JP4502079B2 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、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レンズに関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、約１５ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、約２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。

尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。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、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れ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。

高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物レンズを共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通に使用できる対物レンズを得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を対物光学系に形成することで、波長の違いや保護層の厚みの違いにより発生する球面収差を低減する必要がある。

特許文献１には、４つのステップを有する階段型の光路差付与構造を有し、高密度光ディスクと従来の光ディスクに対して共通に使用可能な対物レンズを搭載した光ピックアップ装置が記載されている。

特開２００５−１２９２２７号公報

ところで、特許文献１の対物レンズにおいて、４つのステップを有し、光軸方向の小段差の高さがいずれも等しい階段単位を周期的に繰り返してなる階段型の光路差付与構造であって、各ステップの幅が略等しい構造を用いているために、高密度光ディスク用の青紫色レーザ光と、ＣＤ用の赤外レーザ光の回折効率は高くなるが、ＤＶＤ用の赤色レーザ光の回折効率は幾分低下し得るという問題がある。これに対し、ＤＶＤ用の回折効率を向上させる手段としては、階段型の光路差付与構造のステップ数を変更し、５つのステップにするという方法が考えられる。しかし、５ステップにしてしまうと、段差が高くなってしまうため、僅かな波長の変動で回折効率の変動が大きくなってしまうという問題が生じる。加えて、各光束に対する回折効率も大きく変化するため、回折効率の微調整が困難であるという課題もある。このように、従前の階段型の光路差付与構造では、高密度光ディスクの回折効率、ＤＶＤの回折効率、ＣＤの回折効率のいずれもバランスよく高い効率を得られるようにすることが困難であった。特に、例えば、階段型の光路差付与構造のみを有し、光路差付与構造を通過した際に発生する光量の最も多い回折光の回折次数が、高密度光ディスクでは１次回折光、ＤＶＤでは−１次回折光、ＣＤでは−２次回折光の対物レンズ等、特殊な次数の回折光を用いて異なる光ディスクの互換使用を行おうとする場合、ＤＶＤ又はＣＤ使用時の回折効率の低下が顕著となり、互換使用が不能になる恐れがある。また、特許文献１の従来技術には、別の形状の階段型の格子も記載されているが、階段型の格子の形状が複雑であり、特に高い段差に挟まれた細い領域には樹脂等が入り込みにくく、精度の良い複合対物レンズを製造することが困難という問題もある。

本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、高密度光ディスク（特にＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：以下、ＢＤという）とＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置及び対物レンズであって、シンプルな構成であって、金型への転写性を向上させながら、光の利用効率を設計で微調整でき、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤで光の利用効率を良好なバランスとできる光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、
前記第１光路差付与構造は、同数のステップを有する輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造であって、
前記階段型構造における少なくとも１つの前記階段単位の最高位ステップ又は最低位ステップの光軸直交方向における幅ｗ１と、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップを光軸直交方向に挟む２つのステップの平均値ｗ２とは、以下の関係式、
０．２ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．８ｗ２ （１）
を満たすことを特徴とする。

図面を参照して、本発明の原理について説明する。図１（ａ）は、従来技術の階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の一例にかかる階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。図２は、各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。以下、第１光ディスクを高密度光ディスク、第２光ディスクをＤＶＤ、第３光ディスクをＣＤとして説明するが、本発明がこれに限られることはない。

図１に一部を示す第１光路差付与構造は、同数のステップを有する階段単位ＳＵを周期的に繰り返す（光軸を中心として同心円状に形成された）階段型構造となっている。図１の例では、ステップＳ１〜Ｓ５までステップの数は５であり、最高位ステップがＳ５、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は光軸方向に延在する等しい量の段差を介して連結されているものとする。図２は、各光ディスクに用いる光束の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。ここでは、理解しやすいように平面に第１光路差付与構造を形成したものとして説明する。

従来技術による階段型の第１光路差付与構造においては、図１（ａ）に示すように、階段単位におけるステップの光軸直交方向の幅を等しくすることが行われていたために、図２（ａ）に示すように、ＤＶＤ使用時（６５５ｎｍの点線）の回折効率が５０％を下回っていたが、そのピークの位置をずらすように回折効率の特性を調整することが難しかった。各ステップの光軸方向の段差量を変更すると、回折効率の特性を変更できるが、ステップの段差量を変化させると、その変化量が大きすぎ、調整が困難となるという問題と、所望の光路差を付与できなくなるという問題がある。

