JPWO2009154072A1 - 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

記録密度が異なる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、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び対物レンズを提供するために、式（１）を満たすようにすることで、ｄ１＝λ１（ｎ−１）とした場合よりも階段型構造の段差を低くでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まる。又、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び／又は再生を行えるようにできる。

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置、光ディスクドライブ装置及びそれに用いる対物レンズに関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録及び／又は再生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λ１＝０．３９〜０．４２μｍのレーザ光源が実用化されている。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。

尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ及び／又はＣＤ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及び／又はＣＤに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤ及び／又はＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

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

特許文献１には、２つの光路差付与構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物レンズに用いる光学素子が記載されている。

また、特許文献２には、階段状断面形状を有するホログラムであって、内周部は３９０〜４１５ｎｍの光束に対して約１．２５波長の光路差を与える段差を有するホログラムを用いて互換をする光学素子や、外周部は周部は３９０〜４１５ｎｍの光束に対して約０．２５波長の光路差を与える段差を有するホログラムを用いて互換をする光学素子が記載されている。

また、特許文献３には、２つの基礎構造を重畳した光路差付与構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物レンズが記載されている。

特開２００５−１５８２１７号公報 特許第３９９３８７０号 特許第４０３３２４０号

然るに、特許文献１に開示された技術によれば、対物レンズは屈折レンズと平板状の光学素子とから形成されており、平板状の光学素子に形成された１つの光路差付与構造は、高密度光ディスクの再生または記録に用いられるレーザ光源の波長をλ１としたとき、高密度光ディスクとＤＶＤとの互換使用を実現するために、１段の高さで与えられる光路差が（２×λ１）前後である階段型構造を有しており、別の光路差付与構造は、高密度光ディスクとＣＤとの互換使用を実現するために、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後である階段型構造を有している。ここで、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後である階段型構造は、いわゆる２レベル構造であり、ＣＤ使用時の回折効率が４２％程度に低くなるという問題がある。 更に、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後であると、実寸法の段差が３．７μｍと比較的高くなるため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。特に、光路差付与構造を平板状の素子ではなく、単玉のレンズの光学面上に形成する場合、成形加工の問題はより顕著なものとなる。成形加工の問題性は、光利用効率の低下につながる。即ち、成形加工が困難である場合、対物レンズの転写性が劣化し、形状における製造誤差が大きくなり、結果として、光量のロスが大きくなるという問題につながる。特に、波長が短い０．３９〜０．４２μｍのレーザ光源を用いる場合には、多くの光量を得ることが困難であり、光量のロスの問題がより顕著であった。

また、特許文献１に開示された技術によれば、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。特に、この回折効率の問題は、波長が短い０．３９〜０．４２μｍのレーザ光源を用いる場合に顕著であった。

さらに、特許文献１では、アッベ数が２３〜３０の材料を対物レンズに用いて、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの全ての回折効率が５０％以上となる実施例を示しているが、アッベ数が２３〜３０と小さい材料は分散、すなわち波長に対する屈折率変化が大きく、波長変化により発生する収差が大きくなりすぎるという問題がある。

また、アッベ数２３〜３０の材料を用いた実施例は、高密度光ディスクとＣＤを互換するための光路差付与構造の１段の高さで与えられる光路差が７×λ１以上と高さが高いため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工がさらに困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。

特許文献２に開示された技術によれば、２つの光ディスクに対して共通に使用される内周部の領域において、１段の高さが１．２５λ１と段差の高さが高いため、対物レンズを成形する金型の光学転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になると言う問題がある。また、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。

一方、特許文献２に開示された技術によれば、外周部の領域においては、１段の高さが０．２５λ１と段差の高さが低い構造を用いることも記載されているが、１段の高さが０．２５λ１であると、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とは、同符号の関係になってしまう。従って、波長λ１の回折光と波長λ３の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができず、第１基礎構造の階段型構造のピッチの幅（光軸直交方向の長さ）を広く確保することが困難となり、例え、段差の高さを低くしたとしても、ピッチの幅が狭くなってしまうため、結果的に、製造しにくい対物レンズとなってしまう。また、特許文献２においては、段差の高さが低い構造を複数の光ディスクに対して共通に使用される領域に用いることも示唆されていない。

また、特許文献３に開示された技術によれば、対物レンズは、高密度光ディスクとＣＤとの互換使用を実現するために、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後である階段型構造を有している。ここで、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後である階段型構造は、いわゆる２レベル構造であり、ＣＤ使用時の回折効率が４２％程度に低くなるという問題がある。更に、１段の高さで与えられる光路差が（５×λ１）前後であると、実寸法の段差が３．７μｍと比較的高くなるため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面の加工が困難になると共に、対物レンズの成形加工が困難になるという問題もある。成形加工の問題性は、光利用効率の低下につながる。即ち、成形加工が困難である場合、対物レンズの転写性が劣化し、形状における製造誤差が大きくなり、結果として、光量のロスが大きくなるという問題につながる。

また、特許文献３に開示された技術によれば、段差の高さが高いために、光源の波長変動時や温度変動時などの各摂動時に対する回折効率の変動が大きくなってしまうという問題もあった。

本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、高密度光ディスク（特にＢＤ）とＣＤ更にはＤＶＤ等の、記録密度が異なる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光ピックアップ装置及び対物レンズであって、所望の光学特性を発揮できると共に、段差の高さとピッチの幅の両面の観点から、成形金型の構成が複雑なものになりすぎる事を防止し、転写性を良好にでき、光利用効率を高く維持でき、さらに、波長変動時、温度変動時における回折効率の変動を小さく抑え、更に、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な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。

また、本発明では、波長変化時においても収差があまり発生しないアッベ数が５０以上の材料を用いた場合に製造しやすい対物レンズおよびそれを用いた光ピックアップ装置を提供することも目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１記載の対物レンズは、第１光源から出射される波長λ１（μｍ）の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（１．７λ１＜λ３＜２．３λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第１基礎構造が形成されており、
前記第１基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ１が以下の条件式を満たすことを特徴とする。
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜λ１／（ｎ−１） （１）
ただし、ｎは、前記第１光束における前記対物レンズの屈折率を表す。

従来の光ピックアップ装置においては、高密度光ディスクに用いる波長λ１の光束についての回折効率を優先することが多く、上記特許文献１、２、３に記載されるように光軸方向段差量ｄ１＝２λ１／（ｎ−１）（特許文献１）、ｄ１＝１．２５λ１／（ｎ−１）（特許文献２）やｄ１＝５λ１／（ｎ−１）（特許文献１、３）とした階段型構造が用いられていた。かかる従来技術によれば、光軸方向の段差量が大きくなってしまうため、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成すべき、階段型構造に対応した微細な溝を深くしなくてはならなくなり、加工が困難になると共に、対物レンズの成形時に素材が溝の奥まで進入しにくいという問題がある。

ここで、本発明者は、従来の常識に対して視点を変え、自由な発想から階段型構造の見直しを行った。より具体的には、波長λ１の光束についての回折効率を最優先とせず、波長λ３の光束についての回折効率もバランス良く高めることを考えた。かかる場合、階段型構造における光軸方向段差量ｄ１をＮλ１／（ｎ−１）（Ｎは整数）とする制限がなくなり、設計の自由度が高まることとなる。

しかしながら、光軸方向段差量ｄ１を任意の値に設定したのみでは、対物レンズの製造容易性は大きく向上しない。ここで、高密度光ディスクに用いられる光束の波長λ１は、ＣＤに用いられる光束の波長λ３の約１／２倍である。従って、２つの光束を同じ回折構造に入射させたとき、波長λ１の光束に与えられる光路差は、波長λ３の光束に与えられる光路差の約２倍になる。そこで、本発明者は、この波長λ１と波長λ３との関係を利用して、前記階段単位の小さい段差の最適な光軸方向段差量ｄ１を規定したものである。階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ１を変えることで、第１基礎構造から出射する回折光の光路差を変えることができる。

ところで、光学素子に段差がある場合、当該段差において光路差が発生する。また、その光路差は、波長が変われば変化するものである。例えば、ある段差で波長λ１の光束に対して光路差Ｈ１が発生する場合、同じ段差で波長λ３（λ１＜λ３）の光束においては、Ｈ３（Ｈ３＜Ｈ１：但しＨ１、Ｈ３は整数部と小数部とを含む実数）の光路差が発生する。このような任意の光路差Ｈ１、Ｈ３において、光路差の小数部がＨ１、Ｈ３共に０．５より大きい、又はＨ１、Ｈ３共に０．５より小さい場合、波長λ１の光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ３の光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と等しくなる。これを「同符号の回折次数」になるという。一方、任意の光路差Ｈ１、Ｈ３に対して、一方の小数部が０．５より大きく、他方の小数部が０．５より小さい場合、波長λ１の光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ３の光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なる。これを「異符号の回折次数」になるという。

