JP2009295222A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、情報の記録／再生に必要な集光スポットの光量を確保しながらも、波長変動に応じて生じた球面収差を良好に補正することができる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供する。
【解決手段】前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方の領域が、前記振り分け用光路差付与構造とは異なる形状の補正用光路差付与構造を有しているので、前記少なくとも一方の領域を屈折面とする場合と比較して、光源波長が変動した場合に、前記振り分け用光路差付与構造が形成された共用領域を通過した光束に生じる球面収差と、前記補正用光路差付与構造が形成された少なくとも一方の領域を通過した光束に生じる球面収差とを近づけることができ、これにより前記第１光ディスクの情報記録面又は前記第２光ディスクの情報記録面に適切な集光スポットを形成できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、同一の波長の光束を用いる異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり約２５ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり約１５ＧＢの情報の記録が可能である。このような光ディスクを、本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。

ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、複数の種類の光ディスクに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。

特に、ＢＤとＨＤについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてＢＤとＨＤの互換性を持たせることはより困難であった。

そのような中、特許文献１には、４つ以上の専用領域と１つ以上の共用領域とを有し、共用領域が屈折面から形成され、ＢＤとＨＤの互換を可能としている対物光学素子が開示されている。又、特許文献２には、回折効果を用いて同一波長の光束を振り分けることで、複数の光学素子からなる一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換を可能としているピックアップ装置が記載されている。
特開２００７−３０５２５６号公報 特許第３９５３０９１号明細書

ここで、特許文献１に記載されている対物光学素子は、その光学面においてＢＤ用の領域とＨＤ用の領域を分けて用いることで、同一波長の光束をＢＤの情報記録面とＨＤの情報記録面に集光することができるが、サイドローブが増大するという問題に際し、中央に共用領域を設けることで、サイドローブを抑えるようにしている。しかしながら、特許文献１の技術によれば、ＢＤ用の領域における焦点距離と、ＨＤ用の領域における焦点距離がほぼ等しいので、片方の光ディスクに集光する際に、必要光の集光位置に対してフレアの集光位置が接近し、エラー信号を発生させる恐れがある。又、保護基板の厚いＨＤの使用時に、十分なワーキングディスタンスを確保しにくいという問題もある。

また、上記の特許文献２に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてＢＤとＨＤの互換を実現する場合、例えば光源から回折構造を通過して一方の光ディスクへ向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光ディスク上のスポットに寄与する光量の比率）が４０％（理論上５０％を超えない）であるとすると、光ディスクから同じ回折構造を通過して光検出器に向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光ディスク側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）は４０％になるから、トータルの利用効率で（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）１６％の光しか利用できず、光量のロスの問題があった。

これに対し、対物光学素子の光学面を、ＢＤの情報記録面に集光するＢＤ用屈折面と、ＨＤの情報記録面に集光するＨＤ用屈折面と、ＢＤとＨＤとに共用で用いる共用領域に分割する点については特許文献１の技術に類似するが、更に前記共用領域に光路差付与構造を設けることで、光の利用効率を高く維持しつつ、ＢＤの使用時においてもＨＤの使用時においても、共にサイドローブを低く抑える新規な技術が提案されている。かかる技術によれば、互いのスポットの集光位置を光軸方向に比較的大きくずらすことも出来、これにより必要光とフレア光の位置をより大きくずらすことが可能となり、エラー信号の発生を抑えることができると共に、対物光学素子を小径化した場合でも、保護層が厚いＨＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際のワーキングディスタンスを十分に確保出来る。

ところが、本発明者の検討によれば、上述した技術を適用した対物光学素子においては、光源波長が変動した場合、光路差付与構造が形成された共用領域を通過した光束に生じる球面収差と、屈折面である専用領域を通過した光束に生じる球面収差とが大きく異なるため、適切な集光スポットを形成できないという問題があることが判明した。

本発明は、上述の問題を考慮したものであり、同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、情報の記録／再生に必要な集光スポットの光量を確保しながらも、波長変動に応じて生じた球面収差を良好に補正することができる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することを目的とする。

請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と、第２光ディスク用領域と、共用領域とを有し、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第２光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
前記共用領域は、振り分け用光路差付与構造を有しており、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方の領域は、前記振り分け用光路差付与構造とは異なる形状の補正用光路差付与構造を有しており、
前記共用領域の前記振り分け用光路差付与構造を前記第１光束が通過することにより、ｎ次回折光とｍ次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
前記ｎ次回祈光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、
前記ｍ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、
ｎ、ｍは互いに異なる整数（０を含む）であることを特徴とする。

本発明によれば、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方の領域が、前記振り分け用光路差付与構造とは異なる形状の補正用光路差付与構造を有しているので、前記少なくとも一方の領域を屈折面のみとする場合と比較して、光源波長が変動した場合に、前記振り分け用光路差付与構造が形成された共用領域を通過した光束に生じる球面収差と、前記補正用光路差付与構造が形成された少なくとも一方の領域を通過した光束に生じる球面収差とを近づけることができ、これにより前記第１光ディスクの情報記録面又は前記第２光ディスクの情報記録面に適切な集光スポットを形成できる。

尚、前記第１光束の波長が所定量変化した場合において、前記第１光束が前記振り分け用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量Ａと、前記少なくとも一方の領域の前記補正用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量Ｂと、前記少なくとも一方の領域が前記補正用光路差付与構造を設けない屈折面を有するものとしたときに、その屈折面を通過することにより発生する球面収差の平均量Ｃとは、以下の関係を有すると好ましい。
│Ａ−Ｂ│＜│Ａ−Ｃ│

請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記共用領域は、前記光学面において光軸を含む位置に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記振り分け用光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする。

請求項４に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の対物光学素子は、請求項４に記載の発明において、前記ｍ次回折光の回折効率が前記ｎ次回折光の回折効率より大きいまたは等しいことを特徴とする。

請求項６に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の対物光学素子は、請求項６に記載の発明において、前記ｎ次回折光の回折効率が前記ｍ次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする。

請求項８に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜ｍ｜＝｜ｎ｜＋１ （１）

請求項９に記載の対物光学素子は、請求項８に記載の発明において、
（ｎ、ｍ）＝（０，１）、（１，２）、（２，３）
であることを特徴とする。

請求項１０に記載の対物光学素子は、請求項８又は９に記載の発明において、前記振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下のいずれかの式を満たすことを特徴とする。
０．１５＜ｄ１＜０．６５ （２）
０．７５＜ｄ１＜１．５５ （３）
１．４０＜ｄ１＜２．４５ （４）

