JP2003248963A - 光ピックアップ装置、および光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モードホップに起因する焦点のずれを抑え、
光情報記録媒体へのデータの書き込み時のエラーを防止
でき、さらに、使用波長が異なる二種類の光情報記録媒
体に対して用いられ、温度変化による球面収差等を補正
できる光ピックアップ装置及び光学素子を提供する。 【解決手段】 光ピックアップ装置に、光軸を中心とす
る輪帯が形成され、一つの輪帯を通過する光線の光路長
をこの輪帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光
路長より使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする第
１の光学素子と、使用基準波長λ₀の光束が入射する時
に情報記録面上の集光スポットの球面収差を最適にする
第２の光学素子とを配置する。また、使用基準波長λ₀
とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜５（２）［ｎ
ｍ］）の光束によって形成される集光スポットの光軸方
向の変動量ΔｆBを、２０００（λ−λ₀）（１５０（λ
−λ₀））より小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体の
情報記録面に光束を集光させる光ピックアップ装置、お
よび光ピックアップ装置に用いられる光学素子（レン
ズ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスク
（光情報記録媒体）に対してデータを記録し、また再生
するための光ピックアップ装置が開発され、様々な用途
で用いられている。これらの光ピックアップ装置では、
波面が均一にそろえられた光束（レーザ光束）が用いら
れている。ＭＯをはじめとする光磁気記録方式の光ディ
スクや、ＤＶＤ−Ｒなどの有機色素記録方式の光ディス
ク、ＤＶＤ−ＲＷなどの相変化記録方式の光ディスクで
は、データの書き込み時には、レーザ発振器へ注入する
電流量を増加させてレーザビームのエネルギー密度（パ
ワー）を上げ、読み出し時には、レーザ発振器へ注入す
る電流量を減少させてレーザビームのエネルギー密度を
下げている。

【０００３】例えば、ＭＯにデータを書き込むには、Ｍ
Ｏの磁性層にレーザビームを照射して１５０℃〜３００
℃のキュリー点まで温度を上げ、データの書き換えが可
能な状態を作り出す。この部位に、バイアスマグネット
で磁力を与えると、データの書き込みを行うことができ
る。

【０００４】ＭＯのライト時の動作は、ディスクが３回
転するうちに、消去、書き込み、ベリファイ（照合）の
３つの動作を行う。まず１周目では、高速回転している
ＭＯディスクの裏側にバイアスマグネットを近づけると
同時に、データを書き込むセクタに対して強いレーザ光
束を照射して温度を上げ、磁化方向を一定にそろえる。
これが消去動作で、すべて０のデータを書き込んだこと
になる。次の２周目では、バイアスマグネットの方向を
逆向きにして、１のデータを書き込む場所にだけ断続的
に強いレーザ光束を照射して温度を上げ、磁性体の磁化
方向を変化させる。そして３周目では、弱いレーザ光束
を磁性層に当てて、その反射光の偏向角度を調べること
により、書き込んだデータを読み出して、正しく書き込
めたかどうかを確認する。

【０００５】ＤＶＤ−ＲＷにデータを書き込むには、そ
の記録層に強いレーザ光束を照射して４００℃まで温度
を上昇させると、記録層の分子が一方向に整列した結晶
状態となる。また、さらに強いレーザ光束を照射して６
００℃以上に温度を上昇させると、記録層が溶けて分子
がバラバラな状態となり、その後ディスクが回転してレ
ーザ光束が当たらなくなって温度が下がると、非結晶
（アモルファス）状態で固まる。結晶状態の部分と非結
晶状態の部分とでは、光の反射率が異なるので、ディス
クに弱いレーザ光束を当てて反射光の強弱を調べること
により、書き込んだデータの読み出しを行う。

【０００６】以上のように、ＭＯやＤＶＤ−ＲＷなど、
データの書き込みが可能な光ディスクでは、データの読
み出しと書き込みとが交互に繰り返して行われる。そし
て、読み出し状態から書き込み状態に切り替わるとき
に、レーザ発振器から出射されるレーザ光束のパワーが
上昇するのに伴い、レーザ光束の波長が瞬間的に長くな
る（「モードホップ」）。レーザ光束の波長が長くなる
と、レンズの分散によって、光軸上に形成される集光ス
ポットの位置が、対物レンズから遠い方に移動する
（「軸上色収差」）。すなわち、集光スポットの位置
が、光ディスクの記録面からずれてしまい、光ディスク
に情報を書き込む際にエラーが発生する恐れがある。

【０００７】ＭＯに適用されるレーザ光束の波長は６０
０〜７００ｎｍであり、モードホップによる波長の変動
は、０．数ｎｍ程度である。この程度の波長の変動につ
いて、軸上色収差の補正を行う必要がある。また、現在
市場に供給されているＤＶＤよりも記録密度の大きい高
密度ＤＶＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）およびその光ピックアップ
装置の開発が、現在進められている。ＨＤ−ＤＶＤに適
用されるレーザ光束の波長は４００〜５００ｎｍであ
り、モードホップによる波長の変動は、数ｎｍ程度であ
る。また、ＨＤ−ＤＶＤに適用されるレーザ光束の波長
は、ＭＯに用いられるレーザ光束の波長より短いため、
軸上色収差が大きくなる。したがって、ＭＯよりも、軸
上色収差の補正を行う必要性が高い。

【０００８】また、近年、二種類の光ディスクの情報記
録面に対して二種類の異なる波長の光束を一つの対物レ
ンズにより収束させる、いわゆる互換性を有する光ピッ
クアップ装置が各種提案されている。互換性を有する光
ピックアップ装置として、対物レンズの表面や対物レン
ズとは別体に配置した光学素子の表面に、階段状の不連
続面からなる段差構造（回折構造）を形成したものが知
られている。（例えば、特許文献１参照。）。

【０００９】特許文献１には、階段状の段差からなる回
折構造を備える平板状のホログラム光学素子と屈折型の
対物レンズとを別体に備える光ピックアップ装置が開示
されている。この装置は、コリメータレンズにより平行
光化された二種類の波長のうち、一方の波長の光束に関
してはホログラム光学素子を透過させた後、対物レンズ
を介して所定のディスク上に集光させ、他方の波長の光
線に関してはホログラム光学素子を通過する際に発散す
るように回折させた後、回折光のうちの−１次回折光を
対物レンズを介して所定の光ディスク上に集光させるこ
とにより、一つの対物レンズで２種類の光ディスクに対
して情報の記録／再生を行なうものである。

【００１０】

【特許文献１】特開平９−５４９７３号公報

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特許文献１
に開示された装置は、光源からの波長が異なる２種類の
出射光束をコリメータレンズにより平行光化させた後
に、回折構造を備えるホログラム光学素子や対物レンズ
に入射させるいわゆる無限系の光ピックアップ装置であ
る。このような無限系の光ピックアップ装置において
は、光源と対物レンズの間に光束を平行光化させるコリ
メータレンズ等の光学素子を配置する必要があるため、
装置の大型化や高コスト化を招くという問題があった。

【００１２】また、発散光を対物レンズに入射させるい
わゆる有限系の光ピックアップ装置では、無限系の装置
と比較して温度変化により発生する球面収差が大きくな
るという問題があった。

【００１３】本発明の課題は、上述の問題を考慮したも
のであり、モードホップに起因する焦点のずれを抑え、
光情報記録媒体へのデータの書き込み時のエラーを防止
できる、光ピックアップ装置、および光ピックアップ装
置に用いられる光学素子を提供することである。さら
に、使用する波長が異なる二種類の光情報記録媒体に対
する情報の再生及び／又は記録に用いられ、温度変化に
よる球面収差等を補正できる光ピックアップ装置及び光
学素子を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光させる光
ピックアップ装置であって、この光ピックアップ装置の
光学系における光軸上に配置され、光軸を中心とする同
心円で複数の輪帯に区分され、これら各輪帯は、互いに
異なる光軸方向の厚みを持つように形成されているとと
もに、ある一つの輪帯を通過する光線の光路長を、この
輪帯に隣接し、かつこの輪帯より光軸に近い他の輪帯を
通過する光線の光路長よりも、使用基準波長λ₀のほぼ
整数倍だけ長くする光路差付与機能を有する第１の光学
素子と、同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ
₀の光束が入射する際に前記情報記録面上に形成される
集光スポットの球面収差を最適にする屈折機能を有する
第２の光学素子とを備え、使用基準波長λ₀の入射光束
は、前記情報記録面にほぼ収差なく集光し、使用基準波
長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜１［ｎ
ｍ］）の光束が入射する際に、軸上色収差が補正される
ことを特徴とする。ここで、第１の光学素子と第２の光
学素子とは、プラスチックやガラスなど、所定の屈折率
を持つ材料から形成されたレンズなどである。また、こ
こで言う「最適」とは、光線収差がほぼ無収差（縦球面
収差の変動幅が０．０１ｍｍ程度より小）であることを
意味する。また、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍とは、
光路差付与量をΔＬ、ｋを任意の整数とすると、（ｋ−
０．２）λ₀≦ΔＬ≦（ｋ＋０．２）λ₀の範囲を示す。
また、情報記録面にほぼ収差なく集光するとは、波面収
差が０．０３０[λｒｍｓ]以下であることをいう。