例えば、加工性を重視し過ぎるあまり、特許文献２の外周部の構造のように、ｄ１＝０．２５λ１／（ｎ−１）としたり、ｄ１＝０．３λ１／（ｎ−１）と階段型構造の小さい段差の光軸方向段差量を非常に小さくした場合、光路差Ｈ１は０．２５又は０．３に、光路差Ｈ３は０．１２５又は０．１５となり、光路差Ｈ１、Ｈ３の小数部が共に０．５より小さくなってしまうため、光路差Ｈ１の小数部が０．５より大きく、光路差Ｈ３の小数部が０．５より小さいという関係が成立せず、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とは、同符号の関係になってしまう。従って、波長λ１の回折光と波長λ３の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができず、第１基礎構造の階段型構造のピッチの幅（光軸直交方向の長さ）を広く確保することが困難となり、例え、段差の高さを低くしたとしても、結果的に、製造しにくい対物レンズとなってしまう。

ここで、段差量ｄ１を変えて、式（１）を満たすことにより、波長λ１の光束が入射したときに、第１基礎構造の階段単位の小さい段差で０．５λ１より大きく１．０λ１より小さい光路差Ｈ１（λ１）が付与されたとすると、波長λ３の光束が入射したときに、第１基礎構造の階段単位の小さい段差で０．２５より大きく０．５より小さい光路差Ｈ３（λ３）が付与されることとなる。

従って、式（１）を満たすことにより、光路差Ｈ１、Ｈ３の間には、光路差Ｈ１の小数部が０．５より大きく、光路差Ｈ３の小数部が０．５より小さいという関係が成立することとなり、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とは、異符号の関係になる。よって、回折次数が同符号である場合に比べると、波長λ１の回折光と波長λ３の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができるようになるため、それに応じて第１基礎構造の階段型構造のピッチの幅（光軸直交方向の長さ）を広く確保でき、製造しやすい対物レンズを提供することができる。

当然ながら、本発明によれば、式（１）を満たすので、ｄ１＝１．２５λ１／（ｎ−１）、ｄ１＝２λ１／（ｎ−１）やｄ１＝５λ１／（ｎ−１）とした場合よりも階段型構造の段差を低くでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まることは言うまでもない。又、例え、短波長の光源を用いたとしても、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び／又は再生を行えるようにできる。

以上のように、光軸方向の段差量の点からも光軸直交方向のピッチ幅の点からも、非常に製造がしやすい構造となるため、特に、単玉のレンズの光学面上に光路差付与構造を設ける場合、製造のしやすさという効果がより顕著となる。従って、本発明は、特に、他の光路差付与構造に比して単玉の対物レンズにより適した発明とも言える。しかし、本発明は、単玉の対物レンズに限定されるわけではなく、２つ以上の光学素子からなる対物レンズにも適用可能であることは言うまでもない。

請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１） （１Ａ）
を満たすことを特徴とする。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８９λ１／（ｎ−１） （１Ｂ）
を満たすことを特徴とする。

請求項４に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７９λ１／（ｎ−１） （１Ｃ）
を満たすことを特徴とする。

請求項５に記載の対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対物レンズは、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２＜λ３）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行うことを特徴とする。

請求項６に記載の対物レンズは、請求項５に記載の発明において、前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。

請求項７に記載の対物レンズは、請求項６に記載の発明において、前記第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１） （１Ｄ）
を満たすことを特徴とする。

請求項８に記載の対物レンズは、請求項７に記載の発明において、前記第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７５λ１／（ｎ−１） （１Ｅ）
を満たすことを特徴とする。

請求項９に記載の対物レンズは、請求項５に記載の発明において、前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。

請求項１０に記載の対物レンズは、請求項９に記載の発明において、前記第１基礎構造は、３レベルの階段型構造を有し、以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８λ１／（ｎ−１） （１Ｆ）
を満たすことを特徴とする。

請求項１１に記載の対物レンズは、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であることを特徴とする。

請求項１２に記載の対物レンズは、請求項５から請求項１０までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であることを特徴とする。

請求項１３に記載の対物レンズは、請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されていることを特徴とする。

請求項１４に記載の対物レンズは、請求項１３に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ０が以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜λ１／（ｎ−１） （１０）
を満たすことを特徴とする。
ただし、ｎは、前記第１光束における前記対物レンズの屈折率を表す。

請求項１５に記載の対物レンズは、請求項１３又は請求項１４に記載の発明において、前記第２基礎構造は、ブレーズ型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。

請求項１６に記載の対物レンズは、請求項１３又は請求項１４に記載の発明において、前記第２基礎構造は、５レベルの階段型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。

請求項１７に記載の対物レンズは、請求項１３又は請求項１４に記載の発明において、前記第２基礎構造は、４レベルの階段型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする。

請求項１８に記載の対物レンズは、請求項１３から請求項１５までのいずれか一項に記載の発明において、前記第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第２基礎構造の全ての段差部の位置と前記第１基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする。これにより、階段型構造を簡素化することができ、より製造容易性が高まる。

請求項１９に記載の対物レンズは、請求項１３、請求項１４、請求項１６、請求項１７のいずれか一項に記載の発明において、前記第２基礎構造が階段型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造の階段型構造とは、前記第２基礎構造の全ての大きい段差の位置と前記第１基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させているか、又は、前記第２基礎構造の大きい段差の位置と前記第１基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする。

請求項２０に記載の対物レンズは、請求項１３から請求項１９のいずれか一項に記載の発明において、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、全ての構造の繰り返し周期が一致するように重畳させていることを特徴とする。

請求項２１に記載の対物レンズは、請求項１３に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されており、
前記第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第２基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と前記第１基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。

請求項２２に記載の対物レンズは、請求項１３に記載の発明において、前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されており、
前記第２基礎構造が階段型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造の階段型構造とは、前記第２基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と前記第１基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする。

請求項２３に記載の対物レンズは、請求項１３、請求項２１、請求項２２のいずれか一項に記載の発明において、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、少なくとも一部の構造の繰り返し周期が一致しないように重畳させていることを特徴とする。

請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１から請求項２３までのいずれか一項に記載の対物レンズを有することを特徴とする。

請求項２５に記載の光ディスクドライブ装置は、請求項２４に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする。

光ピックアップ装置は、光源から出射される光束を用いて光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録を行う。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第３光源の少なくとも２つの光源を有するが、第２光源を有していても良い。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有するが、更に当該集光光学系によって第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるようにしても良い。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有するが、更に、第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有していても良い。このときの第１光ディスクはＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）又はＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと記載）、第２光ディスクはＤＶＤである事が好ましく、第３光ディスクはＣＤであることが好ましいが、これに限られない。第１光ディスク、第２光ディスク、又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。即ち、本発明は、２つの光源しか有さず、第１光ディスクと第３光ディスクの２種類の光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズに適用されると共に、３つの光源を有し、第１光ディスク、第３光ディスクに加えて、第２光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズにも適用される。勿論、４種類以上の光ディスクに対応する光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズにも適用される。

ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（２）、（３）、（４）を満たすことが好ましいが、これに限られない。

０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ
又は ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ （２）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （３）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （４）
尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。

本明細書において、第１光源、第３光源（更に第２光源）は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（５）、（６）、
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （５）
１．７×λ１＜λ３＜２．３×λ１ （６）
を満たすことが好ましい。

また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ又はＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、０．３５μｍ以上、０．４４μｍ以下、より好ましくは、０．３９μｍ以上、０．４２μｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは０．５７μｍ以上、０．６８μｍ以下、より好ましくは０．６３μｍ以上、０．６７μｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、０．７５μｍ以上、０．８５μｍ以下、より好ましくは、０．７６μｍ以上、０．８２μｍ以下である。

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

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ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。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。尚、光路差付与構造の製造のしやすさという観点から、特に単玉の対物レンズである場合に、本発明の効果が顕著となる。

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５００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましく、４８０℃以下であることがより好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃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。

さらに、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、２．７５以下であるのがより好ましい。

このようなガラス材料として具体的には、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１〜１２を例示することができる。例えば、特開２００５−３０６６２７号公報の実施例１は、ガラス転移点Ｔｇが４６０℃、比重が２．５８、屈折率ｎｄが１．５９４、アッベ数が５９．８である。

