JP2007048426A - 光情報記録再生装置用対物レンズおよび光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光ディスクに対する情報の記録または再生を行っても、各光ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成するとともに、特に記録密度が相対的に低い光ディスク時におけるフォーカシング機能の低下を抑えることができる、光情報記録再生装置用対物レンズを提供すること。
【解決手段】光情報記録再生装置用対物レンズは、少なくとも一方の面に、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、第一の領域内に、同心状に複数に分割された屈折面と、互いに隣り合う屈折面において入射光束に対して光路長差を付与する段差から構成される段差構造を有し、段差は、第一の波長の光束に対して略奇数倍の光路長差を付与し、第一の領域において、段差構造を規定する光路差関数の微分が、第一の領域の有効範囲内でゼロを横切る構成にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置および該装置に搭載される対物レンズに関する。

光ディスクには、従来、ＣＤやＤＶＤといった記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。また近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、ＤＶＤよりも一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該新規格の光ディスクとしては、例えばＨＤ ＤＶＤやＢＤ(Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ)等がある。このような新規格の光ディスクは、ＤＶＤの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。このように規格の異なる複数の光ディスクが存在するためユーザの利便性に鑑み、近年、光情報記録再生装置、より厳密には装置内に設けられる対物光学系は、上記の三種類の光ディスクに対して互換性を持つことが要求される。なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。また、互換性を持つとは、使用する光ディスクを切り替えたとしても部品を交換したりすることなく情報の記録または再生が保証されることをいう。

装置が規格の異なる複数の光ディスクに対して互換性を持つためには、まず、規格が異なる光ディスクの切り替え時に、保護層の厚みによって変化する球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットを得る必要がある。一般にスポット径は波長が短いほど小さくできる。そこで従来、記録密度に応じて、光情報記録再生装置では、複数の波長のレーザー光が使用される。例えば、ＤＶＤ使用時には、ＣＤ使用時に用いられる約７９０ｎｍより短い約６６０ｎｍの波長のレーザー光が用いられる。また、該新規格の光ディスク使用時には、その記録密度の高さからＤＶＤに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長の光（例えば４０８ｎｍあたりのいわゆる青色レーザー光）が用いられる。

また、各々の光ディスクに対して、良好な状態で各光ディスクの記録面位置に収束させる一つの手段として、対物光学系を構成する１または複数の光学素子（例えば対物レンズ）における任意の一面に輪帯状の微細な段差を有する輪帯構造を設け、該輪帯構造の作用によって、異なる波長の光を各々対応する光ディスクの記録面において良好に収束させる技術が実用化されている。

上記光学素子は、光源の個体差や温度変化等の環境変化によって、使用するレーザー光の波長が設計波長からずれることにより生じる球面収差も補正するような作用を持つことが好ましい。なお設計波長とは、各光ディスクに対する情報の記録または再生に最適とされる各レーザー光の波長を意味する。

上記のように、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ ＤＶＤのように三種類の光ディスクに対して互換性を持つ対物レンズとしては、例えば以下の特許文献１に提案される。

特開２００４−２４７０２５号公報

特許文献１は、記録密度の異なる３種類の光ディスクに対して互換性を持たせた光ピックアップ装置が開示されている。具体的には、光ピックアップ装置に搭載された対物レンズに、高密度な光ディスクに対する情報の記録または再生時には３次回折光が用いられ、ＤＶＤまたはＣＤに対する情報の記録または再生時には２次回折光が用いられるような輪帯構造を持たせている。このような対物レンズを搭載することにより、特に各光ディスクの記録面上で情報の記録または再生に好適なスポットを形成している。これにより、記録密度の異なる３種類の光ディスクに対して互換性を持つ光ピックアップ装置を提供している。

しかし、上記特許文献１に開示する光ピックアップ装置では、ＣＤに対する情報の記録または再生時における光の利用効率が４０％程度しか確保できず、しかも４０％程度の不要回折次数（この場合は１次）光が発生してしまう。そのため、フォーカスエラー信号の波形が崩れ、フォーカシング機能が低下する、あるいは、スポットが所望の値まで絞れないといった問題が生じてしまう。

本発明は上記の事情に鑑み、波長が異なる複数種類の光束を使用して規格の異なる三種類の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生を行った時であっても、各光ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成するとともに、ＣＤのように記録密度が相対的に低い光ディスク使用時において不要回折次数光が発生するような段差構造を対物レンズに設けた場合であっても、フォーカシング機能の低下を抑え、かつスポットを所望の値まで絞ることができ、さらには、ＨＤ ＤＶＤのように記録密度の高い光ディスク使用時において高い効率を維持した光情報記録再生装置および該光情報記録再生装置用対物レンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の光情報記録再生装置用対物レンズは、記録密度が高い順に第一から第三の各光ディスクに対して、短波長側から順に第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物レンズであって、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間において入射光束に対して光路長差を付与する段差構造を有し、段差は、第一の波長の光束に対して略奇数倍の光路長差を付与し、前記第一の領域において、段差構造を規定する光路差関数の微分が、第一の領域の有効半径の３０％以上７０％以下の高さでゼロを横切ることを特徴とすることを特徴とする。

請求項１に記載の光情報記録再生装置用対物レンズによれば、段差構造を規定する光路差関数の微分が、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束する領域の有効半径の３０％以上７０％以下の高さでゼロを横切るように設定することにより、各光ディスク使用時に球面収差を抑えて情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができるだけでなく、第三の波長の光束を用いて第三の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う場合にフォーカスエラー信号の波形の崩れを抑え、精度の高いフォーカシング機能を実現することができる。

請求項２に記載の光情報記録再生装置用対物レンズによれば、段差構造は、第一の波長をλ１（ｎｍ）、段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１）、
２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１）
ただし、Ｎは整数である。
を満たし、
光路差関数φ（ｈ）を、以下の式（２）、

ただし、ｈは、光軸からの高さ、
Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
ｍは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件（３）、
０．００＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（３）
ただし、ｆ１は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離、
ｔ３は、第三の光ディスクのディスク厚、
ｔ１は、第一の光ディスクのディスク厚（ただしｔ１＜ｔ３）、
を満たす。

さらに、請求項３に記載の光情報記録再生装置に用いられる対物レンズは、以下の条件（４）を満たすことが望ましい。
２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（４）

また、別の観点から、請求項４に記載の光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の各光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、対物レンズを備え、第一の波長をλ１（ｎｍ）、第二の波長をλ２（ｎｍ）、第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ３かつＮＡ２＞ＮＡ３
であり、第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、第一の波長および第二の波長の光束は略平行光束を、第三の波長の光束は発散光を対物レンズに入射させ、対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して光路長差を付与する段差構造を有し、かつ第一の領域において、該段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１）、
２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１）
ただし、Ｎは整数、
を満たし、
段差構造を規定する光路差関数φ（ｈ）を、以下の式（２）、

ただし、ｈは、光軸からの高さ、
Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
ｍは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件（３）、
０．００＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（３）
ただし、ｆ１は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離。
を満たすことを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の光情報記録再生装置によれば、以下の条件（４）、
２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（４）
を満たすことが好ましい。

また、請求項６に記載の光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、アッベ数νｄが以下の条件（５）、
４０≦νｄ≦８０・・・（５）
を満たす単レンズであり、段差構造は、以下の条件（６）、
２．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜３．３０・・・（６）
を満たし、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の条件（７）から条件（９）、
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（７）
−０．０２＜ｆ２×Ｍ２＜０．０２・・・（８）
−０．１２＜ｆ３×Ｍ３＜−０．０４・・・（９）
を満たすことが望ましい。

また、請求項７に記載の光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、アッベ数νｄが以下の条件（１０）、
２０≦νｄ＜４０・・・（１０）
を満たす単レンズであり、段差構造は、以下の条件（６）、
２．７０＜ΔＯＰＤ／λ１＜３．３０・・・（６）
を満たし、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の条件（７）、（８）、（１１）、
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（７）
−０．０２＜ｆ２×Ｍ２＜０．０２・・・（８）
−０．３８＜ｆ３×Ｍ３＜−０．３０・・・（１１）
を満たすことが望ましい。

