JP5013117B2 - 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／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）を行うことができ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の仕様で情報の記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６５、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２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／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。尚、ＢＤ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、ＢＤでは０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

ここで、特許文献１には、複数の光学素子を用いて高密度光ディスクとＤＶＤ、そしてＣＤに対して互換性をもち、複数種類の光ディスクに情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置が開示されている。
特開２００４−３１９０６２号公報

ところで、特許文献１に開示された高密度光ディスク専用の対物レンズは、ガラス製であるため、一般的にはコストが高く、大量生産に不向きという問題がある。そこで、低コスト化を図るべく、高密度光ディスク専用の対物レンズをプラスチックで成形したいという要望がある。しかしながら、プラスチックはガラスに比べて温度変化に対する屈折率変化が大きいため、プラスチック製対物レンズでは環境温度変化に応じて収差劣化が生じやすいという問題がある。環境温度変化による収差劣化を緩和するために、いわゆるＮＰＳ構造を設けたプラスチック製の単玉非球面レンズも提案されている。（尚、本明細書における「ＮＰＳ構造」の定義は後に詳述する。）しかしながら、ＮＰＳ構造は波長依存性を有するため、光源から射出される光束の波長が変化した場合、収差劣化を招く場合がある。更に、ＮＰＳ構造を用いたとしても、軸上色収差を補正するには別個の技術が必要であり、これによりコスト高を招くという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プラスチック製の対物光学素子を用いながらも、温度特性と軸上色収差とを良好に維持しつつ、しかも波長特性が大きく劣化することなく、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生を行う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に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する光源と、前記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と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光束を前記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、
前記対物光学素子は、単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）は０．８以上であり、
前記対物光学素子の光学面は、光路差付与構造を有しており、
前記光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた構造であり、
前記ＮＰＳ構造は、前記ＮＰＳ構造を通過した前記光束のｐ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構造であり、
前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記光束のｑ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構造であって、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
ｐ≧ｑ （１）

請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記光源から射出される光束の波長変化に伴う集光位置の変化が、−０．１５μｍ／ｎｍ以上、＋０．１５μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記対物光学素子が次式を満たすことを特徴とする。
＋0.0001≦δＳＡＴ１／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(℃・ｍｍ))≦＋0.0020
−0.020≦δＳＡλ／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(ｎｍ・ｍｍ))≦−0.002
但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ（３次球面収差の温度変化率）を表し、δＳＡλは、使用波長における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δλ（３次球面収差の波長変化率）を表す。

請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光軸に対して０．５°傾いた軸外光線が前記対物光学素子に入射した場合に、発生するコマ収差の量が２０ｍλ以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、ｐが５又は４であることを特徴とする。

請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、ｑが２又は１であることを特徴とする。

請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記回折構造及び前記ＮＰＳ構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記ＮＰＳ構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする。

請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する光源と、前記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と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光束を前記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用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）は０．８以上であり、
前記対物光学素子の光学面は、光路差付与構造を有しており、
前記光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた構造であり、
前記ＮＰＳ構造は、前記ＮＰＳ構造を通過した前記光束のｐ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構造であり、
前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記光束のｑ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構造であって、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
ｐ≧ｑ （１）

請求項９に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項８に記載の発明において、前記光源から射出される光束の波長変化に伴う集光位置の変化が、−０．１５μｍ／ｎｍ以上、＋０．１５μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項８又は９に記載の発明において、前記対物光学素子が次式を満たすことを特徴とする。
＋0.0001≦δＳＡＴ１／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(℃・ｍｍ))≦＋0.0020
−0.020≦δＳＡλ／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(ｎｍ・ｍｍ))≦−0.002
但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ（３次球面収差の温度変化率）を表し、δＳＡλは、使用波長における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δλ（３次球面収差の波長変化率）を表す。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項８乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光軸に対して０．５°傾いた軸外光線が前記対物光学素子に入射した場合に、発生するコマ収差の量が２０ｍλ以下であることを特徴とする。

請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明において、ｐが５又は４であることを特徴とする。

請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の発明において、ｑが２又は１であ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用の対物光学素子は、請求項８乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記回折構造及び前記ＮＰＳ構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記ＮＰＳ構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する少なくとも一つの光源を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、当該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である。また、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する少なくとも一つの受光素子を有する。

光ピックアップ装置は、一種類の高密度光ディスクの情報の記録／再生を行う装置であってもよいし、高密度光ディスクに加えてＤＶＤやＣＤなどの複数種類の光ディスクの情報の記録／再生を行う装置であってもよい。尚、本発明の光ピックアップ装置、及び、対物光学素子は、軸上色収差を良好にできるため、特に光ディスクへの記録（又は記録及び再生）を行なう光ピックアップ装置やそれに用いられる対物レンズにおいて、特に効果が顕著となる。