また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５２乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^−１）が−２０×１０^−５乃至−５×１０^−５（より好ましくは、−１０×１０^−５乃至−８×１０^−５）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。

対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第１基礎構造が少なくとも形成されている。また、対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。対物レンズが、第１光源と第３光源に加えて、第２光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズの少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有していてもよい。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中央領域としてもよい。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１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第１基礎構造のみからなるか、又は、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳してなる第１光路差付与構造が設けられることが好ましい。また、対物レンズが、第１光源と第３光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、周辺領域は屈折面であっても、第２光路差付与構造が設けられていてもよい。対物レンズが、第１光源と第３光源に加えて、第２光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、周辺領域は第２光路差付与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、最周辺領域に第３光路差付与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。

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

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。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。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。尚、第１基礎構造も第２基礎構造も、光路差付与構造であって回折構造である。

光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。特に、第１光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が階段型構造（後述するブレーズ型階段構造を含む）である第１基礎構造のみからなるか、光軸を含む断面形状が階段型構造（ブレーズ型階段構造を含む）である第１基礎構造と、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造又は階段型構造である第２基礎構造とを重畳させたものであることが好ましい。

ブレーズ型構造とは、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、光路差付与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。

また、階段型構造とは、図２（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。る。尚、本明細書中、「Ｘレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、テラス面と称することがある。図２（ｃ）、（ｄ）においてＴと示された面である。）が、段差によって区分けされＸ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、「小さい段差」とは、１つの階段単位において、最も小さな光軸方向の段差をいい、「大きい段差」とは、１つの階段単位において、最も大きな光軸方向の段差をいうものとする。

また、階段型構造において、１つの階段単位の光軸垂直方向の長さをピッチ幅といい、１つの階段単位の小さい段差の光軸方向の長さを光軸方向段差量（ｄ１又はｄ０）とする。段差は光軸に平行又は略平行であることが好ましいが、テラス面はベース面に平行である場合だけでなく、ベース面に対して斜めであってもよい。ベース面に対して斜めの面を有する階段型構造は、本明細書においてブレーズ型階段構造と称する。ブレーズ型階段構造も階段型構造の一種である。

例えば、図２（ｃ）は、５レベルの階段型構造であり、小さい段差はｄ１ｃで表される段差であり、大きい段差はｄ２ｃで表される段差である。ピッチ幅は、Ｐで表される長さであり、小さい段差の光軸方向段差量はｄ１ｃの長さである。また、図２（ｄ）は、２レベルの階段型構造であり、小さい段差はｄ１ｄで表される段差であり、大きい段差はｄ２ｄで表される段差である。（この例においては、小さい段差ｄ１ｄと大きい段差ｄ２ｄ同じ段差量になっている）ピッチ幅は、Ｐで表される長さであり、小さい段差の光軸方向段差量はｄ１ｄの長さである。

尚、光路差付与構造は、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。

光路差付与構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図２（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２（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）の段差量の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（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、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造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光路差付与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透過率低下を抑制できる。

光路差付与構造が、階段型構造を有する場合、図２（ｃ）で示されるような５レベルの階段単位が、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、徐々に階段のテラス面の幅が大きくなっていく形状や、徐々に階段のテラス面の幅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）の段差量はほとんど変化しないことが好ましい。

以下に、第１基礎構造について詳述する。第１基礎構造は、光路差付与構造であって、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造である。第１基礎構造は、通常の階段型構造であっても、ブレーズ型階段構造であってもよい。また、第１基礎構造は、少なくとも第１光ディスクと第３光ディスクの互換を可能にするための構造である。従って、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過する第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。対物レンズが第１光ディスクと第３光ディスクの２互換に用いられる場合は、対物レンズは少なくとも第１基礎構造さえ有せばよい。

ここで、第１基礎構造の階段単位における小さい段差の光軸方向段差量ｄ１が、以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜λ１／（ｎ−１） （１）
を満たすと好ましい。
尚、ｎは、第１光束における対物レンズの屈折率を表す。

上記式（１）を満たすことにより、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量を小さくでき、対物レンズを成形する金型の光学面転写面に形成する階段型構造に対応した微細な溝が浅くなり、加工が容易になると共に、対物レンズの素材が溝の奥まで入り込みやすくなり、成形性が高まる。又、光源の波長変動時や温度変動時における回折効率の変動を緩和して、安定した情報の記録及び／又は再生を行えるようにできる。

加えて、上記式（１）を満たすことにより、第１光束が第１基礎構造を通過した際に小さい段差で生じる光路差Ｈ１と第３光束が第１基礎構造を通過した際に小さい段差で生じる光路差Ｈ３の間には、光路差Ｈ１の小数部が０．５より大きく、光路差Ｈ３の小数部が０．５より小さいという関係が成立することになり、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とは、異符号の関係になる。従って、回折次数が同符号である場合に比べると、波長λ１の回折光と波長λ３の回折光とで、大きな回折角度差を与えることができるようになるため、それに応じて第１基礎構造の階段型構造のピッチの幅（光軸直交方向の長さ）を広く確保でき、更に製造しやすい対物レンズを提供することができる。

さらに、第１光束の回折効率を大きく低減させることなく高い回折効率を維持したまま、第３光束の回折効率を向上させることも可能となる。

尚、第１光路差付与構造が、下記の条件式（１０）を満たすことが好ましいが、第１光路差付与構造が第１基礎構造しか有さない場合は、条件式（１）を満たすことにより、同時に、条件式（１０）を満たすことになる。第１光路差付与構造が条件式（１０）を満たすと好ましい理由は、上述した第１基礎構造が条件式（１）を満たすと好ましい理由と同様である。
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜λ１／（ｎ−１） （１０）
但し、ｄ０は、第１光路差付与構造が階段型構造である場合の小さい段差の光軸方向段差量（μｍ）であって、ｎは第１光束における対物レンズの屈折率を表す。

尚、第１波長が０．４０５μｍ近辺であって、第３波長が０．７８５μｍ近辺である場合に、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とを、異符号の関係にするためには、以下の式（１´）、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９７λ１／（ｎ−１） （１´）
を満たすことが好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１） （１Ａ）
を満たすと、より好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８９λ１／（ｎ−１） （１Ｂ）
を満たすと、より好ましい。

上記式（１Ｂ）を満たすことにより、第１光束、第３光束、共に５０％以上の回折効率を得られるため好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８４λ１／（ｎ−１）
（１Ｂ´）
を満たすと、より好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７９λ１／（ｎ−１） （１Ｃ）
を満たすと、より好ましい。

上記式（１Ｃ）を満たすことにより、第１光束、第２光束及び第３光束の全てで５０％以上の回折効率を得られるため好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１Ｃ´）
を満たすと、より好ましい。

また、第１光路差付与構造が、下記の条件式（１０´）〜（１０Ｃ´）を満たすことが好ましいが、第１光路差付与構造が第１基礎構造しか有さない場合は、条件式（１´）〜（１Ｃ´）を満たすことにより、同時に、以下の条件式（１０´）〜（１０Ｃ´）を満たすことになる。
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．９７λ１／（ｎ−１） （１０´）
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．９λ１／（ｎ−１） （１０Ａ）
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８９λ１／（ｎ−１）
（１０Ｂ）
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｂ´）
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７９λ１／（ｎ−１）
（１０Ｃ）
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｃ´）
第１光路差付与構造が条件式（１０´）〜（１０Ｃ´）を満たすと好ましい理由は、上述した第１基礎構造が条件式（１´）〜（１Ｃ´）を満たすと好ましい理由と同様である。

