JPWO2006121025A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

保護基板厚が異なる２種類の光情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生及び／又は情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第１の対物レンズと、
保護基板厚ｔ２の第２光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第２の対物レンズと、を有し、
前記第１の対物レンズの光源側の有効径と前記第２の対物レンズの光源側の有効径とはほぼ等しくなる。

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体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、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、高密度光ディスクとして、現在２つの規格が提案されている。１つはＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護基板厚みが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）であり、もう１つはＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護基板厚みが０．６ｍｍであるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）である。将来、市場にこれら２つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても記録／再生が行える高密度光ディスクプレーヤ／レコーダが望まれる。

一方、高密度光ディスクに対してのみ情報の記録／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場合がある。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、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／レコーダ等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。

しかるに、例えばＢＤとＨＤとは、開口数ＮＡや保護基板厚などの仕様が異なるので、共通する対物レンズを用いて、それらに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行おうとすると、対物レンズの設計の自由度が制限され、また温度特性の劣化などの問題が生じる。これに対し、以下の特許文献１においては、ＢＤ用の対物レンズとＨＤ用の対物レンズを２つ設けることによって、設計の自由度を確保しつつ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を開示している。

ところが、特許文献１に示す光ピックアップ装置においては、２つの対物レンズそれぞれに対して、別個の光源を設けているため、光ピックアップ装置の構成が複雑化し又大型化するという問題がある。
特開２００４−２９５９８３号公報

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、少なくとも保護基板厚さが互いに異なる２つの規格の高密度光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対物レンズを搭載した光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、保護基板厚が異なる２種類の光情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生及び／又は情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置であって、
第１光源と、前記第１光源からの第１光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第１の対物レンズと、前記第１光源からの第１光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第２の対物レンズと、を備え、
前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズが所定の条件を満たす。

本明細書においては、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レーザを使用する光ディスク（光情報記録媒体ともいう）を総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、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）、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えばＨＤ）も含むものとする。また、このような保護基板をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護基板或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、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レーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。

なお、ここでいう“媒体の保護層の厚さが同一”とは、ＤＶＤの後継の大容量光記録媒体であり、ＤＶＤ規格と高い互換性を有するＨＤ ＤＶＤの規格（ＨＤ ＤＶＤ規格）に準拠している範囲内でのＤＶＤ保護層との厚み違いは含むものとする。

本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列光ディスクの総称である。

（ａ）〜（ｂ）は回折構造の例を示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は回折構造の例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は回折構造の例を示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は位相差付与構造の例を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。 第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。 対物レンズの正面図（ａ）、側面図（ｂ）、背面図（ｃ）である。 光路をハーフミラーで分けて、対物レンズに光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。 光路をミラーを移動させて分け、対物レンズに光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。

以下、本発明に係る好ましい形態を説明する。

（項１）保護基板厚が異なる２種類の光情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生及び／又は情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置であって、
波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記光ピックアップ装置が保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第１の対物レンズと、
前記光ピックアップ装置が保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第２の対物レンズと、を備え、
前記第１の対物レンズの光源側の有効径と前記第２の対物レンズの光源側の有効径とをほぼ等しくした光ピックアップ装置である。

上記光ピックアップ装置は、
前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生を行う際の前記第１の対物レンズの像側開口数及び前記第１の対物レンズ焦点距離をそれぞれＮＡ１、ｆ１とし、前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生を行う際の前記第２の対物レンズの像側開口数及び前記第２の対物レンズ焦点距離をそれぞれＮＡ２、ｆ２とした場合に、下記の式を満足することが好ましい。

０．８≦（ｆ１・ＮＡ１）／（ｆ２・ＮＡ２）≦１．２ （１）
１つの対物レンズを用いて、保護基板厚の異なる前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、一方の光情報記録媒体に対して球面収差を補正すると、もう一方の光情報記録媒体においては、保護基板厚さの差により、球面収差が発生してしまう。例えば一方の光情報記録媒体に対して球面収差補正を行った場合の、もう一方の光情報記録媒体における３次の球面収差Ｗ４０は、
Ｗ４０＝｛Δｔ（ｎ_λ ^２−１）／（８ｎ_λ ^２）｝・ＮＡ^４ （３）
で表される。ここでΔｔ：光情報記録媒体間の基板厚差、ｎλ：波長λにおける光情報記録媒体基板の屈折率、ＮＡ：対物レンズの開口数、である。２種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が（３）式にある条件のように大きいときには、この球面収差が大きくなり問題となる。これに対し、従来は対物レンズに回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。

１つの対物レンズを用いて、保護基板厚の異なる前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、従来は対物レンズに回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。しかしながら、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体への情報の記録及び／又は再生を行う際に、同一波長の光束を同じ回折構造を通過させるようにした場合、両媒体使用時に対して回折効率を同時に大きくすることが不可能となるから、どちらか一方の効率のみが高くなる。例えば２つの回折次数で効率をバランスさせた場合、それぞれの効率が高く出来ないので、光量不足の問題が発生してしまい望ましくない。また、対物レンズの共役長を可変として保護基板厚差によって発生する球面収差の補正を行うことでそれぞれの光情報記録媒体に対応する場合には、２種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が（３）式にある条件のように大きいときには、厚い方の保護基板厚を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うに際してワーキングディスタンス（以下ＷＤ）を確保するために必要となる対物レンズの共役長が小さくなってしまい、例えば対物レンズのトラッキング等で発生するレンズシフトに対して発生するコマ収差の補正が困難となるので望ましくない。そこで、本発明においては、前記第１光情報記録媒体専用の対物レンズと、前記第２光情報記録媒体専用の対物レンズを別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物レンズ設計を行うことで、いずれの光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。

ところで、光源として一般的に用いられる半導体レーザから出射される光束は、その光軸直交方向断面で見たときに、光軸近傍が最も光強度が高く、周辺に向かうにつれて急激に光強度が低下するという、いわゆるガウシアン分布の光強度（ＲＩＭ強度）分布を有している。ここで、前記第１の対物レンズの開口数が、前記第２の対物レンズの開口数と異なる場合、一方の対物レンズに入射する光束は、半導体レーザから出射された光束の中央近傍の範囲を用いることで、適切な集光スポットを光情報記録媒体の情報記録面に集光させることができる。ところが、同じ半導体レーザを用いる場合、他方の対物レンズに入射する光束は、光軸から離れた範囲まで用いなくてはならず、周辺の光量が大きく低下する。かかる場合、いわゆるアポタイゼーション効果により、光情報記録媒体の情報記録面に集光されるスポットの径が太り、適切に情報の記録及び／又は再生を行えない恐れがある。

