JPWO2005088625A1 - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

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Abstract

本発明に係る対物光学素子は、異なる３つの波長の光束を入射する光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置に使用され、光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記対物光学素子に、各光源から出射された光束がほぼ無限平行光束で入射する。前記対物光学素子は２枚以上の光学素子から構成され、第1の位相差付与構造が形成された第1の面と、第２の位相差付与構造が形成された第２の面を有し、前記第1の位相差付与構造と前記第２の位相差付与構造は、前記異なる３つの波長の光束がそれぞれに入射された際に、３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有する。

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、光源波長の異なる３つの光源から出射される光束を用いて、３つ以上の異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置に関する。
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高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５nm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、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の光ディスクに対して、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。
ところで、このような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、ＤＶＤ及びＣＤの３種類の光ディスク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手法として、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ものが考えられるが、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。
そこで、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といえる。又、光ディスクに対向して配置される対物光学系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。
しかるに、光ピックアップ装置において共通の対物光学素子を用いて互換を実現しようとする場合、それぞれの光ディスクに用いられる光源波長や保護基板厚が異なるため、光ディスクの情報記録面上に良好に収差補正のなされた集光スポットを形成するためには何らかの工夫が必要となる。
一つの収差補正の態様としては、対物光学素子への光の入射角を変えることが考えられる。かかる収差補正の態様によれば、対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変えることで、使用する光ディスクに応じた収差補正を行えるようになっている（特許文献１参照）。
特開２００１−６０３３６号公報。
しかるに、対物光学素子を共通の光路上に配置した場合、全ての波長の光束に対して無限平行光束を入射させて記録・再生する設計とすると、軸外入射光の性能を向上させることになるので好ましいが、特許文献１に記載の技術では、ＣＤの情報記録及び／又は再生時には発散光束を入射させており、軸外特性が悪くなる恐れがある。すなわち、対物光学素子への入射光束の発散度合いが大きくなるほど、トラッキング時にレンズシフトした際のコマ収差が大きく発生する恐れがある。
本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、異なる３つの波長を持つ光束を入射させた場合でも、良好な球面収差補正を行える対物光学素子および光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
本発明に係る対物光学素子は、異なる３つの波長を入射する光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有し、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される対物光学素子であって、前記対物光学素子は、光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、各光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、前記対物光学素子は２枚以上の光学素子から構成され、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第1の位相差付与構造が形成された第1の面と、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第２の位相差付与構造が形成された第２の面を有し、前記第1の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束、前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有し、前記第２の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有する。
本発明に係る対物光学素子は、例えば、ＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、共通の光路に配置された対物光学素子に対してほぼ無限平行光の光束が入射されるようになっているので、その軸外特性を向上させることができ、製造時の許容度が広がる。又、本発明に係る対物光学素子では、２つの面に設けた位相差付与構造を用いて、異なる３つの波長を持つ光束に対して位相差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行うため、単一の位相差付与構造を用いる場合と比較すると、位相差付与構造の負担が軽減され、輪帯ピッチなどが小さくなりすぎず製造の許容範囲が広がる。
図１は本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。 図２は対物光学素子ＯＢＪの概略断面図である。 図３は対物光学素子ＯＢＪの概略断面図である。 図４は対物光学素子ＯＢＪの概略断面図である。
以下、本発明の好ましい構成を説明する。
項１に記載の対物光学素子は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（０．５×λ１≦λ２≦０．７×λ１）の第２光源と、波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有し、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．９×ｔ１≦ｔ３≦２．１×ｔ１）の第３光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される対物光学素子であって、
