CN102473429A - 复合光学元件及光学头装置 - Google Patents

Abstract

一种复合光学元件，具备：具有曲面形状且以光学方式发挥作用的单透镜；在所述单透镜的表面形成的第一树脂层；及在所述第一树脂层上形成的第二树脂层，所述第一树脂层在所述第二树脂层侧具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅，在波长λ₁的光、波长λ₂的光及波长λ₃的光(λ₁＜λ₂＜λ₃)这三种光中的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为大致相同的值，在其他的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为不同的值。

Description

复合光学元件及光学头装置

技术领域

本发明涉及复合光学元件及光学头装置，尤其是涉及在波长不同的信息记录介质中使用的复合光学元件及光学头装置。

背景技术

作为光盘，Blu-ray(商品名，以下称为BD)、DVD、CD大范围地普及。这些BD、DVD、CD的在记录及再生中使用的光的波长等不同。具体而言，BD利用NA(数值孔径)为0.85的物镜将从波长405nm的光源射出的光聚光在基板的厚度(罩层的厚度)为0.1mm的信息记录介质上，从而进行信息的记录及再生。DVD利用NA为0.65的物镜，将从波长660nm的光源射出的光聚光在基板的厚度(罩层的厚度)为0.6mm的信息记录介质上，从而进行信息的记录及再生。CD利用NA为0.45的物镜，将从波长780nm的光源射出的光聚光在基板的厚度(罩层的厚度)为1.2mm的信息记录介质上，进行信息的记录及再生。

在上述的BD、DVD、CD的光盘中，考虑到利用一个物镜对在各个光盘中使用的波长的光进行聚光的情况时，能够校正因各个光盘的罩层的厚度的不同引起的球面像差，需要得到向各光盘的良好的聚光特性。另外，为了防止平行于各个光的光轴方向而移动的物镜与光盘的表面发生接触，而需要在物镜与光盘之间确保一定的距离，并得到向各光盘的良好的聚光特性。

为了应对这种情况，而存在按照向物镜入射的各个波长的光来调整发散角的方法。图1A及1B是示意性地表示使用了该方法的光学系统的例子的图，图1A表示BD用的光学系统，图1B表示CD用的光学系统。例如图1A所示，在BD用的光学系统中，设定为物镜201为φ3mm、NA0.85、物镜201与光盘(BD)202的距离WD1为0.7mm，使BD用的波长的光203以无穷大系统(发散角0°)入射，并聚光在罩层202a的厚度0.1mm的光盘202的信息记录面202b上。

另一方面，使用相同的物镜201，并要对应于光盘(CD)212时，由光源213将CD用的波长的光214作为发散光向物镜201入射，从而能够以可校正球面像差的状态聚光在罩层212a的厚度1.2mm的光盘(CD)212的信息记录面212b上。然而，在光盘(CD)212中，将物镜201与光盘(CD)212之间的距离WD2确保为例如0.3mm时，光源213与物镜201之间的距离L缩短为15mm左右，因此在从光源213至光盘(CD)212之间的光路中，难以配置其他的光学部件。另外，在BD及CD中，反射的光的焦点距离也不同，因此需要对各个光学系统设置检测这些光的光检测器，具有进行光盘的记录及再生的信号处理电路变得复杂这样的问题。

作为应对此种问题的方法，在专利文献1中，公开了一种光拾波装置，为了对于与DVD或CD对应的各个波长的光也具有作为物镜的功能，而通过将对这些波长的光显示出衍射作用的衍射光学元件配置在光学系统中，从而使用一个衍射光学元件来进行三个不同的规格的光盘中的信息的记录及再生。

专利文献1：日本国专利第3966303号

发明内容

在专利文献1所公开的方法中，由于能够对DVD及CD的各个波长的光独立地提供衍射作用，因此形成适合于各个波长的光的发散角，另外，能够进而附加对球面像差进行校正那样的相位分布，因此能够确保CD用的光学系统中的物镜与光盘之间的距离，并对于在记录及再生中使用的光的波长不同的三种规格的光盘适当地聚光。

然而，在专利文献1所记载的方法中，需要将衍射光学元件与物镜单独设置，需要对物镜等精密地进行位置对合，因此具有量产性变低的问题点。另外，为了对CD用的光进行衍射，而使用截面为矩形形状的二元光栅，因此由于仅利用±1次衍射光中的一方的衍射光，存在光的利用效率低的问题。

本发明鉴于上述点而作出，其目的在于提供一种无需进行位置对合，光的利用效率高，对于不同的规格的光盘都能够适当地聚光的复合光学元件及光学头装置。

本发明提供一种复合光学元件，具备：具有曲面形状且以光学方式发挥作用的单透镜；在所述单透镜的表面形成的第一树脂层；及在所述第一树脂层上形成的第二树脂层，所述第一树脂层在所述第二树脂层侧具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅，在波长λ₁的光、波长λ₂的光及波长λ₃的光(λ₁＜λ₂＜λ₃)这三种光中的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为大致相同的值，在其他的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为不同的值。

所述第二树脂层也可以在与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅。

在所述第二树脂层的与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面上形成的衍射光栅也可以具有将闪耀形状近似成多个高低差而成的阶梯状的近似闪耀形状，各所述高低差也可以提供在所述三种波长的光中的一种波长的大致整数倍的相位差，或提供所述三种波长的光中的两种波长的各个波长的大致整数倍的相位差。

所述第二树脂层也可以在与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面上具有以光轴为中心的中心区域和包围所述中心区域的轮带状的周边区域，所述中心区域也可以具有曲面形状，所述周边区域也可以相对于所述中心区域的曲面具有相位高低差或二元衍射光栅。

所述周边区域也可以具有所述相位高低差，所述相位高低差也可以具有多个高低差，各所述高低差也可以提供所述三种波长的光中的一种波长的大致整数倍的相位差，或提供所述三种波长的光中的两种波长各自的大致整数倍的相位差。

所述周边区域也可以具有所述相位高低差，所述相位高低差也可以由一个高低差构成，所述高低差也可以对于所述波长λ₃的光提供与λ₃/2的奇数倍大致相等的相位差，并对于波长λ₁的光及波长λ₂的光提供与各自的波长的大致整数倍大致相等的相位差。

所述周边区域也可以具有所述二元衍射光栅，所述二元衍射光栅的深度也可以是对于所述波长λ₃的光提供与λ₃/2的奇数倍大致相等的相位差，并对波长λ₁的光及波长λ₂的光提供与各自的波长的整数倍大致相等的相位差的值。

所述第一树脂层也可以在所述第二树脂层侧具有以光轴为中心的内部中心区域和包围所述内部中心区域的轮带状的内部周边区域，所述内部中心区域也可以具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅，所述内部周边区域也可以具有曲面形状。

也可以在所述第二树脂层上形成有保护层。

所述波长λ₁可以是375～435nm范围内的405nm波长带，所述波长λ₂可以是630～690nm范围内的660nm波长带，所述波长λ₃可以是成为750～810nm范围内的780nm波长带。

另外，本发明提供一种光学头装置，具备：射出405nm波长带的光、660nm波长带的光及780nm波长带的光的光源；将从所述光源射出的各个波长带的光聚光到与各个波长带的光对应的光盘的信息记录面上的所述记载的复合光学元件；及用于检测在所述光盘的信息记录面反射的信号光的光检测器。

发明效果

根据本发明，能够提供一种无需进行衍射光学元件等的位置对合，光的利用效率高，即使对于不同规格的光盘也能够分别适当地对光进行聚光的复合光学元件及光学头装置。

附图说明

图1A是使用共同的物镜向不同的光盘聚光的以往的光学系统的说明图。

图1B是使用共同的物镜向不同的光盘聚光的以往的光学系统的说明图。

图2是第一实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图3是第一实施方式中的复合光学元件的主视图。

图4是第一实施方式中的第一树脂层及第二树脂层的波长与折射率的相关图。

图5是第二实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图6是第二实施方式中的复合光学元件的主视图。

图7A是第二实施方式中的复合光学元件的说明图。

图7B是第二实施方式中的复合光学元件的说明图。

图8是第三实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图9是第四实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图10是第五实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图11是第六实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图12是第七实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图13是第七实施方式中的第一树脂层及第二树脂层的波长与折射率的相关图。

图14是第八实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图15是第九实施方式中的复合光学元件的剖视图。

图16是第十实施方式中的光学头装置的结构图。

图17是第十一实施方式中的光学头装置的结构图。

图18是实施例1中的波长与衍射效率的相关图。

图19是实施例1中的波长与衍射效率的相关图。

图20是假想的从光源到光盘的光学性的位置关系的说明图。

图21A是实施例1中的405nm波长光的像差图。

图21B是实施例1中的660nm波长光的像差图。

图21C是实施例1中的780nm波长光的像差图。

图22A是实施例2中的405nm波长光的像差图。

图22B是实施例2中的660nm波长光的像差图。

图22C是实施例2中的780nm波长光的像差图。

图23A是实施例3中的405nm波长光的像差图。

图23B是实施例3中的660nm波长光的像差图。

图23C是实施例3中的780nm波长光的像差图。

图24A是实施例4中的405nm波长光的像差图。

图24B是实施例4中的660nm波长光的像差图。

图24C是实施例4中的780nm波长光的像差图。

图25A是实施例5中的405nm波长光的像差图。

图25B是实施例5中的660nm波长光的像差图。

图25C是实施例5中的780nm波长光的像差图。

图26A是实施例8中的405nm波长光的像差图。

图26B是实施例8中的660nm波长光的像差图。

图26C是实施例8中的780nm波长光的像差图。

图27A是实施例9中的405nm波长光的像差图。

图27B是实施例9中的660nm波长光的像差图。

图27C是实施例9中的780nm波长光的像差图。

图28A是实施例10中的405nm波长光的像差图。

图28B是实施例10中的660nm波长光的像差图。

图28C是实施例10中的780nm波长光的像差图。

具体实施方式

以下，说明用于实施本发明的方式。

(第一实施方式)

对第一实施方式进行说明。本实施方式是包含具有物镜形状的单透镜的结构的复合光学元件。

基于图2，对本实施方式中的复合光学元件进行说明。图2是示意性地示出本实施方式中的复合光学元件和三种光盘的图。本实施方式中的复合光学元件10在单透镜11的表面形成有第一树脂层12，并在第一树脂层12的表面形成有第二树脂层13，成为一体化的结构。另外，在包含该复合光学元件10的结构的光学头装置中，构成为从未图示的光源根据需要经由光学系统等而能够入射波长不同的三种光线、即波长λ₁的光线14、波长λ₂的光线15、波长λ₃的光线16，各个光经由本实施方式中的复合光学元件10，向各种光盘聚光。