そこで、本発明においては、前記第１の対物レンズの有効径と、前記第２の対物レンズの有効径とをほぼ等しくすることによって、ＲＩＭ強度を略等しくし、それにより前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体のいずれの情報記録面に対しても、適切な集光スポットを形成できるようにしている。なお、有効径をＤとし、対物レンズの焦点距離をｆとし、開口数をＮＡとすると、Ｄ＝２・ｆ・ＮＡで表され、開口数ＮＡは光情報記録媒体の仕様により規定される。従って、有効径をほぼ等しくするとは、第１の対物レンズの焦点距離をｆ１、その開口数ＮＡ１とし、第２の対物レンズの焦点距離をｆ２、その開口数ＮＡ２としたときに、ｆ１・ＮＡ１≒ｆ２・ＮＡ２とすることに他ならない。従って、「有効径をほぼ等しくする」とは、以下の式を満たすことをいうものとする。
０．８≦（ｆ１・ＮＡ１）／（ｆ２・ＮＡ２）≦１．２ （１）
（項２）第２の波長λ２（λ２＞λ１）の光束を出射できる第２光源を有する項１に記載の光ピックアップ装置であって、第３の保護基板厚ｔ３（ｔ３≠ｔ１）を持つ第３光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズは、前記第２光束を前記第３情報記録媒体の情報面に集光させる光ピックアップ装置である。これにより、例えばＢＤ、ＨＤに加えてＤＶＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

（項３）第３の波長λ３（λ３＞λ２）の光束を出射できる第３光源を有する項２に記載の光ピックアップ装置において、第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１、ｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズは、前記第３光束を前記第４情報記録媒体の情報面に集光させる光ピックアップ装置である。これにより、例えばＢＤ、ＨＤに加えてＤＶＤ及びＣＤに対しても互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

（項４）項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源からの光束を、使用する光情報記録媒体に応じて、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズに入射させるように光路を切り替える切り替え機構をさらに有する光ピックアップ装置である。そのため、前記第１光源を複数の光情報記録媒体に対して共通に用いることができる。

（項５）項４に記載の光ピックアップ装置において、前記切り替え手段が、前記第１光源からの光束が通過する光路内に前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを選択的に挿入するための駆動機構を含む光ピックアップ装置。

（項６）項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の前記保護基板厚ｔ１と前記第２光情報記録媒体の前記保護基板厚ｔ２とが下記の式を満足する光ピックアップ装置である。

２．５＜ｔ２／ｔ１ （２）
（項７）項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源から前記第１の対物レンズまでの光路、又は前記第１光源から前記第２の対物レンズまでの光路中に配置されるコリメートレンズを備え、前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際及び前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際に、前記コリメートレンズが共用される光ピックアップ装置である。

（項８）項１〜７のいずれか一項に記載の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Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用の光ディスクであり、前記第２光情報記録媒体はＨＤ ＤＶＤ用の光ディスクである光ピックアップ装置である。

３種類の光情報記録媒体又は４種類の光情報記録媒体に前記対物レンズを対応させる場合、少なくとも一方の対物レンズは２種類の光情報記録媒体、又は３種類の光情報記録媒体の互換性を持つものとすることが望ましい。その際の互換性を与えるために、前記対物レンズに位相構造を持たせることが望ましい。

ここで、対物レンズの光学面上に形成する位相構造は、例えば第１波長λ１と第２波長λ２のように異なる波長の波長差に起因する色収差、及び／又は第１光情報記録媒体の保護基板と第２光情報記録媒体の保護基板のような異なる厚みに起因する球面収差を補正するための構造である。ここでいう色収差とは、波長差に起因する近軸像点位置の差、及び／又は、波長差に起因する球面収差を指す。

上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造としては、図１（ａ）、１（ｂ）に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図２（ａ）、２（ｂ）に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図３（ａ）〜３（ｄ）に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるものや、図４（ａ）、４（ｂ）に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。また、光路差付与構造としては、図４（ａ）、４（ｂ）に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。従って、図４（ａ）、４（ｂ）に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図１（ａ）乃至図４（ｂ）は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。

また、対物レンズは、プラスチックレンズであっても良いし、ガラスレンズであっても良い。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プラスチック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Ｎ_４０５が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ_４０５／ｄＴ（℃^−１）が−１０×１０^−５乃至−８×１０^−５の範囲内であるプラスチック材料を使用するのがより好ましい。

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と、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プラスチック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、対物レンズの材料として、プラスチック材料中に直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料を使用しても良い。温度が上昇すると屈折率が下がるプラスチック材料に、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機材料を均質に混成することで両者の屈折率の温度依存性を打ち消すことが可能となる。これにより、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率変化が小さい光学材料（以下、かかる光学材料を「アサーマル樹脂」と呼ぶ）を得ることが出来る。

ここで、集光素子の屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Ｌｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの公式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することにより、以下の数式（数１）のＡで表される。

但し、ｎはレーザ光源の波長に対する前記集光素子の屈折率であり、αは集光素子の線膨張係数であり、［Ｒ］は集光素子の分子屈折力である。

一般的なプラスチック材料の場合は、第１項に比べて第２項の寄与が小さいので第２項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合、線膨張係数αは７×１０^−５である、上式に代入すると、Ａ＝−１２×１０^−５となり、実測値と概ね一致する。ここで、アサーマル樹脂では、直径が３０ｎｍ以下の微粒子プラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−１２×１０^−５程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で１０×１０^−５未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、８×１０^−５未満、更に好ましくは、６×１０^−５未満に抑えることが、集光素子の温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。

例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。母材となるプラスチック材料は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。

尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

体積比率では、上記の例では８０：２０であるが、９０：１０〜６０：４０までの間で適宜調整可能である。９０：１０よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、６０：４０を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。

微粒子は無機物であることが好ましく、更に、酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。

尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり集光素子の透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録／再生に使用される青紫色レーザの出力が十分高くない現状においては、集光素子の青紫色レーザ光束に対する透過率が低いと、記録速度の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜１５ｎｍ以下であることが集光素子の透過率低下を防ぐ上で好ましい。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。尚、本実施形態において、第１光ディスク〜第４光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ４）は、ρ４＜ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第４ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２の倍率を、第１倍率Ｍ１〜第４倍率Ｍ４とする。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。