段差構造は、段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１２）、
１．３２＜｜ΔＯＰＤｃ／λ３｜＜１．６２／・・（１２）
を満たすように構成される。

また、別の観点から、請求項９に記載の光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクそれぞれに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの略平行光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、対物レンズを備え、第一の波長をλ１（ｎｍ）、第二の波長をλ２（ｎｍ）、第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ３かつＮＡ２＞ＮＡ３
であり、第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であり、対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して異なる光路長差を付与する少なくとも二種類の段差構造を有し、第一の領域において、少なくとも二種類の段差のうち少なくとも一方は、該段差において、第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（１３）、
２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１３）
ただし、Ｎは整数を満たし、上記段差構造は、少なくとも第１と第２の光路差関数によって規定され、第ｉ（ｉは自然数）の光路差関数φｉ（ｈ）を、以下の式（１４）、

ただし、ｈは、光軸からの高さ、
Ｐ_２ｉ、Ｐ_４ｉ、Ｐ_６ｉ、…は、それぞれ第ｉの光路差関数における二次、四次、六次、…の係数、
ｍは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
λは、入射光束の使用波長、
で表すと、以下の条件（１５）、
０．００＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（１５）
ただし、ｆ１は、第一の波長に対する対物レンズの焦点距離
を満たすことを特徴とする。

請求項１０に記載の光情報記録再生装置によれば、第１の光路差関数に関して、さらに以下の条件（１６）、
２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（１６）
を満たすことにより、より良好な波形のフォーカスエラー信号を得ることができる。

請求項１１に記載の光情報記録再生装置によれば、第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が、さらに以下の条件（１７）を満たすことが望ましい。
２．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜３．３０・・・（１７）

請求項１２に記載の光情報記録再生装置によれば、第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（１８）を満たすことが望ましい。
１．３２＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜１．６２・・・（１８）

あるいは、段差構造は、第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が、さらに以下の条件（１９）を満たすように構成しても良い。
４．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜５．３０・・・（１９）（請求項１３）

また、第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が、さらに段差が第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（２０）を満たすことが望ましい。
２．３０＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜２．６０・・・（２０）

請求項１５に記載の光情報記録再生装置によれば、少なくとも一方の段差とは異なる光路長差を付与する段差が、第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ２（ｎｍ）とすると、以下の条件（２１）、
２Ｌ−０．２０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２Ｌ＋０．２０・・・（２１）
ただし、Ｌは整数である。
を満たすことが望ましい。

請求項１６に記載の光情報記録再生装置によれば、さらに、以下の条件（２２）、
１．８０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２．２０・・・（２２）
を満たすことにより、特に記録密度の高い第一の光ディスク使用時に高い光利用効率を得ることができる。

請求項１７に記載の光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、第一の領域の外側に第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が、第一の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。

また、請求項１８に記載の光情報記録再生装置によれば、対物レンズは、第一の領域の外側に、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が｜ΔＯＰＤ１／λ１｜とは異なる。

また、請求項１９に記載の光情報記録再生装置によれば、以下の条件（２３）、
ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２・・・（２３）
を満たし、対物レンズは、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを収束させ、第二および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。

また、請求項２０に記載の光情報記録再生装置によれば、以下の条件（２４）、
ｆ１×ＮＡ１＜ｆ２×ＮＡ２・・・（２４）
を満たし、対物レンズは、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを収束させ、第一および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なる。

以上のように、本発明によれば、光情報記録再生装置における対物レンズの少なくとも一面に所定の段差構造を形成することにより、各光ディスクの記録面上で発生する収差を良好に抑えている。また第三の光ディスクを使用した場合であっても、球面収差のみならず発生する不要回折次数光によるフォーカスエラー信号の劣化を抑えることができる。すなわち、フォーカシング機能を劣化させることなく、記録密度の異なる三種類の光ディスク全てに対して高精度な情報の記録または再生が可能な光情報記録再生用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光情報記録再生装置が提供される。

以下、本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズについて二つ実施形態を説明する。各実施形態の対物レンズは、光情報記録再生装置に搭載され、保護層厚、記録密度等といった規格がそれぞれ異なる三種類の光ディスクについて互換性を有している。

以下では説明の便宜上、上記三種類の光ディスクのうち、記録密度が最も高い光ディスク（例えばＨＤ ＤＶＤやＢＤ等の新規格の光ディスク）を第一の光ディスクＤ１、第一の光ディスクＤ１に比べて相対的に記録密度が低い（例えばＤＶＤやＤＶＤ−Ｒ等）を第二の光ディスクＤ２、記録密度が最も低い光ディスク（例えばＣＤやＣＤ−Ｒ等）を第三の光ディスクＤ３、と記す。

各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層厚をそれぞれｔ１〜ｔ３とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
ｔ１≒０．６ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ

また、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応した大きさのビームスポットが得られるように、必要とされるＮＡの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３とすると、各ＮＡには以下のような関係がある。
ＮＡ１＞ＮＡ３かつＮＡ２＞ＮＡ３

つまり、記録密度の高い第一の光ディスクＤ１および第二の光ディスクＤ２に対する情報の記録または再生時には、より小径なスポットの形成が要求されるため、必要なＮＡが高くなる。これに対し、最も記録密度の低い第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時には、必要とされるＮＡは比較的小さい。なお、どの光ディスクも、情報の記録または再生時には、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。

上記のように記録密度が異なる各光ディスクＤ１〜Ｄ３を使用する場合、各記録密度に対応した大きさのビームスポットが得られるように、光情報記録再生装置内において、それぞれ異なる波長のレーザー光が用いられる。具体的には、第一の光ディスクＤ１に対して情報の記録または再生を行う際には、最も小径のビームスポットを第一の光ディスクＤ１の記録面上において形成するために、最も短波長（第一の波長）であるレーザー光（以下、第一のレーザー光という）を光源から照射する。また、第三の光ディスクＤ３に対して情報の記録または再生を行う際には、最も大きな径のビームスポットを第三の光ディスクＤ３の記録面上において形成するために、最も長波長（第三の波長）であるレーザー光（以下、第三のレーザー光という）を光源から照射する。そして第二の光ディスクＤ２に対して情報の記録または再生を行う際には、第二の光ディスクＤ２の記録面上において比較的小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長（第二の波長）であるレーザー光（以下、第二のレーザー光という）を光源から照射する。

図１は、第一実施形態の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００の概略構成を表す模式図である。光情報記録再生装置１００は、第一のレーザー光を照射する光源１Ａ、第二のレーザー光を照射する光源１Ｂ、第三のレーザー光を照射する光源１Ｃ、回折格子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、カップリングレンズ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、ビームスプリッタ４１、４２、ハーフミラー５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、受光部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを有する。なお、光情報記録再生装置１００では、上記の各光ディスク使用時に必要とされるＮＡが各々異なることに対応する必要がある。そのため、光情報記録再生装置１００では、図示しないが、第三のレーザー光の光束径を規定する開口制限素子が配設されていてもよい。

図１に示すように、各光源１Ａ〜１Ｃから照射された第一〜第三の各レーザー光束は、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃ、ビームスプリッタ４１、４２を介して共通の光路に導かれ、対物レンズ１０に入射する。対物レンズ１０を透過した各光束は、情報の記録または再生の対象となる各光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面近傍に収束する。記録面で反射した各レーザー光は、ハーフミラー５Ａ〜５Ｃを透過し、受光部６Ａ〜６Ｃにより検出される。

図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、対物レンズ１０および各光ディスクＤ１〜Ｄ３を各光ディスク使用時における各光源から各光ディスクまでの光路を、光ディスクごとに分けて示した図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において、光情報記録再生装置１００の基準軸ＡＸは、図中一点鎖線で表示されている。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す状態では、対物レンズの光軸は基準軸ＡＸと一致しているが、トラッキング動作などにより対物レンズの光軸が基準軸ＡＸから外れる状態もある。基準軸ＡＸと光軸の関係は、後述する第二実施形態（図６参照）においても同様である。

対物レンズ１０は、光源側から順に第一面１１と第二面１２を有する。対物レンズ１０は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように各面１１、１２とも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。非球面の形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次、１２次…の非球面係数をＡ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０、Ａ_１２、として、以下の数３の式で表される。