三种光盘是厚度为t₁且由罩层17a和信息记录面17b构成的第一光盘17、厚度为t₂且由罩层18a和信息记录面18b构成的第二光盘18、厚度为t₃且由罩层19a和信息记录面19b构成的第三光盘19。另外，第一光盘17利用波长λ₁的光而进行信息的记录及再生，第二光盘18利用波长λ₂的光而进行信息的记录及再生，第三光盘19利用波长λ₃的光而进行信息的记录及再生。通过将各个波长的光向各个信息记录面聚光而进行信息的记录及再生。另外，关于波长λ₁、波长λ₂、波长λ₃，处于λ₁＜λ₂＜λ₃的关系，关于各个光盘的罩层的厚度t₁、t₂、t₃，处于t₁＜t₂＜t₃的关系。

例如，第一光盘17为BD，波长λ₁是405nm波长带(375nm≤λ₁≤435nm)的光，第二光盘18是DVD，波长λ₂是660nm波长带(630nm≤λ₂≤690nm)的光，第三光盘19是CD，波长λ₃是780nm波长带(750nm≤λ₃≤810nm)的光。

需要说明的是，在图2中，示出了第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19，但一次能够进行记录再生的光盘为一种，对于三种第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19中的任一种，进行信息的记录及再生。即，第一光盘17通过波长λ₁的光线14的入射而进行信息的记录及再生，第二光盘18通过波长λ₂的光线15的入射而进行信息的记录及再生，第三光盘19通过波长λ₃的光线16的入射而进行信息的记录及再生。另外，设光线14、15、16向各个第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19入射时的数值孔径NA的值分别为NA₁、NA₂、NA₃时，处于NA₁＞NA₂＞NA₃的关系。

在说明本实施方式上，在图2中，示出了向第一光盘17入射的波长λ₁的光线14及向第三光盘19入射的波长λ₃的光线16以相对于复合光学元件10成为平行光的无穷大系统进行入射，向第二光盘18入射的波长λ₂的光线15以一边相对于复合光学元件10发散或收敛一边行进的有限系统进行入射的结构，但并不局限于此。可以是将向第三光盘19入射的波长λ₃的光线16相对于复合光学元件10以有限系统进行入射、将向第二光盘18入射的波长λ₂的光线15相对于复合光学元件10以无穷大系统进行入射的结构。另外，也可以是将向第二光盘18入射的波长λ₂的光线及向第三光盘19入射的λ₃的光线16均相对于复合光学元件10以有限系统进行入射的结构。

如上所述，本实施方式中的复合光学元件10在单透镜11的表面形成有第一树脂层12，在第一树脂层12的表面形成有第二树脂层13，由第一树脂层12与第二树脂层13的接合面(界面)，在波长λ₂的光线15及波长λ₃的光线16透过的区域形成有截面形状为闪耀形状的衍射光栅。图3是在本实施方式的复合光学元件10中，从复合光学元件10的光轴方向示意性地表示在单透镜11上形成的第一树脂层12的状态。需要说明的是，作为单透镜11，使用玻璃、树脂材料等，在玻璃的情况下，优选使用低折射率的材料，另外，使用塑料作为树脂材料时，使用环烯烃聚合物(COP)等，能够通过冲压加工形成为物镜等的透镜形状。

另外，也可以是第一树脂层12在光线15的外侧(相对于光轴为周边侧)具有闪耀形状等的凹凸，这种情况的凹凸形状是在波长λ₂的光及波长λ₃的光入射时也分别不向第二光盘18、第三光盘19聚光的形状。另外，如此，在光线15的外侧具有凹凸时，第一树脂层12和第二树脂层13相接的表面积增加，因此这些树脂彼此的密接性上升。由此，可靠性提高，将第二树脂层13层叠于第一树脂层时，利用该凹凸能够阻碍树脂的流动，能够抑制树脂的收缩引起的变形。需要说明的是，如此，形成凹凸的情况在以后的实施方式中也能够同样地使用。

第一树脂层12及第二树脂层13分别使用具有对于入射的光的波长的折射率、阿贝数不同的特性的材料。图4表示第一树脂层12和第二树脂层13中的波长与折射率的关系(波长分散特性)。例如，折射率特性12a表示第一树脂层12中的波长分散特性，折射率特性13a表示第二树脂层13中的波长分散特性。第一树脂层12的折射率和第二树脂层13的折射率在波长λ₁的带域中为折射率n₁₁，成为大致相同的值。然而，在波长λ₂的带域中，第一树脂层12的折射率为n₁₂，第二树脂层13的折射率为n₂₂，分别为不同的值。另外，在波长λ₃的带域中，第一树脂层12的折射率为n₁₃，第二树脂层13的折射率为n₂₃，分别为不同的值。在此，波长的带域是指相对于特定的波长λ_x为0.97λ_x～1.03λ_x的波长区域的情况。需要说明的是，折射率的值大致相同是指设特定的波长的光中的两个树脂材料的折射率之差为Δn_A时，形成为|Δn_A|≤0.02，在以后的实施方式中也同样。

另外，在图4中，表示了在波长λ₂的光及波长λ₃的光中第二树脂层13的折射率比第一树脂层12的折射率高的情况，但相反地，在第一树脂层12的折射率比第二树脂层13的折射率高时也能够得到同样的效果。另外，在以后的其他的实施方式中参照图4时，折射率特性12a也表示第一树脂层中的波长分散特性，折射率特性13a也表示第二树脂层中的波长分散特性。

在此，作为低阿贝数树脂材料，能够使用包含芳香族系烃的树脂材料、含有TiO₂、Nb₂O₅等低阿贝数的无机微粒子的树脂。芳香族系烃有时在紫外线的波长区域中具有吸收的情况，在波长为405nm附近能够得到急剧的折射率分散的情况。然而，在照射405nm的波长的光时，存在容易劣化的倾向，为了避免这种情况，优选包含苯基硅烷结构等对405nm的波长具有劣化耐性的结构。

作为高阿贝数树脂材料，能够使用脂肪族系烃、氟系烃、硫系烃。另外，在这些树脂中可以使用包含ZrO₂、SiO₂、Al₂O₃、La₂O₃等高阿贝数的无机微粒子的树脂。脂肪族系烃能得到平缓的折射率分散，但存在折射率降低的倾向，因此优选通过包含金刚烷结构或金刚烃结构等的材料来提高折射率，从而进行与低阿贝数材料的折射率的调整。

接下来，说明复合光学元件10的具体的结构。如图2所示，在设波长λ的两个树脂的折射率差为Δn时，沿与在第一树脂层12中行进的光的方向大致平行的方向提供的第一树脂层12的闪耀的高度(衍射面上的闪耀的高度)h₁以Δn×h₁/λ的值在从波长λ₂至波长λ₃的波长的带域中大致成为1的方式形成。在此，大致为1是指优选为0.5≤Δn×h₁/λ≤1.5的范围，更优选为0.7≤Δn×h₁/λ≤1.3的范围。

另外，第一树脂层12的闪耀的高度在整个面上并不局限于仅为h₁的值的情况，也可以具有与h₁不同的高度的值等而为不均一的情况。例如，由规定的值改变波长λ₂的光的衍射效率和波长λ₃的光的衍射效率时，能够对第一树脂层12的闪耀的高度进行2值化等而自由地设定。另外，在具有菲涅耳透镜形状的第一树脂层12的相邻的顶点间的距离(＝菲涅耳间距)缩短时，存在衍射效率相对于规定的值发生变化的情况。这种情况下，能够按照间距来调整高度，例如，以光轴为中心朝向周边部，通过附加高度的等级而使衍射效率均一化。另外，在使高度在整个面上不均一的情况下，设规定的高度为h₁时，只要在0.8×h₁≤h≤1.2×h₁之间调整高度h的值即可。需要说明的是，如此，对高度附加不均一的分布的情况能够在以后的实施方式中也同样地使用。

能够作为第一树脂层12及第二树脂层13使用的树脂材料只要满足上述的折射率的关系即可，可以使用热硬化型或紫外线硬化型的树脂材料。另外，只要是包含树脂的材料，也可以是混合有无机微粒子那样的混合材料。另外，作为将第一树脂层12及第二树脂层13与单透镜11接合且在第一树脂层12与第二树脂层13的界面形成衍射面的方法，可以使用基于紫外线、热量的压印法。

在如此形成的本实施方式的复合光学元件10中，波长λ₁的光在第一树脂层12中的折射率与在第二树脂层13中的折射率成为大致相同的值，因此在第一树脂层12与第二树脂层13的界面处，波长λ₁的光未发生衍射而行进。因此，以在波长λ₁的光以无穷大系统向复合光学元件10入射时能够聚光在第一光盘17的信息记录面17b上的方式，来决定单透镜11、第一树脂层12及第二树脂层13的形状。

另一方面，波长λ₃的光以无穷大系统入射时，因在第一树脂层12与第二树脂层13的界面上形成的衍射光栅而发生衍射，因此在充分地确保复合光学元件10与第三光盘19之间的距离的状态下，能够使波长λ₃的光聚光到第三光盘19的信息记录面19b的表面，且能够进行因第一光盘17的罩层17a与第三光盘19的罩层19a的厚度的不同所产生的球面像差的校正。

此外，在本实施方式的复合光学元件10中，使波长λ₂的光以有限系统进行入射并进行球面像差的校正，从而能够使波长λ₂的光聚光到第二光盘18的信息记录面18b上。即，通过调整向复合光学元件10入射的波长λ₂的光的发散状态(发散角)和使入射的光衍射而聚光的衍射光栅的性能(规格)，而能够聚光到第二光盘18的信息记录面18b上。

在本实施方式的复合光学元件10中，通过上述的结构，能够在充分地确保复合光学元件10与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离的状态下，使波长λ₁的光、波长λ₂的光及波长λ₃的光聚光。

(第二实施方式)

