JP5408549B2 - 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、短波長の光束を光情報記録媒体の情報記録面にスポットとして集光することにより、情報の記録及び／又は再生（本明細書では記録／再生と記載することもある）を行う光ピックアップ装置用の対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置用の対物レンズとして、回折構造を光学面表面に設けた回折型の対物レンズが実用化されている。たとえば、ＤＶＤとＣＤの両方に互換可能に用いられる光ピックアップ装置用の対物レンズにおいては、ＤＶＤとＣＤとの基板厚の違いによって生じる球面収差を、使用波長の違いによって生じる回折作用の違いにより補正して互換使用を実現している。

また近年、光ピックアップ装置において、光情報記録媒体に記録された情報の再生や、光情報記録媒体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、非線形光学効果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の光情報記録媒体に対して、１５〜２０ＧＢ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の光情報記録媒体に対して、２３〜２５ＧＢ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情報記録媒体及び光磁気ディスクを総称して「高密度光情報記録媒体」という。

尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光情報記録媒体では、光情報記録媒体の傾き（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情報記録媒体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、光情報記録媒体プレーヤ／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、高密度光情報記録媒体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、高密度光情報記録媒体用の光情報記録媒体プレーヤ／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、高密度光情報記録媒体用の光情報記録媒体プレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光情報記録媒体と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。このため、高密度光情報記録媒体と、ＤＶＤ／ＣＤの両方に互換可能に用いられる光ピックアップ装置用の対物レンズにおいては、高密度光情報記録媒体と、ＤＶＤ／ＣＤとの基板厚の違いによって生じる球面収差を、使用波長の違いによって生じる回折作用の違いにより補正して互換使用を実現しているものもある。あるいは、このような互換用途に限らず、色補正や、温度変化に伴う球面収差補正のための回折型の光学素子も、数多く提案されている。

このような回折型光学素子における光路差付与構造としては、断面形状が鋸歯状のブレーズタイプや、階段型タイプや、バイナリータイプなどが知られている。またこれらの光路差付与構造は光ピックアップ装置に一つの種類だけ用いられるとは限らず、例えば対物レンズの一つの光学面の同じ領域に、複数種類の光路差付与構造が重畳されたり、対物レンズの一つの光学面の異なる領域に、複数種類の光路差付与構造がそれぞれ設けられたり、あるいはコリメータと対物レンズの両方に光路差付与構造が設けられる場合もある。

このような回折型光学素子における回折効率は、光路差付与構造と使用波長によって定まる。しかしながら、使用波長の変化あるいは、使用波長の変化に伴う屈折率の変化によって、回折効率は設計基準値から変化（以下、回折効率の波長依存変動という）する傾向がある。とくに高次の回折光を用いる場合、回折効率の波長依存変動は、低次の回折光を用いる場合よりも大きくなる。例えば、高密度光情報記録媒体用の青紫色レーザ光と、ＤＶＤ用の赤色レーザ光およびＣＤ用の赤外レーザ光を共通に用いる回折型の互換対物レンズにおいては、青紫色レーザ光について２次以上の高次回折光を用いて収差補正を行うことが多い。したがって、このような場合回折効率の波長依存変動が大きくなる。

しかるに、一般的な光ピックアップ装置では、半導体レーザからの射出光の強度をモニターし、情報の記録／再生に適切な強度のスポットが得られるようフィードバック制御しているが、対物レンズの回折効率の変化はモニターしておらず、これが大きく変動すると、情報の記録／再生に適切なスポットの強度が得られなくなる恐れがある。これに対し、回折型光学素子を用いる光ピックアップ装置において、適切な回折効率を得る技術としては以下の特許文献に記載されているものがある。
特開２００１−９３１７９号公報 特開平１０−１３３１０４号公報

ここで、特許文献１には、青紫色レーザ光と赤色レーザ光を用いる光ピックアップ装置用の回折型光学素子において、青紫色レーザ光では赤色レーザ光より高い回折次数の回折光を用いることにより、両方の場合の回折効率を高めることが示されているが、回折効率の波長依存変動を低減する技術に関する記載は無い。又、特許文献２には、回折効率を考慮した位相構造の断面形状の設計手法が開示され、光学面全域に亘ってほぼ均一な回折効率を有するレンズ等が示されているが、同様に回折効率の波長依存変動を低減する技術に関する記載は無い。

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、光路差付与構造によって生じる回折光を、光情報記録媒体の情報記録面にスポットとして集光する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、回折効率の波長依存変動を小さく抑えることができる対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供し、特に青紫色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光を用いる回折型の互換用対物レンズにおいて、回折効率の波長依存変動が小さい対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置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に記載の発明は、３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍを満たす所定の波長λ１の光束を、保護基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行ない、５７０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍを満たす所定の波長λ２の光束を、保護基板の厚さがｔ２（≧ｔ１）の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行ない、７５０ｎｍ≦λ２≦８８０ｎｍを満たす所定の波長λ３の光束を、保護基板の厚さがｔ３（＞ｔ２）の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行なう光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面表面は中央領域と、中央領域の周りの周辺領域と、周辺領域の周りの最周辺領域を有し、前記中央領域には光路差付与構造としてある基礎構造と別の基礎構造のみを設け、前記中央領域の前記ある基礎構造と前記別の基礎構造を通過する前記波長λ１の光束、前記波長λ２の光束、前記波長λ３の光束をそれぞれ光情報記録媒体の情報記録面上に集光し、以下の式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レンズである。

４ｎｍ≦|λα−λβ｜≦６０ｎｍ （１）
（λβ−λ１）×（λα−λ１）＜０ （２）
但し、
λα：波長λ１±５０ｎｍの範囲内においてある基礎構造の回折効率が最大となる波長
λβ：波長λ１±５０ｎｍの範囲内において別の基礎構造の回折効率が最大となる波長
例えば、対物レンズに形成した複数の基礎構造を用いる場合、各基礎構造の機能が異なるので、基礎構造によっては回折効率が最大となる波長（ピーク）が使用波長からある程度離れる場合がある。その結果として、波長λ１の光束が複数の基礎構造を通過したときに、トータルの回折効率が波長変動に対して大きく低下する恐れがある。すると、光ピックアップ装置において、対物レンズの手前でモニターされる光源から出射された光束の強度と、実際に光情報記録媒体の情報記録面上に集光されるスポットの強度とが対応しなくなり、適正な情報の記録及び／又は再生が困難となる恐れがある。これに対し、本発明によれば、ある基礎構造と別の基礎構造を波長λ１が通過する際に、トータルでの回折効率の波長依存変動を抑制することができる。