前記対物光学素子は、前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第１光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第２光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、且つ、前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第３光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、前記対物光学素子は２枚以上の光学素子から構成され、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第1の位相差付与構造が形成された第1の面と、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第２の位相差付与構造が形成された第２の面を有し、前記第1の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有し、前記第２の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有する。
本構成によれば、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体又は前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、共通の光路に配置された前記対物光学素子に対して、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源からほぼ無限平行光の光束が入射されるようになっているので、その軸外特性を向上させることができ、製造時の許容度が広がる。又、本発明では、２面に設けた位相差付与構造を用いて、前記波長λ１，λ２、λ３のうち、少なくとも２つの光束に対して位相差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行うため、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体のいずれに対しても、その情報記録面上に、情報の再生及び／又は記録可能な集光スポットを形成できる。
項２に記載の対物光学素子は、項１に記載の構成において、前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であることが好ましい。
図２は、本発明の対物光学素子ＯＢＪを示す概略断面図であるが、光学面形状は誇張して描かれている。対物光学素子ＯＢＪは、同じプラスチック素材から形成された光学素子Ｌ１と光学素子Ｌ２とからなる。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部（連結部ともいう）を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合（例えば接着）することで一体化されており、すなわち両者の間隔は変化しない。光学素子L１、L２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。
光学素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図２に示すように、断面が鋸歯状の第１ブレーズ型回折構造ＢＤ１が形成されている。一方、光学素子Ｌ２の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）にも、図２に示すように、断面が鋸歯状の第２ブレーズ型回折構造ＢＤ２が形成されている。第１ブレーズ型回折構造ＢＤ１と、第２ブレーズ型回折構造ＢＤ２は、通過する波長λ１，λ２及びλ３の光束に回折作用を与えて収差補正を行い、かかる回折光の全ては、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行うために用いられる。
本明細書において、「ブレーズ型回折構造」とは、光軸を含む断面形状で見たときに、鋸歯状である回折構造をいい、「回折構造」は、入射された光束に対して、０次以外の所定次数を主な光束とする回折光束を出射する構造をいう。尚、鋸歯状であるかどうかの判別においては、歯の根元を結んだ包絡面に対してその歯の形状を見ることによって判別され得ることは当業者に良く知られた事項である。
また、本明細書において、「ほぼ無限平行光」とは、その無限平行光が入射される光学系の倍率ｍが、−１/５００≦ｍ≦１/５００を満たす場合を指すものとする。
項３に記載の対物光学素子は、項２に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１（図２参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （１）
本構成によれば、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ１の回折光のうち５次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ２の回折光のうち３次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ３の回折光のうち２次又は３次回折光が最も高い回折効率を有する。この効率の高い回折光を用いて、情報の記録及び／又は再生を行うことで、光源から出射された光束を効率的に利用でき、結果として省電力を図れる光ピックアップ装置を提供できる。
項４に記載の対物光学素子は、項２に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１（図２参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜１１×λ１／（ｎ１−１） （２）
本構成によれば、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ１の回折光のうち１０次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ２の回折光のうち６次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ３の回折光のうち５次回折光が最も高い回折効率を有する。この効率の高い回折光を用いて、情報の記録及び／又は再生を行うことで、光源から出射された光束を効率的に利用でき、結果として省電力を図れる光ピックアップ装置を提供できる。
項５に記載の対物光学素子は、項２に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１（図２参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜４×λ１／（ｎ１−１） （３）
本構成によれば、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ１の回折光のうち３次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ２の回折光のうち２次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ３の回折光のうち１次又は２次回折光が最も高い回折効率を有する。この効率の高い回折光を用いて、情報の記録及び／又は再生を行うことで、光源から出射された光束を効率的に利用でき、結果として省電力を図れる光ピックアップ装置を提供できる。
項６に記載の対物光学素子は、項１に記載の構成において、前記第１の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であり、前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であり、前記第１の位相差付与構造よりも前記第２の位相差付与構造の方が、光情報記録媒体側に配置されることが好ましい。