本発明の光ピックアップ装置、又は、対物レンズで情報の記録／再生を行う対象となる光ディスクは高密度光ディスクである事が好ましい。高密度光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。なお、高密度光ディスクは、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。高密度光ディスクの例としては、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程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜（本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする）を有する光ディスクや、保護基板の厚さが０の光ディスクも含まれる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。本発明において、高密度光ディスクはＢＤである事が好ましい。

なお、保護基板の厚さｔ１に関しては、以下の条件式（７）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０７０ｍｍ ≦ ｔ１ ≦ ０．１０５ｍｍ （７）
光ピックアップ装置が、複数種類の光ディスクの情報の記録／再生を行う装置である場合は、更に、波長λ２（６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍ）の光束や、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８２０ｎｍ）の光束を射出する光源を有していてもよい。

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、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や位置変化によって生じ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する。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。また、光ピックアップ装置が、複数種類の光ディスクの情報の記録／再生を行う装置である場合は、波長λ２の光束や、波長λ３の光束を受光する受光素子を有していてもよい。

光ピックアップ装置の集光光学系は、対物光学素子を有する。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ト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。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、入射した光束を平行光束として射出するレンズである。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、トラッキング調整用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、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクを装填した状態において、最も光ディスク側の位置で、光ディスクと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素子を指す。

対物光学素子は、対物光学素子を通過する光束を、高密度光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生が出来るように集光する。本発明の対物光学素子は、好ましくは高密度光ディスク専用の単玉のプラスチックレンズである。光ピックアップ装置が、複数種類の光ディスクの情報の記録／再生を行う装置である場合は、本発明の対物光学素子の他に、波長λ２の光束及び／又は波長λ３の光束を光ディスクの情報記録面上に集光するための対物光学素子を有していてもよい。本発明の高密度光ディスク専用の対物光学素子と他の光ディスク用の対物光学素子を並列して一体化した光学素子も本発明の単玉の光学素子に含まれるものとする。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。

なお、対物光学素子を形成するプラスチックは、ポリオレフィン系の樹脂である事が好ましいが、これに限られるものではない。また、波長４０５ｎｍでの対物光学素子の屈折率ｎは、１．５以上、１．７５以下であることが好ましい。

本発明の対物光学素子には、少なくとも１つの光学面に光路差付与構造が設けられている。光路差付与構造は、対物光学素子の光学面の面積の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、光路差付与構造が、光学面の有効径内領域の全面に設けられていることである。また、光路差付与構造は、対物光学素子の光学面のうち、曲率が大きい方の光学面に設けられていることが好ましい。

本明細書でいう光路差付与構造は、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。一般に、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広義の回折構造が含まれる。ここでいう広義の回折構造とは、回折構造を通過した光束が回折作用によって発散又は収束される構造をいう。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。ＮＰＳ構造も光路差付与構造の一種と捉えることができ、また、広義の回折構造の一種と捉える事もできる。