請求項１１に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記振り分け用光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状が階段状の構造が繰り返されている形状であることを特徴とする。

請求項１２に記載の対物光学素子は、請求項１１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
│ｍ│＝│ｎ│ （５）

請求項１３に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、
（ｎ、ｍ）＝（１，−１）、（２，−２）、（３，−３）
であることを特徴とする。

請求項１４に記載の対物光学素子は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下の式を満たすことを特徴とする。
ｄ１＝（ｑ−０．５）・λ１／（α−１） （６）
但し、ｑは自然数、λ１は前記第１の光束の波長（μｍ）、αは前記対物光学素子の屈折率を表す。

請求項１５に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記階段状の構造が偶数の分割面を有することを特徴とする。

請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１〜１５のいずれかに記載の発明において、基準波長の前記第１光束が前記対物光学素子を通過することにより発生する球面収差に対して、前記基準波長に対して±５ｎｍ変化した前記第１光束が前記対物光学素子を通過することにより発生する球面収差の差は１００ｍλ以下であることを特徴とする。

請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明において、前記補正用光路差付与構造は光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする。

請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１７に記載の発明において、ｍ＝０であり、前記第２光ディスク用領域のみに前記補正用光路差付与構造を設けたことを特徴とする。

請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１〜１７のいずれかに記載の発明において、ｍ≠０且つｎ≠０であり、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域に前記補正用光路差付与構造を設けたことを特徴とする。

請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１〜１９のいずれかに記載の発明において、前記第１光束が前記補正用光路差付与構造を通過した時に発生する最も強度の高い次数の回折光の回折効率は、９５％以上であることを特徴とする。

請求項２１に記載の対物光学素子は、請求項１〜２０のいずれかに記載の発明において、前記振り分け用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ１とし、前記補正用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）≦０．１ 又は
０．９≦（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１） （７）
但し、Ｎ、Ｍは任意の整数である。
尚、以下の式を満たすようにしても良い。
０．１＜（ｄ１（Ｎ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ１（Ｎ−１）／λ１）＜０．９
（７’）

請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項１〜２１のいずれかに記載の発明において、波長λ１が以下の条件式を満たすことを特徴とする。
３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ （８）

請求項２３に記載の対物光学素子は、請求項１〜２２のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスク用領域の数と前記第２光ディスク用領域の数は等しいことを特徴とする。

請求項２４に記載の対物光学素子は、請求項１〜２３のいずれかに記載の発明において、前記共用領域が形成された前記対物光学素子の光学面の前記第１光ディスク使用時の有効径の面積に対する、前記共用領域の面積の割合は、５％以上、５０％以下であることを特徴とする。

請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
請求項１〜２３のいずれかに記載の対物光学素子を有することを特徴とする。

請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２５に記載の発明において、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、
前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための第２対物光学素子を有し、
前記第２光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。

請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、請求項２６に記載の発明において、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源を有し、
前記第２対物光学素子は前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることが可能であり、
前記第３光束を前記第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第一光源からの第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。

光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第１光源の他に、第２光源及び／又は第３光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第２光源からの第２光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第３光ディスク又は第４光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。

第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクや第４光ディスクを用いる場合、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（９）、（１０）、（１１）、（１２）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ （９）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （１０）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ （１１）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ （１２）

本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。

また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される第１光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される第２光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される第３光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。

集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメーターレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメーターレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメーターレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。

本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物光学素子として単玉のレンズを用いる場合、２つの対向する光学面は、曲率半径の絶対値が異なることが好ましい。対物光学素子を光ピックアップ装置に装填した際に、曲率半径の絶対値が小さい光学面が光源側の光学面となり、曲率半径の絶対値が大きい光学面が光ディスク側の光学面となることが好ましい。

また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^-1）が−２０×１０^-5乃至−５×１０^-5（より好ましくは、−１０×１０^-5乃至−８×１０^-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。

対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割される。当該複数の領域は、少なくとも一つの第１光ディスク用領域と、少なくとも一つの第２光ディスク用領域と、少なくとも一つの共用領域とを有する。これらの領域は、対物光学素子の光学面上において、明確な構造の差異を設けてもよいし、構成上明確な領域を設けずに便宜上の領域としてもよい。例えば段差で仕切られた複数の面であっても、単一の領域とみなせる場合がある。第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上に集光され、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第２光ディスクの情報記録面上に集光されないため第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第２光ディスクの情報記録面上に集光され、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第１光ディスクの情報記録面上に集光されないため第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、共用領域を通過した第１光束は、一部が第１光ディスクの情報記録面上に集光され、他の一部が第２光ディスクの情報記録面上に集光され、第１光ディスク及び第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる。これにより、サイドローブを有効に抑制できる。尚、同心円状の複数の領域は、対物光学素子の光源側の光学面（曲率半径の絶対値が小さい光学面であることが好ましい）に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の光ディスク側の光学面（曲率半径の絶対値が大きい光学面であることが好ましい）には、同心円状の複数の領域が設けられておらず、非球面形状の屈折面となっていることが好ましい。

又、光学面の複数の領域において最も光軸から遠い領域は、第１光ディスク用領域であると好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域は第１光ディスク用領域であると好ましい。

対物光学素子の共用領域は光路差付与構造を有する。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。共用領域に設けられる光路差付与構造は好ましくは回折構造である。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。同一領域に複数の光路差付与構造を設ける場合、これらを重畳させても良い。「重畳」とは、文字通り重ね合わせるという意味である。本明細書において、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造とが同一の光学面にあったとしても、それぞれ異なる領域に設けられており、重なる領域が一切ない場合は、本明細書における重畳ではない。

光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図８（ａ）や（ｂ）に示されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状がブレーズ形状や、図８（ｃ）、（ｄ）や（ｅ）に示すような階段状の構造が繰り返される形状（図８（ｃ）に示される形状は本明細書において６つの分割面を有し、図８（ｄ）に示される形状は本明細書において４つの分割面を有し、図８（ｅ）に示される形状は本明細書において２つの分割面を有するという）などがあるが、振り分け用光路差付与構造に好適なのは、ｍ次回折光とｎ次回折光の回折効率を任意に振り分けることができるブレーズ形状の光路差付与構造であるが、階段形状の光路差付与構造も用いることができる。一方、補正用光路差付与構造に好適であるのは、ブレーズ形状の光路差付与構造である。ここで、ブレーズ形状とは、図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有するということである。また、階段形状とは、図８（ｃ）、（ｄ）又は（ｅ）に示すように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、階段状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造が光軸から離れるにつれて順次シフトした複数の光学面と、光学面同士を連結する光軸に対して平行な面とから形成されているといえる。