また各光ディスクＤ１〜Ｄ３は、それぞれ保護層２１、記録面２２を有する。なお、実際の光ディスクＤ１〜Ｄ３において、記録面２２は、保護層２１と図示しない基板層あるいはレーベル層によって挟持されている。

光情報記録再生装置１００のように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時には異なる波長のレーザー光を用いる場合、対物レンズの屈折率の変化や、各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層２１の厚さの違いに起因して、球面収差が変化する。各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する互換性を光情報記録再生装置１００に持たせるためには、いずれの光ディスクを使用した場合に発生する球面収差も良好に補正する必要がある。そのため、対物レンズ１０の少なくとも一方の面（本実施形態では第一面１１）に、基準軸ＡＸを中心とした同心状に複数に分割された屈折面と各屈折面の境界に形成される複数の微小な段差からなる段差構造を設ける。該段差は、入射光束に対して、所定の光路長差を付与するように構成される。

図３は、第一面１１に設けられた位相シフト構造の拡大図である。なお、本文において、位相シフト構造は、既述の段差構造と同義である。また、光路長差とは、図３に示すように、第（ｊ−１）屈折面の形状を光軸から離れる方向に延長させた仮想上の延長面（Ａ−Ａ’面）の境界位置（ｈｊ）で屈折した場合に得られる像面までで評価した時の光路長と、第ｊ屈折面の形状を光軸に向かう方向に延長させた仮想上の延長面（Ｂ−Ｂ’面）の境界位置（ｈｊ）で屈折した場合に得られる像面までで評価した時の光路長の差を意味する。

図３に示す位相シフト構造は、第一と第二のレーザー光で波長が異なることにより対物レンズ１０の屈折レンズ部分で生じる球面収差をコントロールできるような特性を有するように設計される。本実施形態では、位相シフト構造は、対物レンズ１０の光軸を含む最も内側の領域であってかつ第三のレーザー光の収束に寄与する領域、つまり第一から第三のいずれのレーザー光の収束にも寄与する領域（以下、第一の領域という）において、第一のレーザー光が入射した場合に略奇数倍の光路長差を与えるような段差を有する。

具体的に、略奇数倍の光路長差は、第一の波長をλ１（ｎｍ）、段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ（ｎｍ）とすると以下の条件（１）で規定される。
２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１）
ただし、Ｎは整数である。以下に示す各条件において用いられるＮも同様である。

条件（１）を満たすことにより、比較的記録密度の高い光ディスクＤ１、Ｄ２に対する情報の記録再生時に、第一、第二の各レーザー光によって好適に情報の記録または再生を実現することができる。条件（１）において、光路長差｜ΔＯＰＤ／λ１｜が上限を超えると特に第一のレーザー光の回折効率が低下し、下限を下回ると特に第二のレーザー光の回折効率が低下する。

また、上記条件（１）を満たす位相シフト構造は、以下の光路差関数φ（ｈ）により表すことができる。光路差関数φ（ｈ）は、対物レンズ１０の回折レンズとしての機能を光軸からの高さｈにおける光路長付加量の形で表現したものである。光路差関数φ（ｈ）は、以下の式（２）によって表される。

光路差関数φ（ｈ）において、Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、はそれぞれ二次、四次、六次、…の係数である。ｍは使用するレーザー光の回折効率が最大となる回折次数を、λは使用する（入射する）レーザー光の設計波長を、それぞれ表す。

本実施形態の対物レンズ１０の位相シフト構造は、光軸からの高さｈが、第一の領域の有効半径の３０％以上７０％以下の場合に、光路差関数φ（ｈ）の微分値が正から負に変化するように、換言すればゼロを横切るように設計される。より詳しくは、位相シフト構造は以下の条件（３）を満たすように設計される。

０．００＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（３）
ただし、ｆ１は、第一のレーザー光を使用する時における対物レンズ１０の焦点距離を表す。

図４と図５を参照しつつ、条件（３）の効果について検証する。図４は、条件（３）を満たさない位相シフト構造を持つ対物レンズを用いて第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号のうち、情報の記録または再生に用いられる回折次数の光束（以下、便宜上、正規回折次数光という）により得られる成分、情報の記録または再生に用いられない回折次数の光束（以下、便宜上、不要回折次数光という）により得られる成分、そして両成分を合わせたtotalとして得られるフォーカスエラー信号を示す図である。また、図５は、本実施形態の対物レンズを用いて第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号のうち、正規回折次数光により得られる成分、不要回折次数光により得られる成分、そして両成分を合わせたtotalとして得られるフォーカスエラー信号を示す図である。図４、図５において、縦軸は検出されたフォーカスエラー信号レベルを、横軸は対物レンズのデフォーカス量を示す。後に示すフォーカスエラー信号に関する図についても同様である。

図４に示すように、条件（３）の値が上限および下限を越える場合、正規回折次数光に基づくフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点と、不要回折次数光に基づくフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点が離れてしまう。そのため、totalとしてのフォーカスエラー信号の波形が崩れ、フォーカスエラー機能が低下してしまい、特に第三の光ディスクＤ３使用時に情報の記録または再生に影響を与えかねない。

これに対し、本実施形態の対物レンズ１０は、条件（３）を満たすことにより、正規回折次数光により得られるフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点と、不要回折次数光により得られるフォーカスエラー信号成分のゼロクロス点を近づけることができる。そのため、totalとしてのフォーカスエラー信号の波形も、フォーカスエラー機能を有効に動作させるために必要なＳ字状を有していることがわかる。

なお、より一層良好な波形を持つフォーカスエラー信号を得るためには、以下の条件（４）を満たせばよい。
２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（４）

より具体的には、アッベ数νｄが以下の条件（５）、
４０≦νｄ≦８０・・・（５）
を満たす対物レンズ１０を使用する場合、位相シフト構造は、該位相シフト構造を構成する段差によって第一のレーザー光に付与される光路長差ΔＯＰＤが、以下の条件（６）を満たすように設計される。
２．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜３．３０・・・（６）

条件（６）について、上限を超えると、第一の波長の光束の光量が低下してしまい好ましくない。また下限を超えると、第三の波長の光束において不要回折次数光の光量が増大してしまいフォーカシング機能が低下するため好ましくない。

通常、対物レンズ１０は、光情報記録再生装置１００の基準軸ＡＸ上に配設される。しかし、情報の記録または再生の過程において、トラッキングシフトによって、対物レンズ１０の位置が基準軸ＡＸ上から外れることもある。この場合に、対物レンズ１０に平行光束が入射していれば収差の発生はないが、発散光や収束光などの非平行光が入射している場合にはコマ収差や非点収差といった軸外の収差が発生してしまう。一般に、情報の記録または再生に高ＮＡが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、情報の記録または再生に高ＮＡが要求される光ディスク使用時は、対物レンズ１０がトラッキングシフト等した場合であっても、軸外光による諸収差の発生を抑えるために、対物レンズ１０には略平行光束を入射させることが望まれる。

例えば、上記条件（６）を満たすように設計された位相シフト構造を持つ対物レンズ１０は、以下の条件（７）および条件（８）を満たすように設計される。
−０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（７）
−０．０２＜ｆ２×Ｍ２＜０．０２・・・（８）
ただし、Ｍ１、ｆ１は、それぞれ第一の光ディスクＤ１使用時における対物レンズ１０の結像倍率と焦点距離を、
Ｍ２、ｆ２は、それぞれ第二の光ディスクＤ２使用時における対物レンズ１０の結像倍率と焦点距離を、表す。

条件（７）および条件（８）を満たすように対物レンズ１０を設計することにより、第一の光ディスクＤ１、および第二の光ディスクＤ２使用時に、使用される光は略平行光束となる。よって、トラッキングシフト時におけるコマ収差や非点収差の発生量を無視できる程度まで良好に小さくすることができる。

なお、第一実施形態では、第一光源１Ａと第二光源１Ｂを、各光源１Ａ、１Ｂから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ３Ａ、３Ｂによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ１０の結像倍率Ｍ１やＭ２を０にしている。すなわち第一実施形態の各カップリングレンズ３Ａ、３Ｂは、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。