【００１５】請求項１に記載の発明によれば、使用基準
波長λ₀の入射光束は、情報記録面にほぼ収差なく集光
し、使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀
｜＜１［ｎｍ］）の光束が入射する際にも、軸上色収差
が補正されるので、光情報記録媒体のデータ読出し状態
からデータ書込み状態に切り替わる瞬間に生じるモード
ホップなどにより入射光束の波長が使用基準波長λ₀か
らこれとは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜１［ｎ
ｍ］）に変化しても、光情報記録媒体の情報記録面にデ
ータを書き込む際にエラーが発生するのを防止できる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、光情報記録媒体
の情報記録面に光束を集光させる光ピックアップ装置で
あって、この光ピックアップ装置の光学系における光軸
上に配置され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に
区分され、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚
みを持つように形成されているとともに、ある一つの輪
帯を通過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつ
この輪帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路
長よりも、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする
光路差付与機能を有する第１の光学素子と、同光学系の
光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束が入射する
際に前記情報記録面上に形成される集光スポットの球面
収差を最適にする屈折機能を有する第２の光学素子とを
備え、使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面
にほぼ収差なく集光し、使用基準波長λ₀とは異なる使
用波長λ（｜λ−λ₀｜＜１［ｎｍ］）の入射光束と、
使用基準波長λ₀の入射光束とによって形成される両集
光スポットの間の光軸方向の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜２０００ を満たすことを特徴とする。ここで、第１の光学素子と
第２の光学素子とは、プラスチックやガラスなど、所定
の屈折率を持つ材料から形成されたレンズなどである。

【００１７】請求項２に記載の発明によれば、使用基準
波長λ₀の光束が入射する際に、第１の光学素子の光路
差付与機能によって付与される位相差はなく、第２の光
学素子は、その入射面と出射面とが、光線収差が無収差
になるような非球面に設計される。したがって、第１の
光学素子と第２の光学素子とを通過する光束は、ほぼ収
差なく集光する。

【００１８】使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ
（｜λ−λ₀｜＜１［ｎｍ］）の光束が入射すると、第
２の光学素子の分散の影響で、屈折機能により、使用基
準波長λ0で最適な集光スポットとなる位置で、波面収
差が生じる。第１の光学素子の光路差付与機能による位
相差付与量Ψ（λ₀）と、輪帯の厚みの差ｄとの関係
は、ｎ（λ₀）を屈折率、ｋを整数として、次式

【数１】 と表される。ここで言う、輪帯の厚みの差ｄとは、図１
に示すように、ある輪帯と、光軸を含む第１輪帯の延長
との、光軸方向の厚みの差を意味している。第１輪帯
は、非球面式で表され、その式にしたがって延長され
る。入射光束の波長が使用基準波長λ₀から使用波長λ
に変化することによる、位相差付与量の変化量ΔΨ
（λ）は、波長の変化に伴う第２の光学素子の屈折率の
変化をδとして、次式

【数２】 と表される。これは、入射波長の変化によって、輪帯の
厚みの差ｄによる位相差変化量と、第１の光学素子の屈
折率の色分散による位相差変化量の両方により生じるも
のである。この位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）と第２
の光学素子の分散の影響で屈折機能により生じた波面収
差とが打ち消し合う方向に、輪帯の厚みを形成すると、
光軸から遠ざかるにつれて、光線の光路長が長くなる。
また、輪帯の厚みの差ｄと、各輪帯の、光軸に垂直な方
向の内径および外径は、対象とする光学系の使用基準波
長λ₀、光学素子を構成する素材、開口数によって決ま
る。

【００１９】また、使用基準波長λ₀から使用波長λに
波長が変化する際、必ずしも光軸上の同じ位置で波面収
差がほぼ無収差になるように補正しなくても、光軸上に
形成される集光スポットの位置の変動量ΔｆBが、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜２０００ ………（３） の範囲内に収まっていれば、ＭＯにおいてモードホップ
時に書き込みエラーを防止することができる。幾何光学
的な集光スポットの径が（λ₀／２ＮＡ）以下となる集
光スポットの位置の光軸方向の幅を、焦点深度（λ₀／
２ＮＡ2）という。集光スポットの径が（λ₀／２ＮＡ）
以下であれば、光ディスクを読み取るために必要な集光
スポットの強度が得られる。ＭＯの光ピックアップ装置
では、使用基準波長λ₀は６００〜７００ｎｍ程度、開
口数ＮＡは０．５〜０．６程度であるので、この光学系
の焦点深度（λ₀／２ＮＡ2）は、１．４〜２．０λ₀程
度となる。また、ＭＯの光ピックアップ装置で発生する
モードホップ時の波長の変動量｜λ−λ₀｜は、０．数
ｎｍ程度である。したがって、（３）式が満たされ、集
光スポットの位置の変動量ΔｆBは、焦点深度の２分の
１の範囲内に収まる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の光ピックアップ装置において、前記使用基準波長λ₀
は、 ６００ｎｍ＜λ₀＜７００ｎｍ であることを特徴とする。

【００２１】請求項３に記載の発明によれば、使用基準
波長λ₀は、６００ｎｍ＜λ₀＜７００ｎｍであるので、
ＭＯにデータを読み書きするのに用いられる波長６００
ｎｍ〜７００ｎｍのレーザ光束について、請求項１に記
載の発明と同様の効果が得られる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の光ピックアップ装置において、前記第１の光学素子に
形成された輪帯の数は、３〜３０のうちのいずれかであ
ることを特徴とする。

【００２３】請求項４に記載の発明においては、使用基
準波長λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小とな
る集光スポットの位置において、波長変化時に屈折機能
によって生じる波面誤差は開口数が大きくなるにつれて
増大する。ここで言う「波面誤差」とは、近軸光線の波
面のずれと特定の開口数に相当する光線の波面のずれと
の差のことである。開口数が小さいと、波面誤差を補正
するのに必要となる輪帯の数は、波面誤差の最大値を位
相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割ったものにほぼ等し
い。使用基準波長λ₀の光束が入射したときに波面収差
が最小となる集光スポットの位置における、波長変化時
の波面収差が、光情報記録媒体にデータを読み書きする
のに必要な範囲に収まっていれば、輪帯の数が波面誤差
の最大値を位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割った数
より小さくても、モードホップ時に読み取りエラーを生
じることはない。ＭＯにデータを読み書きするために
は、輪帯の数が３〜３０であるのが望ましい。請求項４
に記載の発明によれば、この輪帯の数について、請求項
３に記載の発明と同様の効果が得られる。また、一般
に、輪帯数が少ないほど波面収差は大きくなるが、光学
素子の加工が容易になるという利点がある。

【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の光ピックアップ装置において、 前記光学系
の開口数ＮＡが０．６５以下であることを特徴とする。

【００２５】請求項５に記載の発明によれば、光学系の
開口数ＮＡが０．６５以下であるので、ＭＯにデータを
読み書きするために必要な開口数０．５〜０．６につい
て、請求項２または３に記載の発明と同様の効果が得ら
れる。この光学系の焦点深度（λ₀／２ＮＡ2）は、１．
２λ₀以上になるため、光学系への入射光束のモードホ
ップによる波長の変動率｜（λ−λ₀）／λ₀｜が、 ｜（λ−λ₀）／λ₀｜＜５．９×１０-4 ………（４） であるとき、（３）式が満たされ、集光スポットの位置
の変動量ΔｆBが焦点深度の２分の１の範囲内に収ま
る。ＭＯの場合、使用基準波長λ₀は６００〜７００ｎ
ｍ程度であり、モードホップによる波長の変動量｜λ−
λ₀｜は、０．数ｎｍ程度であるため、（４）式はほぼ
満たされ、モードホップによるＭＯの書き込み時のエラ
ーを防止できる。

【００２６】請求項６に記載の発明は、請求項２に記載
の光ピックアップ装置において、前記第１の光学素子と
前記第２の光学素子のうち少なくとも一つの光学素子が
互換用構造を有し、前記互換用構造を通過した前記波長
λ₀の光束が、前記光情報記録媒体のうち第１の光情報
記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可
能な状態で集光され、前記互換用構造を通過した使用波
長λ₁（λ₁＞λ₀）の光束が、前記第１の光情報記録媒
体とは異なる第２の光情報記録媒体の情報記録面に情報
の再生及び／又は記録が可能な状態で集光されることを
特徴とする。

【００２７】請求項６に記載の発明によれば、請求項２
と同様の効果を得られると共に、前記第１の光学素子と
前記第２の光学素子のうち少なくとも一つの光学素子が
前記互換用構造を有するので、例えば、ＤＶＤとＣＤの
組み合わせなど、使用波長及び保護基板厚が異なる２種
類の光情報記録媒体に対する互換性を持つことができ
る。

【００２８】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の光ピックアップ装置において、前記互換用構造は回折
構造であることを特徴とする。

【００２９】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
と同様の効果を得られると共に、回折構造により互換用
構造を構成するので、使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁
の光束の回折光を利用することが可能となり、収差補正
の自由度を増大させることができる。また、温度変化に
よる球面収差の発生を抑えることができる。

【００３０】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の光ピックアップ装置において、前記互換用構造は、光
軸を中心とした輪帯状光学機能面が段差面を介して連続
的に複数形成された構造であり、前記輪帯状光学機能面
を通過した前記使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁の各光
束は、前記輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出
射され、かつ、集光スポットにおける波面収差が最小と
なる像面位置において、各輪帯を通過した前記各光束の
波面の位相φが、−０．５π≦φ≦０．５πを満たすよ
うに形成されることを特徴とする。

【００３１】請求項８に記載の発明によれば、請求項６
と同様の効果を得られる。

【００３２】請求項９に記載の発明は、請求項２又は６
に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光学
素子及び前記第２の光学素子のうち、光源側に配置され
る光学素子に前記使用基準波長λ₀の光束の発散光が入
射することを特徴とする。

【００３３】請求項９に記載の発明によれば、請求項６
と同様の効果を得られると共に、前記第１の光学素子及
び前記第２の光学素子に使用基準波長λ₀の光束の発散
光が入射するので、光源からの出射光束を平行光化させ
るためのコリメータレンズ等の光学素子が不要となり、
装置の小型化や低コスト化を達成できる。