そこで本発明者は、鋭意研究の結果、階段単位において、光軸方向の段差量を変化させることなくステップの光軸直交方向の幅を変化させることで、回折効率の特性を調整できることを見出した。より具体的には、図１（ｂ）に示すように、最高位ステップＳ５以外のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の光軸直交方向の幅を長くし、最高位ステップＳ５の光軸直交方向の幅ｗ１を式（１）を満たすように短くすることにより、階段単位をマクロに見たときの高さ（図中の斜めの点線が図中右側で縦軸と交わる位置）を変えることができるため、回折効率の特性を任意に変更することが可能となり、回折効率を微調整することも可能となるものである。これにより、図２（ｂ）に示すように、ＤＶＤ用の光束における回折効率の波形のピークの位置を長波長側にずらせるため、ＤＶＤ用の光束における効率を高めることが可能となるとともに、ＤＶＤ用の回折効率の波形全体をなだらかにし、且つ、ＤＶＤ用の波長における波形の傾きもなだらかにできるため、波長変化に対して効率が変化しにくい第１光路差付与構造を提供できる。尚、これに応じて、ＣＤ用の光束における回折効率の波形のピークの位置も長波長側にずれるが、ＣＤについては波形全体が元々なだらかであるため、回折効率の低下は殆どない。これにより、従来５ステップの階段型の光路差付与構造ではＤＶＤ使用時の回折効率が低下し、４ステップの階段型の光路差付与構造ではＣＤ使用時の回折効率が低下していたのに対し、高密度光ディスク使用時の回折効率を殆ど低下させることなく、ＤＶＤ及びＣＤ使用時の回折効率を高く維持することが可能になる。また、一つの階段単位において、最高位ステップ又は最低位ステップ以外の他のステップの幅を広げられるため、金型を作りやすくなり、転写性も良好にできるため、その点でも好ましい。

請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記階段型構造における全ての前記階段単位の前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、（１）式を満たすことを特徴とするので、ＤＶＤにおいて記録再生に用いることができる光量をより多くすることができ、また、波長変化に対して光量の変動がより小さい第１光路差付与構造を提供できる。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記最周辺領域を通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記周辺領域と前記最周辺領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の対物レンズは、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発明において、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、以下の関係式、
０．４ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．６ｗ２ （２）
を満たすことを特徴とする。より好ましくは、Ｗ１＝０．５Ｗ２である。
請求項５に記載の対物レンズは、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発明において、前記最低位ステップのみが、（１）式を満たすことを特徴とするので、例えば金型から対物レンズを成形する場合、前記最高位ステップが広がることから、レンズ素材が金型の奥まで進入しやすくなるので、転写性が向上し、製造誤差の問題を低減できる、結果として光量のロスを低減でき、光の利用効率を高められるため好ましい。

請求項６に記載の対物レンズは、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。

図面を参照して、本発明の原理について説明する。図３は、請求項６にかかる回折光を発生する階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。図４は、各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。ここでは、理解しやすいように平面に第１光路差付与構造を形成したものとして説明する。

図３において、第１光路差付与構造は、同数のステップを有する階段単位ＳＵを周期的に繰り返す（光軸を中心として同心円状に形成された）階段型構造となっている。図３（ａ）、（ｃ）の例では、ステップＳ１〜Ｓ５までステップの数は５であり、最高位ステップがＳ５、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は光軸方向に延在する段差を介して連結されている。一方、図３（ｂ）の例では、ステップＳ１〜Ｓ４までステップの数は４であり、最高位ステップがＳ４、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は同様に光軸方向に延在する等しい量の段差を介して連結されているものとする。

まず、図３（ａ）に示す比較例１である第１光路差付与構造の場合、図４（ａ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−１次回折光は５８０ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−２次回折光は７７０ｎｍ付近にピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値に近い回折効率を得ることができるが、第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値が大きくずれているため、高い回折効率を得ることができない。即ち、１次、−１次、−２次回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置において、ステップ幅を均等にした５ステップの第１光路差付与構造を有する対物レンズは実用に適さないこととなる。