図５は、高密度光ディスク（第１光ディスク又は第２光ディスク）、従来のＤＶＤ（第３光ディスク）及びＣＤ（第４光ディスク）の全てに対して情報の記録／再生を行える、第１の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。

更に図６は、本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。まず、切り替え手段である対物レンズアクチュエータ装置から説明する。図６に示される対物レンズアクチュエータ装置（駆動手段ともいう）１０は、図５の光ピックアップ装置に配置されており、後述する半導体レーザからのレーザ光を、異なる光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光する対物レンズＯＢＪ１（第１の対物レンズともいう）、ＯＢＪ２（第２の対物レンズともいう）と、これらの対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２の光軸を，同一円周１３Ａ上に保持するレンズホルダ１３と、このレンズホルダ１３を円周１３Ａの中心軸の位置に設けられた支軸１４を介して回転自在に且つこの回転の中心軸に沿って往復移動自在に保持するシャーシ１５と、レンズホルダ１３を支軸１４に沿った方向に往復移動させるフォーカシングアクチュエータ（図示略）と、レンズホルダ１３に回転動作を付勢して各対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２の位置決めを行うトラッキングアクチュエータ２０とを備えている。この対物レンズアクチュエータ装置１０には、各アクチュエータの動作制御を行う動作制御回路（図示略）が設けられている。

対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２は、それぞれ円板状のレンズホルダ１３の平板面を貫通した孔部に装備されており、レンズホルダ１３の中心からそれぞれ等しい距離で配設されている。このレンズホルダ１３は、その中心部でシャーシ１５から立設された支軸１４の上端部と回転自在に係合しており、この支軸１４の下方には、図示を省略したフォーカシングアクチュエータが配設されている。

即ち、このフォーカシングアクチュエータは、支軸１４の下端部に設けられた永久磁石とこの周囲に設けられたコイルとにより電磁ソレノイドを構成し、コイルに流す電流を調節することにより、支軸１４及びレンズホルダ１３に対して当該支軸１４に沿った方向（図６における上下方向）への微小単位での往復移動を付勢し，焦点距離の調整を行うようになっている。

また、前述したようにこのレンズホルダ１３は、駆動機構であるトラッキングアクチュエータ２０によって、光軸と平行な軸線を有する支軸１４を中心とした第１回動動作又は第２回動動作が付与される。このトラッキングアクチュエータ２０は、レンズホルダ１３の端縁部に支軸１４を挟んで対称に設けられた一対のトラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂと、レンズホルダ１３の端縁部に近接してシャーシ１５上の支軸１４を挟んで対称となる位置にそれぞれ設けられた二組の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂとを備えている。

そして、トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが、一方の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂと個々に対向するときには、対物レンズＯＢＪ１が反射ミラー１６により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット２２Ａ，２２Ｂの位置が設定されており、また、マグネット２３Ａ，２３Ｂと個々に対向するときには、対物レンズＯＢＪ２が反射ミラー１６により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット２３Ａ，２３Ｂの位置が設定されている。

また、上述のレンズホルダ１３には、トラッキングコイル２１Ａとマグネット２２Ｂ又はマグネット２３Ｂ，及びトラッキングコイル２１Ｂとマグネット２２Ａ又はマグネット２３Ａとが対向することがないように、その回動範囲を制限する図示しないストッパが設けられている。

さらに、トラッキングアクチュエータ２０は、円形のレンズホルダ１３の外周の接線方向が光ディスクのトラックの接線方向と直交するように配設され、このレンズホルダ１３に微小単位で回動動作を付勢することによりレーザ光のトラックに対する照射位置のズレの補正を行うためのものである。そのため、このトラッキング動作を行うために、例えば、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが各マグネット２２Ａ，２２Ｂと対向した状態を保持しながら微妙にレンズホルダ１３に回動を付勢する必要が生じる。

かかるトラッキング動作を行うために、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂには、その内側に鉄片が装備されており、この鉄片が各マグネットに引き寄せられながら、これら各マグネットとの間に微妙な斥力を生じるように各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂに電流を流す制御が動作制御回路によって行われる構成となっている。

次に、光ピックアップ装置本体について説明する。本実施の形態においては、４種類の光ディスクＯＤ１〜ＯＤ４の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、図５に示すように対物レンズＯＢＪ１又は対物レンズＯＢＪ２のいずれかを光路内に挿入するものとする。尚、本実施の形態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２は、同一基板に取り付けられ、いわゆる２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐと呼ばれる単一ユニットを構成している。又、対物レンズＯＢＪ１、ＯＢＪ２の有効径はほぼ等しい。

［第１光ディスクＯＤ１に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
まず、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、対物レンズＯＢＪ１を光路内に挿入する。第１光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、波長選択素子であるダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタ（入射光束の内、第１の偏光方向成分の光束をある方向に出射させ、第１の偏光方向成分とは異なる第２の偏光成分を別の方向に出射させる特性を有するものをいう）ＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子Ｌ１）が光軸方向に可動のビームエキスパンダＥＸＰは、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。特に、ビームエキスパンダＥＸＰの他方の光学素子Ｌ２の光学面には回折構造（回折輪帯）が形成されており、これにより第１半導体レーザＬＤ１から出射された光束について色収差補正を行うようになっている。色収差補正用の回折構造は、光学素子Ｌ２のみならず、他の光学素子（コリメータＣＯＬ）等に設けても良い。尚、色収差補正機能は、回折構造によらず、位相構造、マルチレベルなどによっても達成可能である。

このようにビームエキスパンダＥＸＰを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光学素子Ｌ１を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。尚、色収差補正光学素子及び球面収差を抑制する手段は、ビームエキスパンダＥＸＰでなく、回折構造等を設けた対物レンズＯＢＪ１でも良い。

図５において、ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、対物レンズＯＢＪ１により、第１光ディスクＯＤ１の保護基板（厚さｔ１＝０．０８５〜０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ１、絞りＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１光ディスクＯＤ１に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第１半導体レーザＬＤ１からの光束を第１光ディスクＯＤ１の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ１を対物レンズＯＢＪ２と一体で移動させるようになっている。