【００３４】請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９
のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記使用波長λ₁は、７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍであ
ることを特徴とする。

【００３５】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
６〜９のいずれか一項と同様の効果を得られると共に、
使用波長λ₁は、７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍであるの
で、ＣＤに対して互換性を持つことができる。

【００３６】請求項１１に記載の発明は、光情報記録媒
体の情報記録面に、光源から出射される光束を集光させ
る光ピックアップ装置であって、この光学系の光軸上に
配置され、使用基準波長λ₀の光束が入射する際に前記
情報記録面上に形成される集光スポットの球面収差を最
適にする屈折機能を有する第１の光学素子と、同光学系
の光軸上に配置され、光軸を中心とする同心円で複数の
輪帯に区分され、これら各輪帯は、光軸方向に互いに異
なる厚みに形成されるとともに、ある一つの輪帯を通過
する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪帯
より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
も、前記使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光
路差付与機能を有する第２の光学素子とを備え、使用基
準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面に収差なく集
光し、使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−
λ₀｜＜２［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の
入射光束とによって形成される両集光スポットの間の光
軸方向の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜１５０ を満たすことを特徴とする。

【００３７】請求項１１に記載の発明によれば、使用基
準波長λ₀の光束が入射する際に、第１の光学素子の光
路差付与機能によって付与される位相差はなく、第２の
光学素子は、その入射面と出射面とが、光線収差が無収
差になるような非球面に設計される。したがって、第１
の光学素子と第２の光学素子とを通過する光束は、ほぼ
収差なく集光する。

【００３８】使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ
（｜λ−λ₀｜＜２［ｎｍ］）の光束が入射すると、第
２の光学素子の分散の影響で、屈折機能により、使用基
準波長λ0で最適な集光スポットとなる位置で、波面収
差が生じる。第１の光学素子の光路差付与機能による位
相差付与量Ψ（λ₀）と、輪帯の厚みの差ｄとの関係
は、ｎ（λ₀）を屈折率、ｋを整数として、前記（数
１）式で表される。入射光束の波長が使用基準波長λ₀
から使用波長λに変化することによる、位相差付与量の
変化量ΔΨ（λ）は、波長の変化に伴う光学素子の屈折
率の変化をδとして、前記（数２）式で表される。これ
は、入射波長の変化によって、輪帯の厚みの差ｄによる
位相差変化量と、第１の光学素子の屈折率の色分散によ
る位相差変化量の両方により生じるものである。この位
相差付与量の変化量ΔΨ（λ）と第２の光学素子の分散
の影響で屈折機能により生じた波面収差とが打ち消し合
う方向に、輪帯の厚みを形成すると、光軸から遠ざかる
につれて、光線の光路長が長くなる。また、輪帯の厚み
の差ｄと、各輪帯の、光軸に垂直な方向の内径および外
径は、対象とする光学系の使用基準波長λ₀、光学素子
を構成する素材、開口数によって決まる。

【００３９】また、使用基準波長λ₀から使用波長λに
波長が変化する際、必ずしも光軸上の同じ位置で波面収
差がほぼ無収差になるように補正しなくても、光軸上に
形成される集光スポットの位置の変動量ΔｆBが、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜１５０ ………（５） の範囲内に収まっていれば、ＨＤ−ＤＶＤにおいてモー
ドホップ時に書き込みエラーを防止することができる。
幾何光学的な集光スポットの径が（λ₀／２ＮＡ）以下
となる集光スポットの位置の光軸方向の幅を、焦点深度
（λ₀／２ＮＡ2）という。集光スポットの径が（λ₀／
２ＮＡ）以下であれば、光ディスクを読み取るために必
要な集光スポットの強度が得られる。ＨＤ−ＤＶＤの光
ピックアップ装置では、使用基準波長λ₀は４００〜５
００ｎｍ程度、開口数ＮＡは０．６５〜０．８５程度で
あるので、この光学系の焦点深度（λ₀／２ＮＡ2）は、
０．６９λ₀〜１．２λ₀程度となる。また、ＨＤ−ＤＶ
Ｄの光ピックアップ装置で発生するモードホップ時の波
長の変動量｜λ−λ₀｜は、数ｎｍ程度である。したが
って、（５）式が満たされ、集光スポットの位置の変動
量ΔｆBは、焦点深度の２分の１の範囲内に収まる。

【００４０】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の光ピックアップ装置において、前記使用基準波長
λ₀は、 ４００ｎｍ＜λ₀＜５００ｎｍ であることを特徴とする。

【００４１】請求項１２に記載の発明によれば、使用基
準波長λ₀は、４００ｎｍ＜λ₀＜５００ｎｍであるの
で、ＨＤ−ＤＶＤにデータを読み書きするのに用いられ
る波長４００ｎｍ〜５００ｎｍのレーザ光束について、
請求項１１に記載の発明と同様の効果が得られる。

【００４２】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光学素
子に形成された輪帯の数は、２０〜６０のうちのいずれ
かであることを特徴とする。

【００４３】請求項１３に記載の発明においては、使用
基準波長λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小と
なる集光スポットの位置において、波長変化時に屈折機
能によって生じる波面誤差は開口数が大きくなるにつれ
て増大する。ここで言う「波面誤差」とは、近軸光線の
波面のずれと特定の開口数に相当する光線の波面のずれ
との差のことである。開口数が小さいと、波面誤差を補
正するのに必要となる輪帯の数は、波面の最大誤差量を
位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割ったものにほぼ等
しい。使用基準波長λ₀の光束が入射したときに波面収
差が最小となる集光スポットの位置における、波長変化
時の波面収差が、光情報記録媒体にデータを読み書きす
るのに最低必要な範囲に収まっていれば、輪帯の数が波
面の最大誤差量を位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割
って定まる数より小さくても、モードホップ時に読み取
りエラーを生じない。ＨＤ−ＤＶＤにデータを読み書き
するためには、輪帯の数が２０〜６０であるのが望まし
く、請求項１３に記載の発明によれば、この輪帯の数に
ついて、請求項１２に記載の発明と同様の効果が得られ
る。また、一般に、輪帯数が少ないほど波面収差は大き
くなるが、光学素子の加工が容易になるという利点があ
る。

【００４４】請求項１４に記載の発明は、請求項１２ま
たは１３に記載の光ピックアップ装置において、前記光
学系の開口数ＮＡが０．９以下であることを特徴とす
る。

【００４５】請求項１４に記載の発明によれば、請求項
１２または１３に記載の発明と同様の効果が得られると
ともに、光学系の開口数ＮＡが０．９以下であるので、
ＨＤ−ＤＶＤにデータを読み書きするために必要な開口
数０．６５〜０．８５について、請求項７または８に記
載の発明と同様の効果が得られる。この光学系の焦点深
度（λ₀／２ＮＡ2）は、０．６２λ₀以上になるため、
光学系への入射光束のモードホップによる波長の変動率
｜（λ−λ₀）／λ₀｜が、 ｜（λ−λ₀）／λ₀｜＜４．１×１０-3 ………（６） であるとき、（５）式が満たされ、集光スポットの位置
の変動量ΔｆBが焦点深度の２分の１の範囲内に収ま
る。ＨＤ−ＤＶＤの場合、使用基準波長λ₀は４００〜
５００ｎｍ程度であり、モードホップによる波長の変動
量｜λ−λ₀｜は、数ｎｍ程度であるため、（６）式は
ほぼ満たされ、モードホップによるＨＤ−ＤＶＤのデー
タ書き込み時のエラーを防止できる。

【００４６】請求項１５に記載の発明は、請求項１１に
記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光学素
子と前記第２の光学素子のうち少なくとも一つの光学素
子が互換用構造を有し、前記互換用構造を通過した前記
波長λ₀の光束が、前記光情報記録媒体のうち第１の光
情報記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録
が可能な状態で集光され、前記互換用構造を通過した使
用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の光束が、前記第１の光情報記
録媒体とは異なる第２の光情報記録媒体の情報記録面に
情報の再生及び／又は記録が可能な状態で集光されるこ
とを特徴とする。

【００４７】請求項１５に記載の発明によれば、請求項
１１と同様の効果を得られると共に、前記第１の光学素
子と前記第２の光学素子のうち少なくとも一つの光学素
子が前記互換用構造を有するので、例えば、ＤＶＤとＣ
Ｄの組み合わせなど、使用波長及び保護基板厚が異なる
２種類の光情報記録媒体に対する互換性を持つことがで
きる。

【００４８】請求項１６に記載の発明は、請求項１５に
記載の光ピックアップ装置において、前記互換用構造は
回折構造であることを特徴とする。

【００４９】請求項１６に記載の発明によれば、請求項
１５と同様の効果を得られると共に、回折構造により互
換用構造を構成するので、使用基準波長λ₀及び使用波
長λ₁の光束の回折光を利用することが可能となり、収
差補正の自由度を増大させることができる。また、温度
変化による球面収差の発生を抑えることができる。

【００５０】請求項１７に記載の発明は、請求項１５に
記載の光ピックアップ装置において、前記互換用構造
は、光軸を中心とした輪帯状光学機能面が段差面を介し
て連続的に複数形成された構造であり、前記輪帯状光学
機能面を通過した前記使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁
の各光束は、前記輪帯状光学機能面によって屈折する方
向へ出射され、かつ、集光スポットにおける波面収差が
最小となる像面位置において、各輪帯を通過した前記各
光束の波面の位相φが、−０．５π≦φ≦０．５πを満
たすように形成されることを特徴とする。