また、第１基礎構造について、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ１＝ｈ１・λ１／（ｎ−１）と表し、同じくｄ１＝ｈ３・λ３／（ｎ３−１）と表す場合（ｎ３は、第３光束における対物レンズの屈折率を表す）、ｈ１＝ｄ１・（ｎ−１）／λ１、ｈ３＝ｄ３・（ｎ３−１）／λ３となるが、このときの｜Ｊ１−ｈ１｜・Ｌ 及び ｜Ｊ３−ｈ３｜・Ｌ の値が整数に近い方が、ＢＤ及びＣＤで高い効率を得ることが出来るため好ましい。尚、Ｊ１はｈ１を小数点一桁で四捨五入した際に得られる整数であり、Ｊ３はｈ３を小数点一桁で四捨五入した際に得られる整数であり、Ｌは階段型構造のレベル数を示す。言い換えると、小さい段差による光路差をＬ倍したものが波長の整数倍に等しければ最も効率が高くなり、整数に近ければ近いほど高い効率が得られる。また、｜Ｊ１−ｈ１｜・Ｌ及び｜Ｊ３−ｈ３｜・Ｌに最も近い整数の値は、それぞれＢＤ及びＣＤの回折次数の絶対値に一致する。より具体的には、｜Ｊ１−ｈ１｜・Ｌ及び｜Ｊ３−ｈ３｜・Ｌの小数部が０．４より小さい、又は、０．６より大きいことが望ましい。さらには、｜Ｊ１−ｈ１｜・Ｌ及び｜Ｊ３−ｈ３｜・Ｌの小数部が０．２より小さい、又は、０．８より大きいことが望ましい。

上述したように、条件式（１）を満たすことにより、波長λ１の第１光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ３の第３光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なる。

ここで、ベース面（母非球面という場合もある）による屈折作用を除き、第１基礎構造による回折作用のみを考えた場合に、第１基礎構造を通過した第１光束は光軸から離れる程、位相が進み、且つ、第１基礎構造を通過した第３光束は光軸から離れる程、位相が遅れるような場合、又は、第１基礎構造を通過した第１光束は光軸から離れる程、位相が遅れ、且つ、第１基礎構造を通過した第３光束は光軸から離れる程、位相が進むような場合、回折次数の正負の符号が異なると言える。尚、第１基礎構造が、階段単位の繰り返し構造である場合は、単位構造である一つの階段単位の中で、上記の位相の進みと位相の遅れが起きている。また、光束が屈折作用のみを受けている場合に比して、回折作用が光束をより収束する方向に曲げる場合、正の回折次数であるとみなす。逆に、光束が屈折作用のみを受けている場合に比して、回折作用が光束をより発散する方向に曲げる場合、負の回折次数であるとみなす。尚、第１基礎構造を通過した第１光束は、回折次数が正となる回折光の光量が最大となることが好ましい。何故なら、第１光束が用いられる第１光ディスクと第３光束が用いられる第３光ディスクを比較した場合、保護層の厚さが第３光ディスクの方が厚いため、十分なワーキングディスタンスを確保するには、回折作用により第３光束をより発散傾向に、第１光束をより収束傾向にする必要があるからである。

更に、光ピックアップ装置が、第１光源、第３光源に加えて、第２光源を有しており、対物レンズが、第２光源から出射される波長λ２の第２光束を用いて厚さｔ２の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う場合、波長λ１の第１光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号が、波長λ２の第２光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異なっていることが好ましい。

１．５・λ１＜λ２＜１．７・λ１を満たす場合に、波長λ１の第１光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号を、波長λ２の第２光束が第１基礎構造に入射したときに発生する回折光のうち、最も回折光量が大きな回折光の次数における正負の符号と異ならせるためには、以下の式（１Ｘ）、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８３λ１／（ｎ−１） （１Ｘ）
を満たすことが好ましい。

何故なら、式（１Ｘ）の左側の不等号を満たすことにより、光路差Ｈ１の小数部が０．５より大きくなる。また、式（１Ｘ）の右側の不等号を満たすことにより、λ１とλ２の関係から、光路差Ｈ２の小数部が０．５より小さくなる。これにより、波長λ１の回折次数と、波長λ２との回折次数とは異符号の関係になるからである。

また、先述したように、第１基礎構造は、階段単位のテラス面をベース面と平行とせず、図１０に示すような傾斜させたブレーズ型階段構造であってもよい。テラス面を傾斜させることにより、各テラス面で生じる波面のつながり方を変化させることができ、結果として、発生する光量が最大となる回折光の回折次数は変えずに、波長λ１の第１光束、波長λ２の第２光束及び波長λ３の第３光束の回折効率を調整することが可能となる。

第１基礎構造の、より具体的な好ましい構成の例を以下に示す。尚、第１光路差付与構造は、第１基礎構造のみからなっていてもよい。特に、対物レンズが、第１光束及び第３光束の２つのみに対して用いられる場合は、第１光路差付与構造が第１基礎構造のみからなることが好ましい。

（第１基礎構造の第１の例）
本例においては、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝１、｜Ｍ｜＝２、｜Ｎ｜＝２となるものである。また、ＭとＮは正負の符号が等しく、ＬはＭ，Ｎと正負の符号が異なる。好ましくは、Ｌが＋１であり、Ｍが−２、Ｎが−２であることである。

本例の第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有する。また、テラス面がベース面に平行な階段型構造である。さらに、以下の条件式、
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１） （１Ｄ）
を満たすことが好ましい。

上記条件式を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．７２λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８８λ１／（ｎ−１）
（１Ｄ´）
を満たすことである。

また、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７５λ１／（ｎ−１） （１Ｅ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．７２λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１Ｅ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図６及び以下の表１に示すような構造が挙げられる。５レベルの階段型構造であり、λ１で＋１次回折光、λ２で−２次回折光、λ３で−２次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ｄ１＝０．５２μｍである。即ち、ｄ１＝０．７７λ１／（ｎ−１）である。従って、条件式（１Ｄ´）を満たすので、表１に示すように、第１光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を得ることができる。即ち、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を維持することができる。

さらに、図６の例を元に、第１基礎構造において、５レベルの階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量ｄ１を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ１の１次回折光、λ２での−２次回折光、λ３での−２次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図７である。このグラフから、光路差がおよそ０．７２λ１〜０．８８λ１の範囲であれば、第１光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持でき、およそ０．７２λ１〜０．７４λ１の範囲であれば、第１光束、第２光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持できることがわかる。

（第１基礎構造の第２の例）
本例においては、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝１、｜Ｍ｜＝１、｜Ｎ｜＝１となるものである。また、ＭとＮは正負の符号が等しく、ＬはＭ，Ｎと正負の符号が異なる。好ましくは、Ｌが＋１であり、Ｍが−１、Ｎが−１であることである。

本例の第１基礎構造は、３レベルの階段型構造を有する。また、テラス面がベース面に平行な階段型構造である。さらに、以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８λ１／（ｎ−１） （１Ｆ）
を満たすことが好ましい。

上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７７λ１／（ｎ−１）
（１Ｆ´）
を満たすことである。

また、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して、高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７５λ１／（ｎ−１） （１Ｇ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１Ｇ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図８及び以下の表２に示すような構造が挙げられる。３レベルの階段型構造であり、λ１で＋１次回折光、λ２で−１次回折光、λ３で−１次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ｄ１＝０．４３μｍである。即ち、ｄ１＝０．６４λ１／（ｎ−１）である。従って、条件式（１Ｇ´）を満たすので、表２に示すように、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して５０％以上の回折効率を得ることができる。即ち、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して、高い回折効率を維持することができる。

さらに、図８の例を元に、第１基礎構造において、３レベルの階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量ｄ１を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ１の１次回折光、λ２での−１次回折光、λ３での−１次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図９である。このグラフから、光路差がおよそ０．５６λ１〜０．７７λ１の範囲であれば、第１光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持でき、およそ０．５６λ１〜０．７４λ１の範囲であれば、第１光束、第２光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持できることがわかる。

（第１基礎構造の第３の例）
本例においては、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝１、｜Ｍ｜＝２、｜Ｎ｜＝２となるものである。また、ＭとＮは正負の符号が等しく、ＬはＭ，Ｎと正負の符号が異なる。好ましくは、Ｌが＋１であり、Ｍが−２、Ｎが−２であることである。

本例の第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有する。また、本例は、テラス面が傾斜したブレーズ型階段構造である。さらに、以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７５λ１／（ｎ−１） （１Ｈ）
を満たすことが好ましい。

上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．５９λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７１λ１／（ｎ−１）
（１Ｈ´）
を満たすことである。

また、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して、高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．６７λ１／（ｎ−１） （１Ｉ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．５９λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．６３λ１／（ｎ−１）
（１Ｉ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図１０及び以下の表３に示すような構造が挙げられる。５レベルのブレーズ型階段構造であり、λ１で＋１次回折光、λ２で−２次回折光、λ３で−２次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ｄ１＝０．４２μｍである。また、傾斜は小さな段差１段当たり０．１μｍである。この場合、ｄ１＝０．６２λ１／（ｎ−１）となる。しかしながら、小さな段差１段当たり０．１μｍで傾斜させているため、当該段差によって与えられる光路差は、０．６２λ１ではなく、０．７７λ１となる。条件式（１Ｉ´）を満たし、且つ、テラス面を傾斜させて回折光率を調整しているので、表３に示すように、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して５０％以上の回折効率を得ることができる。即ち、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して、高い回折効率を維持することができる。