次に、図３（ｂ）に示す比較例２である第１光路差付与構造の場合、図４（ｂ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−１次回折光は６５０ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−２次回折光は８００ｎｍを超え遙かに高い波長でピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値に近い回折効率を得ることができるが、第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値が大きくずれているため、高い回折効率を得ることができない。尚、ＣＤにおいては、−２次回折光の回折効率（１９％程度）よりも−１次回折光の方が回折効率（３１％程度）が高いが、いずれにしても十分な回折効率ではない。即ち、１次、−１次、−２次（又は−１次）回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置において、４ステップの第１光路差付与構造を有する対物レンズも実用に適さないこととなる。

これに対し、図３（ｃ）に示す本発明にかかる第１光路差付与構造の場合、図４（ｃ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−１次回折光は６００ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−２次回折光は８００ｎｍ付近にピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合は勿論、第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合のいずれにおいても、バランス良く高い回折効率を得ることができる。即ち、１次、−１次、−２次回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置において、特にバランスよく高い回折効率を得ることができ、本発明の第１光路差付与構造を有する対物レンズは特に実用に適するのである。

以上の結果をまとめて表１に示す。

請求項７に記載の対物レンズは、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−３次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。

図面を参照して、本発明の原理について説明する。図１１は、請求項７にかかる回折光を発生する階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。図１２は、各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。ここでは、理解しやすいように平面に第１光路差付与構造を形成してものとして説明する。

図１１において、第１光路差付与構造は、同数のステップを有する階段単位ＳＵを周期的に繰り返す（光軸を中心として同心円状に形成された）階段型構造となっている。図１１（ａ）、（ｃ）の例では、ステップＳ１〜Ｓ７までステップの数は７であり、最高位ステップがＳ７、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は光軸方向に延在する段差を介して連結されている。一方、図１１（ｂ）の例では、ステップＳ１〜Ｓ６までステップの数は６であり、最高位ステップがＳ６、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は同様に光軸方向に延在する等しい量の段差を介して連結されているものとする。

まず、図１１（ａ）に示す比較例１である第１光路差付与構造の場合、図１２（ａ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−２次回折光は６３０ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−３次回折光は７８０ｎｍ付近にピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値に近い回折効率を得ることができるが、第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値が大きくずれているため、高い回折効率を得ることができない。即ち、１次、−２次、−３次回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置において、ＤＶＤでの効率を重視する場合、ステップ幅を均等にした７ステップの第１光路差付与構造を有する対物レンズは実用に適さないこととなる。

次に、図１１（ｂ）に示す比較例２である第１光路差付与構造の場合、図１２（ｂ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−２次回折光は６８０ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−３次回折光は８００ｎｍを超え遙かに高い波長でピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値に近い回折効率を得ることができるが、第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合には、波形のピーク値が大きくずれているため、高い回折効率を得ることができない。即ち、１次、−２次、−３次回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置において、６ステップの第１光路差付与構造を有する対物レンズも実用に適さないこととなる。

これに対し、図１１（ｃ）に示す本発明にかかる第１光路差付与構造の場合、図１２（ｃ）に示す回折特性を持つ。より具体的には、第１波長の１次回折光は４０５ｎｍ付近にピーク値を持ち、第２波長の−２次回折光は６４０ｎｍ付近にピーク値を持ち、第３波長の−３次回折光は８００ｎｍ付近にピーク値を持っている。従って、第１光束として４０５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合は勿論、第２光束として６５５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合、及び第３光束として７８５ｎｍ付近の波長の光束を用いる場合のいずれにおいても、バランス良く高い回折効率を得ることができる。即ち、１次、−２次、−３次回折光を用いて互換使用を行う光ピックアップ装置においても、バランスよく高い回折効率を得ることができ、本発明の第１光路差付与構造を有する対物レンズは特に実用に適するのである。

以上の結果をまとめて表２に示す。

請求項８に記載の対物レンズは、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の発明において、前記階段単位において隣接するステップ間の段差量は略等しいことを特徴とする。

請求項９に記載の対物レンズは、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、関数的に均等であることを特徴とする。