また、ある基礎構造の回折効率が最大となる波長λαと、別の基礎構造の回折効率が最大となる波長λβが、波長λ１より共に小さい（λ１＞λα、λβ）、又は共に大きい（λ１＜λα、λβ）場合、波長λ１の光束が、そのある基礎構造と別の基礎構造を通過した場合におけるトータルの回折効率は、波長変動に対して顕著に変動する。そこで、（２）式を満たすようにすれば、ある基礎構造と別の基礎構造を波長λ１が通過する際に、トータルでの回折効率の波長依存変動をより一層効果的に抑制することができる。また、条件式（１）、（２）を共に満たすことにより、回折効率の波長依存変動を抑制したとしても、λ１における回折効率そのものの値が大きく低下する事も防止でき、λ１において充分な回折効率を維持することができる。

請求項２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記複数の基礎構造の少なくとも一部は、光学面表面の前記中央領域上に重畳して形成されてい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用の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一部は、光学面表面の異なる領域上に形成されていることを特徴とする。光学面表面の異なる領域とは、光源側の光学面もしくは光情報記録媒体側の光学面に別々に形成されている場合、及び光源側の光学面もしくは光情報記録媒体側の光学面に共に形成されている場合のいずれをも含む。

請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ある基礎構造は、前記ある基礎構造を通過した前記波長λ１の光束のr次 （rは整数）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、前記波長λ２の光束のs次（sは整数）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、前記波長λ３の光束のt次（tは整数）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り、前記別の基礎構造は、前記別の基礎構造を通過した前記波長λ１の光束のu次（uは整数）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、前記波長λ２の光束のv次（vは整数）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、前記波長λ３の光束のw次（wは整数）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用の対物レンズは、請求項４に記載の発明において、ｕ＝２、ｖ＝１、ｗ＝１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用の対物レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１と、前記波長λ２との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造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用の対物レンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１と、前記波長λ３との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造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レンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の一方は、前記波長λ１と、前記波長λ１以外の波長との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造であり、前記２つの基礎構造の他方は、前記波長λ１の光束を用いて光情報記録媒体に対して記録／再生を行う際に、温度変化による球面収差の変化を補正する構造であることを特徴とする。

請求項９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１の光束を用いて光情報記録媒体に対して記録／再生を行う際に、温度変化による球面収差の変化を補正する構造であることを特徴とする。

基礎構造が、波長λ１の４波長以上分の光路差を与えるような段差を有する場合、回折効率の波長依存変動が特に大きくなるため、上述のような構成にする事により本発明の効果がより顕著となる。

請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する光源と、請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズとを有することを特徴とする。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０に記載の発明において、前記光源から出射された光束が前記対物レンズに入射する前に、前記光束の強度をモニターするモニター手段を有することを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第一光源を有する。第一光源に加えて、第二光源を有してもよく、さらに第三光源を有してもよい。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第一光束を第１光情報記録媒体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、第二光源を有する場合、当該集光光学系は第二光束を第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる。第三光源を有する場合、当該集光光学系は第三光束を第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する受光素子を有する。また、第２光情報記録媒体又は第３光情報記録媒体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光情報記録媒体は、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光情報記録媒体は厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光情報記録媒体は、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光情報記録媒体が高密度光情報記録媒体であり、第２光情報記録媒体が、ＤＶＤであり、第３光情報記録媒体が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光情報記録媒体、第２光情報記録媒体又は第３光情報記録媒体は、複数の情報記録面を有する複数層の光情報記録媒体でもよい。

本明細書においては、高密度光情報記録媒体の例としては、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程度である規格の光情報記録媒体（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ））が挙げられる。また、他の高密度光情報記録媒体の例としては、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程度である規格の光情報記録媒体（例えば、ＨＤ ＤＶＤ：単にＨＤともいう）が挙げられる。また、高密度光情報記録媒体には、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）を有する光情報記録媒体や、保護基板を形成しない光情報記録媒体も含まれる。また、高密度光情報記録媒体には、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。更に、本明細書においては、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系列光情報記録媒体の総称であり、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、ＮＡ０．４５〜０．５１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系列光情報記録媒体の総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光情報記録媒体の記録密度が最も高く、次いで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（６）、（７）、（８）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ 又は ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ （６）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （７）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （８）
本明細書において、第一光源、第二光源、第三光源は、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。第一光源から出射される第一光束の第一波長λ１、第二光源から出射される第二光束の第二波長λ２（λ２＞λ１）、第三光源から出射される第三光束の第三波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（９）、（１０）を満たすことが好ましい。

１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （９）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１ （１０）
また、第１光情報記録媒体、第２光情報記録媒体、第３光情報記録媒体として、それぞれ、ＢＤまたはＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第一光源の第一波長λ１は、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下である。また、第二光源の第二波長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、第三光源の第三波長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、第一光源、第二光源、第三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、例えば第一光源と第二光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。

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。光情報記録媒体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、各光情報記録媒体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。

また、光ピックアップ装置は、光源から出射された光束が対物レンズに入射する前に、光束の強度をモニターするモニター手段を有することが好ましい。このようなモニター手段は、光源から出射された光束の強度を検出できるが、対物光学素子を通過した後の光束の強度を検出しないため、基礎構造などの光路差付与構造における回折効率の変動を検知できない。従って、このようなモニター手段を有する光ピックアップ装置において、本発明の効果がより顕著になる。

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ー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、光情報記録媒体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情報記録媒体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、対物レンズは、光ピックアップ装置において光情報記録媒体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情報記録媒体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、二つ以上の複数のレンズ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が、好ましくは単玉のレンズである。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が、対物レンズがプラスチックレンズであって温度変化に伴う球面収差を補正するための光路差付与構造を設けたとしても、本発明によって回折効率の波長変動を低減できるため、対物レンズがプラスチックレンズである場合に本発明の効果がより顕著になる。尚、対物レンズ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。対物レンズが複数のレンズを有する場合、基礎構造である光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。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、基礎構造である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１．５３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。対物レンズは、光学面表面に光路差付与構造である複数の種類の基礎構造を有している。ここでいう基礎構造とは、所定の機能を光学面に付与するために設けられる光路差付与構造をいい、基礎構造を通過した第１光束のａ次（ａは整数）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をいう。尚、或る基礎構造ともう一つの基礎構造において、ａの値が等しく、さらに、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が等しい場合、それらの基礎構造は同一の種類の基礎構造である。一方、ａの値が異なるか、又は、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が異なる場合、これらの基礎構造は異なる種類の基礎構造である。複数の種類の基礎構造を有する、とは、この様な異なる種類の基礎構造を少なくとも２種類有することをいう。

対物レンズが、第１光源、第２光源、第３光源の３つの光源を有する光ピックアップ装置に用いられるものである場合、基礎構造は、所定の機能を光学面に付与するために設けられる光路差付与構造であって、基礎構造を通過した第１光束のａ次 （ａは整数）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ｂ次（ｂは整数）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ｃ次（ｃは整数）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をいう。この場合、或る基礎構造ともう一つの基礎構造において、ａ，ｂ，ｃの値が等しく、さらに、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が等しい場合、それらの基礎構造は同一の種類の基礎構造である。一方、ａ，ｂ，ｃの少なくとも一つの値が異なるか、又は、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が異なる場合、これらの基礎構造は異なる種類の基礎構造である。複数の種類の基礎構造を有する、とは、この様な異なる種類の基礎構造を少なくとも２種類有することをいう。

