜，其中，通过设置焦距以便满足公式(2)，可以抑制热像差和纵向色像差的产生量为低，示例2和3两者都是这样的塑料单透镜，其中，通过在第一表面(光源一侧的光学表面)上形成的环状相结构的效应来校正热像差。示例4是有限共轭类型的塑料单透镜，其中，通过设置焦距以便满足公式(6A)，可以抑制热像差和纵向色像差的产生量为低，示例5和6两者都是有限共轭类型的塑料单透镜，其中，通过在第一表面(光源一侧的光学表面)上形成的环状相结构的效应来校正热像差。
表4显示了示例1的物镜的透镜数据，表5显示了示例2的物镜的透镜数据，表6显示了示例3的物镜的透镜数据。在表4、5和6的透镜数据中，r(mm)表示曲率半径，d(mm)表示表面距离，N405表示波长为405nm时的折射率，Vd表示d行中的阿贝数。
表4
非球面表面系数
表5
非球面表面系数
衍射表面系数
图4B是只利用七个分立磁体50-56的优选实施例的自由空间图，以图形示出结合到一起来形成较大复合磁场10的磁场110-116。下面的磁理论适于解释多个分立磁体之间的关系。如图4B所示，单个磁场110-116不仅包围它所发源的分立磁体50-56，而且为相邻磁体提供交叉磁力线。所重叠的磁力线区域附加地结合，来形成一个更大的预先定义的磁场10，该磁场限定了整个磁通量源。在优选实施例中，每个分立磁体50-56的极轴垂直于相对运动方向取向，以便于叠置相继的磁场。通过控制每个分立磁体50-56的感应或强度并将它们放置成线性阵列，分立磁场110-116附加地结合，来形成一个可定制磁通量源，该磁通量源产生一个预先定义的磁场10。
如前面所描述的，每个分立磁体具有特定量的磁能或与其相关联的感应。物理磁性体积、磁体几何形状、和磁体材料特性这些都规定了可以在磁体中驻留多少磁能。如本领域技术人员所公知的，每个分立磁体的感应可以利用传统磁体处理器来定制或标定，该磁体处理器诸如是Indiana州Indianapolis的磁性仪器公司(Magnetic Instrumentation Inc.)制造的Model990C Magnetreater。在利用Model 990C Magnetreater时，考虑到上述所有磁体特性。下面给出的表2提供了用于图3A所示的线性阵列的感应值。
<p>示例1是这样的塑料单透镜入射光束直径为0.8mm，焦距f＝0.47mm，NA为0.85，设计波长为405nm，设计温度为25℃。由于焦距被设置为满足公式(2)，因此它是具有高NA的塑料单透镜，并且还是在产生热像差和模式跳越时的球面像差都比较好的镜头，如表7所示。
表7
在表7中，为了计算热像差，塑料透镜的伴随温度上升导致的折射率的变化率为-9.0×10-5，并且伴随温度上升导致的入射光的波长的变化率为+0.05nm/℃。为了计算产生模式跳越时的球面像差，假设由于模式跳越而产生的蓝色-紫色激光二极管的波长的偏差为+1nm，物镜的焦点位置被固定在405nm的最佳图像表面位置。
对于示例1的物镜，ΔW的值(公式(3))是ΔW＝0.019λrms，因为W(λ0，T0)＝0.001λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ0，T1)＝0.020λrms(λ0＝405nm，T1＝55℃)。ΔfB的值(公式(5))是ΔfB＝0.0004mm，因为fB(λ0，T0)＝0.0762mm(λ0＝405nm，T0＝25℃)，fB(λ1，T0)＝0.0766mm(λ1＝410nm，T0＝25℃)。如图5所示，本说明书中的后焦距fB表示在光学信息记录介质一侧物镜的光学表面S2以及光学信息记录介质的光束入射表面SIN之间沿着光轴的距离。
示例2是这样的塑料单透镜入射光束直径为1.5mm，焦距f＝0.88mm，NA为0.85，设计波长为405nm，设计温度为25℃，是作为如上文所描述的实施例中的物镜1的合适物镜。如表8所示，在示例2的物镜的第一表面上的有效直径内形成了其边界包括沿光轴方向的大约0.7μm到1.2μm的步长Δ的80段环状相结构作为衍射结构。当使从蓝色-紫色激光二极管发出的激光入射到环状相结构时，产生第1阶衍射光以便具有最大衍射光量(即，环状相结构在波长为405nm并且衍射阶为1时被优化)。通过环状相结构的衍射效应，热像差得到很好的校正。
表8
对于示例2的物镜，ΔW1的值(公式(9))是ΔW1＝0.019λrms，因为W(λ0，T0)＝0.001λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ2，T1)＝0.020λrms(λ2＝406.5nm，T1＝55℃)。ΔW2的值(公式(10))是ΔW2＝0.021λrms，因为W(λ0，T0)＝0.001λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ1，T0)＝0.022λrms(λ1＝410nm，T0＝25℃)。示例2中的公式(8A)的值为-42。
示例3是这样的塑料单透镜入射光束直径为1.0mm，焦距f＝0.59mm，NA为0.85，设计波长为405nm，设计温度为25℃，是作为如上文所描述的实施例中的物镜4的合适物镜。如表6所示，在示例3的物镜的第一表面上的有效直径内，形成了其边界包括沿光轴方向的大约1.3μm到2.3μm的步长Δ的6段环状相结构作为衍射结构。当使从蓝色-紫色激光二极管发出的激光入射环状相结构时，产生第1阶衍射光以便具有最大衍射光量(即，环状相结构在波长为405nm并且衍射阶为1时被优化)。通过环状相结构的效应，热像差得到很好的校正。