上記のように、収差に対する許容範囲が狭い各光ディスクＤ１、Ｄ２使用時の収差を有効に抑えるような位相シフト構造を対物レンズ１０に設定した場合、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に球面収差が残存してしまう。そこで、第三の光ディスクＤ３使用時に発生する球面収差は、図２（Ｃ）に示すように対物レンズ１０に入射する光束を発散光にすることにより補正する。具体的には、第三の光ディスクＤ３使用時における対物レンズ１０の結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、対物レンズ１０は、以下の条件（９）を満たすように設計される。
−０．１２＜ｆ３×Ｍ３＜−０．０４・・・（９）

条件（９）の上限を超えると、第三の光ディスクＤ３使用時において、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、条件（９）の下限を下回ると、第三の光ディスクＤ３使用時において、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。条件（９）を満たすように対物レンズ１０を設計することにより、第三の光ディスクＤ３使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができる。

また、段差で付与される光路長差が第一のレーザー光で約３波長分になるような位相シフト構造を用いた場合には、第一の光ディスクＤ１と第三の光ディスクＤ３におけるディスク厚の違いなどによる相対的な球面収差をある程度補正できる。そのため、対物レンズ１０に入射する第三のレーザー光の発散角は、段差で付与される光路長差が第一のレーザー光束で略２Ｊ波長分（Ｊは整数、以下同じ。）の場合と比べて小さくすることが可能となる。

なおアッベ数νｄが以下の条件（１０）、
２０≦νｄ＜４０・・・（１０）
を満たす対物レンズ１０を使用する場合にも、位相シフト構造を、該位相シフト構造を構成する段差によって第一のレーザー光に付与される光路長差ΔＯＰＤが、上記条件（６）を満たすように設計することが好ましい。また、上述したように、情報の記録または再生に高ＮＡが要求される光ディスク使用時は、対物レンズ１０には略平行光束を入射させることが望まれる。そのため対物レンズ１０は、上記条件（７）、（８）を満たすように構成される。

ただし、上記条件（１０）を満たす対物レンズ１０は、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に発生する球面収差も良好に補正するため、以下の条件（１１）を満たすように設計される。
−０．３８＜ｆ３×Ｍ３＜−０．３０・・・（１１）

なお、第三のレーザー光に関する正規回折次数光が不要回折次数光よりも高い回折効率を有するようにするため、上記条件（６）を満たす段差を持つ位相シフト構造は、第三のレーザー光に対して付与する光路長差ΔＯＰＤｃが、以下の条件（１２）を満たすように設計されている。
１．３２＜｜ΔＯＰＤｃ／λ３｜＜１．６２・・・（１２）

以上説明したように、第一実施形態の光情報記録再生装置１００は、微分値が第一の領域の有効半径の３０％以上７０％以下の高さでゼロを横切るような光路差関数により規定される位相シフト構造を用いることにより、第三の光ディスクＤ３使用時にフォーカシングエラー信号の波形の乱れを抑えてフォーカシング機能を良好に保つことができる。また対物レンズ１０のアッベ数νｄの値に応じて上記のような構成を採ることにより、図２（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示すように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時、使用する光ディスクに対応する光源から照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃと各ビームスプリッタ４１、４２と対物レンズ１０を介して光ディスクの記録面近傍に収束し、情報の記録または再生に好適なスポットを形成する。

次に第二の実施形態の光情報記録再生装置１００について説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、第二実施形態の光情報記録再生装置１００に搭載される対物レンズ１０および各光ディスクＤ１〜Ｄ３を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示した図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）と同様、光情報記録再生装置１００の基準軸ＡＸは、図中一点鎖線で表示されている。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省く。

第二実施形態では、各光源１Ａ〜１Ｃを、各光源１Ａ〜１Ｃから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ１０の結像倍率を略０にしている。すなわち第二実施形態の各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃは、第一〜第三の各レーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。

本実施形態の位相シフト構造は、第一から第三の各レーザー光で波長が異なることによる対物レンズ１０の屈折率変化、および各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層２１の差による球面収差をそれぞれ略０になるようにコントロールできるような特性を有するように設計される。具体的には、入射光束に対して付与する光路長差が異なる少なくとも二種類の段差を有する。

以上のような段差構造は、第一から第三の各レーザー光束における回折効率が最大となる回折次数の比率が互いに異なる少なくとも二種類の光路差関数、例えば第１の光路差関数と第２の光路差関数で規定される。

なお、第二実施形態を説明する便宜上、複数ある光路差関数において、第ｉ（ｉは自然数）の光路差関数φｉ（ｈ）を、以下の式（１４）で表す。

ただし、ｈは、光軸からの高さ、Ｐ_２ｉ、Ｐ_４ｉ、Ｐ_６ｉ、…は、それぞれ第ｉの光路差関数における二次、四次、六次、…の係数、ｍは、入射光束の回折効率が最大となる回折次数、λは、入射光束の使用波長、をそれぞれ表す。

ここで、第二実施形態の対物レンズ１０の段差構造は、第一の領域において、第一のレーザー光使用時であって、光軸からの高さｈが有効範囲内にあるとき、第１の光路差関数φ１（ｈ）によって求まる値（光路長付加量）の微分値が正から負に変化するように、換言すればゼロを横切るように設計される。より詳しくは、段差構造は以下の条件（１５）、さらには以下の条件（１６）を満たすように設計される。
０．００＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（１５）
２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（１６）

条件（１５）や条件（１６）を満たすことにより得られる効果については、条件（３）について検証したことと同旨であるため、図４、図５を参照しここでの説明は省略する。

上述したとおり、第二実施形態の段差構造も第一実施形態と同様に、第一と第二のレーザー光で波長が異なることにより対物レンズ１０の屈折レンズ部分で生じる球面収差をコントロールできるような特性を有するように設計される。すなわち、第二実施形態の段差構造も、第一のレーザー光が入射した場合に略奇数倍の光路長差を与えるような段差を有する。

具体的に、略奇数倍の光路長差は、第一の波長をλ１（ｎｍ）、一種類目の段差が第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ１（ｎｍ）とすると以下の条件（１３）で規定される。
２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１３）

より詳細には、上記の光路長差は、条件（１３）におけるＮを１に設定した場合は条件（１７）、該Ｎを２に設定した場合は条件（１９）で規定される。
２．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜３．３０・・・（１７）
４．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜５．３０・・・（１９）

なお、第三のレーザー光に関する正規回折次数光が不要回折次数光よりも高い回折効率を有するようにするため、第二実施形態の位相シフト構造において、上記条件（１３）を満たす上記段差は、第三のレーザー光に対して付与する光路長差ΔＯＰＤｃ１が、以下の条件（１８）または条件（２０）を満たすように設計される。さらに言えば、条件（１７）を満たす段差は以下の条件（１８）を満たすように設計されている。同様に、上記条件（１９）を満たす一種類目の段差は、光路長差ΔＯＰＤｃ１が、以下の条件（２０）を満たすように設計されている。
１．３２＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜１．６２・・・（１８）
２．３０＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜２．６０・・・（２０）

上記の条件（１３）、より具体的には条件（１７）や条件（１９）を満たすように構成すると、少なくとも一方の段差により付与される光路長差ΔＯＰＤ１が第一のレーザー光に対して、略（２Ｊ＋１）波長分になる。そのため、特に第三の光ディスクＤ３使用時における光量が低くならざるを得ない。そこで、光路長差ΔＯＰＤ１とは異なる光路長差を付与する段差は、特に第三の光ディスクＤ３使用時における光量を高くするように設計される。詳しくは、光路長差ΔＯＰＤ１とは異なる光路長差を付与する段差が第一のレーザー光に対して付与する光路長差ΔＯＰＤ２が以下の条件（２１）、より具体的には条件（２２）を満たすように設計される。
２Ｌ−０．２０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２Ｌ＋０．２０・・・（２１）
１．８０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２．２０・・・（２２）