［第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、対物レンズＯＢＪ２を光路内に挿入する。第１光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、波長選択素子であるダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタ（入射光束の内、第１の偏光方向成分の光束をある方向に出射させ、第１の偏光方向成分とは異なる第２の偏光成分を別の方向に出射させる特性を有するものをいう）ＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、対物レンズＯＢＪ２により、第２光ディスクＯＤ２の保護基板（厚さｔ２＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ２、絞りＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第２光ディスクＯＤ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第１半導体レーザＬＤ１からの光束を第２光ディスクＯＤ２の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ２を対物レンズＯＢＪ１と一体で移動させるようになっている。

［第３光ディスクＯＤ３に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
図５において、第２光源としての第２半導体レーザＬＤ２（波長λ２＝６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物レンズである対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第３光ディスクＯＤ３の保護基板（厚さｔ３＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３光ディスクＯＤ３に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第２半導体レーザＬＤ２からの光束を第３光ディスクＯＤ３の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２を移動させるようになっている。

［第４光ディスクＯＤ４に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第３光源としての第３半導体レーザＬＤ３（波長λ３＝７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ）から出射された光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物レンズである対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第４光ディスクＯＤ４の保護基板（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第４光ディスクＯＤ４に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザＬＤ３からの光束を第４光ディスクＯＤ４の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２を移動させるようになっている。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２と第３半導体レーザＬＤ３は、同一基板に取り付けられ、いわゆる３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐと呼ばれる単一ユニットを構成している。

第１半導体レーザＬＤ１、第２半導体レーザＬＤ２，第３半導体レーザＬＤ３からそれぞれ出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物レンズである対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれかの保護基板を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれか一項に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザＬＤ３からの光束を第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれかの情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ１又はＯＢＪ２を移動させるようになっている。

尚、以上述べた実施の形態においては、２つの対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２を保持したレンズホルダ１３を移動させることによって、いずれか一方の対物レンズを機械的に光路内に挿入するようにしているが、本発明は、そのような実施の形態に限定されることはない。例えば、対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２の位置を固定し、可動ミラーや可動プリズムを用いて、使用する光ディスクに応じて光束がいずれかの対物レンズに向かうように光路を変える構成や、可動部を用いないで偏光ビームスプリッタ等の偏光作用を利用して光路を変える構成の他、３つの光源から２つの対物レンズに向かう光学系を独立して２つ設けても良い。ここで「固定」とは「フォーカシングのために光軸方向には動くが、光軸と垂直方向の移動はしない」という意味である。更に、対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２は必ずしも別体である必要はなく、例えばプラスチック樹脂から形成する場合、対物レンズＯＢＪ１，ＯＢＪ２を並設した光学素子を一体的に形成することもできる。

（第３の実施の形態）
以下の図９、１０は、上述した対物レンズの位置を固定配置した場合のピックアップ装置構成例を示したものである。図９は、半導体レーザＬ１からの光束を、切り替え手段を構成するビームスプリッタ素子としてのハーフミラーＨＭＲにより分岐し、各光軸が平行となるよう、固定的に配置されている第１の対物レンズＯＢＪ３および第２の対物レンズＯＢＪ４に光束を導き各ディスクの情報の記録及び／又は再生する構成を示したものである。

図９では、ＢＤ又はＨＤ用の第１光源としての半導体レーザＬ１を備える一方、ＤＶＤ／ＣＤ用の第２光源としての半導体レーザＬ２及び第３光源としての半導体レーザＬ３を１パッケージ化して設けた光源ユニット２Ｌ１Ｐを備えている。本実施の形態においても第１の対物レンズＯＢＪ３および第２の対物レンズＯＢＪ４の有効径はほぼ等しい。

［第１光ディスクＯＤ１に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
まず、第１光源としての第１半導体レーザＬ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、複数の光学素子を有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。ビームエキスパンダの作用効果については、上述した実施の形態と同様である。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ハーフミラーＨＭＲにより光束の一部を透過、一部を反射させる。

ここでのハーフミラーＨＭＲは、波長λ１の光束について、入射光束の大部分を透過光と反射光に分離させる構成であり、波長λ２，λ３の光束については入射光束の大部分を透過又は反射（図９は反射の構成）させる特性を有するものである。

ハーフミラーＨＭＲで透過した光束の一部を折り曲げミラーＭＲにて反射させ、光の進行方向を変更させて、絞りＡＰを介して第２の対物レンズＯＢＪ４に入射させ、第１光ディスクＯＤ１の保護基板（厚さｔ１＝０．０８５〜０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。

そして、情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ４、絞りＡＰを透過し、反射ミラーＭＲで反射されてハーフミラーＨＭＲを透過し、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬ、ダイクロイックプリズムＤＰを透過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１光ディスクＯＤ１に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光検出器ＰＤ１上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第１半導体レーザＬ１からの光束を第１光ディスクＯＤ１の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ４を移動させるようになっている。

［第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
まず、第１光源としての第１半導体レーザＬ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、ビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ハーフミラーＨＭＲにより光束の一部を透過、一部を反射させる。

第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録又は再生を行う場合には、前記ハーフミラーＨＭＲで反射した光束の一部を、絞りＡＰを介して第１の対物レンズＯＢＪ３に入射させ、第２光ディスクＯＤ２の保護基板（厚さｔ２＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。

そして、情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズＯＢＪ３、絞りＡＰを透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射し、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬ、ダイクロイックプリズムＤＰを透過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第２光ディスクＯＤ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光検出器ＰＤ１上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第１半導体レーザＬ１からの光束を第２光ディスクＯＤ２の情報記録面上に結像するように対物レンズＯＢＪ３を移動させるようになっている。

［第３光ディスクＯＤ３に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第２光源としての第２半導体レーザＬ２（波長λ２＝６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ）から出射された光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過してダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、ビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ハーフミラーＨＭＲでその大部分が反射するので、かかる反射光は絞りＡＰを介して第１の対物レンズＯＢＪ３に入射され、第３光ディスクＯＤ３の保護基板（厚さｔ３＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１の対物レンズＯＢＪ３、絞りＡＰを透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬを透過して、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３光ディスクＯＤ３に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第２光検出器ＰＤ２上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第２半導体レーザＬ２からの光束を第３光ディスクＯＤ３の情報記録面上に結像するように第１の対物レンズＯＢＪ３を移動させるようになっている。