本発明の光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と狭義の回折構造を重ね合わせた構造である。（明細書の以降の記載において「回折構造」という場合、広義の回折構造と明記しない場合は、基本的に狭義の回折構造を表すものとする。）ここで、本明細書でいうＮＰＳ構造と回折構造の効果について、図１を用いて説明する。図１の横軸は対物光学素子の入射瞳における入射高さｈを示し、縦軸は光軸を通過する光線と入射高さｈを通過する光線との光路差を示している。曲線と横軸とで囲まれた部分の面積を収差の量と捉える事ができる。対物光学素子に入射する光束の波長ｘ、環境温度２５℃において、非球面の屈折面のみを有し、光軸を通過する光線といずれの入射高さｈを通過する光線との光路差が０である（即ち横軸に重なる直線）対物光学素子を基準として考える。当該非球面の対物光学素子では、環境温度を、例えば５５℃とした際には、ＡＳで示されるように、光軸を通過する光線と入射高さｈを通過する光線とでは光路差が生じ、ＡＳと横軸で囲まれた面積に相当する収差が発生する。次に、当該非球面の対物光学素子に、波長ｘに最適化した輪帯状の段差構造Ｘを複数設ける。環境温度を５５℃とし、波長ｘが当該段差構造Ｘを有する対物光学素子に入射した際に、曲線ＡＳから全体的に横軸に近づいた滑らかな曲線ＤＳとなる場合、当該段差構造Ｘは、本明細書でいう回折構造である。回折構造を設けることにより、光路差を示す曲線が全体的に横軸に近づくため、曲線と横軸で囲まれる面積が減少し、温度変化により生じる収差が減っている事が分かる。次に、前述の非球面の対物光学素子に、波長ｘに最適化した、前述とは異なる複数の輪帯状の段差構造Ｙを設ける。環境温度を５５℃とし、波長ｘが当該段差構造Ｙを有する光学素子に入射した際に、曲線ＡＳから不連続部を有する断続的なＮＰＳで示す曲線となる場合、当該段差構造Ｙは、本明細書でいうＮＰＳ構造である。尚、ＮＰＳ構造と回折構造とを組み合わせた場合、図１でＮＰＳ＋ＤＳで示す曲線となり、ハッチングで示すような面積に相当する収差となる。
表１を用いて、回折構造とＮＰＳ構造とを重ね合わせた光路差付与構造を設けた対物光学素子の特徴について説明する。温度が設計温度から＋３０℃変化した状態をＡ状態、波長が設計波長から＋５ｎｍ変化した状態をＢ状態とすると、非球面形状の対物光学素子（以下、非球面レンズ）と回折構造を設けた対物光学素子（以下、回折レンズ）において、Ａ状態での球面収差発生量を２つのレンズで同じにしたとき、表１のようにＢ状態で発生する球面収差量はそれぞれ異なり、回折レンズの方が多くなる。一方、温度特性（温度変化による収差劣化）が向上するＮＰＳ構造をそれぞれの対物光学素子に設けることで、Ａ状態とＢ状態のどちらの状態でもアンダー（補正不足）となる方向に球面収差は変化する。球面収差の変化量はＮＳＰ構造の段差による位相シフト量で決定され、後述する実施例１の材料においては、ＮＰＳ構造の一つの段差により、Ｂ状態の位相シフト量はＡ状態の３倍程度となり、Ｂ状態の方が球面収差はアンダー方向に過剰に補正される。表１のように、非球面レンズと回折レンズにＮＰＳ構造を付加することで、ともにＡ状態では−０．０２７λ、Ｂ状態では−０．１６２λ変化する。ＮＰＳ構造の段差による位相シフト量で球面収差の変化量は変わるが、Ａ状態とＢ状態の変化比率はほぼ同じとなる。非球面レンズと回折レンズにＮＰＳ構造を付加したとき、回折レンズにＮＰＳ構造を重ね合わせた方がＢ状態での球面収差発生量の絶対量は小さくなっているが、これはＮＰＳ構造を付加する前のＢ状態において、非球面レンズよりも回折レンズの方がオーバー方向（補正過剰）に大きいためである。以上のことから、回折構造とＮＰＳ構造とを重ね合わせた構造を設けた対物光学素子では波長特性（入射光束の波長変化による収差劣化）は良好となる。

更に、ＮＰＳ構造と回折構造とを、同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となる。また、光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。即ち、光路差付与構造は、対物光学素子の対向する２つの光学面において、曲率半径がより小さい方の光学面に設けられることが好ましい。光源側の面においては、入射する光の入射角は比較的小さくなる。そうすると、回折構造における光学面でない面に光が入射することによる光量損が少ないからである。

ＮＰＳ構造は、ＮＰＳ構造を通過した光束のｐ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構造であり、回折構造は、回折構造を通過した光束のｑ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構造であって、以下の条件式を満たすことが好ましい。

ｐ≧ｑ （１）
尚、ｐは５又は４である事が好ましい。ｐを５又は４とすることで、環境温度変化時、及び／または、波長変化時に、ＮＰＳ構造で生じる回折効率変化を小さく抑えることができるとともに、一方で、ＮＰＳ構造の輪帯のピッチが細かくなりすぎる事も抑えられ、製造しやすい対物光学素子となるため好ましい。また、ｑは２又は１である事が好ましい。特に、（ｐ、ｑ）＝（５，２）又は（４，２）であると回折効率が高まるので好ましい。

回折構造の段差の光軸方向の段差量が、ＮＰＳ構造の段差量よりも小さい事が好ましい。また、ＮＰＳ構造の光軸方向における各々の段差量は、０．９・ｐ・λ１／（ｎ−１）以上、２．０・ｐ・λ１／（ｎ−１）以下を満たす事が好ましい。また、回折構造の全ての段差量は、０．９・ｑ・λ１／（ｎ−１）以上、２．０・ｑ・λ１／（ｎ−１）以下であることが好ましい。特に、ＮＰＳ構造の段差量は、ＮＡ０．４５以内において、０．９・ｐ・λ１／（ｎ−１）以上、１．１・ｐ・λ１／（ｎ−１）以下を満たす事が好ましい。また、回折構造の段差量は、ＮＡ０．４５以内において、０．９・ｑ・λ１／（ｎ−１）以上、１．１・ｑ・λ１／（ｎ−１）以下であることが好ましい。

ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた光路差付与構造の全ての段差量は、以下の条件式（８）〜（１１）に示すｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤの少なくとも３つからなることが好ましい。特に好ましくは、全ての段差量が、ｄＡ、ｄＣ、ｄＤの３つのみからなることである。ＮＰＳ構造の段差の位置が回折構造の段差の位置と一致する様に、ＮＰＳ構造と回折構造とを重ねる事により、本構成が達成できる。

０．９・ｑ・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ≦２．０・ｑ・λ１／（ｎ−１） （８）
０．９・ｐ・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ≦２．０・ｐ・λ１／（ｎ−１） （９）
０．９・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ≦２．０・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１） （１０）
０．９・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ≦２．０・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１） （１１）
但し、ｎはλ１の光束における対物光学素子の屈折率を示す。

また、光路差付与構造の段差量は、ＮＡ０．４５以内において全ての段差量が、以下の条件式（１２）〜（１５）に示す、ｄＡ‘、ｄＢ’、ｄＣ‘、ｄＤ’の少なくとも２つからなることが好ましい。特に好ましくは、ＮＡ０．４５以内において全ての段差量がｄＡ‘、ｄＣ’の２つのみからなることである。

０．９・ｑ・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ‘≦１．１・ｑ・λ１／（ｎ−１） （１２）
０．９・ｐ・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ‘≦１．１・ｐ・λ１／（ｎ−１） （１３）
０．９・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ‘≦１．１・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１） （１４）
０．９・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ‘≦１．１・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１） （１５）
例えば、ｐ＝５のＮＰＳ構造と、ｑ＝２の回折構造を重ね合わせた光路差付与構造である場合、光路差付与構造の全ての段差量が、以下の条件式（１６）〜（１９）に示すｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤの少なくとも３つからなる事が好ましい。特に好ましくは、全ての段差量がｄＡ、ｄＣ及びｄＤのみからなるような光路差付与構造とする事である。

０．９・２・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ≦２．０・２・λ１／（ｎ−１） （１６）
０．９・５・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ≦２．０・５・λ１／（ｎ−１） （１７）
０．９・（５−２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ≦２．０・（５−２）・λ１／（ｎ−１） （１８）
０．９・（５＋２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ≦２．０・（５＋２）・λ１／（ｎ−１） （１９）
また、ｐ＝５のＮＰＳ構造と、ｑ＝２の回折構造を重ね合わせた光路差付与構造である場合、その段差量は、ＮＡ０．４５以内において、以下の条件式（２０）〜（２２）に示すｄＡ‘、ｄＢ’、ｄＣ‘、ｄＤ’の少なくとも２つからなることが好ましい。特に好ましくは、ＮＰＳ構造と回折構造の段差位置を合わせる事によって、ＮＡ０．４５以内における光路差付与構造の全ての段差量がｄＡ‘及びｄＣ’のみからなるような光路差付与構造とする事である。

０．９・２・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ‘≦１．１・２・λ１／（ｎ−１） （２０）
０．９・５・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ‘≦１．１・５・λ１／（ｎ−１） （２１）
０．９・（５−２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ‘≦１．１・（５−２）・λ１／（ｎ−１） （２２）
０．９・（５＋２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ‘≦１．１・（５＋２）・λ１／（ｎ−１） （２３）
従って、ｐ＝５、ｑ＝２の場合は、ＮＡ０．４５以内において、２種類の段差量のみを有することが好ましいといえる。

また、ｐ＝４のＮＰＳ構造と、ｑ＝２の回折構造を重ね合わせた光路差付与構造である場合、光路差付与構造の全ての段差量が、以下の条件式（２４）〜（２７）に示すｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤの少なくとも３つからなる事が好ましい。特に好ましくは、全ての段差量がｄＡ、ｄＣ及びｄＤのみからなるような光路差付与構造とする事である。但し、ｄＡとｄＣは実質的に等しくなる。