光路長差ΔＯＰＤ２が、条件（２１）や条件（２２）を満たすように段差構造設計することにより、第一のレーザー光や第二のレーザー光に関する回折効率を高く維持しつつも、第三の光ディスクＤ３使用時における記録面２２上での光量を高くすることができる。

上記に示すような段差構造を設計することにより、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時に、対応する第一から第三のレーザー光を略平行光束に変換して用いたとしても、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができるとともに、トラッキング動作時に発生するコマ収差や非点収差を良好に抑えることができる。また、第三の光ディスクＤ３使用時に不要回折次数光の発生を抑えてフォーカシング機能を良好に保つことができる。

以上、実施形態を二つ説明した。また、第一および第二実施形態の対物レンズ１０では、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生に必要なＮＡを確保するための有効光束径の違いに応じて、第一の領域の外側に第一の領域とは異なる位相シフト構造を持つ第二の領域が、さらには第二の領域の外側に第一、第二の各領域とは異なる位相シフト構造を持つ第三の領域が設けられる場合もある。

第二の領域の位相シフト構造は、一般に第三の光ディスクＤ３使用時よりも高いＮＡが要求される第一、第二の光ディスクＤ１、Ｄ２使用時に用いられる第一および第二のレーザー光を、対応する光ディスクＤ１、Ｄ２の記録面２２上に良好に収束させるための回折作用を持つ。

また、第二の領域の位相シフト構造は、第三のレーザー光の収束に寄与しないような段差を有する。つまり、第一のレーザー光を基準とした場合（言い換えれば第一のレーザー光が入射した場合）に、第二の領域の段差において付与される光路長差のうち少なくとも一種類の絶対値は、第一の領域に存在する段差において付与される光路長差の絶対値とは異なる。ここで、第一の領域に複数種類の段差が存在する場合は、第一のレーザー光に対して偶数に近い光路長差を付与する段差が、上記第一の領域に存在する段差に該当する。例えば第一の領域に上述したような二種類の段差が存在する場合、上記条件（２１）や（２２）を満足するような段差が、上記第一の領域に存在する段差に該当する。

また、第三の領域の位相シフト構造は、対物レンズ１０の第一面１１における第一のレーザー光の入射光束径と、第二のレーザー光の有効光束径が異なる場合に設けられる。

第三の領域が設けられるケースとしては、まず、第一の光ディスクＤ１使用時の焦点距離をｆ１、第二の光ディスクＤ２使用時の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件（２３）、
ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２・・・（２３）
が成立する場合、つまり、第一のレーザー光が入射する場合の対物レンズ１０の入射面での有効光束径が、第二のレーザー光が入射する場合の対物レンズ１０の入射面での有効光束径より大きい場合が挙げられる。この場合、第一のレーザー光が第一の光ディスクＤ１の記録面上において略無収差で良好に収束するような位相シフト構造を有する第三の領域が第一面１１に形成される。

条件（２３）が成立する場合に形成される第三の領域は、第二の領域とは異なり、第二のレーザー光の収束には寄与しない。つまり、条件（２３）が成立するときに形成される第三の領域は、第二のレーザー光に対する開口制限機能を有する。そのため、該構造は、第一のレーザー光について互いに隣り合う屈折面の境界において付与される光路長差が、第二の領域における第一のレーザー光についての光路長差とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域は、第一のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。

第三の領域が設けられるケースとしては、次に、以下の条件（２４）、
ｆ１×ＮＡ１＜ｆ２×ＮＡ２・・・（２４）
が成立する場合、つまり、第二のレーザー光が入射する場合の対物レンズ１０の入射面での有効光束径が、第一のレーザー光が入射する場合の対物レンズ１０の入射面での有効光束径より大きい場合が挙げられる。この場合、第二のレーザー光が第二の光ディスクＤ２の記録面上において略無収差で良好に収束するような位相シフト構造を有する第三の領域が第一面１１に形成される。条件（２４）が成立する場合に形成される第三の領域は、第二の領域とは異なり、第一のレーザー光の収束には寄与しない。つまり、条件（２４）が成立するときに形成される第三の領域は、第一のレーザー光に対する開口制限機能を有する。そのため、該位相シフト構造は、第二のレーザー光について互いに隣り合う屈折面の境界において付与される光路長差が、第二の領域における第二のレーザー光についての光路長差とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域は、第二のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。

以上説明した第一実施形態の対物レンズ１０を対物光学系として用いた光情報記録再生装置１００の具体的な実施例を３例、第二実施形態の対物レンズ１０を対物光学系として用いた光情報記録再生装置１００の具体的な実施例を４例、計７例示す。

各実施例１〜３の対物レンズ１０を搭載する光情報記録再生装置１００は、図１および図２（Ａ）〜（Ｃ）に示される。各実施例４〜７の対物レンズ１０を搭載する光情報記録再生装置１００は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示される。なお、各実施例に関して、第三の光ディスクＤ３使用時は、情報の記録または再生に好適な開口数を得るために図示しない開口制限素子を用いて光束径を規定している。そのため、図２（Ａ）〜（Ｃ）や図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第三の光ディスクＤ３使用時は、第一、第二の光ディスクＤ１、Ｄ２使用時に比べて有効光束径が小さくなる。

各実施例において使用される光ディスクは、保護層厚ｔ１＝０．６ｍｍの最も記録密度の高い第一の光ディスクＤ１、保護層厚ｔ２＝０．６ｍｍであり第一の光ディスクＤ１よりは記録密度の低い第二の光ディスクＤ２、保護層厚ｔ３＝１．２ｍｍの最も記録密度の低い第三の光ディスクＤ３を想定する。

実施例１の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０は、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面１１に有している。実施例１の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表１に示されている。

表１中、倍率の値が示すように、実施例１では、光ディスクＤ１〜Ｄ２使用時には、レーザー光は平行光束として、光ディスクＤ３使用時には、レーザー光は発散光束として、対物レンズ１０に入射する。表１に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表２〜表４に示される。

表２〜表４中の備考に示すように、面番号０が各光源１Ａ〜１Ｃ、面番号１、２が各回折格子２Ａ〜２Ｃ、面番号３、４が各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃ、表２〜表３の面番号５、６がビームスプリッタ４１、表２〜３の面番号７、８および表４の面番号５，６がビームスプリッタ４２、表２〜３の面番号９、１０および表４の面番号７、８が対物レンズ１０、表２〜３の面番号１１、１２および表４の面番号９、１０が媒体である各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層２１および記録面２２を示している。表２〜表４中、ｒはレンズ各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔（単位：ｍｍ）、ｎ（Ｘｎｍ）は波長Ｘｎｍでの屈折率である。以下の各実施例２〜４において示すようにおいても同様である。

また、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表５〜７に示される。なお各表における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。

実施例１の対物レンズ１０の第一面１１に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数Ｐ_２…は表８に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表９に示される。表９に示すように、回折次数ｍは使用するレーザー光によって異なる値が設定されている。

表１、表８より、条件（３）、（４）の値は、５．００となる。よって、実施例１の対物レンズ１０は、条件（３）および（４）を両方満たす。

実施例１の対物レンズ１０の第一面１１に形成される輪帯構造は具体的には表１０に示される。表１０は、実施例１の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。各輪帯の番号は光軸側から順に振られており、各輪帯の範囲は、光軸からの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表されている。

実施例１の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８であるため、条件（５）を満たす。また表１０に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ／λ１｜は、３．００（つまり、Ｎ＝１）であり、条件（１）および条件（６）を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ／λ３｜は、１．４９であり、条件（１２）も満たす。

ここで、実施例１の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表１１に示す。

表１１中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図７は、実施例１の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。また、図８に比較例におけるフォーカスエラー信号を示す。比較例の対物レンズとしては、条件（３）、（４）の値が０．００となる以外は実施例１と同一に構成した位相シフト構造を持つレンズを想定する。図７と図８を比較すると分かるように、実施例１の受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、比較例よりも、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例１の光情報記録再生装置１００は、条件（３）、（４）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑え、フォーカシング機能の低下を良好に防いでいる。