对于示例3的物镜，ΔW1的值(公式(9))是ΔW1＝0.013λrms，因为W(λ0，T0)＝0.002λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ2，T1)＝0.015λrms(λ2＝406.5nm，T1＝55℃)。ΔW2的值(公式(10))是ΔW2＝0.013λrms，因为W(λ0，T0)＝0.002λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ1，T1)＝0.015λrms(λ1＝410nm，T0＝25℃)。对于示例3中的公式(8B)的值，第5环表面是mj＝3，第6环表面是mj＝3。
示例2和3的物镜都设置了满足公式(8)的焦距，从而降低热像差的校正量，另外，还具有这样的配置，其中，热像差的校正和彩色球面像差的产生量匹配，以便分别满足公式(11)到(13)。因此，它们是具有高NA的塑料单透镜，还是具有良好的热像差和彩色球面像差的透镜，如表9所示。
表9
在表9中，为了计算热像差，塑料透镜的伴随温度上升导致的折射率的变化率为-9.0×10-5，伴随温度上升导致的入射光的波长的变化率为+0.05nm/℃。
表11显示了示例5的物镜的透镜数据，表15显示了示例6的物镜的透镜数据。在表10、11和15的透镜数据中，r(mm)表示曲率半径，d(mm)表示表面距离，N405表示波长为405nm时的折射率，Vd表示d行中的阿贝数。
表10[示例4]
非球面表面系数
表11[示例5]
非球面表面系数
衍射表面系数
表15
示例4是这样的塑料单透镜焦距为0.30mm，NA为0.85，设计波长为405nm，图像形成放大率f为-0.084，设计温度为25℃。在将调节光束的光阑放置在示例4的物镜中的第一表面的表面顶端位置的情况下，其光阑直径变成0.532mm。由于焦距被设置为满足公式(6A)，因此它是有限共轭类型的具有高NA的塑料单透镜，还是在产生热像差和模式跳越时的球面像差都比较好的镜头，如表12所示。
表12
非球面表面系数
在表12中，为了计算热像差，塑料透镜的伴随温度上升导致的折射率的变化率为-9.0×10-5，伴随温度上升导致的入射光的波长的变化率为+0.05nm/℃。为了计算产生模式跳越时的球面像差，假设由于模式跳越而产生的蓝色-紫色激光二极管的波长的偏差为+1nm，且物镜的焦点位置被固定在405nm的最佳图像表面位置。
对于示例4的物镜，ΔW的值(公式(3))是ΔW＝0.028λrms，因为W(λ0，T0)＝0.000λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ0，T1)＝0.028λrms(λ0＝405nm，T1＝55℃)。ΔfB的值(公式(5))是ΔfB＝0.0004mm，因为fB(λ0，T0)＝0.0742mm(λ0＝405nm，T0＝25℃)，fB(λ1，T0)＝0.0746mm(λ1＝410nm，T0＝25℃)。
示例5是这样的塑料单透镜焦距f＝0.40mm，NA为0.85，设计波长为405nm，图像形成放大率f为-0.083，设计温度为25℃，是作为如上文所描述的实施例中的物镜1的合适物镜。在将调节光束的光阑放置在示例5的物镜中的第一表面的表面顶端位置的情况下，其光阑直径变成0.708mm。如表13所示，在示例5的物镜的第一表面上的有效直径内，形成了其边界包括沿光轴方向的大约0.7μm到1.1μm的步长Δ的27段环状相结构作为衍射结构。当使从蓝色-紫色激光二极管发出的激光入射环状相结构时，产生第1阶衍射光以便具有最大衍射光量(即，环状相结构在波长为405nm并且衍射阶为1时被优化(衍射效率最高))。通过环状相结构的衍射效应，热像差得到很好的校正。
表13
对于示例5的物镜，ΔW1的值(公式(9))是ΔW1＝0.018λrms，因为W(λ0，T0)＝0.000λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ2，T1)＝0.018λrms(λ2＝406.5nm，T1＝55℃)。ΔW2的值(公式(10))是ΔW2＝0.019λrms，因为W(λ0，T0)＝0.000λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ1，T0)＝0.019λrms(λ1＝410nm，T0＝25℃)。
示例5的物镜设置焦距以便满足公式(13A)，从而降低热像差的校正量，另外，还具有这样的配置，其中，热像差的校正和彩色球面像差的产生量匹配，以便分别满足公式(9)到(11)。因此，它是有限共轭类型的具有高NA的塑料单透镜，还是具有良好的热像差和彩色球面像差的透镜，如表14所示。
表14
在表14中，为了计算热像差，塑料透镜的伴随温度上升导致的折射率的变化率为-9.0×10-5，伴随温度上升导致的入射光的波长的变化率为+0.05nm/℃。示例5中的公式(8A)的值为-45。
示例6是这样的塑料单透镜焦距f＝0.40mm，NA为0.85，设计波长为405nm，图像形成放大率f为-0.083，设计温度为25℃，是作为如上文所描述的实施例中的物镜4的合适物镜。在将调节光束的光阑放置在示例6的物镜中的第一表面的表面顶端位置的情况下，其光阑直径变成0.702mm。如表15所示，在示例6的物镜的第一表面上的有效直径内，形成了其边界包括沿光轴方向的大约1.5μm到4.0μm的步长Δ的7段环状相结构作为衍射结构。通过环状相结构的衍射效应，热像差得到很好的校正。
对于示例6的物镜，ΔW1的值(公式(9))是ΔW1＝0.018λrms，因为W(λ0，T0)＝0.002λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ2，T1)＝0.020λrms(λ2＝406.5nm，T1＝55℃)。ΔW2的值(公式(10))是ΔW2＝0.030λrms，因为W(λ0，T0)＝0.002λrms(λ0＝405nm，T0＝25℃)，W(λ1，T1)＝0.032λrms(λ1＝410nm，T0＝25℃)。对于示例6中的公式(8B)的值，第6环表面是mj＝5，第7环表面是mj＝7。