［第４光ディスクＯＤ４に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第３光源としての第３半導体レーザＬ３（波長λ３＝７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ）から出射された光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過してダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、ビームエキスパンダＥＸＰに入射する。

ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、ハーフミラーＨＭＲでその大部分が反射され、かかる反射光は絞りＡＰを介して第１の対物レンズＯＢＪ３に入射され、第４光ディスクＯＤ４の保護基板（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。

そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１の対物レンズＯＢＪ３、絞りＡＰを透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬを透過し、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第４光ディスクＯＤ４に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第２光検出器ＰＤ２上で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う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第３半導体レーザＬ３からの光束を第４光ディスクＯＤ４の情報記録面上に結像するように第１の対物レンズＯＢＪ３を移動させるようになっている。

なお、ここでのビームエキスパンダＥＸＰは複数の光学素子で構成され、少なくとも一つの光学素子が光軸方向に可動して、コリメータＣＯＬからの平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）する構成となっている。しかしビームエキスパンダＥＸＰは他の機能として色収差や球面収差を補正する機能を有していても良い。又、ここでの色収差とは、波長変動により生ずる色収差（球面色収差を含む）であり、球面収差とは、各ディスク間の保護基板厚み差により生ずる球面収差、温度変動により生ずる球面収差のいずれか少なくとも一つを指す。

また、これらの収差補正は、必ずしもビームエキスパンダＥＸＰを複数の光学素子で可動する構成に限定されず、その光学面の少なくとも一つに複数の段差構造を形成して行うものであっても良い。ここでの段差構造には、前述した『位相構造』よりも更に広い概念を含むものであり、入射光束に対して回折作用を生じさせてそれらの収差を減らすための回折構造、位相差を生じさせてそれらの収差を減らすための位相構造、もしくはこれらの構造の両方を異なる光学面上にそれぞれ構成するか、又は同一光学面上に重畳させて構成する段差構造、波長選択性を持たせた階段状段差構造のいずれもその範疇に含まれる。勿論、ここでのビームエキスパンダＥＸＰは複数の光学素子により構成しているが、単一の光学素子であっても良い。

また、このような段差構造は、ビームエキスパンダＥＸＰに限らず、他の光学素子（コリメータＣＯＬ）等に設けても良く、勿論、対物レンズＯＢＪ３（ＯＢＪ４）に設けるものであっても良い。

このようにビームエキスパンダＥＸＰを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光源側の光学素子を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。なお、図９および１０では光検出器ＰＤ１、ＰＤ２をそれぞれ別々に備えているが、これらの光検出器は、第１乃至第３光源からの各光束に対して共用して用いられる一つのセンサで構成しても良い。その場合、図９および１０に示される光検出器ＰＤ１、ＰＤ２は省略することができる。

また、本図ではコリメータＣＯＬは３波長共用のもの１つ用いているが、これを第１の光ディスクＯＤ１（例えばＢＤ）用と、第３及び第４の光ディスクＯＤ３，ＯＤ４（例えばＤＶＤ／ＣＤ用）の２つで用いても構わない。

また図９および１０では、対物レンズＯＢＪ３、ＯＢＪ４に入射する光束の進行方向をそれぞれ変更するためハーフミラーＨＭＲを用いた。これは光学系の素子数を減少させるための構成としては好ましい構成であるが必ずしもこれに限定されるものではない。

つまりここで用いられるビームスプリッタは、入射光束を各対物レンズに導く事が可能なように複数の進行方向に変更可能な構成であれば良く、ハーフミラーのような入射光束を選択的に透過、反射して行うものだけに限定されず、例えば偏光ビームスプリッタの様に入射光束の第１偏光方向成分と、それとは異なる偏光方向成分を持つ第２偏光方向成分とに分離する構成であっても良い。その場合、図９のような光学系の構成においては、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１はハーフミラーにする必要がある。

また、図１０は図９と同じく、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズＯＢＪ３およびＢＤ専用の対物レンズＯＢＪ４の２レンズ方式で青紫色レーザの光路をミラーＭＲを移動させることで達成している構成を示したものである。

具体的には、図１０に示す構成では、図９のハーフミラーＨＭＲを省略し、切り替え手段としての反射ミラーＭＲを、使用する光ディスクに応じて、第１の対物レンズＯＢＪ３に光束を導くための第１位置と、第２の対物レンズＯＢＪ４に光束を導くための第２位置との間で、不図示の駆動手段を用いて移動させている。ハーフミラーと異なりミラーＭＲへの入射光のほぼ全てが反射される点を除いては、本例における光ディスクの情報記録及び／又は再生は、原則的に図９に示す例と同様に行なわれるので、詳細な説明は省略する。

以上の実施の形態で、第１光源（例えば半導体レーザＬ１）と第２光源（例えば半導体レーザＬ２，Ｌ３）とは、非積層状態で配置されており、すなわち第１光源と第２光源とで共通の光路を用いるようにできるので、配置の自由度が向上する。

次に、上述の実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、以下の実施例において、ＮＡ１＝０．８５〜０．９であり、ＮＡ２＝０．６５〜０．６７であり、ＮＡ３＝０．６０〜０．６７であり、ＮＡ４＝０．４５〜０．５３である。更に、ＨＷＬは回折格子のブレーズ化波長（例えば回折構造ＨＯＥの設計波長）であるものとする。又、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。

尚、対物光学系の光学面は、それぞれ数２式に表２〜２０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、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数３式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。

Ｃ_ｉは光路差関数の係数（ＨＯＥ係数）である。
（実施例Ａ）
実施例Ａでは、第１の対物レンズは、ＨＤ（第２の光ディスク）及びＤＶＤ（第３の光ディスク）共用であり、第２の対物レンズは、ＢＤ（第１の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。

実施例Ａにおける第１の対物レンズの実施例１〜６について説明する。
（実施例１〜４）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１には、図１（ａ）、１（ｂ）で示すような鋸歯状の回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束と、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は、それぞれの実施例において、以下の表１に示す次数において最も回折効率が高くなる。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。

次に、第１の対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。各実施例のレンズデータを表２〜５に示す。表２〜５において、ＯＤとは物点から第１面の頂点までの距離を表す。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、両光ディスクに対する使用ＮＡがＮＡ２で同じことから１つの領域で構成されているが、使用する光束の波長が第１の波長λ１と第２の波長λ２と違うことから（λ１＜λ２）、第１半導体レーザからの第１光束が通過するＮＡ２領域と、第２半導体レーザからの第２光束が通過するＮＡ２領域では、第２光束に対するＮＡ２領域の方が大きくなるので、第１光束のＮＡ２領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、第１光束のＮＡ２から第２光束のＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、それぞれに別の位相構造を設けてもよい。