【００５１】請求項１７に記載の発明によれば、請求項
１５と同様の効果を得られる。

【００５２】請求項１８に記載の発明は、請求項１１又
は１５に記載の光ピックアップ装置において、前記第１
の光学素子及び前記第２の光学素子のうち、光源側に配
置される光学素子に前記使用波長λ₁の光束の発散光が
入射することを特徴とする。

【００５３】請求項１８に記載の発明によれば、請求項
１１または１５と同様の効果を得られると共に、前記第
１の光学素子または前記第２の光学素子に使用波長λ₁
の光束の発散光が入射するので、光源からの出射光束を
平行光化させるためのコリメータレンズ等の光学素子が
不要となり、装置の小型化や低コスト化を達成できる。

【００５４】請求項１９に記載の発明は、請求項１５〜
１８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置におい
て、前記使用波長λ₁は、６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍ
であることを特徴とする。

【００５５】請求項１９に記載の発明によれば、請求項
１５〜１８のいずれか一項と同様の効果を得られると共
に、使用波長λ₁は、６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍであ
るので、ＤＶＤに対して互換性を持つことができる。

【００５６】請求項２０に記載の発明は、光情報記録媒
体の情報記録面に光束を集光させる光ピックアップ装置
に用いられる光学素子であって、この光ピックアップ装
置の光学系における光軸上に配置され、光軸を中心とす
る同心円で複数の輪帯に区分され、これら各輪帯は、互
いに異なる光軸方向の厚みを持つように形成されている
とともに、ある一つの輪帯を通過する光線の光路長を、
この輪帯に隣接し、かつこの輪帯より光軸に近い他の輪
帯を通過する光線の光路長よりも、使用基準波長λ₀の
ほぼ整数倍だけ長くする光路差付与機能と、同光学系の
光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束が入射する
際に前記情報記録面上に形成される集光スポットの球面
収差を最適にする屈折機能とを備え、使用基準波長λ₀
の入射光束は、前記情報記録面にほぼ収差なく集光し、
使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
１［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜２０００ を満たすことを特徴とする。

【００５７】請求項２０に記載の発明においては、使用
基準波長λ₀の光束が入射する際に、この光学素子の屈
折機能による球面収差はオーバーになるように設計され
る。しかしながら、この光学素子は、屈折機能と光路差
付与機能との双方を有するため、入射光線に対して、実
質的に光学素子が厚くなった場合と同様の効果が生じ
る。図１に示すように、屈折機能のみを備える光学素子
を通過する光線に比べて、光学素子が屈折機能と光路差
付与機能とを備える光学素子を通過する光線の、光学素
子内における光路長は長くなり、その結果として、光学
素子の屈折機能によりオーバーであった球面収差が、ア
ンダーとなる作用を受け、ほぼ無収差になるのである。
ここで言う「アンダー」とは、オーバーの逆であり、入
射光線が光軸から離れるにつれて、入射光線が光軸と交
わる位置が光学素子に近づくことを意味する。ただし、
局所的に、あるいは開口数の高い一部の領域において、
光学素子より遠い側で光軸と交わる場合も含む。

【００５８】請求項２０に記載の光学素子の面形状は、
基本的には、屈折機能を有する非球面の面形状を、単に
光路長差分だけ光軸方向にシフトさせることにより、屈
折機能と光路差付与機能とを兼ね備える光学素子となる
ことがある。しかしながら、開口数が大きくなり、光学
素子の面の曲率半径が小さくなると、光路長を厳密に考
慮する必要が生じるため、屈折機能を有する非球面の面
形状を、光路長差分だけ光軸方向にシフトさせるだけで
は、上記の機能を達成できない場合がある。このような
場合には、屈折機能を果たす屈折面の形状をも変化させ
ることで、屈折機能と光路差付与機能とを兼ね備える光
学素子となる。このように、請求項２０に記載の発明に
よれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られ
る。

【００５９】請求項２１に記載の発明は、請求項２０に
記載の光学素子において、前記使用基準波長λ₀は、 ６００ｎｍ＜λ₀＜７００ｎｍ であることを特徴とする。

【００６０】請求項２１に記載の発明によれば、請求項
２０に記載の発明と同様の効果が得られる。

【００６１】請求項２２に記載の発明は、請求項２１に
記載の光学素子において、前記光学素子に形成された輪
帯の数は、３〜３０のうちのいずれかであることを特徴
とする。

【００６２】請求項２２に記載の発明においては、使用
基準波長λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小と
なる集光スポットの位置において、波長変化時に屈折機
能によって生じる波面誤差は開口数が大きくなるにつれ
て増大する。ここで言う「波面誤差」とは、近軸光線の
波面のずれと特定の開口数に相当する光線の波面のずれ
との差のことである。開口数が小さいと、波面誤差を補
正するのに必要となる輪帯の数は、波面誤差の最大値を
位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割ったものにほぼ等
しい。しかし、光学素子が光路差付与機能と屈折機能と
を兼ね備えている場合には、特に開口数が大きくなるに
つれて、その値からのずれが大きくなる。使用基準波長
λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小となる集光
スポットの位置における、波長変化時の波面収差が、光
情報記録媒体にデータを読み書きするのに必要な範囲に
収まっていれば、輪帯の数が波面誤差の最大値を位相差
付与量の変化量ΔΨ（λ）で割った数より小さくても、
モードホップ時に読み取りエラーを生じることはない。
ＭＯにデータを読み書きするためには、輪帯の数が３〜
３０であるのが望ましい。請求項２２に記載の発明によ
れば、この輪帯の数について、請求項２１に記載の発明
と同様の効果が得られる。また、一般に、輪帯数が少な
いほど波面収差は大きくなるが、光学素子の加工が容易
になるという利点がある。

【００６３】請求項２３に記載の発明は、請求項２１ま
たは２２に記載の光学素子において、前記光学素子の開
口数が０．６５以下であることを特徴とする。

【００６４】請求項２３に記載の発明によれば、請求項
５に記載の発明と同様の効果が得られる。

【００６５】請求項２４に記載の発明は、請求項２１〜
２３のいずれか一項に記載の光学素子において、前記光
束のうち、最も光軸から離れた位置で前記光学素子を通
過する光線が、前記屈折機能により光軸と交わる位置
と、近軸光線が前記屈折機能により光軸と交わる位置と
の距離が０．０２ｍｍ以下であることを特徴とする。こ
こで言う、「最も光軸から離れた位置でこの光学素子を
通過する光線」とは、光学素子の開口数に相当する光線
のことを示す。

【００６６】請求項２４に記載の発明によれば、請求項
２１〜２３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が
得られるとともに、入射光束のうち、最も光軸から離れ
た位置でこの光学素子を通過する光線が屈折機能により
光軸と交わる位置と、近軸光線が屈折機能により光軸と
交わる位置との距離が０．０２ｍｍ以下であるので、使
用基準波長λ₀の光束は、屈折機能と光路差付与機能と
により、ほぼ無収差となる。

【００６７】請求項２５に記載の発明は、請求項２０に
記載の光学素子において、互換用構造を有し、前記互換
用構造を通過した前記波長λ₀の光束が、前記光情報記
録媒体のうち第１の光情報記録媒体の情報記録面に情報
の再生及び／又は記録が可能な状態で集光され、前記互
換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の光束
が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光情報
記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可
能な状態で集光されることを特徴とする。

【００６８】請求項２５に記載の発明によれば、請求項
２０と同様の効果を得られると共に、互換用構造を有す
るので、例えば、ＤＶＤとＣＤの組み合わせなど、使用
波長及び保護基板厚が異なる２種類の光情報記録媒体に
対する互換性を持つことができる。

【００６９】請求項２６に記載の発明は、請求項２５に
記載の光学素子において、前記互換用構造は回折構造で
あることを特徴とする。

【００７０】請求項２６に記載の発明によれば、請求項
２５と同様の効果を得られると共に、回折構造により互
換用構造を構成するので、使用基準波長λ₀及び使用波
長λ₁の光束の回折光を利用することが可能となり、収
差補正の自由度を増大させることができる。また、温度
変化による球面収差の発生を抑えることができる。

【００７１】請求項２７に記載の発明は、請求項２５に
記載の光学素子において、前記互換用構造は、光軸を中
心とした輪帯状光学機能面が段差面を介して連続的に複
数形成された構造であり、前記輪帯状光学機能面を通過
した前記使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁の各光束は、
前記輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射さ
れ、かつ、集光スポットにおける波面収差が最小となる
像面位置において、各輪帯を通過した前記各光束の波面
の位相φが、−０．５π≦φ≦０．５πを満たすように
形成されることを特徴とする。

【００７２】請求項２７に記載の発明によれば、請求項
２５と同様の効果を得られる。

【００７３】請求項２８に記載の発明は、請求項２０又
は２５に記載の光学素子において、前記使用基準波長λ
₀の光束の発散光が入射することを特徴とする。

【００７４】請求項２８に記載の発明によれば、請求項
２０または２５と同様の効果を得られると共に、前記第
１の光学素子及び前記第２の光学素子に使用基準波長λ
₀の光束の発散光が入射するので、光源からの出射光束
を平行光化させるためのコリメータレンズ等の光学素子
が不要となり、装置の小型化や低コスト化を達成でき
る。

【００７５】請求項２９に記載の発明は、請求項２５〜
２８のいずれか一項に記載の光学素子において、前記使
用波長λ₁は、７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍであること
を特徴とする。

【００７６】請求項２９に記載の発明によれば、請求項
２５〜２８のいずれか一項と同様の効果を得られると共
に、使用波長λ₁は、７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍであ
るので、ＣＤに対して互換性を持つことができる。