図３は、本発明の対物光学素子ＯＢＪを示す概略断面図であるが、光学面形状は誇張して描かれている。対物光学素子ＯＢＪは、同じプラスチック素材から形成された光学素子Ｌ１と光学素子Ｌ２とからなる。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部（連結部ともいう）を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合（例えば接着）することで一体化されており、すなわち両者の間隔は変化しない。光学素子L１、L２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。
光学素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図３に示すように、断面が鋸歯状のブレーズ型回折構造ＢＤ１が形成されている。一方、光学素子Ｌ２の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図３に示すように、光軸に対し同心円状に複数の輪帯を有する構造ＲＤ２が形成されている。ブレーズ型回折構造ＢＤ１は、通過する波長λ１，λ２及びλ３の光束に回折作用を与えて収差補正を行い、かかる回折光の全ては、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行うために用いられる。又、複数の輪帯を有する構造ＲＤ２は、通過する波長λ１，λ２及びλ３の光束を、位相差を与えて透過させ、かかる透過光の全ては、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行うために用いられる。尚、光学素子Ｌ２にブレーズ型回折構造を設け、光学素子Ｌ１に複数の輪帯を有する構造を設けても良い。
本明細書中において、「透過型位相差付与構造」とは、入射された光束に対して、位相差を付与した光束を出射する構造のうち、回折光束ではない透過光束（言い換えれば、回折光束を生じることなく、屈折作用により透過した光束）を主に出射する構造をいう。
項７に記載の対物光学素子は、項６に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１（図３参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （４）
本構成によれば、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ１の回折光のうち５次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ２の回折光のうち３次回折光が最も高い回折効率を有し、段差ｄ１のブレーズ型回折構造において生じる波長λ３の回折光のうち２次又は３次回折光が最も高い回折効率を有する。この効率の高い回折光を用いて、情報の記録及び／又は再生を行うことで、光源から出射された光束を効率的に利用でき、結果として省電力を図れる光ピックアップ装置を提供できる。
項８に記載の対物光学素子は、項６又は７に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２（図３参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
１×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （５）
本構成によれば、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ１の光束には位相差が付与されず、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ２の光束には、ほぼ０．４×２π又は−０．４×２πの位相差が付与され、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ３の光束には、ほぼ０．５×２πの位相差が付与される。この位相差を用いて、光情報記録媒体の保護基板厚の差に起因して生じる球面収差を補正することができる。
項９に記載の対物光学素子は、項６又は７に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２（図３参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （６）
本構成によれば、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ１の光束には位相差が付与されず、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ２の光束には、ほぼ０．２×２π又は−０．２×２πの位相差が付与され、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ３の光束には、ほぼ０．５×２πの位相差が付与される。この位相差を用いて、光情報記録媒体の保護基板厚の差に起因して生じる球面収差を補正することができる。
項１０に記載の対物光学素子は、項１に記載の構成において、前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であることが好ましい。
図４は、本発明の対物光学素子ＯＢＪを示す概略断面図であるが、光学面形状は誇張して描かれている。対物光学素子ＯＢＪは、同じプラスチック素材から形成された光学素子Ｌ１と光学素子Ｌ２とからなる。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部（連結部ともいう）を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合（例えば接着）することで一体化されており、すなわち両者の間隔は変化しない。光学素子L１、L２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。
光学素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図４に示すように、光軸に対し同心円状に複数の輪帯を有する構造ＲＤ１が形成されている。一方、光学素子Ｌ２の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図４に示すように、光軸に対し同心円状に複数の輪帯を有する構造ＲＤ２が形成されている。複数の輪帯を有する構造ＲＤ１、ＲＤ２は、通過する波長λ１，λ２及びλ３の光束を、位相差を与えて透過させ、かかる透過光の全ては、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行うために用いられる。
項１１に記載の対物光学素子は、項１０に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２（図４参照）は、以下の式を満たすことが好ましい。
１×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （８）
本構成によれば、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ１の光束には位相差が付与されず、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ２の光束には、ほぼ０．４×２π又は−０．４×２πの位相差が付与され、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ３の光束には、ほぼ０．５×２πの位相差が付与される。この位相差を用いて、光情報記録媒体の保護基板厚の差に起因して生じる球面収差を補正することができる。
項１２に記載の対物光学素子は、項１０に記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （９）