また、３つの光源を有する光ピックアップ装置で用いられる対物レンズが複数の基礎構造を有している場合であって、複数の基礎構造が、第１基礎構造と第２基礎構造を含む場合、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束のr次 （rは整数）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s次（sは整数）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、前記第３光束のt次（tは整数）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り、前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した前記第１光束のu次（uは整数）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、前記第２光束のv次（vは整数）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、前記第３光束のw次（wは整数）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と表現することができる。この場合、１）ｒ、ｓ、ｔとｕ，ｖ，ｗとにおいて少なくとも一つの値が異なるか、又は、２）ｒ、ｓ、ｔとｕ，ｖ，ｗが等しい場合は、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が、第１基礎構造と第２基礎構造とで異なるということになる。さらに、複数の基礎構造が、第１基礎構造と第２基礎構造に加えて、第３基礎構造を含んでもよい。第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のx次（ｘは整数）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ｙ次（ｙは整数）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ｚ次（ｚは整数）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と表現することができる。この場合、１）ｒ、ｓ、ｔとｘ、ｙ、ｚとにおいて少なくとも一つの値が異なるか、又は、２）ｒ、ｓ、ｔとｘ、ｙ、ｚが等しい場合は、波長λ１±５０ｎｍの範囲内において回折効率が最大となる波長が、第１基礎構造と第３基礎構造とで異なるということになる。

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。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。

基礎構造の所定の機能としては、例えば、波長λ１と、波長λ１以外の波長との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する機能などが挙げられる。具体的には、波長λ１と波長λ２との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する機能や、波長λ１と波長λ３との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する機能などである。他には、波長λ１の光束を用いて光情報記録媒体に対して記録／再生を行う際に、温度変化による球面収差の変化を補正する機能などが挙げられる。

これらの基礎構造は、以下の式（１）および（２）を満たす。

４ｎｍ≦｜λα−λβ｜≦６０ｎｍ （１）
（λβ−λ１）×（λα−λ１） ＜ ０ （２）
但し、
λα：波長λ１±５０ｎｍの範囲内においてある基礎構造の回折効率が最大となる波長
λβ：波長λ１±５０ｎｍの範囲内において別の基礎構造の回折効率が最大となる波長
また、波長λαの回折効率が最大となる基礎構造及び波長λβの回折効率が最大となる基礎構造は、共に、波長λ１の４波長以上分の光路差を与えるような段差を有する事が好ましい。基礎構造が、波長λ１の４波長以上分の光路差を与えるような段差を有する場合、回折効率の波長依存変動が特に大きくなるため、このような構成にする事により本発明の効果がより顕著となる。従って、回折効率が波長λαで最大となる基礎構造及び回折構造が波長λβで最大となる基礎構造は、後述する基礎構造Ｂ、Ｅ、Ｆなどであることが好ましい。
また、波長λαの回折効率が最大となる基礎構造または波長λβの回折効率が最大となる基礎構造において、当該基礎構造を通過した第１光束のａ次 （ａは整数）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ｂ次（ｂは整数）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ｃ次（ｃは整数）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場合に、ａ，ｂ，ｃの少なくとも一つが正の整数であり、ａ，ｂ，ｃの少なくとも一つが負の整数であるような基礎構造とすることも好ましい態様の一つである。

尚、ある基礎構造の回折効率が最大となる波長としては、基礎構造に対して照射する光束の波長を変化させていき、スポットの強度が最大になったときの波長や、スポットの光量が最大となったときの波長を、ある基礎構造の回折効率が最大となる波長とみなすことができる。

また、回折効率は基礎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、基礎構造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、ＢＤに対して記録及び再生を行い、ＤＶＤ、ＣＤに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、基礎構造の回折効率は第１光束重視とするのが好ましい。一方、ＢＤに対して再生のみを行い、ＤＶＤ、ＣＤ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、後述する中央領域の基礎構造の回折効率は、第２、第３光束重視とし、後述する周辺領域の基礎構造の回折効率は第２光束重視とするのが好ましい。

尚、複数の種類の基礎構造は、その少なくとも一部が、対物レンズの光学面表面の所定の領域上に重畳して形成されていてもよいし、複数の種類の基礎構造の全てが、対物レンズの光学面表面の所定の領域上に重畳して形成されていてもよい。なお、「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、ある基礎構造と別の基礎構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある基礎構造と別の基礎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。また、複数の種類の基礎構造の少なくとも一部が、対物レンズの光学面表面の異なる領域上に形成されていてもよいし、複数の種類の基礎構造の全てが、それぞれ対物レンズの光学面表面の異なる領域上に形成されており、一切重畳している部分がなくてもよい。例えば、複数の種類の基礎構造を重畳することなく、対物レンズの光源側又は光情報記録媒体側のいずれかの光学面に並べて形成したり、複数の種類の基礎構造のいずれかを光源側の光学面に形成し、その残りを光情報記録媒体側の光学面に形成しても良い。

光路差付与構造である基礎構造は、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、基礎構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。最も一般的な基礎構造の断面形状としては、図３（ａ）や（ｂ）に記載されるような、基礎構造の光軸を含む断面形状がブレーズ型形状である場合である。ブレーズ型形状とは、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、基礎構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯上の形状ということであり、別の言い方としては、基礎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、図３（ｃ）に示すような階段型形状の構造が繰り返される形状や、図３（ｄ）に示すようなバイナリ状の形状などがあり得る。尚、階段型形状とは、基礎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、基礎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ず、ベース面の方向に進むに従って、段階的に光軸方向の長さが変化するということである。なお、例えば、ａ＝０、ｂ＝１、ｃ＝０である場合、第１基礎構造は、図３（ｃ）に示すような階段状形状となる。

基礎構造は、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。

基礎構造が、ブレーズ型形状を有する場合、単位形状である鋸歯上の形状が繰り返された形状となる。図３（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図３（ｂ）に示されるように、ベース面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の大きさが小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の大きさが徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、光軸方向（又は通過する光線の方向）の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。なお、ブレーズ型形状において、１つの鋸歯状形状の光軸方向の長さ（鋸歯状形状を通過する光線の方向の長さとしてもよい）を、ピッチ深さといい、１つの鋸歯状形状のベース面に沿った方向の長さをピッチ幅という。加えて、ある領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型形状の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。この遷移領域は、光路差付与構造である基礎構造により付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の形状誤差による回折効率低下を抑制できる。