請求項１０に記載の対物レンズは、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の発明において、一つの前記階段単位において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、互いに略等しいことを特徴とする。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、
前記第１光路差付与構造は、同数のステップを有する輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造であって、
前記階段型構造における少なくとも１つの前記階段単位の最高位ステップ又は最低位ステップの光軸直交方向における幅ｗ１と、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップを光軸直交方向に挟む２つのステップの平均値ｗ２とは、以下の関係式、
０．２ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．８ｗ２ （１）
を満たすことを特徴とする。

請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１に記載の発明において、前記階段型構造における全ての階段単位の前記最高位ステップ又は前記最低位ステップにおいて、（１）式を満たすことを特徴とする。

請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１又は請求項１２に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記最周辺領域を通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記周辺領域と前記最周辺領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする。

請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の発明において、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、以下の関係式、
０．４ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．６ｗ２ （２）
を満たすことを特徴とする。
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の発明において、前記最低位ステップのみが、（１）式を満たすことを特徴とする。

請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。

請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１５までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−３次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。

請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１７までのいずれか一項に記載の発明において、前記階段単位において隣接するステップ間の段差量は略等しいことを特徴とする。

請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１８までのいずれか一項に記載の発明において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、関数的に均等であることを特徴とする。

請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１から請求項１８までのいずれか一項に記載の発明において、一つの前記階段単位において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、互いに略等しいことを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、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２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３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、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３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。このときの第１光ディスクはＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）又はＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと記載）、第２光ディスクはＤＶＤである事が好ましく、第３光ディスクはＣＤであることが好ましいが、これに限られない。第１光ディスク、第２光ディスク、又は第３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の対物レンズにより情報の記録／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の対物レンズにより情報の記録／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程度の対物レンズにより情報の記録／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程度の対物レンズにより情報の記録／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に関しては、以下の条件式（３）、（４）、（５）、
０．０５ｍｍ≦ｔ１≦０．１１ｍｍ 又は、
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ （３）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （４）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （５）
を満たすことが好ましいが、これに限られない。

本明細書において、第１光源、第２光源、第３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。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（６）、（７）、
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （６）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１ （７）
を満たすことが好ましい。

また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ又はＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。

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レンズ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素子を有していてもよい。

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、集光光学系は、対物レンズの他にコリメータレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズ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。コリメータレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメータレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。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。本明細書において、対物レンズとは、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を指す。好ましくは、対物レンズとは、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。対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。また、対物レンズは、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。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。

また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。

ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。

また、対物レンズ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１．５２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、対物レンズ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。

対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有していてもよい。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図５に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。

対物レンズは、第１光路差付与構造を有する。第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域に設けられていることが好ましい。また、周辺領域に第２光路差付与構造が設けられていてもよい。さらに、最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面でもよく、第３光路差付与構造が設けられていてもよい。

第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第３光路差付与構造は、対物レンズの最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。

また、対物レンズの中央領域に設けられた第１光路差付与構造に加え、対物レンズの周辺領域に第２光路差付与構造を設ける場合、対物レンズの異なる光学面に設けてもよいが、同一の光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。他の観点から捉えると、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの対向する２つの光学面のうち、曲率半径の小さい方の光学面に設けられることが好ましい。

対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束、第２光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第２光束を、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する。さらに、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３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する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

また、対物レンズは、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第１光束及び第２光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第２光束を、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する。また第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束の波長の違いにより発生する色球面収差を補正することが好ましい。

また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これにより周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図６に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、好ましくは、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有することが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物レンズの周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。しかしながら、上述のようなフレアでなくても、光量密度が高いスポット中心部の周りに、スポット中間部がなく、光量密度がスポット中心部より低いスポット周辺部がある場合もあり得、この場合は、当該スポット周辺部をフレアと言う。対物レンズの周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上でこのようなスポット周辺部を形成してもよい。

また、最周辺領域を有する場合の好ましい態様として、最周辺領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズの最周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。

先ず、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。光路差付与構造は、回折構造であることが好ましい。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。

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。特に、第１光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が階段型構造であるものが好ましい。階段型構造とは、図７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階段状であるということであり、同数のステップを有する階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた構造である。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平行な面と光軸に対して平行な面のみを有し、ベース面に対して斜めの面を有さないということである。