接下来，对第二实施方式进行说明。基于图5，说明本实施方式中的复合光学元件。本实施方式中的复合光学元件是包括单透镜的构成。

本实施方式中的复合光学元件20是在单透镜21的表面形成有第一树脂层22且在第一树脂层22的表面形成有第二树脂层23而一体化的结构。由第一树脂层22与第二树脂层23的界面形成截面形状为闪耀形状的衍射光栅，在第二树脂层23的表面、即与第一树脂层22未相接的面上形成有相位高低差24。第一树脂层22的折射率与第二树脂层23的折射率在波长λ₁的带域中为大致相同的值，在波长λ₂的带域及波长λ₃的带域中值不同，具有图4所示的波长分散特性。另外，波长λ₂的光及波长λ₃的光以有限系统向复合光学元件20入射。需要说明的是，图6在本实施方式的复合光学元件20中从光轴方向示意性地表示第二树脂层23的表面的形成有相位高低差24的状态。另外，在本实施方式中，在第二树脂层23的表面上，将形成有相位高低差24的区域称为周边区域，将包含光轴且未形成相位高低差24的区域称为中心区域。

接下来，基于图7A及7B说明本实施方式中的复合光学元件20的相位高低差24及其效果。相位高低差24为了校正复合光学元件20中的残留像差而形成。例如，由于未形成相位高低差24，因此当波长λ₂的光入射而聚光到第二光盘上时，在残留波面像差具有图7A中的波面像差31那样的分布的情况下，通过相位高低差24，以使波面像差31抵消的方式进行提供波面像差32所示的相位差的校正，从而减少球面像差。并且，图7B表示对波面像差31减去了波面像差32所得到的残留的波面像差33。需要说明的是，图7A及7B表示本实施方式中的复合光学元件20的沿着光轴的截面的波面像差，作为波面像差31的球面像差以光轴为中心产生旋转对称的分布。周边区域以光轴为中心成为旋转对称的轮带状的区域。

由本实施方式中的复合光学元件20产生的波面像差的大小因波长λ₁的光、波长λ₂的光、波长λ₃的光而不同，因此优选由相位高低差24，尤其是仅以要校正波面像差的特定的波长的光为对象，而对其他的波长的光不产生多余的波面像差。例如，在仅对波长λ₂的光要校正波面像差时，相位高低差24中的高低差d₂以满足以下的(1)～(3)的数学式的方式制作。

(m₁-0.1)λ₁≤d₂(n₂(λ₁)-1)≤(m₁+0.1)λ₁··(1)

(m₂+0.1)λ₂＜d₂(n₂(λ₂)-1)＜(m₂+0.9)λ₂··(2)

(m₃-0.1)λ₃≤d₂(n₂(λ₃)-1)≤(m₃+0.1)λ₃··(3)

在此，n₂(λ₁)、n₂(λ₂)及n₃(λ₃)分别是第二树脂层23中的波长λ₁的光的折射率、波长λ₂的光的折射率及波长λ₃的光的折射率。另外，m₁、m₂及m₃是整数。以满足上述(1)～(3)所记载的式子的方式制作本实施方式中的复合光学元件20。需要说明的是，高低差d₂相当于与光轴大致平行的高度，在图5中作为例子而形成了高低差d₂的个数为两个(台阶数＝2)的相位高低差24，但若能够将波面像差31抵消则台阶数也可以为3以上。

由此，在本实施方式的复合光学元件20中，在波面(球面)像差的校正不充分的情况下，能够校正规定的波长中的波面(球面)像差，能够使波长λ₁的光、波长λ₂的光及波长λ₃的光相对于第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19以低的波面(球面)像差量良好地聚光。另外，在本实施方式中，在第二树脂层23的表面形成有相位高低差24，但也可以在第一树脂层22的衍射光栅面形成添加了相位高低差的形状。需要说明的是，关于上述以外的内容与第一实施方式相同。

(第三实施方式)

接下来，对第三实施方式进行说明。图8是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件40的图。本实施方式中的复合光学元件40在单透镜41的表面形成第一树脂层42，在第一树脂层42的表面形成第二树脂层43，成为一体化的结构。由第一树脂层42与第二树脂层43的界面而形成与第一实施方式同样的截面形状为闪耀形状的衍射光栅，为了与后述的另一个衍射光栅相区别，而将该衍射光栅作为第一衍射光栅。并且，在第二树脂层43的表面、即与第一树脂层43不相接的第二树脂层43的表面形成有第二衍射光栅44。第一树脂层42的折射率与第二树脂层43的折射率在波长λ₁的带域中为大致相同的值，在波长λ₂的带域及波长λ₃的带域中值不同，具有图4所示的波长分散特性。

第二衍射光栅44形成在第二树脂层43的表面整体，在该第二衍射光栅44中也使入射的光发生衍射，从而能够减少产生的像差以改善聚光性。即，在第一衍射光栅中也残留有残留像差时，用于进行残留像差的校正。向树脂层43的表面入射的光因第二衍射光栅44而发生衍射，因此行进方向发生变化，对于在第一树脂层42与第二树脂层43之间折射率不同的波长的光，因第一衍射光栅发生衍射，由此进行残留像差的校正，各个波长的光聚光到第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19上。

在第二衍射光栅44为闪耀形状时，成为最大的衍射效率的是与光轴大致平行的闪耀形状的高度d₃满足以下的(4)～(6)的式子的情况。

(m₁-0.3)λ₁≤d₃(n₂(λ₁)-1)≤(m₁+0.3)λ₁··(4)

(m₂-0.3)λ₂≤d₃(n₂(λ₂)-1)≤(m₂+0.3)λ₂··(5)

(m₃-0.3)λ₃≤d₃(n₂(λ₃)-1)≤(m₃+0.3)λ₃··(6)

在此，n₂(λ₁)、n₂(λ₂)及n₃(λ₃)分别是第二树脂层43中的波长λ₁的光的折射率、波长λ₂的光的折射率及波长λ₃的光的折射率。另外，m₁、m₂及m₃是整数。以满足上述(4)～(6)中的数学式的方式制作本实施方式的复合光学元件40。

由此，利用本实施方式的复合光学元件40中的光的折射、第二树脂层43的表面(第二衍射光栅)的光的衍射、第一树脂层42与第二树脂层43的界面(第一衍射光栅)的光的衍射这三个光学特性，能够以各个波长的光良好地聚光到各个光盘的信息记录面上的方式实现高自由度的设计。

在此，本实施方式的复合光学元件40所包含的第一树脂层42和第二树脂层43的折射率具有图4所示那样的波长分散特性，因此对于波长λ₁的光，通过复合光学元件40中的光的折射及第二树脂层43中的光的衍射而向第一光盘17聚光。另外，对于波长λ₂的光，通过复合光学元件40中的光的折射、第二衍射光栅中的光的衍射及第一衍射光栅中的光的衍射而向第二光盘18聚光。另外，对于波长λ₃的光，通过复合光学元件40中的光的折射、第二衍射光栅中的光的衍射及第一衍射光栅中的光的衍射而向第三光盘19聚光。

另外，在第二衍射光栅44的截面形状如图8所示为阶梯状地近似闪耀形状而成的近似闪耀形状时，能够对各个波长的光提供不同的光学作用。例如，利用第二衍射光栅44仅使波长λ₂的光衍射时，近似闪耀形状的各段的高低差d_3S以满足以下的(7)～(9)的式子的方式制作，仅对波长λ₂的光起作用，对于波长λ₁的光及波长λ₃的光，不利用第二衍射光栅44进行衍射地透过。

(p₁-0.1)λ₁≤d_3S(n₂(λ₁)-1)≤(p₁+0.1)λ₁···(7)

(p₂+0.1)λ₂＜d_3S(n₂(λ₂)-1)＜(p₂+0.9)λ₂···(8)

(p₃-0.1)λ₃≤d_3S(n₂(λ₃)-1)≤(p₃+0.1)λ₃···(9)

另外，p₁、p₂及p₃为整数。由此，在第二衍射光栅44的截面形状为近似闪耀形状时，利用本实施方式的复合光学元件40中的折射、在第二衍射光栅中选择性地对入射的光的波长进行衍射、第一衍射光栅中的衍射这三个光学特性，能够以使各个波长的光良好地聚光到各个光盘的信息记录面上的方式实现高自由度的设计。

在此，本实施方式的复合光学元件40中所包含的第一树脂层42的折射率与第二树脂层43的折射率具有图4所示那样的波长分散特性，因此对于波长λ₁的光，通过复合光学元件40中的光的折射，而聚光到第一光盘17中的信息记录面17b上。另外，对于波长λ₂的光，通过复合光学元件40中的光的折射、第二衍射光栅中的光的衍射及第一衍射光栅中的光的衍射，而聚光到第二光盘18中的信息记录面18b上。另外，对于波长λ₃的光，通过复合光学元件40中的光的折射、第一衍射光栅中的光的衍射而聚光到第三光盘19中的信息记录面19b上。

在本实施方式中，波长λ₁的光优选以无穷大系统向复合光学元件40入射，但波长λ₂的光及波长λ₃的光既可以以无穷大系统、也可以以有限系统进行入射。在本实施方式的复合光学元件40中，能够对于各个波长的光进行聚光，并充分地确保复合光学元件40与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离。需要说明的是，上述以外的内容与第一实施方式相同。

(第四实施方式)

接下来，对第四实施方式进行说明。图9是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件50的图。本实施方式中的复合光学元件50在单透镜51的表面形成第一树脂层52、在第一树脂层52的表面形成第二树脂层53，从而成为一体化的结构。由第一树脂层52与第二树脂层53的界面，形成与第一实施方式同样的截面形状为闪耀形状的衍射光栅，为了与后述的另一个衍射光栅相区别，而将该衍射光栅作为第一衍射光栅。并且，在第二树脂层53的表面、即与第一树脂层53未相接的面上形成二元型的第二衍射光栅54。另外，在本实施方式中，在第二树脂层53的表面上，将形成有第二衍射光栅54的区域称为周边区域，将包含光轴且未形成第二衍射光栅54的区域称为中心区域。第一树脂层52的折射率与第二树脂层53的折射率在波长λ₁的带域中为大致相同的值，在波长λ₂的带域及波长λ₃的带域中值不同，具有图4所示的波长分散特性。

另外，在本实施方式中，波长λ₁的光优选以无穷大系统向本实施方式的复合光学元件50入射，波长λ₂的光及波长λ₃的光可以以有限系统向本实施方式的复合光学元件50入射。需要说明的是，波长λ₂的光和波长λ₃的光中的任一方也可以以无穷大系统向复合光学元件50入射。