示例6的物镜设置了焦距以便满足公式(6A)，从而降低热像差的校正量，另外，还具有这样的配置，其中，热像差的校正和彩色球面像差的产生量匹配，以便分别满足公式(11)到(13)。相应地，它是有限共轭类型的具有高NA的塑料单透镜，还是具有良好的热像差和彩色球面像差的透镜，如表16所示。
表16
在表16中，为了计算热像差，塑料透镜的伴随温度上升导致的折射率的变化率为-9.0×10-5，伴随温度上升导致的入射光的波长的变化率为+0.05nm/℃。
每一个示例中的上文所描述的公式(16)的值(是{(X1-X2)·(N-1)/NA·f·(1+|m|)}]]>如下示例10.471示例20.454示例30.490
示例40.576示例50.538示例60.558根据本发明，可以提供一种塑料单透镜，该塑料单透镜适合作为使用具有高NA的塑料单透镜的光学拾取设备的物镜，其中，可用温度范围足够宽，由于光源的模式跳越而导致的聚焦能力的下降轻微，因此，可以提供一种具有高性能的光学拾取设备和光学信息记录/再现设备。
权利要求
1.一种用于光学拾取设备的物镜，其中，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，以及其中，物镜是塑料单透镜，并满足下列公式NA≥0.8 (1)1.0＞f＞0.2 (2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学拾取设备的物镜，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及，当具有其设计波长λ0(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔWΔW＝|W(λ0，T1)-W(λ0，T0)|(3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms (4)
3.根据权利要求1或2所述的光学拾取设备的物镜，其中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，以及在下列情况下当波长为λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，以及当波长为比波长λ0长5nm的λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，则由下列公式定义的ΔfBΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm (6)
4.根据权利要求1到3中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束聚焦到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2(6A)
5.根据权利要求4所述的光学拾取设备的物镜，其中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (6B)
6.一种用于光学拾取设备的物镜，其中，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，以及该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，该物镜是在至少一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，该环状相结构包括多个环面，并形成为使得相邻的环面对于入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8(7)1.3＞f＞0.2(8)其中，NA是物镜的图像侧数值孔径，这是对于光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
7.根据权利要求6所述的光学拾取设备的物镜，其中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，并且物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应所获得的效应而聚焦于信息记录表面上。
8.根据权利要求7所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜具有这样的球面像差特征当入射光的波长变为比较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。
9.根据权利要求7或8所述的光学拾取设备的物镜，其中，当添加到透射通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m))4)＜-20(8A)其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数，以及其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。
10.根据权利要求6所述的光学拾取设备的物镜，其中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，从而对入射光产生预先确定的光程差，以及，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而会聚于信息记录表面上。
11.根据权利要求10所述的光学拾取设备的物镜，其中，当包括光轴的环面叫做中心环面时，邻近中心环面的外面的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比中心环面更短的光程长度，在最大有效直径位置处的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比邻近其内侧的环面更长的光程长度，以及，在最大有效直径的75％的位置处的环面形成为被移动，以便具有比邻近其内侧的环面和邻近其外侧的环面更短的光程长度。