本構成によれば、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ１の光束には位相差が付与されず、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ２の光束には、ほぼ０．２×２π又は−０．２×２πの位相差が付与され、段差ｄ２を有する前記透過型位相差付与構造を通過した波長λ３の光束には、ほぼ０．５×２πの位相差が付与される。この位相差を用いて、光情報記録媒体の保護基板厚の差に起因して生じる球面収差を補正することができる。
なお、前記対物光学素子において前記波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離ｆは、０．８ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍであることが好ましい。
また、前記対物光学素子において、前記波長λ３の光束が前記第３光情報記録媒体の情報記録面上に形成する集光スポットの波面収差φは、０≦φ≦０．０６λｒｍｓであることが好ましい。
項１３に記載の対物光学素子は、項１〜１２のいずれかに記載の構成において、前記２枚以上の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の材料はプラスチックであることが好ましい。
項１４に記載の対物光学素子は、項１〜１３のいずれかに記載の構成において、前記２枚以上の光学素子の材料は全て同じであることが好ましい。
項１５に記載の対物光学素子は、項１〜１４のいずれかに記載の構成において、前記光ピックアップ装置の使用時において、前記２枚以上の光学素子の相対的間隔は変化しないように用いられることが好ましい。
項１６に記載の対物光学素子は、項１〜１５のいずれかに記載の構成において、前記２枚以上の光学素子は連結部を介して接着されて一体化されていることが好ましい。
項１７に記載の対物光学素子は、項１〜１６のいずれかに記載の構成において、前記第１の位相差付与構造又は前記第２の位相差付与構造によって、前記波長λ１の光束が入射された際に生じる色収差が補正されることが好ましい。
なお、前記対物光学素子において、前記第１光情報記録媒体は光軸方向に隔置された２つの情報記録面を有し、情報記録面の間隔ΔＬは、０．０１５ｍｍ≦ΔＬ≦０．０３０ｍｍであることが好ましい。
また、前記対物光学素子において、前記波長λ２の光束を出射する第２光源と前記波長λ３の光束を出射する第３光源とは１つのパッケージに収容されていることが好ましい。
また、前記対物光学素子において、各波長の光束を出射する光源は、全て１つのパッケージに配置されていることが好ましい。
項１８に記載の対物光学素子は、項１〜１７のいずれかに記載の構成において、前記波長λ３の光束を用いて前記第３光情報媒体に対して、情報の再生及び／又は記録を行う際に必要な開口数より外側に入射される前記波長λ３の光束を集光しないことが好ましい。
項１９に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（０．５×λ１≦λ２≦０．７×λ１）の第２光源と、波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源と、項１〜１８のいずれかに記載の対物光学素子を含む集光光学系と、を有し、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源のうち少なくとも２つの光源が単一のパッケージ内に収容された単一の光源ユニットを構成しており、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．９×ｔ１≦ｔ３≦２．１×ｔ１）の第３光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う。本構成の作用効果は、項１に記載の形態と同様である。
項２０に記載の光ピックアップ装置は、項１９に記載の構成において、前記第１光情報記録媒体は光軸方向に隔置された２つの情報記録面を有し、それら２つの情報記録面の間隔ΔＬは、０．０１５ｍｍ≦ΔＬ≦０．０３０ｍｍであることが好ましい。
項２１に記載の光ピックアップ装置は、項１９〜２０のいずれかに記載の構成において、前記波長λ２の光束を出射する第２光源と前記波長λ３の光束を出射する第３光源とは単一のパッケージ内に収容されて単一の光源ユニットを構成していることが好ましい。
項２２に記載の光ピックアップ装置は、項１９〜２１のいずれかに記載の構成において、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源は、単一のパッケージ内に配置された単一の光源ユニットを構成していることが好ましい。
また、本発明に係る別の光ピックアップ装置は、 波長λ１の第１光源と、波長λ２（０．５×λ１≦λ２≦０．７×λ１）の第２光源と、波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有し、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．９×ｔ１≦ｔ３≦２．１×ｔ１）の第３光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物光学素子は、前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第１光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第２光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、且つ、前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第３光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、
前記対物光学素子は２枚以上の光学素子から構成され、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第1の位相差付与構造が形成された第1の面と、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第２の位相差付与構造が形成された第２の面を有し、前記第1の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有し、前記第２の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有する。本構成の作用効果は、項１に記載の形態と同様である。
前記光ピックアップ装置において、前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であることが好ましい。
前記光ピックアップ装置の前記ブレーズ型回折構造において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことが好ましい。
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （１）
前記光ピックアップ装置の前記ブレーズ型回折構造において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことが好ましい。
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜１１×λ１／（ｎ１−１） （２）
前記光ピックアップ装置の前記ブレーズ型回折構造において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜４×λ１／（ｎ１−１） （３）
前記光ピックアップ装置において、前記第１の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であり、前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であり、前記第１の位相差付与構造よりも前記第２の位相差付与構造の方が、光情報記録媒体側に配置されることが好ましい。