第二衍射光栅54在第二树脂层53的周边区域形成，具有限制开口的尺寸的作用。形成有第二衍射光栅54的区域是以光轴为中心成为旋转对称的轮带状的区域，在波长λ₃的光向第二衍射光栅54入射时，通过使光衍射来限制向与波长λ₃的光对应的第三光盘19聚光的光的开口。另一方面，波长λ₁的光及波长λ₂的光在第二衍射光栅54中不发生光的衍射，而分别聚光到第一光盘17及第二光盘18的信息记录面18b上。即，波长λ₃的光中的向作为周边区域的第二衍射光栅54入射而发生了衍射的光不聚光到第三光盘19的信息记录面19b上，仅是透过未形成第二衍射光栅54的包括光轴在内的中心区域的光聚光到第三光盘19的信息记录面19b上。

在第一～第三实施方式中，以各个波长的光在被进行了开口限制的成为所希望的NA的状态下向复合光学元件入射的情况为前提进行了说明，但本实施方式中，通过形成如此体现波长选择性地对入射的光进行开口限制的功能的第二衍射光栅54，而在使用复合光学元件50的光学系统中，有时也可以不使用与复合光学元件50单独地体现开口限制功能的光学元件等。

为了体现此种开口限制功能，而在本实施方式的复合光学元件50中，第二衍射光栅54的与光轴大致平行的高度d₄以满足以下的(10)～(12)的式子的方式制作。

(m₁-0.2)λ₁≤d₄(n₂(λ₁)-1)≤(m₁+0.2)λ₁···(10)

(m₂-0.2)λ₂≤d₄(n₂(λ₂)-1)≤(m₂+0.2)λ₂···(11)

(m₃+0.3)λ₃≤d₄(n₂(λ₃)-1)≤(m₃+0.7)λ₃···(12)

在此，n₂(λ₁)、n₂(λ₂)及n₃(λ₃)分别是第二树脂层53中的波长λ₁的光的折射率、波长λ₂的光的折射率及波长λ₃的光的折射率。另外，m₁、m₂及m₃是整数。如此，通过满足上述(10)、(11)，以比波长λ₃的光的数值孔径(NA₃)大的数值孔径进行入射的波长λ₁的光及波长λ₂的光在衍射光栅54中不衍射而透过，进而通过满足上述(12)而向衍射光栅54入射的波长λ₃的光的±1次衍射效率成为最大且直线前进透过的光的光量大致成为0(0次衍射效率为大致0％)，因此向第二衍射光栅54入射的光几乎不向第三光盘19的信息记录面19b聚光，提高开口限制功能，故而优选。

由此，在本实施方式中，能够使与各个波长的光相适合的开口的尺寸的光向光盘聚光，另外，能够充分地确保复合光学元件50与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离。需要说明的是，上述以外的内容与第一实施方式相同。

(第五实施方式)

接下来，对第五实施方式进行说明。图10是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件60的图。本实施方式中的复合光学元件60在单透镜61的表面形成有第一树脂层62、在第一树脂层62的表面形成有第二树脂层63，从而成为一体化的结构。由第一树脂层62与第二树脂层63的界面形成与第一实施方式同样的截面形状为闪耀形状的衍射光栅，在第二树脂层63的表面、即在与第一树脂层63未相接的面上形成相位高低差64。另外，在本实施方式中，在第二树脂层63的表面上，将形成有相位高低差64的区域称为周边区域，将包含光轴且未形成相位高低差64的区域称为中心区域。第一树脂层62的折射率与第二树脂层63的折射率在波长λ₁的带域中为大致相同的值，在波长λ₂的带域及波长λ₃的带域中值不同，具有图4所示的波长分散特性。

另外，在本实施方式中，波长λ₁的光优选以无穷大系统向本实施方式的复合光学元件60入射，波长λ₂的光及波长λ₃的光可以以有限系统向本实施方式的复合光学元件60入射。需要说明的是，波长λ₂的光和波长λ₃的光中的任一方也可以以无穷大系统向复合光学元件60入射。

相位高低差64在第二树脂层63的周边区域形成，具有限制波长λ₃的光的开口的尺寸的作用。形成有相位高低差64的区域是以光轴为中心成为旋转对称的轮带状的区域，具有在向第二树脂层63入射的波长λ₃的光中在形成有相位高低差64的轮带状的周边区域与未形成相位高低差64的包含光轴的中心区域之间提供相位差的作用。具体而言，仅波长λ₃的光利用相位高低差64而使光的相位变化，从而产生大的像差。由于产生的像差，通过了相位高低差64的光未聚光到第三光盘19的信息记录面19b上，仅是透过未形成相位高低差64的中心区域的光向第三光盘19的信息记录面19b聚光。因此，在使用复合光学元件60的光学系统中，有时也可以不使用与复合光学元件60分别具有开口限制功能的光学元件等。

由此，波长λ₁的光及波长λ₂的光不会产生相位高低差64中的像差地聚光到第一光盘17及第二光盘18的信息记录面上，由于波长λ₃的光向相位高低差64入射的光会产生大的像差，因此仅是向相位高低差64内侧的中心区域入射的光聚光到第三光盘19的信息记录面。

为了体现此种开口限制功能，在本实施方式的复合光学元件60中，相位高低差64中的与光轴大致平行的高低差d₅以满足以下的(13)～(15)的式子的方式制作。

(m₁-0.2)λ₁≤d₅(n₂(λ₁)-1)≤(m₁+0.2)λ₁···(13)

(m₂-0.2)λ₂≤d₅(n₂(λ₂)-1)≤(m₂+0.2)λ₂···(14)

(m₃+0.3)λ₃≤d₅(n₂(λ₃)-1)≤(m₃+0.7)λ₃···(15)

在此，n₂(λ₁)、n₂(λ₂)及n₂(λ₃)分别是第二树脂层63中的波长λ₁的光的折射率、波长λ₂的光的折射率及波长λ₃的光的折射率。另外，m₁、m₂及m₃是整数。如此，通过满足上述(13)、(14)，入射的波长λ₁的光及波长λ₂的光以相位高低差64来提供这些波长的大致整数倍的相位差，因此在外观上，以与未产生相位差的状态相同的状态透过。此外，通过满足上述(15)，向相位高低差64入射的波长λ₃的光相对于中心区域产生最大的相位差，因此透过了相位高低差64的光在光盘19的信息记录面上的聚光性较大地下降，因此开口限制功能提高，故而优选。

由此，在本实施方式中，能够使与各个波长的光相适合的开口的尺寸的光向光盘聚光，另外，能够充分地确保复合光学元件60与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离。另外，在本实施方式中，在第二树脂层63的表面形成有相位高低差64，但也可以形成对第一树脂层62的衍射光栅面附加了相位高低差的形状。需要说明的是，上述以外的内容与第一实施方式相同。

(第六实施方式)

接下来，对第六实施方式进行说明。图11是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件65的图。本实施方式中的复合光学元件65在单透镜66的表面形成有第一树脂层67，在第一树脂层67的表面形成有第二树脂层68，从而成为一体化的结构。由第一树脂层67与第二树脂层68的界面形成与第一实施方式同样的截面形状为闪耀形状的衍射光栅，为了与后述的另一个衍射光栅相区别，将该衍射光栅作为第一衍射光栅。并且，在第二树脂层68的表面、即在与第一树脂层67未相接的面上形成有闪耀形状的第二衍射光栅69。另外，在本实施方式中，在第二树脂层68的表面，将形成有第二衍射光栅69的区域称为周边区域，将包含光轴且未形成第二衍射光栅69的区域称为中心区域。第一树脂层67的折射率与第二树脂层68的折射率在波长λ₁的带域中为大致相同的值，在波长λ₂的带域及波长λ₃的带域中值不同，具有图4所示的波长分散特性。

另外，在本实施方式中，波长λ₁的光优选以无穷大系统向本实施方式的复合光学元件65入射，波长λ₂的光及波长λ₃的光可以以有限系统向本实施方式的复合光学元件65入射。需要说明的是，波长λ₂的光和波长λ₃的光中的任一方也可以以无穷大系统向复合光学元件65入射。

第二衍射光栅69在第二树脂层68的周边区域形成，该周边区域是以光轴为中心成为旋转对称的轮带状的区域。另外，形成有第二衍射光栅69的周边区域可以设定作为任意的区域，但在此，考虑为相当于仅是数值孔径比其他的波长的光大的波长λ₁的光所入射的区域，波长λ₂的光及波长λ₃的光未向周边区域入射。并且，波长λ₁的光向中心区域及周边区域入射时，使向中心区域入射的光折射，另一方面，利用第二衍射光栅69使向周边区域入射的光衍射，从而向与波长λ₁的光对应的第一光盘17聚光。另外，对于波长λ₂的光及波长λ₃的光，与第一实施方式同样地，分别向第二光盘18、第三光盘19聚光。

在本实施方式的复合光学元件65中，尤其是通过在周边区域设置闪耀形状的第二衍射光栅，从而能够使数值孔径大的波长λ₁的光中的向周边区域入射的光以规定的衍射角发生衍射。并且，通过增大周边区域的衍射角，从而能够缓和复合光学元件65、尤其是单透镜66的周边区域的形状。这种情况下，复合光学元件的加工精度变高，容易得到所希望的光学特性。另外，也可以利用折射与衍射的色分散的方向不同的情况对色像差进行校正。

〔第七实施方式〕

接下来，对第七实施方式进行说明。图12是示意性地表示本实施方式的复合光学元件70的图。本实施方式中的复合光学元件70在单透镜71的表面形成有第一树脂层72，在第一树脂层72的表面形成有第二树脂层73，从而成为一体化的结构。由第一树脂层72与第二树脂层73的界面形成截面形状为闪耀形状的衍射光栅。

图13表示第一树脂层72和第二树脂层73的波长与折射率的关系(波长分散特性)。折射率特性72a表示第一树脂层72中的波长分散特性，折射率特性73a表示第二树脂层73中的波长分散特性。如图13所示，在波长λ₁的带域中，第一树脂层72中的折射率为n_11R，第二树脂层73中的折射率为n_21R，彼此不同。然而，在波长λ₂的带域中，第一树脂层72中的折射率为n_12R，第二树脂层73中的折射率为n_22R，成为大致相同的值。另外，在波长λ₃的带域中，第一树脂层72中的折射率为n_13R，第二树脂层73中的折射率为n_23R，成为大致相同的值。在设第一树脂层72的折射率与第二树脂层73的折射率之差即折射率差为Δn(λ₁)时，由第一树脂层72与第二树脂层73的界面所形成的、沿着与在第一树脂层72中行进的光的方向大致平行的方向提供的闪耀形状的高度h₆若满足(16)的式子则优选，