12.根据权利要求10或11所述的光学拾取设备的物镜，其中，环面的总数从3到20。
13.根据权利要求10-12中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中任意步长的步长量，并且n是设计波长λ0(nm)时物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X) (8B)是不小于2的整数，其中，X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)，INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数。
14.根据权利要求6到13中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有比波长λ0长5nm的波长λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)| (9)ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)| (10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms (11)ΔW2＜0.035λrms (12)其中当λ0＜600nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
15.根据权利要求14所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜满足下列公式(ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>
16.根据权利要求6到15中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束会聚到信息记录表面，并满足下列公式1.1＞f＞0.2 (13A)
17.根据权利要求16所述的光学拾取设备的物镜，其中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (13B)
18.根据权利要求1到17中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜满足下列公式0.8＜d/f＜1.8(14)其中，d(mm)是物镜的光轴中的透镜厚度，f(mm)是焦距。
19.根据权利要求1到18中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式500≥λ0≥350 (15)
20.根据权利要求1到19中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备的物镜，其中，物镜满足下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|)≤0.63---(16)]]>其中X1垂直于光轴并与光源侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光源侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下X1为正，在沿光源的方向测量X1的情况下X1为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光学信息记录介质侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X2的情况下X2为正，在沿光源的方向测量X2的情况下X2为负，N在设计波长λ0时物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
21.一种光学拾取设备，包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，以及其中，该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是塑料单透镜，并满足下列公式NA≥0.8 (1)1.0＞f＞0.2 (2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
22.根据权利要求21所述的光学拾取设备，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有其设计波长λ0(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔWΔW＝| W(λ0，T1)-W(λ0，T0)|(3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms (4)
23.根据权利要求21或22所述的光学拾取设备，其中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，以及在下列情况下当波长为λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，以及当波长为比波长λ0长5nm的λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，则由下列公式定义的ΔfBΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm (6)