階段単位は周期的に繰り返されていることが望ましい。ここでいう「周期的に繰り返されている」とは、同一の階段単位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単位となる階段単位が、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、「周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。

具体的には、階段型構造としては、図７で示されるような数段の同一の小階段形状が、繰り返されるような形状等があり得る。（尚、図７の形状は、５分割の階段型構造と称することがある）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、即ち、階段の段差量はほとんど変化しないことが好ましい。尚、図７において、光軸直交方向に沿って延在する面をステップといい、一つの階段単位ＳＵにおいて、高さが最も高い位置にあるステップ、即ち、最も光源側のステップ（別の言い方では最も対物レンズが厚くなる部分のステップ）を最高位ステップＨＳといい、高さが最も低い位置にあるステップ、即ち、最も光ディスク側のステップ（別の言い方では、最も対物レンズが薄くなる部分のステップ）を最低位ステップＬＳといい、隣接するステップをつなぐ光軸方向に延在する面を段差という。この段差の光軸方向長さを段差量と呼ぶ。従って、図７で示されるような５分割の階段型構造の階段単位は、最高位ステップＨＳと最低位ステップＬＳを含む５つのステップと、４つの小段差ＳＷ及び１つの大段差ＬＷとを有することとなる。

第一光路差付与構造の階段型構造における少なくとも１つの階段単位の最高位ステップ又は最低位ステップの光軸直交方向における幅ｗ１と、最高位ステップ又は最低位ステップを光軸直交方向に挟む２つのステップの平均値ｗ２とは、以下の関係式、
０．２ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．８ｗ２ （１）
を満たす。

より好ましくは、以下の条件式を満たすことである。以下の条件式、
０．４ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．６ｗ２ （２）
を満たすと、ＤＶＤの効率を向上させつつ、ＣＤの効率を低下させすぎないためより効率のバランスの取れた構造とできるため好ましい。

さらに好ましくは、ｗ１＝０．５ｗ２である。

尚、最高位ステップ又は最低位ステップに隣接するステップが１つしか存在しない場合もあり得るが、この場合には、１つの隣接するステップの光軸直交方向の幅をｗ２として扱うものとする。

例えば、図１（ｂ）に本発明の一例にかかる階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図が示されている。本例では、ステップＳ１〜Ｓ５までステップの数は５であり、最高位ステップがＳ５、最低位ステップがＳ１であって、隣接するステップ同士は光軸方向に延在する等しい段差量の段差を介して連結されているものとする。最高位ステップＳ５以外のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の光軸直交方向の幅を長くし、最高位ステップＳ５の光軸直交方向の幅ｗ１を、式（１）を満たすように短くしている。尚、ｗ２は、（ｗＢ＋ｗＡ）／２で求めることができる。本例では、ｗ１＝０．５ｗ２である。また、本例では、最高位ステップが本発明の条件式（１）を満たす例を示しているが、勿論、最低位ステップが本発明の条件式（１）を満たすようにしてもよい。尚、最高位ステップ又は最低位ステップのいずれか一方のみが本発明の条件式を満たすことが好ましく、最高位ステップ及び最低位ステップの両方が本発明の条件式（１）を満たすことは好ましくない。即ち、一つの階段単位において、条件式（１）を満たすステップは唯一つであることが好ましい。

また、少なくとも一つの階段単位において、上記条件式（１）を満たせば、本発明の効果はある程度得られるが、より本発明の効果を顕著に得るためには、好ましくは、第１光路差付与構造の８割以上の階段単位が上記条件式（１）を満たすことである。より好ましくは、第１光路差付与構造の全ての階段単位が上記条件式（１）を満たすことである。

尚、最高位ステップのみが（１）式を満たす場合と、最低位ステップのみが（１）式を満たす場合とでは、最低位ステップのみが（１）式を満たすことが好ましい。何故なら、金型から対物レンズを成形する場合、最高位ステップの幅が広がることから、レンズ素材が金型の奥まで進入しやすくなるので、転写性が向上し、製造誤差の問題を低減できる、結果として光量のロスを低減でき、光の利用効率を高められるため好ましい。