【００７７】請求項３０に記載の発明は、光情報記録媒
体の情報記録面に光束を集光させる光ピックアップ装置
に用いられる光学素子であって、この光ピックアップ装
置の光学系における光軸上に配置され、光軸を中心とす
る同心円で複数の輪帯に区分され、これら各輪帯は、互
いに異なる光軸方向の厚みを持つように形成されている
とともに、ある一つの輪帯を通過する光線の光路長を、
この輪帯に隣接し、かつこの輪帯より光軸に近い他の輪
帯を通過する光線の光路長よりも、使用基準波長λ₀の
ほぼ整数倍だけ長くする光路差付与機能と、同光学系の
光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束が入射する
際に前記情報記録面上に形成される集光スポットの球面
収差を最適にする屈折機能とを備え、使用基準波長λ₀
の入射光束は、前記情報記録面にほぼ収差なく集光し、
使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
２［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜１５０ を満たすことを特徴とする。

【００７８】請求項３０に記載の発明においては、使用
基準波長λ₀の光束が入射する際に、この光学素子の屈
折機能による球面収差はオーバーになるように設計され
る。しかしながら、この光学素子は、屈折機能と光路差
付与機能との双方を有するため、入射光線に対して、実
質的に光学素子が厚くなった場合と同様の効果が生じ
る。図１に示すように、屈折機能のみを備える光学素子
を通過する光線に比べて、光学素子が屈折機能と光路差
付与機能とを備える光学素子を通過する光線の、レンズ
物質内における光路長は長くなり、その結果として、光
学素子の屈折機能によりオーバーであった球面収差が、
アンダーとなる作用を受け、ほぼ無収差になるのであ
る。ここで言う「アンダー」とは、オーバーの逆であ
り、入射光線が光軸から離れるにつれて、入射光線が光
軸と交わる位置が光学素子に近づくことを意味する。た
だし、局所的に、あるいは開口数の高い一部の領域にお
いて、光学素子より遠い側で光軸と交わる場合も含む。

【００７９】請求項３０に記載の光学素子の面形状は、
基本的には、屈折機能を有する非球面の面形状を、単に
光路長差分だけ光軸方向にシフトさせることにより、屈
折機能と光路差付与機能とを兼ね備える光学素子となる
ことがある。しかしながら、開口数が大きくなり、光学
素子の面の曲率半径が小さくなると、光路長を厳密に考
慮する必要が生じるため、屈折機能を有する非球面の面
形状を、光路長差分だけ光軸方向にシフトさせるだけで
は、上記の機能を達成できない場合がある。このような
場合には、屈折機能を果たす屈折面の形状をも変化させ
ることで、屈折機能と光路差付与機能とを兼ね備える光
学素子となる。このように、請求項３０に記載の発明に
よれば、請求項１１に記載の発明と同様の効果が得られ
る。

【００８０】請求項３１に記載の発明は、請求項３０に
記載の光学素子において、前記使用基準波長λ₀は、 ４００ｎｍ＜λ₀＜５００ｎｍ であることを特徴とする。

【００８１】請求項３１に記載の発明によれば、請求項
１２に記載の発明と同様の効果が得られる。

【００８２】請求項３２に記載の発明は、請求項３１に
記載の光学素子において、前記光学素子に形成された輪
帯の数は、２０〜６０のうちのいずれかであることを特
徴とする。

【００８３】請求項３２に記載の発明においては、使用
基準波長λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小と
なる集光スポットの位置において、波長変化時に屈折機
能によって生じる波面誤差は開口数が大きくなるにつれ
て増大する。ここで言う「波面誤差」とは、近軸光線の
波面のずれと特定の開口数に相当する光線の波面のずれ
との差のことである。開口数が小さいと、波面誤差を補
正するのに必要となる輪帯の数は、波面誤差の最大値を
位相差付与量の変化量ΔΨ（λ）で割ったものにほぼ等
しい。しかし、光学素子が光路差付与機能と屈折機能と
を兼ね備えている場合には、特に開口数が大きくなるに
つれて、その値からのずれが大きくなる。使用基準波長
λ₀の光束が入射したときに波面収差が最小となる集光
スポットの位置における、波長変化時の波面収差が、光
情報記録媒体にデータを読み書きするのに必要な範囲に
収まっていれば、輪帯の数が波面誤差の最大値を位相差
付与量の変化量ΔΨ（λ）で割った数より小さくても、
モードホップ時に読み取りエラーを生じることはない。
ＨＤ−ＤＶＤにデータを読み書きするためには、輪帯の
数が２０〜６０であるのが望ましい。請求項３２に記載
の発明によれば、この輪帯の数について、請求項３１に
記載の発明と同様の効果が得られる。また、一般に、輪
帯数が少ないほど波面収差は大きくなるが、光学素子の
加工が容易になるという利点がある。

【００８４】請求項３３に記載の発明は、請求項３１ま
たは３２に記載の光学素子において、前記光学素子の開
口数が０．９以下であることを特徴とする。

【００８５】請求項３３に記載の発明によれば、請求項
１４に記載の発明と同様の効果が得られる。

【００８６】請求項３４に記載の発明は、請求項３１〜
３３のいずれか一項に記載の光学素子において、前記光
束のうち、最も光軸から離れた位置でこの光学素子を通
過する光線が前記屈折機能により光軸と交わる位置と、
近軸光線が前記屈折機能により光軸と交わる位置との距
離が０．０３ｍｍ以下であることを特徴とする。

【００８７】請求項３４に記載の発明によれば、請求項
３１〜３３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が
得られるとともに、入射光束のうち、最も光軸から離れ
た位置でこの光学素子を通過する光線が屈折機能により
光軸と交わる位置と、近軸光線が屈折機能により光軸と
交わる位置との距離が０．０３ｍｍ以下であるので、使
用基準波長λ₀の光束は、屈折機能と光路差付与機能と
により、ほぼ無収差となる。

【００８８】請求項３５に記載の発明は、請求項３０に
記載の光学素子において、互換用構造を有し、前記互換
用構造を通過した前記波長λ₀の光束が、前記光情報記
録媒体のうち第１の光情報記録媒体の情報記録面に情報
の再生及び／又は記録が可能な状態で集光され、前記互
換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の光束
が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光情報
記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可
能な状態で集光されることを特徴とする。

【００８９】請求項３５に記載の発明によれば、請求項
３０と同様の効果を得られると共に、前記第１の光学素
子と前記第２の光学素子のうち少なくとも一つの光学素
子が前記互換用構造を有するので、例えば、ＤＶＤとＣ
Ｄの組み合わせなど、使用波長及び保護基板厚が異なる
２種類の光情報記録媒体に対する互換性を持つことがで
きる。

【００９０】請求項３６に記載の発明は、請求項３５に
記載の光学素子において、前記互換用構造は回折構造で
あることを特徴とする。

【００９１】請求項３６に記載の発明によれば、請求項
３５と同様の効果を得られると共に、回折構造により互
換用構造を構成するので、使用基準波長λ₀及び使用波
長λ₁の光束の回折光を利用することが可能となり、収
差補正の自由度を増大させることができる。また、温度
変化による球面収差の発生を抑えることができる。

【００９２】請求項３７に記載の発明は、請求項３５に
記載の光学素子において、前記互換用構造は、光軸を中
心とした輪帯状光学機能面が段差面を介して連続的に複
数形成された構造であり、前記輪帯状光学機能面を通過
した前記使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁の各光束は、
前記輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射さ
れ、かつ、集光スポットにおける波面収差が最小となる
像面位置において、各輪帯を通過した前記各光束の波面
の位相φが、−０．５π≦φ≦０．５πを満たすように
形成されることを特徴とする。

【００９３】請求項３７に記載の発明によれば、請求項
３５と同様の効果を得られる。

【００９４】請求項３８に記載の発明は、請求項３０ま
たは３５に記載の光学素子において、前記使用波長λ₁
の光束の発散光が入射することを特徴とする。

【００９５】請求項３８に記載の発明によれば、請求項
３０または３５と同様の効果を得られると共に、前記第
１の光学素子及び前記第２の光学素子に使用波長λ₁の
光束の発散光が入射するので、光源からの出射光束を平
行光化させるためのコリメータレンズ等の光学素子が不
要となり、装置の小型化や低コスト化を達成できる。

【００９６】請求項３９に記載の発明は、請求項３５〜
３８のいずれか一項に記載の光学素子において、前記使
用波長λ₁は、６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍであること
を特徴とする。

【００９７】請求項３９に記載の発明によれば、請求項
３５〜３８のいずれか一項と同様の効果を得られると共
に、使用波長λ₁は、６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍであ
るので、ＤＶＤに対して互換性を持つことができる。

【００９８】

【発明の実施の形態】本発明の光ピックアップ装置、お
よび光学素子の実施の形態を、図面を参照して説明す
る。図２は、後述する第１および第２の実施の形態の光
ピックアップ装置１，２の全体構成の概略図である。第
１および第２の実施の形態の光ピックアップ装置１，２
は、それぞれレーザ発振器Ｌ１から出射される、使用基
準波長λ₀が６８５ｎｍ、または４０５ｎｍのレーザ光
束（光束）を、コリメータレンズ１２，２２、後述する
多輪帯位相差レンズ１１，２１を通過させて、光軸６上
でＭＯ８、またはＨＤ−ＤＶＤ９（光情報記録媒体）の
情報記録面８ａ，９ａに集めて集光スポットを形成し、
ＭＯの情報記録面８ａまたはＨＤ−ＤＶＤの反射面９ｂ
からの反射光を、偏光ビームスプリッタ１３で取り込
み、検出器Ｌ２の受光面に再びビームスポットを形成す
るものである。