(m₁-0.5)λ₁≤h₆Δn(λ₁)≤(m₁+0.5)λ₁·····(16)，

若满足(17)的式子则更优选，

(m₁-0.3)λ₁≤h₆Δn(λ₁)≤(m₁+0.3)λ₁·····(17)。

需要说明的是，m₁为自然数。由此，在由第一树脂层72与第二树脂层73的界面所形成的衍射光栅中，波长λ₁的光入射时光发生衍射，波长λ₂的光及波长λ₃的光入射时光几乎不衍射地透过。另外，第一树脂层72的闪耀的高度在整面上不局限于仅为h₆的值，也可以具有与h₆不同的高度的值等而为不均一的情况。

在本实施方式的复合光学元件70中，波长λ₃的光入射时，在充分地确保复合光学元件70与第三光盘19之间的距离的状态下，以聚光到第三光盘19的信息记录面19b的表面上那样的形状来制作复合光学元件70。另外，形成为，在波长λ₂的光入射时，即使第二光盘18的罩层18a的厚度与第三光盘19的罩层19a的厚度不同，也能够校正由此产生的球面像差。另外，波长λ₁的光以无穷大系统入射的情况下，通过复合光学元件70中的光的折射、形成在第一树脂层72与第二树脂层73之间的衍射光栅所产生的光的衍射，而聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。需要说明的是，也可以在第二树脂层73的表面上设置第二、第五实施方式所示的相位高低差或第三、第四实施方式所示的(第二)衍射光栅。

由此，在本实施方式中，能够以充分地确保复合光学元件70与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离的状态分别进行聚光。需要说明的是，上述以外的内容与第一实施方式相同。另外，在以后的其他的实施方式中参照图13的情况下，也是折射率特性72a表示第一树脂层的波长分散特性，折射率特性73a表示第二树脂层的波长分散特性。

〔第八实施方式〕

接下来，对第八实施方式进行说明。图14是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件80的图。本实施方式中的复合光学元件80在单透镜81的表面形成有第一树脂层82，在第一树脂层82的表面形成有第二树脂层83，从而成为一体化的结构。由第一树脂层82与第二树脂层83的界面而在包含光轴的局部的区域上形成截面形状为闪耀形状的衍射光栅。

具体而言，本实施方式中的复合光学元件80具有：由前述的第一树脂层82与第二树脂层83的界面而形成截面形状为闪耀形状的衍射光栅的第一区域7A；及未由第一树脂层82与第二树脂层83的界面形成此种闪耀形状的衍射光栅的第二区域7B。另外，第一区域7A是包含光轴在内的圆形的区域，第二区域7B是作为第一区域7A的周边部分的轮带状的区域。需要说明的是，也将第一区域7A称为内部中心区域，将第二区域7B称为内部周边区域。

在此，例如，在作为第二区域7B的周边的区域形成衍射光栅时，衍射光栅的间距与距光轴的距离呈反比例地变窄，因此要求更高的精度的制造技术。复合光学元件80具有曲面形状，该曲面形状用于对向离开光轴的第二区域7B入射的波长λ₁的光不通过衍射而仅通过折射来聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。即，向第一区域7A入射的波长λ₁的光能够通过光的折射和光的衍射而聚光到第一光盘17的信息记录面17b上，向第二区域7B入射的波长λ₁的光能够通过光的折射而聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。需要说明的是，以向第二区域7A入射的波长λ₂的光向第二光盘18的信息记录面18b聚光且波长λ₃的光向第三光盘19的信息记录面19b聚光的方式形成。

第一树脂层82和第二树脂层83与第七实施方式的情况同样地具有图13所示的波长分散特性，在波长λ₁的带域中，第一树脂层82的折射率与第二树脂层83的折射率为不同的值，但在波长λ₂的带域中，第一树脂层82的折射率与第二树脂层83的折射率为大致相同的值，另外，在波长λ₃的带域中，第一树脂层82的折射率与第二树脂层83的折射率为大致相同的值。在设第一树脂层82的折射率与第二树脂层83的折射率的差为Δn(λ₁)时，形成在第一树脂层82与第二树脂层83之间的、沿着与向第一树脂层82入射的光的行进方向大致平行的方向提供的闪耀形状的高度h₇若满足(18)的式子则优选，

(m₁-0.5)λ₁≤h₇Δn(λ₁)≤(m₁+0.5)λ₁·····(18)

若满足(19)的式子则更优选，

(m₁-0.3)λ₁≤h₇Δn(λ₁)≤(m₁+0.3)λ₁·····(19)。

需要说明的是，m₁为自然数。需要说明的是，在本实施方式的复合光学元件80形成为如下的形状，即，在第一区域7A中，当波长λ₃的光入射时，以充分地确保复合光学元件80与第三光盘19之间的距离的状态聚光到第三光盘19的信息记录面19b上，另外，在第二区域7B中，当波长λ₁的光入射时，聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。另外，第一树脂层82的闪耀的高度在整个面上不局限于仅为h₇的值，也可以是具有与h₇不同的高度的值等而为不均一的情况。

如此，波长λ₁的光以无穷大系统向本实施方式的复合光学元件80入射时，透过了第一区域7A的光由于利用第一树脂层82与第二树脂层83的界面所形成的衍射光栅而发生衍射，聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。另外，在第二区域7B中，光被折射而聚光到第一光盘17的信息记录面17b上。另外，波长λ₂的光及波长λ₃的光以有限系统或无穷大系统向本实施方式的复合光学元件80的第一区域7A入射，没有由于利用第一树脂层82与第二树脂层83的界面所形成的衍射光栅发生衍射而进行聚光。需要说明的是，在第二树脂层83的表面上也可以设置第二、第五实施方式所示的相位高低差或第三、第四、第六实施方式所示的(第二)衍射光栅。

由此，在本实施方式中，能够以充分地确保复合光学元件80与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离的状态分别进行聚光。需要说明的是，上述以外的内容与第七实施方式相同。

〔第九实施方式〕

接下来，对第九实施方式进行说明。图15是示意性地表示本实施方式中的复合光学元件90的图。本实施方式中的复合光学元件90在单透镜91的表面形成第一树脂层92，在第一树脂层92的表面形成第二树脂层93，从而成为一体化的结构。由第一树脂层92与第二树脂层93的界面形成截面形状为闪耀形状且沿着与在第一树脂层92上行进的光的方向大致平行的方向提供的高度h₈的衍射光栅。此外，在第二树脂层93的表面上形成有保护层94。

另外，如图4所示的波长分散特性那样，第一树脂层92的折射率与第二树脂层93的折射率在波长λ₁的带域的光中为大致相同的值，在波长λ₂的带域的光及波长λ₃的带域的光中成为不同的值，或者如图13所示的波长分散特性那样，在波长λ₂的带域的光及波长λ₃的带域的光中分别为大致相同的值，在波长λ₁的带域的光中成为不同的值。

单透镜91可以通过冲压加工而形成为非球面形状，另外，也可以通过研磨加工而将两面加工成球面形状。另外，保护层94既可以与单透镜91为相同的材料，也可以为不同的材料。保护层94既可以在第二树脂层93上直接形成树脂，也可以另外将对玻璃或树脂进行了冲压的透镜形状的材料隔着第二树脂层93来粘接。

在本实施方式的复合光学元件90中，说明了如图4所示的波长分散特性那样第一树脂层92的折射率与第二树脂层93的折射率在波长λ₁的带域的光中为大致相同的值，在波长λ₂的带域的光及波长λ₃的带域的光中为不同的值的情况。当波长λ₁的光以无穷大系统入射时，利用复合光学元件90的光的折射而聚光在第一光盘17的信息记录面17b上。另外，在波长λ₃的光入射时，在复合光学元件90中的光的折射和由利用第一树脂层92与第二树脂层93的界面所形成的衍射光栅进行的光的衍射的作用下，波长λ₃的光以充分地确保复合光学元件90与第三光盘19之间的距离的状态向第三光盘19的信息记录面19b聚光。在波长λ₂的光入射时，由于以与波长λ₃的光不同的发散角入射，校正与第三光盘19的罩层19a不同的厚度的第二光盘18的罩层18a所产生的球面像差，从而能够聚光到第二光盘18的信息记录面18b上。

在本实施方式中，通过形成保护层94而保护第一树脂层92及第二树脂层93，因此能够提高可靠性，另外，能够以充分地确保复合光学元件80与第一光盘17、第二光盘18及第三光盘19之间的距离的状态分别进行聚光。另外，第一树脂层92的闪耀的高度在整个面上不局限于仅为h₈的值，也可以具有与h₈不同的高度的值等而为不均一的情况。

需要说明的是，在第二树脂层93的表面上也可以设置第二、第五实施方式所示的相位高低差或第三、第四、第六实施方式所示的(第二)衍射光栅，此外，也可以如第八实施方式记载那样仅在两个区域中的一方的区域形成衍射光栅。需要说明的是，上述以外的内容与第一实施方式相同。

〔第十实施方式〕

接下来，对第十实施方式进行说明。本实施方式是具有第一～第九实施方式的复合光学元件的光学头装置。

基于图16来说明本实施方式中的光学头装置。本实施方式中的光学头装置是用于进行光盘110的记录及再生的光学头装置，对应于三种不同的波长的光。具体而言，作为光盘110，对应于BD、DVD、CD这三种光盘，分别对应于405nm波长带、660nm波长带、780nm波长带的光。

本实施方式的光学头装置具有发出作为405nm波长带的波长λ₁的光的第一激光光源111、发出作为660nm波长带的波长λ₂的光的第二激光光源112、发出作为780nm波长带的波长λ₃的光的第三激光光源113、第一光束分离器114、第二光束分离器115、第三光束分离器116、准直透镜117、复合光学元件118、第四光束分离器119、第五光束分离器120、第一光电检测器121、第二光电检测器122、第三光电检测器123。需要说明的是，这些光束分离器使用偏光光束分离器、分色棱镜等。

需要说明的是，复合光学元件118能够利用体现物镜功能的第一～第九实施方式中的任一方式所记载的复合光学元件。另外，准直透镜117也可以具备通过与光轴平行地移动而能够调节向复合光学元件118入射的各个波长的光的发散角的结构。在准直透镜117的移动中使用未图示的步进电动机等。具体而言，设距各个光源的位置和到准直透镜117的物体侧主点的距离为s₁、设准直透镜117的像侧主点和准直透镜117的像侧主点与准直透镜117所进行的成像位置的距离为s₂、设准直透镜117的焦点距离为f时，数1所记载的式子成立。在数1的式子中，通过s₂的值来确定向准直透镜117入射的光的发散角，因此能够以成为所希望的发散角的方式确定s₁的值、f的值。