光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。

光路差付与構造が、階段状の構造を複数有する場合、単位形状である、階段状の構造が繰り返された形状となる。さらに、ベース面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向（又は通過する光線の方向）の長さはほとんど変化しないことが好ましい。

第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、共用領域が好ましいが、第１光ディスク用領域又は第２光ディスク用領域のいずれかであってもよい。即ち、光軸を含む領域が屈折面であって、その周囲に光路差付与構造を有する領域を設けてもよい。最も周辺の領域が第１光ディスク領域となることがほとんどであるため、第１光ディスク用領域の方が第２光ディスク用領域に比して面積が大きくなりやすく、そのため第２光ディスクの使用時にサイドローブが出やすくなる傾向がある。それをできる限り軽減するためにも、第１光ディスク用領域の数と第２光ディスク用領域の数は等しいことが好ましい。しかしながら、第１光ディスク用領域の数と第２光ディスク用領域の数が、異なることを妨げるものではない。異なっている場合、その差は１であることが望ましい。

第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。

この例においては、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域のうち少なくとも一方の領域は、補正用光路差付与構造を設けていることが好ましく、この場合、回折作用を利用して、第１光ディスク用領域を通過した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、或いは第２光ディスク用領域を通過した光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、前記少なくとも一方の領域を屈折面とする場合と比較して、光源波長が変動した場合に、前記振り分け用光路差付与構造が形成された共用領域を通過した光束に生じる球面収差と、前記補正用光路差付与構造が形成された少なくとも一方の領域を通過した光束に生じる球面収差とを近づけることができ、これにより前記第１光ディスクの情報記録面又は前記第２光ディスクの情報記録面に適切な集光スポットを形成できる。又、前記補正用光路差付与構造を通過する回折光の回折効率を９５％以上とすることで、光の利用効率を高めることができるので、光学面の全面を回折面として第１光ディスクと第２光ディスクで共用する回折振分方式の対物光学素子に比して、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。尚、対物光学素子が、第１光ディスク用領域を複数有する場合、少なくとも１つの第１光ディスク用領域の非球面係数を他の第１光ディスク用領域の非球面係数と異ならせるようにしてもよい。また、対物光学素子が、第２光ディスク用領域を複数有する場合、少なくとも１つの第２光ディスク用領域の非球面係数を他の第２光ディスク用領域の非球面係数と異ならせるようにしてもよい。

ここで、振り分け用光路差付与構造で発生する回折光の次数ｍが０であるときは、第２光ディスク用領域のみに補正用光路差付与構造を設けることが望ましい。又、振り分け用光路差付与構造で発生する回折光の次数ｍ、ｎが共に０以外であるときは、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域に補正用光路差付与構造を設けることが望ましい。

また、温度変化に対する屈折率変化が大きいプラスチックレンズの場合、温度変化に応じて発生する球面収差を補正する為の温度特性補正用の回折構造を全てまたは一部の領域に設けることが望ましい。

尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドローブを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、対物光学素子の輪帯数を３以上、１０以下とすることが好ましいことを見出した。輪帯数を３とする場合、例えば、図１に示すような、光軸を含む最も中央の領域を共用領域ＢＨＡ（但し光路差付与構造は省略している）とし、その周りを第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域を第１光ディスク用領域ＢＡとする例などが考えられる。また、例えば、輪帯数を５つとする場合は、図１２に示すように光軸を含む領域を共用領域ＣＭとし、その外側に、第２光ディスク用領域Ａ２、第１光ディスク用領域Ａ１、第２光ディスク用領域Ａ２、第１光ディスク用領域Ａ１を有する場合などが挙げられる。更に好ましくは、輪帯数を４以上、８以下とすることである。

尚、図１に示すように、単玉の対物光学素子に、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で光軸方向に１０μｍ以上の段差を生じる可能性がある。この様な段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、金型から光学素子を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で光軸方向に５０μｍ以上の段差を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面（テーパ）を設けることが好ましい。例えば、図１に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図２に示すように、段差面が光軸の方を向いている面ＳＳ１のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面ＳＳ２は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。

次に、本発明においては、同じ波長の第１光束を、保護基板厚が異なる第１光ディスクの情報記録面と第２光ディスクの情報記録面とに集光するために、共用領域に振り分け用光路差付与構造を形成している。この振り分け用光路差付与構造は、好ましくは回折構造であり、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを発生させ、ｎ次回折光は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、ｍ次回折光は、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光される。尚、ｍとｎは異なる整数（０を含む）である。このとき、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は屈折面であってもよいし、光路差付与構造を有していてもよい。

尚、光軸を含む領域が共用領域であり、第２光ディスク用領域が、共用領域の周囲に隣接して配置されている場合、ｍ次回折光の回折効率がｎ次回折光の回折効率より大きいと好ましい。この時、振り分け用光路差付与構造の光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であると、ｍ次回折光とｎ次回折光の回折効率を比較的自由に振り分けて設計できるため好ましい。

これに対し、光軸を含む領域が共用領域であり、第１光ディスク用領域が、共用領域の周囲に隣接して配置されている場合、ｎ次回折光の回折効率がｍ次回折光の回折効率より大きいと好ましい。この時も、振り分け用光路差付与構造の光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であると、ｍ次回折光とｎ次回折光の回折効率を比較的自由に振り分けて設計できるため好ましい。

かかる場合、以下の式を満たすことが好ましい。
｜ｍ｜＝｜ｎ｜＋１ （９）
尚、回折次数であるｍ又はｎが正の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を収束させる方向に働く場合を意味する。回折次数であるｍ又はｎが負の値であることは、回折作用が、屈折作用のみの光線の方向よりも光線を発散させる方向に働く場合を意味する。

より好ましくは、以下の値をとることである。
（ｎ、ｍ）＝（０，１）、（１，２）、（２，３） （１０）

尚、以上の関係を満たすために、振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下のいずれかの式を満たすことが好ましい。
０．１５＜ｄ１＜０．６５ （１１）
０．７５＜ｄ１＜１．５５ （１２）
１．４０＜ｄ１＜２．４５ （１３）