さらに、図１０の例を元に、第１基礎構造において、５レベルのブレーズ型階段構造は維持しつつ、小さい段差の光軸方向段差量ｄ１を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ１の１次回折光、λ２での−２次回折光、λ３での−２次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図１１（ａ）である。このグラフから、光路差がおよそ０．５９λ１〜０．７１λ１の範囲であれば、第１光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持でき、およそ０．５９λ１〜０．６３λ１の範囲であれば、第１光束、第２光束及び第３光束に対して５０％以上の回折効率を維持できることがわかる。

上記条件式（１Ｈ）〜（１Ｉ´）について、より正確に詳述するならば、本例の階段単位の一つの小さな段差において、傾斜と段差の両方によって与えられる光路差を鑑みた場合、小さい段差の光軸方向段差量ｄ１を変えることにより、一つの小さい段差で生じる光路差を変えた場合に、どのようにλ１の１次回折光、λ２での−１次回折光、λ３での−１次回折光の回折効率が変動するのかを示したグラフが図１１（ｂ）である。このグラフから分かるように光路差が、０．７λ１より大きく、０．９λ１より小さいことが好ましい。より好ましくは、与えられる光路差が、０．７４λ１より大きく、０．８６λ１より小さいことである。この条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、５０％以上の回折効率を得ることができるため好ましい。更に好ましくは、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して５０％以上の回折効率を得るという観点からは、与えられる光路差が０．７４λ１より大きく、０．７８λ１より小さいことである。

次に、第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳して、第１光路差付与構造を得る場合について詳述する。対物レンズが、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して用いられる場合は、第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳した第１光路差付与構造とすることが好ましい。この場合、第１基礎構造が、第１光ディスクと第３光ディスクの互換を可能とし、第２基礎構造が、第１光ディスクと第２光ディスクの互換を可能とするような構造であることが好ましい。従って、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

尚、第１基礎構造のみからなる第１光路差付与構造を対物レンズの一つの光学面に設け、第２基礎構造を含む第４光路差付与構造を対物レンズの対向する別の光学面に設ける態様を否定するものではない。

重畳後の構造について説明する前に、先ずは、第２基礎構造について説明する。第２基礎構造としては、ブレーズ型構造と階段型構造の何れも用いることができる。第２基礎構造の、より具体的な好ましい構成の例を以下に示す。

（第２基礎構造の第１の例）
本例においては、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝２、｜Ｍ｜＝１、｜Ｎ｜＝１となるものである。また、Ｌ、Ｍ、Ｎは全て正負の符号が等しい。好ましくは、Ｌが＋２であり、Ｍが＋１、Ｎが＋１であることである。

本例の第２基礎構造は、ブレーズ型構造を有する。さらに、ブレーズ型構造である第２基礎構造の光軸方向段差量ｄ２が以下の条件式、
１．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．４λ１／（ｎ−１） （１Ｊ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
１．９λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．１λ１／（ｎ−１） （１Ｊ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図１２及び以下の表４に示すような構造が挙げられる。ブレーズ型構造であり、λ１で＋２次回折光、λ２で＋１次回折光、λ３で＋１次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ブレーズ型構造の光軸方向段差量ｄ２＝１．３４μｍである。即ち、ｄ２＝２λ１／（ｎ−１）である。従って、条件式（１Ｊ´）を満たす。

（第２基礎構造の第２の例）
本例においては、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝０、｜Ｍ｜＝１、｜Ｎ｜＝０となるものである。好ましくは、Ｍが＋１であることである。

本例の第２基礎構造は、テラス面がベース面に平行な５レベルの階段型構造を有する。さらに、階段型構造の小さい光軸方向段差量ｄ２が以下の条件式、
１．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．４λ１／（ｎ−１） （１Ｋ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
１．９・λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．１λ１／（ｎ−１） （１Ｋ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図１３及び以下の表５に示すような構造が挙げられる。５レベルの階段型構造であり、λ１で０次回折光、λ２で＋１次回折光、λ３で０次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ｄ２＝１．３４μｍである。即ち、ｄ２＝２λ１／（ｎ−１）である。

（第２基礎構造の第３の例）
本例においては、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｎ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝２、｜Ｍ｜＝２、｜Ｎ｜＝１となるものである。Ｌ、Ｍ、Ｎは、共に符号が等しい。好ましくは、Ｌが＋２であり、Ｍが＋２であり、Ｍが＋１であることである。

本例の第２基礎構造は、４レベルのブレーズ型階段構造を有する。ブレーズ型階段構造の小さい光軸方向段差量ｄ２が以下の条件式、
１．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．５λ１／（ｎ−１） （１Ｌ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
１．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ２＜２．３λ１／（ｎ−１） （１Ｌ´）
を満たすことである。

さらに、本例の第２基礎構造は、重畳した後のブレーズ型階段構造の大きい光軸方向段差量ｄ２１が以下の条件式、
７．０λ１／（ｎ−１）＜ｄ２１＜８．０λ１／（ｎ−１） （１Ｍ）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
７．３λ１／（ｎ−１）＜ｄ２１＜７．７λ１／（ｎ−１） （１Ｍ´）
を満たすことである。

より具体的には、例えば、図１４及び以下の表６に示すような構造が挙げられる。小さい光軸方向段差量が１．３４μｍであって、一段あたりの傾斜量が０．３３μｍである４レベルのブレーズ型階段構造であり、λ１で＋２次回折光、λ２で＋２次回折光、λ３で＋１次回折光を最も多く発生させる。λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．６０５３６７、ｄ２＝１．３４μｍ、ｄ２１＝５．３４μｍである。以上から、ｄ２＝２λ１／（ｎ−１）となるが、テラス面が傾斜しているため、段差によって与えられる光路差は、２λ１ではなく、２．５λ１となる。

上記条件式（１Ｌ）〜（１Ｌ´）について、より正確に詳述するならば、本例の階段単位の一つの小さな段差において、傾斜と段差の両方によって与えられる光路差を鑑みた場合、光路差が、２．０λ１より大きく、３．０λ１より小さいことが好ましい。より好ましくは、与えられる光路差が、２．２λ１より大きく、２．７λ１より小さいことである。

次に、第１基礎構造と第２基礎構造の重畳について説明する。第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳する場合であって第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、第２基礎構造の全ての段差部の位置と第１基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させることが、第１光路差付与構造の形状を単純化できるので、製造のしやすさの観点から好ましい。このように複数の基礎構造の段差部の位置を一致させることを、「繰り返し周期を一致させる」という。この場合、第１光路差付与構造はブレーズ型階段構造となる。一例としては、図３（ａ）に示すブレーズ型構造の最も深くなる位置Ｐ１と、図３（ｂ）に示す階段型構造の最も深くなる位置Ｐ２とを一致させて重畳する例を示す。これは、ブレーズ型構造である第２基礎構造の全ての段差部の位置と階段型構造である第１基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させている例である。これにより、図３（ｃ）に示す第１光路差付与構造を得ることができる。このように、ブレーズ型構造と階段型構造とをブレーズ型の段差の位置と階段型構造の大きな段差の位置とを一致させて重畳させて図３（ｃ）のようなブレーズ型階段構造を得ることができる。

一方、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳する場合であって第２基礎構造も階段型構造である場合、即ち、階段型構造同士の重畳の場合、第１基礎構造の階段型構造と、第２基礎構造の階段型構造とは、第２基礎構造の全ての大きい段差の位置と第１基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させるか、又は、第２基礎構造の大きい段差の位置と第１基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させることが好ましい。より好ましくは、図３（ｂ）における位置Ｐ２同士を重ね合わせるようにすればよい。このことも、「繰り返し周期を一致させる」と称する。更に、第１基礎構造の一単位の輪帯に対して、第２基礎構造の複数単位の輪帯を重畳させても良い。

尚、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳させる場合、第１基礎構造と第２基礎構造の向きが一致するように重畳しても、第１基礎構造と第２基礎構造の向きが逆になるように重畳してもよい。

このように、繰返し周期を一致させて、第１基礎構造とブレーズ型構造である第２基礎構造を重畳して第１光路差付与構造を得る場合、第１光路差付与構造はブレーズ型階段構造となり、当該ブレーズ型階段構造の階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ０が以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜λ１／（ｎ−１） （１０）
を満たすことが好ましい。ただし、ｎは、前記第１光束における前記対物レンズの屈折率を表す。