回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の第１光束と、第２の波長λ２の第２光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物レンズの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造でもある。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄは、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥに対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して＋２次回折光の回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、というような回折効率の振り分けが可能である。その他回折次数のペアについても同様の効率振り分けが可能であり、それぞれにおいて実用上十分な回折効率が得られる。また、ここで第１波長λ１に対して最適化することで、第２光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥとして、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するようなものとした場合、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学レンズの使用可能な温度範囲を広げることが可能である。

このように回折構造ＤＯＥを用いることで、２種類の光ディスクに１つの対物レンズで対応しながら、それぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第２光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。

（実施例５）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。かかる対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。実施例５のレンズデータを表６に示す。

（実施例６）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、両光ディスクに対して使用するＮＡがＮＡ２で同じことから１つの領域で構成されていて、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。また単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。

次に、第１の対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。実施例６のレンズデータを表７に示す。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。

第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ （１２）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対する媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（本明細書においては「０次回折光」という。）。

一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５６０１−１）×（１．５４０７３−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。

このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物レンズで対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ３を全て０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第２光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１を回折構造ＨＯＥとしたが、回折構造ＨＯＥを光ディスク側光学面Ｓ２に設けてもよい。

実施例Ａにおいて、以上の第１の対物レンズと組み合わせて用いることができる第２の対物レンズの実施例１〜２について説明する。

（実施例１）
第２の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１は、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、第１領域ＡＲＥＡ１には、図１（ａ）、１（ｂ）で示すような鋸歯状の回折構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は２次光として、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は１次光として回折する。第２領域ＡＲＥＡ２は、第１領域ＡＲＥＡ１のベースとなる非球面形状とは違う形状の非球面となっている。また単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。

次に、第２の対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例１のレンズデータを表８に示す。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２は、位相構造を持っていないが、ここに第１領域ＡＲＥＡ１とは別の位相構造を設けてもよい。

回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の光束と、第３の波長λ３の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物レンズの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造とすることも出来る。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥが、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有すると、環境温度変化に伴い単玉レンズで発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げられる。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に設けられた回折構造ＤＯＥの各輪帯の幅は、第３光束に対して有限倍率（ここではＭ４＝−０．１６６）としつつ、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＤＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＤＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束は、ＣＤの情報記録面上に良好なスポットを形成する。また、本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。

（実施例２）
第２の対物レンズは、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、そのディスク側面Ｓ２に、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第３の波長λ３＝７８０ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。ここで本実施例では省略しているが、Ｌ１レンズの光源側面Ｓ１に、図２（ａ）、２（ｂ）や図４（ａ）、４（ｂ）で示すような輪帯構造が設けられていてもよい。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第３の波長λ３＝７８０ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１のベースとなる面形状は平板形状で、光学面Ｓ２のベースとなる面形状は凹球面である。ここで、このベース面は平面や球面以外であっても良く、例えば非球面形状とすることで軸外収差の補正や高次収差のコントロール等に自由度が増えて有利となる。

一方、Ｌ２レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、Ｌ２レンズ単体ではＬ１レンズの凹球面で決まる有限倍率と、ＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。本実施例のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物レンズと、ＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第３光束の球面収差補正過剰を、第３光束に対する倍率を有限倍率とすることでＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。

次に、第２の対物レンズの詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０８７であり、アッベ数νｄが５６．３のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４０３、λ３＝７８０ｎｍに対する屈折率は１．５０２６１である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６１５４４であり、アッベ数νｄが６０．０のガラスモールドレンズである。実施例２のレンズデータを表９に示す。

Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。

Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ３からＮＡ４までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ３には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。

第３領域ＡＲＥＡ３に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ（μｍ）は、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝１・ｑ （１３）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では１×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８０μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛１×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛１×０．４０５／（１．５２４０３−１）×（１．５０２６１−１）／０．７８０｝×λ３＝０．４９８・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。

ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。

また、ここでＬ１レンズの光源側の光学面Ｓ１は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。

Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２に設けられた回折構造ＨＯＥの各輪帯の幅は、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。

このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物レンズで対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ４を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第４光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、Ｌ１レンズに回折構造ＨＯＥを設けたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。

更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１や第２領域ＡＲＥＡ２、光ディスク側の光学面Ｓ２の第４領域ＡＲＥＡ４には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造が形成されていても良い。かかる回折構造ＤＯＥは、対物レンズの色収差を抑制するための構造である。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥに対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

本実施例における第２の対物レンズでは、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥはＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第３光束が共通に透過する領域では第１光束と第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

本実施例のＬ１レンズでは、ディスク側の光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成したが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。

（実施例Ｂ）
実施例Ｂでは、第１の対物レンズは、ＨＤ（第２の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用であり、第２の対物レンズは、ＢＤ（第１の光ディスク）及びＤＶＤ（第３の光ディスク）共用である。

実施例Ｂにおける第１の対物レンズの実施例１〜４について説明する。

（実施例１〜２）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１には、図１（ａ）、１（ｂ）で示すような鋸歯状の回折構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は２次光として、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は１次光として回折する。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。

次に、第１の対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例１のレンズデータを表１０に示し、実施例２のレンズデータを表１１に示す。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、１つの領域で構成されているが、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていてそれぞれに別の位相構造を設けてもよい。

回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の光束と、第３の波長λ３の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造でもある。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げている。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＤＯＥの各輪帯の幅は、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＤＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＤＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。

このように回折構造ＤＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物レンズで対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ４を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第２光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。

（実施例３）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。

次に、第１の対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例３のレンズデータを表１２に示す。

単玉レンズＬ１は、レンズ単体で倍率Ｍ２＝０とＨＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第２倍率Ｍ２と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＨＤの保護基板と、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物レンズとＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第３光束の球面収差補正過剰を、第３光束に対する倍率を有限倍率とすることでＨＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。

（実施例４）
第１の対物レンズは、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。また半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２は平面であるが、ここに別の位相構造を設けてもよい。