基礎構造が、階段型形状を有する場合、単位形状である、階段形状が繰り返された形状となる。図３（ｃ）で示されるような数段（例えば、４，５段）の同一の階段形状が、繰り返されるような形状等があり得る。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。

基礎構造が、バイナリ状の形状を有する場合、ベース面の方向に進むに従って、徐々にバイナリ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、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。なお、例えば、ａ＝０、ｂ＝０、ｃ＝±１である場合、基礎構造は、図３（ｄ）に示すようなバイナリ状形状となる。

また、複数の種類の基礎構造を重畳させてなる構造の形状において、基礎構造のブレーズ型形状の名残が残っていることが好ましい。別の言い方をすると、基礎構造を重畳させてなる光路差付与構造が、光学素子の光路差付与構造が設けられているベース面に対して直角でもなく平行でもない、斜めの面を有することが好ましい。この様な形状にすることにより、基礎構造において、付与することを意図していた光学機能（例えば、温度特性の向上や、波長特性の向上や、特定の波長のみ回折させるといった機能）の減少や消失をより防止することができ、重畳した光路差付与構造においても、意図していた当該光学機能を発揮することが可能となる。

また、複数の種類の基礎構造の中で、より大きなピッチ幅（もしくは周期の幅）を有するブレーズ型形状の基礎構造と、それに比して小さなピッチ幅（もしくは周期の幅）を有するブレーズ型形状の基礎構造の少なくとも２つの基礎構造について、当該２つの基礎構造を重畳させる際に、大きなピッチ幅（もしくは周期幅）を有する基礎構造の段差（ベース面に対してほぼ直角な面）の位置の少なくとも一つが、小さなピッチ幅（もしくは周期幅）を有する基礎構造の段差の位置と一致しないことが好ましい。より好ましくは、大きな基礎構造の段差の位置の半分以上が、小さな基礎構造の段差の位置と一致しないことが好ましい。別の言い方をすれば、大きな基礎構造の周期が、小さな基礎構造の周期の整数倍に一致しないように、互いの段差の位置をずらすことが好ましい。このように重畳させることにより、上述のようなブレーズ型形状の名残を残すことが可能となるので好ましい。

尚、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ことが好ましい。更に好ましくは、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することである。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光情報記録媒体に対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。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４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。また、対物レンズの中央領域には光路差付与構造である基礎構造が設けられ、周辺領域にも光路差付与構造である基礎構造が設けられていることが好ましい。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に光路差付与構造である基礎構造が設けられていてもよい。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、対物レンズの中央領域を通過する第一光束、第二光束及び第三光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光することが好ましい。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの中央領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体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、対物レンズの中央領域を通過する第二光束を、第２光情報記録媒体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、対物レンズの中央領域を通過する第三光束を、第３光情報記録媒体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光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２が異なる場合、中央領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造は、当該基礎構造を通過する第一光束及び第二光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二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、中央領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造は、当該基礎構造を通過した第一光束及び第三光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第三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、対物レンズの中央領域を通過した第三光束によって形成されるスポットのうち、最も光量が多いスポットを第一ベストフォーカスとし、次に光量が多いスポットを第二ベストフォーカスとする。即ち、中央領域を通過した第三光束において、光量が最大となる回折光が第一ベストフォーカスを形成し、光量が次に大きな回折光が第二ベストフォーカスを形成することになる。好ましくは、スポット径が最も小さくなるのが第一ベストフォーカスであり、スポット径が次に小さくなるのが第二ベストフォーカスである。

尚、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられ、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットは、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられず、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられるような態様でもよい。なお、第一光路差付与構造が、対物レンズの光源側の面に設けられている場合、第二ベストフォーカスの方が、第一ベストフォーカスに比して対物レンズに近い方が好ましい。

さらに、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスは、下記の式（３）を満たす。

０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５ （３）
但し、ｆ［ｍｍ］は第一光路差付与構造を通過した第三光束が、、第一ベストフォーカスを形成する第三光束時の、第三光束の対物レンズの焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスの間の距離を指す。

なお、下記の式（３）’を満たすことがより好ましい。

０．１０≦Ｌ／ｆ≦０．２５ （３）’
更に好ましくは、下記の式（３）’’を満たすことである。

０．１１≦Ｌ／ｆ≦０．２４ （３）’’
また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．６３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。

式（３）、式（３）’及び式（３）’’各式の下限を満たすことにより、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生時に、第三光束のうち第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。式（３）、式（３）’、及び式（３）’’各式の上限を満たすことにより、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスとの距離Ｌを決定する基礎構造のピッチを広くすることができる。

また、対物レンズの中央領域に、複数種類の基礎構造が重畳して設けられるようにしてもよいし、中央領域を複数の領域に分け、それぞれの領域に異なる基礎構造が設けられるようにしてもよい。

また、対物レンズは、対物レンズの周辺領域を通過する第一光束及び第二光束を、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、対物レンズの周辺領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体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、対物レンズの周辺領域を通過する第二光束を、第２光情報記録媒体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光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２が異なる場合、周辺領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造は、当該基礎構造を通過する第一光束及び第二光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二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、好ましい態様として、周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の記録及び／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三光束が、第３光情報記録媒体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、対物レンズの少なくとも一種の基礎構造が設けられた周辺領域を通過する第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。対物レンズを通過した第三光束が第３光情報記録媒体の情報記録面上で形成するスポットにおいて、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、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部、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を有することが好ましい。スポット中心部が、光情報記録媒体の情報の記録及び／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、光情報記録媒体の情報の記録及び／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、対物レンズの少なくとも一つの基礎構造を有する周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第三光束の集光スポット又はスポットは、第一ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物レンズを通過した第二光束においても、第２光情報記録媒体の情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。

対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズは、対物レンズの最周辺領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体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、最周辺領域を通過した第一光束において、第１光情報記録媒体の記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。

また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第二光束は、第２光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の記録及び／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二光束及び第三光束が、それぞれ第２光情報記録媒体及び第３光情報記録媒体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三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体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。また、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二光束は、第２光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第二光束は、第２光情報記録媒体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。

基礎構造の例を以下に記載する。例えば、基礎構造Ａは、基礎構造Ａを通過した第一光束の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し、第二光束の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、第三光束の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光路差付与構造である。基礎構造Ａは、基礎構造Ａを通過した第一光束及び第三光束を、波面が略そろった状態で射出し、基礎構造Ａを通過した第二光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、基礎構造Ａは、基礎構造Ａを通過した第二光束の回折角を、第一光束及び第三光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、基礎構造Ａの光軸方向の段差量（ピッチ深さ）は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