さらに、実施例１の光情報記録再生装置１００は、表１から分かるように、ｆ１×Ｍ１が０．０００、ｆ２×Ｍ２が０．０００、ｆ３×Ｍ３が−０．０８１であり、条件（７）から条件（９）を満たす。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図９（Ａ）が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図９（Ｂ）が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図９（Ｃ）が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。以下に示す各実施例での収差図においても同様である。

図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例１の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例１の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例２の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０も、実施例１と同様に、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面１１に有している。実施例２の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表１２に示されている。表１２に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表１３〜表１５に示される。

実施例１と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表１６〜１８に示される。

実施例２の対物レンズ１０の第一面１１に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数Ｐ_２…は表１９に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表２０に示される。

表１２、表１９より、条件（３）、（４）の値は、１０．００となる。よって、実施例２の対物レンズ１０は、条件（３）および（４）を両方満たす。

実施例２の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表２１に示されている。表２１は、実施例２の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。

実施例２の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８で条件（５）を満たす。また表２１に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ／λ１｜は３．００（つまり、Ｎ＝１）であり、条件（１）および条件（６）を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤｃ／λ３｜は、１．４９であり、条件（１２）も満たす。

ここで、実施例２の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表２２に示す。

表２２中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図１０は、実施例２の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図１０に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例２の光情報記録再生装置１００も、実施例１と同様に条件（３）、（４）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例２の光情報記録再生装置１００は、表１２から分かるように、ｆ１×Ｍ１が０．０００、ｆ２×Ｍ２が０．０００、ｆ３×Ｍ３が−０．０８１であり、条件（７）から条件（９）を満たす。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例２の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例２の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例３の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０も、実施例１や実施例２と同様に、一種類の光路長差を与える段差のみで構成された位相シフト構造を第一面１１に有している。実施例３の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表２３に示されている。表２３に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表２４〜表２６に示される。

なお、表２３によれば、ｆ１×ＮＡ１が１．４６、ｆ２×ＮＡ２が１．５１となる。つまり、実施例３の光情報記録再生装置１００は、条件（２４）を満たす。そこで、実施例３の対物レンズ１０の第一面１１には、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光、ないし第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸ＡＸからの高さｈで表すと、
第一領域…ｈ≦１．１００、
第二領域…１．１００＜ｈ≦１．４６０、
第三領域…１．４６０＜ｈ≦１．５１０、となる。

上記の各実施例と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表２７〜２９に示される。

実施例３の対物レンズ１０の第一面１１の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数における係数Ｐ_２…は表３０に示される。また、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは領域毎に異なり、それぞれ表３１に示される。

表２３、表３０より、条件（３）、（４）の値は、１１．２２となる。よって、実施例３の対物レンズ１０は、条件（３）および（４）を両方満たす。

実施例３の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表３２に示されている。表３２は、実施例３の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、各レーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。なお、表３２において、｜ΔＯＰＤｄ／λ２｜は、第二のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差を表す。

実施例３の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８であるため、条件（５）を満たす。また表３２に示すように、第一のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ／λ１｜は３．００（つまり、Ｎ＝１）であり、条件（１）および条件（６）を満たす。また、第三のレーザー光が各輪帯間の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ／λ３｜は、１．５８であり、条件（１２）も満たす。

ここで、実施例３の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表３３に示す。

表３３中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図１２は、実施例３の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図１２に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例３の光情報記録再生装置１００も、上記各実施例と同様に条件（３）、（４）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例３の光情報記録再生装置１００は、表１２から分かるように、ｆ１×Ｍ１が０．０００、ｆ２×Ｍ２が０．０００、ｆ３×Ｍ３が−０．１１３であり、条件（７）から条件（９）を満たす。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例３の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例３の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例４の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０は、上記第二実施形態の具体的な例である。つまり、実施例４の対物レンズ１０は、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面１１に有している。実施例４の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表３４に示されている。表３４に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表３５〜表３７に示される。

上記各実施例と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表３８〜４０に示される。

実施例４の対物レンズ１０の第一面１１に形成されることになる輪帯構造を規定するための第ｉの光路差関数における係数Ｐ_２ｉ…は表４１に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表４２に示される。

表３４、表４１より、条件（１５）、（１６）の値は、４．００となる。よって、実施例４の対物レンズ１０は、条件（１５）および（１６）を両方満たす。

実施例４の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表４３に示されている。表４３は、実施例４の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。

実施例４の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８で条件（５）を満たす。また表４３に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ１／λ１｜、｜ΔＯＰＤ２／λ１｜は、それぞれ、３．００、２．００である。つまり、実施例４では、条件（１３）におけるＮを１に、条件（２１）におけるＬを１に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜は、１．４９である。よって、条件（１３）、（１７）、（１８）、（２１）および（２２）を満たす。

ここで、実施例４の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表４４に示す。

表４４中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図１４は、実施例３の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図１２に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例３の光情報記録再生装置１００は、条件（１５）、（１６）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例４の光情報記録再生装置１００は、図６（Ａ）〜（Ｃ）や表３４から分かるように、ｆ１×Ｍ１が０．０００、ｆ２×Ｍ２が０．０００、ｆ３×Ｍ３が０．０００である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。

図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例４の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例４の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例５の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０も実施例４と同様に、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面１１に有している。実施例５の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表４５に示されている。表３４に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表４６〜表４８に示される。

既述の他の実施例と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表４９〜５１に示される。

実施例５の対物レンズ１０の第一面１１に形成されることになる輪帯構造を規定するための第ｉの光路差関数における係数Ｐ_２ｉ…は表５２に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表５３に示される。

表４５、表５２より、条件（１５）、（１６）の値は、９．５０となる。よって、実施例５の対物レンズ１０は、条件（１５）および（１６）を両方満たす。

実施例５の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表５４に示されている。表５４は、実施例５の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、第一および第三のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。

実施例５の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、ある。表５４に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ１／λ１｜、｜ΔＯＰＤ２／λ１｜は、それぞれ、３．００、２．００である。つまり、実施例５では、条件（１３）におけるＮを１に、条件（２１）におけるＬを１に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜は、１．４９である。よって、条件（１３）、（１７）、（１８）、（２１）、（２２）を満たす。

ここで、実施例５の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表５５に示す。

表５５中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図１６は、実施例５の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図１６に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例５の光情報記録再生装置１００も、上記実施例４と同様に条件（１５）、（１６）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例５の光情報記録再生装置１００は、図６（Ａ）〜（Ｃ）や表４５から分かるように、ｆ１×Ｍ１が０．０００、ｆ２×Ｍ２が０．０００、ｆ３×Ｍ３が０．０００である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。

図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例５の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例５の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例６の光情報記録再生装置１００の対物レンズ１０は、二種類の異なる光路長差を与える段差で構成された位相シフト構造を第一面１１の第一領域に有している。また、第一領域の外側に特定のレーザー光に対する開口制限機能を持つ第二、第三の各領域を持つ。実施例５の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表５６に示されている。表５６に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表５７〜表５９に示される。

なお、表５６によれば、ｆ１×ＮＡ１が１．４６、ｆ２×ＮＡ２が１．５１となる。つまり、実施例６の光情報記録再生装置１００は、条件（２４）を満たす。そこで、実施例６の対物レンズ１０の第一面１１には、上記の通り、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光および第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸ＡＸからの高さｈで表すと、
第一領域…ｈ≦１．１００、
第二領域…１．１００＜ｈ≦１．４６０、
第三領域…１．４６０＜ｈ≦１．５１０、となる。

他の各実施例と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表６０〜６２に示される。

実施例６の対物レンズ１０の第一面１１の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数Ｐ_２…（複数の光路差関数により規定される第一領域にあっては、第ｉの光路差関数における係数Ｐ_２ｉ…）は表６３に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表６４に示される。

表５６、表６３より、条件（１５）、（１６）の値は、１２．１１となる。よって、実施例６の対物レンズ１０は、条件（１５）および（１６）を両方満たす。

実施例６の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表６５に示されている。表６５は、実施例６の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、各レーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。なお、表６５および以降に示す表において、｜ΔＯＰＤｄ１／λ２｜は、第二のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差を表す。