一つの階段単位において、隣接するステップ間の全ての段差量は略等しいことが好ましい。レンズの設計において、段差量を変化させることなく、ステップの幅のみ変化させればよいため、設計も容易である。尚、ある段差量Ａとある段差量Ｂとが略等しいとは、０．９Ａ≦Ｂ≦１．１Ａを意味する。一つの階段単位において、隣接するステップ間の全ての段差量は略等しいことが好ましい、ということを、全ての階段単位が満たしていることが好ましい。また、全ての階段単位において、隣接するステップ間の全ての段差量は略等しいことがより好ましい。

また、一つの階段単位において（１）式を満たす最高位ステップ又は最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、関数的に均等であることが好ましい。関数的に均等とは、光路差付与構造によって与えられる光路差を、光路差関数（後述する「数２」で表される関数）を整数倍して表したとき、光路差関数の整数倍について、均等な光路差が付与される幅となることを言う。例として、図１０を参照して説明すると、光路差関数を９倍した光路差について最高位ステップ又は最低位ステップ以外は全て同じ２λの光路差となるようなステップ幅とすることにより、関数的に均等な幅としている。尚、その結果、一つの階段単位において、（１）式を満たす最高位ステップ又は最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、互いに略等しくなることが好ましい。尚、あるステップの幅Ｃとあるステップの幅Ｄとが略等しいとは、０．９Ｃ≦Ｄ≦１．１Ｃを意味する。

第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であると好ましい。

上記回折次数の組み合わせを得られる第１光路差付与構造は、階段単位が５ステップであって、小さい段差の光軸方向の段差量ｄ１が以下の条件式、
１．１８・λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜１．３０・λ１／（ｎ−１）
を満たすことが好ましい。

第１光路差付与構造の最高位ステップ又は最低位ステップが条件式（１）を満たすことにより得られる効果は、第１光束で１次、第２光束で−１次、第３光束で−２次回折光を用いて互換を行う対物レンズおよび光ピックアップ装置において、特にバランスよく高い回折効率を得ることができ、顕著となる。

また、第１光路差付与構造は、上述の他に、以下のような例も好ましい例として挙げられる。第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第２光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第３光束の−３次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。

上記回折次数の組み合わせを得られる第１光路差付与構造は、階段単位が７ステップであって、小さい段差の光軸方向の段差量ｄ１が以下の条件式、
１．１０・λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜１．２２・λ１／（ｎ−１）
を満たすことが好ましい。

第１光路差付与構造の最高位ステップ又は最低位ステップが条件式（１）を満たすことにより得られる効果は、第１光束で１次、第２光束で−２次、第３光束で−３次回折光を用いて互換を行う対物レンズおよび光ピックアップ装置において、特にバランスよく高い回折効率を得ることができ、顕著となる。

最周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造が、第３光路差付与構造を通過した第１光束に対して、第１光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以内の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第３光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００１λ２ｒｍｓ以上、０．０７０λ２ｒｍｓ以下となるように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レンズの像側開口数を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レンズの像側開口数を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レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．６以上、０．９以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８〜０．９であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクの記録／再生に必要な規格上の開口数も上記のＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３の範囲内であることが好ましい。

対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。

対物レンズを通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。

また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物レンズを通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。

また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第２、第３光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率を、第１光束を重視して設定するのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第２、第３光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率を、第２、第３光束を重視して設定し、周辺領域の回折効率を第２光束を重視して設定するのが好ましい。

何れの場合でも、下記条件式（８）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第１光束の回折効率を高く確保することが可能となる。

η１１≦η２１ （８）
但し、η１１は中央領域における第１光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第１光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第２、第３波長の光束重視とした場合には、中央領域の第１光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第１光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。

なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
［１］同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第１及び第２光路差付与構造が形成されない対物レンズの透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
［２］第１及び第２光路差付与構造を有する対物レンズの透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
［３］上記［２］の結果を［１］の結果で割った値を各領域の回折効率とする。

さらに、対物レンズの第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、対物レンズの中心厚さをｄ（ｍｍ）とした際に、下記の式（９）、
０．７≦ｄ／ｆ１≦１．５ （９）
を満たすことが好ましい。

なお、下記の式（１０）、
１．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （１０）
を満たすことがより好ましい。