また、別の基礎構造の例として、基礎構造Ｂは、基礎構造Ｂを通過した第一光束の０次（透過光）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、第二光束の０次（透過光）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、第三光束の±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光路差付与構造である。基礎構造Ｂは、基礎構造Ｂを通過した第一光束及び第二光束を、波面が略そろった状態で射出し、基礎構造Ｂを通過した第三光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、基礎構造Ｂは、基礎構造Ｂを通過した第三光束の回折角を、第一光束及び第二光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、基礎構造Ｂの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。さらに、基礎構造Ｂの形状は、例えば図３（ｄ）に示すようなバイナリ状の形状である事が好ましい。

基礎構造Ｃは、基礎構造Ｃを通過した第一光束の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、第二光束の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、第三光束の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光路差付与構造である。また、基礎構造Ｃの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略０．６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略０．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

基礎構造Ｄは、基礎構造Ｄを通過した第一光束の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し、第二光束の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し、第三光束の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。また、基礎構造Ｄの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．９波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．６波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

基礎構造Ｅは、基礎構造Ｅを通過した第一光束の１０次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくし、第二光束の６次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくし、第三光束の５次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。基礎構造Ｅの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１０波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

基礎構造Ｆは、基礎構造Ｆを通過した第一光束の５次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくし、第二光束の３次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくし、第三光束の３次及び２次の回折光の回折光量を他のいかなる次数の回折光の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。なお、第三光束において３次の回折光の回折光量の方が、２次の回折光の回折光量よりも若干大きいことが好ましい。基礎構造Ｆの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

基礎構造Ｇは、基礎構造Ｇを通過した第一光束の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し、第二光束の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、第三光束の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光路差付与構造である。基礎構造Ｇの光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

また、基礎構造Ｅ及び基礎構造Ｆ及び基礎構造Ｇは、温度が上昇し、第一光源、第二光源及び第三光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、基礎構造Ｅに比べて、基礎構造Ｆや基礎構造Ｇの方が、段差の深さを浅くすることが出来る。また、基礎構造Ｅ、基礎構造Ｆ及び基礎構造Ｇは、基礎構造Ａ、基礎構造Ｂ、基礎構造Ｃ及び基礎構造Ｄと異なる母非球面（ベース面）に設けられていることが好ましい。基礎構造Ｅ、基礎構造Ｆ及び基礎構造Ｇは、入射した光束に対して上述した光路差を与えつつ、基礎構造Ｅ、基礎構造Ｆ及び基礎構造Ｇが、できるだけ入射した光束の向きに影響を与えないように設定された母非球面（ベース面）に設けられている事が好ましい。更には、基礎構造Ｅ、基礎構造Ｆ及び基礎構造Ｇは、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造である事が好ましい。（つまり、段々深くなっていき、あるところを境に浅くなる構造である事が好ましい。）
対物レンズが、プラスチックレンズである場合、例えば、中央領域は、少なくとも二種類の基礎構造を重ね合わせた重畳構造とすることが好ましい態様の一つとして挙げられる。更には、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とすることが好ましい態様の一つとして挙げられる。より具体的には、例えば、基礎構造Ａと基礎構造Ｂとに加えて、基礎構造Ｅ、又は基礎構造Ｆ、又は基礎構造Ｇを重ね合わせた、三重の重畳構造とすることが好ましい態様の一つとして挙げられる。更に好ましくは、基礎構造Ａと基礎構造Ｂに加えて、基礎構造Ｅを重ね合わせた構造である。また、基礎構造を通過した第１光束のａ次 （ａは整数）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ｂ次（ｂは整数）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ｃ次（ｃは整数）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場合に、ａ，ｂ，ｃの少なくとも一つが正の整数であり、少なくとも一つが負の整数であるような基礎構造を中央領域に設け、更に、基礎構造Ｅ、又は基礎構造Ｆ、又は基礎構造Ｇを重ね合わせた重畳構造にすることも好ましい一態様として挙げられる。

また、対物レンズが、プラスチックレンズである場合、周辺領域には、基礎構造Ａ、基礎構造Ｃ又は基礎構造Ｄのいずれか一つに加えて、基礎構造Ｅ又は、基礎構造Ｆ又は基礎構造Ｇのいずれか一つを重畳させた構造とするようにしてもよい。好ましくは、基礎構造Ａと基礎構造Ｆを重ね合わせた構造とすることである。また、基礎構造を通過した第１光束のａ次 （ａは整数）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ｂ次（ｂは整数）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ｃ次（ｃは整数）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場合に、ａ，ｂ，ｃの少なくとも一つが正の整数であり、少なくとも一つが負の整数であるような基礎構造を周辺領域に設け、更に、基礎構造Ｅ、又は基礎構造Ｆ、又は基礎構造Ｇを重ね合わせた重畳構造にすることも好ましい一態様として挙げられる。

さらに、対物レンズがプラスチックレンズである場合、最周辺領域は、少なくとも基礎構造Ｅ又は、基礎構造Ｆ又は基礎構造Ｇのいずれか一つを有する構造であることが好ましい。好ましくは、基礎構造Ｆを有する構造である。

さらに、対物レンズがガラスレンズである場合、屈折面である最周辺領域を有することが好ましい。

第１光情報記録媒体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光情報記録媒体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光情報記録媒体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、０．８以上、０．９以下であることか、又は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８５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。

対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第三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、第二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。対物レンズの最外周の外側の境界は、第一光束の使用時において、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１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、対物レンズの最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。

また、第一光束乃至第三光束の何れか二つの光束の光利用効率が８０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、８０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、８０％以下（または４０％以上、７０％以下）とする光束は、第三光束であることが好ましい。

なお、ここでいう光利用効率とは、第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造が形成された対物レンズ（第三光路差付与構造が形成されていてもよい）により光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造が形成されない対物レンズにより、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、半径ｒ’が、ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される集光スポットの円をいう。

第一光束、第二光束及び第三光束は、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、第一光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの倍率ｍ１が、下記の式（４）を満たすことである。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （４）
一方で、第一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、対物レンズの倍率ｍ１が、下記の式（４）‘を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ１＜０．００ （４）‘
また、第二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、第二光束が対物レンズへの入射する時の、対物レンズの光束の倍率ｍ２が、下記の式（５）を満たすことが好ましい。

−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （５）
一方で、第二光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第二光束が対物レンズへ入射するときの対物レンズの倍率ｍ２が、下記の式（５’）を満たすことが好ましい。

−０．１０＜ｍ２＜０．００ （５’）
また、第三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、第三光束の対物レンズへの入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（６）を満たすことが好ましい。

−０．０１＜ｍ３＜０．０１ （６）
一方で、第三光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第三光束が対物レンズへ入射する時の対物レンズの倍率ｍ３が、下記の式（６‘）を満たすことが好ましい。

−０．１０＜ｍ３＜０．００ （６‘）
また、第３光情報記録媒体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、１．００ｍｍ以下である。次に、第２光情報記録媒体を用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光情報記録媒体を用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下（ｔ１＜ｔ２である場合は、０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下が好ましい）であることが好ましい。