前記光ピックアップ装置の前記ブレーズ型回折構造において、前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことが好ましい。
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （４）
前記光ピックアップ装置において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことが好ましい。
１×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （５）
前記光ピックアップ装置において、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （６）
前記光ピックアップ装置は、前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であることが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことが好ましい。
１×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （８）
前記光ピックアップ装置は、前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことが好ましい。
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （９）
前記光ピックアップ装置において、前記波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離ｆは、０．８ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍであることが好ましい。
前記光ピックアップ装置において、前記波長λ３の光束が前記第３光情報記録媒体の情報記録面上に形成する集光スポットの波面収差φは、０≦φ≦０．０６λｒｍｓであることが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記２枚以上の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の材料はプラスチックであることが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記２枚以上の光学素子の材料は全て同じであることが好ましい。
前記光ピックアップ装置の使用時において、前記光学素子の相対的間隔は変化しないことが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記２枚以上の光学素子は連結部を介して接着されて一体化されていることが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記第１の位相差付与構造又は前記第２の位相差付与構造によって、前記波長λ１の光束が入射された際に生じる色収差が補正されることが好ましい。
前記光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体は光軸方向に隔置された２つの情報記録面を有し、それら２つの情報記録面の間隔ΔＬは、０．０１５ｍｍ≦ΔＬ≦０．０３０ｍｍであることが好ましい。
前記光ピックアップ装置において、前記波長λ２の光束を出射する第２光源と前記波長λ３の光束を出射する第３光源とは単一のパッケージ内に収容されて単一の光源ユニットを構成していることが好ましい。
前記光ピックアップ装置において、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源は、単一のパッケージ内に配置された単一の光源ユニットを構成していることが好ましい。
前記光ピックアップ装置は、前記波長λ３の光束を用いて前記第３光情報媒体に対して、情報の再生及び／又は記録を行う際に必要な開口数より外側に入射される前記波長λ３の光束はフレア化されることが好ましい。
本明細書において、「フレア成分（フレア光）」とは、所定の情報記録面上での記録又は再生に必要なスポット形成に寄与しないような作用が及ぼされた所定開口数以上の光束のことであり、例えばＣＤの記録又は再生の場合にあっては当該ＣＤの記録又は再生に必要な開口数が０〜０．４３もしくは０．４５よりも高開口数に対応する入射光束に対して、波面収差が０．０７λｒｍｓ（この場合、λはＣＤ使用波長）以上の収差を生じさせている光束を指す。「フレア化」とは入射光束をこのような収差を生じさせる光束として情報記録面に対して照射させる様な特性とする事をいう。
本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。
本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ）を指すものとする。第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。尚、本明細書中、保護基板（保護層ともいう）の厚さというときは、厚さ０ｍｍも含めるものとする。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第１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。
光ピックアップ装置ＰＵは、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザ（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７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザ（第３光源）とを１つのパッケージに収容したレーザユニット２Ｌ１Ｐ（但し、第２光源と第３光源とをそれぞれ別のパッケージに収容しても良い）、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１光検出器ＰＤ１、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２及びＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２光検出器ＰＤ２、収差補正素子Ｌ１（第１光学素子）とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面非球面の集光素子Ｌ２（第２光学素子）とから構成された対物光学素子ＯＢＪ（図２〜４のいずれかに示すもの）、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、光学素子Ｅ１，Ｅ２からなるビームエキスパンダＥＸＰ、第１〜第４偏光ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ４、第１〜第３コリメートレンズＣＯＬ１〜ＣＯＬ３、第１センサーレンズＳＥＮ１、第２センサーレンズＳＥＮ２等から概略構成されている。