０．１５＜ｄ１＜０．６５である場合、（ｎ、ｍ）＝（０，１）を達成することが可能となり、０．７５＜ｄ１＜１．５５である場合、（ｎ、ｍ）＝（１，２）を達成することが可能となり、１．４０＜ｄ１＜２．４５である場合、（ｎ、ｍ）＝（２，３）を達成することが可能となる。

尚、λ１が、４００ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下である場合は、ｄ１（μｍ）が以下のいずれかの式を満たすことが好ましい。
０．２０＜ｄ１＜０．５５ （１４）
０．８０＜ｄ１＜１．４５ （１５）
１．４５＜ｄ１＜２．３５ （１６）

また、別の表現をすると、振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下の式を満たすことが好ましい。
ｄ１＝ｐλ１／（ｎ−１） （１７）
但し、ｐは任意の数を表す。ｎは対物光学素子のλ１における屈折率を表す。λ１は第１光束の波長（μｍ）を表す。

（ｎ、ｍ）＝（０，１）を得たい場合、ｐは０．３以上、０．７以下であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（１，２）を得たい場合、ｐは１．３以上、１．７以下であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（２，３）を得たい場合、ｐは２．３以上、２．７以下であることが好ましい。

また、（ｎ、ｍ）＝（０，１）である場合であって、ｎ次回折光とｍ次の光量をほぼ同量にしたい場合は、ｐは０．４５以上、０．５５以下であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（０，１）である場合であって、第１光ディスクに用いられる光量を増やすためにｎ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは０．３以上、０．４５未満であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（０，１）である場合であって、第２光ディスクに用いられる光量を増やすためにｍ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは０．６以上、０．７以下であることが好ましい。

（ｎ、ｍ）＝（１，２）である場合であって、ｎ次回折光とｍ次の光量をほぼ同量にしたい場合は、ｐは１．４５以上、１．５５以下であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（１，２）である場合であって、第１光ディスクに用いられる光量を増やすためにｎ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは１．３以上、１．４５未満であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（１，２）である場合であって、第２光ディスクに用いられる光量を増やすためにｍ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは１．５５より大きく、１．７以下であることが好ましい。

（ｎ、ｍ）＝（２，３）である場合であって、ｎ次回折光とｍ次の光量をほぼ同量にしたい場合は、ｐは２．４５以上、２．５５以下であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（２，３）である場合であって、第１光ディスクに用いられる光量を増やすためにｎ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは２．３以上、２．４５未満であることが好ましい。（ｎ、ｍ）＝（２，３）である場合であって、第２光ディスクに用いられる光量を増やすためにｍ次回折光の光量を増やしたい場合は、ｐは２．５５より大きく、２．７以下であることが好ましい。

これに対し、振り分け用光路差付与構造の光軸を含む断面における形状が階段状である場合、以下の式を満たすことが好ましい。
│ｍ│＝│ｎ│ （１８）

尚、上述を満たすために、振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下の式を満たすことが好ましい。
（ｑ−０．４５）・λ１／（ｎ−１） ≦ ｄ１ ≦ （ｑ−０．５５）・λ１／（ｎ−１） （１９）
但し、ｑは自然数を表す。λ１は第１の光束の波長（μｍ）を表す。ｎは対物光学素子の屈折率を表す。尚、ここでいう階段状の形状の段差量ｄ１は、図８（ｃ）に示すように、小さい段差の段差量をいう。階段状の形状の段差量は、小さい段差の段差量が全てほぼ等しいことが好ましく、全て等しいことがより好ましい。

より好ましくは、以下を満たすことである。
ｄ１＝（ｑ−０．５）・λ１／（ｎ−１） （２０）
尚、ｑは、１以上、５以下であることが好ましく、より好ましくは、１以上、３以下であり、最も好ましくは１である。

上記の条件を満たすことにより、以下の値をとることが可能となる。
（ｎ、ｍ）＝（１，−１）、（２，−２）、（３，−３） （２１）

尚、階段状の構造が偶数の分割面を有することが好ましい。例えば、階段状の構造が２つの分割面を有する場合は、図８（ｅ）に示すような形状となる。（分割面は、ａ，ｂの２面）このとき、（ｎ、ｍ）＝（１，−１）となる。階段状の構造が４つの分割面を有する場合は、図８（ｄ）に示すような形状となる。（分割面は、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４面）このとき、（ｎ、ｍ）＝（２，−２）となる。階段状の構造が６つの分割面を有する場合は、図８（ｃ）に示すような形状となる。（分割面は、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの６面）このとき、（ｎ、ｍ）＝（３，−３）となる。

また、共用領域の振り分け用光路差付与構造により、ｍ次回折光に付加される光路差を次式で定義される光路差関数φ（ｈ）＝λ／λＢ×ｍ×ΣＢ_iｈ_iで表したとき、次式で定義されるｍ次回折光の回折パワーＰＤ（ｍ）が負であることが好ましい。
ＰＤ（ｍ）＝−２×ｍ×Ｂ２ （２２）

ＨＤなどの第２光ディスクで使用するｍ次回折光の回折パワーＰＤ（ｍ）を負にすることにより、保護層が厚いＨＤなどの第２光ディスクを使用する場合でも、ワーキングディスタンスを十分に確保することが可能となり、例えば、対物光学素子の薄型化が要求されるスリムタイプのピックアップに最適な対物光学素子を提供できる。

また、共用領域の振り分け用光路差付与構造は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯を有することが好ましい。尚、光軸から光軸直交方向にはなれるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯とは、図１０（ａ）に示すように、振り分け用光路差付与構造の段差面α、β、γ、δが、矢印方向のように光軸とは逆の向きを向いていることを意味する。従って、図１０（ｂ）に示すような、振り分け用光路差付与構造の段差面が、矢印方向のように光軸の方を向いているような形状は、光軸から光軸直交方向に離れるに従い、光路長が長くなる方に変位する輪帯ではない。図１０（ａ）のような形状にする事により、ｍ次回折光やｎ次回折光の回折次数を負の値にする事が可能となるため好ましい。

次に、本発明においては、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域の少なくとも一方の領域に、補正用光路差付与構造を形成している。この補正用光路差付与構造は、好ましくはブレーズ型の回折構造であり、波長λ１の光束を入射させたときに、補正用光路差付与構造から発生した最も強度の高い次数の回折光の回折効率は、９５％以上であると特に好ましい。