対物レンズの入射瞳径は、第１光情報記録媒体を用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ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情報記録媒体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情報記録媒体ドライブ装置に関して説明すると、光情報記録媒体ドライブ装置には、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情報記録媒体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情報記録媒体ドライブ装置本体ごと毎、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情報記録媒体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情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光路差付与構造によって生じる回折光を、光情報記録媒体の情報記録面にスポットとして集光する光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、使用波長の変化による回折効率の変動を小さく抑えることができる対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供でき、特に青紫色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光を用いる回折型の互換用対物レンズにおいて、使用波長の変化による回折効率の変動の小さい対物レンズ及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供できる。

本実施の形態にかかる光ピックアップ装置を概略的に示す断面図である。 図１の構成をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た断面図である。 本発明に係る実施例の対物レンズの光路差付与構造を示す断面図である。 本発明に係る対物レンズＯＢＪの一例を模式的に示す断面図である。 縦軸に回折効率、横軸に波長を取り、比較例にかかる第１基礎構造の波長依存性（ａ）、第２基礎構造の波長依存性（ｂ）、第３基礎構造の波長依存性（ｃ）、トータルでの波長依存性（ｄ）を示す図である。 縦軸に回折効率、横軸に波長を取り、参考例１にかかる第３基礎構造の波長依存性（ａ）、トータルでの波長依存性（ｂ）を示す図である。 縦軸に回折効率、横軸に波長を取り、参考例２にかかる第３基礎構造の波長依存性（ａ）、トータルでの波長依存性（ｂ）を示す図である。 縦軸に回折効率、横軸に波長を取り、参考例３にかかる第３基礎構造の波長依存性（ａ）、トータルでの波長依存性（ｂ）を示す図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ ホルダ
３ コリメートレンズ
３ａ レンズ部
３ｂ 中空円筒部
４ 立ち上げミラー
５ 半導体レーザ
６ 青紫色用偏光ビームスプリッタ
７ パワーモニタ
９ λ／４波長板
１０ 対物レンズ
１１ 偏光ビームスプリッタ
１２ サーボレンズ
１３ 光検出器
１４ アクチュエータ
１５ ２レーザ１パッケージ
１６ カップリングレンズ

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の好ましい一例をさらに詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１の構成をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た断面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置は、ＢＤ（或いはＨＤ）、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光情報記録媒体に対して情報の再生を行えるようになっているが、本発明は、２種類の光情報記録媒体（高密度光情報記録媒体を含む事が好ましい）に対して情報の再生を行う光ピックアップ装置や、１種類の光情報記録媒体（この場合は、高密度光情報記録媒体であることが好ましい）に対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置にも適用可能である。

本実施の形態の対物レンズ１０の光学面表面に、光路差付与構造である複数の基礎構造が形成されており、かかる基礎構造は、以下の式を満たす。

４ｎｍ≦|λα−λβ｜≦６０ｎｍ （１）
（λβ−λ１）×（λα−λ１）＜0 （２）
但し、
λα：波長λ１±５０ｎｍの範囲内においてある基礎構造の回折効率が最大となる波長
λβ：波長λ１±５０ｎｍの範囲内において別の基礎構造の回折効率が最大となる波長
光路差付与構造を有する対物レンズ１０について以下に記載する。対物レンズ１０は、少なくとも２つの種類の基礎構造（第１基礎構造と第２基礎構造）を重畳させた構造を光学面上に有する。

第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束のr次 （rは整数）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s次（sは整数）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t次（tは整数）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。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束のu次（uは整数）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v次（vは整数）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w次（wは整数）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。

尚、第１基礎構造および第２基礎構造に加えて第３基礎構造を重畳してもよい。第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のx次（ｘは整数）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ｙ次（ｙは整数）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ｚ次（ｚは整数）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。

r, s, tのうち少なくとも一つは０ではないことが好ましい。r, s, tのうち、１つ又は２つが０であってもよい。u, v, wのうち少なくとも一つは０ではないことが好ましい。
より好ましくは、u, v, wのどれも０ではない。x, y, zのうち少なくとも一つは０ではないことが好ましい。より好ましくは、x, y, zのどれも０ではない。また、以下の条件式を満たすことが好ましい。又、好ましくは、ｒ＝０，ｓ＝０，ｔ＝±１，ｕ＝２，ｖ＝１，ｗ＝１，ｘ＝１０，ｙ＝６，ｚ＝５である。

r + s + t < u + v + w < x + y + z
例えば、非球面の対物レンズ１０を設計する場合における好ましい設計方法を以下に記載する。まず、基準となる非球面を設計し、そこに最もピッチ幅が大きい基礎構造であって、ｒ、ｓ、ｔの値がそれぞれ設定された構造を第１基礎構造として載せるように設計する。次に、第１基礎構造の各ピッチ幅内のそれぞれの面について、第１基礎構造の次にピッチ幅が大きい基礎構造であって、ｕ，ｖ、ｗの値がそれぞれ設定された構造を第２基礎構造として第１基礎構造に重ねて載せるように設計する。さらに、第１基礎構造の各ピッチ幅内のそれぞれの面について、第２基礎構造の次にピッチ幅が大きい基礎構造であって、ｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ設定された構造を第３基礎構造として第１基礎構造及び第２基礎構造に重ねて載せるように設計する。４つめ以降の基礎構造を有する場合は、上述の作業を繰り返していけばよい。上述に記載するように、ピッチ幅の広い基礎構造から順々に基礎構造を重ねていくことが好ましい。なお、第１基礎構造、第２基礎構造、第３基礎構造をそれぞれ設計し、最後にそれらの基礎構造を基準面上で重ね合わせるようにしてもよいが、上述の方法のほうが好ましい。

対物レンズ１０の光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域と、周辺領域の周りの最周辺領域を有する。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域である。図４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。また、対物レンズ１０の中央領域には前述した基礎構造Ａ、基礎構造Ｂ及び基礎構造Ｅを重畳させてなる構造が設けられ、周辺領域には基礎構造Ａ及び基礎構造Ｆを重畳させてなる構造が設けられている。本実施形態において、最周辺領域にも基礎構造Ｆが設けられている。

中央領域の基礎構造は、中央領域の全面に設けられている。また、周辺領域の基礎構造も周辺領域の全面に設けられている。最周辺領域の基礎構造も、最周辺領域の全面に設けられている。

対物レンズ１０は、対物レンズ１０の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。すなわち、対物レンズ１０は、対物レンズ10の中央領域を通過する第1光束を、BD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１０は、対物レンズ１０の中央領域を通過する第２光束を、ＤＶＤ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１０は、対物レンズ１０の中央領域を通過する第３光束を、ＣＤ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、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤの保護基板の厚さｔ２が異なるので、中央領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造（好ましくは基礎構造Ａ）は、当該基礎構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤ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。さらに、中央領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造（先の基礎構造と同一の基礎構造であってもよいし、異なる基礎構造であってもよい。好ましくは基礎構造Ｂ）は、当該基礎構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＣＤ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。