次に、対物レンズの詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例４のレンズデータを表１３に示す。

単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。

第３領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝１・ｑ （１４）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では１×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛１×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛１×０．４０５／（１．５６０１−１）×（１．５３７２−１）／０．７８５｝×λ３＝０．４９５・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第１光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。

ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。

実施例Ｂにおいて、以上の第１の対物レンズと組み合わせて用いることができる第２の対物レンズの実施例１〜２について説明する。

（実施例１）
第２の対物レンズは、プラスチックレンズ２枚構成で、光源側からＬ１レンズ、Ｌ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。Ｌ１レンズの光ディスク側面Ｓ２には、図２（ａ）、２（ｂ）や図４（ａ）、４（ｂ）で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化やレンズ屈折率変化等、設計から波長や屈折率がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１及びＳ２のベースとなる面形状は非球面形状である。Ｌ２レンズがプラスチックレンズの両面非球面レンズである。

次に、第２の対物レンズの詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４６９、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５０６５０である。また、Ｌ２は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズである。また、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズとＬ２レンズの領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。尚、Ｌ１レンズとＬ２レンズ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。実施例１のレンズデータを表１４に示す。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。

第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ１（μｍ）は、
Ｄ１・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ （１５）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤ１がこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光としてそのまま透過する。

一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５０６５０−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。

Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、１つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差Ｄ２（μｍ）は、
Ｄ２・（Ｎ１−１）／λ１＝５ （１６）
に設定されている。この段差に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する輪帯間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

しかし、第１の波長λ１の半導体レーザが、本来の０．４０５μｍから、例えばλ１’＝０．４１０μｍに変化した場合、０．４１０μｍに対するＬ１レンズの媒質屈折率は１．５２４であることから、隣接する輪帯間の光路差は、５×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５２４−１）／０．４１０）×λ１’＝４．９３３・λ１’（μｍ）となる。この光路差で発生する収差と対物レンズ全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。

また、ここでＬ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。

第２の対物レンズは、位相構造のないＬ１レンズとＬ２レンズの組合せで、第１波長λ１と倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第２倍率Ｍ３を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板の厚さの違いにより、対物レンズとＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＨＯＥ１の各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。

このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学光学素子で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、Ｌ１レンズを回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。

更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２や光ディスク側の光学面Ｓ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造が形成されていても良い。回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

本実施例における対物レンズでは、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２で回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ［Ｌレンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３］に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げている。

本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に輪帯を形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。

（実施例２）
第２の対物レンズは、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。Ｌ１レンズの光ディスク側面Ｓ２には、図２（ａ）、２（ｂ）や図４（ａ）、４（ｂ）で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１及びＳ２のベースとなる面形状は平板形状である。

Ｌ２レンズは、ガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物レンズはＬ２レンズ単体で倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板の厚さの違いにより、対物レンズとＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。

次に、第２の対物レンズの詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４６９、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５０６５０である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６８８９３であり、アッベ数νｄが３１．１のガラスレンズである。実施例２のレンズデータを表１５に示す。

Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。

第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ１（μｍ）は、
Ｄ１・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ （１６）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤ１がこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま０次回折光として透過する。

一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５０６５０−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。

Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、１つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差Ｄ２（μｍ）は、
Ｄ２・（Ｎ１−１）／λ１＝５ （１７）
に設定されている。この段差に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する輪帯間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

しかし、第１の波長λ１の半導体レーザが、本来の０．４０５μｍから、例えばλ１’＝０．４１０μｍに変化した場合、０．４１０μｍに対するＬ１レンズの媒質屈折率は１．５２４であることから、隣接する輪帯間の光路差は、５×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５２４−１）／０．４１０）×λ１’＝４．９３３・λ１’（μｍ）となる。この光路差で発生する収差と対物レンズ全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。

また、ここでＬ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に設けられた回折構造ＨＯＥ１の各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。

このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第２光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例ではＬ１レンズを回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。

更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２や光ディスク側の光学面Ｓ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造が形成されていても良い。かかる回折構造ＤＯＥは、対物光学系の色収差を抑制するための構造である。

回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

本実施例における第２の対物レンズでは、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ［Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３］に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げている。

本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に輪帯を形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。

（実施例Ｃ）
実施例Ｃでは、第１の対物レンズは、ＢＤ（第１の光ディスク）専用であり、第２の対物レンズは、ＨＤ（第２の光ディスク）、ＤＶＤ（第３の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。

実施例Ｃにおける第１の対物レンズの実施例１について説明する。

（実施例１）
第１の対物レンズは、ガラス材料の単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。ｄ線での屈折率ｎｄが１．６９３５であり、アッベ数νｄが５３．２であり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．７１１５７である。実施例１のレンズデータを表１６に示す。

実施例Ｃにおいて、以上の第１の対物レンズと組み合わせて用いることができる第２の対物レンズの実施例１について説明する。

（実施例１）
第２の対物レンズは、プラスチックからなるＬ１レンズからなる。

Ｌ１レンズは、その光源側面Ｓ１に、図１（ａ）、１（ｂ）で示すような断面が鋸歯状の階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥ１及び回折構造ＤＯＥ２が設けられている。光源側面Ｓ１は、光軸を中心とした２つの領域で構成され、ＣＤ使用時の開口数ＮＡ３の領域に対応する内側領域では、回折構造ＤＯＥ１によって第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、１０次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、６次光として回折し、第３の波長λ３＝７８５ｎｍ、の光束は、５次光として回折される。一方、ＮＡ３の外側領域では、前記内側領域とは異なる回折構造ＤＯＥ２によって、第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、５次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、３次光として回折される。これら光源側面Ｓ１のベースとなる面形状、及び光ディスク側面Ｓ２のベースとなる面形状はそれぞれ２つの領域からなる非球面形状である。２つの領域を設けることにより、特にＣＤ使用時の軸外特性を向上させている。尚、かかるＬ１レンズに入射する光束は、波長λ１の光束及び波長λ２に光束は収束光として入射し、波長λ３の光束は発散光として入射するようになっている。実施例１のレンズデータを表１７〜１８に示す。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１、第２領域ＡＲＥＡ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造である回折構造ＤＯＥ１、回折構造ＤＯＥ２、が形成されている。

回折構造ＤＯＥ１、及び回折構造ＤＯＥ２は、３つの異なる波長の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うための構造であり、なお且つ、Ｌ１レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。

回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

回折構造ＤＯＥ２において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、例えば波長４００ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５５９８０６である）に対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第２光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