上記構成により、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを確保でき、対物レンズの製造も容易にする事が出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となる。また、ＢＤのような高ＮＡ、短波長の光ディスクを用いる際には、偏心コマ収差や非点収差の問題が大きくなるが、条件式（１０）を満たすことにより、偏心コマ収差も非点収差も良好にすることが可能となるため、当該観点からも好ましい。この観点からは、条件式（１０）’、
１．１≦ｄ／ｆ１≦１．５ （１０）’
を満たすことが更に好ましい。

また、以下の条件式、
２．１ｍｍ≦φ≦４．２ｍｍ
を満たすことが好ましい。尚、Φは、第１光ディスク使用時の対物レンズの有効径を表す。上記範囲を満たすことにより、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを実使用上問題ないレベルの距離を確保しつつ、例え、対物レンズがプラスチックレンズであったとしても、温度変化時における収差変化を問題ないレベルに維持することができる。

第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。好ましくは、第１光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１１）、
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１１）
を満たすことである。

一方で、第１光束を発散光として対物レンズに入射する場合、第１光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１２）、
−０．１０＜ｍ１＜０ （１２）
を満たすことが好ましい。

また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１３）、
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （１３）
を満たすことが好ましい。

一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１４）、
−０．１０＜ｍ２＜０ （１４）
を満たすことが好ましい。

また、第３光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１５）、
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （１５）
を満たすことが好ましい。第３光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第３光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。

一方で、第３光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１６）、
−０．１０＜ｍ３＜０ （１６）
を満たすことが好ましい。

また、第３光ディスクを用いる際の対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．２０ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明に係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ごと、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、高密度光ディスク（特にＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：以下、ＢＤという）とＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置及び対物レンズであって、シンプルな構成でありながら、光の利用効率を高めることができる光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することが可能になる。

図１（ａ）は、従来技術の階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の一例にかかる階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。 各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。 請求項６にかかる回折光を発生する階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。 各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。 （ａ）は、本発明に係る対物レンズＯＢＪの一例を、光軸方向から見た図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明に係る対物レンズによるスポットの形状を示した図である。 本発明に係る対物レンズＯＢＪに設けられる光路差付与構造を模式的に示す断面図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 実施例の光路差付与構造の光軸方向拡大断面図である。 「関数的に均等」を説明するための光路差関数と光路差付与構造との関係を示したグラフである。 請求項７にかかる回折光を発生する階段型の第１光路差付与構造の光軸を含む面に沿って切断された断面図である。 各波長の回折効率を示す図であり、縦軸に回折効率、横軸に波長をとって示している。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図８は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤと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。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。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、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。

また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＥＰ１（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。

図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施の形態の対物レンズＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中央領域ＣＮには、第１光路差付与構造が形成され、周辺領域ＭＤには第２光路差付与構造が形成されている。また、最周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されている。第１の光路差付与構造は、図３（ｃ）に示す断面形状を有し、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。更に、第２光路差付与構造は、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、第３光路差付与構造は、通過した第１光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。なお、図５（ａ）及び（ｂ）の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。

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ＰＰＳ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、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの最周辺領域と中央領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍ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。なお、中央領域において発生した第１光束の１次回折光、周辺領域において発生した第１光束の１次回折光及び最周辺領域において発生した第１光束の３次回折光が、ＢＤの情報記録面上に集光する。

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、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板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、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物レンズ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。

赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。なお、中央領域において発生した第２光束の−１次回折光、周辺領域において発生した第２光束の−１次回折光が、ＤＶＤの情報記録面上に集光する。

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、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。なお、往復路で１／４波長板で偏光変換されることで、１／４波長板がない場合に比較して光利用効率を高くすることができる。

赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、対物レンズＯＪＴに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。なお、中央領域において発生した第３光束の−２次回折光がＣＤの情報記録面上に集光する。

情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第３の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第３の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。なお、往復路で１／４波長板で偏光変換されることで、１／４波長板がない場合に比較して光利用効率を高くすることができる。