また、対物レンズ１０の中央領域を通過した第３光束によって、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスとが形成される。

尚、本実施形態において、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、ＣＤの記録及び／又は再生に用いられ、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットは、ＣＤの記録及び／又は再生に用いられない。

また、対物レンズ１０は、対物レンズ１０の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。すなわち、対物レンズ１０は、対物レンズ１０の周辺領域を通過する第１光束を、BD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１０は、対物レンズ１０の周辺領域を通過する第２光束を、ＤＶＤ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、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤの保護基板の厚さｔ２が異なるので、周辺領域に設けられた少なくとも一つの基礎構造（好ましくは基礎構造Ａ）は、当該基礎構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、ＢＤの保護基板の厚さｔ１とＤＶＤ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。

また、周辺領域を通過した第３光束は、ＣＤの記録及び／又は再生に用いられず、ＣＤの情報記録面上でフレアを形成する。

対物レンズ１０は、対物レンズ１０の最周辺領域を通過する第１光束を、ＢＤ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、最周辺領域を通過した第２光束は、ＤＶＤの記録及び／又は再生に用いられず、ＤＶＤの情報記録面上でフレアを形成し、最周辺領域を通過した第３光束は、ＣＤの記録及び／又は再生に用いられず、ＣＤの情報記録面上でフレアを形成する。

対物レンズ１０の中央領域と周辺領域の境界は、ＮＡ３に相当する部分に形成されている。また、対物レンズ１０の周辺領域と最周辺領域の境界は、ＮＡ２に相当する部分に形成されている。対物レンズ１０の最外周の外側の境界は、ＮＡ１に相当する部分に形成されている。

次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の動作について説明する。図２において、ＢＤから情報の再生を行う場合、光源である第１半導体レーザ５を発光させると、そこから出射された波長λ１＝４０５ｎｍ前後のレーザ光束は、青紫色用偏光ビームスプリッタ６で反射され、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してモニター手段であるパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第１半導体レーザ５の出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物レンズ１０を介して、ＢＤの情報記録面に集光される。

ＢＤの情報記録面から反射した光束は、対物レンズ１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＢＤから情報の再生を行うことができる。

ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザ５からの光束をＢＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物レンズ１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。

ＤＶＤから情報の再生を行う場合、２レーザ１パッケージ１５内の第２半導体レーザを発光させると、そこから出射された波長λ２＝６６０ｎｍ前後のレーザ光束は、ＣＤ用回折格子１６を通過し、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６を通過し、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第２半導体レーザの出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物レンズ１０を介して、ＤＶＤの情報記録面に集光される。

ＤＶＤの情報記録面から反射した光束は、対物レンズ１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＤＶＤから情報の再生を行うことができる。

ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第２半導体レーザからの光束をＤＶＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物レンズ１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。

ＣＤから情報の再生を行う場合、２レーザ１パッケージ１５内の第３半導体レーザを発光させると、そこから出射された波長λ３＝７８５ｎｍ前後のレーザ光束は、ＣＤ用回折格子１６に入射して、トラッキング信号用の±１次回折光を生成する。かかるレーザ光束は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６を通過し、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第３半導体レーザの出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物レンズ１０を介して、ＣＤの情報記録面に集光される。

ＣＤの情報記録面から反射した光束は、対物レンズ１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＣＤから情報の再生を行うことができる。

ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第３半導体レーザからの光束をＣＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物レンズ１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。
（参考例）
本発明者らは、上述した実施の形態で用いられる対物レンズ１０における中央領域において重畳された複数の基礎構造について、以下のように比較例と比較して参考例を検討した。尚、中央領域は、上述の基礎構造Ｂ（以下、第１基礎構造とも呼ぶ），基礎構造Ａ（以下、第２基礎構造とも呼ぶ），基礎構造Ｅ（以下、第３基礎構造とも呼ぶ）とを重畳してなる構造を有している。第１基礎構造と第３基礎構造とが、波長λ１の４波長以上分の光路差を与えるような段差量であるため、第１基礎構造の回折効率が最大となる波長をλαとし、第３基礎構造の回折効率が最大となる波長をλβとする。図５（ａ）に示すように、第１基礎構造は、回折効率が最大となる波長（λα）を３９２．５ｎｍとして設計し、図５（ｂ）に示すように、第２基礎構造は、回折効率が最大となる波長を３９５ｎｍとして設計し、図５（ｃ）に示すように、第３基礎構造は、回折効率が最大となる波長（λβ）を４０５ｎｍとして設計すると、│λα−λβ│＝１２．５ｎｍである。またλ１＝４０５ｎｍであるため、（λβ−λ１）×（λα−λ１）の値は０となり、この実施形態は本発明の範囲外である比較例となる。図５（ａ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が３９２．５ｎｍであるときの第１基礎構造の計算結果である。図５（ｂ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が３９５ｎｍであるときの第２基礎構造の計算結果である。図５（ｃ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が４０５ｎｍであるときの第３基礎構造の計算結果である。第１基礎構造、第２基礎構造、第３基礎構造全体からなる第１光路差付与構造全体の回折効率は、概ね第１基礎構造、第２基礎構造、第３基礎構造それぞれの回折効率を掛け合わせたものとなるので、その波長依存性は図５(d)のようになる。これらの図から分かるように、段差の深い構造を用いる第１基礎構造および第３基礎構造の波長依存性が大きいため、第１光路差付与構造全体の波長依存性も急峻なものとなる。とくにこの例では波長が使用波長より大きい側に変動した場合、回折効率の低下が大きくなる。従って、青紫色半導体レーザの出射光の波長の平均値（λ１）が約４０５ｎｍであるため、第１光路差付与構造全体の回折効率は、波長変化１ｎｍに対して４ポイントも変動する事になる。ここでは、第１基礎構造における回折効率が最大となる波長および第２基礎構造における回折効率が最大となる波長を移動させても効果が薄いので、第３基礎構造における回折効率が最大となる波長を移動させることとする。