第１光束の波長λ１が所定量変化した場合において、第１光束が振り分け用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量Ａと、少なくとも一方の領域の補正用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量Ｂと、少なくとも一方の領域が補正用光路差付与構造を設けない屈折面を有するものとしたときに、その屈折面を通過することにより発生する球面収差の平均量Ｃとは、以下の関係を有すると好ましい。即ち、ここでは補正用光路差付与構造は、波長変動により生じた球面収差を補正する波長特性補正用光路差付与構造であると言うことができる。
│Ａ−Ｂ│＜│Ａ−Ｃ│ （１）

尚、基準波長λ１（ｎｍ）の第１光束が補正用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量に対して、（λ１±５）ｎｍと増減変化した第１光束が補正用光路差付与構造を通過することにより発生する球面収差の平均量の差は７０ｍλ以下であると、球面収差補正機能を有するので好ましい。

振り分け用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ１とし、補正用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ２としたときに、以下の式を満たすと好ましい。
０．１＜（ｄ１（Ｎ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ１（Ｎ−１）／λ１）＜０．９
（２）
且つ
（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）≦０．１ 又は
０．９≦（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１） （３）
但し、Ｎ、Ｍは任意の整数である。

図１３を参照して具体的に説明すると、振り分け用光路差付与構造は、ある程度の光量を有するｎ次回折光とｍ次回折光とをバランス良く発生させるため、光軸方向の段差量ｄ１が波長λ１の整数倍から遠くなる。一方、補正用光路差付与構造は、所定の次数の回折光のみを最大の強度にすればよいので、光軸方向の段差量ｄ２が波長λ１の整数倍に近くなる。従って、振り分け用光路差付与構造の段差ｄ１と、補正用光路差付与構造の段差ｄ２とは明らかに異なるので、両者の区別が付くこととなる。かかる関係を式で表すと上述のようになる。

尚、第１光束を対物光学素子により第１光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第１光束を対物光学素子により第２光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、１次のサイドローブの最大値は３％以下であると好ましい。より好ましくは、２％以下である。図９におけるエアリーディスクの中心強度Ａが、集光スポット光の強度の最大値であり、その隣の強度Ｂが１次のサイドローブの最大値である。従って、Ｂ／Ａ＊１００の値が３以下になることが好ましい。

また、第１光束を対物光学素子により第１光ディスクの情報記録面上に集光したとき、及び、第１光束を対物光学素子により第２光ディスクの情報記録面上に集光したとき、共に、集光スポット光の強度の最大値に対して、１次、２次及び３次のサイドローブの最大値は３％以下であると好ましい。より好ましくは、２％以下である。図９におけるエアリーディスクの中心強度Ａが、集光スポット光の強度の最大値である。また、図９においては、その隣である１次の強度Ｂ、その隣の２次の強度Ｃ、その隣の３次の強度Ｄのうち、１次の強度Ｂが最も大きいため、強度Ｂが１次、２次及び３次のサイドローブの最大値である。従って、図９においては、Ｂ／Ａ＊１００の値が３以下になることが好ましい。

尚、上述のようにサイドローブを低減させる（例えば、第１光ディスクにおいてもサイドローブを２％以下とし、第２光ディスクにおいてもサイドローブを２％以下とする）ためには、共用領域が形成された対物光学素子の光学面の第１光ディスク使用時の有効径の面積に対する、共用領域の面積の割合が、５％以上、５０％以下であることが好ましい。例えば、図１２に対物光学素子を光軸方向から見た際の投影図が記載されている。この状態において、共用領域ＣＭの面積の、対物光学素子全体の面積（即ち、共用領域ＣＭ、第２光ディスク用領域Ａ２、第１光ディスク用領域Ａ１、第２光ディスク用領域Ａ２及び第１光ディスク用領域Ａ１の全ての面積を合わせた値）に対する割合が、５％以上、５０％以下であることが好ましい。即ち、ここでいう面積とは、対物光学素子を平面に射影した際の面積であり、実際の対物光学素子の表面積ではない。特に、対物光学素子が、図１２に示すように、１つの共用領域、２つの第１光ディスク用領域、２つの第２光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。対物光学素子の領域数が、上記以外の例である場合は、第１光ディスクの使用時と第２光ディスクの使用時の両方において、サイドローブが小さくなるように、共用領域の面積比を適宜変更することができる。

また、共用領域においてｎ次回折光とｍ次の光量をほぼ同量にしたい場合、例えば、ｎ次回折光の回折効率ηｎ（％）とｍ次回折光の回折光の回折効率ηｍ（％）との差、ηｎ−ηｍの値が、−１０より大きく、１０より小さいという範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、１０％以上、３５％以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図１２に示すように、１つの共用領域、２つの第１光ディスク用領域、２つの第２光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。

また、第１光ディスクに用いられる光量を増やすために共用領域においてｎ次回折光の光量を増やしたい場合、例えば、ｎ次回折光の回折効率ηｎ（％）とｍ次回折光の回折光の回折効率ηｍ（％）との差、ηｎ−ηｍの値が、１０以上という範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、１５％以上、４０％以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図１２に示すように、１つの共用領域、２つの第１光ディスク用領域、２つの第２光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。

また、第２光ディスクに用いられる光量を増やすために共用領域においてｍ次回折光の光量を増やしたい場合、例えば、ｍ次回折光の回折効率ηｎ（％）とｍ次回折光の回折光の回折効率ηｍ（％）との差、ηｎ−ηｍの値が、−１０以下という範囲を満たす場合、対物光学素子を光軸方向から見た際の、共用領域の面積の対物光学素子全体の面積に対する割合は、５％以上、２５％以下とすることが、サイドローブを低減するという観点から好ましい。特に、対物光学素子が、図１２に示すように、１つの共用領域、２つの第１光ディスク用領域、２つの第２光ディスク用領域を有する対物光学素子である場合に、上記割合を満たすことが好ましい。

次に、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第２光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第２光ディスク用領域を通過した光束が、第１光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。又、第２光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第２光ディスク用領域を通過した光束が、第１光ディスクの情報記録面上で集光されず、十分広がっていること、又は、第２光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上で集光されず、十分広がっていることを示す。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
０．０５ ＜Ｌ／ｆ （２３）
但し、Ｌ［ｍｍ］は対物光学素子の光路差付与構造を通過し、第２光ディスクの透明基板を通過した第１光束が形成するスポットのうち、スポット強度が最も強くなる第１スポットの近軸集光位置とスポット強度が第１スポットの次に強くなる第２スポットの近軸集光位置との間の距離を表す。また、ｆ［ｍｍ］は、第２光ディスクの透明基板を通過し、第１スポットを形成する第１光束の焦点距離を表す。上記式を満たすことにより、フレアを十分に飛ばす事が可能となるため好ましい。尚、ｍ次回折光が第１スポットを形成し、ｎ次回折光が第２スポットを形成することが好ましい。