本実施の形態における対物レンズでは、光ディスク側光学面Ｓ２にこういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは、光学面Ｓ２上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２又は３つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束及至第３光束が共通に透過する領域では第１光束及至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良いし、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げている。

（実施例Ｄ）
実施例Ｄでは、第１の対物レンズは、ＨＤ（第２の光ディスク）専用であり、第２の対物レンズは、ＢＤ（第１の光ディスク）、ＤＶＤ（第３の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。

実施例Ｄにおける第１の対物レンズの実施例１について説明する。

（実施例１）
第１の対物レンズは、プラスチック材料の単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。λ１＝４０７ｎｍに対する屈折率は１．５４３である。実施例１のレンズデータを表１９に示す。

実施例Ｄにおいて、以上の第１の対物レンズと組み合わせて用いることができる第２の対物レンズの実施例１について説明する。

（実施例１）
第２の対物レンズは、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。

Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２、の両面に、図３（ａ）〜３（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０８ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５８ｎｍ、第３の波長λ３＝７８５ｎｍ、の光束は＋１次の方向に回折される。これら光源側面Ｓ１のベースとなる面形状は非球面であり、光ディスク側面Ｓ２のベースとなる面形状は平板形状である。

Ｌ２レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物レンズはＬ２レンズ単体で倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施例のように、第１光束に対する第２倍率Ｍ２と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３、及び第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚さの違い、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物レンズとＤＶＤの保護基板、対物レンズとＣＤの保護基板とを透過した第２光束及び第３光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。

次に、第２の対物レンズの詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０８ｎｍに対する屈折率は１．５２４２４、λ２＝６５８ｎｍに対する屈折率は１．５０６４２、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５０３２４である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６９３５であり、アッベ数νｄが５３．２のガラスレンズである。Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。実施例１のレンズデータを表２０に示す。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。

第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ （２０）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光としてそのまま透過する。

また、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（２×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ３−１）／λ３）×λ３（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ３は波長λ３に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第３波長λ３は（Ｎ３−１）／λ３が（Ｎ１−１）／λ１の略２倍であるので、隣接する階段構造間では略１×λ３（μｍ）の光路差が発生し、第３光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０８／（１．５２４２−１）×（１．５０６４−１）／０．６５８｝×λ２＝１．１９９・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９９−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、８７．５％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。

Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８（ａ）〜８（ｃ）に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、第３領域ＡＲＥＡ３には、図３（ａ）〜３（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥ２が形成されている。

第３領域ＡＲＥＡ３に形成された回折構造ＨＯＥ２において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝５・ｑ （２１）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は第３の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。

光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では５×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

また、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。

一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛５×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛５×０．４０８／（１．５２４２−１）×（１．５０５０−１）／０．７８５｝×λ３＝２．５・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。

ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。

Ｌ２レンズは、第１波長λ１とある有限倍率とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４とを同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、Ｌ２レンズとＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差、及びＬ２レンズとＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。

Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＨＯＥ１と、Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２に設けられた回折構造ＨＯＥ２、の各輪帯の幅は、それぞれ第２光束、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１、回折構造ＨＯＥ２による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板、ＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成し、回折構造ＨＯＥ２とＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。

このように回折構造ＨＯＥを２面用いることで３種類の光ディスクに１つの対物レンズで対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４を全て０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクから第３光ディスクまで、全ての光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。

また本実施例ではＬ１レンズの両面を回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよく、回折構造ＨＯＥを２面用いれば、上記両面回折構造ＨＯＥと同じ効果を得ることが出来る。

更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２、又は、光ディスク側光学面Ｓ２の第４領域ＡＲＥＡ４には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造である回折構造ＤＯＥ１、回折構造ＤＯＥ２、が形成されていても良い。

回折構造ＤＯＥ１は、Ｌ２レンズを例えばプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための、回折構造ＤＯＥ２は、Ｌ２レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色と赤色、両領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造である。

回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。

回折構造ＤＯＥ２において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、例えば波長４００ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３である）に対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第２光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

本実施例における対物レンズでは、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２、第４領域ＡＲＥＡ４以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、前記Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２又は３つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束及至第３光束が共通に透過する領域では第１光束及至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３である）に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生し、第３光束が入射すると、＋１次回折光が９９．２％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）し、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。

さらに、回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物レンズの使用可能な温度範囲を広げている。

本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に回折構造ＤＯＥを形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に回折構造ＤＯＥを形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。

本発明によれば、コンパクトでありながら、少なくとも保護基板厚さが互いに異なる２つの規格の高密度光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対物レンズを搭載した光ピックアップ装置を提供することができる。

Claims (8)

1. 保護基板厚が異なる２種類の光情報記録媒体に対して少なくとも情報の再生及び／又は情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置であって、
   波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
   前記光ピックアップ装置が保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第１の対物レンズと、
   前記光ピックアップ装置が保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う場合に、前記第１光源からの第１光束を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる際に使用される第２の対物レンズと、を備え、
   前記第１の対物レンズの光源側の有効径と前記第２の対物レンズの光源側の有効径とをほぼ等しくしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を出射する第２光源を有し、
   前記光ピックアップ装置が第３の保護基板厚ｔ３（ｔ３≠ｔ１）を持つ第３光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズは、前記第２光束を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置。
3. 波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を出射できる第３光源を有し、
   前記光ピックアップ装置が第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１、ｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズは、前記第３光束を前記第４光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１光源からの光束を、使用する光情報記録媒体に応じて、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズに入射させるように光路を切り替える切り替え機構が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記切り替え機構は、前記第１光源からの光束が通過する光路内に前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを選択的に挿入するための駆動機構を含むことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１光情報記録媒体の前記保護基板厚ｔ１と前記第２光情報記録媒体の前記保護基板厚ｔ２とが
   ２．５＜ｔ２／ｔ１
   を満足することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記第１光源から前記第１の対物レンズまでの光路、又は、前記第１光源から前記第２の対物レンズまでの光路中に配置されるコリメートレンズを備え、前記第１光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際及び前記第２光情報記録媒体に対して情報の再生又は記録を行う際に、前記コリメートレンズが共用されることを特徴とする請求の範囲第１〜６項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第１光情報記録媒体はＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用の光ディスクであり、前記第２光情報記録媒体はＨＤ ＤＶＤ用の光ディスクであることを特徴とする請求の範囲第１〜７項のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。