24.根据权利要求21到23中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2 (6A)
25.根据权利要求24所述的光学拾取设备，其中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02(6B)
26.根据权利要求24或25所述的光学拾取设备，其中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。
27.一种光学拾取设备，包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，其中，该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是在至少一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，该环状相结构包括多个环面，并形成为使得相邻的环面对入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8 (7)1.3＞f＞0.2 (8)其中，NA是物镜的图像侧数值孔径，这是对光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
28.根据权利要求27所述的光学拾取设备，其中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，以及，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应所获得的效应而会聚于信息记录表面上。
29.根据权利要求28所述的光学拾取设备，其中，物镜具有这样的球面像差特征当入射光的波长变为比较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。
30.根据权利要求28或29所述的光学拾取设备，其中，当添加到透射通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m))4)＜-20(8A)其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数，其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。
31.根据权利要求27所述的光学拾取设备，其中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，从而对于入射光产生预先确定的光程差，以及，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而会聚于信息记录表面上。
32.根据权利要求31所述的光学拾取设备的物镜，其中，当包括光轴的环面叫做中心环面时，邻近中心环面的外面的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比中心环面更短的光程长度，在最大有效直径位置处的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比邻近其内侧的环面更长的光程长度，以及，在最大有效直径的75％的位置处的环面形成为被移动，以便具有比邻近其内侧的环面和邻近其外侧的环面更短的光程长度。
33.根据权利要求31或32所述的光学拾取设备，其中，环面的总数从3到20。
34.根据权利要求31到33中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中任意步长的步长量，以及n是设计波长λ0(nm)时物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X) (8B)是不小于2的整数，其中X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)，以及INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数。
35.根据权利要求27到34中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有比波长λ0长5nm的波长λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)| (9)ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)| (10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms(11)ΔW2＜0.035λrms(12)其中当λ0＜600nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
36.根据权利要求35所述的光学拾取设备，其中，物镜满足下列公式(ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>
37.根据权利要求27到36中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束会聚到信息记录表面，并满足下列公式1.1＞f＞0.2 (13A)
38.根据权利要求37所述的光学拾取设备，其中，光学拾取设备满足下列公式0.2＞|m|＞0.02(13B)其中，m是物镜的图像形成放大率。
39.根据权利要求37或38所述的光学拾取设备，其中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。