第１光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をｆ１とし、第２光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をｆ２としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
１ ＜ ｆ２／ｆ１ （２４）
上記式を満たすことにより、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。

より好ましくは、以下の式を満たすことである。
１．０２ ＜ ｆ２／ｆ１ （２４‘）

また、別の表現で表す場合、以下のように表すこともできる。
１ ＜ ｌ２／ｌ１ （２５）
但し、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１を表す。ＷＤ１は、第１光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ１は第１光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ１は第１光ディスクの保護層の屈折率を表す。ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２を表す。ＷＤ２は、第２光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ２は第２光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ２は第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。
上記式を満たすことによっても、フレアの距離を取る事ができ、フレアが集光スポットに悪影響を及ぼすことを防げるため好ましい。

より好ましくは、以下の式を満たすことである。
１．１ ＜ ｌ２／ｌ１ （２５‘）

対物光学素子が単玉のレンズである場合、第１光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をｆ１とし、第２光ディスクの情報記録面に集光される際の対物光学素子の焦点距離をｆ２としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
０．９７ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１３ （２６）

または、以下の式を満たすことが好ましい。
１．０３ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．７５ （２７）
但し、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１を表す。ＷＤ１は、第１光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ１は第１光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ１は第１光ディスクの保護層の屈折率を表す。ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２を表す。ＷＤ２は、第２光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ２は第２光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ２は第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。尚、本明細書において、ワーキングディスタンスとは、対物光学素子の光ディスク側の光学面頂点から光ディスク表面までの距離を指すものとする。

単玉のレンズからなる対物光学素子を用いれば、よりコストを抑えることが出来、製造工数も低減できる。しかしながら、ＢＤとＨＤの保護基板の厚さが異なるにも関わらず、単玉のレンズは光学面が２面しかないため、複数の光学素子を有する対物光学素子においては発生しない問題が発生する。それは、いずれか一方の光ディスクに対してしか正弦条件を満足させることができないという問題である。即ち、光ディスク側の光学面を、ＢＤ使用時に正弦条件を満足するような形状とした場合、ＨＤ使用時には正弦条件が満足されないこととなり、ＨＤ使用時に軸外特性が悪化する恐れがある。それにより、ピックアップの組み立て時に光源の位置調整の精度を非常に高めなければならなくなり、コストの増大、ピックアップ装置製造収率の低下などが発生し得る。さらに、トラッキングを検出するために３ビーム法を採用しているピックアップ装置においては、サブビームがコマ収差の原因となってしまい、トラッキング特性が悪化するという問題も発生し得る。また、正弦条件が満足されない場合、スポットが太ってしまい、光ディスクに対する適切な記録及び／又は再生が困難になるという問題も生じ得る。そこで、上述の条件式の少なくともいずれかを満たすことにより、複雑な機構を用いることなく、いずれの光ディスク使用時においても良好な軸外特性を確保できる対物光学素子を提供することが可能となる。

また、対物光学素子の２つの光学面のうち光ディスク側の光学面（好ましくは、曲率半径の絶対値が大きい方の光学面）は、第１光ディスク使用時に正弦条件を満足するような非球面形状とされていることが好ましい。第１光ディスク使用時に正弦条件を満足する、とは、第１光ディスク使用時に半画角０．５°での対物光学素子のコマ収差の発生量が２５ｍλ１ｒｍｓ以下であることが好ましく、更に好ましくは、２０ｍλ１ｒｍｓ以下である。

より好ましくは、以下の式のいずれかを満たすことである。
１．００ ≦ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２６‘）
１．１０ ≦ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４０ （２７‘）

以上より、フレアを飛ばすことができ、フレア光が必要な光の集光スポットに悪影響を及ぼすことを防止でき、且つ、軸外特性を良好にできる好ましい範囲として以下の式を満たすことが好ましい。
１．０２ ＜ ｆ２／ｆ１ ≦ １．１０ （２６“）
１．１０ ＜ ｌ２／ｌ１ ≦ １．４０ （２７“）

対物光学素子は、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。

なお、第１光ディスクと第２光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。

一例としては、例えば、第３光源から射出される波長λ３の第３光束を当該対物光学素子により第４光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ３が波長λ１の略整数倍である場合、回折構造によって第４光ディスクとの互換を可能にしようとすると、１）λ１の第１光束とλ３の第３光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、２）第１光束と第３光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、共用領域に加えて、第４光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。

さらに、第４光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第３光ディスク（例えば、ＤＶＤ）の記録及び／又は再生を可能にするようにしてもよい。

尚、図３に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉の対物光学素子ＯＬ１と、他の光ディスク（例えば、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク）用の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図３に示すように、第１の対物光学素子ＯＬ１及び第２の対物光学素子ＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有するレンズユニットを射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図４又は図５に示すような、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。

図４は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。

図５は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの別の例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。

尚、図６に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の対物光学素子ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１と、プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。

第１光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （２８）

一方で、第１光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ１＜０．００ （２９）

尚、第１光ディスクの記録及び／又は再生時と、第２光ディスク記録及び／又は再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２ （３０）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、ｍ１２は、第２光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。

例えば、第１光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第２光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。

光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、同一の光束を用いるＢＤとＨＤに対する互換使用を一つの対物光学素子で可能とし、情報の記録／再生に必要な集光スポットの光量を確保しながらも、波長変動に応じて生じた球面収差を良好に補正することができる光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図７は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、１／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ（第１光源）と、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１及びＨＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。

プラスチック製の単玉レンズである対物光学素子ＯＢＪの光源側の光学面には、光軸を含む円状の共用領域ＡＲ１と、その周囲の輪帯状の第２光ディスク用領域ＡＲ２と、その周囲の輪帯状の第１光ディスク用領域ＡＲ３と、その周囲の輪帯状の第２光ディスク用領域ＡＲ４と、更にその周囲の輪帯状の第１光ディスク用領域ＡＲ５とが形成されており、領域ＡＲ２〜ＡＲ５はいずれも光軸を含む断面がブレーズ形状の回折構造（波長特性補正用光路差付与構造）が形成されており、共用領域ＡＲ１には、光軸を含む断面がブレーズ形状の回折構造（振り分け用光路差付与構造）が形成されている。第１光束が入射したときに、共用領域ＡＲ１の回折構造は、回折光のうち最も強度が高い回折光として、ｍ次回折光とｎ次回折光とを発生させる（ｍ、ｎは互いに異なる整数）。