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、ビームエキスパンダＥＸＰで色収差を補正された後（ビームエキスパンダＥＸＰの代わりに第１コリメートレンズＣＯＬ１で色収差補正しても良い）、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ１の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面ＲＬ１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、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、ビームエキスパンダＥＸＰを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差を与えられ、第３コリメートレンズＣＯＬ３により収斂光束に変換され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まずレーザユニット２Ｌ１Ｐの第２光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図１において点線でその光線経路を描いたように、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ２の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２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を通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２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。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、レーザユニット２Ｌ１Ｐの第３光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図示していないが、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ３の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行い、波面収差φが０≦φ≦０．０６λｒｍｓの範囲に収まるようにする。情報記録面ＲＬ３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を通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２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、本実施の形態では、対物光学素子ＯＢＪを光学素子Ｌ１と光学素子Ｌ２とからなる２群構成とした。これにより、回折パワーや屈折パワーを２つの光学素子に分担させることができ、設計の自由度が向上するという利点があるが、これに限らず、対物光学素子ＯＢＪを単玉のレンズで構成し、このレンズの入射面と出射面に上記位相差付与構造を設けても良い。
また、上記の位相差付与構造により開口制限を行うことも可能であるが、対物光学素子ＯＢＪを構成する光学素子にダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を取り付けることで、対物光学素子に開口制限機能を持たせることにしても良い。なお、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。
（実施例１）
次に、実施例について説明する。実施例１は、図２に示す対物光学素子ＯＢＪに対応するものであり、即ち光学素子Ｌ１の光源側の光学面及び光学素子Ｌ２の光源側の光学面にブレーズ型回折構造が設けられている例である。表１−１、１−２にそのレンズデータを示す。表１−１、１−２中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。尚、本実施例において、ブレーズ型回折構造のブレーズ化波長をλＢ＝４０７ｎｍとすると、光軸に最も近い段差ｄ１は、Ｓ２面で７．３μｍ、Ｓ４面で３．８μｍである。
尚、集光素子の入射面（第４面）及び出射面（第５面）は、それぞれ数１式に表１−１、１−２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。
また、第１回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数２式の光路差関数に、表１−１、１−２に示す係数を代入した数式で規定される。
Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。
（実施例２）
実施例２も、図２に示す対物光学素子ＯＢＪに対応するものであり、即ち光学素子Ｌ１の光源側の光学面及び光学素子Ｌ２の光源側の光学面にブレーズ型回折構造が設けられている例である。表２にそのレンズデータを示す。非球面形状及び回折構造の形状は、数１，２に従う。尚、本実施例において、ブレーズ型回折構造のブレーズ化波長をλＢ＝４０７ｎｍとすると、光軸に最も近い段差ｄ１は、Ｓ２面で２．２μｍ、Ｓ４面で３．８μｍである。
（実施例３）
実施例３は、図３に示す対物光学素子ＯＢＪに対応するものであり、即ち光学素子Ｌ１の光源側の光学面にブレーズ型回折構造が設けられている例であり、光学素子Ｌ２の光源側の光学面に透過型位相差付与構造が設けられている例である。表４−１〜４−４、５−１〜５−５にそのレンズデータを示す。
非球面形状及び光路差付与形状は、数１、２式に従うが、輪帯状の構造において、１番目の輪帯の光軸方向の突出量ｘは、数３式で求まり、２番目から１４０番目の輪帯における光軸方向の突出量ｘは、数４式で求まる（但し、光源側への突出をマイナスで示す）。但し、ｈは光軸からの高さである。尚、本実施例において、ブレーズ型回折構造のブレーズ化波長をλＢ＝４０７ｎｍとすると、光軸に最も近い段差ｄ１は７．３μｍ、透過型屈折構造の段差ｄ２は７．３μｍである。
ｉは輪帯番号
尚、ＨＤ ＤＶＤが、光軸方向に隔置された２つの情報記録面を有する、いわゆる２層構造の場合、情報記録面の間隔ΔＬは、０．０１５ｍｍ≦ΔＬ≦０．０３０ｍｍであるが、ビームエキスパンダＥＸＰの素子Ｅ１、Ｅ２の間隔を変えることで、いずれの情報記録面にも情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となる。
本発明によれば、異なる３つの波長である光束を入射させた場合でも、良好な球面収差補正を行える対物光学素子を提供することができる。

Claims (22)

  1. 波長λ１の第１光源と、波長λ２（０．５×λ１≦λ２≦０．７×λ１）の第２光源と、波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有し、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（１．９×ｔ１≦ｔ３≦２．１×ｔ１）の第３光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される対物光学素子であって、
    前記対物光学素子は、前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第１光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第２光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、且つ、前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う際には、前記第３光源から出射された光束がほぼ無限平行光の光束で入射するように用いられ、
    前記対物光学素子は２枚以上の光学素子から構成され、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第1の位相差付与構造が形成された第1の面と、光軸方向から見たときに光軸を中心とした複数の輪帯面を備える第２の位相差付与構造が形成された第２の面を有し、
    前記第1の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有し、
    前記第２の位相差付与構造は、前記波長λ１の光束，前記波長λ２の光束及び前記波長λ３の光束がそれぞれに入射された際に、前記３つの光束ともそれぞれ回折光束が出射される構造、又は前記３つの光束ともそれぞれ回折作用を受けない透過光束が出射される構造を有することを特徴とする対物光学素子。