【００９９】図３、図４は、第１および第２の実施の形
態における多輪帯位相差レンズ１１，２１の概略を示す
側面図、正面図である。第１および第２の実施の形態に
おける多輪帯位相差レンズは、本発明における第２の光
学素子（対物レンズ）と第１の光学素子（光学素子）と
が一体に形成されたものである。

【０１００】〔第１の実施の形態〕本実施の形態の光ピ
ックアップ装置１は、ＭＯの読み書きを行うために設計
されたものであって、使用基準波長λ₀＝６８５ｎｍ、
光学系の開口数ＮＡ＝０．５５、焦点距離２．７ｍｍと
して設計されている。

【０１０１】この光ピックアップ装置１に用いられてい
る多輪帯位相差レンズ１１は、その屈折面（第１面１１
Ａ、第２面１１Ｂ）の形状、屈折率が、以下のように設
定されている。

【０１０２】多輪帯位相差レンズ１１のレンズデータを
表１に示す。

【表１】 表１において、面番号１，２はそれぞれ、多輪帯位相差
レンズ１１の第１面１１Ａ、第２面１１Ｂである。面番
号３，４はそれぞれ、ＭＯのディスク表面、記録層であ
る。

【０１０３】多輪帯位相差レンズ１１の第１面１１Ａと
第２面１１Ｂの形状を以下に示す。第１面１１Ａは、図
３に破線で示す母非球面（図３に破線で図示）１１ａ
を、光軸方向に、光軸６を中心とした同心円上の輪帯１
０１〜１１９に分割されていて、光軸６から離れるにし
たがって、厚みが増すように形成されている。隣り合う
２つの輪帯の間の段差は、一の輪帯を通過する光線と、
その隣の輪帯を通過する光線との間に使用基準波長λ₀
のほぼ整数倍の光路差を生じ、かつ波面のずれが生じな
い長さに設定されている。

【０１０４】多輪帯位相差レンズ１１の第１面１１Ａの
母非球面と、第２面１１Ｂとは、それぞれ、次式に、表
２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸６の周
りに軸対称な非球面に形成されている。

【数３】

【表２】

【０１０５】多輪帯位相差レンズ１１の第１面１１Ａに
形成された、各輪帯１０１〜１１９の母非球面１１ａに
対する光軸方向の変位量を、表３に示す。表３におい
て、光軸６方向の変位量は、多輪帯位相差レンズ１１の
第１面１１Ａから第２面１１Ｂに向かう方向を正として
いる。

【表３】

【０１０６】このように、多輪帯位相差レンズ１１は、
１つの非球面式で表される光学面形状（母非球面）を光
軸を中心とする同心円により複数の輪帯に分割し、隣り
合う輪帯を通過する光線が使用基準波長λ₀のほぼ整数
倍の光路差を生じるように、各輪帯の面を光軸方向にシ
フトすることによって得られる形状のレンズである。使
用基準波長λ₀の入射光束に対しほぼ無収差となるレン
ズを、表６に示すように、第００１４段落で述べた方法
に従って、各輪帯の内径および外径を決定し、各輪帯の
面を光軸方向に平行移動させる。輪帯を形成することに
よって光束の光路長が変化するが、使用基準波長λ₀、
使用波長λの光束に対して波面収差が最小となるよう
に、各輪帯の変位量、面形状を調整する（レンズを再設
計する）。これを繰り返し行うことにより、使用基準波
長λ₀、使用波長λの光束に対して最適な各輪帯の変位
量、内径、外径、および母非球面の形状が決定される。

【０１０７】この多輪帯位相差レンズ１１に使用基準波
長λ₀（６８５ｎｍ）のレーザ光束が入射したときの縦
球面収差図を図５に示す。また、ＭＯのデータ書き込み
時のモードホップを想定して、レーザ光束の波長が、使
用基準波長λ₀（６８５ｎｍ）の前後１ｎｍの範囲で変
動したときの、光軸６上に形成される集光スポットの、
光軸方向の変動を、多輪帯位相差レンズ１１に輪帯が設
けられていない「母非球面レンズ」の場合と比較して、
図６に示す。

【０１０８】この光学系の焦点深度（λ₀／２ＮＡ2）
は、１１３２ｎｍ程度であり、幾何光学的には、この焦
点深度の２分の１の範囲内に、波面収差が最小となる集
光スポットの光軸方向の変動量ΔｆBが収まっていれ
ば、集光スポットの径が、ＭＯにデータを読み書きする
のに適した径（λ₀／２ＮＡ以下）となる。図６に示す
ように、入射するレーザ光束の波長の変動幅が使用基準
波長λ₀の前後０．５ｎｍの範囲である場合の集光スポ
ットの光軸方向の変動量ΔｆBは、「母非球面レンズ」
については、最大で５０ｎｍ程度であるのに対し、多輪
帯位相差レンズ１１については、数ｎｍ程度に収まって
いる。

【０１０９】〔第２の実施の形態〕本実施の形態の光ピ
ックアップ装置２は、ＨＤ−ＤＶＤの読み書きを行うた
めに設計されたものであって、使用基準波長λ₀＝４０
５ｎｍ、光学系の開口数ＮＡ＝０．８５、焦点距離１．
７６ｍｍとして設計されている。

【０１１０】この光ピックアップ装置２に用いられてい
る多輪帯位相差レンズ２１は、その屈折面（第１面２１
Ａ、第２面２１Ｂ）の形状、屈折率が、以下のように設
定されている。

【０１１１】多輪帯位相差レンズ２１のレンズデータを
表４に示す。

【表４】 表４において、面番号１，２はそれぞれ、多輪帯位相差
レンズ２１の第１面２１Ａ、第２面２１Ｂである。面番
号３，４はそれぞれ、ＨＤ−ＤＶＤのディスク表面、記
録層である。

【０１１２】多輪帯位相差レンズ２１の第１面２１Ａと
第２面２１Ｂの形状を以下に示す。第１面２１Ａは、図
３に破線で示す母非球面（図３に破線で図示）２１ａ
を、光軸方向に、光軸６を中心とした同心円上の輪帯２
０１〜２３０に分割されていて、光軸６から離れるにし
たがって、厚みが増すように形成されている。隣り合う
２つの輪帯の間の段差は、一の輪帯を通過する光線と、
その隣の輪帯を通過する光線との間に使用基準波長λ₀
のほぼ整数倍の光路差を生じ、かつ波面のずれが生じな
い長さに設定されている。

【０１１３】多輪帯位相差レンズ２１の第１面２１Ａの
母非球面と、第２面２１Ｂとは、それぞれ、前記（数
３）式に、表５に示す係数を代入した数式で規定され
る、光軸６の周りに軸対称な非球面に形成されている。

【表５】

【０１１４】多輪帯位相差レンズ２１の第１面２１Ａに
形成された、各輪帯２０１〜２３０の母非球面２１ａに
対する光軸方向の変位量を、表６に示す。表６におい
て、光軸６方向の変位量は、多輪帯位相差レンズ２１の
第１面２１Ａから第２面２１Ｂに向かう方向を正として
いる。

【表６】

【０１１５】このように、多輪帯位相差レンズ２１は、
第１の実施の形態に記載の多輪帯位相差レンズ１１と同
様に、１つの非球面式で表される光学面形状（母非球
面）を光軸を中心とする同心円により複数の輪帯に分割
し、隣り合う輪帯を通過する光線が使用基準波長λ₀の
ほぼ整数倍の光路差を生じるように、各輪帯の面を光軸
方向にシフトすることによって得られる形状のレンズで
ある。使用基準波長λ₀の入射光束に対しほぼ無収差と
なるレンズを、図７に示すように、第００１４段落で述
べた方法に従って、各輪帯の内径および外径を決定し、
各輪帯の面を光軸方向に平行移動させる。輪帯を形成す
ることによって光束の光路長が変化するが、使用基準波
長λ₀、使用波長λの光束に対して波面収差が最小とな
るように、各輪帯の変位量、面形状を調整する（レンズ
を再設計する）。これを繰り返し行うことにより、使用
基準波長λ₀、使用波長λの光束に対して最適な各輪帯
の変位量、内径、外径、および母非球面の形状が決定さ
れる。

【０１１６】また、ＨＤ−ＤＶＤのデータ書き込み時の
モードホップを想定して、レーザ光束の波長が、使用基
準波長λ₀（４０５ｎｍ）の前後２ｎｍの範囲で変動し
たときの、光軸６上に形成される集光スポットの、光軸
方向の変動を、多輪帯位相差レンズ２１に輪帯が設けら
れていない「母非球面レンズ」の場合と比較して、図８
に示す。

【０１１７】この光学系の焦点深度（λ₀／２ＮＡ2）
は、２８０ｎｍ程度であり、幾何光学的には、この焦点
深度の２分の１の範囲内に、波面収差が最小となる集光
スポットの光軸方向の変動量ΔｆBが収まっていれば、
集光スポットの径が、ＨＤ−ＤＶＤにデータを読み書き
するのに適した径（λ₀／２ＮＡ以下）となる。図８に
示すように、入射するレーザ光束の波長の変動幅が使用
基準波長λ₀の前後２ｎｍの範囲である場合の集光スポ
ットの光軸方向の変動量ΔｆBは、「母非球面レンズ」
については、最大で７５０ｎｍ程度であるのに対し、多
輪帯位相差レンズ２１については、数十ｎｍ程度に収ま
っている。

【０１１８】また、図３及び図４には、第１の光学素子
と第２の光学素子とを一体に形成した多輪帯位相差レン
ズを示したが、これに限らず、図９に示すとおり、光路
差付与機能を有する第１光学素子３０と、屈折機能を有
する第２光学素子３１とを別体で構成しても良い。かか
る構成によれば、光路差付与機能と屈折機能とを各々独
立して考慮した光学素子設計を行なえるため、設計の自
由度が広がる。なお、図９中、符合４０は情報記録面を
示す。