ｎ次回折光と、第１光ディスク領域ＡＲ３，ＡＲ５を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成するが、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成しない。一方、ｍ次回折光と、第２光ディスク領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成するが、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成しない。尚、対物光学素子ＯＢＪは以下の条件式を満たす。
０．９７ ＜ ｆ２／ｆ１ ＜ １．１３
１．０３ ＜ ｌ２／ｌ１ ＜ １．７５
但し、ｆ１は、ＢＤの情報記録面に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離であり、ｆ２は、ＨＤの情報記録面に集光される際の対物光学素子ＯＢＪの焦点距離である。また、ｌ１＝ＷＤ１＋ｔ１／ｎ１を表す。ＷＤ１は、第１光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ１は第１光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ１は第１光ディスクの保護層の屈折率を表す。ｌ２＝ＷＤ２＋ｔ２／ｎ２を表す。ＷＤ２は、第２光ディスク使用時の対物光学素子のワーキングディスタンスを表す。ｔ２は第２光ディスクの保護層の厚さを表す。ｎ２は第２光ディスクの保護層の屈折率を表す。

ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

このとき、ｎ次回折光と、第１光ディスク領域ＡＲ３，ＡＲ５を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光されスポットを形成し、ｍ次回折光と、第２光ディスク領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束はＢＤの情報記録面ＲＬ１上ではフレアとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

このとき、ｍ次回折光と、第２光ディスク領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光されスポットを形成し、ｎ次回折光と、第１光ディスク領域ＡＲ３，ＡＲ５を通過した第１光束はＨＤの情報記録面ＲＬ２上ではフレアとなる。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

以下、本発明の別の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１１は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤ、さらに第３光ディスクであるＤＶＤと第４光ディスクであるＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ２は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ２は、ＢＤとＨＤの記録／再生に用いられる本発明の光学素子にかかる第１の対物光学素子ＯＬ１、ＤＶＤとＣＤの記録／再生に用いられる光路差付与構造を有する第２の対物光学素子ＯＬ２、ダイクロイックミラーＤＭ、１／４波長板λ／４、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）と７８０ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する半導体レーザＬＤ２（第２光源、第３光源が１パッケージ化されたもの）、センサ用レンズＳＬ、ＢＤ（ＯＤ１）、ＨＤ（ＯＤ２）、ＤＶＤ（ＯＤ３）、ＣＤ（ＯＤ４）の情報記録面からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。

プラスチック製の単玉レンズである対物光学素子ＯＬ１の構成は、図７に係るＯＥと同様であるので、省略する。

ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板λ／４により直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの最初の面を透過し、次の面で反射される。その後、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１の対物光学素子ＯＬ１によって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。

このとき、ｎ次回折光と、第１光ディスク領域ＡＲ３，ＡＲ５を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、ｍ次回折光と、第２光ディスク領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束はＢＤの情報記録面上ではフレアとなる。

情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭで反射され、１／４波長板λ／４により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板λ／４により直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの最初の面を透過し、次の面で反射される。図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＬ１によって厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＨＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。

このとき、ｍ次回折光と、第２光ディスク領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面上に集光されスポットを形成し、ｎ次回折光と、第１光ディスク領域ＡＲ３，ＡＲ５を通過した第１光束はＨＤの情報記録面上ではフレアとなる。

情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭで反射され。１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

ＤＶＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、光源パッケージＬＤ２の赤色レーザーから射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板λ／４により直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの最初の面で反射される。その後、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２の対物光学素子ＯＬ２によって厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。

このとき、第２の対物光学素子には光路差付与構造が形成されており、当該光路差付与構造を通過して発生した１次回折光が、ＤＶＤの情報記録面上に集光されスポットを形成する。

情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭで反射され、１／４波長板λ／４により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、ＣＤの記録／再生を行う場合について説明する。光源パッケージＬＤ２の赤外レーザーから射出された第３光束（λ１＝７８０ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板λ／４により直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの最初の面で反射される。図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＬ２によって厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。

このとき、第２の対物光学素子には光路差付与構造が形成されており、当該光路差付与構造を通過して発生した１次回折光が、ＣＤの情報記録面上に集光されスポットを形成する。

情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭで反射され、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

（実施例）
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例において、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。また、以下の実施例において、対物光学素子は、光軸を含む最も中央の領域が共用領域であり、その外側に、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、そして最外周部に、第１光ディスク用領域を有する、５領域の対物光学素子である。また、共用領域にはブレーズ形状を有する振り分け用の回折構造があり、共用領域を通過して発生した０次回折光（透過光）がＢＤの情報記録面上に集光し、１次回折光がＨＤの情報記録面上に集光するように設計されている（即ち、ｎ＝０、ｍ＝１である）。又、第２光ディスク用領域には、ブレーズ形状を有する波長特性補正用の回折構造が設けられている。

尚、以降の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。

更に、光路差付与構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。

λは入射光束の波長、λＢは製造波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃｉは光路差関数の係数である。

（実施例１）
実施例１の対物光学素子にかかるレンズデータを表１に示す。又、図１４は実施例１の断面図であり、（ａ）はＢＤ使用時における光路を示し、（ｂ）はＨＤ使用時における光路を示す。実施例１において、用いた硝材の屈折率は１．５６であり、振り分け回折構造のＢＤ使用時に用いる０次回折光の回折効率は４０．５％であり、実施例１において、振り分け回折構造のＨＤ使用時に用いる１次回折光の回折効率は４０．５％である。又、光軸に最も近いブレーズの段差の光軸方向段差量ｄ１は、０．３６μｍである。更に、波長特性補正用光路差付与構造に関する（７）式の値は０．０であり、その光路差付与構造を通過した光束のうち最も強度が高くなるのは１次回折光であり、その回折効率は１００％である。