[数1]

$\frac{1}{s_2}=\frac{1}{s_1}+\frac{1}{f}$

在本实施方式中，由第一激光光源111发出的波长λ₁的光在第一光束分离器114、第二光束分离器115及第三光束分离器116中直线前进，经由准直透镜117，通过作为物镜的复合光学元件118而聚光，向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₁的光对应的作为第一光盘的BD。然后，在光盘110的信息记录面上反射的光透过了复合光学元件118及准直透镜117后，经由第三光束分离器116发生偏转，此外在第四光束分离器119及第五光束分离器120中进行了直线前进后，向第一光电检测器121入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。需要说明的是，在准直透镜117与复合光学元件118之间的光路中具备相对于光的波长提供1/4的相位差的未图示的1/4波长板。此外在光路中也可以具备对向复合光学元件118入射的角波长的光的数值孔径进行控制的未图示的开口限制元件。

另外，由第二激光光源112发出的波长λ₂的光在第一光束分离器114中发生了偏转后，在第二光束分离器115及第三光束分离器116中进行直线前进，经由准直透镜117，通过作为物镜的复合光学元件118聚光而向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₂的光对应的作为第二光盘的DVD。然后，在光盘110的信息记录面上所反射的光透过了复合光学元件118及准直透镜117后，经由第三光束分离器116发生偏转，进而，在第四光束分离器119中进行了直线前进后，经由第五光束分离器120发生偏转，向第二光电检测器122入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。

另外，由第三激光光源113发出的波长λ₃的光在第二光束分离器115中发生偏转后，在第三光束分离器116中直线前进，经由准直透镜117，利用作为物镜的复合光学元件118聚光，向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₃的光对应的作为第三光盘的CD。然后，在光盘110的信息记录面上反射的光透过了复合光学元件118及准直透镜117后，经由第三光束分离器116发生偏转，进而经由第四光束分离器119发生偏转，向第三光电检测器123入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。

以上，本实施方式具有三个不同的波长的激光光源、即发出波长λ₁的光的第一激光光源111、发出波长λ₂的光的第二激光光源112、发出波长λ₃的光的第三激光光源113，能够检测在与从各个光源发射的光对应的光盘的信息记录面上记录的信息。

〔第十一实施方式〕

接下来，对第十一实施方式进行说明。本实施方式是具有第一～第九实施方式中的任一方式所记载的复合光学元件的光学头装置。

基于图17，说明本实施方式的光学头装置。本实施方式中的光学头装置是用于进行光盘110的记录及再生的光学头装置，对应于三种不同的波长的光。具体而言，作为光盘110，对应于BD、DVD、CD这三种光盘，分别对应于405nm波长带、660nm波长带、780nm波长带的光。

本实施方式中的光学头装置具有发出作为405nm波长带的波长λ₁的光的第一激光光源131、发出作为660nm波长带的波长λ₂的光及作为780nm波长带的波长λ₃的光的第二激光光源132、第一光束分离器133、第二光束分离器134、准直透镜135、复合光学元件136、光电检测器137。需要说明的是，这些光束分离器使用偏光光束分离器、分色棱镜等。

需要说明的是，复合光学元件136能够利用体现物镜功能的第一～第九实施方式中的任一方式所记载的复合光学元件。另外，准直透镜135具备能够通过与光轴平行地移动而对向复合光学元件136入射的各个波长的光调节发散角的未图示的步进电动机等。在本实施方式中，由第一激光光源131发出的波长λ₁的光在第一光束分离器133及第二光束分离器134中进行直线前进，经由准直透镜135，由作为物镜的复合光学元件136聚光，向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₁的光对应的作为第一光盘的BD。然后，在光盘110的信息记录面上反射的光透过了复合光学元件136及准直透镜135后，经由第二光束分离器134发生偏转，向光电检测器137入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。

另外，由第二激光光源132发出的波长λ₂的光经由第一光束分离器133发生了偏转后，在第二光束分离器134中直线前进，经由准直透镜135，利用作为物镜的复合光学元件136聚光，向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₂的光对应的作为第二光盘的DVD。然后，在光盘110的信息记录面上反射的光透过了复合光学元件136及准直透镜135后，经由第二光束分离器134发生偏转，向光电检测器137入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。

另外，由第三激光光源132发出的波长λ₃的光经由第一光束分离器133发生了偏转后，在第二光束分离器134中直线前进，经由准直透镜135，利用作为物镜的复合光学元件136聚光，向光盘110照射。此时，再生的光盘110是与波长λ₃的光对应的作为第三光盘的CD。然后，在光盘110的信息记录面被反射的光透过了复合光学元件136及准直透镜135后，经由第二光束分离器134发生偏转，向光电检测器137入射，将记录在光盘110的信息记录面上的信号转换成电信号而被检测出。

以上，本实施方式具有三个不同的波长的激光光源、即发出波长λ₁的光的第一激光光源131、发出波长λ₂的光及波长λ₃的光这两种波长的光的第二激光光源132，能够检测在与各个光源对应的光盘的信息记录面上记录的信息。尤其是调整准直透镜135的位置而改变向复合光学元件136入射的各个波长的光的发散角，此外，通过调整复合光学元件136所体现的聚光特性，能够将被光盘110反射出的各个波长的光共同聚光在一个光电检测器137上。通过该结构，能够减少光学元件的部件个数，能够实现光学头装置的小型化。

实施例

(实施例1)

实施例1基于第一实施方式。本实施例中的复合光学元件10设置作为将波长λ₁为405nm、波长λ₂为660nm、波长λ₃为780nm的光向光盘聚光的部件。各个波长的数值孔径及入射光瞳的直径(单位[mm])如表1所示。需要说明的是，在实施例中，有时将第二树脂层13的(空气侧的)表面记载为第1面，将单透镜11的光入射侧的表面记载为第2面，将复合光学元件10的光出射侧的表面记载为第3面。

[表1]

波长	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.45	2.02
数值孔径	0.85	0.65	0.5

本实施例的复合光学元件10通过玻璃模制法，以成为所希望的形状的方式制作了单透镜11后，为了提高与形成在玻璃表面上的第一树脂层12的密接性，进行耦合处理。然后，通过压印法，形成第一树脂层12。第一树脂层12以表面成为菲涅耳透镜形状的方式形成。进而，在所形成的第一树脂层12上，以成为所希望的形状的方式通过模制来加工形成第二树脂层13。

第一树脂层12的折射率及第二树脂层13的折射率如表2所示。另外，在第一树脂层12上形成的菲涅耳透镜形状的闪耀型的衍射光栅相对于波长λ₂的光即660nm的光所行进的方向，以高度h₁成为25μm的方式形成。

[表2]

波长	405nm	660nm	780nm
				第一树脂层	1.555382	1.507765	1.501782
第二树脂层	1.555794	1.533637	1.529838

通过上述的第一树脂层12及第二树脂层13所形成且高度h₁为25μm的闪耀型的衍射光栅的衍射效率η如图18所示。即，以405nm波长带入射的光未发生衍射而射出0次光，660nm波长带的光及以780nm波长带入射的光以高的-1次衍射光的衍射效率射出。需要说明的是，η₀为0次衍射效率，η_-1为-1次衍射效率，η₊₁为+1次衍射效率。另外，+1次衍射光是以沿着光轴方向聚光的方式发生衍射的光，-1次衍射光是以沿着与光轴方向相反的方向聚光的方式发生衍射的光。需要说明的是，在图18中，η₊₁大致为零，因此未图示。

另外，复合光学元件10的各面(第1面～第3面)成为非球面形状，由数2所示的式子表示。需要说明的是，第4面是罩层的面，第5面是信息记录面。

[数2]

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

在此，数2所示的式子是设光轴方向为z、与光轴垂直的面内的距光轴的距离为r[mm]，表示复合光学元件10的各面的与光轴相交的点为z＝0时的非球面形状的r依存性。c是各面顶点的曲率半径的倒数，k是二次曲线系数，α_i(i＝1～8)是非球面系数。

表3表示复合光学元件10的各个面的曲率半径(单位[mm])、面间隔(光轴上的各面间的距离、单位[mm])及构成各面的材料的折射率。并且，表4表示对于各个波长的光如下所述定义的光学距离(单位[mm])。需要说明的是，如图20所示，L1表示假想的从光源151经由准直透镜152到复合光学元件10的距离，L2表示从复合光学元件10到各个光盘的罩层153的距离，L3表示各个光盘的罩层153的厚度。而且，复合光学元件10的光轴上的单透镜11的厚度为1.757mm，光轴上的第二树脂层13与单透镜11的距离设定为0.04mm。需要说明的是，表4所示的与L3相当的各个光盘的罩层分别对应于BD(405nm)、DVD(660nm)、CD(780nm)。

[表3]

[表4]

波长	405nm	660nm	780nm
				L1	∞	-37.460	∞
L2	0.7	0.525	0.3
				L3	0.1	0.6	1.2

第1面(第二树脂层13的距光轴方向的面)及第2面(单透镜11的距光轴方向的面)上的二次曲线系数、非球面系数为相同值，成为以下的值。

k＝-0.638656713

α₁＝0.0

α₂＝1.563195E-2

α₃＝-1.082702E-2

α₄＝2.860841E-2

α₅＝-2.971487E-2

α₆＝1.883752E-2

α₇＝-6.176390E-3

α₈＝7.951991E-4

另外，第3面(单透镜11的光出射面)的二次曲线系数、非球面系数成为以下的值。

k＝-39.76454404

α₁＝0.0

α₂＝1.309717E-1

α₃＝-1.219434E-1

α₄＝5.463863E-2

α₅＝-8.999275E-3

α₆＝-3.311178E-4

α₇＝0

α₈＝0

此外，通过数3所示的数学式，利用相位函数φ(r)表示衍射引起的光路的变化。在此，M是衍射次数、A_i(i为1以上的整数)、ρ是通过1mm所规格化的r的值。

[数3]

$\mathrm{\φ}=M\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{\mathrm{\ρ}}^{2i}$

在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为0，在波长660nm及波长780nm下为-1。并且，以A₁～A₃的值成为如下的值的方式设定第一树脂层12与第二树脂层13的界面的衍射光栅面的形状，