参考例１では、第１基礎構造と第２基礎構造とは共通に用いて、図６（ａ）に示すように、回折効率が最大となる波長（λβ）を４１０ｎｍとするように第３基礎構造を設計すると、│λα−λβ│＝１７．５ｎｍであり、また、（λβ−λ１）×（λα−λ１）の値は、−６２．５となり、０より小さい。図６（ａ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が４１０ｎｍであるときの第３基礎構造の計算結果である。これら３つの基礎構造を重畳した第１光路差付与構造におけるトータルの回折効率は、図５（ａ）に示した第１基礎構造の回折効率と、図５（ｂ）に示した第２基礎構造の回折効率と、図６（ａ）に示す第３基礎構造の回折効率とを掛け合わせた値となり、図６（ｂ）に示すようになる。従って、３つの基礎構造を重畳した第１光路差付与構造のトータルの回折効率が最大となる波長は、図６（ｂ）に示すように、４０２ｎｍとなり、青紫色半導体レーザ光の波長４０５ｎｍにおける回折効率の変動は、波長変化１ｎｍに対して２ポイントに回復することとなった。参考例２では、同様に第１基礎構造と第２基礎構造とは共通にして、図７（ａ）に示すように、回折効率が最大となる波長（λβ）を４１２．５ｎｍとするように第３基礎構造を設計すると、│λα−λβ│＝２０ｎｍであり、また、（λβ−λ１）×（λα−λ１）の値は、−９３．７５となり、０より小さい。図７（ａ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が４１２．５ｎｍであるときの第３基礎構造の計算結果である。これらを重畳した第１光路差付与構造におけるトータルの回折効率は、図５（ａ）に示した第１基礎構造の回折効率と、図５（ｂ）に示した第２基礎構造の回折効率と、図７（ａ）に示す第３基礎構造の回折効率とを掛け合わせた値となり、図７（ｂ）に示すようになる。従って、３つの基礎構造を重畳した第１光路差付与構造のトータルの回折効率が最大となる波長は、図７（ｂ）に示すように、４０４ｎｍとなり、青紫色半導体レーザ光の波長４０５ｎｍにおける回折効率の変動は、波長変化１ｎｍに対して１ポイントに回復することとなった。参考例３では、同様に第１基礎構造と第２基礎構造とは共通にして、図８（ａ）に示すように、回折効率が最大となる波長（λβ）を４１５ｎｍとするように第３基礎構造を設計すると、│λα−λβ│＝２２．５ｎｍであり、また、（λβ−λ１）×（λα−λ１）の値は、−１２５となり、０より小さい。図８（ａ）は回折効率が最大となる波長（ブレーズ化波長）が４１５ｎｍであるときの第３基礎構造の計算結果である。これらを重畳した第１光路差付与構造におけるトータルの回折効率は、図５（ａ）に示した第１基礎構造の回折効率と、図５（ｂ）に示した第２基礎構造の回折効率と、図８（ａ）に示す第３基礎構造の回折効率とを掛け合わせた値となり、図８（ｂ）に示すようになる。従って、３つの基礎構造を重畳した第１光路差付与構造のトータルの回折効率が最大となる波長は、図８（ｂ）に示すように、４０５ｎｍとなり、青紫色半導体レーザ光の波長４０５ｎｍにおける回折効率の変動は、波長変化１ｎｍに対してほぼ０になった。なお回折効率については、それぞれの基礎構造では回折次数の異なる複数の回折光が生じるが、そのうち光ディスク上にスポットを形成する特定の回折次数光の回折効率を計算している。同様に複数の基礎構造を重畳した光路差付与構造においても、多数の回折光が生じるが、光ディスク上にスポットを形成する特定の回折光についてのみ、回折効率を計算している。

以上より、第１基礎構造の回折効率が最大となる波長に対して、第３基礎構造の回折効率が最大となる波長を長くするように設計すれば、重畳した第１光路差付与構造におけるトータルの回折効率が最大となる波長も長くなる方に移動するが、第１基礎構造と第３基礎構造の回折効率が最大となる波長が互いに離れすぎると、トータルの回折効率のピーク値が下がることがわかった。これから、第１基礎構造と第３基礎構造の回折効率が最大となる波長のズレは、４ｎｍ以上６０ｎｍ以下であると望ましい。

なお周辺領域の基礎構造についても同様に、基礎構造Ｂおよび基礎構造Ｆについて、それらが第１光束について回折効率が最大となる波長を、それぞれ使用波長４０５nmに対し、一方は大きく、他方は小さく設定することで、同様の効果を得ることが出来る。

Claims (11)

1. ３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍを満たす所定の波長λ１の光束を、保護基板の厚さがｔ１の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行ない、５７０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍを満たす所定の波長λ２の光束を、保護基板の厚さがｔ２（≧ｔ１）の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行ない、７５０ｎｍ≦λ２≦８８０ｎｍを満たす所定の波長λ３の光束を、保護基板の厚さがｔ３（＞ｔ２）の光情報記録媒体の情報記録面に前記保護基板を通過させて集光することにより、情報の記録／再生を行なう光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
   前記対物レンズの光学面表面は中央領域と、中央領域の周りの周辺領域と、周辺領域の周りの最周辺領域を有し、
   前記中央領域には光路差付与構造としてある基礎構造と別の基礎構造のみを設け、
   前記中央領域の前記ある基礎構造と前記別の基礎構造を通過する前記波長λ１の光束、前記波長λ２の光束、前記波長λ３の光束をそれぞれ光情報記録媒体の情報記録面上に集光し、
   以下の式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レンズ。
   ４ｎｍ≦|λα−λβ｜≦６０ｎｍ （１）
   （λβ−λ１）×（λα−λ１）＜０ （２）
   但し、
   λα：波長λ１±５０ｎｍの範囲内において前記ある基礎構造の回折効率が最大となる波長
   λβ：波長λ１±５０ｎｍの範囲内において前記別の基礎構造の回折効率が最大となる波長
2. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一部は、光学面表面の前記中央領域上に重畳して形成されてい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用の対物レンズ。
3. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一部は、光学面表面の異なる領域上に形成されている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用の対物レンズ。
4. 前記ある基礎構造は、前記ある基礎構造を通過した前記波長λ１の光束のr次 （rは整数）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、前記波長λ２の光束のs次（sは整数）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、前記波長λ３の光束のt次（tは整数）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り、前記別の基礎構造は、前記別の基礎構造を通過した前記波長λ１の光束のu次（uは整数）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、前記波長λ２の光束のv次（vは整数）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、前記波長λ３の光束のw次（wは整数）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ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
5. ｕ＝２、ｖ＝１、ｗ＝１であることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
6. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１と、前記波長λ２との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
7. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１と、前記波長λ３との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
8. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の一方は、前記波長λ１と、前記波長λ１以外の波長との差に応じて、光情報記録媒体の保護基板の厚さに起因して生じる球面収差を補正する構造であり、前記２つの基礎構造の他方は、前記波長λ１の光束を用いて光情報記録媒体に対して記録／再生を行う際に、温度変化による球面収差の変化を補正する構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
9. 前記ある基礎構造と前記別の基礎構造の少なくとも一つは、前記波長λ１の光束を用いて光情報記録媒体に対して記録／再生を行う際に、温度変化による球面収差の変化を補正する構造であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
10. 波長λ１の光束を出射する光源と、請求項１〜９のいずれかに記載の対物レンズとを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 前記光源から出射された光束が前記対物レンズに入射する前に、前記光束の強度をモニターするモニター手段を有す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。