第１光路差付与構造が条件式（１０）を満たすと好ましい理由は、上述した第１基礎構造が条件式（１）を満たすと好ましい理由と同様である。

尚、第１波長が０．４０５μｍ近辺であって、第３波長が０．７８５μｍ近辺である場合に、波長λ１の回折光の回折次数と、波長λ３の回折光の回折次数とを、異符号の関係にするためには、以下の式（１０´）、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．９７λ１／（ｎ−１） （１０´）
を満たすことが好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ０は以下の条件式、
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．９λ１／（ｎ−１） （１０Ａ）
を満たすと、より好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ０は以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８９λ１／（ｎ−１）
（１０Ｂ）
を満たすと、より好ましい。

上記式（１０Ｂ）を満たすことにより、第１光束、第３光束、共に５０％以上の回折効率を得られるため好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ０は以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｂ´）
を満たすと、より好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ０は以下の条件式、
０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７９λ１／（ｎ−１）
（１０Ｃ）
を満たすと、より好ましい。

上記式（１０Ｃ）を満たすことにより、第１光束、第２光束及び第３光束の全てで５０％以上の回折効率を得られるため好ましい。

更に、光軸方向段差量ｄ１は以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｃ´）
を満たすと、より好ましい。

一方、形状の単純化に拘らなければ、第１基礎構造と第２基礎構造はどのように重畳しても構わない。第１基礎構造の階段型構造と、第２基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とを、一部の構造の繰り返し周期のみが一致するように重畳させてもよいし、繰返し周期が全く一致しないように重畳させてもよい。例えば、第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、第１基礎構造の階段型構造と、第２基礎構造のブレーズ型構造とは、第２基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と第１基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。第２基礎構造の５０％以上の段差部の位置と第１基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。さらには、全ての第２基礎構造の段差部の位置と第１基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させてもよい。

また、第２基礎構造が階段型構造である場合、第１基礎構造の階段型構造と、第２基礎構造の階段型構造とは、第２基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と第１基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させてもよい。第２基礎構造の５０％以上の大きい段差の位置と第１基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させてもよい。さらには、第２基礎構造の大きい段差の位置と第１基礎構造の大きい段差の位置が全て一致しないように重畳させてもよい。

次に、第１基礎構造と第２基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第１光路差付与構造の好ましい例を以下に幾つか示す。

（例１）
好ましい第１光路差付与構造の一例としては、以下に示す第１基礎構造と第２基礎構造の組み合わせが挙げられる。第１基礎構造を５レベルの階段型構造とし、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−２次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

この第１基礎構造と第２基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第１光路差付与構造は、ブレーズ型階段構造となる。

このブレーズ型階段構造において、第１基礎構造と第２基礎構造のピッチを一致させ、且つ、同じ向きで重畳させている部分については、小さい光軸方向段差量ｄ０と大きい光軸方向段差量ｄ００は以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．９λ１／（ｎ−１） （１０Ｍ）
４．３λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜６．０λ１／（ｎ−１） （１０Ｎ）
上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．７２λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８８λ１／（ｎ−１）
（１０Ｍ´）
４．３２λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜５．９２λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´）
を満たすことである。

さらに、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７５λ１／（ｎ−１）
（１０Ｍ´´）
４．３λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜５．４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´´）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．７２λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｍ´´´）
４．３８λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜５．３６λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´´´）
を満たすことである。

一方、このブレーズ型階段構造において、第１基礎構造と第２基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第１基礎構造と第２基礎構造を逆向きで重畳させている部分については、大きい光軸方向段差量ｄ００は以下の条件式を満たすことが好ましい。小さい光軸方向段差量は先述同様である。
０．４λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜２．１λ１／（ｎ−１） （１０Ｎ）
上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、を満たすことである。
０．４８λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜２．０２λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´）
を満たすことである。

さらに、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式、
０．４λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜１．５λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´´）
を満たすことが好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．４８λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜１．４６λ１／（ｎ−１）
（１０Ｎ´´´）
を満たすことである。

図１５に、本例の第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳しているが、繰返し周期が一致しておらず、第２基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、第１基礎構造の大きな段差の位置と一致していない例を示す。図１５に示した例では、階段構造の高さが高い部分や、１段の幅が狭い部分が存在する。更に、図１５の例から、第２基礎構造の全ての段差の位置が第１基礎構造の大きな段差の位置と一致するように重畳した例を図１６に示す。図１６に示す例は、階段構造の高さが高い部分や、１段の幅が狭い部分が無くなり、図１５の例に比べ製造上有利な構成となっている。尚、図１５と図１６の例は、ブレーズ型構造の向きと階段型構造の向きを逆向きにして重畳した例である。

この例１で示した第１光路差付与構造は、第１光ディスク、第２光ディスク、そして第３光ディスクの３つの光ディスクに対する互換を可能とし、しかも、回折効率を何れの光ディスクに対してもバランスよく高く維持することができる。

（例２）
好ましい第１光路差付与構造の他の例としては、以下に示す第１基礎構造と第２基礎構造の組み合わせが挙げられる。第１基礎構造を３レベルの階段型構造とし、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

この第１基礎構造と第２基礎構造を、繰返し周期を一致させるように重畳して得た第１光路差付与構造は、ブレーズ型階段構造となる。

このブレーズ型階段構造において、第１基礎構造と第２基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第１基礎構造と第２基礎構造の向きを同じにして重畳させている部分については、小さい光軸方向段差量ｄ０と大きい光軸方向段差量ｄ００は以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．８λ１／（ｎ−１） （１０Ｐ）
２．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜４．０λ１／（ｎ−１） （１０Ｑ）
上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．５６λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７７λ１／（ｎ−１）
（１０Ｐ´）
２．６２λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜３．９４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´）
を満たすことである。

さらに、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７５λ１／（ｎ−１）
（１０Ｐ´´）
２．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜３．９λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´´）
より好ましくは、以下の条件式、
０．７２λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜０．７４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｐ´´´）
２．６２λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜３．８８λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´´´）
を満たすことである。

一方、このブレーズ型階段構造において、第１基礎構造と第２基礎構造のピッチを一致させ、且つ、第１基礎構造と第２基礎構造を逆向きて重畳させている部分については、大きい光軸方向段差量ｄ００は以下の条件式を満たすことが好ましい。小さい光軸方向段差量は先述同様である。
０・λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜１．４λ１／（ｎ−１） （１０Ｑ）
上記条件を満たすことにより、第１光束及び第３光束に対して、高い回折効率を得ることができるため好ましい。

より好ましくは、以下の条件式、
０．０４λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜１．２８λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´）
を満たすことである。

さらに、第１光束、第２光束及び第３光束の全てに対して高い回折効率を得るという観点からは、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０・λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜１．４λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´´）
より好ましくは、以下の条件式、
０．０２λ１／（ｎ−１）＜ｄ００＜０．９６λ１／（ｎ−１）
（１０Ｑ´´´）
を満たすことである。

図１７に、本例の第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳しているが、繰返し周期が一致しておらず、第２基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、第１基礎構造の大きな段差の位置と一致していない例を示す。図１７に示した例では、階段構造の高さが高い部分や、１段の幅が狭い部分が存在する。更に、図１７の例から、第２基礎構造の全ての段差の位置が第１基礎構造の大きな段差の位置と一致するように重畳した例を図１８に示す。図１８に示す例は、階段構造の高さが高い部分や、１段の幅が狭い部分が無くなり、図１７の例に比べ製造上有利な構成となっている。尚、図１７と図１８の例は、ブレーズ型構造の向きと階段型構造の向きを同じ向きで重畳した部分と逆向きにして重畳した部分とを共に含む例である。

この例２で示した第１光路差付与構造も、第１光ディスク、第２光ディスク、そして第３光ディスクの３つの光ディスクに対する互換を可能とし、しかも、回折効率を何れの光ディスクに対してもバランスよく高く維持することができる。

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

対物レンズが、第１光源と第３光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

一方、対物レンズが、第１光源と第３光源に加えて第２光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束、第２光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

対物レンズが、第１光源と第３光源のみを有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは、周辺領域を通過する第１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１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられないことが好ましい。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。フレアについては、後述する。

一方、対物レンズが、第１光源と第３光源に加えて第２光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合であって、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第１光束及び第２光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束の波長の違いにより発生する色球面収差を補正することが好ましい。