＜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。

表３に実施例１のレンズデータを示す。図９に、実施例の断面図を示す。本実施例では、対物レンズの光源が光学面において、中央領域に階段型構造である第１光路差付与構造、周辺領域に階段型構造である第２光路差付与構造を形成し、最周辺領域にブレーズ型の回折構造である第３光路差付与構造を形成しており、中央領域の第１光路差付与構造において、ｗ１＝０．５ｗ２である。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。

対物レンズの光学面は、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、Ａ_２ｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、回折構造のピッチは数２式の光路差関数の整数となる部分で決定され、各輪帯毎に各波長の光束に対して与えられる光路長は、数３式の関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。

尚、Ｂ_２ｉ：光路差関数の係数、ＭＯＤ：数の小数部分、ＩＮＴ：数の整数部分、λＢ：ブレーズ形状の回折構造の基準波長、λｉ：入射光束の波長、Ｍ：階段形状の１段辺りの光路差（単位λＢ）、ｐ：階段形状の分割数である。実施例１の表において中央領域の第１光路差付与構造のｐ（分割数）が４．５と記載されているのは、５ステップのうち、１つのステップの幅を半減させていることを示す。即ち、実施例１の第１光路差付与構造は、階段単位の一つの小段差で１．２２λＢの光路差が付与される、５ステップの階段単位を有する階段型構造である。また、実施例１の第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した４０５ｎｍの光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した６５８ｎｍの光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した７８５ｎｍの光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。さらに、実施例１の第１光路差付与構造は、ｗ１＝０．５ｗ２を満たしている。

本実施例の、中央領域における回折効率の図が、図２（ｂ）に示されており、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤのいずれにおいてもバランスよく高い回折効率を得られていることが分かる。

ＡＣ 二軸アクチュエータ
ＰＰＳ ダイクロイックプリズム
ＣＬ コリメートレンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＣＮ 中央領域
ＭＤ 周辺領域
ＯＴ 最周辺領域

Claims (20)

1. 第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
   前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、
   前記第１光路差付与構造は、同数のステップを有する輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造であって、
   前記階段型構造における少なくとも１つの前記階段単位の最高位ステップ又は最低位ステップの光軸直交方向における幅ｗ１と、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップを光軸直交方向に挟む２つのステップの平均値ｗ２とは、以下の関係式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   ０．２ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．８ｗ２ （１）
2. 前記階段型構造における全ての前記階段単位の前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、（１）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
3. 前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、
   前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
   前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記最周辺領域を通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、
   前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記周辺領域と前記最周辺領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、
   前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
4. 前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
   ０．４ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．６ｗ２ （２）
5. 前記最低位ステップのみが、（１）式を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
6. 前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
7. 前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−３次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
8. 前記階段単位において隣接するステップ間の光軸方向の段差量は略等しいことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
9. （１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、関数的に均等であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
10. 一つの前記階段単位において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、互いに略等しいことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
11. 第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
    前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、
    前記第１光路差付与構造は、同数のステップを有する輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造であって、
    前記階段型構造における少なくとも１つの前記階段単位の最高位ステップ又は最低位ステップの光軸直交方向における幅ｗ１と、前記最高位ステップ又は前記最低位ステップを光軸直交方向に挟む２つのステップの平均値ｗ２とは、以下の関係式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
    ０．２ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．８ｗ２ （１）
12. 前記階段型構造における全ての前記階段単位の前記最高位ステップ又は前記最低位ステップにおいて、（１）式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
13. 前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、
    前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
    前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記最周辺領域を通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、
    前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記周辺領域と前記最周辺領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に情報の記録及び／又は再生が出来るように集光されず、
    前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
14. 前記最高位ステップ又は前記最低位ステップが、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
    ０．４ｗ２ ≦ ｗ１ ≦ ０．６ｗ２ （２）
15. 前記最低位ステップのみが、（１）式を満たすことを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
17. 前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束の−２次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束の−３次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
18. 前記階段単位において隣接するステップ間の光軸方向の段差量は略等しいことを特徴とする請求項１１から請求項１７までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
19. （１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸方向の幅は、関数的に均等であることを特徴とする請求項１１から請求項１８までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
20. 一つの前記階段単位において、（１）式を満たす前記最高位ステップ又は前記最低位ステップ以外のステップの光軸直交方向の幅は、互いに略等しいことを特徴とする請求項１１から請求項１８までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。