  2. 前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の対物光学素子。
  3. 前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の対物光学素子。
    ５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （１）
  4. 前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の対物光学素子。
    １０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜１１×λ１／（ｎ１−１） （２）
  5. 前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の対物光学素子。
    ３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜４×λ１／（ｎ１−１） （３）
  6. 前記第１の位相差付与構造は、ブレーズ型回折構造であり、前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であり、前記第１の位相差付与構造よりも前記第２の位相差付与構造の方が、光情報記録媒体側に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の対物光学素子。
  7. 前記２枚以上の光学素子のうち前記ブレーズ型回折構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ１は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の対物光学素子。
    ５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ１＜６×λ１／（ｎ１−１） （４）
  8. 前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第６又は７項に記載の対物光学素子。
    １×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （５）
  9. 前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の前記波長λ１における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯面の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第６又は７項に記載の対物光学素子。
    ３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （６）
  10. 前記第１の位相差付与構造及び前記第２の位相差付与構造は、透過型位相差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の対物光学素子。
  11. 前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の対物光学素子。
    １×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜２×λ１／（ｎ１−１） （８）
  12. 前記２枚以上の光学素子のうち前記透過型位相差付与構造が形成された光学素子の波長λ１の光束における屈折率をｎ１としたときに、前記各輪帯の光軸に平行な段差ｄ２は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の対物光学素子。
    ３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ２＜４×λ１／（ｎ１−１） （９）
  13. 前記２枚以上の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の材料はプラスチックであることを特徴とする請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載の対物光学素子。
  14. 前記２枚以上の光学素子の材料は全て同じであることを特徴とする請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記載の対物光学素子。
  15. 前記光ピックアップ装置の使用時において、前記２枚以上の光学素子の相対的間隔は変化しないように用いられることを特徴とする請求の範囲第１〜１４項のいずれかに記載の対物光学素子。
  16. 前記２枚以上の光学素子は、連結部を介して接着されて一体化されていることを特徴とする請求の範囲第１〜１５項のいずれかに記載の対物光学素子。
  17. 前記第１の位相差付与構造又は前記第２の位相差付与構造によって、前記波長λ１の光束が入射された際に生じる色収差が補正されることを特徴とする請求の範囲第１〜１６項のいずれかに記載の対物光学素子。
  18. 前記波長λ３の光束を用いて前記第３光情報媒体に対して、情報の再生及び／又は記録を行う際に必要な開口数より外側に入射される前記波長λ３の光束を集光しないことを特徴とする請求の範囲第１〜１７項のいずれかに記載の対物光学素子。
  19. 波長λ１の第１光源と、波長λ２（０．５×λ１≦λ２≦０．７×λ１）の第２光源と、波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の第３光源と、請求の範囲第１〜１８項のいずれかに記載の対物光学素子を含む集光光学系と、を有し、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源のうち少なくとも２つの光源が単一のパッケージ内に収容された単一の光源ユニットを構成しており、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第１光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１）の第２光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第２光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行ない、保護基板厚ｔ３（１．９×ｔ１≦ｔ３≦２．１×ｔ１）の第３光情報記録媒体の情報記録面に対して、前記第３光源から出射される光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置。
  20. 前記第１光情報記録媒体は光軸方向に隔置された２つの情報記録面を有し、それら２つの情報記録面の間隔ΔＬは、０．０１５ｍｍ≦ΔＬ≦０．０３０ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の光ピックアップ装置。
  21. 前記波長λ２の光束を出射する第２光源と前記波長λ３の光束を出射する第３光源とは単一のパッケージ内に収容されて単一の光源ユニットを構成していることを特徴とする請求の範囲第１９〜２０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  22. 前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源は、単一のパッケージ内に配置された単一の光源ユニットを構成していることを特徴とする請求の範囲第１９〜２１項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
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