０．９・２・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ≦２．０・２・λ１／（ｎ−１） （２４）
０．９・４・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ≦２．０・４・λ１／（ｎ−１） （２５）
０．９・（４−２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ≦２．０・（４−２）・λ１／（ｎ−１） （２６）
０．９・（４＋２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ≦２．０・（４＋２）・λ１／（ｎ−１） （２７）
また、ｐ＝４のＮＰＳ構造と、ｑ＝２の回折構造を重ね合わせた光路差付与構造である場合、その段差量は、ＮＡ０．４５以内において全ての段差量が、以下の条件式（２８）〜（３１）に示すｄＡ‘、ｄＢ’、ｄＣ‘、ｄＤ’の少なくとも２つからなることが好ましい。特に好ましくは、ＮＰＳ構造と回折構造の段差位置を合わせる事によって、ＮＡ０．４５以内における光路差付与構造の全ての段差量がｄＡ‘及びｄＣ’のみからなるような光路差付与構造、即ち、段差量が実質１種類のみである光路差付与構造とする事である。

０．９・２・λ１／（ｎ−１）≦ｄＡ‘≦１．１・２・λ１／（ｎ−１） （２８）
０．９・４・λ１／（ｎ−１）≦ｄＢ‘≦１．１・４・λ１／（ｎ−１） （２９）
０．９・（４−２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＣ‘≦１．１・（４−２）・λ１／（ｎ−１） （３０）
０．９・（４＋２）・λ１／（ｎ−１）≦ｄＤ‘≦１．１・（４＋２）・λ１／（ｎ−１） （３１）
従って、ｐ＝４、ｑ＝２の場合は、ＮＡ０．４５以内において、１種類の段差量のみを有することが好ましいといえる。

また、ＮＰＳ構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造を、形状の観点から、以下の様に捉える事もできる。

即ち、対物光学素子の光学面が、同心円状の複数の境界段差で区切られた複数の領域に分けられており、境界段差で区切られた各領域が、同心円状の複数の領域内段差を有している、という捉え方である。ここでいう境界段差が、前述のＮＰＳ構造の段差のことであり、領域内段差は、回折構造の段差のことである。尚、境界段差は、ＮＰＳ構造の段差と回折構造の段差が重なっている場合もあり得る。

なお、各領域のうち、光軸に近い側の領域では境界段差が光軸とは逆側を向いており、光軸から離れた側の領域では前記境界段差が光軸側を向いていることが好ましい。本明細書において「境界段差が光軸とは逆側を向いている」とは、図２における１，２，３のように、段差を構成する面が光軸とは逆の方向（矢印方向）を向いていることをいう。また、「境界段差が光軸側を向いている」とは、図２における４，５，６のように、段差を構成する面が光軸の方向（矢印方向）を向いていることをいう。即ち、ＮＰＳ構造は、図２に示すような構造である事が好ましい。また、光軸とは逆側を向いている段差の数と、光軸側を向いている段差の数とが等しい事が好ましい。

また、領域内段差は、全て光軸側を向いていることが好ましい。即ち、回折構造は、図３に示すような構造である事が好ましい。

従って、ＮＰＳ構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造は、一例として、図４に示す様に、同心円状の複数の境界段差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｆで区切られた複数の領域１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６に分けられており、境界段差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆで区切られた各領域１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６は、同心円状の複数の領域内段差ａ〜ｎを有している、という捉え方ができる。
また、各領域においては、境界段差の段差量は、領域内段差の段差量よりも大きいことが好ましい。

境界段差で区切られた各領域のうち、光軸を含む領域において（例えば、図４における領域１６）、領域内段差（例えば、図４におけるｍ，ｎ）の全ての段差量ｄ２が、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。

０．９・ｑ・λ１／（ｎ−１）≦ｄ２（ｎｍ）≦１．１・ｑ・λ１／（ｎ−１） （２）
但し、ｑは、任意の整数を示し、ｎは、波長λ１の光束における対物光学素子の屈折率を示す。より好ましくは、ｑは、前述した様に、回折構造が、回折構造を通過した光束のｑ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構造であるとしたときのｑ次のｑである事が好ましい。

また、各領域のうち、光軸を含む領域（例えば、図４における１６）において、光軸を含む領域とその外側の領域（例えば、図４における１５）の間の境界段差（例えば、図４におけるＦ）の段差量ｄ１が、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。

０．９・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄ１（ｎｍ）≦１．１・ｐ・λ１／（ｎ−１） （３）
但し、ｐは、ｑ以上の任意の整数を示す。より好ましくは、ｐは、前述した様に、ＮＰＳ構造が、ＮＰＳ構造を通過した光束のｐ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構造であるとしたときのｐ次のｐである事が好ましい。

また、各領域のうち、光軸を含む領域において、光軸を含む領域とその外側の領域の間の境界段差の段差量ｄ１が、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。