また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これにより周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図４に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼ぶ。つまり、対物レンズの周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。

第２光路差付与構造としては、以下の３つの条件を満たすものであることが好ましい。１）第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とで、温度特性や波長特性において大きなずれが生じない、２）第１光束の光利用効率を高めるために、第１光束の回折効率を高めたい、３）第２光路差付与構造を通過した第３光束が第１光路差付与構造を通過した第３光束に対してフレアとなる。具体的には、以下のような構造が好ましいものとしてあげられる。

（第２光路差付与構造の第１の例）
本例においては、第２光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝１、｜Ｍ｜＝１となるものである。また、ＬとＭは正負の符号が異なる。好ましくは、Ｌが＋１であり、Ｍが−１であることである。形状は、５レベルの階段型構造であることが好ましい。

（第２光路差付与構造の第２の例）
本例においては、第２光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、Ｌ次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうちＭ次回折光が最大の回折光量を有すると表した時に、｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０となるものである。好ましくは、Ｌが＋２である。形状は、４レベルの階段型構造であることが好ましい。

対物レンズが、第１光源と第３光源に加えて第２光源を有する光ピックアップ装置に適用されるものである場合、対物レンズは最周辺領域を有することが好ましいが、最周辺領域を有する場合の更に好ましい態様として、最周辺領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズの最周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの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。

最周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造が、第３光路差付与構造を通過した第１光束に対して、第１光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以内の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第３光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００１λ２ｒｍｓ以上、０．０７０λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。

なお、第１の基礎構造と第２の基礎構造を重ね併せて第１光路差付与構造を形成することにより、第１光路差付与構造を通過した第１光束、第２光束、第３光束全ての出射光の方向を異ならせることが可能となるため、第１光束、第２光束、第３光束の全ての光束が同じ結像倍率（例えば、全て平行光束）で対物レンズに入射したとしても、異なる種類の光ディスクを用いていることに起因して発生する収差を補正でき、互換が可能となる。

対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第３の基礎構造を、第１の基礎構造又は第１の基礎構造及び第２の基礎構造にさらに重ねたものを第１光路差付与構造としてもよい。具体的には、第３の基礎構造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、又は、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。

前述したように、段差量は大きすぎない方が好ましい。基礎構造を複数重ね合わせて得た基礎となる光路差付与構造のある輪帯の段差量が基準の値より高い場合、輪帯の段差量を１０・λ１／（ｎ−１）（μｍ）だけ低くすることにより、光学性能に影響を及ぼすことなく、大きすぎる段差量を減らすことが可能となる。なお、基準の値としては、任意の値を設定する事ができるが、１０・λ１／（ｎ−１）（μｍ）を基準値とする事が好ましい。

また、細長い輪帯が少ない方が製造上好ましいという観点から、第１光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／レベル幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。更に好ましくは、全ての光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／レベル幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。

第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．６以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．７以上、０．９以下である。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又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。

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

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

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

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

何れの場合でも、下記条件式（９）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第１光束の回折効率を高く確保することが可能となる。

η１１≦η２１ （９）
但し、η１１は中央領域における第１光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第１光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第２、第３波長の光束重視とした場合には、中央領域の第１光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第１光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。

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

また、第１光束乃至第３光束の何れか二つの光束の光利用効率が７０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、７０％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、６０％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、７０％以下（または４０％以上、６０％以下）とする光束は、第３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１光路差付与構造が形成された対物レンズ（第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスク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１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３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、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ’の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。

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

なお、下記の式（７）’、
１．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （７）’
を満たすことがより好ましい。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（７）、（７）’を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。

また、条件式（７）、（７）’を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚くなりすぎることを防ぎ、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスも確保でき、対物レンズの製造も容易にすることが出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となるため好ましい。

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

第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。好ましくは、第１光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１１）、
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （１１）
を満たすことである。

一方で、第１光束を発散光として対物レンズに入射する場合、第１光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１１’）、
−０．１０＜ｍ１≦−０．０１ （１１’）
を満たすことが好ましい。

また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１２）、
−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （１２）
を満たすことが好ましい。

一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（１２’）、
−０．１０＜ｍ２≦−０．０１ （１２’）
を満たすことが好ましい。

また、第３光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１３）を満たすことが好ましい。第３光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第３光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。
−０．０１＜ｍ３＜０．０１ （１３）
一方で、第３光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１３’）、
−０．１０＜ｍ３≦−０．０１ （１３’）
を満たすことが好ましい。

また、第３光ディスクを用いる際の対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．１５ｍｍ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、０．９ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の対物レンズがプラスチックレンズである場合、本発明の対物レンズは設計によっては、温度変化時に比較的大きな球面収差を発生し得る可能性がある。従って、本発明の対物レンズがプラスチックレンズである場合、光ピックアップ装置は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を有することが好ましい。球面収差補正手段としては、カップリングレンズ、コリメータレンズ、又はビームエキスパンダを光軸方向に可動することにより、温度変化によって発生した球面収差を補正する例や、液晶装置等が挙げられる。尚、当該球面収差補正手段は、他の理由によって発生した球面収差を補正する手段を兼ねていてもよい。他の理由によって発生する球面収差としては、複数の情報記録面が重なっている光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、ある情報記録面と他の情報記録面との間で発生する球面収差や、光源の波長の微小変動に伴う球面収差などが挙げられる。

本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、所望の光学特性を発揮できると共に、成形金型の構成が複雑なものになりすぎる事を防止し、転写性を良好にでき、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な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が可能になる。

（ａ）は、本発明に係る対物レンズＯＢＪの一例を、光軸方向から見た図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明に係る対物レンズＯＢＪに設けられる光路差付与構造の幾つかの例（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す断面図である。 光路差付与構造の重畳を示す図である。 本発明に係る対物レンズによるスポットの形状を示した図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 実施例１の階段単位の拡大断面図である。 実施例１の回折効率を示すグラフである。 実施例２の階段単位の拡大断面図である。 実施例２の回折効率を示すグラフである。 実施例３の階段単位の拡大断面図である。 実施例３の回折効率を示すグラフである。 実施例４のブレーズ型構造の断面図である。 実施例５の５レベルの階段型構造の断面図である。 実施例６の４レベルの階段型構造の断面図である。 第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳させた第１光路差付与構造の断面図であるである。 第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳させた第１光路差付与構造の断面図であるである。 第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳しているが、繰返し周期が一致しておらず、第２基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、第１基礎構造の大きな段差の位置と一致していない例を示す図である。 図１７の例から、第２基礎構造の全ての段差の位置が第１基礎構造の大きな段差の位置と一致するように重畳した例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図５は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１とを一体化したユニットＭＤ１、レーザモジュールＬＭ等を有する。

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

図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施の形態の対物レンズＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中央領域ＣＮには、第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳した第１光路差付与構造が形成され、周辺領域ＭＤには第２光路差付与構造が形成されている。また、最周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されているものと第３光路差付与構造が形成されず屈折面のものとがある。第１の光路差付与構造は、例えば、通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束のＮ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第１基礎構造と、通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束のＺ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第２基礎構造とを重畳させたものである場合、本例においては、（Ｌ、Ｍ、Ｎ）＝（１，−２，−２）、（１，−１，−１）のいずれかであり、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（２，１，１）、（０，１，０）、（２，２，１）のいずれかとする。但し、第１基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、ｎを第１光束における対物レンズＯＢＪの屈折率としたときに、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ１が以下の条件式を満たすようになっている。

０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜λ１／（ｎ−１） （１）
また、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳した第１光路差付与構造は、輪帯状の階段単位（ブレーズ型階段構造）を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、ｎを第１光束における対物レンズＯＢＪの屈折率としたときに、階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ０が以下の条件式を満たすようになっている。

０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜λ１／（ｎ−１） （１０）
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域と最周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により偏光変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。なお、往復路で１／４波長板で偏光変換されることで、１／４波長板がない場合に比較して光利用効率を高くすることができる。

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

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

（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す。

表データ中の面番号は、光の入射側の面から順に示しており、対物レンズは第１面，第２面で構成され、光ディスクは第３面，第４面で構成される。曲率半径及び軸上面間隔の単位はｍｍである。