A₁＝-279.6016

A₂＝5.82717

A₃＝6.83897。

图21A、21B及21C表示各个波长的光中的球面像差SA(＝Spherical Aberration)的像差图，图21A、图21B、图21C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例1中的复合光学元件10的各个波长的光的聚光点、即假定为各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中为21.2mλrms，在波长660nm中为6.2mλrms及在波长780nm中为9.4mλrms，能够良好地聚光。需要说明的是，只要像差为70λrms以下，就能够良好地聚光。

(实施例2)

在实施例2中，设计了将波长λ₂的光即波长660nm的光形成为无穷大系统入射、将波长λ₃的光即波长780nm的光形成为有限系统入射时的复合光学元件。与实施例1的入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值及第2面的相位函数的值不同，表5表示入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值(单位[mm])。

[表5]

波长	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.43	1.98
L1	∞	∞	38.73989
				L2	0.7	0.544	0.3

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为0，在波长660nm及波长780nm下为-1。并且，以A₁～A₃的值成为如下的值的方式设定第一树脂层12与第二树脂层13的界面的衍射光栅面的形状，

A₁＝-173.7479582

A₂＝5.856708628

A₃＝5.507469245。

图22A、22B及22C表示各个波长的光的球面像差SA的像差图，图22A、图22B、图22C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例2中的复合光学元件10的各个波长的光的聚光点、即、假定了各个光盘的各个信息记录面的位置的像差在波长405nm中成为21.2mλrms，在波长660nm中成为6.3mλrms及在波长780nm中成为6.5mλrms，从而能够良好地聚光。需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例3)

在实施例3中，是波长λ₂的光即波长660nm的光、及波长λ₃的光即波长780nm的光均形成为有限系统入射的复合光学元件10。与实施例1的入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值及第2面的相位函数的值不同，表6表示入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值(单位[mm])。

[表6]

	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.44	1.99
L1	∞	-74.8551	75
				L2	0.7	0.533	0.3

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为0，在波长660nm及波长780nm下为-1。并且，以A₁～A₃的值成为如下的值的方式设定第一树脂层12与第二树脂层13的界面的衍射光栅面的形状，

A₁＝-224.8858698

A₂＝5.821827362

A₃＝6.508923842。

图23A、23B及23C表示各个波长的光的球面像差SA的像差图，图23A、图23B、图23C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例3中的复合光学元件10的各个波长的光的聚光点、即假定了各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中成为21.2mλrms，在波长660nm中成为5.9mλrms及在波长780nm中成为8.8mλrms，能够良好地聚光。需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例4)

实施例4中的复合光学元件是基于第二实施方式的元件。具体而言，是在第二树脂层23的表面形成相位高低差结构，使波长λ₂的光即波长660nm的光、及波长λ₃的光即波长780nm的光均形成为无穷大系统入射的复合光学元件20。需要说明的是，单透镜21与实施例1中的单透镜11相同。而且，表7表示本实施例中的入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值(单位[mm])。

[表7]

	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.51	2.00
L1	∞	∞	∞
				L2	0.7	0.619	0.3

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为0，在波长660nm及波长780nm下为-1。并且，以A₁～A₃的值成为如下值的方式设定第一树脂层22与第二树脂层23的界面的衍射光栅面的形状，

A₁＝-283.8906959

A₂＝16.8274628

A₃＝-0.6609704。

通过使在第二树脂层23的表面形成的高低差d₂为1.457μm，而能够将由波长405nm、660nm、780nm的各个光中的空气与第二树脂层23的折射率Δn(λ)所产生的相位差Δn(λ)d₂/λ(λ为波长)的值分别形成为2、1.18、0.99。即，在405nm的波长的光及780nm的波长的光入射时，相位差成为波长的大致整数倍，因此不会受到相位差的影响，但在660nm的波长的光入射时，相位差未成为波长的大致整数倍，因此会受到相位差的影响。

此时，以空气与第二树脂层23的界面的相位高低差的形状成为以下的系数的值的方式进行加工。

A₁＝-13.30723534

A₂＝13.30723534

图24A、24B及24C表示各个波长的光中的球面像差SA的像差图，图24A、图24B、图24C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。以上，在实施例4的复合光学元件20中，在各个波长中能够良好地聚光。需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例5)

实施例5中的复合光学元件是基于第三实施方式的元件。具体而言，是在第一树脂层42与第二树脂层43的界面上及第二树脂层43的(空气侧的)表面上形成菲涅耳透镜形状的衍射光栅，且波长λ₂的光即波长660nm的光、及波长λ₃的光即波长780nm的光均形成为无穷大系统入射的复合光学元件40。需要说明的是，单透镜41与实施例1中的单透镜11相同。而且，表8表示本实施例中的入射光瞳直径、面间隔L1及L2的值(单位[mm])。

[表8]

	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.32	2.00
L1	∞	∞	∞
				L2	0.7	0.450	0.3

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为0，在波长660nm及波长780nm下为-1。并且，以A₁～A₃的值成为如下值的方式设定第一树脂层42与第二树脂层43的界面的衍射光栅面的形状，

A₁＝-281.4348109

A₂＝10.5725758

A₃＝3.5814807。

接下来，通过形成为在第二树脂层43的表面形成的高低差d_3S为1.457μm的台阶数为五级的近似闪耀，而能够将波长405nm、660nm、780nm的各个波长中的空气与第二树脂层23的折射率Δn所产生的相位差Δnd_3S/λ(λ为波长)的值分别形成为2、1.18、0.99。在405nm的波长的光及780nm的波长的光入射时，相位差成为波长的大致整数倍，因此光不会发生衍射，但在660nm的波长的光入射时，相位差未成为波长的大致整数倍，因此光发生衍射。

此时，以空气与第二树脂层43的界面的衍射光栅面的形状成为以下的系数的值的方式进行加工。

A₁＝-232.61692015

A₂＝-3.10648414

A₃＝-9.08156951

图25A、25B及25C表示各个波长的光中的球面像差SA的像差图，图25A、图25B、图25C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例5中的复合光学元件40的各个波长的光的聚光点、即假定为各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中成为21.2mλrms，在波长660nm中成为8.4mλrms及在波长780nm中成为2.5mλrms，从而能够良好地聚光。需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例6)

实施例6的复合光学元件是基于第四实施方式的元件。具体而言，是在第二树脂层53的表面的周边区域形成衍射结构，且具有以波长λ₃的光即波长780nm的光成为规定的数值孔径的方式限制波长λ₃的光入射的直径的功能的复合光学元件50。需要说明的是，单透镜51与实施例1中的单透镜11相同。

在第二树脂层53的周边区域形成高度d₄的值成为3.65μm的二元衍射光栅。通过形成此种二元衍射光栅，而能够将波长405nm、660nm、780nm的各个波长中的空气与第二树脂层23的折射率Δn(λ)所产生的相位差Δn(λ)d₄/λ(λ为波长)的值分别形成为5.0、3.0、2.5。在405nm的波长的光及660nm的波长的光入射时，由于相位差成为波长的大致整数倍，因此光不会发生衍射，但在780nm的波长的光入射时，相位差不会成为波长的大致整数倍，因此光发生衍射，二元衍射光栅所形成的区域的光几乎不会直线前进透过。

以上，在实施例6的复合光学元件50中，在各个波长中能够良好地聚光。另外，能够限制780nm的波长的光的入射直径。需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例7)

实施例7中的复合光学元件是基于第五实施方式的元件。具体而言，是在第二树脂层63的表面的周边区域形成相位高低差，且具有以波长λ₃的光即波长780nm的光成为规定的数值孔径的方式限制波长λ₃的光入射的直径的功能的复合光学元件60。需要说明的是，单透镜61与实施例1中的单透镜11相同。

在第二树脂层63的周边区域形成高低差d₅的值成为3.65μm的槽。通过形成此种槽，而能够将波长405nm、660nm、780nm的各个波长中的空气与第二树脂层63的折射率Δn(λ)所产生的相位差Δn(λ)d₅/λ(λ为波长)的值分别形成为5.0、3.0、2.5。在405nm的波长的光及660nm的波长的光入射时，由于相位差成为波长的大致整数倍，因此光不会受到相位变化，但在780nm的波长的光入射时，由于相位差未成为波长的大致整数倍，因此光会受到相位变化，向形成有槽的区域入射的波长λ₃的光未良好地聚光到第三光盘19的信息记录面19b上，因此实质上开口的尺寸受到限制。

以上，在实施例7的复合光学元件60中，在各个波长中能够良好地聚光。另外，能够限制780nm的波长的光的入射直径。

需要说明的是，其他的条件等与实施例1相同。

(实施例8)

实施例8中的复合光学元件是基于第七实施方式的元件。本实施例中的复合光学元件70由单透镜71、第一树脂层72及第二树脂层73构成，由第一树脂层72与第二树脂层73的界面形成截面形状为闪耀形状的衍射光栅。

表9、表10及表11表示本实施例中的复合光学元件70的形状及折射率等的值。尤其是表10表示本实施例中的入射光瞳直径、面间隔L1、L2及L3的值(单位[mm])。需要说明的是，第1面～第3面是复合光学元件70的各面，第4面是罩层的面，第5面是信息记录面。

[表9]

[表10]

波长	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.45	2.02
L1	∞	-148.273	28.5289
				L2	0.742868	0.516	0.3
L3	0.1	0.6	1.2

[表11]

	第1面	第2面	第3面
				k	-5.167833E-01	-5.167833E-01	-3.976454E+01
α1	0	0	0
				α2	6.053505E-03	6.053505E-03	1.309717E-01
α3	6.491001E-03	6.491001E-03	-1.219434E-01
				α4	-1.048838E-03	-1.048838E-03	5.463863E-02
α5	-8.330428E-04	-8.330428E-04	-8.999275E-03
				α6	1.664393E-03	1.664393E-03	-3.311178E-04
α7	-7.706654E-04	-7.706654E-04	0
				α8	1.680936E-04	1.680936E-04	0

另外，表12表示第一树脂层72及第二树脂层73的折射率。需要说明的是，第一树脂层72与第二树脂层73的界面形成相对于在第一树脂层72中行进的光的方向而高度h₆成为13.5um的闪耀形状的衍射光栅。

[表12]

波长	405nm	660nm	780nm
				第一树脂层	1.5554	1.5078	1.5018
第二树脂层	1.5251	1.5070	1.5037

本实施例中的衍射光栅的衍射效率η如图19所示。即，由405nm波长带入射的光以高的+1次衍射光的衍射效率(η₊₁)发生衍射，以660nm波长带的光及780nm波长带入射的光不发生衍射而透过。由此，能够高效率地利用各个波长的光。需要说明的是，在图18中，η_-1大致为零，因此未图示。