０．９・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄ１（ｎｍ）≦１．１・（ｐ−ｑ）・λ１／（ｎ−１） （４）
また、境界段差のうち、光軸側を向いている全ての境界段差（例えば、図４におけるＡ，Ｂ，Ｃ）の光軸方向の段差量ｄ１‘が、全て以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。

１．０・ｐ・λ１／（ｎ−１）≦ｄ１‘（ｎｍ）≦２．０・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１） （５）
更に好ましくは、境界段差のうち、光軸側を向いている全ての境界段差の光軸方向の段差量ｄ１‘が、全て以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。

１．０・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１）≦ｄ１‘（ｎｍ）≦２．０・（ｐ＋ｑ）・λ１／（ｎ−１） （６）
尚、ｐとｑは、前述のｐとｑと同様に、ｐが５又は４であり、ｑが２又は１であることが特に好ましいが、これに限られるものではない。

ＮＰＳ構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造の設計方法としては、例えば、以下の様に設計することができる。まず、ＮＰＳ構造の回折次数であるｐを決め、そして、光学面をいくつの領域に分割するかを決めた後、非球面係数を用いた非球面の式に基づいて、ＮＰＳ構造を設計することができる。次に、回折構造の回折次数であるｑを決め、ＮＰＳ構造の各領域において、位相差関数を用いて回折構造を設計することにより、ＮＰＳ構造と回折構造が重ね合わせた光路差付与構造を得ることができる。位相差関数に基づいて回折構造を設計するので、位相差関数の位相差がｍ・２π毎（ｍは整数）に回折構造のピッチが対応するように設定される。この事により、回折構造のピッチは周期的であると捉えることができる。但し、ＮＰＳ構造の各領域において光路差関数を用いて回折構造を設計する際に、ＮＰＳ構造の段差（境界段差）と、各領域における回折構造の最も外側の段差の位置とが一致するように回折構造やＮＰＳ構造のピッチを若干ずらすなどの微調整を行うことも可能である。なお、本発明の光学素子の設計方法は上記に限定されるものではなく、結果として本発明の光学素子を得られればよく、いかなる設計方法であっても用いることが可能である。

尚、光路差付与構造は、一般的に光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯からなることが好ましい。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。好ましくは、図４に示すような形状である。

高密度光ディスクに対して情報の記録／再生のために必要な開口数をＮＡ１とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。したがって、対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）も、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。

また、対物光学素子は、以下の式（３２）を満たす場合に、良好な軸上色収差を得ることができるという本発明の効果がより重要となる。
０．８８ ≦ ｆ（ｍｍ） ≦ ２．３５ （３２）
ｆは、波長λ１の光束における対物光学素子の焦点距離を指す。
また、対物光学素子は、以下の式（３３）を満たす場合に、ワーキングディスタンスを十分確保し、かつ、温度特性が良好であるという本発明の効果がより重要となる。
０．７ ≦ ｄ／ｆ ≦ １．５ （３３）
ｄは、対物光学素子の光軸上の厚さ（ｍｍ）を指す。

また、対物光学素子は、以下の式（３４）を満たす場合に、温度特性が良好であるという本発明の効果がより重要となる。
１．５ ≦ Φ（ｍｍ） ≦ ４．０ （３４）
Φは、対物光学素子の光源側の有効径を指す。

波長λ１の光束は、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、光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（３５）を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （３５）
本発明の光ピックアップ装置は、対物光学素子がＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた光路差付与構造を設けることで、軸上色収差が良好になっている。具体的には、光源からの光束の波長変化に伴う集光位置の変化が、−０．１５μｍ／ｎｍ以上、＋０．１５μｍ／ｎｍ以下である事が好ましい。なお、集光位置とは、光源から射出された光束が対物レンズに入射して集光する際に、スポット径が最小となるベストフォーカス位置とする。

本発明の光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた構造であり、回折光を発生させる構造である。本発明の、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた光路差付与構造を有する対物光学素子は、軸外特性も良好になっている。具体的には、０．５°の軸外光線が対物光学素子に入射した場合に、発生するコマ収差の量は２０μｍ以下である事が好ましい。好ましくは、１０μｍ以下である。更に、３次より高次のコマ収差（５次、７次、９次など）ができるだけ発生しない様にする事が好ましい。具体的には、３次より高次のコマ収差の量が、いずれも０．０１０λｒｍｓ未満である事が好ましい。より好ましくは、０．００５λｒｍｓ以下である。

また、対物光学素子が単玉のプラスチックレンズである場合、波長特性と温度特性で良好なバランスを保つことが好ましい。この様な特性を満たすために、下記の条件式（４）及び（５）を満たすことが好ましい。