【０１１９】また、図１０に示した本発明の対物レンズ
５０を用いて、図１１に示した光ピックアップ装置６０
を構成することが可能である。なお、図１１及び後述す
る図１２中の符合７０、７１は、シリンドリカルレン
ズ、凹レンズである。また、光源Ｌ１として、７８０ｎ
ｍの波長のレーザを出射する光源７２と、６５０ｎｍの
波長のレーザを出射する光源７３とを、同一のパッケー
ジに収めた、いわゆる２レーザー１パッケージの光源ユ
ニットを用いている。

【０１２０】図１０の対物レンズ５０は、図３及び図４
に示した、第１の光学素子と第２の光学素子とを一体に
形成したレンズに互換用構造５１を設けたものである。
そして、この互換用構造を通過した波長λ₀の光束（例
えば、ＤＶＤ用として使用される使用基準波長６５０ｎ
ｍの光束）が、第１の光情報記録媒体としてのＤＶＤの
情報記録面４０ａに情報の再生及び／又は記録が可能な
状態で集光し、また、この互換用構造５１を通過した使
用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の光束（例えば、ＣＤ用として
使用される使用基準波長７８０ｎｍの光束）が、第２の
光情報記録媒体としてのＣＤの情報記録面４０ｂに情報
の再生及び／又は記録が可能な状態で集光するようにな
っている。

【０１２１】互換用構造５１は、光軸を中心とした輪帯
状光学機能面（図示略）が段差面（図示略）を介して連
続的に複数形成された構造であり、輪帯状光学機能面を
通過した使用基準波長λ₀及び使用波長λ₁の各光束が、
輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射され、か
つ、集光スポットにおける波面収差が最小となる像面位
置において、各輪帯を通過した前記各光束の波面の位相
φが、−０．５π≦φ≦０．５πを満たすように形成さ
れている。互換用構造としては、他にも、例えば光軸を
中心とした同心円状に形成される回折輪帯や、回折格子
等の回折構造を用いることができる。以上のように、一
方の光源に７８０ｎｍの波長のレーザを出射する光源７
２を用い、他方の光源に６５０ｎｍの波長のレーザを出
射する光源７３を用いることで、ＣＤとＤＶＤに対する
情報の再生及び／又は記録が可能となる。

【０１２２】さらに、図１０に示した本発明の対物レン
ズ５０を用いて、図１２に示した光ピックアップ装置８
０を構成することも可能である。各光源は図１１に示し
た光源Ｌ１と同様のものを用い、ＣＤとＤＶＤに対する
情報の再生及び／又は記録が可能となっている。図１１
の光ピックアップ装置６０との違いは、対物レンズ５０
に有限光が入射するように構成されている点である。本
構成により、図１２の光ピックアップ装置８０は図１１
に示したコリメータレンズ１２（２２）を用いる必要が
なくなり、光ピックアップ装置８０全体を小型化するこ
とが可能となる。また、以上のような構成を備える光ピ
ックアップ装置及び対物レンズを、使用基準波長λ₀が
４０５ｎｍ、使用波長λ₁が６５０ｎｍの２種類の光束
を用いたＨＤ−ＤＶＤとＤＶＤとの互換用に適用するこ
ともできる。

【０１２３】

【発明の効果】本発明によれば、光情報記録媒体のデー
タ読出し状態からデータ書込み状態に切り替わる瞬間に
生じるモードホップなどにより入射光束の波長が使用基
準波長λ₀からこれとは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜
＜１［ｎｍ］）に変化しても、光情報記録媒体の情報記
録面にデータを書き込む際にエラーが発生するのを防止
できる。また、例えば、ＤＶＤとＣＤ、ＨＤ−ＤＶＤと
ＤＶＤとの組み合わせなど、使用波長及び保護基板厚が
異なる２種類の光情報記録媒体に対する互換性を持つこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ピックアップ装置における、第
１の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光
学素子の、屈折機能による光線の光路と、屈折機能と光
路差付与機能とによる光線の光路の概略図である。

【図２】本発明に係る光ピックアップ装置の一例の全体
構成の概略図である。

【図３】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の一例である多輪帯位相差レンズの概略を示す、側
面図である。

【図４】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の一例である多輪帯位相差レンズの概略を示す、正
面図である。

【図５】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の一例である多輪帯位相差レンズに、使用基準波長
λ₀の光束が入射したときの縦球面収差図である。

【図６】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の他の一例である多輪帯位相差レンズに入射する光
束の波長が、使用基準波長λ₀の前後で変動したとき
の、光軸上に形成される集光スポットの位置の光軸方向
の変動を示す図である。

【図７】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の一例である多輪帯位相差レンズに、使用基準波長
λ₀とは異なる波長のλの光束が入射したときの縦球面
収差の概略図である。

【図８】本発明に係る光ピックアップ装置における第１
の光学素子と第２の光学素子、または本発明に係る光学
素子の他の一例である多輪帯位相差レンズに入射する光
束の波長が、使用基準波長λ₀の前後で変動したとき
の、光軸上に形成される集光スポットの位置の光軸方向
の変動を示す図である。

【図９】第１の光学素子と第２の光学素子とを別体に配
置した場合を示す平面図である。

【図１０】ＤＶＤとＣＤ互換用の有限光／無限光用の対
物レンズの断面図である。

【図１１】図１０の対物レンズを組み込み、無限光を用
いた光ピックアップ装置の概略図である。

【図１２】図１０の対物レンズを組み込み、有限光を用
いた光ピックアップ装置の概略図である。

【符号の説明】

Ｌ１ 光源Ｌ１ １，２ 光ピックアップ装置 ６ 光軸 ７ 光束（レーザ光束） ７ａ 集光スポット ８ 光情報記録媒体（ＭＯ） ９ 光情報記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ） ８ａ，９ａ 情報記録面 １１，２１ （第１の／第２の）光学素子（多輪帯位
相差レンズ） １１１〜１１９，２１１〜２３０ 輪帯 ３０ 第１光学素子 ３１ 第２光学素子 ４０ａ ＤＶＤの情報記録面 ４０ｂ ＣＤの情報記録面 ５０ 対物レンズ ６０ 光ピックアップ装置 ８０ 光ピックアップ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 NA03 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA14 QA34 RA00 RA05 RA12 RA13 RA42 RA46 RA47 5D119 AA17 AA23 AA41 BA01 BB03 BB04 CA16 DA01 EC01 EC03 EC45 EC47 FA08 JA44 JA46 JA70 JB02 JB10