実施例６の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８である。また、表６５に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ１／λ１｜、｜ΔＯＰＤ２／λ１｜は、それぞれ、３．１０、２．００である。つまり、実施例６では、条件（１３）におけるＮを１に、条件（２１）におけるＬを１に設定している。また、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜は、１．５４である。よって、条件（１３）、（１７）、（１８）、（２１）、（２２）を満たす。

ここで、実施例６の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表６６に示す。

表６６中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図１８は、実施例６の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図１８に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例４の光情報記録再生装置１００も、上記各実施例と同様に条件（１４）、（１５）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例６の光情報記録再生装置１００は、図６（Ａ）〜（Ｃ）や表５６から分かるように、ｆ１×Ｍ１、ｆ２×Ｍ２、ｆ３×Ｍ３がいずれも０．０００である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。

図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例６の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例６の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例６の光情報記録再生装置１００の説明である。

実施例４の対物レンズ１０の具体的な仕様は、表６７に示されている。表６７に示す対物レンズ１０を備える光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時における具体的数値構成は、表６８〜表７０に示される。

なお、表６７によれば、ｆ１×ＮＡ１が１．４６、ｆ２×ＮＡ２が１．５１となる。つまり、実施例７の光情報記録再生装置１００も、条件（２４）を満たす。そこで、実施例６の対物レンズ１０の第一面１１には、各レーザー光の収束に寄与する第一領域と、第三のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第二領域と、第一のレーザー光に対する開口制限機能を有する位相シフト構造を持つ第三領域と、が形成されている。第一面における各領域の範囲を光軸ＡＸからの高さｈで表すと、
第一領域…ｈ≦１．１００、
第二領域…１．１００＜ｈ≦１．４６０、
第三領域…１．４６０＜ｈ≦１．５１０、となる。

他の実施例と同様に、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの第二面、および対物レンズ１０の両面１１、１２は非球面である。第一の光ディスクＤ１、第二の光ディスクＤ２、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表７１〜７３に示される。

実施例７の対物レンズ１０の第一面１１の各領域に形成されることになる輪帯構造を規定するための光路差関数Ｐ_２…（複数の光路差関数により規定される第一領域にあっては、第ｉの光路差関数における係数Ｐ_２ｉ…）は表７４に示される。また、各光路差関数において、各レーザー光の回折効率が最大になる回折次数ｍは表７５に示される。

表６７、表７４より、条件（１５）、（１６）の値は、７．５６となる。よって、実施例７の対物レンズ１０は、条件（１５）および（１６）を両方満たす。

実施例７の対物レンズ１０の第一面１１に形成される位相シフト構造は、具体的には表７６に示されている。表７６は、実施例７の対物レンズ１０の第一面１１に形成される各輪帯の範囲と、第一のレーザー光が各輪帯を透過することにより与えられる光路長差を示した表である。

実施例７の光情報記録再生装置の対物レンズ１０は、アッベ数νｄが５８である。また、表７６に示すように、第一のレーザー光が各段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤ１／λ１｜、｜ΔＯＰＤ２／λ１｜は、それぞれ、５．２３、２．００である。つまり、実施例７では、条件（１３）におけるＮを２に、条件（２１）におけるＬを１に設定している。よって、実施例７は、条件（１３）、（１９）、（２１）、（２２）を満たす。また、表７６に示すように、第三のレーザー光が一種類目の段差により付与される光路長差｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜は、２．５９である。よって、実施例７は条件（２０）も満たす。

ここで、実施例７の光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時にフォーカスエラー信号を検出するための光学系の具体的数値構成を表７７に示す。

表７７中の備考に示すように、面番号１１、１２が光ディスクＤ３の保護層および記録面、面番号１３、１４が対物レンズ１０、面番号１５、１６がビームスプリッタ４２、面番号１７、１８がカップリングレンズ３Ｃ、面番号１９、２０が、ハーフミラー５Ｃ、面番号２１が受光部６Ｃを示している。

図２０は、実施例７の対物レンズ１０を有する光情報記録再生装置１００において、第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録または再生時に受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号を示す。図２０に示すように、受光部６Ｃで検出されるフォーカスエラー信号は、崩れの小さい良好なＳ字状の波形を有している。つまり、実施例７の光情報記録再生装置１００も、上記の各実施例と同様に条件（１５）、（１６）を満たすことにより、フォーカスエラー信号の崩れを抑えることができ、フォーカシング機能の低下を防いでいる。

さらに、実施例７の光情報記録再生装置１００は、図６（Ａ）〜（Ｃ）や表６７から分かるように、ｆ１×Ｍ１、ｆ２×Ｍ２、ｆ３×Ｍ３がいずれも０．０００である。よって、いずれの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても、トラッキング時の収差の発生を良好に抑えることができる。

図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例７の光情報記録再生装置１００において、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図２１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例７の対物レンズ１０を搭載した光情報記録再生装置１００は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のいずれに対する情報の記録または再生時であっても、球面収差を良好に補正し、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成していることが分かる。以上が実施例７の光情報記録再生装置１００の説明である。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく以下に例示するように、様々な範囲で変形が可能である。

本発明に係る光情報記録再生装置用対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。光情報記録再生装置の対物光学系を構成するレンズ等の光学素子の数は複数であっても良い。対物光学系が複数の光学素子から構成される場合、本発明に係る設計方法により設計される光学素子は、片側一面のみならず両面に位相シフト構造を設けることができる。

また、上記の各実施例で示したように、各光源１Ａ〜１Ｃと光ディスクＤ１〜Ｄ３との間に配設されるカップリングレンズ３Ａ〜３Ｃの焦点距離は、波長差による屈折率により異なる。ここで、本発明に係る光情報記録再生装置では、各光源１Ａ〜１Ｃから照射されたレーザー光を共通のカップリングレンズを介して記録面に導く構成にしてもよい。該構成を採用する場合であって、第一のレーザー光を照射する光源１Ａと第二のレーザー光を照射する光源１Ｂが同一基板上にある場合、つまり各光源がカップリングレンズから同距離にある場合、焦点距離の違いによって第一のレーザー光と第二のレーザー光の少なくとも一方は、収束光、もしくは発散光にならざるを得ない。この場合であっても、結像倍率が極力小さくなるように、具体的には上記の条件（７）および条件（８）を満たすように対物レンズを配置すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することができる。

本発明の第一実施形態の光情報記録再生装置の概略構成を表す模式図である。 本発明の第一実施形態の光情報記録再生装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示す図である。 本発明の第一および第二実施形態の対物レンズの、第一面に設けられた位相シフト構造の拡大図である。 条件（３）を満たさない位相シフト構造を有する対物レンズを用いて第三の光ディスクに対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号を表す図である。 本発明の実施形態の対物レンズを用いて第三の光ディスクに対する情報の記録または再生を行った場合に得られるフォーカスエラー信号を表す図である。 本発明の第二実施形態の光情報記録再生装置を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示す図である。 実施例１の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 比較例の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例１の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例２の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例２の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例３の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例３の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例４の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例４の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例５の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例５の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例６の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例６の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。 実施例７の光情報記録再生装置の、第三のレーザー光を使用したときに検出されるフォーカスエラー信号を表す図である。 実施例７の光情報記録再生装置の、第一から第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 光源
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 回折格子
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ カップリングレンズ
４１、４２ ビームスプリッタ
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ ハーフミラー
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 受光部
１０ 対物レンズ
Ｄ１〜Ｄ３ 光ディスク
１００ 光情報記録再生装置

Claims (20)

1. 記録密度が高い順に第一から第三の各光ディスクに対して、短波長側から順に第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物レンズであって、
   少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に入射光束に対して光路長差を付与する段差構造を有し、
   前記段差は、前記第一の波長の光束に対して略奇数倍の光路長差を付与し、
   前記第一の領域において、前記段差構造を規定する光路差関数の微分が、前記第一の領域の有効半径の３０％以上７０％以下の高さでゼロを横切ることを特徴とする光情報記録再生装置用対物レンズ。
2. 請求項１に記載の光情報記録再生装置用対物レンズにおいて、
   前記段差構造は、前記第一の波長をλ１（ｎｍ）、前記段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１）、
   ２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１）
   ただし、Ｎは整数である。
   を満たし、
   前記シフト構造を規定する光路差関数φ（ｈ）を、以下の式（２）、
   