＋０．０００１ ≦ δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））
≦ ＋０．００２０ （４）
−０．０２０ ≦ δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））
≦ −０．００２ （５）
但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ（３次球面収差の温度変化率）を表す。使用波長とは、対物光学素子を有する光ピックアップ装置で用いられている光源の波長をいう。好ましくは、使用波長は、４００ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下の範囲の波長であって、対物光学素子を介して、光ディスクの情報の記録／再生を行うことができる波長である。使用波長を上述のように設定できない場合は、４０５ｎｍを使用波長として、対物光学素子のδＳＡＴ１及び後述するδＳＡＴ２、δＳＡＴ３を求めてもよい。なお、ＷＦＥは、３次球面収差が波面収差で表現されていることを示している。また、δＳＡλは、使用波長における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δλ（３次球面収差の波長変化率）を表す。尚、環境温度は室温である事が好ましい。室温とは、１０℃以上、４０℃以下であり、好ましくは、２５℃である。ｆは、波長λ１の光束（好ましくは４０５ｎｍ）における対物光学素子の焦点距離を指す。

更に言えば、温度変化による対物光学素子の球面収差変化に加えて、温度変化に伴う光源の波長変化を考慮することが好ましい。好ましくは、以下の条件式（６）を満たすことである。

０ ≦ δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）） ≦ ＋０．００２０ （６）
但し、δＳＡＴ２は、温度変化に伴う波長変動が００５ｎｍ／℃である光源において、光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴを指す。

より好ましくは、下記の条件式（７）を満たすことである。

０ ≦ δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）） ≦ ＋０．００１５ （７）
また、光ピックアップ装置の集光光学系がコリメートレンズ等のカップリングレンズを有し、そのカップリングレンズがプラスチックレンズである場合、以下の条件式（８）を満たすことが好ましい。

０ ≦ δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）） ≦ ＋０．００１５ （８）
但し、δＳＡＴ３は、温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃である光源において、高密度光ディスクの情報の記録／再生を行う際のカップリングレンズと対物光学素子を含んだ光学系全体のδＳＡ３／δＴを指す。

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、プラスチック製の対物光学素子を用いながらも、温度特性と軸上色収差とを良好に維持しつつ、しかも、波長特性が大きく劣化することなく、高密度光ディスクに対して情報の記録／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を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。図５は、高密度光ディスクであるＢＤに対して適切に情報の記録／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ＰＵ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ＰＵ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。本実施の形態の対物光学素子ＯＢＪは、例えば図４に示すように、ＮＰＳ構造と回折構造とを重ね合わせた光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズである。

図５に示す光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光ディスクであるＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、半導体レーザＬＤを発光させる。半導体レーザＬＤから射出された波長λ１＝４０５ｎｍの発散光束は、一点鎖線でその光線経路を描いたように、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、対物光学素子ＯＢＪに平行光の状態で入射して、ＢＤの情報記録面上に集光される。対物光学素子ＯＢＪは、アクチュエータＡＣによって駆動されフォーカシングやトラッキングが行われる。

ＢＤの情報記録面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ＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ及びコリメートレンズＣＯＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、センサレンズＳＮを介して受光素子ＰＤに集光する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＢＤ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１において、対物光学素子は、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物光学素子には、図４に示した構成に近い光路差付与構造を有しており、当該光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ねあわせた構造である。本実施例において、ＮＰＳ構造は、ＮＰＳ構造を通過した光束の５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構造であり、回折構造は、回折構造を通過した光束の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構造である。尚、図４では、理解しやすい様に段差が誇張して描かれている。

表２から表５に本実施例のレンズデータを示す。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、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。