なお、ｔ１は対物レンズと記録媒体との間の軸上面間隔、ｔ２は記録媒体表面から記録面までの厚みである。また、ｎ１〜ｎ３はそれぞれλ１〜λ３における屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数である。また、レンズの光学面は、それぞれ数２式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。ここで、実施例における第１面，第２面は非球面であり、非球面の面形状を表す式は、以下に定義する。
ｚ＝（ｙ^２／Ｒ）／〔１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）^２｝〕＋Ａ_４ｙ^４＋Ａ_６ｙ^６＋Ａ_８ｙ^８＋Ａ_１０ｙ^１０＋Ａ_１２ｙ^１２＋Ａ_１４ｙ^１４＋Ａ_１６ｙ^１６＋Ａ_１８ｙ^１８＋Ａ_２０ｙ^２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Ｋ：コーニック係数
Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２，Ａ_１４，Ａ_１６，Ａ_１８，Ａ_２０：非球面係数
である。
また、実施例の回折構造の光路差関数を表す式は、以下に定義する。
φ＝Ｂ_２ｙ^２＋Ｂ_４ｙ^４＋Ｂ_６ｙ^６＋Ｂ_８ｙ^８＋Ｂ_１０ｙ^１０
但し、
φ：光路差関数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ_２，Ｂ_４，Ｂ_６，Ｂ_８，Ｂ_１０：回折面係数
である。

以下の実施例１〜３に共通するデータを表７として記載する。

（実施例１）
実施例１は、第１基礎構造を５レベルの階段型構造とし、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−２次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。表８に実施例１のレンズデータを示す。

（実施例２）
実施例２は、第１基礎構造を３レベルの階段型構造とし、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。表９に実施例２のレンズデータを示す。

（実施例３）
実施例１は、第１基礎構造を５レベルのブレーズ型階段構造とし、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−２次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造を、ブレーズ型構造とし、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。表１０に実施例３のレンズデータを示す。

（実施例１〜３の考察）
ＢＤ使用時に用いる回折光の回折次数を正と定義すると、ＤＶＤ、ＣＤ使用時に用いる回折光の回折次数の符号は自ずと決まる。ＢＤでの回折次数とＣＤでの回折次数の差が大きいほど、第１基礎構造のピッチを大きくでき、製造しやすくなり、即ち、金型加工やレンズ成形で設計通りの形状を形成できるようになる。本実施例では、ＢＤでの回折次数とＣＤでの回折次数が異符号であるため、次数の差が大きくなり、製造しやすくなるという効果がある。

より具体的に説明すると、本実施例では、階段構造の１段の光軸方向段差量ｄ１による光路差を波長の倍数で表したとき、その倍数（小数部）が、ＢＤで０．５より大、ＣＤで０．５より小の関係があるため、回折次数の符号が異符号となる。本実施例によれば、階段構造の１段の高さが従来例に比べてはるかに低いため、製造しやすいという効果がある。

従来例ではＣＤ使用時に用いる回折光の回折効率が４２％と低いが、これを５０％以上とすると、より適切な情報の記録及び／又は再生を行える。本実施例では、ＢＤ、ＣＤ使用時に用いる回折光の回折効率は５０％以上で、十分な効率を得ることができる。

（実施例４）
実施例４は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第１光路差付与構造を有し、周辺領域は第２光路差付与構造を有し、最周辺領域は第３光路差付与構造を有する。

第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳した構造である。第１基礎構造は、５レベルの階段構造であり、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−２次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

第２光路差付与構造は、５レベルの階段構造であり、第２光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２光路差付与構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

第３光路差付与構造は、ブレーズ型構造であり、第３光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋５次回折光が最大の回折光量を有するものである。

表１１、表１２に実施例４のレンズデータを示す。

（実施例５）
実施例５は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第１光路差付与構造を有し、周辺領域は第２光路差付与構造を有し、最周辺領域は第３光路差付与構造を有する。

第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳した構造である。第１基礎構造は、３レベルの階段構造であり、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

第２光路差付与構造は、５レベルの階段構造であり、第２光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２光路差付与構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

第３光路差付与構造は、ブレーズ型構造であり、第３光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋５次回折光が最大の回折光量を有するものである。

表１３、表１４に実施例５のレンズデータを示す。

（実施例６）
実施例６は、対物レンズが中央領域、周辺領域、最周辺領域を有する。中央領域は第１光路差付与構造を有し、周辺領域は第２光路差付与構造を有し、最周辺領域は屈折面である。

第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳した構造である。第１基礎構造は、３レベルの階段構造であり、第１基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち−１次回折光が最大の回折光量を有し、第１基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有するものである。そして、第２基礎構造は、ブレーズ型構造であり、第２基礎構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち＋１次回折光が最大の回折光量を有し、第２基礎構造に第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋１次回折光が最大の回折光量を有するものである。

第２光路差付与構造は、４レベルの階段構造であり、第２光路差付与構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、＋２次回折光が最大の回折光量を有し、第２光路差付与構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち０次回折光が最大の回折光量を有するものである。

表１５、表１６に実施例６のレンズデータを示す。

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

Claims (25)

1. 第１光源から出射される波長λ１（μｍ）の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（１．７λ１＜λ３＜２．３λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う光ピックアップ装置の対物レンズにおいて、
   前記対物レンズの光学面には、光路差付与構造である第１基礎構造が形成されており、
   前記第１基礎構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
   前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ１が以下の条件式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   ０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜λ１／（ｎ−１） （１）
   ただし、ｎは、前記第１光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
2. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   ０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１）
   （１Ａ）
3. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   ０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８９λ１／（ｎ−１）
   （１Ｂ）
4. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   ０．５５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７９λ１／（ｎ−１）
   （１Ｃ）
5. 前記対物レンズは、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２＜λ３）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズ。
6. 前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−２次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
7. 前記第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ。
   ０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．９λ１／（ｎ−１）
   （１Ｄ）
8. 前記第１基礎構造は、５レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項７に記載の対物レンズ。
   ０．７λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．７５λ１／（ｎ−１）
   （１Ｅ）
9. 前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
10. 前記第１基礎構造は、３レベルの階段型構造を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の対物レンズ。
    ０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ１＜０．８λ１／（ｎ−１）
    （１Ｆ）
11. 前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
12. 前記第１基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であり、前記第１基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折光量を有する回折光の回折効率が５０％以上であることを特徴とする請求項５から請求項１０までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
13. 前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
14. 前記第１光路差付与構造は、輪帯状の階段単位を、光軸を中心として複数個同心円状に並べた階段型構造を有し、
    前記階段単位の小さい段差の光軸方向段差量ｄ０が以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の対物レンズ。
    ０．５λ１／（ｎ−１）＜ｄ０＜λ１／（ｎ−１） （１０）
    ただし、ｎは、前記第１光束における前記対物レンズの屈折率を表す。
15. 前記第２基礎構造は、ブレーズ型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の対物レンズ。
16. 前記第２基礎構造は、５レベルの階段型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の対物レンズ。
17. 前記第２基礎構造は、４レベルの階段型構造であって、前記第２基礎構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記第２基礎構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、１次回折光が最大の回折光量を有することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の対物レンズ。
18. 前記第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第２基礎構造の全ての段差部の位置と前記第１基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項１３から請求項１５までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
19. 前記第２基礎構造が階段型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造の階段型構造とは、前記第２基礎構造の全ての大きい段差の位置と前記第１基礎構造の大きい段差の位置が一致するように重畳させているか、又は、前記第２基礎構造の大きい段差の位置と前記第１基礎構造の全ての大きい段差の位置が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１６、請求項１７のいずれか一項に記載の対物レンズ。
20. 前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、全ての構造の繰り返し周期が一致するように重畳させていることを特徴とする請求項１３から請求項１９までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
21. 前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されており、
    前記第２基礎構造がブレーズ型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造とは、前記第２基礎構造の少なくとも一つの段差部の位置と前記第１基礎構造の段差部の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項１３に記載の対物レンズ。
22. 前記対物レンズの光学面には、前記第１基礎構造と光路差付与構造である第２基礎構造が重畳された第１光路差付与構造が形成されており、
    前記第２基礎構造が階段型構造である場合、前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造の階段型構造とは、前記第２基礎構造の少なくとも一つの大きい段差の位置と前記第１基礎構造の大きい段差の位置が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項１３に記載の対物レンズ。
23. 前記第１基礎構造の階段型構造と、前記第２基礎構造のブレーズ型構造又は階段型構造とは、少なくとも一部の構造の繰り返し周期が一致しないように重畳させていることを特徴とする請求項１３、請求項２１、請求項２２のいずれか一項に記載の対物レンズ。
24. 請求項１から請求項２３までのいずれか一項に記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
25. 請求項２４に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光ディスクドライブ装置。