40.根据权利要求21到39中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，光学设备满足下列公式0.8＜d/f＜1.8 (14)其中，d(mm)是物镜的光轴中的透镜厚度，f(mm)是焦距。
41.根据权利要求21到40中的任何一个权利要求所述的光学拾取设备，其中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式500≥λ0≥350(15)
42.根据权利要求21到41中的任何一个权利要求所述的光学拾取拾取设备，其中，光学拾取设备满足下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|)≤0.63---(16)]]>其中X1垂直于光轴并与光源侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光源侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下X1为正，在沿光源的方向测量X1的情况下X1为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光学信息记录介质侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X2的情况下X2为正，在沿光源的方向测量X2的情况下X2为负，N在设计波长λ0时物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
43.一种包括光学拾取设备的光学信息记录/再现设备，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并且该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是塑料单透镜，并满足下列公式NA≥0.8 (1)1.0＞f＞0.2 (2)其中，NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的物镜的图像侧数值孔径，f(mm)是物镜的焦距。
44.根据权利要求43所述的光学信息记录/再现设备，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有其设计波长λ0(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔWΔW＝| W(λ0，T1)-W(λ0，T0)| (3)满足下列公式ΔW＜0.035λrms (4)
45.根据权利要求43或44所述的光学信息记录/再现设备，其中，光学物镜的设计波长λ0不超过500nm，以及在下列情况下当波长为λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ0，T0)是物镜的后焦距，当波长为比波长λ0长5nm的λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，fB(λ1，T0)是物镜的后焦距，则由下列公式定义的ΔfBΔfB＝|fB(λ1，T0)-fB(λ0，T0)| (5)满足下列公式ΔfB＜0.001mm(6)
46.根据权利要求43到45中的任何一个权利要求所述的光学记录/再现设备，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，并满足下列公式0.8＞f＞0.2 (6A)
47.根据权利要求46所述的光学信息记录/再现设备，其中，当m是物镜的图像形成放大率时，m满足下列公式0.2＞|m|＞0.02 (6B)
48.根据权利要求46或47所述的光学信息记录/再现设备，其中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。
49.一种包括光学拾取设备的光学信息记录/再现设备其中，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，以及该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，其中，物镜是在至少一个光学表面上包括环状相结构的塑料单透镜，该环状相结构包括多个环面，并形成为使相邻的环面对于入射光产生预先确定的光程差，并满足下列公式NA≥0.8 (7)1.3＞f＞0.2 (8)其中，NA是物镜的图像侧数值孔径，这是对于光学信息记录介质进行信息记录和/或再现所需的，f(mm)是物镜的焦距。
50.根据权利要求49所述的光学信息记录/再现设备，其中，环状相结构是具有衍射预先确定的入射光的功能的衍射结构，以及，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于通过组合衍射效应和折射效应所获得的效应而会聚于信息记录表面上。
51.根据权利要求50所述的光学信息记录/再现设备，其中，物镜具有这样的球面像差特征当入射光的波长变为比较长的波长时，球面像差在校正不足的方向变化。
52.根据权利要求50或51所述的光学信息记录/再现设备，其中，当添加到透射通过衍射结构的波阵面的光程差通过由下列公式定义的光程差函数Φb来表示时Φb＝b2·h2+b4·h4+b6·h6+...满足下列公式-70＜(b4·hMAX4)/(f·λ0·10-6·(NA·(1-m)4)＜-20 (8A)其中，b2，b4，b6...分别是第2阶、第4阶、第6阶...光程差函数系数，以及其中，λ0(nm)是物镜的设计波长，hMAX是在其上面形成了衍射结构的光学表面的有效直径最大高度(mm)，m是物镜的图像形成放大率。