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光情報記録媒体の情報記録面に光束を集
   光させる光ピックアップ装置であって、 この光ピックアップ装置の光学系における光軸上に配置
   され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に区分さ
   れ、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚みを持
   つように形成されているとともに、ある一つの輪帯を通
   過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪
   帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
   も、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光路差
   付与機能を有する第１の光学素子と、 同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束
   が入射する際に前記情報記録面上に形成される集光スポ
   ットの球面収差を最適にする屈折機能を有する第２の光
   学素子とを備え、 使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面にほぼ
   収差なく集光し、 使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
   １［ｎｍ］）の光束が入射する際に、軸上色収差が補正
   されることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 光情報記録媒体の情報記録面に光束を集
   光させる光ピックアップ装置であって、 この光ピックアップ装置の光学系における光軸上に配置
   され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に区分さ
   れ、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚みを持
   つように形成されているとともに、ある一つの輪帯を通
   過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪
   帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
   も、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光路差
   付与機能を有する第１の光学素子と、 同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束
   が入射する際に前記情報記録面上に形成される集光スポ
   ットの球面収差を最適にする屈折機能を有する第２の光
   学素子とを備え、 使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面にほぼ
   収差なく集光し、 使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
   １［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
   束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
   の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜２０００ を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 前記使用基準波長λ₀は、 ６００ｎｍ＜λ₀＜７００ｎｍ であることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 前記第１の光学素子に形成された輪帯の数は、３〜３０
   のうちのいずれかであることを特徴とする光ピックアッ
   プ装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の光ピックアッ
   プ装置において、 前記光学系の開口数が０．６５以下であることを特徴と
   する光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 前記第１の光学素子と前記第２の光学素子のうち少なく
   とも一つの光学素子が互換用構造を有し、 前記互換用構造を通過した前記使用基準波長λ₀の光束
   が、前記光情報記録媒体のうち第１の光情報記録媒体の
   情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可能な状態で
   集光され、 前記互換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の
   光束が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光
   情報記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録
   が可能な状態で集光されることを特徴とする光ピックア
   ップ装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 前記互換用構造は回折構造であることを特徴とする光ピ
   ックアップ装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 前記互換用構造は、光軸を中心とした輪帯状光学機能面
   が段差面を介して連続的に複数形成された構造であり、
   前記輪帯状光学機能面を通過した前記使用基準波長λ₀
   及び使用波長λ₁の各光束は、前記輪帯状光学機能面に
   よって屈折する方向へ出射され、かつ、集光スポットに
   おける波面収差が最小となる像面位置において、各輪帯
   を通過した前記各光束の波面の位相φが、 −０．５π≦φ≦０．５π を満たすように形成されることを特徴とする光ピックア
   ップ装置。
9. 【請求項９】 請求項２又は６に記載の光ピックアップ
   装置において、 前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子のうち、光
   源側に配置される光学素子に前記使用基準波長λ₀の光
   束の発散光が入射することを特徴とする光ピックアップ
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれか一項に記載の
    光ピックアップ装置において、 前記使用波長λ₁は、 ７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍ であることを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 【請求項１１】 光情報記録媒体の情報記録面に光束を
    集光させる光ピックアップ装置であって、 この光ピックアップ装置の光学系における光軸上に配置
    され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に区分さ
    れ、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚みを持
    つように形成されているとともに、ある一つの輪帯を通
    過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪
    帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
    も、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光路差
    付与機能を有する第１の光学素子と、 同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束
    が入射する際に前記情報記録面上に形成される集光スポ
    ットの球面収差を最適にする屈折機能を有する第２の光
    学素子とを備え、 使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面にほぼ
    収差なく集光し、 使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
    ２［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
    束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
    の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜１５０ を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の光ピックアップ装
    置において、 前記使用基準波長λ₀は、 ４００ｎｍ＜λ₀＜５００ｎｍ であることを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の光ピックアップ装
    置において、 前記第１の光学素子に形成された輪帯の数は、２０〜６
    ０のうちのいずれかであることを特徴とする光ピックア
    ップ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２または１３に記載の光ピッ
    クアップ装置において、 前記光学系の開口数が０．９以下であることを特徴とす
    る光ピックアップ装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の光ピックアップ装
    置において、 前記第１の光学素子と前記第２の光学素子のうち少なく
    とも一つの光学素子が互換用構造を有し、 前記互換用構造を通過した前記波長λ₀の光束が、前記
    光情報記録媒体のうち第１の光情報記録媒体の情報記録
    面に情報の再生及び／又は記録が可能な状態で集光さ
    れ、 前記互換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の
    光束が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光
    情報記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録
    が可能な状態で集光されることを特徴とする光ピックア
    ップ装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の光ピックアップ装
    置において、 前記互換用構造は回折構造であることを特徴とする光ピ
    ックアップ装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５に記載の光ピックアップ装
    置において、 前記互換用構造は、光軸を中心とした輪帯状光学機能面
    が段差面を介して連続的に複数形成された構造であり、
    前記輪帯状光学機能面を通過した前記使用基準波長λ₀
    及び使用波長λ₁の各光束は、前記輪帯状光学機能面に
    よって屈折する方向へ出射され、かつ、集光スポットに
    おける波面収差が最小となる像面位置において、各輪帯
    を通過した前記各光束の波面の位相φが、−０．５π≦
    φ≦０．５πを満たすように形成されることを特徴とす
    る光ピックアップ装置。
18. 【請求項１８】 請求項１１又は１５に記載の光ピック
    アップ装置において、 前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子のうち、光
    源側に配置される光学素子に前記使用波長λ₁の光束の
    発散光が入射することを特徴とする光ピックアップ装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１５〜１８のいずれか一項に記
    載の光ピックアップ装置において、 前記使用波長λ₁は、 ６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍ であることを特徴とする光ピックアップ装置。
20. 【請求項２０】 光情報記録媒体の情報記録面に光束を
    集光させる光ピックアップ装置に用いられる光学素子で
    あって、 この光ピックアップ装置の光学系における光軸上に配置
    され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に区分さ
    れ、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚みを持
    つように形成されているとともに、ある一つの輪帯を通
    過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪
    帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
    も、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光路差
    付与機能と、 同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束
    が入射する際に前記情報記録面上に形成される集光スポ
    ットの球面収差を最適にする屈折機能とを備え、 使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面にほぼ
    収差なく集光し、 使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
    １［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
    束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
    の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜２０００ を満たすことを特徴とする光学素子。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の光学素子におい
    て、 前記使用基準波長λ₀は、 ６００ｎｍ＜λ₀＜７００ｎｍ であることを特徴とする光学素子。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の光学素子におい
    て、 前記光学素子に形成された輪帯の数は、３〜３０のうち
    のいずれかであることを特徴とする光学素子。
23. 【請求項２３】 請求項２１または２２に記載の光学素
    子において、 前記光学素子の開口数が０．６５以下であることを特徴
    とする光学素子。
24. 【請求項２４】 請求項２１〜２３のいずれか一項に記
    載の光学素子において、 前記光束のうち、最も光軸から離れた位置でこの光学素
    子を通過する光線が、前記屈折機能により光軸と交わる
    位置と、近軸光線が前記屈折機能により光軸と交わる位
    置との距離が０．０２ｍｍ以下であることを特徴とする
    光学素子。
25. 【請求項２５】 請求項２０に記載の光学素子におい
    て、 互換用構造を有し、前記互換用構造を通過した前記波長
    λ₀の光束が、前記光情報記録媒体のうち第１の光情報
    記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可
    能な状態で集光され、 前記互換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の
    光束が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光
    情報記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録
    が可能な状態で集光されることを特徴とする光学素子。
26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の光学素子におい
    て、 前記互換用構造は回折構造であることを特徴とする光学
    素子。
27. 【請求項２７】 請求項２５に記載の光学素子におい
    て、 前記互換用構造は、光軸を中心とした輪帯状光学機能面
    が段差面を介して連続的に複数形成された構造であり、
    前記輪帯状光学機能面を通過した前記使用基準波長λ₀
    及び使用波長λ₁の各光束は、前記輪帯状光学機能面に
    よって屈折する方向へ出射され、かつ、集光スポットに
    おける波面収差が最小となる像面位置において、各輪帯
    を通過した前記各光束の波面の位相φが、 −０．５π≦φ≦０．５π を満たすように形成されることを特徴とする光学素子。
28. 【請求項２８】 請求項２０又は２５に記載の光学素子
    において、 前記使用基準波長λ₀の光束の発散光が入射することを
    特徴とする光学素子。
29. 【請求項２９】 請求項２５〜２８のいずれか一項に記
    載の光学素子において、 前記使用波長λ₁は、 ７５０ｎｍ≦λ₁≦８００ｎｍ であることを特徴とする光学素子。
30. 【請求項３０】 光情報記録媒体の情報記録面に光束を
    集光させる光ピックアップ装置に用いられる光学素子で
    あって、 この光ピックアップ装置の光学系における光軸上に配置
    され、光軸を中心とする同心円で複数の輪帯に区分さ
    れ、これら各輪帯は、互いに異なる光軸方向の厚みを持
    つように形成されているとともに、ある一つの輪帯を通
    過する光線の光路長を、この輪帯に隣接し、かつこの輪
    帯より光軸に近い他の輪帯を通過する光線の光路長より
    も、使用基準波長λ₀のほぼ整数倍だけ長くする光路差
    付与機能と、 同光学系の光軸上に配置され、使用基準波長λ₀の光束
    が入射する際に前記情報記録面上に形成される集光スポ
    ットの球面収差を最適にする屈折機能とを備え、 使用基準波長λ₀の入射光束は、前記情報記録面にほぼ
    収差なく集光し、 使用基準波長λ₀とは異なる使用波長λ（｜λ−λ₀｜＜
    ２［ｎｍ］）の入射光束と、使用基準波長λ₀の入射光
    束とによって形成される両集光スポットの間の光軸方向
    の距離をΔｆBとして、 ｜ΔｆB／（λ−λ₀）｜＜１５０ を満たすことを特徴とする光学素子。
31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の光学素子におい
    て、 前記使用基準波長λ₀は、 ４００ｎｍ＜λ₀＜５００ｎｍ であることを特徴とする光学素子。
32. 【請求項３２】 請求項３１に記載の光学素子におい
    て、 前記光学素子に形成された輪帯の数は、２０〜６０のう
    ちのいずれかであることを特徴とする光学素子。
33. 【請求項３３】 請求項３１または３２に記載の光学素
    子において、 前記光学素子の開口数が０．９以下であることを特徴と
    する光学素子。
34. 【請求項３４】 請求項３１〜３３のいずれか一項に記
    載の光学素子において、 前記光束のうち、最も光軸から離れた位置でこの光学素
    子を通過する光線が前記屈折機能により光軸と交わる位
    置と、近軸光線が前記屈折機能により光軸と交わる位置
    との距離が０．０３ｍｍ以下であることを特徴とする光
    学素子。
35. 【請求項３５】 請求項３０に記載の光学素子におい
    て、 互換用構造を有し、前記互換用構造を通過した前記波長
    λ₀の光束が、前記光情報記録媒体のうち第１の光情報
    記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録が可
    能な状態で集光され、 前記互換用構造を通過した使用波長λ₁（λ₁＞λ₀）の
    光束が、前記第１の光情報記録媒体とは異なる第２の光
    情報記録媒体の情報記録面に情報の再生及び／又は記録
    が可能な状態で集光されることを特徴とする光学素子。
36. 【請求項３６】 請求項３５に記載の光学素子におい
    て、 前記互換用構造は回折構造であることを特徴とする光学
    素子。
37. 【請求項３７】 請求項３５に記載の光学素子におい
    て、 前記互換用構造は、光軸を中心とした輪帯状光学機能面
    が段差面を介して連続的に複数形成された構造であり、
    前記輪帯状光学機能面を通過した前記使用基準波長λ₀
    及び使用波長λ₁の各光束は、前記輪帯状光学機能面に
    よって屈折する方向へ出射され、かつ、集光スポットに
    おける波面収差が最小となる像面位置において、各輪帯
    を通過した前記各光束の波面の位相φが、 −０．５π≦φ≦０．５π を満たすように形成されることを特徴とする光学素子。
38. 【請求項３８】 請求項３０または３５に記載の光学素
    子において、 前記使用波長λ₁の光束の発散光が入射することを特徴
    とする光学素子。
39. 【請求項３９】 請求項３５〜３８のいずれか一項に記
    載の光学素子において、 前記使用波長λ₁は、 ６３０ｎｍ≦λ₁≦６８０ｎｍ であることを特徴とする光学素子。