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为1，在波长660nm及波长780nm下为0。第一树脂层72与第二树脂层73的界面上的衍射光栅面的相位函数的系数成为

A₁＝-175.0024593

A₂＝-17.3941813

A₃＝109.140934

A₄＝-85.5726871

A₅＝26.8307306。

图26A、26B及26C表示各个波长的光中的球面像差SA的像差图，图26A、图26B、图26C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例8中的复合光学元件70的各个波长的光的聚光点、即假定为各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中成为20.9mλrms，在波长660nm中成为11.9mλrms及在波长780nm中成为8.9mλrms，能够良好地聚光。

(实施例9)

实施例9中的复合光学元件是基于第八实施方式的元件。本实施例中的复合光学元件80由单透镜81、第一树脂层82及第二树脂层83构成，在第一树脂层82与第二树脂层83的界面的区域的局部(包含光轴的区域)形成有截面形状为闪耀形状的衍射光栅。具体而言，具有利用第一树脂层82与第二树脂层83的界面形成衍射光栅的第一区域7A和未形成衍射光栅的第二区域7B，以在r≤1.3的范围内成为数4所示的数学式且在r＞1.3的范围内满足数5所示的数学式的方式形成。

[数4]

$z_1=\frac{c_1{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k_1){c_1}^2{r}^2}}+\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{1i}{r}^{2i}$

[数5]

$z_2=z_0+\frac{c_2{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k_2){c_2}^2{r}^2}}+\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{2i}{r}^{2i}$

在此，对于z₀，在设没有z₀时的面形状为z₁(r)、z₂′(r)的情况下，表示r＝1.3中的值的差z₀＝z₁(1.3)-z₂′(1.3)。另外，表13、表14及表15表示本实施例中的复合光学元件80的形状及折射率。尤其是表14表示本实施例中的入射光瞳直径、面间隔L1、L2及L3的值(单位[mm])。需要说明的是，设第二树脂层83的(空气侧的)表面为第1面、第一树脂层82与单透镜81的界面为第2面、复合光学元件(单透镜81)的光出射侧的表面为第3面，并将包含光轴的中心区域作为第一区域，将处于第一区域的周边的轮带状的区域作为第二区域。需要说明的是，第4面是罩层的面，第5面是信息记录面。

[表13]

[表14]

波长	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.42	1.97
L1	∞	∞	27.48756
				L2	0.7	0.530022	0.3
L3	0.0875	0.6	1.2

[表15]

另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为1，在波长660nm及波长780nm下为0。在第一树脂层82与第二树脂层83的界面，仅在第一区域7A形成的衍射光栅的相位关系的系数成为如下的值，

A₁＝-436.590796

A₂＝-30.22682545

A₃＝250.5501439

A₄＝-242.3786543

A₅＝108.1249459。

图27A、27B及27C表示各个波长的光中的球面像差SA的像差图，图27A、图27B、图27C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例9中的复合光学元件80的各个波长的光的聚光点、即假定为各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中成为40.3mλrms，在波长660nm中成为7.7mλrms及在波长780nm中成为4.5mλrms，能够良好地聚光。需要说明的是，其他的条件等与实施例8相同。

(实施例10)

实施例10中的复合光学元件是基于第九实施方式的元件。本实施例中的复合光学元件90由单透镜91、第一树脂层92及第二树脂层93、进而保护层94构成。在第一树脂层92与第二树脂层93的界面上形成有截面形状为闪耀形状的衍射光栅，单透镜91与第一树脂层92相接的面及第二树脂层93与保护层94相接的面分别成为球面。

表16、表17及表18表示本实施例中的复合光学元件90的形状及折射率。尤其是表17表示本实施例中的入射光瞳直径、面间隔L1、L2及L3的值(单位[mm])。需要说明的是，设保护层94的(空气侧的)表面为第1面，设保护层94与第二树脂层93的界面为第2面，设第一树脂层92与单透镜91的界面为第3面，设复合光学元件(单透镜91)的光出射侧的表面为第4面。需要说明的是，第5面是罩层的面，第六面是信息记录面。

[表16]

[表17]

波长	405nm	660nm	780nm
				入射光瞳直径	3.00	2.46	2.01
L1	∞	-5.83E+01	∞
				L2	7.00E-01	5.58E-01	3.00E-01
L3	0.0875	0.6	1.2

[表18]

	第1面	第4面
			k	-0.615506505	-10.35279107
α1	0	0
			α2	0.017365902	0.147522458
α3	-0.006535879	-0.178950646
			α4	0.025027607	0.10759781
α5	-0.028153281	-0.033306217
			α6	0.018616288	0.004132273
α7	-0.006218606	0
			α8	0.000774416	0

另外，表19中表示第一树脂层92和第二树脂层93中的各个波长的光的折射率。

[表19]

波长	405nm	660nm	780nm
				第一树脂层	1.5554	1.5078	1.5018
第二树脂层	1.5558	1.5336	1.5298

第一树脂层92与第二树脂层93的界面相对于在第一树脂层92中行进的光的方向而形成高度h₈为25μm的成为闪耀形状的衍射光栅。另外，在数3所示的数学式中，M的值在波长405nm下为-1，在波长660nm及波长780nm下为0。由此，在波长405nm的光入射时成为高的折射率，在波长660nm及780nm的光入射时，能够以高的-1次衍射效率高效率地发生衍射。另外，相位关系的系数成为如下的值，

A₁＝-371.1647158

A₂＝52.6764996

A₃＝0.2249316。

图28A、28B及28C表示各个波长的光中的球面像差SA的像差图，图28A、图28B、图28C分别对应于405nm的光、660nm的光、780nm的光。并且，射出实施例10中的复合光学元件90的各个波长的光的聚光点、即假定为各个光盘的各个信息记录面的位置上的像差在波长405nm中成为14.9mλrms，在波长660nm中成为7.0mλrms及在波长780nm中成为6.0mλrms，能够良好地聚光。

详细地或参照特定的实施方式说明了本申请，但不脱离本发明的精神和范围而能够施加各种变更、校正，这对于本领域技术人员而言不言自明。

本申请基于2009年7月10日提出的日本专利申请(特愿2009-164240)，将其内容作为参照包含于此。

标号说明：

10         复合光学元件

11         单透镜

12         第一树脂层

12a        第一树脂层中的折射率特性

13         第二树脂层

13a        第二树脂层中的折射率特性

14         波长λ₁的光线

15         波长λ₂的光线

16         波长λ₃的光线

17         第一光盘

17a        罩层

17b        信息记录面

18         第二光盘

18a        罩层

18b        信息记录面

19         第三光盘

19a        罩层

19b        信息记录面

110        光盘

111        第一激光光源

112        第二激光光源

113        第三激光光源

114        第一光束分离器

115        第二光束分离器

116        第三光束分离器

117        准直透镜

118        复合光学元件(物镜)

119        第四光束分离器

120        第五光束分离器

121        第一光电检测器

122        第二光电检测器

123        第三光电检测器

Claims (11)

1.一种复合光学元件，具备：

具有曲面形状且以光学方式发挥作用的单透镜；

在所述单透镜的表面形成的第一树脂层；及

在所述第一树脂层上形成的第二树脂层，

所述第一树脂层在所述第二树脂层侧具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅，

在波长λ₁的光、波长λ₂的光及波长λ₃的光(λ₁＜λ₂＜λ₃)这三种光中的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为大致相同的值，在其他的至少一种波长的光中，所述第一树脂层的折射率与所述第二树脂层的折射率为不同的值。

2.根据权利要求1所述的复合光学元件，其中，

所述第二树脂层在与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅。

3.根据权利要求2所述的复合光学元件，其中，

在所述第二树脂层的与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面上形成的衍射光栅具有将闪耀形状近似成多个高低差而成的阶梯状的近似闪耀形状，

各所述高低差提供在所述三种波长的光中的一种波长的大致整数倍的相位差，或提供所述三种波长的光中的两种波长的各个波长的大致整数倍的相位差。

4.根据权利要求1所述的复合光学元件，其中，

所述第二树脂层在与所述第一树脂层侧相对的一侧的表面上具有以光轴为中心的中心区域和包围所述中心区域的轮带状的周边区域，

所述中心区域具有曲面形状，

所述周边区域相对于所述中心区域的曲面具有相位高低差或二元衍射光栅。

5.根据权利要求4所述的复合光学元件，其中，

所述周边区域具有所述相位高低差，

所述相位高低差具有多个高低差，

各所述高低差提供所述三种波长的光中的一种波长的大致整数倍的相位差，或提供所述三种波长的光中的两种波长各自的大致整数倍的相位差。

6.根据权利要求4所述的复合光学元件，其中，

所述周边区域具有所述相位高低差，

所述相位高低差由一个高低差构成，

所述高低差对于所述波长λ₃的光提供与λ₃/2的奇数倍大致相等的相位差，并对于波长λ₁的光及波长λ₂的光提供与各自的波长的大致整数倍大致相等的相位差。

7.根据权利要求4所述的复合光学元件，其中，

所述周边区域具有所述二元衍射光栅，

所述二元衍射光栅的深度是对于所述波长λ₃的光提供与λ₃/2的奇数倍大致相等的相位差，并对波长λ₁的光及波长λ₂的光提供与各自的波长的整数倍大致相等的相位差的值。

8.根据权利要求1所述的复合光学元件，其中，

所述第一树脂层在所述第二树脂层侧具有以光轴为中心的内部中心区域和包围所述内部中心区域的轮带状的内部周边区域，

所述内部中心区域具有菲涅耳透镜形状的衍射光栅，

所述内部周边区域具有曲面形状。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的复合光学元件，其中，

在所述第二树脂层上形成有保护层。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的复合光学元件，其中，

所述波长λ₁是375～435nm范围内的405nm波长带，所述波长λ₂是630～690nm范围内的660nm波长带，所述波长λ₃是成为750～810nm范围内的780nm波长带。

11.一种光学头装置，具备：

射出405nm波长带的光、660nm波长带的光及780nm波长带的光的光源；

将从所述光源射出的各个波长带的光聚光到与各个波长带的光对应的光盘的信息记录面上的权利要求1～10中任一项所述的复合光学元件；及

用于检测在所述光盘的信息记录面反射的信号光的光检测器。

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