53.根据权利要求49所述的光学信息记录/再现设备，其中，环状相结构通过构成相邻的环面以便在光轴方向彼此移位，从而对于入射光产生预先确定的光程差，以及，物镜构成了会聚波阵面，该波阵面由于折射效应而会聚于信息记录表面上。
54.根据权利要求53所述的光学拾取设备的物镜，其中，当包括光轴的环面叫做中心环面时，邻近中心环面的外面的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比中心环面更短的光程长度，在最大有效直径位置的环面形成为沿光轴方向移动，以便具有比邻近其内侧的环面更长的光程长度，以及，在最大有效直径的75％的位置处的环面形成为被移动以便具有比邻近其内侧的环面和邻近其外侧的环面更短的光程长度。
55.据权利要求53或54所述的光学信息记录/再现设备，其中，环面的总数从3到20。
56.根据权利要求53到55中的任何一个权利要求所述的光学信息记录/再现设备，其中，当Δj(μm)是在其上面形成了环状相结构的光学表面的有效直径最大高度的75％的高度到100％的高度的区域中形成的环状相结构中相互邻近的环面的边界处沿光轴方向的步长中任意步长的步长量，并且n是设计波长λ0(nm)时物镜的折射率时，由下列公式代表的mjmj＝INT(X) (8B)是不小于2的整数，其中X＝Δj·(n-1)/(λ0·10-3)，INT(X)是通过对X进行四舍五入所获得的整数。
57.根据权利要求49到56中的任何一个权利要求所述的光学信息记录/再现设备，其中，在下列情况下当具有其设计波长λ0(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ0，T0)是物镜的残余像差的RMS值，当具有比波长λ0长5nm的波长λ1(nm)的光在第一周围温度T0＝25℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ1，T0)是物镜的残余像差的RMS值，以及当具有波长λ2(nm)的光在第二周围温度T1＝55℃的环境温度下入射到物镜时，W(λ2，T1)是物镜的残余像差的RMS值，则由下列公式定义的ΔW1和ΔW2ΔW1＝|W(λ2，T1)-W(λ0，T0)| (9)ΔW2＝|W(λ1，T0)-W(λ0，T0)| (10)满足下列公式ΔW1＜0.035λrms (11)ΔW2＜0.035λrms (12)其中当λ0＜600 nm时，λ2＝λ0+1.5(nm)以及当λ0≥600 nm时，λ2＝λ0+6(nm)。
58.根据权利要求57所述的光学信息记录/再现设备，其中，该设备满足下列公式(ΔW1)2+(ΔW2)2<0.05λrms---(13)]]>
59.根据权利要求49到58中的任何一个权利要求所述的光学记录/再现设备，其中，物镜是有限共轭类型的物镜，用于将从光源发出的发散光束会聚到信息记录表面，并满足下列公式1.1＞f＞0.2 (13A)
60.根据权利要求59所述的光学信息记录/再现设备，其中，当m是物镜的图像形成放大率时，该设备满足下列公式0.2＞|m|＞0.02(13B)
61.根据权利要求59或60所述的光学信息记录/再现设备，其中，物镜和光源被致动器结合起来，至少被驱动用于进行跟踪。
62.根据权利要求43到61中的任何一个权利要求所述的光学信息记录/再现设备，其中，设备满足下列公式0.8＜d/f＜1.8 (14)其中，d(mm)是物镜的光轴中的透镜厚度，f(mm)是焦距。
63.根据权利要求43到62中的任何一个权利要求所述的光学信息记录/再现设备，其中，物镜的设计波长λ0(nm)满足下列公式500≥λ0≥350(15)
64.根据权利要求43到63中的任何一个权利要求所述的光学信息记录/再现设备，其中，该设备满足下列公式0.40≤(X1-X2)·(N-1)/(NA·f·(1+|m|))≤0.63---(16)]]>其中X1垂直于光轴并与光源侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光源侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光源侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X1的情况下X1为正，在沿光源的方向测量X1的情况下X1为负，X2垂直于光轴并与光学信息记录介质侧的光学表面的顶端相切的平面以及有效直径的最外围部分中光学信息记录介质侧的光学表面(边缘光束入射到其中的光学信息记录介质侧的表面上NA的位置)之间沿光轴方向的距离(mm)，其中，在参考正切面沿光学信息记录介质的方向测量X2的情况下X2为正，在沿光源的方向测量X2的情况下X2为负，N在设计波长λ0时物镜的折射率，f物镜的焦距(mm)，以及m物镜的图像形成放大率。
全文摘要
用于光学拾取设备的物镜，该光学拾取设备包括光源；以及会聚光学系统，该系统包括物镜，用于将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面，该光学拾取设备能够通过用会聚光学系统将从光源发出的光束会聚到光学信息记录介质的信息记录表面来记录和/或再现信息，该物镜是塑料单透镜，当NA是将信息记录和/或再现到光学信息记录介质所需的图像侧数值孔径，f(mm)是物镜的焦距时，满足下列公式。甚至在具有高NA的塑料单透镜的情况下热像差也不会过度增大，且在折射类型的塑料单透镜中也可以将光学拾取设备实际应用温度范围内的热像差抑制在容许范围内。NA≥0.8 (1)；1.0＞f＞0.2 (2)。
文档编号G02B13/18GK1678935SQ0382054
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月28日 优先权日2002年8月28日
发明者木村彻 申请人:柯尼卡美能达控股株式会社