対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に、表２から表５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、Ａ２ｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、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３と表４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、Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。
本実施例の収差特性は以下の通りである。なお、実施例で用いた材料の温度変化による屈折率変化は−９．０Ｅ−５／℃である。また、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＣＭはコマ収差を意味し、その後の数字は次数である（例ＳＡ３：３次球面収差）。
（１）軸上色収差：０．０６μｍ／ｎｍ
（２）波長特性（光束の波長が＋５ｎｍ変化）
ＳＡ ＴＯＴＡＬ：０．０６８λｒｍｓ
ＳＡ３：−０．０６２λｒｍｓ
ＳＡ５：−０．０２６λｒｍｓ
ＳＡ７：−０．００７λｒｍｓ
ＳＡ９：−０．００２λｒｍｓ
この場合、δＳＡλ／ｆ＝−０．００８８となり、式（５）を満たす。
（３）温度特性（環境温度が＋３０℃上昇、但し波長シフトなし）
ＳＡ ＴＯＴＡＬ：０．０４３λｒｍｓ
ＳＡ３：０．０４２λｒｍｓ
ＳＡ５：０．００６λｒｍｓ
ＳＡ７：０．０００λｒｍｓ
ＳＡ９：０．０００λｒｍｓ
この場合、δＳＡＴ１／ｆ＝０．０００９９となり、式（４）を満たす。
（４）軸外特性（光軸に対する入射角度：０．５°）
ＳＡ ＴＯＴＡＬ：０．０１０λｒｍｓ
ＡＳ ＴＯＴＡＬ：０．０１１λｒｍｓ
ＣＭ ＴＯＴＡＬ：０．０１１λｒｍｓ
ＣＭ３：−０．０１０λｒｍｓ
ＣＭ５：０．００２λｒｍｓ
ＣＭ７：０．００３λｒｍｓ
ＣＭ９：０．００１λｒｍｓ

横軸は対物光学素子の入射瞳における光線高さを示し、縦軸は光軸を通過する光線と光線高さｈを通過する光線との光路差を示すグラフである。 光路差付与構造の概略断面図である。 回折構造の例を示す断面図である。 同心円状の複数の境界段差で区切られた複数の領域を含む回折構造の例を示す断面図である。 光ピックアップ装置ＰＵの概略構成を示す図である。

符号の説明

ＡＣ アクチュエータ
ＡＰ 絞り
ＬＤ 半導体レーザ
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ 受光素子
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＵ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＳＮ センサレンズ

Claims (14)

1. 波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する光源と、前記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と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光束を前記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、
   前記対物光学素子は、単玉のプラスチックレンズであり、
   前記対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）は０．８以上であり、
   前記対物光学素子の光学面は、光路差付与構造を有しており、
   前記光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた構造であり、
   前記ＮＰＳ構造は、前記ＮＰＳ構造を通過した前記光束のｐ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構造であり、
   前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記光束のｑ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構造であって、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
   ｐ≧ｑ （１）
2. 前記光源から射出される光束の波長変化に伴う集光位置の変化が、−０．１５μｍ／ｎｍ以上、＋０．１５μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記対物光学素子が次式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
   ＋0.0001≦δＳＡＴ１／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(℃・ｍｍ))≦＋0.0020
   −0.020≦δＳＡλ／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(ｎｍ・ｍｍ))≦−0.002
   但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ（３次球面収差の温度変化率）を表し、δＳＡλは、使用波長における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δλ（３次球面収差の波長変化率）を表す。
4. 前記対物光学素子の光軸に対して０．５°傾いた軸外光線が前記対物光学素子に入射した場合に、発生するコマ収差の量が２０ｍλ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
5. ｐが５又は４であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. ｑが２又は１であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
7. 前記回折構造及び前記ＮＰＳ構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記ＮＰＳ構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ）の光束を射出する光源と、前記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と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光束を前記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用の対物光学素子において、
   前記対物光学素子は、単玉のプラスチックレンズであり、
   前記対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）は０．８以上であり、
   前記対物光学素子の光学面は、光路差付与構造を有しており、
   前記光路差付与構造は、ＮＰＳ構造と回折構造を重ね合わせた構造であり、
   前記ＮＰＳ構造は、前記ＮＰＳ構造を通過した前記光束のｐ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構造であり、
   前記回折構造は、前記回折構造を通過した前記光束のｑ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構造であって、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子。
   ｐ≧ｑ （１）
9. 前記光源から射出される光束の波長変化に伴う集光位置の変化が、−０．１５μｍ／ｎｍ以上、＋０．１５μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
10. 前記対物光学素子が次式を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
    ＋0.0001≦δＳＡＴ１／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(℃・ｍｍ))≦＋0.0020
    −0.020≦δＳＡλ／ｆ(ＷＦＥλｒｍｓ／(ｎｍ・ｍｍ))≦−0.002
    但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴ（３次球面収差の温度変化率）を表し、δＳＡλは、使用波長における光ディスクの情報の記録／再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δλ（３次球面収差の波長変化率）を表す。
11. 前記対物光学素子の光軸に対して０．５°傾いた軸外光線が前記対物光学素子に入射した場合に、発生するコマ収差の量が２０ｍλ以下であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
12. ｐが５又は４であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
13. ｑが２又は１であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
14. 前記回折構造及び前記ＮＰＳ構造は、共に段差を有し、前記回折構造の段差の光軸方向の段差量が、前記ＮＰＳ構造の段差の光軸方向の段差量よりも小さいことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。

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