（実施例２）
実施例２の対物光学素子にかかるレンズデータを表２に示す。又、図１５は実施例２の断面図であり、（ａ）はＢＤ使用時における光路を示し、（ｂ）はＨＤ使用時における光路を示す。実施例１に対して温度特性補正用の回折構造を設けた実施例２において、用いた硝材の屈折率は１．５６であり、振り分け回折構造のＢＤ使用時に用いる０次回折光の回折効率は４０．５％であり、実施例２において、振り分け回折構造のＨＤ使用時に用いる１次回折光の回折効率は４０．５％である。又、光軸に最も近いブレーズの段差の光軸方向段差量ｄ１は、０．３６μｍである。更に、波長特性補正用光路差付与構造に関する（７）式の値は０．０であり、その光路差付与構造を通過した光束のうち最も強度が高くなるのは１次回折光であり、その回折効率は１００％である。

実施例１，２に関し、各値を表３にまとめて示す。

本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。 本発明に係るレンズユニットの一例の断面図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。 本発明に係るレンズユニットの一例の断面図の一部である。 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。 光路差付与構造の例を示す断面図である。 スポット光の光強度を示す図である。 光路差付与構造の断面拡大図である。 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。 対物光学素子を光軸方向に見た図である。 振り分け用光路差付与構造と補正用光路差付与構造の境界部付近の拡大断面図である。 実施例１の対物光学素子の断面図である。 実施例２の対物光学素子の断面図である。

符号の説明

ＡＲ１ 共用領域
ＡＲ２、ＡＲ４ 第２光ディスク用領域
ＡＲ３、ＡＲ５ 第１光ディスク用領域
ＯＡ 光軸
ＯＢＪ、ＯＬ１，ＯＬ２ 対物光学素子
ＰＵ１、ＰＵ２ 光ピックアップ装置
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＡＣ 二軸アクチュエータ
ＰＢＳ 偏光プリズム
ＣＬ コリメートレンズ
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＱＷＰ １／４波長板（λ／４波長板）

Claims (27)

1. 波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いる対物光学素子において、
   前記対物光学素子は、少なくとも一つの光学面が同心円状の複数の領域に分割され、
   前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と、第２光ディスク用領域と、共用領域とを有し、
   前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、
   前記第２光ディスク用領域を通過した前記第２光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光されず、
   前記共用領域は、振り分け用光路差付与構造を有しており、前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域の少なくとも一方の領域は、前記振り分け用光路差付与構造とは異なる形状の補正用光路差付与構造を有しており、
   前記共用領域の前記振り分け用光路差付与構造を前記第１光束が通過することにより、ｎ次回折光とｍ次回折光が他の次数の回折光に比して最も多く発生し、
   前記ｎ次回祈光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、
   前記ｍ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光され、
   ｎ、ｍは互いに異なる整数（０を含む）であることを特徴とする対物光学素子。
2. 前記共用領域は、前記光学面において光軸を含む位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
3. 前記振り分け用光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
4. 前記第２光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。
5. 前記ｍ次回折光の回折効率が前記ｎ次回折光の回折効率より大きいまたは等しいことを特徴とする請求項４に記載の対物光学素子。
6. 前記第１光ディスク用領域は、前記共用領域の周囲に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。
7. 前記ｎ次回折光の回折効率が前記ｍ次回折光の回折効率より大きいことを特徴とする請求項６に記載の対物光学素子。
8. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
   ｜ｍ｜＝｜ｎ｜＋１ （１）
9. （ｎ、ｍ）＝（０，１）、（１，２）、（２，３）
   であることを特徴とする請求項８に記載の対物光学素子。
10. 前記振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下のいずれかの式を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の対物光学素子。
    ０．１５＜ｄ１＜０．６５ （２）
    ０．７５＜ｄ１＜１．５５ （３）
    １．４０＜ｄ１＜２．４５ （４）
11. 前記振り分け用光路差付与構造は、光軸を含む断面における形状が階段状の構造が繰り返されている形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
12. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の対物光学素子。
    │ｍ│＝│ｎ│ （５）
13. （ｎ、ｍ）＝（１，−１）、（２，−２）、（３，−３）
    であることを特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。
14. 前記振り分け用光路差付与構造の光軸に最も近い段差の光軸方向の段差量ｄ１（μｍ）が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の対物光学素子。
    ｄ１＝（ｑ−０．５）・λ１／（αー１） （６）
    但し、ｑは自然数、λ１は前記第１の光束の波長（μｍ）、αは前記対物光学素子の屈折率を表す。
15. 前記階段状の構造が偶数の分割面を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の対物光学素子。
16. 基準波長の前記第１光束が前記対物光学素子を通過することにより発生する球面収差に対して、前記基準波長に対して±５ｎｍ変化した前記第１光束が前記対物光学素子を通過することにより発生する球面収差の差は１００ｍλ以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の対物光学素子。
17. 前記補正用光路差付与構造は光軸を含む断面における形状がブレーズ形状であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の対物光学素子。
18. ｍ＝０であり、前記第２光ディスク用領域のみに前記補正用光路差付与構造を設けたことを特徴とする請求項１７に記載の対物光学素子。
19. ｍ≠０且つｎ≠０であり、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域に前記補正用光路差付与構造を設けたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の対物光学素子。
20. 前記第１光束が前記補正用光路差付与構造を通過した時に発生する最も強度の高い次数の回折光の回折効率は、９５％以上であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の対物光学素子。
21. 前記振り分け用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ１とし、前記補正用光路差付与構造の光軸方向の段差量をｄ２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の対物光学素子。
    （ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）≦０．１ 又は
    ０．９≦（ｄ２（Ｍ−１）／λ１）−ＩＮＴ（ｄ２（Ｍ−１）／λ１） （７）
    但し、Ｎ、Ｍは任意の整数である。
22. 波長λ１が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の対物光学素子。
    ３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ （８）
23. 前記第１光ディスク用領域の数と前記第２光ディスク用領域の数は等しいことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の対物光学素子。
24. 前記共用領域が形成された前記対物光学素子の光学面の前記第１光ディスク使用時の有効径の面積に対する、前記共用領域の面積の割合は、５％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の対物光学素子。
25. 波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
    前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、
    前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
    請求項１〜２４のいずれかに記載の対物光学素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
26. 前記光ピックアップ装置は、
    波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、
    前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための第２対物光学素子を有し、
    前記第２光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする請求項２５に記載の光ピックアップ装置。
27. 前記光ピックアップ装置は、
    波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源を有し、
    前記第２対物光学素子は前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることが可能であり、
    前記第３光束を前記第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする請求項２６に記載の光ピックアップ装置。