   

   ただし、ｈは、光軸からの高さ、
   Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
   ｍは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
   λは、前記入射光束の使用波長、
   で表すと、以下の条件（３）、
   ０．００＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（３）
   ただし、ｆ１は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離、
   ｔ３は、前記第三の光ディスクのディスク厚、
   ｔ１は、前記第一の光ディスクのディスク厚（ただしｔ１＜ｔ３）、
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物レンズ。
3. 請求項２に記載の光情報記録再生装置用対物レンズにおいて、
   以下の条件（４）、
   ２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（４）
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物レンズ。
4. 記録密度の異なる第一から第三の各光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
   対物レンズを備え、
   前記第一の波長をλ１（ｎｍ）、前記第二の波長をλ２（ｎｍ）、前記第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
   λ１＜λ２＜λ３
   であり、
   前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
   ＮＡ１＞ＮＡ３かつＮＡ２＞ＮＡ３
   であり、
   前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
   ｔ１≒０．６ｍｍ
   ｔ２≒０．６ｍｍ
   ｔ３≒１．２ｍｍ
   であり、
   前記第一の波長および前記第二の波長の光束は略平行光束を、前記第三の波長の光束は発散光を前記対物レンズに入射させ、
   前記対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、
   互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して光路長差を付与する段差構造を有し、
   前記第一の領域において、少なくともその境界部近傍における前記段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１）、
   ２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１）
   ただし、Ｎは整数、
   を満たし、
   前記段差構造を規定する光路差関数φ（ｈ）を、以下の式（２）、
   

   

   ただし、ｈは、光軸からの高さ、
   Ｐ_２、Ｐ_４、Ｐ_６、…は、それぞれ二次、四次、六次、…の係数、
   ｍは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
   λは、前記入射光束の使用波長、
   で表すと、以下の条件（３）、
   ０．００＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（３）
   ただし、ｆ１は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
5. 請求項４に記載の光情報記録再生装置において、
   以下の条件（４）、
   ２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（４）
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の光情報記録再生装置において、
   前記対物レンズは、アッベ数νｄが以下の条件（５）、
   ４０≦νｄ≦８０・・・（５）
   を満たす単レンズであり、
   前記段差構造は、以下の条件（６）、
   ２．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜３．３０・・・（６）
   を満たし、
   前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の条件（７）から条件（９）、
   −０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（７）
   −０．０２＜ｆ２×Ｍ２＜０．０２・・・（８）
   −０．１２＜ｆ３×Ｍ３＜−０．０４・・・（９）
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
7. 請求項４または請求項５に記載の光情報記録再生装置において、
   前記対物レンズは、アッベ数νｄが以下の条件（１０）、
   ２０≦νｄ＜４０・・・（１０）
   を満たす単レンズであり、
   前記段差構造は、以下の条件（６）、
   ２．７０＜｜ΔＯＰＤ／λ１｜＜３．３０・・・（６）
   を満たし、
   前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ１、焦点距離をｆ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ２、焦点距離をｆ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生における、結像倍率をＭ３、焦点距離をｆ３とすると、以下の条件（７）、（８）、（１１）、
   −０．０２＜ｆ１×Ｍ１＜０．０２・・・（７）
   −０．０２＜ｆ２×Ｍ２＜０．０２・・・（８）
   −０．３８＜ｆ３×Ｍ３＜−０．３０・・・（１１）
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の光情報記録再生装置において、
   前記段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ（ｎｍ）とすると、以下の条件（１２）、
   １．３２＜｜ΔＯＰＤｃ／λ３｜＜１．６２・・・（１２）
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
9. 記録密度の異なる第一から第三の各光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類のうちいずれかの略平行光束を使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
   対物レンズを備え、
   前記第一の波長をλ１（ｎｍ）、前記第二の波長をλ２（ｎｍ）、前記第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
   λ１＜λ２＜λ３
   であり、
   前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
   ＮＡ１＞ＮＡ３かつＮＡ２＞ＮＡ３
   であり、
   前記第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をｔ３、とすると、
   ｔ１≒０．６ｍｍ
   ｔ２≒０．６ｍｍ
   ｔ３≒１．２ｍｍ
   であり、
   前記対物レンズの、少なくとも一方の面は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有し、前記第一の領域内に、同心状の複数の屈折面に分割され、互いに隣り合う屈折面の間に、入射光束に対して異なる光路長差を付与する少なくとも二種類の段差を有する段差構造を有し、
   前記第一の領域において、前記少なくとも二種類の段差のうち少なくとも一方は、該段差において、前記第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（１３）、
   ２Ｎ＋０．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜２Ｎ＋１．３０・・・（１３）
   ただし、Ｎは整数である。
   を満たし、
   前記段差構造は、少なくとも第１と第２の光路差関数によって規定され、第ｉ（ｉは自然数）の光路差関数φｉ（ｈ）を、以下の式（１４）、
   

   

   ただし、ｈは、光軸からの高さ、
   Ｐ_２ｉ、Ｐ_４ｉ、Ｐ_６ｉ、…は、それぞれ第ｉの光路差関数における二次、四次、六次、…の係数、
   ｍは、前記入射光束の回折効率が最大となる回折次数、
   λは、前記入射光束の使用波長
   で表すと、第１の光路差関数に関して、以下の条件（１５）、
   ０．００＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１８．００・・・（１５）
   ただし、ｆ１は、前記第一の波長に対する対物レンズの焦点距離
   を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
10. 請求項９に記載の光情報記録再生装置において、
    前記第１の光路差関数に関して、さらに以下の条件（１６）、
    ２．５０＜（ｆ１×Ｐ_２１）／（ｔ３−ｔ１）＜１３．００・・・（１６）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、
    前記第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が、さらに以下の条件（１７）、
    ２．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜３．３０・・・（１７）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
12. 請求項１１に記載の光情報記録再生装置において、
    前記第一の領域で、条件（１７）を満足する段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（１８）、
    １．３２＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜１．６２・・・（１８）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
13. 請求項９または請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、
    前記第一の領域で、条件（１３）を満足する段差が、さらに以下の条件（１９）、
    ４．７０＜｜ΔＯＰＤ１／λ１｜＜５．３０・・・（１９）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
14. 請求項１３に記載の光情報記録再生装置において、
    前記第一の領域で、条件（１９）を満足する段差が前記第三の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤｃ１（ｎｍ）とすると、以下の条件（２０）、
    ２．３０＜｜ΔＯＰＤｃ１／λ３｜＜２．６０・・・（２０）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
15. 請求項９から請求項１４のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
    前記少なくとも一方の段差とは異なる光路長差を付与する段差が前記第一の波長の光束に対して付与する光路長差をΔＯＰＤ２（ｎｍ）とすると、以下の条件（２１）、
    ２Ｌ−０．２０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２Ｌ＋０．２０・・・（２１）
    ただし、Ｌは整数である。
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
16. 請求項１５に記載の光情報記録再生装置において、
    以下の条件（２２）、
    １．８０＜｜ΔＯＰＤ２／λ１｜＜２．２０・・・（２２）
    を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
17. 請求項４から請求項８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
    前記対物レンズは、前記第一の領域の外側に前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
    前記第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
    前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が、前記第一の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。
18. 請求項９から請求項１６のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
    前記対物レンズは、前記第一の領域の外側に、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
    前記第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
    前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値が前記｜ΔＯＰＤ１／λ１｜とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。
19. 請求項１７または請求項１８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
    以下の条件（２３）、
    ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２・・・（２３）
    を満たし、
    前記対物レンズは、前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束のみを収束させ、前記第二および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
    前記第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
    前記第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。
20. 請求項１７または請求項１８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、
    以下の条件（２４）、
    ｆ１×ＮＡ１＜ｆ２×ＮＡ２・・・（２４）
    を満たし、
    前記対物レンズは、前記第二の領域の外側に、前記第二の波長の光束のみを収束させ、前記第一および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
    前記第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において、入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
    前記第三の領域の段差により付与される光路長差の絶対値は、前記第二の領域の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なることを特徴とする光情報記録再生装置。

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